4-2-1 表面試驗方面
表 面 試 驗 的 加 熱 的 方 式 有 兩 種 ： 第 一 種 加 熱 方 式 是 依 照 CNS 6532之標準耐燃加熱試驗〔18〕。試驗材料在標準耐燃測試之排氣溫 度與煙濃度係數如圖4-1、圖4-2所示；試驗結果發現，依排氣溫度、
發煙量、餘焰等判定項目，此三種材料均未符合「耐燃三級」。木芯 板面貼美耐板在標準加熱下，在點火後約15秒，美耐板開始產生裂解 和爆裂，隨之引燃；木芯板面貼水晶板在標準加熱下，點火後約60秒 水晶板開始產生裂解，約在105秒時引燃。木芯板貼水晶板會產生很 大的濃煙並且餘焰長達20分鐘，另外值得重視的是水晶板在裂解時會 釋放惡臭的氣體，令人感到不適，此乃是因為熱塑性高分子材料受熱 後 ， 熱 分 解 所 產 生 的 氣 體 。 在 本 研 究 中 為 了 更 進 一 步 瞭 解 水 晶 板 （
PMMA）的熱性質，取下微小的樣品進行TGA-DTA試驗試驗結果的圖 譜如圖4-3所示，TGA ( thermogravimetric analysis)熱重量測定分析
， 以 20℃/min加 熱 速 率 增 加 溫 度 ， 觀 察 所 發 生 的 重 量 改 變 ； DTA（
differential thermal analysis）示差熱分析，是將試樣與參考物質（
不 活 性 試 料 ， 如 Al2O3） 在 固 定 加 熱 速 率 加 熱 ， 測 定 其 熱 含 量 的 改 變 所得到的溫度差。從圖4-3中TGA曲線發現在250℃附近，水晶板吸熱 後開始急速產生分解，大約在360℃附近開始有放熱反應，400℃後材 料已灰化。由此可瞭解水晶板受熱變形的轉換溫度約在250~300℃，
即開始分解成揮發性的氣體（煙），產生大量濃煙。
第二種加熱方式是在表面試驗時單獨以1.5kw電熱管（主熱源）
輻射加熱試驗〔19〕，此種加熱方式是模擬材料受熱輻射下的燃燒情 況，文獻〔19〕中曾提出排氣溫度曲線與試體表面輻射熱的關係曲線
，記錄引燃的時間與排氣溫度即可推測試體被引燃所受之輻射熱，如 表4-1所示。
從圖4-1與圖4-2中發現，在標準加熱試驗下，排氣溫度最高約在 400~450℃附近 ， 但木芯 板 在停止 加 熱後， 平 均餘焰 時 間有104秒，
試體就自熄了；其次是木芯板面貼美耐板；而木芯板面貼水晶板在停 止加熱後仍持續燃燒並且生成大量濃煙，若是在火場中此種材料所造
成的危險是必須重視的。
0
Temperature (℃)
TGA (%)
Temperature Difference (℃/mg)
圖4-3 PMMA材料之TGA-DTA試驗曲線
在著火性試驗方面，為了解試體材料受輻射熱被引燃的程度，因 此以三種不同不同加熱方式進行著火性試驗：第一種加熱方式按ISO 5657著火性試驗，第二種加熱方式是在第一種加熱時不啟動點火機構
，而形成在固定輻照度下的無焰燃燒，第三種方式是讓試體暴露在加 熱器下，由室溫加熱至50kw/m2，量測試體著火時溫度及時間，屬於 動態的連續加熱，經由溫度與輻射熱的關係，即可經由著火時溫度推 測引燃的輻射熱，此方式加熱的條件與CNS標準耐火昇溫曲線很接近
（加熱速率約60℃/min），因此所得之著火輻射熱應會較接近火災的 情況。
在著火性試驗中，除了櫥櫃材料外，另增加排油煙機的油垢項目
，採取一般住宅廚房排油煙機油網下油杯內的油垢，在油盤內固定油 膜厚度（2㎜），以著火性試驗了解其著火特性。著火性試驗結果如 表4-2所示。
木芯板面貼水晶板在ISO 5657著火試驗的試體在10kw/m2的輻射 熱源下二片試體的著火時間分別為5分32秒、5分0秒，是三種板材中 被引燃的輻照度最小的。在試驗中受熱後水晶板會膨脹鼓起變形，發 出臭味，接著鼓起的膜表面產生裂解，逐漸加劇後即著火，在試驗中 曾觀察著火後的火舌高度可達1m，如圖4-4。沒有明火的輻射加熱方
式，在20kw/m2的輻射熱源下試體的著火時間分別為1分05秒、1分25 秒；在連續輻射加熱的觀察結果，木芯板面貼水晶板著火的輻射熱約 28~32 kw/m2，從著火性試驗中可以了解板材被引燃的輻射熱，亦可 得知木芯板面貼水晶板在受熱輻射的危害下，可能會偏危險。
排油煙機油垢的著火性試驗相較櫥櫃材料，在試驗過程中是較複 雜的，可能與住宅內食用油的種類有關，在沒有刻意選擇的情況下，
試驗過程在固定輻照度試驗的經過大致如下：輕微的臭油煙味、接著 油面產生浮動、煙量逐漸增加臭味更難聞、隨著油煙揮發油面會形成 焦黑的黏層、黏層的模形成後不久就著火。在連續升溫增加輻射熱的 過程時，輻射加熱器溫度500℃(大約13 kw/m2)有臭油煙味、600℃(
大約20 kw/m2)有油爆聲與煙、700℃(大約33 kw/m2)有黑煙、735℃(
大約37 kw/m2)有噴濺的油滴碰到加熱器而產生小飛火、煙層更濃、
持續加熱至50 kw/m2時發現油盤中油垢已變成部分炭化的焦油，仍未 著火（若維持在此輻照度下約111秒時著火）。
(a) 受 熱 中 鼓 漲 的 情 形
(b) 著 火 後 焰 高 約 1m
圖4-4 木芯板面貼水晶板之著火性試驗
表4-2 著火性試驗結果
在調查問卷中住宅廚房較常發生的三種危險事件：乾燒、滷肉燒 焦 、 油 炸 起 火 ， 本 研 究 中 設 計 一 座 箱 內 長 240㎝ 、 寬 60㎝ 、 高 100㎝
單面開口（長向）的小模型箱，在箱內放置瓦斯爐爐上分別放置乾燒 的水壺、滷肉鍋、油炸鍋，以熱電偶和熱輻射計量測周圍空間之溫度 及輻射熱，裝置的示意圖如圖4-5所示，以獲得單一事件發生過程時 輻射熱與溫度成長的歷程資料。
當煮開水時，忘記關閉瓦斯熱源，此時水壺內開水在煮乾後，熱 源仍持續供應，即稱為乾燒或空燒。本研究中即以空的水壺，模擬壺 內的水分已被燒乾，至於瓦斯爐上，試驗過程重要參考點的溫度歷程 如圖4-6所示，編號TC1的熱電偶是位於TC4下緣45㎝懸空處，瓦斯爐 口正上方35㎝(約水壺提把上方10㎝)，所量得的溫度約在150℃附近
，而熱輻射通量約0.4w/㎝2。在乾燒的情況中從試驗數據顯示，水壺 周圍的溫度成長相當緩慢，這是由於熱的生成與熱的逸散並沒有很大 的差值，應不會構成立即性的危險。
滷肉燒焦試驗是模擬在滷肉時因為其他原因導致滷肉烹調時無人 照料，可能所造成的危害。以1200g重的滷肉與湯汁，至於直徑24㎝
，高14㎝的不銹鋼鍋中，以中火供應熱源。量測的溫度與熱輻射通量 如圖4-7、4-8所示。由於烹調時無人照料，在試驗開始後17分鐘產生
焦味，接著產生焦煙，40分鐘時在小模型箱中形成20㎝煙層，在中火 供熱下約41分50秒著火，TC1所量的溫度約589℃，HF1熱輻射通量 1.6w/㎝2 ，HF1的高度距爐口80㎝，大致是排油煙機口的位置。火焰 焰高可達小模型箱的頂板即約80㎝，因此滷肉燒焦著火可能會對排油 煙機與吊櫃的下緣板材造成延燒的危害，如圖4-9所示。在試驗中當 火焰燃燒猛烈後，關閉瓦斯供熱熱源，從試驗結果可發現溫度與熱輻 射通量迅速降低，可以了解供熱火源若停止供熱或關閉火源，在火場 未全面燃燒之前，減低火災危害是有一定效果的。
在問卷調查中發現油炸食品時不慎導致油鍋起火亦是住宅廚房火 災危險的事件之一。「油炸用油火災」是近年來日本住宅廚房火災發 生的主要原因之一〔20〕，由於忽略或是忘記關閉瓦斯爐火而引起火 災，目前仍持續不斷發生，在日本多半是在炸天婦羅等油炸食品為起 因。在油鍋中倒入800g的食用油，鍋內油面直徑25cm。點火後以大 火供熱，約2分鐘即起油煙，4分30秒試驗的油面有微滾動，7分鐘後 油 煙 增 大 ， 11分 15秒時 模 型 箱 內 油 煙 瀰 漫 ， 約 在 11分 30秒「 轟 」 的 一聲油面著火，著火後15秒火焰高度已接觸模型箱頂板，著火後35秒 關閉瓦斯供熱，著火後40秒火舌在箱頂下緣水平向左約80㎝、向右約 40㎝寬，著火後46秒時火舌舔過模型箱並向上伸高60㎝。圖4-10所示
為試驗過程之照片，圖4-11所示為紅外線熱像儀所攝之溫度分佈情形
。箱頂溫度與熱輻射通量量得的結果如圖4-12和圖4-13所示，瓦斯關 閉後，火勢並未減弱，油面上方約30㎝處（TC1）溫度達660℃，在 試 驗 過 程 中 溫 度 在 260℃的 測 溫 點 只 有 圖 4-5中 TC13、 TC16、 TC17
、TC25、TC28、TC29、TC30（以上三點位於距火源65㎝的壁面）
、TC31、TC33（以上二點位於後側壁面），因此在火源上方左右各 45㎝的範圍，可能被延燒危險範圍。熱輻射通量方面HF2量得熱輻射 通量5.9w/㎝2，若參考著火性試驗之結果，在火源上方處水平30㎝範 圍頂板所量得的熱輻射通量皆超過3.0 w/㎝2，有著火的可能。另外在 實驗的空間發現著火後伴隨濃黑的黑煙與碳粒，都是住宅火災的危害 因子。
× Heat Flux Meter
15
TC10 TC19
TC11
TC21
TC25 TC16
TC23 TC26
TC14 TC20
TC24
TC22 TC15
TC31
TC18 TC27
TC28
HF6 HF5 HF9
HF4
HF1 HF7
HF3
Time (min) Temperature (℃)
TC1
0 200 400 600 800
0 10 20 30 40 50
Time (mins)
Temperature (℃)
TC1
TC2 TC3
圖4-7 滷肉燒焦著火試驗之溫度曲線
0 0.5 1 1.5 2
0 10 20 30 40 50
Time (min) Heat Flux (w/cm2 )
HF1
HF4 HF2
HF8 HF10
HF3 HF5 HF7
圖4-8 滷肉燒焦著火試驗熱輻射通量
(a) 滷 肉 試 驗 裝 置
(b) 滷 肉 燒 焦 濃 煙
(C) 滷 肉 燒 焦 著 火
圖4-9 滷肉燒焦著火試驗過程照片
(a) 油 鍋 試 驗 裝 置
(b) 油 鍋 焦 煙
(C) 油 鍋 著 火
202.5°C 792.3°C
400 600
202.5°C 771.1°C
400 600
202.5°C 787.3°C
400 600
202.5°C 767.9°C
400 600
圖4-11 油鍋著火時紅外線熱像儀顯示之溫度分佈
0 100 200 300 400 500 600 700
0 5 10 15 20 25 30
Time (min)
Temperature (℃)
TC1
TC2
圖4-12 油鍋著火試驗溫度曲線
0 1 2 3 4 5 6 7
0 5 10 15 20 25 30
Time (min) Heat Flux (w/cm2 )
HF2
HF5 HF10
HF1
HF6 HF7
圖4-13 油鍋著火試驗熱輻射通量