第十四章 難燃性素材
• 防焰理論
• 燃燒係指物體因受熱分解，其所產生之 可燃性氣體與空氣中之氧氣混合起化學 作用，產生光和熱並生成水及碳氧氣體 而言。此時因所生之熱，使得燃燒分解 並產生可燃性氣體，而持續進行燃燒。
此過程中下圖所示。
• 在一般生活環境中，纖維製品可稱之為 最具代表之燃燒物（或稱之燃料），其 熱分解過程因纖維之不同而有所差異，
主要分別如下：
• 1. 纖維→分解→著火
例如：綿、人造絲(rayon、螺縈)、麻、羊毛 等。
• 2. 纖維→軟化→分解→著火
例如：丙烯纖維(acryl)、醋酯人造纖維
(acetate)、維尼綸(vinylon, 聚乙烯醇縮纖維)。
• 3. 纖維→軟化→溶解→著火
例如：尼龍(nylon, 聚酮銨鑯維)、聚酯纖維
(polyester)、聚丙烯纖維(polypropyrene)、聚氯 乙烯(polyvinyl chloride)。下圖係表示纖維燃燒 性之發火溫度及燃燒熱。
• 上圖所示，可明顯看出木棉及人造絲較容易著 火；而合成纖維雖較難者火，但因著火後燃燒 熱較大，故有火災擴大蔓延之危險性。羊毛因 著火困難，且其燃燒熱與木綿相常，與其他纖 維相比，顯得較為安全。
纖維著火後，可以氧濃度指數（OI值）來表示 維持其持續燃燒之難易程度。有關氧濃度指 數，一般係指在氮氣與氧氣之混合氣體中，為 使物質持續燃燒之所需最小氧氣量。其容量百 分比以下式表示之。
• 一般纖維因密度及組織之不同，其燃燒難易度 亦有所差異，而OI值較高者較為難燃，如OI值 在26以上，則具難燃性，類似木綿、人造絲之 所以容易著火，由表-1所示之OI值可判定其為 易燃燒之纖維。
35~37
Polyviny chloride
27~34
Polychlal
18~20
Vinylon
18~20
Polypropyren
28~37
Acryl 絲
18~20
Acryl
20~22
Nylon
20~22
Polyester
17~20
Rayon
17~20
綿
24~26
羊 毛
纖 維 種 類 OI 值
• 防焰原理
• 1.被覆說
• 附著於燃燒物表面之物質，因火焰而產
生發泡、膨脹或玻璃化等現象，而形成
斷熱層或產生不燃性物質阻絕火焰，使
熱傳導變小而不起熱分解作用，達到防
焰之效果。利用此法，自古吾人即有以
石膏或粘土塗覆在織物表面之作法；另
外，亦有使用硼砂、硼酸之方法。
• 2.不燃性氣體之稀釋理論說、抑制燃燒反應理 論
• 燃燒物依圖-1所示進行加熱分解，產生可燃性 氣體，當這些可燃性氣體與空氣混合後燃燒 時，其濃度太濃或太稀，均不會發生燃燒作 用。（此燃燒所需可燃性氣體濃度範圍，稱之 為燃燒範圍）故如加入不燃性氣體，使其可燃 性氣體下降至下限值以下時，便抑制燃燒反 應；因此，如果燃燒物著火時，如如果附加可 產生不燃性氣體之藥劑（防焰藥劑），則可藉 其產生之不燃性氣體之稀釋作用，使可燃性氣 體濃度下降至下限值以下，而達到滅火。
• 而含有鹵元素中氯離子、溴離子成份之 不燃性氣體，其滅火即如鹵化烷（海龍 滅火藥劑）一樣，效果極佳，其原理則 不似前述之稀釋作用，而為抑制燃燒反 應作用。
• 不燃性體之滅火最小稀釋率（抑制燃燒
反應之不燃性氣體最低濃度）如表-2所
示，因含有氯離子或溴離子之化合物具
有絕佳之滅火效果，故所需滅火濃度遠
較水蒸氣或二氧化碳等低。
• 3.吸熱及斷熱理論
• 燃燒物因受熱而分解，產生可燃性氣體後、發 熱，其熱量使燃燒物再行分解。而防焰藥劑當 受熱分解時，可吸收大量之熱，燃燒物之燃燒 熱受到吸熱之故，致燃燒物之分解趨於緩慢，
終至滅火。由於防焰藥劑經熱分解產生不燃性 氣體，在燃燒物表面形成氣體層，而熱源與可 燃物之間形成氣體層結果，導致熱傳導效果下 降，使得附近氧氣濃度或可燃性氣體濃度降 低。
• 此種藥劑多半為含有硼砂
（Na2B4O7?10H2O）、氯化鋁
(AlCl3?6H2O)、氫氧化鋁(Al(OH)3)、分解時吸 熱量大之磷酸銨 ((NH4)2HPO4）、碳酸氫鉀 (KHCO3 )等成份之結晶。
• 4.化學反應變化及脫水作用
• 燃燒物一般係為碳、氫、氧之合成物，
碳離子經燃燒後生成氧化碳氣體，氫離 子結合成為水。當附著有防焰藥劑時，
可以改變燃燒之化學反應，碳離子不與 空氣中之氧結合，而與燃燒物中之氧離 子結合，碳離子使可燃性氣體不致產 生，而形成難燃之碳粒子（黑鉛），即 碳痕，所生成之水亦可達到滅火作用。
其結果，使得原來之燃燒反應沒有發
生，由於發熱量低，在低溫之下無法碳
化，致燃燒無法持續，表-3係綿附加防
焰藥劑時，碳化溫度降低之實例。
• 纖維之防焰加工
纖維之防焰方法，可分為纖維成品之防焰處理 及原妙生產製造階段之難燃處理。
(一) 防焰處理（纖維製品之防焰加工）
從將纖維製品浸泡於藥液(水溶液)中，附著藥 劑後再使其乾燥之簡單方法，到以高溫高壓及 化學反應之加工方法。
1. 將藥劑混合成水溶劑，經過浸泡附著後，再 施予乾燥（或熱處理）之容易加工法。
2. 使纖維與化學藥品起化學反應之防焰化方 法，或不與纖維直接起化學反應，而使纖維與 纖維間，將含有防焰藥劑之成份，以重合反應 之方式，達到強制附著藥劑之方法。
• 3. 將防焰藥劑分散於合成樹脂內，在強制地被 覆在纖維表面上，以達到防焰處理。
4. 加熱時使其熱分解，將含有可發揮防焰性能 之防焰藥劑的樹脂，進行裱背打底之方法。
(二) 原紗之改質（於原紗製造階段加以防焰 化）
1. 於紡紗原料之高分子合成反應階段，施予難 燃化之紡紗。
2. 將防焰藥劑分散於高分子中，即類似原棉加 工。
3. 將1、2之難燃纖維與一般纖維混合紡紗後所 製成。
