CNS 14820-2004 Method of test for measuring toxic gases generated by solid material flammability － Gas detector tube《固体材料燃烧毒性气体浓度试验法－检测管法》.pdf

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1、 1 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 類號 ICS 71.040.40 K6110114820經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 93 年 4 月 12 日 年月日 (共 20 頁 )固體材料燃燒毒性氣體濃度試驗法 檢測管法 Method of test for measuring toxic gases generated by solid material flammability Gas detector tube 1. 適用範圍：本標準規定以氣體檢測管檢測固體材料燃燒所產生毒性 氣體之試驗法，可測試之毒性氣體包含 HC

2、l、 HF、 HCN、 NOX、 SO2、 CO 或其他國際公認單位認可檢測的毒性氣體（如附錄 1 表 1），可適用於大眾運輸系統運具內裝材。 2. 方法概要：固體材料燃燒毒性氣體試驗法，通常是施加 5-100kW/m2熱通量的輻射熱於試片上，本試驗則將試片垂直置於一密閉定溫煙箱中，在試片 正前方設有一255 kW/m2熱通量的輻射熱加熱爐，試片前方與加熱爐間設有六管引燃燃燒器，通入適量氧氣及空氣，並點燃六管引燃燃燒器，試片受熱引燃後燃燒，產生煙霧及各種毒性氣體分散在密閉煙箱中，連接各種毒性氣體檢測管及抽氣泵，利用抽氣泵將煙箱中之氣體以固定流量抽出，氣體流經檢測管時與管中指示劑作用而變色，依據

3、檢測管之變色長度或 /和標準管組比對，即可測知燃燒產生之毒性氣體濃度。 備考： 短期 (short term)檢測管是在可疑氣體環境中，提供快速但大致上正確的毒性氣體或蒸汽的濃度量測。 3. 裝置：應包括氣密性試驗箱、試片支撐架、輻射源、燃燒器、光學密度測量系統及其他控制測試條件輔助設備，如圖 1。 3.1 氣密性試驗箱：如圖 2。 3.1.1 內部尺度：寬 9143mm36.0081in. 、深 6103mm 24.0081in. 、高9143mm36.0081in.。 3.1.2 內壁面為搪瓷或同等塗裝之金 屬，表面須平滑、耐蝕性、耐化學品，易於清理附著在壁上之煙塵。 3.1.3 須附有可

4、開關之門，便於更換 測試試片，並附有透明觀察視窗，以便確認試驗進行中火焰未熄滅，並具 有可移動式不透明視窗簾蓋，以防外面光線射入。 2 CNS 14820, K 61101 圖 1 3 CNS 14820, K 61101圖 2 試驗箱示意圖 3.1.4 須附有內外壓力平衡之釋壓閥 、安全膜片及可開關之排煙口。安全膜片為厚度不超過 0.04mm，且面積足以覆蓋安全閥口 (80,600mm2以上 )的鋁箔，距其不銹鋼保護網 50mm 以上。 3.1.5 關閉所有門窗及閥門時，試驗箱必須能夠緊密、不漏氣及不透光。 3.1.6 箱頂及箱底各有一直徑 75mm 的玻璃光窗，玻璃光窗的內面必須和箱體的內

5、襯外表齊平，箱底的光窗處有一 9W 的加熱線圈，可加熱至 50 55，以防煙霧凝結在該光窗表面。 備考： 市售的複合鋼板，其 搪瓷鋼板的內面堅牢地積層上石棉氧化鎂芯材，背側襯上鍍鋅鋼板，總厚度為 9.6mm(3/16 in.)者 ，得用作測試箱體的板材。 3.2 輻射加熱 爐：形狀及尺度如圖 3。加熱爐位於箱子的前後壁等距線上，其中心線距箱底 195mm437in.，有一面對右壁且直徑為 76.2mm3 in.的孔口，距右壁約 305mm(12 in.)，加熱爐的自動控制系統，可在關閉箱門的穩定狀態下，維持熱通量 25.00.5kW/m22.2 0.04Btu/ft2sec達 20 分鐘，控制

6、系統含自動變壓器或替代控制器，電壓計或其Space For Chart RecorderOr Connection To PCViewing Window (With Cover)Specimen Position Actuator ControlChamber DoorHinged EdgePM Control UnitSpace For ISO 5659Control UnitControl Panel AControl Panel BR adiom eterOpticalPowerLow er VentE x tra c tio nFilter M odeS tirre r Light

7、SourceU pper VentClearDarkFilterFurnace Pow ertsFurnace Tem perature蚓Tem peratureR adiom eterCham berFlowOnOffR adiom eter A irOff OffGas AirOnOnC ham berPressureGasC om puter C ontrolDark CurrentRelativeR angeFine C oarseRelativeIn te n s ityIn te n s ityOpticalD ensity1.00.110100P M C ontrol Fire

8、Testing Technology視窗 (附蓋 ) 箱門 試片定位作動控制 鈕控制盤 A 控制盤 B PM 控制單元 列表式記錄器或PC 接頭的位置 ISO5659 控制單元用位置他電力監視器，電源電壓的變動若超過 2.5V，則必須裝設恆電壓變壓器，以 4 CNS 14820, K 61101 維持熱通量的穩定。 3.3 輻射熱通量計：形狀及尺度如圖 4。圓型薄片空氣冷卻式輻射熱量測量計，用來校正輻射加 熱之熱通量，藉由調整通電量，可確保熱通量保持在25.00.5kW/m2。熱通量計具有一個不銹鋼輻射熱遮板，前端為直徑 38mm211in.的開口，後面有一個壓縮空氣冷卻的散熱片冷卻器，可讓溫

9、度維持在 9332005 ，其顯示錶為電位計，可顯示並記錄熱輻射量。 3.4 試片夾具： 試片夾具的形狀及尺度如圖 5 。夾具可讓試片暴露面積為65.1mm65.1mm1692 1692in.，用彈簧片及圓棒把試片保持在夾具中。 5 CNS 14820, K 61101圖 3 加熱爐剖面示意圖 A- 不銹鋼管B- 前隔熱環C- 陶瓷管D- 加熱器E- 不銹鋼安裝螺絲F- 隔熱襯墊/板 525W 76mm 3in.102mm4in. 加熱器面烘箱爐面G- 不銹鋼間隔片 H- 不銹鋼反射器 (3) J - 中間隔熱圓片 K- 隔熱間隔環 L- 後端隔熱環 M- 金屬片固定螺絲 (2) P- 加熱線

10、 /陶瓷珠 38mm 211in. 6 CNS 14820, K 61101 圖 4 輻射熱通量計形狀及尺度 7 CNS 14820, K 61101代號 S.I.制 （ mm） 英制 (in.) 代號 S.I.制 （ mm） 英制 (in.) a 70 432 j 67 852 b 80 813 k 6 41c 11 167l 6 41d 38 211 m 16 85e 6 41n 16 85f 56 212 o 19 163g 6 41p 8 165h 76 3 q 6 41i 50 16151 r 13 21 8 CNS 14820, K 61101 圖 4 輻射熱通量計形狀及尺度 (續

11、 ) 321墊圈 (8) 鋁箔 側視圖擴音器連接器散熱片半導體冷卻器 .025不銹鋼隔蓋板（ TOP OPEN） .010 先進合金熱熔焊至 213 381銅平板，再漆成黑色 100 400測溫計 2121121黃銅井 121直徑81深銅板凹槽 .020銅線銀焊至銅板中央凹槽的中心點 361鑽孔 (1) 440 固定螺旋扣接頭AOB 剖面空氣管接頭 9 CNS 14820, K 61101圖 5 試片夾具示意圖 1/8 孔 (6) 彈簧片從 .0103 3磷青銅製成 代號S.I.制 （ mm） 英制 (in.) A 78 3-1/16 B 65 2-9/16 C 16 5/8 D 3 1/8

12、E 5 3/16 F 10 3/8 G 98 3-7/8 H 8 5/16 I 11 7/16 J 6 1/4 K 13 1/2 L 86 3-3/8 槽 J J J I H B C J IJ AKE LK 1/8 DIA. 不銹鋼扣棒1/16 不銹鋼 C扣棒試片扣具 剖面圖 (內部 )槽D F E C B A 10 CNS 14820, K 61101 3.5 多管火焰燃燒器：係適用於火燄法， 6 管的燃燒器和試片夾具的對正如圖 6，將其放在試片夾具前平行線的中央，其兩水平管尖端距試片表面 6.40.8mm41321in.，且高於夾具下槽口緣 6.41.5mm41151in.的中央位置。火焰

13、暴露試驗時，燃料必須是純度 95%以上的丙烷。過濾後的無油空氣 500cm3/min 和丙烷 50cm3/min，先流經校正過的流量計和針閥，將兩種氣體預先混合後，再進入燃燒器。 試驗時燃燒器各管端小孔，若有任何試片溶滴或殘渣滴下，必須趁溫熱黏著狀時清除，否則會被阻塞或完全封死，為了避免這種情況，必須準備 6 支一組的30 號錐形彈簧鋼線，其直徑為 0.036mm(0.014in)，長各約 89mm213in.，後端必須捲曲或焊有握把，以免整根塞入管內。當燃燒器任一管端的火焰熄滅或變形時，表示管口被阻塞，此試驗變成無效， 6 支鋼線的一支必須趕快插入，並通管數次，將障礙物排除。當燃燒器仍熱時移

14、出，即刻將 6 支鋼線全部以相同方式插入，並將之留置到下次使用為止。若殘留物及堵塞物一直存在，應準備適當的溶劑槽，將整個燃燒器浸入，再用鋼線鬆化任何硬化的殘留物。由於構造的關係，無法從逆向對個別管端作業，但由於直徑比的關係，任何阻塞物衹要被推過小直徑的管端，便會迅速落到 大直徑管體。大部分的溶劑都是有害的，操作時為了保護人員，必須謹慎地採取適當防護措施，若溶劑為易燃性溶劑，則必須將熱燃燒器冷卻至室溫才可浸入。 惟採用非火焰法時，必須依照規定，將燃燒器轉移出來。 11 CNS 14820, K 61101圖 6 多管火焰燃燒器及夾具對正示意圖 代號 S.I 制(mm) 英制（ in.）a 10

15、3/8 b 6 1/4 c 6 1/4 d 3 1/8 12 CNS 14820, K 61101 圖 7 加熱爐與試片支架示意圖 3.6 加熱爐及試片支架：形狀及尺度如圖 7 所示，支架可固定加熱爐及試片，加熱爐及試片表面間的距離須固定，試片夾可在支架上移動，以便於將試片移至加熱爐前方或加熱終了後，將試片移開。 3.7 熱電偶：在門正對面的內壁中央裝上一個熱電偶線，以電絕緣圓蓋及合適的膠固定，並連接至記錄器或儀錶。 3.8 輸出儀錶：輻射熱通量計應該使用電壓計量測，且記錄其結果。光電偵檢器的輸出應該使用電壓計量測或其他可量測儀器全部範圍的適合儀錶。 3.9 壓力計：可量測達 152mm6 i

16、n.水柱高的差壓計，供監測測試箱中壓力變化及測漏用。 a. 調壓器：得用水瓶及軟管構成，詳如圖 8，軟管一端接到箱頂採樣口，另一端插到瓶中液面下 100mm，水瓶必須置於箱底的水平面或該水平面下，以防虹吸管作用的倒吸。 20 分接頭孔 3 等距孔 41銲合處 2124341 不銹鋼4138138733231 孔適於871083 不銹鋼棒之用 8111 不銹鋼角架 2110329孔適於41螺帽 (此攻出 2041)螺紋 8 18 9105 OD41壁鋼管 2長 211OD 空間止鬆栓165厚含 10 - 32 固定螺旋 181鋼架 13 CNS 14820, K 61101圖 8 試驗箱水柱釋壓

17、器的構成示意圖 單位： mm 3.10 輔助設備 (1) 計時裝置：此計時裝置需至少能記錄 1 小時的時間，且其在 1 小時內的誤差值在 1 秒之內，用來計時和觀測。 (2) 線性量測裝置： 尺、卡尺、量表或其他具相當正確性的量測裝置，可用來測量檢查尺度等是否在可容許的範圍之內。 (3) 輔助加熱器： 500W 功率的輔助加熱器，能夠均勻 的提高空氣的溫度，而不會局部加熱牆 壁。當環境條件較不利時，可打開輔助加熱器，幫助試驗箱更快達到所需的溫度。 (4) 保護性的設備：保護用的設備，如手套、護目鏡。 (5) 溫度計：溫度計應能量測 20到 100的範圍，且誤差在 0.5以內。 (6) 抽風設備

18、：可強制地迅速排除試驗箱中煙霧的送風裝置。 (7) 天平：最大秤量應大於試體的質量，且正確地讀至試體質量的 0.5%。 3.11 檢測管：檢測管是由玻璃管和含浸 過指示劑的隋性材料顆粒組成，此指示劑可和所要檢測的氣體或蒸汽反應後 變色，顆粒材料的兩端被適合的隋性材多孔塞固定，玻璃管兩端以火焰加以 燒熔封止，本標準所使用的檢測管在短期間 (1 至 10 分鐘 )，所抽取之氣體其濃度可由變色長度加以判定。檢測管和第4.2 節的抽氣泵必須同一廠牌，不同廠牌的泵，具有不同的流動特性，會產生不同的變色長度，而導致錯誤的結果。 至排放系統 箱壁 液體噴出防止器來自試驗箱內的氣流 玻璃差壓計或 U 型管 (

19、用染色水充填到零液位 ) 14 CNS 14820, K 61101 3.12 抽氣泵：可採用手動、電動活塞式 或鼓風箱式抽氣泵，泵的全衝程抽氣量為100ml，可改變泵的衝程數，控制取樣量，採樣泵必須依廠商規定定期維修和校正。泵精確度為標示值的 5%。 3.13 氣體冷卻管：由一長金屬管所構成 ，檢測管的附屬配件，經由本管通往檢測管的氣體試樣可降溫至 5 35。 3.14 乾燥管：水分會干擾檢測管的指示 劑，如有必要可在檢測管上游加裝含除濕劑的乾燥管。 4. 檢測管的精確度要求及評估。 4.1 精確度要求：檢測管在依廠商說明書及溫度介於 5 35時，使用濃度檢驗管經驗證，其結果必須 95%以上

20、。 (1) 至 5 倍 SEI(Safety Equipment Institute)測試濃度 (TLV)之 25%之濃度。 (2) 21倍的美國 SEI 測試濃度之 35%。 4.2 精確度評估：檢測管的精確度評估必須由合格化學技師執行，標準氣體的製作和確認必須謹慎。或採用美國 SEI 或其他國家相關公信單位認可產品時，可要求該管製造廠商加以確認。 4.3 注意事項：檢測管和泵必須同一廠牌，因每批次的檢測管都經製造商在其工廠校正。 4.4 檢測管應附資料 4.4.1 儲存條件 4.4.2 儲存期限 4.4.3 化學反應及顏色變化 4.4.4 測試步驟 4.4.5 重要的干擾因素 4.4.6

21、需要的溫、溼度校正因素 4.4.7 壓力校正 4.4.8 量測範圍 5. 試片 5.1 尺度：試片為 76.2mm3in.(長 )76.2mm3in.(寬 )，誤差範圍為 +0,-0.8mm+0, -0.03in.，厚度為 25.4mm1 in.以下，厚度大於 25.4mm1in.者，必須將其切成 25.4mm1in.厚，如果依照第 5.3.1 節，必須做原品厚度超過 25.4mm1in.的試驗時，其結果僅適用於所試驗的厚度和形狀。 5.2 試片的方向性：假如目視檢查可分辨出明顯的紋理圖案、製程導致的方定向性或其他的各向異性，在每一種試驗方法下都至少需要三片各方向的試片。若資料顯示試片的方向性

22、不影響試驗結果，則該試片僅需在每種試驗方法下，試驗一個方向即可，當試片需要試驗不同方向 時，各方向的試驗試片必須分開報告。不同方向的結果，不可一起加總平均。 5.3 試片製備 15 CNS 14820, K 611015.3.1 試片必須是材料或複合材料的 代表者，要依照應用步驟準備，採取具相同成分及厚度的平板部分，排除 彎曲模造或特殊品部分，試片用的載板或芯材的材料必須和將來要使用的 相同，若任一面可能暴露於火的材料或組裝則兩面都要試驗，若欲將黏膠 用於裝飾或載板上，則要使用該指定黏膠的類別及依照所建議的塗布速率，組合試片並報告之。 (1) 裝飾材料如積層片材、瓷磚、布匹及其他以黏膠固定在載

23、板上或非附著在載板上的複合材料可能會脫層、龜裂、撕離或其他會影響煙霧產生的分離，因此要評估其結果，可能需要分裂面、內層或材面的暴露試驗作為輔助，如果有這些輔助試驗，則其試驗方法和結果必附加在一般試驗報告中。 5.3.2 非常規材料的篩選：比較、篩 選用在非常規載板或芯材的裝飾材，其試驗必須依照下列步驟。 (1) 不管任何厚度的剛性或半剛性片材，都要依照標準步驟試驗。 (2) 塗料、黏膠等若要用在燃燒性的載板材料，在缺乏規定的組裝系統下，應將其塗在已調節過的 6.4mm 厚硬板平滑面上，硬板常態密度為 0.8 至0.97g/cm3。試驗應包括對硬板單獨試驗，其試驗值必須 記錄並當作複合材料試驗值

24、的參考。塗裝方法可依實作或建議的技術和覆蓋率。 (3) 要用在非燃燒性載板材料的塗料、黏膠等，應依建議或實作的技術及覆蓋率，將其塗裝在 6.4mm41in.厚的無機強化水泥板上，水泥板的常態比重為 1762160kg/m311010 lb/ft3。 (4) 對於會收縮、起褶、起泡或試驗時會從夾具脫落的布匹或伸縮薄膜，三個試片應該連 同包覆鋁箔釘在絕緣的無機襯板上，五個約為12.76.30.5mm21410.02 in.的釘書釘，應水平地 釘於中央及四個象限的中央。 5.4 試片安裝：如圖 9 所示 5.4.1 試片要用厚約 0.04mm 的單張鋁箔紙包覆，鋁箔的霧面接觸試片，從背面越過各邊折向

25、前面的邊緣，在 包裝時必須小心，不可讓鋁箔紙被戳孔或起褶。包覆原則是儘量減少熔融 物在夾具底部的損失。組裝完成後，試片前面邊上的多餘鋁箔紙應撕掉， 但應有一片鋁箔裁切成彎向溝槽的管嘴，好讓試片熔融物得以流下。 5.4.2 所有試片必須用 12.7mm 厚的無機絕緣板背襯，試片和背板要用彈簧片及扣棒加以固定，厚度 16 至 25mm 的試片，則要用 C 型扣棒或類似工具，但彈性材料試片，不可讓其變形至正常厚度以下。 5.5 試片數量 5.5.1 每一材料的火焰及非火焰曝露試驗試片，各需 3 片共計 6 片，都要先行狀態調節。 (1) 在沒有任何顯著理由下，若任一組 試片的任一片結果超出最小結果的

26、 16 CNS 14820, K 61101 50%，必須再試另外三片一組試片，並報告六件試驗結果的平均值。 (2) 在三片一組的試片，有一個以上發生第 4.1 節的情形，重試另外三片試片，僅從成功試驗者求取平均值。 5.5.2 在試驗前要先秤取每片重量， 將重量和比光學密度同時列入比較，可能有助於測量值變化的理由評估。 6. 狀態調節 6.1 在 603 (1405 )下，試片預熱乾燥 24 小時，然後在室溫 233 (735 )及相對濕度 505%中，調節試片至平衡的恆重狀態。 6.2 在狀態調節箱中，試片必須放置於架子上，使得空氣直接和試片表面接觸，若強制空氣循環則可減少狀態調節時間。

27、7. 試驗條件：試驗須在不受日光 、紫外光及熱線之直射之處，在溫度 233、相對溼度 505%的室內施行之。 17 CNS 14820, K 61101圖 9 試片的包覆及安裝 8. 煙霧產生步驟 8.1 試驗時，試驗室要維持在溫度 233 (735 )、相對濕度約 505%，確實依照一般實驗室安全規定，排除室內可能的災害性氣體。注意測試材料是否會熱分解成爆炸成份，在非火焰試驗時人員若會暴露於煙霧，尤其在移除試片或清理工作時，一定要戴上防護設備。 8.2 週期性目視檢查，必要時用軟性抹布及氨化清潔劑噴霧清潔箱壁。在每次試驗前，用乙醇從箱內擦拭偵檢器及光源之光窗，並去除前次試驗殘留在試片夾及支撐

28、架的焦渣。 8.3 開始暖機，打開進氣閥及加熱爐，關閉箱門及排氣閥。箱後壁中央處溫度達到 18 CNS 14820, K 61101 穩定狀態的 35 2時，即可從事加熱爐校正或試驗，如有必要可用加熱輔助器加速升溫或用排風鼓風機引入試驗室冷空氣加速降溫，但試驗前，這些升降溫輔助設備必須移開。依照試驗經驗，通常是每試驗工作天須校正兩次輻射加熱爐的輸出輻射熱通量。 8.4 除了試驗中或用輻射熱通量計校正外，用無機絕緣厚板襯墊暴露的空白試片夾具，都要放在加熱爐的正前方，藉以確保鄰近箱壁不會過熱。 8.5 校正時，把輻射熱通量計放在加熱爐支撐框架的水平桿上，並以滑動方式將其放在爐前的正確位置，同時把空

29、白試片夾移到頂住預設定位檔，在箱門關閉及進氣閥打開下，讓適量空氣進到輻射熱熱通量計背側的散熱片式冷卻器，使熱通量計維持在 933 (2005 ) 。調整自動調壓器的設定，使中央直徑38.1mm(1.5 in.)的平均熱通量維持在 250.5kW/m2(2.200.04Btu/ft2 sec)的 mV值，並達穩定狀態後，取下熱通量計，並把空白試片夾補在其位置上。 8.6 若為非火焰試驗，必須將多管燃燒器移除，若為火焰試驗，依照第 3.5 節安裝燃燒器，調節燃氣及空氣，並防止燃燒管口阻塞。在調整燃料及點火前，先檢查燃燒器和空白試片夾間的相對距離。 8.7 在試驗試片就定位前，把燃燒箱門、排氣及進氣

30、閥打開約 2 分鐘後，再依照第8.3 節的步驟核對燃燒箱的起始溫度。 8.8 關閉鼓風機及排氣閥，將已裝片之夾具移動至加熱爐正前方（火燄法試驗時，燃燒器要依第 3.5 節安裝），取代空白試片夾，馬上關閉箱門，同時開啟計時器及啟動記錄儀，有煙霧時，將進氣閥完全關閉。 8.9 用第 3.9 節的壓力計，觀測燃燒箱壓力昇高的情形，用第 3.9.a 節的調壓器，讓試驗的壓力大都維持在 1005.0mm（ 40.2 in.）水柱高，若在試片密集冒焰後，發生負壓情形，稍微打開入口閥使壓力平衡。火焰試驗時，在壓力昇高後，必須調整燃氣和空氣閥，以保持流量的穩定。 9. 毒性氣體檢測步驟 9.1 當燃燒 4 分

31、鐘後，依檢測管說明書，以泵抽取所需的樣品氣體量，抽氣泵每次操作必須達至全衝量後，再進行下一衝程的抽取。 9.2 當抽取的樣品氣體量達到說明書的要求後，即可和管外校正表比對變色長度或和標準色組比對等不同方法判定濃度。 10. 報告：必具備下列事項 10.1 樣品的名稱 10.2 樣品的尺度（長、寬、高） 10.3 狀態調節的時間 10.4 試片開始燃燒時間及氣體開始抽取的時間 10.5 檢測管的製造商、製造日期、有效期限 10.6 樣品氣體抽取總量 10.7 檢測管濃度判定方式 10.8 所判定的氣體及濃度 19 CNS 14820, K 61101附錄 1 表 1 檢測管可檢測化合物的非專有性

32、參考表 1994-1995 TLV 量測 1994-1995 TLV 量測 氣 體 ACGIH, ppm(v) 範圍 ppm(v) 氣 體 ACGIH, ppm(v) 範圍 ,ppm(v) A. 表示上限 B. 單純的窒息劑 C. 爆炸物 D. 確定人類致癌物 E. 疑似人類致癌物 F. 動物致癌物 G. 非可列為人類致癌物 20 CNS 14820, K 61101 H. 非疑似人類致癌物 I. TLV 為門檻限制值 (Threshold Limit Value),A.C.G.I.H 為美政府工業衛生會議(American Conference of Govermental Hygiests)