臺灣博碩士論文加值系統

本研究利用聚酯阻燃中空三維卷曲纖維透過非織物加工技術製備阻燃保溫隔熱材料，製程中改變聚酯阻燃中空三維卷曲纖維細度(7 D、12 D)，聚酯低熔點纖維含量(10、20、30、40、50 %)與蓬鬆非織物於平板熱壓成型中之層疊數(1、2、3、4、5層)。並檢測樣本之最大拉伸斷裂強力與伸長量、抗壓縮強度、熱傳導係數、透氣度與極限氧指數(LOI)，以評估樣本之物理性質、熱傳遞特性與阻燃性能。擬藉此製程技術之開發改善纖維材料應用於隔熱相關用途上之普遍施工不易、隔熱材之密度與厚度等製品條件的可變因子難以控制，而導致隔熱性能穩定性不高的缺點。
研究結果發現蓬鬆非織物與針軋非織物複合在於最大拉伸斷裂強力可獲得80 %至100 %之提升，抗壓強度測試結果顯示蓬鬆非織物之疊層數量為影響實驗數據最明顯之製程條件。並發現聚酯低熔點纖維添加比率與蓬鬆非織物之疊層數對於熱傳導係數所產生之影響具有交互作用。
對於極限氧指數(LOI)之測試，具有最佳阻燃能力製程條件之樣本係為7 D聚酯阻燃中空三維卷曲纖維、聚酯低熔點纖維混合重量比10 %、蓬鬆非織物疊層數5層，其極限氧指數(LOI)可達35。

In this study, PET flame retarded hollow 3D crimp fiber was processed by nonwoven manufacture technology to prepare the flame retarded PET nonwoven loose-filled thermal insulation material. In the process, the lines-densities of PET flame retarded hollow 3D crimp fiber (7 D、12 D), the contents of PET low melting fiber (10、20、30、40、50 %) and the layers of loosed nonwoven (1、2、3、4、5 layers) in the combination of thermal pressing process were changed to estimate the tensile strength, tensile elongation, compression strength, thermal conductivity, air permeability and limiting oxygen index. The physical properties, thermal conductivities and the properties of flame retard were evaluated. The purposes of this study are developing of manufacturing method for a convenient installation of thermal insulation material and improving the application of fiber material in the thermal insulation.
In the results, due to loosed nonwoven was combined with needle punching nonwoven, the tensile strength was increased to 80 % to 100 %, compression strength was influenced by the numbers of the combined layers obvious. The contents of the PET low melting fiber and the numbers of the combined layers have an interaction in the result of thermal conductivity. In the test of limit oxygen index, the optimal sample was manufactured by 7D PET flame retarded hollow 3D crimp fiber, 10 % contents of the PET low melting fiber and combined 5 layers of loosed nonwoven. The limit oxygen index (LOI) is 35.

作者簡介與誌謝 I
摘要 II
Abstract III
目錄 IV
圖索引 VIII
表索引 XI
第1章 前言 1
1.1 研究背景 1
1.1.1 能源危機與全球暖化效應 1
1.1.2 建築隔熱與節能 3
1.1.3 阻燃建築材料 7
1.1.4 隔熱應用與材料 10
1.1.5 纖維阻燃材料 14
1.1.6 聚酯中空三維卷曲纖維 17
1.1.7 非織物於建築材料之應用 19
1.1.8 隔熱材料之重要性 19
1.2 文獻回顧 23
1.3 研究動機 27
1.4 研究瓶頸與問題 29
1.5 解決之道 29
第2章 理論 31
2.1 非織物成型原理 31
2.1.1 梳棉原理[34] 31
2.1.2 疊棉理論[35] 34
2.1.3 針軋理論[36] 34
2.1.4 熱固結原理[37] 38
2.2 熱傳遞原理[38] 39
2.2.1 熱傳導原理 39
2.2.2 熱對流原理 40
2.2.3 熱幅射原理 41
2.3 隔熱原理 42
2.3.1 發泡與纖維材料之隔熱原理[39] 42
2.3.2 體積密度對絕熱材料熱傳導係數的影響[40] 43
2.3.3 孔隙尺寸對絕熱材料熱傳導係數的影響[40] 43
2.4 隔熱性能測試原理[41] 44
2.4.1 隔熱材料之熱傳導係數測定 44
2.4.2 防護熱平板法熱傳導係數測試儀工作原理[41] 46
2.5 燃燒與阻燃原理[42] 48
2.5.1 纖維之燃燒原理 48
2.5.2 影響纖維燃燒之因素[42] 49
2.5.3 纖維之阻燃原理[42] 51
2.6 專有名詞定義 52
2.6.1 熱傳導係數[43] 52
2.6.2 極限氧指數(LOI)[44] 52
第3章 實驗 54
3.1 實驗流程 54
3.2 實驗方法(流程說明) 55
3.2.1 纖維之開散與混合 55
3.2.2 給棉機之落棉量控制 56
3.2.3 聚酯蓬鬆非織物製備方法 57
3.2.4 聚酯針軋非織物製備方法 57
3.2.5 聚酯蓬鬆阻燃非織物隔熱填充材料複合方法 58
3.3 原料 63
3.3.1 聚酯阻燃中空三維卷曲纖維 63
3.3.2 聚酯低熔點纖維 63
3.3.3 物性 64
3.4 實驗條件設計 65
3.4.1 細度變化 65
3.4.2 低熔纖維含量 65
3.4.3 密度變化 65
3.4.4 對照組之製備 66
3.5 實驗設備 67
3.6 測試與實驗 68
3.6.1 最大拉伸斷裂強力與最大拉伸斷裂伸長量試驗 68
3.6.2 抗壓縮強度測試 68
3.6.3 透氣度試驗 70
3.6.4 熱護平板法熱傳導係數試驗 70
3.6.5 極限氧指數(LOI)試驗 70
第4章 結果與討論 71
4.1 蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料之最大拉伸斷裂強力與最大拉伸斷裂伸長量 71
4.1.1 聚酯低熔點纖維含量與板材疊層數變化對於蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料最大拉伸斷裂強力之影響 71
4.1.2 聚酯低熔點纖維含量與板材疊層數變化對於蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料最大拉伸斷裂伸長量之影響 72
4.1.3 聚酯低熔點纖維含量變化對於蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料拉伸斷裂曲線之影響 74
4.1.4 纖維細度變化對於蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料最大拉伸斷裂強力之影響 75
4.1.5 纖維細度變化對於蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料最大拉伸斷裂伸長量之影響 76
4.1.6 聚酯低熔點纖維重量比對於蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料與實驗對照組的最大拉伸斷裂強力之影響 78
4.2 蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料之抗壓縮強度 79
4.2.1 聚酯低熔點纖維重量比率與疊層數變化對於蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料抗壓縮強度所產生之影響 79
4.2.2 聚酯低熔點纖維重量比率與疊層數變化對於蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料壓縮變形量所產生之影響 82
4.2.3 聚酯阻燃中空三維卷曲纖維細度對於蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料抗壓縮強力所產生之影響 84
4.2.4 聚酯低熔點纖維重量比率與疊層數變化對於蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料抗壓縮強力曲線所產生之影響 87
4.3 蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料之熱傳導係數 90
4.3.1 蓬鬆非織物(對照組)變化聚酯低熔點纖維重量比對於之熱傳導係數所產生之影響 90
4.3.2 蓬鬆非織物(對照組)變化疊層數對於之熱傳導係數所產生之影響 91
4.3.3 聚酯低熔點纖維重量比率與疊層數變化對於蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料熱傳導係數所產生之影響 92
4.4 蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料之透氣度 95
4.4.1 聚酯低熔點纖維重量比率與疊層數變化對於蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料透氣度所產生之影響 95
4.4.2 聚酯阻燃中空三維卷曲纖維細度對於蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料透氣度之影響 96
4.5 蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料之極限氧指數(LOI) 97
4.5.1 聚酯低熔點纖維含量與疊層數改變對於蓬鬆阻燃非織物隔熱保溫材料極限氧指數(LOI)之影響 97
第5章 結論 99
第6章 建議 102
參考文獻 104

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