隔熱金屬塗覆材料開發

 

刊登日期:2014/8/14
  • 字級

自十九世紀以來,人類的工業發展迅速帶來民生的便利以及科技的日新月異,然而也因過度使用化石能源而帶來許多嚴重的環保問題。由於已開發國家對能源未妥善節能,而新興經濟體國家對於能源需求又急速增加,因此導致能源使用過度而造成全球暖化及氣候變遷,許多異常的氣候所衍生的災害與日俱增。目前尚未有完整的能源替代解決方案,如何有效節能減碳,降低對石化能源的需求是目前最應積極發展的解決方案。

根據國內氣象局統計結果顯示,台灣近二十年來,在全球性暖化效應以及都市發展集中建設所導致的熱島效應影響下,都市地區每日均溫逐年攀升,溫度屢創新高,導致住商用建築在空調用電的部分也相對增長許多。因此,若能改善建築物的隔熱,使得空調用電能降低,相信會有非常顯著的節能減碳效果,而目前改善建築物的隔熱最快速經濟的方法,則是使用隔熱節能的環保塗料。根據IEK情報網統計,預估2015年全球塗料市場約為2,515萬噸,其中約有55%為建築用塗料,而日本建築用高反射塗料市場統計可知具高反射的隔熱塗料的市場已逐年成長,2010年僅日本市場統計就約有8千噸的規模,未來成長趨勢十分樂觀。

研究方法
隔熱塗料的作用主要分為反射型及阻隔型,由太陽發射光譜圖(圖一)可知,一般建築物體受到太陽光照射後,主要因為在800~2,500 nm的近紅外光波長的熱能蓄積而導致溫度上升,此近紅外線波段的能量佔太陽光的46%左右,且為熱量的主要來源。因此反射型的隔熱塗料會在成份中添加具高反射近紅外光波段的成份來減少建築物的熱能蓄積;而阻隔型則是利用添加熱傳導係數較小的成份來阻隔熱能由建築物表面傳導至內部以達到絕熱的效果。隔熱塗料自90年代以來就開始有許多研究和專利報導,一般而言多數研究皆採用不同材質的微球做為添加物,使得塗料具有高反射的效果,部份研究則使用高反射的顏料來達到隔熱的用途。


圖一、太陽光發射光譜圖

依據目前的隔熱塗料發展趨勢,除了添加不同材質的微球材料做為反射及阻隔熱能傳遞的方法外,使用高反射顏料組成也是一種方法,因此,本研究將原有防蝕塗料的配方成份碳黑顏料替換成具高反射性質的原料,進行隔熱效果與防蝕性測試。採用兩種隔熱測試的方法,如圖二所示,第一種為利用500W燈照試驗進行;第二種則是戶外日光照射試驗,兩種方法比較,燈照試驗環境相對單純,且500W燈照可測試較高溫度下的隔熱效果;而戶外日光照射試驗的好處是試驗環境接近真實情況,但測試溫度較低且易受環境影響而造成溫度偏差。


圖二、 隔熱效果測試方法(a)500W燈照試驗;(b)戶外日照試驗

結果與討論
圖六為灰色PU漆及瓷漆試片進行日照隔熱效果測試的溫度測試圖,由結果顯示,在添加隔熱配方的灰色PU漆與瓷漆和無隔熱配方的原本塗料相比較,最大的隔熱溫度差約為4~5˚C,具有顯著的隔熱效果。測試添加高反射無機顏料與一般顏料的PU漆系統,其硬度、耐酸鹼、耐溶劑等相關防腐蝕試驗如表二,以證明添加後仍保有防腐蝕效果。以此測試結果之最佳化參數做為防蝕PU漆及瓷漆的隔熱配方進行試產,進行屋頂塗裝實作隔熱與戶外曝曬防蝕測試……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文。

作者:林亞玄、莊高樹、李炳勳、李秋萍/台灣中油股份有限公司
本文節錄自「工業材料雜誌332期」,更多資料請見:http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=17017


分享
為此篇文章評分

相關廠商