低熱傳導隔熱塗料 建築隔熱塗料除日光反射塗料外，低熱傳導塗料亦是重要技術之一。但低熱傳導建材多以塊材為主，包含無機孔隙材料、有機高分子發泡、氣凝膠等板材。要配置成塗料，多孔性/中空材料必須與樹脂結合，結合過程中易造成塞孔、分散等問題，造成熱傳導提高、粉化、物性不佳等缺點。最常見之低熱傳導塗料，是以中空玻璃球做為低熱傳導介質，中空球可避免樹脂進入孔隙內，減少熱傳導提升可能性。但這類低熱傳導塗料，熱傳導係數（k）不會低於 0.1 W/m·K；或是結合孔隙或中空陶瓷材料，k可下降到 0.06 W/m·K。最新的趨勢是以超低熱傳導氣凝膠配製成塗料，其k值更可下降至 0.03~0.05 W/m·K。 多孔性低熱傳導材料 固體材料熱傳導係數如表一，無機材料熱傳導係數(k)較高，如玻璃 1.4 W/m·K 高於有機材料聚苯乙烯 0.13 W/m·K。氣體則是有更低熱傳導係數，如空氣 0.025 W/m·K、二氧化碳 0.0162 W/m·K、CFCl3 0.008 W/m·K，氣體熱傳導係數可低於固體 10倍以上。因此結合氣體、固體的多孔性材料，將可大幅降低材料熱傳導，應用於隔熱、保溫等用途。 圖一為不同多孔性材料含量（密度）與熱傳導關係，固體含量下降（密度下降）會使得 ks下降，理論熱傳導係數應下降；但密度下降卻會造成 k r上升（k g維持定值），兩者相互影響下會形成一最佳密度與低熱傳導效果。如表二，常見多孔性材料之k值，一般而言，有機發泡熱傳導係數較低，尤其是 PU填充氟碳氣體（CFC），k可低至 0.026 W/m·K；無機材料本質熱傳導較高，因此無機多孔性材料如發泡玻璃（Foam Glass）、矽酸鈣（Calcium Silicate）熱傳導係數相對較高。圖二為多孔性低熱傳導材料市場，礦物材料雖熱傳導係數稍高，但難燃性優越，更符合多數建材法規，因此市場占有率可達 44%；其他有機發泡材料 PU、PS等則是因熱傳導低，可應用於非難燃建材。 圖一、多孔性材料之熱傳導性 低熱傳導塗料 塗層的阻熱性與其厚度、熱傳導係數有關。使用高熱傳材料必須增加厚度來達到相同效果，但這樣會造成成本增加、室內空間減少、建築設計限制等。業界一直追求的是超低熱傳導（k<0.03W/m·K）之塗料技術，但傳統多孔性低熱傳導材料多以塊材或片材來使用，要配製成塗料多孔性/中空材料必須與樹脂結合，結合過程中會造成塞孔、分散等問題，使得熱傳導提高，出現粉化、物性不佳等缺點。為解決此問題，必須以樹脂、溶劑、添加劑等調配低熱傳塗料配方，但樹脂熱傳導大約為 0.2 W/m·K，添加太多會造成熱傳導係數大幅上升，添加過少則可能無法形成連續塗膜，或是粉化、拉伸強度不足等問題。 圖三、氣凝膠含量與熱傳導係數、拉伸強度 2. 中空陶瓷塗料 陶瓷跟玻璃在無機材料都屬於低熱傳導，因此陶瓷材料製作成更高孔隙之孔隙材料，其k值會低於中空玻璃球。因此Comitea等人使用低成本、多孔隙高表面積（155 m2 /g）、孔隙尺寸 5.8 nm、粒徑 100nm之三氧化二鋁，以 Styrene Acrylate 為樹脂，粉體與樹脂重量比為 3.5:1，並添加分散劑、增稠劑等，配置成低熱傳導塗料，其熱傳導係數可低至 0.049 W/m·K（表四），相對於氣凝膠塗料約高 0.01 W/m·K，但成本相當具有競爭力。 3. 氣凝膠塗料 氣凝膠是目前發現熱傳導最低之材料，但氣凝膠密度低，分散不易，且氣凝膠開孔性材質一旦被樹脂塞住，或是在塗佈、攪拌過程中，因過大剪切力造成氣凝膠破裂，都會降低低熱傳導效果。因此…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。 作者：黃元昌、簡淑雲、徐雅怡 / 工研院材化所 ★本文節錄自「工業材料雜誌」359期，更多資料請見下方附檔。 Download檔案下載 加入會員 分享 轉寄 聯絡我們 延伸閱讀 2007歐洲國際塗料、塗裝技術暨處理設備展之最新發展 低碳節能材料在建築之應用 工業材料雜誌二月號推出「熱電材料與應用」及「塗佈覆膜貼合技術」兩大技術專題 先進塗佈製程與設計開創高價值產品 雙層塗佈製程之相關技術與應用介紹 熱門閱讀 NEPCON JAPAN 2019 日本東京特別報導系列一 NEPCON JAPAN 2019 日本東京特別報導系列三 NEPCON JAPAN 2019 日本東京特別報導系列二 從Finetech Japan 2018看OLED之進展 全球電動車市場發展動向與熱門議題 相關廠商 金屬3D列印服務平台 大東樹脂化學股份有限公司 名揚翻譯有限公司 華錦光電科技股份有限公司 友德國際股份有限公司 桂鼎科技股份有限公司 喬越實業有限公司 台灣鑽石工業股份有限公司 科邁斯科技股份有限公司 台灣永光化學股份有限公司 誠企企業股份有限公司