2018日本高機能素材展隔熱塗料相關介紹

 

刊登日期:2019/6/5
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隨著地球暖化現象日趨嚴重,夏天時家家戶戶開著冷氣的現象已為常態,也造成台灣每年在夏天尖峰用電時都必須繃緊神經避免跳電的情況發生。在這個能源有限的社會,節電已經逐漸成為大家生活的一部分,而隔熱塗料或許就是未來增加節電效能的方法之一,重要性確實是值得大家關注的。
 
本文將從以下大綱,針對2018日本高機能塗料展在隔熱塗料的進展進行解說,並介紹隔熱塗料的發展趨勢及應用層面。
‧塗料產業概況
‧日本高機能素材展相關介紹
‧透明隔熱塗料概況
‧有色隔熱塗料概況
‧結語
 
【內文精選】
塗料產業概況
全球的塗料市場非常廣大,根據日本塗料工業協會統計初估,2017年全世界就有約168萬噸的產量,產值則大約為6,840億日圓。而隨著人們對生活的需求越來越廣,塗料的機能種類也與日漸增,目前塗料的應用主要可分為電/磁氣應用、熱學應用、光學應用、物理方面應用、生物方面應用及化學方面應用等,詳細應用如表一所示。
 
根據日本塗料工業協會的資料(圖一),從塗料需求面上來看,最主要的需求區域主要為建物、道路車輛及金屬製品,因此如果能擴充此類塗料需求的機能,即有可能進入塗料市場競爭。另外隨著溫室效應的影響,熱帶、亞熱帶甚至是溫帶地區都有出現熱浪影響造成死亡的案例,雖然開空調可減少案例的發生,但開空調時所耗費的電能其實正是造成溫室效應的元凶之一,因此如何減少熱能進入室內才是根本的解決之道。也因此,目前市場上針對遮熱塗料的著墨越來越多。根據統計,當室內空調上升1˚C時即可減少6%的空調耗能,若能藉由遮熱塗料減少室內溫度3~5˚C,即有機會減少室內空調20~30%的耗能,在夏天時此數據其實是非常可觀的。
 
圖一、2016年日本塗料需求量與需要金額比例
圖一、2016年日本塗料需求量與需要金額比例
 
透明隔熱塗料概況
目前隔熱塗料主要可以分為透明隔熱塗料及有色隔熱塗料兩種。透明隔熱塗料主要都還是吸收型或者半透明型為主,吸收型透明隔熱塗料代表的是當紅外光通過塗膜層時,紅外光的熱會被塗膜層中的無機分子吸收,藉此產生斷熱效果,但同時也會造成玻璃表面有蓄熱的情況發生。而半透明型主要則是藉由中空玻璃球或高折射率無機分子達到低熱傳導效果。日本DL株式會社在本次日本高機能塗料展中展示了一款可自行DIY之半透明隔熱塗料Sun ShieldAir,並強調此塗料具有低熱傳導(1.9 W/m2·K)、高紫外線遮蔽率(95%)及高可見光穿透(75%),並且具有快速成膜效果。
 
而此次透明隔熱塗料最特別的部分在於,Nippon Paint公司展示了一款新開發的反射型隔熱塗料,係直接將紅外光在經過玻璃前即反射,使紅外線不會進入室內,因此不會有二次熱輻射進入室內的問題,可提高隔熱效果,並具有更高的可見光穿透率及更好的熱遮蔽率。根據網路上的文獻資料與Nippon Paint公司的現場解說,如圖四所示,紅外線反射層主要是由片狀奈米銀所組成,且此片狀奈米銀的厚度有一定限制,需控制在20 nm內,當片狀奈米銀的厚度大於20 nm後,塗佈的反射塗料可能會開始產生眩光效果,並且無法形成全透明,代表此製程奈米銀的厚度控制至關重要,因此推估目前可能會利用一些精密控制成長厚度的方式來製備片狀奈米銀。
 
有色隔熱塗料概況
Nippon Paint公司開發了一款針對路面進行隔熱之深色型隔熱塗料,並將其取名為ATTSU-9道路型遮熱塗料。此塗料主要是藉由高紅外線反射材料的選擇及二層塗裝的施工方法,來達到良好的隔熱效果,並且搭配上道路需要有的高磨耗、防滑、高保水性及乾燥時無氣味等特性,詳細效果如圖八所示,塗裝前後道路最高表面溫差可達10˚C。目前,日本東京已有部分區域使用此類商品作為道路塗料,而未來,因應2020年東京奧運馬拉松選手的需求,此類塗料預計也會作為東京奧運馬拉松比賽場地之道路專用塗料。
 
另一個隔熱塗料的應用方向為船舶塗料。Nippon Paint公司也針對海上貨運船開發了EVER COOL系列船舶用型高隔熱塗料。與其他類隔熱塗料的主要差異為配方,此塗料使用的是一般船舶最常使用的環氧樹脂/聚氨酯配方,並且使用最一般的刷塗方法即可完成塗料的裝塗。在性能測試的部分,如圖九所示,Nippon Paint公司將此塗料塗在運輸船並在北半球進行逐月的測試,從數據面不難發現,一月到二月由於是冬天,隔熱塗料並沒有發揮效果,但在三月到七月時,可明顯發現一般塗膜與隔熱塗膜的效能表現差異,一般塗料表面溫度約為70˚C,而隔熱塗料則大約為43˚C,中間則約有28˚C的溫差,這也代表了…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
圖九、EVER COOL船舶用隔熱塗料實際塗裝效果測試
圖九、EVER COOL船舶用隔熱塗料實際塗裝效果測試
 
作者:巫誠恩/工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」390期,更多資料請見下方附檔。

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