魏宇昆 / 工研院材化所
【內文精選】
一、前言
2026美國塗料展(American Coatings Show 2026)，於Indianapolis會議中心舉辦，本屆逾540家業者參展，現場參觀人數超過8,000人次，主題涵蓋PFAS替代、低/零VOC、水性與生質塗料、循環與減碳設計、數位化與AI、電腦視覺分析、AI配方與數位工具導入研發與生產、智慧與功能性塗層、量測與製程技術等，為全球塗料產業技術與商業交流的重要活動。本文挑選大會演講內容、永續發展與無氟(PFAS-Free)替代技術、數位化轉型與AI驅動配方設計進行介紹，一覽近年來塗料產業朝環境永續及數位化與AI驅動研發的發展方向。
二、大會演講
■ 推動塗料產業的創新、永續與成長(Rust-Oleum / RPM Consumer Group CTO Dr. Erdem)
Rust-Oleum / RPM Consumer Group的Dr. Erdem發表塗料產業市場與未來成長的專題演說（圖一）。全球塗料市場在2025年達到2,269億美元，預計2034年時將成長至3,480億美元。過去二十年產業經歷多次併購，目前全球前十大企業掌握了42.1%的市占率。塗料市場成長主要由建築塗料為主，其占58%產量及48%產值，工業防護與功能性塗料（如航太、汽車、能源基礎設施）及亞太地區的快速工業化，為此領域主要成長來源。另一方面，講者亦指出塗料產業的隱憂，也就是過去15年以來產業的銷售總量幾乎沒有成長，營收的增長主要來自於價格調漲與高價值智慧塗料的帶動。因此特別向產業界喊話，強調未來將高度仰賴化學研發的顛覆性創新，以解決環境永續性、滿足新興效能需求，並推動塗料產業邁向下一個世代成長。
圖一、大會演講指出塗料產業必須以顛覆性創新創造永續與成長
■ 塗料與塗層中PFAS添加劑的替代方案(Innovative Chemical Technologies/ Dr. Daniel Hercules)
自2014年起，美國環保署(EPA)開始對全氟及多氟烷基物質(PFAS)實施嚴格監管，將其視為一個整體類別進行限制，並要求追究污染責任。在此之前，氟界面活性劑因其極低的表面能、優異的化學穩定性與低使用成本，在塗料工業中被視為萬靈丹。它們能同時改善基材潤濕、顏料潤濕、流平性、抗結塊性、延長施工時間(Open time)，並賦予防油與防水性。隨著PFAS逐步退出市場，業界亟需在效能、成本與配方靈活性上能與之匹敵的無氟替代方案。
為了解決氟界面活性劑停用後特定性能需求的缺口，ICT開發出效能相當的創新無氟界面活性劑，傳統非氟界面活性劑難以在極低添加量下達到理想效果。然而，新開發的無氟界面活性劑在0.01%至0.1%的活性濃度下，即可將表面張力降至與含PFAS產品相同的水準（約16~22 dyne/cm）。改善表面與基材的潤濕性（減少魚眼、縮孔等表面缺陷）、提升顏料分散性、促進流平效果，並增強塗層附著力。更重要的是，在多層塗裝中，它不會像矽氧烷類助劑般在表面過度累積而導致重塗困難。
此創新無氟界面活性劑雖可消除塗料中的PFAS，但會嚴重影響塗層的Blocking Resistance（即兩片塗漆表面接觸後互相沾黏的現象）。傳統上為了改善此問題會添加溶劑或矽氧烷，但這會增加揮發性有機物(VOC)或影響重塗性。ICT的無氟添加劑具有浮游至表面(Blooming)的特性，在極低添加量(0.25% ~ 0.50%)下，即可在常溫與高溫(Hot Block)條件下提供與傳統氟添加劑同等級的抗結塊分數（圖七）。
圖七、新型無氟界面活性劑對塗層的Blocking Resistance
膠體二氧化矽(Colloidal Silica; CS)是另一種極具潛力的無氟替代品，透過其奈米級的物理結構與表面化學反應，提供塗料多面向的升級。膠體二氧化矽粒徑從2 nm到100 nm不等，具備極高的比表面積(30~1,000 m²/g)與表面矽烷醇基(Silanol groups; -Si-OH)，因此具高度親水性並具反應性，可依據pH值需求進行改質，包括陰離子型（鈉、鉀、鋰穩定）、陽離子型、非離子型，甚至是有機改質。---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。