試驗項目與試驗規劃

本所材料實驗中心現有與材料檢測相關之實驗設備，應可執行之塗料分析項 目包括：奈米性、接觸角、光澤度、色差、附著性、硬度、透水性、隔熱等，劣 化設備則包括：鹽霧試驗機、氙弧燈式耐候試驗機、以及南北兩處戶外曝曬架。

本節根據設備設置現況，以及本案執行人力與時程之限制，針對室外型奈米塗料 之耐久耐候性能進行試驗規劃，擬藉由加速劣化試驗探討劣化過程對奈米塗料各 項性能之影響，並期望能整合試驗過程的各種經驗，研擬奈米塗料奈米性、功能 性及耐候性試驗相關之標準作業程序，做為本所材料實驗中心實驗室認證之技術 文件。

一、基材規劃

本研究以常見之建築材料做為塗料之基材，包括金屬質材料、水泥質材料及 玻璃質材料等，由於本研究並非著眼於塗料對基材之保護作用，亦非探討基材材 質變化對其與塗料界面間之影響，而係以塗料本身耐久耐候能力為探討目標，因 此，基材之選用將僅考量其與塗料之匹配性。

1. 金屬質基材：採用一般常用於鐵皮屋外牆或棚架頂版之鍍鋅鋼板，試片尺寸

為150×70×1.6mm。

2. 水泥質基材：考量混凝土構造物大多以水泥砂漿抹平後才進行塗裝作業，並 考量基材材質之均一性與表面平整性，故以市售之水泥纖維板製作試片，試 片尺寸為150×70×6mm。

3. 玻璃質基材：採用一般清玻璃，試片尺寸為 150×70×3mm。

二、塗料規劃

本年度持續搜尋國內標榜奈米塗料之相關產品，綜合上年度所蒐集之資料，

奈米塗料產品之功能性多強調防污自潔性、耐久耐候性、防水性、隔熱性、防霉 除菌、附著性、硬度等，其中部分產品需有特殊之施作方式才能展現出功能性。

經評估塗料取得之便利性並配合本所劣化實驗設備之實驗量能後，本研究選取2 種市售奈米塗料進行探討(分別以塗料 A 及塗料 B 稱之)，藉以瞭解奈米技術或材 料對塗料功能性之提升有多少助益，亦可評估建立奈米塗料之指標。

1. 塗料 A 產品摡述

塗料性質：水性塗料、白色

標示主要功能：隔熱、防水、防污、耐候等

適用基材：金屬、石材、木材、塑膠、磁磚、水泥、磚塊等材質 塗佈方式：不需底漆，可以毛刷、滾輪、噴槍等方式施塗

2. 塗料 B 產品摡述

塗料性質：水性塗料、半透明

標示主要功能：撥水、防水、耐候、耐熱、防污等

適用基材：木材、水泥、玻璃、金屬、磚塊、塑膠等材質 塗佈方式：可不需底漆，可以毛刷、滾輪、噴槍等方式施塗

三、劣化試驗規劃

我國 CNS 11607 中規定了許多塗膜硬固後的耐久耐候性試驗，包括耐鹽水 噴霧試驗、耐濕性試驗（50℃；RH＞95%）、耐乾與濕冷熱反覆性試驗、加速黃 色度試驗、評估塗膜牢固性質的粉化度試驗、探討塗膜光變性質的耐光性試驗、

利用氙弧燈或碳弧燈照射的加速耐候性試驗、以及自然曝曬耐候性試驗等。其中 最常使用於評估塗膜耐久耐候性質的試驗方法為耐鹽水噴霧試驗、加速耐候性試 驗、及自然曝曬耐候性試驗。本研究原規劃採用加速耐候性試驗，並配合鹽水噴 霧試驗，以評估奈米塗料之耐久耐候性能，劣化試驗原規劃如下：

1. 加速耐候性試驗：

(1) 目的：評估試片在模擬日光之氙弧燈光源照射及噴水霧之劣化過程中，塗 膜性質之變化，並與參比標準進行比對檢查。

(2) 劣化期程：約 1000 小時。

2. 加速耐候性試驗+鹽水噴霧試驗：

(1) 目的：評估試片在加速耐候性試驗與鹽水噴霧試驗二者交互作用之劣化過 程下，塗膜之性質變化，觀察試片表面有無發生銹污及塗膜膨脹、剝離等 現象。

(2) 劣化期程：加速耐候性試驗與鹽水噴霧試驗總時數各約 500 小時。

然而，配合本所材料實驗中心之委託測試與其他實驗研究案之時程規劃，本 研究於10 月初始得使用氙弧燈耐候試驗機，因此，在研究期程窘迫下，擇定僅 執行加速耐候性試驗。

四、評估項目規劃

本研究目的係利用加速劣化試驗模擬奈米塗料塗膜在經過長期外在天候環 境外力作用後，探討其原有之功能性產生多少變化，藉此瞭解功能性奈米塗料之 耐久耐候性能，並初步探討奈米塗料耐久耐候性能評估基準。目前國內奈米標章 針對塗料所訂定之驗證規範，包括奈米性、脫臭功能、抗污(防污)功能、親水性、

耐燃功能、附著性、硬度、耐刷洗性、鹵素含量、耐候性等，本案依據本所材料 實驗中心現階段可執行之檢測與驗證項目，針對其劣化前後之性能指標進行探 討，內容包括：

1. 奈米性：利用微觀量測，評估奈米塗料是否為奈米技術產品，亦即塗料中之 奈米材料或塗膜表面結構任一維尺度需小於100nm，並辯識奈米材料成分。

2. 功能性：

(1) 自潔性：量測塗膜之接觸角，評估塗料塗膜是否具有超疏水或超親水性，

能藉由雨水將塗膜表面髒污帶走，達到自我潔淨效果。

(2) 防污性：以 Eosin Yellowish 苯胺紅色料為污染劑，藉由污染劑在試片上之 殘留量，評估塗料之防污性。

(3) 隔熱性：利用戶外陽光或白熾燈泡照射，以熱耦線與資料擷取系統，量測 試件正、背面之溫度，評估塗料塗膜之隔熱效果。

(4) 透水性：使用透水試驗器具，於一定時間內，測定塗膜透水單位面積之水 量，做為塗膜之透水度。

(5) 附著性：利用百格刀及感壓性膠帶，評估塗料塗膜自基材剝離之抵抗性。

(6) 硬度：利用已知硬度之鉛筆在塗膜上推動，評估塗料塗膜之硬度。

(7) 其他：利用光澤度計、色差計等設備，量測比較劣化前後之差異，藉以評 估塗料塗膜之抗老化性能。

五、試片規劃

本案試片依據基材種類、塗料種類、劣化分析等進行編號。試片編號之第1 位字母為基材種類，以S 代表金屬試片，M 為水泥纖維板試片，G 為玻璃試片；

第2 位字母為塗料種類，以 A、B 編碼；第 3、4 位數字則為試片序號。由於本 所氙弧燈式耐候試驗機最多僅能容納63 片試片，依據試驗規劃之檢測週期與檢 測項目，估計試片之配置數量如表3-1 所示，其中色差、光澤度、接觸角、隔熱 屬於非破壞性檢測，其餘檢測項目歸類為破壞性檢測。所有試片於劣化前後皆執

行膜厚、色差、光澤度及接觸角量測。

隔熱性 S_33~34 M_33~34 G_33~34 劣化前

防污性 － M_05 －

附著性、硬度 S_11~12 M_11 G_11~12 奈米性、透水性 － M_12 －

隔熱性 S_33~34 M_33~34 G_33~34 劣化

100 小時

防污性 － M_15 －

附著性、硬度 S_21~22 M_21 G_21~22 奈米性、透水性 － M_22 －

隔熱性 S_33~34 M_33~34 G_33~34 劣化

300 小時

防污性 － M_25 －

附著性、硬度 S_31~32 M_31 G_31~32 奈米性、透水性 － M_32 －

隔熱性 S_33~34 M_33~34 G_33~34 劣化