再生綠建材技術開發與實驗室管理
內 政 部 建 築 研 究 所 補 助 研 究 報 告
中 華 民 國 九 十 六 年 十 二 月
再生綠建材技術開發與實驗室管理
受補助單位：工研院能源與環境研究所
研究主持人：陳文卿
協同主持人：陳筱華
研 究 員：廖錦聰、陳 禱、林淑華、
陳宏仁、關家倫、陳崇智、
劉毅弘
內 政 部 建 築 研 究 所 補 助 研 究 報 告
中 華 民 國 九 十 六 年 十 二 月
目 次
摘 要 ...
V
第一章 緒論 ...
1
第一節 研究緣起與背景...
1
第二節 研究目的...
3
第二章 計畫目標與工作內容 ...
5
第一節 計畫目標...
5
第二節 工作內容...
5
第三章 優質再生綠建材技術開發與推廣應用 ...
7
第一節 再生木質水泥隔熱磚量產技術及推廣應用...
7
第二節 發泡木質水泥再生綠建材開發...
22
第三節 低甲醛膠合劑之開發...
32
第四章 再生綠建材實驗室之營運 ...
45
第一節 「再生綠建材檢測實驗室」TAF增項認證作業...
45
第二節 「再生綠建材檢測實驗室」營運服務...
47
第三節 實驗室設備操作維護...
55
第四節 實驗設備擴充建議及辦理採購協助...
66
第五節 再生綠建材檢測技術人員教育訓練...
67
第五章 再生綠建材推廣應用 ...
69
第一節 再生綠建材國家標準研擬...
69
第二節 綠建材第三類環境宣告計畫之推動...
76
第三節 再生綠建材標章自薦提案審查及評定基準制定...
98
第六章 結論與建議 ...
107
第一節 結論...
107
第二節 建議...
109
參考書目 ...
111
附錄一 第四章之附件 ...
115
<附件 4-1> 認證項目標準書 ...
116
<附件 4-2> 量測不確定評估 ...
173
<附件 4-3> 「再生綠建材檢測實驗設備」投標須知 ...
184
附錄二 第五章之附件 ...
197
<附件 5-1> 再修正之三項國家標準修正案草案 ...
197
附錄三 期初報告審查意見與回覆說明 ...
223
附錄四 期中報告審查意見與回覆說明 ...
227
附錄五 期末報告審查意見與回覆說明 ...
231
格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 格式化: 字型: 14 點 ... [1]表 次
表 3-1 不同木屑量與水泥配比試體的物性檢測結果 ... 11
表 3-2 木質水泥板使用之木屑篩分結果 ... 13
表 3-3 改變水泥：木屑比之產品情形 ... 14
表 3-4 水泥與木屑配比分別為 2:1 與 3:1 之樣品性質分析 ... 14
表 3-5 固定水泥與木屑比下水量對固化情形之比較 ... 15
表 3-6 木質水泥隔熱磚之最適配比 ... 15
表 3-7 木質水泥隔熱磚量產成品之測試 ... 16
表 3-8 常用輸氣劑種類 ... 23
表 3-9 發泡液用量對體比重之影響 ... 26
表 3-10 各種配比之發泡水泥試體性質 ... 29
表 3-11 發泡水泥製備之原物料使用成本 ... 30
表 3-12 甲醛濃對對人體急性健康影響 ... 33
表 3-13 控制鹽酸量，於 120～130℃木粉與酚反應液化之情形 ... 39
表 3-14 控制鹽酸量，於 140～150℃木粉與酚反應液化之情形 ... 39
表 3-15 木粉在酚及塩酸與硫酸共存下液化情形 ... 39
表 3-16 木粉在酚及硫酸存在的液化情形 ... 40
表 3-17 膠合劑製備條件 ... 41
表 3-18 試製膠合劑的剪切力實驗結果 ... 42
表 3-19 膠合板之揮發性有機物質與甲醛之逸散速率報告 ... 43
表 4-1 實驗室增項認證標準書項目及編號 ... 46
表 4-2 「再生綠建材檢測實驗室」設備功能說明 ... 48
表 4-3 再生綠建材檢測實驗室營運收費標準 ... 51
表 4-4 實驗室營運收入統計 ... 53
表 4-5 儀器設備與其追溯校正情形 ... 56
表 4-6 實驗設備功能說明 ... 66
表 4-7 人員教育訓練內容及參加人員 ... 67
表 5-1 CNS 9737 修正內容之對照 ... 69
表 5-2 第一類與第三類環境訴求與宣告之比較表 ... 77
表 5-3 矽酸鈣板之PCR章節說明 ... 88
表 5-4 研擬完成之矽酸鈣板PCR草案 ... 90
表 5-5 再生透水性混凝土地磚綠建材評定基準 ... 104
表 5-6 屋頂隔熱磚再生綠建材評估基準建議表 ... 104
格式化: 字型: 14 點, 不使用 拼字或文法檢查 格式化: 行距: 固定行高 19.4 pt 格式化: 字型色彩: 紅色 格式化: 字型: 14 點, 非粗體 刪除: 摘 要 V 第一章 緒論 1 第一節 研究緣起與背景 1 第二節 研究目的 3 第二章 計畫目標與工作內 容 5 第一節 計畫目標 5 第二節 工作內容 5 第三章 優質再生綠建材技 術開發與推廣應用 7 第一節 再生木質水泥隔熱 磚量產技術及推廣應用 7 第二節 發泡木質水泥再生 綠建材開發 22 第三節 低甲醛膠合劑之開 發 33 第四章 再生綠建材實驗室 之營運 47 第一節 「再生綠建材檢測實 驗室」TAF 增項認證作業 47 第二節 「再生綠建材檢測實 驗室」營運服務 49 第三節 實驗室設備操作維 護 57 第四節 實驗設備擴充建議 及辦理採購協助 68 第五節 再生綠建材檢測技 術人員教育訓練 69 第五章 再生綠建材推廣應 用 71 第一節 再生綠建材國家標 準研擬 71 第二節 綠建材第三類環境 宣告計畫之推動 78 刪除: 附錄五 期末報 告……. 分頁符號 ... [2]圖 次
圖 2-1 計畫整體架構說明 ...
6
圖 3-1 傳統混凝土屋頂隔熱磚，利用底部之保麗龍板發揮隔熱效果 ....
8
圖 3-2 木質水泥板製造流程 ...
10
圖 3-3 高壓壓製木質水泥隔熱磚漿體製 圖 3-4 高壓壓製木質水泥板屋頂
隔熱磚成品 ...
11
圖 3-5 建築物屋頂隔熱磚舖設現況，右圖可發現保麗龍破損 ...
12
圖 3-6 木屑與助劑於拌合槽中混合均勻 ...
16
圖 3-7 混拌均勻之木屑水泥漿體導入計量槽中 ...
17
圖 3-8 木屑水泥漿體自計量槽瀉入方格模具中 ...
17
圖 3-9(a) 高速震動將木屑水泥漿體舖平 圖 3-9(b) 高速震動將木屑水
泥漿體舖平 ...
18
圖 3-10 灌製完成之木質水泥板隔熱磚成品 ...
18
圖 3-11 養生後震動脫模 圖 3-12 脫模養生後之成品...
18
圖 3-13 木屑附著於模具內緣無法剝離 ...
19
圖 3-14 傳統添加保麗龍顆粒之輕質混凝土材料(左)與輕質水泥板(右)
22
圖 3-15 發泡劑所含之Glycyrrhzic acid化學結構 ...
24
圖 3-16 未加硬化劑水泥硬化速度慢，氣泡逸出於上部形鬆散之浮渣 ..
25
圖 3-17 添加硬化劑後水泥硬化速度快，氣泡未破裂表面呈現細孔 ....
25
圖 3-18 發泡水泥製作程序(未含木屑) ...
26
圖 3-19 成型後之發泡水泥內部剖面呈現多孔蜂巢狀 ...
26
圖 3-20 發泡液使用比例最高者，體比重小但較鬆散 ...
27
圖 3-21 發泡液使用量小，體比重大，但結構較緊密 ...
27
圖 3-22 發泡木屑水泥製作程序 ...
28
圖 3-23 含木屑 20%之發泡木質水泥試體 ...
28
圖 3-24 發泡木屑水泥現場施工流程 ...
31
圖 3-25 高速發泡機設備 ...
31
圖 3-26 兩種酚醛樹脂之製備 ...
32
圖 3-27 日本NEDO木材液化技術的開發成果海報 ...
34
圖 3-28 木質素之化學結構 ...
35
圖 3-29 Gallic Acid 之化學結構 ...
36
圖 3-30 Flavone 之化學結構 ...
36
圖 3-31 膠合劑貼合三夾板之熱壓機壓合 ...
41
圖 4-1 再生綠建材檢測實驗室 ...
49
圖 4-2 檢測試驗前處理設備 ...
49
格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 格式化 刪除: 圖 2-1 計畫整體架構 說明 6 圖 3-1 傳統混凝土屋頂隔熱 磚，利用底部之保麗龍板發 揮隔熱效果 8 圖 3-2 木質水泥板製造流程 10 圖 3-3 高壓壓製木質水泥隔 熱磚漿體 製……… ………11 圖 3-4 高壓壓製木 質水泥板屋頂隔熱磚成品 ... [4] ... [7] ... [5] ... [8] ... [6] ... [9] ... [3] ... [10] ... [17] ... [11] ... [18] ... [12] ... [19] ... [13] ... [20] ... [14] ... [21] ... [15] ... [22] ... [16] ... [23] ... [30] ... [24] ... [31] ... [25] ... [32] ... [26] ... [33] ... [27] ... [34] ... [28] ... [35] ... [29] ... [36]圖 4-3 抗壓、抗彎試驗設備 ...
49
圖 4-4 X光繞射分析結晶性化合物 ...
49
圖 4-5 能量分散式X-射線螢光分析有害重金屬 ...
50
圖 4-6 原子吸收光譜分析重金屬含量 ...
50
圖 4-7 石綿鑑定設備檢測分析 ...
50
圖 4-8 客戶委託檢測作業流程圖 ...
52
圖 4-9 實驗室營運收入來源 ...
53
圖 4-10 實驗室營運收入概況 ...
54
圖 4-11 製程前處理設備 ...
62
圖 4-12 再生產品製程設備 ...
64
圖 4-13 鏟斗機電瓶更新 ...
65
圖 4-14 高壓混凝土磚製磚機推架維修 ...
65
圖 4-15 設備定期保養 ...
65
圖 4-16 人員教育訓練講解與實作 ...
68
圖 5-1 第三類產品環境宣告(EPD)執行流程 ...
80
圖 5-2 一般產品的生命週期階段 ...
82
圖 5-3 國際PCR資料庫網頁內容 ...
87
圖 5-4 矽酸鈣板外觀 ...
87
圖 5-5 矽酸鈣板之系統界限草案 ...
88
圖 5-6 五腳磚屋頂隔熱磚 ...
100
格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 字型: (英文)標楷體, (中文) 標楷體, 14 點, 粗體 格式化: 縮排: 左: 0 pt, 凸出: 3 字元, 第一行: -3 字元 刪除:摘 要
關鍵詞：建築廢棄物、綠建築、再生綠建材、產品環境宣告 一、研究緣起 本專案研究計畫之整體目的在推動建築廢棄物減量回收及開發再生綠建材，並基 於以下之緣由： z 解決建築廢棄物處理問題，避免造成二次污染 z 紓解國內建築材料供應之壓力 z 提供再製資源化產品原料，創造產值 z 減少營建素材之開採，降低能源消耗及 CO2產生 z 落實推動綠建築之理念 因此，從政策觀點而言，為達到建築物資源之永續積極利用，創造國內永續型社 會體系，政府各層面定立之目標有： 依據行政院 90 年 3 月核定之「綠建築推動方案」，其總目標為「積極推動維護生 態環境之綠建築」；次目標(四)為：「促進廢棄物減量，減少環境污染與衝擊」；次目標 (五)為：「提昇資源有效利用技術，維護生態環境之平衡」，因此「綠建築推動方案」 之實施方針第五條明訂「研(修)訂建築廢棄物回收及再生利用相關技術規範與法規制 度」。 而在機關權責分工方面，內政部更職司「綠建築研究發展」，故應辦理「綠建材 認定及檢測標準，建築廢棄物管理與回收制度，再生材質可回收低污染省能源產品獎 勵制度…」等研究。 因此，對於建築廢棄物之最佳策略是： z 延長使用壽命減少廢棄物產生(reduce) z 替代用途之直接再使用(reuse) z 材料再生利用(recycle) z 物質再生利用(recovery) 另外配合「京都議定書」之上路實施，加強溫室氣體減量已是各產業無法迴避的 課題。建築業是火車頭產業，建築相關產業市場包括新建築、裝修(含重新裝修與加增 蓋)等，產業的產值約佔全國總產值的 17%。但是，據統計建築產業包括材料生產、運 輸、施工及完工後之使用等各階段，能源消耗排放 CO2佔全國能源總消耗量之 28%，十 分可觀。因此，為因應京都議定書二氧化碳減量的要求，推動綠建築已為台灣未來建 築業必走的一條路。有鑑於此，行政院已於 90 年核定「綠建築推動方案」，其次目標(五)即明確說明：「提昇資源有效利用技術，維護生態環境之平衡」。此外，實施方針第五 條亦明訂「研(修)訂建築廢棄物回收及再生利用相關技術規範與法規制度」。基於以上 政策目標，加強「建築廢棄物之再生利用研究」以減少資源消耗，並制定「再生產品 相關之標準規範」，以加強再生建材之推廣應用，為內政部建築研究所將極力推動之重 要研究課題。 基於以上緣由，本計畫預期達成之具體目標在於： z 建立建築性能實驗群之技術研發能量，並提供相關業者檢測、研發與技術諮詢 服務之最佳平台，推動「再生綠建材實驗室」之永續營運。 z 強化營建資源之有效利用，開發各種高性能再生綠建材及進行推廣應用。 z 建立再生建材國家標準，確保再生建材產品品質以開拓市場通路。 z 配合綠建材標章推動，擴充再生綠建材之評估基準項目及內容，使具生命週期 考量基礎以利於再生綠建材之國際市場開拓。 二、研究方法及過程 本研究將分三大項展開，每一大項下另有分項工作。各大項與分項之研究方法及 過程分述如下： 1.再生綠建材技術開發 (1).再生木質水泥板開發： 探討利用回收之木質粒料與水泥混合製成木質水泥板，並開發具輕質、隔熱效果 之再生建材。依據 95 年所進行之研究，配合屋頂隔熱磚之專業生產廠商，進行最佳條 件配比探求，以及現場生產。針對量產所遭遇之各項問題進行克服，以達穩定生產之 目標。所製備之產品除測試其容積密度、含水率及熱傳導係數等，提供業者大量生產 之基礎外。並將最佳配方條件作大規模之生產(30cm×30cm×2.5cm， 1,000 片以上)， 並於屋頂進行實際舖設，驗證其實地應用之隔熱性能。並進行專利申請及辦理技術推 廣。 (2).發泡木質水泥再生綠建材開發 依木質水泥板製作程序，利用天然有機膠質之表面擴張作用，包覆空氣使製品達 更輕量化之目標。所產製成品將具輕質、隔熱、隔音之功能，可提供隔間墻、防火門 內襯材等多用途。本研究另與建材業者進行業界合作，配合業者既有之製程設備，以 利未來產品得以實用化。 (3).低甲醛膠合劑開發應用 為解決目前建材膠合劑普遍使用之酚醛樹脂，將導致過量甲醛殘留於建材上，而 危害居家健康等問題。利用木材液化抽取木質素與單寧之類酚成份，提供與甲醛充份 結合而所產製之膠合劑將為低甲醛膠合劑。本研究包括兩部份，其一是探討木材液化 所使用之催化劑及最適配比與反應溫度。其二是將液化物質與甲醛反應製備膠合劑並
進行其性能測試。 2.「再生綠建材實驗室」營運 (1).持續協助辦理「再生綠建材檢測實驗室」營運及擴充 TAF 認證項目，以作為 提供業界服務之基礎。 「再生綠建材實驗室」已於 95.03.07 通過財團法人全國認證基金會（TAF）土木 工程類認證，認證項目包括：粒料內小於試驗篩 75μm CNS 386 材料含量試驗法（水 洗法）、細粒料比重及吸水率試驗法、混凝土圓柱試體抗壓強度檢驗法及細粒料中水溶 性氯離子含量試驗等四項。本年度另合性能實驗中心增項認證進度，提出增加認證六 項，包括：(1)高壓混凝土磚抗壓、吸水率(2)粗細粒料篩分析(3)細粒料中有機物含量 試驗方法(4)粗粒料磨損試驗(5)建材含石綿鑑定(6)混凝土空心磚（氣乾容積比重、全 斷面抗壓強度、吸水量）。本工作項目為確保實驗室其品質及技術能力之提昇，擬對其 品質系統予以定期審查，以確認其適切性及有效性，在管理文件上依據 ISO/IEC 17025-2005 年版予進行內部稽核，另外對擬定認證項目進行實作稽核，對參與認證人 員給予能力評估。 (2).實驗室設備操作維護及建立檢測方法 目前「再生綠建材檢測實驗室」已完成階段性建置，擁有各項檢測儀器，主要設 備包括：物理性試驗儀器、化學性試驗儀器與各種環境性測試儀器。為確保各項儀器 設備保持正常性能，應有良好的實驗室管理及儀器設備操作維護，並建立標準檢測方 法以提昇實驗室技術能量及發揮營運績效。 (3).持續進行辦理「再生綠建材檢測實驗室」委託服務 本實驗室屬於綠建材標章認可試驗機構，目前通過綠建材試驗認可測試項目包括 一般通則試驗：石綿試驗、放射線試驗；再生綠建材試驗：高壓混凝土地磚（抗壓強 度、吸水率、耐磨性）、混凝土空心磚（氣乾容積比重、全斷面抗壓強度、吸水量）、 碎石級配料（級配料經篩分析符合粗細粒料之規定、有機物含量）等。本計畫配合綠 建材標章之推動，執行相關之檢測。 (4).辦理再生綠建材檢測技術人員教育訓練 針對實驗室認證編制人員進行認證項目及實驗室執行之檢測方法進行系列性之 人員教育訓練，建立實驗室測試項目之品質系統及建立檢測標準作業程序，符合 TAF 相關標準之要求。經由教育訓練及實際測試結果，評估認證項目之方法量測不準度。 3.再生綠建材推廣應用 (1)再生建材國家標準研擬及提送經濟部標準檢驗局審議 配合再生綠建材標章評估基準所制定接受業界申請之項目，其產品品質與性能必 須能符合既定之國家標準，因此針對再生綠建材標章中已制定之「陶瓷面磚」，完成「再 生陶瓷面磚之國家標準」之研擬，可提送標準檢驗局審議，並聽取陶瓷面磚業者之意 見進行修正。
(2).推動綠建材第三類環境宣告計畫並制定範例
制定再生建材標章產品之產品類別規則(Product Category Rule, PCR)，以利該 建材之生產者得以依據該 PCR 進行生命週期之數據蒐集，及完成第三類環境產品宣告 (Environmental Product Declaration，EPD)，成為符合國際標準之第三類環境宣告 計畫產品，拓展國際市場。 (3).再生綠建材標章自薦提案審查及評定基準制定 配合自薦提案申請方式將逐年增訂再生綠建材接受申請之項目。另提出包括「再 生屋頂隔熱磚」及「再生透水性混凝土地磚」兩項綠建材標章評估基準之增訂。 三、重要發現 本計畫在實驗室之營運方面已完成 97 項及 51 萬元之檢測服務(截至 10 月底)外， 在再生綠建材產品開發方面，完成三項優質產品之開發。包括木質水泥板綠建材、木 質發泡水泥及低甲醛膠之開發。此三項產品皆為深具市場推廣價值者，因此，本研究 與業者分別進行木質水泥板屋頂隔熱磚，及輕隔間用發泡木質水泥之量產化技術研究。 在木質水泥屋頂隔熱磚方面目前利用木屑 20~35%所完成之產品，容積密度可約為 0.9，且熱傳導係數僅為 0.2~0.3 之間，深具市場競爭力。本項技術並已提出專利申請， 將辦理技術移轉予業界加速推廣應用。 低甲醛膠方面，已獲得可將回收木材完全液化之最佳條件。利用此液化木材將可 作為良好的天然生態膠合劑，提供達到低甲醛健康綠建材要求之應用。 在木質發泡水泥方面，已完成天然發泡劑之配製，可使用於水泥漿體之發泡。另 配合木質水泥板之技術，完成木質發泡水泥板。使用 20%之木質粒片，可使水泥漿體 經發泡而體積膨賬，容積密度小於 0.6，孔隙度達 35%以上。為具良好隔熱、隔音性質 之輕質材料，可應用於非結構性建材、隔間牆等，降低建築物之自重，並發揮建築物 輕量化之功能。本技術並與業者進行共同研究，配合業者生產製程之設備作改裝，提 供現場灌漿施工應用。 此外，本計畫亦配合綠建材標章之推動，針對再生綠建材中之再生陶瓷面磚研擬 國家標準建議案，使再生綠建材產品之品質標準得以有明確之遵循。而為利於綠建材 標章制度之國際接軌，進行綠建材第三類環境宣告驗證(第三類環保標章)之制度建 立，已完成以矽酸鈣板再生綠建材為對象之「產品類別規則」(Product Category Rule,PCR) 制 定 ， 可 登 錄 後 並 提 出 第 三 類 環 境 產 品 宣 告 (Environmental Product Declaration，EPD)登錄申請驗證，而成為符合國際標準之第三類環境宣告計畫產品。 並可提供國內其他綠建材廠商之產品參照提出驗證，以拓展國際市場。 目前再生綠建材標章之評定基準已開放十項接受申請，但有鑑於再生綠建材之種 類繁多，業者生產之項目類別亦與時俱進，因此配合自薦提案申請方式接受各界之提 案。本計畫特針對屋頂隔熱磚、透水性混凝土地磚提出再生綠建材評估基準之制定， 將有利於相關業者得以申請該項產品之綠建材標章。
四、主要建議事項 根據研究發現，本研究針對再生綠建材產品開發與綠建材標章制度之推動工作， 提出以下具體建議。以下分別從立即可行建議，及長期性建議加以列舉。 立即可行建議： 1.逐年提高綠建材使用之比例與範圍，並強制再生材料之使用，帶動綠建材產業發展 主辦機關：內政部營建署 協辦機關：內政部建築研究所、經濟部工業局、經濟部能源局 由於地球溫暖化衝擊，加強綠建材之使用是十分重要的策略。但是依據建築技術 規則綠建築專章中對於綠建材之使用僅規定室內裝修材使用 5%以上之綠建材，明顯誘 因不足。因此建議於「建築技術規則」中逐年提高比例及擴大範圍，且不僅限於室內 裝修部份，應將將戶外、屋頂等建材納入。此外更必須要求綠建材中至少有一定比例 之「再生綠建材」，而認定方式除現行之面積百分比外，更可採金額或重量比計算。以 再生綠建材為例，其產品如再生高壓混凝土磚、隔熱磚等皆使用於戶外，若被排除在 外無法鼓勵業者使用再生材料。此外加強地方機關建管人員訓練，使其瞭解綠建材之 評定原則，並落實建照核發審查。 此外建築節能之推動是刻不容緩的工作，且可落實於綠建築推動方案中。達成建 築節能的方法有很多，但屋頂隔熱是重要手法，而使用再生材料所製造的屋頂隔熱材 料之使用是同時可以獲得使用回收建材的綠建築指標中 CO2減量以及日常節能兩要 項。因此在國家之節約能源計畫中應將此部份納入考量鼓勵。 配合政策目標生產上述所提之優質再生綠建材，以帶動產業發展是極重要的工 作，應請經濟部對於綠建材之廠商於國內之生產加強輔導協助。 2.強化綠建材標章認證制度 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：行政院環保署 (1).持續推動綠建材標章制度，並強化綠建材標章評估基準之創新性、合理性及週延性。 (2).強化綠建材之積極性功能，納入更具健康性及優質化之指標項目。 (3).檢討改進綠建材標章申請認證流程，鼓勵優良建材業者申請標章。 (4).研擬共通性之綠建材評估基準，解決環保標章與綠建材標章之間的競合問題。
長期性建議 主辦機關：經濟部技術處、經濟部工業局、國科會、教育部 協辦機關：內政部營建署、內政部建築研究所、行政院環保署 (1)綠建材之開發應納入國家重點科技發展計畫，鼓勵學術研究機構投入綠建材產業科 技研發。 (2)整合土木、化工、機械、材料等各領域專業技術能力，積極投入綠建材科技研發。 (3)提昇國內既有建材之品質與性能，除強化建材之機能性外更強化其「環保特性」與 「健康性」指標，使之符合綠建材要求。 (4)評估國內環境條件，探討適合亞熱帶需求之綠建材技術。 (5)健全綠建材製程開發、產品檢測及驗證能力
ABSTRACT
Key words：construction waste, green building material, recycling material, environmental
product declaration.
In the commitment of Kyoto Protocol to reduce the Green House Gas, it is a critical issue for building and construction department to treat the construction waste properly and encourage the recycling of construction resources. Architecture and Building Research Institute, Ministry of Interior (ABRI/MOI) has successfully promoted the Green Building Policy. Subsequently, the promotion of Green Building Material was promoted since 2004. The purpose of Green Building Material System is to encourage the public and government department to purchase the green building materials those are certificated by the committee of GBM. Therefore, it is able to provide the user with Ecology, Healthy, High Performance and Recycling green building during construction and decoration. This project is one of the programs in Green Building Material, and focuses in the technology development and promotion of recycling green building material. There are three major targets, includes： (1) Running and operation of the Green Building Material Laboratories, which located in
Tai-Nan belong to ABRI, include the certification of TAF, improve the ability of the engineers and researchers of ABRI by training and education, establish the SOP in analysis and develop new detection technology in building materials. Hereby enhance the services momentums of the building material industries.
(2) Technology development of recycling green building materials, therefore to minimize the construction waste, and providing high performance green building material, so as to create the market incentive of recycling material. Three products was developed：roof paving material of wooden cement, foaming concrete material and low formaldehyde resin.
(3) Amend the national standards of recycling building material, it will be helpful for the administration of public affair to purchase the recycling building material, and promote the market of it. Meanwhile, in accompany with the promotion of green building material label system, to expand the items and categories of recycling green building label with life cycle consideration, to enhance the exploration of abroad market .
During the study, the development of new building material was cooperated with the industries to establish the optimal condition of mass production, it will be much helpful for the market promotion in the future.
1
第一章 緒論
第一節 研究緣起與背景
一、研究緣起 建築廢棄物由於產生量龐大，分散範圍廣，且土石挾雜，很容易被任意棄置於路 旁、山谷、河川等地，而造成景觀破壞與環境污染等問題，近年來已成為政府主管機 關與社會大眾所關切之問題。但是國內由於棄土場容量漸趨飽和，而新場之場址又不 易取得，廢棄物之產生又源源不絕，故建築廢棄物之處理乃極為迫切的問題。 再者，由於人口集中與都市化的結果，一般營造建築工程及交通運輸等重大公共 工程日益增加。這些重大工程的進行，對國內砂石資源的需求與分配，以及衍生出來 的環保問題，均有重大的影響。尤其是國內許多主要河川皆已實施禁採，國內砂石的 來源受到限制，因此國內營建工程對於砂石的需求十分殷切，造成砂石價格飛漲。因 此建築廢棄物再利用與營建廢棄土再利用為解決砂石來源不足的途徑之一。 從綠建築之觀點，建築物在建築物生命週期中(生產、規劃、施工、使用、管理及 拆除過程)，應以最節約能源、最有效利用資源的方式，在最低環境負荷情況下，提供 最安全、健康、效率及舒適的居住空間。綠建築的推動已成為世界環保潮流，亦已成 為我國營建管理之重要政策。行政院 90 年 3 月核定之「綠建築推動方案」中，其總目 標為：「積極推動維護生態環境之綠建築」。其次目標則包括：「促進廢棄物減量，減少 環境污染與衝擊」；「提昇資源有效利用技術，維護生態環境之平衡」等。為達成以上 目標，「綠建築推動方案」之實施方針更明訂應「研(修)訂建築廢棄物回收及再生利用 相關技術規範與法規制度」，及辦理「綠建材認定及檢測標準，建築廢棄物管理與回收 制度，再生材質可回收低污染省能源產品獎勵制度.. 」等研究。 基於以上政策目標，內政部建築研究所乃於九十三年起積極推動「綠建材標章制 度」，包括「高性能」、「健康」、「再生」、「生態」四大要項。其目的在提昇國人的居住 品質，營造一個能讓國人住得「舒適、健康、環保與自然」的生活空間。在「再生綠 建材」方面，更因為國內的天然營建資材極為有限，而另一方面每年卻同時產生將近 兩千萬噸的建築廢棄物，面臨無處可去之窘境。因此適當將這些因建築物拆除或重建 所產生之龐大數量建築廢棄物回收，並轉製成有用的建築資材，將是一舉兩得。 此外，行政院環保署亦於 2003 年制定「資源回收再利用法」，要求各機關應依權 責制定有關減少資源消耗，抑制廢棄物產生，及促進資源回收再利用之政策及法令。 因此推動使用再生綠建材乃更為符合全世界資源永續利用潮流之正確作為。 二、背景 目前的「綠建材標章」包括「健康」、「生態」、「再生」、「高性能」四大類別，各 有其評定基準。其中健康綠建材係以對人體健康不會造成危害的建材為主要考量，即 為低逸散、低污染、低臭氣、低生理危害特性之建築材料。而生態綠建材即在建材生 命週期中，使用無匱乏危機之天然材料。且製程須為低人工處理，並符合地方產業生態；且使用後易於天然分解，低污染、低毒害之建築材料。再生綠建材則是利用回收 之材料經由再製過程所製成之最終建材產品，符合廢棄物減量(Reduce)、再利用 (Reuse)、再循環(Recycle)等原則之建材。高性能綠建材是指性能具有高度表現之建 材，並能克服傳統建材性能之缺陷，以提昇品質效能。目前包括有防音綠建材即是能 有效防止噪音對生活品質造成影響的建材。而高性能透水綠建材則指對地表逕流具有 良好透水性之建材，且符合基地保水之要求者。 在綠建材標章之四大類別中，綠建材四大認定項目中，「健康」、「高性能」兩項， 強調追求人本健康的機能性要求，可以誘使消費者從健康、舒適、經濟、便利的角度 上，自發性的使用綠建材。但是對於「再生」、「生態」兩項以追求地球永續，維護生 態環境資源為出發點的綠建材，則以提振國民環境意識為主，較不易引起國民自發性 之需求，相對於其他綠建材處於競爭之劣勢。但是「再生綠建材」一方面可以使資源 有效利用，另一方面又可以解決營建廢棄物造成的環境污染問題。從國家永續發展的 角度來看更是必須持續推動的重點。因此必須從以下關鍵問題著手謀求解決之道： 1.品質：一般大眾認為再生產品品質欠佳，外觀不良因此再生產品常被與次級產 品劃上等號。為破除此迷思，努力之道有二：其一是應積極進行研究發展，開發「優 質再生綠建材」，善加利用各種再生資源的特性，使再生產品不論在外觀、品質與安全 性上皆不遜於原生材料之產品，甚至還可創造更加之產品；其二是建立「綠建材標章」 的嚴謹客觀性，藉由標章審查的把關，確保再生綠建材之性能完全符合國家標準，而 環境性也完全無疑慮。 2.價格：再生綠建材成本偏高的原因有三：(1).原料來源多方面，分攤太多運輸 成本以及前處理分類成本，(2).性質複雜，必須增加調配及生產成本，(3)供應不穩定， 增加製程之複雜性。克服之道是必須從「量產化」著手，唯有大量生產才得以抵消運 輸、分類等成本。而廢棄物處理成本若能部份轉嫁，將可使再生建材業者增加處理廢 棄物之收入，進而降低整體成本。 3.民眾心理：民眾無法接受以相同價格購置「再生」之產品。因此再生建材以工 程業者為主要訴求對象，將可降低民眾疑慮。 再從既有的法規上，必須落實政府採購法第九十六條之規定，以提高誘因。其次 強制各機關在「綠色採購」上，使用再生綠建材，以擴大市場需求。
3
第二節 研究目的
綠建材標章制度自實施以來已獲廣大迴響，民眾買房子指名要用綠建材，建築師 設計以及建設公司亦樂於採用綠建材。配合「建築技術規則」綠建築專章中，對於綠 建材比例之強制性要求，已為綠建材業者帶來無限商機。而國內建材廠商更積極配合 綠建材評估指標所要求的項目，提升建材品質與生產水準，並踴躍申請綠建材標章。 截至目前為止，獲綠建材標章之產品已達 65 項。值得注意的是，目前獲標章的產品大 多是以申請「健康綠建材」為主，計有 42 項，其次為高性能綠建材，計有 13 項。而 「再生綠建材」則有 5 項，「生態綠建材」則僅有 1 項。其中獲得「再生綠建材」者， 亦同時申請「健康」或「高性能」綠建材標章。 業者申請綠建材標章的動機很簡單，就是希望能增加市場機會。綠建材基本上有 兩大訴求點，包括「維護地球永續」與「促進人本健康」。其中「健康」與「高性能」 直接呼應人本健康的訴求，因此能廣受消費者青睞。但「再生綠建材」與「健康綠建 材」之使用，對於減少天然資源使用，維護生態環境有極大的貢獻，但是卻很能因為 激發民眾環保意識而樂意主動使用該兩項綠建材產品。在缺乏市場誘因的情況下，造 成業者裹足不前，此對於藉由推動綠建材以確保資源永續，並減少二氧化碳排放的目 標不易達成。 相對於健康與高性能二類別之綠建材，再生綠建材在市場推廣上較缺乏競爭性的 主要原因是，民眾或建商往往誤以為所謂「再生」材料，品質或許較差，性能較缺乏 保障。因此藉由綠建材標章制度之嚴格把關應該能消除此種疑慮。依據「綠建材標章 評估基準」之要求，「再生綠建材」必須是在兼顧建材產品基本性能(符合國家標準) 之前提下，儘量提高回收材料之使用比例，且回收材料不得含有任何之有害性成份。 而對各不同之建材產品，亦規定不同之回收比例。此項基準之目的即在避免使用回收 材料造成對環境或使用者不良之影響，且嚴格要求材料必須符合既定之國家標準(CNS) 更是確保使用時之品質性能無虞。 因此，根本之計乃在加強「優質再生綠建材」之開發。也就是說，利用再生材料 之特性，賦予再生建材擁有較一般建材更優越的特殊性能。尤其是若能兼顧健康、節 能等要求，則這樣的優質再生綠建材將具極大市場競爭力。本文將介紹內政部建築研 究所補助研究計畫中，利用木質廢棄物進行木質水泥板之技術研發成果，將是符合節 能、輕質、隔音、耐燃等優質性能之綠建材。 過去數年來，內政部建築研究所曾陸續辦理多項相關之研究計畫，為期這些研究 計畫之成果得以落實推動，特配合「國家建築實驗室計畫」中，設置「再生綠建材實 驗室」，以進行國內各項再生綠建材之商業化製程技術開發與技術推廣，並建立性能驗 證制度。本計畫之另一重要任務乃為協助內政部建築研究所完成「再生綠建材實驗室」 之建置與營運推動。再生綠建材實驗室，包括「製程開發實驗室」與「檢測實驗室」 兩大部份，為具技術開發、性能驗證、示範推廣與研習訓練等多元性功能之實驗室。 製程開發實驗室中，包括木質廢棄物再生建材開發、石質廢棄物再生建材開發及混合廢棄物再生建材開發之相關實驗設備。檢測實驗室，則可進行建材之化性分析、物性 分析、力學特性分析及環境性分析等工作。「再生綠建材性能檢測實驗室」目前擁有針 對各種再生建材產品檢測所擁有之儀器設備，包括：萬能試驗機、抗彎抗壓試驗機、 耐磨試驗機、耐候試驗機、表面含水量測定儀、吸水率測定儀、熱重分析儀、裂痕測 定儀、原子吸收光譜儀、紫外光/可見光分析儀等。可進行之檢測分析項目，在物性測 試方面，如密度、吸水率、燒失量、耐候性等實驗。化性測試方面如酸鹼值、重金屬 成份、TCLP 溶出、石綿檢測、輻射量檢測、微結構分析等實驗。力學性質測試方面包 括抗彎、抗壓等強度測試、耐磨試驗等各項測試。配合綠建材標章申請作業之需要， 本實驗室接受各界委託執行再生建材之性能檢測服務。「再生綠建材製程開發實驗室」 部份，可提供各種再生建材之商業化製程研發。目前擁有包括粗/細破碎設備、磁分選 機等在內之破碎分離設備，及佈膠烘乾機、解纖、舖裝、熱壓成型、高溫養護等木質、 石質再生建材開發之各項先導型廠試設備。可進行包括建築廢棄物之分離前處理、成 份特性研究、配比調整、成型條件控制等研究。本計畫之重點在充份發揮再生綠建材 實驗室之功能，進行建築廢棄物減量與資源回收再利用之各項研究及提供業界進行各 項綠建材開發相關之服務，包括再生建材研製開發、新產品開發研究、產品檢驗與性 能測試與人員訓練等功能。因此，「再生綠建材實驗室」未來將可成為支援營建、工業、 環保等機關，法規、技術、標準規範之平台，將在綠建材標章之推動工作上扮演極重 要之角色。 本專案研究計畫之整體目的在推動建築廢棄物減量回收及開發優質再生綠建材， 並配合已建置完成之再生綠建材實驗室，加強營運管理以提供業界服務。基於以下之 緣由 z 解決建築廢棄物處理問題，避免造成二次污染 z 紓解國內建築材料供應之壓力 z 提供再製資源化產品原料，創造產值 z 減少營建素材之開採，降低能源消耗及 CO2產生 z 落實推動綠建築之理念 內政部營建署已修訂「建築技術規則」，納入「綠建築專章」，並即將要求建築物 至少應使用五%以上之綠建材，且未來將逐年提高使用比例。但是由於現階段獲綠建材 標章之項目尚未普遍化，故取得環保署核發之「環保標章」建材亦被同時納入，因此 「綠建材標章」與「環保標章」之競合性將為十分重要。由國外之推動經驗顯示，綠 建材標章與環保標章皆可並行不悖，各有其推動利基。因此必須比較歐盟及美日等國 在環保標章(eco-label)與綠建材標章的推動利基，作為國內推動綠建材標章之策略參 考。此外，有鑑於我國加入 WTO 後國際貿易自由化的趨勢，國內之綠建材標章制度若 得以與國際接軌，對於獲標章認證之產品將可提昇其競爭力並對於拓展國際市場大有 助益。
5
第二章 計畫目標與工作內容
第一節 計畫目標
本計畫主要目標有三大部份： (1)優質再生綠建材技術開發與推廣應用：將開發符合市場需求之優質再生綠建 材，包括木質水泥隔熱磚、發泡木質水泥與低甲醛膠合劑之開發等。並將積極與業界 合作，配合業者既有之生產設備，於現場進行量產試製，並作適當修正，以期研發成 果確實可為市場所接納。為使業者能運用建研所之技術研發成果，將協助建研所研訂 業界合作與技術移轉辦法以利相關工作之推動。 (2)再生綠建材實驗室之營運：利用再生綠建材實驗室既有設備，充分發揮其功 能，並提供業界服務，以利於綠建材標章之順利推動。而為維持實驗室之基本技術能 力，除進行人員定期教育訓練外，更配合 TAF 認證之要求，建立完整之標準分析檢測 方法與建立標準作業程序。預期提供 60 項以上之檢測服務。 (3)再生綠建材推廣應用：配合再生綠建材標章之推動，進行包括再生綠建材評定 基準研議、自薦提案研議以及再生綠建材國家標準之研擬等工作。此外，為利於綠建 材國際市場之拓展，應將生命週期評估之考量導入綠建材標章制度內，因此推動再生 綠建材之「第三類環境宣告計畫」，並以矽酸鈣板為代表性產品制定範例。第二節 工作內容
配合前節之計畫目標，本計畫之工作內容將包括三大項，每大項下另有若干工作 分項，計畫架構如圖 2-1 所示： （1）優質再生綠建材技術開發與推廣應用 z 再生木質水泥隔熱磚量產技術及推廣應用 z 發泡木質水泥再生綠建材開發 z 低甲醛木質膠合劑開發應用 z 業界合作機制規劃，鼓勵建材業者共同參與研究開發以加速再生綠建材之 推廣應用 （2）再生綠建材實驗室之營運 z 持續協助進行辦理「再生綠建材檢測實驗室」營運及擴充 TAF 認證項目， 以作為提供業界服務之基礎。 z 持續進行辦理「綠建材檢測實驗室」委託服務 z 實驗室設備操作維護及建立標準分析檢測方法 z 實驗設備擴充建議及辦理採購協助z 辦理再生綠建材檢測技術人員教育訓練及建立標準作業程序
（3）再生綠建材推廣應用
z 再生建材國家標準研擬及提送經濟部標準檢驗局審議 z 研提再生陶瓷面磚國家標準草案提送審議
z 推動再生綠建材第三類環境宣告計畫並制定範例：制定再生綠建材標章產
品之產品類別規則(Product Category Rule, PCR)之範例，以利再生綠建 材 得 以 依 據 該 PCR 作 生 命 週 期 之 數 據 蒐 集 提 出 環 境 產 品 宣 告 (Environmental Product Declaration)申請，獲認可後將可成為符合國 際標準之第三類環境宣告計畫產品，以利於國際市場之拓展。 z 配合綠建材標章之推動及審查作業，進行再生綠建材自薦案之審查及評定 基準之增修訂。 圖 2-1 計畫整體架構說明 再生綠建材 CNS 標準研訂 再生綠建材 推廣應用 再生綠建 材實驗室 營運 再生綠建材 技術開發 業界合 作參與 木質水泥綠建材開發與推廣 發泡再生水泥 綠建材開發 再生綠建材第三類環境 宣告計畫制定 再生綠建材標章自薦提 案審查及評定基準制定 TAF 認證 設備營運及 建立 SOP 業界委託服務 人員教育訓 低甲醛膠合劑 開發 業界合作 機制規劃
第三章 優質再生綠建材技術開發與推廣應用
第一節 再生木質水泥隔熱磚量產技術及推廣應用
一、技術開發緣起 推動再生綠建材有四大目的，其一在倡導資源有效再利用，以減少營建素材之開 採並創造永續循環的社會，符合綠建築「二氧化碳減量指標」之要求；其二在要求國 內業者妥善處理所產生之廢棄物，並充份利用可再生之廢棄物，製成具商業價值的產 品，符合綠建築「廢棄物減量指標」之要求；其三是藉由標章認證確保各種回收再利 用建材對環境無害且品質性能皆可符合國家標準，以維護建築工程品質，並提供國民 優質居住空間；其四是鼓勵業者創新研發新技術，在確保建材品質無虞之前提下，提 高回收再利用材料使用比例，以促進國內綠建材產業之發展。 國內營建廢棄物每年產生量高達約 800 萬噸，其中以混凝土磚石塊為主，而木質 廢料產生量約達 50 萬噸，若包括環保機關、其他產業製程所產生者，將達約 70 萬噸。 這些木質廢棄物破碎後所產生之木屑，除可作燃料利用外，亦可提供作粒片板、纖維 水泥板等生產用。 將木質材料與水泥混拌，可以利用木質靭性高、質量輕的人造板材可以降低比重， 不易破裂，且具隔熱耐燃等優點。可用於輕質隔間牆、屋頂隔熱磚等，用途十分廣泛。 本計畫於 95 年曾於實驗室利用不同粒徑、不同比例木屑，與水泥拌合。採高壓鑄 造方式試製木質水泥板。初步發現以木屑：水泥=1：2(重量比)為最佳之配比條件，所 製造之木質水泥板屋頂隔熱磚其隔熱係數為(0.19 W/m/K)，體比重 0.85，抗壓強度 (27Kgf/cm2 )，適合應用於屋頂隔熱磚之製造。本項技術於本(96)年 6 月間向經濟部智 慧財產局提出專利申請。為期研發成果得以落實應用於產業界，乃洽詢國內屋頂隔熱 磚最大之製造廠商─福鹿建材公司，技術移轉意願。 福鹿公司於彰化縣福興鄉，主要生產傳統混凝土屋頂隔熱磚，生產量每月約 40 萬塊，約佔國內屋頂隔熱磚五成以上市場佔有率，產品規格為 30cm×30cm×2.5cm 水泥 板，下方底部另貼附厚度約 5mm 之保麗龍板，如圖 3-1 所示。混凝土為熱傳導係數極 高之材料，並未具任何的隔熱效果，因此本項傳統之隔熱磚乃利用保麗龍發揮隔熱效 果。但是從環保角度來看，保麗龍為石化材料，且無法分解。與混凝土結合使用，亦 無法回收，因此不符綠建材之基本要求。此外，其比重高達 2.3 為十分笨重之材料， 不僅施工麻煩且運輸成本很高。一般而言，屋頂隔熱磚施工成本約為材料成本之 1.2 倍左右，因此利用木屑拌合開發之輕質隔熱磚將可降低運輸與施工成本，此對於隔熱 磚之製造廠商將為極大之誘因。 使用木質水泥板製造屋頂隔熱磚將可克服以上缺點，發揮質輕比重低、熱傳導係 數低隔熱性良好之優點，最重要的是可以利用木質廢料替代砂石而紓解砂石原料短缺 之困境。福鹿公司獲悉本技術後表示極高之意願承接，並提供該公司之現場生產設備， 供本研究團隊進行現場量產試製。圖 3-1 傳統混凝土屋頂隔熱磚，利用底部之保麗龍板發揮隔熱效果 二、木質水泥板之瓶頸 傳統的木片水泥板是以木片或木絲為原料添加水泥及水和化學助劑經混合攪拌， 加壓成形及養生而製成。如國家標準 CNS10483 木片水泥板，所採用的木片長度約為 50mm 以下，一般則使用長約 15~25mm，寬約 4~6mm，厚度約 0.2~0.4mm 之木片。而國 家標準 CNS9456 木絲水泥板則對所使用之木絲要求長度 20cm 以上且木絲之長度方向 應為木材之纖維方向。但是由於木質材料與水泥性質上無法相容，不論是木片水泥板 或木絲水泥板，在製造上最大的難題在於木材之酸性抽離物嚴重阻礙水泥之硬化。因 此除酸為極重要的步驟，但此增加製程之繁複性。甚至於因來自不同樹種之木材酸性 抽提物之含量不一，對水泥固化之影響皆異而造成板材製品品質不均勻。 由於木質材料中含有木質素及半纖維素等成份，不利於水泥漿體水化反應之進 行，造成不易固化。此原因為： (1)木材含有半纖維素(hemicellulose)、木質素(lignin)等成份，在水泥的鹼性 環境下半纖維素易水解成單醣類物質，並可被氧化而轉換為醣酸(如 gluconic acid, mannoic acid 等)。此等醣酸將與水泥中的鈣離子形成糖酸鈣，並附著水泥顆粒外表 而妨礙水泥之水化作用之進行，導致水泥固化遲緩甚至無法固化。 (2)木質素中的酚類化合物與水泥中的鎂、鋁離子結合，亦影響水泥固化。 由於木材與水泥的相容性將顯著影響其結合性而對板材的強度有重大影響，在應 用上對木質材料的選擇可考慮有以下事項： (1)木片不能太細小。因細小材料的比表面積增大，木材水解醣化率越顯著，木材
醣化物等抽提物的滲出量增加，對水泥固化的抑制作用將增強。因此傳統上，木質纖 維只能採細長形態，以減少滲入水泥中的抽提物影響。 (2)採用半維素含量較低的針葉樹種木材。由於闊葉樹種木材之半維素含量相較於 針葉樹種木材約高 10%左右，水解醣化量亦較高，對水泥水化作用的阻礙亦較大。 除以上對於木質材料的選擇外，一般另須對木質材料進行如以下方法之前處理： (1)將材料露天堆放約 3~4 個月(或甚至更長時間)，可以平衡木材中的含水率，使 一些糖分局部氧化，轉變為非糖成分。此方法雖很簡單但時間較長，且效果不明顯。 (2)進行脫酸處理：將木材通過冷水、熱水反覆浸泡處理，或加入一定濃度 NaOH 溶液浸漬先將醣化物先抽提出，以減少其對水泥固化之阻礙。但此方法較繁複，成本 亦較高。 三、木質水泥板開發之關鍵 使用於屋頂隔熱磚之木質水泥板，若木質粒料與水泥無法於水泥硬化過程與之緊 密結合，所製得之產品將可能因木質粒料吸水膨賬而崩裂。 為改善木材與水泥之相容性，本研究使用特定比例之化學助劑，而可獲得良好之 效果。其優點為： (1)方法簡單，木材不須特殊之前處理，可直接與水泥拌合。 (2)可使用粒徑細小之木質粒料，仍不致影響水泥固化反應之進行。 (3)可使用各種不同來源的木質廢棄物，不限特定之木材樹種。 本項化學助劑為無害性並具膠凝性質之無機鹽類，水解後將產生具兩性之化合 物，是很強的絮凝體，因此充當木質材料與水泥結合之介質，可發揮良好的凝結效果。 基本上有三種功能： (1)水泥鹼性介質中，無機鹽類水解後可吸附住木質材料中所抽提的醣化物及醣 酸。 (2)吸附在木質材料表面後，將可形成保護層，減少水泥鹼性環境對木質材料的侵 蝕，因而減少因半纖維素的降解而產生醣酸的機會，使之不能阻礙水泥水化結晶過程 之進行。 (3)可使水泥微粒表面加速水化並析出晶體。 經助劑處理後的木質材料，再緩緩加入定量之水泥，並隨時攪拌使之混合均勻。 木質材料與水泥之重量比例可自 50%~150%之間，視對於產品性能如密度、隔熱性等之 要求而定。木質材料比例越高，板材密度越低，隔熱性也越佳，但是強度將降低。若 木材材料比例大於水泥，則水泥凝結力將下降，若超過 150%，則水泥不足將無法凝結。
四、木質水泥板開發流程 木質水泥板開發流程如圖 3-2 所示。在成型階段有兩種方式，一種是採高壓壓製， 成份較均勻不易變型。缺點是，比重較高，表面較粗糙且生產速度較慢。 另一種則採澆灌震盪方式，比重可較輕，生產速度快，但成份較不易均勻。 圖 3-2 木質水泥板製造流程 [高壓壓鑄產品] 以木屑：水泥為 1：2，1：1，2：1 三種比例採高壓壓製方式進行試體製作，比較 密度、含水率、吸水率、抗彎強度、熱傳導係數等性能的差異。 將配方原料進行拌合，形成漿體，再取出一定體積的漿體放入油壓成型設備中油 壓成型(如圖 3-3 所示)，成型壓力約 150 噸所製漿體以實廠油壓機壓製成隔熱磚，經 過 3 天養生後，成品如圖 3-4 所示，重量 3.3kg。測試其抗彎強度達 52 kgf/cm2 ，熱 傳導係數為 0.1493 W/m．k。 助劑 木屑 水泥 混拌 成型 成品 熱 傳導係 數 抗 彎強度 比重 壓製 澆灌震盪
圖 3-3 高壓壓製木質水泥隔熱磚漿體製 圖 3-4 高壓壓製木質水泥板屋頂隔熱磚成品 高壓壓製之成品較均勻，可容許之木屑/水泥比較高，但表面較粗糙。表 3-1 可以 發現，水泥比例越高所得試體密度越大、含水率越低、吸水率越低、抗彎強度越高； 反之，木屑比例越高所得試體密度越低、含水率越高、吸水率越高、抗彎強度越小， 且熱傳導係數越低。 表 3-1 不同木屑量與水泥配比試體的物性檢測結果 木屑:水泥 密度 ( g / cm3 ) 含水率( % ) 吸水率(%) 熱傳導係數 (W/m‧K) 2:1 0.69 26.7 67.3 0.10 1:1 0.82 24.1 61.8 0.113 1:2 0.97 22.6 60.0 0.153 [澆灌震盪產品] 由於本計畫合作業者福鹿公司既有生產系統是採澆灌震盪方式，因此配合其工廠現有的 設備就地進行隔熱磚之試製。 福鹿公司傳統混凝土屋頂隔熱磚原生產製程為： 1. 水泥與細砂以 1:5 之比例拌合，加水攪拌成水泥槳體。 2. 混拌均勻後導入計量槽。 3. 調整瀉料出口啟閉時間，將定量之水泥漿體瀉至 30cm×30cm×5cm 之方格模具中。 4. 通過震動平台將水泥漿體利用高速震動方式舖平。
5. 貼上保麗龍板後養生七天，即可送進震動機進行脫模，而得隔熱磚成品。每片 總重量約 3 公斤。扣除保麗龍板後換算比重約為 2.3~2.5。 所生產之屋頂隔熱磚必須使用大量砂石，在砂石嚴重短缺時期，生產成本增加。且 比重高，每塊隔熱磚重達 3 公斤,載運量低且施工耗勞力。此外，水泥板本身無隔 熱功能僅能仰賴底層保麗龍發揮隔熱功能，但易破損脫離且保麗龍不易回收，最終 處理困難，非環境友善材料(如圖 3-5) 圖 3-5 建築物屋頂隔熱磚舖設現況，右圖可發現保麗龍破損 利用福鹿公司既有製程以澆灌震盪方式製作之程序為： 木屑(＜2mm) 水泥 添加助劑 水 配比如下： 木屑 50kg，其粒徑分佈如表 3-2。 水泥 100kg 助劑 (10%)50kg 水 120kg 採用之木屑篩分比例如表 3-2 所示 →混合→成型→養生→脫模
表 3-2 木質水泥板使用之木屑篩分結果 粒徑(mm) 重量(g) % 累計重量(g) 累計比例(%) ＞2.0 97.93 9.8 97.93 9.74 1.19～2.0 270.20 27 368.1 36.60 1.0～1.19 110.23 11 478.4 47.56 0.595～1.0 258.18 25.8 736.54 73.23 0.42～0.595 148.01 14.8 884.55 87.95 ＜0.42 121.81 12.1 1,055.73 100 五、木質水泥板隔熱磚量產製作 [現場實作情形] 於福鹿公司現場試製，採取水泥與木屑重量比 2：1 試作。 z 水泥用量 1,200kg z 木屑用量 600kg z 助劑用量 60kg 製作程序如下： 1.木屑傾倒入拌合槽中，加入定量之 10%硫酸鹽助劑溶液。木屑與助劑混合均勻，使 木屑表面充份濕潤，如圖 3-6。 2.加入定量水泥，混拌均勻並添加水使之成木屑水泥漿體。 3.混拌均勻後導入計量槽，如圖 3-7。 4.將定量木屑水泥漿體瀉至既有之 30cm×30cm×5cm 之方格模具中，但厚度僅為 2cm， 如圖 3-8。 5.通過震動平台將木屑水泥漿體利用高速震動方式舖平，如圖 3-9。相對於傳統水泥 混凝土漿體，本製程因含有木屑吸收水份，因此木屑水泥漿體塌度較小，需增強震 動機之震動強度與震動時間，否則漿體不易攤平。 6.灌製完成之漿體堆置養生，如圖 3-10。 7.靜置乾燥養生後進行脫模，如圖 3-11，成品如圖 3-12。 初期製得木質水泥板屋頂隔熱磚成品 1,520 塊。經一週硬化後脫模，再經三週養 生後，進行性能測試。含水率為 26%，吸水率為 73%，容積密度為 0.82。若於絕乾狀 態測試，則容積密度僅 0.68。 所製得之成品與傳統屋頂隔熱磚尺寸規格皆相同，但每塊重僅 1.7 公斤，比較傳 統屋頂隔熱磚每塊重量約 3 公斤，本成品之重量僅為一半，大幅降低。可使施工更容
易，且降低運輸成本。另依據 ASTM E1530 檢測熱傳導係數為 0.242W/m-K。若厚度 30mm， 則熱阻係數為 0.123m2 .K/W，應可發揮良好之屋頂隔熱功能。 [木屑與水泥比例] 將助劑與與木屑用量控制 1：1，以便將木屑完全浸潤後，水泥與木屑量分別以 2： 1，3：1，4：1，5：1 之比例拌合成漿體澆灌入方格模具中，依前述之步驟製得隔熱 磚，如表 3-3 所示。 表 3-3 改變水泥：木屑比之產品情形 水泥用量 50 ㎏ 50 ㎏ 50 ㎏ 50 ㎏ 木屑用量 25 ㎏ 17 ㎏ 12.5 ㎏ 10 ㎏ 水泥：木屑比 2:1 3:1 4:1 5:1 助劑(10%)用量 25 ㎏ 17 ㎏ 12.5 ㎏ 10 ㎏ 補充水量 25 ㎏ 25 ㎏ 25 ㎏ 25 ㎏ 隔熱磚製品量 63 塊 41 塊 33 塊 27 塊 硬化情形 可 硬 化 但 強 度 較差 可硬化強度佳 硬化程度慢，強 度不足 總 水 份 太 多 無 法硬化 本實驗中可發現，水泥/木屑 比為 3：1 最佳，成品硬化最理想。而水泥/木屑比 為 2：1 者，木屑含量較高，產品強度不足易脆裂。此結果與高壓壓製者不同，可能因 為木屑高流動性欠佳，不均勻造成結合力欠佳。但在高壓壓製時，成型壓力極高，漿 體分佈均勻且較細緻，可以維持強度。 木屑比例降低，理論上應可獲得更佳之結合力強度，但實際結果卻不然，推測其 原因應是水份不足，無法使水泥充份固化所致。若提高水份，應亦可能獲得良好的產 品，但是木屑使用量低不符本技術開發之目標，因此放棄此比例低之探求。表 3-4 為 取木屑配比分別為 2:1 與 3:1 之產品所進行之性能測試晴形。 表 3-4 水泥與木屑配比分別為 2:1 與 3:1 之樣品性質分析 配比 實驗結果 容積密度 吸水率(%) 含水率(%) 熱傳導係數(w/mk) 0.68 73 26 23.23℃時為 0.223 0.68 73 27 28.14℃時為 0.228 0.68 73 27 33.06℃時為 0.222 水泥；木屑 =2:1 0.69 72 26 37.77℃時為 0.210 1.01 42 23 24.62℃時為 0.273 1.01 42 23 33.72℃時為 0.268 1.01 42 23 38.47℃時為 0.292 水泥；木屑= 3:1 1.02 42 23 格式化: 不要貼齊格線 刪除:
雖然水泥：木屑＝2：1 之密度可較低，而有質量輕的優點，且熱傳導係數亦較低。 但是如前所述強度較差，且木屑比例太高吸水率太大，可能較易吸水膨脹變形。因此， 對於澆灌震盪成型之產品採水泥：木屑＝3：1 應較合宜 [水分使用量之探討] 水泥漿體硬化過程中，必須利用水分而產生水合反應逐漸固化。若水分太少，則 固化程度不足，且流動性欠佳，無法獲致強度良好之產品。反之，若水分太多，結合 力亦將較弱。控制適當水分十分重要。但在木質水泥板中，由於將木屑先浸潤於含助 劑之溶液中，被木屑吸附之水分雖無法提供水泥固化用，但多餘之水分仍將釋出，因 此適當之水分控制十分困難。表 3-4 為取水泥：木屑＝3：1 下，控制不同的水分觀察 其硬化強度情形如表 3-5 所示。 表 3-5 固定水泥與木屑比下水量對固化情形之比較 組 別 第一組 第二組 第三組 水泥用量 50 ㎏ 50 ㎏ 50 ㎏ 木屑用量 17 ㎏ 17 ㎏ 17 ㎏ 助劑(10%)用量 17 ㎏ 17 ㎏ 17 ㎏ 補充水量 24 ㎏ 27 ㎏ 30 ㎏ 硬化情形 可 硬 化 強 度 較 差 可 硬 化 強 度 最 佳 硬化程度慢，強 度不足 由表 3-4 顯示第一組之結果最佳。若未將助劑之水分計入，則水泥與水之比例為 0.54：1；若包括助劑之水分一併計入，則總水分與水泥之比例為 0.9：1。實際情形 是部份水為木屑所吸附住無法釋出，部份則可供水泥反應，因此實際之水與水泥比例 應約為 0.7 左右。比重為 0.86，熱傳導係數為 0.31 w/mk，含水率為 26%。 [穩定批式量產] 綜合多次現場試製，依福鹿公司現有之澆灌震盪式製程，製作木質水泥隔熱磚之 最適配比為如表 3-6 所示。 表 3-6 木質水泥隔熱磚之最適配比 水泥 100kg 木屑 33kg 10％助劑 溶液 33kg 拌合水 48kg~58kg 依此配比所製得成品之各項性質測試如表 3-7
表 3-7 木質水泥隔熱磚量產成品之測試 渃傳導係數 0.36 W/m‧K 比重 0.89 含水率 26% 吸水率 72% 雖然控制如表 3-6 之配比可製得穩定之成品，然而現場生產時卻仍出現以下之困 難須克服： (1)木屑吸水率高，造成漿體流動性欠佳，灌注入隔熱磚之方格模器後不易攤平， 若再補充水分將可增加流動性，但若水份補充太多超過上述之配比時將造成成品之木 屑與水泥不易結合硬化。而由於木屑係利用回收材料，成份性質不均，吸水率亦有差 異，因此依每批次木屑原料之性質調整適當的拌合水量十分重要，但此將增加現場作 業之困難度。 (2)木屑水泥漿體外表較粗糙，脫模時易黏著於塑膠模器內壁(如圖 3-13)，而不 易脫模。為解決此問題，必須於成型階段加速震盪，使水泥漿料滲出表面，而使木屑 不致於外露而附著於容器內壁。但震盪過於劇烈將使木屑集中於成本之中央位置及浮 出表面，成型後之成品於養生階段膨脹率不均，易變形。此為以澆灌方式製造現場操 作之兩難。 (3)現行震盪脫模設備係利用成品之自重，經震盪後抖落掉下(如圖 3-10)。但木 質水泥隔熱磚成品總重量較輕，一般之震盪強度無法讓其順利脫離掉落。若震動強度 增大，卻又可能造成成品破裂。 由前述(2)、(3)之困難，調整適當之震盪衝頻率將是未來之重點。 圖 3-6 木屑與助劑於拌合槽中混合均勻
圖 3-7 混拌均勻之木屑水泥漿體導入計量槽中
圖 3-9(a) 高速震動將木屑水泥漿體舖平 圖 3-9(b) 高速震動將木屑水泥漿體舖平 圖 3-10 灌製完成之木質水泥板隔熱磚成品 圖 3-11 養生後震動脫模 圖 3-12 脫模養生後之成品
圖 3-13 木屑附著於模具內緣無法剝離 六、成本估計 依現場量產製造之各項原物料與人工水電等成本估計如下： 2,400塊前批試製之結果估計材料成本為： 木屑 830 kg*1 元＝ 830 元 水泥 2500 kg*3 元＝7,500 元 助劑(10%) 830 kg*0.8 元＝ 664 元 合計 8,994 元 每塊成品 2 kg，推算每塊成品之原料費用為： 8,994 元/2,400 塊＝3.75 元/塊 人工成本：1.5 元/塊 水電費：0.5 元/塊 不含廠房設備及管理費，總計每塊木質水泥板隔熱磚生產成本為 3.7 元＋1.5 元 ＋0.5 元＝5.75 元/塊。 依建研所「舊建築物節能改善計畫」之補助上限，若屋頂隔熱磚每坪(舖設 36 塊) 補助 1,200 元，若工資以每坪 600 元計，則材料費為 600 元，分攤每塊屋頂隔熱磚可 獲補助費用約為 17 元，因此本項產品量產後將可獲合理利潤。此外，由於重量降低一 半左右，運輸及施工成本將可隨之降低，此部份若再計入，將極具經濟競爭力。 七、結論 利用木質材料輕質、隔熱且具軔性等特點，與水泥結合可發揮水泥與木質之優點， 而製備可提供屋頂隔熱、輕質隔間、防火門內襯材等多用途之木質水泥板。但關鍵技
術在於必須克服木質材料與水泥之結合性，以免木屑對水泥產生酸化侵蝕而無法固 化。依用途之不同，可適當調整木屑與水泥之比例，而獲得密度、抗壓強度、隔熱係 數各有差異之產品。兼具再生與高性能兩項特點，因此可稱之為「優質再生綠建材」， 預期市場應用潛力無窮。 在量產方面，有兩種可能之生產製程： [高壓壓製]－ 優點：成品性質均勻較不易變形、木屑使用量可較多(與水泥之比例可達 50%)、 產品熱傳導係數較低。 缺點：生產速度較慢、比重較大、成品表面粗糙 [澆灌震盪]－ 優點： 生產速度較快、比重低輕質、成品表面光滑質感較佳 缺點： 品質較不均勻可能易變形、木屑使用量較高壓壓製者少(約水泥量之三分之一) 、水分須較精密控制。 本項木質水泥板係利用回收之木質粒料經適當之調理程序，與水泥混合後可製得 優質再生綠建材。產品特色為輕量化、熱傳導係數低、抗折性佳，具有隔熱、隔音、 耐燃等功能。且可以進一步提供室內裝潢隔間之調濕材料，特別適合於亞熱帶高溫潮 溼之天候條件使用。本技術已提出專利申請，可將技術移轉予建材業者，以利量產推 廣應用，落實技術研發成果。技術名稱與技術內容概述，如下所示。詳細之技術資料 文件將另以機密資料方式處理。 「木質水泥板隔熱磚製造技術」授權資料摘要 本技術係一種可利用包括回收廢料在內之任何木質材料與水泥拌合而製備木質水泥板 的綠建材方法。採用本方法所製得之建材具有輕質、隔熱、耐燃等優良特性，可使用 於屋頂隔熱磚、防火門內襯材等。本發明之特點在克服水泥與木質材料不相容的問題， 而使用特定助劑以吸附木質材料之酸性抽提物，使之無法阻礙水泥膠體之凝結。而另 一方面，更加速水泥之固化。由於此助劑之存在，所使用之木質材料即使粒徑達 0.2mm 以下，亦不致發生妨害水泥固化之問題，而可以與水泥膠體緊密結合，當水泥水化反 應完成凝固後將產生一堅硬之木質水泥板。利用此方法，木質材料可以免除脫酸前處 理，製程大為簡化。本技術所使用之木質水泥板所含之木質粒料比例可達 20%以上，因 此可大幅降低一般混凝土之比重，可用於隔間牆而具有降低負重之優點。此外，木質
材料具有熱傳導性低之優點，是良好的隔熱建材，用於屋頂隔熱磚製造，可保持良好 之隔熱性能，亦可取代市售混凝土隔熱磚，除不必另加保麗龍隔熱材外，重量亦較輕， 可降低運輸成本及更方便施工。所使用之木屑為回收再生材料，並可製備高性能建材， 是具環保效益的優質再生綠建材製造技術。
