【技術文獻】綠色小小兵-高固型份環氧樹脂塗料介紹－錏膜可塗A-448E
塗料開發事業處 / 盧家鳳
摘錄自柏林68期刊物
一、前言
由於工業的高度成長，為避免以往石油危機的重現，以及能符合日趨嚴格的環保要求，對於與塗料相關產業所使用的溶劑，必須設法降低或替代其使用，以朝向製造低公害、省資源和省能源的塗料方向發展。20世紀70年代以前，幾乎所有塗料都是溶劑型的。70年代以來，由於溶劑的價格波動大幅提高和降低VOC排放量的要求日益嚴格，越來越多的低有機溶劑含量和不含有機溶劑的塗料明顯成長開發。現在對高固體份塗料的定義全球並沒有統一的說法，有一種提法是高固型份塗料是指噴塗時固體份大於或等於70%的塗料。
有些業者認為雖無法確定固成分須佔多少%以上才可稱為高固型份塗料，但至少都比一般傳統溶劑型塗料所含的溶劑要少，一般業者也會依照塗裝產品的需要及塗裝設備的配合逐量提高固成分的含量，以避免影響塗裝產品應有的品質。而高固成分化的塗料也同時因應市場的需求，可以用來改進塗膜外觀或塗膜厚度需求，亦可同時減少有機溶劑的使用，降低揮發性有機化合物的污染。然而，設計高固體份塗料就僅是降低溶劑量？其實不然，高固體份塗料不僅要解決粘度高低的問題，同時還要確認塗膜性能與施工應用性，達到一般溶劑型塗膜的性能，甚至要更高的需求。
二、腐蝕環境與防護塗層體系
依國際標準組織（ISO）9223大氣腐蝕環境分類中（圖一），台灣沿海區域其腐蝕等級皆在C4（含）以上（表一），尤其部份特定沿海工業區，如麥寮、林口、彰濱等工業區其腐蝕速率更超出ISO 9223腐蝕分類最嚴重等級C5範圍，而經國內學術研究單位定義為C5+，台塑企業更明確定義麥寮六輕腐蝕環境分類為C5x+，其中x為國際標準C5鐵腐蝕量上限倍數。金屬腐蝕涉及房屋、公路、橋梁、地鐵、民航以及工業製造等多個領域，尤其是各類工程建設常使用鋼結構和埋地管道，公共基礎設施和相關設備常會遭受腐蝕損壞。
ISO 12944-5提供了與塗層體系相關的一些條目和定義，以及針對不同類型防護塗層體系選擇的推薦意見。此章節描述了常用的防蝕塗裝系統和油漆，同時也對在不同環境（ISO 12944-2）和不同表面處理等級（ISO 12944-4），以及不同耐久性（ISO 12944-1）的要求下，提供了如何選擇塗裝系統的說明。塗裝系統的耐久性可分為短期、中期、長期。ISO 12944-5:2007附錄A[1]中的相關表格提供了對於腐蝕環境為 C2 至C5 等級時各種常見的不同塗裝系統的選擇建議（Table A.2、Table A.3、Table A.4、Table A.5），隨著環境區域愈惡劣，塗裝系統設計厚度愈厚。
表一、ISO 12944 大氣腐蝕性分類
| 腐蝕 類別 | 單位面積質量/厚度的損失 | 典型環境（僅作參考） | |||
| 低碳鋼 | 鋅 | ||||
| g/m2•y | μm | g/m2•y | μm | ||
| C1(很低) | ≤10 | ≤1.3 | ≤0.7 | ≤0.1 | 建築物內部，如辦公室、商店等 |
| C2 (低) | 10～200 | 1.3～25 | 0.7～5 | 0.1～0.7 | 大氣污染較低，大部分是鄉村地帶 |
| C3 (中) | 200～400 | 25～50 | 5～15 | 0.7～2.1 | 城市和工業大氣，中等的二氧化硫污染，低鹽度沿海區域 |
| C4 (高) | 400～650 | 50～80 | 15～30 | 2.1-4.2 | 高鹽度的工業區和沿海區域 |
| C5－I 很高(工業) | 650～1500 | 80～200 | 30～60 | 4.2-8.4 | 高鹽度和惡劣大氣的工業區域 |
| C5－M 很高(海洋) | 650～1500 | 80～200 | 30～60 | 4.2－8.4 | 高鹽度的沿海和離岸地帶 |
三、塗膜的防蝕原理
1.陰極保護
陰極保護技術下，犧牲陽極法是常用之防蝕對策（如：利用氧化電位較高的鋅作為犧牲陽極）。依照Faraday’s law得知，犧牲保護時效與其重量成正比，如要延長 1 倍保護年限則需增加 1 倍重量。
2.阻絕效應
膜厚愈厚阻絕效果愈佳，其腐蝕因子透過量愈低，防蝕效果愈佳。由Fick’s 2nd law，擴散總量與路徑平方成反比，故膜厚愈厚阻絕效果愈佳，此效益成平方遞增。
四、高固型份環氧樹脂A-448E的介紹
環保意識的提高和由此產生的法律規定，迫使塗料行業減少溶劑（VOC / 揮發性有機化合物）的排放。這樣原材料供應商以及塗料製造商和施工廠家都面臨同樣的問題。台灣環境多處已處於C5以上的分類，塗裝系統設計至少有240 um以上的厚度，當塗膜固體份含量較高時，除了減少溶劑的使用外，有機會節省塗裝道次，施工費用也可降低。A-448E高固體份的設計不僅僅是降低溶劑量，還需要確認塗料成膜時的分子量展現與黏度的掌握，才能展現比一般溶劑型底漆優異的性能。在實驗室經過長時間的腐蝕試驗（ASTM B117）、腐蝕循環試驗（ASTM G85）、附著力降解評估測試（ASTM D4541）、耐藥品性測試(CNS 1308)；A-448與A-448E產品性能同樣符合CNS K2089第一種規範。
高固型份環氧樹脂塗料-錏膜可塗A-448E係配合非反應型顏料的厚塗型產品，其性能可符合CNS K2089第一種的規範外，施工性能的評估也表現優異非凡，其特性如下：
- 固體含量高達70%以上，可一次性厚塗。比一般溶劑型底漆的VOC含量減少3成。
- 在施工性能的表現上屬錏膜可塗A-448的進化版。塗膜不但維持原A-448的高效性能，並且提升了施工性能；如，加快塗膜乾燥性、延長塗料的可使用時間、增高可厚塗性。
- 施工性佳，可使用時間長達 4小時以上，更適合補修、維護塗裝作業；且無一般高固型份塗料的相對可使用時間短之缺點。
- 兼具了底漆與中塗漆的功效，讓使用者在用料管理上可以更加方便。
五、施工測試實例彙整
| 施工案例 | ① | ② | ③ |
| 腐蝕環境 | 濱海工業區（C5+) | 一般工業區（C5) | 重工業區（C5+) |
| 施作日期 | 2015.07.27 | 2016.07.06 | 2016.08.20 |
| 表面處理 | 水刀處理WJ2-M | 噴砂 Sa 2 1/2 | SIS St3 |
| 塗裝系統 | 三道漆 | 二道漆 | 三道漆 |
| 塗裝系統說明 | 底漆：A-747, 75um 中塗：A-448E,125um 面塗：I-350, 60um 總厚度：260 um | 底漆：A-448E,125um 中塗：A-448E,125um 總厚度：250 um | 底漆：A-747, 75um 中塗：A-448E,125um 面塗：I-350, 60um 總厚度：260 um |
| 乾膜厚um （一道塗裝） | ~150 | 190~210 | 150-210 |
六、結論
高固型份環氧樹脂塗料錏膜可塗A-448E係高體積固含量、低VOC的塗料，對塗裝效率及環保需求有正面助益。此產品具有許多優點：
1、揮發性有機溶劑含量低，污染低；其次雙液型環氧樹脂塗料具備有效的交聯密度、抗化學滲透力強、耐腐蝕性優秀等特性。
2、相對於溶劑型塗料，所需要的溶劑少，節省資源。
3、從效率的角度考慮，體積固含量高，一次塗裝的膜厚是傳統溶劑型的1~4倍，減少了施工塗裝道次，提高了施工效率，同時還具有高耐久性，能適應各種工業的需要。
要讓防蝕塗膜功能發揮預期效果，適切的施工規範與塗裝系統設計、檢驗合格的塗料、訓練合格施工者、正確的檢查作業及運送安裝保護，每一環節皆須兼顧，方能讓防蝕塗裝成為較經濟、有效的腐蝕防治措施。
七、 參考文獻
[1]. ISO 12944-5:2007 Paints and varnishes – Corrosion protection of steel structures by protective paint systems – Part 5: Protective paint systems
八、現場施工說明
案例①濱海工業區（C5+)
 一道塗裝厚度約150um不垂流 |  一道塗裝厚度約150um不垂流 |
案例②一般工業區（C5)
 濕膜厚量測 |   A-448E一道塗裝乾膜厚= 190~210um |
案例③重工業區（C5+)
 A-448E施工狀況 |  成膜狀況 |
 底漆乾膜厚 |   A-448E一道塗裝乾膜厚= 150~210um |