簡介防火漆

鋼結構與RC構造相比的缺點,簡單來說就是要防火與防銹的問題。因此施工時常需噴塗防火被覆。可是防火披覆的表面並不美觀,一般都必須以裝飾物加以遮蔽與隱藏,但由於仍有粉塵的問題,對於高科技廠房的無塵室來說,是無法忍受的。因此,無落塵問題,表面可噴塗面漆的防火漆,逐漸受到大家的喜愛,雖然相較於防火披覆來說,仍有單價偏高的問題。

結構構件之耐火能力,理論上而言,構件所需保護的厚度,端視其耐熱能力而定。若此構件耐熱能力佳,則其所需之被覆厚度也薄。而鋼構件之耐熱能力,可由下列三點決定:一、熱消散能力(Heat Dissipation),例如梁因其上翼鈑與樓版接觸,在受熱時,熱量可以傳導至樓版及上層空間;而柱因無此傳熱界面,故在其它條件相同時,柱所需之保護厚度較梁為厚;同樣之理由斜撐之防火設計與柱的設計相同。二、受熱周徑(Heated Perimeter),同樣的構件其暴露面越小,熱量傳入之途徑也變小,構件本身的溫度上升也變慢,表示其耐熱時間增長,所以所需保護厚度也較薄。三、容熱能力(Heat Capacity),鋼鈑厚度越厚,雖然外徑相同,但因斷面積大,雖然在同時間傳入之熱量相同,但是平均單位體積之受熱程度當然較小,表示其所需保護厚度較薄。[1]

基本上,防火時效與噴塗的厚度的關係,一般以Hp/A來定義。Hp是指結構斷面週長(m),A則是指斷面積(m2)。以H488X300X11X18型鋼而言斷面積為159.2cm2,Hp/A值為135。但如果頂部有版,則只計算3面的周徑,Hp/A值為116。Hp/A越大所需噴塗的厚度越厚。依據斷面分成H形、方型、圓形等分別作實驗,可得到相同防火時效時,不同的Hp/A與厚度關係。依據建築技術規則的規定,防火時效由上至下逐漸增加。頂部四個樓層之時效為1小時;接下來的十個樓層為2小時;其餘均為3小時。

防火漆防火方式有二種,一是利用漆膜本身的絕熱效果,厚塗以防火,例如一些石化廠的厚塗型防火漆。二是利用化學物質受熱發泡膨脹的性質,作為阻隔熱源的方法,同時本身也有低導熱性的特性。這種膨脹型防火漆,在200℃上下的高溫時會膨脹至原厚度的數十倍,形成一層隔熱性良好的炭化層,達到延緩熱量之傳導及防火的功能。但是發泡後本身的穩定性與附著力會變差,因此一個小時與兩個小時的防火時效,單價上就有不少的差別;又因為環境溫度變化、紫外線照射等影響穩定性的因素,室內與戶外的防火漆有很大的不同,使用前需加以注意確認。

防火漆主要成分為四種:首先催化劑(Catalyst)分解釋出酸性物質(通常為磷酸phosphoric acid),然後含碳因子(Caronific agent) 通常為碳水化合物如澱粉(starch)等和礦物酸結合成焦炭(carbonaceous char)。而樹脂類黏著劑(resin),於高溫反應時軟化,這時發泡因子(spumific agent)當黏著劑軟化時,分解釋出大量的不燃性氣體,如二氧化碳、水蒸氣,這些氣體使得軟化的黏著劑發泡,如此將焦炭的厚度膨脹數十倍。

防火漆施作,與一般油漆相同,分為底漆、防火漆及面漆。防火漆除了遮蔽功能外,並沒有防鏽功能,因此仍需要防銹底漆。防銹底漆基本上並沒有特別的研究與要求,但是採用與防火漆相類似的磷酸鋅底漆,是普遍且較為保險的作法。雖然有些鋅粉底漆經過防火驗證,但不代表一定適用於工程現場。鋅粉漆塗裝在鋼骨表面一段時間後,會在鋼骨表面形成鋅鹽(Zinc Salt),造成防火漆的附著問題。因為防火試驗時,試體製作是鋅粉底漆塗裝後馬上塗裝防火漆;但是在實際工程施作時,底漆是在鋼構廠塗裝,因考慮工地電銲等問題,防火漆是在現場塗裝,期間至少有三個月以上的時間差可以產生鋅鹽。同樣的底漆施作時,也要特別注意膜厚的問題。膜厚過厚受熱軟化會影響防火漆的附著,這與一般油漆認為越厚越好的習慣不同。

防火漆靠熱膨脹而生效,如果其上的面漆受熱時無法汽化,反而形成阻礙,那就會影響防火性能。依英國防火協會ASFP的技術文獻所述:有些兩劑式面漆如Epoxy,因為材質太過堅硬,遇火無法汽化有的甚至還會自燃,造成防火漆無法膨脹。雖然某些兩劑式面漆,經過防火試驗合格,並不代表實地施工時就不會影響防火漆膨脹。基本上還是以製造商建議使用材質的面漆較為保險。

CNS目前尚未對戶外型的防火漆有明確的規定,基本上仍需參照英國的防火規定BS EN16623。由於室內、外防火漆價格上有些差距,室內型的若使用於戶外,很快的會導致膨脹、開裂、脫落等問題(照片一)。防火漆必需依BS EN16623中的耐候防火試驗,通過室外用(External)的等級,才算是室外用防火漆。一般的防火漆,加上再好的面漆,也無法成為室外用防火漆。另外防火漆價格相較一般油漆當然貴上不少,因此很多不肖廠商會以一般油漆混充,因此在材料管制上要注意。最簡單的測試方式,一般防火漆在200℃以上即會開始膨脹,所以取一小塊容易修補區域,稍微火烤一下即可確認。有時只要注意一下周邊的接觸點,例如照片二所示,防火漆經電銲後周邊竟無任何膨脹現象,顯然只是如一般的油漆無異,無防火功能。

參考文獻

[1]「防火漆,庭睿興業有限公司」網路資料。

[2]「Paints and varnishes - Reactive coatings for fire protection of metallic substrates -Definitions, requirements, Characteristics and marking」BS EN 16623:2015.

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照片1 使用室內型防火漆於戶外一段時間後[1]

 

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照片2 防火漆經電銲高溫也未出現膨脹情形

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