TWI391654B - 耐火塗料產品分析技術與檢測方法 - Google Patents

Description

耐火塗料產品分析技術與檢測方法

發明係一種耐火塗料產品分析技術與檢測方法，尤指分別利用一熱重量分析儀器及一差熱分析儀來分析一耐火塗料產品上之耐火塗料，以建構一可代表該耐火塗料性質且兼具防偽功能之辨識碼。

按，鋼結構建築，具有耗材少、輕量化、抗震性能佳、結構斷面面積小、工程施工週期短及構件工業化程度高等優點，故廣泛應用於高科技廠房、商場、辦公大樓、百貨公司、醫院、加油站等大型建物，而該等建物又多為人潮洶湧之處，一旦發生火災，後果將不堪設想。

因此鋼結構建築的火災防制，實是城市發展的一大課題，而在諸多可作為建物防火的耐火材料中，由於耐火塗料具有塗佈厚度薄、質輕、色彩美觀、施工容易等優點，已成為建築鋼結構廣泛使用的耐火材料，而所謂的鋼結構耐火塗料係指施塗於建築物及構築物的鋼結構表面，能形成耐火隔熱保護層，以提高鋼結構耐火極限的塗料。通常鋼結構用之耐火塗料，在火場高熱下受熱化學反應，形成膨脹且微孔的碳化層，可阻隔熱量傳遞進入鋼材，延緩鋼材的升溫，在一定時間內保護鋼結構的強度與安全。

然而，由於耐火塗料在外觀方面與一般油漆或其他塗料相近，一般使用者分辨不易，且僅由耐火塗料的外觀來分辨其耐火性是有其難度的，因此容易造成不具耐 火性或耐火性較差的塗料被冒用或誤用，而造成不可想像的後果，例如，鋼結構耐火塗料上之耐火塗料就容易與裝修材料所使用的阻燃塗料或其他塗料混用或冒用，而形成建築結構防火安全的重大威脅，故發明人提出本案，希冀提供一方法來分析及檢測耐火塗料產品上之耐火塗料，以取得一可代表該耐火塗料性質且兼具防偽功能之辨識碼，然後匯集該辨識碼及相關資訊，來建立一辨識資料庫，藉此可避免冒用或誤用偽品的情況一再發生，進而具有減少災害，保護人類生存環境和人民生命財產的重大意義。

有鑑於上述提及，耐火塗料係一重要且無可取代之火災防制方法，但不可諱言耐火塗料亦有遭到誤用或冒用之潛藏危機，使施塗此類偽品之產品無法有效延遲及抑制火焰蔓延，故一旦發生火災，後果將不堪設想；因此發明人依據多年來從事此方面之相關經驗，經過長久努力研究與實驗，並配合相關學理，終於開發設計出本發明之一種「耐火塗料產品分析技術與檢測方法」。

本發明之一目的，在提供一種耐火塗料產品分析技術與檢測方法，係運用一熱分析技術來分析該耐火塗料產品，尤其是鋼結構耐火塗料產品，該熱分析技術係為一於溫控條件下，測量物質的物理性質與溫度關係之技術，實作上是利用一熱重量分析儀(thermal gravimetric analyzer)及一差熱分析儀(differential thermal analyzer)分別來分析該耐火塗料產品上之耐火塗料， 以測量該耐火塗料於特定溫度條件下，重量隨溫度變化之相互關係及熱量隨溫度變化之相互關係，透過觀察該熱重量分析儀及該差熱分析儀所分析出來之關係曲線圖，匯集該等關係曲線圖中之各峰值點(特徵值)所對應之溫度值，以建構一可代表該耐火塗料性質且兼具防偽功能之辨識碼，再將該辨識碼及關係曲線圖匯整到一辨識資料庫。由於此分析流程係以熱分析技術為主軸，故可精確地分析該耐火塗料之諸多性質，並據以得知該耐火塗料之熱穩定性及該耐火塗料產品之防火效能，使該耐火塗料產品於火災防制上更能保障生命財產安全。

本發明之另一目的，在提供一種耐火塗料產品分析技術與檢測方法，係分別利用一熱重量分析儀器分析及一差熱分析儀該耐火塗料產品上之耐火塗料，並藉由該熱重量分析儀器及該差熱分析儀所輸出之試驗數據，再轉繪製做一熱重量分析曲線圖及一差熱分析曲線圖來建立該耐火塗料之辨識碼，透過該熱重量分析曲線圖及該差熱分析曲線圖中所呈現之物理性質(包含有重量損失率、重量損失速率及溫度差)與溫度關係，來取得一含有該等物理性質意義之特徵值，且匯集該等特徵值所對應之溫度值為一辨識碼。透過此方式分析一已檢測合格之耐火塗料，即可建立一作為檢測標準之特徵辨識碼及關係曲線圖，藉此可比對其他同類型耐火塗料樣品之特徵辨識碼及關係曲線圖，來辨別其他同類型耐火塗料樣品之好壞與真偽，而防止冒用或誤用偽品之情形產生。

為便於 貴審查委員能對本創作之技術手段及運作過程有更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖示，詳細說明如下。

本發明係一種「耐火塗料產品分析技術與檢測方法」，尤指一種運用一熱分析技術來分析一耐火塗料產品上之耐火塗料，以建構一可代表該耐火塗料性質且兼具防偽功能之辨識碼，其中該耐火塗料產品係需先進行自然養護(係指曝露於室內環境中至少一個月)，再進行樣品製作以取得一耐火塗料樣品，如該耐火塗料係為鋼結構耐火塗料，則另需考量鋼結構廠商所指定之底漆及面漆，以底漆、耐火塗料及面漆之組合進行該耐火塗料樣品製作，該分析技術與檢測方法係包括以下步驟，請分別參閱第一、二、三及四圖所示：步驟一：首先，分別利用一熱重量分析儀(thermal gravimetric analyzer)及一差熱分析儀(differential thermal analyzer)來分析該耐火塗料樣品，以分別輸出試驗數據，再轉繪製做一熱重量分析曲線圖(如第二圖所示)及一差熱分析曲線圖(如第三圖所示)，其中該熱重量分析曲線圖係呈現該耐火塗料樣品於一特定溫度條件下，重量隨溫度變化之相互關係，為一重量損失(重量百分比)與溫度關係曲線圖，該差熱分析曲線圖係呈現該耐火塗料樣品於一特定溫度條件下，熱量隨溫度變化之相互關係，為一溫度差與溫度關係曲線圖； 步驟二：利用一微分熱重量分析法(derivative thermal gravimetric analysis，簡稱DTG)以進行該熱重量分析曲線圖內之熱重量分析曲線之一次微分，以取得一微分熱重量分析曲線圖(如第四圖所示)，其中該微分熱重量分析曲線圖係呈現該耐火塗料樣品於一特定溫度條件下，重量損失速率隨溫度變化之相互關係，為一重量損失導數(重量百分比之導數)與溫度關係曲線圖；步驟三：分別觀察該微分熱重量分析曲線圖及該差熱分析曲線圖，以取得圖上之各峰值所對應之溫度，且該微分熱重量分析曲線圖上之各峰值所對應之溫度為一重量損失斜率轉換溫度，該差熱分析曲線圖上之各峰值所對應之溫度為一熱反應吸熱峰(吸熱反應所造成)及一熱反應放熱峰(放熱反應所造成)，其中該重量損失斜率轉換溫度，表示該耐火塗料樣品於此處之重量損失最為劇烈，而該熱反應吸熱峰及一熱反應放熱峰，表示該耐火塗料樣品於此處吸熱或放熱反應變化最為劇烈；步驟四：匯集該重量損失斜率轉換溫度、該熱反應吸熱峰及該熱反應放熱峰，以建構該耐火塗料樣品之一辨識碼；步驟五：匯整該熱重量分析曲線圖、該微分熱重量分析曲線圖、該差熱分析曲線圖及該特徵辨識碼， 以建立一辨識資料庫。

本發明為進一步建立防偽辨識程序來檢測其他耐火塗料產品，係可在步驟四後包含另一步驟，該另一步驟係為：步驟六：透過一已檢測合格之耐火塗料樣品，來建立一作為檢測標準之辨識碼及關係曲線圖，藉此可比對其他同類型耐火塗料樣品之辨識碼及關係曲線圖，來辨別其他同類型耐火塗料樣品之真偽。

復請同時參閱第二、三及四圖所示，係分別為該耐火塗料樣品之熱重量分析曲線圖、差熱分析曲線圖及微分熱重量分析曲線圖，可由各圖中清楚得知，該熱重量分析曲線圖之座標如下：下方橫軸為溫度，單位為℃，右側垂軸為重量損失(重量百分比)，單位為%；該差熱分析曲線圖之座標如下：下方橫軸為溫度，單位為℃，右側垂軸為溫度差，單位為℃/mg；該微分熱重量分析曲線圖之座標如下：下方橫軸為溫度，單位為℃，右側垂軸為重量損失速率(重量百分比之導數)，單位為%/℃。其中曲線21為該耐火塗料樣品之熱重量分析曲線，曲線31為該耐火塗料樣品之差熱分析曲線，曲線41為該耐火塗料樣品之微分熱重量分析曲線，觀察該曲線31上之各峰值點，以取得高峰處311(表示該處為放熱峰)所對應之溫度170℃及低峰處312及313(表示該處為吸熱峰)所對應之溫度180℃及310℃，故該耐火塗料樣品之熱反應放熱峰為170℃，而熱反應吸熱峰則為180℃及 310℃，因此差熱分析可得第I組辨識碼為170℃(吸熱)-180℃(放熱)-310℃(放熱)；觀察該曲線41上之各峰值點，以取得各峰值點411、412、413、414及415所對應之溫度245℃、320℃、385℃、920℃及990℃，故該耐火塗料樣品之重量損失斜率轉換溫度為245℃、320℃、385℃、920℃及990℃，因此，可得第Ⅱ組辨識碼為245℃-320℃-385℃-920℃-990℃，匯集兩組辨識碼即為[170℃(吸熱)-180℃(放熱)-310℃(放熱)]+[245℃-320℃-385℃-920℃-990℃]為該耐火塗料樣品之辨識碼。

如該耐火塗料樣品為一已檢測合格之耐火塗料樣品，則可得知其辨識碼為[170℃(吸熱)-180℃(放熱)-310℃(放熱)]+[245℃-320℃-385℃-920℃-990℃]，即可藉此比對另一耐火塗料樣品之辨識碼及關係曲線圖，復請同時參閱第二、三及四圖所示，圖中曲線22為該另一耐火塗料樣品之熱重量分析曲線，曲線32為該另一耐火塗料樣品之差熱分析曲線，曲線42為該另一耐火塗料樣品之微分熱重量分析曲線，觀察該曲線32上之各峰值點，以取得低峰處321(表示該處為吸熱峰)所對應之溫度730℃及高峰處322(表示該處為放熱峰)所對應之溫度745℃，故該另一耐火塗料樣品之熱反應吸熱峰為730℃，而熱反應放熱峰則為745℃；觀察該曲線42上之各峰值點，以取得各峰值點421、422及423所對應之溫度125℃、385℃及725℃，故該另一耐火塗料樣品之重量損失斜率轉換溫度為125℃、385℃及725℃， 因此，匯集[730℃(吸熱)-745℃(放熱)]+[125℃-385℃-725℃]為該另一耐火塗料樣品之辨識碼。

由上述該耐火塗料樣品與該另一耐火塗料樣品之辨識碼比對中看出兩者有異，而該等關係曲線圖亦是不同，因此可得知兩者材料不同，如該另一耐火塗料樣品又是標榜著跟該耐火塗料樣品是同類型耐火塗料產品，則可很明顯的看出該另一耐火塗料產品為偽品，因此可有效的辨識同類型產品之真偽，及區別其他種類產品，更可由該等關係曲線圖看出產品之好壞。

藉上所述可知，本發明具有下述之優點：

一、由於本發明之耐火塗料產品分析技術與檢測方法係利用熱分析技術，來衡量該耐火塗料樣品之材料性能隨溫度之變化，故其適用範圍廣泛，可分析與檢測各式耐火塗料產品，但以分析與檢測一鋼結構耐火塗料產品為其最重要之用途。

二、由於本發明之耐火塗料產品分析技術與檢測方法，係利用一熱重量分析法來分析該耐火塗料樣品，其重量隨溫度變化之相互關係，並利用一差熱分析法來分析該耐火塗料樣品，其熱量隨溫度變化之相互關係，故可透過該等關係曲線圖有效分析出該耐火塗料之熱穩定性及其耐火性能。

三、本發明之耐火塗料產品分析技術與檢測方法，可有效用於建築產業或其它有使用到塗料產品之相關產業，並供其大量辨識同類產品，以彙整同類產品之相關資料，進而確保產品品質保證。

四、本發明之耐火塗料產品分析技術與檢測方法，可有效防止該耐火塗料產品遭到誤用及冒用，故可使該耐火塗料產品於應用上更能確保人民生命財產安全。

惟該實施例並非用以限定本創作之申請專利範圍，舉凡其他未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋之專利範圍中。

21‧‧‧耐火塗料樣品之熱重量分析曲線

22‧‧‧另一耐火塗料樣品之熱重量分析曲線

31‧‧‧耐火塗料樣品之差熱分析曲線

311、321‧‧‧高峰處

312、313、322‧‧‧低峰處

32‧‧‧另一耐火塗料樣品之差熱分析曲線

41‧‧‧耐火塗料樣品之微分熱重量分析曲線

411、412、413、414、 415、421、422、423‧‧‧ 峰值點

42‧‧‧另一耐火塗料樣品之微分熱重量分析曲線

第一圖為本發明之流程圖。

第二圖為本發明實施例之熱重量分析曲線圖。

第三圖為本發明實施例之差熱分析曲線圖。

第四圖為本發明實施例之微分熱重量分析曲線圖。

Claims (5)

1. 一種耐火塗料產品分析技術與檢測方法，尤指一種運用一熱分析技術來分析一耐火塗料產品上之耐火塗料之分析技術與檢測方法，其中該耐火塗料產品係需先曝露於室內環境中至少一個月，再進行樣品製作以取得一耐火塗料樣品，該方法係包含下列步驟：分析該耐火塗料樣品，基於重量隨溫度變化之相互關係及熱量隨溫度變化之相互關係，以取得一熱重量分析曲線圖及一差熱分析曲線圖；利用一微分熱重量分析法以進行該熱重量分析曲線圖內之熱重量分析曲線之一次微分，以取得一微分熱重量分析曲線圖；分別觀察該微分熱重量分析曲線圖及該差熱分析曲線圖，以分別取得圖上之各峰值所對應之溫度，且該微分熱重量分析曲線圖上之各峰值所對應之溫度為一重量損失斜率轉換溫度，該差熱分析曲線圖上之各峰值所對應之溫度為一熱反應吸熱峰及一熱反應放熱峰；匯集該重量損失斜率轉換溫度、該熱反應吸熱峰及該熱反應放熱峰，以建構該耐火塗料樣品之一辨識碼；以及匯整該熱重量分析曲線圖、該微分熱重量分析曲線圖、該差熱分析曲線圖及該辨識碼，以建立一辨識資料庫。
2. 如申請專利範圍第1項所述之耐火塗料產品分析技術與檢測方法，其中為進一步建立防偽辨識程序來檢測 其他耐火塗料產品，係可在建構該耐火塗料樣品之一辨識碼後，透過一已檢測合格之耐火塗料樣品，來建立一作為檢測標準之辨識碼及關係曲線圖。
3. 如申請專利範圍第2項所述之耐火塗料產品分析技術與檢測方法，其中該耐火塗料樣品之分析，係分別利用一熱重量分析儀器及一差熱分析儀進行分析。
4. 如申請專利範圍第3項所述之耐火塗料產品分析技術與檢測方法，其中該熱重量分析儀器，係分析該耐火塗料樣品重量隨溫度變化之相互關係。
5. 如申請專利範圍第3項所述之耐火塗料產品分析技術與檢測方法，其中該差熱分析儀器，係分析該耐火塗料樣品熱量隨溫度變化之相互關係。