廠房外牆整修及耐候性材料選定

前言 Introduction

以南科的廠房為例，六廠及十四廠的外牆也遇到褪色、粉化的問題，於是PUSD從去年開始了南科廠區六廠及十四廠南向外牆拉皮的任務，以下為外牆塗裝工程過程解說。

前置計畫 Pre-plan

材料選用

道康寧矽膠及氟碳烤漆兩種，以下為這兩項材料的詳細說明，如下：

矽膠

道康寧791(硅酮建築耐候密封膠)是專為帷幕牆、建築物外牆和其他結構的普通裝配和耐候防水而設計的。道康寧991建築用矽膠適用於膨脹接口、金屬板片、玻璃幕牆、天然石材以及窗框四周密封等接口。它可與大多數建築材料間形成耐久、富彈性的防水界面。本填縫膠可用於新造或修繕建築工程。適用於建築外牆且不會受外界溫差影響。且不會造成任何污染、積塵及垂流等現象，或可改善之前曾存在的外觀問題。

道康寧791大部分的特性與道康寧991差不多，請參考表一。其中較大的差異性是在污染及成本方面，因為道康寧791仍然會對牆面造成污染性的傷害，所以不適合直接用在帷幕牆表面，比較適合用在填縫的時第一層防水施作，外層表面施作時才用無污染的道康寧991填縫，因此道康寧791加上道康寧991填縫的組合，比較符合低成本的效益。

氟碳烤漆

最早的“氟碳塗料”其實早在1938年就誕生了，就是大家熟知的杜邦公司的鐵氟龍塗層，即聚四氟乙烯（PTFE）、全氟乙烯丙烯共聚物（FEP）等共聚合物。這類材料其獨特優異的耐熱(180℃-260℃)、耐低溫(-200℃)、自潤滑性及化學穩定性能等，而被稱為「拒腐蝕、永不粘的鐵氟龍」。由於使用時需要極高固化的溫度，對顏料的分散性很差，因此一直只被用在不沾鍋、醫療、航空等領域，沒有進入建築領域。

一直到1965年美國Pennwalt 公司開發成功以聚偏二氟乙烯(PVDF）（商標Kynar 500)為基料的建築用氟碳塗料以來，氟碳塗料實現了商業化，人們才看到了氟碳塗料在建築領域的應用前景，目前全世界有數以萬計的建築物在（PVDF）氟碳塗料的保護下熠熠生輝。由於改類塗料還是屬於烘烤型塗料，雖然烘烤溫度比聚四氟乙烯要低很多，大約在230℃，因此還是無法在一般工地使用，需要工廠加工，這個條件制約了氟碳塗料進一步的推廣。

直到1982年，日本旭硝子公司開發出氟烯烴-乙烯基醚共聚物（FEVE）才開創了能常溫下溶解於芳烴、脂類、酮類溶劑的常溫固化氟樹脂，它克服了原來氟碳塗料不能常溫固化的缺點，實現了在施工工地現場塗裝氟碳塗料的理想，大大拓展了氟碳塗料的應用領域。

氟碳烤漆噴塗方式大約分成冷烤漆及熱烤漆2種，冷烤漆又分為3種，分別是3F(三氟)系列FEVE(乙烯基醚類)、3F(三氟)系列FEVEs(乙烯酯類)、4F(四氟)系列FEVEs(乙烯酯類)，熱烤漆則只有一種就是2F(二氟)系列PVDF(丙烯酸酯類)，PUSD的外牆改善工程是使用3F系列FEVE(乙烯機醚類)，如表二。

各類塗料中英翻譯如下：

• FEP Fluorinated ethylene propylene 全氟乙烯丙烯共聚物
• PTFE Poly tetra fluoro ethylene 四氟乙烯
• PVDF Polyvinylidene Fluoride 聚偏二氟乙烯
• FEVE Fluoro Olefin 交替共聚全氟乙烯烷基乙烯基醚
• FEVEs Fluoro Olefin 交替共聚全氟乙烯乙烯基酯

氟碳樹脂的基本特性是高耐候性，其中的原因是因為氟單體C-F的鍵結能力比紫外線能量還大，如圖一。

氟碳漆中3F系列的FEVE氟樹脂是氟單體與塗料所需的單體有規則性交互排列的樹脂。也就是說怕紫外線的乙烯基醚類被抗紫外線的氟單體保護著。如圖二，左圖中球體大小象徵著鍵能的大小。

另外，右側用大人和小孩來表示鍵能的大小。如果以大人來表示氟單體及小孩子來表示乙烯基醚類，就如同大人緊緊拉著孩子的手不放來保護乙烯基醚類不受到紫外線侵蝕。如圖三，3F、4F系列FEVEs氟碳樹脂的氟單體與乙烯酯類的交互排列規則性不如FEVE氟樹脂，因此，在一部分乙烯酯相互結合的鍵部位易受紫外線的侵襲。

如圖四，PVDF結構氟單體與丙烯酸酯類並不是鍵結在一起的，這樣的情況就好像是大人無法緊緊握住小孩，因此在受紫外線照射後丙烯酸酯類就很容易分解斷裂。PVDF在耐候性上也有優異的表現，但卻必須添加丙烯酸酯類來增加PVDF對顏料的濕潤性，而丙烯酸酯類本身極易受紫外線照射而分裂，因此PVDF添加丙烯酸酯類會使整體耐候性降低。

 

綜合以上分析我們選擇3F系列FEVE，操作性佳可在現場噴塗，兼顧耐候性，在台灣各地都有實績，並合乎日本JIS K 5658、K 5659及美國AAMA2605之規範。

環境評估

1. 因外牆塗裝使用氟碳漆料施工，為避免影響FAB空氣品質，須配合季風風向施作。(鷹架外圍以防護網及帆布包覆，已達到初步隔絕效果)
2. F6及F14南向–適於冬季東北季風盛行時，即每年10月上旬至次年4月下旬施作，如圖五。
3. F14–適於夏季西南季風盛行時，即每年6月中旬至9月中旬施作，如圖五。

施工計畫 Construction plan

人員組織

工程進行時，tsmc工程協調人負責與鷹架、矽膠、噴塗廠商負責人協調，雖然施工前已經做了詳細的規劃，但計畫趕不上變化，這時我們工程協調人就要緊急應變協調，使工程能順利進行。

施工期間由工地主任負責工地進度整合及管理工地各項事務，而工地工安則負責工地安全衛生監督，並協助向工人宣導安全規範，讓施工人員能在安全的環境施工。

施工流程

1. 外牆整修工程需經過12項工序才能完成，如圖六。

塗裝工程管理

工地管理

出工人數管制

1. 監工登記每日之出工人數並於下班前統計實際出工人數。

工程進度管制

1. 監工依工程總進度表之排定每週及下週之預定進度表，及預訂出工人數。
2. 工地管理人排定每週與監工的會議，針對預定進度表與工程總進度表之執行狀況檢討，並全力配合執行專案經理與承建單位達成協議之內容。

工程品質管理

1. 監工每日填寫施工狀況日報表，報請工地管理人員核備。
2. 監工於局部工程完成後報請工地管理人員依照圖面檢查完成之製品，並辦理請款程序，工地管理人並填寫自主檢查表，如有與圖面不符及不完整，施工順序錯誤等，應立即要求監工限期改善，並於完成後辦理複驗。

工安管理

• 依據勞工安全衛生法規辦理。
• 工地勞工安全管理人員依照下列事項檢查執行：

1. 應安排勞工參與承建單位主辦之勞工安全衛生教育訓練。
2. 配合參與tsmc之每日工具箱會議。
3. 臨時事故之處理及應變，並向工程負責人報備。
4. 對不遵守勞工安全衛生守則之勞工，告之監工給予口頭警告，如再犯會同監工或照相後並於工地檢討會中報請專案經理給予適當之罰款，但如由承建單位或業主告發，除依承建單位或業主規定處罰外，監工負連帶之責任。

架設安全圍籬

• 在大廳出入口以木板架設臨時圍籬，目的是為了避免施工灰塵或鷹架鐵線砸到行人。
• 另外，PUSD用貼紙美化施工圍籬表現魚兒悠遊自在的情境，走入隧道內有股洋流律動的感覺(注意魚兒的流向)，如圖七。

  圖七、六廠大廳入口施工圍籬

  

風向及風速監控

為了避免噴塗時所造成的揮發性氣體被FAB的空調吸入而作了3個防護措施：

• 施工的前中後用手持式TVOC氣體偵測器測量空調吸入口的空氣品質。。
• 隨時觀看鷹架上的風帶(如圖八)確認風向。

  圖八、測量風向的風帶

  
• 向廠務值班室詢問FAB內的VOC數值是否升高。

成果驗收

如圖十四，塗裝完工後膜厚以膜厚計測量，平均膜厚達到60 Micron以上標準。

如圖十五，密著試驗(棋盤試驗法)達到標準。

以AAMA規範用百格刀將牆面切出格子，再貼上透明膠帶，以45度角的方式撕起膠帶，查看塗料是否脫落。

如圖十六，先在牆上貼紙膠帶，並以標示長度記號，以1英吋為單位，將固化後之矽膠沿著接縫兩側用刀切除約3英吋長，並標示1英吋長度做成記號在交體上，膠樣與接縫成90度方向拉伸，並讓原本1英吋長度作成記號的膠體延伸100%(2英吋)後觀察矽膠無黏著面脫開情形。

執行過程及驗收 Execution

日後維護方法 Maintenance methods

鋁材的塗裝層在常態下不會有很明顯的粉塵堆積，大氣粉塵污染建材表面，一般來說也不會對塗裝層有很大的危害，清潔保養的目的是要使建物保持亮麗的外觀，尤其在重工業污染地區，嚴重的空氣污染會使建物外觀失去亮麗而變得灰暗，建築物建造過程時，鋁建材的表面也常常受到污染。例如：水泥漿滴污建材表面或建築工地灰泥的污染…等等，此時清潔保養就顯得重要。

所以美國建築製造協會針對塗裝帷幕牆訂定保養清洗規範為AAMA610.1塗裝鋁帷幕牆板及擠型料的清潔保養，不管是高溫烤漆或是冷烤漆的室外建材，包括窗框、門框、欄杆、外飾板、飾條、帷幕牆板、包柱板、通氣百葉…等都適用這個規範。

目的有助於建築師、業主及建物管理者等了解塗裝建材的清潔保養，建立安全正確的清潔保養程序，以免清潔不當而造成帷幕牆板發生褪色、粉化或腐蝕的現象。

基本上只要可以注意以下清潔要領，要使帷幕牆10年不褪色並不是夢想：

• 過度的擦洗比適度的清洗更會傷到塗裝層。
• 過強的溶劑和清潔劑或其濃渡太濃，會傷害建材表面的塗層。
• 嚴禁使用具有研磨粒子的清潔劑。
• 具有研磨性的金屬菜瓜布，金屬刷等會磨損及傷害塗層。
• 快速清洗及徹底用清水再沖洗，避免塗層表面產生斑點。
• 在建物背陽時作清洗工作，溫和的氣候下進行清洗可獲得最大的清潔效果，太熱時清洗，清潔溶劑容易揮發；太冷時清洗，清潔效果也會打折扣，沒有在適當的條件下作清洗工作，容易造成班點及水痕。
• 不可隨意替換較強的清潔劑。
• 不可「磨亮」塗裝面。
• 嚴禁使用剝漆劑、強酸、強鹼、磷酸，及具有研磨粒的清潔劑，切記，先小面積的測試。
• 遵守清潔劑製造商的安全規範來做濃度稀釋，並且不可隨意混合清潔劑。
• 嚴禁隨意混合清潔劑。
• 確保不傷害塗層，確認使用的海綿、棉布不含有研磨粒子。
• 事前的防範比事後的補救來得重要。

結論與建議 Conclusion

所謂「及時的一針，減少將來的九針」，恢復美觀及延長使用壽命，應儘早處置，以最少的經費獲得最大的效益，並搭配適當的清潔方式，外牆塗料耐用可達二十年以上。