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研究生: 謝維勳
Wei-hsun Hsieh
論文名稱: 水性塗料應用於機車表面塗裝業之可行性評估
Preliminary Assessment of Applying Water-Borne Polyurethane Paints in Motorcycle Industry
指導教授: 張木彬
Moo-been Chang
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 環境工程研究所在職專班
Executive Master of Environmental Engineering
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 125
中文關鍵詞: 水性塗料機車表面塗裝業揮發性有機物
外文關鍵詞: water-borne paints, motorcycles surface coating industry, volatile organic compounds
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  • 國內所生產的機車以優異的品質及性能銷售至世界各地,在廢氣排放控制技術上更處於領先的地位,但在表面塗裝製程部分仍使用污染性較高的油性塗料,於塗裝的過程中造成污染空氣並形成揮發性有機物質(VOCS),對環境及生態都造成重大的威脅。
    因而機車表面塗裝業積極尋找替代的原物料,降低污染的產生,但受限於被塗物材質與形狀以及塗裝後對塗膜的要求,限縮可使用的低污染性塗料種類及系統並提高塗料性能的基本門檻。
    本研究以自行研發的水性雙組份聚胺酯塗料,針對機車塑膠件表面塗裝部分的產業現況進行探討,依據該行業對塗料及塗膜的要求,選擇以現行油性塗料為水性塗料的比對基礎。以VOCS減量、技術可行性與經濟性共三個項目作為可行性評估的主軸。
    水性塗料替代後除了可降低作業人員的暴露風險及火災爆炸的危害外,在VOCS減量部分,排除任何空氣污染後處理單元,可使揮發性有機物的原始逸散量降低達65.8%,且空污費合計繳納費額可降低67.9%。
    技術可行性部分除了塗料調和後可使用時間及烘烤後塗膜硬度略遜於現行的油性塗料外,其餘皆符合機車表面塗裝業的要求。但塗料用量及成本會大幅上升,塗料用量上升37.7%,而成本上升147.4%。將空污費與塗料成本合併計算,使用水性塗料替代後成本仍上升127.1%。
    國內雖曾針對機車表面塗裝製造業訂定揮發性有機物空氣污染管制及排放標準的草案但至今仍未施行,再加上原物料飆漲造成企業的經營環境持續惡化,且本研究的水性塗料為新技術,市場需求較低,無法大量生產以降低成本,雖現階段在環境保護與企業營運兩者間仍有衝突,但未來水性塗料的性能再提升與成本低減後,再配合政府法令的推動,應可達到雙贏的狀態。


    Motorcycles manufactured in Taiwan have been well known with good quality and performance and are exported to other countries with large quantities. Moreover, the motorcycles produced in Taiwan are equipped with good emission control for the exhaust gas. However, the solvent-based paints is still applied in the process of coating, which causes significant emission of volatile organic compounds (VOCS), resulting in the adverse effects to the human health and environment. Thus, motorcycles surface coating industry is actively searching for alternative paint materials to reduce the air pollution generated. However, the material available and the shape and requirements of the coating surface have limited the applicable types of low-pollution paints. The study is motivated to investigate the applicability of self-developed water-borne polyurethane (PU) paint, which is specifically designed for motorcycle plastic coating. According to the major demands of paints and coating in this industry, the study compares the current solvent-based PU paint with the self-developed water-borne PU paint and evaluates the applicability based on VOCs reduction, technical and economic feasibility. When replacing with water-borne PU paint, the risk of worker’s exposure and fire accidents can be greatly reduced. As for VOCs reduction, 65.8% of VOCS reduction can be achieved without the extra investment of air pollution control devices. Furthermore, the VOCS pollution fee can be reduced by 67.9%.In the technical part, except that the short pot-life limitation and the hardness of coating cannot meet the current solvent-based coating standard, the rest criteria are in compliance with the requirements of the motorcycle coating industry. However, the amount of paints needed and the cost will increase significantly, i.e., the amount will increase 37.7% while the cost will increase 147.4%.Although VOCS emission standard had been proposed for motorcycle coating industry in Taiwan, the standard has not been implemented so far. In addition, the continuing increase of raw material cost makes it difficult for paints manufactories to produce, water-borne PU paints with a competitive cost. As a result, the win-win strategy between environment protection and business management has not been accomplished at this stage.

    摘要 I ABSTRACT II 致謝 III 表目錄 VI 圖目錄 IX 第一章 前言 1 1.1研究緣起 1 1.2研究動機及目的 2 1.3研究範圍與限制 2 第二章 文獻回顧 4 2.1機車表面塗裝業現況 4 2.1.1 機車表面塗裝被塗物材質 5 2.1.2 機車表面塗裝被塗物塗裝流程 6 2.1.3 機車表面塗裝使用之塗料系統 11 2.2 機車表面塗裝製程所產生的空氣污染物及特性 12 2.3 揮發性有機物之危害性及管制 15 2.3.1揮發性有機物之危害性 16 2.3.2揮發性有機物之管制 23 2.4機車表面塗裝業VOCs減量技術 27 第三章 研究流程及方法 35 3.1 研究流程 35 3.2 試驗樣本及標準板準備 37 3.2.1 塗料系統與色系選定 37 3.2.2 被塗物材質選定 39 3.2.3 噴塗及試驗環境設定 39 3.2.4 試樣準備 40 3.2.5 噴槍種類與噴塗條件設定 41 3.2.6 試片製作流程與數量 41 3.3塗料揮發物含量及水含量測定 44 3.4塗料使用要求項目及塗裝後成品品質測試 46 3.4.1塗料使用要求項目測試 47 3.4.2塗裝後對表面塗膜的品質要求測試 52 3.5 水性塗料應用於機車表面塗裝業之可行性評估 61 第四章 結果與討論 65 4.1塗料揮發物含量及水含量測定結果 65 4.2塗料使用要求項目測試塗裝後成品品質測試結果 69 4.2.1塗料使用要求項目測試結果 69 4.2.2塗裝後對表面塗膜的品質要求測試結果 76 4.3 水性塗料應用於機車表面塗裝業之可行性評估結果 88 第五章 結論與建議 93 5.1結論 93 5.2建議 94 參考文獻 96 附錄一 新車塗裝程序暨塗料各項要求問卷 99 附錄二 油性塗料物質安全資料表 104 附錄三 相關名詞 109

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