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光觸媒建材抗污易潔效能測試規範(self-cleaning)

光觸媒建材『抗污易潔(Self-Cleaning)』效能測試規範(版本TPIA T2)
 
1適用範圍與用語釋義:
1.1   適用範圍:本規範係用以測試光觸媒建材的『抗污易潔(Self-Cleaning)』效能。亦即照射紫外線後,能將沾附之油污分解,利於用水清洗,使由原先因油污導致之疏水性轉變成為無油污之親水性。
1.2   用語釋義
1.2.1  油污: 本規範以油酸作為油污之代表。將之塗布在欲檢測之光觸媒建材表面。檢驗是否能夠在紫外線照射下將其分解。選用油酸之理由有;(1)其為油酯類代表性物質,(2)為易於取得之無毒性化學物,(3)紫外光照射下本身不易分解,(4)光觸媒建材表面塗布油酸後呈疏水性。照光後油酸分解,可以沖水去除之。則疏水性消失轉變成親水性,藉此證實光觸媒抗污易潔效果。
1.2.2  光觸媒:一種物質,在光的照射下,會具有氧化還原能力,此氧化還原能力使其具有如:分解去除污染物、除臭、抑菌防黴、抗污易潔等諸多功能。
1.2.3  光觸媒建材:表面以含光觸媒塗料加工過之玻璃、陶瓷、水泥、木材等建築用板、塊材。
1.2.4  『抗污易潔(Self-Cleaning)』效能:  光觸媒建材,以適當的紫外線光源照射後,可分解鬆動表面沾附之油污,利於用水清洗。並避免使用對環境有害清潔劑。
1.2.5  紫外線光源:紫外線光源可為日光或人造光。本規範係以特定照度之光源為準。人造光源為波長範圍為 300-400 nm之UVA螢光燈,或所謂的黑燈管(Black Light),亦可使用氙燈(Xenon Lamp)搭配光學濾波片,將 300 nm以下的光線濾掉。
1.2.6  紫外光照度:本規範以 1 mW/cm2  (10 W/m2)之UVA照度為準。針對所欲檢測之樣品大小,須有適當光源,並調整光源與樣品之相對位置,使試片表面的光照度(Irradiance)盡量一致。或者事先使用經校正的UVA光照度計將試片放置位置能接受到規範照度的範圍量測繪出並記錄。
1.2.7  親水性:物體表面具有良好的吸引水滴的性質,可以使水滲入油汙與物質間界面,由而使附著污物脫離。親水性一般以水接觸角大小判斷。接觸角大於 60 度為疏水性。低於 20 度為親水性,若低於 10 度則為超親水性。
1.2.8  水接觸角:物體表面與水滴所測得之接觸角。
1.2.9  接觸角:物體表面與液滴所形成的角度,由液滴和基材接觸點沿液滴表面劃出一條切線,此切線和液滴下方之基材所形成角度,即為接觸角。分為靜止液滴之靜態接觸角及移動中液滴之動態接觸角。本規範所稱接觸角皆以靜態接觸角為準。
1.2.10 接觸角儀:測量接觸角之儀器或設備。一般以注射器(Syringe)或微量滴管(micropipette)將液體滴於平坦的固體表面上,再以附量角器的顯微鏡觀察液滴(sessile drop)與固體間角度,或以高解析度CCD攝取影像後分析其靜態接觸角。
1.2.11 液滴影像分析:分為ADSA-D(Axisymmetric drop shape analysis-diameter)及ADSA-P (Axisymmetric drop shape analysis—profile)兩種方法。
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前者由液滴上方取得投影影像,分析其潤濕直徑。後者由側面取得液滴截面分析其形狀。對於接觸角小於 20度C之液滴,或較不平整之固體表面,ADSA-D較為準確。本規範建議以此方法測量接觸角。
1.2.12 水接觸角簡易測量方式:坊間測量接觸角儀器多僅能適用於小於十公分見方之樣品。對於較大尺寸光觸媒建材的檢測,可以自行設計設備,取得水滴潤濕直徑,並援引 ADSA-D 之計算方法(O. I. del Rio and A. W. Neumann, J.Colloid Interface Sci. 196, 1997, 136-147) 求得接觸角。簡易測量水接觸角之方法見附錄一。
2 測試樣品規格與製備
測試樣品應含二片已塗布光觸媒的建材為觸媒組,及一片未塗布光觸媒的同型建材為對照組,大小不限以方便測試為準。若樣品太小,可以增加樣品數目,以方便選取取樣點。樣品皆須清洗乾淨,標示光觸媒塗布面、塗布日期、流程等資訊,保存於乾燥潔淨無光照的環境96小時以上,以作為測試用的『受測樣品組』。
3 效能檢測方法及步驟
3.1   初始狀況檢測:將『受測樣品組』所有觸媒組與對照組樣品編號,測量受測面(觸媒組塗布有光觸媒的面即為受測面)之水接觸角並紀錄結果。
3.2   塗布油酸後檢測:取 3.1  檢測過的樣品,把油酸勻塗布在其受測面上,塗佈油酸方法有兩種:
3.2.1  直接塗布油酸,並效法一般汽車、地板等打蠟之方式,以柔軟超微細織物儘量拋光。為確定由酸塗布均勻,拋光後需測量其水接觸角。接觸角須大於30
度C始可接受。否則表示油酸塗布不夠均勻,必須重塗。
3.2.2  調配含有0.5 %體積油酸之庚烷溶液,將欲檢測樣品浸入此溶液後,以60 cm/min速度拉出。再以70
度C乾燥15分鐘。測量其水接觸角。接觸角須大於30度C始可接受。
3.3   照光效能檢測:取 3.2  檢測過的觸媒組樣品一片與對照組樣品,以1 mW/cm2以上UVA光照度照射受測面固定時間。另一片觸媒組樣品則置放於乾燥潔淨無光照的環境相同時間作為比較。然後測量其水接觸角並紀錄結果。
3.4   照光條件之確定:進行照光實驗前,必須測量UVA光源之有效照光範圍及受測試片放置位置之照度分佈。依據測量數據繪出該試片於該光源照射下,合乎1 mW/cm2   以上UVA光照度之範圍。所有照光後水接觸角之測量皆須合乎照度規範之範圍內取樣為準。
4測試報告
光觸媒建材的『抗污易潔(Self-Cleaning)』效能的測試報告必須記錄的項目為:
4.1  建材相關資訊:
4.2  測試樣品種類、尺寸、形狀。
4.3  測試樣品前處理流程、條件、引用規範。
4.4  建材製造廠提供相關資訊。
4.5  測試環境資訊:地點、溫度、濕度、晴雨表、紫外線強度與照度計、使用水滴的相關資訊。試片受照射位置之紫外線照度分佈。
4.6  若使用市售接觸角儀器測量,應紀錄儀器之廠牌型號、使用之水滴大小、計算角度之方法及水滴照片。
4.7  若使用自行設計之設備測量接觸角,應描述設備及方法細節。
4.8  『受測樣品組』各樣品於 3.1.初始狀況檢測之水接觸角。
4.9  『受測樣品組』各樣品於 3.2.塗布油酸後檢測之水接觸角。
4.10 『受測樣品組』各樣品於 3.3.照光效能檢測後之水接觸角。
4.11 測試人員等相關資訊。
5備註
建材耐候試驗如耐酸、耐鹼、抗紫外線、塗層附着力等,請另參閱 CNS  或 ASTM等相關規範辦理。
6合格標準
6.1  合格標準基本上應由供需雙方自行議定。
6.2  TPIA 建議標準:本會建議若受測樣品為無吸水性建材(如玻璃、釉面瓷磚等)須符合下列標準始發給抗污易潔標章。
6.2.3  在 3.3 步驟中,置放於乾燥潔淨無光照的環境 72 小時之觸媒組樣品,其接觸角應大於 30
度C表示該光觸媒建材在無光照的條件下,不會分解油酸。
6.2.4  在 3.3.步驟中,經 1 mW/cm2   以上UVA光照度照射 72 小時之對照組樣品,其接觸角應大於 30
度C表示同樣的光照條件下,無光觸媒的對照組不會分解油酸。
6.2.5  在 3.3.步驟中,經 1 mW/cm2   以上UVA光照度照射 72 小時之觸媒組樣品,其接觸角應小於 10度C表示在適當的光照條件下,該樣品可分解鬆動表面油酸,經由水沖洗後,表面原先因油酸導致之疏水性轉變成為無油污之超親水性。