節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究

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(1)節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 內政部建築研究所協同研究報告中華民國 97 年 12 月.

(2) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 研究主持人：陳瑞鈴組長協同主持人：李訓谷助理教授研究助理：黃尊澤林書吟. 內政部建築研究所協同研究報告中華民國 97 年 12 月.

(3) 目次. 目. 次. 目次 ............................................................................................ I 表次 ......................................................................................... III 圖次 ......................................................................................... IV 摘要 ........................................................................................VII 第一章緒論 ..............................................................................1 第一節研究動機與目的 ....................................................1 第二節研究方法與內容 ....................................................4 第三節研究流程與範圍 ....................................................6 第二章玻璃建材之耐候特性探討 ..........................................8 第一節複層玻璃 ...............................................................8 第二節膠合玻璃 .............................................................13 第三節低輻射 Low-E 玻璃 ............................................16 第四節光觸媒玻璃 .........................................................21 第三章玻璃耐候特性試驗 ....................................................23 第一節全尺度戶外曝曬實驗 .........................................23 第二節耐磨耗性與耐酸鹼性實驗..................................29 第三節玻璃光照試驗 .....................................................34 I.

(4) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 第四節小結 .....................................................................48 第四章玻璃耐候試驗 ............................................................49 第一節紫外線曝曬加速老化實驗 ............................................... 53. 第二節紫外線曝曬加速老化實驗結果 ..........................55 第三節氙弧燈（或碳弧燈）曝曬加速老化實驗 ..................... 58 第五章結論與建議事項 ........................................................68 參考文獻 ..................................................................................70 附錄 ..........................................................................................72. II.

(5) 表次. 表. 次. 表 2-1 CNS 2541 定義之雙層玻璃組成 .................................................. 8 表 2-2 聚硫膠 (polysulfide) 之特性................................................... 10 表 2-3 丁基膠之特性 ............................................................................ 11 表 2-4 膠合玻璃之分類 ......................................................................... 13 表 2-5 膠合玻璃之外觀規定 ................................................................. 14 表 3-1 全尺度戶外曝曬實驗前試件之光學性質................................. 26 表 3-2 全尺度戶外曝曬實驗中試件之光學性質................................. 27 表 3-3 全尺度戶外曝曬實驗後試件之光學性質................................. 28 表 3-4 鍍膜鉛筆硬度測試結果 ............................................................. 31 表 3-5 光觸媒玻璃耐磨耗與耐酸鹼性測試結果................................. 32 表 3-6 單層 Hard Low-E 玻璃耐磨耗與耐酸鹼性測試結果 .............. 33 表 3-7 隔熱膜＋單層玻璃耐磨耗與耐酸鹼性測試結果...................... 34 表 3-8 光照實驗設備說明 ..................................................................... 35 表 4-1 氙弧燈試驗方法標準主要條件比較......................................... 51 表 4-2 QUV 曝曬加速老化照射前實驗結果 ......................................... 56 表 4-3 QUV 曝曬加速老化實驗結果（照射 1000 小時）............... 57 表 4-3 ASTM G152-06 之模擬設定氣候條件...................................... 61 III.

(6) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 圖次圖 1-1 三層節能玻璃之示意圖 ..............................3 圖 1-2 複層玻璃示意圖.....................................3 圖 2-1 CNS 2541 露點測試設備 ..............................9 圖 2-2 雙層玻璃示意圖....................................11 圖 2-3 三層玻璃之示意圖 .................................12 圖 2-4 透明膠合玻璃示意圖 ................................................................. 15 圖 2-5 彩色膠合玻璃示意圖 ................................................................. 15 圖 2-6 膠合玻璃加隔熱膜之示意圖 ...................................................... 16 圖 2-7 Hard Low-E 玻璃示意圖 ........................................................... 16 圖 2-8 Soft Low-E 雙層玻璃示意圖...................................................... 17 圖 2-9 Low-E 雙層玻璃之光譜特性 ..................................................... 17 圖 2-10 光觸媒玻璃示意圖 ................................................................... 22 圖 2-11 光觸媒玻璃之親水反應機制 ................................................... 22 圖 3-1 複層玻璃（使用結構膠） ......................................................... 24 圖 3-2 複層玻璃（使用矽力康密封膠） ............................................. 25 IV.

(7) 表次. 圖 3-3 中間夾隔熱膜之膠合玻璃受熱之質變..................................... 25. 圖 3-4 模擬光源實驗儀器示意圖 ......................................................... 35 圖 3-5 單層 Hard low-E 玻璃電鍍面之溫度量測............................... 39 圖 3-6 單層 Hard low-E 玻璃未電鍍面之溫度量測........................... 40 圖 3-7 玻璃種類對 PPD 的關係 ........................................................... 41 圖 3-8 玻璃穿透率對 PPD 的關係 ....................................................... 41 圖 3-9 玻璃吸收率對 PPD 的關係 ....................................................... 42 圖 3-10 隔熱膜貼附 6mm 光玻璃之溫度量測 .................................... 43 圖 3-11 6mm Low-E＋6mm 光膠合玻璃之溫度量測........................ 44 圖 3-12 光觸媒 6mm 綠＋6mm 光膠合玻璃之溫度量測 .................. 45 圖 3-13 6mm 綠＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃之溫度量測... 46 圖 3-14 6mm 綠＋12mm 空氣層＋隔熱膜＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃之溫度量測.................................................................... 47 圖 4-1 玻璃曝曬後之吸收值（透光率）變化 .................................... 53 圖 4-2 QUV 耐候試驗機 ......................................................................... 54 圖 4-3 紫外線燈管與試件配置 ............................................................ 54 V.

(8) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 圖 4-4 碳弧燈耐候試驗機 .................................................................... 59 圖 4-5 碳弧燈管與試件配置圖 ............................................................ 59 圖 4-6 6mm 綠玻璃 ................................................................................ 62 圖 4-7 6mm 半反射玻璃 ........................................................................ 62 圖 4-8 6mm Low-E 玻璃........................................................................ 63 圖 4-9 6mm 光觸媒玻璃 ....................................................................... 63 圖 4-10 6mm 貼附隔熱膜玻璃 .............................................................. 64 圖 4-11 6mm 清＋6mm 綠膠合玻璃..................................................... 64 圖 4-12 6mmLow-E＋6mm 綠膠合玻璃 .............................................. 65 圖 4-13 12mm 膠合＋6mm 綠光觸媒雙層玻璃................................... 65 圖 4-14 6mm 清＋6mm 清雙層玻璃（結構膠密封） ..................... 66 圖 4-15 6mm 清＋6mm 清雙層玻璃（熱溶膠密封） ..................... 66 圖 4-16 結構膠密封與熱溶膠密封之試驗結果 ..............................67. VI.

(9) 摘要. 摘. 要. 關鍵詞：建築節能、節能玻璃、耐候性能一、研究緣起經由九十二年度「建築外殼性能檢測分析研究」、「建材性能檢測分析實驗研究」、九十三年度「建築外殼隔熱性能檢測標準化之研究」、九十四年度「單一建材隔熱性能資料庫之建立」、「熱環境實驗室性能評估與 CNLA 認證之建立」以及九十五年度「建築節能法令之建材熱傳與光學性能標準之研究」等計畫之研究成果，內政部建築研究所業已完成建築外殼隔熱性能檢測、隔熱膜熱傳導係數與玻璃光學性能之量測裝置與標準程序，使得性能實驗中心熱環境實驗室取得 TAF 量測實驗室之認證。不僅對於「建築節約能源設計技術規範與實例」中之各式建材隔熱性能表格內之數據提出修訂與建議，對於我國在推行「綠建築標章」之日常節能指標具有相當的貢獻度。並且配合中華建築中心綠建材專案小組完成「高性能節能玻璃綠建材解說與評估」之訂定。綜合上述研究計畫成果，熱環境實驗室在玻璃建材之光學性質與熱學性質方面已具備單層平板玻璃、膠合玻璃與複層玻璃之量測能力；同時亦具有利用 WINDOW 5.2 程式將單層平板玻璃與空氣層組合成各式複層玻璃，並求出其光學與熱學性能之研發能力。再者，在 96 年度之研究計畫成果中，研究團隊發現影響膠合與複層玻璃之光學性質之主要參數為膠膜；而此類玻璃，無論是直接塗覆在玻璃表面的 Low-E 玻璃或是夾在兩層玻璃之間的膠膜均是關鍵。而且對於複層玻璃而言，中間隔熱膜性能以及複層玻璃密封性對於遮蔽係數（SC 值）之影響甚大。故對於本年度研究計畫之研究主題將訂定為膠膜對節能玻璃遮陽性能之探討。本年度研究主題延續 92～96 年度之研究方向，研究對象亦為節能玻璃建材。根據 92~96 年度研究計畫之結果顯示，建築節能隔熱材料已受世界各國重視而蓬勃發展，以玻璃建材為例，低輻射Low-E玻璃已成為現今建築廣泛使用之建材之一。全世界Low-E玻璃的年均用量已達 1.2 億m2，歐洲部分國家正在立法鼓勵使用Low-E玻璃，日本和美國的相關產業協會亦採取一定的措施，鼓勵加大 Low-E玻璃的普及程度。再者，有關隔熱塗料，奈米光觸媒潔淨塗料等亦被大量 VII.

(10) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 開發生產。然而，對於上述該類節能玻璃通常僅在產品出廠時，進行有關的遮陽與隔熱性質檢驗，對於日後實際使用於建物中，受氣候、光照等影響建材之遮陽與隔熱性能部分並未被深入探討。因此，計畫研究目標為完成節能玻璃遮陽性能耐候特性之影響評估。. 二、研究方法及過程本研究計劃案之進行將採取國際標準探討與實驗印證兩種方式，其主要工作內容首先是玻璃耐候性能之量測標準探討，在確認量測標準後，將進行玻璃耐候性能測試。由於玻璃耐候性能測試之測試時間冗長，因此為瞭解玻璃之耐候程度，在耐候性能測試進行一段時間後，將會先停止耐候試驗，而量測玻璃建材之光學性能以確認受測玻璃試件之光學性能是否已受氣候之影響而產生劣化。本研究計畫在耐候測試部分共有(1) 全尺度室外曝曬實驗、(2) 鉛筆硬度試驗、(3) 耐候性試驗、(4) 耐磨耗性試驗、(5) 耐酸性試驗、(6) 耐鹼性試驗、(7) 玻璃光照試驗等七項試驗項目。. 三、重要發現本研究計畫於執行期間，首先透過相關CNS玻璃建材之定義與檢測方法，探討各種玻璃建材中會影響其耐候特性之因素，了解目前影響玻璃耐候特性的因子計有(1) 雙層玻璃之密封膠、(2) Hard Low-E 鍍膜、(3) 隔熱貼膜以及(4) 光觸媒塗膜。因而依據玻璃耐候性能檢測法訂定相關之檢測項目。研究結果顯示隔熱膜的貼附會在日照下有氣泡而影響其耐候性，再者，隔熱膜的硬度以及耐酸鹼等耐候特性亦不符合CNS的要求。而且由碳弧燈曝曬加速老化實驗中，吾人更發現隔熱膜貼附在玻璃上因為未有任何表面硬化處理，而致使隔熱膜產生劣化而使可見光穿透率大大降低。而對於雙層玻璃之密封膠對於玻璃耐候性部分，在雙層玻璃分別以矽利康以及熱熔膠密封受到碳弧燈曝曬加速老化實驗後之結果發現，熱熔膠並不能承受曝曬實驗的模擬氣候條件，而有軟化以及拉伸強度不足等現象產生。. VIII.

(11) 摘要. 本研究除了獲得影響玻璃建材耐候性能之因子外，在研究計畫中的光照實驗結果上，研究團隊發現Low-E膜在室外側時的玻璃室內側溫度會比Low-E膜在室內側時的玻璃溫度還低。此玻璃表面溫度的差異，雖然不會影響直設進入玻璃的太陽輻射強度，但卻會影響藉由熱傳導形式進入室內的熱量，以及靠近玻璃附近人員之舒適性。. 四、主要建議事項根據研究發現，本研究針對行政檢查業務委託民間辦理處理的法制化，提出下列具體建議。以下分別從立即可行的建議、及長期性建議加以列舉。立即可行之建議主辦機關：內政部建築研究所由本研究計畫之成果可知，玻璃建材的耐候性能上之最重要影響因素為隔熱膜的耐候性，故對於玻璃建材或隔熱膜的耐候性量測實屬必要。因此建議性能實驗中心可建立氙弧燈曝曬加速老化試驗，藉由此標準量測程序之建立，使得性能實驗中心具有玻璃建材、隔熱膜或相關塗料之耐候性測試技術。長期性建議主辦機關：：內政部建築研究所在本研究計畫中對於光觸媒塗層玻璃之耐候性能試驗上仍屬缺乏，世界各國對於光觸媒玻璃之耐候性能並未有相對應的試驗方法與規範公布。雖然本研究計畫透過相關業者之協談與其他標準探討後，列出相關之規範，但是針對光觸媒玻璃之親水性與光觸媒塗層附著力試驗等方法仍須進一步之探討與建立，故此部分可列為後續之研究主題，期使光觸媒在節能玻璃之應用上能因試驗方法與規範之確立，而能被更廣泛應用在建築玻璃上。. IX.

(12) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. ABSTRACT Keywords: energy-saving, glass material, weather-resisted performance This project continue the「Experimental Study for the Performance Test and Analysis of Building Materials (II)」 ,「Improvement of Isolated Test for the Construction Material of the Building Envelope」,. 「Establishment of Thermal. Properties Data Base for the Construction Material of the Building Envelope」 conducting the experiments to study the deterioration performance of various energy-saving glass materials of the building envelope. The authors conducted the measuring technique based on ASTM G93-96, D4329-92 by using the Fluorescent UV Apparatus ( UV Accelerated Weathering Tester) and optical performance testing instruments to evaluate the weather deterioration performance of energy-saving glass materials due to short-wave sunlight. On the other hand, the direct exposure of nonmetallic materials to the environment based on ASTM G7-97 was also executed in this project. Different types of glass window, clear glass, tinted glass, reflective glass, double pane glass, and low-e glass were investigated. The experimental results showed that the bubbles were appeared in the glass adhered with thin film after the direct exposure of specimens to the environment was conducted. This phenomenon indicated that the optical performance of the glass attached with thin film is deteriorated. It is also found from the experimental results of hot-box experiment that the interior surface temperature is higher than exterior surface temperature as the thin film is adhered on the surface toward room. Therefore the PPD values due to surface temperature effect were increased as the thin film is adhered on the surface toward room. On the other hand, adhered films toward to the outdoor cause the PPD values due to surface temperature effect decrease.. X.

(13) 第一章緒論. 第一章緒論第一節研究動機與目的現代建築設計中，因透光性與設計美學之考量使得玻璃圍幕外牆獲得廣泛的應用；但隨著節約能源與綠建築概念日益獲得重視，使得玻璃圍幕外牆因其在建築節能中的高耗能與光污染等問題而受到較大的質疑。然而近年來國際間對於玻璃圍幕外牆應用的深入探討與研究，使得圍幕外牆的節能措施已成為建築節能之重要一個環節。但是大多數的建築師僅定性了解玻璃建材的光學與熱學性質對建築耗能之影響，因此如何定量分析和改善圍幕外牆的節能方法和效益即為目前重要之研究課題。目前台灣空調型建築之節能指標為建築物外殼耗能指標 ENVLOAD，ENVLOAD 計算公式與建築外殼之隔熱性能有密切之關係。由下式之 ENVLOAD 公式可知， L 與 Mk 均與建築物玻璃建材之熱學與光學性能有關。. ENVLOAD = a0 + a1 × G + a 2 × L × DH + a3 × ∑ Mk × IHk 其中：L 代表建築外殼的熱損失係數 Mk 代表日射取得係數。玻璃建材在建築物節能部分可區分為遮陽效能與保溫效能兩方面。所謂遮陽效能係指玻璃建材阻擋太陽輻射進入室內之部分，其評估指標為日射取得係數。保溫效能是指熱能經熱傳導、對流穿透玻璃建材，其評估指標為熱穿透係數–U 值。目前在「建築節約能源設計技術規範與實例」中之常用玻璃熱傳透率 U 值與玻璃之日射透過率 i 值等兩部分數據已修正為台灣當地本土玻璃建材之量測數據，上述節能法規所列數據之適用性確已於 96 年度研究計畫中探討。建築節能隔熱材料已受世界各國重視而蓬勃發展，以玻璃建材為例，低輻射 Low-E 玻璃已成為現今建築廣泛使用之建材之一。全世界 Low-E玻璃的年均用量已達 1.2 億 m 2 ，歐洲部分國家正在立法鼓勵使用 1.

(14) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. Low-E玻璃，日本和美國的相關產業協會亦採取一定的措施，鼓勵加大 Low-E玻璃的普及程度。再者，有關隔熱塗料，奈米光觸媒潔淨塗料等亦被大量開發生產；在 96 年度之研究計畫成果中，研究團隊發現影響膠合與複層玻璃之光學性質之主要參數為膠膜。然而，對於上述該類節能玻璃通常僅在產品出廠時，進行有關的遮陽與隔熱性質檢驗，對於日後實際使用於建物中，受氣候、光照等影響建材之遮陽與隔熱性能部分並未被深入探討。因此本研究計畫之研究目的乃在探討節能玻璃建材中隔熱膠膜以及塑膠密封材料受氣候、光照之影響，並且進一步以先期研究計畫建立之玻璃光學性質量測儀器進行節能玻璃耐候特性對其遮陽性能量測。期使本研究成果對我國建築使用節能玻璃應有相當程度的貢獻，對於提昇國內建築外殼省能之推展與促進本土化優良建材產業之發展也有正面的幫助。根據九十三年度「建築外殼隔熱性能檢測標準化之研究」、九十四年度「單一建材隔熱性能資料庫之建立」、「熱環境實驗室性能評估與 CNLA 認證之建立」以及九十五年度「建築節能法令之建材熱傳與光學性能標準之研究」等計畫之研究成果，內政部建築研究所業已完成建築外殼隔熱性能檢測、隔熱膜熱傳導係數與玻璃光學性能之量測裝置與標準程序，使得性能實驗中心熱環境實驗室取得 TAF 量測實驗室之認證。不僅對於「建築節約能源設計技術規範與實例」中之各式建材隔熱性能表格內之數據提出修訂與建議，對於我國在推行「綠建築標章」之日常節能指標具有相當的貢獻度。並且配合中華建築中心綠建材專案小組完成「高性能節能玻璃綠建材解說與評估」之訂定。綜合上述研究計畫成果，熱環境實驗室在玻璃建材之光學性質與熱學性質方面已具備單層平板玻璃、膠合玻璃與複層玻璃之量測能力；同時亦具有利用 WINDOW 5.2 程式將單層平板玻璃與空氣層組合成各式複層玻璃，並求出其光學與熱學性能之研發能力。再者，在 96 年度之研究計畫成果中，研究團隊發現影響膠合與複層玻璃之光學性質之主要參數為膠膜；而此類玻璃，無論是直接塗覆在玻璃表面的 Low-E 玻璃或是夾在兩層玻璃之間的膠膜均是關鍵。而且對於 2.

(15) 第一章緒論. 複層玻璃而言，中間隔熱膜性能（如圖 1-1 所示）以及複層玻璃密封性對於遮蔽係數（ SC 值）之影響甚大。故對於本年度研究計畫之研究主題將訂定為節能玻璃遮陽性能之耐候特性探討。因此，計畫研究目標為完成節能玻璃遮陽性能耐候特性之影響評估。. 圖 1-1 三層節能玻璃之示意圖. 圖 1-2 複層玻璃示意圖. 3.

(16) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 第二節研究方法與內容本年度研究計畫之研究內容主要為節能玻璃耐候特性實驗與節能玻璃遮陽性能實驗兩部分。其研究方法與內容分述如下： (1). 節能玻璃耐候特性實驗. 本年度計畫之首要工作乃經由節能玻璃耐候特性量測標準之比較分析明瞭節能玻璃之隔熱膜與塑膠密封材質量測技術與量測步驟，再利用性能實驗中心再生實驗室之 QUV 耐候試驗機進行節能玻璃耐候特性量測，藉以建立各項參數對節能玻璃建材耐候特性之影響。本研究計畫預計使用之 QUV 耐候試驗機可以再現陽光、雨水和露水所產生的破壞，通過將待測試材料放在經過控制的陽光和濕氣的交互循環中，同時提高溫度的方式來進行實驗。 QUV 耐候試驗機採用紫外線 UV 燈管模擬陽光，同時通過冷凝或噴淋的方式模擬濕氣影響。QUV 耐候試驗機主要測試材料的粉化、開裂、脆化、強度下降、氧化等耐候性能，只需要幾天或幾周的時間，就可以再現戶外需要數月或數年所產生的破壞。本研究計畫將依照 ASTM G53-93、 D4329-92、 D4587-91 等標準先將目前市售七種 Low-E 節能玻璃（單層 Low-E 玻璃、Low-E 膠合玻璃（兩種）、Low-E 雙層玻璃（兩種）、Low-E 三層玻璃、單層 Low-E 奈米自潔淨玻璃等）裁切成儀器試件架之尺寸，放入 QUV 耐候試驗機進行實驗。實驗步驟如下所述： (a). 裁切實驗試件與實驗前準備. (b). 將試驗試件於儀器試件架. (c). 進行第一循環實驗量測. (d). 更換試件位置，重複步驟 3 繼續進行實驗。. (e). 重複步驟 3~4，直到設定量測時間。. (2). 節能玻璃遮陽性能實驗. 本研究計畫第二部分將經由 QUV 耐候試驗機實驗後之實驗試件，進行節能玻璃遮陽性能實驗。本研究計畫預計以熱環境實驗室之玻璃光學性質量測儀器分別量測待測試件之日光透射率／反射率、可見光透射率 4.

(17) 第一章緒論. ／反射率、紫外光透射率／反射率以及遮蔽係數。藉此評估節能玻璃試件在各種暴露時間下之玻璃建材遮陽性能。有關節能玻璃遮陽性能實驗之儀器規格、量測程序以及光學性質之計算公式詳如 92~95 年度研究計畫報告。. 5.

(18) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 第三節研究流程與範圍 (1) 研究流程本計劃案之進行將採取國際標準探討與實驗印證兩種方式，其研究流程如圖 1-3 所示。主要工作內容如上節所述，首先是玻璃耐候性能之量測標準探討，在確認量測標準後，將進行玻璃耐候性能測試。由於玻璃耐候性能測試之測試時間冗長，因此為瞭解玻璃之耐候程度，在耐候性能測試進行一段時間後，將會先停止耐候試驗，而量測玻璃建材之光學性能以確認受測玻璃試件之光學性能是否已受氣候之影響而產生劣化。本研究計畫在耐候測試部分共有 (1) 全尺度室外曝曬實驗、(2) 鉛筆硬度試驗、(3) 耐候性試驗、(4) 耐磨耗性試驗、(5) 耐酸性試驗、(6) 耐鹼性試驗、 (7) 玻璃光照試驗等七項試驗項目。. (2) 研究範圍本研究計畫之研究對象為節能玻璃，然而在本研究計畫中期望對於各種類玻璃建材能影響其耐候性能的因子能有全面性的探討，故本研究計畫所探討之對象並非只是符合高性能節能玻璃綠建材之玻璃建材，其他如單層玻璃、膠合玻璃以及反射玻璃等均在本研究計畫之探討範圍內。再者，根據過去研究計畫之研究成果，玻璃本身組成大部分為穩定的二氧化矽，氣候條件並不會影響其物性與化性；故本研究計畫對於常被使用之單層玻璃將不進行單獨探討其耐候性。而隔熱膜、表面塗附層、膠合玻璃中間膠膜以及密封膠等則是會受到氣候條件之影響，因此，針對含有此三因素之玻璃建材均涵蓋在本研究計畫中。是故，本研究計畫中所指之節能玻璃是泛指單層清玻璃除外之玻璃建材，其包含單層 Low-E 玻璃、半反射玻璃、膠合玻璃以及複層玻璃。. 6.

(19) 第一章緒論. 研究開始. 量測標準之比較與分析. 玻璃建材之收集與試件製作. 玻璃建材耐候性能試驗. 玻璃建材光學與熱學性質之量測實驗. 實驗數據整理分析. 計畫報告之編寫. 計畫結束. 圖 1-3 研究計畫流程圖 (資料來源：本研究整理 ). 7.

(20) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 第二章玻璃建材之耐候特性探討本年度之研究主題為玻璃建材在遮陽性能中之耐候性能探討，因此在本研究計畫首先針對各種玻璃建材中會對於耐候性能有影響的因子進行探討。. 第一節複層玻璃複層玻璃一般泛指雙層玻璃，所謂雙層玻璃在「CNS 2541 R2052：雙層玻璃」中定義為將兩片玻璃以一定之間隔，用以金屬或其他材料焊接封閉其四邊，對其中間空隙注入純淨之乾燥空氣而製成者。在CNS 2541 中所列出的玻璃厚度相當少，如表 2-1 所示，而且規定兩片玻璃之厚度差以 2mm以下為原則，而空氣層的厚度也僅規定 6mm與 12mm。有關雙層玻璃的試驗法CNS 2541 列出外觀試驗與露點試驗兩種。在外觀試驗中規定以在雙層玻璃之正面 1 公尺之距離處以目視檢查之。而露點試驗是使用圖 2-1 之設備將雙層玻璃垂直置於設備測定位置，使注入丙酮容器之A面緊貼雙層玻璃，然後一面攪拌丙酮，一面加入乾冰之小片使其逐漸冷卻。於接觸容器雙層玻璃之內面，以聚光燈自反對側面觀察。以其內面開始發生水珠時之液溫為露點。至於雙層玻璃之露點溫度CNS 2541 並未規定，大部分廠商要求之露點溫度大都低於-35℃；亦即在-35℃的溫度下，雙層玻璃還沒有結露現象產生。. 表 2-1 CNS 2541 定義之雙層玻璃組成材料玻璃. 厚度(mm). 普通平板玻璃. 3,5,6. 適用之中國國家標準 CNS 823 （普通平板玻璃） CNS 2442. 浮式及磨光平板玻璃. 3,5,6 （浮式及磨光平板玻璃）（資料來源：CNS 2541）. 8.

(21) 第二章玻璃建材之耐候特性探討. （資料來源：CNS 2541）. 圖 2-1 CNS 2541 露點測試設備. 從 CNS 2541 R2052 標準中並未對於雙層玻璃的耐候性能加以規定，因此本研究計畫將依據現今雙層玻璃常用之製造工法與材料進行探討。圖 2-2 為一般雙層玻璃之組成。兩片玻璃是以鋁條固定，並在鋁條中間填塞乾燥劑以防止水氣進入雙層玻璃之中間空氣層，另外有兩道密封材隔絕空氣與水氣進入中間空氣層。目前在市場中流通的複層玻璃産品中，有使用單道密封和雙道密封材兩種。單道密封是指在複層玻璃側邊的密封上僅用一種外密封膠－聚硫膠或矽酮結構膠。而雙道密封是指在複層玻璃側邊的密封上第一道使用丁基密封膠，在外層第二道使用聚硫膠或矽酮結構膠。由於丁基密封膠的氣密性非常強，對惰性氣體和水分子的密封能力亦相當好，其密封能力分別是聚硫膠的 30 倍、矽酮結構膠的 60 倍。所以一般使用雙道密封的複層玻璃，其氣密性很好，產品幾乎宣稱可二十年不會有氣體進入其中。矽酮結構膠具有抗紫外線與抗老化能力等耐候特性；其抗張拉力較強且具有較高的伸長率。而聚硫膠基本上不抗紫外線，亦即聚硫膠經長期紫外線照射，會出現老化和龜裂現象，因而喪失密封性，致使外界空氣進入複層玻璃內而影響其遮陽性能。再者，聚硫膠之抗張拉力、伸長率遠低於矽酮結構膠。所以，一般的隱框或半隱框玻璃必須使用矽酮結構膠，而明框玻璃則可使用聚硫膠。聚硫膠的特性如下表所示。 9.

(22) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 表 2-2 聚硫膠 (polysulfide) 之特性用途. 以聚硫膠為化學基礎的雙劑型, 高彈性, 不含溶劑的密封膠, 可當做第密封膠使用. 顏色. 灰白 (基本劑) 黑色 (固化劑) , 灰黑色 (混合後). 混合配比. 重量配比 100:10, 體積配比: 100:11.5. 混合密度. 約 1.7 g/ml. 邵氏 A 硬度. 40 (室溫下 1-6 小時後) 55 (室溫下 14 天後) 德國標準 DIN 53505. 拉力強度(24 小時後, 溫度 23℃下). 0.45 MPa (25% 拉長), 0.70 Mpa (50% 拉長). 黏接性能. 與玻璃, 鋁金屬框及鍍鋅鋼材等的黏接性能極佳. 使用溫度. 室溫約 20℃不得低於 15℃, 溫度升高將小/降低則延長使用溫度. 操作時間. 10-60 分鐘 (Gelnorm-測試法), (室溫約 23℃, 密封膠溫度約 30℃). 運輸與儲存. 非危險物品, 在室溫不超過 25℃時可保存 6 個月（資料來源：本研究整理）. 另外，常用在第二道密封材料之丁基膠不會直接與外界空氣接觸，其特性如下表所示。. 10.

(23) 第二章玻璃建材之耐候特性探討. 表 2-3 丁基膠之特性用途. 條狀丁烯膠是一種以聚異丁烯為化學基礎的單劑型, 熱塑性, 不含溶劑的密封膠. 可當做複層玻璃的密封膠使用 (無核心條狀丁烯膠) , 同時亦可當做膠合玻璃的封邊膠 (有核心條狀丁烯膠) 與液態丙酸聚合樹脂一併用於安全玻璃窗的生產. 黏接性能. 與玻璃, 鋁框, 不銹鋼及鍍鋅鋼材等材料的黏接性能極佳. 水蒸汽擴散性能. 在密封膠厚度: 1mm 約 0.1 g/m2/d, DIN 53122 (23℃ / RH 85%). 剪力. 在密封膠厚度 0.5mm 約 0.2 Mpa, 溫度 23℃ (拉伸速度: 100 mm/min). 密度. 約 1.1 g/ml. 儲存. 在正常狀況下至少可保存 2 年. 顏色. 黑色（資料來源：本研究整理）. （資料來源：台灣玻璃公司）. 圖 2-2 雙層玻璃示意圖 11.

(24) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 除了雙層玻璃外，目前市面上亦出現在雙層玻璃中間加裝隔熱膜的三層玻璃，其示意圖如圖 2-3 所示。. （資料來源：光體玻璃公司）. 圖 2-3 三層玻璃之示意圖. 此種三層玻璃利用雙層玻璃中間空氣層加入 PET 隔熱膜之用意在於將進入玻璃的熱量吸收於隔熱膜中，阻隔太陽輻射熱量直接進入室內。不過根據前期研究計畫之研究結果顯示，隔熱膜之隔熱特性以及耐候性會是此類玻璃遮陽性能之主要影響因素。. 12.

(25) 第二章玻璃建材之耐候特性探討. 第二節膠合玻璃在 CNS 1183 R2042：膠合玻璃標準中定義膠合玻璃係指板玻璃兩層或以上，用有色或無色透明中間膜膠合而成，供建築、鐵道車輛及船舶等窗門之有色或無色膠合玻璃。CNS 1183 並規定膠合玻璃在受外力而破損時，因為有中間膠膜之故，大部分的破片不致飛散。膠合玻璃可依照形狀、耐衝擊性及耐貫穿性分類如下：一、依形狀之種類： (1) 平面膠合玻璃 (2) 曲面膠合玻璃二、依耐衝擊性及耐貫穿性之分類為 I 類與 III 類，詳細特性如表 2-4 所示。. 表 2-4 膠合玻璃之分類種. 類. 記. 號. 特. 性. 平面膠合玻璃及曲面膠合玻璃符合 CNS 1183 I 類. LI. R2042 中第 3.5 節耐衝擊性規定者由 2 塊材料板玻璃製成，其總厚度 16mm 以. III 類. L III. 下之平面膠合玻璃，符合 CNS 1183 R2042 中第 3.5 節耐衝擊性與第 3.5 節耐貫穿性規定者（資料來源：CNS 1183）. 而在膠合玻璃的品質部分，CNS 1183 列出有六項之特性，分別為外觀、翹曲、耐光性、耐沸水性、耐衝擊性與耐貫穿性。其中會與耐候特性有關連之特性為外觀與耐光性。外觀部分之檢測是依照 CNS 1184 R3043：膠合玻璃檢驗法進行。在 CNS 1184 第 3.1 節外觀檢查中規定，膠合玻璃的外觀是從測試試件正面約 50 公分距離處以目視進行檢查，有關外觀之規定如表 2-5 所示。. 13.

(26) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 表 2-5 膠合玻璃之外觀規定項. 目. 氣泡雜物重疊不齊. 品. 質. 中間膜之氣泡，不得有能識別出來者，但不妨礙使用部分除外。中間膜之雜物，不得有妨礙使用者。不妨礙使用者。. 裂紋. 不得有。. 殘缺. 長或寬在總厚度範圍以內者。. 模糊暗影及磨傷. 不妨礙使用者。（資料來源：CNS 1183）. 在耐光性規定部分，係指取三塊膠合玻璃試件，依照 CNS 1184 R3043：膠合玻璃檢驗法進行檢測。其規定結果為不得有顯著之變色及會妨礙使用之氣泡及混濁產生。又在使用使用無色透明中間膜之膠合玻璃之透光衰減率須在 10%以下。在 CNS 1184 第 3.4 節耐光性試驗中規定，膠合玻璃依照 CNS 10986：汽車用安全玻璃檢驗法試驗其可見光穿透率，並依照下列公式計算透光衰減率(l)。並檢查紫外線照射後之膠合玻璃是否有無變色、中間膜起泡或混濁等缺陷。. l (%) = (a − b) / a × 100 其中，a 為紫外線照射前之可見光透過率(%)。 B 則為紫外線照射後之可見光透過率(%)。. 圖 2-4 與圖 2-5 為透明與彩色膠合玻璃之示意圖。從膠合玻璃示意圖可知，中間膜是膠合玻璃在使用期限內造成外觀以及耐光性產生老化，進而影響遮陽性能之主要對象。另外，根據本研究團隊與國內玻璃業者之訪談結果顯示，目前國 14.

(27) 第二章玻璃建材之耐候特性探討. 內亦有在膠合玻璃中間加入隔熱膜之節能膠合玻璃應用於建築物上。因此，由上述 CNS 1183 膠合玻璃之定義與 CNS 1184 膠合玻璃檢驗法可知膠合玻璃遮陽特性的耐候特性取決於中間 PVB 膜以及膠膜本身的耐候特性與光學性質。. 圖 2-4 透明膠合玻璃示意圖. 圖 2-5 彩色膠合玻璃示意圖. 15.

(28) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. Low E 膜. 玻璃. PVB膜. 玻璃. 圖 2-6 膠合玻璃加隔熱膜之示意圖. 第三節低輻射 Low-E 玻璃目前在玻璃建材應用於建築物上，低輻射Low-E玻璃常被視為節能玻璃的代表。所謂低輻射Low-E玻璃是在玻璃表面以真空濺鍍或化學沈積等技術塗覆一層薄的金屬層。此金屬層的功用為反射及吸收入射的太陽輻射熱能，而阻擋太陽輻射熱能進入室內。低輻射Low-E玻璃的金屬層中的鍍銀層對紅外線光具高反射功能，而鍍銀層下之底層鍍膜通常為二氧化錫(SnO2)抗反射鍍膜，其用以增加玻璃的透光率。一般而言低輻射 Low-E 玻璃可區分為 Hard Low-E 與 Soft Low-E 兩種。所謂的 Hard Low-E 玻璃是直接將 Low-E 薄膜濺鍍在平板玻璃上再用固化程序使得 Hard Low-E 玻璃之表面具有抗老化特性，其示意圖如圖 2-7 所示。而 Soft Low-E 玻璃與 Hard Low-E 玻璃之差別在於 Soft Low-E 玻璃的鍍膜層並未再處理固化程序，所以通常是應用於雙層中空玻璃上。目前國內台灣玻璃公司所生產之低輻射 16.

(29) 第二章玻璃建材之耐候特性探討. Low-E 玻璃即為 Soft Low-E 玻璃。Soft Low-E 玻璃的示意圖如圖 2-8 所示。圖 2-9 為各種低輻射 Low-E 玻璃與平板玻璃之比較光譜圖。由圖可知，Low-E 鍍膜對波長 380nm 至 780nm 的可見光波段有著高透視率，不致因玻璃對可視光的高反射率而產生嚴重的反眩光公害。但是對紅外線光有較高之反射率(波長 780~2500nm)。. 圖 2-7 Hard Low-E 玻璃示意圖. 圖 2-8 Soft Low-E 雙層玻璃示意圖. 17.

(30) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 圖 2-9 Low-E 雙層玻璃之光譜特性目前 CNS 並無低輻射 Low-E 玻璃之相關標準，而本研究計畫在此參考 CNS 13032 R2197：日射熱反射玻璃中之相關規定與 CNS 13033 R3176：日射熱反射玻璃檢驗法之檢驗程序作為低輻射 Low-E 玻璃在耐候特性之依據。在 CNS 13032 中規定日射熱反射玻璃係指以遮斷日射熱為主要目的，在玻璃表面敷施具有熱反射性薄膜之玻璃。但不含將具有反射性之合成樹脂薄膜接著於玻璃上者。而在與玻璃耐候特性上之規定 CNS 13032 規定有耐光性、耐磨耗性、耐酸性與耐鹼性等四種。有關耐光性、耐磨耗性、耐酸性與耐鹼性之規定分述如下： (1) 耐光性：日射熱反射玻璃之耐光性係依 CNS 13033 所規定之耐光性試驗，可見光透過率差之絕對值需為 4%以下。 (2) 耐磨耗性：日射熱反射玻璃之耐磨耗性係依 CNS 13033 所規定之耐磨耗性試驗，可見光透過率差之絕對值需為 4%以下。 (3) 耐酸性：日射熱反射玻璃之耐酸性係依 CNS 13033 所規定之耐酸性試驗，可見光透過率差之絕對值需為 4%以下。 18.

(31) 第二章玻璃建材之耐候特性探討. (4) 耐鹼性：日射熱反射玻璃之耐鹼性係依 CNS 13033 所規定之耐鹼性試驗，可見光透過率差之絕對值需為 4%以下。至於 CNS 13033 R3176 檢驗法中有關耐光性、耐磨耗性、耐酸性與耐鹼性之檢驗法敘述如下：耐光性試驗： (1) 試體：與製品同一方法製成約 50 x 100mm 之試片作為試體。 (2) 裝置：使用 CNS 10986 （汽車用安全玻璃檢驗法）所規定之紫外線照射裝置。 (3) 試驗程序： (a) 試體用附有積分球之色差計，附積分球之分光測光器或具有與其同等性能之計測器求出可見光透過率(%)。 (b) 在保持於 45 ± 5 ℃之(2)裝置中，將試體向著光源放置於離光源約 230mm 處。 (c) 以紫外線照射試體 1000 小時。 (d) 就紫外線照射後之試體用(a) 之計測器求出可見光透過率(%)。 (e) 求出(a) 之值與(d) 的差值之絕對值。. 耐磨耗性試驗： (1) 試體：與製品同一方法製成約 100 x 100mm 之試片作為試體。 (2) 磨耗試驗機：磨耗試驗機使用提巴(Taper) 式磨耗試驗機或與其同等以上性能者。圖 2-9 之磨耗試驗機係以 65 ± 10 rpm 之速度旋轉之水平旋轉台及以 65 ± 3 mm 間隔固定的圓滑旋轉的一對磨耗輪所構成。 (a) 旋轉台：旋轉台係以水平在同一平面旋轉，各磨耗輪施於試體之載重為 4.9N。 (b) 磨耗輪：磨耗輪為直徑 45~50mm，厚度 12.5mm，混入研磨材之中硬度橡膠製，而安裝成無軸向之搖桿及旋轉振動者，型別為 Taper 式之 No. CS-10F。 (3) 試驗程序：. 19.

(32) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. (a) 磨耗前試體用附有積分球之色差計，附積分球之分光測光器或具有與其同等性能之計測器求出圖 2-10〝○〞記號所示之 1 點之可見光透過率(%)。 (b) 試體敷施薄膜面為磨耗面設置於磨耗試驗機之旋轉台上，使試體旋轉磨耗，此時之回轉次數若為 A 類則是 200 次，若為 B 類則是 100 次。 (c) 磨耗後試體用計測器求出圖 2-10〝X〞記號所示之 4 點之可見光透過率(%)。 (d) 求出(a) 之值與(c) 的差值之絕對值。耐酸性試驗： (1) 試體：與製品同一方法製成約 25 x 50mm 之試片作為試體。 (2) 試驗步驟： (a) 浸漬前試體用附有積分球之色差計，附積分球之分光測光器或具有與其同等性能之計測器求出可見光透過率(%)。 (b) 將試體整個浸漬於溫度 23 ± 2 ℃之 1N 氫氯酸中，浸漬時間若為 A 類則是 24 小時，若為 B 類則是 6 小時。 (c) 浸漬後水洗、乾燥之試體，用計測器求出可見光透過率(%)。 (d) 求出(a) 之值與(c) 的差值之絕對值。耐鹼性試驗： (1) 試體：與製品同一方法製成約 25 x 50mm 之試片作為試體。 (2) 試驗程序： (a) 浸漬前試體用附有積分球之色差計，附積分球之分光測光器或具有與其同等性能之計測器求出可見光透過率(%)。 (b) 將試體整個浸漬於溫度 23 ± 2 ℃之 1N 氫氧化鈉中，浸漬時間若為 A 類則是 24 小時，若為 B 類則是 6 小時。 (c) 浸漬後水洗、乾燥之試體，用計測器求出可見光透過率(%)。 (d) 求出(a) 之值與(c) 的差值之絕對值。. 20.

(33) 第二章玻璃建材之耐候特性探討. 第四節光觸媒玻璃本研究計畫除了對於傳統常用的玻璃建材進行耐候特性之研究，另外對於比較特殊應用的光觸媒玻璃亦納入探討。光觸媒玻璃是指披覆有光觸媒的玻璃建材。其光觸媒可藉由濺鍍(Sputterlng)，化學蒸鍍(CVD)。物理蒸鍍(PVD)，或以擦塗、滾塗、浸塗、噴塗、刷塗等方式加到玻璃表面，並經高溫固化燒結，可與任何市面上加工的玻璃建材產品如強化玻璃、膠合玻璃、複層玻璃搭配應用。光觸媒玻璃具有抗污、易潔、空氣淨化以及抑菌防霉之特性。由圖 2-10 可知，光觸媒玻璃因為其親水性可使得雨水在玻璃表面上形成水膜而不會形成水珠，因此其抗污及自潔淨效果均較一般玻璃好，而使得外界環境污染物不易附著且會隨著雨水而被沖刷。由於目前 CNS 以及 ISO 等國內外標準並未有相關光觸媒玻璃的標準與檢測方法，但因為光觸媒玻璃亦是將光觸媒塗覆在玻璃表面，與 Low-E 玻璃製作程序相似。故本研究計畫僅由台灣光觸媒協會之相關資料以及 CNS 13033 R3176：日射熱反射玻璃檢驗法之檢驗程序作為光觸媒玻璃在耐候特性檢測上之依據。在光觸媒玻璃之耐候特性檢測部分，本研究計畫提出除了上述低輻射 Low-E 玻璃之耐光性、耐磨性以及耐酸鹼性試驗外，亦需針對親水性與光觸媒塗層附著力試驗等進行規範。有關親水性與光觸媒塗層附著力試驗之規定目前尚無相關之測試方法與規範。. 21.

(34) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. (資料來源：泉耀科技股份有限公司). 圖 2-10 光觸媒玻璃示意圖. (資料來源：慈峰玻璃公司). 圖 2-11 光觸媒玻璃之親水反應機制 22.

(35) 第三章玻璃耐候特性試驗. 第三章玻璃耐候特性試驗第一節全尺度戶外曝曬實驗依據 ASTM G7-97 : Standard Practice for Atmospheric Environmental Exposure Testing of Nonmetallic Materials 之規範進行玻璃試件戶外曝曬實驗。全尺度戶外曝曬實驗之目的在於實際將玻璃試件置於戶外經由長時間的曝曬獲得玻璃建材之遮陽性能受外界環境影響的相關資訊。本研究計畫共選定單層 Hard Low-E、光觸媒單層光玻璃、6mm 綠＋6mm 光膠合玻璃、6mm 綠＋中間隔熱膜＋6mm 光膠合玻璃、6mm 綠＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃（使用結構密封膠）、6mm 綠＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃（使用矽力康密封膠）以及 6mm 綠＋12mm 空氣層＋隔熱膜＋ 12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃等七種種類玻璃進行全尺度戶外曝曬實驗。選定單層 Hard Low-E 以及光觸媒單層光玻璃兩種單層玻璃之目的在於探討 Hard Low-E 膜以及光觸媒塗膜受外界環境之影響程度。選定 6mm 綠＋ 6mm 光膠合玻璃、6mm 綠＋中間隔熱膜＋6mm 光膠合玻璃兩種膠合玻璃之目的在於探討 PVB 膜以及中間隔熱膜受外界環境之影響程度。而選定 6mm 綠＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃（使用結構密封膠）、6mm 綠＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃（使用矽力康密封膠）之目的在於探討不同密封膠對外界環境之影響程度。對於 Soft Low-E 雙層玻璃而言，其耐候性能乃是取決於其外層密封膠的耐候性能。若外層密封膠因受外界環境影響而劣化將導致 Soft Low-E 雙層玻璃內的 Soft Low-E 塗附層氧化，故此乃選用兩種不同密封膠進行測試之另一原因。圖 3-1 與圖 3-2 分別為使用結構膠與矽力康作為密封膠之複層玻璃。全尺度戶外曝曬實驗之實驗流程是首先量測待測試件之光學性質，接著放置戶外進行曝曬，曝曬週期為一個月，然後再量測待測試件之光學性質並比較試驗前後之光學性質。表 3-1 為全尺度戶外曝曬實驗前試件之光學性質。表 3-2 為全尺度戶外曝曬實驗兩個月後試件之光學性質。表 3-3 為全尺度戶外曝曬實驗六個月後 23.

(36) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 試件之光學性質。實驗結果顯示，在全尺度實驗六個月後之光學性質並未有差異。但是在外觀觀察方面，光觸媒單層光玻璃之表面潔淨度較其他未塗覆光觸媒之玻璃佳。然而，因為量測實驗中必須將玻璃試件表面清潔後再進行量測，故所量得的光學性質亦是與未實驗前相同。至於密封膠對於玻璃耐候性之影響部分，目前六個月的實驗期間並未使矽力康密封膠出現老化而有外界空氣洩漏進入複層玻璃中間空氣層的現象產生。另外，在膠合玻璃中間夾隔熱膜之試件中，吾人發現在曝曬後會產生小氣泡，如圖 3-3 所示。此試件產生的氣泡確實會影響日後玻璃之遮陽性能。. 圖 3-1 複層玻璃（使用結構膠）. 24.

(37) 第三章玻璃耐候特性試驗. （資料來源：本研究整理）. 圖 3-2 複層玻璃（使用矽力康密封膠）. （資料來源：本研究整理）. 圖 3-3 中間夾隔熱膜之膠合玻璃受熱之質變 25.

(38) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 表 3-1 全尺度戶外曝曬實驗前試件之光學性質. 單層 Hard Low-E 光觸媒單層光玻璃 6mm 綠＋6mm 光膠合玻璃 6mm 綠＋中間隔熱膜＋ 6mm 光膠合玻璃 6mm 綠＋12mm 空氣層＋ 6mm 光複層玻璃（使用結構密封膠） 6mm 綠＋12mm 空氣層＋ 6mm 光複層玻璃（使用矽力康密封膠） 6mm 光＋12mm 空氣層＋隔熱膜＋12mm 空氣層＋ 6mm 光複層玻璃. 可見光. 可見光. 太陽熱能. 太陽熱能. 紫外線. 透過率. 反射率. 透過率. 反射率. 透過率. (%). (%). (%). (%). (%). 68. 9. 54. 10. 37. 88. 9. 78. 8. 52. 71. 7. 39. 6. <1. 53. 7. 28. 6. ＜1. 65. 12. 35. 6. 13. 65. 12. 35. 6. 13. 60. 22. 23. 36. <1. 量測日期：97/04/20 （資料來源：本研究整理）. 26.

(39) 第三章玻璃耐候特性試驗. 表 3-2 全尺度戶外曝曬實驗中試件之光學性質. 單層 Hard Low-E 光觸媒單層光玻璃 6mm 綠＋6mm 光膠合玻璃 6mm 綠＋中間隔熱膜＋ 6mm 光膠合玻璃 6mm 綠＋12mm 空氣層＋ 6mm 光複層玻璃（使用結構密封膠） 6mm 綠＋12mm 空氣層＋ 6mm 光複層玻璃（使用矽力康密封膠） 6mm 光＋12mm 空氣層＋隔熱膜＋12mm 空氣層＋ 6mm 光複層玻璃. 可見光. 可見光. 太陽熱能. 太陽熱能. 紫外線. 透過率. 反射率. 透過率. 反射率. 透過率. (%). (%). (%). (%). (%). 68. 9. 54. 10. 37. 88. 9. 78. 8. 52. 71. 7. 39. 6. <1. 53. 7. 28. 6. ＜1. 65. 12. 35. 6. 13. 65. 12. 35. 6. 13. 60. 22. 23. 36. <1. 量測日期：97/06/22 （資料來源：本研究整理）. 27.

(40) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 表 3-3 全尺度戶外曝曬實驗後試件之光學性質. 單層 Hard Low-E 光觸媒單層光玻璃 6mm 綠＋6mm 光膠合玻璃 6mm 綠＋中間隔熱膜＋ 6mm 光膠合玻璃 6mm 綠＋12mm 空氣層＋ 6mm 光複層玻璃（使用結構密封膠） 6mm 綠＋12mm 空氣層＋ 6mm 光複層玻璃（使用矽力康密封膠） 6mm 光＋12mm 空氣層＋隔熱膜＋12mm 空氣層＋ 6mm 光複層玻璃. 可見光. 可見光. 太陽熱能. 太陽熱能. 紫外線. 透過率. 反射率. 透過率. 反射率. 透過率. (%). (%). (%). (%). (%). 68. 9. 54. 10. 37. 88. 9. 78. 8. 52. 71. 7. 39. 6. <1. 52. 7. 28. 6. ＜1. 64. 12. 35. 6. 13. 65. 12. 35. 6. 13. 59. 22. 23. 36. <1. 量測日期：97/10/22 （資料來源：本研究整理）. 28.

(41) 第三章玻璃耐候特性試驗. 第二節耐磨耗性與耐酸鹼性實驗本研究計畫除了測試上述 CNS 標準中規定的耐磨耗性與耐酸鹼性外，在期初報告中審查委員曾提及是否可將 Low-E 膜或隔熱膜直接貼於戶外，就不會有將熱集中於玻璃內部的問題；再者，目前日本亦有直接將 Low-E 膜置於戶外之實際應用。然而，隔熱膜或 Low-E 膜直接貼在玻璃室外側之唯一問題點在於隔熱膜或 Low-E 膜若沒有經過固化處理，則其表面硬度將是會直接影響此種玻璃建材之遮陽性能。故本研究計畫依據 CNS 10757 K6801：塗料一般檢驗法(有關塗膜之物理、化學抗性之試驗法)之規定中有關表面硬度試驗選取單層 Hard Low-E 玻璃、隔熱膜＋單層玻璃以及光觸媒玻璃三種進行表面硬度測試。有關 CNS 10757 K6801：塗料一般檢驗法(有關塗膜之物理、化學抗性之試驗法)之規定如下所述：硬度(鉛筆法)：鉛筆硬度值試驗機法及手劃法兩種。本研究計畫以鉛筆硬度值試驗機法作為測試基準。 . 試驗機法：. (1). 概要:使用鉛筆硬度值試驗機試驗塗膜之硬度，並以鉛筆之硬度號數表示之方法。. (2). 裝置及材料: (a) 試驗用鉛筆:符合 CNS 552[鉛筆]所規定且適合於塗膜硬度測定用者。鉛筆之硬度以硬度號數為 9H 者為最硬，6B 者為最軟，較硬者為上位。鉛筆應先僅除外覆木質部分使筆芯露出約 3mm 支圓柱形，其次置於堅硬且平坦平面上之砂紙上，以筆芯垂直抵住砂紙邊描繪圓圈之方式，徐徐研磨之，使其前端成平坦且邊角銳利。備考：本試驗所用之鉛筆，經有關機關依不同濃度號數之批次實施檢查，並選取一系列之濃度號數組待用。 (b) 砂紙：CNS 1074[砂紙]所規定之 400 號砂紙 (c) 試驗板：尺度為 150*70*0.8mm 之鋼板。 (d) 橡皮擦：CNS 7753[橡皮擦]所規定者。 29.

(42) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. (3) 試片之製作：依 CNS 9007[塗料一班檢測法(取樣及試片處理部分)]第 3.3 節之規定，以試樣之產品標準所規定之方法，塗於一片試驗板之單面上，經乾燥後，至於室內約 1 小時以上即可供為試驗用之試片。 (4) 操作： (a) 將試片塗面朝上水平安裝於塗膜用鉛筆硬度值試驗機之試片安裝台上。 (b) 將鉛筆安裝於鉛筆夾座使鉛筆之筆芯尖端觸及通過試驗機重錘重心之垂直線與塗面交點。 (c) 其次，以平衡重錘調整至施加於試片之鉛筆載重達平衡為止，鎖緊固定螺栓並自塗面取下鉛筆，固定支桿置放 1.00(+-)0.5kg 之重錘於重錘台上，鬆弛固定螺絲，將鉛筆筆芯前端觸及塗面，使重錘之載重施加於其前端上。 (d) 以定速迴轉把手，將試片與筆芯相反方向水平移動約 3mm 刮搔塗面，其移動速度應為 0.5mm。挪移試片使與移動方向垂直，變換位置刮搔 5 次，惟每次刮搔所用筆芯尖端均應先行重加研磨後，方可供用。 (e) 以塗膜破損作評定，如於 5 次刮搔中，塗膜之破損未深達試驗板之基材達兩次時，應更換硬度號數大 1 號之鉛筆並做同樣之試驗。如此試驗以選取塗膜破損次數達 2 次以上之鉛筆，並記錄該鉛筆硬度號數小 1 號之號數。 (f) 以塗膜刮傷作評定，如 5 次刮搔實驗中，塗膜受刮傷(2)不滿兩次時，應更換硬度號數大 1 號之鉛筆並做同樣試驗。如此試驗以選取塗膜刮傷次數達 2 次以上之鉛筆，並記錄該鉛筆硬度號數小 1 號之號數。註(2):塗膜刮傷之認定乃以塗膜表面之稍微刮入之傷痕為準，至於受壓時將陷入之凹痕則不計。判別時，應先以橡皮擦將試驗部位之碳粉以不傷及塗膜之條件下，小心擦拭之。在字與刮搔方. 30.

(43) 第三章玻璃耐候特性試驗. 向垂直之方向，言試片塗膜面 45 度角目是觀測之，如有可看出之傷痕及視為[刮傷]。 (5) 評定： (a) 以塗膜破損狀態評定時，以硬度號數相鄰之二支鉛筆，求取塗膜破損為兩次以上及未滿兩次之 1 組，並以未滿兩次之鉛筆硬度號數，作為塗膜之鉛筆刮搔值。 (b) 以塗膜刮傷狀態評價時，以硬度號數相鄰之二支鉛筆，求取塗膜刮傷為二次以上及未滿兩次之 1 組，並以未滿兩次之鉛筆硬度號數，作為塗膜之鉛筆刮搔值。單層 Hard Low-E 玻璃、隔熱膜＋單層玻璃以及光觸媒玻璃三種進行表面硬度測試之結果如下表所示。由鉛筆硬度試驗結果可知單層 Hard Low-E 玻璃與光觸媒玻璃兩種玻璃的測驗硬度值均符合要求值： ≥ 8H ，而對於隔熱膜直接貼覆在單層玻璃的測驗硬度值則為 F 不符合要求值： ≥ 8H 。試驗結果代表單層 Hard Low-E 玻璃與光觸媒玻璃的硬度大於鉛筆之最硬硬度： 9H。此乃因為單層 Hard Low-E 玻璃與光觸媒玻璃在表面有經過固化過程處理，而隔熱膜直接貼覆在單層玻璃上則是因沒有固化過程處理而使得量測到的硬度其實為隔熱膜本身的硬度。故將隔熱膜直接貼覆在玻璃並暴露在室外面的作法必會影響其耐久性，進而致使其遮陽性能在長時間使用時衰減。. 表 3-4 鍍膜鉛筆硬度測試結果玻璃種類. 試驗項目與方法. 試驗結果. 要求值. 單層 Hard Low-E 玻璃. CNS 10757(1995) 鍍膜鉛筆硬度. >9H. ≥ 8H. 隔熱膜＋單層玻璃. CNS 10757(1995) 鍍膜鉛筆硬度. F. ≥ 8H. 光觸媒玻璃. CNS 10757(1995) 鍍膜鉛筆硬度. >9H. ≥ 8H. （資料來源：本研究整理） 31.

(44) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 表 3-5 為光觸媒玻璃進行耐磨耗性試驗、耐酸性試驗與耐鹼性試驗三種測試之結果。表中之測試結果顯示光觸媒玻璃在經過 500g，200 轉的耐磨耗性試驗後其試驗前後的可見光透過率差絕對值為 0.09%小於 CNS 13032 要求值 4%甚多，其光學性能幾乎不受表面磨耗影響。此試驗值是因為光觸媒玻璃在經過表面固化處理後使得光觸媒塗層不受實際外界空氣之懸浮塵粒影響而刮傷玻璃表面。而在光觸媒玻璃之耐酸與耐鹼性試驗前後的可見光透過率差絕對值分別為為 0.8%與 1.14%，亦都小於 CNS 13032 要求值 4%。不過可看出光觸媒玻璃的耐酸鹼性對於其光學性能之影響高於耐磨耗性對其光學性能之影響。. 表 3-5 光觸媒玻璃耐磨耗與耐酸鹼性測試結果. 玻璃種類. 試驗項目與方法. 試驗結果. CNS 13032 (1992) 要求值. 耐磨耗性試驗(%) (500g，200 轉，CS-10F). 可見光透過率差絕 CNS 13033 (1992). 0.09. CNS 13033 (1992). 0.8. CNS 13033 (1992). 1.14. 耐酸性試驗(%) (1N HCl，24 小時). 可見光透過率差絕. 耐鹼性試驗(%) (1N NaOH，24 小時). 對值為 4%以下. 對值為 4%以下可見光透過率差絕對值為 4%以下. （資料來源：本研究整理）. 表 3-6 為 HardLow-E 玻璃進行耐磨耗性試驗、耐酸性試驗與耐鹼性試驗三種測試之結果。表中之測試結果顯示光觸媒玻璃在經過 500g，200 轉的耐磨耗性試驗後其試驗前後的可見光透過率差絕對值為 0.12%小於 CNS 32.

(45) 第三章玻璃耐候特性試驗. 13032 要求值 4%甚多，其光學性能幾乎不受表面磨耗影響。此試驗值是因為 HardLow-E 玻璃在經過表面固化處理後不受實際外界空氣之懸浮塵粒影響而刮傷玻璃表面。而在 HardLow-E 玻璃之耐酸與耐鹼性試驗前後的可見光透過率差絕對值分別為為 1.1%與 1.2%，亦都小於 CNS 13032 要求值 4%。. 表 3-6 單層 Hard Low-E 玻璃耐磨耗與耐酸鹼性測試結果. 玻璃種類. 試驗項目與方法. 試驗結果. CNS 13032 (1992) 要求值. 耐磨耗性試驗(%) (500g，200 轉，CS-10F). 可見光透過率差絕 CNS 13033 (1992). 0.12. CNS 13033 (1992). 1.1. CNS 13033 (1992). 1.2. 耐酸性試驗(%) (1N HCl，24 小時). 可見光透過率差絕. 耐鹼性試驗(%) (1N NaOH，24 小時). 對值為 4%以下. 對值為 4%以下可見光透過率差絕. 對值為 4%以下（資料來源：本研究整理）. 表 3-7 為單層玻璃直接貼附隔熱膜進行耐磨耗性試驗、耐酸性試驗與耐鹼性試驗三種測試之結果。表中之測試結果顯示直接貼附隔熱膜的單層玻璃在經過 500g，200 轉的耐磨耗性試驗後其試驗前後的可見光透過率差絕對值為 6.31% 大於 CNS 13032 要求值 4%甚多，其光學性能會受表面磨耗有顯著地影響。此試驗值是因為隔熱膜的表面硬度不夠，因而當玻璃受實際外界空氣之懸浮塵粒影響時會刮傷玻璃表面。而在玻璃之耐酸與耐鹼性試驗前後的可見光透過率差絕對值分別為為 2.5%與 2.1%，小於 CNS 13032 要求值 4%。. 33.

(46) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 表 3-7 隔熱膜＋單層玻璃耐磨耗與耐酸鹼性測試結果. 玻璃種類. 試驗項目與方法. 試驗結果. CNS 13032 (1992) 要求值. 耐磨耗性試驗(%) (500g，200 轉，CS-10F). 可見光透過率差絕 CNS 13033 (1992). 6.31. CNS 13033 (1992). 2.5. CNS 13033 (1992). 2.1. 耐酸性試驗(%) (1N HCl，24 小時). 可見光透過率差絕. 耐鹼性試驗(%) (1N NaOH，24 小時). 對值為 4%以下. 對值為 4%以下可見光透過率差絕. 對值為 4%以下（資料來源：本研究整理）. 第三節玻璃光照試驗為了進一步確認在戶外曝曬實驗中玻璃建材表面的溫度是否會對遮陽性能有所影響。本研究計畫以一模擬光源照射玻璃試件，藉此模擬當太陽光照射在玻璃上之情形。在光源方面本研究以氙氣短弧燈來模擬太陽光的照射，再以熱電偶測量室內外玻璃之表面溫度，最後經由紀錄器與電腦紀錄內外溫度的變化情形。圖 3-4 為模擬光源實驗示意圖與實際設備圖。表 3-8 為設備說明。. 34.

(47) 第三章玻璃耐候特性試驗. 12. 1. 10 3. 2. 7. 4 5. 6. 11. 13. 8. 9. 室外側. 室內側 14 15. 16. 圖 3-4 模擬光源實驗儀器示意圖 (資料來源：本研究整理). 表 3-8 光照實驗設備說明項目敘述. 項目敘述. 1. 設備外殼. 9. 送風口. 2. 日光模擬燈具. 10. 風管. 3. 試件固定座. 11. 冷卻系統. 4. 試件. 12. 回風溫度＆風速測點. 5. 熱電偶. 13. 送風溫度＆風速測點. 6. 熱電偶. 14. 進氣風扇. 7. 回風口. 15. 溫度自動記錄器. 8. 紅外線熱像儀拍攝窗口 16. 溫度紀錄軟體與電腦（資料來源本研究整理） 35.

(48) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 本研究計畫目前共進行了單層 Hard low-E 玻璃、隔熱膜貼附 6mm 光玻璃、6mm Low-E＋6mm 光膠合玻璃、光觸媒 6mm 綠＋6mm 光膠合玻璃、6mm 綠＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃、6mm 綠＋12mm 空氣層＋隔熱膜＋ 12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃等六種玻璃之光照實驗，以探討各類玻璃在受光照射後之室內、外溫度變化情形。量測結果分別如下所述：. (1) 單層 Hard low-E 玻璃單層 Hard Low-E 玻璃的電鍍面以及未電鍍面受到光照射之溫度分佈圖分別如圖 3-5 與 3-6 所示。由實驗結果可知，Low-E 膜會吸收太陽輻射並且反射一部份的太陽輻射能量。故當 Low-E 膜朝室外側時，室外側溫度會較室內側溫度高。室外側穩態的溫度約為 75℃、室內側穩態的溫度約為 72℃。而且因為是 6mm 單層玻璃，所以室內外側溫度差相當小。然而，對於目前傳統將 Low-E 膜朝室內側的情況，量測溫度卻是室內側溫度高於室外側溫度。這是因為 Low-E 膜吸收與反射的熱量僅能以傳導方式往室外側傳遞，而 Low-E 膜在室外側則是以傳導加上對流方式將熱量傳遞至戶外。所以在圖 3-6 中的室內側溫度（Low-E 膜側溫度）高達 85℃，比將 Low-E 膜朝室外側之穩態溫度高出 10℃。室內玻璃表面溫度會對於室內人員之熱舒適性有極大的影響。Somsak Chaiyapinunt 等學者以曼谷的氣象條件探討清玻璃、反射玻璃、膠合玻璃、 Low-E 低輻射玻璃以及雙層玻璃對於辦公大樓室內熱舒適性的影響。Somsak Chaiyapinunt 將 PPD(Predicted Percentage of Dissatisfied)定義區分為太陽輻射 PPD 與玻璃表面溫度 PPD 兩部分。太陽輻射 PPD 是指由太陽輻射直接穿透玻璃進入室內造成人員舒適性不滿意度，玻璃表面溫度 PPD 則是指玻璃表面溫度所造成的輻射熱對於人員舒適性不滿意度。由 Somsak Chaiyapinunt 等學者的研究結果顯示在大部分的玻璃中，太陽輻射 PPD 的值比玻璃表面溫度 PPD 的值高，如圖 3-7 所示。再者，對於隔熱膜貼附在玻璃上將會因為太陽輻射穿透率降低，而使得太陽輻射 PPD 的值降低；但是因為隔熱膜會增加玻璃的吸收率而使得玻璃表面溫度升高，而致使玻璃表面溫度 PPD 的值升高。. 36.

(49) 第三章玻璃耐候特性試驗. 圖 3-8 與圖 3-94 為各種類型玻璃的太陽輻射穿透率以及吸收率與 PPD 之間的關係。由圖可知，太陽輻射穿透率與吸收率與 PPD 有線性關係。但是太陽輻射穿透率對 PPD 的影響較太陽輻射吸收率影響顯著。因此，本研究計畫中對於 Low-E 玻璃電鍍膜置於室內側或室外側之探討可以由 Somsak Chaiyapinunt 等學者之研究獲得一致的結果。當 Low-E 電鍍面置於室外側時的室內玻璃表面溫度較 Low-E 電鍍面置於室內側時的室內玻璃表面溫度低，就會使得室內人員的熱舒適性提高，同時藉由熱傳導進入室內的熱量也會降低。. (2) 隔熱膜貼附 6mm 光玻璃隔熱膜貼附 6mm 光玻璃受到光照射之溫度分佈圖分別如圖 3-10 所示。由實驗結果可知，隔熱膜貼附 6mm 光玻璃朝外時，因為隔熱膜會吸收與反射太陽輻射，所以室外側表面溫度約為 68℃，室內側表面溫度約為 67℃。此結果與 Low-E 膜在室外側的結果相符，而表面溫度之高低在於薄膜的反射率與吸收率。因此，進入室內的熱量是由隔熱膜的太陽輻射穿透率決定；而經由熱傳導進入室內的熱量則是由隔熱膜的吸收率決定。. (3). 6mm Low-E＋6mm 光膠合玻璃 6mm Low-E＋6mm 光膠合玻璃的量測溫度如圖 3-11 所示。當 Low-E. 膜是在 PVB 膜內時，其室外側穩態溫度為 80℃、室外側穩態的溫度約為 78 ℃。此量測結果與圖 3-6 將 Low-E 膜朝室外側的結果相符合。因為在中間的 Low-E 膜吸收部分的熱量之後，會往室內與室外測傳導，而使室外側表面溫度高於室內側溫度。. (4) 光觸媒 6mm 綠＋6mm 光膠合玻璃光觸媒 6mm 綠＋6mm 光膠合玻璃的量測溫度如圖 3-12 所示。其室外側穩態溫度為 80℃、室外側穩態的溫度約為 78℃。此量測結果與 6mm Low-E ＋6mm 光膠合玻璃的量測溫度相符合。因此，對於膠合玻璃而言，光觸媒塗覆面以及 Low-E 電鍍面甚至中間的隔熱膜將是影響進入室內熱量的因素。 37.

(50) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. (5) 6mm 綠＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃 6mm 綠＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃的量測溫度如圖 3-13 所示。其室外側穩態溫度為 82℃、室內側穩態的溫度約為 72℃。室內外溫度差為 10℃。此溫度差是因為中間空氣層的隔絕效果，使得室內外溫度差比 Low-E 玻璃還大。故以 Somsak Chaiyapinunt 等學者的研究結果可知，使用雙層玻璃不僅可降低太陽輻射直接穿透能量，亦可因室內側玻璃溫度降低而使得在玻璃建材附近的熱舒適性滿意度減少。. (6) 6mm 綠＋12mm 空氣層＋隔熱膜＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃 6mm 綠＋12mm 空氣層＋隔熱膜＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃的量測溫度如圖 3-14 所示。其室外側穩態溫度為 80℃、室內側穩態的溫度約為 42℃。當增加隔熱膜於中間空氣層內，會因為隔熱膜吸收大量的熱量而使得室內外溫度差增大至 38℃。然而，Somsak Chaiyapinunt 在圖 3-9 的研究結果顯示雙層玻璃貼附隔熱膜的玻璃表面溫度 PPD 比其他種類的玻璃還高，但是量測結果卻是顯示出室內側表面溫度較雙層玻璃低。此差異在於本研究計畫的隔熱膜是置於雙層玻璃的中間，而圖 3-9 中的隔熱膜卻是貼附在室內側玻璃上面。故圖 3-9 的 double pane glass with film 的表面溫度一定較圖 3-14 的溫度高。. 38.

(51) 第三章玻璃耐候特性試驗. 圖 3-5 單層 Hard low-E 玻璃電鍍面之溫度量測 (資料來源：本研究整理). 39.

(52) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 圖 3-6 單層 Hard low-E 玻璃未電鍍面之溫度量測 (資料來源：本研究整理). 40.

(53) 第三章玻璃耐候特性試驗. 圖 3-7 玻璃種類對 PPD 的關係 (資料來源：參考書目[7] ). 圖 3-8 玻璃穿透率對 PPD 的關係 (資料來源：參考書目[7] ) 41.

(54) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 圖 3-9 玻璃吸收率對 PPD 的關係 (資料來源：參考書目[7] ). 42.

(55) 第三章玻璃耐候特性試驗. 圖 3-10 隔熱膜貼附 6mm 光玻璃之溫度量測 (資料來源：本研究整理). 43.

(56) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 圖 3-11 6mm Low-E＋6mm 光膠合玻璃之溫度量測 (資料來源：本研究整理). 44.

(57) 第三章玻璃耐候特性試驗. 圖 3-12 光觸媒 6mm 綠＋6mm 光膠合玻璃之溫度量測 (資料來源：本研究整理). 45.

(58) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 圖 3-13 6mm 綠＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃之溫度量測 (資料來源：本研究整理). 46.

(59) 第三章玻璃耐候特性試驗. 圖 3-14 6mm 綠＋12mm 空氣層＋隔熱膜＋12mm 空氣層＋6mm 光複層玻璃之溫度量測 (資料來源：本研究整理). 47.

(60) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. 第四節小結. 在進行完全尺度戶外曝曬實驗、鉛筆硬度實驗、耐磨耗實驗、耐酸鹼性實驗以及光照實驗後，研究結果顯示直接在玻璃上直接貼附隔熱膜是無法承受耐磨耗以及鉛筆硬度之測試，而且亦受高溫之影響而有氣泡產生，是所有試驗玻璃種類中耐候性能最差的。另一方面，在光照實驗中吾人發現Low-E膜或隔熱膜在室外側時的玻璃室內側溫度會比Low-E膜或隔熱膜在室內側時的玻璃溫度還低。此玻璃表面溫度的差異，雖然影響直射進入玻璃的太陽輻射強度太多，但卻會影響藉由熱傳導形式進入室內的熱量，以及靠近玻璃附近人員之舒適性。本研究計畫獲得與現行Low-E膜或隔熱膜均在室內側的觀念相反之結果。然而，其原因在於隔熱膜貼附在玻璃室外側上，將無法承受外界環境而使得破壞原有之功用。而對於Low-E玻璃而言，當Low-E塗覆面置於室外側雖然能通過本研究之鉛筆硬度、耐酸鹼性、耐候測試，但是因為考量目前清潔玻璃帷幕外牆會使用含氫氟酸之鐵鏽清潔劑，以及常以刮刀去除沾黏在玻璃表面之油墨斑點，造成Low-E膜被損毀之可能性，故目前Low-E膜與隔熱膜均仍被裝置在室內側。因此，為了能提升此類節能玻璃之節能效果與室內熱舒適環境，並且防止上述破壞節能玻璃性能之可能性發生，若要將Low-E膜裝置在室外側，必須在Low-E膜外進行保護措施。. 48.

(61) 第四章玻璃耐候試驗. 第四章玻璃耐候試驗根據上述有關玻璃使用材料之分析可知，使用在玻璃建材上的塑料、塗料或膠膜暴露在自然氣候條件和光照輻射下經一段時間後，可能會出現褪色、泛黃、剝落、裂開、喪失拉伸強度或整層脫落，甚至進而影響玻璃原有的光學性質等現象。因而，對於玻璃建材的耐候性和耐光性的性能測試就顯得十分重要。在第三章中，研究團隊已經針對玻璃建材的耐候特性，諸如硬度試驗、耐酸性、耐鹼性等進行量測與探討。但是對於玻璃建材在實際氣候下的劣化性能卻非第三章中的耐候特性量測就可以掌握。因此，本研究計畫在玻璃建材耐候性能測試之後，進行玻璃建材之耐候性測試。根據研究團隊對於相關耐候性測試的標準方法收集與分析，目前普遍採用的耐候性測試有自然氣候老化試驗、氙弧燈（或碳弧燈）曝曬加速老化實驗與紫外線曝曬加速老化實驗等三種。以下為此三種耐候性測試方法之簡介： (1) 自然氣候老化實驗自然氣候老化實驗是國內外廣泛採用的方法。其主要優點是自然氣候老化實驗是最符合實際測試氣候條件的，所需要的實驗費用較少而且操作簡單方便。目前國際上較被認可的試驗場所為美國佛羅里達。而自然氣候老化實驗的缺點是試驗時間過長，再者戶外試驗氣候條件不可能年復一年完全相同，故試驗的再現性不佳。 (2) 氙弧燈（或碳弧燈）曝曬加速老化實驗氙弧燈（或碳弧燈）曝曬加速老化實驗是目前國際上公認最能模擬全太陽光譜的耐候性試驗。氙弧燈（或碳弧燈）曝曬加速老化實驗方法是以氙弧燈（或碳弧燈）直接照射在玻璃試件上，在模擬潤濕條件時採用水噴淋或是溫度自動控制系統，來探討玻璃試件在曝曬於模擬太陽輻射與氣候條件下的耐候性。此方法所使用的光源可區分為氙弧燈與碳弧燈兩種，其測試的方法分別在 ASTM G155-05a: Standard Practice for Operating Xenon Arc Light Apparatus for Exposure of Non-Metallic Materials. 以及 ASTM G 152-06: Standard Practice for Operating Open Flame CarbonArc Light Apparatus for 49.

(62) 節能玻璃遮陽性能耐候特性之研究. Exposure of Non-Metallic Materials. 中有相關標準規範。氙燈的紫外光譜和可見光譜與太陽光譜非常接近，紅外線(800nm-1000nm)較強，發熱高。但從總光譜而言,氙弧燈的光譜是現有人工光源中最接近太陽光譜的，其模擬性比較好。氙弧燈（或碳弧燈）曝曬加速老化實驗的限制在於氙弧燈（或碳弧燈）燈源的穩定性及試驗的複雜度。在氙弧燈（或碳弧燈）燈源的穩定性部分，由於氙弧燈（或碳弧燈）光源的光譜穩定性一般比螢光紫外線燈光源的光譜穩定性差，因此必須在氙弧燈（或碳弧燈）外配備輻射照度控制系統。根據相關文獻顯示一盞新的氙弧燈（或碳弧燈）與一盞使用過 1000 小時的氙弧燈（或碳弧燈）在短玻璃的光譜範圍內有顯著的變化。故為克服此試驗自身內在的限制，提高更換燈管的頻率或採用高精密的輻射照度控制系統等方法卻增加了此種試驗的複雜性。雖然氙弧燈（或碳弧燈）曝曬加速老化實驗有上述之缺點，但是在目前的試驗方法中氙弧燈（或碳弧燈）曝曬加速老化實驗仍是耐候性與耐日光照射試驗中最可靠和反應實際的方法。最近國際工業纖維協會 IFAI 强调氙弧燈曝曬加速老化實驗方法已發展作為汽車內部裝備，裝飾產品的老化試驗方法。事實上，許多試驗報告已證明產品利用氙弧燈曝曬加速老化實驗的結果與暴露在 Florida 試驗基地的自然老化试验结果相關性高達 98%。. 50.

(63) 第四章玻璃耐候試驗. 表4-1 氙弧燈試驗方法標準主要條件比較項. 設. 目. ISO4892.2-1994 GB9344-88 塑料實驗室光源塑料氙燈光源暴暴露試驗方法第2 露試驗方法部分氙弧燈光源光譜分佈列出兩種試驗方法(A、B)紫外線輻射分佈和允差範圍輻照度. 290nm-800nm 波長之間的通帶,選擇550w/㎡作為參考,或協商. 300nm-890nm 波長時，選擇為 1000±200w/㎡作為參考,或協商. 噴淋水. 蒸餾水或軟化水, 固體物含量 <1mg/L,水電導率 <5μs/cm. 自來水PH=6-8, 必要時用蒸餾水或去離子. 溫度. 黑標準溫度(65±3) ℃ 或(100±3)℃, 可協商. 黑板溫度(63±3) ℃. 相對濕度. (50±5)%或(65± 5)%或協商. (65±5)%或其他. 噴水週期. (18±0.5)min/(102±. 18min/102min 或12min/48min 或其他. 備. 測試條. 無. 0.5)min 件黑暗週期循環附錄. 可設定介紹空氣冷卻和水冷卻氙弧燈裝置. 相應的國家標準 ASTM G155:2005 JIS K7350-4:1996 ISO 4892-2:1999. 無無 (資料來源：本研究整理). 51.