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《達人講堂》鋁窗常用玻璃種類-Part 1

《窗裡乾坤》專欄,撰文:左大鈞

一樘鋁窗約有70%以上的面積是由玻璃所組成,不同種類與厚度的玻璃,其密度、音源穿透損失率、熱傳透率及透光率都有差異,因此在強度、隔音、隔熱與透光表現上就會不同。

接下來的專文中,將依序和大家介紹各種鋁窗常用的玻璃種類及特色,並就各環境適用性探討如何挑選合適的玻璃。

強化玻璃

強化玻璃是將平板玻璃加熱至接近攝氏600度的軟化點時,再將玻璃表面急速冷卻;藉由外冷(表面向內急速收縮)、內熱(中心向外膨脹)的效應,使壓縮應力均佈在玻璃表面,引張應力則落在中心層,而形成一個平衡的狀態。

本篇圖文來源:名匠鋁窗工藝。強化玻璃應力分布狀況

由於玻璃製成中可能存有硫化鎳雜質,當這些不穩定的雜質處在高溫狀況,會使硫化鎳的體積膨脹,並破壞強化玻璃原本平衡的系統應力,而發生自爆。因此,為避免強化玻璃自爆情形,可先進行「熱浸處理」,此即將強化玻璃置於熱浸爐內2~8小時,將爐內溫度控制在290度上下,使可能存在於玻璃張力層中的硫化鎳雜質因體積擴張,而在熱浸爐內先行爆裂,以降低安裝後自爆的風險,確保人員與居家的安全性。

強化玻璃主要特色:

  1. 強化玻璃之強度約為普通玻璃的4~5倍;當玻璃遭外力破壞,碎裂的玻璃會成為顆粒狀塊降低傷害性。
  2. 藉由緩慢自然降溫的「熱硬化玻璃」(或稱「熱處理增強玻璃」),強度約為普通玻璃的2倍,破裂時碎片會呈長條狀。
  3. 可承受溫度之急遽變化。
  4. 所有玻璃的鑽孔、切割及打磨處理,必須在熱處理強化工序前先行完成
  5. 經過熱處理後的強化玻璃,硬度較低,表面容易有刮花的情形。
  6. 加熱後再急速冷卻,玻璃表面會較不平整,也容易有細微波紋;因此,大面積強化玻璃的反射影像,容易有扭曲現象。
  7. 由於強化玻璃仍為單層式玻璃,適用在非受風面、非西曬面與非噪音面等一般的窗用條件。此外,由於強化玻璃比複層或膠合玻璃薄,因此當室內、外溫差顯著時,容易產生結露現象。
強化玻璃碎裂時,會成為顆粒狀塊,可降低對人員的割傷風險。
膠合玻璃,防侵入性佳

膠合玻璃是在兩片或數片玻璃夾層間,放入強韌且具熱可塑性的PVB樹脂膜(也有的膠合玻璃會在樹脂膜中間,再裝入強度較高的PC塑料板材作為中間層,來增加玻璃的防侵入性),並透過高溫、高壓壓合而成。製造過程概以熱壓或抽真空的方式,先排出玻璃夾層中的空氣,再放入高壓爐內利用高溫、高壓,使殘餘少量空氣溶於樹脂膜中,而緊密黏合兩片或數片玻璃。

膠合玻璃結構示意

由於膠合玻璃夾層黏有兩層強韌PVB膜(但也有的膠合玻璃,僅採用單層PVB膜),有的甚至還在PVB膜間加裝PC塑料板材,故受衝擊時不易破裂貫穿;因此,膠合玻璃具有較高的耐震、耐衝擊與防侵入的安全效益。

膠合玻璃中間層的材質與厚度,也使玻璃達到不同程度的防破壞、防爆與防彈效果,因此消費者居家或營業場所,如有特殊安全考量,可於安裝鋁門窗時,依據鋁窗溝槽寬度實況選擇適合厚度的膠合玻璃。

膠合玻璃夾層中黏有強韌的PVB膜,因此破裂時不會有碎片四濺的狀況發生,所以也具有較高的安全性。

此外,膠合玻璃是由兩片以上的玻璃所組成,自有一定厚度,夾層又黏有PVB樹脂膜,故具有較低的光穿透率、能提供一定熱阻絕效果。又PVB中間膜材質與密度與玻璃不同,因而具備減緩聲波能量傳導的效益,也適合用來阻絕低頻噪音源,隔音效果較佳

膠合玻璃夾層中的PVB樹脂膜,具有減低振動的效果,因此對於低頻噪音源有較佳的隔音效果。

曾有業主詢問:膠合玻璃已具有較高的安全性,還需要使用強化玻璃來製作膠合玻璃嗎?

其實,膠合玻璃的安全特色是不易被外力(物)貫穿而碎裂,因此防侵入性佳;然而,普通玻璃所製成的膠合玻璃,本身強度未有改變,可承受外力的程度(受力破裂的臨界點)仍比不上強化玻璃所製的膠合玻璃。

舉例來說,一片由強化玻璃所製的膠合玻璃,可能承受2,000公斤力時才會破裂,但相同面積的非強化式膠合玻璃,卻可能在6、700公斤力時就破了。

較佳防護性指的是玻璃破裂時不會碎開,對人的傷害性較低、防侵入效果好,但不等同於強度高。要增加玻璃強度、可承受較大壓力,仍建議使用強化後的玻璃來製作膠合玻璃。

除了具有較佳安全性與隔音性,玻璃內層的PVB中間膜還可調色,可藉有色PVB膜或夾層中裝置紗膜、宣紙、棉紙等方式,使玻璃具有不同色樣風貌,來達到融合牆面調性、增添裝修風采與降低透光性的效果。

複層玻璃,隔熱效果佳

複層玻璃是由兩片以上的玻璃,藉由內含乾燥劑之鋁隔條所組合而成的中空玻璃,為確保玻璃中空層的乾燥,內側會先充填乾燥空氣或惰性氣體(通常為氬氣),四周再以封膠密封(如:矽利康、聚硫膠、丁基膠等)。由於中空層內的乾燥空氣或惰性氣體相對濕度低,熱傳導效應也較低,所以能提供較佳隔熱效果,也使複層玻璃在寒冷氣溫下,中空層內緣與室內側玻璃面,不易因室內外溫差大而出現水珠凝結的結露情形。

複層玻璃結構示意

複層玻璃的隔熱、隔音表現,則與玻璃厚度及中空層寬度有密切關係。

複層玻璃選用的玻璃愈厚、中間空氣層愈寬(至少12mm),則溫度及聲音傳遞效能就愈差,節能與隔音的效益就愈好。此外,若複層玻璃內填充的是惰性氣體,則氣體的乾燥度與穩定性也會更優異,當熱傳導效益控制得愈好,室內保溫效果也會更好。

判斷玻璃是否為複層玻璃,可查看內側四周是否有鋁合金乾燥劑隔條;而乾燥劑隔條的寬度愈寬,就表示中間的空氣層愈寬。

一般來說,複層玻璃的中空層寬度有6、9、12、15、18、21mm等規格,再加上兩片玻璃後,總厚度會比一般常用單層、膠合玻璃來得厚。當消費者有選購複層玻璃的需求時,必須先確認所選購的鋁窗,其玻璃溝槽寬度是否容納得下複層玻璃。此外,由於複層玻璃的重量較沉,也必須格外注意鋁窗承載機構的強度(如:拉窗的輥輪組、推窗的連桿),也免承載機構受損導致窗扇開啟不順暢。

玻璃溝槽寬度影響可以套裝的玻璃厚度;通常玻璃厚度需小於溝槽寬度約4~5mm,而這4~5mm的間隙就是所謂的「面間隙」,填打矽利康時有足夠的吃深。

另外,目前市面上許多格子窗產品,很多是在複層玻璃的中空層裡,夾藏鋁合金或白鐵隔條,這將使玻璃貼合隔條而形成熱導通路徑,造成阻熱效能與抑制結露的效果變差。同理,由於複層玻璃四邊也環繞乾燥劑鋁隔條,熱源就此進行傳導,使複層玻璃四邊仍可能出現結露現象。

玻璃緊貼隔條形成熱傳導路徑,將影響阻熱效能。

也有業者會在複層玻璃的中空層內安裝「內藏式百葉」(如下圖)來增加遮陽與隔熱功效,雖然複層玻璃加裝「內藏式百葉」能夠減少清理百葉的麻煩,但選購時一定要注意百葉耐用性,否則一旦發生故障,維修會變得非常麻煩。

複層玻璃中加裝活動百葉時,一定要注意百葉耐用性,否則故障時的維修費用,可能不比換新來得划算。

國內目前已有玻璃業者推出所謂的真空玻璃,這種真空玻璃就是將兩層玻璃的中間層抽成真空,由於真空層具有優異的聲音與溫阻效果,隔熱及隔音性會比一般複層玻璃佳。然而,真空玻璃內層為真空狀態,會受大氣壓力擠壓出現向內壓迫的情形。為了降低玻璃受壓時的變形量,玻璃與玻璃之間,就必須裝置許多高度僅有0.2mm的支撐物使內外壓力平衡,而不會出現向內凹陷的狀況。

雖然真空玻璃的中間層只有0.2mm的寬度,使其厚度能夠略薄於膠合玻璃,並能普遍適用於一般鋁窗溝槽,但要注意:因真空玻璃夾層中分布許多支撐物,其透光性與玻璃不同,容易從玻璃表面看見點狀支撐物而影響美觀性,而這些支撐物也容易因「熱橋效應」成為熱傳導路徑,而降低阻熱與隔音效能。

真空玻璃的真空層,需要靠許多支撐物來控制內、外壓力平衡,以免玻璃因大氣壓力出現向內凹陷的情形。

Part 2篇有Low-e玻璃和色板玻璃,待續…


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簡介:名匠鋁窗工藝有限公司總經理,曾任正新精品門窗行銷、客服與業務主管、News 98新聞台「居家達人到你家」節目企劃製作、萬能科大業師。

我常跟人說:「無限大乘上零,永遠等於零;所以再華麗的裝修、再名貴的傢俱,如果沒有好的窗戶把關,所有價值都會大打折扣」,想想這幾年風災,許多家戶飽受漏水之苦,不就是這個道理嗎?期望「窗裡乾坤」的推出,能包羅各種大家所關心的鋁窗問題,進而讓大家能夠體認:愛家,就從窗出發。


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