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奈米溶膠在建築玻璃的應用
壹:說明:
奈米溶膠在工業上的應用,因處理後所造成的表面性質改良、後加工性能提升相當顯著,已逐漸受到工業界的重視。
其中,在建築玻璃的加工上,奈米溶膠塗佈,可導致顏色多樣化且可後加工、透光度提高且正視無色、硬度提高及易
潔和抗砂塵暴等多重功用。
貳:和傳統玻璃著色加工方式的比較:
傳統玻璃著色加工主要為在玻璃表面貼膜及玻璃製造時加入色料,三者比較如下:

參:奈米溶膠塗佈作用原理說明:

(一).防塵、易潔部份:
玻璃製作時,係將溶融的玻璃在溶融的表面進行凝結;冷卻過程,空氣的冷凝作用及溶融錫的收縮作用,會在玻璃表面留下
許多小坑洞;如以放大鏡甚至顯微鏡觀察其表面,可以發現玻璃表面的粗糙、凹凸不平的現象。當污垢進入元件表面粗糙的
孔洞內時,會因檻入孔洞內部,且和物件形成緊密的接著,造成清除上的困難。
針對上述現象,若以極小的奈米粒子填補粗糙孔隙時,可使玻璃表面變為更平滑,污垢不易附著(防塵作用);而且附著的
污垢,其附著力也相對下降,使得清潔容易進行(易潔作用)。傳統玻璃製造時加入色料無此作用,而玻璃表面貼膜則因薄
膜表面貼膜則因薄膜表面不平而加重問題。
 
(二).增亮(光澤)部份:
如前述所言,玻璃存在許多微小坑洞;這些微小坑洞會把入射光雜亂地反射到各個方向上(如下圖,附圖(二)),造成表
面光澤不良,亮度偏低。但如果局部表面的法線與平均法線方向之間的偏離不大,那麼大多數光線將出現在理想鏡面反射方
向附近,使表面產生光澤。奈米溶膠塗佈能夠將物體表面完全覆蓋,並且形成微觀的平滑表面,因此表現出特別的光澤度。
傳統玻璃製造時加入色料無此作用,而玻璃表面貼膜則因薄膜表面不平而加重問題。
(三).透光度部份:
原理同上,玻璃存在許多微小坑洞會把入射光作雜亂地反射,也會造成透射光的相互干射,使的透射光的強度下降;奈米
溶膠塗佈形成的平滑表面,會減少光線的干射效應,進而提高透光度。傳統玻璃製造時加入色料及玻璃表面貼膜則因色料作
用,吸吸收部份波長光線,因而降低透光度。
(四).室內顏色部份:
玻璃製造時加入色料及玻璃表面貼膜是利用色料作用,吸收部份波長而產生顏色,其結果會使得透射光強度下降且呈現特定
色,不但室內易呈昏暗且影響生活品質。奈米溶膠塗佈形成顏色,是利用光線干射原理,使反射光特定波長因干射而相互
抵消而產生顏色,但對於透射光則因不存在干射效應而全光譜光線通過,故不會產生顏色而影響生活品質。
(五).硬度部份:
玻璃表面貼膜,由於薄膜基本上為高分子薄膜,其本身硬度低且無法高溫燒結,故使得整體玻璃的硬度測試等級下降;玻璃
製造時加入色料(機本上為無機鹽)雖可高溫燒結,但無機色料的加入,會導致玻璃結晶缺陷及內應力上升,即使強化後硬
度仍有其上限。奈米溶膠塗佈玻,會在玻璃形成一層均勻、透明的陶瓷薄膜,經燒結、強化後,和玻璃形成一體,硬度最高
可達9H。
(六).降低紅外線穿透部份:
在全球暖化的影響下,如何降低紅外線進入室內,成了建築材料選用的重要課題。目前市面上常用隔熱玻璃有吸熱(染色)
玻璃、熱反射玻璃、雙層玻璃及Low-E玻璃等;分別存在以下問題:
1.吸熱(染色)玻璃會造成透光不良及室內色澤偏固定色彩,導致室內需整天開燈,反而浪費能源。
2.熱反射玻璃則存在室內透光不良、光害及增加交通危險的問題;
3.雙層玻璃的成本高且隔層間不易清潔,故推廣性有限;
4.Low-E(Low-emissivity glass)玻璃則因在玻璃上鍍以銀金屬塗膜,產生價格昂貴、無法回收使用及高污染等問題。
也就是說,目前習用作法,皆存在明顯的缺失。
利用奈米粉體溶膠作塗佈處理,以形成陶瓷薄膜,該薄膜不但可以吸收紅外線,更兼有反射紅外線的供用,進而降低紅外線
穿透所形成的熱作用。
(七).耐久性部份:
玻璃表面貼膜,由於薄膜(基本上為高分子薄膜),其本身耐久性本就不佳(特別是戶外),又無法高溫加工,和玻璃間的
附著差,無法耐久;玻璃製造時加入色料則隨無機鹽種類有差異,部份玻璃會因無機鹽析出而降低耐久性;奈米溶膠塗佈玻
離則此類問題。
(八).生產成本部份:
玻璃表面貼膜作法,高分子薄膜的成本高,貼膜作業的設備費用大,作業手續繁複,造成生產成本大幅度提高;奈米溶膠塗
佈玻璃的作法,由於設備簡單,產能大而物料用量低,增加成本極少。
       
 
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