玻璃專章

1959年 英國人皮爾金頓爵士發明浮式玻璃製造法，生產表面平整無波紋之平板玻璃，此為玻璃技術的一大革命。

1981年台玻引進英國浮式法製造無波紋平板玻璃。


1.浮式明版玻璃(Clear Float Glass)：
浮式玻璃是完全平整而且透明的玻璃。"浮"字的使用是因為製作的方法，由英國的皮爾金頓爵士於1949年發明，至今90%之玻璃皆以此方法製造。玻璃原料經適當比例混合後送入1500度之熔爐，融化的玻璃膏進入錫槽，黏稠的玻璃膏與融錫並不相容，兩者接觸面可說完全平整。當玻璃離開錫槽後，將於徐冷槽在控制下適當的冷卻直至室溫為止。

2.浮式色板玻璃(Tinted Float Glass)：
製法同浮式明版玻璃，只是在玻璃原料內調入適當色料，增加顏色之變化，同時具高吸收與再輻射之功能，能減少輻射熱穿透，節省能源。


浮式玻璃  Float Glass
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加工玻璃 Process Glass


1.反射玻璃(Reflective Glass)：
於浮式玻璃表面鍍上金屬鍍膜以減少日射熱之玻璃。此種特殊之金屬鍍膜法亦有鏡面之效果，主要用於立面，可保護隱私。反射玻璃可過濾眩光、吸熱，而某些鍍膜層可再加工（如強化、熱彎等）。依製法分成離線反射玻璃與在線LVC反射玻璃。離線反射玻璃係在真空室內使用真空濺鍍法，將金屬或金屬化合物鍍在玻璃表面，使其產生一層均勻的金屬化物或金屬膜，因鍍膜的厚薄不同，即可呈現出不同的色彩解具有高性能之隔熱效能，在線LVC反射玻璃係使用特殊氣體在錫槽內使玻璃表面反應形成薄膜，是使用之原版可呈現不同的色彩。

2.低輻射玻璃(Low-E Glass)：
低輻射玻璃是透明的玻璃，鍍上金屬氧化物薄膜。安裝在熱帶地區可以阻斷大量輻射熱能的穿透，僅少數的熱能進入室內，保持涼爽。安裝在寒帶地區，允許日光和熱進入室內，但防止熱量從室內散失，有效減少熱損失。製法是以真空濺射方式，將玻璃表面濺鍍多層不同材質鍍膜。其中鍍銀曾對紅外線具高反射功能，隔熱效果佳。鍍銀層下之底層鍍膜為二氧化錫(SnO2)抗反射鍍膜，用以增加透光率。鍍銀層上鍍膜為鎳鉻合金(NiCr)金屬隔離鍍膜，用以保護銀鍍層，最頂層鍍膜為二氧化錫(SnO2)抗反射鍍膜，主要功用為保護整體鍍膜層。

低輻射玻璃通常對可見光波(坡常380至780)有著高透光率，不會因為高反射引起炫光公害。太陽光也藉此高透過率進入室內，進一步減少室內照明燈具之使用，節約能源。同時低輻射玻璃對波長較長之紅外線(780至3000)有高的反射率，阻絕大量熱量進入，減少室內空調的使用，展現絕佳節能效果。低輻射雙層玻璃的效果最佳，同時也能達到現代建築外牆設計中高透光率、低反射率、高熱阻絕與環保節能之需求，是綠建築的理想建材。

3.雙層玻璃(Insulating Glass)：
雙層玻璃是由雙層或多層玻璃所組成，玻璃片間密封空氣層(惰性氣體)，雙層玻璃最重要的功能是防止熱損失，減少能源花費，因為在熱空氣邊減少節錄而得到的透明性，和在不增加能源支出的情況下增加開窗面積。玻璃片之間以鋁條連結，以密封劑減少水氣的滲透。整個單元由第二層封邊膠密封所組成，提供了結構上的強度。鋁條內乾燥劑保持空氣層的乾燥，雙層玻璃的單元可用手工製造或由工廠生產。雙層玻璃同時也具有良好的隔音效果。

4.強化玻璃(Tempered Glass)：
將平板玻璃加熱接近軟化點時，在玻璃表面急速冷卻，使壓縮應力分布在玻璃表面，而引張力應力則在中心層。因有強大的壓縮應力，使外壓所產生的引張應力被剝離的強大壓縮應力所抵銷，增加玻璃使用的安全度，其強度為普通玻璃之五倍。另一種製法為化學強化法，所謂化學強化法，係以化學藥劑利用離子交換法改變玻璃表面的成份，使得玻璃得以產生很大的抗壓力。這種方法產生的強化玻璃其性質和熱處理法類似，較常用於需要薄且強的用途上，較少用於窗戶上。

5.熱處理增強玻璃(Heat Strengthened Glass)：
熱處理增強玻璃是一種透過熱處理而強化表面或邊緣的玻璃，其適用於玻璃太薄、太小或玻璃的熱膨脹係數遠小於全強化玻璃之需求。製程大致和強化玻璃類似，但冷卻過程較長。相同厚度的熱處理增強玻璃，他的強度和溫度變化承受力約為普通玻璃的兩倍。在有些狀況下，如希望玻璃破碎後仍留在框內或減低玻璃破裂過程中碎片的能量，熱處理增強玻璃是比強化玻璃更好的選擇。太厚的玻璃無法進行熱硬化處理(厚度約以10mm為上限)。

6.膠合玻璃(Laminated Glass)：
膠合玻璃有兩種製法，PVB膠合或樹脂膠合。PVB膠合玻璃是在熱和壓力之下以單層或多層強韌而具熱塑性的pvb膜把雙層或多層玻璃膠製而成。樹脂膠合玻璃是把液態樹脂倒入玻璃間空隙待樹脂凝結。玻璃中間強韌而富黏著力的膠膜，使玻璃在受衝擊時破損的玻璃不易飛散，因此安全性極高，可製成防彈、防爆玻璃。中間膜可減輕太陽光中的熱能可達省能效果，同時能隔離紫外線及聲音。這種玻璃特別適用於需要確保整片玻璃抵抗力之處，如店面、陽台、樓梯護欄及屋頂玻璃。

7.高性能隔音膠合玻璃(Sound Control Laminated Glass)：
避免受到噪音影響是現代建築可量帷幕材料時的關鍵考量，尤其是靠近機場和忙碌公路的地方。膠合玻璃中如使用特殊的隔音膜已被證明在隔音上有絕佳的效果。


強化熱浸玻璃與硫化鎳(NiS)

強化玻璃表面是一層壓縮應力層，內部則有張應力層與之保持平衡狀態，當表面傷痕延伸到內部張應力層時，就會造成破裂。強化玻璃只要局部受損破裂，就會失去應力的平衡，而引起全面碎裂。在其附近的人物，可能會受到雨點般顆粒的敲打，也可能會遭受大塊碎片聚合物的撞擊，瞬間崩落的衝擊力會造成生命財產的損失。此外，對於外牆玻璃，因為直接暴露於室外環境，在日夜冷熱溫差循環的交替作用下，若玻璃含有NiS成份，也應會在使用的前期便被誘發出來，當不致於在使用數年後，才發生自爆現象。

強化玻璃破裂原因
1.外力碰撞、傷及玻璃表面或邊角部位。
2.熱應力或系統應力(帷幕)造成的破壞。
3.玻璃中偶然存在的硫化鎳(NiS)雜質引起之傷痕。

硫化鎳：
硫化鎳於常溫時為β相(菱面體結構)，於380度之高溫下為α相(六角形結構)，當玻璃進行強化加工而加熱至620度時，硫化鎳會由原本的β相轉為高溫的α相狀態，當玻璃急速冷卻時，α相之NiS無法轉變為原來的低溫β相狀態，高溫狀態的α相因此被封在玻璃內，因此會產生一個型變的力量存在於玻璃中，且體積因此而膨脹2%~4%，這種NiS的膨脹日後將可能造成玻璃的破裂。

硫化鎳的成因：
碎玻璃是浮式玻璃生產的重要原料之一，當碎玻璃回收時因分類不徹底或雜質摻雜其中，導致汙染發生，這些遭到汙染的碎玻璃如投入浮式窯爐，就容易在爐內與硫結合成NiS，影響玻璃品質。

解決方案：

1.選用熱處理(又稱熱硬化)增強玻璃

熱處理增強玻璃可有效降低因NiS所引起的破裂問題，除非法規及規範限制使用強化玻璃，否則熱處理增強玻璃是最佳的選擇。適合應用在需加強抗風壓，及耐熱應力衝擊的採光及樑帶位置。組合成膠合玻璃則適合使用於天窗、帷幕牆或結構式安裝。

2.強化膠合玻璃

強化玻璃如有削型或鑽孔，其周邊組織的強度會被大大的削弱，在承受外力的部位，應盡量避免此類加工。如非加工不可，則須選用強化膠合玻璃。

3.熱浸處理

至目前為止，熱浸處理(Heat Soak Test)是能有效避免強化玻璃瞬間破裂的唯一辦法。熱浸處理是一種破壞性試驗，將玻璃至於熱浸顱內加熱至290度左右，以加速NiS由高溫的α-NiS轉為低溫的β-NiS。熱浸流程中約需2-8小時，再以適當之時間降至常溫。

熱浸處理是一種篩選的動作，讓含有危險NiS雜質的強化玻璃在爐內自行破裂。此方法雖無法根除玻璃內之NiS，但可大幅降低玻璃安裝後發生之爆裂機率，且無任何不良副作用。但由於無法以任何科學方法測試是否經過熱浸處理，因此必須慎選有信譽之廠商。



選用玻璃的考量因素：

對建築工程而言，欲選擇正確合適的玻璃類型，就必須於事前進行多方面評估，因為建築物的使用壽命長達數十年，甚至百年以上。特別是外牆部份，一但選擇錯誤，除將造成安全、功能、與美觀上之問題外，對於建築物日後維護成本，如空調費用，亦會造成額外負擔，所以事前的完整評估確有其必要性。至於選用時的評估及考量因素，建議可從下列幾項要點著手。當然，考量因素亦當不僅限於文中所列之各項，設計者或規劃者更可依自身不同需求，以其個別的角度來探討。但無論如何，事前多花一點功夫，對於未來的使用就會有更多保障！

外牆使用熱處理玻璃，淋浴隔屏必須使用強化熱浸玻璃(因破裂碎片不易刮傷)



選用玻璃首要考量應為安全性，因為不安全的玻璃，除對使用者是一種風險外，對於無辜的第三人亦是潛在的危害。而對於玻璃安全的檢討，主要的重點有：

1.結構強度：主要是對風壓載重與地震力的檢討。

(1)風壓載重
即玻璃是否可承受正負風壓作用而不會破壞。就建築設計者而言，選擇大面積的單一玻璃，的確能帶來視覺上極佳的通視效果，不過在使用的限制上，除了考量其生產加工的規格極限外，不同的設計條件(風壓強度、容許變形量、結構型態、玻璃種類等)，亦控制著我們選擇玻璃的最大尺寸。
其中，所謂結構型態是指玻璃安裝的型式，簡單地說，不外乎是：四邊框料、兩側框料(兩側有框料，另兩側以結構矽膠黏結，又稱2-Sides Capture)、無框料設計(四邊皆以結構矽膠黏結，又稱4-Sides Capture)、點支撐方式、懸吊式、或平接無背擋支撐等各類型態。此外，以結構膠黏結之系統(又稱化學固定方式)比一般框料系統(又稱機械固定方式)，更要考慮結構矽膠之材料與施工品質，以及結構膠強度是否足以承受正負風壓應力與玻璃自重。
此外，就玻璃厚度而言，厚度的增加對於結構上耐風壓強度當然有絕對幫助。話雖如此，但是厚玻璃除了增加玻璃成本外，也因重量增加，對於框料與繫件之要求也隨之增加，對於整體的經濟性便有負面的影響。所以我們才需要小心謹慎地評估，以求在安全與經濟性中取得平衡。

(2)地震力
由於一般玻璃組裝於框料中，不應與框料有直接的碰撞或接觸，而是必須置於墊塊上，所以對於地震力之檢討，重點應是框料內應有足夠的空間，使玻璃不會被因地震力作用而形變的框料撞擊，或因而自框料脫出。由於玻璃的邊緣為脆弱點，特別是強化玻璃，若其邊角受到不當外力作用，極易使整片玻璃破壞，故應小心檢討。此外，選用硬度適中之墊塊(過軟或過硬皆不宜)，以及正確的安裝墊塊，對於玻璃之安全亦有良好的保護作用。
當然對於外牆玻璃而言，其影響的外力除了風壓與地震外，尚有其它的作用力，如溫度所造成熱脹冷縮、異物撞擊衝擊力等。但這些外力，若不是屬於影響程度微小的因素，就是屬於特殊的異常狀態，故不在一般常態的評估中列入考慮，除非是該特定需求強烈時，才會單獨列出評估。例如，若須對防止外力撞擊列入評估重點，則可將不同的規格制品，分項列表來進行評估(如:玻璃厚度加厚、或採多層膠合玻璃、或面貼防爆膜等)。

2.破損時之影響

使用玻璃就不能排除破壞的可能性，所以破損所造成之影響就必須在事前評估與避免。當然使用者可以依其使用時機、地點、以及結構需求來選擇玻璃種類，而以下幾點建議更可為建築外牆工程之選用參考：

(1)當熱硬化玻璃的強度足以符合需求時，就儘量減低使用強化。
(2)使用強化玻璃時，在成本費用許可下，建議加作熱浸試驗。
(3)為避免玻璃破損導致碎片飛散傷害人體，可以考慮使用膠合玻璃。而當玻璃以水平放置時(如天窗玻璃)，則應使用膠合玻璃，且應避免兩片皆使用強化玻璃，其原因是在於若兩片強化玻璃同時破損，該玻璃可能因而喪失支撐力而整塊掉下。建議以一片強化、一片熱硬化應屬較為理想。

以下待整理


節能性：
         由於玻璃具有優秀的採光性，也具有良好得視覺通透效果，所以現代帷幕牆設計莫不喜歡採用大面積的玻璃。但是，從另一角度來看，大面積採光卻會使熱能穿透玻璃，由於帷幕建築的封閉性，將使熱能無法經由自然通風散去，因而在室內持續累積使得溫度上升。換句話說，使用者就必須支出較多的空調成本，而此一成本支出不單反應在空調機具直接採購上，對於日後的維護運轉亦然，所以節能的考慮，常是業主、建築設計者對玻璃的採用產生了許多顧忌。所幸由於玻璃工業的發展，使得建築玻璃在節能性能上已有長足的進步，如反射鍍膜的成熟應用、Low-E(Low-Emission or Low-Emissivity)鍍膜的開發、複層玻璃製成技術的進度等，都使得玻璃在節能與環保的考量上，不再是為人詬病的敗筆。對於玻璃節能性，主要可以從以下兩個數據來評估：
　1.U值
         依ISO-DP10292，U值代表在室外風速每秒4.8m且溫度5.5℃，而室內20.5℃時，熱能由室內向外發散效率。U值愈高代表室內熱能較易向室外流失，所以對於寒帶國家而言，玻璃就應選用U值低的玻璃以減少室內暖氣的散失。但台灣則剛好相反，因為我們地處亞熱帶，且夏天市區溫度甚高，所以可選用U值較高的玻璃以利室內高溫向外散發。
　2.UV反射率(或穿透率)
         紫外線反射率高(或低穿透率)，當然就會有較佳的節能效果。
         談到U值，順便再就複層玻璃內之氣體特性作一討論。所謂複層玻璃係指兩片玻璃中間夾著一層氣體，四邊再以密封條緊閉，具有極佳的隔音與熱阻絕性能。由於複層玻璃內部必需灌入乾燥氣體，才不致會有內部結露的問題發生，故為確保空氣乾燥，實務上可將乾燥劑置入封邊條內，以確保內部空氣乾燥，以達良好的隔絕效果。至於灌入氣體的種類，可以是注入乾空氣或是惰性氣體(一般以氬氣為主)。而兩者使用上之差異，主要是在於灌入惰性氣體可降低複層玻璃U值，防止室內暖氣向外流失，故較適於嚴寒氣候區域。而亞熱帶氣候型的台灣，因為低U值不利建築物內部向外散熱，此將會提高空調耗電量，故以灌乾燥空氣的複層玻璃較為適合。
(三)隔音性：
         玻璃另一個重要評估因素就是其隔音效果。其實，完整的外牆隔音性能，必須透過整體性的考量，包含框料設計、玻璃類型、五金選用、膠條密合等。換言之，良好的隔音效果，應是為所有零配件整體組合的成果展現。不過單就玻璃產品而言，籠統地說，玻璃厚度應是一項重要關鍵。此外，膠合玻璃與複層玻璃亦遠較單片玻璃提供較好的隔音性。當然，較厚的膠合膜與中間空氣層，亦會對隔音會有正面的效果。
(四)耐久性：
         在一般的觀念中，玻璃成品除非受到外力撞擊，並不會有外觀與品質上的改變。事實上也是如此，不論是普通、熱硬化、強化、抑或是弧型玻璃，一但生產製作完成，皆不會再有強度或品質上之改變。但是對於某些再加工之玻璃，便須注意其耐久性，如反射鍍膜，應瞭解其生產方式(On-Line或Off-Line生產)，並注意反射膜面是安裝於室內或室外側，以免日後發生變色不均勻之現象。又如膠合玻璃，應注意膠合膜與填縫材之相容性，才不會造成膠合膜與填縫材日久後因化學反應而發生剝離。
(五)美觀性：
         至於美觀性，實是一個見人見智的問題。但對於單一片玻璃表面平整度，強化玻璃因受製程之限制，總免不了會有些微折射現象而使反射的影像產生扭曲(當然各家廠商生產設備、經驗、品管要求不同，也會有明顯差異)，所以在選擇上，就只能依個人的喜好來加以評估。至於玻璃反射之問題，強烈的反射光線會造成路人視覺不適，更影響與行車安全，故對於可見光反射率過高的玻璃應避免採用。