TWI685603B

TWI685603B - 隔熱玻璃結構

Info

Publication number: TWI685603B
Application number: TW107143021A
Authority: TW
Inventors: 陸志全
Original assignee: 陸志全
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-02-21
Also published as: TW202022196A

Abstract

本發明公開一種隔熱玻璃結構，其包括一第一玻璃基材、一第二玻璃基材以及一熱阻隔層。第一玻璃基材與第二玻璃基材相對設置，熱阻隔層設置於第一玻璃基材與第二玻璃基材之間，其中熱阻隔層中具有均勻分佈的多個微粒單元，且每一個微粒單元載有氮氣或惰性氣體。藉此，隔熱玻璃結構能在滿足高樓層建築物的結構強度要求的前提下，有效降低熱傳導率。

Description

隔熱玻璃結構

本發明涉及一種雙層玻璃，特別是涉及一種可用於建築物及交通運輸工具的隔熱玻璃結構。

玻璃因為採光良好又兼具時尚與設計感，現代建築物大量採用大面積玻璃窗，且開始流行玻璃外觀。雖然說建築物採用玻璃窗和玻璃外觀(如玻璃帷幕)可以獲得廣闊的視野並提升美觀性，但是在炎炎夏日的大太陽下，一旦太陽光透過玻璃照射入室內，室內溫度將因為太陽光中的紅外線而升高；如此一來，就需要增設通風或降溫裝置以減緩高溫帶來的不適感，而這無疑會消耗更多的能源。

據專家統計，以一般單層玻璃窗而言，在夏季經由窗戶傳入室內的太陽輻射熱量約佔空調負荷的20%至30%，在冬季經由窗戶散失的熱量約佔暖氣負荷的30%至50%。由此可知，建築物的玻璃窗的隔熱性能對於室內熱環境及建築能耗的影響甚劇。類似地，汽車的前後擋風玻璃與兩側車窗玻璃的隔熱性能也是影響車內熱環境及汽車能耗的主要因素之一。

為了提升玻璃的隔熱效果，一種常見的方式是在玻璃層的內側表面鍍上一反射層用以反射太陽光的熱輻射。參閱圖1所示，另一種常見的方式是在兩個玻璃層1’、2’之間抽真空或填入惰性氣體，所形成的中間層3’能阻斷熱傳導和熱對流，並在玻璃層1’的內側表面鍍上一反射層4’用以反射太陽光的熱輻射。然而，第一種方式無法阻隔熱傳導，因而隔熱效果無法滿足綠建築的要求，第二種方式會降低整體結構的強度和承載力，因而無法被用在高層或超高層建築物上。

此外，中國第103459346號專利案揭露一種夾層玻璃，其是在兩個玻璃層之間的中間層混入摻雜金屬的氧化鎢粒子，以提升玻璃的隔熱效果，只是這種方式需要耗費較高的成本。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種能夠兼顧結構強度與隔熱效果的隔熱玻璃結構。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是：一種隔熱玻璃結構，其包括一第一玻璃基材、一第二玻璃基材以及一熱阻隔層。所述第一玻璃基材與所述第二玻璃基材相對設置，所述熱阻隔層設置於所述第一玻璃基材與所述第二玻璃基材之間，其中所述熱阻隔層中具有均勻分佈的多個微粒單元，且每一所述微粒單元載有氮氣或惰性氣體。

在本發明的一實施例中，多個所述微粒單元佔所述熱阻隔層總重量的20%至80%。

在本發明的一實施例中，每一所述微粒單元具有一外殼以及一中空核心，且所述中空核心填充有氮氣或惰性氣體。

在本發明的一實施例中，所述微粒單元的粒徑介於5微米至200微米之間，所述外殼的厚度介於1微米至50微米之間。

在本發明的一實施例中，所述微粒單元為中空結構膠囊，所述外殼的材質為熱塑性高分子。

在本發明的一實施例中，所述隔熱玻璃結構更包括一反射層，其中，所述第一玻璃基材具有靠近所述熱阻隔層的一第一內表面以及遠離所述熱阻隔層的一第一外表面，且所述反射層形成於所述第一內表面上。

在本發明的一實施例中，所述反射層通過一載體以貼合於所述第一內表面上。

在本發明的一實施例中，所述隔熱玻璃結構更包括一反射層，其中，所述第二玻璃基材具有靠近所述熱阻隔層的一第二內表面以及遠離所述熱阻隔層的一第二外表面，且所述反射層形成於所述第二內表面上。

在本發明的一實施例中，所述反射層通過一載體以貼合於所述第二內表面上。

在本發明的一實施例中，所述第一玻璃基材、所述熱阻隔層與所述第二玻璃基材的厚度比例為1：0.05-0.2：1。

本發明的其中一有益效果在於，本發明實施例所提供的隔熱玻璃結構，其能通過“所述熱阻隔層設置於所述第一玻璃基材與所述第二玻璃基材之間”以及“所述熱阻隔層中具有均勻分佈的多個微粒單元，且每一所述微粒單元載有氮氣或惰性氣體”的技術特徵，以在滿足建築物高樓層的結構強度要求的前提下，有效降低熱傳導率。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

(先前技術)

1’、2’‧‧‧玻璃層

3’‧‧‧中間層

4’‧‧‧中間層

(本發明)

G1、G2、G3‧‧‧隔熱玻璃結構

1‧‧‧第一玻璃基材

11‧‧‧第一內表面

12‧‧‧第一外表面

2‧‧‧第二玻璃基材

21‧‧‧第二內表面

22‧‧‧第二外表面

3‧‧‧熱阻隔層

31‧‧‧微粒單元

311‧‧‧外殼

312‧‧‧中空核心

4‧‧‧反射層

5‧‧‧載體

51‧‧‧第一接合面

52‧‧‧第二接合面

6‧‧‧膠合層

圖1為現有技術的複層玻璃的結構示意圖。

圖2為本發明第一實施例的隔熱玻璃結構的結構示意圖。

圖3為本發明第一實施例的隔熱玻璃結構中的微粒單元的結構示意圖。

圖4為本發明第二實施例的隔熱玻璃結構的其中一種實施方式的結構示意圖。

圖5為本發明第二實施例的隔熱玻璃結構的另外一種實施方式的結構示意圖。

圖6為本發明第三實施例的隔熱玻璃結構的其中一種實施方式的結構示意圖。

圖7為本發明第三實施例的隔熱玻璃結構的另外一種實施方式的結構示意圖。

綠建築的概念是指在建築生命週期中消耗最少地球資源、使用最少能源及製造最少廢棄物；為了改善地球環境，確保環境品質及永續管理環境資源，發展綠建築已經是必然趨勢。我國因為橫跨熱帶與亞熱帶氣候，建築物須充分考量隔熱效果，較常見的設計是利用隔熱玻璃來防止日曬造成室內溫度上升，進而減少空調的能耗。因此，本發明提供一種隔熱玻璃結構，其既能減少熱的傳導、對流和輻射作用，又維持一定的結構強度；將本發明的隔熱玻璃結構應用於綠建築，特別是高樓層的結構(如玻璃帷幕及玻璃窗)上，能夠提升綠建築的實際使用效能。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“隔熱玻璃結構”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[第一實施例]

參閱圖2所示，本發明第一實施例的隔熱玻璃結構G1主要包括一第一玻璃基材1、一第二玻璃基材2及一熱阻隔層3。第一玻璃基材1與第二玻璃基材2相對設置，熱阻隔層3設置於第一玻璃基材1與第二玻璃基材2之間。值得注意的是，熱阻隔層3中具有均勻分佈的多個微粒單元31，且每一個微粒單元31載有氮氣或惰性氣體。

具體而言，第一和第二玻璃基材1、2可以是浮法玻璃或強化玻璃基板，但不限於此。第一玻璃基材1具有相對的一第一內表面11及一第一外表面12，第二玻璃基材2具有相對的一第二內表面21及一第二外表面22；第一玻璃基材1與第二玻璃基材2通過熱阻隔層3結合在一起，其中熱阻隔層3連接於第一內表面11與第二內表面21之間。實務上，第一玻璃基材1的第一外表面12可處在室外環境中，例如建築物或汽車的周圍環境，而可受到陽光直接照射，第二玻璃基材2的第二外表面22可處在室內環境中，例如建築物或汽車室內的溫熱環境。

第一玻璃基材1、熱阻隔層3與第二玻璃基材2的厚度比例可以是1：0.05-0.2：1；舉例來說，第一和第二玻璃基材1、2的厚度可介於2mm至20mm之間，熱阻隔層3的厚度可介於0.1mm至4mm之間。熱阻隔層3的組成成分可包含微粒單元31、樹脂材料及功能性添加劑，其中樹脂材料可使用聚乙烯醇縮丁醛(PVB)，功能性添加劑可使用分散劑及可塑劑等。然而，本發明不以上述所舉的例子為限。實務上，可將這些組成成分加入擠出機(如雙螺桿擠出機)內，在適當的條件下進行熔融混練，然後通過擠出機的模頭擠出成型。

複參閱圖2並配合圖3所示，為確保熱阻隔層3能達到良好的隔熱效果，多個微粒單元31的含量可佔熱阻隔層3總重量的20%至80%，每一個微粒單元31具有一外殼311及一中空核心312，且中空核心312填充有氮氣或惰性氣體。在本實施例中，每一個微粒單元31的平均粒徑可介於5微米至200微米之間，其中外殼311的厚度可介於1微米至50微米之間。藉此，微粒單元31能有效減少第一玻璃基材1與第二玻璃基材2之間的熱傳遞途徑，而不致降低整體的結構強度。

進一步而言，當陽光照射在第一玻璃基材1上時，所產生的熱量難以通過熱阻隔層3傳遞至第二玻璃基材2，進而能夠減少外界環境對室內溫度的影響。並且，第二玻璃基材2內側的環境熱量也難以通過熱阻隔層3傳遞至第一玻璃基材1，進而能夠防止室內熱量的散失。

在本實施例中，微粒單元31可以是中空結構膠囊，其外殼311的材質可以是熱塑性高分子。熱塑性高分子可包含多種功能性單體，例如用於提高成型性的單體、用於提高阻氣性的單體、交聯性單體及輔助單體。用於提高成型性的單體可舉出(甲基)丙烯酸酯、偏二氯乙烯、乙酸乙烯酯及苯乙烯系單體；用於提高阻氣性的單體可舉出(甲基)丙烯腈；交聯性單體可舉出聚乙二醇及三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯；輔助單體可舉出丙烯酸、甲基丙烯酸、順丁烯二酸、順丁烯二酸酐及衣康酸。然而，本發明不以上述所舉的例子為限。

[第二實施例]

參閱圖4及圖5所示，本實施例的隔熱玻璃結構G2適用於熱帶氣候地區，其設計與第一實施例大致相同，主要差異在於隔熱玻璃結構G2更包括一反射層4，其形成於第一玻璃基材1的第一內表面11上；反射層4能反射大多數紫外線與紅外線而讓可見光穿透。值得注意的是，隔熱玻璃結構G2能進一步阻斷熱輻射，以防止外界環境的熱量以熱輻射的形式向內傳遞，進而能在天氣炎熱時減少外界環境對室內溫度的影響。

在本實施例中，如圖4所示，反射層4可通過蒸鍍(Evaporation)或濺鍍(Sputtering)的方式以直接形成於第一玻璃基材1的第一內表面11上；或者，如圖5所示，反射層4也可先形成於一載體5上，再通過載體5貼合於第一玻璃基材1的第一內表面11上。反射層4的厚度可介於20nm至900nm之間。反射層4可以是一金屬層，其可由銀或銀合金形成；反射層4也可以是一複合層，其可由金屬氧化物如氧化鈦、氧化鈮等與氧化矽堆疊而成。

進一步而言，載體5可為一透明基板，且具有相對的一第一接合面51及一第二接合面52；第一接合面51上形成有一反射層4，第二接合面52上形成有一膠合層6。藉此，載體5可通過膠合層6與第一玻璃基材1的第一內表面11接合，以將反射層4設置於第一玻璃基材1與熱阻隔層3之間。實務上，可採用卷對卷(roll-to-roll)製程將反射層4與膠合層6同時形成於載體5的第一接合面51與第二接合面52上，以降低生產成本。

載體5可由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醯亞胺(PI)或三醋酸纖維素(TAC)所形成；膠合層6可由PMMA、PVB、聚醯胺(PA)、聚醚碸(PES)或乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)所形成。然而，本發明不以上述所舉的例子為限。

[第三實施例]

參閱圖6及圖7所示，本實施例的隔熱玻璃結構G3適用於寒帶氣候地區，其設計與第二實施例大致相同，主要差異在於反射層4是形成於第二玻璃基材2的第二內表面21上。值得注意的是，隔熱玻璃G3能進一步阻斷熱輻射，以防止內部環境的熱量以熱輻射的形式向外逸散，進而能在天氣寒冷時儘量維持室內溫度。

在本實施例中，如圖6所示，反射層4可通過蒸鍍(Evaporation)或濺鍍(Sputtering)的方式以直接形成於第二玻璃基材2的第二內表面21上；或者，如圖7所示，反射層4也可先形成於一載體5上，再通過載體5貼合於第二玻璃基材2的第二內表面21上。反射層4的厚度可介於20nm至900nm之間。反射層4可以是一金屬層，其可由銀或銀合金形成；反射層4也可以是一複合層，其可由金屬氧化物如氧化鈦、氧化鈮等與氧化矽堆疊而成。

進一步而言，載體5可為一透明基板，且具有相對的一第一接合面51及一第二接合面52；第一接合面51上形成有一反射層4，第二接合面52上形成有一膠合層6。藉此，載體5可通過膠合層6與第二玻璃基材2的第二內表面21接合，以將反射層4設置於第二玻璃基材2與熱阻隔層3之間。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明實施例所提供的隔熱玻璃結構，其能通過“熱阻隔層設置於第一玻璃基材與第二玻璃基材之間”以及“熱阻隔層中具有均勻分佈的多個微粒單元，且每一個微粒單元載有氮氣或惰性氣體”的技術特徵，以在滿足建築物高樓層的結構強度要求的前提下，有效降低熱傳導率。

更進一步地說，每一個微粒單元具有一外殼及一中空核心，且中空核心填充有氮氣或惰性氣體。藉此，微粒單元能有效減少第一玻璃基材與第二玻璃基材之間的熱傳遞途徑，包括熱傳導和熱對流兩種途徑，而不致降低整體的結構強度。

更進一步地說，可在第一玻璃基材的第一內表面上形成一反射層，以防止外界環境的熱量以熱輻射的形式向內傳遞；或者，可在第二玻璃基材的第二內表面上形成一反射層，以防止內部環境的熱量以熱輻射的形式向外逸散。

依上所述，本發明的隔熱玻璃結構能在天氣炎熱時減少外界環境對室內溫度的影響，且能在天氣寒冷時儘量維持室內溫度，對節能減碳的有很大的貢獻。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

G1‧‧‧隔熱玻璃結構