陽光反射式玻璃塊形材料及其製造方法
2023-05-29 17:31:06 4
專利名稱：陽光反射式玻璃塊形材料及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種主要用於建築物的外牆的陽光反射式玻璃塊形材料(block)，和一種製造這種陽光反射式玻璃塊形材料的方法。
背景技術：
玻璃塊形材料是玻璃壓製成形體，每塊方塊具有空心盒式形狀，帶有一對彼此相對著的可透光壁板。應注意，術語「可透光的」包括「半透光的」。在下文中，為了敘述簡化起見，術語「可透光的」將用「透明的」來替代。玻璃塊形材料在採光、隔熱、隔聲、耐火性方面是極好的，因此，它們已被廣泛用於建築物的外牆。
有著可利用的各種尺寸和外表的玻璃塊形材料，作為用於建築物外牆的玻璃塊形材料，有所謂陽光反射式玻璃塊形材料，在每塊玻璃塊形材料的至少一個透明壁板的外側上，塗有抵抗太陽輻射熱透過的金屬氧化膜。
當陽光反射式玻璃塊形材料用於建築物的外牆時，進入室內的太陽輻射熱減少了，因此能減輕冷卻負荷。所以，它們已被有利地用在太陽輻射強烈的地方。
但是，如果這種陽光反射式玻璃塊形材料用於建築物的外牆，其在透光壁板外側上形成的金屬氧化膜則會長期暴露在大氣中，以致會使該膜的性能逐漸遞降，從而可能降低玻璃塊形材料的陽光反射特性。
再者，可能還有採光不好的缺點，或者玻璃塊形材料的表面變成如鏡子一樣，從而使建築物的外牆炫耀或發眩光。
所以，本發明的一個目的是要提供一種陽光反射式玻璃塊形材料，即使將其長時期用於建築物的外牆，它的陽光反射特性也不會降低。
本發明的另一個目的是要提供一種陽光反射式玻璃塊形材料，它能儘可能地消除採光不足的缺點或由太陽輻射的反射引起的眩光。
本發明還有另一個目的是要提供一種製造上述陽光反射式玻璃塊形材料的方法。
發明內容
根據本發明的一個方面，是提供了一種陽光反射式玻璃塊形材料，其特徵是它包括一種玻璃壓製成形體，方塊具有空心盒式形狀，帶有一對彼此相對著的可透光壁板。在陽光反射式玻璃塊形材料中，在至少一個透明壁板的內側上形成有一層金屬氧化膜，而該金屬氧化膜具有的對太陽輻射的反射率為15～60％，太陽輻射吸收率為5～60％和太陽輻射透射率為20～70％。
根據本發明的另一個方面，是提供了一種製造陽光反射式玻璃塊形材料的方法，其特徵是它包括以下步驟製備一對壓製成形的玻璃體，每個玻璃體具有帶底無蓋的盒式形狀並有著透光的壁板；將包含金屬化合物的溶液噴射到至少一個玻璃壓製成形體的底部內側上，以便形成一層具有的對太陽輻射的反射率為15～60％，太陽輻射的吸收率為5～60％和太陽輻射的透射率為20～70％的金屬氧化膜；和通過加熱，使玻璃壓製成形體的開口邊軟化，然後在加壓下使它們封接起來。
附圖簡述
圖1是表明按本發明的陽光反射式玻璃塊形材料的實施方案的側向剖面視圖；和圖2是表明按本發明的陽光反射式玻璃塊形材料的另一實施方案的側向剖面視圖。
實施本發明的最佳方式在敘述實施本發明的最佳方法以前，將先更具體地闡明本發明。
在本發明的陽光反射式玻璃塊形材料中，有一層金屬氧化膜形成在透明壁板的內側上，這樣就使金屬氧化膜不會暴露在露天中，所以，即使長時期用於建築物的外牆，其陽光反射特性也不會降低。
再者，通過調整太陽輻射反射率、太陽輻射吸收率和太陽輻射透射率至前述範圍內，能在具有著足夠的陽光反射特性的同時獲得採光更好和眩光更少的玻璃塊形材料。
在本發明中，金屬氧化膜可以形成在玻璃塊形材料的每個透光壁板的內側上。但是，只要所要求的特性能達到，金屬氧化膜也可只形成在通常是位於房間外側的那一個透光壁板的內側上，因為從生產和費用考慮，這樣做是有利的。
對金屬氧化膜沒有特別的限制，只要所要求的太陽輻射反射率、吸收率和透射率能達到就行。作為實例，可以採用鈷基的，鐵基的或鈦基的金屬氧化膜。在它們之中，優選的是鈷基氧化膜，因為它具有特別高的陽光反射特性。使用由CoO+Co2O3為70～100wt％(優選80～100wt％),NiO為0～30wt％(優選0～20wt％)和Fe2O3為0～30wt％(優選0～20wt％)範圍構成的鈷基氧化膜是優選的。
優選的金屬氧化膜的厚度是50～1000A，更優選的為200～800A。如果其厚度小於50A，側難以獲得足夠的陽光反射特性。另一方面，如果該厚度大於1000A，在厚度內的散射勢必造成損壞其外觀。
這金屬氧化膜具有的太陽輻射反射率為15～60％。如果金屬氧化膜的太陽輻射反射率小於15％，由於沒有太陽輻射熱反射效應，故不能得到良好的陽光反射特性。另一方面，如果太陽輻射反射率大於60％，則會變成發眩光。
金屬氧化膜具有的對太陽輻射的吸收率為5～60％。如果金屬氧化膜的太陽輻射吸收率小於5％，由於該膜變得透光而使得大部分太陽輻射熱能透過，故不能獲得良好的陽光反射特性。另一方面，如果對太陽輻射的吸收率大於60％，則因吸收太陽輻射熱而引起玻璃溫度增加的結果使方塊趨於損壞。再者，由於吸入氧化膜中的熱會朝房間的內側輻射，從而使隔熱效應降低。
金屬氧化膜具有的對太陽輻射的透射率為20～70％。如果太陽輻射透射率小於20％，則不能達到充分的採光，以致於將玻璃塊形材料用於外牆的優點不再存在。另一方面，如果太陽輻射透射率大於70％，則不能獲得足夠的陽光反射特性。
如果氧化膜只形成在一個透光壁板的內側上，則氧化膜對太陽輻射的反射率、吸收率和透射率分別優選15～60％(更優選23～45％),5～60％(更優選25～40％)和20～65％(更優選25～55％)。另一方面，如果在兩個透光壁板的內側上都形成有氧化膜，則每個膜對太陽輻射的反射率、吸收率和透射率分別優選15～35％(更優選15～30％),5～40％(更優選5～30％)和30～70％(更優選40～70％)。
現將敘述上述陽光反射式玻璃塊形材料的製造方法。
首先，對高溫玻璃加以壓制以形成一對玻璃壓製成形體，每個玻璃體有著有底無蓋的盒式形狀。接著將含有金屬化合物的溶液噴射到至少一個玻璃壓製成形體的底部的內側上，以便形成一層金屬氧化膜。調整溶液的品種、濃度等，以便使金屬氧化膜的太陽輻射反射率，吸收率和透射率分別成為15～60％,5～60％和20～70％。再者，作為噴射用的溶液，優選使用通過將Co、Ni、Fe、Ti等的金屬化合物溶解於有機溶劑中所得到的溶液。作為金屬化合物，可以列舉諸如環烷酸鹽或辛酸鹽的金屬脂肪酸鹽，或諸如乙醯丙酮金屬鹽的有機金屬鹽。作為有機溶劑，可以列舉乙醇、輕質汽油、甲苯、氯乙基溴、二甲基甲醯胺等。通過在高溫玻璃壓製成形體成形之後立即就將溶液噴射其上的方法，使溶劑因受熱而迅即分解，以金屬氧化物狀態化學粘接到玻璃上，結果便能形成一層穩定的氧化膜。
接著，對每個玻璃壓製成形體的開口邊加熱使其變軟，然後使相鄰的兩個開口邊彼此貼合，在加壓作用下使它們封接起來。其後，通過退火熱處理，便能得到陽光反射式玻璃塊形材料。
金屬膜也可採用與前述不同的方法來形成。例如，通過應用諸如乙醯丙酮鈷鹽粉劑之類的乙醯丙酮金屬鹽粉劑而不是溶液，採用諸如靜電鍍覆的方法，可以形成氧化膜。
在此情況下，同樣地優選在高溫玻璃壓製成形體成形之後，立即就將其鍍覆到玻璃體上。
現將詳細敘述實施本發明的最佳方法。
下面表1～3分別列出了作為本發明的實例的序號1～10的樣品和作為對比實例的序號11的樣品。
表1
表2
表3
圖1是序號1～9的樣品的陽光反射式玻璃塊形材料10的側向剖面視圖。這陽光反射式玻璃塊形材料10具有190mm×190mm×95mm的空心盒式形狀。形成的陽光反射式玻璃塊形材料10，在其一個透光壁板的內側上有著厚度為250A的金屬氧化膜。
陽光反射式玻璃塊形材料10是按以下方法製造的。首先，將鹼石灰玻璃製成玻璃壓製成形體10a和10b，每個玻璃體具有有底無蓋的盒式形狀。每個玻璃壓製成形體具有的尺寸為190mm×190mm×50mm和平均厚度為8mm。在成形後立即就將含有至少一種Co、Ni、Fe和Ti的金屬化合物的溶液，噴射到玻璃壓製成形體10a的內側上達0.5秒，以便形成金屬氧化膜11。可使用一種採用將環烷酸鹽(鈷環烷酸鹽、鎳環烷酸鹽、鈦環烷酸鹽)溶解到輕質汽油和甲苯的混合液中的方法得到的溶液作為含有金屬化合物的溶液。另一方面，可使用一種將鐵絡合物溶解到乙醇和相對於Fe的甲醯胺的混合液中得到的溶液。
接著，將玻璃壓製成形體10a和10b的開口邊加熱使其軟化，然後使它們彼此貼合，在加壓作用下以便使它們封接起來，此後進行退火，這樣便得到了玻璃塊形材料10，而形成的該玻璃塊形材料在具一個透光壁板的內側上有著金屬氧化膜11。
圖2是序號10的樣品的陽光反射式玻璃塊形材料20的側向剖面視圖。這陽光反射式玻璃塊形材料20具有190mm×190mm×95mm的空心盒式形狀。形成的陽光反射式玻璃塊形材料20，在其兩個透光壁板的內側上每個都有著厚度為250A的金屬氧化膜21a和21b。
陽光反射式玻璃塊形材料20是按以下方法製造的。首先，象序號1的樣品一樣，形成一對玻璃壓製成形體20a和20b。在成形之後，立即就將包含Co和Ni的金屬化合物的溶液噴射到玻璃壓製成形體20a和20b的底部內側上，以便形成金屬氧化膜21a和21b。此後，象序號1的樣品一樣，將玻璃壓製成形體2la和21b封接起來，然後退火，這樣便得到了玻璃塊形材料20，而形成的該玻璃塊形材料在其兩個透光壁板的內側上都有著金屬氧化膜21a和21b。
作為對比實例，序號11的樣品是按以下方法製造的。首先，象序號1的樣品一樣，形成一對玻璃壓製成形體。在成形之後立即就將包含Co和Ni的金屬化合物的溶液噴射到一個玻璃壓製成形體的底部的外側上，以便形成一層具有厚度為500A的金屬氧化膜。此後，象序號1的樣品一樣，將玻璃壓製成形體封接起來，然後退火，這樣便得到了玻璃塊形材料，而形成的玻璃塊形材料在其一個透光壁板的外側上有著金屬氧化膜。
對這樣製成的每個樣品，測出氧化膜的太陽輻射反射率、吸收率和透射率。再導得氧化膜的太陽輻射熱屏蔽率。此外，對太陽輻射熱屏蔽性能、採光、外表眩光和耐老化性進行了評價。
正如表中所見，形成的序號1～9的樣品，在其一個透光壁板的內側上塗有的金屬氧化膜，分別具有太陽輻射反射率17～38％，太陽輻射吸收率5～35％，太陽輻射透射率29～65％和太陽輻射熱屏蔽率30.14～62.09％。另一方面，形成的序號10的樣品，在其兩個透光壁板的內側上塗有金屬氧化膜，每個金屬氧化膜的太陽輻射反射率為17％，太陽輻射吸收率為27％，太陽輻射透射率為56％和太陽輻射熱屏蔽率為30.14％。所有的樣品都顯示出良好的太陽輻射熱屏蔽性能和良好的採光，並有著幾乎沒有眩光的外表。還對耐老化性進行了評價，在金屬氧化膜上沒有看到損傷。
另一方面，形成的序號11的樣品作為對比樣品，在其一個透光壁板的外側上塗有金屬氧化膜，它的太陽輻射反射率為49％，太陽輻射吸收率為33％，太陽輻射透射率為18％和太陽輻射熱屏蔽率為73.09％。該樣品顯示出良好的太陽輻射熱屏蔽性能，但採光方面欠佳。對耐老化性作了評價，觀察到在金屬氧化膜上有多處損壞。
根據JIS R3106，利用分光光度計測量透光壁板，從測得的實測值導得太陽輻射反射率，吸收率和透射率。根據JIS R3106和R3221，使用公式(太陽輻射反射率+0.73×太陽輻射吸收率)便得到了太陽輻射熱屏蔽率。太陽輻射熱屏蔽性能按照以下方法進行了評價。首先，製造一個裝有一個玻璃塊形材料窗的苯乙烯泡沫材料封閉箱(300mm×300mm×350mm)。然後，將模擬的太陽光(2kW)朝向玻璃塊形材料窗照射達30分鐘，在照射以前，將室溫調整到25℃。在照射之後，當封閉箱內的溫度增加小於15℃時，以符號「◎」表示，當它不小於15℃，但小於30℃時，以符號「○」表示，而當它不小於30℃時，以符號「×」表示。按以下方法對採光進行了評價。利用照度計測量了穿過400～700nm的玻璃塊形材料的平均透射率。當實測值不小於30％時，以符號「◎」表示，當它不小於20％，但小於30％時，以符號「○」表示，而當它小於20％時，用符號「×」表示。用目測方法對外表眩光進行了評價。按以下的方法對耐老化性進行了評價。利用恆溫恆溼箱，重複-5～+30℃循環100次計400小時，然後目視觀察金屬氧化膜的狀態。
如上所述，形成的本發明的陽光反射式玻璃塊形材料，在其至少一個透光壁板的內側上塗有金屬氧化膜。所以，即使將它用於建築物的外牆，有可能在長時期內保持高的陽光反射特性。再者，氧化膜在運輸和施工過程中不會損壞。它有著高的陽光反射特性，充分的採光性和無外表眩光，因此，作為一種玻璃塊形材料，它是極好的。
而且，按照本發明的方法，上述玻璃塊形材料能大量地成批生產。
工業上的適用性如上所還，按照本發明的陽光反射式玻璃塊形材料最適用於建築物等的外牆。
再者，按照本發明的陽光反射式玻璃塊形材料的製造方法能大量地成批生產上述玻璃塊形材料，而且這種方法最適合生產這種陽光反射式玻璃塊形材料。
權利要求
1．一種陽光反射式玻璃塊形材料(block)，它包括具有一對彼此相對著的透明壁板、形成空心盒式形狀的玻璃壓製成形體，該玻璃體的至少一個所述透明壁板內側上形成有一層金屬氧化膜，其中所述金屬氧化膜對太陽輻射的反射率為15～60％，太陽輻射吸收率為5～60％和太陽輻射透射率為20～70％。
2．按照權利要求1的陽光反射式玻璃塊形材料，其中一個所述透明壁板的內側上形成有一層金屬氧化膜，所述金屬氧化膜具有的對太陽輻射的反射率為15～60％，太陽輻射吸收率5～60％和太陽輻射透射率為20～65％。
3．按照權利要求1的陽光反射式玻璃塊形材料，其中兩個所述透明壁板的內側上分別地形成有金屬氧化膜，每個所述的金屬氧化膜具有的對太陽輻射的反射率為15～35％，太陽輻射吸收率為5～40％，和太陽輻射透射率為30～70％。
4．按照權利要求1～3之任一項的陽光反射式玻璃塊形材料，其中所述金屬氧化膜是選自鈷基氧化膜，鐵基氧化膜和鈦基氧化膜。
5．按照權利要求1～3之任一項的陽光反射式玻璃塊形材料，其中所述金屬氧化膜是CoO+Co2O3範圍為70～100wt％的鈷基氧化膜，NiO為0～30wt％，和Fe2O3為0～30wt％的金屬氧化膜。
6．一種陽光反射式玻璃塊形材料的製造方法，包括以下步驟製備一對玻璃壓製成形體，每個玻璃體有著有底無蓋的盒式形狀，並且每個玻璃體有著透明壁板；將含有金屬化合物的溶液噴射到至少一個玻璃壓製成形體底部的內側上，以便形成一層金屬氧化膜，該金屬氧化膜具有的對太陽輻射的反射率為15～60％，太陽輻射吸收率為5～60％，和太陽輻射透射率為20～70％；和通過加熱使所述玻璃壓製成形體的開口邊軟化，然後使它們封接起來。
7．按照權利要求6的方法，其中含有金屬化合物的溶液被噴射到一個玻璃壓製成形體底部的內側上，以便形成一層金屬氧化膜，該金屬氧化膜具有的對太陽輻射的反射率為15～60％，太陽輻射吸收率為5～60％和太陽輻射透射率為20～65％。
8．按照權利要求6的方法，其中含有金屬化合物的溶液被噴射到兩個玻璃壓製成形體底部的內側上，以便形成金屬氧化膜，每個底部內側上的金屬氧化膜具有的對太陽輻射的反射率為15～35％，太陽輻射吸收率為5～40％和太陽輻射透射率為30～70％。
9．按照權利要求6～8的任一項的方法，其中所述的含有金屬化合物的溶液是一種通過將金屬化合物溶解於有機溶劑中的方法得到的溶液。
10．按照權利要求9的方法，其中所述金屬化合物是金屬脂肪酸鹽或有機金屬鹽。
11．按照權利要求10的方法，其中所述金屬脂肪酸鹽是環烷酸鹽或辛基酸鹽。
12．按照權利要求10的方法，其中所述有機金屬鹽是乙醯丙酮金屬鹽。
13．按照權利要求6～12的任一項的方法，其中在所述溶液中所含的金屬化合物選自Co,Ni,Fe和Ti中的一種金屬的化合物。
全文摘要
為了提供一種即使將其長時期用於建築物的外牆;其陽光反射特性也不會降低並能儘可能地消除採光不足的缺點或由太陽輻射的反射引起的眩光的陽光反射式玻璃塊形材料及其製造方法;由一對彼此相對著的、形成空心盒式形狀的玻璃壓製成形體構成了陽光反射式玻璃塊形材料(10);該玻璃體有著透光或半透光的壁板;並在其至少一個透光壁板的內側上形成有一層金屬氧化膜(11)。在該陽光反射式玻璃塊形材料中;金屬氧化膜具有的太陽輻射反射率為15～60%;太陽輻射吸收率為5～60%,和太陽輻射透射率為20～70%。為了製造上述陽光反射式玻璃塊形材料,首先製備一對每個都呈有底無蓋的盒式形狀的玻璃壓製成形體;然後;將包含金屬化合物的溶液噴射到至少一個玻璃壓製成形體的底部的內側上,以便形成一層有著太陽輻射反射率為15～60%,太陽輻射吸收率為5～60%和太陽輻射透射率為20～70%的金屬氧化膜。此後,通過加熱使玻璃壓製成形體的開口邊軟化並使它們封接起來。
文檔編號C03C17/25GK1226880SQ98800693
公開日1999年8月25日 申請日期1998年5月15日 優先權日1997年5月22日
發明者山地道雄, 橋部吉夫 申請人:日本電氣硝子株式會社