JP2004196559A

JP2004196559A - 合わせガラス

Info

Publication number: JP2004196559A
Application number: JP2002364149A
Authority: JP
Inventors: Isao Nakamura; 功中村
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】遮音性と日射遮蔽性および耐衝撃性能のすべてを改善した軽量のガラス製品はこれまで開発されていなかった。
【解決手段】複数枚のガラス板状体の間に中間膜層を有する合わせガラスにおいて、遮音性フィルムを２枚以上の日射遮蔽性能を持たした中間膜で挟んだ構成からなり、日射遮蔽性能、遮音性能および耐衝撃性能を有することおよび厚さの合計が５ｍｍ以上８ｍｍ以下の合わせガラス。さらに、中間膜と遮音性フィルムの合計厚さが１．５ｍｍ以上３．８ｍｍ以下、鋼球落下時における最大発生応力と同じ板厚の単板ガラスでの最大発生応力の比が０．８以下、３００〜１８００ｎｍにおける日射透過率が７０％以下、および１０００〜４０００Ｈｚにおける遮音性能が５ｄＢ以上である特徴も有す。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用や鉄道車両の窓ガラス、建築用窓ガラスなど合わせガラスが使われている分野、あるいは強化ガラスや網入りガラスが使われている多くの分野で使用できる。
【０００２】
【従来の技術】
合わせガラスは、２枚以上のガラスを合わせ膜で貼り合わせたガラス商品であり、破壊した場合でもガラスが飛散や脱落しにくいという特徴および紫外線をカットするという特徴を有している。この特徴を生かし、合わせガラスは安全性や防犯性が要求される場所、あるいは紫外線を防止したい場所など、数多くのところで使われている。その使用例は、自動車のフロントガラス、建築物や鉄道車両のドアや窓ガラス、ショーウィンドウ、水槽、プールの覗き窓、ベランダのフェンスなど、数多い。なお、中間膜と呼ばれることが多い合わせ膜としては、ポリビニルブチラール（以下，ＰＶＢ）が使われている場合が多い。
【０００３】
合わせガラスは、２枚以上のガラスと中間膜という異なる特性をもつ材料から構成されているため、安全性や紫外線カット性の他、ガラスのみでは難しい特性も得ることができる。遮音性、日射遮蔽性、防犯性なども着目され、その改良が試みられている。
【０００４】
遮音性についても、合わせガラスとすることにより、その特性を改善することができる。すなわち、その遮音特性は主にガラスの板厚の影響を受ける質量則とコインシデンス効果と呼ばれる周波数依存をもった遮音性の低下現象で決まる。一般的には、遮音性を上げるために質量則の観点からガラスの板厚を増大する方向が良いとされているが、その材料自身やその板厚など多くの点でコインシデンス効果が大きく変化するので、遮音特性は主にコインシデンス効果から判断されることも多い。しかし、コインシデンス効果も存在する一方、ガラスの板厚は破壊強度や重量など、遮音性以外の要素から決まることが多い。従って、単板ガラスの場合、質量則とコインシデンス効果という２つの現象はその構成から必然的なものとなり、遮音性の改善は非常に難しくなる。
【０００５】
これに対し、合わせガラスは中間膜という別の特性を持った材料も有するため、コインシデンス効果を引き起こす周波数が異なるので、中間膜とガラス板のそれぞれのコインシデンス周波数を考慮することにより、改善を行うことができる。
【０００６】
さらに、中間膜の材料を変えることにより、遮音性を大幅に改善することができる。しかし、遮音性が改善された中間膜は一般的に柔らかであり、強度的には弱くなる傾向にある。ガラスを厚くすれば、遮音性を上げることができ、破壊強度の問題も解消するが、重量増加という基本的な問題が顕著になる。
【０００７】
公知文献をみれば、ＰＶＢフィルムと遮音フィルムを組み合わせた合わせガラス（例えば、特許文献１参照）、可塑化ポリビニルブチラールとジメチルホルムアミドを含有する遮音性合わせガラス（例えば、特許文献２参照）等が開示されている。
【０００８】
日射遮蔽性についても、省エネルギの観点から着目されている。例えば、夏の暑い日には、建築物の内部は高温になるため、多くの人々はクーラーをつけて対応している。しかし、クーラーの多用は石油資源の使用に加えて、二酸化炭素の発生も誘発し、大きな環境問題となっている。この問題は建築物に限らず、自動車や鉄道車両などでも同様である。
【０００９】
このため、日射遮蔽性を上げることが検討され、熱線と呼ばれる赤外領域の光を防ぐ手法やガラス製品が検討されている。例えば、ガラスの片面または両面に日射反射性能をもった膜を付与した熱線反射ガラスがある。この熱線反射ガラスは熱線反射という点では高い性能をもつが、その反射のために問題が生ずる場合がある。反射性能を小さくしながら、日射遮蔽性能を有すガラス製品とすることは簡単ではない。
【００１０】
公知文献をみれば、可塑剤を用いて成形してなる樹脂膜中に機能性超微粒子を付与して日射遮蔽性を改良した自動車用合わせガラス（例えば、特許文献３参照）、赤外線遮蔽性微粒子を含んだ中間膜と０．３〜１％鉄分含有のガラスを組み合わせた合わせガラス（例えば、特許文献４参照）、さらには０．２μｍ以下の赤外線遮蔽性微粒子の含有率とガラスのトータル日射透過率を限定した合わせガラス（例えば、特許文献５参照）などが開示されている。
【００１１】
ガラスの防犯性についても、泥棒犯罪の増加により、大きく着目されている。すなわち、ガラスを破壊することにより建築物内に進入する、あるいはショーケース内にある貴金属や高価な商品を掠奪するといった犯罪が大幅に増加する一方、建築物への進入手段やガラス製品の破壊方法も大胆になり、その対応が迫られている。このため、防犯性を考慮したガラス製品が市場に出回り始めている。なお、防犯性は多くの定性的な要素を含んでいるが、例えば耐衝撃性能で定量的に示すことも可能である。
【００１２】
公知文献をみれば、例えば透かし部を有する金属薄板を介在させた防火・防犯窓ガラスが開示されている。（例えば、特許文献６参照）
【００１３】
【特許文献１】
特開平9-165235号公報
【特許文献２】
特開平3-112835号公報
【特許文献３】
特開平8-259279号公報
【特許文献４】
特開2001-151539号公報
【特許文献５】
特開2002-173346号公報
【特許文献６】
特開平8-91882号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
遮音性と耐衝撃性能を向上させるためには、板厚を厚くする方向が良好な結果を示す。しかし、板厚を厚くしても、コインシデンス効果のためにすべての周波数で遮音性を満足することはできない上、重量増加という基本的な問題も発生する。日射遮蔽性については、大きな反射率とならないようにしながら、日射遮蔽性能を付与するのは簡単ではない。さらに、例えば一般建築用の窓ガラスとして用いる場合、サッシなども考慮した軽量化の問題からその厚さの合計は８ｍｍ以下が望ましい。強度的な問題や反射性を確保し、遮音性、日射遮蔽性および耐衝撃性能をも満足するガラス製品はこれまでなかった。
【００１５】
すなわち、特開平9-165235号公報や特開平3-112835号公報で開示された合わせガラスの場合、遮音性は良いが、日射遮蔽性に問題がある。一方、特開平8-259279号公報、特開2001-151539号公報および特開2002-173346号公報で開示された合わせガラスの場合、日射遮蔽性は良いが、遮音性に問題がある。また、特開平8-91882号公報で開示された技術では、その構成から耐衝撃性能と日射遮蔽性にはその効果が認められるが、遮音性には問題がある。
【００１６】
このように、遮音性を改善したガラス製品、日射遮蔽性を改善したガラス製品、および耐衝撃性能を改善したガラス製品はそれぞれ提案されているが、これらの特性を併せ待った軽量のガラス製品はこれまで開発されていなかった。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述の問題点を解決するために、鋭意検討した結果、本発明に至った。本発明は、複数枚のガラス板状体の間に中間膜層を有する合わせガラスにおいて、遮音性フィルムを２枚以上の日射遮蔽性能を持たした中間膜で挟んだ構成からなり、日射遮蔽性能、遮音性能および耐衝撃性能を有することおよび厚さの合計が５ｍｍ以上８ｍｍ以下の合わせガラスである。
【００１８】
また、中間膜と遮音性フィルムの合計厚さが１．５ｍｍ以上３．８ｍｍ以下、鋼球落下時における最大発生応力と同じ板厚の単板ガラスでの最大発生応力の比が０．８以下である合わせガラスである。
【００１９】
さらに、３００〜１８００ｎｍにおける日射透過率が７０％以下、１０００〜４０００Ｈｚにおける遮音性能が５ｄＢ以上であるである合わせガラスである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、複数枚のガラス板状体の間に中間膜層を有する合わせガラスにおいて、遮音性フィルムを２枚以上の日射遮蔽性能を持たした中間膜で挟んだ構成からなる。例えば、図１に示すように２枚のガラス板１、５の間に、遮音性フィルム３を２枚の日射遮蔽性能を持たした中間膜２、４で挟んだ構成からなる合わせガラスである。また、３枚のガラス板の間に、遮音性フィルムと日射遮蔽性能を持たした中間膜で挟んだ構成でも良い。さらには、ガラス、中間膜、フィルムの枚数は上述にこだわらない。
【００２１】
外側の２枚のガラス板は、本発明品の透明性、化学的耐久性、強度、硬度などを得る材料として不可欠である。中央部に配されるガラスも含め、１枚当りのガラス板の厚さは、０．７〜５ｍｍの中から自由に選択でき、ガラスの厚さはそれぞれが異なっても良い。
【００２２】
遮音性を有すフィルムは、遮音性の他、透明性や強度も重要である。フィルムの遮音性は、衝撃を与えることによりその共鳴周波数と振幅の値から求めることができる。一般には５ｄＢ程度の遮音性能が目安となる。なお、この遮音性フィルムとしては、ＰＥＴフィルムが好適である。
【００２３】
日射遮蔽性能を持たした中間膜は、重要であり、不可欠である。この中間膜は一般的にはＰＶＢ膜が使われる。日射遮蔽性能については、機能性超微粒子を付与する方法でも良いし、他の方法でも良い。しかし、この中間膜は、日射遮蔽性能の他、強度や透視性も重要である。また、ガラス板と遮音性を有すフィルムを接着させる効果も必要である。
【００２４】
厚さの合計は５ｍｍ以上８ｍｍ以下であることが必要である。５ｍｍよりも薄いと、耐衝撃性能を満足することはできないし、遮音性能も悪い傾向にある。一方、８ｍｍを超えると、その重量が増すので、例えば一般建築物の窓ガラスとして使いにくくなる。望ましくは、６〜７ｍｍの厚さである。
【００２５】
中間膜と遮音性フィルムの合計厚さが、１．５ｍｍ以上３．８ｍｍ以下であることが重要である。中間膜と遮音性フィルムの合計厚さが１．５ｍｍよりも薄いと、耐衝撃性能を満足することができない。一方、中間膜と遮音性フィルムの合計厚さが３．８ｍｍを超えると、相対的なガラスの割合が下がり、コストが高くなる上、特に夏場での剛性が下がる。
【００２６】
鋼球落下時において、合わせガラスでの最大発生応力と同じ板厚の単板ガラスでの最大発生応力の比は０．８以下であることも必要である。合わせガラスでの最大発生応力と単板ガラスでの最大発生応力の比は、耐衝撃性能を検討するために有用であり、その値が小さい方が耐衝撃性能は上がる。０．８を超えると、ガラス剛性は上がるが、中間膜の破壊現象が顕著になり、結果として耐衝撃性能は下がる。なお、落下させる鋼球としては、特に限定はされないが、ＣＥＮで使われている４．１ｋｇ鋼球やＪＩＳＲ３２０５で指定されている１０４０ｇ鋼球が望ましい。
【００２７】
さらに、１０００〜４０００Ｈｚにおける平均的な遮音性能を５ｄＢ以上向上させることが必要である。ここで、平均的な遮音性能とは、ガラス製品の合計板厚をＴとした場合、１１７６０／Ｔ（Ｈｚ）を中心とするＪＩＳＡ１４１６に準じた１／３オクターブバンドで、板厚Ｔのフロートガラスの遮音特性に対する改善値の５点平均である。すなわち、１０００〜４０００Ｈｚでのコインシデンス効果領域における改善性能である。１０００〜４０００Ｈｚの範囲としたのは、その合計板厚が５〜８ｍｍとなる場合において、コインシデンス効果による差異がこの領域で最も大きくなり、材料による差異が最も顕著となるからである。５ｄＢよりも小さいと、その遮音性は小さすぎ、遮音性に対する要求を満たさない。
【００２８】
日射透過率は７０％以下が必要である。７０％を超えると、日射遮蔽効果が小さくなり、いわゆる断熱性能をもっているとは言えない状況になる。ここで、述べている日射透過率は、いわゆる建築用ガラスの判定で用いられるＤ６５光源（白色光源）での３００〜１８００ｎｍでの値であり、日射透過率はＩＳＯ−ＤＩＳ１３８３７で決められた方法に基づく平均値である。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例に基づき、述べる。
（実施例１）
厚さが３ｍｍで３００ｍｍｘ３００ｍｍのフロートガラスと厚さが０．１ｍｍで３００ｍｍｘ３００ｍｍのＰＥＴフィルムを準備した。先ず、機能性超微粒子（材料：２０ｗｔ％ＡＴＯ（導電性アンチモン含有錫酸化物）、粒径：０．０２μｍ以下）分散ＤＯＰ（ジオクチルフタレート）１０ｇと通常のＤＯＰをＰＶＢ樹脂４８５ｇに添加し、他の紫外線吸収剤とともに、約７０度で約１５分練りこみ混合した。得られた製膜用原料樹脂を型押出機にて１９０℃前後で厚さ０．３８ｍｍ程度にフィルム化し、ロールに巻き取った。このとき、フィルム表面にはエンボスと呼ぶ凹凸を付けた。
【００３０】
次に、ＰＶＢフィルムを３００ｍｍｘ３００ｍｍの大きさに切断し、４枚のＰＶＢフィルムを得た。上から、フロートガラス、２枚のＰＶＢフィルム、ＰＥＴフィルム、２枚のＰＶＢフィルム、フロートガラスとして重ね、合わせガラス化処理を行った。合わせガラス化は、予備接着（ゴム製の真空袋、８０〜１１０℃、２０〜３０分）と本接着（オートクレーブ、１１０〜１４０℃、２０〜４０分、１０〜１４ｋｇｆ／ｃｍ²）の２段階で行った。なお、中間膜と遮音性フィルムの合計厚さは約１．６ｍｍであった。
【００３１】
得られた合わせガラスについて、以下の試験を行った。その結果を図２および３に示す。図２は２０℃における遮音性試験の結果で、２のデータが本発明にあたる。縦軸は音響透過損失（ｄＢ）を、横軸は周波数（Ｈｚ）である。１は基準とするフロートガラス単板（８ｍｍ）、３は従来の合わせガラスの場合を示している。本発明の２の値は、フロートガラス１の値よりも、遮音性能が良好であることが分かる。すなわち、本発明による合わせガラスでは、コインシデンス効果はほとんど認められず、１０００〜４０００Ｈｚにおける遮音性能、この場合は１０００から２５００Ｈｚにおける遮音性能は約７ｄＢであり、５ｄＢ以上であることが確認された。なお、遮音性能の測定は、ＪＩＳＡ１４１６に準じて行った。
【００３２】
図３は、分光透過曲線である。縦軸は透過率（％）、横軸は波長（ｎｍ）であり、１は本発明を２は従来の合わせガラスの場合を示している。本発明による合わせガラスでは、可視光域では透過率が確保されているのに対し、赤外および遠赤外域で透過率が大幅に下がっており、日射遮蔽性が大幅に上がったことを示している。この結果、３００〜１８００ｎｍでの日射透過率が５２％であり、日射透過率が７０％以下であることが確認された。
【００３３】
合わせガラス試料の合計厚さは７．６ｍｍであったので、ほぼ同厚のフロートガラスを準備した。この合わせガラスについて、鋼球落下による最大発生応力を測定し、同じ板厚の単板ガラスでの最大発生応力との比を求めた。鋼球は１０４０ｇ鋼球とし、１ｍの高さから落下させた。測定は協和電業製の歪ゲージＫＧＦ−１−１２０−Ｄ１７−１１Ｌ３Ｍ２Ｓおよび動歪測定装置ＥＤＸ−１５００Ａ型を用い、５回測定した値の最大値を発生応力とした。鋼球落下時の最大発生応力と同じ板厚の単板ガラスでの最大発生応力の比は０．７であった。
【００３４】
さらに、防犯性を調べるため、ＣＥＮ３５６試験に準じた耐衝撃試験を行った。すなわち、寸法が１１００ｘ９００ｍｍの試料を作製し、その試料に４．１ｋｇ鋼球を６ｍの高さから３回落下させた。その結果、貫通する開口部直径は１０ｍｍ未満であり、防犯レベルＰ３Ａに合格していることを確認した。
【００３５】
（実施例２）
実施例１と同様の手法で、０．５５ｍｍの機能性超微粒子付与のＰＶＢフィルムを得た。このＰＶＢフィルム３枚と板厚２．５ｍｍのフロートガラス２枚、１．１ｍｍのフロートガラス１枚、０．１ｍのＰＥＴフィルム1枚を組み合わせ、７層の合わせガラスとした。すなわち、外側から２．５ｍｍフロートガラス、ＰＶＢフィルム、ＰＥＴフィルム、ＰＶＢフィルム、１．１ｍｍフロートガラス、ＰＶＢフィルム、２．５ｍｍフロートガラスとなる構成の合わせガラスを製作し、この合わせガラスで実施例１と同様の試験を行った。なお、この合わせガラス試料の合計厚さは約７．９ｍｍであり、中間膜と遮音性フィルムの合計厚さは約１．８ｍｍであった。
【００３６】
この結果、１０００〜４０００Ｈｚにおける遮音性能は８ｄＢで５ｄＢ以上であること、および日射透過率は４９％で日射透過率が７０％以下であることが確認された。また、鋼球落下時の最大発生応力と同じ板厚の単板ガラスでの最大発生応力の比は０．６５であった。さらに、ＣＥＮ３５６試験に準じた４．１ｋｇ鋼球落下試験で防犯レベルＰ３Ａに合格していることを確認した。
【００３７】
（実施例３）
実施例１と同様の条件とし、１．８ｍｍのフロートガラスに変え、その合わせガラスで実施例１と同様の試験を行った。なお、この合わせガラス試料の合計厚さは約５．２ｍｍであり、中間膜と遮音性フィルムの合計厚さは約１．６ｍｍであった。
【００３８】
この結果、１０００〜４０００Ｈｚにおける遮音性能は６ｄＢで５ｄＢ以上であること、および日射透過率は５３％で日射透過率が７０％以下であることが確認された。また、鋼球落下時の最大発生応力と同じ板厚の単板ガラスでの最大発生応力の比は０．７５であった。さらに、ＣＥＮ３５６試験に準じた４．１ｋｇ鋼球落下試験で防犯レベルＰ３Ａに合格していることを確認した。
【００３９】
（比較例１）
実施例１と同様の合わせガラスを、ＰＥＴフィルムなしで作製した。この合わせガラスで実施例１〜３と同様の試験を行った。なお、この合わせガラス試料の合計厚さは約７．６ｍｍであり、中間膜と遮音性フィルムの合計厚さは約１．６ｍｍであった。
【００４０】
この結果、１０００〜４０００Ｈｚにおける遮音性能は４ｄＢで通常の合わせガラスと同等であり、遮音性能に問題が発生した。また、鋼球落下時の最大発生応力と同じ板厚の単板ガラスでの最大発生応力の比は０．７であった。ＣＥＮ３５６試験に準じた４．１ｋｇ鋼球落下試験で防犯レベルＰ３Ａには合格しなかった。
【００４１】
（比較例２）
実施例１と同様の手法で、０．２９ｍｍの機能性超微粒子付与のＰＶＢフィルムを得た。このＰＶＢフィルムを用い、実施例３と同様の合わせガラスを得、実施例１〜３と同様の試験を行った。この合わせガラス試料の合計厚さは約４．９ｍｍであり、中間膜と遮音性フィルムの合計厚さは約１．３ｍｍであった。
【００４２】
この結果、１０００〜４０００Ｈｚにおける遮音性能は４ｄＢ、日射透過率が７８％、ＣＥＮ３５６試験に準じた４．１ｋｇ鋼球落下試験では防犯レベルＰ３Ａには合格しなかった。すなわち、遮音性能、日射透過率、耐衝撃試験性能とも問題が発生した。なお、鋼球落下時の最大発生応力と同じ板厚の単板ガラスでの最大発生応力の比は０．８５であった。
【００４３】
（比較例３）
実施例２と同様の手法で、７層の合わせガラスを作成した。但し、板厚１．８ｍｍフロートガラス２枚と１．１ｍｍのフロートガラス、０．３８ｍｍの機能性超微粒子付与のＰＶＢフィルムを合計１０枚、および０．１ｍのＰＥＴフィルムを組み合わせで作成した。この合わせガラスについて、実施例１〜３と同様の試験を行った。なお、この合わせガラス試料における中間膜と遮音性フィルムの合計厚さは約３．９ｍｍであった。
【００４４】
この結果、１０００〜４０００Ｈｚにおける遮音性能は１２ｄＢ、日射透過率が３９％であった。しかし、この合わせガラス試料のトータル厚さは８．６ｍｍとなって準備していたサッシ枠に入れることができなかった。さらに、大幅なコスト増となったため、建築用窓ガラスとしては実用化できなかった。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、遮音性と日射遮蔽性および耐衝撃性能を備えた軽量の合わせガラスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例を示す５層構造の合わせガラスの概念図である。
【図２】実施例１で得られた２０℃における遮音性試験の結果である。
【図３】実施例１で得られた分光透過曲線の結果である。
【符号の説明】
１ガラス板
２中間膜
３遮音フィルム
４中間膜
５ガラス板

Claims

複数枚のガラス板状体と中間膜層を有する合わせガラスにおいて、遮音性フィルムを２枚以上の日射遮蔽性能を持たした中間膜で挟んだ構成からなり、日射遮蔽性能、遮音性能および耐衝撃性能を有することおよび厚さの合計が５ｍｍ以上８ｍｍ以下であることを特徴とする合わせガラス。
請求項１に記載の合わせガラスにおいて、中間膜と遮音性フィルムの合計厚さが、１．５ｍｍ以上３．８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の合わせガラス。
請求項１に記載の合わせガラスにおいて、鋼球落下時における最大発生応力と同じ板厚の単板ガラスでの最大発生応力の比が０．８以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の合わせガラス。
請求項１に記載の合わせガラスにおいて、１０００〜４０００Ｈｚにおける遮音性能が５ｄＢ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の合わせガラス。
請求項１に記載の合わせガラスにおいて、３００〜１８００ｎｍにおける日射透過率が７０％以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の合わせガラス。