JP2005068774A - 複層ガラス窓 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、防犯性、安全性、防災性に優れ、かつ耐久性、気密性に優れた複層ガラス窓を提供する。
【解決手段】 ガラス板と透明合成樹脂板とを透明粘着材を介して積層した合わせガラスを、前記透明合成樹脂板面が空気層側になるように、スペーサーを介して前記合わせガラス同士、または単板ガラスと向かい合わせて配置させ、封着材で固定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は防犯性、安全性、防災性、断熱性、防音性、防露性の要求される住宅やビルの建材用窓、および車両、船舶、航空機、機械装置等の窓に有用な複層ガラス窓に関する。

複層ガラス窓は、断熱性、防音性、防露性が良いことから、省エネルギーや快適生活環境の要求の高まりとともに広く用いられるようになっている。例えば、複層ガラス窓には、２枚のガラスをスペーサーで空間を形成させて配置し、空間部を乾燥空気で封止した構成や、空間部を真空にして封止した構成などがあり、空間部が吸湿しないように封止することが重要な技術となっている。

一方、近年ガラス窓の打ち破りや焼き破り等の犯罪が多発しており、住宅窓の防犯性能向上も望まれるようになり、防犯ガラス窓も普及してきている。例えば、防犯窓では単板ガラス窓に防犯フィルムを貼った構成や２枚のガラスを強靱な中間膜で合わせた構成、更には２枚のガラス板の間にポリカーボネート（ＰＣ）シートを入れて熱可塑性中間膜で合わせた構成などがあり、熱、衝撃、鋭利な道具に強い中間膜やシートをガラスに合わせる方法が重要な技術となっている。

これら従来技術を顧みると、複層ガラス窓は防犯性、安全性、防災性に関して不十分であり、一方防犯ガラス窓は断熱性、防音性、防露性に関して不十分である。

ＰＣ合わせガラスを用いたＰＣ複層ガラス窓は、合わせガラスと複層ガラスの利点を両立できるため、窓として優れている。実際に、新幹線客車窓として、車外側からＰＣ／中間膜／ガラス／空気層／ガラスの順で構成した複層ガラス窓の採用事例がある。しかし、最外層にＰＣを配置すると、ガラスに比べてキズが入りやすく、長期の外観品質を維持することが難しい。更に、ＰＣとガラスのような異種材料間での２層合わせガラスでは線膨張係数が異なることから、従来のような硬い中間膜では反りが発生するという問題があり、窓のサイズを大きくすることはガラスの反りも大きくさせ、複層窓の気密性を低下させることから一般の住宅用窓までは普及していない状況である。

そこで本発明は、防犯性、安全性、防災性に優れ、かつ耐久性、気密性に優れた複層ガラス窓を提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

請求項１の発明は、ガラス板１と透明合成樹脂板３とを透明粘着材２を介して積層した合わせガラスを、前記透明合成樹脂板面が空気層７側になるように、スペーサー５を介して前記合わせガラス同士、または単板ガラスと向かい合わせて配置させ、封着材６で固定したことを特徴とする複層ガラス窓を提供して前記課題を解決する。

この発明によれば、複層ガラス窓に透明合成樹脂板３とガラス板１の合わせガラスを使用しているため、防犯性、安全性、防災性に優れている。また、表層がガラスとなる構成であるので、耐久性に優れている。さらに、透明合成樹脂板３とガラス板１との間に、固い中間膜ではなく柔らかい素材である透明粘着材２を使用しているため、接着剤により貼り合わせた場合のように２層の位置関係が固定されることがないので、透明粘着材層がガラス板１と合成樹脂板３の線膨張差を吸収することによって、透明合成樹脂板３の反りを防止でき、複層ガラス窓の気密性を向上させることができる。

請求項２の発明は、前記透明粘着材２のガラス転移温度が−２０℃以下、かつ保持力のズレ長さが１．０〜１３ｍｍであることを特徴とする。

ここで、保持力のズレ長さとは、透明粘着材２を用いて、３８μｍＰＥＴフィルムをＳＵＳ板に面積２０ｍｍ×２０ｍｍで接着させた後、ＪＩＳ Ｚ０２３７に準じて、４０℃の環境下で４．９Ｎの荷重を２時間かけた後のズレ長さを計測した値である。

この発明によれば、透明粘着材２が、比較的低いガラス転移温度および適度なズレ長さを有していることから、寒暖の気候の変化があっても、透明粘着材２の柔軟性、接着性を良好に保つことができるため、複層ガラス窓の反りを防止して、気密性をより向上させることができる。

請求項３の発明は、前記透明粘着材２の厚さが０．１〜２ｍｍであることを特徴とする。

この発明によれば、ガラス板１と透明合成樹脂板３との接着性に優れた複層ガラス窓とすることができる。

請求項４の発明は、前記透明合成樹脂板３の空気層７に接する面、もしくは両面に、透明金属酸化物膜層４が積層され、前記透明金属酸化物膜層４とスペーサー５が封着材６で固定されていることを特徴とする。

この発明によれば、透明合成樹脂板３がガスバリヤー性の高い金属酸化物膜４で覆われているので、外界からの水分及び封着材６に含まれる添加剤成分が透明合成樹脂板層へ進入することを防止でき、気密性、耐久性に優れた複層ガラス窓とすることができる。

請求項５の発明は、前記合わせガラスの４辺の端部周囲がアルミテープ１０で被覆処理され、前記アルミテープ１０とスペーサー５が封着材６で固定されていることを特徴とする。

この発明によれば、アルミテープ１０が外界からの水分及び封着材６に含まれる添加剤成分が透明合成樹脂板層へ進入することを防止するので、気密性、耐久性に優れた複層ガラス窓とすることができる。

請求項６の発明は、前記合わせガラスにおける前記透明合成樹脂板３が、前記ガラス板１より一回り小さい寸法であることを特徴とする。

この発明によれば、透明合成樹脂板３が封着材に接触しないため、封着材６に含まれる添加剤成分による透明合成樹脂板３の劣化を防ぐことができ、耐久性に優れた複層ガラス窓とすることができる。

本発明の複層ガラス窓は、透明合成樹脂板とガラス板の合わせガラスを使用しているため、防犯性、安全性、防災性に優れている。また、柔軟な透明粘着材を用いて合成樹脂板とガラス板を積層しているので、柔軟な粘着材層がガラス板と合成樹脂板の線膨張差を吸収する。そのため、寒暖の厳しい環境下に置かれても、透明合成樹脂板のみが伸縮することによる反りや剥離を防止することができ、ひいては複層ガラス窓の気密性を向上させることができる。さらに、透明蒸着膜層やアルミテープを介して封着材で固定したり、合わせガラスにおける透明合成樹脂板のサイズをガラス板より小さくすることで、封着材に含まれる添加剤成分による合成樹脂板の劣化を防止することができる。

本発明のこのような作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための最良の形態から明らかにされる。

図１は、本発明の基本形態である複層ガラス窓の断面概略図である。図１の複層ガラス窓において、複層ガラスの一方は単層ガラス板１’であり、他方は、ガラス板１と透明合成樹脂板３とを透明粘着材２で積層させた合わせガラスの構造になっている。

本発明に用いられるガラス板１、１’は、通常の複層ガラスに使用しているガラス板を使用できるが、それ以外にも、熱処理や化学処理された強化ガラス板、すりガラス等の型ガラス板、網入りガラス板等も使用することができる。

透明合成樹脂板３としては、アクリル板、ポリカーボネート板、塩化ビニル板、脂環系ポリオレフィン板等の透明性の高いものが好ましく用いられるが、安全性や防犯性の点から、特にポリカーボネートが好ましい。また、透明合成樹脂板３に紫外線吸収および反射、熱戦吸収及び反射、透過率調整、反射防止等の機能を付与することもできる。このような機能を付すことによって複層ガラス窓の断熱効果が高まり、ひいては省エネルギーに寄与することにもなる。

透明粘着材２は、アクリル系、シリコーン系、ウレタン系、ゴム系、スチレンエラストマー系等、どのような粘着材でもよいが、透明性、耐久性の観点からアクリル系やシリコーン系が好ましく、特にアクリル酸エステル共重合体と硬化剤と光重合開始剤からなるアクリル系の粘着剤が好ましい。

ベース樹脂と架橋剤との組合わせを特に限定するものではないが、中でも、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体と紫外線架橋剤との組合わせが好ましい。(メタ)アクリル酸エステル系共重合体を形成するために用いる（メタ）アクリレート、すなわち、アルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレート成分としては、アルキル基がｎ−オクチル、イソオクチル、２−エチルヘキシル、ｎ−ブチル、イソブチル、メチル、エチル、イソプロピルのうちのいずれか１つであるアルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレートの１種またはこれらから選ばれた２種以上の混合物が使用するのが好ましい。その他の成分として、カルボキシル基、水酸基、グリシジル基等の有機官能基を有するアクリレートまたはメタクリレートを共重合しても良い。前記アルキル（メタ）アクリレート成分と有機官能基を有する（メタ）アクリレート成分を適宜に選択、組み合わせたモノマー成分を出発原料として加熱重合して得ることができる。

ベース樹脂と架橋剤との最も好ましい組合わせの一例として、α、β不飽和カルボン酸を含有した（メタ）アクリル酸エステル系共重合体をベース樹脂とし、不飽和カルボン酸と反応する有機官能基含有（メタ）アクリレートモノマー及び光開始剤を含有してなるものを挙げることができる。この際、α、β不飽和カルボン酸を含有した（メタ）アクリル酸エステル系共重合体としては、例えば、イソ−オクチルアクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート等から少なく
とも１種類以上と、アクリル酸とを共重合させたものである。有機官能基含有（メタ）アクリレートモノマーとしては、グリシジル基含有（メタ）アクリレートモノマー、ヒドロキシ基含有（メタ）アクリレートモノマー、イソシアネート基含有（メタ）アクリレートモノマー等の前記不飽和カルボン酸と反応する官能基を有するものを用いることができる。その含有量は、（メタ）アクリル酸エステル系共重合体１００質量部に対し、０．０１〜１．０質量部、特に０．０２〜０．１質量部とするのが好ましい。光開始剤としては、着色性及び臭気性の少ないものが好ましい。例えば、ベンゾフェノン、ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトンのいずれか或いはこれらの二種類以上の組合わせを用いることができる。その添加量は、（メタ）アクリル酸エステル系共重合体１００質量部に対し、０．０５〜２．０質量部、特に０．１〜１．０質量部とするのが好ましい。そして、このような不飽和カルボン酸と、（メタ）アクリレートモノマーの有機官能基とを反応させて（メタ）アクリロイル基をグラフトさせてシート状に成形し、得られたシート体に対して、直接或いは透明な離型フィルムを介して、高圧水銀ランプなどを用いて紫外線を照射して架橋させればよい。紫外線の照射に際し、モノマー及び光開始剤の量に応じて照射量を調節することにより好ましい弾性率を得ることができる。

透明粘着材２のガラス転移温度は、真冬の寒さの厳しい環境下でも粘着材の柔軟性を保てるように、−２０℃以下であることが好ましく、さらには−７０℃〜−４０℃であることが好ましい。

また、真夏の暑さの厳しい環境下でも合わせた板材１、３がずり落ちたり剥がれたりしないように、透明粘着材２には保持力が必要であることから、透明粘着材２のズレ長さは、１．０ｍｍ〜１３ｍｍであることが好ましく、さらに５ｍｍ〜１０ｍｍであることがより好ましい。

このように透明粘着材２のガラス転移温度とズレ長さを調節することにより、透明粘着材２柔軟性と、接着耐久性を両立することができ、これにより合わせガラスの反りを防止したり、複層ガラスの気密性を向上させたりすることができる。すなわちこのことにより透明合成樹脂板３を空気層側に位置させたことと相まって、合わせガラスの反りの反復による呼吸作用も少なく、空気層の気密性を向上させて透明合成樹脂３を保護することができる。

本発明の複層ガラス窓において、ガラス板１や透明合成樹脂板３は微細な凹凸を有していることから、その凹凸を吸収してこれらを良好に接着させるために、透明粘着材２はある程度の厚さが必要となる。一方、あまり厚すぎると複層ガラス全体の厚さも厚くしなければならず、生産性に劣ることになる。したがって、透明粘着材２の厚さは、０．１〜２ｍｍであることが好ましく、０．５〜１．５ｍｍが特に好ましい。

合わせガラスの製造方法は、特に限定されない。例えば、予め透明粘着材２をシート状に成型しておき、ガラス板１と透明合成樹脂板３の間に挟んで高温、高圧下で貼り合わせる方法、紫外線硬化樹脂である透明粘着材２をシート状に成型し、ガラス板１と透明合成樹脂板３の間に挟んで紫外線を照射する方法、等が挙げられる。中でも、透明粘着材２として紫外線硬化樹脂を用いて、紫外線照射により貼り合わせることが好ましい。紫外線硬化樹脂を用いると、ガラス板１と透明合成樹脂板３の合わせガラスの作成時にオートクレーブ等の大型装置での加熱、加圧の必要がないため、経済性の点で優れており、また、室温で製造可能であることから、加熱による透明合成樹脂板３の反りが発生しないという利点も有する。

図１において、合わせガラスと単層ガラス１’は、合わせガラスの透明合成樹脂板面を空気層７側にして、スペーサー５を介して向かいあわせて配置され、封着材６により固定される。固定された複層ガラスは、アタッチメント８中にアタッチメントシーラー９で固定され、複層ガラス窓となる。スペーサー５、封着材６、アタッチメント８、およびアタッチメントシーラー９は、いずれも複層ガラス窓の作成に通常使用される公知のものを使用することができ、例えば、封着材６としては、ブチル系、シリコーン系、サルファイド系、クロロプレン系のものが挙げられる。

透明合成樹脂板３は、外気と接した場合に吸湿しやすい材料であることから空気層７側とするが、複層化する際には、気密性をあげる封止方法をとることが好ましい。また、合成樹脂板３は、封着材６と接触すると、封着材６に含まれる添加剤成分が空気層７側にこもって、それによって劣化（白化、クラック等）しやすいことから、封着材と接しないようにすることが好ましい。このような観点から、透明合成樹脂板３の空気層７側の面、あるいは両面に、透明金属酸化物膜４が形成されることが好ましい。図２の複層ガラス窓では、合成樹脂板の空気層側の面に透明金属酸化物膜４が形成されている。金属酸化物膜はガスバリヤー性が高いことから、これで透明合成樹脂板表面を覆うことにより、合成樹脂板の表面からの吸湿あるいは水分の揮散を防止させることができ、気密性を向上させることができる。また、スペーサー５と透明合成樹脂板３が封着材６で固定される際に、透明金属酸化物膜４の存在により、封着材６は透明合成樹脂板３と直接接することができないため、封着材６に含まれる添加剤成分が透明合成樹脂板３へ移行することを防ぐこともできる。

本発明に使用できる透明金属酸化物膜４は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、インジウムすず酸化物、窒化ケイ素、フッ化マグネシウムおよび酸化チタン等があり、真空蒸着、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、スパッタリング等の方法を用いて直接合成樹脂板３の表面に形成させても良いし、ＰＥＴフィルム等の高剛性フィルムに形成させた状態で高剛性フィルムを合成樹脂板に積層させて使用しても良い。

透明金属酸化物膜４の他にも、気密性および耐久性を向上させるために、アルミテープを用いることも好ましい。本発明の別の形態の複層ガラス窓の断面概略図を示す図３では、合わせガラスの４辺端部周囲がアルミテープ１０で被覆処理された構成となっている。このアルミテープは、透明金属酸化物膜４と同様、封着材６が透明合成樹脂板３と直接接するのを妨げるため、封着材６に含まれる添加剤成分が透明合成樹脂板３へ移行することを防ぎ、複層ガラス窓の耐久性を向上させることができる。

本発明の別の形態である、図４に示される複層ガラス窓では、ガラス板１に比べて透明合成樹脂板３が縦、横ともに一回り小さく、透明合成樹脂板３の上下左右にも空気層７が設けられている構成になっている。これにより、温度等の環境変化があっても複層窓の空気層７内で透明合成樹脂板３は自由に伸縮できるので、透明合成樹脂板３の反りが起こりにくく、さらに、封着材６との間にも隙間を有しているので、前述の透明金属酸化物膜４やアルミテープと同様、封着材６が透明合成樹脂板３に触れず、封着材６に含まれる添加剤成分が透明合成樹脂板３へ移行することを防ぐことができる。ガラス板１に対する透明合成樹脂板３の大きさの割合は、合成樹脂の種類により異なり、透明合成樹脂板３が最大限膨張する環境を把握して、封着材６に接触しないようなサイズにすればよい。例えば、透明合成樹脂板３がポリカーボネートである場合、封着剤６との間に１〜３ｍｍの間隙があるのが好ましい。そのためにはガラス板１に対して６ｍｍ〜８ｍｍの余白が生ずる大きさが好ましい。

図１〜４においては、複層ガラスの一方は単層ガラス１’の構成になっているが、単層ガラス１’の代わりに、合わせガラスとした構成であってもよい。複層ガラスの２つのガラス共に合わせガラスにすることにより、より防犯性、安全性、防災性に優れた複層ガラス窓とすることができる。

（実施例１）
＜透明粘着材の作成＞
アクリル酸エステル共重合体１００質量部に対し、硬化剤として１，４−ノナンジオールジアクリレートを０．０５質量部、光開始剤としてベンゾフェノンを０．３質量部添加して溶融攪拌した後、これを厚さ７５μｍと１００μｍの離型ＰＥＴに挟んで、厚み０．５ｍｍのシート状にホットメルト成形した。次いで、高圧水銀ランプを用いて片面積算光量が３６００ｍＪ／ｃｍ^２となるようにランプを離型ＰＥＴ越しに表裏照射させて、透明粘着シートを得た。なお、用いたアクリル酸エステル共重合体の組成は、ｎ−ブチルアクリレート７８．４質量％、２−エチルヘキシルアクリレート１９．６質量％、アクリル酸２．０質量％を共重合させたもので、Ｔｇは−５５℃、１３０℃溶融粘度は２５万（ｍＰａ・ｓ）であった。

＜複層ガラスの作成＞
透明合成樹脂板である、両面に直接シリカ膜を蒸着させたポリカーボネート（ＰＣ）板（厚さ２ｍｍ×巾６１０ｍｍ×長さ６１０ｍｍ）の一方に、片面の離型フィルムを剥がした上記透明粘着シートをニップロールと駆動ロール間で、初めて接触するようにロール間へ搬入させ、線圧力９．８Ｎ／ｃｍ、速度５ｍ／分で貼った後、残りの離型フィルムを剥がした。
次に、上記粘着シートを貼ったＰＣ板を粘着シートを介してガラス板（市販のフロートガラス、厚さ３ｍｍ×巾６１０ｍｍ×長さ６１０ｍｍ）に接触させずに向かい合わせ、２枚の板の端部をニップロールと駆動ロール間で、初めて接触するようにニップロール（線圧力：２９４Ｎ／ｃｍ、速度：０．５ｍ／分）に挟んでＰＣ合わせガラスを得た。
このＰＣ合わせガラスのＰＣ面が空気層側になるように配置して、もう１枚のガラス板と向かい合わせて、ガラス面とアルミスペーサーおよびシリカ蒸着面とアルミスペーサーとの間をブチルゴム系の封着材で固定してＰＣ入り防犯複層ガラスを得た。

（実施例２）
実施例１で得た透明粘着シートを用いて、市販のＰＣ板（厚さ２ｍｍ×巾６１０ｍｍ×長さ６１０ｍｍ）と市販のフロートガラス（厚さ３ｍｍ×巾６１０ｍｍ×長さ６１０ｍｍ）とを実施例１と同様の方法で貼り合わせることによりＰＣ合わせガラスを作製し、端部周囲をアルミ粘着テープで被覆した。このＰＣ合わせガラスのＰＣ面が空気層側になるように配置して、もう１枚のガラス板と向かい合わせて、ガラス面とアルミスペーサーおよびアルミテープとアルミスペーサーとの間をブチルゴム系の封着材で固定してＰＣ入り防犯複層ガラスを得た。

（実施例３）
実施例１で得た透明粘着シートを用いて、市販のフロートガラス（厚さ３ｍｍ×巾６１０ｍｍ×長さ６１０ｍｍ）に対し、ガラス板のサイズより約０．５％だけ巾と長さを小さくした市販のＰＣ板（厚さ２ｍｍ×巾６０７ｍｍ×長さ６０７ｍｍ）とを実施例１と同様の条件でＰＣ板をガラス板に額縁状に合わせて貼り合わせ、ＰＣ合わせガラスを得た。このＰＣ合わせガラスのＰＣ面が空気層側になるように配置して、もう１枚のガラス板と向かい合わせて、２枚のガラス面とアルミスペーサーをブチルゴム系の封着材で固定してＰＣ入り防犯複層ガラスを得た。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う複層ガラスもまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

本発明の基本形態の複層ガラス窓の断面概略図である。 金属酸化物膜層を有する複層ガラス窓の断面概略図である。 アルミテープを有する複層ガラス窓の断面概略図である。 ガラス板より一回り小さい寸法の透明合成樹脂板を有する複層ガラス窓の断面概略図である。

符号の説明

１、１’：ガラス板
２ ：透明粘着材
３ ：透明合成樹脂板
４ ：金属酸化物膜層
５ ：スペーサー
６ ：封着材
７ ：空気層
８ ：アタッチメント
９ ：アタッチメントシーラー
１０：アルミテープ

Claims (6)

1. ガラス板と透明合成樹脂板とを透明粘着材を介して積層した合わせガラスを、前記透明合成樹脂板面が空気層側になるように、スペーサーを介して前記合わせガラス同士、または単板ガラスと向かい合わせて配置させ、封着材で固定したことを特徴とする複層ガラス窓。
2. 前記透明粘着材のガラス転移温度が−２０℃以下、かつ保持力のズレ長さが１．０〜１３ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の複層ガラス窓。
3. 前記透明粘着材の厚さが０．１〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１または２記載の複層ガラス窓。
4. 前記透明合成樹脂板の空気層に接する面、もしくは両面に、透明金属酸化物膜層が積層され、前記透明金属酸化物膜層とスペーサーが封着材で固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の複層ガラス窓。
5. 前記合わせガラスの４辺の端部周囲がアルミテープで被覆処理され、前記アルミテープとスペーサーが封着材で固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の複層ガラス窓。
6. 前記合わせガラスにおける前記透明合成樹脂板が、前記ガラス板より一回り小さい寸法であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の複層ガラス窓。

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