JP2005289687A

JP2005289687A - 複層ガラス及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005289687A
Application number: JP2004104640A
Authority: JP
Inventors: Takeo Watanabe; 武夫渡辺; Keisuke Tanaka; 啓介田中; Toshiaki Kitazoe; 敏昭北添
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】内部結露を防止することができる複層ガラス及びその製造方法を提供する。
【解決手段】複層ガラス１は、主として、間に断熱空間４を規定する２枚の板ガラス２，３と、板ガラス２，３が互いに平行に対峙するように板ガラス２，３間に嵌挿されたスペーサ５とから成る。この複層ガラス１は、さらに、スペーサ５の外側において板ガラス２，３間に充填されたシリコーン系又はポリサリファイド系等の二次シール材８とを有する。板ガラス２，３の各々は、断熱空間４側において最も外側に形成された最表面層２０ａと、最表面層２０ａの内側に形成された内部層２０ｂとを有する。最表面層２０ａのアルカリ金属成分濃度は、内部層２０ｂのアルカリ金属成分濃度よりも低い。
【選択図】図１

Description

本発明は、複層ガラス及びその製造方法に関し、特に、戸建て住宅、集合住宅、ビルディング等の窓に使用される複層ガラス及びその製造方法に関する。

地球環境保護のための省エネルギーを目的として、戸建て住宅、集合住宅、ビルディング等の窓に断熱効果及び遮熱効果をもった複層ガラスが広く使用されている。この複層ガラスは、主として、間に断熱空間を規定する２枚の板ガラスと、板ガラス間に嵌挿されたスペーサと、スペーサの外側において板ガラス間に充填された二次シール材とを有し、通常の条件で使用された場合、１０年以上の期間にわたって内部結露を防止すると共に断熱効果及び遮熱効果を持続する(例えば、特許文献１)。
特開平０８−０２８１４９号公報

しかしながら、複層ガラスが使用される条件によっては、使用期間が１０年以内であっても、ガラス板と二次シール材との接着力の低下により気密性が低下して、内部結露が発生するという問題があった。

従来、上述した気密性の低下を防止するために、シール材の材質を変更したり、複層ガラスが施工される金属製サッシに水が入らないように複層ガラスの構造を改善して来ていたが、気密性の低下を有効に防止するものではなかった。

本発明の目的は、内部結露を防止することができる複層ガラス及びその製造方法を提供することにある。

上述の目的を達成するために、請求項１記載の複層ガラスは、間に断熱空間を規定する少なくとも２枚の板ガラスを備え、前記板ガラスの各々は、前記断熱空間側において最も外側に形成された最表面層と、前記最表面層の内側に形成された内部層と、を有する複層ガラスにおいて、前記板ガラスの少なくとも一つは、前記最表面層のアルカリ金属成分濃度が前記内部層のアルカリ金属成分濃度よりも低いことを特徴とする。

請求項２記載の複層ガラスは、請求項１記載の複層ガラスにおいて、前記最表面層のアルカリ金属成分濃度と前記内部層のアルカリ金属成分濃度との比は、０．５以下であることを特徴とする。

上述の目的を達成するために、請求項３記載の複層ガラスの製造方法は、間に断熱空間を規定する少なくとも２枚の板ガラスを備え、前記板ガラスの各々は、前記断熱空間側において最も外側に形成された最表面層と、前記最表面層の内側に形成された内部層と、を有する複層ガラスの製造方法において、前記板ガラスの少なくとも１つに脱アルカリ金属イオン処理を施すために、前記板ガラスの少なくとも１つを所定時間流体に曝すことを特徴とする。

請求項４記載の複層ガラスの製造方法は、請求項３記載の複層ガラスの製造方法において、前記流体は液体であることを特徴とする。

請求項５記載の複層ガラスの製造方法は、請求項４記載の複層ガラスの製造方法において、前記液体は所定温度の温水であることを特徴とする。

請求項６記載の複層ガラスの製造方法は、請求項５記載の複層ガラスの製造方法において、前記所定温度は６０〜９９℃であることを特徴とする。

請求項７記載の複層ガラスの製造方法は、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の複層ガラスの製造方法において、前記所定時間は２０分〜２０時間であることを特徴とする。

請求項８記載の複層ガラスの製造方法は、請求項４記載の複層ガラスの製造方法において、前記液体は所定水素イオン濃度及び所定温度の酸性水溶液であることを特徴とする。

請求項９記載の複層ガラスの製造方法は、請求項８記載の複層ガラスの製造方法において、前記所定水素イオン濃度はｐＨ０．５〜６であることを特徴とする。

請求項１０記載の複層ガラスの製造方法は、請求項８又は９記載の複層ガラスの製造方法において、前記所定温度は１５〜９９℃であることを特徴とする。

請求項１１記載の複層ガラスの製造方法は、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の複層ガラスの製造方法において、前記所定時間は５分〜５時間であることを特徴とする。

請求項１２記載の複層ガラスの製造方法は、請求項３記載の複層ガラスの製造方法において、前記流体は気体であることを特徴とする。

請求項１３記載の複層ガラスの製造方法は、請求項１２記載の複層ガラスの製造方法において、前記気体は所定湿度及び所定温度の高温高湿雰囲気であることを特徴とする。

請求項１４記載の複層ガラスの製造方法は、請求項１３記載の複層ガラスの製造方法において、前記所定湿度は６０〜９０％ＲＨであることを特徴とする。

請求項１５記載の複層ガラスの製造方法は、請求項１３又は１４記載の複層ガラスの製造方法において、前記所定温度は６０〜２００℃であることを特徴とする。

請求項１６記載の複層ガラスの製造方法は、請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の複層ガラスの製造方法において、前記所定時間は１時間〜１０日間であることを特徴とする。

以上詳細に説明したように、請求項１記載の複層ガラスによれば、最表面層のアルカリ金属成分濃度が内部層のアルカリ金属成分濃度よりも低いので、板ガラスからのアルカリ金属成分の溶出を抑制して二次シール材に含まれる接着力の低下を抑制することができ、もって気密性の低下を防止して、内部結露を防止することができる。

請求項３記載の複層ガラスの製造方法によれば、前記板ガラスの少なくとも１つに脱アルカリ金属イオン処理を施すために、前記板ガラスの少なくとも１つを所定時間流体に曝すので、最表面層のアルカリ金属成分濃度を内部層のアルカリ金属成分濃度よりも小さくすることができる。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、間に断熱空間を規定する少なくとも２枚の板ガラスを備え、前記板ガラスの各々は、前記断熱空間側において最も外側に形成された最表面層と、前記最表面層の内側に形成された内部層と、を有する複層ガラスにおいて、板ガラスの少なくとも一つは、最表面層のアルカリ金属成分濃度が内部層のアルカリ金属成分濃度よりも低いと、気密性の低下を防止して、内部結露を防止することができることを見出した。

本発明は、上記研究の結果に基づいてなされたものである。

以下、本発明の実施の形態に係る複層ガラスを詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係る複層ガラスの概略構成を示す図である。

図１において、複層ガラス１は、主として、間に断熱空間４を規定する２枚の板ガラス２，３と、板ガラス２，３が互いに平行に対峙するように板ガラス２，３間に嵌挿されたスペーサ５とから成る。この断熱空間４には乾燥空気が封入されている。スペーサ５は、乾燥材６ａ入りのアルミ製スペーサ部材６と、スペーサ部材６と板ガラス２間及びスペーサ部材６と板ガラス３間に嵌挿されたポリイソブチレン等の一対の一次シール材７とから成る。この複層ガラス１は、さらに、スペーサ５の外側において板ガラス２，３間に充填されたシリコーン系又はポリサリファイド系等の二次シール材８とを有する。

上記複層ガラス１は、断面コの字形をなすサッシ等のガラス保持枠９にグレージングチャンネル１０を介して収容される。

また、上記板ガラス２，３には、後述する脱アルカリ金属イオン処理を施したものが使用される。

図２は、図１の複層ガラス１における板ガラス２，３の脱アルカリ金属イオン処理後の表面部分の拡大断面図と、それに対応する板ガラス２，３の表面部分の深さと金属イオン濃度との関係を示すグラフである。

図２において、板ガラス２，３の各々は、断熱空間４側において最も外側に形成された最表面層２０ａと、最表面層２０ａの内側に形成された内部層２０ｂとを有する。最表面層２０ａ及び内部層２０ｂは表面層２０を構成する。

また、板ガラス２，３の材料として、例えば、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノシリケートガラス、アルミノホウ珪酸ガラス等を用いることができる。このうち、ソーダライムガラス組成としては、例えば、ＳｉＯ_２：５０〜７５重量％，Ａｌ_２Ｏ_３：０．５〜２．５重量％，Ｆｅ_２Ｏ_３：０〜１．０重量％，ＣａＯ：５．０〜１４．０重量％，ＭｇＯ：０〜４．５重量％，Ｎａ_２Ｏ：５．０〜１６．０重量％，Ｋ_２Ｏ：０〜２．０重量％，ＴｉＯ_２：０〜０．５重量％，ＳＯ_３：０〜０．５重量％が挙げられる。また、アルミノシリケートガラス組成としては、例えば、ＳｉＯ_２：５８．０〜７５．０重量％、ＺｒＯ_２：０〜１５．０重量％、Ａｌ_２Ｏ_３：５．０〜２３．０重量％、Ｋ_２Ｏ：４．０〜１０．０重量％、Ｎａ_２Ｏ：４．０〜１３．０重量％を主成分としたものが挙げられる。また、上記アルミノシリケートガラスには他の成分として５重量％以下のＭｎＯ，ＣａＯ，ＭｇＯ，ＴｉＯ_２，Ｓｂ_２Ｏ_３，Ａｓ_２Ｏ_３，Ｋ_２Ｏ，ＰｂＯ，ＳＯ_３，Ｐ_２Ｏ_５，Ｂ_２Ｏ_３，Ｌａ_２Ｏ_３，ＺｎＯ等を混合しても良い。

脱アルカリ金属イオン処理は、板ガラス２，３を、６０〜９９℃の温水中に２０分〜２０時間程度浸漬処理すること、又は、ｐＨ０．５〜１０、２５〜９９℃の酸性水溶液中に５分〜５時間程度浸漬処理すること、又は、湿度６０〜９０％ＲＨ、温度６０〜２００℃の高温高湿雰囲気に１時間〜１０日間程度暴露することにより行うことができる。

この脱アルカリ金属イオン処理により、図２に示すように、板ガラス２，３の表面層２０のうち、最も表面に近い、深さＤ２＝２００ｎｍの最表面層２０ａの部分のＫ⁺，Ｎａ⁺イオン等の溶出除去により、最表面層２０ａのアルカリ金属イオン濃度が内部層２０ｂのアルカリ金属イオン濃度よりも低くなり、板ガラス２，３の表面からのアルカリ金属イオンの溶出が防止される。なお、図２のガラス基板の表面部分の深さと金属イオン濃度との関係を示すグラフにおいて、曲線はＫ⁺イオンとＮａ⁺イオンとの合計濃度を示す。最表面層２０ａにおけるＫ⁺イオンとＮａ⁺イオンとの合計濃度と内部層２０ｂにおけるＫ⁺イオンとＮａ⁺イオンとの合計濃度とのモル比は０〜約０．５の範囲で推移する。

このように、内部層２０ｂよりもアルカリ金属イオン濃度が低い最表面層２０ａを有する板ガラス２，３を使用した複層ガラス１は、板ガラス２，３からのアルカリ金属成分の溶出の抑制により二次シール材８に含まれる接着力の低下を抑制することができ、もって気密性の低下を防止して、内部結露を防止することができる。

本実施の形態における板ガラス２，３の種類は、限定されるものではなく、例えば、フロート法で成形した板ガラス、ダウンドロー法で成形した板ガラス、ロールアウト法で成形した型模様付き板ガラス、網入り板ガラス、線入り板ガラス、表面に低放射膜としての金属膜が付着した板ガラス、強化ガラス、合わせガラス等であってもよい。

本実施の形態では、断熱空間４には乾燥空気が封入されているが、乾燥空気の代わりに乾燥不活性ガスが封入されていてもよく、また、断熱空間４は、真空空間又は減圧空間であってもよい。

以下、本発明の実施例を説明する。

本発明者は、厚み３ｍｍのソーダライムシリカガラス組成（主要成分（重量％）：ＳｉＯ_２＝７２，Ａｌ_２Ｏ_３＝１．７，ＣａＯ＝８，ＭｇＯ＝４，Ｎａ_２Ｏ＝１３，Ｋ_２Ｏ＝０．９）のガラス板を、温度９０℃の温水中に１時間浸漬して脱アルカリ金属イオン処理した実験片（実施例１）と、水素イオン濃度ｐＨ３、温度２５℃の酸性水溶液としての硝酸水溶液中に１時間浸漬して脱アルカリ金属イオン処理した実験片（実施例２）と、湿度７０％ＲＨ、温度１５０℃の高温高湿雰囲気に１２時間程度暴露して脱アルカリ金属イオン処理した実験片（実施例３）と、脱アルカリ金属イオン処理を施していない実験片（比較例）とを作製した。

得られた実験片について、下記方法により溶出試験及び剥離試験を行い、結果を表１に示した。

Ｉ上記実験片を湿度９５％ＲＨ、温度５０℃の高温高湿雰囲気に５日間暴露した溶出試験用ガラス板を６０℃の純水に１２０時間浸漬し、溶出成分を炎光光度法並びにＩＰＣ発光分光分析法で定量してガラス板表面当りのＫ_２Ｏ溶出量及びＮａ_２Ｏ溶出量（μｇ／ｃｍ^２）を求めた。

II 剥離試験用ガラス板と二次シール材とを接着した後、８０℃の温水中に２８日間浸漬した場合におけるガラス板と二次シール材との剥離させるのに必要な荷重、即ち、接着強度（ｋｇ／ｃｍ^２）をオートグラフによって測定した。

なお、表１の総合評価において、◎は剥離試験における接着強度が３．０（ｋｇ／ｃｍ^２）以上で、気密性の低下をより確実に防止することができることを示し、○は剥離試験における接着強度が２．０（ｋｇ／ｃｍ^２）以上で、気密性の低下を防止することができることを示し、×は剥離試験における接着強度が１．０（ｋｇ／ｃｍ^２）未満で、気密性の低下を防止できないことを示す。

表１から、脱アルカリ金属イオン処理を行い、最表面層２０ａのアルカリ金属イオン濃度と内部層２０ｂのアルカリ金属イオン濃度とのモル比が０．５以下となった実施例１〜３は、アルカリ金属イオンの溶出が抑制され、二次シールとの接着強度を維持しているのに対して、脱アルカリ金属イオン処理を行っておらず、最表面層２０ａのアルカリ金属イオン濃度と内部層２０ｂのアルカリ金属イオン濃度とのモル比が約１である比較例は、アルカリ金属イオンの溶出量が非常に多く、二次シールとの接着強度が低下してしまうことが分かる。

本発明の実施の形態に係る複層ガラスの概略構成を示す図である。図１の複層ガラス１における板ガラス２，３の表面部分の拡大断面図と、それに対応する板ガラス２，３の表面部分の深さと金属イオン濃度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１複層ガラス
２板ガラス
３板ガラス
４断熱空間
５スペーサ
８二次シール材
２０表面層
２０ａ最表面層
２０ｂ内部層

Claims

間に断熱空間を規定する少なくとも２枚の板ガラスを備え、前記板ガラスの各々は、前記断熱空間側において最も外側に形成された最表面層と、前記最表面層の内側に形成された内部層と、を有する複層ガラスにおいて、前記板ガラスの少なくとも一つは、前記最表面層のアルカリ金属成分濃度が前記内部層のアルカリ金属成分濃度よりも低いことを特徴とする複層ガラス。
前記最表面層のアルカリ金属成分濃度と前記内部層のアルカリ金属成分濃度とのモル比は、０．５以下であることを特徴とする請求項１記載の複層ガラス。
間に断熱空間を規定する少なくとも２枚の板ガラスを備え、前記板ガラスの各々は、前記断熱空間側において最も外側に形成された最表面層と、前記最表面層の内側に形成された内部層と、を有する複層ガラスの製造方法において、前記板ガラスの少なくとも１つに脱アルカリ金属イオン処理を施すために、前記板ガラスの少なくとも１つを所定時間流体に曝すことを特徴とする複層ガラスの製造方法。
前記流体は液体であることを特徴とする請求項３記載の複層ガラスの製造方法。
前記液体は所定温度の温水であることを特徴とする請求項４記載の複層ガラスの製造方法。
前記所定温度は６０〜９９℃であることを特徴とする請求項５記載の複層ガラスの製造方法。
前記所定時間は２０分〜２０時間であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の複層ガラスの製造方法。
前記液体は所定水素イオン濃度及び所定温度の酸性水溶液であることを特徴とする請求項４記載の複層ガラスの製造方法。
前記所定水素イオン濃度はｐＨ０．５〜６であることを特徴とする請求項８記載の複層ガラスの製造方法。
前記所定温度は１５〜９９℃であることを特徴とする請求項８又は９記載の複層ガラスの製造方法。
前記所定時間は５分〜５時間であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の複層ガラスの製造方法。
前記流体は気体であることを特徴とする請求項３記載の複層ガラスの製造方法。
前記気体は所定湿度及び所定温度の高温高湿雰囲気であることを特徴とする請求項１２記載の複層ガラスの製造方法。
前記所定湿度は６０〜９０％ＲＨであることを特徴とする請求項１３記載の複層ガラスの製造方法。
前記所定温度は６０〜２００℃であることを特徴とする請求項１３又は１４記載の複層ガラスの製造方法。
前記所定時間は１時間〜１０日間であることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の複層ガラスの製造方法。