JP2006523274A - 外部圧力プレートグレージング用途での使用のための、激しい応力に対して向上した構造一体性を有するガラス積層体 - Google Patents

Abstract

本発明は、激しい正圧荷重および／または負圧荷重を受けるとフレームから引出されることに対する向上した耐性を有するガラス積層体である、外部装着のための建築用グレージング構造である。本発明は、ハリケーンにおいて一般的である極端な条件を受けることがある窓、または積層体への繰返される力強い打撃からの激しい応力下に置かれることがある窓を有する建築構造に特に適している。

Description

本発明は、積層ガラス構造に関する。本発明は、特に、激しい衝撃および／または激しい圧力荷重に耐えることができる積層ガラス構造に関する。

（関連出願の相互参照）
本出願は、２００３年４月４日に出願された米国仮特許出願第６０／４６０，６７６号の利益を請求する。

従来のグレージング構造は、フレームなどの支持構造内にまたはそれに装着されたグレージング要素を含む。そのようなグレージング要素は、ガラス／中間層／ガラス積層体窓などの積層体窓を含むことができる。さまざまなグレージング方法が知られており、これらは、商業用および／または住宅用建物のための窓、ドア、または他のグレージング要素を構成するために普通である。そのようなグレージング方法は、たとえば、外部圧力プレートグレージング、フラッシュ（ｆｌｕｓｈ）グレージング、マリングレージング、リムーバブルストップグレージング、およびシリコーン構造グレージング（ストップレスグレージングとしても知られている）である。

たとえば、米国特許公報（特許文献１）は、穴がグレージング要素およびプレート部材システムを通って作られ、連結が穴を通って形成される、構造的にグレージングされたシステムを記載している。

脅威耐性窓およびガラス構造が知られており、従来のグレージング方法を用いて構成することができる。米国特許公報（特許文献２）および米国特許公報（特許文献３）は、各々、激しい力に耐えるように製造された積層体窓を記載している。（特許文献４）において、ガラス積層体が剛性チャネル内に位置決めされ、ガラスに隣接した弾性材料が、弾性材料と剛性チャネルとの間の屈曲移動を可能にする。接着テープ、ガスケット、パテなどの、グレージングパネルを保持する他の手段があり、パネルをフレームに固定するために使用することができる。たとえば、（特許文献５）は、ガラス積層体の周縁でポリマー中間層に積層されて中間層を補強する補強部材の使用を記載しており、中間層は、ガラス／中間層積層体の端縁を越えて延在することができる。別の実施形態において、（特許文献５）は、モノリシックな透明なものの表面の下のチャネル内に挿入され、透明なものから延在する剛性部材の使用を記載している。

しかし、ハリケーン力の風および大きい力衝撃に耐えることができる窓およびガラス構造は、問題がないわけではない。従来のグレージング方法は、グレージング要素の挿入または除去を容易にするために、グレージング要素がフレーム内にいくらかの余分な空間を有することを必要とすることがある。付加的な空間は設置を容易にするが、それは、グレージング要素が、フレーム内で、スイング運動、揺動運動、または回転運動で移動することを可能にする。さらに、それは、グレージング要素に対して加えられた力の大きさおよび方向によっては、フレーム内で左右に（すなわち、横方向に）移動することがある。激しい繰返しの衝撃および／または連続圧力もしくは不連続圧力の条件下において、最終的に窓を破砕し、積層体がフレームから引出されることを可能にするように、十分な応力が蓄積することがあるように、ガラス積層体がフレームまたは構造支持体内で移動することがある。たとえば、激しいハリケーン力の風を受けたとき、ガラスが剛性チャネル内で屈曲する（特許文献４）の窓内の屈曲移動は、積層体をチャネルから徐々に引出し、構造の一体性を失うことがある。米国特許公報（特許文献３）において、フレームに対して保持されたガラスは、破壊され粉砕され、窓／フレーム構造の構造一体性を失うことがある。（特許文献５）において、そこに記載されているように堅い異物を中間層に挿入することは、激しい応力を受けたときにポリマーが異物と接触する界面において破損のための構造を生じさせることがある。

（特許文献６）は、中間層をグレージング構造の構造要素として使用し、それにより、拘束の間またはガラスの最初の破砕後、より大きい構造一体性をガラス積層体に与えるガラス積層体を記載している。

米国特許第４，４０６，１０５号明細書 米国特許第５，９６０，６０６号明細書 米国特許第４，７９９，３７６号明細書 国際公開第９８／２８５１５号パンフレット 国際公開第９３／００２２６９号パンフレット 国際公開第００／６４６７０号パンフレット 米国特許第３，４０４，１３４号明細書

一態様において、本発明は、透明な積層体と、積層体を支持構造に取付けるための取付け手段とを含む、外部圧力プレートグレージングに有用なグレージング要素であって、（１）積層体が、ガラスの少なくとも１つの表面上で熱可塑性ポリマーの中間層に直接結合された少なくとも１つのガラス層を含み、（２）中間層が、積層体の少なくとも１つの端縁を越えて延在し、（３）中間層の延在部分の１つの表面が、取付け手段の少なくとも１つの表面に結合され、（４）中間層の延在部分の別の表面が、ガラスに結合され、（５）取付け手段が、支持構造の維持チャネル内で積層体を整列させ保持するのに有用なクリップであり、（６）クリップが、チャネル内の積層体の回転移動および／または横方向の移動、および／またはチャネルから外への積層体の移動を制限するのに有用な少なくとも１つの噛合い延在部をさらに含むことを特徴とするグレージング要素である。

図１は、ガラス（１）と、熱可塑性中間層（２）と、ガラス（３）とを含む従来の積層体を示し、ガラスは、典型的には、ガスケット、パテ、シーラントテープ、またはシリコーンシーラントである中間の接着剤層（５）によってフレーム（４）に取付けられる。

本発明は、引用によりここに援用される（特許文献６）に記載されているように、積層体を支持構造に取付ける目的で中間層を使用するガラス積層体システムである。グレージングの構造要素として中間層を組入れる建築用途のためのグレージングユニットを製造するためのプロセスにおいて、ガラス積層体の中間層を積層体用支持構造に取付けることが、激しい脅威に対して向上した強度および構造一体性を有するグレージングユニットを提供することができることが、現在わかっている。本発明は、外部圧力プレートグレージング用途のために構成され、かつ構造支持体に取付けるために中間層を使用するグレージング要素に関する。

従来の外部圧力プレートグレージング用途において、グレージング要素は、典型的には、マリオンと圧力プレートとを含むフレームに挿入される。マリオンおよび圧力プレートは、グレージング要素のための取付けを、グレージング要素が装着されている建物または構造に与える目的に有用である。圧力プレートは、マリオンと協力して使用されて、グレージング要素をフレーム内の所定位置にしっかりと保持する。圧力プレートは、ファスナを使用してマリオンに取付けられる。

一実施形態において、本発明のグレージング要素は、少なくとも１つのガラス層と、ガラスの少なくとも１つの表面に直接自己接着された少なくとも１つの熱可塑性ポリマーの中間層とを有する積層体を含むグレージング構造を支持することができる支持構造を含む。自己接着されたとは、安全ガラスとしての使用に適した結合を得るために、中間層／ガラス界面が、いかなる介在する接着剤層および／またはガラス表面前処理を必要とせず、したがって、おそらくは、それらを含まなくてもよいことを意味する。いくつかの用途において、介在するフィルムまたは接着剤層がないことが好ましい。

本発明の実施に有用な熱可塑性ポリマーは、中間層が、光に対する透明性、ガラスへの接着、ならびに中間層材料の他の既知の特性および望ましい特性などの従来の利点をグレージングに与えることを可能にする特性を有さなければならない。この点に関して、従来の中間層材料は、ここでの使用に適していることができる。従来の中間層材料としては、熱可塑性ポリマーが挙げられる。適切なポリマーとしては、たとえば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリ酢酸ビニル、エチレン酸コポリマーおよびそれらのイオノマー、ポリエステル、コポリエステル、ポリアセタール、ならびにガラス積層体を製造する技術において知られている他のものが挙げられる。これらの材料の、任意の適合性のある組合せを使用するブレンド材料も、適していることができる。さらに、本発明の実施での使用のための適切な中間層材料は、極端な応力下で支持構造から引裂かれることに抵抗することができなければならない。本発明の実施での使用のための適切なポリマーのシートは、高モジュラス、優れた引裂強度、および優れた、ガラスへの直接接着を有する。したがって、適切な中間層材料または材料ブレンドは、約４０℃までの温度において少なくとも５０ＭＰａの貯蔵ヤング率（Ｓｔｏｒａｇｅ Ｙｏｕｎｇ’ｓ Ｍｏｄｕｌｕｓ）を有さなければならない。たとえば、引裂強度を向上させるために、中間層の厚さを変えることが有用であることができる。

多くの従来の熱可塑性ポリマーが本発明の実施での使用に適していることができるが、好ましくは、ポリマーはエチレン酸コポリマーである。より好ましくは、熱可塑性ポリマーは、エチレンとα，β−不飽和カルボン酸またはその誘導体との共重合によって得られるエチレン酸コポリマーである。本発明の実施に有用な適切な酸の誘導体は、当業者に知られており、エステル、塩、無水物、アミド、ニトリルなどが挙げられる。酸コポリマーは、塩（または部分塩）に完全にまたは部分的に中和することができる。完全にまたは部分的に中和された酸コポリマーは、イオノマーとして従来知られている。適切なコポリマーは、エチレン不飽和カルボン酸のエステルであることができる任意の第３のモノマー成分を含むことができる。本発明の実施に有用な適切な酸コポリマーは、たとえば、本願特許出願人から、たとえばサーリン（Ｓｕｒｌｙｎ）（登録商標）およびニュクレル（Ｎｕｃｒｅｌ）（登録商標）の商品名で、商業的に購入することができる。

本発明の実施において、中間層の端縁を、支持構造に直接、または取付け手段によって支持構造に間接的に、取付けることができる。本発明の実施において企図されるように、支持構造は、グレージング要素を建物上の所定位置に保持するか、グレージング要素の重量を支持する、任意の構造要素、または構造要素の任意の組合せであることができる。支持構造は、フレーム、ボルト、ねじ、ワイヤ、ケーブル、釘、ステープル、および／または、グレージング要素を保持もしくは支持するための任意の従来の手段、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。本発明において、「支持構造」は、完全なもしくは全体的な支持構造を意味することができるか、または、それは、完全な支持構造の特定の構造構成要素または構造要素を指すことができる。グレージング製造の当業者は、どの特定の意味をあてはめるべきか文脈からわかるであろう。ここで企図されるような、中間層の直接取付けとは、積層体の、支持構造またはその任意の要素への直接取付けを意味し、中間層は支持構造と直接かつ一定して接触している。中間層の、支持体への直接取付けは、頂面、側面、底面から、または中間層材料によってであることができる。間接的取付けとは、中間層が、支持構造との直接接触を有さないが、グレージング要素の少なくとも１つの介在する構造構成要素によって支持構造との接触を有する、いかなる取付けモードも意味する。取付け手段による、中間層の、支持構造への間接的取付けが、本発明の実施において最も好ましい。取付け手段は、ガラス積層体をフレームまたは他の支持構造内に保持または拘束するための任意の手段であることができる。

好ましい実施形態において、取付け手段は、結合プロセスによって中間層の延在部分に結合することができる取付けクリップである。本発明の実施において、クリップと積層体のガラス層のどの部分との間にも意図された直接接触がなく、いかなるそのような接触も偶発的である。いずれにせよ、応力下で、または支持構造内の積層体の移動の間、ガラス破砕を低減するために、クリップとガラスとの間の接触を最小にすることが好ましいことがある。そのために、積層体の端縁から延在する中間層の部分は、好ましくは、クリップがガラスと接触しないように、クリップとガラス層との間の介在層を形成する。中間層と接触するクリップの表面は、滑らかであることができるが、好ましくは、クリップの表面は、少なくとも１つの突出部および／または１つの窪んだ領域、より好ましくはいくつかの突出部および／または窪んだ領域を有し、これらは、結合のための付加的な表面領域、および中間層との機械的な噛合い機構を提供して、クリップと中間層との間の接着結合の効果を向上させることができ、それにより、より大きい構造一体性を有する積層体／クリップアセンブリを提供することができる。

別の実施形態において、従来のガラス積層体ユニットを使用して、本発明の積層体グレージングユニットを作ることができる。他の実施形態と同じまたは同様の効果を達成するために、実際に中間層を積層体の端縁を越えて延在させる必要なく、中間層材料を熱可塑性材料に結合することができる。この実施形態において、熱可塑性中間層に結合するのに適した熱可塑性ポリマー材料のストリップを、積層体の周縁に位置決めし、加熱して、積層体の周縁上の中間層および熱可塑性ポリマーの溶融または流れを促進することができ、２つの材料が直接接触しブレンドされるようになることができる。ポリマーの融点未満に冷却すると、２つの材料は、互いに結合され、したがって、ガラスと取付け手段との間の結合機能を行うために利用可能であることができる。中間層を取付け手段に結合するための他のプロセスを企図することができ、そのプロセスによって中間層が積層体の端縁の外側に効果的に延在された場合、本発明の範囲内であることができる。熱可塑性ポリマーは、中間層のために使用されるのと同じポリマーであることができるか、または、それは、用いられるプロセス条件下で中間層材料との十分に強い結合を形成する異なった材料であることができる。好ましい実施形態において、熱可塑性ストリップを、積層体のガラスおよび取付け手段に結合することを同時に行うことができる。

本発明の実施での使用に適した結合プロセスは、中間層を取付け手段に結合することができるもののいずれかである。本発明において、「結合」とは、中間層および取付け手段が、取付け手段と中間層との間の接着をもたらす結合を形成することを意味する。結合は、物理的手段もしくは化学的手段によって、または両方の組合せによって達成することができる。本発明の目的のための物理的結合は、中間層と取付け手段との相互作用から生じる接着であり、中間層および／または取付け手段の化学的性質は、接着が存在する表面において変わらない。たとえば、共有化学結合が作られず破壊されない、分子間力から生じる接着が、物理的結合の例である。本発明による化学結合は、接着を生じさせるために、中間層と取付け手段との間の界面において、共有化学結合を形成し、および／または破壊することを必要とする。

本発明の結合プロセスは、好ましくは、クリップが中間層と直接接触している間、熱をクリップに加える、すなわち、ポリマー中間層およびクリップが、クリップおよび中間層が接触している界面において結合されるように、熱またはエネルギーをクリップ／中間層アセンブリに加える工程を含む。理論に縛られることなく、これは、化学結合ではなく物理的結合をもたらすと考えられる。結合プロセスにおいて熱を加えることは、加熱された工具、マイクロ波エネルギー、または超音波を用いて、中間層および／または取付けクリップを加熱し、結合を促進することを含む、さまざまな方法によって達成することができる。好ましくは、クリップ／中間層アセンブリは、約１７５℃未満の温度、より好ましくは約１６５℃未満の温度で結合することができる。最も好ましくは、クリップ／中間層アセンブリは、約１２５℃から約１５０℃の温度で結合することができる。いったん結合されると、クリップ／中間層／積層体は、フレームまたは他の支持構造に装着するか他の態様で取付けることができる積層体／クリップアセンブリを形成する。

本発明の実施での使用に適しているクリップは、支持構造と噛合せることによって、フレームのチャネル内で、または任意の他の剛性支持構造部材に対して、積層体に利用可能な運動を低減することができる機械的な噛合い延在部を有する。クリップの延在部材は、それにより、積層体に対する剛性支持構造の力を低減し、また、積層体を支持構造内にまたは支持構造に保持するのを助けることができる。延在部材は、その機能を達成するためにさまざまな形態および／または形状を有することができる。たとえば、延在部材は、ボールおよびソケットの一部を形成することができるか、それを支持構造内に保持するために、「Ｃ」、「Ｌ」、もしくは「Ｔ」形状を形成することができるか、または、たとえばフックもしくはクランプなどの、いかなる種類の延在アームであることもできる。積層体が支持構造内に保持されるのを容易にする機能を達成する、延在部材のいかなる設計も、本発明の範囲内として企図される。

本発明の目的のため、本発明の積層体／クリップアセンブリは、アセンブリが、釘付けにされるか、ねじで留められるか、ボルトで締められるか、接着されるか、スロットを付けられるか、縛られるか、構造から分離されるようになるのを他の態様で抑制された場合に、支持構造に取付けられると言われる。好ましくは、本発明の積層体／クリップアセンブリは、従来のフレーミング構造の要素によって形成されたチャネル内に幾何学的におよび／または物理的に拘束される。本発明の実施において、従来のフレーミング構造は、グレージング要素をたとえば建物に取付け保持するように機能するマリオンを含む。本発明の実施に有用なフレーミング構造は、圧力プレートと、グレージング要素をマリオンに対して所定位置に保持するように機能するファスナとを含むことができる。外部グレージングのためのグレージング技術における圧力プレートおよびマリオンの使用は、普通である。

図２に示された、本発明の好ましい実施形態の１つにおいて、グレージング要素（１）が、ガラス（２）／中間層（３）／ガラス（２）積層体と、取付けクリップ（４）とを含む。グレージング要素は、ガスケット（７）によって接触され、ガスケット（７）は、マリオン（５）および圧力プレート（６）によって形成されたチャネル内にグレージング要素を保持するのを助ける。取付けクリップは噛合い延在部（９）を含み、噛合い延在部（９）は、外方に、積層体の外縁から離れて突出する。アームは、積層体の表面で正圧を受けると積層体に利用可能な揺動運動を減らすことによって、フレームチャネル（１０）内のグレージング要素の移動を制限するように機能することができる。さらに、アームは、積層体が、左右のグレージング要素の移動によって引出されないようにするのを助けることができる。ファスナ（１１）は、圧力プレートおよびマリオンをともに保持し、かつ、多少の圧力を、グレージング要素を保持するガスケットに加えるように締めるか緩めることができる。熱セパレータ（１２）を温度絶縁のために使用することができる。図２に示された設計は、激しい正圧荷重または負圧荷重に耐えることができる積層体をもたらす。クリップは、任意に、積層体をフレームチャネル内に維持するのを助けるために、延在部の端部で係合フックを含むことができる。

図３に示された別の実施形態において、そこに示されたグレージング要素は、図２のグレージング要素と同一である。マリオンおよび圧力プレートは、グレージング要素のモーメントアームを低減するために、熱セパレータ（１２）の形状が再設計され逆にされている以外は、図２と同一である。低減したモーメントアームは、十分な力が発生して積層体を損傷するのを防止することができ、および／または積層体が構造から引出されることを可能にすることができるように、チャネル内の移動をさらに制限することができる。

図４に示された別の実施形態において、取付けクリップ（４ａ）が、正圧を受けようと負圧を受けようとチャネル（１０）内のグレージング要素の維持をさらに促進するように機能する第２の延在アーム（１３）を含む以外は、グレージング要素は、図３のグレージング要素と同一である。図４のマリオンは、付加的な延在アームを受入れるために凹部（１４）を有する。

図５に示された別の好ましい実施形態において、取付けクリップ（４ｂ）が、クリップ／中間層結合プロセスの間熱を加えることに、より適している平坦な表面を有する以外は、グレージング要素は、図３のグレージング要素と同一である。図５のクリップの修正設計は、フレーム内の積層体の、より大きいガラス捕捉またはガラスつかみをもたらすことができ、これは、グレージング要素のより大きい構造一体性をもたらすことができる。図５のマリオンは、図４のマリオンと同一である。

図６に示されたさらに別の好ましい実施形態において、取付けクリップ（４ｃ）が、延在アーム（９）より短く、かつ正圧を受けようと負圧を受けようとチャネル（１０）内のグレージング要素の維持を促進するように機能する第２の延在アーム（１３ａ）を含む以外は、グレージング要素は、図３のグレージング要素と同一である。図６のマリオンは、図３のマリオンと同一である。

図７に示されたさらに別の好ましい実施形態において、取付けクリップ（４）が接着剤（１４）によってマリオンに結合される以外は、グレージング要素は、図３のグレージング要素と同一である。接着剤は本発明の実施において任意であるが、このような接着剤の使用は、接着剤がグレージング要素のフレームの外側で見えないので、接着剤を塗布するために優れた熟練および技術能力を必要としない。

本発明の積層体は、優れた耐久性、耐衝撃性、靭性、およびいったんガラスが粉砕されるとガラスによって与えられるカットに対する中間層による耐性を有する。本発明の積層体は、ハリケーンおよび暴風に曝される建物における建築用途に特に有用である。中間層によってフレーム内に取付けられるか装着された本発明の積層体は、そのような応力または攻撃の後、フレームから引裂かれない。本発明の積層体は、また、低ヘイズおよび優れた透明性を有する。これらの特性は、本発明のグレージング要素を、たとえば、太陽光線の低減、音制御、安全性、およびセキュリティのための使用を含む、建築用ガラスとして有用にする。

好ましい実施形態において、中間層は、中間層を周囲フレームに取付けることができるように露出されるように、ガラスプレート間に位置決めされる。中間層は、積層体の周囲に沿って連続的に支持構造に取付けることができる。あるいは、中間層は、積層体の周囲のさまざまな箇所で、不連続に構造支持体に取付けることができる。中間層によって積層体をフレームに取付けるいかなる態様も、本発明の範囲内であると考えられる。たとえば、積層体を囲むフレームは、積層体およびまたフレームと結合することができる中間層材料を収容することができ、積層体は、たとえば、ねじ、フック、釘、またはクランプで、フレームに機械的に固着することができる。機械的取付けは、中間層を構造支持体内の所定位置に保持するために、支持体にスロットを付けるか、支持体を装着するか、支持体を成形することによる、積層体のいかなる物理的拘束も含む。

空気を積層体の層の間から除去することができ、熱および圧力を構造に加えることを含む従来の手段によって、中間層をガラスプレートに結合または接着することができる。好ましい実施形態において、増加した圧力を構造に加えることなく、中間層を結合することができる。

本発明の１つの好ましい積層体は、２つのガラス層と、ガラス表面の少なくとも１つに自己接着された中間の熱可塑性ポリマーの中間層とを含む透明な積層体である。中間層は、好ましくは、ＡＳＴＭ Ｄ ５０２６−９５ａに従って定められるように、０．３Ｈｚおよび２５℃において、５０〜１，０００ＭＰａ（メガパスカル）、好ましくは約１００から約５００ＭＰａの貯蔵ヤング率を有する。中間層は、４０℃までの温度において、その貯蔵ヤング率の５０〜１，０００ＭＰａの範囲内のままでなければならない。

積層体は、当該技術において知られている従来のプロセスに従って準備することができる。たとえば、典型的なプロセスにおいて、洗浄され脱塩水中ですすがれた、寸法１２インチ×１２インチ（３０５ｍｍ×３０５ｍｍ）および公称厚さ２．５ｍｍの、２つのアニールフロートガラス片の間に、中間層を配置する。次に、ガラス／中間層／ガラスアセンブリを、９０〜１００℃に設定されたオーブン内で３０分間加熱する。その後、それを１組のニップロールを通過させ（ロールプレス）、それにより、ガラスと中間層との間の空隙空間内の空気の大部分を絞り出してもよく、アセンブリの端縁をシールする。この段階におけるアセンブリはプリプレス（ｐｒｅ−ｐｒｅｓｓ）と呼ばれる。次に、プリプレスを、空気オートクレーブ内に配置し、温度を１３５℃に上昇させ、圧力を２００ｐｓｉｇ（１４．３バー）に上昇させる。これらの条件を２０分間維持し、その後、空気を冷却し、それ以上の空気をオートクレーブに加えない。２０分の冷却後、オートクレーブ内の空気温度が５０℃未満であるとき、過剰の空気圧力を抜く。このプロセスの自明の変形は、ガラス積層の当業者に知られるであろう。これらの自明の変形は、本発明の実施での使用に適していると考えられる。

好ましくは、積層体の中間層は、イオノマー樹脂のシートであり、イオノマー樹脂は、酸約１４〜２４重量％とエチレン約７６〜８６重量％とを含有する、エチレンとメタクリル酸またはアクリル酸とのポリマーの水不溶性塩である。イオノマーは、酸の約１０〜８０％を、金属イオン、好ましくはナトリウムイオンで中和させることによって、さらに特徴づけられ、イオノマーのメルトインデックスは、約０．５〜５０である。メルトインデックスは、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８に従って１９０℃で定められる。イオノマー樹脂の調製は、米国特許公報（特許文献７）に開示されている。既知の方法を用いて、適切な光学特性を有するイオノマー樹脂を得ることができる。しかし、現在の市販の酸コポリマーは、約２０％を超える酸含有量を有さない。現在入手可能な酸コポリマーおよびイオノマー樹脂の挙動が、より高い酸含有量を有する樹脂の挙動を予測することができる場合、高酸樹脂が、ここでの使用に適しているはずである。

本発明の積層体のヘイズおよび透明性は、ヘイズガード（Ｈａｚｅｇｕａｒｄ）ＸＬ２１１ヘイズメータまたはヘイズガード・プラス・ヘイズメータ（Ｈａｚｅｇｕａｒｄ Ｐｌｕｓ Ｈａｚｅｍｅｔｅｒ）（ＢＹＫガードナー（ＢＹＫ Ｇａｒｄｎｅｒ）−ＵＳＡ）を使用して、ＡＳＴＭ Ｄ１００３−６１に従って測定される。パーセントヘイズは、全光透過のパーセントとしての拡散光透過である。建築用途および輸送用途に適していると考えられるために、積層体の中間層は、一般に、少なくとも９０％の透明性および５％未満のヘイズを有することが必要である。

本発明の実施において、プライマーまたは接着剤層の使用は任意であることができる。プライマーの使用をなくすことは、プロセス工程を除去し、プロセスのコストを低減することができ、これは、好ましいことがある。

標準技術を用いて、樹脂中間層シートを形成することができる。たとえば、圧縮成形、射出成形、押出、および／またはカレンダ加工（ｃａｌｅｎｄａｒｉｎｇ）を用いることができる。好ましくは、従来の押出技術が用いられる。典型的なプロセスにおいて、本発明での使用に適したイオノマー樹脂は、リサイクルされたイオノマー樹脂および未使用のイオノマー樹脂を含むことができる。着色剤、酸化防止剤、およびＵＶ安定剤などの添加剤を、従来の押出機内に投入し、溶融ブレンドし、汚染除去のためにカートリッジタイプメルトフィルタを通過させることができる。溶融物を、ダイを通して押出し、カレンダ（ｃａｌｅｎｄａｒ）ロールを通して引いて、厚さ約０．３８〜４．６ｍｍのシートを形成することができる。イオノマー樹脂シートに使用することができる典型的な着色剤、たとえば、黄色化を低減するための青色化剤、または白色化剤、または着色剤を加えて、ガラスを着色するか太陽光を制御することができる。

押出後のポリマーシートは、滑らかな表面を有することができるが、好ましくは、空気の大部分が、積層プロセスの間、積層体内の表面の間から除去されることを効果的に可能にするために、粗い表面を有する。これは、たとえば、押出後、シートを機械的にエンボス加工することによって、または、シートなどの押出の間の溶融破砕によって達成することができる。プリラミネート構造のニップロールプレス、真空バギング、またはオートクレーブ処理などの、任意の従来の方法によって、空気を積層体の層の間から除去することができる。

図は、本発明の範囲内であると考えられる変更をすべて表さない。グレージング製造の当業者は、ここで説明される本発明の範囲から逸脱することなく、どのように本発明の教示を従来の技術に組入れるかわかるであろう。フレームを、直接、または、たとえば接着剤層などの中間の層によって間接的に、中間層に取付けることができるガラス／中間層／ガラス積層体アセンブリのいかなる変更も、本発明の範囲内であると考えられる。

建築用途の場合、積層体は、２つのガラス層と、熱可塑性ポリマーの中間層とを有することができる。多層中間層が、通常であり、ここで説明されるように、層の少なくとも１つを支持構造に取付けることができるのであれば、ここでの使用に適していることができる。本発明の積層体の全厚さは、約３〜３０ｍｍであることができる。中間層の厚さは、約０．３８〜４．６ｍｍであることができ、各ガラス層の厚さは、少なくとも１ｍｍであることができる。好ましい実施形態において、中間層はガラスに直接自己接着され、すなわち、ガラスと中間層との間の中間接着剤層またはコーティングが使用されない。たとえば、多数のガラス層および熱可塑性中間層、または、耐久性のある透明なプラスチックフィルムの層が接着された熱可塑性ポリマーの中間層を備えた１つのガラス層などの、他の積層体構成を使用することができる。上記積層体のいずれも、当該技術において知られている従来の耐摩耗性コーティングでコーティングすることができる。

フレームおよび／または取付け手段は、たとえば、木材、アルミニウム、鋼、ならびに、ポリ塩化ビニルおよびナイロンを含むさまざまな強いプラスチック材料などの、さまざまな材料から製造することができる。使用される材料および設置のタイプによっては、フレームと積層体中間層との間のかなり堅い接着結合を得るために、フレームは、積層体を覆う（ｏｖｅｒｌａｙ）ことを必要としても必要としなくてもよい。

フレームは、グレージング技術における多くの利用可能なフレーム設計から選択することができる。積層体は、接着剤材料を使用してまたは使用せずに、フレームに取付けるか固定することができる。イオノマー樹脂から製造された中間層が、木材、鋼、アルミニウム、およびプラスチックなどの、ほとんどのフレーム材料にしっかりと自己接着することがわかっている。いくつかの用途において、フレームの端縁に沿って、ねじ、ボルト、およびクランプなどの付加的なファスナを使用することが望ましいであろう。取付け手段をフレームに固着するいかなる手段も、本発明での使用に適している。

本発明のグレージング要素を準備する際に、オートクレーブ処理が任意であることができる。ロールプレス、真空リングもしくはバッグプリプレス、または真空リングもしくはバギングなどの、当該技術において周知の工程を用いて、本発明の積層体を準備することができる。いずれにせよ、構成要素層を、密接に接触させ、処理して最終積層体にし、これは、気泡がなく、かつ良好な光学特性、および用途の耐用年数にわたって積層体性能を確実にするための適切な特性を有する。これらのプロセスにおいて、目的は、ガラスとプラスチック層との間から空気の大部分を絞り出すか押出すことである。一実施形態において、フレームは、真空リングとして役立つことができる。空気を追出すことに加えて、外部圧力を加えることは、ガラスおよびプラスチック層を直接接触させ、接着が生じる。

沿岸地域における建築用途の場合、ガラス／中間層／ガラスの積層体は、砕片衝撃および風圧サイクリングに対する積層体の耐性を測定するシミュレートされたハリケーン衝撃およびサイクリングテストに合格しなければならない。現在受入れられるテストが、サウスフロリダ建築基準（Ｓｏｕｔｈ Ｆｌｏｒｉｄａ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｃｏｄｅ）第２３章、第２３１５項 風で運ばれる砕片の衝撃テストに従って行われる。疲労荷重テストが、１９９４年付けの第２３１４．５項の表２３−Ｆに従って定められる。このテストは、たとえばハリケーンなどの激しい天候の間風および空気で運ばれる砕片衝撃の力をシミュレートする。積層体の３５インチ×５０インチ（８８．９×１２７ｃｍ）サンプルをテストする。テストは、積層体に対する２つの衝撃からなる（積層体サンプルの中心におけるもの、その後の積層体のコーナにおける第２の衝撃）。衝撃は、空気圧砲から、５０フィート／秒（１５．２メートル／秒）で、公称２インチ（５ｃｍ）×４インチ（１０ｃｍ）および長さ８フィート（２．４３メートル）の、９ポンド（４．１キログラム）のボードを発進させることによって行われる。積層体が上記衝撃シーケンスに耐えた場合、それは、空気圧力サイクリングテストにかけられる。このテストにおいて、積層体をチャンバにしっかりと固定する。正圧テストにおいて、衝撃側が外方の積層体をチャンバに固定し、真空をチャンバに与え、次に、表１に記載されたサイクリングシーケンスと対応するように変える。表１に示された圧力サイクリングスケジュールは、最大圧力（Ｐ）の分数として特定される。このテストにおいて、Ｐは、７０ＰＳＦ（ポンド毎平方フィート）、または３３６０パスカルに等しい。最初の３５００サイクルおよびその後のサイクルの各サイクルを約１〜３秒で完了する。正圧テストシーケンスが完了すると、積層体を、テストの負圧部分のために、衝撃側が内方にチャンバに面するように逆にし、真空を与え、次のサイクリングシーケンスに対応する。値は負の値（−）として表わされる。

長さが５インチ（１２．７ｃｍ）を超え、幅が１／１６インチ（０．１６ｃｍ）以下の引裂または開口部がない場合、積層体が衝撃およびサイクリングテストに合格する。

他の用途が、グレージングがその特定の用途に適しているかを定めるために付加的なテストを必要としてもよい。グレージング膜および対応する支持構造は、３つの破損モードのうちの１つによって不合格になることがある。
１．グレージング膜は、力がグレージングまたは周囲の構造に加えられた結果として、破れる（ｂｒｅａｃｈｅｓ）（引裂または穴が生じる）。
２．グレージング膜は、離れるか支持構造から引出され、機械的一体性を失い、グレージング膜は、もはや、意図された機能、一般にバリヤを提供しない。
３．支持構造は、その構成内の一体性を失うこと、または支持構造と周囲の構造との間の一体性を失うことによって不合格になる。

上で定義された破損モード１および／または２のみが、本発明の対象である。

最も最適化されたシステムは、最大予期「脅威」がグレージングシステムに与えられた場合に、グレージングシステムのどの構成要素／サブコンポーネントにも破損が発生しないものとここで定義する。あるしきい値を超えると、理想的な破損モードは、上記破損モード１および２の間でバランスが達成されるものである。グレージング膜自体が実質的により大きい加えられた力またはエネルギーに耐えることができる場合、支持構造は、グレージングを維持する能力を有し、グレージング「充填材」が過剰設計されるか、またはグレージング支持構造が不十分に設計される。逆もあてはまる。

実施例は、例示のためにすぎず、本発明の範囲を限定することは意図されない。

（実施例１から３および比較例Ｃ１からＣ３）
従来のガラス積層体を次の方法によって準備した。寸法が３００ｍｍ×３００ｍｍ（１２インチ平方）の、２つのアニールガラスシートを、脱イオン水で洗浄し、乾燥させた。８１％のエチレン、１９％のメタクリル酸から構成され、酸の３７％が中和され、対イオンとしてナトリウムイオンを有し、メルトインデックスが２のイオノマー樹脂のシート（厚さ２．３ｍｍ）を、２つのガラス片の間に配置した。ナイロン真空バッグをプリラミネートアセンブリの周りに配置して、内部からの空気の実質的な除去を可能にした（バッグ内の空気圧力を１００ミリバール絶対未満に低減した）。バギングされたプリラミネートを対流空気オーブン内で１２０℃に加熱し、３０分間保持した。冷却ファンを使用して、積層体を周囲温度に冷却して、積層体を真空源から切り離し、バッグを除去し、ガラスと中間層との完全に結合された積層体をもたらした。

本発明の積層体を、次を除いて、上記と同じように準備した。実施例のいくつかにおいて、壁厚さが０．２ｍｍ、寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍ×７１ｍｍ（内部開口部１０ｍｍ）の、本出願の図６および図９に示されているような三角形「コーナボックス」維持アセンブリを、イオノマーシート（２．３ｍｍの厚さ）片をボックスの内部内に装着し、それにより内部を「ライニング」した後、積層体の各コーナ上に配置した。アセンブリを真空バッグ内に配置し、上記プロセスを行って、取付け部を中間層に直接「結合」した。積層体が、混入気泡である空隙領域、イオノマーとガラス表面との間の非接触の領域がなく、かつ良好な流れおよび接触がイオノマーと「コーナボックス」の内部との間で行われることをよりよく確実にするために、次に、積層体をすべて、さらなる処理のために空気オートクレーブ内に配置した。オートクレーブの内部の圧力および温度を、１５分の期間で周囲から１３５℃および２００ｐｓｉに増加させた。この温度および圧力を３０分間保持し、次に、温度を２０分の期間以内に４０℃に減少させ、圧力を周囲常圧に低下させ、ユニットを取外した。

ＳＡＥ推奨実施（ＳＡＥ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ）Ｊ−２５６８（付録（Ａｐｐｅｎｄｉｘ）として付けられた）に記載されたものと同様のテスト装置を組立てて、膜一体性の程度を測定した。装置は、液圧シリンダからなり、一体的ロードセルが半球形金属ラム（２００ｍｍの直径）を各グレージングサンプルの中心に垂直に駆動し、力／撓み特徴を測定した。ストリングポテンショメータをラムに取付けて、撓みを測定した。グレージングサンプルを、サンプルを周縁でコーナのみで捕捉する金属フレーム、または性能情報が望ましい任意の構成によって支持した。データ獲得を、適切な校正ファクタで、コンピュータシステムへのインタフェースを介して行った。次に、ニュートン（Ｎ）単位の最大の加えられる力（Ｍａｘｉｍｕｍ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｆｏｒｃｅ）（Ｆ_ｍａｘ）、および撓みを計算するために、データのさらなる処理が可能であった。データの集積は、グレージング条件または支持条件の破損点に達する際に費やされた総エネルギーの導出を可能にした。中間層取付けシステムの荷重に耐える能力をより正確に測定するために、積層体を破砕した後、積層体のテストを行った。

実施例Ｃ１は、破砕するまで応力を加えられたアニールガラスプレート（１０ｍｍ）であった。テストグレージングは、４つの側がすべて、典型的な量の端縁捕捉（すなわち、フレームおよびガラスの重なり）を用いて、フレームによって捕捉された標準設置を有し、エラストマーガスケットと一列に並んだ。

実施例Ｃ２は、予め破砕された９０ミルのポリビニルブチラール（ＰＶＢ）積層体であった。積層体構成は、典型的なパッチプレート設計であった。

実施例Ｃ３は、予め破砕され、典型的なパッチプレート設計で構成された９０ミルのセントリグラス（ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ）（登録商標）プラス（Ｐｌｕｓ）（ＳＧＰ）積層体であった。

実施例１は、予め破砕され、全周取付け設計（すなわち、中間層が積層体の全周でフレームに取付けられた）で構成された９０ミルのセントリグラス（登録商標）プラス（ＳＧＰ）中間層を使用する、本発明の積層体であった。

実施例２は、それがコーナ取付け設計で構成された以外は、実施例１と同じであった。

実施例３は、使用された１８０ミルのセントリグラス（登録商標）プラス積層体以外は、実施例２と同じであった。

加えられた力／エネルギーに対するグレージング膜キャパシティの相対性能、およびグレージング支持構造（または手段）がグレージングを維持する能力を測定するために、次のテストを行った。積層体との係合から積層体破損の点までラムによって移動された距離と定義される変位（Ｄ）を測定した。一体性に対する膜強度（Ｓ／Ｒ）比を測定した。Ｓ／Ｒ比は、Ｃ１を破壊するのに必要な加えられるエネルギーに対する、所与の積層体の破損を引起すのに必要な加えられるエネルギーの比と定義する。従来のパッチプレート設計に対する性能利点（Ｂ）を、積層体の破損に必要な加えられるエネルギーを、Ｃ３の破損に必要な加えられるエネルギーで割ることによって計算した。結果として生じるデータは、表２に提供されている。

（実施例４から１０および比較例Ｃ４）
本願特許出願人から入手可能な厚さ０．０９０インチのセントリグラス（登録商標）プラスと、１／４インチの熱強化ガラスとを組入れる厚さ９／１６インチの積層ガラスを使用して、積層体を準備した。１つを除くすべての点において、これは、大ミサイル衝撃耐性のための商業的グレージング用途に使用される通常のグレージング代替である。既存の工業規格に対する改良は、使用される取付け手段、すなわち、接触加熱デバイスでのアルミニウムプロファイルの積層ガラス中間層端縁への結合である。アルミニウムプロファイルは、「ｕ」チャネル形状であり、脚が、カスタム押出し圧力プレートの噛合いプロファイル設計と係合する「ｕ」のベースから延在した。長さ１２インチのアルミニウムプロファイルをガラス端縁の周りに戦略的位置に位置決めして、グレージングシステム内の荷重伝達のための最も最適な位置を定めた。設計確認のために用いられる取付け手段ジオメトリは、それが設置されるフレーミングシステムに最小に衝撃を与えるように意図的に設計した。このため、内方に作用する空気圧力サイクル荷重に対する構造性能が、外方に作用する空気圧力荷重と、システム内で異なって働いた。これは、本発明の取付け手段の設計が実際に従来のドライグレージングシステムに対して実質的な改良をもたらすという確認を考慮した。

８の異なった個別のテスト標本を大ミサイル衝撃耐性に必要なテスト手順にかけ、本発明の取付け手段の位置を各テスト標本で変えた。実施例Ｃ４を、本発明のいかなる取付け部も使用せずにテストして、１／２インチのガラスつかみのドライグレージング用途のベースライン性能標準を定義した。各テスト標本は、幅６３インチ×高さ１２０インチであり、鋼テストフレームに装着して、建物の開けられた開口部設置をシミュレートした。

テストされた標本はすべて、２インチ×４インチの木製ミサイルが、重さが９＃であり、５０フィート／秒で移動する、必要な耐衝撃性に合格した。さまざまなテスト標本のサイクリングテストの結果は、表３に示されている。圧力サイクリングを、表１に示された圧力スケジュールに従って行った。本発明の積層体は、積層体が正荷重方向に４５００サイクルで支持構造内で耐える場合、（＋）荷重の合格マークを与えられ、負荷重方向に４５００サイクルで、（−）荷重方向の合格マークを与えられる。テスト積層体（比較例を除く）は、本発明の取付け手段が（＋）荷重方向にのみ係合されるように設計し、負荷重下での維持は、従来の積層体とほぼ同一であろう。

負荷重方向に不合格になったユニットは、どのくらいの改良を取付け手段が設置にもたらしたかを精密に実証した。取付け手段がないとすると、このタイプのフレーミング、ドライグレージング、１／２インチのガラスつかみ、の制限は、約５０ＰＳＦの設計圧力差である。テストによって、１００ＰＳＦへの、有効設計圧力差の倍増が少なくとも実証された。内部押出しアルミニウムプロファイルが取付けクリップも受入れるように設計された場合、より高い圧力の荷重を得られたであろうと考えられる。

（実施例１１から１５、Ｃ５、およびＣ６）
本発明の積層体を、図２および図３（実施例１１〜１３）ならびに図４および図５（実施例１４および１５）と同様に構成した。破損に必要な引張力を、破壊されていない積層体および意図的に破壊された積層体に対して測定した。実施例１３および１４は、ポリマーがフレームの表面のチャネル内に流れることを可能にし、ポリマーの、フレームへの付加的な機械的な噛合いを作るように、溝で修正されたアルミニウム（Ａｌ）フレームを使用した。結果は、表４に示されている。

フレーム内の従来のガラス積層体である。 熱可塑性中間層を含む、本発明のガラス／プラスチック／ガラス積層体であり、積層体は、マリオンおよび圧力プレートから形成されたチャネル内に保持され、積層体は、熱可塑性中間層に結合された取付け手段の助けによって所定位置に保持される。 再設計された圧力プレートによって、図２のグレージング要素と比較して低減したモーメントアームを有するグレージング要素を示す。 ２つの対称的な延在部を有する取付け手段と、延在部の１つを受入れ拘束するための凹部を有する再設計されたマリオンとを含むグレージング要素を示す。 ２つの対称的な延在部と、平坦な表面とを有する取付けクリップを示す。 同一でない２つの延在部を有する取付けクリップを示す。 １つの延在部を有する取付けクリップ、および負圧力下でのグレージングの揺動を制限するためにチャネルの内部に塗布された接着剤を示す。

Claims (11)

1. 透明な積層体と、前記積層体を支持構造内に保持するか、前記積層体を支持構造に取付けるための取付け手段とを含む外部圧力プレートグレージング要素であって、（１）前記取付け手段が、熱可塑性ポリマーの中間層の少なくとも１つの表面に直接結合され、（２）前記積層体が、少なくとも１つのガラス表面上で前記中間層に直接結合された少なくとも１つのガラス層を含み、（３）前記中間層が、前記積層体の少なくとも１つの端縁を越えて延在し、前記中間層の延在部分が、前記取付け手段に取付けられ、（４）前記取付け手段が、前記支持構造の維持チャネル内で前記積層体を整列させ保持するのに有用なクリップであり、（５）前記クリップが、前記チャネル内の前記積層体の回転移動および／または横方向の移動、または前記チャネルから外への前記積層体の移動を制限するのに有用な少なくとも１つの機械的な噛合い延在部を含むことを特徴とする外部圧力プレートグレージング要素。
2. 前記支持構造がフレームであることを特徴とする請求項１に記載のグレージング要素。
3. 前記フレームが、マリオンと、圧力プレートとを含み、マリオンおよび圧力プレートが、前記グレージング要素のクリップを幾何学的に拘束する前記チャネルを形成し、前記クリップの噛合い延在部が、まっすぐな延在アーム、ボールもしくはソケット、「Ｃ」形状、「Ｌ」形状、「Ｔ」形状、フック、またはこれらの任意の組合せであることを特徴とする請求項２に記載のグレージング要素。
4. 前記クリップが、図２に示されているような延在部（９）を含むことを特徴とする請求項３に記載のグレージング要素。
5. 図３に示されているようであることを特徴とする請求項３に記載のグレージング要素。
6. 前記クリップが、図４に示されているような第２の延在部（１３）をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のグレージング要素。
7. 図５に示されているようであることを特徴とする請求項３に記載のグレージング要素。
8. 図６に示されているようであることを特徴とする請求項３に記載のグレージング要素。
9. 図７に示されているような接着剤をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のグレージング要素。
10. 前記熱可塑性中間層がエチレンコポリマーであることを特徴とする請求項１に記載のグレージング要素。
11. 前記中間層が、α，β−不飽和カルボン酸および／またはその誘導体の繰返し単位を含むエチレンコポリマーであることを特徴とする請求項１０に記載のグレージング要素。
    

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