JP2007169336A - 建材用ガラスと建材用金具の接着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型のオートクレーブ炉やプレス機付きの加熱炉を使用することのなく、加圧機構を持たない単純なオーブン、連続亜熱路にて建材用ガラスと建材用金具の接着方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 建材用ガラスと建材用金具の間に熱硬化性シリコーンゴム接着剤を介在させ、常温下で熱硬化性シリコーンゴム接着剤に０．１ＭＰａ以上、１．５ＭＰａ以下の圧力を加えるように押圧して、建材用ガラスと建材用金具を圧着した後、該熱硬化性シリコーンゴム接着剤を押圧することなく加熱のみで硬化させることを特徴とする建材用ガラスと建材用金具の接着方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築分野における建材用ガラスと建材用金具の接着方法に関する。

建築分野において、特に大型のガラス建築分野において、例えば、リブガラススクリーン等ガラスに穴をあけボルトを通し、建材用金具により接合する方法等が採用されている。また、ガラスを金属枠に固定しガラスパネルとした後で金属枠を方立て等に接合し、ガラスそのものをビルの外壁とする方法がある。

このような建築分野において、建材用ガラスと建材用金具との接着に接着剤を使用し、接着力が強く経時劣化により接着力が著しく低下することなく、耐久性、言い換えれば安全性に問題なく実使用可能であれば施工が簡便となり、外観のデザインに選択の幅が広がる。

例えば、特許文献１に、建材用ガラスと建材用金具の接着方法として、建材用ガラスと建材用金具の間に熱硬化性シリコーンゴム接着剤組成物、即ち、熱硬化性シリコーンゴム接着剤を介在させ、圧着後、熱硬化性シリコーンゴム接着剤を加熱硬化する方法が開示されている。熱硬化性シリコーンゴム接着剤は初期接着性および接着耐久性に優れ、建材用ガラスとその取付用の建材用金具を作業性よく接着一体化する。

更に、特許文献２に熱硬化性シリコーンゴム接着剤を用いた建築用窓ガラス構造体およびその製造方法が、特許文献３に熱硬化性シリコーンゴム接着剤を用いた家具用ガラスと家具用金具の接合方法が開示されている。

特許文献１において、建材用ガラスと建材用金具との間に熱硬化性シリコーンゴム接着剤を介在させ、圧着後、熱硬化性シリコーンゴム接着剤を加熱硬化させることで、建材用ガラスと建材用金具を接着するとされている。建材用ガラスと建材用金具の間にシート状またはテープ状の熱硬化性シリコーンゴム接着剤を介在させ、圧着後、熱硬化性シリコーンゴム接着剤を加熱硬化する際に、この加熱硬化をプレスやオートクレーブを用いて加圧下で行うことが推奨されている。特許文献１〜３の実施例において、ガラスと金具の接着部位を手で押して圧着させた後、乾熱オートクレーブで圧力をかけつつ加熱してガラスと金具が接着される。
特開２００２-２９４２０２号公報 特開２００２-２９４９１０号公報 特開２００２-２９４２０３号公報

特許文献１〜３に記載の接合方法の問題点として建材用ガラスと建材用金具の間に熱硬化性シリコーンゴム接着剤を介在させ、圧着する際の圧力が低いと、その後工程で圧力を加えないで加熱処理を行っても十分な接着強度が得られず、建材用金具からガラスが脱落してガラスが破損するということが挙げられる。

しかしながら、建材用ガラス、および建材用金具は、長さが４ｍを超えるような大型のものも多く、このような大型の建材用ガラスと建材用金具を加圧下で加熱硬化して接着しようとすると、加圧手段のある大型のオートクレーブ炉やプレス機付きの加熱炉が必要となり、初期の設備投資費用が多くなるとともに、大型のオートクレーブ炉やプレス機付きの加熱炉でバッチ処理を行っていたのでは、生産性が低いという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、大型のオートクレーブ炉やプレス機付きの加熱炉等の加圧化で加熱する装置を使用することなく、加圧機構を持たない単純な加熱装置であるオーブン、連続加熱炉にて建材用ガラスと建材用金具の接着方法を提供することを目的とする。

本発明は、建材用ガラスと建材用金具の間に熱硬化性シリコーンゴム接着剤を介在させ、常温下、即ち、日本国内の通常の気温である−２０℃以上、４０℃以下で、好ましくは室温下、即ち、０℃以上、３０℃以下で、熱硬化性シリコーンゴム接着剤に０．１ＭＰａ以上、１．５ＭＰａ以下の圧力を加えるように押圧して、建材用ガラスと建材用金具を圧着した後、該熱硬化性シリコーンゴム接着剤を押圧することなく加熱のみで硬化させることを特徴とする建材用ガラスと建材用金具の接着方法である。

本発明において、建材用ガラスは、大型建造物としてのビルディング、即ち、ビル用のリブガラススクリーン使用される、大きさ、１ｍ×１ｍ以上の大板ガラス、一般家庭用等の建築物に組み込まれ使用されている窓用のガラス板等を指すが、本発明の建材用ガラスと建築用金具の接着方法は大板ガラスに対しても、接着が簡便になり連続接着が可能となるために特に効果を奏する。また、本発明に使用される建材用金具は、ビル用、一般家庭用等の建築物にガラス板を取り付けるために、建材用ガラスと接着するための金具である。このような建材用ガラスと建材用金具の接着の例としては、ビル用リブガラススクリーン、ビルの入り口にある風除室や庇、建築物の窓ガラス板とその取付金具である金属性サッシ、屋内通路の照光窓のガラス板とその取付金具、扉の覗き窓のガラス板とその金属製外枠、大型壁鏡の鏡板と取付金具、電話ボックスのガラス板とその金属製フレーム等が例示される。

本発明に用いられる熱硬化性シリコーンゴム接着剤としては、特許文献１〜３に記載の接着剤、例えば、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社より市販されている熱硬化性シリコーンゴム接着剤である、商品名、ＳＯＴＥＦＡ等が挙げられる。

本発明の接着方法では、建材用ガラスと建材用金具の間に、熱硬化性シリコーンゴム接着剤を介在させ、常温下で、０．１ＭＰａ以上、１．５ＭＰａ以下の圧力を加えるが、加圧にはラミネーター、プレス機、錘等を用いればよい。加圧した際の圧力が０．１ＭＰａ未満では、加熱処理後の接着強度が十分得られず、オートクレーブ炉での加圧力の上限程度の１．５ＭＰａ以下の加圧を行えば十分な接着力が得られる。より好ましい範囲は、０．１ＭＰａ以上、０．５ＭＰａ以下である。

また、常温下での加圧後の加熱処理では、オーブンや連続加熱炉等を用いればよく、加熱温度は、８０℃以上、２００℃以下が好ましく、より好ましくは、１００℃以上、１８０℃以下である。

また、熱硬化性シリコーンゴム接着剤は、建材用ガラスと建材用金具の間に挟み易いようにシート状またはテープ状であることが好ましい。

更に、本発明は、熱硬化性シリコーンゴム接着剤が、シート状またはテープ状であることを特徴とする上記の建材用ガラスと建材用金具の接着方法である。

本発明により、建材用ガラスと建材用金具の間に、熱硬化性シリコーンゴム接着剤を介在させた後、常温下で０．１ＭＰａ以上、１．５ＭＰａ以下の圧力をシリコーンゴム接着剤に加え、建材用ガラスと建材用金具を圧着することで、その後のシリコーンゴム接着剤の加熱硬化時に加圧しなくても十分な接着強度が得られ、建材用金具からガラスが脱落してガラスが破損することがなくなった。また、加熱硬化時に加圧する必要がないため、加圧機構のないオーブンのような単純な加熱装置が用いられ、初期設備投資費用が低く抑えられる。更に、加圧機構のない連続加熱炉を用い連続生産が行なえ生産性が向上した。

本発明の建材用ガラスと建材用金具の接着方法を用いた一実施形態として金属枠付きガラスパネルについて説明する。

図１は金属枠付きガラスパネルの側面図である。長尺であるため中央部は、省略線を用いて省略している。

図１に示すように、建材用金具２を図示しない埋め込みボルト等により、側面から見てＬ字型に組み立てる。次いで、建材用ガラスと建材用金具の間に挟み易いようにシート状またはテープ状に加工してある熱硬化性シリコーンゴム接着剤３を側面から見てＬ字型の建材用金具２上に置く。該熱硬化性シリコーンゴム接着剤３上に板ガラス１を置く。

次いで、板ガラス１上に該熱硬化性シリコーンゴム接着剤３´を置き、Ｌ字型の建材用金具２の上に更に建材用金具２´を図示しない埋め込みボルト等により建材用金具２´が脱落しない程度に仮止めして、建材用金具２と建材用金具２´を合わせて側面から見てコの字型の建材用金具枠とする。金属枠付きガラスパネルの板ガラス１と熱硬化性シリコーンゴム接着剤３、３´を加えた厚みは、加圧可能なようにコの字型の建材用金具枠における枠内の、図示しない埋め込みボルト等を締め込んだ際のギャップ間隔より、若干厚い程度とする。

次いで、図２に金属枠付きガラスパネル加圧装置の説明図を示す。長尺であるため中央部は、省略線を用いて省略している。

このようにしてできた金具枠付きガラスパネルを、一組のローラー４、４´のギャップ間隔５を変更することで、熱硬化型シリコーンゴム接着剤を押圧する際の圧力が０．１ＭＰａ以上、１．５ＭＰａ以下となるように、加圧力を調整したローラー４、４´の間に金具付きガラスパネルを通過させることで加圧を行う。より好ましい範囲は、０．１ＭＰａ以上、０．５ＭＰａ以下である。金具枠付きガラスパネル、言い換えれば金属枠体付きガラスパネルを量産する際には、連続的に板ガラス１と建築用金具２、２´の間に熱硬化性シリコーンゴム接着剤３、３´を挟んで、一組のローラー４、４´により圧着することが好ましいが、バッチ処理などにおいては、錘を用いて荷重をかけ圧着してもよい。

次いで、加圧した金具枠付きガラスパネルをオーブン内に入れ、加熱温度１２０℃以上、１６０℃以下に保持して、２０分間以上、６０分間以下、加熱することにより熱硬化性シリコーンゴム接着剤が硬化し、金具２、２´と板ガラス１が接着される。１２０℃未満では熱硬化性シリコーンゴム接着剤が充分に硬化せず所望の接着力が得られなく、１６０℃より高温では、熱硬化性シリコーンゴム接着剤に流動が出る等して、所望の接着強度が得難い。所望の接着強度を得る範囲は、加熱温度１２０℃以上、１６０℃以下である。加熱時間は２０分間以上、６０分間以下である。２０分未満では、熱硬化性シリコーンゴム接着剤が充分に硬化せず所望の接着強度は得られない。また、熱硬化性シリコーンゴム接着剤に流動が出る等して、所望の接着強度が得にくくなるので、６０分より長くする必要はない。

冷却後に、建材用金具２、2´が脱落しない程度に仮止めした埋め込みボルトを締めて金属枠付きガラスパネルを完成させる。

本発明の建材用ガラスと建材用金具の接着方法を用いて（実施例１）、または本発明の建材用ガラスと建材用金具の接着方法を用いないで（比較例１〜３）、ガラス板１と金具２を接着し、初期せん断破壊強度の測定、せん断による熱硬化性シリコーンゴムの破壊性状の観察、疲労試験による接着耐久性の評価を行った。
（初期せん断破壊強度の測定方法）
図３は、初期接着強度評価試験の説明図である。

試験片の作製方法を説明する。

常温下、室温、２０℃で、厚み、０．８ｍｍ、大きさ、１２ｍｍ×２５ｍｍのテープ状熱硬化性シリコーンゴム接着剤３（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製、商品名、ＳＯＴＥＦＡ）を、厚み、１０ｍｍ、大きさ３０ｍｍ×１００ｍｍのガラス板１の片面に貼り付け、次いで、厚み、５ｍｍ、大きさ、２５ｍｍ×６０ｍｍ×のＳＵＳ３０４製の金具２を、熱硬化性シリコーンゴム接着剤３のガラス板１を貼り付けた面の反対側の面に貼り付けた後、ハンドローラーを用いて接着面に空気溜りが無いように空気をしごき出した。次いで、図示しない錘を、テープ状熱硬化性シリコーンゴム接着剤３上の建材用金具２に載せ、建材用ガラス１と建材用金具２とを熱硬化性シリコーンゴム接着剤３より圧着した。

その後、試験片をオーブン（タバイ株式会社製 型式、ＰＥＲＦＥＣ ＯＶＥＮ ＰＳ-２２２）に入れ、１４０℃、４０分の条件下で加熱して、ガラス板１と金具２が熱硬化性シリコーンゴム接着剤３を硬化させて接着一体化した初期せん断力測定試験片を作製した。

初期せん断破壊強度の測定ための試験片を、図示しない万能引っ張り試験機（オリエンテック株式会社製テンシロン、型式、ＲＴＣ-２４１０）にセットして、建材用ガラス１と建材用金具２とを矢印の方向に引っ張り、引っ張りせん断強度を測定し初期せん断破壊強度とした。引っ張りせん断強度が大きい方が好ましい
（接着耐久性の測定方法）
上記初期せん断破壊強度の測定の項で作製した試験体を、繰り返し疲労試験機にて、試験片にかかる負荷を４８０Ｎ〜０Ｎ、５４０Ｎ〜０Ｎ、６００Ｎ〜０Ｎの３条件で、三角波にて、１Ｈｚの周期で負荷を繰り返し試験片に与え、疲労によりせん断破壊するまでの負荷を与えた繰り返し回数を調べた。例えば、６００Ｎ〜０Ｎの負荷を三角波にて１Ｈｚで試験片に与える試験とは、試験開始前に６００Ｎと０Ｎとの中間値である３００Ｎを、あらかじめ試験片に負荷しておき、試験開始後負荷は、直線的に増加させ０．２５秒後に６００Ｎに達し、その後０．５秒を掛けて直線的に０Ｎまで減少させ、次の０．２５秒で３００Ｎまで直線的に増加させる試験である。せん断破壊するまでの繰り返し回数が多い方が好ましい。

（破壊性状の確認）
上記初期せん断破壊強度の測定および接着耐久性の測定でせん断破壊した試験片における破壊面を目視観察して破壊性状を確認した。熱硬化性シリコーンゴム接着剤３により強固に接着されていれば、破壊は硬化した熱硬化性シリコーンゴム接着剤３の内部でする。これを凝集破壊と呼ぶ。また、熱硬化性シリコーンゴム接着剤３による接着が弱ければ、ガラス板１と熱硬化性シリコーンゴム接着剤３の接着界面か、金具２と熱硬化性シリコーンゴム接着剤３の接着界面で剥離を起こす。これを界面破壊と呼ぶ。凝集破壊することが好ましい。
実施例１
常温下、室温２０℃で、厚み、０．８ｍｍ、大きさ、１２ｍｍ×２５ｍｍのテープ状熱硬化性シリコーンゴム接着剤３を、厚み、１０ｍｍ、大きさ、３０ｍｍ×１００ｍｍの建材用ガラス１に貼り付け、次いで、厚み、５ｍｍ、大きさ、２５ｍｍ×６０ｍｍのＳＵＳ３０４製の建材用金具２を、熱硬化性シリコーンゴム接着剤３のガラス１を貼り付けた面の反対側の面に貼り付けた後、ハンドローラーを用いて接着面に空気溜りが無いように空気をしごき出した。次いで、図示しない重さ３．９ｋｇの錘を、シリコーンゴム接着剤３上の建材用金具２に載せ、０．１２ＭＰａで押圧し建材用ガラス１と建材用金具２と熱硬化性シリコーンゴム接着剤３により圧着した。

その後、試験片を、オーブン（タバイ製 型式、ＰＥＲＦＥＣＴ ＯＶＥＮ ＰＳ−２２２）に入れ、１４０℃、４０分の条件下で加熱して、建材用ガラス１と建材用金具２が熱硬化性シリコーンゴム接着剤硬化物を介して接着一体化した試験片を作製し、初期せん断破壊強度を測定したところは、初期せん断破壊強度は５６９Ｎ／ｃｍ^２であり、破壊性状は凝集破壊であった。
比較例１
実施例１において、加圧と加熱をオートクレーブ炉で行った以外は、実施例１と同様にして建材用ガラス１と建材用金具２が熱硬化性シリコーンゴム接着剤硬化物を介して接着して一体化した試験片を作製した。

厚み、０．８ｍｍ、大きさ、１２ｍｍ×２５ｍｍのテープ状熱硬化性シリコーンゴム接着剤３を、厚み、１０ｍｍ、大きさ３０ｍｍ×１００ｍｍの建材用ガラス１に貼り付け、厚み、５ｍｍ、大きさ、２５ｍｍ×６０ｍｍ、ＳＵＳ３０４製の建材用金具２を、熱硬化性シリコーンゴム接着剤３のガラス１を貼り付けた面の反対側の面に貼り付けた。そして、ハンドローラーを用いて接着面に空気溜りが無いように空気をしごき出した。次に、こうして得られた試験片をオートクレーブ炉に入れ、１．１ＭＰａの圧力下、１３０℃・３０分の条件下で加熱した。この試験片の初期せん断破壊強度は５２１Ｎ／ｃｍ^２であり、破壊形状は凝集破壊であった。
比較例２
実施例１において、加圧時の錘の重さを１．３ｋｇ（圧力：０．０４ＭＰａ）にした以外は、実施例１と同様にして建材用ガラス１と建材用金具２が熱硬化性シリコーンゴム接着剤硬化物を介して接着して一体化した試験片を作製した。この試験片の初期せん断破壊強度は２８６Ｎ／ｃｍ^２であり、破壊形状は界面破壊であった。
比較例３
実施例１において、加圧時の錘の重さを２．６ｋｇ（圧力：０．０８ＭＰａ）にした以外は、実施例１と同様にして建材用ガラス１と建材用金具２が熱硬化性シリコーンゴム接着剤硬化物を介して接着して一体化した試験片を作製した。この試験片の初期せん断破壊強度は４３２Ｎ／ｃｍ^２であり、破壊形状は凝集破壊であった。
実施例１、比較例１〜３の初期せん断破壊強度の測定結果および破壊性状を表１に、接着耐久性の評価結果を表２に示す。

表１より、実施例１と比較例１において、初期せん断破壊強度５６９Ｎ／ｃｍ^２、５２１Ｎ／ｃｍ^２破壊性状が凝集破壊であり十分な接着力を有しており、比較例１のように試験片に対して加熱加圧を同時に行なわなくても、実施例１のように充分に加圧した後、加熱のみを行なうことでも、充分な接着強度が得られることがわかった。しかしながら、本発明の圧力の下限、０．１ＭＰａに足りず、充分な加圧を行なわずに加熱した比較例２、比較例３では、破壊性状が界面剥離であり十分な接着力を有するとは言い難い。
また、接着耐久性については表２に示すように、実施例１と比較例１で破壊サイクル数に大きな差異は見られず、接着耐久性についても従来工法である比較例１と同等の性能を有する。試験片に対して比較例１のように加熱加圧を同時に行なわなくても、実施例１のように充分に加圧した後、加熱のみを行なうことでも、充分な接着耐久性が得られることがわかった。

金属枠付きガラスパネルの側面図である。 金属枠付きガラスパネル加圧装置の説明図である。 初期接着強度評価試験片の説明図である。

符号の説明

１ （建材用）ガラス板、
２ （建材用）金具
３ 熱硬化性シリコーンゴム接着剤
４ ローラー
５ ギャップ間隔

Claims (2)

1. 建材用ガラスと建材用金具の間に熱硬化性シリコーンゴム接着剤を介在させ、常温下で熱硬化性シリコーンゴム接着剤に０．１ＭＰａ以上、１．５ＭＰａ以下の圧力を加えるように押圧して、建材用ガラスと建材用金具を圧着した後、該熱硬化性シリコーンゴム接着剤を押圧することなく加熱のみで硬化させることを特徴とする建材用ガラスと建材用金具の接着方法。
2. 熱硬化性シリコーンゴム接着剤が、シート状またはテープ状であることを特徴とする請求項１に記載の建材用ガラスと建材用金具の接着方法。

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