JP2010111516A - ストレス軽減ガラス - Google Patents

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Abstract

【課題】太陽光を浴びることによって生じるストレスや疲労感を軽減し、免疫力の低下を抑制することのできるストレス軽減ガラスを提供する。
【解決手段】ガラス板（１０、４０）とガラス板上に形成された多層膜（２０）とを備えるガラス積層体（１）であって、波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下における可視光線透過率の平均値Ｔ1が３５％以下であり、波長５２５ｎｍ以上６２５ｎｍ以下における可視光線透過率の平均値Ｔ2が８０％以上である
【選択図】図１

Description

本発明はガラス積層体に関し、より特定的にはストレス軽減特性を有する窓ガラス等のガラス積層体に関する。
従来、居住性や安全性を高めたガラスが広く普及している。近年では種々の性能を有するガラスに対するニーズが高まり、これに伴い、建築物用多機能ガラスや自動車用多機能ガラス等が普及しつつある。
現在の自動車に使われている一般的なガラスは、主にフロントガラスに用いられる合わせガラスと、主にドアガラスやリヤガラスに用いられる強化ガラスの２種類に分けられる。特にフロントガラスは乗員に対して十分な視界を提供する必要があり、高い可視光透過性が求められる。さらに近年では、可視光だけでなく、様々な波長の光をコントロールすることにより、いくつもの役割を果たすガラスが提案されている（非特許文献１）。様々な波長の光をコントロールするガラスとして、例えば微量な金属元素を添加することにより発色をコントロールしたガラスや、表面にＵＶ吸収剤をコーティングして紫外線を遮光したガラス、さらに２枚の板ガラスの間に赤外線吸収剤を設けて熱負荷を軽減させたガラス等が知られている。
特許文献１には、人的物的両面で居住性と安全性をより高めて、高環境性を有し軽量化を可能とした濃色グレー系ガラスが提案されている。特許文献１の濃色グレー系ガラスは、可視光透過率Ｔｖを５０％以下、日射透過率Ｔｓ４５％以下ならびに紫外線透過率Ｔｕｖを１５％以下、しかも波長３５０ｎｍにおける紫外線透過率Ｔｕｖ３５０を８％以下かつ波長３７０ｎｍにおける紫外線透過率Ｔｕｖ３７０を３５％以下としている。この構成により、特許文献１は高性能の紫外線および赤外線の吸収で、特に紫外線Ｂを遮蔽し紫外線Ａをより遮り、プライバシー性能を有し、濃いグレー系色調を呈し、かつ易強化性に優れた濃色グレー系ガラスを提供することができるとしている。
また特許文献２には、自動車の室内内装の高級化に伴う内装材の劣化防止の要請や冷房負荷低減の観点から紫外線赤外線吸収効果を有する緑色ガラスが提案されている。特許文献２の紫外線赤外線吸収緑色ガラスは、酸化鉄、ＣｅＯ2、ＴｉＯ2、ＮｉＯ、ＣｏＯを適量に含み、可視光透過率を７０％以上、全太陽光透過率を６０％以下、紫外線透過率を２５％以下としている。この構成により、特許文献２は高い可視光透過率と緑色系の色調を有する紫外線赤外線吸収ガラス、特に風冷強化して用いられる場合には強化前後の色味の変化を抑制するために、とりわけ自動車に用いられる窓ガラスとして好適であるとしている。
「自動車技術Ｖｏｌ．６０ Ｎｏ．５」自動車技術会、２００６年５月、ｐ．５９−６３ 特開平１０−７２２３６号公報 特開２００２−１６０９３８号公報
ところで、近年の研究により、人体が太陽光に連続的にさらされると免疫力が低下したり、疲労感やストレスが増大することが知られている。特に太陽光はガラスを介して車両内に入射するため、乗員は長時間に渡って太陽光にさらされる場合も多い。そのため、従来のガラスを介して太陽光を浴びた車両内の乗員は、ストレスや疲労感が増大したり、免
疫力が低下するという問題があった。
これに対して特許文献１及び２は、人間の皮膚の老化を促進させると言われる紫外線や、熱負荷を与え車内温度を上昇させる赤外線の入射を防止したり、車室内のプライバシー機能を実現するガラスを提案している。しかしながら、人間特性（ストレス軽減、疲労軽減及び免疫力向上）を考慮したガラスについては提案されていない。
そこで、本発明の目的は、太陽光を浴びることによって生じるストレスや疲労感を軽減し、免疫力の低下を抑制することのできるストレス軽減ガラスを提供することにある。
本発明の目的は、以下の構成を備えるガラス積層体によって達成される。
ガラス板とガラス板上に形成された多層膜とを備えるガラス積層体であって、
波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下における可視光線透過率の平均値Ｔ1が３５％以下であり、波長５２５ｎｍ以上６２５ｎｍ以下における可視光線透過率の平均値Ｔ2が８０％以上である。
以上のように、本発明により太陽光にさらされることによって生じるストレスや疲労感を軽減し、免疫力の低下を抑制することのできるストレス軽減ガラスを提供することができる。
（実施の形態１）
次に、本実施の形態のストレス軽減ガラスについて説明する。一般的に、生体がストレスにさらされると副腎からホルモンが分泌される。特に、分泌されるホルモンに含まれるコルチゾールは、生体にストレスが加わると急激に血液中の濃度が増大する。また、生体に加わるストレスにより、疲労感を生じさせるＴＧＦ−βや、免疫力を低下させるＩＬ１０が過剰に分泌される。上述のように、長時間に渡って太陽光を浴びると、コルチゾールやＴＧＦ−β、ＩＬ１０の分泌量が増加することが知られている。そこで、本実施の形態のストレス軽減ガラスは、太陽光を浴びることによって分泌されるコルチゾールやＴＧＦ−β、ＩＬ１０の増加を抑制することを特徴としている。
なお、ガラス積層体としては、１枚のガラス板に多層膜が設けられたものであってもよく、複数枚のガラス板が中間層を介して積層された合わせガラスであってもよい。合わせガラスである場合、多層膜は１枚のガラス板のみに設けられてもよく、複数枚のガラス板に設けられてもよい。さらに、これらに使用されるガラス板は強化処理が施されていてもよい。特に強化処理された１枚のガラス板に多層膜を備えたものは、自動車のリヤガラス等に好適に使用できる。また、合わせガラスは自動車のフロントガラスに好適に使用できる。なお、本実施の形態では、説明を簡略化するために、上記のガラス積層体を単にストレス軽減ガラスと称する。
具体的には、本実施の形態のストレス軽減ガラスは、人間特性（ストレス、疲労及び免疫力）を考慮した最適な分光特性を有している。詳細には、ストレス軽減ガラス１は、波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ1と波長５２５ｎｍ以上６２５ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ2の比（Ｔ1／Ｔ2）が０．４５以下となるように構成される。なお、本実施の形態ではストレス軽減ガラス１を車両用ガラス、特に自動車のフロントガラスに適用した場合を例に説明する。かかる場合、ストレス軽減ガラス１は、Ｔ1／Ｔ2が０．４５以下でかつ、波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ1が８５％以下、波長５２５ｎｍ以上６２５ｎｍ
以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ2が８０％以上となるように構成される。より好ましくは、波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ1が２０％以下、波長５２５ｎｍ以上６２５ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ2が９０％以上となるように構成される。以下、ストレス軽減ガラス１の具体的な構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係るストレス軽減ガラスの構造を示す概略断面図である。ここで、自動車のフロントガラスには安全性能を確保するために合わせガラスが用いられる。図１において、ストレス軽減ガラス１は、車外側から順に、車外側ガラス板１０と多層膜２０と中間膜３０と車内側ガラス板４０と多層膜２０とを備える。
車外側ガラス板１０及び車内側ガラス板４０には、例えばソーダライムシリカガラスが用いられ、無色透明ガラスでも有色透明ガラスのどちらでもよい。なお、有色透明ガラスとしてはグリーン系有色ガラスが好ましい。詳細には、グリーン系有色透明ガラスは、鉄を含有するソーダライムシリカガラスであり、ソーダライムシリカ系の母ガラスに質量百分率で表示して、例えばＦｅ2Ｏ3換算した全鉄０．３〜１％を含有する。
さらに車外側ガラス板１０及び車内側ガラス板４０に対して紫外線吸収性能を付与する場合には、ソーダライムシリカ系の母ガラスにセリウム等を加えることが望ましい。したがって、車外側ガラス板１０及び車内側ガラス板４０の好ましい組成は、質量百分率で表示して、６５〜７５％のＳｉＯ2、０．１〜５％のＡｌ2Ｏ3、１０〜１８％のＮａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ、５〜１５％のＣａＯ、１〜６％のＭｇＯ、０．３〜１％のＦｅ2Ｏ3換算した全鉄、および０．５〜２％のＣｅＯ2換算した全セリウムおよび／またはＴｉＯ2である。
また、本実施の形態のストレス軽減ガラス１は自動車のフロントガラスに用いるため、車外側ガラス板１０及び車内側ガラス板４０の厚さは１．５〜３．０ｍｍであることが好ましい。
多層膜２０は、車外側ガラス板１０の車内側面及び車内側ガラスの車内側面のそれぞれにコーティングされる。多層膜２０は、ガラス板側から順に、ガラス板の屈折率よりも高い屈性率の材料（以下、単に高屈折率材料という）からなる高屈折率層と、高屈折率材料よりも低い屈折率の材料（以下、単に低屈折率材料という）からなる低屈折率層とが交互に積層される。
高屈折率層は、波長５５０ｎｍにおける屈折率が２．１０以上であり、好ましくは２．２０〜２．６０である。より望ましい屈折率は２．４０〜２．６０である。高屈折材料には、例えば酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ及び酸窒化チタン等が用いられる。
低屈折率層は、波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．５６以下であり、好ましくは１．４０〜１．５６である。より望ましい屈折率は１．４０〜１．４８である。低屈折材料には、例えば酸化ケイ素が用いられる。
図２（ａ）、（ｂ）は、多層膜２０の構成を示す拡大断面図である。図２（ａ）に示すように、多層膜２０は、ガラス板側から順に、厚さ１０５〜１３０ｎｍの高屈折率層Ｈ１及び高屈折率層Ｈ２と、厚さ７０〜１１０ｎｍの低屈折率層Ｌ１と、それら３層の合計厚さが２８０〜３７０ｎｍで構成されることが好ましい。より望ましい各層の厚さは、高屈折率層Ｈ１及びＨ２がそれぞれ１１０〜１２５ｎｍ、低屈折率層Ｌ１が８０〜１００ｎｍ、３層の合計厚さが３００〜３５０ｎｍである。多層膜２０の具体的な構成は、例えばガラス側から順にＴｉＯ2／ＳｉＯ2／ＴｉＯ2である。
また、例えば図２（ｂ）に示すように多層膜２０は、図２（ａ）の高屈折率層Ｈ１の部分を「高屈折率層Ｈ／低屈折率層Ｌ／高屈折率層Ｈ」の３層に分割した構成でもよい。ここで、「高屈折率層Ｈ／低屈折率層Ｌ／高屈折率層Ｈ」からなる３層の厚さの合計は、高屈折率層Ｈ１の厚さ（１０５〜１３０ｎｍ）と等しくなるように構成される。多層膜２０の具体的な構成は、例えばガラス側から順にＴｉＯ2／ＳｉＯ2／ＴｉＯ2／ＳｉＯ2／ＴｉＯ2である。
多層膜２０は、例えば公知のスパッタリング法を用いてＴｉＯ2とＳｉＯ2とが交互に積層される。スパッタリング法としては、ＤＣ（直流）スパッタリング方式やＡＣ（交流）スパッタリング方式、高周波スパッタリング方式、マグネトロンスパッタリング方式等が挙げられる。特に、ＤＣ（直流）スパッタリング方式及びＡＣ（交流）スパッタリング方式は、プロセスが安定しており、表面積の大きい箇所にも成膜が容易である。なお、多層膜２０はスパッタリング法に限られず、真空蒸着法や気相成長法など公知の技術を用いて成膜されてもよい。
多層膜２０と車内側ガラス板４０との間には中間膜３０が構成される。中間膜３０は、例えばポリビニルブチラール系膜またはエチレン―酢酸ビニル共重合体系膜からなる。赤外線遮蔽効果を持たせるために、ポリビニルブチラール系膜またはエチレン―酢酸ビニル共重合体系膜に赤外線遮光性微粒子を分散配合してもよい。
上記の構成を備えたストレス軽減ガラス１について分光光度計を用いて透過率を測定した。図３は、本実施の形態のストレス軽減ガラス１の分光透過率曲線を示し、実線はストレス軽減ガラス１の分光透過率曲線である。なお、参考のために従来のガラスの分光透過率曲線を破線で示す。グラフの縦軸は透過率（％）であり、横軸は波長（ｎｍ）である。
図３に示すようにストレス軽減ガラス１は、波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ1と、波長５２５ｎｍ以上６２５ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ2の比（Ｔ1／Ｔ2）を０．４５以下にすることができる。
また図３に示すように、波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ1は２０％以下である。さらに波長５２５ｎｍ以上６２５ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ2は９０％以上である。したがって、本実施の形態のストレス軽減ガラス１は、運転者の視界を妨げることなく、また法規で定められた透過率を確保することができる。
次にストレス軽減ガラス１を用いた実施例について説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。
上記構成を備えたストレス軽減ガラス１を自動車のフロントガラスとして設置し、被験者試験を行った。被験者試験は、ストレス軽減ガラス１を透過した太陽光を浴びた被験者から血液を採取し、血液中に含まれるコルチゾール、ＴＧＦ−β及びＩＬ１０の分泌量をそれぞれ測定した。被験者は２０〜３０歳代が４人、４０〜５０歳代が４人の合計８人である。被験者試験の実施手順は次の通りである。まず実験を開始する前に各被験者の血液が採取される。続いて、８人の被験者はストレス軽減ガラスが設置された自動車に乗車し、ストレス軽減ガラス１を介して太陽光に約９０分間さらされる。そして約１時間経過した後、各被験者の血液が採取される。以上により得られた実験開始前及び実験後の血液を分析し、血液中に含まれるコルチゾール、ＴＧＦ−β及びＩＬ１０の変化量が測定される。かかる被験者試験は、ストレス軽減ガラス１及び従来のガラスの２種類のガラスについ
て実施した。
図４〜図６は、被験者試験の結果を示す。図４はコルチゾール分泌の変化量、図５はＴＧＦ−β分泌の変化量、図６はＩＬ１０分泌の変化量を示す。各図において、従来のガラスにおける各物質の分泌の変化量を１として、各物質の分泌の変化量を比率で示している。なお、上記結果は被験者８人の平均値である。図４に示すように、ストレスが加わることによって分泌されるコルチゾールの変化量の比率は、従来のガラスにおいて分泌されるコルチゾール変化量を１としたとき、ストレス軽減ガラス１では０．２９である。すなわち、ストレス軽減ガラス１を用いることによって、コルチゾール分泌量が約７０％軽減されている。
図５に示すように、疲労感が生じることによって分泌されるＴＧＦ−βの変化量の比率は、従来のガラスが１に対して、ストレス軽減ガラス１では０．７４であることが分かる。すなわち、ストレス軽減ガラス１を用いることによって、ＴＧＦ−βの分泌量が約２５％軽減されている。
また図６に示すように、免疫力の低下に影響を与えるＩＬ１０の変化量の比率は、従来のガラスが１に対して、ストレス軽減ガラス１では０．３であることが分かる。すなわち、ストレス軽減ガラス１を用いることによって、ＩＬ１０の分泌量が約６５％軽減され、免疫力の低下を抑制することができる。
以上のように、本実施の形態のストレス軽減ガラス１は、波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ1と波長５２５ｎｍ以上６２５ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ2の比（Ｔ1／Ｔ2）が０．４５以下となるので、太陽光を浴びることによって生じるコルチゾール、ＴＧＦ−β及びＩＬ１０の分泌量を軽減することができる。これにより、ストレスや疲労感を軽減し、免疫力の低下を抑制することのできるガラスを提供できる。
また、本実施の形態のストレス軽減ガラスは、波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ1が２０％、波長５２５ｎｍ以上６２５ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ2が９０％以上となるように構成されるので、視界を妨げることがなく、また７０％以上の透過率を確保することができるので、自動車のフロントガラスにも適用できる。
なお、本実施の形態におけるストレス軽減ガラスは、波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ1が２０％以上、波長５２５ｎｍ以上６２５ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ2が９０％以上となるように構成されたが、これに限られない。波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ1を３５％以下、波長５２５ｎｍ以上６２５ｎｍ以下における可視光線の透過率の平均値Ｔ2を８０％以上、かつＴ1／Ｔ2を０．４５以下となるように構成されたガラスであれば、従来のガラスと比較してストレス軽減の効果を得ることができる。
なお、本実施の形態のストレス軽減ガラスは、車内に入射する太陽光の輻射エネルギーを遮蔽するために、多層膜２０と車内側ガラス板４０との間に中間膜を構成したが、これに限られない。本実施の形態では中間膜の構成例として赤外線遮光性微粒子が分散配合されたポリビニルブチラール系膜またはエチレン―酢酸ビニル共重合体系膜を示したが、これに限られず、公知の技術を用いて赤外線を遮蔽してもよい。また、紫外線吸収性能を付与するために各ガラス板にセリウムを添加したが、例えば中間層に紫外線吸収剤を添加してもよい。
なお、本実施の形態では、ストレス軽減ガラスを自動車のフロントガラスに適用した例を示したが、これに限られない。例えば、自動車のリヤガラス（リヤ席ガラス、バックウィンドガラス）に適用してもよい。すなわち、ストレス軽減ガラスは、合わせガラスだけでなく単板ガラスにも適用可能である。かかる場合、ストレス軽減ガラスは、Ｔ1／Ｔ2が０．４５以下となるように構成されればよい。また、自動車に限られず、鉄道車両や航空機、船舶等、建築用窓ガラス、サングラス等にストレス軽減ガラスを適用してもよい。
太陽光を浴びることによって生じるストレスや疲労感を軽減し、免疫力低下の抑制が可能なガラスが要望される自動車、鉄道車両、航空機、船舶用窓ガラスや、建築用窓ガラス、サングラス等に好適である。
実施の形態に係るストレス軽減ガラスの構造を示す概略断面図 実施の形態に含まれる多層膜の構成を示す拡大断面図 実施の形態に係るストレス軽減ガラスの分光透過率曲線 実施例におけるコルチゾール分泌の変化量を示す図 実施例におけるＴＧＦ−β分泌の変化量を示す図 実施例におけるＩＬ１０分泌の変化量を示す図
符号の説明
１ ストレス軽減ガラス
１０ 車外側ガラス板
２０ 多層膜
３０ 中間膜
４０ 車内側ガラス板
Ｈ 高屈折率層
Ｌ 低屈折率層

Claims (6)

  1. ガラス板と前記ガラス板上に形成された多層膜とを備えるガラス積層体であって、
    波長３８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下における可視光線透過率の平均値Ｔ1が３５％以下であり、波長５２５ｎｍ以上６２５ｎｍ以下における可視光線透過率の平均値Ｔ2が８０％以上である、ガラス積層体。
  2. 前記ガラス積層体は、第１のガラス板と多層膜と中間膜と第２のガラス板と前記多層膜とが順次積層された合わせガラスである、請求項１に記載のガラス積層体。
  3. 前記多層膜は、各前記ガラス板から順に、各前記ガラス板よりも大きい屈折率を有する高屈折率層と、前記高屈折率層よりも小さい屈折率を有する低屈折率層とが交互に積層される、請求項２に記載のガラス積層体。
  4. 前記多層膜は、各前記ガラス板から順に、各前記ガラス板よりも大きい屈折率を有する高屈折率層と、前記高屈折率層よりも小さい屈折率を有する低屈折率層とが交互に積層され、合計の層数が少なくとも３層である、請求項２に記載のガラス積層体。
  5. 前記多層膜は、各前記ガラス板から順に、各前記ガラス板よりも大きい屈折率を有する高屈折率層と、前記高屈折率層よりも小さい屈折率を有する低屈折率層とが交互に積層され、
    前記高屈折率層は、波長５５０ｎｍにおける屈折率が２．２０〜２．６０で、かつ膜厚が１１０〜１３０ｎｍであり、
    前記低屈折率層は、波長５５０ｎｍにおける屈折率が１．４０〜１．５６で、かつ膜厚が７０〜１１０ｎｍである、請求項２に記載のガラス積層体。
  6. 前記多層膜は、各前記ガラス板から順に、前記ガラス板よりも大きい屈折率を有する高屈折率層と、前記高屈折率層よりも小さい屈折率を有する低屈折率層とが交互に積層され、
    前記高屈折率層は、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ及び酸窒化チタンからなる群から選ばれた少なくとも１つを含有し、
    前記低屈折率層は、少なくとも酸化ケイ素を含有する、請求項２に記載のガラス積層体。
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