JP2015527280A - 高分子中間層に対するガラスの高い接着力を有する合わせガラス構造 - Google Patents

Abstract

少なくとも１枚又は２枚のガラス板を含み、その間に少なくとも１枚の高分子中間層を備える、薄型ガラス積層体を提供する。本積層体は、２枚のガラス板と中間層との間の高いレベルの接着力を有し、積層体は少なくとも７、少なくとも８、又は少なくとも９のパンメル接着値を有する。積層体は、平均破壊高さが少なくとも２０フィート（約６．１ｍ）となる高い貫通抵抗を有する。高分子中間層は、約０．５ｍｍ〜約２．５ｍｍの厚さを有し、アイオノマー、ポリビニルブチラール又はポリカーボネートで形成される。２枚のガラス板の少なくとも一方又は両方は、化学強化されている。

Description

相互参照

本出願は、「Ｌａｍｉｎａｔｅｄ Ｇｌａｓｓ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｈａｖｉｎｇ Ｈｉｇｈ Ｇｌａｓｓ ｔｏ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ Ａｄｈｅｓｉｏｎ」という題の２０１２年６月８日出願の米国仮特許出願第６１／６５７１８２号と同時係属中であり、その優先権の利益を主張するものであり、本出願は参照により上記出願の全体を援用する。

本開示は一般に、合わせガラス構造に関し、より詳細には高分子中間層と少なくとも１枚のガラス板との間の高い接着力を有する積層構造に関し、この構造は自動車の板ガラス並びに他の車両及び建築の用途に用いることができる。

ガラス積層体は、建築、並びに自動車、貨物車、機関車及び航空機を含む車両、即ち輸送の用途において、窓及び板ガラスとして使用できる。ガラス積層体は、手すり及び階段のガラスパネルとして、並びに壁、支柱、エレベータかご室及び他の建築用途のための装飾用パネル又は被覆材としても使用できる。ガラス積層体は、標識、ディスプレイ、電気製品、電子デバイス及び家具用のガラスパネル又は被覆材として使用できる。建築及び車両用途に採用されるガラス積層体の一般的な種類としては、無色及び色付きの合わせガラス構造が挙げられる。本明細書で使用する板ガラス又は合わせガラス構造（例えばガラス積層体）は、高分子層、フィルム又は板に対して積層された少なくとも１枚のガラス板を有する窓、パネル、壁又は他の構造の、透過性、半透過性、半透明又は不透明の部分であってよい。積層構造は、サイネージ、電子ディスプレイ、電子デバイス及び電気製品を覆う被覆ガラスとして、並びに他の多くの用途にも使用できる。

このようなガラス積層体の貫通抵抗は、２．２７ｋｇ（５ｌｂ）の鋼球落下試験によって決定できる。この試験では通常、ステアケース法又はエネルギ法により、平均破壊高さ（Ｍｅａｎ Ｂｒｅａｋ Ｈｅｉｇｈｔ：ＭＢＨ）を測定する。ＭＢＨは一般に、試料の５０％が鋼球を保持し、５０％が貫通を許す時の鋼球の落下高さとして定義される。例えば米国において車両に使用するための自動車のフロントガラスは、ＡＮＳＩ Ｚ２６．１規格に記載の最低貫通抵抗仕様（１２フィート（約３．６６ｍ）の高さで１００％合格）に合格しなければならない。同様の規格は他国にも存在する。また、米国及び欧州の両方において、建築用途での合わせガラスの使用に関して明確な規格要求事項が存在し、最低貫通抵抗がこれを満たさなければならない。

ステアケース法はインパクトタワーを使用し、このインパクトタワーから様々な高さから試料上に鋼球を落下させる。試験用の積層体は、ＡＮＳＩ Ｚ２６．１規格に記載のものと同様の支持フレーム内で水平に支持される。必要であれば、積層体を所望の試験温度に調整するために人工気候室を用いてよい。試料を支持フレーム内で支持し、期待されるＭＢＨ付近の高さから積層体の試料上に球を落下させて試験を実施する。球が積層体を貫通する場合、結果は失敗と記録され、球が支持される場合、結果は保持と記録される。結果が保持の場合、落下高さを前回の試験よりも０．５ｍ高くして上記処理を繰り返す。結果が失敗の場合、落下高さを前回の試験よりも０．５ｍ低くして上記処理を繰り返す。全ての試験用試料を使い果たすまでこの手順を繰り返す。続いて上記手順の結果を集計し、各落下高さにおいて保持の割合を計算し、５ｌｂ（約２．３ｋｇ）の球が積層体を貫通する蓋然性が５０％であるＭＢＨに対応する最良適合データを表す線を含む、保持の割合対高さを示すグラフを提供する。

パンメル接着試験を用いて、ガラス板に対する高分子中間層の接着力を測定できる（パンメル接着値は単位を有さない）。パンメル接着試験は、合わせガラス中のＰＶＢ又は他の中間層に対するガラスの接着力を測定する標準の方法である。この試験は、所定の時間０Ｆ（−１８℃）で積層体を調整した後、１ｌｂ（約０．４５ｋｇ）のハンマーで試料に打撃又は衝撃を与えてガラスを粉砕する工程を含む。ガラスがＰＶＢ中間層から剥がれ落ちることにより露出したＰＶＢの量で接着力を判定する。中間層板に接着していない破壊されたガラスを全て取り除く。中間層板に接着して残ったガラスを、一連の公知のパンメル計測基準と視覚的に比較する。例えば、数字が高くなるほど、シートに接着して残ったガラスが多くなる。即ち、ゼロのパンメル接着値は、中間層に接着して残ったガラスが無いことを意味し、１０のパンメル値は、１００％のガラスが中間層に接着して残っていることを意味する。典型的なガラス／ＰＶＢ／ガラス積層体について許容範囲の貫通抵抗（即ち衝撃強度）を達成するためには、界面のガラス／ＰＶＢ接着力レベルを約３〜７のパンメル単位に維持すべきである。許容範囲の貫通抵抗は、典型的なガラス／ＰＶＢ／ガラス積層体について、３〜７、好ましくは４〜６のパンメル接着値で達成される。一般に２未満のパンメル接着値では、衝撃を受けている間に典型的なガラス／ＰＶＢ／ガラスの板及びガラスから損失するガラスが多くなりすぎ、積層体の完全性（即ち、剥離）及び長期耐久性に関わる問題も発生し得る。一般に７超のパンメル接着値では、典型的なガラス／ＰＶＢ／合わせガラスにおいて、板に対するガラスの接着力が高すぎ、エネルギ消散が小さく貫通抵抗が低い積層体をもたらし得る。

板ガラス構造は典型的には、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）中間層を備えた、厚さ２ｍｍのソーダ石灰ガラス（熱処理又はアニール済み）の２つの層を含む。これらの積層構造は、低コスト、並びに自動車及び他の用途のための十分な耐衝撃性及び剛性を含む、特定の利点を有する。しかしながら、耐衝撃性に制限があるために、路肩の石、破壊行為、及び／又は他の衝撃を与える事象によって打撃を受けると、これらの積層体は通常、好ましくない挙動及び高い破壊可能性を示す。ほとんどの自動車用合わせガラス構造は、ＰＶＢ中間層材料を採用している。ガラスに対するＰＶＢ中間層の許容範囲の接着力を達成するために、及び貫通抵抗を達成するために、調整用の塩又は他の接着阻害剤を従来のＰＶＢ処方に添加して、ガラスに対するＰＶＢフィルムの接着力を低下させる。しかしながら、ガラスに対するＰＶＢ中間層の接着力の低下は、破壊後ガラス保持力を低減するという望ましくない効果を有する。建築の用途で広く使用されるアイオノマー中間層、例えばＤｕＰｏｎｔ社製のＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ（登録商標）について、ガラスに対するアイオノマー中間層の接着力を増加させるために接着促進剤が必要とされることがある。

多くの車両の用途では、燃料効率は車両重量に左右される。従って、このような用途にとって、その強度及び静音化特性に関して妥協することなく板ガラス又は積層体の重量を低減することが望ましい。上記の観点において、より厚くて重い板ガラスが有する耐久性、静音化特性及び破壊特性を有するか又はこれらを超える、より薄く経済的な板ガラス又はガラス積層体が望ましい。

本開示は、少なくとも１枚の化学強化された薄型ガラス板と、ＰＶＢ層又は「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」層等の少なくとも１つの高分子層との間の高いレベルの接着力を備える、自動車、建築及び他の用途のためのガラス積層体に関する。本開示による積層体は、ガラスと高分子層との間の高い接着力を有し、また突出した破壊後ガラス保持特性を有する。本明細書に記載の積層体は、高い接着力と高い貫通抵抗との組合せを実証でき、これは従来のソーダ石灰ガラスとＰＶＢとの積層体が示す高い接着力での弱い貫通抵抗とは対照的である。更に、本開示の積層体は、許容範囲の貫通抵抗又はガラスに対するＰＶＢ又は「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」の接着力を提供するための接着力制御剤を必要としない。対照的に、従来のソーダ石灰ガラス／ＰＶＢ積層体は、高い接着力レベルにおいて低い貫通抵抗を示す。更に、例示的なガラス板にＰＶＢ板を積層するいくつかの実施形態では、得られたガラス積層体の高い貫通抵抗により、ガラス板にＰＶＢを結合する際の接着阻害剤の必要性を排除できる。例示的なガラス板に「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」の板を積層する他の実施形態では、「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」に対する化学強化されたガラスの高い接着力により、ガラス板に「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」を結合する際の接着促進剤の必要性を排除できる。更に、薄型の化学強化されたガラス板と「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」との間の高い接着力は、ソーダ石灰ガラスに「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」を積層する場合のように、「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」がガラス板のどちら側に接触するかに左右されない。

本開示のある実施形態によると、２ｍｍ未満の厚さの２枚のガラス板と、積層体が少なくとも７、少なくとも８又は少なくとも９のパンメル値を有するような上記２枚のガラス板に対する接着力を備える上記２枚のガラス板の間の高分子中間層とを有する、ガラス積層体構造を提供してよい。本明細書に記載のガラス積層体中の高分子中間層の厚さは、約０．５ｍｍ〜約２．５ｍｍの範囲であってよい。他の実施形態によると、積層体は、平均破壊高さ（Ｍｅａｎ Ｂｒｅａｋ Ｈｅｉｇｈｔ：ＭＢＨ）が少なくとも２０フィート（約６．１ｍ）となる貫通抵抗を有してよい。２枚のガラス板の少なくとも１枚を化学強化してよい。もちろん、２枚のガラス板の両方を化学強化してよく、またこれらの厚さは１．５ｍｍ未満であってよい。また、２枚のガラス板のいずれか１枚をアニーリング、硬化又は部分的に強化してよい。更なる実施形態では、２枚のガラス板の少なくとも１枚の厚さは、２ｍｍ未満、１．５ｍｍ未満、又は１ｍｍ未満であってよい。例示的な中間層は、アイオノマー、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）又は他の好適な高分子で形成してよい。本明細書に記載のガラス積層体中のアイオノマー中間層（ＤｕＰｏｎｔ社製の「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」等）の厚さは、約０．５ｍｍ〜約２．５ｍｍ又は０．８９ｍｍ〜約２．２９ｍｍであってよい。本明細書に記載のガラス積層体中のＰＶＢ中間層の厚さは、約０．３８ｍｍ〜約２ｍｍ又は約０．７６ｍｍ〜約０．８１ｍｍであってよい。

本開示はまた、第１のガラス板、第２のガラス板及びポリビニルブチラール中間層を提供するステップ、上記中間層を第１のガラス板の上面に積み重ねるステップ、並びに第２のガラス板を上記中間層の上に積み重ねて、組み立てられた積層を形成するステップを含む、ガラス積層体構造を形成するプロセスを説明する。上記プロセスはまた、上記組み立てられた積層を上記中間層の軟化温度以上の温度まで加熱して、第１のガラス板及び第２のガラス板に対して中間層を積層するステップを含み、これにより上記中間層と第１のガラス板と第２のガラス板との間に接着阻害剤を使用せずに、少なくとも７のパンメル値を有する接着力で上記中間層を２枚のガラス板に結合させる。

本開示はまた、第１のガラス板、第２のガラス板及びアイオノマー中間層を提供するステップ、上記中間層を第１のガラス板の上面に積み重ねるステップ、並びに第２のガラス板を上記中間層の上に積み重ねて組み立てられた積層を形成するステップを含む、ガラス積層体構造を形成するプロセスを説明する。上記プロセスはまた、上記組み立てられた積層を上記中間層の軟化温度以上の温度まで加熱して、第１のガラス板及び第２のガラス板に対して中間層を積層するステップを含み、これにより上記中間層と第１のガラス板と第２のガラス板との間に接着阻害剤を使用せずに、少なくとも７のパンメル値を有する接着力で上記中間層を２枚のガラス板に結合させる。

更なる特徴及び利点が以下の詳細な説明において説明されており、その一部は当業者にとって本説明から直ちに明らかとなるか、又は明細書及びその請求の範囲並びに添付の図面において説明した通りに実施形態を実施することによって認識できるであろう。以上の概略的な説明及び以下の詳細な説明はいずれも本発明の例示であり、本出願で請求されている本発明の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。添付の図面は、本発明の更なる理解を提供するために挙げられているものであり、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。これらの図面は本発明の様々な実施形態を図示しており、以下の説明と合わせて、本発明の原理及び動作を説明する役割を果たす。

本明細書の実施形態による、合わせガラス構造の断面図 本明細書の別の実施形態による、合わせガラス構造の断面図 いくつかの実施形態による様々なガラス板について、層深さ対圧縮応力をプロットしたグラフ ソーダ石灰ガラス／ＰＶＢ積層体について、貫通抵抗対接着力をプロットしたグラフ

図面（これら図面においては、本主題の理解を容易にするために、同様の要素には同様の番号が割り当てられている）を参照して、高分子中間層に対するガラスの高い接着力を有する合わせガラス構造のための様々な実施形態について説明する。

本主題に関する以下の説明は、本主題を実現するための教示及び現時点で分かっているその最良の実施形態として提供される。本主題の有益な結果を得ながら、本明細書に記載の実施形態に対して多くの変更を施すことができることは、当業者には理解されるであろう。本主題の所望の利益のいくつかは、本主題の特徴のいくつかを選択して他の特徴を用いなくても得られることも明らかだろう。従って、本主題に対して多くの修正及び適合が可能であり、これらの修正及び適合が特定の状況では望ましい場合さえあり、これらも本開示の一部であることは、当業者には理解されるであろう。よって以下の説明は、本主題の原理の例示として提供されるものであり、これを制限するものではない。

本明細書に記載の例示的な実施形態に対して、本主題の精神及び範囲から逸脱することなく、多くの修正が可能であることは当業者には理解されるであろう。よって本説明は、提示された例に限定されることを意図したものではなく及びそのように解釈するべきではなく、むしろ添付の請求の範囲及びその均等物により保護の全範囲が与えられると受け取るべきである。また、本主題のいくつかの特徴を、他の特徴をこれに対応して使用することなく使用することもできる。従って、典型的な又は例示的な実施形態の前述の説明は、本主題の原理を示す目的で提供されるものであって、これを限定するものではなく、これに対する修正及び置換を含み得る。

図１はいくつかの実施形態によるガラス積層体構造１０の断面図である。図１を参照すると、積層体構造１０は、高分子中間層１６の両側に積層された２枚のガラス板１２、１４を備えてよい。ガラス板１２、１４の少なくとも１枚を、例えばイオン交換処理によって化学強化されたガラスで形成してよい。高分子中間層１６は、ＰＶＢ又は「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」等のアイオノマー材料であってよいが、これらに限定されない。不撓性ＰＶＢの例は、Ｓｏｌｕｔｉａ社製のＳａｆｌｅｘ ＤＧである。更なる例として、中間層を、標準ＰＶＢ、吸音ＰＶＢ、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）又は他の好適な高分子若しくは熱可塑性材料で形成してよい。

本明細書の別の実施形態によると、Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）社製のＧｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラス等の、イオン交換処理を用いて化学強化された薄型ガラス板でガラス板を形成してよい。この種の処理では典型的には、ガラス板を溶融塩浴に所定の時間浸漬する。ガラス板の表面又はその付近に存在するガラス板中のイオンは、例えば塩浴由来のより大きな金属イオンと交換される。非限定的な１つの実施形態では、溶融塩浴の温度は約４３０℃であり、所定の時間は約８時間である。より大きなイオンをガラス中に組み込むことにより、表面付近領域において圧縮応力が生成されてガラス板が強化される。ガラス板の中央領域内に対応する引張応力が誘発され、これによって圧縮応力を平衡化できる。

本明細書に記載のガラス板に関して使用される「薄型の（thin）」は、ガラス板の厚さが、２．０ｍｍ未満、１．５ｍｍ未満、１．０ｍｍ未満、０．７ｍｍ未満、０．５ｍｍ未満又は約０．５ｍｍ〜約２．０ｍｍ、約０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ、若しくは約０．５ｍｍ〜約１０ｍｍ、若しくは約０．５ｍｍ〜約０．７ｍｍであることを意味する。

本明細書に記載のガラス積層体中の高分子中間層の厚さは、約０．５ｍｍ〜約２．５ｍｍであってよい。本明細書に記載のガラス積層体中のアイオノマー中間層（ＤｕＰｏｎｔ社製の「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」等）の厚さは、約０．５ｍｍ〜約２．５ｍｍ又は０．８９ｍｍ〜約２．２９ｍｍであってよい。本明細書に記載のガラス積層体中のＰＶＢ中間層の厚さは、約０．３８ｍｍ〜約２ｍｍ又は約０．７６ｍｍ〜約０．８１ｍｍであってよい。

米国特許第７６６６５１１号明細書、米国特許第４４８３７００号明細書及び米国特許第５６７４７９０号明細書に記載されているように、「Ｃｏｒｎｉｎｇ」「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスは、ガラス板をフュージョンドロー処理し、続いて上記ガラス板を化学強化することで作製できる。以下でより詳細に説明するように、「Ｃｏｒｎｉｎｇ」「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスは、圧縮応力を有する深い層深さ（ＤＯＬ）を有し、かつ高い曲げ強度、耐引っ掻き性及び耐衝撃性を有する表面を提供する。ガラス板１２、１４及び高分子中間層１６は、積層処理中に一体に結合でき、この積層処理では、ガラス板１２、中間層１６及びガラス板１４を互いに上下に積み重ね、共に押圧し、中間層材料の軟化温度以上の温度まで加熱することにより、中間層１６をガラス板に接着させる。

外側のガラス板１２、１４の一方又は両方としての「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスと、ＰＶＢ中間層１６とを用いて作製したガラス積層体は、高い接着力（即ち、良好な破壊後ガラス保持力）及び優れた貫通抵抗の両方を実証した。０．７６ｍｍ厚の高い接着力グレード（ＲＡ）のＰＶＢと１ｍｍ厚の「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスの２枚の板とを用いて作製されたガラス積層体の試験は、約９〜約１０の高いパンメル接着値を実証した。本開示によるＰＶＢ中間層を備える薄型ガラス積層体は、約７．５〜約１０、約７〜約１０、約８〜１０、約９〜約１０、少なくとも７、少なくとも７．５、少なくとも８又は少なくとも９の高いパンメル接着値を示すことができ、かつ約２０〜約２４フィート（約６．１ｍ〜約７．３２ｍ）又は少なくとも２０フィート（約６．１ｍ）のＭＢＨという良好な衝撃特性を実証できる。これは、ＭＢＨとパンメル接着力との関係についての上述の従来の常識に反するものである。この種の積層構造についての衝撃データでは、５ｌｂ（２．２７ｋｇ）の球を２４フィート（７．３２ｍ）から落下させる２〜３回の鋼球落下試験において、球はガラス積層体を貫通しなかった。

建築の用途については、負荷下での歪みを最小化すること及び破壊後ガラス保持力を最大化することが目標であり得る。これらの用途のために、ポリカーボネート又はＤｕＰｏｎｔ社製の「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」等の不撓性の中間層を広く使用してよい。０．８９ｍｍ厚の「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」及び１ｍｍ厚の「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラス２枚を用いて作製されたガラス積層体の試験は、「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラス及び「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」を用いて作製された積層体が約１０という極めて高いパンメル接着値を有し、また標準の非不撓性ＰＶＢを用いて作製した同様の積層体の約２倍のエッジ強度によって示されるように、負荷下の歪みが少ないことを実証した。本明細書による（「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」等の）アイオノマー中間層を備えた薄型ガラス積層体は、約７．５〜約１０、約７〜約１０、約８〜１０、約９〜約１０、少なくとも７、少なくとも７．５、少なくとも８又は少なくとも９の高いパンメル接着値を有することができ、約２０〜２４フィート（約６．１ｍ〜約７．３２ｍ）又は少なくとも２０フィート（約６．１ｍ）のＭＢＨという良好な衝撃特性を実証できる。

図２は、別の実施形態による合わせガラス構造の断面図である。図２を参照すると、隣接するガラス板の間に高分子中間層２８、３０を備えた３枚以上の薄型ガラス板２２、２４、２６が存在してよい。このような実施形態では、内側のガラス板２４（又は板）が従来のように強化されたガラスであり得る一方、外側のガラス板２２、２６のみを化学強化することが有利であり得る。別の実施形態では、１枚又は複数の内側のガラス板をソーダ石灰ガラスで作製してよい。更なる不撓性が求められる場合には、内側又は中央のガラス板２４を、少なくとも１．５ｍｍ、少なくとも２．０ｍｍ又は少なくとも３．０ｍｍの厚さを有する厚みのあるガラス板としてよい。あるいは、積層体２０中の内側のガラス板のうちの１枚若しくは複数又は全てを、化学強化されたガラス板、薄型ガラス板、又は薄型の化学強化されたガラス板としてよい。

本開示の実施形態によるガラス積層体に使用するための化学強化されたガラス板を形成するのに適したイオン交換可能なガラスの例はアルカリアルミノケイ酸ガラス又はアルカリアルミノボロケイ酸ガラスであるが、他のガラス組成物も考えられる。本明細書で使用する「イオン交換可能」は、ガラスが、ガラスの表面又はその付近に位置するカチオンをそれより大きいか又は小さいサイズの同じ原子価のカチオンと交換できることを意味する。１つの例示的なガラス組成物は、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３及びＮａ_２Ｏを含み、ここで（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３）≧６６モル％、かつＮａ_２Ｏ≧９モル％である。一実施形態では、ガラス板は少なくとも６重量％のアルミニウム酸化物を含む。更なる実施形態では、ガラス板は１つ以上のアルカリ土類酸化物を含み、アルカリ土類酸化物の含有量は少なくとも５重量％である。いくつかの実施形態では、好適なガラス組成物は、Ｋ_２Ｏ、ＭｇＯ及びＣａＯの少なくとも１つを更に含む。特定の実施形態では、ガラスは６１〜７５モル％のＳｉＯ_２、７〜１５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０〜１２モル％のＢ_２Ｏ_３、９〜２１モル％のＮａ_２Ｏ、０〜４モル％のＫ_２Ｏ、０〜７モル％のＭｇＯ及び０〜３モル％のＣａＯを含む。

ガラス積層体を形成するために好適な更なる例示的なガラス組成物は、６０〜７０モル％のＳｉＯ_２、６〜１４モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０〜１５モル％のＢ_２Ｏ_３、０〜１５モル％のＬｉ_２Ｏ、０〜２０モル％のＮａ_２Ｏ、０〜１０モル％のＫ_２Ｏ、０〜８モル％のＭｇＯ、０〜１０モル％のＣａＯ、０〜５モル％のＺｒＯ_２、０〜１モル％のＳｎＯ_２、０〜１モル％のＣｅＯ_２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ_２Ｏ_３及び５０ｐｐｍ未満のＳｂ_２Ｏ_３を含み、ここで１２モル％≦（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）≦２０モル％、かつ０モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦１０モル％である。また更なる例示的なガラス組成物は、６３．５〜６６．５モル％のＳｉＯ_２、８〜１２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０〜３モル％のＢ_２Ｏ_３、０〜５モル％のＬｉ_２Ｏ、８〜１８モル％のＮａ_２Ｏ、０〜５モル％のＫ_２Ｏ、１〜７モル％のＭｇＯ、０〜２．５モル％のＣａＯ、０〜３モル％のＺｒＯ_２、０．０５〜０．２５モル％のＳｎＯ_２、０．０５〜０．５モル％のＣｅＯ_２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ_２Ｏ_３及び５０ｐｐｍ未満Ｓｂ_２Ｏ_３を含み、ここで１４モル％≦（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）≦１８モル％、かつ２モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦７モル％である。別の実施形態では、アルカリアルミノケイ酸ガラスは、６１〜７５モル％のＳｉＯ_２、７〜１５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０〜１２モル％のＢ_２Ｏ_３、９〜２１モル％のＮａ_２Ｏ、０〜４モル％のＫ_２Ｏ、０〜７モル％のＭｇＯ及び０〜３モル％のＣａＯを含むか、これらから実質的になるか、又はこれらからなる。

特定の実施形態では、アルカリアルミノケイ酸ガラスは、アルミナ、少なくとも１つのアルカリ金属、並びにいくつかの実施形態では５０モル％超のＳｉＯ_２、他の実施形態では少なくとも５８モル％のＳｉＯ_２、更に他の実施形態では少なくとも６０モル％のＳｉＯ_２を含み、ここで比率は

であり、組成物の比率はモル％で表され、改質剤はアルカリ金属酸化物である。特定の実施形態では、このガラスは、５８〜７２モル％のＳｉＯ_２、９〜１７モル％のＡｌ_２Ｏ_３、２〜１２モル％のＢ_２Ｏ_３、８〜１６モル％のＮａ_２Ｏ及び０〜４モル％のＫ_２Ｏを含むか、から実質的になるか、又はからなり、ここで比率は

である。

また別の実施形態では、アルカリアルミノケイ酸ガラス基板は、６０〜７０モル％のＳｉＯ_２、６〜１４モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０〜１５モル％のＢ_２Ｏ_３、０〜１５モル％のＬｉ_２Ｏ、０〜２０モル％のＮａ_２Ｏ、０〜１０モル％のＫ_２Ｏ、０〜８モル％のＭｇＯ、０〜１０モル％のＣａＯ、０〜５モル％のＺｒＯ_２、０〜１モル％のＳｎＯ_２、０〜１モル％のＣｅＯ_２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ_２Ｏ_３及び５０ｐｐｍ未満のＳｂ_２Ｏ_３を含むか、これらから実質的になるか、又はこれらからなり、ここで１２モル％≦Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ≦２０モル％、かつ０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％である。更に別の実施形態では、アルカリアルミノケイ酸ガラスは、６４〜６８モル％のＳｉＯ_２、１２〜１６モル％のＮａ_２Ｏ、８〜１２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０〜３モル％のＢ_２Ｏ_３、２〜５モル％のＫ_２Ｏ、４〜６モル％のＭｇＯ及び０〜５モル％のＣａＯを含むか、これらから実質的になるか、又はこれらからなり、ここで６６モル％≦ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋ＣａＯ≦６９モル％、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｂ_２Ｏ_３＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＞１０モル％、５モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ≦８モル％、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｂ_２Ｏ_３）≦Ａｌ_２Ｏ_３≦２モル％、２モル％≦Ｎａ_２Ｏ≦Ａｌ_２Ｏ_３≦６モル％、かつ４モル％≦（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）≦Ａｌ_２Ｏ_３≦１０モル％である。

いくつかの実施形態では、化学強化されたガラス及び化学強化されていないガラスを、Ｎａ_２ＳＯ_４、ＮａＣｌ、ＮａＦ、ＮａＢｒ、Ｋ_２ＳＯ_４、ＫＣｌ、ＫＦ、ＫＢｒ及び／又はＳｎＯ_２を含むがこれらに限定されない少なくとも１つの０〜２モル％の清澄剤でバッチ処理してよい。１つの例示的な実施形態では、ガラス中のナトリウムイオンを溶融浴由来のカリウムイオンにより置換してよいが、ルビジウム又はセシウム等のより大きな原子半径を有する他のアルカリ金属イオンにより、ガラス中のより小さなアルカリ金属イオンを置換できる。特定の実施形態によると、ガラス中のより小さいアルカリ金属イオンを、Ａｇ＋イオンにより置換してよい。同様に、ハロゲン化物を含むがこれに限定されない他のアルカリ金属塩をイオン交換処理で使用できる。

ガラス網目が弛緩できる温度未満の温度における、より大きいイオンによるより小さいイオンの置換は、ガラスの表面に亘るイオン分布を生成し、これが応力プロファイルをもたらす。置換により入ってくる体積が大きいイオンは、表面上の圧縮応力（ＣＳ）及びガラスの中央領域の張力（中心張力（ＣＴ））を生成する。圧縮応力は一般に、中心張力と以下のように相関している：

ここでｔはガラス板の総厚さを表し、ＤＯＬは交換深さ（層深さとも呼ばれる）を表す。

様々な実施形態によると、１枚又は複数のイオン交換されたガラス板を含み、特定の層深さ対圧縮応力プロファイルを有する薄型のガラス積層体は、軽量、高い耐衝撃性、及び改良された静音化を含む一連の所望の特性を有し得る。

一実施形態では、化学強化されたガラス板は、少なくとも３００ＭＰａ（例えば少なくとも４００、５００若しくは６００ＭＰａ）の表面圧縮応力、少なくとも約２０マイクロメートル（例えば少なくとも約２０、２５、３０、３５、４０、４５若しくは５０マイクロメートル）の層深さ、及び／又は４０ＭＰａ超（例えば４０、４５若しくは５０ＭＰａ超）から１００ＭＰａ未満（例えば１００、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０若しくは５５ＭＰａ未満）の中心張力を有してよい。

図３は、いくつかの実施形態による様々なガラス板について層深さ対圧縮応力をプロットしたグラフである。図３を参照すると、比較用のソーダ石灰ガラスから得たデータはひし形ＳＬで示され、化学強化されたアルミノケイ酸ガラスから得たデータは三角形ＧＧで示されている。グラフが示すように、化学強化された板についての層深さ対圧縮応力のデータは、約６００ＭＰａ超の圧縮応力及び約２０マイクロメートル超の層深さで定義できる。領域２００は、約６００ＭＰａ超の表面圧縮応力、約４０マイクロメートル超の層深さ及び約４０〜６５ＭＰａの引張応力により定義できる。前述の関係性と独立して又はこれに関係して、化学強化されたガラスは、対応する表面圧縮応力に関連して表わされる層深さを有し得る。一実施例では、表面付近領域は第１のガラス板の表面から、少なくとも６５〜０．０６（ＣＳ）のある層深さまで（マイクロメートルの単位で）延在し、ここでＣＳは表面圧縮応力であり、少なくとも３００ＭＰａの値を有する。この線形関係は、図３に傾斜線で表されている。十分なＣＳ及びＤＯＬレベルは、ｙ軸にＤＯＬ及びｘ軸にＣＳをプロットしたグラフ上の直線６５〜０．０６（ＣＳ）の上側に位置している。

更なる実施例では、表面付近領域は第１のガラス板の表面から、少なくともＢ〜Ｍの値（ＣＳ）を有するある層深さまで（マイクロメートルの単位で）延在し、ここでＣＳは表面圧縮応力であり、少なくとも３００ＭＰａであり、かつＢは約５０〜１８０（例えば６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０±５）であってよく、Ｍは独立して約−０．２〜−０．０２（例えば−０．１８、−０．１６、−０．１４、−０．１２、−０．１０、−０．０８、−０．０６、−０．０４±−０．０１）であってよい。

化学強化されたガラス板の弾性率は、約６０ＧＰａ〜８５ＧＰａ（例えば６０、６５、７０、７５、８０又は８５ＧＰａ）であってよい。１枚又は複数のガラス板及び高分子中間層の弾性率は、得られるガラス積層体の機械的特性（例えば歪み及び強度）並びに吸音性能（例えば音響透過損失）の両方に影響を及ぼし得る。

例示的なガラス板形成方法は、フュージョンドロープロセス及びスロットドロープロセスを含んでよく、これらはそれぞれダウンドロープロセス及びフロートプロセスの例である。フュージョンドロープロセスは、溶融ガラス原材料を受け取るチャネルを有するドロータンクを用いる。このチャネルはチャネルの両側に、チャネルの長さに沿った、頂部が開口している堰を有する。チャネルを溶融材料で充填すると、溶融ガラスは堰から溢れる。重力により、溶融ガラスはドロータンクの外表面を流れ落ちる。これらの外表面は、下方及び内側に延在し、ドロータンクの下側の先端で連結する。２つの流動ガラス表面はこの先端で連結し、融合して単一の流動板を形成する。フュージョンドロー法は、チャネルを超えて流れる２つのガラスフィルムが融合するため、得られるガラス板のどの外表面も装置のいずれの部分と接触しないという利点を提供する。よって、フュージョンドロー処理したガラス板の表面特性は、このような接触の影響を受けない。

スロットドロー法は、フュージョンドロー法とは異なっている。ここで、溶融した原材料ガラスをドロータンクに供給する。ドロータンクの底は、スロットの長さを延長するノズルを備えた開口スロットを有する。溶融ガラスは、スロット／ノズルを通って流れ、連続的な板としてアニーリング領域へと下方に牽引される。スロットドロープロセスは一般に、２つのシートを融合するのではなく、スロットを通して単一の板を牽引するため、フュージョンダウンドロープロセスよりも薄い板を提供する。

ダウンドロープロセスは、均一な厚さ及び比較的初期の表面を有するガラス板を生成する。ガラス表面の強度は表面欠陥の量及びサイズによって制御されるため、最小の接触を受けた初期の表面はより高い初期強度を有する。続いてこの高い強度のガラスを化学強化すると、得られる強度はラップ仕上げされ研磨された表面よりも高くなる。ダウンドローされたガラスは、約２ｍｍ未満の厚さにドローできる。更に、ダウンドローされたガラスは非常に平坦かつ滑らかな表面を有し、これは高コストな研削及び研磨なしで最終用途に使用できる。

フロートガラス法では、平滑な表面及び均一な厚さにより特徴付けることができるガラス板を、溶融ガラスを溶融金属（典型的にはスズ）のベッド上に浮かべることによって作製する。例示的な処理では、溶融ガラスを溶融スズベッドの表面に供給し、浮遊状態のリボンを形成する。ガラスリボンがスズ浴に沿って流れるにつれて温度は徐々に低下し、その結果、剛性のガラス板をスズからローラへと持ち上げることができるようになる。ガラス板を浴から取り出して更に冷却し、アニール処理し、内部応力を低減させてよい。

自動車用板ガラス及び他の用途のためのガラス積層体は、様々な処理を用いて形成できる。例示的な処理では、１枚又は複数の化学強化されたガラス板を予備プレスして高分子中間層との組立体を形成し、予備積層体へと仮留めし、光学的に透明なガラス積層体へと仕上げる。２枚のガラス板を有する例示的な実施形態では、第１のガラス板を静置し、ＰＶＢ板などの高分子中間層を重ね、第２のガラス板を静置し、続いて余分なＰＶＢをガラス板の縁までトリミングすることで、この組立体を形成する。例示的な仮留めステップは、界面からほとんどの空気を排出してガラス板に対してＰＶＢを部分的に結合するステップを含んでよい。例示的な仕上げステップは、典型的には高温及び高圧で実施され、各ガラス板の高分子中間層に対する一致を完了する。

いくつかの実施形態では、予備形成した高分子中間層としてＰＶＢ等の熱可塑性材料を適用してよい。特定の実施形態では、熱可塑性層の厚さは、少なくとも０．１２５ｍｍ（例えば０．１２５、０．２５、０．３７５、０．５、０．７５、０．７６又は１ｍｍ）であってよい。熱可塑性層は、２つの対向する主要なガラス面のほとんど又は実質的に全てを被覆してよい。熱可塑性層は、ガラスの端面も被覆してよい。熱可塑性層と接触している１枚又は複数のガラス板を、熱可塑性材料の軟化点超の温度、例えば軟化点よりも少なくとも５℃又は１０℃高い温度で加熱して、ガラスに対する熱可塑性材料の結合を促進してよい。熱可塑性層と接触しているガラス層に対して、圧力下で加熱を実施してよい。

例示的な被限定的な高分子中間層材料が表１にまとめられている。表１は各材料について、ガラス転移温度及び弾性率を示している。ガラス転移温度及び弾性率のデータは、ベンダーから入手可能な技術データシートから決定するか、又はＤＳＣ２００示差走査熱量計（セイコーインスツル株式会社製、日本）、若しくはガラス転移及び弾性率のデータに関するＡＳＴＭ Ｄ６３８の方法を用いて、それぞれ決定した。ＩＳＤ樹脂で使用するアクリル／シリコーン樹脂材料の更なる説明は、米国特許第５６２４７６３号明細書に開示されており、吸音改良ＰＶＢ樹脂の説明は、特開平０５−１３８８４０号公報に開示されており、それぞれの内容は参照によりその全体を本明細書に組み込まれる。

例示的な高分子中間層の弾性率は、約１ＭＰａ〜３００ＭＰａ（例えば約１、５、１０、２０、２５、５０、１００、１５０、２００、２５０又は３００ＭＰａ）であってよい。１Ｈｚの負荷速度において、標準ＰＶＢ中間層の弾性率は約１５ＭＰａであってよく、吸音グレードＰＶＢ中間層の弾性率は約２ＭＰａであってよい。他の実施形態では、１枚又は複数の高分子中間層をガラス積層体に組み込んでよい。複数の中間層は、接着の促進、吸音制御、ＵＶ透過制御及び／又はＩＲ透過制御を含む、相補的な又は異なる機能性を提供できる。

例示的な積層処理の間、中間層は典型的には、中間層を軟化させるのに効果的な温度まで加熱される。これにより、ガラス板のそれぞれの表面に対する中間層の適合及びガラス板に対する中間層の接着を促進する。例えばＰＶＢについては、積層温度は約１４０℃であってよい。中間層材料中の移動性高分子鎖は、ガラス表面との結合を呈し、これは接着を促進する。また高温によって、ガラス−高分子界面からの残留空気及び／又は水蒸気の拡散を加速させる。任意の圧力の印加により、中間層材料の流れを促進して、このような促進を実施しない場合に界面に捕捉された水及び空気の蒸気圧が合わさることで誘発される、気泡の形成を抑制できる。気泡の形成を抑制するために、オートクレーブ内において組立体に熱及び圧力を同時に印加してもよい。

ガラス積層体は実質的に同一の複数のガラス板を用いて形成してよく、又は代替実施形態では、組成、イオン交換プロファイル及び／若しくは厚さ等の各ガラス板の特徴を個別に変化させて、非対称のガラス積層体を形成してよい。

例示的なガラス積層体を用いて、音響雑音の減衰、ＵＶ及び／若しくはＩＲ光透過性の低減、及び／又は窓開口の美的外観の向上を含む有益な効果を提供できる。例示的なガラス積層体を構成する各ガラス板は、組成、密度、厚さ、表面メトロロジー、並びに機械的、光学的及び／又は静音化特性といった様々な特性を含む、１つ以上の属性によって特徴付けることができる。

以下の表２には、より薄型のガラス板の使用に関係する軽量化について示されており、実寸１１０ｃｍｘ５０ｃｍ及び密度１．０６９ｇ／ｃｍ^３の０．７６ｍｍ厚のＰＶＢ板を含む高分子中間層を有する例示的なガラス積層体について、ガラス重量、中間層重量、及びガラス積層体重量が示されている。

表２を参照すると、各ガラス板の厚さを低減することにより、積層体の総重量を劇的に低減できる。いくつかの用途では、総重量の低下は優れた燃料効率に直接変換される。ガラス積層体は、例えばパネル、被覆材、窓又は板ガラスとして使用するために適合させてよく、いずれの好適なサイズ及び寸法に構成してよい。特定の実施形態では、ガラス積層体は、１０ｃｍ〜１ｍ以上（例えば０．１、０．２、０．５、１、２又は５ｍ）で独立して変化する長さ及び幅を含んでよい。これとは独立して、ガラス積層体の面積は０．１ｍ^２超（例えば０．１、０．２、０．５、１、２、５、１０又は２５ｍ^２）であってよい。もちろんこれらの寸法は単なる例示であり、本明細書に添付の請求の範囲を限定するものではない。

例示的なガラス積層体は、実質的に平坦であってよく、又は特定の用途のために成形されていてよい。例えばガラス積層体は、フロントガラスや被覆プレートとして使用するための、屈曲された又は成形された部品であってよい。成形ガラス積層体の構造は、単純でも複雑でもよい。特定の実施形態では、成形ガラス積層体は、ガラス板が２つの別個の方向に別個の曲率半径を有する複雑な湾曲部を有してよい。よって、このような成形ガラス板を、所定の面に対して平行な軸に沿って湾曲し、かつ上記と同じ面に対して垂直な軸に沿っても湾曲している、「交差曲率半径(cross curvature)」を有するものとして特徴づけることができる。例えば自動車用のサンルーフは典型的には、長さ０．５ｍ〜１．０ｍであり、短軸に沿って２〜２．５ｍの曲率半径及び長軸に沿って４〜５ｍの曲率半径を有する。

特定の実施形態による成形ガラス積層体は曲げ率によって定義でき、ある所定の部分に関する曲げ率は、所定の軸に沿った曲率半径を上記軸の長さで除算した商に略等しい。よって、０．５ｍ及び１．０ｍの各軸に沿って２ｍ及び４ｍの曲率半径を有する自動車用のサンルーフにおいて、各軸に沿った曲げ率は４であってよい。また、成形したガラス積層体は、２〜８以上の範囲の曲げ率を有してよい。

ガラス積層体を曲げる及び／又は成形するための方法は、重力曲げ方法、プレス曲げ方法、及びこれらを併用した方法を含んでよい。従来の重力曲げ方法では、薄型の平坦なガラス板を、曲げ治具の剛性の予備成形された周縁支持表面上に設置することにより、自動車用のフロントガラス等、湾曲形状の低温かつカット済みの単一又は複数のガラス板に成形できる。金属又は耐火材を用いて曲げ治具を作製してよい。例示的な方法では、関節式曲げ治具を使用してよい。曲げる前には、典型的にはガラスを僅かな接点だけで支持する。通常、徐冷窯内の上昇した温度に曝露することによってガラスを加熱し、これによりガラスを軟化させ、重力によってガラスが垂れ下がるか又は落下して、周縁支持表面と適合する。そして、支持表面全体がガラスの周縁と概ね接触することになる。

別の曲げ技術は、平坦なガラス板をガラスの軟化点に略相当する温度まで加熱し、続いて加熱した板を、相補的な成形用表面を有する雄雌型の部材間で所望の曲率まで押圧又は成形する、プレス曲げ方法である。いくつかの実施形態では、重力曲げ方法及びプレス曲げ方法を併用してよい。

他の実施形態では、化学強化されたガラス板の厚さは、１．４ｍｍ未満又は１．０ｍｍ未満であってよい。更なる実施形態では、化学強化されたガラス板の厚さは、外側ガラス板又は内側ガラス板に対向する第２のガラスの厚さと実質的に同等であってよく、それぞれの厚さは５％以下（例えば５、４、３、２又は１％未満）まで変化してよい。追加の実施形態によると、第２の（例えば内側の）ガラス板の厚さは、２．０ｍｍ未満又は１．４ｍｍ未満であってよい。理論に束縛されることを意図するものではないが、出願人は、実質的に同一の厚さを有する対向するガラス板を含むガラス積層体は、最大コインシデンス周波数を提供でき、またこれに対応して、コインシデンスディップにおいて最大の音響透過損失を提供できると考えている。このような設計により、例えば自動車用の用途においてガラス積層体に有益な吸音性能を提供できる。

本明細書に開示の合わせガラス構造は、優れた耐久性、耐衝撃性、靭性及び耐引っ掻き性を実証する。ガラス板又はガラス積層体の強度及び機械的な衝撃性能は、表面欠陥及び内部欠陥の両方を含む、ガラスの欠陥によって制限され得る。ガラス積層体が衝撃を受けると、衝撃点は圧縮力に曝され、その一方で衝撃点周辺のリング即ち「フープ」及び衝撃点の反対側の面は張力に曝される。典型的には、通常ガラス表面上の、最も高い張力点又はその付近における傷が破損の発端となり得る。これは反対側の面の上で発生し得るが、リング内でも発生し得る。衝撃を受けた際にガラス内の傷に張力が加わると、傷が伝播する可能性が高く、従ってガラスが破壊されることになる。従って、大きな値及び深さの圧縮応力（層深さ）が好ましい。本明細書に記載の実施形態の例示的な表面に対して、制御された様式で傷を追加すること、及び本明細書に記載の実施形態の表面を酸エッチング処理することにより、このような積層体に、内部及び外部衝撃の際の所望の破壊性能を提供できる。

化学強化により、本明細書に開示のガラス積層体の一方又は両方の外側表面が圧縮力下となり得る。傷が伝播して破損が発生するには、衝撃がもたらす引張応力が、傷の先端における表面圧縮応力を上回る必要がある。いくつかの実施形態では、化学強化されたガラス板の高い圧縮応力及び深い層深さにより、化学強化されていないガラスの場合よりも薄いガラスの使用が可能となる。

追加の実施形態では、ガラス積層体は、化学強化されたガラス板を含むがこれに限定されない内側及び外側ガラス板を備えてよく、ここで外側に面した化学強化されたガラス板は、少なくとも３００ＭＰａ（例えば少なくとも４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０若しくは８００ＭＰａ）の表面圧縮応力、少なくとも約２０マイクロメートル（例えば少なくとも約２０、２５、３０、３５、４０、４５若しくは５０マイクロメートル）の層深さ、及び／又は４０ＭＰａ超（例えば４０、４５又は５０ＭＰａ超）〜１００ＭＰａ未満（例えば１００、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０又は５５ＭＰａ未満）の中心張力を有する。このような実施形態は、外側の化学強化されたガラス板の表面圧縮応力の３分の１〜２分の１、又は外側のガラス板と同等の表面圧縮応力を有する、内側に面したガラス板（例えば、内側の化学強化されたガラス板）も含んでよい。

機械的な特性に加えて、例示的なガラス積層体の音響減衰特性も評価する。当業者には理解できるように、市販の吸音ＰＶＢ中間層等の中央吸音中間層１６を備える積層構造を使用して音波を減衰させることができる。本明細書に開示の化学強化されたガラス積層体は、かつ多くの板ガラス用途のための必須の機械的特性を備える、より薄い（及び軽量の）構造を用いながら、音の伝達を劇的に低減できる。

本開示の一実施形態は、少なくとも１枚又は複数の薄型の化学強化された外側ガラス板及び１枚又は複数の内側ガラス板と結合された、不撓性、剛性の中間層を用いて作製された薄型のガラス積層体構造１０、２０を含む。この不撓性の中間層は、薄型ガラスを用いて作製された積層体に、改善された負荷／変形特性を提供できる。他の実施形態は、音響減衰中間層等の軟性の中間層を含んでよい。また他の実施形態では、「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」中間層等の不撓性の中間層と組み合わせて、軟性の吸音（例えば音減衰）中間層を採用してよい。

音響減衰は、中間層の剛性率及び中間層材料の損失係数によって決定できる。中間層が積層体全体の厚さの大部分である場合、曲げ剛性（負荷変形特性）は概ねヤング率によって決定できる。多層中間層を用いると、これらの特性を個別に調整でき、十分な剛性及び音響減衰を備えた積層体を得ることができる。

本開示によるガラス積層体中の高分子中間層として使用するための候補となる市販の材料として、「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」アイオノマー、吸音ＰＶＢ（例えば積水化学社の薄型０．４ｍｍ厚の吸音ＰＶＢ）、ＥＶＡ、ＴＰＵ、不撓性ＰＶＢ（例えばＳａｆｌｅｘ ＤＧ）及び標準ＰＶＢが挙げられるが、これらに限定されない。多層中間層の場合には全てＰＶＢ層を使用すると、層の間の化学的適合性により有利となり得る。「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」は、ＥＶＡ又はＰＶＢ等の他の中間層材料との化学的適合性が低く、層の間にバインダ膜（例えばポリエステルフィルム）を必要とする場合がある。

第１の実験では、ＰＶＢ中間層を含むガラス積層体、及び「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」を含む積層体を、積層体を脱気及び仮留めするための真空バックを用いて準備し、Ｓｏｌｕｔｉａ社（ＰＶＢの供給元）及びＤｕＰｏｎｔ社（「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」の供給元）が指定する範囲のサイクルでオートクレーブを稼働した。「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」板は使用するまでの間、金属箔で裏打ちされたバッグ内で保管し、これにより「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」板の乾燥（＜０．２％の水分量）を保った。ＰＶＢ中間層については、例示的な実施形態は＜０．６％の板の水分レベルを有してよい。合わせガラスについて中間層に対するガラスの接着力を測定するための標準のパンメル試験を用いて、積層体を試験した。パンメル試験は、０Ｆ（−１８℃）において積層体を調整し、その後試料に１ｌｂ（０．４５ｋｇ）のハンマーで衝撃を与えてガラスを粉砕する工程を含む。ガラスが中間層から剥がれ落ちることにより露出した中間層材料の量、例えばパンメル接着値により接着力を判定した。

標準自動車ガラス、例えば２．１ｍｍ厚又は２．３ｍｍ厚のソーダ石灰ガラスに積層されたＰＶＢについての、貫通抵抗とパンメル接着との間の関係を図４に示す。図４を参照すると、ＭＢＨで測定された貫通抵抗は、接着力が上昇するにつれて許容できないレベルまで低下し得る。厚みのあるソーダ石灰ガラス積層体については、耐衝撃性へのガラスによる寄与はほとんどなく、耐衝撃性はＰＶＢ−ガラス間の接着力及びＰＶＢ中間層の特性によって決定されることは公知である。図４に示すように、ソーダ石灰ガラスＰＶＢ積層体は、許容範囲の貫通抵抗と接着力との間での妥協を必要とする。

本開示の実施形態は、自動車、車両、電気製品、電子機器、建築及び他の用途のための、少なくとも１枚のガラス板と高分子層との間の高いレベルの接着力を備え、パンメル接着値約７〜約１０、約８〜１０、約９〜約１０、少なくとも７、少なくとも８又は少なくとも９のガラス積層体を提供できる。ガラスと高分子層との間の高い接着力を有するこのような積層体は、突出した破壊後ガラス保持特性を示す。これらの積層体は、高い接着力と少なくとも２０フィート（約６．１ｍ）のＭＢＨの高い貫通抵抗レベルとの良好な組合せも実証する。これは従来のソーダ石灰ガラス積層体が示す高い接着力での低い貫通抵抗とは対照的である。本明細書に記載の例示的な積層体は、許容範囲の貫通抵抗又はガラスに対する接着力をもたらすための接着力制御剤を必要としない。Ｃｏｒｎｉｎｇ社の「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラス等の化学強化されたガラス、及びポリビニルブチラール（ＰＶＢ）中間層又は「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」アイオノマー中間層で作製された合わせガラスは、ソーダ石灰ガラスで作製された自動車及び建築用板ガラス等の用途のための合わせガラスと比較して、通常高い粘着力を有する。高い粘着力は高いレベルの破壊後ガラス保持力をもたらすため、有益である。また、「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスとＰＶＢ中間層とを用いて作製された積層体は、高い粘着力及び高い貫通高さ（高い貫通抵抗）の両方の所望の特性を併せ持つ。

対照的に、ソーダ石灰ガラス／ＰＶＢ積層体は、高い粘着力レベルにおいて低い貫通抵抗を有する。また、「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」に対する「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスの高い粘着力は、ガラス板に「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」を結合する際の接着促進剤の必要性を排除し、またこの高い粘着力は、ソーダ石灰ガラス積層体の場合のように、「ＳｅｎｔｒｙＧｌａｓ」が「Ｇｏｒｉｌｌａ」ガラスのどちら側に接触するかに左右されない。

例示的な実施形態は、許容可能な機械的及び／又は音響減衰特性を有する軽量の薄型ガラス積層体を含む。追加の実施形態は、高分子中間層の独立した複数の層の特性を調整することにより機械的及び吸音特性を個別に操作できる、高分子中間層及び合わせガラス構造を含んでよい。本明細書に記載の合わせガラス構造の層は、積層プロセス中に一体に結合される、板の独立した複数の層であってよい。本明細書に記載の中間層構造の層を一体に共押出しすることで、多層を備える単一の中間層板を形成できる。

本説明は多くの具体例を含んでよいが、これらはその範囲を限定するものではなく、むしろ特定の実施形態に特化した特徴の説明と捉えられるべきである。本明細書で別個の実施形態について前述した特定の特徴は、組み合わせて単一の実施形態に組み込むこともできる。反対に、単一の実施形態について前述した様々な特徴を、複数の実施形態に、別個に又はいずれの好適な部分的な組合せで組み込むこともできる。更に、特徴は特定の組合せで作用するように上述され、また当初そのように請求されることがあるが、場合によっては、請求されたある組合せに含まれる１つ以上の特徴を組合せから削除してよく、上記請求された組合せは、部分的な組合せ又は部分的な組合せの変形例を対象としてよい。

同様に、図面において、操作を特定の状態で示しているが、これは、所望の結果を得るために、これら操作を図示した上記特定の状態若しくは順序で実施すること、又は図示した操作全てを実施することが必要であることを意味するものと理解するべきではない。特定の状況では、マルチタスク及び並列処理が有利であり得る。

図１〜４に図示した様々な構成及び実施形態からわかるように、高分子中間層に対するガラスの高い接着性を有する合わせガラス構造のための様々な実施形態について説明した。

本開示の好ましい実施形態を説明したが、上述の実施形態は単なる例示であり、本発明の範囲は添付の請求の範囲及びその均等物全範囲によってのみ定義されるものであることを理解されたい。本明細書をよく読むことで多くの変形例及び修正例が当業者には自然と想起される。

Claims (5)

1. ２ｍｍ未満の厚さを有する第１のガラス板；
   ２ｍｍ未満の厚さを有する第２のガラス板；及び
   前記第１のガラス板と前記第２のガラス板との間の第１の高分子中間層であって、前記第１のガラス板及び前記第２のガラス板に対して接着している、第１の高分子中間層；
   を含む、ガラス積層構造であって、
   前記ガラス積層構造は、少なくとも７のパンメル値、及び平均破壊高さが少なくとも２０フィート（約６．１ｍ）となる貫通抵抗を有し、かつ第１のガラス板及び前記第２のガラス板の一方又は両方が化学強化されている、ガラス積層構造。
2. 前記中間層は、アイオノマー、ポリカーボネート、ポリビニルブチラール、吸音ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル及び熱可塑性ポリウレタンからなる群から選択された材料で形成される、請求項１に記載のガラス積層構造。
3. 前記第１のガラス層又は前記第２のガラス層は、少なくとも３００ＭＰａの表面圧縮応力、少なくとも２０マイクロメートルの層深さ、及び４０ＭＰａ超〜１００ＭＰａ未満の中心張力を有する、化学強化されたガラス板である、請求項１に記載のガラス積層構造。
4. 第１の化学強化されたガラス板、第２のガラス板及び高分子中間層を提供するステップ；
   前記第１のガラス板上に前記中間層を積み重ねるステップ；
   前記中間層上に前記第２のガラス板を積み重ねて、組み立てられた積層を形成するステップ；並びに
   前記組み立てられた積層を前記中間層の軟化温度以上の温度まで加熱して、前記第１のガラス板及び前記第２のガラス板に対して前記中間層を積層するステップ；
   を含む、ガラス積層構造を形成する方法において、
   前記中間層、前記第１のガラス板、及び前記第２のガラス板のいずれの間にも接着促進剤を使用せず、前記積層構造が少なくとも７のパンメル値、及び平均破壊高さが２０フィート（約６．１ｍ）となる貫通抵抗を有し、かつ前記第１のガラス板及び前記第２のガラス板のそれぞれが２ｍｍ未満の厚さを有する、方法。
5. 前記中間層は、アイオノマー、ポリカーボネート、ポリビニルブチラール、吸音ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル及び熱可塑性ポリウレタンからなる群から選択された材料で形成される、請求項４に記載の方法。

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