JP2022020649A - ウインドシールド - Google Patents
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- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
- C03C17/42—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating of an organic material and at least one non-metal coating
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Abstract
Description
で構成することができる。
<1-1.ガラス板の構成/合わせガラスを構成>
ガラス板1は、種々の構成が可能であり、例えば、複数のガラス板を有する合わせガラスで構成したり、あるいは一枚のガラス板により構成することもできる。合わせガラスを用いる場合には、例えば、図3に示すように、構成することができる。図3は合わせガラスの断面図である。
SiO2:70~73質量%
Al2O3:0.6~2.4質量%
CaO:7~12質量%
MgO:1.0~4.5質量%
R2O:13~15質量%(Rはアルカリ金属)
Fe2O3に換算した全酸化鉄(T-Fe2O3):0.08~0.14質量%
熱線吸収ガラスの組成は、例えば、クリアガラスの組成を基準として、Fe2O3に換算した全酸化鉄(T-Fe2O3)の比率を0.4~1.3質量%とし、CeO2の比率を0
~2質量%とし、TiO2の比率を0~0.5質量%とし、ガラスの骨格成分(主に、S
iO2やAl2O3)をT-Fe2O3、CeO2およびTiO2の増加分だけ減じた組成とす
ることができる。
SiO2:65~80質量%
Al2O3:0~5質量%
CaO:5~15質量%
MgO:2質量%以上
NaO:10~18質量%
K2O:0~5質量%
MgO+CaO:5~15質量%
Na2O+K2O:10~20質量%
SO3:0.05~0.3質量%
B2O3:0~5質量%
Fe2O3に換算した全酸化鉄(T-Fe2O3):0.02~0.03質量%
中間膜13は、少なくとも一層で形成されており、一例として、図3に示すように、軟質のコア層131を、これよりも硬質のアウター層132で挟持した3層で構成することができる。但し、この構成に限定されるものではなく、コア層131と、外側ガラス板11側に配置される少なくとも1つのアウター層132とを有する複数層で形成されていればよい。例えば、コア層131と、外側ガラス板11側に配置される1つのアウター層132を含む2層の中間膜13、またはコア層131を中心に両側にそれぞれ2層以上の偶数のアウター層132を配置した中間膜13、あるいはコア層131を挟んで一方に奇数のアウター層132、他方の側に偶数のアウター層132を配置した中間膜13とすることもできる。なお、アウター層132を1つだけ設ける場合には、上記のように外側ガラス板11側に設けているが、これは、車外や屋外からの外力に対する耐破損性能を向上するためである。また、アウター層132の数が多いと、遮音性能も高くなる。
上記のように、本実施形態に係るウインドシールドは、レーザーレーダー、カメラなどの測定ユニットを用いた自動車の前方安全システム用に用いられる。このような安全システムでは、前方の車両に対して赤外線を照射して、前方の自動車の速度や車間距離を計測する。そのため、合わせガラス(または一枚のガラス板)には、所定範囲の赤外線の透過率を達成することが要求される。
次に、マスク層2について説明する。本実施形態に係るガラス板1には、図8に示すようなマスク層2が形成される。マスク層2は、ガラス板上に積層されるのであるが、その位置は特には限定されない。例えば、ガラス板が一枚のガラス板で形成されている場合には、車内側の面にマスク層2を積層することができる。一方、ガラス板が、図3に示すような合わせガラスで形成されている場合には、外側ガラス板11の車内側の面、内側ガラス板12の車外側面、及び内側ガラス板12の車内側の面の少なくとも1つに積層することができる。このなかで、例えば、外側ガラス板11の車内側の面、及び内側ガラス板12の車内側の面の両方に概ね同一形状のマスク層2を形成すると、マスク層2が積層されている箇所において両ガラス板11,12の湾曲が一致するため、好ましい。なお、図1では、ガラス板1の内側の面にマスク層2が形成されている例を示している。
以下、防曇膜について説明する。防曇膜は、ガラス板1の防曇効果を奏するものであれば、特には限定されず、公知のものを用いることができる。一般的に、防曇膜は、水蒸気から生じる水を水膜として表面に形成する親水タイプ、水蒸気を吸収する吸水タイプ、及び水蒸気から生じる水滴を撥水する撥水タイプがあるが、いずれのタイプの防曇膜も適用可能である。以下では、その一例として、吸水タイプの防曇膜の例を説明する。
[有機無機複合防曇膜]
有機無機複合防曇膜は、ガラス板の表面に形成された単層膜もしくは積層された複層膜である。有機無機複合防曇膜は、有機物及び無機酸化物を含む。有機物は吸水性樹脂を含み、無機酸化物はシリカ成分を含む。有機無機複合防曇膜は、紫外線吸収剤及び/又は赤外線吸収剤を含んでいてもよい。以下、各成分について説明する。
吸水性樹脂としては特に制限はなく、ポリエチレングリコール、ポリエーテル系樹脂、ポリウレタン樹脂、デンプン系樹脂、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステルポリオール、ヒドロキシアルキルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセタール樹脂、ポリ酢酸ビニル等が挙げられる。これらのうち好ましいのは、ヒドロキシアルキルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセタール樹脂、ポリ酢酸ビニル、エポキシ系樹脂及びポリウレタン樹脂であり、より好ましいのは、ポリビニルアセタール樹脂、エポキシ系樹脂及びポリウレタン樹脂であり、特に好ましいのは、ポリビニルアセタール樹脂である。
無機酸化物は、例えば、Si、Ti、Zr、Ta、Nb、Nd、La、Ce及びSnから選ばれる少なくとも1種の元素の酸化物であり、少なくとも、Siの酸化物(シリカ)を含む。有機無機複合防曇膜は、吸水性樹脂100重量部に対し、好ましくは0.01重量部以上であり、より好ましくは0.1重量部以上、さらに好ましくは0.2重量部以上、特に好ましくは1重量部以上、最も好ましくは5重量部以上、場合によっては10重量部以上、必要であれば20重量部以上、また、好ましくは50重量部以下、より好ましくは45重量部以下、さらに好ましくは40重量部以下、特に好ましくは35重量部以下、最も好ましくは33重量部以下、場合によっては30重量部以下となるように、無機酸化物を含むことが好ましい。無機酸化物は、有機無機複合防曇膜の強度、特に耐摩耗性を確保するために必要な成分であるが、その含有量が多くなると、有機無機複合防曇膜の防曇性が低下する。
有機無機複合防曇膜は、無機酸化物の少なくとも一部として、無機酸化物微粒子をさらに含んでいてもよい。無機酸化物微粒子を構成する無機酸化物は、例えば、Si、Ti、Zr、Ta、Nb、Nd、La、Ce及びSnから選ばれる少なくとも1種の元素の酸化物であり、好ましくはシリカ微粒子である。シリカ微粒子は、例えば、コロイダルシリカを添加することにより有機無機複合防曇膜に導入できる。無機酸化物微粒子は、有機無機複合防曇膜に加えられた応力を、有機無機複合防曇膜を支持する物品に伝達する作用に優れ、硬度も高い。したがって、無機酸化物微粒子の添加は、有機無機複合防曇膜の耐摩耗性を向上させる観点から有利である。また、有機無機複合防曇膜に無機酸化物微粒子を添加すると、微粒子が接触又は近接している部位に微細な空隙が形成され、この空隙から膜中に水蒸気が取り込まれやすくなる。このため、無機酸化物微粒子の添加は、防曇性の向上に有利に作用することもある。無機酸化物微粒子は、有機無機複合防曇膜を形成するための塗工液に、予め形成した無機酸化物微粒子を添加することにより、有機無機複合防曇膜に供給することができる。
無機酸化物を有機無機複合防曇膜に配合するためには、加水分解性基を有する金属化合物(加水分解性金属化合物)又はその加水分解物を、有機無機複合防曇膜を形成するための塗工液に添加するとよい。加水分解性金属化合物としては、以下の式(I)で表される、加水分解性基を有するシリコン化合物が好ましい。無機酸化物に含まれるシリカは、加水分解性基を有するシリコン化合物又はその加水分解物由来のシリカを含むことが好ましい。式(I)で表される加水分解性基を有するシリコン化合物は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。本発明においては、シロキサン結合で結合したシリコン化合物において、そのシリコンの一部に有機金属が直接結合しているものもシリカに含める。
式(I)におけるRは、水素原子が反応性官能基に置換されていてもよい炭素数1~3の炭化水素基である。炭素数1~3の炭化水素基としては、炭素数1~3のアルキル基(メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基)及び炭素数2~3のアルケニル基(ビニル基、アリル基、プロペニル基)等が挙げられる。
式(II)におけるR及びmは、上述したとおりである。加水分解及び重縮合の後、式(II)で表される化合物は、実際には、有機無機複合防曇膜中において、シリコン原子と酸素原子とが交互に接続し、かつ三次元的に広がるシロキサン結合(Si-O-Si)のネットワーク構造を形成する。
有機無機複合防曇膜は、有機ホウ素化合物、有機チタン化合物及び有機ジルコニウム化合物から選ばれる少なくとも1種の架橋剤に由来する架橋構造を含んでいてもよい。架橋構造の導入は、有機無機複合防曇膜の耐摩耗性、耐水性を向上させる。別の観点から述べると、架橋構造の導入は、有機無機複合防曇膜の防曇性能を低下させることなくその耐久性を改善することを容易にする。
有機無機複合防曇膜には、その他の添加剤を配合してもよい。添加剤としては、防曇性を改善する機能を有するグリセリン、エチレングリコール等のグリコール類が挙げられる。添加剤は、界面活性剤、界面調整剤、スリップ性付与剤、レベリング剤、消泡剤、防腐剤等であってもよい。
上述した防曇膜は、吸水性樹脂を主成分とした吸水タイプであるが、親水性タイプも採用することができる。親水性タイプは、親水性樹脂を主成分としたものであり、公知のもの、例えば、特開2011-213555号公報に記載の防曇膜を用いることができる。具体的には、以下の通りである。
有機無機複合防曇膜の膜厚は、要求される防曇特性その他に応じて適宜調整すればよい。有機無機複合防曇膜の膜厚は、好ましくは1~20μmであり、より好ましくは2~15μm、さらに好ましくは3~10μmである。
次に、ウインドシールドの製造方法の一例について説明する。まず、ガラス板の製造ラインについて説明する。
次に、測定ユニット(情報取得装置)について、図12及び図13を参照しつつ説明する。図12は、ガラス板に取り付けられた測定ユニット4の概略構成を示す断面図、図13はブラケットを車外側から見た図(a)、及び車内側から見た図(b)である。図12に示すように、この測定ユニット4は、ガラス板1の内面に固定されるブラケット41、このブラケット41に支持されるセンサ5、及びブラケット41とセンサ5を車内側から覆うカバー42に、により構成されている。
<6-1>
以上説明したウインドシールドによれば、次のような効果を得ることができる。まず、マスク層2の開口231,232に防曇膜を積層することで、開口231,232の曇りを防止することができる。そのため、測定ユニットにより、開口231,232を介して光を照射したり、受光する際、開口231,232の曇りによって、光の通過に支障を来たし、測定が正確に行えないなどの不具合を防止することができる。例えば、図14は、上記実施形態で示した有機無機複合防曇膜を塗布したウインドシールドの写真であるが、防曇膜を塗布しているウインドシールドの右側の領域には曇りが生じておらず、防曇膜による曇り防止の効果が非常に大きいことが分かる。
また、防曇膜を設けることで、反射防止効果を得ることができる。例えば、コロイダルシリカ等の上述した無機酸化物微粒子を含有することで、防曇膜の表面に光の波長よりもサイズの小さい凹凸を形成することができ、これによっていわゆる「モスアイ(Moth eye)構造」による反射防止効果、ひいては防曇膜表面での反射光に起因する二重像が生じるのを防止することができる。このような反射防止効果を得るには、例えば、5~15nm程度の粒径のコロイダルシリカを約1重量%含有した防曇膜を用いることができる。但し、これに限定されるものではなく、防曇膜の表面に凹凸を形成できる程度の粒径と、含有率であればよい。
nAsinθA=nBsinθB=sinθ
の関係にあり、反射率は、たとえば屈折率nAとnBの境界面ではフレネル反射の式
Rp=tan2(θA-θB)/tan2(θA+θB)
Rs=sin2(θA-θB)/sin2(θA+θB)
で表される。Rp、Rsは、それぞれP偏光とS偏光の反射率である。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。なお、以下の変形例は適宜組み合わせることができる。
上記実施形態では、マスク層2の開口231,232に防曇膜を成膜したが、少なくとも開口に防曇膜が成膜されていればよく、開口を含むマスク層、ガラス板の上部、あるいはガラス板全体に防曇膜が成膜されていてもよい。
また、上記実施形態では、液剤を塗布することで、防曇膜をガラス板上に成膜したが、基材層に防曇機能層が成膜された防曇性フィルムを防曇膜として、基材層側をガラス板に貼り付けることもできる。このような防曇性フィルムは、公知のものを用いることができ、例えば、特開2014-224213号公報で示された防曇性フィルムなど、種々のものを用いることができる。
マスク層2は、上記のように3層の構成を行っているが、これに限定されない。すなわち、上記実施形態では、電磁波を遮蔽するために、銀層242を設けたが、銀とセラミック層を混ぜ合わせた単層を設ける方法や、電磁波を遮蔽できるのであれば、他の材料、例えば、銅やニッケルなどを積層してもよい。また、銀層242が外部から見えないようにするためにセラミック層で挟んでいるが、セラミック層で覆う以外に、上述したカバーなどの部材を用いることもできる。また、必ずしも電磁波の遮蔽層である銀層242を設けなくてもよく、少なくとも外部から見えないような層であればよい。
上記実施形態では、本発明の情報取得装置として、車間距離を測定するセンサ5を用いたが、これに限定されるものではなく、種々の情報取得装置を用いることができる。すなわち、車外からの情報を取得するために、光の照射及び/または受光を行うものであれば、特には限定されない。例えば、車間距離を測定するための可視光線及び/又は赤外線カメラ、光ビーコンなどの車外からの信号を受信する受光装置、道路の白線等を画像にて読み取る可視光線及び/又は赤外線を使用したカメラなど、種々の装置に適用することができる。ここで、光の照射または受光のいずれか一方のみを行う場合には、センターマスク層の開口は1つになる。また、光の種類に応じて、複数の開口を設けることもできる。なお、情報取得装置はガラスに接触していても接触していなくても良い。いずれにしても、ガラス板において、情報取得装置の光が通過する領域(情報取得領域)に防曇膜が形成される。
上記実施形態では、情報取得領域の防曇のため、ガラス板の内側に防曇膜を設けたが、これに代わり、本発明に係る防曇手段として、電熱線を設けることができる。電熱線を用いると、配線の自由度が高いため、防曇すべき領域に対して柔軟に対応することができる。以下、詳細に説明する。
情報取得装置として、ステレオカメラを用いることができる。ステレオカメラは、公知のものを用いることができるが、具体例として、以下、図23及び図24を参照しつつ説明する。
2 マスク層
231,232 開口(情報取得領域)
113A、113B 撮影窓(情報取得領域)
Claims (10)
- 光の照射及び/または受光を行うことで車外からの情報を取得する情報取得装置が配置可能なウインドシールドであって、
ガラス板と、
前記ガラス板に設けられる、少なくとも1つの防曇手段と、
を備え、
前記ガラス板は、前記情報取得装置と対向し前記光が通過する情報取得領域を少なくとも1つ有しており、
前記防曇手段の1つは、少なくとも、前記情報取得領域を防曇する透明導電膜を備えている、ウインドシールド。 - 複数の前記防曇手段を備えている、請求項1に記載のウインドシールド。
- 前記透明導電膜は、前記ガラス板上に配置される、請求項1または2に記載のウインドシールド。
- 前記防曇手段の1つは、基材と、前記基材上に配置される前記透明導電膜と、粘着材と、を備え、前記透明導電膜は、前記基材及び前記粘着材を介して、前記ガラス板上に配置される、請求項1または2に記載のウインドシールド。
- 前記防曇手段の1つは、電熱線を備えている、請求項4に記載のウインドシールド。
- 前記電熱線は、前記基材上に配置されている、請求項5に記載のウインドシールド。
- 前記ガラス板に積層され、前記情報取得領域と対応する部分に開口を有するマスク層をさらに備え、
前記基材は、前記開口よりも大きく、
前記電熱線は、前記基材の周縁に配置され、
前記透明導電膜は、前記電熱線よりも内側に配置されている、請求項6に記載のウインドシールド。 - 前記防曇手段の1つは、防曇膜を備えている、請求項4から7のいずれかに記載のウインドシールド。
- 前記防曇手段の1つは、防曇膜を備えている、請求項2に記載のウインドシールド。
- 前記情報取得領域は、ブラケットに覆われている、請求項1から9のいずれかに記載のウインドシールド。
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