JP2022170719A - 複層ガラス - Google Patents

Abstract

【課題】防火性能を安定化できる低放射膜付き複層ガラスを提供する。【解決手段】複数枚のガラス板がスペーサを介して隔置され、周縁部がシール材でシールされて構成される複層ガラスであって、複数枚のガラス板のうち少なくとも一枚は放射率０．１２以下の低放射膜が形成された低放射膜付きガラスであり、低放射膜付きガラス以外の複数枚のガラス板のうち少なくとも一枚は化学強化ガラスであり、化学強化ガラスの表面圧縮応力ＣＳは３４０ＭＰａ以上であり、化学強化ガラスの圧縮応力層の深さＤＯＬは２０μｍ以上５０μｍ以下であり、化学強化ガラスの板厚は２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、複数枚のガラス板は、ソーダライムガラスである。【選択図】図１

Description

複層ガラスであって、特に、防火性能を有する低放射膜付き複層ガラスに関する。

従来、延焼防止等の目的のため、遮炎性能が求められる防火ガラスとしては、火災発生時にガラスが割れ、脱落することによる開口が生じないようにした網入りガラスのほか、ガラス表面に風冷強化法により表面圧縮応力を形成し、火災によって発生するガラス面内とサッシで覆われたエッジ部分との温度差により発生する引張応力（熱応力）に耐えることで、割れにくくした耐熱強化ガラスや透明結晶化ガラスなどが用いられていた。

網入りガラスでは板厚が厚くなること、風冷強化ガラスでは板厚を厚くしないと十分な防火性能を満たさないこと、および透明結晶化ガラスではクラックにより強度が低下することなどの問題に対応するため、少なくとも２枚のガラス板を、スペーサを介して隔置し、周縁部をシール材で封止する複層ガラスにおいて、少なくとも一枚は、化学強化ガラスを用いることが提案されている（特許文献１）。

特開２０１４－２１８４２２号公報

しかしながら、特許文献１の複層ガラスでは、防火性能を安定化させるには十分ではなかった。また低放射膜付きガラスが非加熱側に配置された場合、低放射膜が熱を反射し加熱側のガラスがより強く加熱されるので、防火性能が安定化しなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、防火性能を安定化できる低放射膜付き複層ガラスを提供することを目的とする。

本発明の一態様の複層ガラスは、複数枚のガラス板がスペーサを介して隔置され、周縁部がシール材でシールされて構成される複層ガラスであって、複数枚のガラス板のうち少なくとも一枚は放射率０．１２以下の低放射膜が形成された低放射膜付きガラスであり、低放射膜付きガラス以外の複数枚のガラス板のうち少なくとも一枚は化学強化ガラスであり、化学強化ガラスの表面圧縮応力ＣＳは３４０ＭＰａ以上であり、化学強化ガラスの圧縮応力層の深さＤＯＬは２０μｍ以上５０μｍ以下であり、化学強化ガラスの板厚は２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、複数枚のガラス板は、ソーダライムガラスである。

複層ガラスの化学強化ガラスは、さらにＪＩＳ Ｒ３２０６（２００３）で規定される反りが０．２５％以下であっても良い。

上記いずれかの複層ガラスの低放射膜付きガラスは、ＪＩＳ Ｒ３２０６（２００３）で規定される反りが０．２５％以下であっても良い。

上記いずれかの複層ガラスの化学強化ガラスのエッジ強度は、対数０．１％破壊確率の応力で２６０ＭＰａ以上であっても良い。

上記いずれかの複層ガラスの化学強化ガラスは、エッジ強度の破壊応力の最小値が３００ＭＰａ以上であっても良い。

上記いずれかの複層ガラスの化学強化ガラスは、エッジ強度の破壊応力の平均値が３６０ＭＰａ以上であっても良い。

上記いずれかの複層ガラスの化学強化ガラスは、端面の潜傷深さが２０μｍ以下であっても良い。

上記いずれかの複層ガラスの化学強化ガラスは、圧縮応力層の深さＤＯＬに対し、潜傷深さの割合が９５％以下であっても良い。

本発明の複層ガラスによれば、防火性能を安定化できる。

図１は、実施形態に係る複層ガラスの断面図である。 図２は、化学強化ガラスの反りの測定位置を説明するための図である。 図３はグリッドボード法評価で用いるグリッドボードを示す図である。 図４はグリッドボード法による評価事例を示す図である。 図５はエッジ強度を測定するための試験治具の一例を示す概略図である。 図６は化学強化後のガラスから４枚のガラス板を切断する方法を説明するための図である。

以下、添付図面にしたがって本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明される。本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。

ここで、図中、同一の記号で示す部分は、同様の機能を有する同様の要素である。また、本明細書中で、数値範囲を“ ～ ”を用いて表す場合は、“ ～ ”で示す上限、下限の数値も数値範囲に含むものとする。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、複層ガラスの断面図である。図１に示すように、複層ガラス１０は、一定の間隔をもって対向して隔置された２枚のガラス板１２Ａおよび１２Ｂと、２枚のガラス板１２Ａおよび１２Ｂを隔置するスペーサ１６と、を備える。

２枚のガラス板１２Ａおよび１２Ｂは、例えば、それぞれ矩形形状で構成される。ガラス板１２Ａは、対向する２個の主面と、４個の端面と、を備える。同様に、ガラス板１２Ｂは、対向する２個の主面と、４個の端面と、を備える。

スペーサ１６は、２枚のガラス板１２Ａおよび１２Ｂの間隔が一定に保持されるように、ガラス板１２Ａおよび１２Ｂのそれぞれの内側主面の周縁部に沿って配置される。

中空層１４が、２枚のガラス板１２Ａおよび１２Ｂと、スペーサ１６とにより画定される。中空層１４の厚み（２枚のガラス板１２Ａおよび１２Ｂの内側主面間の距離）は、２枚のガラス板１２Ａおよび１２Ｂの相互間に介在配置されたスペーサ１６のサイズによって定まる。中空層１４の厚みは限定されるものではないが、断熱性を高める観点から４ｍｍ以上であることが好ましく、８ｍｍ以上であることがより好ましく１２ｍｍ以上であることがより好ましく、１６ｍｍ程度であることが更に好ましい。中空層１４の厚みは２０ｍｍ以下であってもよい。また、ガラス板１２Ａおよび１２Ｂは２枚に限定されるものではない。複層ガラス１０は、２枚以上のガラス板で構成されていればよい。したがって、複層ガラスは３枚のガラス板で構成されても、４枚のガラス板で構成されてもよい。複数枚のガラス板は、それぞれスペーサにより隔置される。また、３枚以上のガラス板は、合わせガラスと、合わせガラスに対して隔置されたガラス板、から構成される複層ガラスであってもよい。

図１に示すように、複層ガラス１０は、ガラス板１２Ａおよび１２Ｂがスペーサ１６を介して隔置され、周縁部がシール材（１次シール材１８Ａおよび１８Ｂと、２次シール材２０）でシールされる構成である。

スペーサ１６は、ガラス板１２Ａおよび１２Ｂと対向する面が、１次シール材１８Ａおよび１８Ｂによってガラス板１２Ａおよび１２Ｂの内側主面に接着される。また、スペーサ１６の外側（中空層１４と反対側）と、ガラス板１２Ａおよび１２Ｂとにより、凹状の空間が形成される。この凹状の空間に２次シール材２０が、１次シール材１８Ａおよび１８Ｂに接するように配置される。２次シール材２０と１次シール材１８Ａおよび１８Ｂとによって、中空層１４が封止（密閉）される。

スペーサ１６は、中空状に形成される。スペーサ１６の内側（中空層１４側）の面には、スペーサ１６の長手方向（紙面に垂直な方向）に沿って通気孔２２が一定ピッチで形成される。通気孔２２は、スペーサ１６の中空部２４に貫通して形成され、中空部２４と中空層１４とを連通する。このスペーサ１６の中空部２４には、粒状ゼオライト等の乾燥剤２６が充填される。これにより、中空層１４の空気が乾燥される。

スペーサ１６は、アルミニウムを主材質とする金属製のスペーサであってもよく、また、スペーサ本体を硬質の樹脂製としてその表面にアルミニウムシートを被覆したスペーサであってもよい。

１次シール材１８Ａおよび１８Ｂとしては、通常架橋処理されないブチルゴム、又はポリイソブチレンをベースとし、着色と補強を目的としたカーボンブラック等のフィラーを含有せしめたものが好適である。なお、１次シール材１８Ａおよび１８Ｂは固化せず、粘着性のみを有するため、いわゆる複層ガラス１０におけるスペーサ１６と、ガラス板１２Ａおよび１２Ｂとの間の接着は、２次シール材２０により確保される。

２次シール材２０としては、ポリサルファイド（横浜ゴム株式会社製：商品名：ハマタイトＳＭ９０００)、シリコーン（東レ・ダウコーニング株式会社製：商品名：ＳＥ９３
６)、ウレタン（サンユレック株式会社製：商品名：ＳＡＮＹＵ ＩＧＳ２０５）等の硬化性エラストマをベースとし、ガラス板１２Ａおよび１２Ｂとの接着性を発現するために適当な変性を加えられたものが好適である。

２枚のガラス板１２Ａおよび１２Ｂの内の１枚であるガラス板１２Ｂは放射率０．１２以下の低放射膜２８が形成された低放射膜付きガラスである。一方、低放射膜付きのガラスで構成されるガラス板１２Ｂ以外のガラス板１２Ａは化学強化ガラスで構成される。低放射膜２８はＬｏｗ－Ｅ（Low Emissivity）膜とも称する。

ガラス板１２Ａに適用される化学強化ガラスは、化学処理により、ガラス表面に圧縮応力層およびガラス内部に引張り応力層を生じさせたガラスであり、ガラスの表面に圧縮応力層を形成させて強度を高めたガラスである。化学処理は、例えば、イオン交換法などがある。イオン交換法は、ガラス板の表面や裏面をイオン交換し、ガラスに含まれる小さなイオン半径のイオン（例えば、リチウムイオン、ナトリウムイオン）を大きなイオン半径のイオン（例えば、カリウムイオン）に置換する。これにより、ガラス板の表面層及び裏面層に表面圧縮応力ＣＳ（Compressive Stress）を生じさせる。表面圧縮応力ＣＳはガラスの表面全体に生じ、ガラスの表面全体に均一な厚みの圧縮応力層が形成される。イオン交換法では、ガラス板を高温の処理液（例えば、硝酸カリウム溶融塩）に浸漬してイオン交換を行う。

ガラス表面の表面圧縮応力ＣＳの大きさ、ガラス表面に形成される圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ：Depth of Layer）は、それぞれ、化学処理時間、および化学処理温度により調整できる。例えば、化学処理温度が同じ場合、化学処理時間が長いほど、圧縮応力層の深さＤＯＬが深くなる。また、化学処理温度が同じ場合、化学処理時間が長いほど、最初は表面圧縮応力ＣＳの大きさが大きくなる。なお、途中から表面圧縮応力ＣＳの大きさが小さくなる。化学処理時間と化学処理温度が異なるとき、圧縮応力層の深さＤＯＬと、表面圧縮応力ＣＳの大きさとは、一対一で対応しない場合がある。

化学強化ガラスが適用されるガラス板１２Ａは、表面圧縮応力ＣＳが大きいほど割れにくくなる。したがって、ガラス板１２Ａの表面圧縮応力ＣＳは、３４０ＭＰａ以上であり、好ましくは３６０ＭＰａ以上であり、更に好ましくは３８０ＭＰａ以上である。ガラス板１２Ａの表面圧縮応力ＣＳは、製造コストを削減し、圧縮応力層の深さＤＯＬの深さを確保して機械的強度を得るために、６５０ＭＰａ以下であってもよい。

ガラス板１２Ａの圧縮応力層の深さＤＯＬは、外力に耐えられる強度を確保するため２０μｍ以上であり、好ましくは２４μｍ以上であり、更に好ましくは２８μｍ以上である。また、表面圧縮応力ＣＳの大きさを確保し、溶融塩への浸漬を短時間であってもよくするため、ガラス板１２Ａの圧縮応力層の深さＤＯＬは５０μｍ以下である。

化学強化ガラスが適用されるガラス板１２Ａの板厚は２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、好ましくは２ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、更に好ましくは２ｍｍ以上４ｍｍ以下である。ガラス板１２Ａの板厚は、２ｍｍ以上であれば窓ガラスとして使用した際にガラス板１２Ａのたわみを少なくすることができる。ガラス板１２Ａの板厚は、１０ｍｍ以下であれば、耐熱強化ガラスや網入りガラスと比較して、ガラスの薄板化により、複層ガラス１０の窓ガラスとしての透過性を良好にでき、総厚、重量が大きくなるのを抑えることができ、さらに、複層ガラスの総厚が一定の際に中間層の厚みを確保して断熱性を維持できる。

２枚のガラス板１２Ａおよび１２Ｂの内、化学強化ガラスが適用されるガラス板１２Ａ以外のガラス板１２Ｂには、０．１２以下の放射率の低放射膜２８が形成されている。低放射膜２８は、ガラス板１２Ｂの内側主面に形成されている。放射率は、日本工業規格
ＪＩＳ Ｒ３１０６（２０１９）により規定される垂直放射率の値である。放射率を０．１２以下にすることにより熱割れを抑制できる。低放射膜２８の放射率は、より好ましくは０．１０以下であり、更に好ましくは０．０４以下である。低放射膜２８が形成されたガラス板１２Ｂの放射率は、赤外分光機Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社製のＦＴ／ＩＲ「Ｆｒｏｎｔｉｅｒ Ｇｏｌｄにより測定できる。

低放射膜２８は、スパッタリング装置等を用いて成膜した銀（Ａｇ）を主体とした低放射膜でもよいし、化学蒸着装置やスパッタリング装置等を用いて成膜した酸化スズ（ＳｎＯ_２）を主体とした低放射膜であってもよい。

銀（Ａｇ）を主体とした低放射膜は、銀膜を酸化物膜、窒化物膜等で積層化したタイプも含む。銀を主体とした低放射膜は、空気中の水分等によって酸化し易い性質を有するため、複層ガラス１０に用いる場合は、密閉された中空層１４に面するガラス板１２Ｂの内側主面に成膜されることが好ましい。

低放射膜２８が形成されるガラス板１２Ｂとして、例えば、建築用のソーダライムガラスを適用できる。ガラス板１２Ｂは、ガラスの製造プロセスにより得られた平板状のガラス（切断されたガラスも含む）で、化学強化処理等が施されていないガラスであってもよいし、化学強化処理等が施されたガラスであってもよい。

ガラス板１２Ｂの板厚は、例えば、好ましくは１ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲であり、より好ましくは２ｍｍ以上１２ｍｍである。ガラス板１２Ｂに適用される低放射膜を形成するガラスは防火性能を必ずしも担保する必要はない。なお、ガラス板１２Ｂに適用されるガラスは化学強化ガラスで防火性能を有してもよい。複層ガラス１０に適用される複数枚のガラス板、ここでは２枚のガラス板１２Ａおよび１２Ｂはソーダライムガラスで構成される。

ソーダライムガラスは、例えば、酸化物基準のモル百分率表示でＳｉＯ_２を６５～７６％、Ａｌ_２Ｏ_３を０．２～３％、Ｎａ_２Ｏを１０～１６％、Ｋ_２Ｏを０～２％、ＭｇＯを２～１２％、ＣａＯを５～１５％含有することが好ましい。以降、百分率表示は、特に断らない限り、酸化物基準のモル百分率表示含有量を示す。

ＳｉＯ_２は、ガラス微細構造の中で網目構造を形成する成分として知られており、ガラスを構成する主要成分である。ＳｉＯ_２の含有量は、６５％以上であり、好ましくは６７％以上、より好ましくは６９％以上である。また、ＳｉＯ_２の含有量は、７６％以下であり、好ましくは７４％以下、より好ましくは７２％以下である。ＳｉＯ_２の含有量が６５％以上であるとガラスとしての安定性や耐候性の点で優位である。一方、ＳｉＯ_２の含有量が７６％以下であると熔解性及び成形性の点で優位である。

Ａｌ_２Ｏ_３はガラスの耐候性を向上させる成分であり、化学強化におけるイオン交換性能を向上させる作用がある。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、０．２％以上であり、好ましくは０．４％以上、より好ましくは０．６％以上である。また、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、３％以下であり、好ましくは２％以下、より好ましくは１．５％以下である。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が０．２％以上であると、ガラスを屋外に面して使用しても十分な耐候性が得られる。一方、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が３％以下であると、ガラスの熔解時の粘性を低く保つことができ、かつ成型時に失透が発生することがなく、ソーダライムガラス生産ラインでの熔解、成形の点で優位である。

Ｎａ_２Ｏはガラスの高温粘性と失透温度を下げ、ガラスの熔解性、成形性を向上させる成分である。また、イオン交換により圧縮応力を形成させる成分であり、圧縮応力層の深さＤＯＬを大きくする作用がある。Ｎａ_２Ｏの含有量は、１０％以上であり、好ましくは１１％以上、より好ましくは１２％以上である。また、Ｎａ_２Ｏの含有量は、１６％以下であり、好ましくは１５％以下、より好ましくは１４％以下である。Ｎａ_２Ｏの含有量が１０％以上であると、イオン交換により所望の圧縮応力を形成することができる。一方、Ｎａ_２Ｏの含有量が１６％以下であると、充分な耐候性が得られる。

Ｋ_２Ｏは必須ではないが、ガラスの熔解性を向上するため、化学耐久性を向上するため、イオン交換速度を増大するため含有してもよい。一方、Ｋ_２Ｏが多くなりすぎるとガラスの熱膨張係数が大きくなり、熱割れし易く、防火性が低下する。Ｋ_２Ｏを含有する場合は２％以下が好ましく、好ましくは１％以下、より好ましくは０．５％以下である。Ｋ_２Ｏの含有量が２％以下であると、熱割れしにくく、防火ガラスに適している。

ＭｇＯは、ガラスを安定化させる成分である。ＭｇＯの含有量は、２％以上、好ましくは３％以上、より好ましくは４％以上である。また、ＭｇＯの含有量は、１２％以下であり、好ましくは１０％以下、より好ましくは９％以下である。ＭｇＯの含有量が２％以上であると、ガラスの耐候性が良好になる。高温での熔解性が良好になる。一方、ＭｇＯの含有量が１２％以下であると、ガラス製造時に失透が起こりにくい。

ＣａＯは、ガラスを安定化させる成分である。耐水性、耐薬品性を向上させるために、ＣａＯの含有量は、５％以上、好ましくは６％以上、より好ましくは７％以上である。また、ＣａＯの含有量は、１５％以下であり、好ましくは１３％以下、より好ましくは１１％以下である。ＣａＯの含有量が５％以上であるとガラスの耐水性、耐薬品性が良好になる。一方、ＣａＯの含有量が１５％以下であると、ガラス製造時に失透が起こりにくく、イオン交換で所望の圧縮応力が得られる。

以上述べた成分以外に、硫酸塩などの清澄剤、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＳｎＯ_２などの微量成分を、合計で１％以下含有してもよい。

化学強化ガラスが適用されるガラス板１２Ａの、ＪＩＳ Ｒ３２０６（２００３）で規定される反りは、好ましくは０．２５％以下であり、より好ましくは０．２０％以下あり、更に好ましくは０．１５％以下である。反りが０．２５％以下であると、複層ガラスとしたとき、火災発生時にシール剤の隙間が開きにくく、炎が漏れにくくなる。また、窓ガラスとしての反射映像の歪みを防止することができる。化学強化ガラスが適用されるガラス板１２Ａの反りは、化学強化工程中のガラスのチルト角度を±１．０度で管理、つまり鉛直方向からの傾きを±１．０度以下に維持し、ガラスのたわみを抑えることで、小さくすることができる。

同様に、低放射膜２８が形成されるガラス板１２Ｂの、ＪＩＳ Ｒ３２０６（２００３）で規定される反りは、好ましくは０．２５％以下であり、より好ましくは０．２０％以下あり、更に好ましくは０．１５％以下である。反りが０．２５％以下であると、複層ガラスとしたとき、火災発生時にシール剤の隙間が開きにくく、炎が漏れにくくなる。また、窓ガラスとしての反射映像の歪みを防止することができる。

図２は、ガラス板の反りの測定位置を説明するための図である。図２に示すように、ガラス板の頂点を結ぶ辺（長辺ＡおよびＢ、短辺ＣおよびＤ、対角線ＥおよびＦ）に沿う位置の反りを、ＪＩＳ Ｒ３２０６（２００３年）に規定されている方法に従い測定した。測定した反り（単位：ｍｍ）を、測定した辺の長さ（ｍｍ）で割ることにより、反り（=
反り量/各辺の長さ）（単位：％）を求めた。表１は、反りを測定した結果を示す。品種
について、ＣＴ３は３ｍｍの板厚の化学強化ガラスであり、ＣＴ５は５ｍｍの板厚の化学強化ガラスである。ＦＲ３．３は３．３ｍｍの板厚の耐熱強化ガラスであり、ＦＲ３は３ｍｍの板厚の耐熱強化ガラスであり、ＦＲ５は５ｍｍの板厚の耐熱強化ガラスである。化学強化ガラスは、化学強化工程中のガラスのチルト角度を±１．０度で管理、つまり鉛直方向からの傾きを±１．０度以下に維持し、ガラスのたわみを抑えるように製造された。耐熱強化ガラスは、化学強化ガラスと異なり、ガラスの軟化温度近くの６５０～７００℃まで加熱し、ガラス両面に空気を一様に吹き付けて急冷することにより製造された。測定に使用した化学強化ガラスの大きさは、２０００ｍｍ×９００ｍｍであった。

表１に示すように、ＣＴ３およびＣＴ５は０．１５％以下を満たし、ＦＲ３．３、ＦＲ３は０．２５％以下、ＦＲ５は０．１５％以下を満たしていない辺があった。ＣＴ３およびＣＴ５は、反りを小さくできることが理解できる。

次に、ガラス板の反りと反射映像との関係について説明する。上述のＣＴ３、ＣＴ５、ＦＲ３およびＦＲ５について、グリッドボード法により反射映像の評価を実施した。図３はグリッド評価法で用いるグリッドボードである。図４はグリッドボード法による評価事例を示す図である。図３に示すように、等間隔の平行線群が直行に配置された、格子状のグリッドボードを準備する。このグリッドボードを評価対象のガラス板から１０ｍ離れた延長線上に配置し、グリッドボードの０．５ｍ手前からガラス板を観察する。その結果、図４に示すように、ガラス板にはグリッドボードの格子で囲まれた複数のコマが反射映像として視認される。反射映像の複数のコマの中から矢印Ａで示す丸印で囲まれた最小面積のコマと、矢印Ｂで示す丸印で囲まれた最大面積のコマを抽出し、以下の式（１）から横（縦）伸縮コマ比を求めた。表２は、品種と伸縮コマ比の値を示しており、図４の長辺を横、短辺を縦としている（ガラスサイズ：２，０００ｍｍ×９００ｍｍ）。

式（１）に示す伸縮コマ比の値が小さいほど、反射映像が良好になる。

表２に示すように、ＣＴ３およびＣＴ５の伸縮コマ比の値は、ＦＲ３およびＦＲ５の伸縮コマ比の値と比較して小さい。表１および表２から、ガラス板１２Ａを化学強化ガラスにすることにより、ガラス板の反りを小さくでき、その結果、歪みが小さい、良好な反射映像が得られることが理解できる。

複層ガラス１０において、低放射膜２８が形成されるガラス板１２Ｂも、化学強化ガラスのガラス板１２Ａと同様に反りが小さいので、歪みが小さい、良好な反射映像が得られることが理解できる。

複層ガラス１０において、反りの小さいガラス板１２Ａおよび１２Ｂを用いることで、防火試験において、良好な結果が得られる。反りの小さいガラス板１２Ａおよび１２Ｂでは複層ガラス１０を製造する際に、ガラス板１２Ａおよび１２Ｂのエッジ周辺にかかる曲げ応力を小さくできる。したがって、防火試験でガラス板１２Ａおよび１２Ｂが変形しにくく、複層ガラス１０のシール剤の隙間が開いて炎が漏れることを抑制し、防火性能が維持され、良好な防火試験結果を得ることができる。

次にエッジ強度について説明する。複層ガラス１０の防火試験において、熱を受けたガラス板の中央部に発生した熱膨張によって、ガラス板は端部に引っ張り応力が付与されると、その引っ張り応力が、ガラス板に備わった端面の強度（エッジ強度）を超えることによってガラス板端面の微細なクラックや切断時の傷等を起点として亀裂が生じ、その亀裂がガラス板内へ伝播して破壊へ至る。

このような破壊のメカニズムのため、ガラス板の防火性能を向上させる為には、エッジ強度が重要である。そこで、実施例に示すように、防火性能を安定化させるエッジ強度の範囲を検証した。

実施例では、ＪＩＳ Ｒ３２２３（２０１７）に規定される試験方法に基づき、図５に示す試験治具を使用し、化学強化ガラスのエッジ強度について、対数０．１％破壊確率の応力、エッジ強度の破壊応力の最小値およびエッジ強度の破壊応力の平均値を求めた。ここで対数０．１％破壊確率の応力は、ガラスに該応力が印加された際に、１０００枚中１枚破損する可能性があることを意味する。エッジ強度の評価のためのＮ数は１０体以上が好ましく、より好ましくは２０体以上である。

図５に示すように、評価する試験片のガラスエッジが下方、すなわち支持棒側となるように試験治具に設置し、板厚ｔ（ｍｍ）、１００（ｍｍ）の高さＨ、１０００（ｍｍ）の幅Ｗ、の試験片を、９００（ｍｍ）の支持スパンｌ_１で支持し、３００（ｍｍ）の荷重スパンｌ_２、１ｍｍ／分の荷重点速度として、エッジ強度を測定した。これらの条件の曲げ変形試験によってエッジの強度評価を行った。破壊荷重Ｆを式（２）に代入して破壊強度σ_feを計算し、対数正規分布による統計処理からエッジの０．１%破壊確率強度を求めた。このエッジ強度評価試験において、曲げ変形でガラスが破壊した時の最大荷重を破壊荷重Ｆとした。なお、破壊起点が荷重スパン内にあり、かつ破壊起点がガラス板の端面にあるデータのみを統計処理した。

さらに、破壊強度σ_feからエッジ強度の破壊応力の最小値およびエッジ強度の破壊応力の平均値を求めた。化学強化ガラスのエッジ強度は、好ましくは対数０．１％破壊確率の応力で２６０ＭＰａ以上であり、より好ましくは２８０ＭＰａ以上であり、更に好ましくは３００ＭＰａ以上である。また、化学強化ガラスのエッジ強度の破壊応力の最小値は、好ましくは３００ＭＰａ以上であり、より好ましくは３３０ＭＰａ以上であり、更に好ましくは３５０ＭＰａ以上である。また、化学強化ガラスのエッジ強度の破壊応力の平均値は、好ましくは３６０ＭＰａ以上であり、より好ましくは３７０ＭＰａ以上であり、更に好ましくは３８０ＭＰａ以上である。

エッジ強度の評価に供される化学強化ガラスは、２０００ｍｍ×９００ｍｍのガラスを面取した後、化学強化処理し、化学強化後のガラスから４枚のガラス板を切断し、試験体とした。図６は、化学強化後の化学強化ガラスから４枚のガラス板を切断する場合の図である。図６に示すように１枚のガラス板Ｇ（２０００ｍｍ×９００ｍｍ）から、ガラス板の周縁を含むように４枚のガラス板Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３およびＧ４（１０００ｍｍ×１００ｍｍ）が切断される。

エッジ強度（破壊応力）の大きさは、試験体の大きさに影響を受ける。２個の試験体の破壊強度をσ_fe１およびσ_fe２とし、エッジの有効表面積をＳ_ｅ１およびＳ_ｅ２とし、形状母数をｍとした場合、以下の式（３）の関係式を満たすことが知られている。形状母数ｍは、ＪＩＳ Ｒ１６２５（２０１０）に準拠したワイブルプロットから求めることができる。

実施形態のガラス板の場合、ガラス板の板厚が一定であれば、有効表面積は有効長さの比になる。大板サイズのガラス板と小板サイズのガラス板とが同じ板厚の場合、次のように算出できる。

大板サイズのガラス板の破壊強度がσ_fe２（ＭＰａ）、大きさが１０００ｍｍ（Ｗ）×１００ｍｍ（Ｈ）、有効評価長さ（荷重スパン）が３００ｍｍ（ｌ_２）で、小板サイズのガラス板の大きさが７０ｍｍ（Ｗ）×２０ｍｍ（Ｈ）、有効評価長さ（荷重スパン）が２０ｍｍ（ｌ_２）である場合、小板サイズのガラス板の破壊強度のσ_fe１（ＭＰａ）を推測する場合、式（３）に基づいて、式（４）により算出できる。

化学強化ガラスの潜傷深さに関し、安定したエッジ強度および防火性能を実現できる面取り後の化学強化ガラスの端面の潜傷深さは、好ましくは２０μｍ以下であり、より好ましくは１８μｍ以下であり、更に好ましくは１５μｍ以下である。なお、化学強化ガラスの端面に処理される面取りは、Ｃ面取り、Ｒ面取りなど、面取りの形状は、特に限定されない。ここで、潜傷とは、端面の形状付与、面取り、又は研削等の加工工程において、ガラスに生じる目に見えない微細な傷のことである。これらの潜傷は、エッチング処理を行うと傷の先端が開くため、顕微鏡による観察が可能となる。

化学強化ガラスの圧縮応力層の深さＤＯＬに対する潜傷深さの割合は、好ましくは９５％以下であり、より好ましくは７０％以下であり、更に好ましくは５０％以下である。圧縮応力層の深さＤＯＬに対する潜傷深さの割合を上述の範囲とすることで、防火性能を向上できる。

次に、潜傷の深さを測定する方法について説明する。

まず化学強化ガラスのエッジ端面を所定量研磨する。この際、評価に影響する新たな潜傷が発生しないように注意深く研磨する。その後エッチング処理して洗浄と乾燥を行い、光学顕微鏡で観察する。例えば、光学顕微鏡の対物レンズは２０倍を使用し、観察視野６３５μｍ×４８０μｍで観察を行う。この観察で潜傷が５つ以上の場合、別の新たなサンプルについて、研磨量を調整し、同様の操作を行う。潜傷が５つ未満の場合、残った潜傷深さをレーザー顕微鏡にて観察し、研磨後の潜傷深さを測定する。研磨後の潜傷深さと研磨量の和を、化学強化ガラスのオリジナルの潜傷深さとする。

「エッチング」は、化学強化ガラスの全体をエッチング液に浸漬して室温（２５℃）で行われる。エッチング液としては、４６質量％のフッ酸（ＨＦ）１３ｍＬとクエン酸１２ｇを混合し、純水を所定量混合して、ＨＦ３％溶液を作成する。エッチング液は化学強化ガラスの表面や内部に形成される潜傷に浸入し、潜傷を拡げて明瞭化するために実施される。

「エッチング量」は、浸漬時間で制御される。具体的には、あらかじめ同一組成のガラスを用いて所定時間エッチングを行ってエッチングレートを算出した後、所望のエッチング量となるように浸漬時間を調整してエッチングを行う。なお、ガラスの種類によっては、エッチングレートを調整するためにフッ酸濃度を変更してもよい。

潜傷深さの大きさは観察視野の大きさに影響を受ける。ここで、潜傷深さと観察視野の関係は、式（３）の関係式における破壊強度σ_ｆｅとエッジの有効表面積Ｓ_ｅの関係から推算することができる。ガラスの破壊強度σ_ｆｅ（σ_ｃ）は式（５）に示すように傷の深さｃの平方根に反比例することが知られている。ここで、Ｋ_ＩＣはガラスの破壊靭性値、Ｙは傷の形状で決まる係数である。観察視野６３５μｍ×４８０μｍで観察した場合に潜傷深さが２０μｍ以下であるという条件に対し、観察視野が変化した場合は適切な潜傷深さの上限値は、Ｋ_ＩＣとＹの値を一定として、式（３）と式（５）から求めることができる。

［実施例］
［試験］
試験では複数の複層ガラス（試験体）を準備し、防火試験を実施した。

＜試験体＞
試験体１から試験体７の複層ガラスを準備した。試験体１から試験体７は、２枚のガラス板と、２枚のガラス板を隔置するスペーサと、２枚のガラスとスペーサとをシールするシール材とを備えている。２枚のガラス板は、それぞれ幅９００ｍｍ×高さ２０００ｍｍのガラスサイズとした。少なくとも２枚のガラスの内、一方のガラスには化学強化ガラスを用い、化学強化ガラスの端面には化学強化処理前に面取りを行った。化学強化ガラスおよび他方のガラスには、以下の組成のソーダライムガラスを用いた。

ソーダライムガラス組成（モル％表示）：ＳｉＯ_２ ７１．１％、Ａｌ_２Ｏ_３ １．１％、Ｎａ_２Ｏ １２．５％、Ｋ_２Ｏ ０．３％、ＭｇＯ ６．４％、ＣａＯ ８．５％
試験体１の複層ガラスにおいて、化学強化ガラスは、５ｍｍの板厚、４６０ＭＰａの表面圧縮応力ＣＳおよび３０μｍの圧縮応力層の深さＤＯＬであった。また、低放射膜付きガラスは、０．０３以下の垂直放射率の低放射膜を備える５ｍｍの板厚のソーダライムガラスであった。試験体１のエッジ強度の評価のＮ数は４０体であり、防火試験のＮ数は６体であった。

試験体２の複層ガラスにおいて、化学強化ガラスは、５ｍｍの板厚、４３７ＭＰａの表面圧縮応力ＣＳおよび２７μｍの圧縮応力層の深さＤＯＬであった。また、低放射膜付きガラスは、０．０３以下の垂直放射率の低放射膜を備える５ｍｍの板厚のソーダライムガラスであった。試験体２のエッジ強度の評価のＮ数は１９体であり、防火試験のＮ数は６体であった。

試験体３の複層ガラスにおいて、化学強化ガラスは、３ｍｍの板厚、３６８ＭＰａの表面圧縮応力ＣＳおよび４０μｍの圧縮応力層の深さＤＯＬであった。また、低放射膜付きガラスは、０．０３以下の垂直放射率の低放射膜を備える３ｍｍの板厚のソーダライムガラスであった。試験体３のエッジ強度の評価のＮ数は２０体であり、防火試験のＮ数は５体であった。

試験体４の複層ガラスにおいて、化学強化ガラスは、３～４ｍｍの板厚、３００ＭＰａの表面圧縮応力ＣＳおよび３３μｍの圧縮応力層の深さＤＯＬであった。また、低放射膜付きガラスは、０．０３以下の垂直放射率の低放射膜を備える５ｍｍの板厚のソーダライムガラスであった。試験体４のエッジ強度の評価のＮ数は１７体であり、防火試験のＮ数は４体であった。

試験体５は単板のガラスで、使用される化学強化ガラスは、３ｍｍの板厚、５１９ＭＰａの表面圧縮応力ＣＳおよび１５μｍの圧縮応力層の深さＤＯＬであった。試験体５のエッジ強度の評価のＮ数は１０体であった。なお、試験体５は防火性能がでないことが予想されるため防火試験を実施していない。

試験体６の複層ガラスにおいて、化学強化ガラスは、３ｍｍの板厚、４３７ＭＰａの表面圧縮応力ＣＳおよび２７μｍの圧縮応力層の深さＤＯＬであった。また、低放射膜付きガラスは、０．０３以下の垂直放射率の低放射膜を備える５ｍｍ又は３ｍｍの板厚のソーダライムガラスであった。試験体６のエッジ強度の評価のＮ数は１１体であり、防火試験のＮ数は４体であった。

試験体７の複層ガラスにおいて、化学強化ガラスは、３ｍｍの板厚、４３７ＭＰａの表面圧縮応力ＣＳおよび２７μｍの圧縮応力層の深さＤＯＬであった。また、低放射膜付きガラスは、０．０３以下の垂直放射率の低放射膜を備える５ｍｍの板厚のソーダライムガラスであった。試験体７のエッジ強度の評価のＮ数は１２体であり、防火試験のＮ数は６体であった。

試験体１～７の化学強化ガラスの反りは、表１に示したＣＴ５、ＣＴ３と同等であった。低放射膜付きガラスの反りはＣＴ５、ＣＴ３と同等以下であった。

＜防火試験＞
試験体１から試験体７について、ＪＩＳ Ｒ３２２３（２０１７）の試験内容に則って防火試験を実施し、各試験体の合格率を求めた。

試験条件：炉内熱電対によって測定した温度経過が、以下の式で表される数値になるように加熱した。

Ｔ＝３４５ｌｏｇ_１０（８ｔ＋１）＋２０
上式において、Ｔは平均炉内温度（℃）、ｔは試験の経過時間（分）である。試験時間は２０分間であった。

また、各試験体の取付において、押縁のかかり代は１０ｍｍであった。

防火試験においては、試験体に供される複層ガラスの化学強化ガラスを加熱側に配置し、化学強化ガラスに対向する低放射膜付きガラスを非加熱側に配置した。その理由を以下に示す。

複層ガラスの低放射膜付きガラスが加熱側に配置され、化学強化ガラスが非加熱側に配置される場合、防火性を有する化学強化ガラスが非加熱側にあるため、低放射膜付きガラスが崩落したとしても、非加熱側の化学強化ガラスが耐え抜いて合格する場合が多い。一方で、複層ガラスの低放射膜付きガラスが非加熱側に配置され、化学強化ガラスが加熱側に配置されるように複層ガラスが配置された場合、低放射膜が熱を炉の内側に反射するので、化学強化ガラスの加熱ペースが前述の場合よりも速くなる。そして、化学強化ガラスにより大きな熱応力が生じて化学強化ガラスが破損する、もしくは、複層ガラスのシール材がより早く加熱されて接着力が消失して化学強化ガラスが崩落すると、低放射膜付きガラスは化学強化ガラスほどの防火性は無いので、火炎が貫通する場合が多くなる。つまり、構成上、後者の配置パターンで不合格となりやすい。

実施例では、より条件の厳しい後者の配置パターンで防火試験を実施することで、合格する試験体が高い防火性能を備えることが理解できる。

合格基準：加熱開始から２０分間の時間経過中に以下の（１）から（３）を満足する場合を合格とし、満足しない場合を不合格とした。
（１）非加熱側へ１０秒を超えて継続する火炎の噴出がない。
（２）非加熱側で１０秒を超えて継続する発炎がない。
（３）破損又は火炎が通る亀裂などの損傷および隙間を生じない。

合格率が７０％以上の場合を〇と、３０％以上７０％未満の場合を△と、３０％未満の場合を×と評価した。

なお、防火試験は、ＪＩＳ Ｒ ３２２３の試験内容に基本的に則るが、ガラスサイズは、幅９００ｍｍ×高さ２０００ｍｍ若しくは幅１２００ｍｍ×高さ２４００ｍｍとすることができる。また、押縁のかかり代は複層ガラスの場合、１０ｍｍ～１３ｍｍとすることができる。

＜エッジ強度＞
図５に示す試験治具を用いて、試験体１から試験体７に用いられる化学強化ガラスについて、図６に示される１０００ｍｍ×１００ｍｍの試験片を準備しエッジ強度として、対数０．１％破壊確率の応力、破壊応力の最小値、破壊応力の平均値を求めた。

＜評価結果＞
表３は、試験体１から試験体７の構成と、防火試験に対する合格率および評価、各エッジ強度の値を示している。

表３に示すように、試験体４に関し、化学強化ガラスの表面圧縮応力ＣＳが３００ＭＰａであり、表面圧縮応力ＣＳが３４０ＭＰａ以上を満たしていないため合格率は０％で評価は×であった。また、試験体５に関し、圧縮応力層の深さＤＯＬが１５μｍであり、圧縮応力層の深さＤＯＬが２０μｍ以上５０μｍ以下を満たしておらず、防火試験に合格しないので、評価は×とした。試験体５は、化学強化ガラスの圧縮応力層の深さＤＯＬが２０μｍ未満であり、潜傷深さに対して圧縮応力層の深さＤＯＬが不十分であることから、防火試験に合格しないと想定される。試験体５～７を比較すると、試験体５のエッジ強度が試験体６～７よりも小さくなっていることからも、試験体５は防火試験に合格しないと想定される。

試験体１～３および試験体６、７は、表面圧縮応力ＣＳが３４０ＭＰａ以上であり、圧縮応力層の深さＤＯＬは２０μｍ以上５０μｍ以下であるため、△以上の評価であった。評価が〇である試験体１、３および６のエッジ強度に関し、対数０．１％破壊確率の応力で２６０ＭＰａ以上であり、破壊応力の最小値は３００ＭＰａ以上であり、さらに破壊応力の平均値は３６０ＭＰａ以上であった。エッジ強度がこの範囲を満たす場合、合格率が非常に高いことが理解できる。

また、試験体２と試験体７とを比較すると、エッジ強度が上述の範囲に近い試験体７の合格率が試験体２より合格率が高いことが理解できる。

さらに、試験体１から７の内、試験体３、４および５に関して、圧縮応力層の深さＤＯＬと潜傷深さｃとの関係を確認した。表４は、試験体３、４および５の圧縮応力層の深さＤＯＬ、潜傷深さｃ、ｃ／ＤＯＬ、各エッジ強度および防火試験の評価を示している。

表４に示すように、防火試験の評価が×である試験体４，５では、圧縮応力層の深さＤＯＬに対し、潜傷深さｃの割合が１００％を超えていた。防火試験の評価が〇である試験体３では、圧縮応力層の深さＤＯＬに対し、潜傷深さｃの割合が３６．９％であった。圧縮応力層の深さＤＯＬに対する潜傷深さｃの割合が小さいほど評価が高くなる。したがって、圧縮応力層の深さＤＯＬに対する潜傷深さの割合は、好ましくは９５％以下であり、より好ましくは７０％以下であり、更に好ましくは５０％以下であると推測できる。

１０…複層ガラス、１２Ａ、１２Ｂ…ガラス板、１４…中空層、１６…スペーサ、１８Ａ、１８Ｂ…１次シール材、２０…２次シール材、２２…通気孔、２４…中空部、２６…乾燥剤、２８…低放射膜

Claims (8)

1. 複数枚のガラス板がスペーサを介して隔置され、周縁部がシール材でシールされて構成される複層ガラスであって、
   前記複数枚のガラス板のうち少なくとも一枚は放射率０．１２以下の低放射膜が形成された低放射膜付きガラスであり、
   前記低放射膜付きガラス以外の前記複数枚のガラス板のうち少なくとも一枚は化学強化ガラスであり、
   前記化学強化ガラスの表面圧縮応力ＣＳは３４０ＭＰａ以上であり、
   前記化学強化ガラスの圧縮応力層の深さＤＯＬは２０μｍ以上５０μｍ以下であり、
   前記化学強化ガラスの板厚は２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、
   前記複数枚のガラス板は、ソーダライムガラスである、複層ガラス。
2. 前記化学強化ガラスは、ＪＩＳ Ｒ３２０６（２００３）で規定される反りが０．２５％以下である、請求項１に記載の複層ガラス。
3. 前記低放射膜付きガラスは、ＪＩＳ Ｒ３２０６（２００３）で規定される反りが０．２５％以下である、請求項１又は２に記載の複層ガラス。
4. 前記化学強化ガラスのエッジ強度は、対数０．１％破壊確率の応力で２６０ＭＰａ以上である、請求項１又は２に記載の複層ガラス。
5. 前記化学強化ガラスのエッジ強度の破壊応力の最小値は３００ＭＰａ以上である、請求項１又は２に記載の複層ガラス。
6. 前記化学強化ガラスのエッジ強度の破壊応力の平均値は３６０ＭＰａ以上である、請求項１又は２に記載の複層ガラス。
7. 前記化学強化ガラスの端面の潜傷深さは２０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の複層ガラス。
8. 前記化学強化ガラスは、前記圧縮応力層の深さＤＯＬに対し、潜傷深さの割合が９５％以下である、請求項１又は２に記載の複層ガラス。

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