JP4153254B2 - 合わせガラス - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や鉄道車両などの窓ガラスに用いるのに好適な合わせガラスに関し、特に可動部への採用に適した合わせガラスに、またさらには軽量化のために板厚の薄い単一ガラス板を用いた合わせガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車用ガラスは、安全ガラスと呼ばれるガラスが使用されている。安全ガラスには、一般に強化ガラス（風冷強化）と合わせガラスとがある。また、デザインからの要請でそのほとんどが、曲げ加工を施されて使用されることが多い。
【０００３】
自動車のフロントウインドシールドガラスには、合わせガラスが広く使用されている。日本では法令により乗用車には、合わせガラスの使用が義務づけられている。このフロントウインドシールドガラス板は、一般に接着剤やガスケットにより、車体フレームに固着されて使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
さて、自動車用のサイドガラスにおいても、防犯のための侵入防止機能や、遮音性能の向上のために、合わせガラスを使用することが検討されている。
【０００５】
合わせガラスは、それを構成する単一ガラス板の厚みが、一般に１．５〜３．２ｍｍ程度の徐冷されたガラスであり、その厚みは比較的薄い。このため、合わせガラスの製造時や、自動車への組み付け時のハンドリングなどで、ガラスのエッジ部に衝撃を受けると、破損してしまう場合が発生していた。
【０００６】
ところで、自動車のサイドガラスやリアガラスには、広く強化ガラス板が使用されている。サイドガラスでは、車体フレームに固着されて使用される場合もあるものの、その多くは窓の開閉のために、スライド機構による上下の昇降を行う形態、蝶番による回転機構を有する形態や、レールを用いた引き違いを行う形態で使用されている。またリアガラスも一部の車種では、スライド機構によって上下に昇降するガラスや、蝶番を用いたガラスハッチが用いられている。
【０００７】
特にヒンジドア用のサイドガラスでは、窓ガラスを半開にした状態でドアを開け閉めする場合がある。このとき窓ガラスは、その周囲を窓枠で支持されない部分があり、開閉時（特に閉じるとき）に衝撃を受けることになる。とりわけ、フロントドアガラスは、そのサイズが大きくまたドア開閉の頻度も多いことから、使用条件がよりきびしい。窓枠のないハードトップ型乗用車では、その使用条件がさらにきびしくなる。
【０００８】
ところで上述した（風冷）強化ガラスでは、強度的な問題はおこらない。しかし、サイドガラス等に合わせガラスを適用しようとすると、強度面での注意が必要となってくる。
【０００９】
一方、自動車の省燃費のために、部品の軽量化の要求が高まっている。ウインドシールドガラス用の合わせガラスにおいては、板厚の薄い単一ガラス板を合わせ加工をして使用することになる。この場合は上述のように、車体フレームに固着されているものの、やはり強度面での注意が必要となってくる。
【００１０】
このとき、完全な強化状態の単一ガラス板を得て、それを用いて合わせガラス（いわゆる強化合わせガラス）を構成することも考えられる。この場合は強度の問題はなくなる。しかしながら、強化合わせガラスでは、万が一の破損時には全面破壊となり、視界の確保の面で問題がある。なお、ガラスの板厚が薄ければ、完全に強化することが不可能な場合もある。
【００１１】
したがって、視界の確保の問題をクリアした上で、強度的な問題のない合わせガラスを構成しようとすると、半強化状態の単一ガラス板を用いて合わせガラスを構成することとなる。この場合やはり、強度面での問題はなくならない。なお、半強化ガラスでは破損時の視界の問題はない。
【００１２】
なお本明細書では、いわゆる半強化状態のガラスを倍強度ガラスと呼ぶ。倍強度ガラスとは、板ガラスを熱処理してガラス表面に適切な大きさの圧縮応力層をつくり、破壊強度を増大させ、かつ、材料の板ガラスに近い割れ方となるようにしたものである。詳しくは、JIS R 3222-1990を参照のこと。
【００１３】
さて、上述したような合わせガラス、あるいは曲げガラス板単体に関しては、種々の提案がなされ、また製造されている。それらの技術について、特表平８−５０６５６４号を一例として以下に説明する。
【００１４】
特表平８−５０６５６４号の「自動車用合わせガラス中の応力を制御する装置及び方法」には、「ガラス板の縁部に最大値を有し且つガラス板の内方に向かって減少する縁部圧縮を有し、前記（ガラス）内周部は正味張力値及び最大張力値を有」するガラス板が開示されている。
さらに、「縁部圧縮の最大値は３００ｋｇ／ｃｍ2よりも大きく」、また「前記張力値は６０ｋｇ／ｃｍ2よりも小さい、」ガラス板であるとしている。
【００１５】
また、その製造方法としては、「徐冷リングでガラス板を支持する工程と、徐冷リング上のガラス板を冷却して該ガラス板に永久的な応力を発生させる工程と、冷却時にガラス板周辺部分を断熱し、応力がガラス板の中で永久的なものとなるときに前記周辺部分の温度を歪み点より高い温度に維持する工程有する」方法が開示されている（本明細書の図７参照）。
【００１６】
この公報の図４（本明細書の図８）によると、特表平８−５０６５６４号の発明によるガラス板の応力分布は、縁部からガラス板の内方に向かって、圧縮応力から引張応力に変化し、縁部から３０ないし４０mm付近で引張応力が一旦ピークとなり、さらに応力ゼロに変化している様子が示されている。
【００１７】
つまり、特表平８−５０６５６４号には、合わせガラスを構成する単一ガラス板の応力分布として、平面残留引張応力にピークがあることを示している。
また結果として、上記発明の合わせガラスを構成する単一ガラス板の応力分布は、前記ガラス板の周辺部に沿った内部に環状の平面残留引張応力帯が存在することになる。
さらにその製造方法としては、徐冷リングを用いる冷却方法を用いる製造方法である。
【００１８】
さらに、特開平４−２３１３６１号には、「自動車の窓ガラス」が開示されている（本明細書の図９参照）。これには、「熱可塑性の中間層２０４を用いて相互に連結された２枚の熱強化された単一ガラス２０２，２０３からなる複合ガラス２０１から作られた自動車窓ガラス、特に垂直に調整可能な側面窓ガラスであって、２枚の個々のガラスのおのおのが２．０〜３．０mmの厚さを有し」、「前記単一ガラス厚さが２．０mmの場合に当該ガラスのヘリの領域２０５では心部における引張応力が５４〜７６MN／m2であって、・・・そして当該ガラスの中央の区域２０６では２mmの厚さのガラスの場合に心部における引張応力が３８〜６０MN／m2で」ある自動車窓ガラスが開示されている。
【００１９】
特開平４−２３１３６１号では、上述のようにガラス心部の引張応力（つまり、ガラス中心層の断面残留応力）について言及されているものの、平面残留応力については、直接的には言及されていない。
【００２０】
ただし、ガラス心部の引張応力に関する記載や、「より強く強化されるヘリの領域」、「ヘリの領域の強度が上昇するため」、あるいは「窓ガラスのヘリの領域の強化がより大きいこと」等の記載がある。これらから、この特開平４−２３１３６１号の発明によるガラス板の平面残留応力分布については、「ヘリの領域」と「目視領域」とではその応力状態が異なることが推察される。
【００２１】
また、「ヘリの領域により高い所望の引張応力を生じさせるために、単一ガラスのヘリの領域の熱の放散をより多くするのを保証することが必要である。」との記載がある。
【００２２】
つまり、この特開平４−２３１３６１号の発明の単一ガラス板を得るための冷却方法は、ガラス周辺部とガラス中央部とにおいて、その冷却形態が少なくとも一様ではないことが推察される。
【００２３】
また結果として、上記発明の合わせガラスを構成する単一ガラス板の応力分布は、前記ガラス板の周辺部に沿った内部に「ヘリの領域」と称する環状の平面残留引張応力帯が存在していることになる。
【００２４】
特公昭６３−１７７７７号には、「合わせガラスの製造方法」として、具体的には曲げ合わせガラスにおいて、以下の技術が開示されている。「板厚１．５ｍｍ乃至３．２ｍｍの２枚のガラス板を重ねて曲げ型に載置し成型し、」「徐冷域温度４５０℃〜５５０℃の間を９０℃／分〜１５０℃／分の冷却速度で冷却し、ガラス板の端部から１．５ｃｍ以内に２５０ｋｇ／ｃｍ2〜５００ｋｇ／ｃｍ2の平面圧縮応力を生じせしめ」たガラス板を用いて合わせガラスを構成する。
【００２５】
特公平６−２９１４８号には、「ガラス板の熱処理方法」として、「加熱ガラス板の端縁周辺部を・・・受け取りリングフレームで」支持してアニールして、「ガラス板端縁周辺部において、５０〜５００ｋｇ／ｃｍ2の平面圧縮応力を生じせしめる」技術が開示してある。
【００２６】
本発明の目的は、曲げ加工の施された単一ガラス板のよって構成される倍強度合わせガラスにおいて、ハンドリング時や使用時に受ける衝撃に対して、強度的に優れた合わせガラスを提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような現象に着目することによってなされた。
上述した従来例では、曲げ加工を施したガラスを冷却する際に、ガラス板の外周部を保持するリング型等を用いていた。このため、ガラス板の縁部周辺には、多かれ少なかれ引張応力のピーク値が存在する。
【００２８】
このようなガラスで構成した合わせガラスを、サイドドアガラスなどとして適用した場合、ドアを閉めた時の衝撃などで、大きな力が加わってしまうと、合わせガラスが破損に至ることがある。このとき破損は、合わせガラスを構成する単一ガラス板の縁部周辺の引張応力のピークの部分から起こっている。
【００２９】
このような見地から、本発明者は前記単一ガラス板の周辺端部の近傍において引張応力のピークをなくすることを考えた。つまり、ガラスを冷却する際に、上述したリング型等を用いずに、できるだけ一様に冷却することを考えた。
【００３０】
このような冷却様式のガラス板では、ガラス板の周辺端部よりガラス板中央部に向かうにつれて、平面残留応力が圧縮応力から引張応力に単調に変化する応力分布が得られる。
【００３１】
またさらに前記ガラス板では、ガラス板周辺端部に沿った内側には環状の引張応力帯が存在しないことになる。
【００３２】
本発明は、このような平面残留応力分布を有する単一ガラス板を用いて、合わせガラスを構成することでなされる（図１参照）。すなわち、以下のような構成を有する。
【００３３】
請求項１の発明では、中間膜を介して少なくとも２枚の単一ガラス板が接着された合わせガラスにおいて、前記単一ガラス板の厚みは１．５〜３．２ｍｍであり、前記単一ガラス板は曲げ加工が施されており、前記単一ガラス板は倍強度ガラスであり、その平面残留応力分布は、前記単一ガラス板の周辺端部の平面残留応力が圧縮応力であり、前記単一ガラス板周辺部のほぼ全周にわたって前記周辺端部よりガラス板中央部に向かうにつれて、平面残留応力が圧縮応力から引張応力に単調に変化しており、前記引張応力の単調な変化には、前記単一ガラス板の前記周辺端部の近傍に前記引張応力のピークが存在しないことを特徴とする合わせガラスである。
【００３４】
請求項２の発明では、中間膜を介して少なくとも２枚の単一ガラス板が接着された合わせガラスにおいて、前記単一ガラス板の厚みは１．５〜３．２ｍｍであり、前記単一ガラス板は曲げ加工が施されており、前記単一ガラス板は倍強度ガラスであり、その平面残留応力分布は、前記単一ガラス板の周辺端部の平面残留応力が圧縮応力であり、前記周辺端部の近傍に沿った内側の全周にわたってピークを有する引張応力を連ねた環状の引張応力帯が存在しないことを特徴とする合わせガラスである。
【００３５】
請求項３の発明では、請求項１または２いずれかに記載の合わせガラスにおいて、前記単一ガラス板の周辺端部の平面圧縮残留応力は、前記ガラス板の周辺部のほぼ全周にわたって、１５ＭＮ／ｍ2以上である合わせガラスである。
【００３６】
本発明の合わせガラスにおいて、前記単一ガラス板の厚み方向の中心部の断面引張応力は、前記ガラス板の全面にわたって、７ＭＮ／ｍ２以上、５５ＭＮ／ｍ２以下とすることもできる。
【００３７】
本発明の合わせガラスにおいて、前記単一ガラス板の前記周辺端部の近傍に存在する平面引張残留応力の最大値が、２．５ＭＮ／ｍ2以下とすることもできる。
【００３８】
請求項４の発明では、請求項１から３いずれかに記載の合わせガラスにおいて、前記単一ガラス板の曲げ加工は実質的に２次元曲げである合わせガラスである。本明細書において、２次元曲げとは、ガラス板を略部分円筒状に曲げる加工の意味で用いるものとする。
【００３９】
例えば、本発明の合わせガラスを構成する単一ガラス板は、以下のような方法で製造することができる（図２を参照のこと）。
【００４０】
ガラス板を加熱する炉中における、搬送用ローラーやベッドなどのガラス板搬送手段に所定の曲率が付与されている。加熱され成形可能な温度となったガラス板が、その自重により徐々に垂れ下がり、最終的に前記曲率を有する曲面を形成するようにしたものである。続いて、このようにして曲げられたガラス板は、加熱炉に隣接する冷却装置内において、空気圧（図３参照）や多数のローラー（図４参照）で支持された状態で冷却される。すなわちガラス板は、リング型等でガラス板の周辺部を支持されることなく、熱処理される。
【００４１】
なおこのとき、単一ガラス板は強化状態とはせず、いわゆる半強化状態の倍強度ガラスとした。
【００４２】
ところで、請求項３の発明では、前記平面圧縮残留応力は、１５ＭＮ／ｍ2以上とした。なお上限値としては、倍強度ガラスの特性（強度、破砕数）を満足する範囲で、導入されうる平面圧縮残留応力であればよい。それは、用いる単一ガラス板の厚みと、冷却条件によって変化する値である。
【００４３】
また、本発明の合わせガラスでは、前記断面引張応力は、７ＭＮ／ｍ２以上とすることもできるとした。なお上限値としては、倍強度ガラスの特性（強度、破砕数）を満足する範囲で、導入されうる断面引張応力であればよい。それは、用いる単一ガラス板の厚みと、冷却条件によって変化する値である。
【００４４】
上述した従来例では、曲げ加工を施したガラス板は、いずれもその冷却工程の際に、ガラス板の周辺部を支持するリング型等を用いていた。つまり、リングフレーム等に接触しているガラス板周辺部分近傍が、速く冷却されてしまう。このため、例えば特表平８−５０６５６４号に示された発明や従来例のように、環状の平面残留引張応力が形成されることになる。また、前記平面残留引張応力は、ガラス板縁部に沿った部分でピーク値を有することになる。
【００４５】
なお特表平８−５０６５６４号の発明では、この公報の図３と図４を比較すれば明らかなように、ガラス板の応力分布において、引張応力のピーク値を小さくすることは示されている。しかし、引張応力のピークそのものをなくするという技術思想は、なにも示されていない。
【００４６】
ところが本発明では、ガラス板の周辺部を支持するリング型等を用いることがなく、前記ガラス板は冷却されることになる。このため、特表平８−５０６５６４号に示されたような、ガラス板の周辺部に環状の平面残留引張応力の帯が形成されることもなく、また前記平面残留引張応力はピークを有することもない。
【００４７】
また請求項３に記載の発明の合わせガラスでは、上述の平面残留応力分布に加えて、前記単一ガラス板の周辺端部の平面圧縮残留応力を、１５ＭＮ／ｍ2以上としている。
【００４８】
これは、後述する「発明の実施の形態」の欄の説明で明らかなように、前記平面圧縮残留応力が１５ＭＮ／ｍ2以上であると、通常の使用で受けるような衝撃では、合わせガラスが端部から破損することがないからである。
【００４９】
さらに本発明の合わせガラスでは、上述の平面残留応力分布に加えて、前記単一ガラス板の厚み方向の中心部の断面引張応力を、７ＭＮ／ｍ２以上とすることもできるとしている。
【００５０】
これは、後述する「発明の実施の形態」の欄の説明で明らかなように、前記断面引張応力が７ＭＮ／ｍ2以上であると、通常の使用で受けるような衝撃では、合わせガラスがガラス表面から破損することがないからである。
【００５１】
またさらに本発明の合わせガラスでは、上述の平面残留応力分布に加えて、前記単一ガラス板の周辺端部の近傍に存在する平面引張残留応力の最大値が、２．５ＭＮ／ｍ2以下とすることもできるとしている。
【００５２】
これは、後述する発明の実施の形態の欄の説明で明らかなように、前記平面引張残留応力の最大値が、２．５ＭＮ／ｍ2以下であると、通常の使用で受けるような衝撃では、ガラスエッジ付近での平面引張応力の高い部分から、合わせガラスが破損することがないからである。
【００５３】
【発明の実施の形態】
（製造方法）
本発明の合わせガラスを構成する単一ガラス板の具体的製造方法を、図面に基づいて説明する。
【００５４】
まず図２に示したような加熱炉１０中に、所定形状に加工したガラス板２を搬送しながら、ガラス軟化点以下の所定温度まで加熱する。この加熱炉は、その入り口では水平で、最終的に所定のＲを有する凸型搬送ベッド１１を備えている。ガラス板は、前記所定温度まで加熱され、自重によって前記凸型搬送ベッド形状に曲げられる。このとき、前記搬送ベッドから吹き出す加熱空気１２によって、ガラス板２を浮上させながら搬送される。必要に応じて、ガラス板の搬送は、前記搬送ベッドの側部に設けられたチェーンやベルトなどの駆動手段によってもよい（図示せず）。なおガラスの加熱温度の制御は、例えばガラス温度をモニターしながら加熱炉のヒータやバーナー（図示せず）を制御すればよい。
【００５５】
続いて、加熱炉に隣接した冷却装置２０によって、ガラス板は冷却される。この冷却装置には、上冷却手段２１と下冷却手段２２が設けられている。このとき、前記下冷却手段から吹き出す冷却媒体（例えば空気）によって、ガラス板を浮上させている（図３参照）。したがって、冷却工程において、ガラス板の周辺部を支持する必要がない。
【００５６】
このように、リング型等を用いずに冷却することで、ガラス板周辺部のほぼ全周にわたって前記周辺端部よりガラス板中央部に向かうにつれて、平面残留応力が圧縮応力から引張応力に単調に変化しているガラス板とすることができる。
【００５７】
なお、ガラスの冷却は、冷却手段から供給される冷却媒体の圧力・温度や、冷却手段の設けられたノズルの本数やその配置、さらにはガラスの上面から上冷却手段のノズルまでの距離を変えることで、制御調整することができる。冷却媒体は、一般的には空気が用いられる。
【００５８】
また搬送ベッドの形状は、上述の製造方法の例では凸型であったが、これに制限されることはなく、凹型でもよい。
【００５９】
以上の製造方法では、空気圧によってガラス板を支持搬送する例について説明した。しかしこれに限らず、図４に示したように、湾曲した軸３０に多数配置されたローラー３１によってもガラス板を支持搬送することができ、本発明に適用することができる。冷却手段は、上述の製造方法と同様でよい。この場合も、冷却工程において、ガラス板の周辺部を支持する必要がないので、上述の製造方法と同様の単一ガラス板が得られる。
【００６０】
（実施例１）
フロート製法により製造した、ソーダライムシリケートガラス板（厚み：２．１ｍｍ）を、展開寸法で５２０×９２０ｍｍで所定の形状に切断した。その後ガラス端面を面取り加工し、洗浄して曲げ熱処理工程に供した。
【００６１】
上述した製造方法の手順で、このガラス板を曲げ熱処理した。曲げの形状は、部分円筒状の２次元曲げとした。このとき、加熱炉の最高設定温度は６５０℃とし、冷却空気の圧力を下部側で３００mmAq、上部側で６００mmAqとした。ガラスの上面から上部冷却ノズルまでの距離は２５ｍｍとした。
【００６２】
この単一ガラス板の周辺端部の平面残留応力を測定したところ、以下のようであった。サイドについては、４カ所測定した。
ガラス進行方向の前辺 ：４５．７ＭＮ／ｍ2
ガラス進行方向の後辺 ：２７．０ＭＮ／ｍ2
ガラス進行方向のサイド：２８．７ＭＮ／ｍ2、３３．５ＭＮ／ｍ2、
３５．２ＭＮ／ｍ2、３６．３ＭＮ／ｍ2
このときの応力分布を図５に示す。
なお、圧縮応力は（−）で、引張応力は（＋）に表した。
【００６３】
なお、平面残留応力は、東芝精密歪計ＳＶＰ型を用いて測定した。この測定器は、透明物体の残留応力を偏光による応力複屈折現象を利用して測定するものである。
【００６４】
また、このガラス板を破砕し、その光路長が１５ｍｍ程度になるようにして、偏光顕微鏡を用いて断面残留応力を測定したところ、以下のようであった。ガラス面内の３カ所について測定した。
【００６５】
その結果、ガラス表面の残留応力は圧縮応力であり、ガラス中心部の断面残留応力は引張応力であり、その値は２３．８ＭＮ／ｍ2、２６．２ＭＮ／ｍ2、２７．１ＭＮ／ｍ2であった。
【００６６】
同様の条件で製造した２枚の単一ガラス板を、通常の合わせガラスの製造方法で、ＰＶＢフィルムを介して接着して合わせガラスとした。
【００６７】
この合わせガラスを、実際の自動車のサイドドアガラスとして装着し、半開の状態でドアの開閉テストを繰り返し行った。このときの開閉は、通常の使用の範囲で最大級の衝撃が加わるように行った。その結果、ガラス板の破損は発生しなかった。
もちろん、ガラス板のハンドリング時に起きる程度の接触によっても、合わせガラスが破損することはなかった。
【００６８】
（実施例２）
実施例１と同様の手順で、単一ガラス板の厚みを１．５ｍｍとし、展開寸法で４５０×７５０ｍｍの所定の形状とした。
【００６９】
曲げの形状は、略部分円筒状の２次元曲げとした。このとき、加熱炉の最高設定温度は６４５℃とし、冷却空気の圧力を下部側で２５０mmAq、上部側で６００mmAqとした。ガラスの上面から上部冷却ノズルまでの距離は２５ｍｍとした。
【００７０】
この単一ガラス板の周辺端部の平面残留応力を測定したところ、以下のようであった。サイドについては、４カ所測定した。
このときの応力分布を図６に示す。
【００７１】
また、同じくこのガラス板の断面残留応力を測定したところ、以下のようであった。ガラス面内の３カ所について測定した。その結果、ガラス表面の残留応力は圧縮応力であり、ガラス中心部の断面残留応力は引張応力であり、その値は７．６ＭＮ／ｍ2、９．５ＭＮ／ｍ2、１２．６ＭＮ／ｍ2であった。
【００７２】
また実施例１と同様に合わせガラスを作製して、この合わせガラスを、同じく半開の状態でドアの開閉テストを繰り返し行った。その結果、合わせガラスの破損は発生しなかった。またもちろん、単一ガラス板や合わせガラスのハンドリング時に起きる程度の接触によっても、破損することはなかった。
【００７３】
以上の実施例では、サイドドアガラスに本発明の合わせガラスを適用した場合であったが、同じく開閉機構を有するリアハッチドアに適用した場合でも、合わせガラスの破損は発生しなかった。また、車体フレームに接着されるフロントウインドシールドガラスに、本発明の合わせガラスを適用した場合でも、通常の取り扱いでは、合わせガラスが破損することはなかった。
【００７４】
以上の実施例２は、本発明の特許請求の範囲で規定されている単一ガラス板の最低の厚みである１．５ｍｍの実施例である。この場合でも、単一ガラス板の周辺端部の平面方向の残留応力は、いずれも１５ＭＮ／ｍ2以上とすることができた。つまり、単一ガラス板の厚みが１．５ｍｍ以上であれば、１５ＭＮ／ｍ2以上の残留応力を導入できることは、いうまでもない。
【００７５】
また、単一ガラス板の厚み方向の中心部の断面引張応力についても、７ＭＮ／ｍ2以上とすることができた。つまり、単一ガラス板の厚みが１．５ｍｍ以上であれば、７ＭＮ／ｍ2以上の断面引張応力を導入できることは、いうまでもない。
【００７６】
また、図５，図６のグラフより明らかなように、実施例１，２における単一ガラス板の周辺端部の近傍に存在する平面引張残留応力の最大値は、約１ＭＮ／ｍ2であった。つまり、本発明を構成する単一ガラス板では、その周辺端部の近傍に存在する平面引張残留応力の最大値を、２．５ＭＮ／ｍ2以下とすることができた。
【００７７】
（比較例１）
実施例１と同様手順で、単一ガラス板の厚みを１．５ｍｍとし、展開寸法で４５０×７５０ｍｍの所定のドアに適する形状に加工した。
【００７８】
曲げの形状は、略部分円筒状の２次元曲げとした。このとき、加熱炉の最高設定温度は６４５℃とした。その後、ガラス板は急冷されることなく、徐冷された。
【００７９】
この単一ガラス板の周辺端部の平面残留応力を測定したところ、以下のようであった。サイドについては、４カ所測定した。
【００８０】
また、同じくこのガラス板の断面残留応力を測定したところ、以下のようであった。ガラス面内の３カ所について測定した。その結果、ガラス中心部の断面残留応力は引張応力であり、その値は１．１ＭＮ／ｍ2、１．４ＭＮ／ｍ2、２．１ＭＮ／ｍ2であった。
【００８１】
この比較例１によると、単一ガラス板の周辺端部の平面方向の残留応力は、最大でも３．８ＭＮ／ｍ2であり、１５ＭＮ／ｍ2以上とすることはできなかった。また、断面残留応力についても、最大でも２．１ＭＮ／ｍ2であり、７ＭＮ／ｍ2以上とすることはできなかった。
【００８２】
また実施例１と同様に合わせガラスを作製して、この合わせガラスを、同じく半開の状態でドアの開閉テストを繰り返し行った。その結果、合わせガラスの破損が発生してしまった。また、単一ガラス板や合わせガラスのハンドリング時の接触によっても、破損することがあった。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明では以下のような効果を奏する。
本発明では、合わせガラスを構成する単一ガラス板が、請求項１または請求項２で規定したような平面残留応力分布を有している。この結果、ガラス板に衝撃が加わったときに、破損の始点になりやすい引張応力のピークが存在しない。
【００８４】
このため、この合わせガラスを例えば自動車用のドアガラスに適用した場合、ドアの開閉時に発生する程度の衝撃では破損に至ることがない。
さらに、軽量化を目的として、薄肉の単一ガラス板を合わせたウインドシールド合わせガラスにおいても、ハンドリング時や使用時における強度を確保するのに有効である。
【００８５】
請求項３の発明では、さらに前記単一ガラス板の周辺端部の平面圧縮残留応力を、１５ＭＮ／ｍ2以上とした。このため、十分な強度を確保することができる。
【００８６】
本発明の合わせガラスでは、またさらに前記単一ガラス板の厚み方向の中心部の断面引張応力は、７ＭＮ／ｍ２以上とすることもできるとした。このため、十分な強度を確保することができる。
【００８７】
本発明の合わせガラスでは、さらに前記単一ガラス板の周辺端部の近傍に存在する平面引張残留応力の最大値も、従来のリング型等を用いて冷却した場合のそれに比べて小さくすることができる。このため、前記平面引張残留応力部分が、破損の始点となりにくくなるので、十分な強度を確保することができる。
【００８８】
本発明はまた特に板厚の薄い単一ガラス板で、合わせガラスを構成した場合には強度面で有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の合わせガラスの構成を示す図である。
【図２】単一ガラス板の製造方法を説明する図である。
【図３】単一ガラス板の冷却時の様子を説明する断面図である。
【図４】単一ガラス板を冷却する際の別形態の支持方法を説明する断面図である。
【図５】実施例１の単一ガラス板の応力分布を示す図である。
【図６】実施例２の単一ガラス板の応力分布を示す図である。
【図７】特表平８−５０６５６４号の図１に示された徐冷リングを説明の図である。
【図８】特表平８−５０６５６４号の図４に示された応力分布のグラフである。
【図９】特開平４−２３１３６１号の図１に示された複合窓ガラスの斜視図である。
【符号の説明】
１ 合わせガラス
２ 単一ガラス板
３ 中間膜
１０ 加熱炉
１１ 凸型搬送ベッド
１２ 加熱空気
２０ 冷却装置
２１ 上冷却手段
２２ 下冷却手段
２３ 上ノズル
２４ 下ノズル
３０ 湾曲した軸
３１ ローラー
１１０ 徐冷リング
１１２ 断熱リング
２０１ 複合窓ガラス
２０２，２０３ 単一ガラス
２０４ 中間膜
２０５ ヘリの領域
２０６ 中央の区域
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や鉄道車両などの窓ガラスに用いるのに好適な合わせガラスに関し、特に可動部への採用に適した合わせガラスに、またさらには軽量化のために板厚の薄い単一ガラス板を用いた合わせガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車用ガラスは、安全ガラスと呼ばれるガラスが使用されている。安全ガラスには、一般に強化ガラス（風冷強化）と合わせガラスとがある。また、デザインからの要請でそのほとんどが、曲げ加工を施されて使用されることが多い。
【０００３】
自動車のフロントウインドシールドガラスには、合わせガラスが広く使用されている。日本では法令により乗用車には、合わせガラスの使用が義務づけられている。このフロントウインドシールドガラス板は、一般に接着剤やガスケットにより、車体フレームに固着されて使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
さて、自動車用のサイドガラスにおいても、防犯のための侵入防止機能や、遮音性能の向上のために、合わせガラスを使用することが検討されている。
【０００５】
合わせガラスは、それを構成する単一ガラス板の厚みが、一般に１．５〜３．２ｍｍ程度の徐冷されたガラスであり、その厚みは比較的薄い。このため、合わせガラスの製造時や、自動車への組み付け時のハンドリングなどで、ガラスのエッジ部に衝撃を受けると、破損してしまう場合が発生していた。
【０００６】
ところで、自動車のサイドガラスやリアガラスには、広く強化ガラス板が使用されている。サイドガラスでは、車体フレームに固着されて使用される場合もあるものの、その多くは窓の開閉のために、スライド機構による上下の昇降を行う形態、蝶番による回転機構を有する形態や、レールを用いた引き違いを行う形態で使用されている。またリアガラスも一部の車種では、スライド機構によって上下に昇降するガラスや、蝶番を用いたガラスハッチが用いられている。
【０００７】
特にヒンジドア用のサイドガラスでは、窓ガラスを半開にした状態でドアを開け閉めする場合がある。このとき窓ガラスは、その周囲を窓枠で支持されない部分があり、開閉時（特に閉じるとき）に衝撃を受けることになる。とりわけ、フロントドアガラスは、そのサイズが大きくまたドア開閉の頻度も多いことから、使用条件がよりきびしい。窓枠のないハードトップ型乗用車では、その使用条件がさらにきびしくなる。
【０００８】
ところで上述した（風冷）強化ガラスでは、強度的な問題はおこらない。しかし、サイドガラス等に合わせガラスを適用しようとすると、強度面での注意が必要となってくる。
【０００９】
一方、自動車の省燃費のために、部品の軽量化の要求が高まっている。ウインドシールドガラス用の合わせガラスにおいては、板厚の薄い単一ガラス板を合わせ加工をして使用することになる。この場合は上述のように、車体フレームに固着されているものの、やはり強度面での注意が必要となってくる。
【００１０】
このとき、完全な強化状態の単一ガラス板を得て、それを用いて合わせガラス（いわゆる強化合わせガラス）を構成することも考えられる。この場合は強度の問題はなくなる。しかしながら、強化合わせガラスでは、万が一の破損時には全面破壊となり、視界の確保の面で問題がある。なお、ガラスの板厚が薄ければ、完全に強化することが不可能な場合もある。
【００１１】
したがって、視界の確保の問題をクリアした上で、強度的な問題のない合わせガラスを構成しようとすると、半強化状態の単一ガラス板を用いて合わせガラスを構成することとなる。この場合やはり、強度面での問題はなくならない。なお、半強化ガラスでは破損時の視界の問題はない。
【００１２】
なお本明細書では、いわゆる半強化状態のガラスを倍強度ガラスと呼ぶ。倍強度ガラスとは、板ガラスを熱処理してガラス表面に適切な大きさの圧縮応力層をつくり、破壊強度を増大させ、かつ、材料の板ガラスに近い割れ方となるようにしたものである。詳しくは、JIS R 3222-1990を参照のこと。
【００１３】
さて、上述したような合わせガラス、あるいは曲げガラス板単体に関しては、種々の提案がなされ、また製造されている。それらの技術について、特表平８−５０６５６４号を一例として以下に説明する。
【００１４】
特表平８−５０６５６４号の「自動車用合わせガラス中の応力を制御する装置及び方法」には、「ガラス板の縁部に最大値を有し且つガラス板の内方に向かって減少する縁部圧縮を有し、前記（ガラス）内周部は正味張力値及び最大張力値を有」するガラス板が開示されている。
さらに、「縁部圧縮の最大値は３００ｋｇ／ｃｍ2よりも大きく」、また「前記張力値は６０ｋｇ／ｃｍ2よりも小さい、」ガラス板であるとしている。
【００１５】
また、その製造方法としては、「徐冷リングでガラス板を支持する工程と、徐冷リング上のガラス板を冷却して該ガラス板に永久的な応力を発生させる工程と、冷却時にガラス板周辺部分を断熱し、応力がガラス板の中で永久的なものとなるときに前記周辺部分の温度を歪み点より高い温度に維持する工程有する」方法が開示されている（本明細書の図７参照）。
【００１６】
この公報の図４（本明細書の図８）によると、特表平８−５０６５６４号の発明によるガラス板の応力分布は、縁部からガラス板の内方に向かって、圧縮応力から引張応力に変化し、縁部から３０ないし４０mm付近で引張応力が一旦ピークとなり、さらに応力ゼロに変化している様子が示されている。
【００１７】
つまり、特表平８−５０６５６４号には、合わせガラスを構成する単一ガラス板の応力分布として、平面残留引張応力にピークがあることを示している。
また結果として、上記発明の合わせガラスを構成する単一ガラス板の応力分布は、前記ガラス板の周辺部に沿った内部に環状の平面残留引張応力帯が存在することになる。
さらにその製造方法としては、徐冷リングを用いる冷却方法を用いる製造方法である。
【００１８】
さらに、特開平４−２３１３６１号には、「自動車の窓ガラス」が開示されている（本明細書の図９参照）。これには、「熱可塑性の中間層２０４を用いて相互に連結された２枚の熱強化された単一ガラス２０２，２０３からなる複合ガラス２０１から作られた自動車窓ガラス、特に垂直に調整可能な側面窓ガラスであって、２枚の個々のガラスのおのおのが２．０〜３．０mmの厚さを有し」、「前記単一ガラス厚さが２．０mmの場合に当該ガラスのヘリの領域２０５では心部における引張応力が５４〜７６MN／m2であって、・・・そして当該ガラスの中央の区域２０６では２mmの厚さのガラスの場合に心部における引張応力が３８〜６０MN／m2で」ある自動車窓ガラスが開示されている。
【００１９】
特開平４−２３１３６１号では、上述のようにガラス心部の引張応力（つまり、ガラス中心層の断面残留応力）について言及されているものの、平面残留応力については、直接的には言及されていない。
【００２０】
ただし、ガラス心部の引張応力に関する記載や、「より強く強化されるヘリの領域」、「ヘリの領域の強度が上昇するため」、あるいは「窓ガラスのヘリの領域の強化がより大きいこと」等の記載がある。これらから、この特開平４−２３１３６１号の発明によるガラス板の平面残留応力分布については、「ヘリの領域」と「目視領域」とではその応力状態が異なることが推察される。
【００２１】
また、「ヘリの領域により高い所望の引張応力を生じさせるために、単一ガラスのヘリの領域の熱の放散をより多くするのを保証することが必要である。」との記載がある。
【００２２】
つまり、この特開平４−２３１３６１号の発明の単一ガラス板を得るための冷却方法は、ガラス周辺部とガラス中央部とにおいて、その冷却形態が少なくとも一様ではないことが推察される。
【００２３】
また結果として、上記発明の合わせガラスを構成する単一ガラス板の応力分布は、前記ガラス板の周辺部に沿った内部に「ヘリの領域」と称する環状の平面残留引張応力帯が存在していることになる。
【００２４】
特公昭６３−１７７７７号には、「合わせガラスの製造方法」として、具体的には曲げ合わせガラスにおいて、以下の技術が開示されている。「板厚１．５ｍｍ乃至３．２ｍｍの２枚のガラス板を重ねて曲げ型に載置し成型し、」「徐冷域温度４５０℃〜５５０℃の間を９０℃／分〜１５０℃／分の冷却速度で冷却し、ガラス板の端部から１．５ｃｍ以内に２５０ｋｇ／ｃｍ2〜５００ｋｇ／ｃｍ2の平面圧縮応力を生じせしめ」たガラス板を用いて合わせガラスを構成する。
【００２５】
特公平６−２９１４８号には、「ガラス板の熱処理方法」として、「加熱ガラス板の端縁周辺部を・・・受け取りリングフレームで」支持してアニールして、「ガラス板端縁周辺部において、５０〜５００ｋｇ／ｃｍ2の平面圧縮応力を生じせしめる」技術が開示してある。
【００２６】
本発明の目的は、曲げ加工の施された単一ガラス板のよって構成される倍強度合わせガラスにおいて、ハンドリング時や使用時に受ける衝撃に対して、強度的に優れた合わせガラスを提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような現象に着目することによってなされた。
上述した従来例では、曲げ加工を施したガラスを冷却する際に、ガラス板の外周部を保持するリング型等を用いていた。このため、ガラス板の縁部周辺には、多かれ少なかれ引張応力のピーク値が存在する。
【００２８】
このようなガラスで構成した合わせガラスを、サイドドアガラスなどとして適用した場合、ドアを閉めた時の衝撃などで、大きな力が加わってしまうと、合わせガラスが破損に至ることがある。このとき破損は、合わせガラスを構成する単一ガラス板の縁部周辺の引張応力のピークの部分から起こっている。
【００２９】
このような見地から、本発明者は前記単一ガラス板の周辺端部の近傍において引張応力のピークをなくすることを考えた。つまり、ガラスを冷却する際に、上述したリング型等を用いずに、できるだけ一様に冷却することを考えた。
【００３０】
このような冷却様式のガラス板では、ガラス板の周辺端部よりガラス板中央部に向かうにつれて、平面残留応力が圧縮応力から引張応力に単調に変化する応力分布が得られる。
【００３１】
またさらに前記ガラス板では、ガラス板周辺端部に沿った内側には環状の引張応力帯が存在しないことになる。
【００３２】
本発明は、このような平面残留応力分布を有する単一ガラス板を用いて、合わせガラスを構成することでなされる（図１参照）。すなわち、以下のような構成を有する。
【００３３】
請求項１の発明では、中間膜を介して少なくとも２枚の単一ガラス板が接着された合わせガラスにおいて、前記単一ガラス板の厚みは１．５〜３．２ｍｍであり、前記単一ガラス板は曲げ加工が施されており、前記単一ガラス板は倍強度ガラスであり、その平面残留応力分布は、前記単一ガラス板の周辺端部の平面残留応力が圧縮応力であり、前記単一ガラス板周辺部のほぼ全周にわたって前記周辺端部よりガラス板中央部に向かうにつれて、平面残留応力が圧縮応力から引張応力に単調に変化しており、前記引張応力の単調な変化には、前記単一ガラス板の前記周辺端部の近傍に前記引張応力のピークが存在しないことを特徴とする合わせガラスである。
【００３４】
請求項２の発明では、中間膜を介して少なくとも２枚の単一ガラス板が接着された合わせガラスにおいて、前記単一ガラス板の厚みは１．５〜３．２ｍｍであり、前記単一ガラス板は曲げ加工が施されており、前記単一ガラス板は倍強度ガラスであり、その平面残留応力分布は、前記単一ガラス板の周辺端部の平面残留応力が圧縮応力であり、前記周辺端部の近傍に沿った内側の全周にわたってピークを有する引張応力を連ねた環状の引張応力帯が存在しないことを特徴とする合わせガラスである。
【００３５】
請求項３の発明では、請求項１または２いずれかに記載の合わせガラスにおいて、前記単一ガラス板の周辺端部の平面圧縮残留応力は、前記ガラス板の周辺部のほぼ全周にわたって、１５ＭＮ／ｍ2以上である合わせガラスである。
【００３６】
本発明の合わせガラスにおいて、前記単一ガラス板の厚み方向の中心部の断面引張応力は、前記ガラス板の全面にわたって、７ＭＮ／ｍ２以上、５５ＭＮ／ｍ２以下とすることもできる。
【００３７】
本発明の合わせガラスにおいて、前記単一ガラス板の前記周辺端部の近傍に存在する平面引張残留応力の最大値が、２．５ＭＮ／ｍ2以下とすることもできる。
【００３８】
請求項４の発明では、請求項１から３いずれかに記載の合わせガラスにおいて、前記単一ガラス板の曲げ加工は実質的に２次元曲げである合わせガラスである。本明細書において、２次元曲げとは、ガラス板を略部分円筒状に曲げる加工の意味で用いるものとする。
【００３９】
例えば、本発明の合わせガラスを構成する単一ガラス板は、以下のような方法で製造することができる（図２を参照のこと）。
【００４０】
ガラス板を加熱する炉中における、搬送用ローラーやベッドなどのガラス板搬送手段に所定の曲率が付与されている。加熱され成形可能な温度となったガラス板が、その自重により徐々に垂れ下がり、最終的に前記曲率を有する曲面を形成するようにしたものである。続いて、このようにして曲げられたガラス板は、加熱炉に隣接する冷却装置内において、空気圧（図３参照）や多数のローラー（図４参照）で支持された状態で冷却される。すなわちガラス板は、リング型等でガラス板の周辺部を支持されることなく、熱処理される。
【００４１】
なおこのとき、単一ガラス板は強化状態とはせず、いわゆる半強化状態の倍強度ガラスとした。
【００４２】
ところで、請求項３の発明では、前記平面圧縮残留応力は、１５ＭＮ／ｍ2以上とした。なお上限値としては、倍強度ガラスの特性（強度、破砕数）を満足する範囲で、導入されうる平面圧縮残留応力であればよい。それは、用いる単一ガラス板の厚みと、冷却条件によって変化する値である。
【００４３】
また、本発明の合わせガラスでは、前記断面引張応力は、７ＭＮ／ｍ２以上とすることもできるとした。なお上限値としては、倍強度ガラスの特性（強度、破砕数）を満足する範囲で、導入されうる断面引張応力であればよい。それは、用いる単一ガラス板の厚みと、冷却条件によって変化する値である。
【００４４】
上述した従来例では、曲げ加工を施したガラス板は、いずれもその冷却工程の際に、ガラス板の周辺部を支持するリング型等を用いていた。つまり、リングフレーム等に接触しているガラス板周辺部分近傍が、速く冷却されてしまう。このため、例えば特表平８−５０６５６４号に示された発明や従来例のように、環状の平面残留引張応力が形成されることになる。また、前記平面残留引張応力は、ガラス板縁部に沿った部分でピーク値を有することになる。
【００４５】
なお特表平８−５０６５６４号の発明では、この公報の図３と図４を比較すれば明らかなように、ガラス板の応力分布において、引張応力のピーク値を小さくすることは示されている。しかし、引張応力のピークそのものをなくするという技術思想は、なにも示されていない。
【００４６】
ところが本発明では、ガラス板の周辺部を支持するリング型等を用いることがなく、前記ガラス板は冷却されることになる。このため、特表平８−５０６５６４号に示されたような、ガラス板の周辺部に環状の平面残留引張応力の帯が形成されることもなく、また前記平面残留引張応力はピークを有することもない。
【００４７】
また請求項３に記載の発明の合わせガラスでは、上述の平面残留応力分布に加えて、前記単一ガラス板の周辺端部の平面圧縮残留応力を、１５ＭＮ／ｍ2以上としている。
【００４８】
これは、後述する「発明の実施の形態」の欄の説明で明らかなように、前記平面圧縮残留応力が１５ＭＮ／ｍ2以上であると、通常の使用で受けるような衝撃では、合わせガラスが端部から破損することがないからである。
【００４９】
さらに本発明の合わせガラスでは、上述の平面残留応力分布に加えて、前記単一ガラス板の厚み方向の中心部の断面引張応力を、７ＭＮ／ｍ２以上とすることもできるとしている。
【００５０】
これは、後述する「発明の実施の形態」の欄の説明で明らかなように、前記断面引張応力が７ＭＮ／ｍ2以上であると、通常の使用で受けるような衝撃では、合わせガラスがガラス表面から破損することがないからである。
【００５１】
またさらに本発明の合わせガラスでは、上述の平面残留応力分布に加えて、前記単一ガラス板の周辺端部の近傍に存在する平面引張残留応力の最大値が、２．５ＭＮ／ｍ2以下とすることもできるとしている。
【００５２】
これは、後述する発明の実施の形態の欄の説明で明らかなように、前記平面引張残留応力の最大値が、２．５ＭＮ／ｍ2以下であると、通常の使用で受けるような衝撃では、ガラスエッジ付近での平面引張応力の高い部分から、合わせガラスが破損することがないからである。
【００５３】
【発明の実施の形態】
（製造方法）
本発明の合わせガラスを構成する単一ガラス板の具体的製造方法を、図面に基づいて説明する。
【００５４】
まず図２に示したような加熱炉１０中に、所定形状に加工したガラス板２を搬送しながら、ガラス軟化点以下の所定温度まで加熱する。この加熱炉は、その入り口では水平で、最終的に所定のＲを有する凸型搬送ベッド１１を備えている。ガラス板は、前記所定温度まで加熱され、自重によって前記凸型搬送ベッド形状に曲げられる。このとき、前記搬送ベッドから吹き出す加熱空気１２によって、ガラス板２を浮上させながら搬送される。必要に応じて、ガラス板の搬送は、前記搬送ベッドの側部に設けられたチェーンやベルトなどの駆動手段によってもよい（図示せず）。なおガラスの加熱温度の制御は、例えばガラス温度をモニターしながら加熱炉のヒータやバーナー（図示せず）を制御すればよい。
【００５５】
続いて、加熱炉に隣接した冷却装置２０によって、ガラス板は冷却される。この冷却装置には、上冷却手段２１と下冷却手段２２が設けられている。このとき、前記下冷却手段から吹き出す冷却媒体（例えば空気）によって、ガラス板を浮上させている（図３参照）。したがって、冷却工程において、ガラス板の周辺部を支持する必要がない。
【００５６】
このように、リング型等を用いずに冷却することで、ガラス板周辺部のほぼ全周にわたって前記周辺端部よりガラス板中央部に向かうにつれて、平面残留応力が圧縮応力から引張応力に単調に変化しているガラス板とすることができる。
【００５７】
なお、ガラスの冷却は、冷却手段から供給される冷却媒体の圧力・温度や、冷却手段の設けられたノズルの本数やその配置、さらにはガラスの上面から上冷却手段のノズルまでの距離を変えることで、制御調整することができる。冷却媒体は、一般的には空気が用いられる。
【００５８】
また搬送ベッドの形状は、上述の製造方法の例では凸型であったが、これに制限されることはなく、凹型でもよい。
【００５９】
以上の製造方法では、空気圧によってガラス板を支持搬送する例について説明した。しかしこれに限らず、図４に示したように、湾曲した軸３０に多数配置されたローラー３１によってもガラス板を支持搬送することができ、本発明に適用することができる。冷却手段は、上述の製造方法と同様でよい。この場合も、冷却工程において、ガラス板の周辺部を支持する必要がないので、上述の製造方法と同様の単一ガラス板が得られる。
【００６０】
（実施例１）
フロート製法により製造した、ソーダライムシリケートガラス板（厚み：２．１ｍｍ）を、展開寸法で５２０×９２０ｍｍで所定の形状に切断した。その後ガラス端面を面取り加工し、洗浄して曲げ熱処理工程に供した。
【００６１】
上述した製造方法の手順で、このガラス板を曲げ熱処理した。曲げの形状は、部分円筒状の２次元曲げとした。このとき、加熱炉の最高設定温度は６５０℃とし、冷却空気の圧力を下部側で３００mmAq、上部側で６００mmAqとした。ガラスの上面から上部冷却ノズルまでの距離は２５ｍｍとした。
【００６２】
この単一ガラス板の周辺端部の平面残留応力を測定したところ、以下のようであった。サイドについては、４カ所測定した。
ガラス進行方向の前辺 ：４５．７ＭＮ／ｍ2
ガラス進行方向の後辺 ：２７．０ＭＮ／ｍ2
ガラス進行方向のサイド：２８．７ＭＮ／ｍ2、３３．５ＭＮ／ｍ2、
３５．２ＭＮ／ｍ2、３６．３ＭＮ／ｍ2
このときの応力分布を図５に示す。
なお、圧縮応力は（−）で、引張応力は（＋）に表した。
【００６３】
なお、平面残留応力は、東芝精密歪計ＳＶＰ型を用いて測定した。この測定器は、透明物体の残留応力を偏光による応力複屈折現象を利用して測定するものである。
【００６４】
また、このガラス板を破砕し、その光路長が１５ｍｍ程度になるようにして、偏光顕微鏡を用いて断面残留応力を測定したところ、以下のようであった。ガラス面内の３カ所について測定した。
【００６５】
その結果、ガラス表面の残留応力は圧縮応力であり、ガラス中心部の断面残留応力は引張応力であり、その値は２３．８ＭＮ／ｍ2、２６．２ＭＮ／ｍ2、２７．１ＭＮ／ｍ2であった。
【００６６】
同様の条件で製造した２枚の単一ガラス板を、通常の合わせガラスの製造方法で、ＰＶＢフィルムを介して接着して合わせガラスとした。
【００６７】
この合わせガラスを、実際の自動車のサイドドアガラスとして装着し、半開の状態でドアの開閉テストを繰り返し行った。このときの開閉は、通常の使用の範囲で最大級の衝撃が加わるように行った。その結果、ガラス板の破損は発生しなかった。
もちろん、ガラス板のハンドリング時に起きる程度の接触によっても、合わせガラスが破損することはなかった。
【００６８】
（実施例２）
実施例１と同様の手順で、単一ガラス板の厚みを１．５ｍｍとし、展開寸法で４５０×７５０ｍｍの所定の形状とした。
【００６９】
曲げの形状は、略部分円筒状の２次元曲げとした。このとき、加熱炉の最高設定温度は６４５℃とし、冷却空気の圧力を下部側で２５０mmAq、上部側で６００mmAqとした。ガラスの上面から上部冷却ノズルまでの距離は２５ｍｍとした。
【００７０】
この単一ガラス板の周辺端部の平面残留応力を測定したところ、以下のようであった。サイドについては、４カ所測定した。
【００７１】
また、同じくこのガラス板の断面残留応力を測定したところ、以下のようであった。ガラス面内の３カ所について測定した。その結果、ガラス表面の残留応力は圧縮応力であり、ガラス中心部の断面残留応力は引張応力であり、その値は７．６ＭＮ／ｍ2、９．５ＭＮ／ｍ2、１２．６ＭＮ／ｍ2であった。
【００７２】
また実施例１と同様に合わせガラスを作製して、この合わせガラスを、同じく半開の状態でドアの開閉テストを繰り返し行った。その結果、合わせガラスの破損は発生しなかった。またもちろん、単一ガラス板や合わせガラスのハンドリング時に起きる程度の接触によっても、破損することはなかった。
【００７３】
以上の実施例では、サイドドアガラスに本発明の合わせガラスを適用した場合であったが、同じく開閉機構を有するリアハッチドアに適用した場合でも、合わせガラスの破損は発生しなかった。また、車体フレームに接着されるフロントウインドシールドガラスに、本発明の合わせガラスを適用した場合でも、通常の取り扱いでは、合わせガラスが破損することはなかった。
【００７４】
以上の実施例２は、本発明の特許請求の範囲で規定されている単一ガラス板の最低の厚みである１．５ｍｍの実施例である。この場合でも、単一ガラス板の周辺端部の平面方向の残留応力は、いずれも１５ＭＮ／ｍ2以上とすることができた。つまり、単一ガラス板の厚みが１．５ｍｍ以上であれば、１５ＭＮ／ｍ2以上の残留応力を導入できることは、いうまでもない。
【００７５】
また、単一ガラス板の厚み方向の中心部の断面引張応力についても、７ＭＮ／ｍ2以上とすることができた。つまり、単一ガラス板の厚みが１．５ｍｍ以上であれば、７ＭＮ／ｍ2以上の断面引張応力を導入できることは、いうまでもない。
【００７６】
また、図５，図６のグラフより明らかなように、実施例１，２における単一ガラス板の周辺端部の近傍に存在する平面引張残留応力の最大値は、約１ＭＮ／ｍ2であった。つまり、本発明を構成する単一ガラス板では、その周辺端部の近傍に存在する平面引張残留応力の最大値を、２．５ＭＮ／ｍ2以下とすることができた。
【００７７】
（比較例１）
実施例１と同様手順で、単一ガラス板の厚みを１．５ｍｍとし、展開寸法で４５０×７５０ｍｍの所定のドアに適する形状に加工した。
【００７８】
曲げの形状は、略部分円筒状の２次元曲げとした。このとき、加熱炉の最高設定温度は６４５℃とした。その後、ガラス板は急冷されることなく、徐冷された。
【００７９】
この単一ガラス板の周辺端部の平面残留応力を測定したところ、以下のようであった。サイドについては、４カ所測定した。
また、同じくこのガラス板の断面残留応力を測定したところ、以下のようであった。ガラス面内の３カ所について測定した。その結果、ガラス中心部の断面残留応力は引張応力であり、その値は１．１ＭＮ／ｍ2、１．４ＭＮ／ｍ2、２．１ＭＮ／ｍ2であった。
【００８１】
この比較例１によると、単一ガラス板の周辺端部の平面方向の残留応力は、最大でも３．８ＭＮ／ｍ2であり、１５ＭＮ／ｍ2以上とすることはできなかった。また、断面残留応力についても、最大でも２．１ＭＮ／ｍ2であり、７ＭＮ／ｍ2以上とすることはできなかった。
【００８２】
また実施例１と同様に合わせガラスを作製して、この合わせガラスを、同じく半開の状態でドアの開閉テストを繰り返し行った。その結果、合わせガラスの破損が発生してしまった。また、単一ガラス板や合わせガラスのハンドリング時の接触によっても、破損することがあった。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明では以下のような効果を奏する。
本発明では、合わせガラスを構成する単一ガラス板が、請求項１または請求項２で規定したような平面残留応力分布を有している。この結果、ガラス板に衝撃が加わったときに、破損の始点になりやすい引張応力のピークが存在しない。
【００８４】
このため、この合わせガラスを例えば自動車用のドアガラスに適用した場合、ドアの開閉時に発生する程度の衝撃では破損に至ることがない。
さらに、軽量化を目的として、薄肉の単一ガラス板を合わせたウインドシールド合わせガラスにおいても、ハンドリング時や使用時における強度を確保するのに有効である。
【００８５】
請求項３の発明では、さらに前記単一ガラス板の周辺端部の平面圧縮残留応力を、１５ＭＮ／ｍ2以上とした。このため、十分な強度を確保することができる。
【００８６】
本発明の合わせガラスでは、またさらに前記単一ガラス板の厚み方向の中心部の断面引張応力は、７ＭＮ／ｍ２以上とすることもできるとした。このため、十分な強度を確保することができる。
【００８７】
本発明の合わせガラスでは、さらに前記単一ガラス板の周辺端部の近傍に存在する平面引張残留応力の最大値も、従来のリング型等を用いて冷却した場合のそれに比べて小さくすることができる。このため、前記平面引張残留応力部分が、破損の始点となりにくくなるので、十分な強度を確保することができる。
【００８８】
本発明はまた特に板厚の薄い単一ガラス板で、合わせガラスを構成した場合には強度面で有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の合わせガラスの構成を示す図である。
【図２】単一ガラス板の製造方法を説明する図である。
【図３】単一ガラス板の冷却時の様子を説明する断面図である。
【図４】単一ガラス板を冷却する際の別形態の支持方法を説明する断面図である。
【図５】実施例１の単一ガラス板の応力分布を示す図である。
【図６】実施例２の単一ガラス板の応力分布を示す図である。
【図７】特表平８−５０６５６４号の図１に示された徐冷リングを説明の図である。
【図８】特表平８−５０６５６４号の図４に示された応力分布のグラフである。
【図９】特開平４−２３１３６１号の図１に示された複合窓ガラスの斜視図である。
【符号の説明】
１ 合わせガラス
２ 単一ガラス板
３ 中間膜
１０ 加熱炉
１１ 凸型搬送ベッド
１２ 加熱空気
２０ 冷却装置
２１ 上冷却手段
２２ 下冷却手段
２３ 上ノズル
２４ 下ノズル
３０ 湾曲した軸
３１ ローラー
１１０ 徐冷リング
１１２ 断熱リング
２０１ 複合窓ガラス
２０２，２０３ 単一ガラス
２０４ 中間膜
２０５ ヘリの領域
２０６ 中央の区域
Claims (4)
- 中間膜を介して少なくとも２枚の単一ガラス板が接着された合わせガラスにおいて、
前記単一ガラス板の厚みは１．５〜３．２ｍｍであり、
前記単一ガラス板は曲げ加工が施されており、
前記単一ガラス板は倍強度ガラスであり、その平面残留応力分布は、前記単一ガラス板の周辺端部の平面残留応力が圧縮応力であり、
前記単一ガラス板周辺部のほぼ全周にわたって前記周辺端部よりガラス板中央部に向かうにつれて、平面残留応力が圧縮応力から引張応力に単調に変化しており、前記引張応力の単調な変化には、前記単一ガラス板の前記周辺端部の近傍に前記引張応力のピークが存在しないことを特徴とする合わせガラス。 - 中間膜を介して少なくとも２枚の単一ガラス板が接着された合わせガラスにおいて、
前記単一ガラス板の厚みは１．５〜３．２ｍｍであり、
前記単一ガラス板は曲げ加工が施されており、
前記単一ガラス板は倍強度ガラスであり、その平面残留応力分布は、前記単一ガラス板の周辺端部の平面残留応力が圧縮応力であり、
前記周辺端部の近傍に沿った内側の全周にわたってピークを有する引張応力を連ねた環状の引張応力帯が存在しないことを特徴とする合わせガラス。 - 請求項１または２いずれかに記載の合わせガラスにおいて、
前記単一ガラス板の周辺端部の平面圧縮残留応力は、前記ガラス板の周辺部のほぼ全周にわたって、１５ＭＮ／ｍ２以上である合わせガラス。 - 請求項１から３いずれかに記載の合わせガラスにおいて、
前記単一ガラス板の曲げ加工は実質的に２次元曲げである合わせガラス。
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