JP4179633B2 - 封入窓及びその製造法 - Google Patents

Description

本発明は、窓、特に輸送用車両の固定サイドウインドーに関する。
一般に、自動車の固定サイドウインドー、特にリヤサイドウインドーなどの自動車の後部に装備される固定サイドウインドーには、ボディーにはめ込む前に窓ガラスの縁を覆う化粧縁が取り付けられる。
所与の形状の窓には、窓の輪郭に適合させた形状の枠を有し且つ窓ガラスをはめ込むために設けられた溝内にわずかな変形を伴って窓ガラスを収容し得る予備形成された化粧縁を取り付けることが可能である。この技術には極めて多くの難点がある。
先ず第１に、窓ガラスと予備形成された枠との間にそれぞれの製造許容差により生じた隙間が、車両の運行時の振動源となる。従って、２つの部品を接着により互いに締結しなければならない。
この隙間のために、接着後でも窓ガラスに対する枠の可変性相対的位置決めが生じ得、それによって、窓をボディーに取り付ける際に、作業員にボディーの開口部に対して窓ガラスの位置を優先するか枠の位置を優先するかを選択する余地を与えるという問題が生じる。
従って、この技術を用いた窓ガラスの取り付けには、大量の、場合によって複雑な作業が必要であり、その結果、多大な労力が要求される。
射出成形により窓ガラス上にプラスチック材料を被覆成形した（overmoulded）周縁枠を備えた窓ガラス、特に自動車のリヤウインドーも公知である。枠は、慣用的には、窓ガラスの縁を保護するという機能に加えて封止機能を果たすために、熱可塑性であるか又は反応射出成形（ＲＩＭ）技術を用いてｉｎｓｉｔｕで重合されたエラストマー材料からなる。ガラス基板に対する通常のエラストマーの接着力の弱さを改善するために、射出成形の前に、窓ガラスの周縁領域にエラストマーとの接着を形成するための下塗を施すのが慣用的である。この追加の下塗作業により、窓ガラスの製造に少なからぬ余分な費用が必要となる。機能性の低い枠、特に保護又は美的機能を主とする枠にこの高価な被覆成形又は封入技術を実施しても、競合力があるものとはならないことが分かる。
本発明の目的は、窓ガラスと周縁枠とを、それらの相対的位置決めに何の問題も無く、単純且つ再現可能で、さして労力を必要としない方法により、しかも比較的低価格で装備することである。
上記目的及び以下に記載の他の目的は、本発明に従って、慣用のエラストマーの代わりに硬質プラスチック材料を用い、被覆成形技術により窓ガラスの縁を掴む枠を形成することにより達成される。窓ガラスを損傷することなく窓ガラス上に硬質プラスチック材料を被覆成形することが完全に可能であることが思いがけず判明した。本発明により、もはや接着によるのではなく、むしろ枠を構成する材料の剛性に由来する機械的な掴み結合により枠と窓ガラスとの結合を実現する。
上記に関連して、本発明の目的は、基板の周縁に被覆成形されたプラスチック材料製の枠を備えた単層又は積層の、ガラス及び／又はプラスチックの、基板を含む封入窓であり、該窓は、枠がその周縁の少なくとも一部に基板の縁を掴む実質的にＵ字形の溝を含み、且つプラスチック材料が少なくとも１，２００ＭＰａの曲げ弾性率を有する熱可塑性ポリマー又は熱可塑性ポリマーブレンドからなることを特徴とする。
本発明の種々の代替態様によれば、枠は、その全周縁に基板の縁をはめ込む連続縦溝を有していてもよいし、あるいはＵ字形の溝を備えた部分のみを有していてもよい。該部分の数、位置及び長さは、枠が基板上の定位置にしっかり保持されるように、特に、用いられる熱可塑性材料の剛性又は枠の所望のプロフィールに応じて熟練技術者が容易に決定し得る。例えば、被覆成形された材料の厚さが比較的薄い場合、枠は比較的下撓性であり、外れたりする危険を回避するために枠の周縁の大部分にＵ字形の溝を有するセグメントを設けるのが好ましい。それに対し、厚い被覆成形枠は、あまり下撓性ではないであろうし、溝を有するセグメントが少なくても満足すべき保持力が得られるであろう。
以下に記載のように、本発明の窓は、特に、溝の他に、枠の長さ全体にわたって存在する縦リップなどの機能性部品を枠に設置するため又は枠の特定の箇所若しくはセグメントに限定された心合わせスタッド若しくは位置決めストップなどの限定された形状の他の部分を有する極めて多岐にわたる断面を有する枠を装備し得る。
本発明によれば、被覆成形された枠は、場合によって有機又は無機増量剤を含む、硬質熱可塑性ポリマー又は硬質熱可塑性ポリマーブレンドからなり、該枠は、ＮＦＴ ５１−００１標準規格に従って測定して、１，２００ＭＰａ以上、好ましくは１，２００〜３，０００ＭＰａ、最も特定的には約２，０００〜３，０００ＭＰａの曲げ弾性率を有することを特徴とする。特に枠が窓ガラスの強化機能を果たし得る特定の実施態様においては、曲げ弾性率は上記よりはるかに高い値に達することさえあり得る。
この剛性は、被覆成形されたプラスチック材料を冷却した後で、Ｕ字の２本の脚が広がって窓ガラスが外れてしまうのを回避するのに十分な掴み力を枠に付与し得る。
熱可塑性材料は、６０以上、好ましくは６０〜９０のショアーＤ硬度を有するのが有利である。
掴みに寄与するためには、熱可塑性材料が特定の体積収縮率を有するのが好ましい。しかし、関与する応力の作用による窓ガラスの破断を回避するためには、この収縮率は高すぎてはならない。熱可塑性材料が約０．１〜１％、好ましくは０．１〜０．８％、特定的には約０．１〜０．５％の体積収縮率を有するのが有利である。
本発明により用い得る熱可塑性ポリマーは種々存在する。より特定的には、例えば、不飽和ポリエステル、ポリアミド、特にナイロン−６又はナイロン−６，６、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、硬質ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、非エラストマー性ポリウレタン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、スチレン／アクリロニトリル又はアクリロニトリル／ブタジエン／スチレンタイプのコポリマー、及びそのブレンドが挙げられる。
本発明の窓において、被覆成形された枠は、ただその剛性により及ぼされる掴み力によって定位置にしっかり保持される。
例えば、熱作用により材料が有意に膨張したりした場合に起こり得る保持力の不足を回避するために、基板と被覆成形された枠とを部分的に接着することにより機械的掴み力を補強することができる。
従って、本発明は、被覆成形されたプラスチック材料の接着を基板のエッジにおいてのみ促進するために、基板のエッジの少なくともその長さの一部に接着下塗剤を適用し得ると見込んでいる。これは単に補助的な手段であるから、下塗は基板のエッジだけで十分である。序文における記載にも拘わらず、この代替態様は、エラストマー材料を被覆成形する際に、下塗剤を基板の全周縁領域に精密に適用するのではなく、窓ガラスのエッジにおおまかに適用するだけでよいので有利である。従って、本発明の代替態様に用いられる下塗組成物の量は、従来技術で用いられる量よりかなり少く、さらに、下塗組成物を窓ガラスススタック全体のエッジに適用することにより数個の基板を同時に処理することも可能である。従って、生産速度及びコストには実質的に影響がない。本発明により使用し得る下塗剤は、任意の公知タイプのもの、特にシランベースのものであってよい。
先に述べたように、本発明に従って窓に装備される被覆成形枠は、一般に、窓の未来環境に適合した形状を有し、特に、例えば、位置決めストップ又は開口部への窓の取り付けに用い得る固定用部品などの種々の機能性部品を含み得る。該枠は、その全周縁上に存在する連続部品であってもよいし、特定の外形を有する断面の局所的変更の結果生ずる枠の特定のセグメントに限定された長さを有する部品であってもよい。
そのような機能性部品は、例えば、窓ガラスと溝の底又はボディー内の隙間との間のスペースを覆うために、枠本体を超えて張り出した形状を有し得る。１つの有利な変異態様において、この張出部品は開放構造を有し、窓に組み込まれるリヤサイドパネルの通気装置としての役割を果たし得る。
該機能性部品は、定断面又は適当な可変断面を有する型に枠の残りの部分と一緒に成形し得るが、該部品を被覆成形型中に射出される熱可塑性材料に組み込まれるインサートにより担持させてもよい。
機能性部品は、被覆成形作業後に枠本体に取り付けられる部品、特に接着固定される部品であってもよい。例えば、変形し得る下撓性材料製のビードを成形された枠の縁に配置してもよい。該ビードは、窓を開口部に取り付けると、開口部の溝の底に押しつけられる。必ずしも連続的であったり枠の縁全体に存在するものではないこのビードは、少なくとも３つの有利な作用を提供し得る：該ビードは、開口部における窓の振動を制限し；空力的ノイズ問題を低減させ；且つ、溝に対して十分な摩擦係数を有している場合には、適用接着剤の硬化を待つ間、窓を定位置に保持することを確実にする。このビードとして有利に用い得る材料の１種はポリウレタンフォームである。ポリウレタンフォームは、種々の方法、特に、ｉｎ ｓｉｔｕで硬化する流体若しくは粘性材料を枠上に鋳造、射出成形若しくは押出する方法、又は予め押出されたビードを適当な接着剤を用いて接着する方法により加工し得る。
本発明により、この枠上に、窓ガラスの周縁から張り出した形状のもの又は開口部に接着した部品などの機能性部品の存在は、基板上に被覆成形された硬質材料によって及ぼされる掴み力による枠の優れた保持力のおかげで可能になる。成形により予備製造され、次いで基板上にはめ込まれる従来の枠は、例え類似の部品が装備されていたとしても、満足すべきものではないであろう。というのは、これらの部品とその周辺との相互作用に由来する応力がこの枠と基板との比較的弱い機械的結合に取り返しがつかない影響を与え、その結果、枠が外れてしまう危険が高くなるであろうと考えられるからである。
本発明の窓は、窓ガラスと被覆成形部品との間に完全な封止が要求されない多くの用途に特に適当である。そのような窓は、ガラス基板自体の上に付着させた適用接着剤ビードを介してボディーの開口部内に固定される、自動車用のサイドウインドーを構成するのが有利であろうし、枠は、単に化粧縁及び接着剤ビード自体により確保される窓と開口部とのシールとしての役割を果たすだけである。
本発明により用いられる硬質熱可塑性材料は、標準的な装置を用い、慣用のステップ：基板を型にはめ込むステップ、型を閉じて、圧力を加えるステップ、粘性状態の熱可塑性材料を射出成形するステップ、及び最後の冷却ステップに従って被覆成形し得る。本発明に従って、単一のプラスチック材料を射出成形してもよいし、複数のプラスチック材料を同時射出技術に用いてもよい。本発明は、ガス支援射出成形〔ＧＡＩＭ（gas-assisted injection moulding）〕などのより複雑な技術にも適合し得る。この方法によれば、中空の枠を形成し、それによって相当量のプラスチック材料を節約するために、射出されたプラスチック材料中に溝又は少なくとも気泡が形成されるように、プラスチック材料と同時に、不活性ガス、典型的には窒素を射出する。しかし、ＧＡＩＭにおける射出成形パラメーターの調整は極めて複雑微妙であり、しばしば、気泡が基板と接触してしまうことがある。通常、ガラス上への被覆成形に用いられるエラストマー材料の場合、この状況は、被覆成形された窓の一体性に極めて不都合な、基板に対する枠の接着力低下を引き起こす。本発明にはこの欠点がない。というのは、被覆成形された枠の剛性が、ガス射出法の欠陥が原因となって起こり得る材料の不足を補うからである。
一般に、熟練技術者は、熱可塑性材料の流動学的及び機械的特性を考慮に入れ、それ自体公知の方法で主要な射出成形パラメーターを決定し得るであろう。本発明によれば、冷却ステップは比較的重要である。というのは、プラスチック材料が基板の縁に掴み力を及ぼし始めるのは冷却中だからである。重要なパラメーターのうち、冷却ステップ中に型に加えられる圧力は、被覆成形された基板を弱体化したり、さらには破壊したりする危険がある応力が該基板に加えられないように、冷却時にその体積収縮率に応じて各熱可塑性材料に適合させるのが有利であろう。考慮すべき他のパラメーターは冷却速度及び型内の温度勾配である。
この点に関連して、本発明は、前もって基板を入れておいた型に熱可塑性材料を注入するステップ、次いで冷却するステップを含む、改良型被覆成形（封入）法を提供し、該方法は、冷却ステップ中に熱可塑性材料に加えられる熱処理を、被覆成形される枠上の各箇所における熱可塑性材料の体積収縮率を調節するように局所的に調整することを特徴とする。
特に、例えば、枠の縁に種々の温度、従って種々の収縮率を課すために、型内に適当に冷却チャンネルを配置して冷却ステップにおける型内の温度を調節するのが有利であろう。この方法では、枠に沿って変動する掴み応力を形成し、それによって基板上の各箇所で枠と基板との結合力を調整することが可能である。
本発明の他の利点及び特徴は、添付図面に関して記載された以下の詳細な説明により明らかにされよう。
図１は、本発明の第１の窓の断面図である。
図２は、本発明の第２の窓の断面図である。
図３は、本発明の第３の窓の断面図である。
図１に示されている窓１は、適用接着剤ビード３を介して自動車のリヤサイドパネル２に接着固定するように企図されている。
窓１は、ボディーの内側に向いた面に、接着剤ビード３が接着する不透明のエナメル層のような予備（preparation）層４ａを有するガラス基板４と、硬質熱可塑性材料を被覆成形することにより得られる周縁枠５とを含む。硬質熱可塑性材料の特定の例としては、特に、（ＮＦＴ ５１−００１標準規格に従う）曲げ弾性率が約２，０００ＭＰａ、ショアーＤ硬度が約７０、体積収縮率が０．３％の硬質ポリ塩化ビニルが挙げられる。枠５は、基板４の縁６がはめ込まれる縦溝を規定するＵ字形断面部分を有し、該部分の底７と２つの側壁８及び９は基板の縁６と接触している。枠５はさらに、基板４の外側に伸びて、リヤサイドパネル２内に形成された溝の底を覆うリップ形態の張出部10を含む。
図２は、枠と基板のエッジとが接着されている本発明の代替態様を示している。接着剤ビード13を介してリヤサイドパネル12中に固定されて示されている窓11は、ガラス基板14と枠16とを含み、ガラス基板14は、その内面の周縁に不透明のコーティング14aを有し、そのエッジはシランベースの予備下塗剤15で被覆されており、枠16は、その断面が、基板14の縁がはめ込まれ且つ底17が下塗剤層15と接触している縦溝を規定するＵ字形部分を有する。
特定の断面を有する形材16を形成するために熱可塑性材料を射出成形すると、該熱可塑性材料は基板のエッジに適用された下塗剤層と化学的に相互作用し、層15を介して溝の底17と基板とが接着する。それに対し、Ｕ字形の溝の２つの側壁18及び19を構成する熱可塑性材料は、基板14の非処理表面とは化学的に相互作用せず、その結果、冷却後に２つの壁18及び19は熱可塑性材料の剛性により基板表面上に機械的掴み作用を及ぼすだけである。
図２に示されている代替態様においては、特定の断面を有する形材16はさらに、リヤサイドパネルに対する窓の固定に用いられる適用接着剤ビード13の膨張を制限するための縦リブ20を含む。
別の代替態様においては、リブ20を、窓11とボディーとの間隔を固定するための離散位置決めストップに代えてもよい。
図３は、ガラス基板が、その周縁にもはや連続的ではなく、枠上の特定のセグメントにおいてのみ断続的に枠に掴まれている本発明の別の実施態様を示している。
従って、先の実施例におけるような、接着剤ビード23によりリヤサイドパネル22に接着された窓21は、ガラス基板24と、該基板24の周縁に沿って伸長し、基板の周辺領域26の２つ及び３つの面を交互に被覆する枠25とを含む。従って、枠25は、Ｌ字形断面を有するセグメントと交互にＵ字形断面を有するセグメントを含む。図３に示されている断面は、枠がそれぞれガラスの外面、エッジ及び内面と接触する３つの壁27、28、29を含むＵ字形断面を有するセグメントにより構成されている。このセグメントに沿って、基板の周辺領域26はこれら３つの壁によって形成された剛性の溝内で掴まれる。
該断面図の後方に示されている枠部分は、窓ガラスの外面及びエッジに接触するＬ字形をなす２つの壁を有する長いセグメントと、基板の内面に接触する壁29をさらに含むＵ字形断面を有する別の短いセグメントとを含む。
窓21はさらに、枠25の壁28の外面に接着され、窓21を備えた車両の運行時の振動や空力的ノイズを減衰させる役を果たす、例えばポリウレタンフォーム製の下撓性ビード30を含む。このビードはまた、溝22に及ぼされる摩擦によって、適用接着剤ビード23の硬化を待つ間に窓21を定位置に保持し得る。枠25は、この設置作業時にも、その後の車両の使用時にも、ビード30により枠25に伝達される応力にも拘わらず、完全に基板21上の定位置に保持されることに留意されたい。
本発明をこれまで自動車用の窓のケースを取り上げて説明してきたが、本発明は、この実施態様に限定されるものではなく、極めて多くのタイプの窓に適合する。

Claims (9)

1. 基板の周縁に被覆成形されたプラスチック材料製の枠（５；16；25）を備えた、ガラス層からなる単層の基板又は２つのガラス層及びそれらに挟まれたプラスチック層からなる積層の基板（４；14；24）を含み、該基板の周縁に係止部が形成されてはいない、封入窓であって、枠が、その周縁の少なくとも一部に、基板の縁（６；26）を掴む実質的にＵ字形の溝を含み、それにより、基板のエッジのみにおいて、少なくともその長さの一部に、接着下塗剤を適用する場合を除いて、枠と基板との間に接着的結合を形成することなく、枠を構成する材料の剛性に由来する機械的な掴み結合を形成し、且つプラスチック材料が、１，２００〜３，０００ＭＰａの曲げ弾性率を有し、０．１〜１％の体積収縮率を有する熱可塑性ポリマー又は熱可塑性ポリマーブレンドからなることを特徴とする窓。
2. プラスチック材料が、６０以上、好ましくは６０〜９０のショアーＤ硬度を有することを特徴とする、請求項１に記載の窓。
3. プラスチック材料が０．１〜０．８％の体積収縮率を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の窓。
4. 熱可塑性ポリマーが、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンターポリマー及びそのブレンドから選択されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の窓。
5. 基板のエッジが、少なくとも部分的に接着下塗剤(15)でコートされていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の窓。
6. 被覆成形された枠（16；25）が、少なくとも１つの機能性部品（29；30）、特に、開口部への窓の取り付けに用い得る位置決め又は固定用部品を含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の窓。
7. 機能性部品が、被覆成形されるプラスチック材料中に組み込まれるインサートによって担持されることを特徴とする、請求項６に記載の窓。
8. 機能性部品が、枠（25）の周縁に接着された可撓性ビード（30）であることを特徴とする、請求項６に記載の窓。
9. プラスチック材料を、前もって基板を配置しておいた型中に射出するステップ、及びその後の冷却ステップを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の窓を製造する方法であって、冷却ステップ中にプラスチック材料に加えられる熱処理を、被覆成形された枠上の各箇所でプラスチック材料の体積収縮率を調節するように局所的に調整することを特徴とする方法。

Images