JP4714465B2 - 脆くされた領域を有する合せガラス - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１のプレアンブルに記載の、車両の開口部を塞ぐための、弱い場所を有する複合窓ガラスに関する。さらに、本発明は、本発明による複合窓ガラスを車両において使用することに関する。

車両および建造物において、主として透明な窓ガラスとして、複合窓ガラスの大きく異なる実施形態が使用されている。複合窓ガラスの特別の利点は、安全特性と高い破壊強さを兼ね備えていることであると考えられている。その安全特性は、複合窓ガラスが破壊されたとき、破壊された個々の窓ガラスが、その窓ガラスを連結している、引き裂き抵抗を有する中間層によって、互いに保持されることに基づく。さらに、複合窓ガラスからは、鋭いエッジが突き出ることはない。この場合、複合窓ガラスの破壊強さは、同じ厚さの個々の窓ガラスまたは予め応力を加えられている個々の窓ガラスの破壊強さよりかなり大きい。加えて、予め応力を加えられた（ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ）窓ガラスは、エッジまたは表面に損傷を受けやすく、そのような損傷が発生した場合は、破壊することがあるという欠点を有してもいる。複合窓ガラスのさらなる利点は、複合窓ガラス内部に保護された形で配置された、追加の機能要素を装備することができることである。このことは、機能要素、たとえば透明薄層または電気導体が、中間層の内部または上に、または内部の窓ガラス表面上に配置されることを意味する。

複合窓ガラスの破壊強さに関係する上述の利点は、緊急事態が発生した場合に、このような窓ガラスで仕切られた領域から出入りしなければならないとすれば、不利な効果を有することがあり得る。複合窓ガラスは、特殊な道具によってしか破壊できない。

この問題を解決するために、非常出口または入口システムとして使用される、弱い場所を有する複合窓ガラスが開発された。非常口を有する複合安全窓ガラスシステムは、たとえば、独国特許ＤＥ ４４ ２８ ６９０ Ａ１および米国特許第５，３５０，６１３号によって知られている。このような複合安全窓ガラスは、ポリマー中間層を有する少なくとも２枚の剛性窓ガラスから形成され、そのポリマー中間層は弱い場所を含んでいる。独国特許ＤＥ ４４ ２８ ６９０ Ａ１に記載の弱い場所は、中間ポリマー層における局部的な弱められた領域である。これは、層のガラスに対する接着力、または層の異なったシート間の接着力を低下させることによって達成される。

独国特許ＤＥ １００ ４５ ００６ Ｃ１は、弱い場所を有する複合安全窓ガラスを記述しており、この窓ガラスは、予め応力を加えられた窓ガラスおよび少なくとも１カ所で分断されたポリマー中間層を含んでいる。この場合は、ポリマー中間層は、異なった引き裂き抵抗、異なった引き裂き伸び、および異なった引き裂きの伝播に対する抵抗を有する、２枚の透明なプラスチックから構成される。弱い場所として、複合窓ガラスは、より低い引き裂き抵抗、より小さい引き裂き伸び、およびより低い引き裂きの伝播に対する抵抗を有するプラスチックを含み、弱い場所ではない領域では、より高い引き裂き抵抗、より大きな引き裂き伸び、およびより高い引き裂きの伝播に対する抵抗を有するプラスチックを含む。さらに、複合窓ガラスには、全くポリマー中間層が存在しない場所があり、そこへは、使用されるガラスより大きな硬さを有する材料の粒子が提供される。これらの粒子は、必要なときに、予め応力を加えられている窓ガラスの表面に侵入し、その窓ガラスを破壊するためのものである。

複合窓ガラスが、車両のフロントガラスまたはルーフガラスとして用いられる場合は、事故の際に、歩行者、インラインスケータまたは自転車に乗った人が、複合窓ガラスに向かって投げ出されたとき、その破壊抵抗が不利になる可能性がある。さらに、通常、フロントガラスは、外側が凸の曲率を有する。この形は、相対的に高い固有強度をもたらし、平らな窓ガラスまたは凹の曲率を有する窓ガラスの場合よりも、大きな力が加わるまで、ガラスは破壊されない。事故の場合は、低い方の先端のバンパーまたはエンジンボンネットに、通常、人が最初にぶつかり、上に投げ出されるので、頭がしばしばフロントガラスに突き当たり、非常に重いけがをする。

車両が衝突したとき、人を保護するための解決策は、確かに知られてはいるが、これらは、エンジンボンネット上にエネルギー吸収材を提供する方策（独国特許ＤＥ １００ ３７ ６２８ Ａ１）または、衝突の動力学に有利に影響するように、人身事故の際にエンジンボンネットを上げる（独国特許ＤＥ １０１ ３２ ９５０ Ａ１）方策に関係している。直接フロントガラスに関係する、人を保護する方策は、公開された明細書 ＤＥ １９８ ０３ １６５ Ａ１によって知られており、これには、エアバッグが開かれた後、自動車の外側表面のフロントガラス周囲のフレームをエアバッグが覆うという、自動車用の安全装置が記載されている。

本発明の目的は、その表面に衝突する物体のエネルギーをより良く吸収する、車両用の複合窓ガラスを提供することである。

本発明によれば、この目的は、特許請求の範囲の請求項１に記載の特徴によって達成される。従属請求の範囲の特徴は、本主題の有利な発展形態を示す。

したがって、複合窓ガラスは、何枚かの剛性窓ガラスから構成される通常の積層板であり、剛性窓ガラスは、接着層として用いられ、それぞれの場合に剛性窓ガラスの間に配置される、引き裂き抵抗力のある中間層によって互いに結合されている。剛性窓ガラスの少なくとも１枚は、本発明によれば、１つまたは複数の弱い場所を備えたガラスから構成される。物体が積層板に衝突した結果、窓ガラスが破壊するとすれば、少なくともそのガラスが破壊する一方で、これとは対照的に、中間層は、粘着層または膜として無傷で存在する。その窓ガラスが、場合によってはさらなる窓ガラスも破壊されても、その窓ガラスに衝突した物体が窓ガラスを貫通することができないように、弱い場所を配置し、ガラス中に組み込む。したがって、複合窓ガラスによって塞がれていた開口部が開くことはない。その窓ガラスが、場合によってはさらなる窓ガラスも破壊されると、複合ガラス窓の剛性（ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）が低下する。もし物体が人体であれば、このことにより、人間が複合窓ガラスに衝突したときに、衝撃エネルギーのかなりの部分が吸収されるか、または剛性の窓ガラスの破壊およびそれに続く中間層の弾性的なさらには塑性的な膨張によって逸散される。ある場合には、特にさらなる窓ガラスの１つが比較的薄いプラスチックから構成されているときは、このプラスチック板が、弾性または塑性変形することにより、同様に衝撃エネルギーを吸収することができる。衝撃後も、個々の窓ガラスは、依然として互いに結合しており、一方で、複合窓ガラスが使用されている車両の開口部は、依然として塞がれており、他方では、窓ガラスが破壊された結果、複合窓ガラスがよりしなやかになることによって、人体は減速される。

この安全ネット効果は、従来の複合窓ガラスについて、確かに観察されてもいるが、弱い場所がないことは、その効果が、本発明によって意図的に達成された効果よりも相当ランダムであり、部分的に限定されていない場所で生じることを意味する。

さらに、これらの複合窓ガラスは、通常のフロート窓ガラスが有する、強さが弱められていない破壊抵抗力を提供する。

本発明による複合窓ガラスの動作方式のさらなる側面は、ガラスのエッジが、取り付けた開口部のフレームにしっかりと結合されたままであることである。複合窓ガラスは、車両内部に完全に入り込むことはなく、エネルギーが逸散する間、前記フレーム上に支持されている。

上述の弱い場所は、たとえば、窓ガラスを機械的に引き伸ばすことによって、その窓ガラスを弱くすることにより作製される。しかし、本発明によれば、好ましくは、局部的に限定された応力勾配、つまりガラス中に不均一な応力状態を導入することにより、局部的に限定された領域においてガラスの破壊強度を故意に減少させることによって、窓ガラスの脆弱化を低減する。ガラスの厚み方向だけでなく、ガラスの表面にも、応力勾配を与える。たとえば、窓ガラスが曲がった結果、一定の範囲を超えた負荷がかかれば、電圧傾度領域内の強度を超えてしまい、窓ガラスは破壊する。

局部的に限定された不均一応力状態は、焼付けエナメル（ｓｔｏｖｉｎｇ ｅｎａｍｅｌ）を塗布して、高温でそのエナメルを焼き付けることによって生じさせることができる。焼付けエナメルの膨張係数が、窓ガラスのものと十分大きく異なっている場合、３０％を超える差が好都合であることが分かっているが、ガラス／エナメル複合材料を冷却する間に十分大きな応力の不均一が生じ、所望の効果が得られる。応力勾配を生じさせるこの方法は、製造上の複雑さを比較的少ししか伴わないので、好ましい。さらに、車両用の複合窓ガラスは、焼付けエナメルから構成されるフレーム様の印刷をしばしば備えており、応力勾配を達成するための焼付けエナメルおよびフレーム様印刷のための焼付けエナメルを連続操作で印刷することができ、次いで、一緒に焼き付けすることができる。

しかし、局部的に限定された応力勾配は、ガラスを転移温度より上で局部加熱し、次いで急速に冷却することによって、導入することができる。この方法は、熱的にプレストレスを与える方法として広く使用されているが、窓ガラス全体は、知られている方法で、均一に加熱され冷却される。局部加熱は、たとえば、レーザまたはガス炎によって達成することができる。

窓ガラスが破壊した後、破壊された窓ガラスが確実に中間層を突き抜けないように、すなわち、積層板が依然として確実に開口部を塞いでいるようにするために、弱い場所を、格子のように互いにずらして配置することができる。こうすることにより、窓ガラスが引き伸ばされた線に沿って破壊するのを回避し、次いで、刃先を形成し、中間層を切り開く可能性を回避することができる。個々の弱められた場所の間の距離および弱められた場所の大きさは、それらの配置の性質と形に応じて、０．１ｍｍ〜２００ｍｍの間である。

弱められた場所が、複合窓ガラスのエッジ領域に配置されている場合、それらの場所は、主な視野から外れているので、生じる可能性があり、応力勾配の生成、または内部応力をもつ領域ともたない領域の光学特性の差によって引き起こされる、不都合な光学的効果はほとんど知覚されない。必要があれば、エッジ領域に位置する弱められた場所を、自動車用窓ガラスがしばしば備えているフレーム様エナメルによって、手間をかけずに覆うことができる。

好ましくは、弱い場所を、窓ガラスの内側を向いた表面に適用する。複合窓ガラスの曲率は外側を向いているため、窓ガラスの内側を向いた表面上で、その表面に近接して圧縮応力が生じるので、車両の内側から力をかけても窓ガラスは破壊しない。しかし、知られているように、ガラスは圧縮応力を良く吸収することができる。したがって、内側から荷重がかけられた場合、本発明による複合窓ガラスは、従来の複合窓ガラスとほとんど異なることのない挙動を示す。しかし、力が外側から加えられた場合は、窓ガラスの内側を向いた表面上で、その表面に近接して引張応力が発生し、弱い場所により生じた脆弱化の結果、窓ガラスは破壊する。しかし、通常の操作中に車体構造が変形した結果、取り付けられた（特に、接着された）複合窓ガラスに作用する力が複合窓ガラスを破壊しないように、応力不均一を設計しなければならない。

本発明による複合窓ガラスは、窓ガラスおよび１枚または複数のガラスまたはプラスチック板から形成される。個々の板は、引き裂き抵抗力のある中間層によって互いに結合される。たとえば、中間層は、ポリビニルブチラールまたはポリウレタンから構成される接着膜である。中間層それ自体が、機能性の層および接着層から形成された積層板の形であっても良い。

Claims (11)

1. 引き伸ばされた線に沿って破壊するのを回避するよう、窓ガラスが格子のように互いにずれて配置している複数の弱い場所を備えており、該弱い場所が複合窓ガラスのエッジ領域内に配置されており、物体が複合窓ガラスに衝突したとき、窓ガラスは該複数の弱い場所で破壊するが、車両の開口部は少なくとも複合窓ガラスの変形した中間層によって依然として塞がれたままとなることを特徴とする、少なくとも１枚の窓ガラスおよび少なくとも１枚のさらなる窓ガラス、および個々の窓ガラスを互いに結合する中間層を含む、車両の開口部を塞ぐための少なくとも１つの弱い場所を有する複合窓ガラス。
2. 弱い場所が、窓ガラス中に導入された、局部的に限定された不均一応力状態であることを特徴とする請求項１に記載の複合窓ガラス。
3. 不均一応力状態が、焼付けエナメルを印刷し、次いで焼き付けることにより達成されることを特徴とする請求項２に記載の複合窓ガラス。
4. 不均一応力状態が、局部の熱的プレストレシングにより達成されることを特徴とする請求項２に記載の複合窓ガラス。
5. 熱的プレストレシングが、ガス炎による局部加熱とそれに続く急冷によって生じることを特徴とする請求項４に記載の複合窓ガラス。
6. 熱的プレストレシングが、レーザによる局部加熱とそれに続く急冷によって生じることを特徴とする請求項４に記載の複合窓ガラス。
7. さらなる窓ガラスが、同様にガラスから構成されることを特徴とする請求項１から６の一項に記載の複合窓ガラス。
8. 弱い場所が、少なくとも１枚のさらなる窓ガラス中に同様に導入されることを特徴とする請求項７に記載の複合窓ガラス。
9. 個々の窓ガラスを互いに結合する中間層が、熱可塑性接着シートであることを特徴とする請求項１から８の一項に記載の複合窓ガラス。
10. 弱い場所が、窓ガラスの物体が衝突する側とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項１から９の一項に記載の複合窓ガラス。
11. 車両におけるフロントガラスまたはルーフガラスとしての請求項１から１０の一項に記載の複合窓ガラスの使用。