JP5307800B2 - 防音性窓ガラス要素 - Google Patents
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Description
本発明は、防音性を高めた窓ガラス、すなわち、高められた防音性能を有する窓ガラスに関する。
本発明の窓ガラスは、より詳細には、航空機、より正確には航空機の操縦室における使用について記載されるが、自動車、機関車、船または建築物（住宅建築物、事務所、商業用建物）等も対象とする。
本発明により提起される１つの特別な問題は、特に操縦士の快適性のために、航空機の操縦室における防音性能をいかに高めるかである。特に飛行中の通信がより良好に聞き取られ得るように、操縦室内のノイズの水準を下げる努力が継続的になされているが、安全条件を改善することに対する一定の関心がある。
別の問題は、その防音性能に悪い影響を有さずに、操縦室の窓ガラスの重量をいかに低減するかである。
そのうえ、航空機の窓ガラスは、特に、極限の温度および圧力の条件に関して、例えば鳥により窓ガラスが受ける衝撃等に関して、すべての状況下で、どんな条件でも、比類なき性能を確保しなくてはならない。
航空機の窓ガラスに及ぼされる圧力は、航空機が地上から高い高度に飛ぶときに変化する。そのうえ、窓ガラスの内面および外面の間に、大きな圧力勾配および温度勾配がある。温度は、航空機が飛んでいるときに、例えば、窓ガラスの外面側の約−６０℃から、内面側の＋２０℃まで変化することがある。
以下の説明において、用語「内部」は、航空機の内側等の、窓ガラスを収容する装置の内側に関し、用語「外部」は、航空機の外側等の、装置の外側に関する。さらに、用語「外部」は、外側との直接的接触または外側にできるだけ接近した配置を指すために用いられる。用語「内部」は、内側との直接的接触または内側にできるだけ接近した配置を指すために用いられる。
鳥類衝撃に関して、これらは、例えば、航空機が滑走路を高速で移動しているときまたは航空機が低い高度で飛行しているときに生じる。
一般に、航空機の操縦室の窓ガラスは、プライとも呼ばれ、ガラスおよびプラスチックから作製され一緒に接合されて積層体になるいくつかの硬質な基材から構成される。窓ガラスの重量は、概して、４５または７０ｋｇである。以下の説明において、用語「ガラス」は、鉱物ガラスを意味するものと理解される。
ある従来の構成は、例えば、以下のもの（航空機の本体１ａに固定された、図１に図示された窓ガラス１）である。すなわち、
−３ｍｍの厚さをもつ外部ガラス基材１０、
−ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）および／またはポリウレタン（ＰＵ）から作製され、以下に外部中間層１１と呼ばれる、３から９ｍｍの間の厚さをもつプラスチック中間層、
−８または１０ｍｍの厚さをもつ中間ガラス基材１２、
−２から５ｍｍの厚さをもつ、標準的なやや硬質なＰＶＢシート１３ならびに
−６または８ｍｍの厚さをもつ内部ガラス基材１４
である。
−３ｍｍの厚さをもつ外部ガラス基材１０、
−ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）および／またはポリウレタン（ＰＵ）から作製され、以下に外部中間層１１と呼ばれる、３から９ｍｍの間の厚さをもつプラスチック中間層、
−８または１０ｍｍの厚さをもつ中間ガラス基材１２、
−２から５ｍｍの厚さをもつ、標準的なやや硬質なＰＶＢシート１３ならびに
−６または８ｍｍの厚さをもつ内部ガラス基材１４
である。
このような操縦室の窓ガラスの重量は、約４５ｋｇである。
自動車の分野において知られているように、窓ガラスの防音特性は、米国特許第７１２１３８０号明細書および米国特許第６８２１６２９号明細書に特に記載されているように、高々３ｍｍの厚さをもち、損失係数ｔａｎδおよび剛性率Ｇ’に関して特別な特徴を有する、防音性ＰＶＢ中間層等の防音性中間層を外部ガラス側に用いることにより改善され、両文献は本願に参照により組み込まれる。
航空機の操縦室の窓ガラスの中に防音性中間層を用いるというこの原則を適用して、その防音特性を高めようとする場合、外部ガラス基材に隣接して位置する厚さ３ｍｍのプラスチック中間層を、防音性ＰＶＢに置き替えれば十分である。しかし、意外なことに、防音の改善が示されず、特定の周波数範囲内での防音特性の低下さえあることがわかる。
窓ガラスの防音特性は、周波数の関数としてプロットされた、ｄＢでの防音曲線により図示され得る。
図３は、上述のようなその構造における標準的な航空機の窓ガラスについて、それぞれ３ｍｍ、１０ｍｍおよび６ｍｍの厚さのガラス板ならびに厚さ３ｍｍのＰＵプラスチック中間層をもつ窓ガラス１について（Ｃｃｏｍｐ１の曲線）、厚さ３ｍｍのＰＵプラスチック中間層が、厚さ０．３８ｍｍの防音性ＰＶＢで置き換えられた窓ガラスについて（Ｃｃｏｍｐ２の曲線）、１００から１００００Ｈｚの間の周波数に対して２０℃での防音曲線を示す。
この図は、可聴周波数内にある８００から２０００Ｈｚの間の周波数について２から３ｄＢの防音の損失がある、６００Ｈｚから２５００Ｈｚの間の低下を示す。この低下は、防音の性能を高めるという所望の目的に反している。
したがって、本発明の目的は、特に航空分野において安全基準を満たすために期待される特性である剛性、強度および密封の特性をなお有し、要求される鳥類衝撃耐性および加圧密封性能を特に有しつつ、特に航空のために高められた防音性能を示す防音性窓ガラスを提供することである。
本発明者らは、先行技術に関連して、少なくとも１つの外部防音中間層を用いるが、外部ガラス基材の厚さを３ｍｍから５ｍｍに増加させることにより、高められた防音性能の窓ガラスが得られることを特に示した。
本発明の第１の実施形態によれば、防音性窓ガラスは、第１のガラス基材、少なくとも１つのポリマー中間層、第２のガラス基材、プラスチック基材および第３のガラス基材を含み、
−ポリマー中間層は、２０℃で２００Ｈｚにおいて、高められた音響減衰特性、すなわち、０．６以上の損失係数ｔａｎδおよび２×１０７Ｎ／ｍ２未満の剛性率Ｇ’を有する材料を含み、
−ポリマー中間層の片側に置かれた第１のガラス基材の重量は、窓ガラスの全重量の２０％以上であり、ポリマー中間層の反対側に置かれた他の要素のすべての重量も、窓ガラスの全重量の２０％以上である
ことを特徴とする。
−ポリマー中間層は、２０℃で２００Ｈｚにおいて、高められた音響減衰特性、すなわち、０．６以上の損失係数ｔａｎδおよび２×１０７Ｎ／ｍ２未満の剛性率Ｇ’を有する材料を含み、
−ポリマー中間層の片側に置かれた第１のガラス基材の重量は、窓ガラスの全重量の２０％以上であり、ポリマー中間層の反対側に置かれた他の要素のすべての重量も、窓ガラスの全重量の２０％以上である
ことを特徴とする。
本発明の第２の実施形態によれば、防音性窓ガラスは、第１のガラス基材、少なくとも１つのポリマー中間層、ならびに厚さが少なくとも１５ｍｍの様々な合わされたガラス基材およびプラスチック層を含み、
−ポリマー中間層は、２０℃で２００Ｈｚにおいて、高められた音響減衰特性、すなわち、０．６以上の損失係数ｔａｎδおよび２×１０７Ｎ／ｍ２未満の剛性率Ｇ’を有する材料を含み、
−ポリマー中間層の片側に置かれた第１のガラス基材の重量は、窓ガラスの全重量の２０％以上であり、ポリマー中間層の反対側に置かれた他の要素のすべての重量も、窓ガラスの全重量の２０％以上である
ことを特徴とする。
−ポリマー中間層は、２０℃で２００Ｈｚにおいて、高められた音響減衰特性、すなわち、０．６以上の損失係数ｔａｎδおよび２×１０７Ｎ／ｍ２未満の剛性率Ｇ’を有する材料を含み、
−ポリマー中間層の片側に置かれた第１のガラス基材の重量は、窓ガラスの全重量の２０％以上であり、ポリマー中間層の反対側に置かれた他の要素のすべての重量も、窓ガラスの全重量の２０％以上である
ことを特徴とする。
１つの特徴によれば、ポリマー中間層の両側に接合された第１のガラス基材および第２のガラス基材は、同じ厚さを有する。
したがって、本発明の防音性材料は、２０℃の温度で２００Ｈｚの周波数において、０．６以上の損失係数ｔａｎδおよび２×１０７Ｎ／ｍ２未満の剛性率Ｇ’を有する。損失係数および剛性率は、例えばＭＥＴＲＡＶＩＢ型の粘性解析装置を用いる既知の方法で測定されることが想起される。
防音性中間層は、米国特許第７１２１３８０号明細書および米国特許第６８２１６２９号明細書に記載されているもの等でもある。中間層は、様々な厚さ、特に、０．３８ｍｍ、０．４０ｍｍ、０．４５ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍまたは０．７６ｍｍを有することができる。
好ましくは、防音性中間層は、防音性ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）をベースとする。これは、改善された防音特性を有していない通常のプラスチックフィルムと合わせることができ、通常のプラスチックフィルムは、その組合せの改善された防音特性を損なわない。例えば、少なくとも１つの防音性中間層フィルムを含む積層した層は、ＰＶＢ−ＰＥＴ−アクリレート−ＰＥＴ−ＰＶＢの形であることができる。中間層は、防音性ＰＶＢ層、ならびに標準的ＰＶＢ層および／またはポリウレタン層を含むこともできる。
驚くべきことに、防音性中間層の片面に面して位置するガラスプライは、中間層の反対側に置かれたガラスプライについて、その挙動において独立していると思われる。中間層をもつ窓ガラスのそれぞれのガラスプライの挙動のため、後者は、剪断時に、振動を散逸エネルギーにより弱めることによりノイズを減衰させる機能をする。
その結果、それぞれの構成要素の個々の厚さに応じて窓ガラスの質量を別に分配することにより、少なくとも１つの防音性中間層フィルムを組み込むことにより、特に空気力学的ノイズに対して高められた防音性能を有する窓ガラスが得られる。
驚くべきことに、航空機の窓ガラスとしての用途のために、防音性ＰＶＢ中間層等の、外部中間層の両面に置かれるそれぞれの要素の質量が、標準的な航空機の窓ガラスの要素の質量に関連して変更されない場合、防音によりもたらされる高められた性能は達成されない。
本発明のある実施形態によれば、第１のガラス基材は、３から８ｍｍの間の厚さを有し、ポリマー中間層は、少なくとも０．３８ｍｍの厚さを有し、窓ガラスは、少なくとも、第１の基材の反対側のポリマー中間層に接して置かれた５から１０ｍｍの間の厚さをもつガラス基材、プラスチック基材および３から１０ｍｍの間の厚さをもつさらなるガラス基材から形成される積層された組合せを、第１のガラス基材の反対側に、ポリマー中間層に接合されて含む。
１つの特徴によれば、窓ガラスのプラスチック基材は、１から１０ｍｍの間の厚さを有し、標準的なポリビニルブチラール製またはポリウレタン製である。
最後に、このような防音性窓ガラスは、これが収容される装置の防音を改善するために、様々な用途に向けられ得る。例えば、これは、航空機の窓ガラス、自動車の窓ガラス、鉄道の窓ガラスまたは建築物の窓ガラスを構成することができる。
次に、本発明の他の詳細を、図と併せて説明する。
図１および２は、それらを検討するのをより容易にするために、一定の縮尺で描かれていない。
図１は、先行技術に関連して上述されている。
図２は、本発明に係る窓ガラス２を図示し、以下の構成要素を含む。すなわち、
−窓ガラスが、その意図された最終的な位置に搭載される際に、例えば、外側と接することを意図され、好ましくは５ｍｍの厚さを有する第１のガラス基材２０、
−防音性ＰＶＢから作製され、好ましくは３ｍｍを超えない厚さを有する防音性ポリマー中間層２１、
−好ましくは１０ｍｍの厚さを有する中間ガラス基材２２、
−好ましくは５ｍｍの厚さを有し、標準的な非防音性のＰＶＢである、ある程度ＰＶＢから作製された硬質基材２３および
−例えば、窓ガラスがはめ込まれる装置の内側に接することを意図され、好ましくは６ｍｍの厚さを有するさらなるガラス基材２４
である。
−窓ガラスが、その意図された最終的な位置に搭載される際に、例えば、外側と接することを意図され、好ましくは５ｍｍの厚さを有する第１のガラス基材２０、
−防音性ＰＶＢから作製され、好ましくは３ｍｍを超えない厚さを有する防音性ポリマー中間層２１、
−好ましくは１０ｍｍの厚さを有する中間ガラス基材２２、
−好ましくは５ｍｍの厚さを有し、標準的な非防音性のＰＶＢである、ある程度ＰＶＢから作製された硬質基材２３および
−例えば、窓ガラスがはめ込まれる装置の内側に接することを意図され、好ましくは６ｍｍの厚さを有するさらなるガラス基材２４
である。
もちろん、窓ガラスの構成要素のそれぞれの厚さは、±４０％、特に、±３５％、±３０％、±２５％、±２０％、±１５％、±１０％、±８％、±５％、±３％または±１％以内で特に変化することができる。
すでに上に示したように、窓ガラスがはめ込まれる装置内における所望のノイズの減衰を達成するために、窓ガラス中の任意の箇所に置かれた防音性中間層を使用するのでは不十分である。航空機の窓ガラスは、自動車の窓ガラスよりはるかに厚くはるかに重く、自動車の窓ガラスに適した解決策をそのまま航空機の窓ガラスに適した解決策に置き換えるのは不可能であると思われる。
さらに、本発明は、改善された音響減衰特性を有する中間層を含む窓ガラスを提供し、そのために、中間層の両側の窓ガラスの構成要素の重量は、この重量が窓ガラスの全重量の２０％以上であるように釣り合わされる。
したがって、外部基材２０の重量は、基材２２、２３および２４の組合せの重量と同様に、窓ガラスの全重量の２０％未満であってはならない。
好ましくは、中間層のそれぞれの側のすべての要素の重量は、窓ガラスの全重量の３０％以上または３１．２５％以上でさえある。もちろん、本発明により特許請求されるすべての値には、３５％、３７％、４０％、４２％、４５％および５０％等の、３１．２５％を超え、５０％までの百分率が含まれる。
重量は、防音性ポリマー中間層のそれぞれの側の、ガラス板の枚数および／またはそれらの厚さにより、より容易に調節され得る。
防音性ポリマー中間層２１は、２０℃で、５０Ｈｚまたは好ましくは２００Ｈｚにおいて、０．６以上の損失係数ｔａｎδおよび２×１０７Ｎ／ｍ２未満の剛性率Ｇ’を有する。
仏国特許出願第９６／１４４０４号明細書および独国特許出願第１９７０５５８６．３号明細書は、参照により組み込まれ、例えば、本発明についての防音性フィルムを説明する。
本発明の好ましい実施形態によれば、窓ガラスは、厚さ５ｍｍの外部ガラス基材２０、防音性ポリマー中間層２１、ならびに外部基材の反対側の少なくとも厚さ１５ｍｍの、ガラス層およびプラスチック層の組合せを含む。
本発明の別の好ましい実施形態は、厚さ３から８ｍｍの外部ガラス基材、ポリマー中間層を形成するための少なくとも厚さ０．３８ｍｍの防音性ＰＶＢ、少なくとも厚さ５から８ｍｍの中間ガラス、プラスチック基材および少なくとも厚さ３から１０ｍｍの内部ガラスを含む窓ガラスである。
防音性ポリマー中間層は、防音性ＰＶＢをベースとする。これは、単一の防音性ＰＶＢ層、または変形として、防音層の減衰特性に影響を与えることのない標準的なＰＶＢからもしくはポリウレタン（ＰＵ）から作製されるもの等の、非防音性プラスチック層と合わせた防音性ＰＶＢ層であることができる。例えば、９．６または５．３ｍｍの厚さをもつＰＵ層と合わせた０．３８または０．７６ｍｍの厚さをもつ防音性ＰＶＢ層を提供することが可能である。
図３において、曲線Ｃ１は、本発明に係る窓ガラスの例の防音を示す。
この曲線に対応する窓ガラスは、
−５ｍｍの厚さをもつ第１のガラス基材２０、
−０．３８ｍｍの厚さをもつ防音性ＰＶＢから作製されたプラスチック中間層２１、
−１０ｍｍの中間ガラス基材２２、
−５ｍｍの厚さをもつ標準的なＰＶＢから作製された硬質基材２３および
−６ｍｍの厚さをもつさらなるガラス基材２４
を含む。
−５ｍｍの厚さをもつ第１のガラス基材２０、
−０．３８ｍｍの厚さをもつ防音性ＰＶＢから作製されたプラスチック中間層２１、
−１０ｍｍの中間ガラス基材２２、
−５ｍｍの厚さをもつ標準的なＰＶＢから作製された硬質基材２３および
−６ｍｍの厚さをもつさらなるガラス基材２４
を含む。
この図は、曲線Ｃ１が、上述され、本発明に係らない窓ガラスに対応する比較の曲線、Ｃｃｏｍｐ１およびＣｃｏｍｐ２の上にあることを明らかに示している。本発明に係る窓ガラスのこの例は、したがって、はるかにより良好なノイズの防音を提供する。
本発明に係る例は、その防音性ＰＶＢが２ｍｍのＰＵにより置き換えられた、すなわち、
−５ｍｍの厚さをもつ第１のガラス基材１０、
−２ｍｍの厚さをもつＰＵから作製されたプラスチック中間層１１、
−１０ｍｍの中間ガラス基材１２、
−５ｍｍの厚さをもつＰＶＢから作製された硬質基材１３および
−６ｍｍの厚さをもつさらなるガラス基材１４
を含む他の窓ガラス（曲線Ｃｃｏｍｐ３）と比較された。
−５ｍｍの厚さをもつ第１のガラス基材１０、
−２ｍｍの厚さをもつＰＵから作製されたプラスチック中間層１１、
−１０ｍｍの中間ガラス基材１２、
−５ｍｍの厚さをもつＰＶＢから作製された硬質基材１３および
−６ｍｍの厚さをもつさらなるガラス基材１４
を含む他の窓ガラス（曲線Ｃｃｏｍｐ３）と比較された。
曲線Ｃｃｏｍｐ３は、概して曲線Ｃ１の下にあり、したがって、本発明に係る例の防音能力を有しないことがわかる。
本発明は、このように、改善された防音特性を有するために、防音性ポリマー中間層の両面の要素の同等な剛性が、十分に一様な様式で分布されることを確保するように、防音性ポリマー中間層だけでなく、防音性中間層の両面の要素の質量の適切な分布をも必要とする窓ガラスを提供する。
Claims (9)
- 高められた防音特性を有し、第１のガラス基材（２０）、少なくとも１つのポリマー中間層（２１）、第２のガラス基材（２２）、プラスチック基材（２３）および第３のガラス基材（２４）を含み、
ポリマー中間層（２１）は、２０℃で２００Ｈｚにおいて、高められた音響減衰特性、すなわち、０．６以上の損失係数ｔａｎδおよび２×１０７Ｎ／ｍ２未満の剛性率Ｇ’を有する材料を含み、
ポリマー中間層（２１）の片側に置かれた第１のガラス基材（２０）の重量は、窓ガラスの全重量の２０％以上であり、ポリマー中間層（２１）の反対側に置かれた他の要素のすべての重量も、窓ガラスの全重量の２０％以上である
ことを特徴とする防音性窓ガラス。 - 高められた防音特性を有し、第１のガラス基材（２０）、少なくとも１つのポリマー中間層（２１）、ならびに厚さが少なくとも１５ｍｍの様々な合わされたガラス基材およびプラスチック層を含み、
ポリマー中間層（２１）は、２０℃で２００Ｈｚにおいて、高められた音響減衰特性、すなわち、０．６以上の損失係数ｔａｎδおよび２×１０７Ｎ／ｍ２未満の剛性率Ｇ’を有する材料を含み、
ポリマー中間層（２１）の片側に置かれた第１のガラス基材（２０）の重量は、窓ガラスの全重量の２０％以上であり、ポリマー中間層の反対側に置かれた他の要素のすべての重量も、窓ガラスの全重量の２０％以上である
ことを特徴とする防音性窓ガラス。 - 前記プラスチック基材（２３）が、２０℃で２００Ｈｚにおいて、０．６未満の損失係数ｔａｎδまたは２×１０ ７ Ｎ／ｍ ２ 以上の剛性率Ｇ’を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の防音性窓ガラス。
- ポリマー中間層（２１）の両側に接合された第１のガラス基材（２０）および第２のガラス基材（２２）が、同じ厚さを有す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防音性窓ガラス。
- 第１のガラス基材（２０）が、３から８ｍｍの間の厚さを有すること、ポリマー中間層（２１）が、少なくとも０．３８ｍｍの厚さを有すること、ならびに防音性窓ガラスが、少なくとも、第１の基材の反対側のポリマー中間層（２１）に接して置かれた５から１０ｍｍの間の厚さをもつガラス基材（２２）、プラスチック基材（２３）および３から１０ｍｍの間の厚さをもつさらなるガラス基材（２４）から形成される積層された組合せを、第１のガラス基材（２０）の反対側に、ポリマー中間層（２１）に接合されて含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の防音性窓ガラス。
- ポリマー中間層（２１）が、２０℃で２００Ｈｚにおいて０．６以上の損失係数ｔａｎδおよび２×１０ ７ Ｎ／ｍ ２ 未満の剛性率Ｇ’を有する防音性ポリビニルブチラールをベースとすることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の防音性窓ガラス。
- ポリマー中間層（２１）が、２０℃で２００Ｈｚにおいて０．６以上の損失係数ｔａｎδおよび２×１０ ７ Ｎ／ｍ ２ 未満の剛性率Ｇ’を有する少なくとも１つの防音性ポリビニルブチラール層、ならびに、２０℃で２００Ｈｚにおいて０．６未満の損失係数ｔａｎδまたは２×１０ ７ Ｎ／ｍ ２ 以上の剛性率Ｇ’を有するポリウレタンおよび／または標準的ポリビニルブチラール層を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の防音性窓ガラス。
- プラスチック基材（２３）が、１から１０ｍｍの間の厚さを有し、２０℃で２００Ｈｚにおいて０．６未満の損失係数ｔａｎδまたは２×１０ ７ Ｎ／ｍ ２ 以上の剛性率Ｇ’を有する標準的ポリビニルブチラール製またはポリウレタン製であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の防音性窓ガラス。
- 航空機の窓ガラス、自動車の窓ガラス、鉄道の窓ガラスまたは建築物の窓ガラスを構成することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の防音性窓ガラス。
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