JP5706054B2 - 合わせガラス、及びこれが取り付けられた取付構造体 - Google Patents
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Description
本発明は、自動車のウインドシールドなどに用いられる合わせガラス及びこれが取り付けられた取付構造体に関する。
自動車用のガラスは、自動車のエンジン音や走行中に発生する音を遮断すべく遮音性能が求められる。この点について、例えば、特許文献１には、遮音性能は面密度に影響を受ける旨記載されている。つまり、遮音性能を向上させるためには、ガラスの厚みを大きくする必要がある。その一方で、自動車の燃費性向上の観点から、ガラスには軽量化が求められ、そのためにガラスの厚みは小さい方が望ましい。そこで、従来は、これら相反する２つの性能を満足させるため、車外側と車内側のガラスの厚みの和が４ｍｍ前後の合わせガラスが使用されている。
ところで、近年のエコの観点から、ガラスの軽量化の要請はさらに強くなっているが、軽量化をさらに進めると遮音性能が低下することになるため、軽量化と遮音性向上の両方を兼ね備えた合わせガラスには未だ改良の余地があった。なお、このような問題は、自動車のガラスのみならず、軽量化と遮音性が要求される合わせガラス全般に起こり得る問題である。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、さらなる軽量化によっても遮音性を維持することができる合せガラス、及びこれが取り付けられた取付構造体を提供することを目的とする。
本発明に係る合わせガラスは、第１ガラス板と、前記第１ガラス板と対向配置される第２ガラスと、前記第１ガラスと第２ガラスとの間に挟持される中間膜と、を備え、前記第１ガラス板の厚みと前記第２ガラス板の厚みの和が２．４〜３．８ｍｍであり、前記中間膜のヤング率は、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃において、１００〜１０００ＭＰａである。
上記合わせガラスにおいては、前記第１ガラス板の厚みと前記第２ガラス板の厚みの和を２．６〜３．４ｍｍとすることができる。
上記合わせガラスにおいては、前記第１ガラス板の厚みを、前記第２ガラス板の厚みよりも大きくすることができる。
このとき、前記第１ガラス板の厚みを１．８〜５．０ｍｍとすることができる。また、前記第２ガラス板の厚みを０．６〜５．０ｍｍとすることができる。
上記合わせガラスにおいては、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃において、前記中間膜のｔａｎδを、０．１〜３．０とすることができる。
上記合わせガラスにおいては、前記中間膜の厚みを、０．５〜５．０ｍｍとすることができる。
また、本発明に係る合わせガラスの取付構造体は、上述したいずれかの合わせガラスと、当該合わせガラスを、垂直からの取付け角度が４５度以下に取り付ける取付部と、を備えている。このような取付構造体は、例えば、自動車、建築物などであり、取付部とは合わせガラスを取り付けるフレームなどである。また、取付部に対し、合わせガラスは公知の方法で取り付けることができる。
本発明によれば、さらなる軽量化によっても遮音性を維持することができる。
１ 外側ガラス板（第１ガラス板）
２ 内側ガラス板（第２ガラス板）
３ 中間膜
２ 内側ガラス板（第２ガラス板）
３ 中間膜
以下、本発明に係る合わせガラスの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る合わせガラスの断面図である。同図に示すように、本実施形態に係る合わせガラスは、外側ガラス板（第１ガラス板）１、内側ガラス板（第２ガラス板）２、及びこれらのガラス板の間に挟持される中間膜３で構成されている。外側ガラス１とは、外乱を受けやすい側に配置されるガラス板であり、内側ガラス２は、その反対側に配置されるガラス板である。したがって、例えば、この合わせガラスを自動車のガラスとして用いる場合には、車外側のガラス板が外側ガラス板になり、建築材として用いる場合には、屋外を向く側が外側ガラス板になる。但し、受け得る外乱によっては、これとは反対の配置になることもある。以下、各部材について説明する。
＜１．外側ガラス板及び内側ガラス板＞
外側ガラス板１及び内側ガラス板２は、公知のガラス板を用いることができ、熱線吸収ガラス、あるいは一般的なクリアガラスやグリーンガラス、またはＵＶグリーンガラスで形成することもできる。但し、この合わせガラスを自動車の窓に用いる場合には、自動車が使用される国の安全規格に沿った可視光線透過率を実現する必要がある。例えば、外側ガラス板１により必要な日射吸収率を確保し、内側ガラス板２により可視光線透過率が安全規格を満たすように調整することができる。以下に、クリアガラスの組成の一例と、熱線吸収ガラスの組成の一例を示す。
外側ガラス板１及び内側ガラス板２は、公知のガラス板を用いることができ、熱線吸収ガラス、あるいは一般的なクリアガラスやグリーンガラス、またはＵＶグリーンガラスで形成することもできる。但し、この合わせガラスを自動車の窓に用いる場合には、自動車が使用される国の安全規格に沿った可視光線透過率を実現する必要がある。例えば、外側ガラス板１により必要な日射吸収率を確保し、内側ガラス板２により可視光線透過率が安全規格を満たすように調整することができる。以下に、クリアガラスの組成の一例と、熱線吸収ガラスの組成の一例を示す。
（クリアガラス）
ＳｉＯ2:７０〜７３質量％
Ａｌ2Ｏ3：０．６〜２．４質量％
ＣａＯ：７〜１２質量％
ＭｇＯ：１．０〜４．５質量％
Ｒ2Ｏ：１３〜１５質量％（Ｒはアルカリ金属）
Ｆｅ2Ｏ3に換算した全酸化鉄（Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3）：０．０８〜０．１４質量％
ＳｉＯ2:７０〜７３質量％
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ＣａＯ：７〜１２質量％
ＭｇＯ：１．０〜４．５質量％
Ｒ2Ｏ：１３〜１５質量％（Ｒはアルカリ金属）
Ｆｅ2Ｏ3に換算した全酸化鉄（Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3）：０．０８〜０．１４質量％
（熱線吸収ガラス）
熱線吸収ガラスの組成は、例えば、クリアガラスの組成を基準として、Ｆｅ2Ｏ3に換算した全酸化鉄（Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3）の比率を０．４〜１．３質量％とし、ＣｅＯ2の比率を０〜２質量％とし、ＴｉＯ2の比率を０〜０．５質量％とし、ガラスの骨格成分（主に、ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3）をＴ−Ｆｅ2Ｏ3、ＣｅＯ2およびＴｉＯ2の増加分だけ減じた組成とすることができる。
熱線吸収ガラスの組成は、例えば、クリアガラスの組成を基準として、Ｆｅ2Ｏ3に換算した全酸化鉄（Ｔ−Ｆｅ2Ｏ3）の比率を０．４〜１．３質量％とし、ＣｅＯ2の比率を０〜２質量％とし、ＴｉＯ2の比率を０〜０．５質量％とし、ガラスの骨格成分（主に、ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3）をＴ−Ｆｅ2Ｏ3、ＣｅＯ2およびＴｉＯ2の増加分だけ減じた組成とすることができる。
一般的には、軽量化と遮音性を両立する外側ガラス板と内側ガラス板の厚みの合計は４．０ｍｍ程度であるところ、本実施形態に係る合わせガラスにおいては、軽量化を目的としているため、外側ガラス板１と内側ガラス板２の厚みの合計は、２．４〜３．８ｍｍであることが好ましく、２．６〜３．４ｍｍであることがさらに好ましく、２．７〜３．２ｍｍであることが特に好ましい。このように、軽量化のためには、外側ガラス板１と内側ガラス板２との合計の厚みを小さくすることが必要であるので、各ガラス板のそれぞれの厚みは、特には限定されないが、例えば、以下のように、外側ガラス板１と内側ガラス板２の厚みを決定することができる。
外側ガラス板１は、主として、外部からの障害に対する耐久性、耐衝撃性が必要であり、例えば、この合わせガラスを自動車のウインドシールドとして用いる場合には、小石などの飛来物に対する耐衝撃性能が必要である。他方、厚いほど重量が増し好ましくない。この観点から、外側ガラス板１の厚みは１．８ｍｍ以上、１．９ｍｍ以上、２．０ｍｍ以上、２．１ｍｍ以上、２．２ｍｍ以上の順で好ましい。一方、外側ガラスの厚みの上限は、５．０ｍｍ以下、４．０ｍｍ以下、３．１ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、２．４ｍｍ以下の順で好ましい。この中で、２．１ｍｍより大きく２．５ｍｍ以下、特に、２．２ｍｍ以上２．４ｍｍ以下が好ましい。何れの厚みを採用するかは、ガラスの用途に応じて決定することができる。
上記のように外側ガラス板１の厚みを規定する場合、内側ガラス板２は、合わせガラスの軽量化のため、外側ガラス板１よりも厚みを小さくすることが好ましい。具体的には、ガラスの強度を考慮すると、内側ガラス板２の厚みは、０．６ｍｍ以上、０．８ｍｍ以上、１．０ｍｍ以上、１．３ｍｍ以上の順で好ましい。一方、内側ガラス板２の厚みの上限は、５．０ｍｍ以下、４．０ｍｍ以下、３．１ｍｍ以下、２．５ｍ以下、２．０ｍｍ以下、１．６ｍｍ以下、１．４ｍｍ以下、１．３ｍｍ以下、１．１ｍｍ未満の順で好ましい。この中で、例えば、０．６ｍｍ以上１．１ｍｍ未満、または２．１ｍｍより大きく２．５ｍｍ以下、特に、２．２ｍｍ以上２．４ｍｍ以下が好ましい。内側ガラス板２についても、何れの厚みを採用するかは、ガラスの用途に応じて決定することができる。
また、本実施形態に係る外側ガラス板１及び内側ガラス板２の形状は、平面形状及び湾曲形状のいずれであってもよい。しかしながら、後述するガラスの音響透過損失（ＳＴＬ）は湾曲形状の方が低下するため、湾曲形状ガラスは特に音響対策が必要である。湾曲形状の方が平面形状よりＳＴＬ値が低下するのは湾曲形状の方が共振による影響が大きいためと考えられる。
さらに、ガラスが湾曲形状である場合には、ダブリ量が大きくなると遮音性能が低下するとされている。ダブリ量とは、ガラス板の曲げを示す量であり、例えば、図２に示すように、ガラス板の上辺の中央と下辺の中央とを結ぶ直線Ｌを設定したとき、この直線Ｌとガラス板との距離のうち最も大きいものをダブリ量Ｄと定義する。
図３は、湾曲形状のガラス板と、平面形状のガラス板の、一般的な周波数と音響透過損失の関係を示すグラフである。図３によれば、湾曲形状のガラス板は、ダブリ量が３０〜３８ｍｍの範囲では、音響透過損失に大きな差はないが、平面形状のガラス板と比べると、４０００Ｈｚ以下の周波数帯域で音響透過損失が低下していることが分かる。したがって、湾曲形状のガラス板を作製する場合、ダブリ量は小さい方がよいが、例えば、ダブリ量が３０ｍｍを超える場合には、後述するように、中間膜のコア層のヤング率を１８ＭＰａ（周波数１００Ｈｚ，温度２０℃）以下とすることが好ましい。
ここで、ガラス板が湾曲している場合の厚みの測定方法の一例について説明する。まず、測定位置については、図４に示すように、ガラス板の左右方向の中央を上下方向に延びる中央線Ｓ上の上下２箇所である。測定機器は、特には限定されないが、例えば、株式会社テクロック製のＳＭ−１１２のようなシックネスゲージを用いることができる。測定時には、平らな面にガラス板の湾曲面が載るように配置し、上記シックネスゲージでガラス板の端部を挟持して測定する。なお、ガラス板が平坦な場合でも、湾曲している場合と同様に測定することができる。
＜２．中間膜＞
上記のように、外側ガラス板１と内側ガラス板２の合計厚みを小さくすると、一般的には遮音性が低下するという問題が懸念されるが、この点について、本発明者は、以下のように検討した。
上記のように、外側ガラス板１と内側ガラス板２の合計厚みを小さくすると、一般的には遮音性が低下するという問題が懸念されるが、この点について、本発明者は、以下のように検討した。
まず、人間が聞き取りやすい音の周波数は、一般的に２０００〜５０００Ｈｚといわれている。また、一般的に、４．０ｍｍ程度の厚みの合わせガラスは、コインシデンス効果により、この２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域で遮音性能が低下することも知られている。図５は、外側ガラス板と内側ガラス板の厚みがそれぞれ２．０ｍｍの合わせガラスにおける周波数と音響透過損失（ＳＬＴ）との関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。このグラフによれば、人間が聞き取りやすい２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域で音響透過損失が低下していることが分かる。
この点についてさらに検討すると、一般的に、ガラスは、厚みが小さくなると、以下の数１などに示されるように、コインシデンス周波数が高周波数側にシフトすることが知られている。
図６は、一般的なヤング率の比較的低い中間膜を使用した合わせガラスの周波数と音響透過損失（ＳＴＬ）との関係を示すグラフである。同図に示すように、外側ガラス板及び内側ガラス板がともに２ｍｍの第１合わせガラスのＳＴＬと、外側ガラス板が２ｍｍ、内側ガラス板が１．５ｍｍの第２合わせガラスのＳＴＬとを比較すると、総厚の小さい第２合わせガラスのコインシデンス周波数は、第１合わせガラスよりも高周波数側にシフトしていることが分かる。さらに、総厚を小さくすることで、面密度が低下していることから、ＳＴＬも低下している。
しかしながら、本発明者は、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃において、ヤング率が１００ＭＰａ以上の中間膜３を用いると、ガラス板の総厚を小さくしても、上述した２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域において、音響透過損失が総厚の大きい合わせガラスよりも向上することを見出した。図７は、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃において、ヤング率が１００ＭＰａの中間膜３を用いたときの、外側ガラス板及び内側ガラス板がともに２ｍｍの第３合わせガラスのＳＴＬと、外側ガラス板が２ｍｍ、内側ガラス板が１．０ｍｍの第４合わせガラスのＳＴＬを示すグラフである。同図によれば、第４合わせガラスのように内側ガラス板２の厚みを１．０ｍｍまで小さくしても、総厚の大きい第３合わせガラスと比べ、コインシデンス周波数が高周波数側にシフトするものの、上記周波数領域では、音響透過損失はほとんど低下せず、むしろ向上する領域が生じ、遮音性能が向上することを見出した。
以上のような観点から、合わせガラスの総厚及び各ガラス板１、２の厚みを上述したように規定するとともに、中間膜３は、ヤング率を基準として選択することができる。具体的には、周波数１００Ｈｚ，温度２０度において、１００〜１０００ＭＰａであることが好ましく、２００〜１０００ＭＰａであることがさらに好ましい。更には、４００〜１０００ＭＰａが好ましい。後述のように、ヤング率が小さすぎると上述した周波数領域においてコインシデンス周波数が上昇する現象がおきないためであり、他方、大きすぎると耐衝撃性能が低下するため好ましくない。測定方法としては、例えば、Metravib社製固体粘弾性測定装置DMA 50を用い、ひずみ量０．０５％にて周波数分散測定を行うことができる。以下、本明細書においては、特に断りのない限り、ヤング率は上記方法での測定値とする。但し、ヤング率が２００ＭＰａ以下の場合の測定は実測値を用いるが、２００ＭＰａより大きい場合には実測値に基づく算出値を用いる。この算出値とは、実測値からWLF法を用いることで算出されるマスターカーブに基づくものである。
また、中間膜のｔａｎδは、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃において、０．１〜３．０であることが好ましく、０．１〜１．０であることがさらに好ましく、０．２〜０．４であることが特に好ましい。ｔａｎδが上記範囲にあると、音を吸収しやすくなり、遮音性能が向上する。しかし、ｔａｎδが大きくなりすぎると、中間膜３が柔らかくなりすぎ、取り扱いが困難になるため、好ましくない。逆に小さくなりすぎると、中間膜３が硬くなりすぎて、耐衝撃性能が低下するため、好ましくない。
中間膜３を構成する材料は、特には限定されないが、少なくともヤング率が上記のような範囲とすることができる材料であることが必要である。例えば、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）によって構成することができる。ポリビニルブチラール樹脂は、各ガラス板との接着性や耐貫通性に優れるので好ましい。
一般に、ポリビニルアセタール樹脂の硬度は、（ａ）出発物質であるポリビニルアルコールの重合度、（ｂ）アセタール化度、（ｃ）可塑剤の種類、（ｄ）可塑剤の添加割合などにより制御することができる。したがって、それらの条件から選ばれる少なくとも１つを適切に調整することにより、硬質なポリビニルブチラール樹脂を作成することができる。さらに、アセタール化に用いるアルデヒドの種類、複数種類のアルデヒドによる共アセタール化か単種のアルデヒドによる純アセタール化かによっても、ポリビニルアセタール樹脂の硬度を制御することができる。一概には言えないが、炭素数の多いアルデヒドを用いて得られるポリビニルアセタール樹脂ほど、軟質となる傾向がある。なお、所定のヤング率が得られる場合は、上記樹脂等に限定されることはなく、必要に応じて他の添加剤を配合することもできる。
また、中間膜３は、例えば、０．５〜５.０ｍｍであることが好ましく、０．６〜３．０ｍｍであることがさらに好ましい。中間膜３が小さくなりすぎると、遮音性能が低下したり、あるいは耐貫通性能が低下するおそれがあることによる。他方、大きくなりすぎるとコストアップにつながり好ましくない。なお、中間膜３は、一枚の層で形成することもできるが、同じ材料からなる層を積層することで構成することもできる。同じ材料の層を積層する場合には、層の間にフィルムを挟んでもよい。この場合、中間膜の厚みは、フィルムを除いた中間膜の層の和を言う。
なお、中間膜３の厚みは全面に亘って一定である必要はなく、例えば、ヘッドアップディスプレイに用いられる合わせガラス用に楔形にすることもできる。この場合、中間膜３の厚みは、最も厚みの薄い箇所、つまり合わせガラスの最下辺部を測定する。中間膜３が楔形の場合、外側ガラス板及び内側ガラス板は、平行に配置されないが、このような配置も本発明における外側ガラス板と内側ガラス板との「対向配置」に含まれるものとする。すなわち、本発明の「対向配置」は、例えば、１ｍ当たり３ｍｍ以下の変化率で厚みが広くなる中間膜３を使用した時の外側ガラス板１と内側ガラス板２の配置を含む。
＜３．合わせガラスの製造方法＞
本実施形態に係る合わせガラスの製造方法は、特に限定されず、従来公知の合わせガラスの製造方法を採用することができる。例えば、まず、中間膜３を外側ガラス板１及び内側ガラス板２の間に挟み、これをゴムバッグに入れ、減圧吸引しながら約７０〜１１０℃で予備接着する。予備接着の方法は、これ以外でも可能である。例えば、中間膜３を外側ガラス板１及び内側ガラス板２の間に挟み、オーブンにより４５〜６５℃で加熱する。続いて、この合わせガラスを０．４５〜０．５５ＭＰａでロールにより押圧する。次に、この合わせガラスを、再度オーブンにより８０〜１０５℃で加熱した後、０．４５〜０．５５ＭＰａでロールにより再度押圧する。こうして、予備接着が完了する。
本実施形態に係る合わせガラスの製造方法は、特に限定されず、従来公知の合わせガラスの製造方法を採用することができる。例えば、まず、中間膜３を外側ガラス板１及び内側ガラス板２の間に挟み、これをゴムバッグに入れ、減圧吸引しながら約７０〜１１０℃で予備接着する。予備接着の方法は、これ以外でも可能である。例えば、中間膜３を外側ガラス板１及び内側ガラス板２の間に挟み、オーブンにより４５〜６５℃で加熱する。続いて、この合わせガラスを０．４５〜０．５５ＭＰａでロールにより押圧する。次に、この合わせガラスを、再度オーブンにより８０〜１０５℃で加熱した後、０．４５〜０．５５ＭＰａでロールにより再度押圧する。こうして、予備接着が完了する。
次に、本接着を行う。予備接着がなされた合わせガラスを、オートクレーブにより、８〜１５気圧で、１００〜１５０℃によって、本接着を行う。具体的には、１４気圧で１４５℃の条件で本接着を行うことができる。こうして、本実施形態に係る合わせガラスが製造される。
＜４．合わせガラスの取付構造＞
上述した合わせガラスは、例えば、自動車、建築物などの取付構造体に取付けることができる。このとき、合わせガラスは、取付部を介して取付構造物に取付けられる。取付部とは、例えば、自動車に取付けるためのウレタン枠などのフレーム、接着材、クランプなどが該当する。自動車への取付の一例を挙げると、図８（ａ）に示すように、まず、合わせガラス１０の両端にピン５０を取付けておき、取付対象となる自動車のフレーム７０に接着材６０を塗布する。フレームには、ピンが挿入される貫通孔８０が形成されている。そして、図８（ｂ）に示すように、合わせガラス１０をフレーム７０に取付ける。まず、ピン５０を貫通孔８０に挿入し、合わせガラス１０をフレーム７０に対して仮止めする。このとき、ピン５０には段差が形成されているため、ピン５０は貫通孔８０の途中までしか挿入されず、これにより、フレーム７０と合わせガラス１０との間に隙間が生じる。そして、この隙間には上述した接着材６０が塗布されているため、時間の経過とともに接着材６０を介して合わせガラス１０とフレーム７０が固定される。
上述した合わせガラスは、例えば、自動車、建築物などの取付構造体に取付けることができる。このとき、合わせガラスは、取付部を介して取付構造物に取付けられる。取付部とは、例えば、自動車に取付けるためのウレタン枠などのフレーム、接着材、クランプなどが該当する。自動車への取付の一例を挙げると、図８（ａ）に示すように、まず、合わせガラス１０の両端にピン５０を取付けておき、取付対象となる自動車のフレーム７０に接着材６０を塗布する。フレームには、ピンが挿入される貫通孔８０が形成されている。そして、図８（ｂ）に示すように、合わせガラス１０をフレーム７０に取付ける。まず、ピン５０を貫通孔８０に挿入し、合わせガラス１０をフレーム７０に対して仮止めする。このとき、ピン５０には段差が形成されているため、ピン５０は貫通孔８０の途中までしか挿入されず、これにより、フレーム７０と合わせガラス１０との間に隙間が生じる。そして、この隙間には上述した接着材６０が塗布されているため、時間の経過とともに接着材６０を介して合わせガラス１０とフレーム７０が固定される。
このような合わせガラスの取付構造体への取付において、合わせガラス１０の取付角度はθは、図８（ｃ）に示すように、垂直Ｎから４５度以下にすることが好ましい。
＜５．特徴＞
本実施形態によれば、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃において、中間膜３のヤング率を１００〜１０００ＭＰａとしているため、外側ガラス板１と内側ガラス板２の総厚を小さくしても、総厚が大きい合わせガラスに比べ、２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域での音響透過損失を向上させることができる。これにより、合わせガラスの軽量化が可能となるとともに、懸念される遮音性能については、人間が聞き取りやすい周波数領域において低下するのが防止される。
本実施形態によれば、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃において、中間膜３のヤング率を１００〜１０００ＭＰａとしているため、外側ガラス板１と内側ガラス板２の総厚を小さくしても、総厚が大きい合わせガラスに比べ、２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域での音響透過損失を向上させることができる。これにより、合わせガラスの軽量化が可能となるとともに、懸念される遮音性能については、人間が聞き取りやすい周波数領域において低下するのが防止される。
以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されない。
＜１．外側ガラス板の厚みの評価＞
まず、外側ガラス板の厚みの評価を行った。ここでは、以下に示す７つの合わせガラスを準備した。各合わせガラスは、外側ガラス板、内側ガラス板、及びこれらに挟持される中間膜で構成されている。中間膜の厚みは０．７６ｍｍ、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃におけるヤング率は１００ＭＰａとした。
まず、外側ガラス板の厚みの評価を行った。ここでは、以下に示す７つの合わせガラスを準備した。各合わせガラスは、外側ガラス板、内側ガラス板、及びこれらに挟持される中間膜で構成されている。中間膜の厚みは０．７６ｍｍ、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃におけるヤング率は１００ＭＰａとした。
上記各合わせガラスを垂直から６０度の角度をなすように配置し、平均粒径が約１０ｍｍの花崗岩を時速６４ｋｍで各合わせガラスに衝突させた。各合わせガラスには、それぞれ３０個の花崗岩を衝突させ、亀裂の発生率を算出した。結果は、図９の通りである。同図に示すように、外側ガラス板の厚さが２．１ｍｍである合わせガラス１〜５は、内側ガラス板の厚さに関わらず、亀裂の発生率が５％以下であった。一方、外側ガラス板の厚みが１．８ｍｍ以下である合わせガラス６，７は、内側ガラスの厚さにかかわらず、亀裂の発生率が８％となった。したがって、飛来物に対する耐衝撃性の観点から、外側ガラス板の厚さは、上記のように、１．８ｍｍより大きいことが好ましい。更に好ましくは２．０ｍｍ以上である。
＜２．中間膜のヤング率に関する評価＞
以下の通り、各ガラス板の厚みと中間膜のヤング率を変化させ、実施例及び比較例に係る合わせガラスを準備した。各ガラス板は、上述したクリアガラスで形成した。中間膜の厚みは０．７６ｍｍとした。また、中間膜の厚みは、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃で測定している。この条件は、以下の説明ですべて同じである。
以下の通り、各ガラス板の厚みと中間膜のヤング率を変化させ、実施例及び比較例に係る合わせガラスを準備した。各ガラス板は、上述したクリアガラスで形成した。中間膜の厚みは０．７６ｍｍとした。また、中間膜の厚みは、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃で測定している。この条件は、以下の説明ですべて同じである。
上記実施例及び比較例について、音響透過損失をシミュレーションにより、評価した。シミュレーション条件は、以下の通りである。
まず、シミュレーションは、音響解析ソフト（ＡＣＴＲＡＮ、Ｆｒｅｅ Ｆｉｅｌｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）を用いて行った。このソフトでは、有限要素法を用いて次の波動方程式を解くことにより、合わせガラスの音響透過損失（透過音圧レベル／入射音圧レベル）を算出することができる。
次に、算出条件について説明する。
(1) モデルの設定
本シミュレーションで用いた合わせガラスのモデルを図１０に示す。このモデルでは、音の発生源側から外側ガラス板、中間膜、内側ガラス板、ウレタン枠の順で積層した合わせガラスを規定している。ここで、ウレタン枠をモデルに追加しているのは、ウレタン枠の有無により音響透過損失の算出結果に少なからず影響があると考えられる点、及び、合わせガラスと車両のウインドシールドの間にはウレタン枠が用いられて接着していることが一般的である点を考慮したためである。
(2) 入力条件１(寸法等)
(1) モデルの設定
本シミュレーションで用いた合わせガラスのモデルを図１０に示す。このモデルでは、音の発生源側から外側ガラス板、中間膜、内側ガラス板、ウレタン枠の順で積層した合わせガラスを規定している。ここで、ウレタン枠をモデルに追加しているのは、ウレタン枠の有無により音響透過損失の算出結果に少なからず影響があると考えられる点、及び、合わせガラスと車両のウインドシールドの間にはウレタン枠が用いられて接着していることが一般的である点を考慮したためである。
(2) 入力条件１(寸法等)
なお、ガラス板の寸法である８００×５００ｍｍは、実際の車両で用いられるサイズよりも小さい。ガラスサイズが大きくなるとSTL値は悪くなる傾向にあるが、これは、サイズが大きいほど拘束箇所が大きくなり、それにともない振幅が大きくなるからである。但し、ガラスサイズが異なっても、上述した周波数毎の相対的値の傾向は同じである。
また、ランダム拡散音波とは、所定の周波数の音波が外側ガラス板に対してあらゆる方向の入射角をもって伝番していく音波であり、音響透過損失を測定する残響室での音源を想定したものとなっている。
(3) 入力条件２(物性値)
［中間膜のヤング率及び損失係数について］
主な周波数毎に異なった値を用いた。これは、中間膜は粘弾性体のため、粘性効果によりヤング率は周波数依存性が強いためである。なお、温度依存性も大きいが、今回は温度一定（２０℃）を想定した物性値を用いた。
なお、以上のシミュレーション方法は、以下の３，４項においても同じである。
(3) 入力条件２(物性値)
主な周波数毎に異なった値を用いた。これは、中間膜は粘弾性体のため、粘性効果によりヤング率は周波数依存性が強いためである。なお、温度依存性も大きいが、今回は温度一定（２０℃）を想定した物性値を用いた。
結果は、図１１〜図１５のグラフに示すとおりである。図１１〜図１３によれば、内側ガラス板の厚みが小さくても実施例１〜３は、比較例３〜５に比べ、それぞれ人間に聞き取りやすい２０００〜５０００Ｈｚの周波数域での遮音性能が高くなる領域が表れている。また、図１４及び図１５に示すように、比較例１，２のように内側ガラス板の厚みを小さくすれば、比較例６，７と比べ、音響透過損失が高くなる領域が生じるが、その領域は、５０００Ｈｚ以上の領域であり、人間が聞き取りやすい周波数域からは外れていることが分かる。これは、中間膜のヤング率が１００ＭＰａよりも小さいことに起因すると考えられる。したがって、ガラス板の総厚を小さくしても、中間膜のヤング率が１００ＭＰａ以上であれば、人間に聞き取りやすい２０００〜５０００Ｈｚの周波数域での遮音性能が高くなる領域が表れることが分かった。
＜３．ガラス板の総厚に関する評価＞
以下の通り、実施例及び比較例に係る合わせガラスを準備した。ここでは、内側ガラス板の厚みを変化させ、音響透過損失を上記シミュレーション方法により算出した。中間膜の厚みは０．７６ｍｍ、ヤング率はすべて１００ＭＰａとした。
以下の通り、実施例及び比較例に係る合わせガラスを準備した。ここでは、内側ガラス板の厚みを変化させ、音響透過損失を上記シミュレーション方法により算出した。中間膜の厚みは０．７６ｍｍ、ヤング率はすべて１００ＭＰａとした。
結果は、図１６のグラフに示すとおりである。この結果によれば、実施例４〜１１は、比較例８の総厚が４．０ｍｍの合わせガラスよりも、ガラス板の総厚が小さいにも関わらず、２０００〜５０００Ｈｚの周波数域の中で音響透過損失が高い領域が表れている。この結果は、実施例１０のように、両ガラス板の厚みが同じである場合でも同様であった。したがって、ガラス板の総厚を３．８ｍｍ以下にすると、一般的な４．０ｍｍの合わせガラスと比べ、人間に聞き取りやすい２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域での遮音性能が高くなる領域が表れることが分かった。すなわち、ガラス板の総厚が小さくなっても、全体として遮音性能が低下しないことが分かった。
＜４．合わせガラスの取付角度に関する評価＞
続いて、音の入射角を変化させたシミュレーションにより、合わせガラスの取付角度について評価を行った。ここでは、垂直からの角度を０〜７５度に変化させて音響透過損失を算出した。各ガラス板は、上述したクリアガラスで形成した。また、中間膜の厚みは０．７６ｍｍとし、ヤング率は１００ＭＰａとした。また、外側ガラス板及び内側ガラス板の厚みは、それぞれ、２．０ｍｍ、１．０ｍｍとした。
続いて、音の入射角を変化させたシミュレーションにより、合わせガラスの取付角度について評価を行った。ここでは、垂直からの角度を０〜７５度に変化させて音響透過損失を算出した。各ガラス板は、上述したクリアガラスで形成した。また、中間膜の厚みは０．７６ｍｍとし、ヤング率は１００ＭＰａとした。また、外側ガラス板及び内側ガラス板の厚みは、それぞれ、２．０ｍｍ、１．０ｍｍとした。
上記実施例及び比較例について、音響透過損失を上記シミュレーション方法により、評価した。但し、入力条件として合わせガラスの取付角度を追加してシミュレーションを行った。結果は、図１７に示すとおりである。同図によれば、取付角度が６０度を超えると、３０００Ｈｚ付近の周波数で、音響透過損失が急激に低下していることが分かる。したがって、人間に聞き取りやすい２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域での遮音性能を高くするためには、合わせガラスの垂直からの取付角度を４５度以下とすることが好ましいことが分かった。また、６０度以下であれば、遮音性能を高めることができ、場合によっては、７５度以下とすることで、遮音性能を高めることができる。
Claims (7)
- 第１ガラス板と、
前記第１ガラス板と対向配置される第２ガラス板と、
前記第１ガラス板と第２ガラス板との間に挟持される中間膜と、
を備え、
前記第１ガラス板の厚みと前記第２ガラス板の厚みの和が２．４〜３．８ｍｍであり、
前記中間膜のヤング率は、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃において、１００〜１０００ＭＰａである、合わせガラス。 - 前記第１ガラス板の厚みと前記第２ガラスの厚みの和が２．６〜３．４ｍｍである、請求項１に記載の合わせガラス。
- 前記第１ガラス板の厚みが、前記第２ガラス板の厚みよりも大きい、請求項１または２に記載の合わせガラス。
- 前記第１ガラス板の厚みが１．８ｍｍ〜３．１ｍｍである、請求項３に記載の合わせガラス。
- 前記第２ガラス板の厚みが０．６〜３．１ｍｍである、請求項４に記載の合わせガラス。
- 前記中間膜の厚みが、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍである、請求項１から５のいずれかに記載の合わせガラス。
- 請求項１から６のいずれかに記載の合わせガラスと、
前記合わせガラスを、垂直からの取付け角度が４５度以下に取り付ける取付部と、
を備えている、合わせガラスの取付構造体。
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