JP6247220B2 - 合わせガラスの冷間曲げ - Google Patents

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Description

本発明は、合わせガラスを含むパネルの冷間曲げ方法に関する。
合わせガラスは、ポリマー材料から形成された中間層によって分離されたいくつかのガラス基材を含む。ガラス基材は単一の鉱物ガラス板を含み、適切な場合には、次のタイプ、すなわち反射防止タイプ、太陽光線防護タイプ、及び耐摩耗タイプなどの１つ又は２つ以上の層で被覆される。
平らな合わせガラスの調製は良好に制御される。曲げガラスの調製は著しく大きい問題をはらみ、付与されるべき曲率が増大するのに伴って問題も大きくなる。曲率が大きい場合には、ガラスが軟質のときにガラス板を事前に熱間曲げすることが必要になる場合がある（概ね５００℃を上回る）。合わせガラスの曲率がさほど大きくない場合には、その製造終了後に冷間曲げすることが考えられる。「冷間曲げ」という表現は、ガラスが軟質でない温度である２００℃未満での曲げを意味する。
ＥＰ ２８２ ４６８は、強化ガラス基材を含む合わせガラスを８０℃と１４０℃の間で曲げることを教示している。８０℃と１４０℃の間の加熱は、合わせガラスの中間層ＰＶＢを軟化させるのに役立つ。
８０℃を上回る冷間曲げがポリマー材料から形成された中間層の許容できない老化をもたらし、この老化は、微細ではあるが肉眼で見える気泡の形成によって反映されるものであること、そしてさらに、有利なことには３０℃と８０℃の間の冷間曲げを実施することによって、曲げに必要な荷重を低減し、そしてまたポリマー材料から形成された中間層とガラス基材との間の剪断応力も低減し、ひいては層間剥離のリスクも低減することが可能であることが現在見いだされた。
本発明は、合わせガラスを含むパネルを３０℃と８０℃の間で曲げる方法に関する。温度が４０℃を上回ると特に申し分ない。７５℃を下回る温度が一般には好適である。４０℃と７５℃の間の温度範囲が特に好適である。このプロセスを実施するために、実際には先ず、中間層が推奨温度範囲（曲げ温度）に達するまで、平らなパネルを加熱し、次いでパネルを曲げる。ポリマー材料から形成された中間層のガラス転移温度を上回る温度にパネルを加熱することが好ましい。ガラス転移温度は、反応速度測定を用いた粘性分析によって見極められる。ガラス転移温度を上回る温度に加熱することは、曲げ加工中のポリマー材料のクリープにとって好ましい。その結果として、前記材料とガラス基材との間の界面に作用する永久剪断応力が低減される。ポリマー材料から形成された中間層は、特に、ポリビニルブチラール（ＰＶＢと呼ばれる）、エチレン／ビニルアセテート、又はイオノマー樹脂膜、特にDuPontによって販売されているSentryGlasであり得る。イオノマー樹脂の場合には、パネルを４５℃を上回る温度に加熱することが好ましい。
パネルの冷間曲げの結果、パネルの合わせガラスが冷間曲げされる。パネルは合わせガラスとは別の構成部分、例えば合わせガラスに対して平行なシートを含むことができる。特に、パネルは合わせガラス自体であり得る。
パネルを３０℃と８０℃の間で加熱するために、加熱エレメント、例えば加熱ブランケットをパネルと並置することによって極めて容易に作業することができる。特に、Vulcanicによって販売されているものを加熱ブランケットとして利用してよい。単に、所期温度が得られるまでパネルを加熱エレメントで覆い、続いて曲げ加工を始めることが可能である。曲げ加工中、加熱エレメントをパネルと並置したままにすることもできる。加熱されたばかりのパネルの曲げを行う一方で、加熱エレメントによって別のパネルの加熱を開始することも可能である。もちろん、合わせガラスの性質及びその寸法（主面及び厚さ）に応じて、プロセスを最適化するためにそれぞれの作業に関する加熱、継続時間、及び速度条件をいかにして見いだすかは、当業者には明らかである。
本発明による方法は、合わせガラスを含むパネルの冷間曲げに適している。特に、パネル内に存在する全てのガラス板を強化（temper）することができる。本発明は、ポリマー材料から形成された中間層によって分離された２枚の強化ガラス板（tempered glass）を含む合わせガラスから成るパネルを冷間曲げするのに特に適している。
特に、本発明は、建造物に取り付けるべき合わせガラス、湾曲して見えなければならない合わせガラスの調製に特に役立つ。特にビジネス街の高層ビルから成るタイプのこれらの建造物は、特に目立った形状を有することができ、同一の建造物に対して互いに異なる形状を有する湾曲パネルを調製することを必要とする場合がある。
従って本発明は、金属フレームワークと、ポリマー材料から形成された中間層によって分離されたガラス基材を含む合わせガラスを含むパネルとを含む曲げガラス張りモジュールの製造方法であって、該合わせガラスが組み立てられた後で、該パネルが該金属フレームワークの形状を成すようにする力によって、該パネルを曲げ、次いでこの形状を保持手段によって保持する製造方法において、該曲げを、該中間層が３０℃と８０℃の間の温度にある間に行う、曲げガラス張りモジュールの製造方法に関する。
合わせガラスを含むパネルと、冷間曲げパネルの形状を保持し、ひいては型として作用し得る金属フレームワークとを含むモジュールを製造する。この金属フレームワークは一般に鋼又は押し出しアルミニウムから形成されている。これを行うために、特にパネルを加熱ブランケット上に置くことによって、パネルを３０℃と８０℃の間に予熱することができ、次いでこれを金属フレームワークと接触させ、そしてパネルがフレームワーク形状を成すようにするために、パネルの１つ又は２つ以上の点に力を加える。加えられる力は例えば、１接触点当たり最大２００ｋｇであり得る。パネルをこのように変形させるために、タイロッド、液圧ジャッキ、ウェイト、又はロボットを利用してよい。パネルは維持されるべき曲率半径に応じて、保持手段、例えばクランプによって、又は接着剤によってフレームワーク上で形状を保持される。もちろん、接着に関与する場合には、パネルをフレームワークに取り付ける際の力を除去する前に、接着剤が十分に硬化する（重合、及び架橋など）ように待機時間が必要となる。好適な構造用接着剤は例えば、参照番号DC 3362でDow Corningによって販売されているシリコーンタイプの接着剤である。維持されるべき曲率が大きい場合には、クランプの使用が必須となる場合がある。本発明により、曲げ作業それ自体（パネルの変形開始と変形終了との間）は高速で、特に１０秒と１２０秒の間で行うことができる。
パネルの「冷間」変形を、パネルを構成するガラス板内に許容できない応力を発生させながら行ってはならない。従って、強化されていないガラスに対して建築業界で許される最大永久応力は１０ＭＰａである。強化ガラスに対して建築業界で許される最大永久応力は４０ＭＰａである。パネル上に付与されるべき曲率に応じて、合わせガラス内に組み立てられた強化ガラス板を使用することが有利な場合がある。
特に、パネルは２つの異なる方向に沿って同時に曲げられてよい（ねじれガラス）。
本発明が関連するパネルは大型であることが可能である。それというのも、パネルは３ｍ2よりも大きく、場合によっては４ｍ2よりも大きく、場合によっては５ｍ2よりも大きい面積の主面を有することができるからである。なお、パネルは（そしてガラス板又は板ガラスも）２つの主面とエッジとを含む。
曲げ加工中に、使用している合わせガラスの最大許容応力を超えないことが望ましい。曲げ振幅を制限する最も重要な因子は、ポリマー材料から形成された中間層と、これと並置されたガラス基材との間の界面に作用する剪断応力であることが判った。好ましくは、合わせガラスは、２０℃におけるこの応力が３ＭＰａ未満、好ましくは２ＭＰａ未満、そしてより好ましくは１．５ＭＰａ未満となるように曲げられる。本発明によれば、ポリマー材料から形成された中間層を３０℃を上回る温度に加熱するのに伴って、曲げ加工中に被る界面の剪断応力は、周囲温度が低下したときの使用中に被る剪断応力よりも著しく低い。このような理由から、曲げを行う前に、予想される曲げが、ポリマー材料から形成された中間層とガラス基材との間の界面に２０℃において作用する剪断応力を超えないかどうかをルーティン試験によって見極めることが望ましい。この専門家の鑑定は、やはり本発明の主題を成す方法によって極めてシンプルに実施することができる。この方法によれば、これらの剪断応力は、偏光フィルムを合わせガラスの主面のうちの一方と並置することによって表示することができる。合わせガラス試料上にこの偏光フィルムを位置決めした後、一方の側ではガラス基材のうちの一方を、そして他方の側では他方のガラス基材を引張ることによって、引張り試験を実施する。応力の出現は透過する色によって反映される、色は応力の強度とともに変化する。このように、場合に応じて、最大許容応力に相当する色を突き止めることで十分である（３ＭＰａ又は２ＭＰａ又は１．５ＭＰａ又は１ＭＰａ、又はその他）。この較正は、合わせガラスの主面と並置されたただ１つの偏光フィルムを用いて実施することができる。この場合、色はほぼ４５°の視角（合わせガラスに対する法線と観察方向との間の角度）で観察するべきである。合わせガラスの主面のそれぞれにフィルムを配置することも可能である。この場合には、応力は任意の観察角で表示することができる。（ポリマー材料から形成された所与の中間層と前記中間層の所与の厚さとに対する）較正を実施した後、合わせガラスの主面に１枚の偏光フィルムを貼付するか、又は２枚の偏光フィルムを貼付する、つまり合わせガラスの主面のそれぞれに１枚の偏光フィルムを貼付することによって、最大剪断応力を超えないことを合わせガラス製造時に容易に確認することができる。このように、本発明は、本発明に基づいて曲げを施して中間層を２０℃の温度に戻した後、ポリマー材料から形成された中間層と、これと並置されてポリマー材料の両側に配置されたガラス基材との間の界面に作用する剪断応力の状態を、パネルの主面に偏光フィルムを貼付することによって、そして次いでパネル及びフィルムを透過した色を表示することによって評価する方法にも係る。続いてこの色を事前に行われた較正の色と比較することによって、ポリマー材料から形成された中間層と前記ガラス基材との間の界面に作用する剪断応力を評価し、そしてこの比較の結果に基づいて、仕様に対するモジュールの適合性を判断する、すなわちそのモジュールを有効とするか又は廃棄することができる。
図１は合わせガラスに変形を加え、そして被った応力を測定するのを可能にする装置を示す図である。 図２は、図１の装置によって合わせガラスに加えられた撓みの関数としての、２つの温度事例（２０及び７０℃）で測定された力の絶対値の合計を示す図である。 図３は、変形を加える力の絶対値の合計の経時的変化を、両温度事例（２０及び７０℃）で示す図である。
例
それぞれの寸法が１９３８×８７６×８ｍｍの２枚の強化モノリシック板ガラスを、それぞれのスキン圧縮力１２０ＭＰａで、４枚のＰＶＢ中間層（ＰＶＢ厚は０．３８ｍｍの４倍）と合体させることにより、強化合わせガラスを製造する。次いで合わせガラスに、図１に示したように変形を施す。合わせガラス１の固定幅２及び固定長さ３を維持し、そして図１に示されているように、下向きの鉛直方向のベクトルによって、固定状態を保持されない側に変位を加える。このことは、組み立て済の合わせガラスを１つの事例では２０℃の温度、そして別の事例では７０℃の温度にもたらした後で実施する。変位を施す結合ロッドの下側に配置された力センサ４は、合わせガラスの周囲の種々異なる点で加えられた力を測定するのを可能にする。いくつかの点で力は引張り力であり、他の点では力は圧縮力であるので、合力はゼロである。従って合わせガラスがもちこたえた荷重は、力の絶対値を加算することによって評価する。図２は、両温度事例で測定された力の絶対値の合計を、撓みの関数として示している。７０℃の加熱が３０％オーダーの荷重低減を可能にすることが判る。図３は、力の絶対値の合計の変化を時間の関数として示している。７０℃までの予熱を伴う試験の場合、合わせガラスは２０℃の周囲空気に直ちに戻されることが知られている。７０℃と２０℃との間で合わせガラスの温度が低下することが、時間を関数として示されている。２０℃で変形させられた合わせガラスと、７０℃で変形させられ２０℃に戻された合わせガラスとを比較すると、７０℃まで予熱する事例において合成力は著しく低いままであって３０％の省力が維持され、そして改善さえされていることが判る。従って、７０℃まで予熱された場合の中間層はより良好に老化することになり、層間剥離の傾向及び白化の傾向が少なくなる。

Claims (15)

  1. 金属フレームワークと、ポリマー材料から形成された中間層によって分離されたガラス基材を含む合わせガラスを含むパネルとを含む曲げガラス張りモジュールの製造方法であって、該合わせガラスが組み立てられた後で、該パネルが該金属フレームワークの形状を成すようにする力によって該パネルを曲げ、次いでこの形状を保持手段によって保持する製造方法において、
    該ポリマー材料が、ポリビニルブチラール、エチレン／ビニルアセテートおよびイオノマー樹脂からなる群から選択され、
    該曲げを、該中間層が３０℃以上７５℃未満の範囲の温度にある間に行うことを特徴とする、曲げガラス張りモジュールの製造方法。
  2. 前記曲げを、前記中間層が４０℃を上回る温度にある間に行うことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 前記中間層は、曲げ加工中、ガラス転移温度よりも高い温度にあることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記中間層はＰＶＢであることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
  5. 少なくとも１つのガラス基材が、強化ガラス板を含むことを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
  6. 前記パネルの全てのガラス基材の全てのガラス板を強化することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
  7. 加熱エレメントを該パネルと並置することにより、前記パネルを加熱することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
  8. 前記加熱エレメントは加熱ブランケットであることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
  9. 前記パネルは２つの異なる方向に沿って同時に曲げられることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
  10. 前記曲げが１０〜１２０秒間にわたって持続することを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
  11. ポリマー材料から形成された中間層と、該中間層と並置されたガラス基材との間の界面に作用する剪断応力が２０℃で３ＭＰａ未満であるように、前記パネルを曲げることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
  12. 前記パネルが３ｍ2よりも大きい面積の主面を有することを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
  13. 前記パネルが４ｍ 2 よりも大きいい面積の主面を有することを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
  14. 前記パネルが５ｍ 2 よりも大きい面積の主面を有することを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
  15. 曲げを施して前記中間層を２０℃の温度に戻した後、ポリマー材料から形成された前記中間層と前記ガラス基材との間の界面に作用する剪断応力の状態を、前記パネルの主面に偏光フィルムを貼付することによって、そして次いで該パネル及び該フィルムを透過した色を表示することによって評価することを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法。
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