JPH07507247A - 耐衝撃性ガラス張り構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 耐衝撃性ガラス張り構造体 技術分野 本発明は、人または他の手段によって投げられた物体による貫通を十分に阻止す るガラス張り構造体に関するものである。詳しくは、この構造体は、嵐によって 飛ばされた物体や、通常盗みにおいて家宅侵入するために用いられる、煉瓦、岩 石、棒、野球バット、そしてタイヤレバー（ｔｉｒｅ　１ｒｏｎ）などの物体に よる貫通を阻止する。

背景技術 様々なタイプのガラス張り構造体が開発されており、それらは、それらの表面に 飛んでくる物体による貫通を阻止するものである。一般に安全ガラスと呼称され ている、多数のガラスシートと中間層とからなるガラス積層体が、製造されてい る。これらの構造体は、一般に厚く、重たい組立体であり、普通の組立品に用い るには不適当であり、製造費用が嵩む。さらに、ポリカーボネートなどのプラス チックシートが用いられている。しかし、このようなシートは、比較的コストが かかり、化学耐性および耐候性に制限がある。他のガラス／プラスチック積層体 の知られているものとしては、断熱ガラス張り構造体がある。これらの構造体も 、前記同様の欠点を有する。また、この断熱構造体は、各ガラス板間の気体スペ ースに含まれている水分の凝結のために曇りやすい。必要とされるものは、前述 の問題を回避でき、普通の組立体に好適に用いることのできる、軽量な耐衝撃性 構造体である。

発明の開示 本発明は、安価に製造でき、優れた耐衝撃性を持つガラス張り構造体を提供する 。その最も簡単な構成では、該構造体は、支持フレームと、該支持フレームに固 定されたガラス／プラスチック積層体とからなる。

前記積層体は、ガラスシート、特別に配向されたポリエステルフィルム、および これらの間に挟まれているポリビニルフィルムなどの接着シート、とから構成さ れている。該積層体は、前記支持フレームに接着剤でシールされる。断熱ガラス 張りする実施例では、該ガラス／プラスチック積層体は、平坦なガラスシートと 一体化され、該構造体の内側にある前記プラスチックシートと一体化される。組 み立てる時には、前記ガラス／プラスチック側が、衝撃を受けると思われる方向 に面するようにすべきである。内側にある前記平坦なガラスは、耐衝撃性を与え ない。比較的に薄い該ガラス／プラスチック構造体が、激しくふりかかる投射物 を阻止し、パンダル人（ｖａｎｄａｌｓ）による攻撃と同じように激しい風や雨 などの自然力に対して、安全を保つことは、まことに驚くべき程である。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明のガラス／プラスチック積層体の一実施例構造を示す断面図で ある。

第２図および第２Ａ図は、本発明の断熱ガラス張りする実施例を示す断面図であ る。

第３図〜第９図は、本発明に有用なポリエステルフィルムの特性をグラフ化して 示した図である。

発明を実施するための最良の形態 図面の第１図に見るように、耐衝撃性ガラス張り構造体は、支持フレーム１２と 多層積層体とから構成されており、前記多層積層体は、ガラスシート１４、後程 さらに詳しく説明するポリエステルフィルム１６、および前記ガラスとポリエス テルフィルムとの間に挟まれている接着フィルムシート１８から構成されている 。該積層体は、フレーム１２に接着シーラント２０によって固定されている。

ガラスシート１４は、衝撃を受けやすい方向に配置されている。意外なことに、 ガラスの厚みは、該構造体の耐衝撃特性にほとんど影響しない、該ガラスは、焼 き入れされたものでも、されていないものでも、良い。焼き入れガラスの方が、 いくつかの適用品には好適である。該ガラスの厚みは、２ａ＋ｍから１２ＩＩＩ １１１が可能であり、これは、標準のガラスフレームに適合する寸法に該厚みを 維持することを主に考慮してのものである。

第２図に示す他の実施例では、断熱ガラス張り構造体が、フレーム３０に二つの ガラスシート３２および３４をシールすることによって、形成されている。シー ラント３１は、前記ガラスをフレーム３０に固定する役目を果たしている。ポリ エステルフィルム３６は、ガラスシート３２に接着フィルム３８を用いて積層さ れている。約５７８インチ（１５，８７５ｍｍ）の気体スペース４０が、前記二 つのガラスシートを隔てている。乾燥剤４４を内蔵しているアルミニウムスペー サ４２が、前記ガラスシートを隔てている。シーラント４６が、前記ガラスシー ト回りの水分防壁を果たしている。前記スペーサには、気体スペース４０に繋が る複数の小さな孔が設けられている。

これらの孔は、該ユニットの製造中に内側に閉じ込められた水分を、前記乾燥剤 に吸収して捕らえ、その結果、前記水分は凝結せず、ガラスを曇らすことがない 。シーリング部材４８は、該構造体の周辺に沿って延びており、前記ガラスシー ト間のスペースの気密シールを形成している。シーリング部材４８が僅かでも不 完全であったり、破損していたりすると、気体スペース４０内に水分を運び入れ やすくなる。

第２Ａ図に示されている本発明の好適な実施例では、二つのガラスシート５２お よび５４を有してなる絶縁ガラス張り複合体は、支持フレーム５０に固定されて いる。

前記ガラスシートは互いに離間しており、シート５４は、その内表面にポリエス テルフィルム５６を有しており、このフィルムは接着フィルム５８によってガラ ス表面に接着されている。乾燥剤６２を内蔵しているアルミニウムスペーサ６０ が、前記ガラスシートを隔てている。シーラント６４が、前記ガラスシート回り の水分防壁を果たしている。前記スペーサには、気体スペース６６に繋がる複数 の小さな孔が設けられている。これらの孔は、該ユニットの製造中に内側に閉じ 込められた水分を、前記乾燥剤に吸収して捕らえ、その結果、前記水分は凝結せ ず、ガラスを量らすことがない。該ガラス張り構造体は、その周辺に沿って、前 記ガラスシート間の気密スペースを維持するシーリング部材６８を有している。

ポリエステルフィルム５６と接着シート５８は、前記シーリング部材に近接して いるが、接触していない。該断熱構造体は、フレーム５０内においてシーラント ５１を用いてシールされている。全く意外なことに、前記ポリエステルフィルム ５６および接着シート５８とが、前記シーリング部材６８およびスペーサ６０か ら離間していることは、該構造体の耐衝撃性にほとんど影響しない。同様に意外 なことに、この実施例は、ガラスシート間の気密スペース６６内に水分が侵入す るという問題を軽減する。通常、前記ガラスシート間のスペース内に乾燥剤を配 置するが、水分が殺到すると、この乾燥剤はすぐに水分で一杯になり、効果が無 くなる。

前記ポリビニルブチラール接着シートは、可塑化ポリビニルブチラールの多くの 市販グレード品から選択される。このタイプの製品のうち特に好ましいものは、 モニハン（Ｍｏｙｎｉｈａｎ）の米国特許第４，２９２，３７２号に開示されて おり、イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーからブタサ イト（Ｂｕｔａｃｉｔｅ）という登録商標で販売されている。このポリビニルブ チラールフィルムの厚みは、１９から６０ミル（０，２５ｍｍから１．５２ｍｍ ）であるべきである。ポリウレタンや類似のものなどの他の接着シートを、該ポ リビニルブチラールの替わりに用いても良い。非対称に配向されたポリエステル フィルムは、クノックス（Ｋｎｏｘ）の米国特許第４．０７２．７７９号に概略 記載されているが、この文献には、本発明に用いられるポリエステルフィルムに 必要な特別な要件について、なんらの教示もない。本発明に用いられるポリエス テルフィルムは、非対称に横方向に選択的に配向され、熱処理で固定されている 。微結晶の面内（ｉｎ−ｐｌａｎｅ）配向およびアモルファス分子およびこれら により与えられる付帯特性が、本発明のガラス積層体の耐衝撃性にとって、大変 重要である。ここで用いられている横方向（ＴＯ）および機械方向（ＭＤ）とは 、製造中のポリエステル膜（ｗｅｂ）の搬送方向を示すものである。このポリエ ステルフィルムの厚みは、４から１４ミル（０，１０ｍｍから０．３６ｍｍ）で ある必要がある。このポリエステルフィルムの外表面は、クノックス特許に開示 されているような耐磨耗性材料により被覆しても良い。

本発明に有用なポリエステルフィルムは、結晶相およびアモルファス相の特別な 面内分布を持つ必要がある。ポリエステル結晶の全ての（１００）面は、該フィ ルム面に配列している必要があり、結晶の分子または鎖の軸がＴＤ力方向配向さ れている。さらに、アモルファス領域中の分子は選択的にＴＤに配向している。

屈折率による測定よれば、結晶相およびアモルファス相の両方の全ての配向は、 ＴＯに沿ってより高くなっている。結晶配向およびアモルファス配向の配向分布 は、屈折率、蛍光分光および広角Ｘ線ボール形分析（ｗｉｄｅａｎｇｌｅ　ｘ− ｒａｙ　ｐｏｌｅ　ｆｉｇｕｒｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ）による測定によって、第 ３図〜第１１図に示す値の２０％まで、変化し、しかも、本発明の積層構造体に 組み込まれると、優れた耐衝撃性を与えるフィルムを提供する。

第３図および第４図は、本発明に有用なポリエチレンテレフタレートフィルムの 結晶配向を示している。

第３図に示すように、ポリエチレンテレフタレートの（”　１０５１面からのＸ 線ボール形分析によれば、ボール形の中心に強度が全（ないことが分かるが、こ れは、該フィルムには機械方向（ＭＤ）に配向した結晶が無いことを、意味して いる。このことは、分子鎖軸な持つ結晶がＴＤ力方向配向していることを、示し ている。ＭＤとＴＤとに沿った固有ＴＤドローレシオ特性（ｄｒａｗ　ｒａｔｉ 。

ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）は、該フィルム面で同じになる。これは、“平衡特性（ ｂａｌａｎｃｅｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）”と定義されており、該固有ＴＤド ローレシオは“平衡点（ｂａｌａｎｃｅｐｏｉｎｔ）”と定義されている。該フ ィルムは、該“平衡点（ｂａｌａｎｃｅ　ｐｏｉｎｔ）　”を達成した後、ＴＯ に沿って、選択的に、すなわち°°過剰配向（ｏｖｅｒ−ｏｒｉｅｎｔｅｄ）　 ”される。

該フィルムは、高度に均一な平面を持っている。これは、該（１００）面に配置 されたベンゼン環の配向から決定される。第４図に示すように、前記（１００） 面から得られる強度を説明する角度（ファイ）は、約１５°である。

第５図は、該フィルムのアモルファス相内の分子のアモルファス配向を示すもの で、３９０ｎｍにおける該分子鎖の固有蛍光分光から決定される極プロット（ｐ ｏｌａｒ　ｐｌｏｔ）である。該固有蛍光から得られる強度の分布は、該フィル ム面内における異なった角度での該アモルファス配向がＴＤに沿ってより大きい 、ことを示す。第６図に示すように、（結晶面およびアモルファス面における） 全ての分子配向もまた、ＴＤに沿って優勢的である。

第７図〜第９図は、前述の異なった分子配向による該フィルム面における異なっ た角度での、引っ張り係数、引っ張り強度およびＦ−５（応力ひずみ曲線におけ る５％での応力）などの機械的特性の分布を示す極プロットである。全ての場合 において、該機械的特性は、ＴＤに沿って優勢的であった。

該ポリエステルフィルムは、米国特許第３．２２３．７５７に記載の方法および 装置を用いて、冷却ロール上へ成形ポリマーを押し出して、アモルファスフィル ムを形成することによって、調製しても良い。該アモルファスフィルムは、第１ に、昇温中にＭＤに伸張され、次に、ＴＤにより多く伸張される。伸張は、該フ ィルムがＴＤに優勢的な物理特性を得るように選択的に非対称に配向される限り は、ＴＤおよびＭＤに同時に行っても良い。

本発明を、ポリエチレンテレフタレートフィルムを２具体例に挙げて、説明して きたが、本発明は、全ての類似の好適に非対称配向されたポリエステルフィルム 、ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンイソフタレートとの共重合体など のコポリマーと、ポリエチレンナフタレートなどの他のポリエステルを含むこと を、理解されるべきである。さらに、該ポリエステルフィルムは、例えば、太陽 熱を制御するために反射コーティングにより、被覆されても良く、該フィルムは 、審美的および／または商業宣伝目的のために、着色および／または印刷されて も良い。

本発明のガラス張り構造体を調製するために、該ポリエステルフィルムは、ポリ ビニルブチラールなどの接着剤を用い、該構造物に熱および圧力を加えて、前記 ガラスに接着される。耐磨耗性材料を前記ポリエステルの外表面に付着させ、こ の複合構造体を約１３０から１５０℃で７から１８０分かけて硬化させても良い 。その結果得られた接着構造体は光学的に透明である。断熱ガラス張り構造体は 、公知の方法により公知の構成要素を用いて組み立てられた前記本発明のガラス ／プラスチック積層体を用いて、調製しても良い。

該ガラス体を、木、ポリ塩化ビニルなどのプラスチック、アルミニウムおよび鋼 などの公知の材料から選ばれるフレーム部材に確実に固定するには、注意が必要 である。該ガラス体の各端縁から約３７８から３／４インチ（０，９５から１． ９ｃｍ）に重なることが該ガラス積層体をフレームに確実に保持するために必要 である、ことが判明している。該ガラス体は、室温硬化（ｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒ ａｔｕｒｅ　ｖｕｌｃａｎｉｚｉｎｇ　；　ＲＴＶ）シリコンシーラントや類似 のものなどの公知のシーラントを用いてフレームにシールされる。

本発明を以下の実施例によりさらに説明する。

実施例 （実施例１） 木製フレームを用いた、３フイート×４フイート（０，９ｘ　１．２ｍ）の１２ 平方フイート（１，１平方ｍ）の一連の窓を、以下のガラス張りした材料を用い て組み立てた。

（１）　５ｍｍ厚さの焼き鈍しガラス、（２）　５ｍｍ厚さの焼き入れガラス （３）表面に厚み３ミル（０，０７６２ｍｍ）の市販ポリエチレンテレフタレー トフィルム（ＰＥＴ）を感圧アクリル接着剤（ＰＳＡ）を用いて接着された５ｍ ｍ厚さの焼き鈍しガラス、 （４）２枚の５ｍｍ厚さの焼き鈍しガラスの間に３０ミル（０，７６ｍｍ）のポ リビニルブチラールフィルム（ＰＶＢ）中間層を一体化した積層体（典型的な安 全ガラス構成）、および （５）　３０ミル（０，７６ｍｍ）のポリビニルブチラールフィルムと、７ミル （０，１７８ｍｍ）のポリエチレンテレフタレートフィルムとのプラスチック複 合体を積層した５ｍｍ厚さの焼き鈍しガラス。

前記ＰＥＴフィルムは、アモルファスフィルムを、温度９０〜９５℃でＭＤに３ ．４倍伸張するとともに、温度１０５１１０℃でＴＤに３．８倍伸張することに よって、調製された。該伸張フィルムは、２００〜２０５℃で加熱固定され、１ ５０℃で張力を低減する熱緩解を行って約０．８％のＭＤ収縮を与えた。

この一連の構造体を、ｌｏＯｍｐｈ速度の風をシュミレートとし、窓の背後を真 空引きし、次に重量０．３２ボンド（１４５，１５グラム）の標準の野球ボール ５つを市販の野球のピッチングマシーンを用いて８５ｍｐｈで投げ当てることか らなるテストに、供した。このテストは、再現可能に、かつ厳格に、かつパンダ ル人のような乱暴者によって投げられるか、鳳凰によって飛ばされる物体を表す ことかできるように、設定されたものである。

該ガラス体を、フレーム部材に適切に固定するには、注意が必要である。該ガラ ス体の各端縁から少なくとも３７４インチ（１９ｍｍ）に重なることが該ガラス 積層体をフレームに確実に保持するために必要である、ことが判明している。該 ガラス体は、室温硬化（ｒｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｖｕｌｃａｎｉｚｉ ｎｇ　；　ＲＴＶ）シリコンシーラントや類似のものなどの公知のシーラントを 用いてフレームにシールされる。

得られた結果は、下記の第１表にまとめられている。

第１表 サンプル　結果 該ガラス／プラスチック積層体 を貫通するに要する 野球トルの投球数 （１）焼き鈍しガラス　第１球で大壊９（２）焼き入れカラス　第２球で大壊０ （３）アクリル接着剤で接着 された３ミル（０，０７６２ｍｍ） のＰＥＴで保護された 焼き鈍しガラス　第１球で貫通破壊。

（４）積層安全ガラス　第５球で貫通破壊”（５）　ＰＥＴ／ＰＶＢプラスチッ ク複合　全５球によっても体が積層されたガラス　貫通せず （°真空は窓が貫通した後に消失） テストの後で水や風の侵入を防ぐことができた窓は、本発明のガラス張り構造体 である（５）番のみであった。全てのテストにおいて、ガラスはひび割れた。

（実施例２） “ウィンドー破り（ｓｍａｓｈ　ａｎｄ　ｇｒａｂ）″強盗おいて典型的に遭遇 する激しい攻撃に対するガラス張り構造体の耐貫通性を説明するために、一連の テストが行われた。

実施例１に説明したタイプの１２平方フイート（１，１２平方ｍ）の窓を、以下 の材料を用いて、組み立てた。

（１）　５ｍｍ厚さの焼き鈍しガラス、（２）　５ｍｍ厚さの焼き入れガラス、 および（３）実施例１に記載シタ３０ミル（０，７６ｆｆｌＩ１１）ノＰｖＢ７ ミル（０，１７８ｍｍ）のＰＥＴとからなるプラスチック複合体を積層した５ｍ ｍ厚さの焼き鈍しガラス。

次に、２００ボンド（９０，７２ｋｇ）の人間が、これら窓を、長さ３フイート （０，９ｍｌで２フイート×４フイート（０，６ｍ　Ｘ　１．２２ｍ）の材木を 持って攻撃することにより、該窓の耐貫通性をテストした。焼き鈍しガラスおよ び焼き入れガラスの両方の場合では、２回目の攻撃で大壊した。本発明のガラス ／プラスチック複合体の場合では、窓は、攻撃者が力を消耗するまで叩かれた。

はぼ１インチ×２インチ（２５，４ｍｍＸ　５０．８ｎ＋ｍ）の小さな孔が該ガ ラス／プラスチック複合体に開けられたが、手または腕を伸ばすことが出来る程 の大きさの孔は生じなかった。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２Ａ ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、８ 引っ張り強度（Ｋｐｓｉ） 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成６年１１月２９日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．多層積層体からなる耐衝撃性ガラス張り構造体であって、 前記多層積層体が、ガラスシート（１４）、ポリエステルフィルム（１６）およ びこれらに挟まれた接着フィルムのシート（１８）からなり、前記ポリエステル フィルムが横方向に優勢な機械特性を持って選択的に非対称に配向されているこ とを特徴とする耐衝撃性ガラス張り構造体。 ２．前記ポリエステルフィルムが０．１０から０．３ｍｍの厚さを持ち、前記接 着フィルムが０．２５から１．５２ｍｍの厚みを持つことを特徴とする請求の範 囲第１項に記載のガラス張り構造体。 ３．前記ガラスシートが２から１２ｍｍの厚みを持つことを特徴とする請求の範 囲第２項に記載のガラス張り構造体。 ４．前記ポリエステルフィルムがポリエチレンテレフタレートフィルムであり、 前記接着フィルムがポリビニルブチラールフィルムであることを特徴とする請求 の範囲第２項に記載のガラス張り構造体。 ５．前記ポリエステルフィルムのすべてのアモルファス領域内の分子が前記横方 向に選択的に配向していることを特徴とする請求の範囲第４項に記載のガラス張 り構造体。 ６．支持フレーム（１０）と該支持フレームに固定されている多層積層体とから なる耐衝撃性ガラス張り構造体であって、 前記多層積層体が、ガラスシート（１４）、機械方向および横方向に伸張される ことにより配向しているポリエステルフィルム（１６）およびこれらに挟まれた 接着フィルムのシート（１８）からなり、前記積層体が、前記支持フレームに接 着シールされ、前記ポリエステルフィルムが横方向に優勢な機械的特性を与える ように選択的に非対称に配向されていることを特徴とする耐衝撃性ガラス張り構 造体。 ７．前記ポリエステルフィルムがポリエチレンテレフタレートフィルムであり、 前記接着フィルムがポリビニルブチラールフィルムであることを特徴とする請求 の範囲第６項に記載のガラス張り構造体。 ８．前記ポリエステルフィルムの結晶領域とアモルファス領域が前記横方向に選 択的に配向していることを特徴とする請求の範囲第７項に記載のガラス張り構造 体。 ９．内部スペーサ（４２）によって離間されている二つのガラスシート（３２） （３４）を有し、前記内部スペーサは前記ガラスシートの周辺に沿って配置され て前記ガラスシート間に気体スペース（４０）を形成し、前記一方のガラスシー ト（３４）はその内表面上に接着フィルムシート（３８）によって接着されたポ リエステルフィルム（３６）を有してなる断熱耐衝撃性ガラス張り構造体であっ て、 該構造体はその周辺回りに配置されて前記ガラスシート間の気密スペースを維持 するシーリング部材（４８）を有し、前記ポリエステルフィルムはその横方向に 優勢的な機械的特性を与えるように選択的に非対称に配向されていることを特徴 とする断熱耐衝撃性ガラス張り構造体。 １０．支持フレーム（５０）と該支持フレームに固定されている多層複合体とを 有してなる、改善された耐湿性を有する断熱耐衝撃性ガラス張り構造体であって 、前記複合体は内部スペーサ（６０）によって離間されている二つのガラスシー ト（５２）（５４）を有し、前記内部スペーサは前記ガラスシートの周辺に沿っ て配置されて前記ガラスシート間に気体スペース（６６）を形成し、前記一方の ガラスシート（５４）はその内表面上に接着フィルムシート（５８）によって接 着されたポリエステルフィルム（５６）を有し、前記複合体はその周辺回りに配 置されて前記ガラスシート間の気密スペースを維持するシーリング部材（６８） を有し、前記ポリエステルフィルムと前記接着フィルムは前記スペーサに近接し ているが離間しており、前記ポリエステルフィルムはその横方向に優勢的な機械 的特性を与えるように選択的に非対称に配向されていることを特徴とする断熱耐 衝撃性ガラス張り構造体。