JPWO2018029995A1 - 合わせガラス - Google Patents
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Abstract
本合わせガラスは、互いに対向する１対のガラス板と、前記１対のガラス板の間に位置し、前記１対のガラス板にそれぞれ接する１対の中間接着層と、前記１対の中間接着層の間に位置し、少なくとも一部の領域に配線を備える基材と、を備える合わせガラスであって、一方の前記中間接着層の厚みが他方の前記中間接着層の厚みより薄く、且つ、薄い方の前記中間接着層の厚みが０．２０ｍｍ以下である。
Description
本発明は、合わせガラスに関する。
自動車や鉄道等の車両の窓ガラスで、冬季に窓ガラスに付着した水分の凍結を解消したり（融氷）、窓ガラスの曇りを晴らしたり（防曇）するために、電熱線を挟み込んだ合わせガラス（電熱ガラス）が広く知られている。
電熱ガラスの具体例としては、主に細い金属線を中間接着層に予め張り付けて作製される所謂ヒートワイヤ（例えば、特許文献１参照）や、導電性の配線が形成された基材を合わせガラスに封入するもの（例えば、特許文献２参照）等が挙げられる。
導電性の配線が形成された基材を合わせガラスに封入するためには、基材を両側のガラスと接着させるため、２枚の中間接着層で挟み込む必要がある。
しかしながら、導電性の配線が形成された基材を合わせガラスに封入する構成の場合、ヒートワイヤに比べて電熱線の熱がダイレクトにガラスに伝わらず、中間接着層を介して熱が伝わることになる。
そのため、通電時に電熱線近傍の中間接着層の温度が上昇し、中間接着層の屈折率変化による透視歪が顕著になることが課題であった。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、導電性の配線が形成された基材を封入した合わせガラスにおいて、通電時の透視歪を低減することを目的とする。
本合わせガラスは、互いに対向する１対のガラス板と、前記１対のガラス板の間に位置し、前記１対のガラス板にそれぞれ接する１対の中間接着層と、前記１対の中間接着層の間に位置し、少なくとも一部の領域に配線を備える基材と、を備える合わせガラスであって、一方の前記中間接着層の厚みが他方の前記中間接着層の厚みより薄く、且つ、薄い方の前記中間接着層の厚みが０．２０ｍｍ以下であることを要件とする。
開示の技術によれば、導電性の配線が形成された基材を封入した合わせガラスにおいて、通電時の透視歪を低減することができる。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。なお、ここでは、車両用のフロントガラスを例にして説明するが、これには限定されず、本実施の形態に係る合わせガラスは、車両用のフロントガラス以外（ドアガラスやリアガラス等）にも適用可能である。又、本実施の形態に係る合わせガラスは、車両用以外のガラスにも適用可能である。
［フロントガラス（合わせガラス）］
図１は、車両用のフロントガラスを例示する図であり、図１（ａ）はフロントガラスを車室内から車室外に視認した様子を模式的に示した図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図１は、車両用のフロントガラスを例示する図であり、図１（ａ）はフロントガラスを車室内から車室外に視認した様子を模式的に示した図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図１に示すように、フロントガラス１０は、主要な構成要素として、１対のガラス板１１及び１２と、１対の中間接着層１３及び１４と、配線１６が形成された基材１５とを有する合わせガラスである。フロントガラス１０は湾曲形状でなくても、湾曲形状であってもよい。１対の中間接着層１３及び１４と、配線が形成された基材１５と、が積層された形態は、中間膜とも呼ばれる。
ガラス板１１及び１２は、互いに対向するように配置されている。ガラス板１１及び１２としては、例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケート、有機ガラス等を用いることができる。ガラス板１１及び１２のそれぞれの厚さは、飛び石性能等の各種性能や成型の容易性等を考慮して適宜決定できるが、例えば、０．３ｍｍ〜３ｍｍ程度とすることができる。
なお、融氷や防曇を速く行うためには、ガラス板１１及び１２の少なくとも一方の厚みは１．８ｍｍ未満であることが望ましい。特に本発明における電熱ガラスを車両用窓ガラスとして用いる場合には飛び石性能と高速融氷・防曇を両立させるために、車外側のガラス板の厚みを１．８ｍｍ以上、車内側のガラス板の厚みを１．８ｍｍ未満とすることが望ましい。
中間接着層１３及び１４は、配線１６が形成された基材１５を間に挟んだ状態でガラス板１１とガラス板１２とを接着している。中間接着層１３は、ガラス板１１とガラス板１２との間において、ガラス板１１及び基材１５（配線１６が形成されている側）に接するように配置されており、配線１６を被覆している。中間接着層１４は、ガラス板１１とガラス板１２との間において、ガラス板１２及び基材１５（配線１６が形成されていない側）に接するように配置されている。
中間接着層１３及び１４としては熱可塑性樹脂が多く用いられ、例えば、可塑化ポリビニルアセタール系樹脂、可塑化ポリ塩化ビニル系樹脂、飽和ポリエステル系樹脂、可塑化飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、可塑化ポリウレタン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体系樹脂等の従来からこの種の用途に用いられている熱可塑性樹脂が挙げられる。又、特開２０１５−８２１号公報に記載されている変性ブロック共重合体水素化物を含有する樹脂組成物も好適に使用できる。
これらの中でも、透明性、耐候性、強度、接着力、耐貫通性、衝撃エネルギー吸収性、耐湿性、遮熱性、及び遮音性等の諸性能のバランスに優れたものを得られることから、可塑化ポリビニルアセタール系樹脂が好適に用いられる。これらの熱可塑性樹脂は、単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。上記可塑化ポリビニルアセタール系樹脂における「可塑化」とは、可塑剤の添加により可塑化されていることを意味する。その他の可塑化樹脂についても同様である。
上記ポリビニルアセタール系樹脂としては、ポリビニルアルコール（以下、必要に応じて「ＰＶＡ」と言うこともある）とホルムアルデヒドとを反応させて得られるポリビニルホルマール樹脂、ＰＶＡとアセトアルデヒドとを反応させて得られる狭義のポリビニルアセタール系樹脂、ＰＶＡとｎ−ブチルアルデヒドとを反応させて得られるポリビニルブチラール樹脂（以下、必要に応じて「ＰＶＢ」と言うこともある）等が挙げられ、特に、透明性、耐候性、強度、接着力、耐貫通性、衝撃エネルギー吸収性、耐湿性、遮熱性、及び遮音性等の諸性能のバランスに優れることから、ＰＶＢが好適なものとして挙げられる。なお、これらのポリビニルアセタール系樹脂は、単独で用いてもよいし、２種類以上を併用してもよい。但し、中間接着層１３及び１４を形成する材料は、熱可塑性樹脂には限定されない。
中間接着層１３と中間接着層１４とは厚みが異なる。中間接着層１３及び１４の一方の厚みは０．０１ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下であることが好ましく、他方の厚みに制限はないが、中間接着層に遮熱、遮音などの機能を付与する観点で０．３８ｍｍ以上２．２８ｍｍ以下であることが好ましい。配線１６に接する側に配置される中間接着層（本実施の形態では、中間接着層１３）の厚みが、配線１６に接しない側に配置される中間接着層（本実施の形態では、中間接着層１４）の厚みよりも薄いことが好ましい。
一方の中間接着層の厚みが他方の中間接着層の厚みより薄く、且つ、薄い方の中間接着層の厚みが０．２０ｍｍ以下であることにより、配線１６への通電時に生じる透視歪（以降、通電歪とする）を効果的に低減することができる。詳しくは、実施例で後述する。
図１では、一例として、中間接着層１３を中間接着層１４よりも薄くしている。従って、この場合には、中間接着層１３の厚みＴ１は０．０１ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下であることが好ましく、中間接着層１４の厚みＴ２に制限はないが０．３８ｍｍ以上２．２８ｍｍ以下であることが好ましい。
なお、中間接着層１３及び１４の少なくとも一方は、部分的に染料や顔料からなる着色材を含んでいてもよい。着色された部分は特に、本発明に係る合わせガラスが車両用フロントガラスとして使用される場合に、防眩性、遮熱性などの向上のために、グリーン或いはブルー等の色で帯状のシェード領域（シェードバンド）として機能する。シェードバンドは、視野領域の外、特にウィンドシールドの上部に配置されることが多い。或いは、全面に染料や顔料からなる着色剤を含むことによって、外光の眩しさを軽減するような窓ガラスとすることもできる。
中間接着層１３及び１４の少なくとも一方は、ヘッドアップディスプレイに用いられるものであっても良い。この場合、中間接着層１３及び１４の少なくとも一方は、投影機から投影され、合わせガラス表面と裏面で反射された像が重ね合わされるように設計されており、断面形状が楔状である。つまり、中間膜は、合わせガラスとして車両に取り付けたとき、下方から上方へ楔状に厚くなる断面形状を備えている。
このような楔状の断面形状を備えた合わせガラスの場合も、配線の存在する領域においては、合わせガラスとして車両に取り付けたときの下方から上方へ至る何れの位置においても、中間接着層１３及び１４の一方の厚みは０．０１ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下であることが好ましく、他方の厚みに制限はないが、中間接着層に遮熱、遮音などの機能を付与する観点で０．３８ｍｍ以上２．２８ｍｍ以下であることが好ましい。この他の好適な条件についても、楔状の断面形状を備えていない合わせガラスの場合と同様である。
なお、中間接着層１３及び１４のうち、配線１６に接する側に配置される中間接着層（本実施の形態では、中間接着層１３）は可塑剤を含まないことが好ましい。中間接着層が可塑剤を含まないことによって、可塑剤により配線１６を構成する金属が腐食されて変色しにくくなる。但し、中間接着層によっては可塑剤を含むことで、合わせガラスの耐貫通性が向上し、安全ガラスとしての性能を満たすことのできるものもあるため、目的に応じて、可塑剤の有無の選択をすればよい。
基材１５は、配線１６を形成するための支持体となるものであり、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、環状ポリオレフィン等のフィルム状基材を用いることができる。基材１５の厚さは、例えば、２５〜１５０μｍ程度とすることができる。
基材１５の一方の側（本実施の形態ではガラス板１１側）には、配線１６が形成されている。配線１６は、図示しない電極部を介してバッテリー等の電源から電流が供給されて発熱する。配線１６で発生した熱は、ガラス板１１及び１２に伝わってガラス板１１及び１２を温め、ガラス板１１及び１２に付着した結露による曇りを取り除き、乗員の良好な視界を確保することができる。
配線１６の材料としては、導電性材料であれば特に制限はないが、例えば、金属材料を用いることができる。金属材料の一例としては、銅、アルミニウム、ニッケル、タングステン等を挙げることができる。配線１６は、例えば、図１に示すように正弦波形状が所定の間隔で複数列並置されて互いに直列接続された形状とすることができるが、網目形状（メッシュ状）としてもよいし、その他の形状としてもよい。
しかし、網目形状で、かつ網目が十分に小さい場合、通電時に均一に中間接着層が加熱され、そもそも通電時の透視歪が小さいことから、図１に示すように複数の導電細線が互いに離間して交わることなく伸びている場合の方が顕著な効果を奏する。
なお、配線１６は、図１のように波線状である必要はなく、折れ線状に延びていてもよいし、或いは、直線状に延びていてもよい。
配線１６の線幅は、５μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましい。配線１６の線幅が５μｍより太いと断線等の不具合が生じにくく、３０μｍより細いと線が視認しにくいためである。又、配線１６の線幅が途中で変化していてもよい。
配線１６は、図１に示すようにフロントガラス１０の主面の略全体に配置する必要はなく、フロントガラス１０の主面における少なくとも一部の領域に配置してもよい。その際、配線１６が配置されていない領域においては、中間接着層１３と中間接着層１４の厚さが略同一であったり、０．２０ｍｍ以上であったりしてもよい。ここで、厚さが略同一とは、厚さの差が１０％までは許容できるものとする。又、配線１６は、基材１５に対して車内側に設けられてもよいし、車外側に設けられてもよい。
なお、フロントガラス１０の周辺部には所謂「黒セラ」と称される遮蔽層１９が存在すること好ましい。この遮蔽層は、黒セラ印刷用インクをガラス面に塗布し、これを焼き付けることにより形成される。この遮蔽層によって、フロントガラス１０の周辺部に黒色不透明層が形成され、この黒色不透明層によって、フロントガラス１０をその周辺で保持しているウレタン等の樹脂が紫外線により劣化することが抑制される。
又、フロントガラス１０の車外側や車内側に撥水、紫外線カット、赤外線カット、可視光吸収の機能を有する被膜や、低放射特性を有する被膜を有していてもよい。又、ガラス板１１及び１２の中間接着層１３又は１４と接する側に、紫外線カットや赤外線カット、低放射特性、可視光吸収、着色等の被膜を有していてもよい。
フロントガラス１０を作製するには、例えばフロート法等によりガラス板１１及び１２を作製する。又、基材１５を準備し、基材１５の一方の側に配線１６を形成する。配線１６は、サブトラクティブ法やセミアディティブ法等の周知の配線形成方法により、基材１５の一方の側に形成することができる。
次に、中間接着層１３及び１４を準備し、中間接着層１３及び１４の間の所定位置に配線１６が形成された基材１５を挟んだ積層体を作製する。そして、作製した積層体を更にガラス板１１及び１２の間に挿入して、各部材が図１（ｂ）の順番に積層された合わせガラス前駆体（圧着前の合わせガラス）を作製する。なお、以上の工程で用いる各部材の材料や厚さについては、前述の通りである。
次に、合わせガラス前駆体をゴム等からなる真空バッグの中に入れ、この真空バッグを排気系に接続して、真空バッグ内の圧力が約−６５〜−１００ｋＰａの減圧度（絶対圧力）となるように減圧吸引（脱気）しながら温度約７０〜１３０℃で接着する。これにより、合わせガラス（図１に示すフロントガラス１０）を得ることができる。
更に、例えば１００〜１５０℃、圧力０．１〜１．３ＭＰａの条件で加熱加圧する圧着処理を行うことで、より耐久性の優れた合わせガラスを得ることができる。但し、場合によっては工程の簡略化、並びに合わせガラス中に封入する材料の特性を考慮して、この加熱加圧工程を使用しない場合もある。
なお、配線１６の端部の任意の位置にバスバーを設け、電力をフロントガラス１０の外から供給するためにテープ状の平織銅製織布又はテープ状の薄い銅板を配置しておく。
ところで、中間接着層１３及び１４の熱伝導率は、ガラス板１１及び１２の熱伝導率の約１／５である。又、中間接着層１３及び１４の線膨張率は、ガラス板１１及び１２の線膨張率よりも二桁程度大きい。
従って、中間接着層１３及び１４に起因する屈折率変化は、ガラス板１１及び１２に起因する屈折率変化よりも大きい。そのため、中間接着層１３及び１４の膜厚が厚いと中間接着層１３及び１４に熱がこもり、屈折率変化により通電歪が発生する。
そこで、中間接着層１３及び１４の一方の膜厚を薄くすれば、発熱部である配線１６がガラス板１１又は１２に近くなり、配線１６の近傍の熱がガラス板１１又は１２の外に放熱され易くなる。その結果、中間接着層１３及び１４に起因する屈折率変化が抑制され、通電歪を軽減することができる。中間接着層１３及び１４の好適な数値範囲については、実施例において説明する。
なお、配線１６の形状が網目形状である場合は、線の数が多い分１本当たりの通電量（すなわち発熱量）が少ないため、中間接着層１３及び１４の温度上昇が抑制される。従って、中間接着層１３及び１４の一方を他方よりも薄くする効果は、配線１６の形状が網目形状である場合よりも、１本当たりの通電量（すなわち発熱量）が比較的多い正弦波形状等の場合の方が顕著に表れる。
［実施例］
上記の合わせガラスの製造方法を用いて、フロントガラス１０のサンプルを、中間接着層１３（配線１６が形成されている側）の厚みＴ１及び中間接着層１４（配線１６が形成されていない側）の厚みＴ２を変えて９種類作製した。中間接着層１３及び１４としてはＰＶＢを用い、基材１５としては厚さ０．０５ｍｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた。又、配線１６の材料としては銅を用い、線幅が１３μｍの正弦波形状が間隔２．５ｍｍで複数列並置されて互いに直列接続された形状とした。
上記の合わせガラスの製造方法を用いて、フロントガラス１０のサンプルを、中間接着層１３（配線１６が形成されている側）の厚みＴ１及び中間接着層１４（配線１６が形成されていない側）の厚みＴ２を変えて９種類作製した。中間接着層１３及び１４としてはＰＶＢを用い、基材１５としては厚さ０．０５ｍｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた。又、配線１６の材料としては銅を用い、線幅が１３μｍの正弦波形状が間隔２．５ｍｍで複数列並置されて互いに直列接続された形状とした。
サンプルを作製後、スクリーンに正対してサンプルを配置し、サンプルを挟んでスクリーンと反対側に光源を配置した。そして、配線１６への非通電時及び通電時（発熱量７３０Ｗ／ｍ２）のそれぞれにおいて、光源から光を照射し、サンプルの像をスクリーンに投影した。
そして、スクリーンに投影した非通電時の配線１６の線幅Ａ（平均値）と、通電時の配線１６の線幅Ｂ（平均値）との比率Ｂ／Ａを通電歪の程度を評価する指標とし、比率Ｂ／Ａが１．２未満であれば☆（優）、１．２以上１．３未満であれば◎（良）、１．３以上１．４未満であれば〇（可）、１．４以上であれば×（不可）として評価した。評価結果を表１に示す。
なお、１．４以上を×（不可）としたのは、比率Ｂ／Ａが１．４以上では、投影像に実用上許容できない程度の歪が確認されたためである。
又、１対の中間接着層の厚みの比率が、１：７以上であることが好ましいといえる。
又、サンプル１とサンプル８との比較より、薄い方の中間接着層は配線１６に接する側に配置されることが好ましいが、薄い方の中間接着層を配線１６に接しない側に配置しても一定の効果が得られるといえる。
又、薄い方の中間接着層の厚みが０．２０ｍｍ以下であれば、厚い方の中間接着層は厚みに制限はないといえる。但し、厚い方の中間接着層は、０．３８ｍｍ以上であることが好ましく、２．２８ｍｍ以下であることが好ましい。厚い方の中間接着層の厚みが０．３８ｍｍ以上であれば、安全ガラスとしての機能を満たし、２．２８ｍｍ以下であれば、重量や厚みの点で、車両への組み付けに制約が少なくなる。
このように、通電歪を抑制するためには、中間接着層１３及び１４のうち、一方の中間接着層の厚みが他方の中間接着層の厚みより薄く、且つ、薄い方の中間接着層の厚みが０．２０ｍｍ以下であることが必要である。そして、薄い方の中間接着層の厚みは０．０１ｍｍ以上であることが好ましく、他方の厚みは０．３８ｍｍ以上２．２８ｍｍ以下であることが好ましい。
中間接着層の表面には、ブロッキング現象の防止、作業性改善或いは予備圧着時の脱気性向上のため、凹凸を施されることが一般的である。ガラス板と中間接着層とを圧着したとき、ガラス板に接する凹凸は無くなるが、いわゆるオレンジピール（又はアップルソースとも呼ぶ。）と呼ばれる揺らぎをもった反射光の光学歪が発生する。
中間接着層１３の厚みが中間接着層１４の厚みより薄い場合、薄い方の中間接着層１３の厚みを０．２０ｍｍ以下、好ましくは０．１０ｍｍ以下、さらに好ましくは０．０５ｍｍ以下にすることで、ガラス板１１と中間接着層１３とを圧着したとき、ガラス板１１から基材１５への圧力が均等に伝わりやすくなり、基材１５の変形に起因する反射光の光学歪が抑制される。
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
本国際出願は２０１６年８月１２日に出願した日本国特許出願２０１６−１５８８５７号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０１６−１５８８５７号の全内容を本国際出願に援用する。
１０ フロントガラス
１１、１２ ガラス板
１３、１４ 中間接着層
１５ 基材
１６ 配線
１１、１２ ガラス板
１３、１４ 中間接着層
１５ 基材
１６ 配線
Claims (9)
- 互いに対向する１対のガラス板と、
前記１対のガラス板の間に位置し、前記１対のガラス板にそれぞれ接する１対の中間接着層と、
前記１対の中間接着層の間に位置し、少なくとも一部の領域に配線を備える基材と、を備える合わせガラスであって、
一方の前記中間接着層の厚みが他方の前記中間接着層の厚みより薄く、且つ、薄い方の前記中間接着層の厚みが０．２０ｍｍ以下であることを特徴とする合わせガラス。 - 厚い方の前記中間接着層の厚みが０．３８ｍｍ以上２．２８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の合わせガラス。
- 前記１対の中間接着層の厚みの比率が、１：７以上であることを特徴とする請求項１に記載の合わせガラス。
- 薄い方の前記中間接着層は前記配線に接する側に配置され、厚い方の前記中間接着層は前記配線に接しない側に配置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の合わせガラス。
- 前記１対の中間接着層の厚みが前記配線の存在しない領域においては略等しいことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の合わせガラス。
- 前記１対の中間接着層のうち、少なくとも前記配線に接する側に配置された中間接着層は可塑剤を含まないことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の合わせガラス。
- 前記配線の線幅が５〜３０ｕｍであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の合わせガラス。
- 前記配線のパターンが一方向に配列された複数の導電細線であって、前記複数の導電細線が互いに離間して交わることなく延伸していることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の合わせガラス。
- 前記１対のガラス板の少なくとも一方の厚みが、１．８ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の合わせガラス。
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