JP2015110494A - ガラスパネル用間隔保持部材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外観を損なうことなく真空複層ガラスの間隔を保持し、板ガラス同士の面方向の位置ずれを吸収可能なガラスパネル用間隔保持部材及びその製造方法を提供する。
【解決手段】板面を互いに対向させた一対の板ガラス１，２の間に形成した空隙部４の周囲を密閉し空隙部４を減圧状態に保持する際に一対の板ガラス１，２の間に介装される間隔保持部材３であって、一対の板ガラス１，２に対して各別に当接する硬質部６と、硬質部６の間に配置され硬質部６よりも低硬度の軟質部７と、を備え、軟質部７が、板ガラス１，２の対向面１Ａ、２Ａに垂直な厚み方向への圧縮力に基づく変形よりも、対向面１Ａ，２Ａに沿う方向へのせん断力に基づく変形が生じ易い。
【選択図】図３

Description

本発明は、真空複層ガラスパネルを製造する際に、一対の板ガラス間に多数配置されるガラスパネル用間隔保持部材及びその製造方法に関する。

一対の板ガラスの周辺部を密閉し減圧した真空複層ガラスパネルにおいては、板ガラスの外側から大気圧による圧縮力が作用する。このため、一対の板ガラスの間には高い圧縮強度を有する間隔保持部材が一定間隔で配置されている。真空複層ガラスパネルに対し外力が加わると、板ガラスが湾曲して一対の板ガラスが面方向に沿って相対移動する。その際に、間隔保持部材が位置ずれし、或いは破損する場合があり、更には、板ガラスの局部に荷重が集中して板ガラスが破損する場合もある。

このため、真空複層ガラスパネルでは、板ガラスと間隔保持部材との間に緩衝層を形成して板ガラスに応力集中が生じるのを抑制すると共に、両者間の摩擦抵抗を低減させ、間隔保持部材に対して板ガラスが移動し易いように構成されている。例えば、特許文献１に記載の技術では、間隔保持部材が、高い圧縮強度を有するコア材と、このコア材の少なくとも一方の端部に軟質金属等の軟質材料からなる緩衝層を備えて構成されている。軟質材料は変形し易いため、間隔保持部材は板ガラスに追随し易くなり、板ガラスのせん断応力に対する強度が高まる。

特表平１０−５０７５００号公報

間隔保持部材は、例えば、鋼材やアルミニウム材などをプレス加工やレーザーカット等の機械的手段や、化学薬剤の腐食作用を利用した塑形ないし表面加工であるエッチング処理などによって形成される。エッチング処理は、プレス加工において懸念されるバリ・カエリ・ひずみ・たわみなどが発生しないことやエッチングパターンによって形状の変更が容易であり、高価な金型・治具等が不要である等の利点がある。しかしながら、特許文献１のように、軟質金属を間隔保持部材の外側に配置する場合には、エッチング処理による間隔保持部材の作成が困難になる。これは、軟質金属が間隔保持部材のコア部分よりもエッチング処理に際し溶融し易いため、軟質金属を所望の形状及び厚みにすることが困難であることが理由となる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、外観を損なうことなく真空複層ガラスの間隔を保持し、板ガラス同士の面方向の位置ずれを吸収可能なガラスパネル用間隔保持部材及びその製造方法を提供する。

本発明に係るガラスパネル用間隔保持部材の特徴構成は、板面を互いに対向させた一対の板ガラスの間に形成した空隙部の周囲を密閉し当該空隙部を減圧状態に保持する際に前記一対の板ガラスの間に介装される間隔保持部材であって、前記一対の板ガラスに対して各別に当接する硬質部と、前記硬質部の間に配置され前記硬質部よりも低硬度の軟質部と、を備え、前記軟質部が、前記板ガラスの対向面に垂直な厚み方向への圧縮力に基づく変形よりも、前記対向面に沿う方向へのせん断力に基づく変形が生じ易い点にある。

本構成の如く、軟質部が、板ガラスの対向面に垂直な厚み方向への圧縮力に基づく変形よりも、板ガラスの対向面に沿う方向へのせん断力に基づく変形が生じ易いと、間隔保持部材は、厚み方向での変形が抑制される。一方、一対の板ガラスの相対移動に対しては、軟質部がせん断力を受けて変形することで間隔保持部材が板ガラスの表面に追従し易くなる。これにより、間隔保持部材から板ガラスに作用する面方向に沿ったせん断力が軽減されるため一対の板ガラスは破損し難くなる。

本発明に係るガラスパネル用間隔保持部材の他の特徴構成は、前記硬質部がステンレス鋼材で構成され、前記軟質部が前記対向面に沿う方向に圧延されたアルミニウム材で構成された点にある。

硬質部がステンレス鋼材で構成されることで、板ガラスの表面に当接する外側部材の形状が安定する。これにより、長期間に亘って板ガラスが風圧などによる繰り返し荷重を受けたり、局所的な衝撃力を受けて、板ガラスの表面が平面形状と凹凸形状との間で変化するような場合でも、硬質部の形状がそれに伴って塑性変形することがなく硬質部の形状が安定保持される。よって、風圧を受けない通常の状態にあっては板ガラスと硬質部との接触面積が変わるような不都合は生じず、接触状態が常に一定となり、間隔保持機能が長期間に亘って維持される。

また、軟質部が対向面に沿う方向に圧延されたアルミニウム材で構成されるので、軟質部は、板ガラスの厚み方向への圧縮変形よりも、表面に沿うせん断変形が生じ易い。このように、本構成の間隔保持部材であれば、一対の板ガラス同士に作用するせん断力も容易に吸収することができる。

本発明に係るガラスパネル用間隔保持部材の他の特徴構成は、前記硬質部と前記軟質部とが非接着状態で当接する点にある。

本構成における非接着状態とは、例えば、硬質部と軟質部とが適度な力で互いに押圧されただけのような簡便な構造を意味する。よって、別途接着剤などを用いて硬質部と軟質部とが接続されるような構成は含まない。
このような構成であっても、間隔保持部材を真空複層ガラスに装着した後は、間隔保持部材に対して大気圧による圧縮力が常に作用するため、硬質部と軟質部との相対位置は適切に維持される。ただし、板ガラスどうしが面方向に沿って互いに反対方向に位置ずれする場合には、硬質部と軟質部とは面方向に沿って容易に相対移動することができる。例えば、一つの間隔保持部材が負担する板ガラスの面積が広く、一つの間隔保持部材に作用する荷重が大きい場合で、板ガラスの撓み変形による面方向の相対移動量が大きくなる場合等には、このように変形し易い間隔保持部材は好都合である。

本発明に係るガラスパネル用間隔保持部材の他の特徴構成は、前記硬質部と前記軟質部とが一体的に接合してある点にある。

本構成の如く、硬質部と軟質部とが一体的に接合してあると、真空複層ガラスを製作する際に、間隔保持部材が取扱い易くなるだけでなく、間隔保持部材の形状がより安定し、軟質部材の変形特性をより正確に発揮させることができる。本構成の場合、硬質部と軟質部とは接合されているから、間隔保持部材に板ガラスの面方向に沿ったせん断力が作用した際に、両者の界面での相対移動は生じ難い。つまり、せん断力に対する耐力が上昇することとなる。よって、本構成の間隔保持部材は、大きな曲げ強度に耐え得るような強度の高い板ガラスを用いた真空複層ガラス等に好適に用いることができる。

本発明に係るガラスパネル用間隔保持部材の製造方法の特徴手段は、板面を互いに対向させた一対の板ガラスの間に形成した空隙部の周囲を密閉し当該空隙部を減圧状態に保持する際に前記一対の板ガラスの間に介装する間隔保持部材の製造方法であって、硬質金属で構成された硬質部を軟質金属で構成された軟質部の両面側に配置する工程と、前記硬質部及び前記軟質部の外周をエッチング処理する工程と、を備える点にある。

本手段のごとく、軟質部の両側に硬質部を配置した状態で両者をエッチング処理することで、軟質部の露出面積を少なくした状態でエッチング処理を行うことができる。この結果、特に軟質部が厚み方向にエッチングされることが抑制され、間隔保持部材の形状を所期の形状に維持しながらのエッチング処理が可能となる。

本発明に係わるガラスパネルの一例の外観を示す一部切り欠き斜視図 本発明に係わるガラスパネルの一例の要部縦断面図 本発明に係わる間隔保持部材の拡大縦断面図 本発明に係わる間隔保持部材の作用説明図 実施例の測定方法を示す図 実施例の測定結果を示す図

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ガラスパネル１０は、一対の板ガラス１、２の対向する対向面１Ａ，２Ａの間に、複数のスペーサ３（間隔保持部材の一例）を配置し、一方の対向面１Ａと他方の対向面２Ａとの間に空隙部４を形成する。空隙部４は一対の板ガラス１，２の周辺部で気密に維持される。一対の板ガラス１、２の対向面１Ａ，２Ａの周辺部に低融点ガラスや、鉛、スズ、インジウムなどを含む金属等の封止材５が融着配置され、一対の板ガラス１，２が気密に封止され、空隙部４内が減圧状態に維持される。複数のスペーサ３は、例えば円柱状に形成され、板ガラス１，２の間に配置される。

ガラスパネル１０は、以下のようにして組み立てられる。図１に示すように、一対の板ガラス１、２の対向面１Ａ、２Ａ間に複数のスペーサ３を配置し、板ガラス１、２間に空隙部４を形成し、板ガラス１、２同士を、低融点ガラスからなる封止材５によって融着することにより周囲を封止して一体化する。その後、一対の板ガラス１，２の一方に設けた吸引孔から空隙部４の気体を吸引し、吸引孔を封止することでガラスパネル１０が形成される（図２）。

スペーサ３は、図３に示すように、板ガラス１，２の対向面１Ａ，２Ａに夫々接触する２層の硬質部６と、これらに挟まれた軟質部７とによって構成されている。

硬質部６は、板ガラス１，２の板面から作用する圧力に耐え得る耐圧縮性を有し、かつ、焼成やベーキング等の高温のプロセスに耐え、ガラスパネル１０の製造後、容易にガスを放出しない材料によって形成されている。具体的には、硬質の金属材料やセラミック材料が望ましく、具体的には、鉄、タングステン、ニッケル、クロム、チタン、モリブデン、炭素鋼、クロム鋼、ニッケル鋼、ステンレス鋼、ニッケルクロム鋼、マンガン鋼、クロムマンガン鋼、クロムモリブデン鋼、珪素鋼、ニクロム、ジュラルミン等の金属材料や、コランダム、アルミナ、ムライト、マグネシア、イットリア、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等のセラミック材料が挙げられる。

軟質部７は、上下の硬質部６の間に設けられる。具体的には、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、クロム、スズ、鉛、白金、インジウム、亜鉛、銅、銀、金やこれらの合金等の軟質の金属材料で形成する。軟質部７は、例えば圧延材料を用い、その圧延方向が板ガラスの表面に沿う方向に向くように構成する。こうすることで、板ガラス１，２の対向面１Ａ，２Ａに垂直な厚み方向への圧縮力に基づく変形よりも、対向面１Ａ，２Ａに沿う方向へのせん断力に基づく変形が生じ易くなる。

このように構成すれば、スペーサ３は、厚み方向の変形が抑制され、板ガラス１，２の面方向に沿った相対移動に対しては、軟質部７がせん断力を受けて変形することで板ガラス１，２の相対移動を許容する（図４）。

硬質部６は、例えばステンレス鋼材などで構成されるが、板ガラス１，２の表面に当接する部材が硬質材料であるので、板ガラス１，２の長期に亘る使用に際しても硬質部６の形状が安定して維持される。真空複層ガラスの使用に際しては、板ガラス１，２が風圧などによる繰り返し荷重を受け、板ガラス１，２の表面が平面形状と凹凸形状との間で変形を繰り返す。このため、仮に、板ガラス１，２に当接する部材が軟質の部材である場合には、軟質部７の表面に当接する板ガラス１，２の表面の角度が変化し、軟質部７の表面形状は次第に曲面状に変化する。その場合、特に風圧を受けない通常状態においては、板ガラス１，２の表面に対して軟質部７の表面は点接触するようになる。この状態で板ガラス１，２の表面に瞬間的な風圧が作用した場合には、板ガラス１，２の表面が局部的に強く押圧され、板ガラス１，２の損傷が生じ易くなる。

しかし、本構成のごとく、板ガラス１，２に当接する表面側の部材が硬質部６であれば、上記の如く硬質部６の表面の変形は生じ難い。よって、板ガラス１，２との当接面積は常に一定となり、双方の板ガラス１，２を安定した状態で間隔保持することができる。

スペーサ３の衝撃吸収性能は、中央に配置された軟質部７の厚みにより調節可能である。スペーサ３の直径を拡大することは、窓ガラスの視認性を阻害し、また、スペーサ３によるヒートブリッジ効果を拡大させて断熱性能を悪化させるために採用し難い。しかし、厚みを付加することは板ガラス１，２の対向面１Ａ，２Ａどうしの間隔がやや大きくなるだけで視認性や断熱性能を悪化させることはない。軟質部７の厚みを大きくすれば、板ガラス１，２の面方向に沿うせん断力に対してスペーサ３は変形し易くなる。よって、適用する板ガラス１，２の変形特性等に応じて軟質部７の厚みは適宜設定するとよい。

スペーサ３の作製に際しては、例えば、硬質金属で構成された硬質部６を軟質金属で構成された軟質部７の両面側に配置する工程と、硬質部６及び軟質部７の外周をエッチング処理する工程とが実施される。エッチング処理においては、例えばステンレス鋼に比べてアルミニウム材の方が速くエッチング処理される。

二つの硬質部６によって挟まれた軟質部７の露出面積は少ない。よって、スペーサ３の形状をエッチング処理によって整える際には、硬質部６の表面が優先的にエッチングされ、軟質部７は側部からのみエッチングされる。これにより、軟質部７の溶融が抑制され、スペーサ３の形状が整え易くなる。

スペーサ３は、例えば硬質部６と軟質部７とが非接着状態で当接して構成されている。ここで、非接着状態とは、例えば、硬質部６と軟質部７とが適度な力で互いに押圧されただけのような簡便な構造を意味する。よって、別途接着剤などを用いて硬質部６と軟質部７とが接続されるような構成は含まない。

このような構成であっても、スペーサ３を真空複層ガラスに装着した後は、スペーサ３に対して大気圧による圧縮力が常に作用する。このため、硬質部６と軟質部７とが簡単に当接している状態でも板ガラス１，２とスペーサ３との相対位置は適切に維持される。ただし、板ガラス１，２同士が面方向に沿って互いに反対方向に位置ずれする場合には、硬質部６と軟質部７とは面方向に沿って容易に相対移動することができる。例えば、一つのスペーサ３が負担する板ガラス１，２の面積が広く、一つのスペーサ３に作用する荷重が大きい場合で、板ガラス１，２の撓み変形による面方向の相対移動量が大きくなる場合等には、このように変形し易いスペーサ３は好都合である。

この他に、スペーサ３は、例えば硬質部６と軟質部７とが一体的に接合されたのちエッチング処理されてもよい。硬質部６と軟質部７とを一体的に接合する手法としては、接着材料による接着や、熱拡散処理等が利用できる。硬質部６と軟質部７とが一体的に接合されることでスペーサ３の形状がより安定し、軟質部７の変形特性をより正確に発揮させることができる。硬質部６と軟質部７とは接合されているから、スペーサ３に板ガラス１，２の面方向に沿ったせん断力が作用した際に、硬質部６と軟質部７との界面では相対移動は生じ難い。つまり、せん断力に対する耐力が上昇することとなる。よって、このようなスペーサ３は、大きな曲げ強度に耐え得るような強度の高い板ガラスを用いた真空複層ガラス等に好適に用いることができる。

〔別実施形態〕
以下に他の実施形態を説明する。
〈１〉スペーサ３の形状は、円柱状の他、角柱状、リング状、線状、鎖状等でもよい。
〈２〉スペーサ３は、エッチング処理以外に、レーザー等の手段による切断やプレス加工による打ち抜きによって所定の寸法に加工してもよい。

以下に、本発明の間隔保持部材（スペーサ）の実施例を示す。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

図６の構造イメージに示すように、実施例１〜２、及び比較例１〜２のスペーサを作製した。それぞれのスペーサは、直径約５００μｍ、高さ約２００μｍの円柱状である。実施例１は、スペーサ（材質：ステンレス鋼、硬質部に相当）の中央部分に厚さ２０μｍのアルミ箔（軟質部に相当）を挟み、厚み方向においてステンレス鋼／アルミ箔／ステンレス鋼の順に配置したスペーサである。実施例２は、単体のスペーサの厚み方向の中間部分に厚さ２０μｍのアルミ箔を配置して一体化したものである。

比較例１は、軟質部のない単体のスペーサである。比較例２は一対の板ガラスに対向する部分にアルミ箔を夫々配置したスペーサである。実施例１および比較例２はアルミ箔とスペーサとが接着されておらず、実施例２はアルミ箔とスペーサとが熱拡散処理により一体化（接合）されている。

〔静止摩擦係数の測定〕
図５に示すように、試験体（実施例１〜２、比較例１〜２）Ａを測定用板ガラス１１の上に載置し、試験体Ａの上に測定用板ガラス１２を載置した。測定用板ガラス１２に重り１３を載置して大気圧相当の圧力を付与した。この状態で測定用板ガラス１２を面方向に沿って移動させ、各試験体Ａの静止摩擦係数を測定した。
なお、測定用板ガラスは、厚み３ｍｍ、一辺１０ｃｍの略正方形状の板ガラスであり、エタノールで払拭処理したのち焼成したものである。

測定結果を図６に示す。これによると、比較例１の単体のスペーサ（硬質部のみ）に比べて、実施例１及び２の平均静止摩擦係数平均は１／２〜１／４程度である。実施例１の平均静止摩擦係数は比較例２に比べて１／３程度であり、実施例２の平均静止摩擦係数は比較例２と同程度である。このことから、本発明のスペーサ（実施例１及び２）は、アルミ箔が板ガラスの対向面側に配置されたスペーサと同様に、板ガラスとの摩擦抵抗を低減できることが理解される。すなわち、本発明のスペーサ（実施例１及び２）は、比較例２のスペーサと同じく、板ガラスの相対移動を適切に許容することができる。

１，２ 板ガラス
１Ａ，２Ａ 対向面
３ スペーサ（間隔保持部材）
４ 空隙部
６ 硬質部
７ 軟質部

Claims (5)

1. 板面を互いに対向させた一対の板ガラスの間に形成した空隙部の周囲を密閉し当該空隙部を減圧状態に保持する際に前記一対の板ガラスの間に介装される間隔保持部材であって、
   前記一対の板ガラスに対して各別に当接する硬質部と、前記硬質部の間に配置され前記硬質部よりも低硬度の軟質部と、を備え、
   前記軟質部が、前記板ガラスの対向面に垂直な厚み方向への圧縮力に基づく変形よりも、前記対向面に沿う方向へのせん断力に基づく変形が生じ易いガラスパネル用間隔保持部材。
2. 前記硬質部がステンレス鋼材で構成され、前記軟質部が前記対向面に沿う方向に圧延されたアルミニウム材で構成された請求項１に記載のガラスパネル用間隔保持部材。
3. 前記硬質部と前記軟質部とが非接着状態で当接する請求項１また２に記載のガラスパネル用間隔保持部材。
4. 前記硬質部と前記軟質部とが一体的に接合してある請求項１また２に記載のガラスパネル用間隔保持部材。
5. 板面を互いに対向させた一対の板ガラスの間に形成した空隙部の周囲を密閉し当該空隙部を減圧状態に保持する際に前記一対の板ガラスの間に介装する間隔保持部材の製造方法であって、
   硬質金属で構成された硬質部を軟質金属で構成された軟質部の両面側に配置する工程と、
   前記硬質部及び前記軟質部をエッチング処理する工程と、
   を備えるガラスパネル用間隔保持部材の製造方法。

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