JP2022123158A - ガラス - Google Patents

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久仁子 永井
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メイジェ リー
meijie Li
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Abstract

【課題】情報デバイスが情報を送受信する開口部内の透視歪を低減したガラスを提供する。【解決手段】本ガラスは、車両に搭載されるガラスであって、ガラス部材と、前記ガラス部材の所定領域に設けられた着色セラミック層と、平面視において、前記着色セラミック層と接する1つ以上の辺を備えた情報取得用の開口部と、前記開口部と重複すると共に、前記辺の各々の外側に延伸して前記着色セラミック層と重複する板状部材と、を有し、前記辺は、前記ガラスを車両に搭載したときに上側となる上辺を含み、前記上辺の外側における前記着色セラミック層と前記板状部材との重複量が3.5mm以上である。【選択図】図2

Description

本発明は、ガラスに関する。
近年、車両の安全性向上等を目的に、自動的に前方を走行する車両や歩行者との衝突を回避する機能を有する車両が開発されている。このような車両は、例えば、可視光カメラや赤外線センサ等の情報デバイスを車内に搭載し、車両のガラス(例えば、フロントガラス等)を介して、道路状況等の情報の送受信を行う(例えば、特許文献1参照)。
情報の送受信は、例えば、ガラスの車内側の面に形成された着色セラミック層に設けられた開口部を介して行われる。
特表2011-510893号公報
しかしながら、着色セラミック層の影響により開口部内のガラスの透視歪が悪化し、情報デバイスの情報取得性能が低下する場合があった。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、情報デバイスが情報を送受信する開口部内の透視歪を低減したガラスを提供することを目的とする。
本ガラスは、車両に搭載されるガラスであって、ガラス部材と、前記ガラス部材の所定領域に設けられた着色セラミック層と、平面視において、前記着色セラミック層と接する1つ以上の辺を備えた情報取得用の開口部と、前記開口部と重複すると共に、前記辺の各々の外側に延伸して前記着色セラミック層と重複する板状部材と、を有し、前記辺は、前記ガラスを車両に搭載したときに上側となる上辺を含み、前記上辺の外側における前記着色セラミック層と前記板状部材との重複量が3.5mm以上である。
開示の一実施態様によれば、情報デバイスが情報を送受信する開口部内の透視歪を低減したガラスを提供できる。
第1実施形態に係るガラスを例示する平面図である。 第1実施形態に係るガラスを例示する拡大図である。 第2実施形態に係るガラスを例示する拡大図である。 第1及び第2実施形態の変形例に係る開口部近傍の部分拡大図である。 評価用ガラスの平面図である。 評価用ガラスの断面図である。 透視歪の評価について説明する図(その1)である。 透視歪の評価について説明する図(その2)である。
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。又、図では本発明の内容を理解しやすいように、大きさや形状を一部誇張している場合がある。
なお、以下では、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、本実施形態に係るガラスは、車両用のフロントガラス以外、例えばサイドガラス、リアガラス等の窓ガラスにも適用可能である。又、本実施形態に係るガラスは、従来窓ガラスが配置される領域とは異なる領域、例えば、ピラーやバンパーに配置してもよい。
又、以下の説明において、平面視とはガラスの所定領域をガラスの主表面の法線方向から視ることを指し、平面形状とはガラスの所定領域をガラスの主表面の法線方向から視た形状を指すものとする。
〈第1実施形態〉
図1は、第1実施形態に係るガラスを例示する平面図であり、ガラス板112側を紙面手前側に向けて配置した様子を模式的に示している。図2は、第1実施形態に係るガラスを例示する拡大図であり、詳細には、図2(a)は図1の開口部13近傍の拡大図、図2(b)は図2(a)のA-A線に沿う断面図である。
図1及び図2では、説明の便宜上、実際の湾曲した形状を省略してガラス10を図示している。
図1及び図2に示すように、ガラス10は、車両に搭載されるガラスであって、ガラス部材11と、着色セラミック層12と、開口部13と、板状部材14と、接着層15とを有している。開口部13は、平面形状で等脚台形の場合を例示する。
なお、以下の説明において、符号11をガラス部材11の上縁部と称し、符号11を下縁部と称し、符号11を左縁部と称し、符号11を右縁部と称する。ここで、ガラス10を右ハンドル車の車両に取り付けた場合において、上縁部とは車両のルーフ側の縁部を指し、下縁部とはエンジンルーム側の縁部を指し、左縁部とは助手席側の縁部を指し、右縁部とは運転席側の縁部を指す。
ガラス部材11は、車外側ガラス板であるガラス板111と車内側ガラス板であるガラス板112との間に中間膜113を有する合わせガラスである。ガラス板112はガラス板111と対向しており、中間膜113を介してガラス板111に固着されている。中間膜113は、複数層の中間膜から形成されてもよい。
着色セラミック層12は、ガラス部材11の所定領域に設けられている。着色セラミック層12は、例えば、ガラス板112の車内側の面112aに設けられる。着色セラミック層12は、ガラス板112の車内側の面112a、及びガラス板111の車内側の面に設けられてもよい。ガラス部材11には、JIS規格R3212(2015)で規定される試験領域Aが画定されており、着色セラミック層12は、平面視において、試験領域Aよりも外側に配置される。なお、ガラス板112の車内側の面112aは、ガラス10の主表面である。
着色セラミック層12は、例えば、ガラス部材11の上縁部11に沿って形成される領域12と、下縁部11に沿って形成される領域12と、左縁部11に沿って形成される領域12と、右縁部11に沿って形成される領域12と、平面視で領域12からガラス部材11の中央側に突出する突出部12とを含む。突出部12の平面形状は、例えば、等脚台形、四角形、扇型、半円等である。
着色セラミック層12は、不透明な層であり、例えば、黒色であるが、可視光透過率や紫外線透過率が低ければ黒色には限定されない。ガラス部材11に不透明な着色セラミック層12が存在することで、ガラス部材11の周縁部を車体に保持するウレタン等の樹脂や、デバイスを係止するブラケットをガラス部材11に貼り付ける接着部材等の紫外線による劣化を抑制できる。
着色セラミック層12は、例えば、黒色顔料を含有する溶融性ガラスフリットを含むセラミックカラーペーストをガラス板上にスクリーン印刷等により塗布し、焼成することで形成できるが、これには限定されない。
着色セラミック層12の厚さは20μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましい。
開口部13は、可視光カメラや照度センサ等の可視光を扱う情報デバイスや、LiDAR(Light Detection And Ranging)等の赤外光(例えば、波長905nmや1550nm)を扱う情報デバイスが情報を送信及び/又は受信することにより情報を取得する領域である。すなわち、ガラス10を車両に搭載したときに、開口部13の車内側に情報デバイスを配置可能である。
開口部13におけるガラス10の可視光透過率は70%以上であることが好ましい。このような範囲であれば、可視光カメラ等の可視光を扱う情報デバイスの情報取得性能を向上できる。又、開口部13におけるガラス10の波長905nmの光の透過率は90%以上、若しくは波長1550nmの光の透過率は80%以上であることが好ましい。このような範囲であれば、LiDAR等の赤外光(例えば、波長905nmや1550nm)を扱う情報デバイスの情報取得性能を向上できる。なお,透過率はJIS R3106(1998)で規定される測定方法に従って測定した分光透過率である。
開口部13は、着色セラミック層12と接する4つの辺を備えている。具体的には、開口部13は、ガラス10を車両に搭載したときに上側(上縁部11側)となる上辺13aと、開口部13を挟んで上辺13aと対向する下辺13bと、上辺13a及び下辺13bの一端と接続される側辺13cと、上辺13a及び下辺13bの他端と接続される13dとを含む。
図1及び図2の例では、開口部13の平面形状は等脚台形であるが、これには限定されず、開口部13の平面形状は四角形、扇型、半円等であってもよい。又、開口部13は、図4を参照して後述する形状等であってもよい。又、着色セラミック層12と接する各辺は直線には限定されず、曲線や、直線と曲線が混在した線等であってもよい。
開口部13の面積は、例えば、1500mm以上である。開口部13の面積を1500mm以上とすることにより、開口部13の車内側に配置される情報デバイスの情報取得に必要な領域を確保できる。開口部13の面積を、3000mm以上、4500mm以上、6000mm以上、9000mm以上としてもよい。
板状部材14は、開口部13内のガラス10の透視歪を低減するために設けられた部材であり、接着層15を介してガラス部材11及び着色セラミック層12に固定されている。ここで、透視歪は可視光のみならず赤外光に対しても発生し、本発明では情報デバイスに応じて可視光での透視歪、或いは赤外光での透視歪を指す。板状部材14は、平面視において、開口部13と重複すると共に、上辺13aと下辺13bと側辺13c及び13dの各々の外側に延伸して着色セラミック層12と重複している。すなわち、開口部13は着色セラミック層12に囲まれており、開口部13の各辺の外側において着色セラミック層12と板状部材14は重複している。
開口部13内ではガラス10に着色セラミック層12を加熱して形成した後にガラスを曲げ成形する際の影響により、ガラス10の総厚に部分的なバラつきが生じ易い。しかし、開口部13と重複すると共に開口部13の各辺の外側に延伸して着色セラミック層12と重複するようにガラス部材11に板状部材14を設けることで、ガラス部材11の開口部13内の総厚にバラつきがある場合でも、開口部13内のガラス10の総厚、すなわちガラス部材11と板状部材14と接着層15の合計厚みのバラつきを抑制できる。特に、開口部13内のガラス10の総厚のバラつきを抑制することで、開口部13内のガラス10の透視歪を低減できる。以降、総厚のバラつきを総厚変化とも言う。
開口部13内におけるガラス10の総厚変化は、0.3mm以下であることが好ましい。開口部13内におけるガラス10の総厚変化が0.3mm以下であれば、開口部13内のガラス10の透視歪を十分に低減できる。
このように、開口部13と重複すると共に開口部13の各辺の外側に延伸して着色セラミック層12と重複するようにガラス部材11に板状部材14を貼り付けることで、開口部13内のガラス10の透視歪を低減できる。しかし、発明者らは検討を積み重ねた結果、着色セラミック層12と板状部材14との位置関係(重複量)によっては開口部13内のガラス10の透視歪が悪化し、情報デバイスの情報取得性能が低下する場合があることを見出した。
具体的には、開口部13の上辺13aの外側における着色セラミック層12と板状部材14との重複量L、及び下辺13bの外側における着色セラミック層12と板状部材14との重複量Lを3.5mm以上とするで、開口部13内のガラス10の透視歪を改善できることを見出した。
なお、開口部13の側辺13c及び13dの各々の外側における着色セラミック層12と板状部材14との重複量は3.5mm以上であることが好ましいが、0mmより大きく3.5mm未満であってもよい。
ガラス10は、側面視において上下方向が地面の法線に対して傾斜するように車両に取り付けられる。そのため、ガラス10の上下方向の総厚変化は目立つが、左右方向の総厚変化は目立たない。すなわち、ガラス10の上下方向の総厚変化を抑制することは、透視歪の低減に大きく寄与する。そのため、開口部13の上辺13a及び下辺13bの各々の外側における着色セラミック層12と板状部材14との重複量を3.5mm以上とし、ガラス10の上下方向の総厚変化を抑制している。
これに対し、ガラス10の左右方向の総厚変化を抑制することは、透視歪の低減に寄与する程度が上下方向よりは小さい。そのため、開口部13の側辺13c及び13dの各々の外側における着色セラミック層12と板状部材14との重複量は0mmより大きく3.5mm未満であってもよい。
板状部材14は、ガラス、又はASTM D790における曲げ弾性率が50MPa以上の合成樹脂により形成されていることが好ましい。特に、情報デバイスがLiDARである場合には、板状部材14は、赤外光(例えば、波長905nmや1550nm)の透過率が高いソーダライムガラス等で形成することが好ましい。板状部材14の何れか一方の面又は両面に、可視光低反射コート、赤外低反射コート、電熱コート等が設けられてもよい。
板状部材14の平面形状は、例えば、四角形であるが、開口部13の着色セラミック層12と接する各々の辺の外側で着色セラミック層12と必要量重複する形状であれば、四角形には限定されない。なお、板状部材14は、開口部13の着色セラミック層12と接する各々の辺の外側で着色セラミック層12と必要量重複していれば、必要以上に面積を大きくしなくてよい。
板状部材14の厚さは、1mm以下であることが好ましく、0.8mm以下であることがより好ましく、0.6mm以下であることが更に好ましく、0.4mm以下であることが更に好ましく、0.2mm以下であることが更に好ましい。
ガラス部材11は一般的に車両のデザインに応じで湾曲している。そのため、板状部材14は、湾曲したガラス部材11に接着層15を介して貼り付けられる。そのため、板状部材14が厚いとガラス部材11の曲率に追従できず、かえってガラス10の総厚変化を大きくする。しかし、板状部材14の厚さが1mm以下であれば、板状部材14がガラス部材11の曲率に追従して開口部13近傍のガラス10の総厚変化を抑制できる。その結果、開口部13内のガラス10の透視歪が低減され、開口部13の車内側に配置される情報デバイスの情報取得性能を向上できる。
板状部材14の厚さが更に薄くなる程、板状部材14がガラス部材11の曲率に更に追従しやすくなるため、開口部13近傍のガラス10の総厚変化を更に抑制できる。その結果、開口部13内のガラス10の透視歪が更に低減され、開口部13の車内側に配置される情報デバイスの情報取得性能を更に向上できる。
板状部材14の曲率は、ガラス部材11の曲率よりも小さいことが好ましい。接着層15のクッション性により板状部材14の曲率がガラス部材11の曲率よりも小さくなることで、板状部材14が割れ難くなる。
平面視において、板状部材14のガラス部材11の周縁部からの距離Lは、20mm以上であることが好ましい。これにより、ガラス10を車両に取り付ける際に用いる接着剤との干渉を防止できる。
開口部13内に位置する接着層15の厚さは、0.1mm以上であることが好ましく、0.2mm以上であることがより好ましく、0.3mm以上であることが更に好ましい。開口部13内に位置する接着層15の厚さが0.1mm以上であれば、接着層15のクッション性により開口部13内のガラス10の総厚変化を抑制でき、開口部13内のガラス10の透視歪を低減できる。開口部13内に位置する接着層15の厚さが更に厚くなる程、接着層15のクッション性が更に向上してガラス10の総厚変化を更に抑制でき、開口部13内のガラス10の透視歪を更に低減できる。なお、開口部13内に位置する接着層15の厚さは、1mm以下であることが好ましい。接着層15が厚すぎると、開口部13におけるガラス10の透過率が低下してしまうからである。
接着層15は、開口部13の可視光透過率がガラス部材11及び板状部材14と合わせて70%以上確保できれば特に材料は限定されない。接着層15は、ポリビニルブチラール樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体系樹脂、シクロオレフィンポリマー樹脂、アイオノマー樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種以上の材料を含有することが好ましい。
シリコーン系樹脂を含む接着剤としては、例えば、超透明ボンド(神東産業株式会社)、美透明接着剤MJ199(GSIクレオス製)を例示できる。アクリル系樹脂を含む接着剤としては、例えば、キレークレ(R)-501(Aタイプ)(AIZ合同会社製)を例示できる。ウレタン系樹脂を含む接着剤としては、ガラス用接着剤6425N(スコッチ社製)、パンドー156A(スリーボンド社製)を例示できる。
板状部材14の曲げ弾性率は、接着層15のASTM D790における曲げ弾性率の5倍以上であることが好ましく、10倍以上であることがより好ましく、100倍以上であることが更に好ましい。板状部材14の曲げ弾性率が接着層15の曲げ弾性率の5倍以上であれば、開口部13内におけるガラス10の総厚変化を抑える点で有利である。板状部材14の曲げ弾性率が接着層15の曲げ弾性率の10倍、100倍と大きくなる程、更に開口部13内におけるガラス10の総厚変化を抑えられる。
ここで、合わせガラスであるガラス部材11における、ガラス板111、ガラス板112、及び中間膜113について詳述する。
〔ガラス板〕
ガラス板111及び112は、無機ガラスであっても有機ガラスであってもよい。無機ガラスとしては、例えば、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス等が特に制限なく用いられる。ガラス10の外側に位置するガラス板111は、耐傷付き性の観点から無機ガラスであることが好ましく、成形性の点からソーダライムガラスであることが好ましい。ガラス板111及びガラス板112がソーダライムガラスである場合、クリアガラス、鉄成分を所定量以上含むグリーンガラス及びUVカットグリーンガラスが好適に使用できる。
無機ガラスは、未強化ガラス、強化ガラスの何れでもよい。未強化ガラスは、溶融ガラスを板状に成形し、徐冷したものである。強化ガラスは、未強化ガラスの表面に圧縮応力層を形成したものである。
強化ガラスは、例えば風冷強化ガラス等の物理強化ガラス、化学強化ガラスの何れでもよい。物理強化ガラスである場合は、例えば、曲げ成形において均一に加熱したガラス板を軟化点付近の温度から急冷させる等、徐冷以外の操作により、ガラス表面とガラス内部との温度差によってガラス表面に圧縮応力層を生じさせることで、ガラス表面を強化できる。
化学強化ガラスである場合は、例えば、曲げ成形の後、イオン交換法等によってガラス表面に圧縮応力を生じさせることでガラス表面を強化できる。又、紫外線又は赤外線を吸収するガラスを用いてもよく、更に、透明であることが好ましいが、透明性を損なわない程度に着色されたガラス板を用いてもよい。
一方、有機ガラスの材料としては、ポリカーボネート、例えばポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等の透明樹脂が挙げられる。
なお、情報デバイスがLiDARである場合には、ガラス板111及び112は、赤外光(例えば、波長905nmや1550nm)の透過率が高いソーダライムガラス等で形成することが好ましい。
ガラス板111及び112の形状は、特に四角形に限定されるものではなく、種々の形状及び曲率に加工された形状であってもよい。ガラス板111及び112の曲げ成形には、重力成形、プレス成形、ローラー成形等が用いられる。ガラス板111及び112の成形法についても特に限定されないが、例えば、無機ガラスの場合はフロート法等により成形されたガラス板が好ましい。
ガラス板111の板厚は、1.1mm以上3.0mm以下であることが好ましい。ガラス板111の板厚が1.1mm以上であると、耐飛び石性能等の強度が十分であり、3mm以下であると、ガラス部材11の質量が大きくなり過ぎず、車両の燃費の点で好ましい。ガラス板111の板厚は、1.8mm以上2.8mm以下がより好ましく、1.8mm以上2.6mm以下が更に好ましく、1.8mm以上2.2mm以下が更に好ましく、1.8mm以上2.0mm以下が更に好ましい。
ガラス板112の板厚は、0.3mm以上2.3mm以下であることが好ましい。ガラス板112の板厚が0.3mm以上であることによりハンドリング性がよく、2.3mm以下であることにより質量が大きくなり過ぎない。
又、ガラス板111及び112は、平板形状であっても湾曲形状であってもよい。しかし、ガラス板111及び112が湾曲形状であり、かつガラス板112の板厚が適切でない場合、ガラス板111及び112として特に曲がりが深いガラスを2枚成形すると、2枚の形状にミスマッチが生じ、圧着後の残留応力等のガラス品質に大きく影響する。
しかし、ガラス板112の板厚を0.3mm以上2.3mm以下とすることで、残留応力等のガラス品質を維持できる。ガラス板112の板厚を0.3mm以上2.3mm以下とすることは、曲がりの深いガラスにおけるガラス品質の維持に特に有効である。ガラス板112の板厚は、0.5mm以上2.1mm以下がより好ましく、0.7mm以上1.9mm以下が更に好ましい。この範囲であれば、上記の効果が更に顕著となる。
ガラス部材11が例えばヘッドアップディスプレイに用いられる場合、ガラス板111及び/又は112は一定の板厚ではなく、必要に応じて場所毎に板厚が変わっても良い。例えば、ガラス部材11がフロントガラスである場合、ガラス板111及び112の何れか一方、又は両方は、フロントガラスを車両に取り付けた状態でフロントガラスの下辺から上辺に向かうにつれて板厚が厚くなる断面楔形状であってもよい。この場合、中間膜113の膜厚が一定であれば、ガラス板111とガラス板112の合計の楔角は、例えば、0mradより大きく1.0mrad以下の範囲で変化する。
ガラス板111及び/又は112の外側に撥水、紫外線や赤外線カットの機能を有する被膜や、低反射特性、低放射特性を有する被膜を設けてもよい。又、ガラス板111及び/又は112の中間膜113と接する側に、紫外線や赤外線カット、低放射特性、可視光吸収、着色等の被膜を設けてもよい。
ガラス板111及び112が湾曲形状の無機ガラスである場合、ガラス板111及び112は、フロート法による成形の後、中間膜113による接着前に、曲げ成形される。曲げ成形は、ガラスを加熱により軟化させて行われる。曲げ成形時のガラスの加熱温度は、大凡550℃~700℃である。
〔中間膜〕
中間膜113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、シクロオレフィンポリマー樹脂、アイオノマー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、特許第6065221号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。
但し、中間膜113にフィルム等を封入する場合、封入する物の種類によっては特定の可塑剤により劣化することがあり、その場合には、その可塑剤を実質的に含有していない樹脂を用いることが好ましい。つまり、中間膜113が可塑剤を含まないことが好ましい場合がある。可塑剤を含有していない樹脂としては、例えば、エチレン-酢酸ビニル共重合体系樹脂等が挙げられる。
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、中間膜113を形成する材料は、熱可塑性樹脂には限定されない。又、中間膜113は、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤、発光剤等の機能性粒子を含んでもよい。又、中間膜113は、シェードバンドと呼ばれる着色部を有してもよい。
中間膜113の膜厚は、最薄部で0.5mm以上であることが好ましい。中間膜113の最薄部の膜厚が0.5mm以上であると合わせガラスとして必要な耐衝撃性が十分となる。又、中間膜113の膜厚は、最厚部で3mm以下であることが好ましい。中間膜113の膜厚の最大値が3mm以下であると、合わせガラスの質量が大きくなり過ぎない。中間膜113の膜厚の最大値は2.8mm以下がより好ましく、2.6mm以下が更に好ましい。
ガラス部材11が例えばヘッドアップディスプレイに用いられる場合、中間膜113は一定の膜厚ではなく、必要に応じて場所毎に膜厚が変わっても良い。例えば、ガラス部材11がフロントガラスである場合、中間膜113は、フロントガラスを車両に取り付けた状態でフロントガラスの下辺から上辺に向かうにつれて膜厚が厚くなる断面楔形状であってもよい。この場合、ガラス板111及び112の板厚が一定であれば、中間膜113の楔角は、例えば、0mradより大きく1.0mrad以下の範囲で変化する。
なお、中間膜113は、複数層の中間膜から形成してもよい。例えば、中間膜113を3層の中間膜から構成し、真ん中の層のショア硬度を可塑剤の調整等により両外側の層のショア硬度よりも低くすることにより、合わせガラスの遮音性を向上できる。この場合、両外側の層のショア硬度は同じでもよいし、異なってもよい。
又、中間膜113を複数層の中間膜から形成する場合、全ての層を同一の材料で形成することが望ましいが、一部の層を異なる材料で形成してもよい。但し、ガラス板111及び112との接着性、或いはガラス部材11の中に入れ込む機能材料等の観点から、中間膜113の膜厚の50%以上は上記の材料を使うことが望ましい。
中間膜113を作製するには、例えば、中間膜となる上記の樹脂材料を適宜選択し、押出機を用い、加熱溶融状態で押し出し成形する。押出機の押出速度等の押出条件は均一となるように設定する。その後、押し出し成形された樹脂膜を、合わせガラスのデザインに合わせて、上辺及び下辺に曲率を持たせるために、例えば必要に応じ伸展することで、中間膜113が完成する。
〔ガラス部材(合わせガラス)〕
ガラス部材11の総厚は、2.8mm以上10mm以下であることが好ましい。ガラス部材11の総厚が2.8mm以上であれば、十分な剛性を確保できる。又、ガラス部材11の総厚が10mm以下であれば、十分な透過率が得られると共にヘイズを低減できる。
ガラス部材11の少なくとも1辺において、ガラス板111とガラス板112の板ずれが1.5mm以下であることが好ましく、1mm以下であることがより好ましい。ここで、ガラス板111とガラス板112の板ずれとは、すなわち、平面視におけるガラス板111の端部とガラス板112の端部のずれ量である。
ガラス部材11の少なくとも1辺において、ガラス板111とガラス板112の板ずれが1.5mm以下であると、外観を損なわない点で好適である。ガラス部材11の少なくとも1辺において、ガラス板111とガラス板112の板ずれが1.0mm以下であると、外観を損なわない点で更に好適である。
ガラス部材11を製造するには、ガラス板111とガラス板112との間に中間膜113を挟んで積層体とする。そして、例えば、この積層体をゴム袋の中に入れ、-65~-100kPaの真空中で温度約70~110℃で接着する。加熱条件、温度条件、及び積層方法は適宜選択される。
更に、例えば100~150℃、圧力0.6~1.3MPa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ガラス部材11を得られる。但し、場合によっては工程の簡略化、並びにガラス部材11中に封入する材料等の特性を考慮して、この加熱加圧工程を使用しない場合もある。なお、板状部材14は、ガラス部材11が完成した後、ガラス部材11の所定部に接着層15を介して貼り付けられる。
ガラス板111とガラス板112との間に、本願の効果を損なわない範囲で、中間膜113の他に、電熱線、赤外線反射、発光、発電、調光、タッチパネル、可視光反射、散乱、加飾、吸収等の機能を持つフィルムやデバイスを有してもよい。又、ガラス部材11の表面に防曇、撥水、遮熱、低反射等の機能を有する膜を有していてもよい。又、ガラス板111の車外側の面やガラス板112の車内側の面に遮熱、発熱等の機能を有する膜を有していてもよい。
〈第2実施形態〉
第2実施形態では、ガラス部材として合わせガラスでは無く1枚のガラスを用いる例を示す。車両窓用として1枚のガラスを用いる場合、強化ガラスであることが好ましい。なお、第2実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図3は、第2実施形態に係るガラスを例示する拡大図であり、詳細には、図3(a)は開口部13近傍の拡大図、図3(b)は図3(a)のB-B線に沿う断面図である。なお、第2実施形態に係るガラス全体の平面図は図1と同様であるため、図示を省略する。
図3を参照すると、ガラス10Aは、ガラス部材11がガラス部材11Aに置換された点が、ガラス10(図2等参照)と相違する。ガラス10においてガラス部材11は合わせガラスであったが、ガラス10Aにおいてガラス部材11Aは強化ガラスである。強化ガラスは、例えば風冷強化ガラス等の物理強化ガラス、化学強化ガラスの何れでもよい。強化ガラスの詳細については、前述の通りである。ガラス部材11Aの板厚は、耐飛び石性能等の強度を維持しつつ,十分な透過率が得られ,ヘイズを低減できる観点から、2mm以上6mm以下であることが好ましい。
このように、本実施形態に係る車両用のガラスにおいて、ガラス部材は合わせガラスであっても強化ガラスであってもよい。ガラス部材が合わせガラスであるか強化ガラスであるかは、本実施形態に係る車両用のガラスを車両のどの部分に配置するか等によって適宜選択できる。
〈第1及び第2実施形態の変形例〉
第1及び第2実施形態の変形例では、着色セラミック層と接する開口部の形状が第1及び第2実施形態と異なる例を示す。なお、第1及び第2実施形態の変形例において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
図4は、第1及び第2実施形態の変形例に係る開口部近傍の部分拡大図である。第1実施形態では平面視で開口部13の周縁部全体が着色セラミック層12に囲まれている形態としたが、これには限定されない。例えば、図4(a)に示す開口部17や図4(b)に示す開口部18のように、周縁部の一部が着色セラミック層12に囲まれており、周縁部の他部が着色セラミック層12に囲まれていない形態としてもよい。
図4(a)に示す開口部17は、着色セラミック層12と接する3つの辺を備えている。具体的には、開口部17は、ガラス10Bを車両に搭載したときに上側(上縁部11側)となる上辺17aと、上辺17aの一端と接続される側辺17cと、上辺17aの他端と接続される側辺17dとを含む。開口部17は、開口部17を挟んで上辺17aと対向する下辺を有していない。
開口部17の上辺17aの外側における着色セラミック層12と板状部材14との重複量Lは3.5mm以上である。なお、開口部17の側辺17c及び17dの各々の外側における着色セラミック層12と板状部材14との重複量は3.5mm以上であることが好ましいが、0mmより大きく3.5mm未満であってもよい。ガラス10Bにおいて、平面視において、板状部材14のガラス部材11の周縁部からの距離Lは、20mm以上であることが好ましい。これにより、ガラス10Bを車両に取り付ける際に用いる接着剤との干渉を防止できる。
図4(b)に示す開口部18は、着色セラミック層12と接する5つの辺を備えている。具体的には、開口部18は、ガラス10Cを車両に搭載したときに上側(上縁部11側)となる上辺18aと、開口部18を挟んで上辺18aの一部と対向する下辺18bと、上辺18aの一端と下辺18bの一端と接続される側辺18cと、上辺18aの他端と接続される側辺18dと、下辺18bの他端と接続される側辺18eとを含む。開口部18は、側辺18dと側辺18eとを接続する辺を有していない。
開口部18の上辺18aの外側における着色セラミック層12と板状部材14との重複量Lは3.5mm以上である。開口部18の下辺18bの外側における着色セラミック層12と板状部材14との重複量Lは3.5mm以上であることが好ましい。なお、開口部18の側辺18c及び18dの各々の外側における着色セラミック層12と板状部材14との重複量は3.5mm以上であることが好ましいが、0mmより大きく3.5mm未満であってもよい。ガラス10Cにおいて、平面視において、板状部材14のガラス部材11の周縁部からの距離Lは、20mm以上であることが好ましい。これにより、ガラス10Cを車両に取り付ける際に用いる接着剤との干渉を防止できる。
開口部17及び18の好適な面積については、開口部13の場合と同様である。なお、図2~図4の例では、1つのガラス部材が1つの開口部を備えるが、1つのガラス部材が複数の開口部を備えてもよい。例えば、1つのガラス部材が、可視光カメラに対応する開口部、LiDARに対応する開口部等を別個に備える場合である。その場合、上述の面積は各開口部別の面積である。
このように、開口部の下辺側を開放し、開口部17のような形状としてもよい。又、開口部の周縁部全体を囲む着色セラミック層12にスリット状の開口を形成して着色セラミック層12が不連続な領域を設け、開口部18のような形状としてもよい。なお、開口部17及び18のように、開口部の周縁部に着色セラミック層12が不連続な領域が存在する場合、可視光カメラ等の画角に対応したガラス部材の領域を開口部の範囲とする。
〈実施例〉
以下、実施例について説明するが、本発明は、これらの例に何ら限定されるものではない。なお、説明には、適宜、図5~図8を参照する。
[例1~例9]
例1~例9では、ガラス部材として合わせガラスを用いたガラスについて、開口部の全周において着色セラミック層と板状部材とが重複(オーバーラップ)する場合の、重複量と透視歪の大小との関係を確認した。
(例1)
合わせガラスとした際に外板(車外側ガラス板)となるガラス板511と、内板(車内側ガラス板)となるガラス板512を準備した(AGC社製 通称VFL)。ガラス板511及び512の寸法は、縦300mm×横300mm×板厚2mmとし、縦方向と横方向ともに3000mmの曲率半径となるように湾曲させた。ガラス板512の車内側の面に、開口部53を備えた着色セラミック層52を形成した。開口部53の平面形状は縦40mm×横40mmの正方形とした。
次に、中間膜513(積水化学工業社製 PVB、厚み0.76mm)を準備した。そして、ガラス板511とガラス板512との間に中間膜513を挟んで積層体を作製した。
次に、板状部材54として縦47mm×横47mm×厚さ1mmのガラス板(AGC社製 通称FL)を準備した。そして、開口部53の全周において着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lが3.5mmとなるように、ガラス部材51の車内側に縦47mm×横47mm×厚さ0.1mmのポリビニルブチラール樹脂からなる接着層55を介して板状部材54を接着した。
次に、板状部材54を接着した積層体をゴム袋の中に入れ、-65~-100kPaの真空中で温度約70~110℃で接着した。そして、温度100~150℃、圧力0.6~1.3MPaの条件で加熱及び加圧し、ガラス部材51が合わせガラスである評価用ガラス50Aを作製した。
評価用ガラス50Aの形状を図5及び図6に示す。但し、図5及び図6において、説明の便宜上、実際の湾曲した形状を省略して図示している。なお、図5は、評価用ガラス50Aの部分平面図であり、ガラス板512側を紙面手前側に向けて配置した様子を模式的に示している。図6は、評価用ガラス50Aの部分断面図であり、図5のC-C線に沿う断面を示している。
(例2)
接着層55のサイズを縦47mm×横47mm×0.2mmとした以外は例1と同様にして、評価用ガラス50Bを作製した。
(例3)
開口部53の全周において、板状部材54のサイズを縦50mm×横50mmとし、着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lを5mmとし、接着層55のサイズを縦50mm×横50mm×厚さ0.2mmとした以外は例1と同様にして、評価用ガラス50Cを作製した。
(例4)
開口部53の全周において、板状部材54のサイズを縦60mm×横60mmとし、着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lを10mmとし、接着層55のサイズを縦60mm×横60mm×厚さ0.2mmとした以外は例1と同様にして、評価用ガラス50Dを作製した。
(例5)
ガラス部材51の車内側に板状部材を接着しなかった以外は例1と同様にして、評価用ガラス50Eを作製した。
(例6)
開口部53の全周において、板状部材54のサイズを縦40mm×横40mmとし、着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lを0mmとし、接着層55のサイズを縦40mm×横40mmとした以外は例1と同様にして、評価用ガラス50Fを作製した。
(例7)
開口部53の全周において、板状部材54のサイズを縦46mm×横46mmとし、着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lを3mmとし、接着層55のサイズを縦46mm×横46mmとした以外は例1と同様にして、評価用ガラス50Gを作製した。
(例8)
開口部53の全周において、板状部材54のサイズを縦40mm×横40mmとし、着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lを0mmとし、接着層55のサイズを縦40mm×横40mm×厚さ0.2mmとした以外は例1と同様にして、評価用ガラス50Hを作製した。
(例9)
開口部53の全周において、板状部材54のサイズを縦46mm×横46mmとし、着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lを3mmとし、接着層55のサイズを縦46mm×横46mm×厚さ0.2mmとした以外は例1と同様にして、評価用ガラス50Iを作製した。
(評価1)
評価用ガラス50A~50Iの各々について、透視歪の大小を目視で確認した。詳細は以下の通りである。
図7に示すように、評価用ガラス50Aを車両に取り付けるときと同様の角度に傾斜させて配置するとともに、その車外側にゼブラパターン510を配置した。ゼブラパターン510は、白地510aに複数の黒線510bが設けられたものである。黒線510bは、ゼブラパターン510の下辺に対して45度の角度となるように、かつ互いに平行となるように設けた。
ゼブラパターン510を評価用ガラス50Aの車内側から見た場合に開口部53と着色セラミック層52との境界付近において、ゼブラパターン510に歪みが発生した度合いにより、透視歪を評価した。
図8(a)及び図8(b)は、図5の評価用ガラス50Aにおいて長円で囲んだ、開口部53と着色セラミック層52の境界F付近において、ゼブラパターン510を評価用ガラス50Aの車内側から見た例を拡大して示したものである。
図8(a)は、透視歪が全くない例であり、図8(b)は、透視歪が発生した例である。図8(b)では、開口部53と着色セラミック層52との境界F付近でゼブラパターン510の黒線510bが湾曲するように歪んで見える。このため、黒線510bの右辺をそのまま延長した延長線Gが境界Fに交わる位置と、実際に黒線510bが境界Fに交わる位置との距離を歪み(W)として以下の基準で評価用ガラス50Aの透視歪を評価した。W<3mmの場合を◎(合格:優)、3mm≦W<5mmの場合を〇(合格:良)、W≧5mmの場合を×(不合格)として評価した結果を表1に示す。
Figure 2022123158000002
表1に示すように、開口部53の全周において着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lを3.5mm以上とした場合には、透視歪が問題ない程度であることが確認された。特に、例1と例2を比較するとわかるように、重複量Lが同じであっても、接着層55が厚い方が透視歪が低減された。これは、開口部53内に位置する接着層55の厚さが厚くなり、接着層55のクッション性が更に向上して評価用ガラスの総厚変化を更に抑制できたためである。
[例10、11]
例10及び11では、ガラス部材として合わせガラスを用いたガラスについて、開口部の上下又は左右の何れか一方において着色セラミック層と板状部材とが重複する場合の、重複量と透視歪の大小との関係を確認した。
(例10)
板状部材54のサイズを縦40mm×横47mmとし、接着層55のサイズを縦40mm×横47mmとし、開口部53の上下において着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lを0mmとし、開口部53の左右において着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lを3.5mmとした以外は例1と同様にして、評価用ガラス50Jを作製した。
(例11)
板状部材54のサイズを縦47mm×横40mmとし、接着層55のサイズを縦47mm×横40mmとし、開口部53の上下において着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lを3.5mmとし、開口部53の左右において着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lを0mmとした以外は例1と同様にして、評価用ガラス50Kを作製した。
(評価2)
評価用ガラス50J、50Kの各々について、透視歪の大小を目視で確認した。評価基準は、評価1の場合と同様である。結果を表2に示す。
Figure 2022123158000003
表2に示すように、開口部53の上下において着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lを3.5mmとした場合には、開口部53の左右において着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lが0mmであっても、透視歪が問題ない程度であることが確認された。
これに対し、開口部53の上下において着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lを0mmとした場合には、開口部53の左右において着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lが3.5mmであっても、透視歪が許容範囲を超えることが確認された。
これは、前述のように、評価用ガラスの上下方向の総厚変化を抑制することは透視歪の低減に大きく寄与するが、評価用ガラスの左右方向の総厚変化を抑制することは透視歪の低減に寄与する程度が小さいためである。すなわち、評価用ガラスの上下方向の総厚変化を抑制するために、開口部53の上下において着色セラミック層52と板状部材54との重複量Lを3.5mm以上とすることが有効である。評価用ガラスとは形状が異なる実際のガラスについても、同様のことが言えることは明らかである。
以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施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、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
10、10A、10B、10C ガラス
11、11A ガラス部材
12 着色セラミック層
13、17、18 開口部
14 板状部材
15 接着層
111、112 ガラス板
113 中間膜

Claims (16)

  1. 車両に搭載されるガラスであって、
    ガラス部材と、
    前記ガラス部材の所定領域に設けられた着色セラミック層と、
    平面視において、前記着色セラミック層と接する1つ以上の辺を備えた情報取得用の開口部と、
    前記開口部と重複すると共に、前記辺の各々の外側に延伸して前記着色セラミック層と重複する板状部材と、を有し、
    前記辺は、前記ガラスを車両に搭載したときに上側となる上辺を含み、
    前記上辺の外側における前記着色セラミック層と前記板状部材との重複量が3.5mm以上であるガラス。
  2. 前記辺は、前記ガラスを車両に搭載したときに前記開口部を挟んで前記上辺と対向する下辺を含み、
    前記下辺の外側における前記着色セラミック層と前記板状部材との重複量が3.5mm以上である請求項1に記載のガラス。
  3. 前記辺は、前記ガラスを車両に搭載したときに前記上辺と前記下辺の少なくとも一方と接続される側辺を含み、
    前記側辺の外側における前記着色セラミック層と前記板状部材との重複量が3.5mm以上である請求項2に記載のガラス。
  4. 前記板状部材は、接着層を介して前記ガラス部材及び前記着色セラミック層に固定され、
    前記開口部内に位置する前記接着層の厚さが0.1mm以上である請求項1乃至3の何れか一項に記載のガラス。
  5. 前記接着層は、ポリビニルブチラール樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体系樹脂、シクロオレフィンポリマー樹脂、アイオノマー樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂からなる群から選択される少なくとも1種以上の材料を含有する請求項4に記載のガラス。
  6. 前記板状部材のASTM D790における曲げ弾性率が前記接着層の曲げ弾性率の5倍以上である請求項4又は5に記載のガラス。
  7. 前記開口部内における前記ガラスの総厚変化が0.3mm以下である請求項1乃至6の何れか一項に記載のガラス。
  8. 前記板状部材の厚さが1mm以下である請求項1乃至7の何れか一項に記載のガラス。
  9. 前記板状部材に可視光低反射コート、赤外低反射コート、又は電熱コートが設けられている請求項1乃至8の何れか一項に記載のガラス。
  10. 前記板状部材は、ガラス、又はASTM D790における曲げ弾性率が50MPa以上の合成樹脂により形成されている請求項1乃至9の何れか一項に記載のガラス。
  11. 前記着色セラミック層の厚さが20μm以下である請求項1乃至10の何れか一項に記載のガラス。
  12. 前記開口部における前記ガラスの可視光透過率は70%以上である請求項1乃至11の何れか一項に記載のガラス。
  13. 前記開口部における前記ガラスの波長905nmの光の透過率が90%以上、又は波長1550nmの光の透過率が80%以上である請求項1乃至12の何れか一項に記載のガラス。
  14. 前記ガラス部材は、強化ガラスである請求項1乃至13の何れか一項に記載のガラス。
  15. 前記ガラス部材は、車外側ガラス板と車内側ガラス板との間に中間膜を有する合わせガラスである請求項1乃至13の何れか一項に記載のガラス。
  16. 平面視において、前記板状部材の前記ガラス部材の外周縁からの距離が20mm以上である請求項1乃至15の何れか一項に記載のガラス。
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