JP4992807B2

JP4992807B2 - 合わせガラスの製造方法および合わせガラス

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Publication number: JP4992807B2
Application number: JP2008106127A
Authority: JP
Inventors: 弘江口; 武幸金田; 秀樹山本
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2028-04-15
Also published as: JP2009256129A

Description

本発明は、合わせガラスに発生する光学的な欠陥を抑え、耐衝撃性能を向上させた、遮音性能を有する合わせガラスの製造方法、および、合わせガラスに関する

建物の多くの窓に、透明なガラス板が用いられている。ガラス板は耐久性のよい透明板で、採光性に優れているが、ダンピング性能が非常に小さい材料であるので、コインシデンス効果による遮音性能の低下は顕著である。そのため、中間膜で２枚以上のガラス板を積層してなる、合わせガラスが遮音性能を要求する窓に用いられてきた。これは、ダンピング性能を有する中間膜を使用して、窓ガラスの遮音性能を向上させるものである。即ち、中間膜は振動のエネルギーを熱エネルギーに変換して振動エネルギーを吸収する能力「制振性能」を兼ね備えているために使用されている。

従来、建築用の合わせガラス用中間膜としては、透明性、接着性、耐衝撃性能の優れているポリビニルブチラール（以後ＰＶＢと略す）樹脂やエチレンビニルアセテート樹脂（以後ＥＶＡと略す）が多く用いられている。

しかし建築用窓ガラスに使用される合わせガラスでは、透明性が高いこと、破損時の飛散防止の他に建物の内外の音に対する優れた遮音性が要求されている。一般に、ＪＩＳＡ４７０６に規定されている、Ｔ−３等級の遮音性能を満足する窓ガラスの、厚みが最小となるガラス構成は、厚み６ｍｍのガラス板２枚をＰＶＢの中間膜で積層した合わせガラスである。この板厚が６ｍｍのガラス板を２枚用いる合わせガラスは、重量が３０ｋｇ／ｍ^２となり、この合わせガラスを嵌め込むサッシについても、窓ガラスの重さに相応する剛性力が必要となり、従って、開口部全体の重量は、通常の窓ガラスに比べると非常に重い。このため、作業性が悪く、材料費ばかりでなく、施工費用も高くなり、遮音特性の良い窓ガラスの軽量化が望まれていた。

遮音性能の良い窓ガラスを軽量化する手段として、中間膜を厚くする、あるいは異なる厚みのガラス板を用いる等の方法があるが、製造費の上昇、目標とする遮音性能が得られない等、遮音窓としての実現が困難である。

遮音性の良い窓ガラスの軽量化を中間膜の改善によって行う方法もある。例えば、特許文献１には、ポリビニルアセタール樹脂に関してその分子配列を変えて遮音性能を向上させる方法が開示されている。さらには、特許文献２には、可塑剤を含有させたポリビニルアセタール樹脂を３層構成にした中間膜が開示されている。

また建物の窓に軽量で高性能の遮音性能を有する窓ガラスの提供を可能にする中間膜および該中間膜を用いる合わせガラスが特許文献３に開示されており、合わせガラスの遮音性能を向上させるためにポリスチレンとゴム系樹脂のブロック共重合でなる樹脂膜を２枚の透明樹脂で挟持させた樹脂製多層中間膜を用いて遮音性の高い合わせガラスを作製している。

特許文献３のように中間膜の構造が多層になると、合わせガラスの作製段階で、虹色に見える光学的な欠陥（以後光学的欠陥と呼ぶ）が発生することがある。さらに耐衝撃性能はＪＩＳＲ３２０５記載のショットバッグ試験のＬ２−２を合格せず、ＰＶＢのみで作製される従来の合わせガラスよりも、力学的には低い性能であった。

中間膜の構成に特徴のある合わせガラスの製造に関して、例えば特許文献４に加熱したまま減圧をリークすることが記載されている。
特開平６−９２６号公報特開２００４−２１０８号公報特開２００７―０９１４９１号公報特開２００３−１４６７１０号公報

中間膜が異なる樹脂を積層してなる中間膜を用いて作製され合わせガラスの製造において、透明性に優れ、高い耐衝撃性能を有する合わせガラスの製造方法、および、合わせガラスの提供を課題とする。

また、本発明の合わせガラスの製造方法は、２枚以上のガラスが中間膜を用いて積層される合わせガラスの製造方法において、（工程１）ゴム弾性を示す樹脂Ａでなる層を熱接着性樹脂Ｂの層で狭持した３層構成の中間膜と、２枚以上のガラスとを用いて、ガラスの間に該中間膜を挿入して積層体とし、（工程２）該積層体のガラスと中間膜との間を、脱気しながら減圧状態にして、該積層体を、熱接着性樹脂Ｂの融点以上、熱接着性樹脂Ｂの融点＋１０℃以下の温度範囲で一次加熱し、次いで、（工程３）減圧状態を大気圧に戻し、熱接着性樹脂Ｂの融点＋１０℃〜熱接着性樹脂Ｂの融点＋２０℃の温度範囲で二次加熱することを特徴とする合わせガラスの製造方法である。

また、本発明の合わせガラスの製造方法は、前記合わせガラスの製造方法において、熱接着性樹脂Ｂの膜の膜厚が０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下であることを特徴とする合わせガラスの製造方法である。

また、本発明の合わせガラスの製造方法は、前記合わせガラスの製造方法において、一次加熱中の脱気が、ゴム製の、真空バッグあるいはチューブを用いて行われることを特徴とする合わせガラスの製造方法である。

また、本発明の合わせガラスの製造方法は、前記合わせガラスの製造方法において、一次加熱が、減圧状態の圧力が４×１０^３Ｐａに到達してから行われることを特徴とする合わせガラスの製造方法である。

また、本発明の合わせガラスの製造方法は、前記合わせガラスの製造方法において、樹脂Ａがスチレンとゴム系樹脂モノマーとの共重合体でなることを特徴とする合わせガラスの製造方法である。

また、本発明の合わせガラスの製造方法は、積層体を減圧状態にしているゴム製の、バッグあるいはチューブと加熱装置との間に、金属板を設けることを特徴とする合わせガラスの製造方法である。

また本発明の合わせガラスは、１枚のガラスの板厚が板厚が３〜５ｍｍ、２枚のガラスの合計厚みが８〜１０ｍｍでなる２枚のガラスを用い、膜厚が０．２ｍｍ〜１ｍｍの中間膜を用い、前記合わせガラスの製造方法によって製造され、ＪＩＳＡ４７０６に規定される遮音等級Ｔ−３以上の遮音性能を有することを特徴とする合わせガラスである。

本発明の合わせガラスの製造方法を、ガラス２枚を用いて製造する場合について説明する。

本発明の合わせガラスは、図１に示すように、ガラス２、中間膜３、ガラス４を重ね合わせた構成でなり、中間膜３は、図２に示すように、スチレンとゴム系樹脂モノマーとの共重合体でなる樹脂Ａの膜を、熱接着性樹脂Ｂの膜で挟着させてなる３層構成のものが好適に用いられる。

本発明の合わせガラスの製造方法は、図２に示す３層構成の中間膜を少なくとも１枚用い、少なくとも２枚以上のガラスを用いて製造される合わせガラスに適用できる。

ガラスを３枚以上とするとき、図２に示す中間膜の他に、ＥＶＡやＰＶＢを用いてもよい。

樹脂Ａとして、スチレンを５〜４０重量％とゴム系樹脂モノマーを６０〜９５重量％で共重合させたものを用いることが好ましく、また、当該共重合体を水素添加したものが好ましい。

特にスチレンとイソプレン・ブタジエンをブロック共重合させて水素添加したものが好ましい。

ゴム系樹脂としては、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム等を用いることができる。

熱接着性樹脂Ｂとして、合わせガラス用中間膜樹脂のＰＶＢ系（例えば積水化学工業株式会社製（商品名）Ｓ−ＬＥＣｆｉｌｍ）、ＥＶＡ系（例えば積水化学工業株式会社製（商品名）Ｓ−ＬＥＣＥＮｆｉｌｍや東ソー株式会社製（商品名）メルセンＧ）、エチレン−（メタ）アクリル酸エステル系、ウレタン系、塩化ビニル系から選ばれる１種以上の樹脂が好適に用いられる。

樹脂Ａの膜を熱接着性樹脂Ｂの膜で挟持した樹脂性多層中間膜において、熱接着性樹脂Ｂの膜の厚みは、樹脂Ａの膜の厚みを１として、０．１〜１．０の範囲にすることが望ましく、また、樹脂Ａの膜を熱接着性樹脂Ｂの膜で挟持して積層した多層中間膜の厚みは０．２ｍｍ以上とすることが望ましい。これは、この多層中間膜をガラス板２枚で挟持して作製される合わせガラスの遮音性能が有効とするためである。また、合わせガラスを作製するときの中間膜の取り扱いからも、厚みは０．２ｍｍ以上ある方が好ましい。

ガラス板を多層中間膜で積層してなる合わせガラスにおいて、積層に用いる多層中間膜のロスファクター（損失係数）ηが大きいほど、ダンピング効果が大きく、遮音性能の高いことが期待される。ロスファクターηは、部材に加えられる振動エネルギーをＥ、１サイクル中に熱に変換されるエネルギーをＥ´として、η＝Ｅ´／２πＥで求められ、振動エネルギーの吸収の程度を示す。

従来合わせガラスに用いられているＰＶＢの１ｋＨｚにおけるロスファクターηは、０．０６であり、樹脂Ａのロスファクターηは約０．１である。
また、遮音性能の温度依存性をタンデルタ（ｔａｎδ）でみると、ＰＶＢのタンデルタ（ｔａｎδ）が０．１〜０．２であるのに比べ、樹脂Ａのタンデルタ（ｔａｎδ）は、０．４〜２．０で、温度によって変化するものの、ＰＶＢ膜よりも大きな値を示す。

前記タンデルタ（ｔａｎδ）は、動的粘弾性試験において求められ、貯蔵弾性率に対する損失弾性率の比として定義され、固体材料の粘弾性の測定に好適な装置により測定することができる。この装置として、例えば、オリエンテック社製ＲＨＥＯＶｉｂｒｏｎＤＤＶ−ＩＩＩ、が挙げられる。

前記ＰＶＢと樹脂Ａのタンデルタ（ｔａｎδ）の値は、引張りモード、振動周波数１１Ｈｚ、昇温速度２℃／ｍｉｎの条件で貯蔵弾性率と弾性率を測定して求めた、温度範囲−２５〜１０℃の範囲に於ける値であり、樹脂Ａのタンデルタ（ｔａｎδ）２．０は温度−１５℃で示されるピーク値である。

ロスファクターη、タンデルタ（ｔａｎδ）ともに、樹脂ＡのほうがＰＶＢよりも大きく、樹脂Ａを用いて合わせガラスを作製すれば、ＰＶＢ膜を用いて作製される合わせガラスより遮音性能に優れたものとなった。１枚のガラスの板厚が４ｍｍ以上で、またロスファクターηが０．０７以上で、タンデルタ（ｔａｎδ）が０．２以上の樹脂Ａの膜を用い合わせガラスを作製すればＪＩＳＡ４７０６に規定される遮音等級Ｔ−３以上の遮音性能を有する合わせガラスが得られる。

スチレンとゴム系樹脂モノマーとの共重合体でなる樹脂Ａの膜を、熱接着性樹脂Ｂの膜で挟着させてなる中間膜を用い、以下のようにして合わせガラスを製造する。

少なくとも２枚のガラスを用い、ガラスの間に前記中間膜を挟んで積層体を形成する（工程１）。この積層体を、工程２：積層体中（ガラスと中間膜との間）の空気を脱気しながら減圧状態にし、熱接着性樹脂Ｂの融点以上、熱接着性樹脂Ｂの融点＋１０℃以下の温度範囲で一次加熱する。

図３のように、積層体４２をゴム製の真空バッグ４１の中に入れ、ゴム製の真空バッグ４１内の空気を、真空ポンプ（図示せず）を用いて排気し、ゴム製の真空バッグ４１内を減圧状態にすることにより、積層対中の空気を脱気して減圧状態にできる。

あるいは、図４のように、積層体４１の周辺エッジをチューブ４３で覆い、チューブ内の空気を、真空ポンプ（図示せず）を用いて排気し、チューブ４３内を減圧状態にすることにより、積層対中（ガラスと中間膜との間）の空気を脱気して減圧状態にできる。

減圧状態は、減圧する圧力が４×１０^３Ｐａより大きいと、充分な脱気ができないで、空気が残留するので、４×１０^３Ｐａ以下にすることが望ましい。また、減圧の圧力が１×１０^３Ｐａより小さいと、圧力に到達するのに時間が係り生産性が悪くなるので、減圧状態の圧力は、１×１０^０〜４×１０^３Ｐａとすることが望ましく、より望ましくは１×１０^３〜４×１０^３Ｐａである。

所定の減圧状態に到達した後、すぐに加熱を開始しても良いが、より好ましくは減圧状態を１０分程度保持して、脱気が充分になされてから、加熱をすることを特徴とするが、望ましい。

加熱は、減圧状態を保持したまま行うことが、脱気が充分に行えるので好ましい。

加熱温度は、熱接着性樹脂Ｂの融点より低い温度で加熱すると、熱接着性樹脂Ｂの未融解部分や脱気不良が生じ、熱接着性樹脂Ｂの融点＋１０℃よりも高い温度で加熱すると、光学的欠陥が発生しやすいので、熱接着性樹脂Ｂの融点以上、熱接着性樹脂Ｂの融点＋１０℃以下の温度範囲で行うことが望ましい。

加熱は、図３のように積層体４１をゴム製の真空バッグ４２に入れて減圧状態にする場合は、図５のように、積層体４１を入れたゴム製の真空バッグ４２を、金属板４５に載置し、加熱装置４６で加熱することが好ましい。

図４のように、積層体４１の周辺をゴム製のチューブで覆い、チューブ内を排気して減圧する場合は、図６のように、チューブ４３を、積層体４１に装着したまま、金属板４５の上に載置し、加熱装置４６で加熱することが好ましい。

加熱装置４６には、赤外線ヒータや電気ヒータを用いることができ、金属板にはアルミニウム板、ステンレス鋼板、鉄板、銅板等を用いることができる。中でも、アルミニウム板は、軽量で取り扱いやすく好ましい。

金属板は、熱伝導が良いので、加熱装置の熱を受け、積層体を均一の温度分布で加熱することを可能にする。そのため、金属板は厚みが３ｍｍ以上とすることが好ましく、また、取り扱いやすさから、１０ｍｍ以下とすることが望ましい。

次に、工程３：工程２の減圧状態を大気圧に戻した後、熱接着性樹脂Ｂの融点＋１０℃〜熱接着性樹脂Ｂの融点＋２０℃の温度範囲で積層体を加熱する。

図３〜６に示す、ゴム製の真空バッグ４２やチューブ４３を開放状態にして、積層体４１を減圧の状態から大気圧の状態に戻す。

大気圧の状態となった後、積層体４１を、加熱装置４６と金属板４５とを用いて、熱接着性樹脂Ｂの融点＋１０℃〜熱接着性樹脂Ｂの融点＋２０℃の温度範囲で加熱する。

加熱時間は特に限定するものではないが、１０〜４０分行うのが好ましく、より好ましくは２０〜３０分程度行う。

熱接着性樹脂Ｂの融点＋１０℃以上の温度で加熱するのは、中間膜の未溶解部分を完全になくして、ガラスと中間膜との接着を強固とするためであり、熱接着性樹脂Ｂの融点＋２０℃以下の温度で加熱するのは、光学的欠陥の発生を防ぐためである。

前記合わせガラスの製造方法で、板厚が４〜５ｍｍのガラスを用い、膜厚が０．２ｍｍ〜１ｍｍのスチレンとゴム系樹脂モノマーとの共重合体でなる樹脂Ａの膜を、熱接着性樹脂Ｂの膜で挟着させてなる中間膜を用い、合わせガラスを製造することにより、従来のＰＶＢを中間膜に用いて作製する合わせガラスが達成できなかった、ＪＩＳＡ４７０６に規定される遮音等級Ｔ−３以上の遮音性能を有するものが作製でき、けいりょうで遮音特性の良い窓が実現される。

実施例
樹脂Ａの膜２６には、ＡＳＴＭＤ１２３８に準拠するメルトフローレートが２ｇ／１０ｍｉｎの、モノマーとしてのスチレンが１２重量％、イソプレン・ブタジエンが８８重量％でなるスチレン・イソプレン・ブタジエンブロック共重合体を水素添加してなる樹脂を用いた。

熱接着性樹脂Ｂの膜には、ケン化ＥＶＡ系の樹脂（東ソー株式会社製、商品名メルセンＧ７０５５）を用いた。

厚みが０．０５ｍｍの熱接着性樹脂Ｂの膜の間に、樹脂Ａの膜を成形して、３層構成の厚みが０．３０ｍｍの中間膜を作製した。

中間膜のロスファクターηは０．１３であり、またタンデルタ（ｔａｎδ）は０．８（０℃での値）であった。

前記中間膜を、厚み４ｍｍ、サイズ１９３０ｍｍ×８６４ｍｍのフロート板ガラス２枚の間に挿入して重ね、重ねたものを、ゴム製の真空バッグの下に厚み３ｍｍ、サイズ１２６０ｍｍ×２２１０ｍｍのアルミ板を置き、上記積層体をゴム製の真空バッグ内に挿入し、４×１０^３Ｐａ以下で１０分間減圧した後、オーブンに移し、熱接着性樹脂Ｂの膜の融点＋５℃の８０℃で４０分間加熱した。

次に、ゴム製の真空バッグをリークさせて減圧状態を大気圧に戻し、中間膜とガラスを積層したものをゴム製の真空バッグ内に挿入した状態で、熱接着性樹脂Ｂの膜の融点＋１５℃の９０℃で加熱処理した。この加熱処理は２０分間行った。

加熱処理後、自然冷却して合わせガラスを得た。

比較例１
二次加熱の温度を熱接着性樹脂Ｂの膜の融点＋６５℃の１３０℃、保持時間３０分とした以外、実施例と同じ手順で合わせガラスを作製した。

比較例２
二次加熱の温度を熱接着性樹脂Ｂの膜の融点＋５℃８０℃、保持時間３０分とした以外、実施例と同じ手順で合わせガラスを作製した。

比較例３
ゴム製の真空バッグの減圧状態を大気圧に戻さずに、減圧状態を保持したまま二次加熱を行った以外は実施例と同じ手順で合わせガラスを作製した。
［合わせガラスの特性評価］
次の項目について、実施例および比較例１〜３で作製した合わせガラスの評価を行った。

評価結果を表１に示す。表１において、評価項目１が不良の比較例２、４〜６については、評価項目２〜４の評価を実施しなかった。

評価項目１：ＪＩＳＲ３２０５に準じて外観検査を行い、ヘーズの良否を判定した。

評価項目２；ハロゲンランプで合わせガラスを照明し、合わせガラスの透過する光を、ハロゲンランプの光の入射角や、観察方向を変えながら、合わせガラスが色付いて観察される光学的欠陥がある場合を×、無い場合を○として評価した。

評価項目３；ＪＩＳＲ３２０５に準じてショットバッグ試験（Ｌ２−２）を行い、合否を判定した。

評価項目４；ＪＩＳＡ４７０６に準じて遮音性能を検査し、遮音等級Ｔ−３の合否を判定した。
物品の特性評価の結果を表１に示す。

合わせガラスの構成を示す断面図である。本発明の合わせガラスに用いる中間膜の構成を示す断面図である。真空バッグに積層体をいれて減圧状態とするところを示す概略図である。チューブを用いて積層体を減圧状態とするところを示す概略図である。真空バッグに入れられた積層体を加熱するところを示す概略断面図である。チューブを用いて積層体を減圧状態とする場合の、積層体を加熱するところを示す概略断面図である。

符号の説明

１合わせガラス
２ガラス
３中間膜
４ガラス
３１熱接着性樹脂Ｂ
３２樹脂Ａ
３３熱接着性樹脂Ｂ
４１積層体
４２真空バッグ
４３チューブ
４５金属板
４６加熱装置

Claims

２枚以上のガラスが中間膜を用いて積層される合わせガラスの製造方法において、（工程１）ゴム弾性を示す樹脂Ａでなる層を熱接着性樹脂Ｂの層で狭持した３層構成の中間膜と、２枚以上のガラスとを用いて、ガラスの間に該中間膜を挿入して積層体とし、（工程２）該積層体のガラスと中間膜との間を、脱気しながら減圧状態にして、該積層体を、熱接着性樹脂Ｂの融点以上、熱接着性樹脂Ｂの融点＋１０℃以下の温度範囲で一次加熱し、次いで、（工程３）減圧状態を大気圧に戻し、熱接着性樹脂Ｂの融点＋１０℃〜熱接着性樹脂Ｂの融点＋２０℃の温度範囲で二次加熱することを特徴とする合わせガラスの製造方法。
熱接着性樹脂Ｂの膜の膜厚が０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ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の製造方法。
一次加熱中の脱気が、ゴム製の、バッグあるいはチューブを用いて行われることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の合わせガラスの製造方法。
一次加熱が、減圧状態の圧力が４×１０³Ｐａに到達してから行われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の合わせガラスの製造方法。
樹脂Ａがスチレンとゴム系樹脂モノマーとの共重合体でなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の合わせガラスの製造方法。
積層体を減圧状態にしているゴム製の、バッグあるいはチューブと加熱装置との間に、金属板を設けることを特徴とする請求項３に記載の合わせガラスの製造方法。
１枚のガラスの板厚が３〜５ｍｍで、２枚のガラスの板厚の合計が８〜１０ｍｍでなる２枚のガラスを用い、膜厚が０．２ｍｍ〜１ｍｍの中間膜を用い、請求項1乃至６のいずれかに記載の合わせガラスの製造方法によって製造され、ＪＩＳＡ４７０６に規定される遮音等級Ｔ−３以上の遮音性能を有することを特徴とする合わせガラス。