JP6223314B2

JP6223314B2 - 合わせガラス

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Publication number: JP6223314B2
Application number: JP2014226530A
Authority: JP
Inventors: 神吉　哲; 哲神吉; 貴弘浅井
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2034-02-18
Also published as: JPWO2014126251A1; CN104136391A; JP6629809B2; JP2018002592A; JP2015051919A; WO2014126251A1; JP5647380B1

Description

本発明は、自動車のウインドシールドなどに用いられる合わせガラス及びこれが取り付けられた取付構造体に関する。

近年、自動車の燃費性向上の観点から、装着されるウインドシールドなどのガラスの軽量化が求められ、それに伴い厚みの小さいガラスの開発が進められている。しかしながら、厚みを小さくすると、遮音性能が低下するため、車外の音が車内に流入し、車内環境が悪化するという問題がある。これを解決するため、例えば、特許文献１には、面密度を低下させつつ所定の周波数における遮音性能を維持する自動車用の合せガラスが記載されている。この合わせガラスは、一対のガラス板の間に、樹脂製の中間膜を配置したものである。

特開２００２−３２６８４７号公報

ところで、特許文献１のような合わせガラスでは、厚みを小さくすることにより遮音性能の低下をある程度防止することはできるが、車外側のガラスの厚みも小さくなることから、車外側の外力によるガラス割れが発生しやすくなるという問題がある。これを解決すべく、車外側のガラスの厚みは従来と同等にしつつ車内側のガラス板のみを薄くして、全体として面密度を低下させる方法が考えられる。この点について、本発明者は、以下のように検討した。

まず、本発明者らは、車内側と車外側のガラスの厚みを異なる構成とすると、図１５に示すように、同厚の場合に比して、人間が聞き取りやすい２０００〜５０００Ｈｚの周波数域の遮音性能が低下することを見出した。同図は、周波数と音響透過損失（ＳＴＬ）との関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。このグラフには、厚みが１．５ｍｍの２枚のガラス板で構成された合わせガラス（以下、第１合わせガラスという）と、厚みが２．０ｍｍと１．０ｍｍの異なるガラス板で構成された合わせガラス（以下、第２合わせガラスという）が表示されている。いずれの合わせガラスも、２つのガラス板の間に樹脂製の中間膜が配置されている。このグラフによれば、３０００〜５０００Ｈｚの周波数域において、第２合わせガラスの音響透過損失が、第１合わせガラスに比べて低下していることが分かる。すなわち、厚みの異なるガラス板を用いることで、人間が聞き取りやすい２０００〜５０００Ｈｚの周波数域の遮音性能が低下することが分かった。

このように、厚みの異なるガラスを組み合わせると、軽量化は図れるものの、音響透過損失が低下するという問題が発生する。特に、人間が聞き取りやすい２０００〜５０００Ｈｚの周波数域における遮音性能が低下し、車内環境が悪化するという問題が発生する。このような問題は、自動車のガラスのみならず、軽量化と遮音性が要求される合わせガラス全般に起こり得る問題である。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、軽量化と遮音性を両立する、ガラス板で構成された合せガラス、及びこれが取り付けられた取付構造体を提供することを目的とする。

本発明に係る合わせガラスは、外側ガラス板と、前記外側ガラス板と対向配置される内側ガラス板と、前記外側ガラス板及び内側ガラス板の間に挟持された中間膜と、を備え、前記内側ガラス板の厚みが０．６〜１．８ｍｍであり、前記中間膜は、少なくともコア層を含む複数の層で構成されており、前記内側ガラス板の上辺の中心と下辺の中心とを結ぶ直線を設定したとき、当該直線と当該内側ガラス板との最大距離が３０ｍｍより大きくなるように、湾曲しており、前記コア層のヤング率は、１００Ｈｚ，２０℃において、１〜２０ＭＰａであり、他の前記層のヤング率よりも低い。

また、本発明に係る合わせガラスは、外側ガラス板と、前記外側ガラス板と対向配置され、前記外側ガラス板よりも厚みが小さい内側ガラス板と、前記外側ガラス板及び内側ガラス板の間に挟持された中間膜と、を備え、前記内側ガラス板の厚みが０．６〜１．８ｍｍであり、前記中間膜は、少なくともコア層を含む複数の層で構成されており、前記コア層のヤング率は、１００Ｈｚ，２０℃において、１〜２０ＭＰａであり、他の前記層のヤング率よりも低い。

上述した合わせガラスにおいては、前記内側ガラス板の厚みを、０．８〜１．６ｍｍとすることができる。

上述した合わせガラスにおいては、前記内側ガラス板の厚みを、１．０〜１．４ｍｍとすることができる。

上述した合わせガラスにおいては、前記内側ガラス板の厚みを、０．８〜１．３ｍｍとすることができる。

上述した合わせガラスにおいては、前記コア層の厚みを０．１〜２．０ｍｍとすることができる。

上述した合わせガラスにおいては、前記外側ガラス板の厚みを、１．８〜５．０ｍｍとすることができる。

上述した合わせガラスにおいては、前記コア層のヤング率を、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃において、１〜１６ＭＰａとすることができる。

上述した合わせガラスにおいては、前記中間膜のｔａｎδを、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃において、０．５〜３．０とすることができる。

また、本発明に係る合わせガラスの取付構造体は、上述したいずれかの合わせガラスと、前記合わせガラスを、垂直からの取付け角度が４５度以下に取り付ける取付部と、を備えている。このような取付構造体は、例えば、自動車、建築物などであり、取付部とは合わせガラスを取り付けるフレームなどである。また、取付部に対し、合わせガラスは公知の方法で取り付けることができる。

本発明によれば、軽量化と遮音性を両立する、異なる厚みのガラスで構成された合せガラス、及びこれが取付けられた取付構造体を提供することができる。

本発明に係る合わせガラスの一実施形態を示す断面図である。湾曲状の合わせガラスのダブリ量を示す正面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。湾曲形状のガラス板と、平面形状のガラス板の、一般的な周波数と音響透過損失の関係を示すグラフである。合わせガラスの厚みの測定位置を示す概略平面図である。コア層の測定に用いる画像の例である。合わせガラスの取付方法を示す概略図である。単板ガラスの厚さを変化させたときの周波数と音響透過損失の関係を示すグラフである。外側ガラス板の評価の結果を示すグラフである。音響透過損失を出力するためのシミュレーションのモデル図である。コア層のヤング率に関する評価の結果を示すグラフである。コア層の厚みに関する評価の結果を示すグラフである。合わせガラスの取付角度に関する評価の結果を示すグラフである。アウター層のヤング率に関する評価の結果を示すグラフである。アウター層のヤング率に関する評価の結果を示すグラフである。従来の合わせガラスにおける周波数と音響透過損失の関係を示すグラフである。

１外側ガラス板
２内側ガラス板
３中間膜
３１コア層
３２アウター層

以下、本発明に係る合わせガラスの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る合わせガラスの断面図である。同図に示すように、本実施形態に係る合わせガラスは、外側ガラス板１、内側ガラス板２、及びこれらのガラスの間に挟持される中間膜３で構成されている。外側ガラス１とは、外乱を受けやすい側に配置されるガラス板であり、内側ガラス２は、その反対側に配置されるガラス板である。したがって、例えば、この合わせガラスを自動車の窓ガラスとして用いる場合には、車外側のガラス板が外側ガラス板になり、建築材として用いる場合には、屋外を向く側が外側ガラス板になる。但し、受け得る外乱によっては、これとは反対の配置になることもある。以下、各部材について説明する。

＜１．外側ガラス板及び内側ガラス板＞
外側ガラス板１及び内側ガラス板２は、公知のガラス板を用いることができ、熱線吸収ガラス、一般的なクリアガラスやグリーンガラス、またはＵＶグリーンガラスで形成することもできる。但し、この合わせガラスを自動車の窓ガラスに用いる場合には、自動車が使用される国の安全規格に沿った可視光線透過率を実現する必要がある。例えば、外側ガラス板１により必要な日射吸収率を確保し、内側ガラス板２により可視光線透過率が安全規格を満たすように調整することができる。以下に、クリアガラスの組成の一例と、熱線吸収ガラス組成の一例を示す。

（クリアガラス）
ＳｉＯ₂:７０〜７３質量％
Ａｌ₂Ｏ₃：０．６〜２．４質量％
ＣａＯ：７〜１２質量％
ＭｇＯ：１．０〜４．５質量％
Ｒ₂Ｏ：１３〜１５質量％（Ｒはアルカリ金属）
Ｆｅ₂Ｏ₃に換算した全酸化鉄（Ｔ−Ｆｅ₂Ｏ₃）：０．０８〜０．１４質量％

（熱線吸収ガラス）
熱線吸収ガラスの組成は、例えば、クリアガラスの組成を基準として、Ｆｅ₂Ｏ₃に換算した全酸化鉄（Ｔ−Ｆｅ₂Ｏ₃）の比率を０．４〜１．３質量％とし、ＣｅＯ₂の比率を０〜２質量％とし、ＴｉＯ₂の比率を０〜０．５質量％とし、ガラスの骨格成分（主に、ＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃）をＴ−Ｆｅ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂およびＴｉＯ₂の増加分だけ減じた組成とすることができる。

外側ガラス板１は、主として、外部からの障害に対する耐久性、耐衝撃性が必要であり、例えば、この合わせガラスを自動車のウインドシールドとして用いる場合には、小石などの飛来物に対する耐衝撃性能が必要である。この観点から、外側ガラス板１の厚みは１．８ｍｍ以上、１．９ｍｍ以上、２．０ｍｍ以上、２．１ｍｍ以上、２．２ｍｍ以上の順で好ましい。一方、外側ガラスの厚みの上限は、５．０ｍｍ以下、４．０ｍｍ以下、３．１ｍｍ以下、２．５ｍｍ以下、２．４ｍｍ以下の順で好ましい。この中で、２．１ｍｍより大きく２．５ｍｍ以下、特に、２．２ｍｍ以上２．４ｍｍ以下が好ましい。

一方、内側ガラス板２は、合わせガラスの軽量化のため、外側ガラス板１よりも厚みを小さくする必要がある。具体的には、後述するように、人間が聞き取りやすい音の周波数領域である２０００〜５０００Ｈｚで影響を受けやすい、１．２ｍｍ±０．６ｍｍの範囲であることが好ましい。具体的には内側ガラス板２の厚みは、０．６ｍｍ以上、０．８ｍｍ以上、１．０ｍｍ以上、１．３ｍｍ以上の順で好ましい。一方、内側ガラス板２の厚みの上限は、１．８ｍｍ以下、１．６ｍｍ以下、１．４ｍｍ以下、１．３ｍｍ以下、１．１ｍｍ未満の順で好ましい。この中で、例えば、０．６ｍｍ以上１．１ｍｍ未満が好ましい。

また、本実施形態に係る外側ガラス板１及び内側ガラス板２の形状は、平面形状及び湾曲形状のいずれであってもよい。しかしながら、ＳＴＬは湾曲形状の方が低下するため、湾曲形状ガラスは特に音響対策が必要である。湾曲形状の方が平面形状よりＳＴＬ値が低下するのは湾曲形状の方が共振モードによる影響が大きいためと考えられる。

さらに、ガラスが湾曲形状である場合には、ダブリ量が大きくなると遮音性能が低下するとされている。ダブリ量とは、ガラス板の曲げを示す量であり、例えば、図２に示すように、ガラス板の上辺の中央と下辺の中央とを結ぶ直線Ｌを設定したとき、この直線Ｌとガラス板との距離のうち最も大きいものをダブリ量と定義する。

図３は、湾曲形状のガラス板と、平面形状のガラス板の、一般的な周波数とＳＴＬの関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。図３によれば、湾曲形状のガラス板は、ダブリ量が３０〜３８ｍｍの範囲では、ＳＴＬに大きな差はないが、平面形状のガラス板と比べると、４０００Ｈｚ以下の周波数域でＳＴＬが低下していることが分かる。したがって、湾曲形状のガラス板を作製する場合、ダブリ量は小さい方がよいが、例えば、ダブリ量が３０ｍｍを超える場合には、後述するように、中間膜のコア層のヤング率を２０ＭＰａ（周波数１００Ｈｚ，温度２０℃）以下とすることが好ましい。

ここで、ガラス板が湾曲している場合の厚みの測定方法の一例について説明する。まず、測定位置については、図４に示すように、ガラス板の左右方向の中央を上下方向に延びる中央線Ｓ上の上下２箇所である。測定機器は、特には限定されないが、例えば、株式会社テクロック製のＳＭ−１１２のようなシックネスゲージを用いることができる。測定時には、平らな面にガラス板の湾曲面が載るように配置し、上記シックネスゲージでガラス板の端部を挟持して測定する。なお、ガラス板が平坦な場合でも、湾曲している場合と同様に測定することができる。

＜２．中間膜＞
中間膜３は、複数の層で形成されており、一例として、図１に示すように、軟質のコア層３１を、これよりも硬質のアウター層３２で挟持した３層で構成することができる。但し、この構成に限定されるものではなく、軟質のコア層３１を有する複数層で形成されていればよい。例えば、コア層３１を含む２層（コア層が１層と、アウター層が１層）、またはコア層３１を中心に配置した５層以上の奇数の層（コア層が１層と、アウター層が４層）、あるいはコア層３１を内側に含む偶数の層（コア層が１層と、他の層がアウター層）で形成することもできる。

コア層３１はアウター層３２よりも軟質であるが、この点については、ヤング率を基準として材料を選択することができる。具体的には、周波数１００Ｈｚ，温度２０度において、１〜２０ＭＰａであることが好ましく、１〜１６ＭＰａであることがさらに好ましい。更には、１〜１０ＭＰａであることが好ましい。測定方法としては、例えば、Metravib社製固体粘弾性測定装置DMA 50を用い、ひずみ量０．０５％にて周波数分散測定を行うことができる。以下、本明細書においては、特に断りのない限り、ヤング率は上記方法での測定値とする。但し、周波数が２００Ｈｚ以下の場合の測定は実測値を用いるが、２００Ｈｚより大きい場合には実測値に基づく算出値を用いる。この算出値とは、実測値からWLF法を用いることで算出されるマスターカーブに基づくものである。

一方、アウター層３２のヤング率は、特には限定されず、コア層より大きければよい。例えば、周波数１００Ｈｚ，温度２０度において５６０ＭＰａ以上、６５０ＭＰａ以上、１３００ＭＰａ以上、１７６４ＭＰａ以上の順で好ましい。一方、アウター層３２のヤング率の上限は特には限定されないが、例えば、加工性の観点から設定することができる。例えば、１７５０ＭＰａ以上となると、加工性、特に切断が困難になることが経験的に知られている。また、コア層３１を挟む一対のアウター層３２を設ける場合、外側ガラス板１側のアウター層３２のヤング率を、内側ガラス板２側のアウター層３２のヤング率よりも大きくすることが好ましい。これにより、車外や屋外からの外力に対する耐破損性能が向上する。

中間膜３のコア層３１のｔａｎδは、周波数１００Ｈｚ，温度２０度において、０．５〜３．０であることが好ましく、０．７〜２．０であることがさらに好ましく、１．０〜１．５であることが特に好ましい。ｔａｎδが上記範囲にあると、音を吸収しやすくなり、遮音性能が向上する。しかし、３．０よりも大きくなると、中間膜３が柔らかくなりすぎ、取り扱いが困難になるため、好ましくない。また、０．５より小さくなると耐衝撃性能が低下して好ましくない。

一方、アウター層のｔａｎδは、コア層３１よりも小さい値であればよく、例えば、周波数１００Ｈｚ，温度２０度において、０．１から３．０の間で定めることができる。

また、各層３１，３２を構成する材料は、特には限定されないが、少なくともヤング率が上記のような範囲とすることができる材料であることが必要である。例えば、アウター層３２は、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）によって構成することができる。ポリビニルブチラール樹脂は、各ガラス板との接着性や耐貫通性に優れるので好ましい。一方、コア層３１は、エチレンビニルアセテート樹脂（ＥＶＡ）、またはアウター層を構成するポリビニルブチラール樹脂よりも軟質なポリビニルアセタール樹脂によって構成することができる。軟質なコア層を間に挟むことにより、単層の樹脂中間膜と同等の接着性や耐貫通性を保持しながら、遮音性能を大きく向上させることができる。

一般に、ポリビニルアセタール樹脂の硬度は、（ａ）出発物質であるポリビニルアルコールの重合度、（ｂ）アセタール化度、（ｃ）可塑剤の種類、（ｄ）可塑剤の添加割合などにより制御することができる。したがって、それらの条件から選ばれる少なくとも１つを適切に調整することにより、同じポリビニルブチラール樹脂であっても、アウター層に用いる硬質なポリビニルブチラール樹脂と、コア層に用いる軟質なポリビニルブチラール樹脂との作り分けが可能である。さらに、アセタール化に用いるアルデヒドの種類、複数種類のアルデヒドによる共アセタール化か単種のアルデヒドによる純アセタール化かによっても、ポリビニルアセタール樹脂の硬度を制御することができる。一概には言えないが、炭素数の多いアルデヒドを用いて得られるポリビニルアセタール樹脂ほど、軟質となる傾向がある。したがって、例えば、アウター層がポリビニルブチラール樹脂で構成されている場合、コア層には、炭素数が５以上のアルデヒド（例えばｎ−ヘキシルアルデヒド、２−エチルブチルアルデヒド、ｎ−へプチルアルデヒド、ｎ−オクチルアルデヒド）、をポリビニルアルコールでアセタール化して得られるポリビニルアセタール樹脂を用いることができる。なお、所定のヤング率が得られる場合は、上記樹脂等に限定されることはい。

また、中間膜３の総厚は、特に規定されないが、０．３〜６．０ｍｍであることが好ましく、０．５〜４．０ｍｍであることがさらに好ましく、０．６〜２．０ｍｍであることが特に好ましい。一方、コア層３１の厚みは、０．１〜２．０ｍｍであることが好ましく、０．１〜０．６ｍｍであることがさらに好ましい。０．１ｍｍよりも小さくなると、軟質なコア層３１の影響が及びにくくなり、また、２．０ｍｍや０．６ｍｍより大きくなると総厚があがりコストアップとなるからである。一方、アウター層３２の厚みは特に限定されないが、例えば、０．１〜２．０ｍｍであることが好ましく、０．１〜１．０ｍｍであることがさらに好ましい。その他、中間膜３の総厚を一定とし、この中でコア層３１の厚みを調整することもできる。

コア層３１の厚みは、例えば、以下のように測定することができる。まず、マイクロスコープ（例えば、キーエンス社製ＶＨ−５５００）によって合わせガラスの断面を１７５倍に拡大して表示する。そして、コア層３１の厚みを目視により特定し、これを測定する。このとき、目視によるばらつきを排除するため、測定回数を５回とし、その平均値をコア層３１の厚みとする。例えば、図５に示すような合わせガラスの拡大写真を撮影し、このなかでコア層を特定して厚みを測定する。

なお、中間膜３の厚みは全面に亘って一定である必要はなく、例えば、ヘッドアップディスプレイに用いられる合わせガラス用に楔形にすることもできる。この場合、中間膜３の厚みは、最も厚みの小さい箇所、つまり合わせガラスの最下辺部を測定する。中間膜３が楔形の場合、外側ガラス板１及び内側ガラス板２は、平行に配置されないが、このような配置も本発明における外側ガラス板と内側ガラス板との「対向配置」に含まれるものとする。すなわち、本発明の「対向配置」は、例えば、１ｍ当たり３ｍｍ以下の変化率で厚みが大きくなる中間膜３を使用した時の外側ガラス板１と内側ガラス板２の配置を含む。

中間膜３の製造方法は特には限定されないが、例えば、上述したポリビニルアセタール樹脂等の樹脂成分、可塑剤及び必要に応じて他の添加剤を配合し、均一に混練りした後、各層を一括で押出し成型する方法、この方法により作成した２つ以上の樹脂膜をプレス法、ラミネート法等により積層する方法が挙げられる。プレス法、ラミネート法等により積層する方法に用いる積層前の樹脂膜は単層構造でも多層構造でもよい。

＜３．合わせガラスの製造方法＞
本実施形態に係る合わせガラスの製造方法は、特に限定されず、従来より公知の合わせガラスの製造方法を採用することができる。例えば、まず、中間膜３を外側ガラス板１及び内側ガラス板２の間に挟み、これをゴムバッグに入れ、減圧吸引しながら約７０〜１１０℃で予備接着する。予備接着は、これ以外の方法を用いることもできる。例えば、中間膜３を外側ガラス板１及び内側ガラス板２の間に挟み、オーブンにより４５〜６５℃で加熱する。続いて、この合わせガラスを０．４５〜０．５５ＭＰａでロールにより押圧する。次に、この合わせガラスを、再度オーブンにより８０〜１０５℃で加熱した後、０．４５〜０．５５ＭＰａでロールにより再度押圧する。こうして、予備接着が完了する。

次に、本接着を行う。予備接着がなされた合わせガラスを、オートクレーブにより、８〜１５気圧で、１００〜１５０℃によって、本接着を行う。具体的には、１４気圧で１４５℃の条件で本接着を行うことができる。こうして、本実施形態に係る合わせガラスが製造される。

＜６．合わせガラスの取付構造＞
上述した合わせガラスは、例えば、自動車、建築物などの取付構造体に取付けることができる。このとき、合わせガラスは、取付部を介して取付構造物に取付けられる。取付部とは、例えば、自動車に取付けるためのウレタン枠などのフレーム、接着材、クランプなどが該当する。自動車への取付の一例を挙げると、図６（ａ）に示すように、まず、合わせガラス１０の両端にピン５０を取付けておき、取付対象となる自動車のフレーム７０に接着材６０を塗布する。フレームには、ピンが挿入される貫通孔８０が形成されている。そして、図６（ｂ）に示すように、合わせガラス１０をフレーム７０に取付ける。まず、ピン５０を貫通孔８０に挿入し、合わせガラス１０をフレーム７０に対して仮止めする。このとき、ピン５０には段差が形成されているため、ピン５０は貫通孔８０の途中までしか挿入されず、これにより、フレーム７０と合わせガラス１０との間に隙間が生じる。そして、この隙間には上述した接着材６０が塗布されているため、時間の経過とともに接着材６０を介して合わせガラス１０とフレーム７０が固定される。

このような合わせガラスの取付構造体への取付において、合わせガラス１０の取付角度はθは、図６（ｃ）に示すように、垂直Ｎから４５度以下にすることが好ましい。

＜６．特徴＞
本実施形態によれば、中間膜３の一部を構成するコア層３１のヤング率を周波数１００Ｈｚ，温度２０度において、１〜２０ＭＰａという小さい値にすることで、次の効果を得ることができる。まず、中間膜のヤング率が大きいと、合わせガラスであっても、単板として性質が強くなる。また、以下の数式に示すように、ガラスは一般的に厚みやヤング率が小さくなるほどコインシデンス周波数は高周波側にシフトする。

これらを考慮すると、例えば、中間膜３のヤング率が大きいと、合計の厚みが４ｍｍの合わせガラスであっても、４ｍｍの厚みを有する単板と同様に、コインシデンス周波数が３〜４ｋＨｚとなり、人が聞きやすい周波数帯で性能が低下する。一方、ヤング率が小さくなれば、合わせガラスの性能は２枚のガラス板の合算になる。例えば、２ｍｍのガラス板と１ｍｍのガラス板からなる合わせガラスであれば、その性能は、２枚のガラス板の性能の合算となる傾向がある。すなわち、図７に示す各ガラス板の厚みは４ｍｍよりも小さいため、コインシデンス周波数は高周波側にシフトし、２ｍｍのガラス板は５０００Ｈｚあたりにコインシデンス周波数が存在するとともに、１ｍｍのガラス板は８０００Ｈｚにコインシデンス周波数が存在する。そして、これら１ｍｍと２ｍｍの厚さのガラス板の合わせガラスの性能はその合算であるため、コインシデンス周波数は、５０００〜８０００Ｈｚの間に存在することになる。なお、図７は、合わせガラスではない単板の、周波数とＳＴＬとの関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。

そこで、本実施形態においては、中間膜３の一部を構成するコア層３１のヤング率を周波数１００Ｈｚ，温度２０度において、１〜２０ＭＰａとしているため、合わせガラスの性能を外側ガラス板１と内側ガラス板２との合算となるようにしている。これにより、内側ガラス板２の厚みを０．４〜２．０ｍｍのように小さくしても、人間が聞き取りやすい周波数においては遮音性能は低下しない。すなわち、内側ガラス板２の厚みを小さくすることでコインシデンス周波数が高周波側にシフトする。そのため、上述したように、内側ガラス板２の薄厚化に起因して２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域において低下した音響透過損失を上昇させることが可能となる。その結果、合わせガラスの軽量化とともに、人間が聞き取りやすい２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域での遮音性能を向上することができる。

また、本発明者は、中間膜３のアウター層３２のヤング率を向上すると、約４０００Ｈｚ以上の周波数域での遮音性能が向上することを見出した。例えば、一般的に用いられるヤング率が４４１ＭＰａ（２０℃、１００Ｈｚ）のアウター層に対し、ヤング率が５６０ＭＰａ（２０℃、１００Ｈｚ）のアウター層３２を用いると、周波数６３００Ｈｚにおいて、ＳＴＬが０．３ｄＢ向上することを見出した。一般的に、人間は０．３ｄＢ以上の音の変化を認識できるとされているため、ヤング率を高めることで、高周波数域において、人間が認識できるほどの遮音効果を得ることができる。また、アウター層３２のヤング率は高くなるほど、遮音性能が高くなることが見出されており、例えば、ヤング率を８８０ＭＰａ（２０℃、１００Ｈｚ）以上とすると、周波数６３００Ｈｚにおいて、１．０ｄＢ以上ＳＴＬが向上し、１３００ＭＰａ（２０℃、１００Ｈｚ）以上とすると、さらにＳＴＬが向上することが見出されている。

一方、１０００〜３５００Ｈｚの低周波数域では、アウター層のヤング率を向上すると、ＳＴＬが低下することが分かっている。しかしながら、その低下は小さいことも見出されている。

以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されない。

＜１．外側ガラス板の厚みの評価＞
まず、外側ガラス板の厚みの評価を行った。ここでは、以下に示す７つの合わせガラスを準備した。各合わせガラスは、外側ガラス板、内側ガラス板、及びこれらに挟持される中間膜で構成されている。中間膜は、コア層、アウター層の厚みがそれぞれ０．１ｍｍ、０．３３ｍｍ、ヤング率がそれぞれ１０ＭＰａ、４４１ＭＰａ（２０℃、１００Ｈｚ）とした。

上記各合わせガラスを垂直から６０度の角度をなすように配置し、平均粒径が約５〜２０ｍｍの花崗岩を時速６４ｋｍで各合わせガラスに衝突させた。各合わせガラスには、それぞれ３０個の花崗岩を衝突させ、亀裂の発生率を算出した。結果は、図８の通りである。同図に示すように、外側ガラス板の厚さが２．０ｍｍである合わせガラス１〜４は、内側ガラス板の厚さに関わらず、亀裂の発生率が５％以下であった。一方、外側ガラス板の厚みが１．８ｍｍ以下である合わせガラス５，６は、内側ガラスの厚さにかかわらず、亀裂の発生率が８％となった。したがって、飛来物に対する耐衝撃性の観点から、外側ガラス板の厚さは、上記のように、１．８ｍｍ以上であることが好ましい。更に好ましくは２．０ｍｍ以上である。

＜２．コア層のヤング率に関する評価＞
以下の通り、実施例及び比較例に係る合わせガラスを準備した。

各ガラス板は、上述したクリアガラスで形成した。また、中間膜はコア層とこれを挟持する一対のアウター層で構成した。中間膜の厚みは０．７６ｍｍ、コア層の厚みは０．１ｍｍ、両アウター層の厚みは０．３３ｍｍとした。両アウター層のヤング率は４４１ＭＰａ（２０℃、１００Ｈｚ）に調整した。

上記実施例及び比較例について、音響透過損失をシミュレーションにより、評価した。シミュレーション条件は、以下の通りである。

まず、シミュレーションは、音響解析ソフト（ＡＣＴＲＡＮ、ＦｒｅｅＦｉｅｌｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製）を用いて行った。このソフトでは、有限要素法を用いて次の波動方程式を解くことにより、合わせガラスの音響透過損失（透過音圧レベル／入射音圧レベル）を算出することができる。

次に、算出条件について説明する。
(1) モデルの設定
本シミュレーションで用いた合わせガラスのモデルを図９に示す。このモデルでは、音の発生源側から外側ガラス板、中間膜、内側ガラス板、ウレタン枠の順で積層した合わせガラスを規定している。ここで、ウレタン枠をモデルに追加しているのは、ウレタン枠の有無により音響透過損失の算出結果に少なからず影響があると考えられる点、及び、合わせガラスと車両のウインドシールドの間にはウレタン枠が用いられて接着していることが一般的である点を考慮したためである。
(2) 入力条件１(寸法等)

なお、ガラス板の寸法である８００×５００ｍｍは、実際の車両で用いられるサイズよりも小さい。ガラスサイズが大きくなるとSTL値は悪くなる傾向にあるが、これは、サイズが大きいほど拘束箇所が大きくなり、それにともない共振モードが大きくなるからである。但し、ガラスサイズが異なっても、周波数毎の相対的値の傾向、つまり、異なる厚みのガラス板からなる合わせガラスが同厚のガラス板からなる合わせガラスに比して所定の周波数帯で悪くなる傾向は同じである。

また、上記表３のランダム拡散音波とは、所定の周波数の音波が外側ガラス板に対してあらゆる方向の入射角をもって伝番していく音波であり、音響透過損失を測定する残響室での音源を想定したものとなっている。
(3) 入力条件２(物性値)
［コア層及び両アウター層のヤング率及び損失係数について］
主な周波数毎に異なった値を用いた。これは、コア層及び両アウター層は粘弾性体のため、粘性効果によりヤング率は周波数依存性が強いためである。なお、温度依存性も大きいが、今回は温度一定（２０℃）を想定した物性値を用いた。
なお、以上のシミュレーション方法は、以下の３，４，５項においても同じである。

結果は、図１０のグラフに示すとおりである。この結果によれば、実施例１〜４のように、コア層のヤング率を２０ＭＰａ（２０℃、１００Ｈｚ）以下とすることで、異厚によるＳＴＬ値を抑えることができる。また、実施例２〜４のように、コア層のヤング率を１６ＭＰａ（２０℃、１００Ｈｚ）以下とすることで、両ガラスが同厚である比較例１と比べ、２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域で音響透過損失が高くなっている。更に、実施例３，４のように、コア層のヤング率を１０ＭＰａ（２０℃、１００Ｈｚ）以下とすることで、両ガラスが同厚である比較例１と比べ、２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域で音響透過損失が明らかに高くなっている。したがって、内側ガラス板を外側ガラス板よりも薄くし、且つコア層のヤング率を２０ＭＰａ以下とすることで、人間に聞き取りやすい２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域での遮音性能が高くなることが分かった。

＜３．コア層の厚みに関する評価＞
以下の通り、実施例及び比較例に係る合わせガラスを準備した。ここでは、コア層の厚みを変化させ、音響透過損失を上記シミュレーション方法により算出した。中間膜は３層で構成し、総厚を変化させず、コア層とアウター層の厚みを変化させた。コア層のヤング率は１０ＭＰａ（２０℃、１００Ｈｚ），アウター層のヤング率は４４１Ｍｐａ（２０℃、１００Ｈｚ）とした。また、外側ガラス板及び内側ガラス板の厚みはそれぞれ２．０ｍｍ、１．０ｍｍとした。

上記実施例及び比較例について、音響透過損失をシミュレーションにより評価した。結果は、図１１に示すとおりである。同図によれば、コア層の厚みが０．１ｍｍより小さくなると、２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域で、音響透過損失が低下していることが分かる。したがって、人間に聞き取りやすい２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域での遮音性能を高くするためには、コア層の厚みを０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。

＜４．合わせガラスの取付角度に関する評価＞
続いて、音の入射角を変化させたシミュレーションにより、合わせガラスの取付角度について評価を行った。ここでは、垂直からの角度を０〜７５度に変化させて音響透過損失を算出した。各ガラス板は、上述したクリアガラスで形成した。また、中間膜はコア層とこれを挟持する一対のアウター層で構成した。中間膜の厚みは０．７６ｍｍ、コア層の厚みは０．１ｍｍ、両アウター層の厚みは０．３３ｍｍとした。コア層のヤング率は１０ＭＰａ（２０℃、１００Ｈｚ），両アウター層のヤング率は４４１ＭＰａ（２０℃、１００Ｈｚ）とした。また、ガラス板の厚みは、２．０ｍｍ、１．０ｍｍとした。

上記実施例及び比較例について、音響透過損失を上記シミュレーション方法により、評価した。但し、入力条件として合わせガラスの取付角度を追加してシミュレーションを行った。結果は、図１２に示すとおりである。同図によれば、取付角度が６０度を超えると、３０００Ｈｚ付近の周波数で、音響透過損失が急激に低下していることが分かる。したがって、人間に聞き取りやすい２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域での遮音性能を高くするためには、合わせガラスの垂直からの取付角度を４５度以下とすることが好ましいことが分かった。また、６０度以下であれば、遮音性能を高めることができ、場合によっては、７５度以下とすることで、遮音性能を高めることができる。

＜５．アウター層のヤング率に関する評価＞
アウター層のヤング率に関する評価を行うため、以下の通り、実施例及び比較例に係る合わせガラスを準備した。ここでは、外側ガラス及び内側ガラスの厚みを一定にした上で、中間膜のアウター層及びコア層のヤング率を変化させ、音響透過損失を上記シミュレーション方法により算出した。各ガラス板は、上述したクリアガラスで形成し、中間膜はコア層とこれを挟持する一対のアウター層で構成した。中間膜の厚みは０．７６ｍｍ、コア層の厚みは０．１ｍｍ、両アウター層の厚みは０．３３ｍｍとした。

結果は、以下の通りである。まず、図１３に実施例１３及び１４の結果を示した。上述したコア層のヤング率の評価では、ヤング率を２０ＭＰａ以下にすると、人間が聞き取りやすい２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域で音響透過損失が高くなっていることが分かった。これに対して、実施例１３及び１４では、コア層のヤング率を一定にした上で、アウター層のヤング率を変化させた。その結果、図１３に示すように、アウター層のヤング率が高い実施例１４では、５０００Ｈｚ以上の高い周波数領域で、音響透過損失が高くなることが分かった。

また、実施例１５〜１８では、コア層のヤング率をさらに下げるとともに、アウター層のヤング率を大きくしている。図１４に示すように、これらの例では、実施例１３及び１４に比べ、２０００〜５０００Ｈｚの周波数領域での音響透過損失が高くなっているものの、実施例１３及び実施例１４ほど５０００Ｈｚ以上の高い周波数領域での音響透過損失は高くなっていない。特に、アウター層のヤング率が１７６４ＭＰａを超えると、５０００Ｈｚ以上の高い周波数領域での音響透過損失はほとんど高くならない。

Claims

外側ガラス板と、
前記外側ガラス板と対向配置される内側ガラス板と、
前記外側ガラス板及び内側ガラス板の間に挟持された中間膜と、
を備え、
前記内側ガラス板の厚みが０．６〜１．８ｍｍであり、
前記中間膜は、少なくともコア層を含む複数の層で構成されており、
前記コア層の厚みが０．１〜０．６ｍｍであり、
前記内側ガラス板の上辺の中心と下辺の中心とを結ぶ直線を設定したとき、当該直線と当該内側ガラス板との最大距離が３０ｍｍより大きくなるように、湾曲しており、
前記コア層のヤング率は、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃において、１〜２０ＭＰａであり、他の前記層のヤング率よりも低い、合わせガラス。
前記内側ガラス板の厚みは、０．８〜１．６ｍｍである、請求項１に記載の合わせガラス。
前記内側ガラス板の厚みは、１．０〜１．４ｍｍである、請求項１に記載の合わせガラス。
前記内側ガラス板の厚みは、０．８〜１．３ｍｍである、請求項１に記載の合わせガラス。
前記外側ガラス板の厚みは、１．８〜５．０ｍｍである、請求項１から４のいずれかに記載の合わせガラス。
前記コア層のヤング率は、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃において、１〜１６ＭＰａである請求項１から５のいずれかに記載の合わせガラス。
前記中間膜は、前記コア層と接触し、周波数１００Ｈｚ，温度２０℃において、５６０ＭＰａ以上の少なくとも１つのアウター層を有する請求項１から６のいずれかに記載の合わせガラス。