JP6533224B2 - 複合材要素、及びその使用 - Google Patents
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Description
本発明は、無機のガラス層若しくはガラスセラミック層と、前記ガラス層若しくはガラスセラミック層に隣接する有機層とを有する、単位面積あたりの総質量が小さく、発熱速度が低い複合材要素に関し、またその製造方法、及びこのような複合材要素の使用に関する。本発明はさらに、航空機用内側窓ガラス、又は軽量窓ガラス、及びこのような複合材要素を有する煙遮断要素を含む。
陸上、水上、及び航空用車両で用いるため、また建築分野及び屋内施設領域で用いるためのガラス／プラスチックの合わせガラスは、多くの方法で従来技術に記載されており、課せられた多くの要求を満たしている。しかしながら幾つかの適用、特に輸送の分野、例えば航空機構造、及び電気自動車構造では、従来技術ではこれまで何ら解決策が示されなかった要求特性がある。ここで挙げるのは特に、単位面積当たりの質量が小さく、同時に高い熱的な安全性基準を満たすガラス板であって、光学的な透明度が高く、耐引掻性が良好であり、耐薬品性が良好という特性も併せ持つものである。
特別な適用（例えば航空車両）のため、特殊な安全基準を満たす必要があり、公知の複合材料の改善が求められる。キャビン領域、例えば内装要素としてのガラス板、例えば間仕切り、又は窓用若しくはドア用のガラス板では、高い熱的な安全性基準が求められ、これは例えば、C.F.R.（Code of Federal Re-gulations）, Title 14 Aeronautics and Space, Chapter I Federal Aviation Administrations, Departement of Transportation, Part 25 Airworthiness Standards, Transport Categories Airplanes, Appendix F、又はEnvironmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment、RTCA (Radio Technical Commission for Aeronautics )/DO-160G、又はMaterial Qualification Requirements Glass Materials der Lufthansa Technik、又は相応するEASA (European Aviation Safety Agency)の規定、例えばCS-25 (Certification Specifications for Large Aeroplanes)に詳細に記載されている。熱的な安全性及び／又は防火基準を判断するための指標となる値が、発熱量（Heat Release）であり、また耐熱性、難燃性、燃焼長さ、残炎時間、滴下物燃焼時間、煙密度、及び煙ガスの毒性限度といった特性である。これらについて、それぞれ厳しい規定と、狭い制限範囲がある。
「Heat Release Rate Test for Cabin Materials」では、FAR (Federal Aviation Regulation) 25.853c/d App. F Part IVの基準に準じて、試験体をチャンバ内で試験の間、規定の熱と表面燃焼の作用にさらす。６５ｋＷ／ｍ2未満の「ピーク発熱速度（Peak Heat Release Rate）」、及び２分以内に６５ｋＷ×分／ｍ2の「総発熱量（Total Heat Release）」が要求される。「燃焼性（flammability）」についてはさらなる要求があり、例えばFAR 25.853a App. F Part I (a)(1 )(i)に記載されており、「垂直式ブンゼンバーナー試験（Vertical Bunsen Burner Test）」によって測定でき、燃焼長さは１５２ｍｍ未満、残炎時間は１５秒未満、及び液滴状材料を燃焼させる際の滴下物残炎時間は、３秒未満である。このために試験体を試験の間、１９ｍｍの間隔で１分間の間、規定の炎（長さ３８ｍｍ、内径１０ｍｍのブンゼンバーナー）を有する縁部に直接さらす。
その他に、このような内装要素の単位面積当たり質量に関する境界があり、これは例えば航空産業からの要求に基づき、遵守すべきものである。熱的な安全基準を満たしても、公知の形状の無機ガラス板は、単位面積あたりの質量に基づく充分な強度、又は強度不足に基づき要求される単位面積当たりの質量の遵守、又は破壊された場合の破片の拡散傾向に基づき、区別される。ポリマー材料性のガラス板は、確かに単位面積当たりの質量に対する要求を満たすが、現行の耐火性基準を満たさない。しかしながらこのようなポリマーガラス板に対する耐火性の改善は常に、このような材料について透明度が失われることになり、これは例えば目視用窓としての用途には使えなくなってしまう。無機ガラス／ポリマーの積層複合材製の公知のガラス板は、確かに透明度と熱的な安全性の基準を満たすが、例えば合わせガラス（例えば乗用車両のフロントガラスとして、若しくは建築分野で公知の積層合わせガラスとして知られるもの）は、単位面積当たりの質量の基準を満たさない。無機のガラス／ポリマーの別の積層合わせガラス（例えば以下の従来技術で説明するもの）は、現行の耐火性基準を満たさない。
従来技術によるガラス板は、航空機構造における現行の条件を満たしていないため、これまで担当の各航空当局の特別な認可が通用していた。そこで現在では、窓要素若しくはドア要素、又は窓の構成部材若しくはドアの構成部材のため、又は間仕切りとしては、ポリカーボネート（ＰＣ）又はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）製のガラス板が標準的に使用されている。これらは例えば、押出成形されたプレートとして製造され、このプレートから適切な輪郭が切り出されるか、又は輪郭を直接形作る噴霧法で製造される。耐火安全性を改善させるために、材料は添加剤を備えることができる。このようなガラス板は耐火安全性について国際的な規定の基準（例えばアメリカ合衆国のFAA (Federal Aviation Administration)が提示したもの）、又は国際的に適用された耐火性基準（例えばJAR：Joint Aviation Requirements、又はEASAのCS:Certification Specificationsで提示されたもの）を総体的には決して満たしていない。このようなガラス板はまた、従来技術で公知のように、一部、さらなる硬質物質被覆を有するものの、ガラスに匹敵する耐引掻性を有さない。有利な点は唯一、単位面積当たりの質量が軽いことである。航空機における内装の窓用ガラス板として使用されるＰＣ又はＰＭＭＡガラス板の標準的な厚さは、通常約２ｍｍ、単位面積あたりの質量は２．４ｋｇ／ｍ2であり、相応するさらなる開発又は代替法のための目安となる。
従来技術によればDE 44 15 878 A1は、航空機で使用することが意図された合わせガラス板を開示している。この合わせガラス板は、２つのガラス層により三層から形成されており、２つのガラス層の間に、プラスチックプレートが配置されている。厚さが１〜４ｍｍのプラスチック芯材が、２つのガラス層を支えており、これにより厚さが０．２〜１．５ｍｍと薄いにも拘わらず、合わせガラス板は一定の強度を有する。これらのガラス層はプラスチック芯材により、弾性のある二成分系シリコーンゴム（厚さ０．０１〜０．５ｍｍ）を介して接合されており、このゴムは、プラスチックプレートと各ガラス層との間の応力を調整する接着層として、成形されたものである。これによって既に、合わせガラス板の質量が著しく低減できた。しかしながらここでは、外部的な作用、例えば落石による危険に対抗するため、ガラス層の最小厚さを維持しなければならず、このことが質量の節約を制限した。ここで提案された合わせガラス板の厚さは全体で、理論的には１．４２〜８．０ｍｍである。有機層が比較的厚いため、この合わせガラス板は充分な耐火安全性（例えば航空機の基準で要求されるもの）を有さない。
同様にDE 102009021938 A1は、DE 44 15 878 A1のさらなる発展形で、特に自動車用ガラス板又はファサード上張りとして用いるための、合わせガラス板を提示しており、これは厚さ１ｍｍ〜１０ｍｍの透き通ったプラスチック製のプラスチックプレートと、このプラスチックプレートと強固に結合された少なくとも１つのガラス層とから成るものである。さらに質量を節約するために中間層が省略され、ガラス層は厚さが０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍと、さらに薄くなっている。ここでも、比較的厚いプラスチックプレートが提案されており、これも同様に実質的にガラス層よりも厚いため、この合わせガラス板は、熱的な安全性基準（例えば航空機に必要とされる基準）を満たさない。
これに相当する提案は例えば、EP 0 669 205、DE 10 2010 037、及びWO 201 1/152380でもなされている。その欠点は常に、ガラスの厚さに比べて、プラスチック層が厚すぎるということである。このようなガラス板は、航空機の熱的な安全性基準を、少なくとも「発熱速度（heat release rate）」の点で満たさない。と言うのも常に、熱放出量が高すぎ、このため燃焼がサポートされることになるからであり、また合わせガラスにおける有機物の割合が高すぎるため、「垂直式バーナー試験（vertical burner test）」による基準も満たさない。
DE 20 2010 013 869 U1は、車両キャビン用、特に航空機用の内装要素を提示している。特に、車両キャビン用のために改善された内装要素が提供されており、これは透明なプラスチック担持基材を有することができる第一の区画を少なくとも１つ有し、その表面に、ガラス層が設けられたものである。このようなガラス層によって、特に耐引掻性の表面、また耐引掻性と難燃性の点で利点が得られる。ガラスで被覆された第一の区画は、好適には複合材から製造された第二の区画（例えば窓枠）を有することができ、この窓枠は、第一の区画と、物質結合、形状結合、及び／又は摩擦結合している。この際に、第一及び第二の区画は、相互に強固に結合していてよい。確かに「軽量構造要素」という概念が一般的な形で提示されているが、ここでもガラス被覆の厚さは、プラスチック担持材料の厚さに比べて、比較的厚さが薄い。ガラス被覆の厚さは、機械的に充分に安定的であるように、また場合によってはさらなる要求を満たすように選択される。しかしながらこの従来技術では総じて、何ら尺度が提示されていない。しかしながらプラスチック担持材料の厚さは、ガラス被覆の厚さに比べて、比較的厚く、この合わせガラスは同様に、耐火性の基準（例えば航空機で必要とされる基準）を満たさない。
よって本発明の課題は、充分に軽い単位面積あたりの質量に加えて、航空機で必要とされる現行の規定の熱的安全性基準も充分に満たす、複合要素を提供することである。ここで単位面積あたりの質量としては、２．４ｋｇ／ｍ2という比較値を、そして熱的な安全性基準としては、ＦＡＡの規定を引用して、相応する「Aircraft Materials Fire Test Handbook」、特に「総発熱速度（Total Heat Release Rate）」を用いる。
本発明はこの課題を、独立請求項に記載の特徴によって解決する。本発明のさらなる有利な実施態様、及びさらなる構成は、各従属請求項から読み取れる。
本発明による軽量ガラス板は、熱的な安全性基準を満たす。軽量ガラス板は重要な尺度として、「総発熱量」、すなわち絶対放熱量、又は熱の絶対的な放出量に関する基準を満たし、これはFAAの基準と試験条件に相応して、「Aircraft Materials Fire Test Handbook」、DOT/FAA/AR-00/12, Chapter 5 "Heat Release Rate Test fuer Cabin Materials"に相当し、JAR/FAR/CS 25, App.(Appendix) F, Part IV & AITM (Airbus Industries Test Method) 2.0006に従って測定した「総発熱量」が、６５ｋＷ×分／ｍ2、好ましくは５０ｋＷ×分／ｍ2、特に好ましくは４０ｋＷ×分／ｍ2、とりわけ好ましくは２０ｋＷ×分／ｍ2である。
熱的な安全性基準に関する別の基準として、軽量ガラス板は、「垂直式ブンゼンバーナー試験（Vertical Bunsen Burner Test）」、すなわち試験材料の下端に垂直に向けた炎による試験、この試験の手順と試験条件は、ＦＡＡの"Aircraft Materials Fire Test Handbook", DOT/FAA/AR-00/12, Chapter 1、"Vertical Bunsen Burner Test for Cabin and Cargo Com-partment Materials"に相当し、試験において炎を離した後の残炎時間（FAR/JAR/CS 25, App. F, Part Iに従って測定）が、１５秒未満、好ましくは８秒未満、特に好ましくは３秒未満、とりわけ好ましくは１秒未満である。このように短い残炎時間は、自己消火性によって達成され、これは本発明による軽量合わせガラス板の構造によって達成されるものである。これは特に好ましい態様では、残炎時間は、最小０秒となる。
これらの要求を満たすために、本発明による軽量合わせガラス板は、無機のガラス若しくはガラスセラミックの層と、有機層Ａを有し、かつ単位面積当たりの質量は、その下限が０．５ｋｇ／ｍ2以上、好ましくは１ｋｇ／ｍ2以上、特に好ましくは１．３ｋｇ／ｍ2以上、とりわけ１．５ｋｇ／ｍ2以上、とりわけ１．８ｋｇ／ｍ2以上、とりわけ２ｋｇ／ｍ2以上であり、その上限は５．５ｋｇ／ｍ2以下、好ましくは３ｋｇ／ｍ2以下、特に好ましくは２．５ｋｇ／ｍ2以下、とりわけ２．３ｋｇ／ｍ2以下である。さらに有利な態様では、軽量合わせガラス板の単位面積あたりの質量は、下限が０．６ｋｇ／ｍ2以上、とりわけ０．８ｋｇ／ｍ2以上、０．９ｋｇ／ｍ2以上、１．１ｋｇ／ｍ2以上、１．２ｋｇ／ｍ2以上、１．４ｋｇ／ｍ2以上、１．６ｋｇ／ｍ2以上、１．７ｋｇ／ｍ2以上、１．９ｋｇ／ｍ2以上、及び２．１ｋｇ／ｍ2以上である。さらに有利な態様では、軽量合わせガラス板の単位面積あたりの質量は、上限が５．５ｋｇ／ｍ2以下、とりわけ５．０ｋｇ／ｍ2以下、４．５ｋｇ／ｍ2以下、４．０ｋｇ／ｍ2以下、３．５ｋｇ／ｍ2以下、２．８ｋｇ／ｍ2以下、２．６ｋｇ／ｍ2以下、２．４ｋｇ／ｍ2以下、及び２．２ｋｇ／ｍ2以下である。
単位面積当たりの質量に加えて、熱的な安全性基準を満たすため、ここで本発明による方法では無機ガラス板の厚さ対、有機層の厚さの比が、１：０．０１から１：１、特に１：０．０１から１：０．９、好ましくは１：０．０１から１：０．６、特に好ましくは１：０．０１から１：０．３、特に１：０．０１から１：０．２５、特に好ましくは１：０．０１から１：０．２、極めて特に好ましくは１：０．０１から１：０．１５、特に１：０．０１から１：０．１であり、有機層の厚さは、５００μｍ以下、特に４５０μｍ以下、特に３５０μｍ以下、特に３００μｍ以下、特に２４０μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下、特に１５０μｍ以下、特に好ましくは１００μｍ以下、特に８０μｍ以下、極めて特に好ましくは７０μｍ以下、特に５０μｍ以下、特に３０μｍ以下、特に２５μｍ以下である。
特に「総発熱量」、及び「垂直式ブンゼンバーナー試験」での残炎時間に関する熱的な安全性基準を遵守するため、熱の絶対量、軽量合わせガラス板における有機物の割合、及び／又は燃焼性は重要であるため、有機層の厚さは本発明による方法において、規定の単位面積あたり質量に制限されている。しかしながら、放出される及び／又は燃焼性有機物の絶対量のみならず、規定の単位面積あたり質量の範囲において、非燃焼性無機ガラス若しくはガラスセラミックと、有機物の合計割合との比も、熱的な安全性基準を遵守するために、このような軽量合わせガラス板では非常に重要である。ここで重要となるのはどれくらいの熱容量が、軽量合わせガラス板におけるガラス若しくはガラスセラミックの側でもたらされ、ひいてはこの熱を、軽量合わせガラス板に対して単位面積当たりの質量境界以内にあるガラス若しくはガラスセラミックにより吸収できるかということである。
様々な適用のためのこのような軽量合わせガラス板を特に輸送及び建築の分野で経済的に使用可能にするため、また耐火性基準の点で有機物の絶対的な割合を、制限したままにするためには、本発明による軽量合わせガラス板が、非燃焼性ガラス若しくはガラスセラミックと、有機物の割合との所定の比率の境界を保ちながら、規定の面積当たり質量を有するという特徴を備える必要がある。
多くの適用にとって、光学特性、特に軽量合わせガラス板の透明度は、重要な特徴である。これには、窓若しくはドアの要素、又は窓若しくはドアの構成部材、間仕切り若しくは煙ガス遮断要素、いわゆるスモークバリア、建築分野で、又は輸送分野における車両キャビンのための内装要素としてのもの、例えば航空機における内部窓ガラス板、又は電気自動車におけるグレージングとしてのものが含まれる。単位面積あたりの質量が重要な役割を引き受ける場合、軽量材料を熱的な安全性基準に適合させようという従来の試みは、光学的特性の等級という点で失敗していた。重合材料の熱的な特性を、難燃性又は防炎性の方向へと明らかに改善させるためには常に、負担出来ないほど、透明度のコストがかかっていた。
透明度とは、層、ガラス板、若しくは合わせガラスの特性であり、３８０ｎｍ〜９００ｎｍ、特に４２０〜８００ｎｍの可視光波長領域において８０パーセント以上の透過率を有することと理解される。
発明者らは、上述の熱的な安全性基準と、規定の単位面積あたり質量の小ささを保ちながら、様々な使用領域のための目視用ガラス板のための光学特性に関する要求が考慮された軽量ガラス板を提供することに成功した。そこで軽量合わせガラス板の透明度は、好ましい実施態様においてそれぞれ、８０％超、好ましくは８５％超、特に好ましくは８８％超、特に好ましくは９０％超である。ここで軽量ガラス板の透明度は、９１％超でもあり得る。本発明による方法では、無機のガラス若しくはガラスセラミックの層は相応する透明度を有し、有機層の透明度は、制限された層厚に基づいても、一部ではさらに高い。
加えて、良好な光学特性を有する軽量合わせガラス板の好ましい態様ではまた、縞模様が無いこと（Schlierenfreiheit）、曇り度が低いこと、及び／又は散乱性（ヘーズ）が低いこと、歪みがないこと、及び／又は演色性が中性である無いこと（演色性指数DIN EN 410に相当）がもたらされている。ここでも、１つ以上の無機ガラス板若しくはガラスセラミック板の総厚対、有機層の厚さの比率が利点となる。よって軽量ガラス板の光学的な散乱性（ヘーズ）は、ASTM D1003 D1044に従ってHazeGardで測定して、１．５％以下、好ましくは１．０％以下、特に好ましくは０．５％以下である。DIN EN 410に従った軽量ガラス板の演色指数は、９５以上、好ましくは９８以上、特に好ましくは９９以上である。
本発明による軽量合わせガラス板の基礎担持プレートは、無機ガラス板、又はガラスセラミックであり、ここでガラス板、又はガラスセラミック板の厚さは、１ｍｍ以下、好ましくは０．８ｍｍ以下、特に好ましくは０．６ｍｍ以下であり、かつ２００μｍ以上、好ましくは３５０μｍ以上、特に好ましくは４５０μｍ以上、とりわけ好ましくは５００μｍ以上、とりわけ５３０μｍ以上である。有利な厚さは、０．２ｍｍ、０．２１ｍｍ、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、０．５５ｍｍ、０．７ｍｍ、０．９ｍｍ、又は１．０ｍｍである。
ここで好ましくは、使用のためにプレストレス加工されたガラス又はガラスセラミックを使用する。このガラス又はガラスセラミックは、イオン交換により化学的に、又は熱により、又は熱と化学の組み合わせによって、プレストレス加工されていてよい。
無機ガラス板は好ましくは、リチウムアルミニウムケイ酸塩ガラス、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、アルカリ金属アルミノケイ酸塩ガラス、アルカリ金属不含のアルミノケイ酸塩ガラスから成る。なお、本発明では、アルカリ金属アルミノケイ酸塩ガラスは、アルカリ金属含分が低いアルミノケイ酸塩ガラスも好ましい態様として含む。このようなガラスは例えば、引き上げ法、例えばダウンドロー引き上げ法、オーバーフローフュージョン法、又はフロート技術によって得られる。
有利には、鉄の少ない、又は鉄不含のガラス、特にＦｅ2Ｏ3含分が０．０５質量％未満、好ましくは０．０３質量％未満のものを使用することができる。と言うのもこれらは吸収性が低減されているからであり、このため特に高い透明度が可能になる。
他の適用のためにはまた、灰色のガラス、又は着色ガラスも好ましい。基礎担持材料としてはまた、光学ガラスも使用でき、それは例えば、重フリントガラス、ランタン重フリントガラス、フリントガラス、軽フリントガラス、クラウンガラス、ホウケイ酸クラウンガラス、バリウムクラウンガラス、重クラウンガラス、又はフッ素クラウンガラスである。
以下の成分から成るガラス組成のリチウムアルミニウムケイ酸塩ガラスを、担体材料として使用するのが好ましい（質量％）：
並びに任意で、着色性酸化物、例えばＮｄ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｖ2Ｏ5、Ｎｄ2Ｏ3、ＭｎＯ2、ＴｉＯ2、ＣｕＯ、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、希土類酸化物を０〜１質量％、並びに清澄剤、例えばＡｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＳＯ3、Ｃｌ、Ｆ、ＣｅＯ2を０〜２質量％。
さらに、以下の成分から成るガラス組成のソーダ石灰ケイ酸塩ガラスを、担体材料として使用するのが好ましい（質量％）：
並びに任意で、着色性酸化物、例えばＮｄ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｖ2Ｏ5、Ｎｄ2Ｏ3、ＭｎＯ2、ＴｉＯ2、ＣｕＯ、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、希土類酸化物を０〜５質量％、又は「黒色ガラス」のためには０〜１５質量％、並びに清澄剤、例えばＡｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＳＯ3、Ｃｌ、Ｆ、ＣｅＯ2を０〜２質量％。
さらに、以下の成分から成るガラス組成のホウケイ酸塩ガラスを、担体材料として使用するのが好ましい（質量％）：
並びに任意で、着色性酸化物、例えばＮｄ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｖ2Ｏ5、Ｎｄ2Ｏ3、ＭｎＯ2、ＴｉＯ2、ＣｕＯ、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、希土類酸化物を０〜５質量％、又は「黒色ガラス」のためには０〜１５質量％、並びに清澄剤、例えばＡｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＳＯ3、Ｃｌ、Ｆ、ＣｅＯ2を０〜２質量％。
さらに、以下の成分から成るガラス組成のアルカリ金属アルミノケイ酸塩ガラスを、担体材料として使用するのが好ましい（質量％）：
並びに任意で、着色性酸化物、例えばＮｄ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｖ2Ｏ5、Ｎｄ2Ｏ3、ＭｎＯ2、ＴｉＯ2、ＣｕＯ、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、希土類酸化物を０〜５質量％、又は「黒色ガラス」のためには０〜１５質量％、並びに清澄剤、例えばＡｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＳＯ3、Ｃｌ、Ｆ、ＣｅＯ2を０〜２質量％。
さらに、以下の成分から成るガラス組成のアルカリ金属不含アルミノケイ酸塩ガラスを、担体材料として使用するのが好ましい（質量％）：
並びに任意で、着色性酸化物、例えばＮｄ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｖ2Ｏ5、Ｎｄ2Ｏ3、ＭｎＯ2、ＴｉＯ2、ＣｕＯ、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、希土類酸化物を０〜５質量％、又は「黒色ガラス」のためには０〜１５質量％、並びに清澄剤、例えばＡｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＳＯ3、Ｃｌ、Ｆ、ＣｅＯ2を０〜２質量％。
さらに、以下の成分から成るガラス組成のアルカリ金属含分が少ないアルミノケイ酸塩ガラスを、担体材料として使用するのが好ましい（質量％）：
並びに任意で、着色性酸化物、例えばＮｄ2Ｏ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＮｉＯ、Ｖ2Ｏ5、Ｎｄ2Ｏ3、ＭｎＯ2、ＴｉＯ2、ＣｕＯ、ＣｅＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、希土類酸化物を０〜５質量％、又は「黒色ガラス」のためには０〜１５質量％、並びに清澄剤、例えばＡｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＳＯ3、Ｃｌ、Ｆ、ＣｅＯ2を０〜２質量％。
特に好ましいのは例えば、薄層ガラスであり、例えばMainz在のSchott AG社から市販のD263、D263 eco、B270、B270 eco、Borofloat、Xensation Cover、Xensation cover 3D、AF45、AF37、AF 32、又はAF32 ecoという名称のものである。
さらなる態様では、無機ガラス板はガラスセラミックであり、ここで無機ガラスセラミック板は、セラミック化されたアルミノケイ酸塩ガラス、又はリチウムアルミノケイ酸塩ガラスから、特に化学的及び／又は熱により硬化されセラミック化されたアルミノケイ酸塩ガラス又はリチウムアルミノケイ酸塩ガラスから成る。さらなる態様では、ガラス板はセラミック化可能な出発ガラスから成り、これは火災の場合、熱の作用のもとでセラミック化するか、又はさらに続いてセラミック化し、これにより耐火安全性が高められたものである。
出発ガラスの以下の組成を有するガラスセラミック又はセラミック化可能なガラスを使用することが好ましい（質量％）：
別の実施態様では、出発ガラスの以下の組成を有するガラスセラミック又はセラミック化可能なガラスを使用することが好ましい（質量％）：
別の実施態様では、出発ガラスの以下の組成を有するガラスセラミック又はセラミック化可能なガラスを使用することが好ましい（質量％）：
少なくとも１つのガラスセラミック板について８０％超という透明度のためには、ＴｉＯ2含分が２質量％未満であることが特に有利であり、ＳｎＯ2の含分は特に有利には、０．５質量％未満、Ｆｅ2Ｏ3の含分は、特に有利には２００ｐｐｍ未満である。
少なくとも１つのガラスセラミック板は、高石英混晶又はキータイト混晶を、主な結晶相として含有する。結晶子の大きさは好適には、７０ｎｍ未満、特に好ましくは５０ｎｍ未満、極めて特に好ましくは１０ｎｍ未満である。
特に、無機ガラス板若しくはガラスセラミック板の破断強度と耐引掻性を改善させるため、これを本発明の好ましい態様において、熱により及び／又は化学的にプレストレス加工する。とりわけ、航空機における内装要素としての特別な適用（例えば内部ガラス板）のため、このような軽量合わせガラス板は、「濫用負荷試験（Abuse load test）」、及び「ボール落下試験（Ball drop test）」に耐えなければならず、これは例えば「Lufthansa Technik Material Qualifikation Requirements」に記載されている。これは、熱的に及び／又は化学的にプレストレス加工されていれば、本発明による軽量合わせガラス板のためにガラス板若しくはガラスセラミック板の厚さが制限された場合でも、守ることができる。
熱的な、また化学的なプレストレス加工は、公知である。熱によるプレストレス加工の場合、ガラス対象物全体を加熱し、それから冷たい空気を吹き付けることによって、ガラス表面を迅速に急冷する。これによって表面が直ちに硬化し、その一方でガラス内部は、さらに収縮する。こうして内部では収縮が生じ、表面では相応して圧縮応力が生じる。ただし熱的なプレストレス加工は通常、厚さが１ｍｍ未満、又は０．５ｍｍ未満の薄いガラスに適している。
本発明の態様において、ガラス板若しくはガラスセラミック板は、有利には化学的なプレストレスの前に、熱によりプレストレス加工されている。
本発明は特に好ましくは、化学的にプレストレス加工された基材としてのガラス板若しくはガラスセラミック板の実施に関する。化学的なプレストレス加工は、一段階で、又は多段階で行うことができる。特に、アルカリ金属若しくはリチウム含有ガラス又はガラスセラミックは、ナトリウムイオンがカリウムイオンと、及び／又はリチウムイオンがナトリウムイオンと交換されているものを使用する。比較的小さいイオンが比較的大きなイオンと交換されていることにより、このようにしてガラス板若しくはガラスセラミック板において、圧縮応力が生じる。イオン交換は例えば、相応する塩浴（例えばＫＮＯ3、又はＮａＮＯ3、又はＡｇＮＯ3、又はこれらの塩の任意の混合物）において行われ、又は多段階法では、ＫＮＯ3、及び／又はＮａＮＯ3、及び／又はＡｇＮＯ3を用いて行われる。ここでプレストレス加工の温度は、３５０〜４９０℃の範囲にあり、温度処理時間は、１〜１６時間である。イオン交換は特にＡｇＮＯ3塩浴で行い、銀イオンを堆積させることによって、表面を抗菌性にする。
一段階でプレストレス加工されたガラス板若しくはガラスセラミック板による本発明の態様では、交換されたイオンの侵入深さが３０μｍ以上、好ましくは４０μｍ以上で、表面の圧縮応力が少なくとも６００ＭＰａ、好適には少なくとも８００ＭＰａである。
多段階で化学的にプレストレス加工されたガラス板若しくはガラスセラミック板による本発明の態様では、表面における圧縮応力が小さくてよいが、多段階のプレストレス加工では、交換されたイオンの侵入深さが増大しており、これによりプレストレス加工されたガラス、若しくはプレストレス加工されたガラスセラミックの強度は、総体的に高くなり得る。特に、ガラス板若しくはガラスセラミック板の表面における圧縮応力は、特に好ましくは５０μｍ以上、とりわけ８０μｍ以上の侵入深さで、少なくとも５００ＭＰａである。多段階のプレストレス加工によって、侵入深さはまた、１００μｍ超になり得る。
軽量合わせガラス板におけるガラス板若しくはガラスセラミック板に対する化学的な硬化のイオン交換深さは、３０μｍ以上、好ましくは４０μｍ以上、特に好ましくは５０μｍ以上、とりわけ好ましくは８０μｍ以上であり、軽量合わせガラス板におけるガラス板若しくはガラスセラミック板の表面圧縮応力は、５００ＭＰａ以上、好ましくは６００ＭＰａ以上、好ましくは７００ＭＰａ以上、特に好ましくは８００ＭＰａ以上、特に好ましくは９００ＭＰａ以上である。
交換されたイオンの侵入深さ、ひいてはガラス板若しくはガラスセラミック板におけるより高い圧縮応力の表面帯域は、ガラス板若しくはガラスセラミック板の強度を向上させる。しかしながらこの侵入深さは、それぞれのガラス板若しくはガラスセラミック板の総厚に合わせることができる。と言うのも、ガラス板若しくはガラスセラミック板の内部に化学的な硬化の際に生じる引張応力が高すぎた場合、ガラス板若しくはガラスセラミック板が破損し得るからである。外的な力の作用により曲げに関してガラス板若しくはガラスセラミック板にストレスがかかる場合、自身の引張応力が原因となって、ガラス板は敏感に反応する。このため、ガラス板若しくはガラスセラミック板における内部引張応力は、５０ＭＰａ以下、好ましくは３０ＭＰａ以下、特に好ましくは２０ＭＰａ以下、特に１５ＭＰａ以下である。ガラス板若しくはガラスセラミック板の表面圧縮応力は、５００ＭＰａ以上、好ましくは６００ＭＰａ以上、好ましくは７００ＭＰａ以上、特に好ましくは８００ＭＰａ以上、特に好ましくは９００ＭＰａ以上である。
DIN EN 843-1、及び／又はDIN EN 1288-3による、軽量合わせガラス板におけるガラス板若しくはガラスセラミック板の４点曲げ強度は、５５０ＭＰａ以上、好ましくは６５０ＭＰａ以上、特に好ましくは８００ＭＰａ以上である。
軽量合わせガラス板におけるガラス板若しくはガラスセラミック板のヤング率、及び／又は弾性モジュールは、６８ＧＰａ以上、好ましくは７３ＧＰａ以上、特に好ましくは７４ＧＰａ以上、特に好ましくは８０ＧＰａ以上である。
軽量合わせガラス板におけるガラス板若しくはガラスセラミック板の剪断モジュールは、２５ＧＰａ以上、好ましくは２９ＧＰａ以上、特に好ましくは３０ＧＰａ以上、特に好ましくは３３ＧＰａ以上である。
特に、プレストレス加工されたガラス板若しくはガラスセラミック板は、表面硬度が高く、引掻及び外部からの力の作用による刻み込みに対する耐性が高い。プレストレス加工されていない無機のガラス板若しくはガラスセラミック板、又はプレストレス加工されていない状態のガラス板若しくはガラスセラミック板のビッカース硬度は、DIN EN 843-4、及び／又はEN ISO 6507-1に従って、試験で２Ｎの力（２００ｇの質量に相当）のもと、５００ＨＶ２／２０以上、好ましくは５６０ＨＶ２／２０以上、特に好ましくは６１０ＨＶ２／２０以上であるか、又はプレストレス加工された状態の無機のガラス板若しくはガラスセラミック板のビッカース硬度は、５５０ＨＶ２／２０以上、特に好ましくは６００ＨＶ２／２０以上、特に好ましくは６５０ＨＶ２／２０以上、特に好ましくは６８０ＨＶ２／２０以上である。
ガラス板若しくはガラスセラミック板を軽量合わせガラス板用の外層として用いると、耐火性及び耐引掻性という作用以外に、良好な耐薬品性、特に洗浄剤に対する耐性が得られる。これにより、非常に様々な洗浄剤が制限無く使用でき、また表面品質の長時間安定性、及び光学特性が、何回もの洗浄サイクルにも拘わらず、保証される。
軽量合わせガラス板におけるガラス板若しくはガラスセラミック板は、透明度が８０％超、好ましくは８５％超、特に好ましくは８８％超、特に９０％超である。この透明度はまた、９１％超であり得る。
本発明による軽量合わせガラス板は、破損した場合に高い破片保護性が保証される。すなわち、破片が周辺に放出されない。こうして熱的な安全性基準を遵守しながら、ガラス板が有機層と組み合わせられる。この有機層は特に、破片保護層として備えられていてよく、この保護層は破損した場合にガラス板の破損部を一体化させるか、又は強固に保持し、さらに、軽量合わせガラス板の弾性及び信頼性を向上させるものである。
有機層の厚さは、軽量合わせガラス板の単位面積当たり質量と、無機ガラス板の厚さ対、有機層の厚さを考慮して、５００μｍ以下、特に４５０μｍ以下、特に３５０μｍ以下、特に３００μｍ以下、特に２４０μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下、特に１５０μｍ以下、特に好ましくは１００μｍ以下、特に８０μｍ以下、極めて特に好ましくは７０μｍ以下、特に５０μｍ以下、特に３０μｍ以下、特に２５μｍ以下である。
有機層の透明度は、８０％超、好ましくは８５％以上、特に好ましくは８８％以上、特に９０％以上であり、有機層によって軽量合わせガラス板の曇り度（ヘーズ、ASTM D1003 D1044に従いHazeGardで測定）は、１％未満（ヘーズ絶対値）しか増加しない。適切に、有機層のためのポリマーを選択する。
特に目視用窓のために、軽量合わせガラス板の光学的な品質を保証するため、ガラス板若しくはガラスセラミック板の屈折率と、有機層の屈折率との差は、０．３以下、好ましくは０．２５以下、特に好ましくは０．２以下、とりわけ好ましくは０．１５以下である。
さらに、有機層の光学的リタデーション（すなわち光学的遅延）は、２０ｎｍ以下、好ましくは１５ｎｍ未満である。
このように軽量合わせガラス板の光学特性及び使用特性は高いため、表面起伏度、及び表面粗さに関する境界値、及び有機層の弾性は保たれる。
よって軽量合わせガラス板において外側に向かって見た有機層の表面は、表面品質が高く、その表面における起伏度が、１００ｎｍ以下、好ましくは８０ｎｍ以下、特に好ましくは５０ｎｍ以下であり、粗さＲＴが３０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下、特に好ましくは１０ｎｍ以下である。
さらに縦スジ（Streak）、すなわち有機層の縞模様の形成及び／又は大きさは、１００ｎｍ未満、好ましくは５０ｎｍ未満、特に好ましくは３０ｎｍ未満である。
粗さＲT（粗さ深さとも言う）は、DIN 4762 Teil 1 -08.60に従って測定し、これは関連する幅における山型形状と谷型形状との間の最大距離に相当する。これは、全ての距離の算術平均に相当する粗さＲAと置き換えることができず、通常はＲTの一部のみである。この粗さは、理想平面の表面からの偏差の短波割合を記述する。起伏度（Waviness、DIN/ISO 1 1562により測定し、０．８〜８．０ｍｍのカットオフ、及び２ＣＲＰＣ ５０フィルターを用いて測定）は、理想平面の表面からの偏差の平均波長割合を記述する。この起伏度は、２０ｍｍの測定幅にわたって測定する。縦スジは同じ装置パラメータ、例えば起伏度によって測定し、測定幅は２ｍｍである。
軽量合わせガラス板を点状の負荷（例えばとがった物体による刺突）に対して鈍感にするため、有機層のためのポリマーを、弾性モジュールが５ＧＰａ未満、好ましくは２．６ＧＰａ未満、極めて特に好ましくは１．５ＧＰａ未満であるように選択することが有利であることが実証されている。生じる応力負荷は、有機層によってより大きな面積に分配され、実質的に減少する。非常に薄いプラスチック層の弾性モジュールは、力侵入深さ測定から測定することができる。このために、規定の形状を有する試験体、一般的にはピラミッド状に形成したダイヤモンドを、段々と負荷をかけながら表面に押しつけ、引き続き再度負荷を無くす。ここで弾性モジュールは、負荷を無くした直線の上昇（負荷に応じた侵入深さ）から得られる。この測定は、１０〜１００ｎｍという非常に小さい侵入深さを実現可能な、いわゆるピコインデンターによって行う。これは、侵入深さが層厚の約１０％を超えると、基材が測定に影響を与え始めるため、必要となる。
有機層は硬化可能な熱硬化性反応性樹脂から成り、これにより、破片保護性を向上させるため、ガラスとの持続的で、粘弾的で、かつ先見の明がある接着性が得られる。有機層は好ましくは、フェノールプラスト樹脂、例えばフェノール／ホルムアルデヒド樹脂、アミノプラスト樹脂、例えば尿素／ホルムアルデヒド樹脂、又はメラミン／ホルムアルデヒド樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂（フェナクリレート樹脂）、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、又は架橋性ポリウレタン樹脂の群のポリマーから成る。特に適切なのはとりわけ、ポリメタクリレート及びポリアクリレートの反応性樹脂である。
有機層はさらに、軽量合わせガラス板を特別な要求に適合させるため、充填剤、及びその他の必要な添加剤を含有することができる。
特定の適用について（例えば車両キャビンのための目視用窓として）、軽量合わせガラス板の良好な光学特性を保証するため、好ましい実施態様において、ガラス板若しくはガラスセラミック板の屈折率、及び有機層の屈折率を、相互に調整する。屈折率の差は、０．３以下、好ましくは０．２５以下、特に好ましくは０．２以下、とりわけ好ましくは０．１５以下である。そこで例えば、ガラス板若しくはガラスセラミック板の屈折率は典型的に、アルミノケイ酸塩ガラスについては１．５０２（７８０ｎｍで）、１．５０６（６３３ｎｍで）、１．５０８（５８８ｎｍで）、及び／又は化学的なプレストレス加工後の圧縮応力層では、１．５１０（７８０ｎｍで）、１．５１４（６３３ｎｍで）、１．５１６（５８８ｎｍで）、又はホウケイ酸塩ガラスについては、１．５２３（５８８ｎｍで）、又はアルカリ金属不含アルミノケイ酸塩ガラスについては、１．５１０（５８８ｎｍで）、又はソーダ石灰ガラスについては１．５２（５８８ｎｍで）である。有機層の屈折率は例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）として、近似値で１．４９、又は例えばポリアクリレートとして、近似値で１．４８である。
ガラス板若しくはガラスセラミック板の厚さ対、有機層の厚さの比を維持したまま、本発明による軽量合わせガラス板における層厚を特定するため、例えば以下の近似値を記載する：アルミノケイ酸塩ガラスについては、密度２．３９〜２．４８ｇ／ｃｍ3、ホウケイ酸塩ガラスについては、密度２．５１ｇ／ｃｍ3、アルカリ金属不含のアルミノケイ酸塩ガラスについては、密度２．４３ｇ／ｃｍ3、ソーダ石灰ガラスについては、密度２．５ｇ／ｃｍ3、リチウムアルミノケイ酸塩ガラスセラミックについては、密度２．５ｇ／ｃｍ3、有機層についてはＰＭＭＡとしての、密度１．１９ｇ／ｃｍ3、例えばシリコーン樹脂としては、密度０．９８〜１．０７ｇ／ｃｍ3、例えばポリアクリレートとしては、近似値が１．３〜１．６である。
本発明にはさらに、このような軽量合わせガラス板を製造するための方法も含まれる。軽量合わせガラス板を製造するためにはまず、ガラス板若しくはガラスセラミック板自体を製造、用意しなければならない。必要な表面品質のガラス板若しくはガラスセラミック板を製造するため、これはダウンドロー法、オーバーフローフュージョン法、又はフロート法で行うのが望ましい。ガラス板若しくはガラスセラミック板は好適には、被覆前に硬化し、特に化学的にプレストレス加工する。ガラス板若しくはガラスセラミック板の表面品質は、軽量合わせガラス板のポリマー側に相応する表面品質を得るための前提となる。ガラス板若しくはガラスセラミックを製造した後、これを直接さらに処理することができるか、又はガラス板若しくはガラスセラミック板の表面の前処理工程及び有機層の施与工程が、空間的にガラス板若しくはガラスセラミック板の製造と分離されている場合には、まず個別化を行うことができ、これは、比較的少量、及び中程度の量を製造する際に好ましい。ガラス板若しくはガラスセラミック板の表面は、有機層の良好な接着性を保証するために、前処理する。
ガラス板若しくはガラスセラミック板の表面に有機層を施与する際、硬化の後、有機層の優れた表面品質が存在するように、液相で反応樹脂の粘度を調整する。さらに、良好な光学特性を達成するため、軽量合わせガラス板に気泡の無い有機層が存在するように、有機層を注ぎ込む。
硬質のガラス板若しくはガラスセラミック板に液相で施与することによってさらに、有機層に遅延方向が形成されず、これにより有機層の光学的なリタデーションが形成されず、ひいては軽量合わせガラス板が２０ｎｍ未満になることが保証される。
ガラス板の製造、並びに前処理、及び被覆を連続的な方法で計画している場合、有機層で被覆されたガラス板若しくはガラスセラミック板は、被覆工程の後、個別化する。
ガラス板若しくはガラスセラミック板を被覆の前に個別化する場合、また著しく薄い有機層を得たい場合、この被覆は好適には、スピンコート又はスプレースピンコートによって行う。連続的な方法にも適した被覆法は、流しがけ（小分け）、ローラ塗布、又はスプレーである。
製造すべき軽量合わせガラス板の特性に関して有利には、１ｍｍ以下、好適には０．８ｍｍ以下、特に０．６ｍｍ以下、かつ２００μｍ以上、３５０μｍ以上、４５０μｍ以上、５００μｍ以上、５３０μｍ以上のガラス板若しくはガラスセラミック板を使用するのが好ましく、５００μｍ以下、特に４５０μｍ以下、特に３５０μｍ以下、特に３００μｍ以下、特に２４０μｍ以下、好適には２００μｍ以下、特に１５０μｍ以下、特に１００μｍ以下、特に８０μｍ以下、極めて特に好ましくは７０μｍ以下、特に５０μｍ以下、特に３０μｍ以下、特に２５μｍ以下のポリマー層を施与するのが好ましい。
ガラス板若しくはガラスセラミック板への有機層の接着性を向上させるために、最良の結果は、例えばオゾン含有雰囲気におけるガラス板表面の紫外線照射、コロナ処理によって、火炎熱分解によって、火炎処理によって、及び／又はプラズマ処理によって、又は上記処理の少なくとも２つの組み合わせのいずれかの方法を用いた、被覆前の表面処理によって得られる。
有機層の硬化を支持するため、塗布した有機層を好適には、熱、紫外線、赤外線、マイクロ波、及び／又は電子線架橋という手段、又は上記手段のうち少なくとも２つの組み合わせによって、硬化させることができる。有用なのはさらに、真空及び／又はＲＩＭ法（反応射出成形法）、又は上記手段少なくとも２つの組み合わせである。
本発明にはさらに、このような軽量合わせガラス板の使用も含まれる。このような軽量合わせガラス板は特に、輸送分野における車両キャビン用の内装要素として、特に航空機若しくは電気自動車の車両キャビン用の内装要素として、また船舶航行、又はその他の輸送手段における適用にも、適している。従来技術で公知のガラス板に比べて、本発明による軽量合わせガラス板は、単位面積あたり質量が小さいことに加えて、高い耐引掻性、表面硬度、表面品質、洗浄剤に対する良好な耐薬品性、及び非常に良好な耐火特性（例えば防火性、難燃性、又は煙遮断性など）に関連する適用が可能になり、それぞれ前述の態様に相応しい。
単位面積あたり質量が小さく、耐引掻性が高く、表面硬度、表面品質、洗浄剤に対する良好な耐薬品性、さらに高い光学的透明度、及び非常に良好な光学特性、例えば縞状模様のなさ、及び曇り度の低さ（それぞれ前述の特性）を有する特に好ましい態様では、高い耐火性に必要とされる特性を満たすことと結びつくことによって、本発明による軽量合わせガラス板は、例えば航空分野（ここでは特に厳しい要求が課される）において、窓若しくはドアの要素として、又は窓若しくはドアの構成部材として、又は間仕切りとして、又は机要素として、及び／又は机の構成部材として、折りたたみ式机の構成部材として適用される。これら全てのガイドラインと規則（例えばFAA、RTCA、EASA、又は航空機製造会社の規定）を満たすことにより、航空機用内装要素として使用できる。全ての良好な特性において単位面積あたりの質量が小さいことにより、本発明はまた、輸送分野における車両キャビン用の内装要素として、特に航空機用の車両キャビンに加えて、電気自動車用の車両キャビンのための使用に関する。ここで本発明は特に、窓要素若しくはドア要素としての使用、又は窓若しくはドアの構成要素としての使用、又は間仕切りとしての、又は机要素としての使用に関する。間仕切りは、特定の旅客領域を相互に分離するために用いられる。机要素として、軽量合わせガラス板は、例えば航空機で慣用の折りたたみ式机の構成部材であり得る。
本発明による軽量合わせガラス板を、航空機又は電気自動車の内部窓ガラス板として用いることは、特に有利である。火災の場合には、燃焼の加速の危険、又はこれと結びついた旅客に対する危険は、ガラス板から発生しない。
本発明は同様に、上記態様のいずれか、又はこれらの組み合わせに従い、本発明による軽量合わせガラス板を有する、飛行機の内部窓ガラス板又は軽量合わせガラス板を包含する。
本発明はさらに、建築分野における耐火性軽量部材、特に煙遮断要素、間仕切り、窓要素、ドア要素、壁要素、若しくは天井要素として、又は窓、ドア、壁、若しくは天井の構成部材として、展示用ガラス板として、又は家具の構成部材としての、軽量合わせガラス板の使用を包含する。
本発明は同様に、上記態様のいずれか、又はこれらの組み合わせに従い、本発明による軽量合わせガラス板を有する煙遮断要素（スモークバリア）を包含する。煙遮断要素としての、このような本発明による軽量合わせガラス板は例えば、天井から垂線方向に２０〜１００ｃｍ、天井にぶら下がって設置されており、火災の場合には空間において煙の広がり又はさらなる伝播を防止する。火災の場合の危険性はしばしば、建築物における煙の広がりに由来し、人に対する煙毒性という危険性を伴う。このように耐火性で軽量な煙遮断要素によって、火災の場合に危険なく逃げる時間が明らかに長くなる。軽量合わせガラス板の質量が小さく、またその耐火性が高いことによって、建材の静的な負荷が小さく、ひいてはコストが低いという解決策が提供される。
本発明を、以下の実施例により、詳細に説明したい。
基礎担持基材は、化学的にプレストレス加工されたアルミノケイ酸塩ガラス（例えばMainz在のSchott AG社製のXensation（登録商標）Cover、厚さ０．５５ｍｍ、密度２．４８ｇ／ｃｍ3）から、第一のガラス板１１を形成し、有機層Ａ２１として、厚さ１５０μｍ、密度１．１９ｇ／ｃｍ3のポリメチルメタクリレートを使用した。１．５４ｋｇ／ｃｍ2という単位面積あたりの質量が得られ、比較値として２．４ｋｇ／ｍ2という航空機内部空間で標準的な、純粋なＰＣ又はＰＭＭＡ製のガラス板と比べて、３５％の質量節約となった。ガラス板の厚さ対、有機層の厚さの比は、１：０．２７３であった。この軽量合わせガラス板１は、FAR/JAR/CS 25, App. F, Part I & AITM 2.0002Aの規定と規則に従って行ったブンゼンバーナー試験に耐えた。この合わせガラスはまた、発熱試験にも耐えた。この試験は、FAR/JAR/CS 25, App. F, Part IV & AITM 2.0006の規定と規則に従って行った。
以下の例２及び３は、図１の実施に相当する軽量合わせガラス板のさらに代替的な実施を示し、これらはブンゼンバーナー試験、発熱試験に耐えた。
例２
単位面積当たり質量 ２．７２ｋｇ／ｍ2
ガラス板の厚さと、有機層の厚さの比は、１：０．２００。
ガラス板の厚さと、有機層の厚さの比は、１：０．２００。
例３
単位面積当たり質量 ０．６０ｋｇ／ｍ2
ガラス板の厚さと、有機層の厚さの比は、１：０．５００。
ガラス板の厚さと、有機層の厚さの比は、１：０．５００。
１ 軽量合わせガラス板、 １１ ガラス、 ２１ 有機層
Claims (32)
- − 輸送分野における車両キャビン用の内装要素としての、又は
− 輸送分野における、窓要素若しくはドア要素としての、又は窓若しくはドアの構成部材としての、又は間仕切りとしての、又は机要素としての、又は
− 航空機の内部窓ガラス板として、又は電気自動車の窓ガラス板としての、又は
− 建築分野における耐火性軽量部材としての、又は展示用ガラス板としての、又は家具の構成部材としての、
無機のガラス板若しくはガラスセラミック板と、有機層とを有する、軽量合わせガラス板において、前記軽量合わせガラス板の単位面積あたりの質量は、その下限が、０．５ｋｇ／ｍ２であり、その上限が５．５ｋｇ／ｍ２であり、１つ以上の無機のガラス板若しくはガラスセラミック板の総厚対、前記有機層の厚さの比が、１：０．０１から１：１であり、前記有機層の厚さは、４５０μｍ以下であり、前記軽量合わせガラス板は、JAR/FAR/CS 25, App.(Appendix) F, Part IV & AITM 2.0006に従って測定した絶対的な熱放出量が、６５ｋＷ×分／ｍ２未満であり、前記無機のガラス板が、リチウムアルミニウムケイ酸塩ガラス、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、アルカリ金属アルミノケイ酸塩ガラス、アルカリ金属不含のアルミノケイ酸塩ガラスから成り、かつ前記有機層が、硬化可能な熱硬化性反応性樹脂から、フェノールプラスト樹脂、アミノプラスト樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、又は架橋性ポリウレタン樹脂、又はポリメタクリレート反応性樹脂、及びポリアクリレートの反応性樹脂の群のポリマーから成る、前記軽量合わせガラス板。 - 前記単位面積あたりの質量の下限は、１ｋｇ／ｍ２以上であり、
前記単位面積あたりの質量の上限は、３ｋｇ／ｍ２以下であり、
前記１つ以上の無機のガラス板若しくはガラスセラミック板の総厚対、前記有機層の厚さの比が、１：０．０１から１：０．９であり、
前記有機層の厚さは、３５０μｍ以下であり、
前記軽量合わせガラス板は、JAR/FAR/CS 25, App.(Appendix) F, Part IV & AITM 2.0006に従って測定した絶対的な熱放出量が、５０ｋＷ×分／ｍ２未満である、請求項１に記載の軽量合わせガラス板。 - 前記軽量合わせガラス板が耐火性を有し、該耐火性は、FAR/JAR/CS 25, App. F, Part Iに従って測定した、垂直式ブンゼンバーナー試験において炎から外した後の残炎時間が、１５秒未満というものである、請求項１又は２に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記軽量合わせガラス板の透明度が、８０％超である、請求項１から３までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記軽量合わせガラス板の光学的な散乱性が、１．５％以下である、請求項１から４までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 無機のガラス板若しくはガラスセラミック板の厚さが、１ｍｍ以下であり、かつ２００μｍ以上である、請求項１から５までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記無機のガラス板が、化学的及び／又は熱により硬化させたリチウムアルミニウムケイ酸塩ガラス、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、アルカリ金属アルミノケイ酸塩ガラス、アルカリ金属不含のアルミノケイ酸塩ガラスから成る、請求項１から６までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記無機のガラスセラミック板が、セラミック化したアルミノケイ酸塩ガラス、若しくはリチウムアルミノケイ酸塩ガラスから成る、請求項１から７までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記無機のガラスセラミック板が化学的に硬化されセラミック化されたアルミノケイ酸塩ガラス又はリチウムアルミノケイ酸塩ガラスから成り、化学的な硬化のイオン交換深さが、３０μｍ以上である、請求項８に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記無機のガラス板若しくはガラスセラミック板の表面圧縮応力が、５００ＭＰａ以上である、請求項１から９までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記無機のガラス板若しくはガラスセラミック板の内部引張応力が、５０ＭＰａ以下である、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記無機のガラス板若しくはガラスセラミック板の４点曲げ強度が、５５０ＭＰａ以上である、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記無機のガラス板若しくはガラスセラミック板の弾性モジュールが、６８ＧＰａ以上である、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記無機のガラス板若しくはガラスセラミック板の剪断モジュールが、２５ＧＰａ以上である、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記無機のガラス板若しくはガラスセラミック板のビッカース硬度が、プレストレス加工されていない状態で、５００ＨＶ２／２０以上であるか、又は無機のガラス板若しくはガラスセラミック板のビッカース硬度は、プレストレス加工された状態で５５０ＨＶ２／２０以上である、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記無機のガラス板若しくはガラスセラミック板の透明度が、８０％超である、請求項１から１５までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記有機層がさらに充填剤を含有する、請求項１から１６までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記有機層の透明度が、８０％超であり、前記有機層によって前記軽量合わせガラス板の曇り度が、１％未満しか増加しない、請求項１から１７までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 外側に向かって見た前記有機層の表面が、その表面において１００ｎｍ以下という起伏度を有し、かつ３０ｎｍ以下という粗さＲＴを有する、請求項１から１８までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記有機層の光学的なリタデーションが、２０ｎｍ以下である、請求項１から１９までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記有機層の縦スジが、１００ｎｍ未満である、請求項１から２０までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記有機層の弾性モジュールが、５ＧＰａ未満である、請求項１から２１までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 前記無機のガラス板若しくはガラスセラミック板の屈折率と、前記有機層の屈折率との差が、０．３以下である、請求項１から２２までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板。
- 請求項１から２３までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板の製造方法であって、以下の工程：
・厚さが０．２〜１．１ｍｍである無機のガラス板若しくはガラスセラミック板を用意する工程、
・ガラス表面若しくはガラスセラミック表面を前処理する工程、
・厚さが１〜５００μｍの有機層を液相で直接施与する工程、
・有機層で被覆されたガラス板を個別化する工程、
を有することを特徴とする、前記製造方法。 - 請求項１から２３までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板の製造方法であって、以下の工程：
・厚さが０．２〜１．１ｍｍである無機のガラス板若しくはガラスセラミック板を用意する工程、
・ガラス板若しくはガラスセラミック板を個別化する工程、
・ガラス表面若しくはガラスセラミック表面を前処理する工程、
・厚さが１〜５００μｍの有機層を液相で直接施与する工程、
を有することを特徴とする、前記製造方法。 - 前記有機層の施与を、スピンコート、又はスプレースピンコートによって行う、請求項２４又は２５に記載の製造方法。
- 前記有機層の施与を、流しがけ、ローラ塗布、又は噴霧によって行う、請求項２４又は２５に記載の製造方法。
- 表面処理を被覆の前に、オゾン含有雰囲気におけるガラス表面若しくはガラスセラミック表面の紫外線照射、コロナ処理、火炎熱分解、火炎処理、及び／又はプラズマ処理のいずれかの方法により、又はこれらの処理２つ以上の組み合わせにより行う、請求項２４から２７までのいずれか１項に記載の製造方法。
- 被覆後に、熱、紫外線照射、赤外線照射、マイクロ波、電子線架橋、真空、及び／又はＲＩＭ（反応射出成形）いずれかの方法により、又はこれらの手段少なくとも２つの組み合わせにより、前記有機層を硬化させる、請求項２４から２８までのいずれか１項に記載の製造方法。
- 被覆後に有機層として、シリコーンポリマー、ゾルゲルポリマー、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリイミド、シクロオレフィンコポリマー、ポリアリレート、又はシリコーン樹脂が存在する、請求項２４から２９までのいずれか１項に記載の製造方法。
- 請求項１から２３までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板を用いた、航空機用内部窓ガラス板又は軽量窓ガラス板。
- 請求項１から２３までのいずれか１項に記載の軽量合わせガラス板を用いた、煙遮断要素。
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