KR102032036B1 - 유리 접합용재 및 복층 유리 - Google Patents

유리 접합용재 및 복층 유리

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요시하루 즈보이
마사하루 야마모토
마사루 후지요시
나루아키 도미타
고오지 가와하라
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히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
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Abstract

이 유리 접합용재(21)는 Al기합금으로 구성되어, 유리와 접합되는 제1층(11)과, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수가 11.5×10-6(K-1) 이하인 Fe-Ni기합금으로 구성되는 제2층(12)이 적어도 접합된 클래드재(1)로 이루어진다.

Description

유리 접합용재 및 복층 유리{GLASS BONDING MATERIAL AND MULTILAYER GLASS}
본 발명은, 유리 접합용재 및 유리 접합용재를 사용한 복층 유리에 관한 것이다.
종래, 복수매의 유리판이 간극을 두고 접합된 복층 유리가 알려져 있다. 그러한 복층 유리는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2002-12455호 공보에 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2002-12455호 공보에는, 소정의 간극을 두고 2매의 유리판이 대향 배치되어 있고, 2매의 유리판의 주연 단부(봉착부)의 전체 둘레가 유리 프릿(프릿 유리)에 의해 접합되어 있는 복층 유리가 개시되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 제2002-12455호 공보에 기재된 복층 유리에서는, 간극을 저압 공간으로 하기 위한 배기구가 형성되어 있음과 함께, 배기구 주변의 유리판과, Al판, 또는 426 합금(Fe-42Ni-6Cr 합금) 판재나 50 합금(Fe-50Ni 합금) 판재로 이루어지는 원판을 프릿 유리를 개재해서 접합함으로써, 배기구를 밀봉하도록 구성되어 있다.
특허 공개 제2002-12455호 공보
그러나 일본 특허 공개 제2002-12455호 공보에 기재된 복층 유리에서는, 더욱 간극을 고진공화(또한 저압화)해서 복층 유리의 단열 성능을 향상시킨 경우에는, 복층 유리의 한쪽 표면측과 다른 쪽 표면측에서 큰 온도차가 발생하고, 그 결과, 한쪽 표면측의 유리판과 다른 쪽 표면측의 유리판의 열팽창 정도가 크게 달라진다고 생각된다. 이로 인해, 2매의 유리판의 큰 열팽창 차에 기초하는 큰 열 응력이 외주연부에 배치된 프릿 유리에 가해지는 것에 기인하여, 프릿 유리에 크랙이나 파단 등이 발생하는 경우가 있다고 하는 문제점이 있다.
그래서, 외주연부의 봉착 부분에 변형이 가능한 금속 부재를 내장하고, 발생하는 응력을 완화함으로써, 봉착 부분을 보강하는 것이 검토되고 있다. 본 출원 발명자는, 유리와의 밀착성이 높다고 생각되는, 일본 특허 공개 제2002-12455호 공보의 배기구에 배치되는 Al판이나, 유리와의 열팽창 차가 작은 저팽창 판재를, 주연 단부(봉착부)에 내장되는 금속 부재, 즉 보강 부재로서 사용하는 것을 검토하였다. 그러나 본 출원 발명자는, Al판과 프릿 유리를 접합한 경우에는, Al판의 열팽창 계수가 큰 것에 기인하여, Al판과 프릿 유리나 소다석회 유리판의 사이에 큰 열팽창 차가 발생하고, 그 열팽창 차에 기초하는 큰 열 응력에 의해, 프릿 유리에 크랙이나 파단 등이 발생하는 경우가 있다고 하는 문제점을 발견하였다. 이로 인해, 외주연부의 전체 둘레에 배치되는 프릿 유리의 보강을 위해서, 외주연부의 전체 둘레에 있어서 프릿 유리와 Al판을 접합했을 경우에는, 광범위하게 Al판이 배치되는 것에 기인해서 광범위하게 열팽창 차에 기초하는 큰 열 응력이 가해지므로, 프릿 유리에 크랙이나 파단 등이 한층 발생하기 쉽다고 생각된다.
또한, 본 출원 발명자는 Fe-42Ni-6Cr 합금 판재 또는 Fe-50Ni 합금 판재와 같은 저팽창 판재와 프릿 유리를 접합한 경우에는, 프릿 유리와 저팽창 판재 사이의 박리 강도(필 강도)가 작아, 그 결과, 저팽창 판재가 프릿 유리로부터 박리되기 쉽다고 하는 문제점이 있음을 알아내었다. 이로 인해, 외주연부의 전체 둘레에 배치되는 프릿 유리의 보강을 위해서, 외주연부의 전체 둘레에 있어서 프릿 유리와 저팽창 판재를 접합한 경우에는, 저팽창 판재가 프릿 유리로부터 박리되기 쉬운 것에 기인하여, 2매의 유리판을 충분히 접합할 수 없다고 생각된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 하나의 목적은, 접합하는 유리의 종류에 대응하면서도, 유리 접합용재에 기인해서 유리에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제하면서, 유리 접합용재가 유리로부터 박리되는 것을 억제할 수 있는 구성을 갖는 유리 접합용재 및 그 유리 접합용재를 사용한 복층 유리를 제공하는 것이다.
본 출원 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 이하의 구성에 의해 상기 과제가 해결 가능하다는 것을 알아내었다. 즉, 본 발명의 제1 국면에 의한 유리 접합용재는, Al기합금으로 구성되어, 유리와 접합되는 제1층과, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수가 11.5×10-6(K-1) 이하인 Fe-Ni기합금으로 구성되는 제2층이 적어도 접합된 클래드재로 이루어진다. 또한, 「Al기합금」에는 Al 합금뿐만 아니라, A1000번대의 순(純)Al도 포함된다. 또한, 「Fe-Ni기합금」에는, Fe-Ni 합금뿐만 아니라, 예를 들어 Fe-Ni-Co 합금이나 Fe-Ni-Cr 합금, Fe-Ni-Co-Cr 합금 등의, Fe 및 Ni 이외의 원소를 함유하는 합금도 포함된다.
본 발명의 제1 국면에 의한 유리 접합용재는, 상기와 같이 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수가 11.5×10-6(K-1) 이하인 Fe-Ni기합금으로 구성되는 제2층을 갖는 클래드재로 함으로써, Al기합금으로 구성되는 제1층이 열팽창하는 것을, 일반적으로 Al기합금보다도 저팽창인, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수가 11.5×10-6(K-1) 이하인 Fe-Ni기합금으로 구성되는 제2층에 의해 억제할 수 있다. 이에 의해, 유리 접합용재의 전체에 있어서의 열팽창 계수를 작게 할 수 있으므로, 유리에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, Al기합금으로 구성되어, 유리와 접합되는 제1층을 갖는 클래드재로 함으로써, 유리 접합용재가 유리로부터 박리되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 이 효과는, 실험에 의해 확인이 완료되었다. 이들의 결과, 유리에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제하면서, 유리로부터 유리 접합용재가 박리되는 것을 억제할 수 있다. 또한, Al기합금으로 구성되어, 유리와 접합되는 제1층과, Fe-Ni기합금으로 구성되는 제2층이 적어도 접합된 클래드재에서는, 금속층(제1층 및 제2층)이 서로 접합된 영역에 원자 확산이나 화합물 형성 등이 발생하고 있으므로, 제1층과 제2층을 단순한 접착 등에 의해 접합하는 경우와 비교하여, 제1층과 제2층의 접합이 보다 강고해진다. 따라서, 상술한 클래드재로 이루어지는 유리 접합용재는, 제1층과 제2층이 용이하게 박리되는 일이 없으므로, 복층 유리의 내부(유리판끼리의 간극)가 저압화되어서 고진공이라도, 제1층과 제2층과의 접합부에 있어서의 밀봉성이 손상되지 않으므로, 밀봉 유지에 적합한 유리 접합용재가 된다.
상기 제1 국면에 의한 유리 접합용재에 있어서, 바람직하게는 클래드재의 영률은, 110GPa 이하이다. 이와 같이 구성하면, 클래드재로 이루어지는 유리 접합용재를 탄성 변형시키기 쉽게 할 수 있다. 여기서, 유리 접합용재가 탄성 변형된 만큼, 유리 접합용재가 유리로부터 박리되려고 할 때의 박리 개시점[도 10에 도시하는 접합단부(600b)]과, 유리와 유리 접합용재와의 접합면에 대하여 도 10에 화살표로 나타내는 수직인 하중이 가해지는 유리 접합용재의 부분[도 10에 도시하는 굽힘 변형부(600c)]과의 접합면에 평행한 방향에 있어서의 거리(도 10에 도시하는 거리 L)가 짧아진다. 즉, 클래드재의 영률이 큰 경우의 도 10에 도시하는 거리 L보다도, 영률이 작은 경우의 도 11에 도시하는 거리 L쪽이, 상술한 접합면에 평행한 방향에 있어서의 거리가 작아지므로, 박리 개시점에 가해지는 응력을 작게 할 수 있다. 또한, 이것은 유리와 유리 접합용재와의 접합 강도를 평가하는 하나의 수법으로서의 필 모드(접합면 중, 접합단부를 박리 개시점으로 하여 유리 접합용재가 접합된 유리로부터 박리되는 모드)에 있어서의 접합 강도(필 강도)의 측정에 있어서, 본질적인 접합성을 의도하는 밀착성이 동일 정도인 경우, 영률이 작은 재료쪽이 보다 높은 강도를 얻을 수 있다고 하는 새로운 현상을 알아낸 것에 기초한다. 이에 의해, 유리 접합용재가 유리로부터 박리되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 제1 국면에 의한 유리 접합용재에 있어서, 바람직하게는 제1층은, 유리로서의 프릿 유리를 개재해서 소다석회 유리에 접합되어 있으며, 클래드재의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X×10-6(K-1)은 7.5≤X≤11.5의 관계를 충족시킨다. 이와 같이 구성하면, 클래드재로 이루어지는 유리 접합용재가 소다석회 유리나 프릿 유리의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수[8.5×10-6(K-1)]에 가까운 열팽창을 가짐으로써, 소다석회 유리나 소다석회 유리와 유리 접합용재 사이의 프릿 유리에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 유리 접합용재와 소다석회 유리를 프릿 유리를 개재해서 가열 접합할 때에, 그들은 소정의 온도로 가열된 후에 냉각된다. 그 냉각 과정이나 냉각 후에 있어서, 클래드재의 열팽창 계수가 소다석회 유리의 열팽창 계수보다도 큰 경우에는, 클래드재로 이루어지는 유리 접합용재와 소다석회 유리와의 열팽창 차에 기인하여, 소다석회 유리에 압축 방향으로 힘이 작용하는 한편, 클래드재의 열팽창 계수가 소다석회 유리의 열팽창 계수보다도 작은 경우에는, 소다석회 유리에 인장 방향으로 힘이 작용한다. 여기서, 유리는 압축 방향의 힘에는 강하여 크랙이나 파단이 발생하기 어려운 한편, 인장 방향의 힘에는 약하여 크랙이나 파단이 발생하기 쉽다고 하는 성질을 갖고 있다. 본 발명에서는, 이 유리의 성질에 착안하여, 소다석회 유리의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수[8.5×10-6(K-1)]보다도 작은 범위에 있어서의 클래드재의 열팽창 계수 X×10-6(K-1)의 허용 범위를, 7.5×10-6(K-1) 이상의 범위로 좁게 설정함으로써, 크랙이나 파단이 발생하기 쉬운 인장 방향의 힘이 작용하는 경우에도, 유리(특히 프릿 유리)에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 소다석회 유리의 열팽창 계수보다도 큰 범위에 있어서의 클래드재의 열팽창 계수 X×10-6(K-1)의 허용 범위를, 11.5×10-6(K-1) 이하의 범위로 넓게 설정함으로써, 유리(특히 프릿 유리)에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 충분히 억제할 수 있다. 따라서, 클래드재를 선택함으로써, 접합하는 유리의 종류에 대응할 수 있는 유리 접합용재를 얻을 수 있다.
상기 제1 국면에 의한 유리 접합용재에 있어서, 바람직하게는 Al기합금으로 구성되는 제1층의 영률은, Fe-Ni기합금으로 구성되는 제2층의 영률보다도 작고, 제1층의 두께는, 제2층의 두께 이상이다. 이와 같이 구성하면, 영률이 작은 제1층의 두께를 충분히 확보할 수 있으므로, 클래드재로 이루어지는 유리 접합용재를 탄성 변형시키기 쉽게 할 수 있고, 그 결과, 유리 접합용재의 필 강도를 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 유리 접합용재가 유리로부터 박리되는 것을 보다 억제할 수 있다.
상기 제1 국면에 의한 유리 접합용재에 있어서, 바람직하게는 Fe-Ni기합금으로 구성되는 제2층은, 클래드재의 두께 방향에 있어서, 제1층과 유리가 접합되는 영역과 대향하는 위치에 배치되어 있다. 즉, 클래드재의 두께 방향에 있어서, 일반적으로 Al기합금보다도 저팽창의 Fe-Ni기합금으로 구성되는 제2층이, 제1층과 유리가 접합되는 영역과 대향하는 위치에 적어도 배치됨으로써, Al기합금으로 구성되는 제1층이 열팽창하는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 이에 의해, 열팽창이 큰 Al기합금으로 구성되는 제1층을 유리에 접합한 경우에도, 유리에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 이 구성에 있어서, 오버레이형의 클래드재와 같이 제1층에 대하여 제2층을 형성한 클래드재로 구성함으로써, 클래드재의 제조를 보다 용이하게 할 수 있다.
상기 제1 국면에 의한 유리 접합용재에 있어서, 바람직하게는 클래드재는, 제1층과, 제2층과, Al기합금으로 구성되어, 제1층이 접합되는 면과는 반대측의 제2층의 면에 접합되는 제3층이 접합된 3층 구조의 오버레이형의 클래드재로 이루어진다. 이와 같이 구성하면, 제2층의 양 표면에 동종의 Al기합금으로 구성되는 제1층 및 제3층이 배치되므로, 클래드재의 제작 시에 클래드재의 한쪽 표면측이 다른 쪽 표면측보다도 크게 변형되는(연장되는) 것에 기인하여, 클래드재에 휨이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 클래드재가 제1층, 제2층 및 제3층이 전체면에 배치된 오버레이형의 클래드재로 이루어짐으로써, 클래드재의 일부분에만 층구조가 형성되는 인레이형이나 에지레이형의 클래드재와 비교하여, 클래드재를 용이하게 형성할 수 있다. 이 결과, 3층 구조의 오버레이형의 클래드재를 유리 접합용재로서 사용함으로써, 유리 접합용재를 효율적으로 제작할 수 있다.
이 경우, 바람직하게는 제1층과 제3층은, 대략 동일한 두께를 갖는다. 이와 같이 구성하면, 제1층 및 제3층이 동종의 Al기합금으로 구성될 뿐만 아니라, 대략 동일한 두께를 가짐으로써, 클래드재의 휨을 억제할 수 있음과 함께, 클래드재로 이루어지는 유리 접합용재의 표리를 엄밀하게 구별할 필요가 없으므로, 유리 접합용재의 취급을 용이하게 할 수 있다.
상기 제1 국면에 의한 유리 접합용재에 있어서, 바람직하게는 제2층을 구성하는 Fe-Ni기합금은, 28 질량% 이상 50 질량% 이하의 Ni와, 0 질량% 이상 20 질량% 이하의 Co와, 0 질량% 이상 8 질량% 이하의 Cr과, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 구성되어 있다. 또한, 0 질량% 이상의 Co 또는 Cr을 함유한다고 하는 것은, Co 및 Cr은 임의의 금속 원소이며, Fe-Ni기합금에 함유되지 않아도 되는 것을 나타낸다. 이와 같이 구성하면, 제2층을 구성하는 Fe-Ni기합금이 적어도 28 질량% 이상 50 질량% 이하의 Ni를 함유함으로써, 제2층을 확실하게 저팽창으로 할 수 있다. 또한, Fe-Ni기합금이 Co를 함유할 경우에는, 그 함유량에 따라서 Fe-Ni기합금의 큐리점(열팽창 곡선에 있어서의 변이점)을 높게 할 수 있으므로, 제2층 및 클래드재의 열팽창 계수를 작은 상태로 유지할 수 있다. 또한, Fe-Ni기합금에 있어서의 Co 함유량은 20 질량% 이하인 것이 보다 바람직하고, 고가인 Co의 사용량을 억제할 수 있다. 또한, Fe-Ni기합금이 Cr을 함유할 경우에는, 그 함유량에 따라서 제2층의 내식성을 향상시킬 수 있다. 또한, Fe-Ni기합금이 8 질량% 이하의 Cr을 함유함으로써, 제2층의 내식성을 향상시키면서, Fe-Ni기합금의 열팽창 계수가 커지는 것을 억제할 수 있다.
이 경우, 바람직하게는 제2층을 구성하는 Fe-Ni기합금은, 4 질량% 이상 8 질량% 이하의 Cr을 함유한다. 이와 같이 구성하면, Fe-Ni기합금이 4 질량% 이상의 Cr을 함유함으로써, Fe-Ni기합금의 내식성을 확실하게 향상시킬 수 있다.
상기 제1 국면에 의한 유리 접합용재에 있어서, 바람직하게는 제1층을 구성하는 Al기합금은, 99.0 질량% 이상의 Al을 함유한다. 이와 같이 구성하면, Al기합금에 함유되는 Al 이외의 원소로 이루어지는 불순물(예를 들어, Mg나 Si 등)을 감소시킬 수 있으므로, 제1층을 구성하는 Al기합금과 유리와의 접합을 보다 양호하게 할 수 있다. 또한, 이 효과도, 실험에 의해 확인이 완료되었다.
상기 제1 국면에 의한 유리 접합용재에 있어서, 바람직하게는 진공 복층 유리의 봉착부에 사용된다. 본 발명의 유리 접합용재를 진공 복층 유리의 봉착부에 사용함으로써, 높은 단열성을 갖는 진공 복층 유리의 한쪽 표면측과 다른 쪽 표면측에서 큰 온도차가 발생하기 쉬운 것에 기인하여 큰 열 응력이 가해지기 쉬운 진공 복층 유리의 봉착부에 배치되는 유리에, 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제하면서, 유리로부터 유리 접합용재가 박리되는 것을 억제할 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 유리 접합용재를 진공 복층 유리의 봉착부에 사용하는 것은 매우 효과적이다.
상기 클래드재의 영률이 110GPa 이하인 구성에 있어서, 바람직하게는 클래드재의 영률은 85GPa 이상 100GPa 이하이다. 이와 같이 구성하면, 클래드재의 강성을 유지하면서, 유리 접합용재가 유리로부터 박리되는 것을 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 제1층의 두께가 상기 제2층의 두께 이상인 구성에 있어서, 바람직하게는 제1층의 두께는, 제2층의 두께의 2배 이상이다. 이와 같이 구성하면, 영률이 작은 제1층의 두께를 더 충분히 확보할 수 있으므로, 유리 접합용재의 필 강도를 보다 향상시킬 수 있다.
상기 제1 국면에 의한 유리 접합용재에 있어서, 바람직하게는 제2층은, 제1층과 유리가 접합되지 않는 영역과 대향하는 위치에는 배치되지 않고, 제1층과 유리가 접합되는 영역과 대향하는 위치에 배치되어 있다. 이와 같이 구성하면, 제1층과 유리가 접합되는 영역과 대향하는 위치에 제2층을 배치하여, 제1층과 유리가 접합되는 영역에서의 제1층이 열팽창하는 것을 확실하게 억제하면서, 제2층을 구성하는 Fe-Ni기합금의 사용량을 저감시킬 수 있다.
상기 제1 국면에 의한 유리 접합용재에 있어서, 바람직하게는 Al기합금으로 구성되는 제1층의 영률은, Fe-Ni기합금으로 구성되는 제2층의 영률보다도 작고, 제1층은, 제1층과 유리가 접합되는 영역과 제1층과 유리가 접합되지 않는 영역의 양쪽에 배치되어 있다. 이와 같이 구성하면, 제1층과 유리가 접합되는 영역에서 유리 접합용재와 유리의 접합을 확보하면서, 영률이 작은 제1층에 의해 유리가 접합되지 않는 영역에서 유리에 가해지는 응력을 완화하여, 유리에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
상기 제1 국면에 의한 유리 접합용재에 있어서, 바람직하게는, 제2층은, 제1층과 유리가 접합되는 영역과 대향하는 위치에 있어서, 제1층과 유리가 접합되는 영역과는 반대측의 표면에 배치되어 있다. 이와 같이 구성하면, 제2층을 유리 접합용재의 표면에 노출되지 않도록 배치하는 경우와 비교하여, 용이하게 클래드재를 제작할 수 있다.
상기 제1 국면에 의한 유리 접합용재에 있어서, 바람직하게는 클래드재는, 제1층과 유리가 접합되는 영역에 설치되고, 유리가 접합되는 부재와의 접합면에 대하여 대략 평행하게 연장되는 한 쌍의 평행부와, 한 쌍의 평행부를 접속하도록, 접합면에 대하여 경사진 상태에서 연장되는 경사부를 포함한다. 이와 같이 구성하면, 한 쌍의 평행부에 의해 유리 접합용재와 유리가 접합되는 부재의 접합을 양호하게 확보하면서, 경사부에 의해 부재를 이격시켜서 부재 사이에 용이하게 간극을 형성할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어 진공 복층 유리에 유리 접합용재가 사용될 때에, 용이하게 진공 복층 유리에 간극을 형성하여, 간극 내를 진공으로 할 수 있다.
또한, 진공 복층 유리에 상기 유리 접합용재를 적용함으로써, 하기와 같은 구성을 갖는 진공 복층 유리를 제공할 수 있다. 즉, 서로 대향하는 2매의 유리판 사이에 간극이 형성된 진공 복층 유리이며, 간극은 유리 접합용재와 프릿 유리로 이루어지는 봉착부에 의해 2매의 유리판의 주위 영역이 봉착됨으로써 밀폐되어 있고, 주위 영역에는 진공 복층 유리의 두께 방향으로부터 보아, 진공 복층 유리의 주위를 따라서 링 형상으로 형성된 유리 접합용재가 배치되어 있음과 함께, 주위 영역은 한쪽의 상기 유리판의 주위에 형성되어 있는 제1 유리와 접합하는 영역과, 다른 쪽의 상기 유리판의 주위에 형성되어 있는 제2 유리와 접합하는 영역을 포함하고, 제1 유리와 접합하는 영역 및 제2 유리와 접합하는 영역에서는, 모두 간극이 밀폐되도록 봉착부와 유리판이 접합되어 있는, 진공 복층 유리를 제공할 수 있다.
본 발명의 제2 국면에 의한 복층 유리는, 복수매의 유리판이 간극을 두고 배치되어 있고, 복수매의 유리판 주위가 봉착부에 의해 접합됨으로써 형성된 복층 유리이며, 봉착부가 Al기합금으로 구성되어, 유리와 접합되는 제1층과, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수가 11.5×10-6(K-1) 이하인 Fe-Ni기합금으로 구성되는 제2층이 적어도 접합된 클래드재로 이루어지는 유리 접합용재를 포함하고 있다. 이와 같이 구성하면, 유리에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제하면서, 유리로부터 박리되는 것을 억제할 수 있는 유리 접합용재를 사용하여, 복수매의 유리판이 간극을 둔 상태에서 접합된 복층 유리를 얻을 수 있다.
상기 제2 국면에 의한 복층 유리에 있어서, 바람직하게는, 봉착부는 프릿 유리와 유리 접합용재를 접합시킴으로써 형성되어 있다. 이와 같이 구성하면, 프릿 유리에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제하면서, 프릿 유리로부터 유리 접합용재가 박리되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 복수매의 유리판과 봉착부의 프릿 유리를 접합할 때에는, 저온에서 프릿 유리가 용융하기 때문에, 용이하게 유리끼리의 접합을 형성할 수 있음과 함께, 봉착부와 유리판이 박리되는 것을 억제할 수 있다.
상기 제2 국면에 의한 복층 유리에 있어서, 바람직하게는, 간극은 저압화되어 있다. 이와 같이 구성하면, 유리로부터 유리 접합용재가 박리되는 것이 억제된 복층 유리에 있어서, 유리판끼리의 간극에 있어서의 열전도성을 저하시킬 수 있으므로, 단열 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 접합하는 유리의 종류에 대응하면서도, 유리 접합용재에 기인해서 유리에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제하면서, 유리 접합용재가 유리로부터 박리되는 것을 억제할 수 있는 구성을 갖는 유리 접합용재 및 그 유리 접합용재를 사용한 복층 유리를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 진공 복층 유리를 나타낸 사시도이다.
도 2는, 도 1의 110-110선을 따른 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 보강 부재의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태의 제1 변형예에 의한 보강 부재의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시 형태의 제2 변형예에 의한 보강 부재의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 제1 실시 형태의 제3 변형예에 의한 보강 부재의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 진공 복층 유리의 봉착부를 나타낸 확대 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 보강 부재의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 제2 실시 형태의 변형예에 의한 보강 부재의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 필 강도 시험(영률 대)을 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 필 강도 시험(영률 소)을 설명하기 위한 모식도이다.
도 12는, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 제1 실시예의 비교예의 결과를 나타낸 표이다.
도 13은, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 제1 실시예의 실시예의 결과를 나타낸 표이다.
도 14는, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 제2 실시예의 결과를 나타낸 표이다.
도 15는, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 제3 실시예의 결과를 나타낸 표이다.
도 16은, 참고예(내식성 시험)의 결과를 나타낸 표이다.
이하, 본 발명을 구체화한 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
(제1 실시 형태)
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 진공 복층 유리(100)의 구성에 대해서 설명한다. 또한, 진공 복층 유리(100)는, 본 발명에 있어서의 「복층 유리」의 일례이다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의한 진공 복층 유리(100)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 소정의 간극(S1)을 두고 대향 배치된 2매의 유리판(10a 및 10b)과, 진공 복층 유리(100)의 주연부 전체 둘레에 걸쳐 설치된 봉착부(A)(주위 영역)에 배치되어, 유리판(10a)과 유리판(10b)을 간극(S1)을 두고 봉착하기 위한 봉착 부재(20)를 구비하고 있다. 또한, 유리판(10a)과 유리판(10b)과의 간극(S1)의 두께 방향(Z 방향)의 길이(간격 D1)는, 약 200㎛이다. 또한, 봉착 부재(20)는 클래드재로 이루어지는 대략 Z 형상의 보강 부재(21)와, 보강 부재(21)와 유리판(10a) 사이에 배치되어, 보강 부재(21)와 유리판(10a)을 접합하는 프릿 유리(22a)와, 보강 부재(21)와 유리판(10b) 사이에 배치되어, 보강 부재(21)와 유리판(10b)을 접합하는 프릿 유리(22b)를 포함하고 있다. 또한, 프릿 유리(22a 및 22b)는, 본 발명에 있어서의 「유리」의 일례이다.
유리판(10a 및 10b)은, 규사(SiO2), 탄산나트륨(Na2CO3) 및 탄산칼슘(CaCO3) 등을 원료로 해서 제작되어, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수가 약 8.5×10-6(K-1)인 소다석회 유리의 판재로 구성되어 있다. 또한, 유리판(10a 및 10b)은, 본 발명에 있어서의 「소다석회 유리」의 일례이다.
또한, Z1측의 유리판(10a)은 Z 방향으로부터 평면적으로 보아 직사각형 형상으로 형성되어 있음과 함께, Z2측의 유리판(10b)은, Z 방향으로부터 평면적으로 보아, Z1측의 유리판(10a)보다도 큰 직사각형 형상으로 형성되어 있다.
또한, Z1측의 유리판(10a)과 유리판(10b) 사이에는, 소정의 간극(S1)을 확보하기 위한 스페이서(30)가 복수 배치되어 있다. 또한, 유리판(10a)과 유리판(10b) 사이의 간극(S1)은, 예를 들어 도시하지 않은 배기구로부터 탈기(진공화)됨으로써, 대기압보다도 낮은 약 0.001Pa 이상 약 0.2Pa 이하의 압력이 되도록 감압(저압화)되어 있다. 이 결과, 유리판(10a)과 유리판(10b) 사이의 간극(S1)에는 열을 전도하기 위한 매체가 부족하므로, 유리판(10a)과 유리판(10b) 사이에서 열의 수수가 억제되어, 그 결과, 유리판(10a) 및 유리판(10b) 중 일방측의 열이 타방측으로 이동하기 어렵게 구성되어 있다. 이러한 진공 복층 유리(100)를, 예를 들어 주거 창에 배치한 경우에는, 주거 밖과 주거 안의 온도차[유리판(10a)과 유리판(10b)과의 온도차]는 커지기는 하지만, 진공 복층 유리가 아닌 유리를 사용한 창보다도 주거 안과 밖의 열의 출입을 적게 할 수 있으므로, 창에 기인한 주거 안의 온도 변화를 억제할 수 있다.
한편, 유리판(10a)과 유리판(10b)의 온도차가 커짐에 따라, 봉착 부재(20)에 가해지는 유리판(10a)과 유리판(10b) 사이의 열팽창 차에 기인하는 열 응력이 커진다. 이로 인해, 봉착 부재(20)에 있어서, 보강 부재(21)와 프릿 유리(22a)의 접합 영역 R1에 가해지는 응력이나, 보강 부재(21)와 프릿 유리(22b)의 접합 영역 R2에 가해지는 응력이 커진다.
예를 들어, 도 2에 있어서, 유리판(10a) 측이 고온이 되어, 유리판(10b) 측이 저온의 상태일 경우에는, 유리판(10a)이 열팽창한다. 이때, 유리판(10a)의 단부가 보다 외측으로 이동함으로써, 보강 부재(21)는, 도 2에 도시하는 비스듬한 상태로부터, 서서히 상승하여, Z 형상으로부터 L 형상에 가깝게 변형된다. 또한, 보강 부재(21)에 유리판(10a)으로부터 외측을 향하는 힘이 가해짐으로써, 접합 영역 R2의 접합단부에는, 필 모드「프릿 유리(22b)와 보강 부재(21)와의 접합 영역 R2에 있어서의 접합면 중, 인장되는 측의 접합단부[도 10에 도시하는 접합단부(600b)]에 응력이 집중함으로써, 접합단부를 박리 개시점으로 하여 보강 부재(21)가 프릿 유리(22b)로부터 박리되는 모드」의 응력이 가해진다. 이로 인해, 프릿 유리(22b)에 큰 응력이 발생해서 크랙이나 파단이 발생하기 쉬워짐과 함께, 프릿 유리(22b)와 보강 부재(21) 사이에 유리판(10b)의 면 내 방향을 따른 박리 방향의 힘 F1(도 2 참조)이 작용함으로써, 프릿 유리(22b)와 보강 부재(21)가 박리되기 쉬워진다. 이 결과로부터, 봉착 부재(20)[프릿 유리(22b)와 보강 부재(21) 사이]의 접합 강도는, 상술한 필 모드에서 평가할 필요가 있다.
봉착 부재(20)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 진공 복층 유리(100)의 주연부 전체 둘레(주위)를 따라 설치된 봉착부(A)에 배치되도록 프레임 형상(링 형상)으로 형성되어 있다. 또한, 봉착부(A)는, 도 2에 도시한 바와 같이, Z1측의 유리판(10a)의 주연과 Z2측의 유리판(10b)의 주연을 접속하도록 배치되어 있다. 또한, 봉착부(A)에 있어서, 봉착 부재(20)의 상면과 양측면이 외부에 노출되어 있다.
또한, 봉착 부재(20)의 프릿 유리(22a)는, 접합 영역 R1(제1 유리와 접합하는 영역)에 있어서, 유리판(10a)의 주연부의 상면(Z1측)에 배치된 상태에서, 유리판(10a)에 접합되어 있다. 또한, 프릿 유리(22b)는 접합 영역 R2(제2 유리와 접합하는 영역)에 있어서, 유리판(10b)의 주연부 상면에 배치된 상태에서, 유리판(10b)에 접합되어 있다. 이에 의해, 유리판(10a 및 10b)의 간극(S1)이 봉착 부재(20)에 의해 밀폐되도록 구성되어 있다. 또한, 프릿 유리(22b)는 프릿 유리(22a)보다도 외측에 위치하도록 구성되어 있다.
또한, 프릿 유리(22a 및 22b)는, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수가 약 8×10-6(K-1)인 Bi2O3계의 프릿 유리의 고화물로 구성되어 있다. 또한, Bi2O3계의 프릿 유리라 함은, 구체적으로는 Bi2O3을 주로 함유하는 분말 상태 유리 프릿을 저온에서 용융한 후의 유리를 의미하고 있다. 즉, 프릿 유리(22a 및 22b)를 구성하는 Bi2O3계의 프릿 유리는, 소다석회 유리의 열팽창 계수[약 8.5×10-6(K-1)] 근방의 열팽창 계수를 가짐으로써, 소다석회 유리와 대략 같은 열팽창을 하도록 구성되어 있다.
또한, 프릿 유리(22a 및 22b)는, 유리판(10a)의 주연부의 상면 및 유리판(10b)의 주연부의 상면에 Bi2O3계의 분말 상태 유리 프릿을 페이스트 상태로 한 것을 각각 배치한 상태에서, 약 500℃에서 용융시킨 후에 고화시킴으로써, 보강 부재(21)와 유리판(10a) 사이 및, 보강 부재(21)와 유리판(10b) 사이에 각각 형성되게 구성되어 있다.
보강 부재(21)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 봉착부(A)의 전체에 배치되도록 프레임 형상으로 형성되어 있다. 또한, 보강 부재(21)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 프릿 유리(22a)와 접합되는 평탄면 형상의 내측단부(21a)와, 내측단부(21a)보다도 하방(Z2측)에 위치하고, 프릿 유리(22b)와 접합되는 평탄면 형상의 외측단부(21b)와, 내측단부(21a)와 외측단부(21b)를 접속하는 경사부(21c)를 갖고 있다. 이 결과, 보강 부재(21)의 단면 형상이 Z자인 양단부를 잡아 늘인 것과 같은 대략 Z 형상이 되도록 구성되어 있다. 또한, 보강 부재(21)는, 미리 절곡 가공됨으로써, 경사부(21c)가 형성되어 있다. 또한, 보강 부재(21)의 두께 t1(도 3 참조)은, 약 100㎛ 이상 약 500㎛ 이하이다. 또한, 내측단부(21a) 및 외측단부(21b)는, 본 발명에 있어서의 「평행부」의 일례이다.
또한, 내측단부(21a)는, 접합 영역 R1에 형성되어 있다. 그리고 내측단부(21a)는, 유리판(10a)에 있어서의 프릿 유리(22a)와의 접합면(10c)에 대하여, 대략 평행하게 연장되도록 형성되어 있다. 또한, 외측단부(21b)는, 접합 영역 R2에 형성되어 있다. 그리고 외측단부(21b)는, 유리판(10b)에 있어서의 프릿 유리(22b)와의 접합면(10d)에 대하여, 대략 평행하게 연장되도록 형성되어 있다.
또한, 경사부(21c)는, 비접합 영역 R3에 설치되어 있다. 그리고 경사부(21c)는, 접합면(10c 및 10d)에 대하여 경사진 상태에서 연장되도록 형성되어 있다.
여기서, 제1 실시 형태에서는, 보강 부재(21)의 영률은, 약 110GPa 이하가 되도록 구성되어 있다. 즉, 보강 부재(21)는, 가해지는 외력에 대하여 탄성 변형하기 쉬운 성질을 갖고 있다. 또한, 보강 부재(21)가 탄성 변형된 만큼, 보강 부재(21)가 프릿 유리(22a 또는 22b)로부터 박리되려고 할 때의 박리 개시점[도 10에 도시하는 접합단부(600b)]과, 프릿 유리(22a 또는 22b)와 보강 부재(21)의 접합면에 비하여 도 10에 화살표로 나타내는 수직인 하중이 가해지는 보강 부재(21)의 부분[도 10에 도시하는 굽힘 변형부(600c)]과의 접합면에 평행인 방향에 있어서의 거리(도 10에 도시하는 거리 L)가 짧아진다. 즉, 클래드재(1)의 영률이 큰 경우의 도 10에 도시하는 거리 L보다도, 영률이 작은 경우의 도 11에 도시하는 거리 L쪽이, 상술한 접합면에 평행인 방향에 있어서의 거리가 작아지므로, 박리 개시점에 가해지는 응력을 작게 할 수 있다. 또한, 이것은, 프릿 유리(22a 또는 22b)와 보강 부재(21)의 접합 강도를 평가하는 하나의 수법으로서의 필 모드[접합면 중, 접합단부를 박리 개시점으로 하여 보강 부재(21)가 접합된 프릿 유리(22a 또는 22b)로부터 박리되는 모드]에 있어서의 접합 강도(필 강도)의 측정에 있어서, 본질적인 접합성을 의도하는 밀착성이 동일 정도인 경우, 영률이 작은 재료 쪽이 보다 높은 강도가 얻어진다고 하는 새로운 현상을 발견한 것에 기초한다. 이에 의해, 보강 부재(21)가 프릿 유리(22a 또는 22b)로부터 박리되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 보강 부재(21)의 영률은, 약 85GPa 이상인 것이 바람직하다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 보강 부재(21)의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X×10-6(K-1)은 약 7.5≤X≤11.5의 관계를 충족시키도록 구성되어 있다. 즉, 보강 부재(21)는, 소다석회 유리[열팽창 계수 : 약 8.5×10-6(K-1)]나 Bi2O3계의 프릿 유리[열팽창 계수 : 약 8×10-6(K-1)] 근방의 열팽창 계수를 가짐으로써, 소다석회 유리 및 Bi2O3계의 프릿 유리와 대략 같은 열팽창을 하도록 구성되어 있다. 이 결과, 유리판(10a)과 유리판(10b)의 온도차가 큰 경우에도, 보강 부재(21)에 의해 프릿 유리(22a 및 22b)에 큰 응력이 발생하거나, 면 내 방향을 따른 박리 방향의 힘 F1이 작용하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 보강 부재(21)는 3층 구조의 오버레이형의 클래드재(1)로 구성되어 있다. 구체적으로는, 보강 부재(21)는, Z2측에 형성되는 프릿 유리(22a 및 22b)에 접합되어, Al기합금으로 구성되는 Al층(11)과, Z2측의 표면에 Al층(11)이 접합되어, Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(12)과, 코어재층(12)의 Z1측의 표면에 접합되어, Al기합금으로 구성되는 Al층(13)이 접합된 3층 구조의 클래드재(1)로 구성되어 있다. 또한, Al층(11)과 코어재층(12)이 코어재층(12)의 Z2측의 표면 전체면에 있어서 접합되어 있음과 함께, 코어재층(12)과 Al층(13)이 코어재층(12)의 Z1측의 표면 전체면에 있어서 접합되어 있음으로써, 클래드재(1)는 오버레이형의 클래드재를 구성하고 있다. 또한, Al층(11)과 코어재층(12)은 원자 확산이나 화합물 형성 등에 의해 견고하게 접합되어 있음과 함께, 코어재층(12)과 Al층(13)은 원자 확산이나 화합물 형성 등에 의해 견고하게 접합되어 있다. 또한, 보강 부재(21)는 클래드재(1)로 이루어지는 본 발명의 「유리 접합용재」의 일례이며, Al층(11), 코어재층(12) 및 Al층(13)은, 각각 본 발명에 있어서의 「제1층」, 「제2층」 및 「제3층」의 일례이다.
또한, 클래드재(1)로 이루어지는 보강 부재(21)는, 하면(Z2측의 면)의 Al층(11)에 있어서, 프릿 유리(22a 및 22b)와 접합되어 있다. 즉, 보강 부재(21)[Al층(11)]의 하면의 일부는, 프릿 유리(22a 및 22b)와 접합되는 접합면으로서 구성되어 있다. 또한, 보강 부재(21)를 구성하는 클래드재(1)가 금속의 적층체인 것에 의해, 클래드재(1)는 접합되는 유리와 비교해서 탄성 변형이나 소성 변형하기 쉬우므로(크랙이나 파단이 발생하기 어려움), 열팽창에 의한 변형을 어느 정도 완화 가능하도록 구성되어 있다.
Al층(11 및 13)은, 동일한 Al기합금으로 이루어지도록 구성되어 있음과 함께, 두께 방향(Z 방향)으로 대략 동일한 두께 t2를 갖도록 구성되어 있다. 이 Al층(11 및 13)의 표면은, 프릿 유리 등의 유리에 대한 밀착성이 높기 때문에, Al층(11 및 13)과 프릿 유리(22a 및 22b)는, 박리 강도(필 강도)가 커지는 관계를 갖고 있다.
또한, Al층(11 및 13)을 구성하는 Al기합금으로서, A1000번대의 순Al이나, A4000번대의 Al-Si 합금, A5000번대의 Al-Mg 합금 등으로 이루어지는 Al 합금을 사용할 수 있다. 또한, Al기합금으로서 내식성을 갖고, 또한 탄성 변형이나 소성 변형이 발생하기 쉽게 열팽창에 대한 변형을 충분히 완화 가능한 유연한 순Al을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, Al기합금은, Mg나 Si 등의 불순물이 적은 쪽이 바람직하다. 구체적으로는, Al기합금은 Al의 함유율이 약 99.0 질량% 이상인 것이 바람직하고, Al의 함유율이 약 99.5 질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, Al기합금으로 구성되는 Al층(11 및 13)의 영률은, Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(12)의 영률보다도 작다.
또한, 코어재층(12)을 구성하는 Fe-Ni기합금은, Ni와 Fe와 불가피적 불순물 원소로 적어도 구성되어, 일반적으로 Al기합금보다도 저팽창이며, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X1은 11.5×10-6(K-1) 이하이다. 또한, Fe-Ni기합금으로서는, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X1×10-6(K-1)이 약 7.5≤X1≤11.5의 관계를 충족시키는 Fe-Ni기합금인 것이 바람직하다. 이에 의해, 코어재층(12)을 갖는 클래드재(1)의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X×10-6(K-1)을 용이하게, 약 7.5≤X≤11.5의 관계를 충족시키도록 구성할 수 있다. 또한, Al층(11 및 13)이 유연한 순Al로 구성될 경우에는, 클래드재(1)의 열팽창 계수 X는 Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(12)의 열팽창 계수의 기여율이 커짐으로써, 코어재층(12)의 열팽창 계수 X1과 대략 동일한 값이 된다.
또한, 코어재층(12)을 구성하는 Fe-Ni기합금으로서는, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수가 보다 작은, Fe-Ni 합금 또는 Fe-Ni-Co 합금 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하고, 약 28 질량% 이상 약 50 질량% 이하의 Ni와, 0 질량% 이상 약 20 질량% 이하의 Co와, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-(28 내지 50)Ni-(0 내지 20)Co 합금을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 0 질량% 이상의 Co를 함유한다고 하는 것은, Co는 임의의 금속 원소이며, Fe-Ni기합금에 함유되지 않아도 되는 것을 나타낸다.
여기서, 코어재층(12)을 구성하는 Fe-Ni기합금의 일례로서, 약 42 질량%의 Ni와, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-42Ni 합금에 있어서는, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수는 약 5.8×10-6(K-1)이 되고, 약 48 질량%의 Ni와, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-48Ni 합금에 있어서는, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수는 약 8.7×10-6(K-1)이 된다. 또한, Fe-Ni-Co기합금의 일례로서, 약 32 질량%의 Ni와, 약 8 질량%의 Co와, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-32Ni-8Co 합금에 있어서는, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수는 약 4.3×10-6(K-1)이 된다.
또한, 코어재층(12)을 구성하는 Fe-Ni기합금으로서는, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수가 작을 뿐만 아니라, 내식성도 갖는 Fe-Ni-Cr 합금 또는 Fe-Ni-Co-Cr 합금 중 어느 하나를 사용하는 것이 보다 바람직하고, 약 28 질량% 이상 약 50 질량% 이하의 Ni와, 0 질량% 이상 약 20 질량% 이하의 Co와, 약 4 질량% 이상 약 8 질량% 이하의 Cr과, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-(28 내지 50)Ni-(0 내지 20)Co-(4 내지 8)Cr 합금을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 내식성을 보다 향상시키기 위해서는, 약 28 질량% 이상 약 50 질량% 이하의 Ni와, 0 질량% 이상 약 20 질량% 이하의 Co와, 약 6 질량% 이상 약 8 질량% 이하의 Cr과, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-(28 내지 50)Ni-(0 내지 20)Co-(6 내지 8)Cr 합금을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
여기서, 코어재층(12)을 구성하는 Fe-Ni-Cr기합금의 일례로서, 약 48 질량%의 Ni와, 약 3 질량%의 Cr과, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-48Ni-3Cr 합금에 있어서는, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수는 약 8.9×10-6(K-1)이 된다. 또한, Fe-Ni-Co-Cr기합금의 일례로서, 약 30 질량%의 Ni와, 약 16 질량%의 Co와, 약 6 질량%의 Cr과, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-30Ni-16Co-6Cr 합금에 있어서는, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수는 약 8.4×10-6(K-1)이 된다.
또한, Al층(11 및 13)의 두께 t2는, 코어재층(12)의 두께 t3 이상인 것이 바람직하고, 두께 t3의 2배 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 두께 t2는 두께 t3의 3배 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, Al층(11 및 13)을 구성하는 Al기합금의 영률은, 코어재층(12)을 구성하는 Fe-Ni기합금의 영률보다도 작아지도록 구성되어 있다. 일례로서, Al층(11 및 13)이 A1050(순Al)으로 구성되고, 코어재층(12)이 42 질량%의 Ni와 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-42Ni 합금으로 구성되어 있는 경우, Al층(11 및 13)의 영률은, 약 70GPa가 되어, 코어재층(12)의 영률(약 164GPa)보다도 작아진다.
제1 실시 형태에서는, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
제1 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이 보강 부재(21)를 구성하는 클래드재(1)가, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X1이 11.5×10-6(K-1) 이하인 Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(12)을 가짐으로써, Al기합금으로 구성되는 Al층(11)이 열팽창하는 것을, 일반적으로 Al기합금보다도 저팽창인, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X1이 11.5×10-6(K-1) 이하인 Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(12)에 의해 효과적으로 억제할 수 있다. 이에 의해, 보강 부재(21)의 전체에 있어서의 열팽창 계수를 작게 할 수 있으므로, 프릿 유리(22a 및 22b)에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 클래드재(1)가 Al기합금으로 구성되어, 프릿 유리(22a 및 22b)와 접합되는 Al층(11)을 가짐으로써, Al층(11)을 구성하는 Al기합금과 프릿 유리(22a 및 22b)와의 접합이 양호하므로, 보강 부재(21)가 프릿 유리(22a 및 22b)로부터 박리되는 것을 억제할 수 있다. 이들의 결과, 프릿 유리(22a 및 22b)에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제하면서, 프릿 유리(22a 및 22b)로부터 보강 부재(21)[Al층(11)]가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 보강 부재(21)가 Al기합금으로 구성되어, 프릿 유리(22a 및 22b)와 접합되는 Al층(11)과, Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(12)이 적어도 접합된 클래드재(1)로 이루어진다. Al층(11)과 코어재층(12)이 서로 접합된 영역에 원자 확산이나 화합물 형성 등이 발생하고 있으므로, Al층(11)과 코어재층(12)을 단순한 접착 등에 의해 접합하는 경우에 비하여, Al층(11)과 코어재층(12)의 접합이 보다 강고해진다. 이에 의해, Al층(11)과 코어재층(12)이 박리되는 것을 억제할 수 있다. 또한, Al층(13)과 코어재층(12) 사이에서도 마찬가지로 박리를 억제할 수 있으므로, 그 결과, 클래드재(1)의 층끼리가 박리되는 것도 억제할 수 있다. 이 결과, 진공 복층 유리(100)의 내부[간극(S1)]가 저압화되어 고진공이라도, Al층(11)과 코어재층(12)의 접합부에 있어서의 밀봉성이 손상되지 않으므로, 밀봉 유지에 적합한 보강 부재(21)가 된다. 이들의 결과, 진공 복층 유리(100)의 간극(S1)에 있어서의 고진공을 유지할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 클래드재(1)로 이루어지는 보강 부재(21)의 영률을 약 110GPa 이하로 함으로써, 보강 부재(21)를 탄성 변형시키기 쉽게 할 수 있다. 이에 의해, 보강 부재(21)가 탄성 변형된 만큼, 보강 부재(21)가 프릿 유리(22a 및 22b)로부터 박리되려고 할 때의 박리 개시점[도 10에 도시하는 접합단부(600b)]과, 프릿 유리(22a 및 22b)와 보강 부재(21)의 접합면(하면의 일부)에 비하여 도 10에 화살표로 나타내는 수직인 하중이 가해지는 보강 부재(21)의 부분[도 10에 도시하는 굽힘 변형부(600c)]과의 접합면에 평행한 방향의 거리(거리 L, 도 10 참조)가 짧아진다. 즉, 클래드재의 영률이 큰 경우의 도 10에 도시하는 거리 L보다도, 클래드재의 영률이 작은 경우의 도 11에 도시하는 거리 L쪽이, 상술한 접합면에 평행한 방향에 있어서의 거리가 작아지므로, 박리 개시점에 가해지는 응력을 작게 할 수 있다. 이에 의해, 보강 부재(21)가 프릿 유리(22a 및 22b)로부터 박리되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, Al층(11)을, 프릿 유리(22a 및 22b)를 개재해서 소다석회 유리로 구성되는 유리판(10a 및 10b)에 접합함과 함께, 클래드재(1)를 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X×10-6(K-1)이 약 7.5≤X≤11.5의 관계를 충족시키도록 구성한다. 이에 의해, 클래드재(1)로 이루어지는 보강 부재(21)가 소다석회 유리의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수[약 8.5×10-6(K-1)]에 가까운 열팽창을 가지므로, 소다석회 유리로 구성되는 유리판(10a 및 10b)이나 프릿 유리(22a 및 22b)에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 소다석회 유리의 열팽창 계수[약 8.5×10-6(K-1)]보다도 작은 범위에 있어서의 클래드재(1)의 열팽창 계수 X×10-6(K-1)의 허용 범위를, 약 7.5×10-6(K-1) 이상의 범위로 좁게 설정함으로써, 크랙이나 파단이 발생하기 쉬운 인장 방향의 힘이 작용하는 경우에도, 프릿 유리(22a 및 22b)에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 소다석회 유리의 열팽창 계수보다도 큰 범위에 있어서의 클래드재(1)의 열팽창 계수 X×10-6(K-1)의 허용 범위를, 11.5×10-6(K-1) 이하의 범위로 넓게 설정함으로써, 프릿 유리(22a 및 22b)에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 충분히 억제할 수 있다. 따라서, 클래드재(1)를 선택함으로써, 접합하는 유리의 종류에 대응할 수 있는 보강 부재(21)를 얻을 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, Al기합금으로 구성되는 Al층(11 및 13)의 영률을, Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(12)의 영률보다도 작게 하고, Al층(11 및 13)의 두께 t2를 코어재층(12)의 두께 t3 이상으로 한다. 이와 같이 구성하면, 영률이 작은 Al층(11 및 13)의 두께 t2를 충분히 확보할 수 있으므로, 클래드재(1)로 이루어지는 보강 부재(21)를 탄성 변형시키기 쉽게 할 수 있고, 그 결과, 보강 부재(21)의 필 강도를 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 보강 부재(21)가 프릿 유리(22a 및 22b)로부터 박리되는 것을 보다 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, Al층(11)과 코어재층(12)을 코어재층(12)의 Z2측의 표면 전체면에 있어서 접합하고, 코어재층(12)과 Al층(13)을 코어재층(12)의 Z1측의 표면 전체면에 있어서 접합함으로써 오버레이형의 클래드재(1)를 구성한다. 이에 의해, 클래드재(1)의 제작 시에 클래드재(1)의 한쪽 표면측이 다른 쪽 표면측보다도 크게 변형되는(연장되는) 것에 기인하여, 클래드재(1)에 휨이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 클래드재(1)의 일부분에만 층 구조가 형성되는 인레이형이나 에지레이형의 클래드재와 비교하여, 클래드재(1)를 용이하게 형성할 수 있다. 이 결과, 3층 구조의 오버레이형의 클래드재(1)를 보강 부재(21)로서 사용함으로써, 보강 부재(21)를 효율적으로 제작할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, Al층(11)과 Al층(13)이, 동일한 Al기합금으로 구성될 뿐만 아니라, 대략 동일한 두께 t1을 가짐으로써, 클래드재(1)의 휨을 억제할 수 있는 동시에, 클래드재(1)로 이루어지는 보강 부재(21)의 표리를 엄밀하게 구별할 필요가 없으므로, 보강 부재(21)의 취급을 보다 용이하게 할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 코어재층(12)을 구성하는 Fe-Ni기합금이, 28 질량% 이상 50 질량% 이하의 Ni와, 0 질량% 이상 20 질량% 이하의 Co와, 0 질량% 이상 8 질량% 이하의 Cr과, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어진다. 이와 같이 구성하면, 코어재층(12)을 구성하는 Fe-Ni기합금이 적어도 28 질량% 이상 50 질량% 이하의 Ni를 함유함으로써, 코어재층(12)을 확실하게 저팽창으로 할 수 있다. 또한, Fe-Ni기합금이 Co를 함유하는 경우(0 질량%보다 많은 Co를 함유하는 경우)에는, Fe-Ni기합금의 큐리점(열팽창 곡선에 있어서의 변이점)을 높게 할 수 있으므로, 코어재층(12) 및 클래드재(1)의 열팽창 계수를 작은 상태로 유지할 수 있다. 또한, Fe-Ni기합금이 20 질량% 이하의 Co를 함유함으로써, 고가인 Co의 사용량을 억제할 수 있다. 또한, Fe-Ni기합금이 Cr을 함유하는 경우(0 질량%보다 많은 Cr을 함유하는 경우)에는, 코어재층(12)의 내식성을 향상시킬 수 있다. 또한, Fe-Ni기합금이 8 질량% 이하의 Cr을 함유함으로써, 코어재층(12)의 내식성을 향상시키면서, Fe-Ni기합금의 열팽창 계수가 커지는 것을 억제할 수 있다. 또한, 보다 바람직하게는, 코어재층(12)을 구성하는 Fe-Ni기합금이 4 질량% 이상 8 질량% 이하의 Cr을 함유한다. 이 경우, 코어재층(12)의 내식성을 확실하게 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, Al층(11 및 13)을 구성하는 Al기합금에 있어서의 Al의 함유율을 약 99.0 질량% 이상으로 한다. 이와 같이 구성하면, Al기합금에 함유되는 Al 이외의 원소로 이루어지는 불순물(예를 들어, Mg나 Si 등)을 감소시킬 수 있으므로, Al층(11)을 구성하는 Al기합금과 프릿 유리(22a 및 22b)의 접합을 보다 양호하게 할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 진공 복층 유리(100)의 유리판(10a) 측과 유리판(10b) 측에서 큰 온도차가 발생하는 것에 기인해서 큰 열 응력이 가해지는 진공 복층 유리(100)의 봉착부(A)에 보강 부재(21)를 사용함으로써, 봉착부(A)에 배치되는 프릿 유리(22a 및 22b)에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제하면서, 프릿 유리(22a 및 22b)로부터 보강 부재(21)가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 클래드재(1)의 영률을 약 85GPa 이상 약 100GPa 이하로 함으로써, 클래드재(1)의 강성을 유지하면서, 보강 부재(21)가 프릿 유리(22a 및 22b)로부터 박리되는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, Al층(11 및 13)의 두께 t2를 코어재층(12)의 두께 t3의 약 2배 이상으로 함으로써, 영률이 작은 Al층(11 및 13)의 두께 t2를 충분히 더 확보할 수 있으므로, 보강 부재(21)의 필 강도를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 클래드재(1)가 접합 영역 R1에 형성되어, 유리판(10a)에 있어서의 프릿 유리(22a)와의 접합면(10c)에 대하여, 대략 평행하게 연장되는 내측단부(21a)와, 접합 영역 R2에 형성되어, 유리판(10b)에 있어서의 프릿 유리(22b)와의 접합면(10d)에 대하여, 대략 평행하게 연장되는 외측단부(21b)와, 내측단부(21a)와 외측단부(21b)를 접속하도록, 접합면(10c 및 10d)에 대하여 경사진 상태에서 연장되는 경사부(21c)를 포함한다. 이에 의해, 내측단부(21a) 및 외측단부(21b)에 의해 보강 부재(21)와 유리판(10a 및 10b)의 접합을 양호하게 확보하면서, 경사부(21c)에 의해 유리판(10a)과 유리판(10b)을 이격시켜서 유리판(10a)과 유리판(10b) 사이에 용이하게 간극(S1)을 형성할 수 있다. 이에 의해, 용이하게, 진공 복층 유리(100)에 간극(S1)을 형성하여, 간극(S1) 내를 진공으로 할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 2매의 유리판(10a 및 10b)이 간극(S1)을 두고 배치되고, 2매의 유리판(10a 및 10b)의 주위가 봉착 부재(20)에 의해 접합됨으로써 형성된 진공 복층 유리(100)에 있어서, 봉착 부재(20)를 보강 부재(21)와 프릿 유리(22a 및 22b)를 접합함으로써 형성한다. 이에 의해, 프릿 유리(22a 및 22b)에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제하면서, 프릿 유리(22a 및 22b)로부터 박리되는 것을 억제할 수 있는 보강 부재(21)를 사용하여, 2매의 유리판(10a 및 10b)이 간극(S1)을 둔 상태에서 접합된 진공 복층 유리(100)를 얻을 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 프릿 유리(22a)를 유리판(10a)에 접합하고, 프릿 유리(22b)를 유리판(10b)에 접합함으로써, 유리끼리의 접합을 형성할 수 있으므로, 봉착 부재(20)와 유리판(10a 및 10b)이 박리되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
(제1 실시 형태의 제1 변형예)
이어서, 도 4를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태의 제1 변형예에 대해서 설명한다. 이 제1 실시 형태의 제1 변형예에서는, 보강 부재(21)가 오버레이형의 클래드재(1)로 이루어지는 상기 제1 실시 형태와는 달리, 보강 부재(121)의 코어재층(112a 및 112b)이 각각 접합 영역 R1 및 R2와 대향하는 위치에만 배치된 경우에 대해서 설명한다. 또한, 보강 부재(121)는 클래드재(101)로 이루어지는 본 발명의 「유리 접합용재」의 일례이다.
본 발명의 제1 실시 형태의 제1 변형예에 의한 보강 부재(121)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 접합 영역 R1 및 R2에 있어서만 3층 구조를 갖고, 접합 영역 R1 및 R2 이외의 영역에서는 1층 구조의(층 구조가 형성되어 있지 않음) 클래드재(101)로 구성되어 있다.
구체적으로는, 클래드재(101)의 내측[클래드재(101)의 두께 방향과 직교하는 방향에 있어서의 일방측]에서는, 프릿 유리(22a)와 접합되는 Al기합금으로 구성되는 Al층(111a)과, Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(112a)과, Al기합금으로 구성되는 Al부(113a)가 Z2측으로부터 Z1측을 향해 이 순서로 적층되어서, 접합되어 있다. 또한, 클래드재(101)의 외측[클래드재(101)의 두께 방향과 직교하는 방향에 있어서의 타방측]에서는, 프릿 유리(22b)와 접합되는 Al기합금으로 구성되는 Al층(111b)과, Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(112b)과, Al기합금으로 구성되는 Al부(113b)가 Z2측으로부터 Z1측을 향해 이 순서로 적층되어서, 접합되어 있다. 또한, 코어재층(112a)은 두께 방향(Z 방향)에 있어서, Al층(111a)과 프릿 유리(22a)가 접합되는 접합 영역 R1과 대향하는 위치에 배치되어 있음과 함께, 코어재층(112b)은, 두께 방향에 있어서, Al층(111b)과 프릿 유리(22b)가 접합되는 접합 영역 R2와 대향하는 위치에 배치되어 있다. 또한, 코어재층(112a 및 112b)을 구성하는 Fe-Ni기합금의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X1은, 11.5×10-6(K-1) 이하이다. 또한, Al층(111a) 및 Al층(111b)은, 본 발명에 있어서의 「제1층」의 일례이며, 코어재층(112a 및 112b)은, 본 발명에 있어서의 「제2층」의 일례이다.
또한, 접합 영역 R1 및 R2를 접속하는 미접합 영역[프릿 유리(22a 및 22b)가 배치되지 않는 영역] R3에서는, Al기합금으로 구성되는 Al부(113c)만이 두께 방향의 전체에 걸쳐서 배치되어 있다. 즉, Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층은, 미접합 영역 R3에는 배치되어 있지 않다. 또한, Al부(113c)는 Al층(111a, 111b, 113a 및 113b)과 일체적으로 되게 접속되어 있다. 이 결과, Al층(111a, 111b, 113a 및 113b)과 Al부(113c)는, 모두 동일한 Al기합금으로 구성되도록 구성되어 있다.
또한, 접합 영역 R1 및 R2에 대향하는 위치에 있어서, 코어재층(112a 및 112b)은, Al기합금에 묻히게 배치되어 있다.
또한, Al층(111a, 111b, 113a 및 113b)은, 두께 방향(Z 방향)에 대략 동일한 두께 t2a를 갖도록 구성되어 있다. 또한, Al층(111a, 111b, 113a 및 113b)의 각각의 두께 t2a는, 코어재층(112a 및 112b)의 두께 t3a 이상인 것이 바람직하고, 두께 t3a의 2배 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 제1 실시 형태의 제1 변형예의 그 밖의 구성은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
제1 실시 형태의 제1 변형예에서는, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
제1 실시 형태의 제1 변형예에서는, 상기한 바와 같이 보강 부재(121)를 구성하는 클래드재(101)가, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X1이 11.5×10-6(K-1) 이하의 Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(112a 및 112b)과, Al기합금으로 구성되어, 프릿 유리(22a 및 22b)와 각각 접합되는 Al층(111a 및 111b)을 가짐으로써, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 보강 부재(121)에 기인하여 프릿 유리(22a 및 22b) 등에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제하면서, 프릿 유리(22a 및 22b)로부터 보강 부재(121)[Al층(111a 및 111b)]가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 제1 변형예에서는, Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(112a)을, 두께 방향에 있어서, Al층(111a)과 프릿 유리(22a)의 접합 영역 R1과 대향하는 위치에 배치함과 함께, Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(112b)을, 두께 방향에 있어서, Al층(111b)과 프릿 유리(22b)의 접합 영역 R2와 대향하는 위치에 배치한다. 또한, Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층을, 미접합 영역 R3에 배치하지 않는다. 이에 의해, 클래드재(101)의 두께 방향에 있어서, 접합 영역 R1 및 R2와 대향하는 위치에 각각 배치된 일반적으로 Al기합금보다도 저팽창의 Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(112a 및 112b)에 의해, Al기합금으로 구성되는 Al층(111a 및 111b)이 열팽창하는 것을 확실하게 억제하면서, 코어재층(112a 및 112b)을 구성하는 Fe-Ni기합금의 사용량을 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 열팽창이 큰 Al기합금으로 구성되는 Al층(111a 및 111b)을 유리에 접합한 경우에도, 프릿 유리(22a 및 22b)에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 보다 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 제1 변형예에서는, 접합 영역 R1 및 R2에 대향하는 위치에 있어서, 코어재층(112a 및 112b)을 Al기합금에 묻히도록 배치함으로써, 코어재층을 접합 영역 R1 및 R2와는 반대측인 Z1측의 표면에 배치하는 경우와 비교하여, 접합 영역 R1 및 R2에 가까운 위치에 코어재층(112a 및 112b)을 각각 배치할 수 있으므로, Al층(111a 및 111b)이 열팽창되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 제1 변형예에서는, 한 쌍의 유리판(도시하지 않음) 사이의 온도차에 기인하는 응력이 가해진 경우에도, Al층(111a 및 111b)이 각각 배치되는 접합 영역 R1 및 접합 영역 R2 사이에, 영률이 작게 신장하기 쉬운 Al기합금으로 구성되는 Al부(113c)가 두께 방향(Z 방향)의 전체에 걸쳐서 형성되어 있음으로써, 가해진 응력을 완화할 수 있다. 이에 의해, 접합 영역 R1 및 R2에 있어서 보강 부재(121)와 프릿 유리(22a 및 22b)의 접합을 확보하면서, 보강 부재(121)에 기인해서 프릿 유리(22a 및 22b)에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 보다 억제할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태의 제1 변형예의 그 밖의 효과는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
(제1 실시 형태의 제2 변형예)
이어서, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태의 제2 변형예에 대해서 설명한다. 이 제1 실시 형태의 제2 변형예에서는, 코어재층(112a 및 112b)이 Al기합금에 묻히게 배치된 상기 제1 실시 형태의 제1 변형예와는 달리, 코어재층(212a 및 212b)이 표면에 노출된 경우에 대해서 설명한다.
본 발명의 제1 실시 형태의 제2 변형예에 의한 보강 부재(221)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 접합 영역 R1 및 R2에 있어서만 2층 구조를 갖고, 접합 영역 R1 및 R2 이외의 영역에 있어서는 1층 구조의(층 구조가 형성되어 있지 않음) 클래드재(201)로 구성되어 있다. 또한, 보강 부재(221)는 클래드재(201)로 이루어지는 본 발명의 「유리 접합용재」의 일례이다.
구체적으로는, 클래드재(201)의 내측에서는, 프릿 유리(22a)와 접합되는 Al기합금으로 구성되는 Al층(211a)과, 두께 방향(Z 방향)에 있어서, Al층(211a)과 프릿 유리(22a)의 접합 영역 R1과 대향하는 위치에 배치된, Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(212a)이 접합되어 있다. 또한, 클래드재(201)의 외측에서는, 프릿 유리(22b)와 접합되는 Al기합금으로 구성되는 Al층(211b)과, 두께 방향에 있어서, Al층(211b)과 프릿 유리(22b)의 접합 영역 R2와 대향하는 위치에 배치된, Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(212b)이 접합되어 있다. 또한, 접합 영역 R1 및 R2에 대향하는 위치에 있어서, 코어재층(212a 및 212b)이 접합 영역 R1 및 R2와는 반대측인 Z1측의 표면에 배치되어 있다. 이 결과, 클래드재(201)는 인레이형의 클래드재의 구성으로 되어 있다. 또한, 코어재층(212a 및 212b)을 구성하는 Fe-Ni기합금의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X1은, 11.5×10-6(K-1) 이하이다. 또한, Al층(211a 및 211b)은, 본 발명에 있어서의 「제1층」의 일례이며, 코어재층(212a 및 212b)은, 본 발명에 있어서의 「제2층」의 일례이다.
Al층(211a 및 211b)은, 두께 방향(Z 방향)에 대략 동일한 두께 t2b를 갖도록 구성되어 있다. 또한, Al층(211a 및 211b)의 두께 t2b는, 코어재층(212a 및 212b)의 두께 t3b 이상인 것이 바람직하고, 두께 t3b의 3배 이상인 것이 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 두께 t2b는 두께 t3b의 6배 이상이다. 또한, 제1 실시 형태의 제2 변형예의 그 밖의 구성은, 상기 제1 실시 형태의 제1 변형예와 마찬가지이다.
제1 실시 형태의 제2 변형예에서는, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
제1 실시 형태의 제2 변형예에서는, 상기한 바와 같이 클래드재(201)가 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X1이 11.5×10-6(K-1) 이하인 Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(212a 및 212b)과, Al기합금으로 구성되어, 프릿 유리(22a 및 22b)와 각각 접합되는 Al층(211a 및 211b)을 가짐으로써, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 보강 부재(221)에 기인해서 프릿 유리(22a 및 22b) 등에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제하면서, 프릿 유리(22a 및 22b)로부터 보강 부재(221)[Al층(211a 및 211b)]가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 제2 변형예에서는, 접합 영역 R1 및 R2에 대향하는 위치에 있어서, 코어재층(212a 및 212b)을 접합 영역 R1 및 R2와는 반대측인 Z1측의 표면에 배치함으로써, 코어재층을 보강 부재의 표면에 노출되지 않도록 배치하는 경우와 비교하여, 용이하게 클래드재(201)를 제작할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태의 제2 변형예의 그 밖의 효과는, 상기 제1 실시 형태의 제1 변형예와 마찬가지이다.
(제1 실시 형태의 제3 변형예)
이어서, 도 6을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태의 제3 변형예에 대해서 설명한다. 이 제1 실시 형태의 제3 변형예에서는, 보강 부재(21)가 3층 구조의 오버레이형의 클래드재(1)로 구성되는 상기 제1 실시 형태와는 달리, 보강 부재(321)가 2층 구조인 오버레이형의 클래드재(301)로 구성되는 경우에 대해서 설명한다. 또한, 보강 부재(321)는 클래드재(301)로 이루어지는 본 발명의 「유리 접합용재」의 일례이다.
본 발명의 제1 실시 형태의 제3 변형예에 의한 보강 부재(321)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 2층 구조인 오버레이형의 클래드재(301)로 구성되어 있다. 구체적으로는, 보강 부재(321)는 프릿 유리(22a 및 22b)에 접합되어, Al기합금으로 구성되는 Al층(311)과, Z2측의 표면에 Al층(311)이 접합되어, Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(312)이 접합된 2층 구조의 클래드재(301)로 구성되어 있다. 또한, Al층(311)과 코어재층(312)이 코어재층(312)의 Z2측의 표면 전체면에 있어서 접합되어 있음으로써, 클래드재(301)는 오버레이형의 클래드재를 구성하고 있다. 또한, 코어재층(312)을 구성하는 Fe-Ni기합금의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X1은, 11.5×10-6(K-1) 이하이다. 또한, Al층(311) 및 코어재층(312)은, 각각 본 발명에 있어서의 「제1층」 및 「제2층」의 일례이다.
또한, Al층(311)의 두께 t2c는, 코어재층(312)의 두께 t3c 이상인 것이 바람직하고, 두께 t3c의 3배 이상인 것이 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 두께 t2c는 두께 t3c의 6배 이상이다. 또한, 제1 실시 형태의 제3 변형예의 그 밖의 구성은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
제1 실시 형태의 제3 변형예에서는, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
제1 실시 형태의 제3 변형예에서는, 상기와 같이 클래드재(301)가 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X1이 11.5×10-6(K-1) 이하의 Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(312)과, Al기합금으로 구성되어, 프릿 유리(22a 및 22b)와 접합되는 Al층(311)을 가짐으로써, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 보강 부재(321)에 기인해서 접합되는 프릿 유리(22a 및 22b) 등에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제하면서, 접합되는 프릿 유리(22a 및 22b)로부터 보강 부재(321)[Al층(311)]가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 제3 변형예에서는, 보강 부재(321)가 2층 구조인 클래드재(301)로 이루어짐으로써, 3층 구조의 클래드재를 형성하는 경우와 비교하여, 클래드재(301)를 형성할 때에 요하는 부재[상기 제1 실시 형태의 Al층(13)을 형성하기 위한 판재]를 삭감할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태의 제3 변형예의 그 밖의 효과는, 상기 제1 실시 형태의 제2 변형예와 마찬가지이다.
(제2 실시 형태)
이어서, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 이 제2 실시 형태에서는, 봉착부(A)에 있어서, 봉착 부재(20)의 상면측과 측면측이 외부에 노출되는 상기 제1 실시 형태와는 달리, 봉착부 B가 유리판(410a 및 410b)의 주연보다도 내측에 형성된 경우에 대해서 설명한다.
본 발명의 제2 실시 형태에 의한 진공 복층 유리(400)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 소정의 간극 S2를 두고 대향 배치된 2매의 유리판(410a 및 410b)과, 진공 복층 유리(400)의 주연부 전체 둘레에 걸쳐서 설치된 봉착부 B(주위 영역)에 배치되어, 유리판(410a)과 유리판(410b)을 간극 S2를 두고 봉착하기 위한 봉착 부재(420)를 구비하고 있다. 또한, 유리판(410a)과 유리판(410b)과의 간극 S2의 두께 방향(Z 방향)의 길이(간격 D2)는, 약 200㎛이다. 또한, 봉착 부재(420)는 클래드재로 이루어지는 보강 부재(421)와, 보강 부재(421)와 유리판(410a) 사이에 배치되어, 보강 부재(421)와 유리판(410a)을 접합하는 프릿 유리(422a)와, 보강 부재(421)와 유리판(410b) 사이에 배치되어, 보강 부재(421)와 유리판(410b)을 접합하는 프릿 유리(422b)를 포함하고 있다. 또한, 진공 복층 유리(400)는, 본 발명에 있어서의 「복층 유리」의 일례이며, 프릿 유리(422a 및 422b)는, 본 발명에 있어서의 「유리」의 일례이다.
또한, Z1측의 유리판(410a)과 Z2측의 유리판(410b)은, Z 방향으로부터 평면적으로 보아, 대략 동일한 크기의 대략 직사각형 형상으로 형성되어 있다.
봉착 부재(420)는, 진공 복층 유리(400)의 주연부 전체 둘레에 걸쳐서 설치된 봉착부 B에 배치되도록 프레임 형상으로 형성되어 있다. 또한, 봉착부 B는, 유리판(410a 및 410b)의 주연보다도 내측에 형성되어 있다. 또한, 봉착부 B에 있어서, 봉착 부재(420)의 측면 중 외측의 측면만이 외부에 노출되어 있고, 내측의 측면 및 상면은 외부에 노출되어 있지 않다.
봉착 부재(420)의 프릿 유리(422a)는, 유리판(410a)의 주연부의 내측[Z2측, 보강 부재(421)의 내측]에 배치되어 있음과 함께, 프릿 유리(422b)는 유리판(410b)의 주연부의 외측[Z1측, 보강 부재(421)의 외측]에 배치되어 있다.
보강 부재(421)는, 봉착부 B의 전체에 배치되도록 프레임 형상(링 형상)으로 형성되어 있다. 또한, 보강 부재(421)는 프릿 유리(422a)와 접합되는 평탄면 형상의 내측단부(421a)와, 내측단부(421a)보다도 상방(Z1측)에 위치하고, 프릿 유리(422b)와 접합되는 평탄면 형상의 외측단부(421b)와, 내측단부(421a)와 외측단부(421b)를 접속하는 경사부(421c)를 갖고 있다. 또한, 내측단부(421a) 및 외측단부(421b)는, 본 발명에 있어서의 「평행부」의 일례이다.
또한, 내측단부(421a)는 접합 영역 R11에 형성되어 있다. 그리고 내측단부(421a)는, 유리판(410a)에 있어서의 프릿 유리(422a)와의 접합면(410c)에 대하여, 대략 평행하게 연장되도록 형성되어 있다. 또한, 외측단부(421b)는 접합 영역 R12에 형성되어 있다. 그리고 외측단부(421b)는, 유리판(410b)에 있어서의 프릿 유리(422b)와의 접합면(410d)에 대하여, 대략 평행하게 연장되도록 형성되어 있다.
또한, 경사부(421c)는 비접합 영역 R13에 설치되어 있다. 그리고 경사부(421c)는, 접합면(410c 및 410d)에 대하여, 경사진 상태에서 연장되도록 형성되어 있다.
또한, 보강 부재(421)에서는, 유리판(410a)과 유리판(410b)의 봉착 시에 가압됨으로써, 평판 형상이었던 보강 부재(421)의 단면 형상이 대략 Z 형상이 되도록 구성되어 있다. 또한, 내측단부(421a)와 외측단부(421b)의 두께 방향(Z 방향)에 있어서의 높이 위치의 차가, 상기 제1 실시 형태에 있어서의 보강 부재(21)에서의 내측단부(21a)와 외측단부(21b)의 차(도 2 참조)보다도 작기 때문에, 경사부(421c)의 경사는, 상기 제1 실시 형태에 있어서의 경사부(21c)(도 2 참조)의 경사보다도 완만하다. 또한, 보강 부재(421)의 두께 t1은, 약 100㎛ 이상 약 200㎛ 이하이다.
또한, 보강 부재(421)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 3층 구조의 오버레이형의 클래드재(1)로 구성되어 있다. 즉, 보강 부재(421)는, Al기합금으로 구성되는 Al층(11)과, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X1이 11.5×10-6(K-1) 이하의 Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(12)과, Al기합금으로 구성되는 Al층(13)이 접합된 3층 구조의 클래드재(1)로 구성되어 있다. 또한, 내측단부(421a)의 접합 영역 R11에 있어서, 클래드재(1)의 Z1측에 배치된 Al층(13)과 프릿 유리(422a)가 접합되어, 외측단부(421b)의 접합 영역 R12에 있어서, 클래드재(1)의 Z2측에 배치된 Al층(11)과 프릿 유리(422b)가 접합되도록 구성되어 있다. 또한, 제2 실시 형태의 그 밖의 구성은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
제2 실시 형태에서는, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
제2 실시 형태에서는, 상기와 같이 클래드재(1)가, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X1이 11.5×10-6(K-1) 이하의 Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(12)과, Al기합금으로 구성되어, 프릿 유리(422b 및 422a)와 각각 접합되는 Al층(11 및 13)을 가짐으로써, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 보강 부재(421)에 기인해서 프릿 유리(422b 및 422a) 등에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제하면서, 프릿 유리(422b 및 422a)로부터 보강 부재(421)[Al층(11 및 13)]가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에서는, 봉착부 B를 유리판(410a 및 410b)의 주연보다도 내측에 형성함으로써, 봉착 부재(420)의 외측 측면 이외의 부분이 외부에 노출되는 것을 억제할 수 있으므로, 봉착부 B에 배치되는 봉착 부재(420)가 부식되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에서는, 평판 형상이었던 보강 부재(421)를, 유리판(410a)과 유리판(410b)의 봉착 시에 가압함으로써, 단면 형상이 대략 Z 형상이 되도록 구성한다. 이 구성에 의해, 보강 부재(421)를 미리 대략 Z 형상으로 굽힘 가공할 필요가 없으므로, 봉착 부재(420)[보강 부재(421)]의 제조 프로세스를 간소화할 수 있다. 또한, 제2 실시 형태의 그 밖의 효과는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
(제2 실시 형태의 변형예)
이어서, 도 9를 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태의 변형예에 대해서 설명한다. 이 제2 실시 형태의 변형예에서는, 보강 부재(421)가 오버레이형의 클래드재(1)로 이루어지는 상기 제2 실시 형태와는 달리, 보강 부재(521)의 코어재층(512a 및 512b)이 접합 영역 R11 및 R12와 대향하는 위치에만 배치된 경우에 대해서 설명한다. 또한, 보강 부재(521)는 클래드재(501)로 이루어지는 본 발명의 「유리 접합용재」의 일례이다.
본 발명의 제2 실시 형태의 변형예에 의한 보강 부재(521)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 접합 영역 R11 및 R12에 있어서만 2층 구조를 갖고, 접합 영역 R11 및 R12 이외의 영역에서는 1층 구조의(층 구조가 형성되어 있지 않음) 클래드재(501)로 구성되어 있다.
구체적으로는, 클래드재(501)의 내측에서는 프릿 유리(422a)와 접합되는 Al기합금으로 구성되는 Al층(511a)과, 두께 방향(Z 방향)에 있어서, Z1측의 Al층(511a)과 프릿 유리(422a)의 접합 영역 R11과 대향하는 위치에 배치된, Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(512a)이 접합되어 있다. 또한, 클래드재(501)의 외측에서는, 프릿 유리(422b)와 접합되는 Al기합금으로 구성되는 Al층(511b)과, 두께 방향에 있어서, Al층(511b)과 프릿 유리(422b)의 접합 영역 R12와 대향하는 위치에 배치된, Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(512b)이 접합되어 있다. 또한, 미접합 영역 R13에서는, Al기합금으로 구성되는 Al부(113c)만이 두께 방향의 전체에 걸쳐서 배치되어 있다. 또한, 코어재층(512a 및 512b)을 구성하는 Fe-Ni기합금의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X1은, 11.5×10-6(K-1) 이하이다. 또한, Al층(511a 및 511b)은, 본 발명에 있어서의 「제1층」의 일례이며, 코어재층(512a 및 512b)은, 본 발명에 있어서의 「제2층」의 일례이다.
또한, 접합 영역 R11에 대향하는 위치에 있어서, 코어재층(512a)이 접합 영역 R11과는 반대측인 Z2측의 표면에 배치되어 있음과 함께, 접합 영역 R12에 대향하는 위치에 있어서, 코어재층(512b)이 접합 영역 R12와는 반대측인 Z1측의 표면에 배치되어 있다. 이 결과, 클래드재(501)는 인레이형의 클래드재의 구성으로 되어 있다. 또한, 제2 실시 형태의 변형예의 그 밖의 구성은, 상기 제2 실시 형태와 마찬가지이다.
제2 실시 형태의 변형예에서는, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
제2 실시 형태의 변형예에서는, 상기와 같이 클래드재(501)가 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X1이 11.5×10-6(K-1) 이하의 Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층(512a 및 512b)과, Al기합금으로 구성되어, 프릿 유리(422a 및 422b)와 각각 접합되는 Al층(511a 및 511b)을 가짐으로써, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 보강 부재(521)에 기인해서 프릿 유리(422a 및 422b) 등에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제하면서, 프릿 유리(422a 및 422b)로부터 보강 부재(521)[Al층(511a 및 551b)]가 박리되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태의 변형예에서는, 접합 영역 R11에 대향하는 위치에 있어서, 코어재층(512a)을 접합 영역 R11과는 반대측인 Z2측의 표면에 배치하고, 접합 영역 R12에 대향하는 위치에 있어서, 코어재층(512b)을 접합 영역 R12와는 반대측인 Z1측의 표면에 배치한다. 이에 의해, 코어재층을 Al기합금에 묻히는 경우(예를 들어, 도 4에 도시하는 제1 실시 형태의 제1 변형예의 경우)와 비교하여, 용이하게 클래드재(501)를 제작할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태의 변형예에서는, 한 쌍의 유리판(도시하지 않음) 사이의 온도차에 기인하는 응력이 가해진 경우에도, 접합 영역 R11과 접합 영역 R12 사이에, 영률이 작아 신장되기 쉬운 Al기합금으로 구성되는 Al부(113c)가 두께 방향(Z 방향)의 전체에 걸쳐서 형성되어 있음으로써, 가해진 응력을 완화할 수 있다. 이에 의해, 보강 부재(521)에 기인해서 프릿 유리(422a 및 422b)에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 보다 억제할 수 있다. 또한, 제2 실시 형태의 변형예의 그 밖의 효과는, 상기 제2 실시 형태와 마찬가지이다.
(제1 실시예)
이어서, 도 1, 도 3, 도 10 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 제1 실시예를 설명한다.
제1 실시예에서는, 유리 접합용재에 사용하는 도 3에 도시하는 클래드재(1)를 상정하고, 조성이나 두께가 다른 3층 구조의 오버레이형의 클래드재(도 3 참조)를 복수 제작하고, 각각의 클래드재(시험재)에 대해서, 영률과 열팽창 계수를 측정함과 함께, 클래드재(시험재)를 소다석회 유리로 구성되는 유리판에 프릿 유리를 개재해서 접합했을 때의, 프릿 유리에 있어서의 크랙의 발생 유무와, 필 강도를 측정하였다. 또한, 제1 실시예에서는 시험재의 두께 t1(도 10 참조)을 100㎛로 함과 함께, 시험 전에 각각의 시험재를 적절한 온도에서 어닐링시킴으로써, 내부 응력 등을 제거하였다.
여기서, 제1 실시예의 실시예 1 내지 8의 시험재로서, 99.5 질량% 이상의 Al을 함유하는 A1050(순Al)으로 구성되는 Al층과, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수가 11.5×10-6(K-1) 이하인 Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층과, A1050으로 구성되는 Al층이 이 순서대로 적층된 3층 구조의 클래드재를 사용하였다. 여기서, 실시예 1 내지 8에서는, 코어재층을 구성하는 Fe-Ni기합금의 조성과, Al층과 코어재층과 Al층과의 두께 비율(Al : Fe-Ni기합금 : Al) 중 적어도 어느 하나를 다르게 하였다.
구체적으로는, 도 13에 도시한 바와 같이, 실시예 1의 시험재로서, 36 질량%의 Ni와 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-36Ni 합금으로 구성되는 코어재층을 사용함과 함께, Al : Fe-Ni기합금 : Al을 1 : 3 : 1로 한 클래드재를 사용하였다. 또한, 실시예 2의 시험재로서, Al : Fe-Ni기합금 : Al을 3 : 1 : 3으로 한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 클래드재를 사용하였다.
또한, 실시예 3의 시험재로서, 42 질량%의 Ni와 6 질량%의 Cr과 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-42Ni-6Cr 합금(소위 426 합금)으로 구성되는 코어재층을 사용함과 함께, Al : Fe-Ni기합금 : Al을 1 : 1 : 1로 한 클래드재를 사용하였다. 또한, 실시예 4의 시험재로서, Al : Fe-Ni기합금 : Al을 2 : 1 : 2로 한 것 이외는, 실시예 3과 마찬가지인 클래드재를 사용하였다. 또한, 실시예 5의 시험재로서, Al : Fe-Ni기합금 : Al을 3 : 1 : 3으로 한 것 이외는, 실시예 3과 마찬가지인 클래드재를 사용하였다.
또한, 실시예 6의 시험재로서, 30 질량%의 Ni와 16 질량%의 Co와 6 질량%의 Cr과 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-30Ni-16Co-6Cr 합금으로 구성되는 코어재층을 사용함과 함께, Al : Fe-Ni기합금 : Al을 3 : 1 : 3으로 한 클래드재를 사용하였다. 또한, 실시예 7의 시험재로서, 34 질량%의 Ni와 7.4 질량%의 Co와 6 질량%의 Cr과 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-34Ni-7.4Co-6Cr 합금으로 구성되는 코어재층을 사용함과 함께, Al : Fe-Ni기합금 : Al을 3 : 1 : 3으로 한 클래드재를 사용하였다. 또한, 실시예 8의 시험재로서, 40 질량%의 Ni와 7.4 질량%의 Co와 6 질량%의 Cr과 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-40Ni-7.4Co-6Cr 합금으로 구성되는 코어재층을 사용함과 함께, Al : Fe-Ni기합금 : Al을 3 : 1 : 3으로 한 클래드재를 사용하였다.
한편, 도 12에 도시한 바와 같이, 비교예 1의 시험재로서, A1050(순Al)으로 구성되는 Al단판을 사용하였다. 또한, 비교예 2의 시험재로서, 32 질량%의 Ni와 8 질량%의 Co와 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-32Ni-8Co 합금의 단판을 사용하였다. 또한, 비교예 3의 시험재로서, 42 질량%의 Ni와 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-42Ni 합금의 단판을 사용하였다. 또한, 비교예 4의 시험재로서, 48 질량%의 Ni와 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-48Ni 합금의 단판을 사용하였다. 또한, 비교예 5의 시험재로서, 48 질량%의 Ni와 3 질량%의 Cr과 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-48Ni-3Cr 합금의 단판을 사용하였다. 또한, 비교예 6의 시험재로서, 25 질량%의 Cr과 5 질량%의 Al과 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-25Cr-5Al 합금의 단판을 사용하였다.
그리고 각각의 시험재에 대해서, 일반적인 공진법에 의해 영률을 측정함과 함께, 일반적인 TMA(Thermal Mechanical Analysis)에 의해 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수를 측정하였다.
또한, 열팽창 계수가 8.5×10-6(K-1)인 소다석회 유리로 구성되는 유리판에, 열팽창 계수가 8.0×10-6(K-1)인 Bi2O3계의 분말 상태 유리 프릿을 함유하는 페이스트를 도포하고, 도포한 페이스트 위에 시험재를 배치하였다. 그 후, 시험재에 0.2MPa의 하중을 가한 상태에서, 500℃의 온도 조건 하에서 30분간 유지하였다. 이에 의해, 분말 상태 유리 프릿을 용융시킴으로써, 프릿 유리를 개재해서 유리판과 시험재를 접합하였다.
그 후, 실온까지 냉각한 후에 프릿 유리의 단면을 관찰함으로써, 프릿 유리에 크랙이 발생하였는지 여부를 관찰하였다. 또한, 크랙의 발생이 관찰된 경우에는, 도 12 및 도 13에 ×(엑스 표시)를 부여하고, 크랙의 발생이 관찰되지 않을 경우에는, 도 12 및 도 13의 ○(동그라미 표시)를 부여하였다.
또한, 크랙은 프릿 유리를 가열 용융시킨 후에 상온까지 냉각할 때에 있어서 유리판과 클래드재(시험재) 사이에 작용하는 열 응력에 기인해서 발생한다.
또한, 필 강도(박리 강도)를 필 강도 시험(90도 박리 시험)에 의해 측정하였다. 구체적으로는, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, Bi2O3계의 프릿 유리로 구성되는 프릿 유리(622)를 개재하여, 소다석회 유리로 구성되는 유리판(610)과 시험재(621)(클래드재 또는 단판, 점선으로 도시)를 유리판(610)의 면 방향과 대략 평행하게 접합하였다. 그리고 유리판(610)을 인장 시험용 지그(600a)에 고정한 상태에서, 시험재(621)를 유리판(610)의 면 방향(접합면과 평행한 방향)에 대하여 수직 방향(상방, Z1측)으로 인장하였다. 이에 의해, 프릿 유리(622)와 시험재(621)의 접합 영역에서의 접합면 중, 인장되는 측의 접합단부(600b)에 응력이 집중함으로써, 접합단부(600b)를 박리 개시점으로 하여 시험재(621)가 프릿 유리(622)로부터 박리된다. 이 박리될 때의 최대 강도를 측정함으로써, 필 강도(필 모드에서의 박리 강도)를 측정하였다.
도 12 및 도 13에 나타내는 제1 실시예의 결과로서는, 영률이 110GPa 이하인 비교예 1, 실시예 2 내지 8에서는, 필 강도가 커지는(0.5N/㎜ 이상) 한편, 영률이 110GPa보다 큰 비교예 2 내지 6, 실시예 1에서는, 필 강도가 작아졌다(0.1N/㎜ 이하). 도 12의 결과로부터, Al로 구성되는 표층을 충분히 설치한 시험재에서는 필 강도가 높은 결과가 얻어지고 있고, 도 12에 기재된 시험재 중에서, 적어도 Al은, 프릿 유리와의 본질적인 접합성을 의도하는 밀착성이 높다고 생각된다. 실시예 1은, 필 모드에서의 접합 강도는 낮은 결과로 되어 있지만, 이것은 측정 방법에 의한 영향(영률)을 받았기 때문이며, 표층에 Al이 배치되어 있으므로 밀착성 자체는 높은 것이라 생각된다. 또한, 실시예 1에서는 열팽창에 기인하는 크랙의 발생은 확인되어 있지 않다. 따라서, 필 모드 이외의 접합 강도, 예를 들어 전단 모드의 접합 강도가 요구되는 용도 등에서는 클래드재의 영률이 영향을 미치지 않으므로, 실시예 1이라도 적용 가능하다고 생각된다.
그리고 필 강도의 측정 방법에서는, 도 10에 도시한 바와 같이, 시험재(621)의 영률이 110GPa보다 큰 경우(영률 대의 경우)에는 시험재(621)가 탄성 변형하기 어려우므로, 시험재(621)를 인장했을 때의 접합단부(600b) 근방의 굽힘 변형부(600c)의 곡률 반경 r이 커지고, 그 결과 접합단부(600b)(박리부 계면)와, 프릿 유리(622)와 시험재(621)와의 접합면에 대하여 수직인 하중이 가해지는 시험재(621)의 부분 C의 면 방향에 있어서의 거리 L이 길어진다. 이에 의해, 지레의 원리에 의해, 접합단부(600b)에 큰 응력(모멘트)이 가해지므로, 시험재(621)가 프릿 유리로부터 박리되기 쉬워졌다고 생각된다. 한편, 도 11에 도시한 바와 같이, 시험재(621)의 영률이 110GPa 이하인 경우(영률 소의 경우)에는 시험재(621)가 탄성 변형하기 쉬우므로, 시험재(621)를 인장했을 때의 굽힘 변형부(600c)의 곡률 반경 r이 작아져, 그 결과, 접합단부(600b)와 시험재(621)의 부분 C와의 면 방향에 있어서의 거리 L이 짧아진다. 이에 의해, 지레의 원리에 의해, 접합단부(600b)에 큰 응력(모멘트)이 가해지지 않았기 때문에, 시험재(621)가 프릿 유리(622)로부터 박리되기 어려웠다고 생각된다. 또한, 비교예 2 내지 5에서는, 유리와의 밀착성이 높은 Al을 함유하지 않는 합금과, 프릿 유리가 접합되어 있음으로써, 필 강도가 작아졌다고 생각된다.
여기서, 금속 재료(클래드재 및 금속의 단판)와 프릿 유리 사이의 접합 강도의 측정 방법으로서, 박리 모드(접합면 중, 접합단부를 박리 개시점으로 하여 금속 재료가 프릿 유리로부터 박리되는 모드)에 의해 측정할 경우에는, 금속 재료와 프릿 유리 사이의 본질적인 접합성을 의도하는 밀착성뿐만 아니라, 금속 재료를 접합면의 일단부로부터 상방으로 인장해서 박리할 때에 발생하는 굽힘 변형부(600c)의 곡률 반경 r(도 10 및 도 11 참조)의 크기에 의해, 박리부 계면에 발생하는 응력이 다른 것을 고려할 필요가 있다. 이로 인해, 본질적인 접합성을 의도하는 밀착성이 동일한 경우에는, 곡률 반경 r이 작아서 박리부 계면에 있어서의 응력이 작아지는 영률이 작은 금속 재료 쪽이, 필 강도가 높아져 보강 부재(유리 접합용재)로서 바람직하다고 생각된다.
또한, 시험재의 영률이 100GPa 이하인 비교예 1, 실시예 2 및 4 내지 8에서는, 필 강도가 보다 커지고(1.2N/㎜ 이상), 시험재의 영률이 90GPa 이하인 비교예 1, 실시예 2 및 5 내지 8에서는, 필 강도가 더욱 커졌다(1.8N/㎜ 이상). 이에 의해, 시험재의 영률을 작게 함으로써, 필 강도를 크게 해서 프릿 유리로부터 박리하기 어렵게 할 수 있다는 것이 판명되었다.
또한, 시험재의 열팽창 계수 X×10-6(K-1)이 7.5≤X≤11.5의 관계를 충족시키는 비교예 4, 5 및 실시예 1 내지 8에서는, 크랙의 발생이 관찰되지 않았다. 한편, 열팽창 계수 X×10-6(K-1)이 7.5≤X≤11.5의 관계를 충족시키지 않는 비교예 1 내지 3 및 6에서는, 크랙의 발생이 관찰되었다. 이것은, 500℃에서 가열한 후에 실온까지 냉각될 때에, 열팽창 계수가 8.5×10-6(K-1)인 소다석회 유리로 구성되는 유리판과 시험재 사이에 배치된 프릿 유리에, 열 수축 정도의 차이에 기인하는 열 응력이 발생하지만, 이때, 시험재의 열팽창 계수 X×10-6(K-1)이 7.5≤X≤11.5의 관계를 만족시키는 경우에는, 프릿 유리가 저항할 수 있을 정도의 열 응력밖에 발생하지 않았으므로, 프릿 유리에 크랙의 발생이 관찰되지 않았다고 생각된다. 한편, 시험재의 열팽창 계수 X×10-6(K-1)이 7.5≤X≤11.5의 관계를 충족시키지 않는 경우에는, 프릿 유리가 저항할 수 없을 정도의 열 응력이 발생했기 때문에, 프릿 유리에 크랙의 발생이 관찰되었다고 생각된다.
이 결과, 크랙의 발생이 관찰되지 않는 실시예 1 내지 8 모두가, 열팽창 계수가 8.0×10-6(K-1)인 Bi2O3계의 프릿 유리를 개재하여, 열팽창 계수가 8.5×10-6(K-1)인 소다석회 유리로 구성되는 유리판에 접합되는 보강 부재(유리 접합용재)에 사용하는 클래드재로서 적합하다고 생각된다. 또한, 크랙의 발생이 관찰되지 않는 것 외에 필 강도가 큰 실시예 2 내지 8이, 보강 부재(유리 접합용재)에 사용하는 클래드재로서 보다 적합하다고 생각된다. 또한, 크랙의 발생이 관찰되지 않는 것 외에, 필 강도가 보다 큰 실시예 2 및 4 내지 8이, 보강 부재(유리 접합용재)에 사용하는 클래드재로서 더욱 적합하다고 생각된다.
또한, 실시예 1 및 2의 결과로부터, 코어재층이 Fe-36Ni 합금으로 구성되는 경우에 있어서, 코어재층의 두께가 작은 경우(실시예 2)에는, 코어재층의 두께가 큰 경우(실시예 1)와 비교하여, 영률이 작아져, 필 강도가 커졌다. 마찬가지로, 실시예 3 내지 5의 결과로부터도, 코어재층이 Fe-42Ni-6Cr 합금으로 구성되는 경우에 있어서, 코어재층의 두께가 작은 경우(실시예 4 및 5)에는, 코어재층의 두께가 큰 경우(실시예 3)와 비교하여, 영률이 작아져, 필 강도가 커졌다. 이 결과로부터, 코어재층의 두께를 작게 해서 Al층의 두께를 크게 함으로써, 영률을 작게 하여, 필 강도를 크게 할 수 있다는 것이 판명되었다.
(제2 실시예)
이어서, 도 6, 도 10 및 도 14를 참조하여, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 제2 실시예를 설명한다.
제2 실시예에서는, 유리 접합용재에 사용하는 도 6에 나타내는 클래드재(301)를 상정하고, 두께가 다른 2층 구조의 오버레이형의 클래드재(도 6 참조)를 복수 제작하고, 각각의 클래드재(시험재)에 대해서, 클래드재(시험재)를 소다석회 유리로 구성되는 유리판에 프릿 유리를 개재해서 접합했을 때의 필 강도를 측정하였다. 또한, 제2 실시예에 있어서도, 시험재의 두께 t1을 100㎛(도 10 참조)로 함과 함께, 시험 전에 각각의 시험재를 적절한 온도에서 어닐링시킴으로써 내부 응력 등을 제거하였다.
여기서, 제2 실시예의 실시예 11 내지 13의 시험재로서, 도 14에 도시한 바와 같이, A1050(순Al)으로 구성되는 Al층과, 30 질량%의 Ni와 16 질량%의 Co와 6 질량%의 Cr과 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-30Ni-16Co-6Cr 합금[30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수가 11.5×10-6(K-1) 이하인 Fe-Ni기합금]으로 구성되는 코어재층이 적층된 2층 구조의 클래드재를 사용하였다. 여기서, 실시예 11 내지 13에서는, Al층과 코어재층과의 두께 비율(Al : Fe-Ni기합금)을 다르게 하였다. 또한, Fe-30Ni-16Co-6Cr 합금의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수는, 8.4×10-6(K-1)이다.
구체적으로는, 실시예 11의 시험재로서, Al : Fe-Ni기합금을 1 : 1로 한 클래드재를 사용하였다. 또한, 실시예 12의 시험재로서, Al : Fe-Ni기합금을 3 : 1로 한 클래드재를 사용하였다. 또한, 실시예 13의 시험재로서, Al : Fe-Ni기합금을 6 : 1로 한 클래드재를 사용하였다.
한편, 비교예 1a의 시험재로서, A1050으로 구성되는 Al단판을 사용하였다.
그리고 열팽창 계수가 8.5×10-6(K-1)인 소다석회 유리로 구성되는 유리판에, 열팽창 계수가 8.0×10-6(K-1)인 Bi2O3계의 분말 상태 유리 프릿을 함유하는 페이스트를 도포하고, 도포한 페이스트 위에 시험재를 배치하였다. 그 후, 시험재에 0.2MPa의 하중을 가한 상태에서, 500℃의 온도 조건 하에서 30분간 유지하였다. 이에 의해, 분말 상태 유리 프릿을 용융시킴으로써, 프릿 유리를 개재해서 유리판과 시험재를 접합하였다. 그 후, 실온까지 냉각한 후에, 상기한 필 강도 시험(90도 박리 시험, 도 10 참조)에 의해, 필 강도를 측정하였다.
도 14에 도시하는 제2 실시예의 결과로서는, 두께 비율이 6 : 1인 실시예 13에서는, 비교예 1a의 Al단판의 필 강도(1.8N/㎜)보다도 필 강도가 커졌다(2.7N/㎜). 이 결과, 코어재층의 두께를 충분히 작게 하고, Al층의 두께를 충분히 크게 함으로써, 비교예 1a의 Al단판보다도 필 강도를 향상시킬 수 있다는 것이 판명되었다.
(제3 실시예)
이어서, 도 6, 도 10 및 도 15를 참조하여, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 행한 제3 실시예를 설명한다.
제3 실시예에서는, 상기 제2 실시예와는 달리, Al기합금의 조성이 다른 2층 구조의 오버레이형의 클래드재(도 6 참조)를 복수 제작하고, 각각의 클래드재(시험재)에 대해서, 클래드재(시험재)를 소다석회 유리로 구성되는 유리판에 프릿 유리를 개재해서 접합했을 때의 필 강도를 측정하였다. 또한, 제3 실시예에 있어서도, 시험재의 두께 t1을 100㎛(도 10 참조)로 함과 함께, 시험 전에 각각의 시험재를 적절한 온도에서 어닐링시킴으로써 내부 응력 등을 제거하였다.
여기서, 제3 실시예의 실시예 21 내지 24의 시험재로서, 도 15에 도시한 바와 같이, 조성이 다른 Al기합금으로 구성되는 Al층과, 30 질량%의 Ni와 16 질량%의 Co와 6 질량%의 Cr과 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-30Ni-16Co-6Cr 합금[열팽창 계수 : 8.4×10-6(K-1)]으로 구성되는 코어재층이 적층된 2층 구조의 클래드재를 사용하였다. 또한, 실시예 21 내지 24에서는, Al층과 코어재층과의 두께 비율(Al기합금 : Fe-Ni기합금)을 6 : 1로 하였다.
구체적으로는, 실시예 21의 시험재의 Al층을 구성하는 Al기합금으로서, 99.9 질량% 이상의 Al을 함유하는 고순도 Al을 사용하였다. 또한, 실시예 22의 시험재의 Al층을 구성하는 Al기합금으로서, 0.25 질량% 이하의 Si와, 0.40 질량% 이하의 Fe와, 0.05 질량% 이하의 Cu와, 0.05 질량% 이하의 Mn과, 0.05 질량% 이하의 Mg와, 0.05 질량% 이하의 Zn을 함유하고, 또한 Si, Fe, Cu, Mn, Mg 및 Zn의 합계가 0.5 질량% 미만임과 함께, 99.5 질량% 이상의 Al을 함유하는 A1050을 사용하였다.
또한, 실시예 23의 시험재의 Al층을 구성하는 Al기합금으로서, 0.25 질량% 이하의 Si와, 0.40 질량% 이하의 Fe와, 0.10 질량% 이하의 Cu와, 0.10 질량% 이하의 Mn과, 2.2 질량% 이상 2.8 질량% 이하의 Mg와, 0.15 질량% 이상 0.35 질량% 이하의 Cr과, 0.10 질량% 이하의 Zn과, 잔량부 Al을 함유하는 A5052를 사용하였다. 또한, 실시예 24의 시험재의 Al층을 구성하는 Al기합금으로서, 12 질량%의 Si를 함유하고, A4047에 상당하는 Al기합금을 사용하였다. 또한, 실시예 24의 Al기합금에 있어서의 불가피적 불순물 원소 및 잔량부 Al의 정확한 함유량에 대해서는 측정하지 않았다. 여기서, 실시예 23 및 24의 시험재의 Al층을 구성하는 Al기합금에는, 99.0 질량% 이상의 Al이 함유되어 있지 않다.
그리고 상기 제2 실시예와 마찬가지로, 프릿 유리를 용융시킴으로써, 프릿 유리를 개재해서 유리판과 시험재를 접합하였다. 그 후, 실온까지 냉각한 후에, 상기한 필 강도 시험(90도 박리 시험, 도 10 참조)에 의해, 필 강도를 측정하였다.
도 15에 도시하는 제3 실시예의 결과로서는, 99.0 질량%(99.5 질량%) 이상의 Al을 함유하는 실시예 21 및 22에 있어서, 99.0 질량% 이상의 Al을 함유하지 않는 실시예 23 및 24보다도, 필 강도가 커졌다. 이 결과, 프릿 유리에 접합되는 Al층을 구성하는 Al기합금에 있어서, Al의 함유 비율을 크게 해서 불순물의 함유율을 작게 함으로써, 프릿 유리와 Al층의 밀착성이 향상되어서, 필 강도를 향상시킬 수 있는 것이 판명되었다. 또한, 실시예 23 및 24의 결과로부터, A4047 등의 Al-Si 합금은, A5052 등의 Al-Mg 합금보다도 프릿 유리와의 접합에 적합하다는 것이 판명되었다.
(참고예)
이어서, 도 16을 참조하여, 참고예로서, 코어재층으로서 사용되는 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수가 11.5×10-6(K-1) 이하인 Fe-Ni기합금의 내식성 실험에 대해서 설명한다.
참고예 1 내지 8에서는, 조성이 다른 Fe-Ni기합금의 판재를 준비하였다. 구체적으로는, 참고예 1의 판재로서, 48 질량%의 Ni와 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-48Ni 합금으로 구성되는 판재를 사용하였다. 또한, 참고예 2의 판재로서, 48 질량%의 Ni와 2 질량%의 Cr과 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-48Ni-2Cr 합금으로 구성되는 판재를 사용하였다. 또한, 참고예 3의 판재로서, 48 질량%의 Ni와 4 질량%의 Cr과 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-48Ni-4Cr 합금으로 구성되는 판재를 사용하였다. 또한, 참고예 4의 판재로서, 48 질량%의 Ni와 6 질량%의 Cr과 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-48Ni-6Cr 합금으로 구성되는 판재를 사용하였다.
또한, 참고예 5의 판재로서, 30 질량%의 Ni와 16 질량%의 Co와 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-30Ni-16Co 합금으로 구성되는 판재를 사용하였다. 또한, 참고예 6의 판재로서, 30 질량%의 Ni와 16 질량%의 Co와 2 질량%의 Cr과 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-30Ni-16Co-2Cr 합금으로 구성되는 판재를 사용하였다. 또한, 참고예 7의 판재로서, 30 질량%의 Ni와 16 질량%의 Co와 4 질량%의 Cr과 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-30Ni-16Co-4Cr 합금으로 구성되는 판재를 사용하였다. 또한, 참고예 8의 판재로서, 30 질량%의 Ni와 16 질량%의 Co와 6 질량%의 Cr과 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는 Fe-30Ni-16Co-6Cr 합금으로 구성되는 판재를 사용하였다.
한편, 비교예 1b의 판재로서, A1050으로 구성되는 Al단판을 사용하였다.
그리고 JIS Z2371에 기초하는 염수 분무 시험을 행하였다. 구체적으로는, (35±2)℃의 온도 조건 하에서, 염(염화나트륨) 농도가 (50±5)g/L 염수를 각각의 판재에 분무하였다. 그리고 분무 개시로부터 12 시간(12h), 24 시간(24h) 및 48 시간(48h)의 각각에 있어서, 판재 표면의 부식 정도(녹 발생 상황)를 관찰하였다. 여기서, 도 16에 있어서, 부식이 대략 관찰되지 않는 경우에는 ○(동그라미 표시)를 부여하였다. 또한, 부식이 다소 관찰되긴 하였지만, 사용해도 문제가 발생하지 않을 정도인 경우에는 △(삼각 표시)를 부여하였다. 또한, 사용하면 문제가 발생할 가능성이 있을 정도의 부식이 관찰된 경우에는 ×(엑스 표시)를 부여하였다.
도 16에 나타내는 참고예의 결과로서는, Cr을 2 질량% 이하 함유하는 참고예 1, 2, 5 및 6에서는, 12h에서 부식이 확인되고, 24h에서 명확한 부식이 관찰되었다. 또한, Cr을 2 질량%보다 많게 4 질량% 이하 함유하는 참고예 3 및 7에서는, 24h에서 부식이 확인되고, 48h에서 명확한 부식이 관찰되었다. 한편, Cr을 4 질량%보다도 많이 함유하는 참고예 4 및 8에서는, 비교예 1b와 마찬가지로, 48h에서 부식이 확인되기는 했지만 문제가 없는 레벨이었다. 따라서, 내식성을 요하는 부분에 배치되는 유리 접합용재로서는, 4 질량% 이상의 Cr을 함유하는 Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층을 사용하는 것이 바람직하고, 6 질량% 이상의 Cr을 함유하는 Fe-Ni기합금으로 구성되는 코어재층을 사용하는 것이 더욱 바람직한 것이 판명되었다. 또한, 2 질량% 이하의 Cr을 함유하는 경우와 같은, Cr의 함유량이 적은 Fe-Ni기합금을 코어재층으로서 사용하는 경우에는, 코어재층이 노출되는 부분에 내식성의 도금을 실시함으로써, 코어재층의 부식을 억제하는 것도 가능하다.
따라서, 상기 제1 내지 제3 실시예로부터, 크랙이나 파단의 발생 억제, 필 강도의 크기 및, 내식성의 높이 관점에서, 현 상황에서는 실시예 13에 사용한 A1050(순Al)으로 구성되는 Al층과, Fe-30Ni-16Co-6Cr 합금으로 구성되는 코어재층이 적층된 2층 구조의 클래드재이고, 또한 Al : Fe-Ni기합금을 6 : 1로 한 클래드재가, Bi2O3계의 프릿 유리를 개재하여, Al층과 소다석회 유리를 접합하기 위한 보강 부재(유리 접합용재)에 사용하는 클래드재로서 가장 적합하다고 생각된다.
또한, 크랙이나 파단의 발생 억제, 필 강도의 크기 및, 내식성의 높이 관점에서, 실시예 5 내지 8에 사용한 A1050으로 구성되는 Al층과, Fe-(30 내지 42)Ni-(0 내지 16)Co-6Cr 합금으로 구성되는 코어재층과, A1050으로 구성되는 Al층이 적층된 3층 구조의 클래드재이고, 또한 Al : Fe-Ni기합금 : Al을 3 : 1 : 3으로 한 클래드재가, Bi2O3계의 프릿 유리를 개재하여, Al층과 소다석회 유리를 접합하기 위한 보강 부재(유리 접합용재)에 사용하는 클래드재로서 상당히 적합하다고 생각된다. 마찬가지로, 실시예 12에 사용한 A1050으로 구성되는 Al층과, Fe-30Ni-16Co-6Cr 합금으로 구성되는 코어재층이 적층된 2층 구조의 클래드재이고, 또한 Al : Fe-Ni기합금을 3 : 1로 한 클래드재도 보강 부재(유리 접합용재)에 사용하는 클래드재로서 상당히 적합하다고 생각된다.
또한, 크랙이나 파단의 발생 억제 및 필 강도의 크기 관점에서, 실시예 2에 사용한 A1050으로 구성되는 Al층과, Fe-36Ni 합금으로 구성되는 코어재층과, A1050으로 구성되는 Al층이 적층된 3층 구조의 클래드재이고, 또한 Al : Fe-Ni기합금 : Al을 3 : 1 : 3으로 한 클래드재가, Bi2O3계의 프릿 유리를 개재하여, Al층과 소다석회 유리를 접합하기 위한 보강 부재(유리 접합용재)에 사용하는 클래드재로서, 내식성의 관점을 제외하고, 상당히 적합하다고 생각된다.
또한, Al층을 A1050이 아닌 고순도 Al(Al의 함유율 99.9 질량% 이상)로 구성함으로써, 보강 부재(유리 접합용재)에 사용하는 클래드재로서 보다 적합하다고 생각된다.
또한, 금회 개시된 실시 형태 및 실시예는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시 형태 및 실시예의 설명이 아닌 특허 청구 범위에 의해 나타내고, 또한 특허 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경(변형예)이 포함된다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 실시 형태 및 변형예에서는, 진공 복층 유리[100(400)]의 봉착부[A(B)]에 본 발명의 보강 부재(유리 접합용재)를 사용한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 진공 복층 유리의 봉착부 이외의 부분에 본 발명의 유리 접합용재를 사용해도 되고, 진공 복층 유리 이외의 유리에 의한 접합이 필요한 부분에 본 발명의 유리 접합용재를 사용해도 된다. 예를 들어, 진공 복층 유리 중, 배출구 등의 봉착부 이외의 부분에 본 발명의 유리 접합용재를 사용해도 되고, 유리에 의한 접합이 필요한 디스플레이의 봉착부 등에 본 발명의 유리 접합용재를 사용해도 된다. 상기한 용도로 본 발명의 유리 접합용재를 사용한 경우에도, 제1층을 구성하는 Al기합금과 유리와의 접합이 양호하므로, 유리 접합용재가 유리로부터 박리되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 제1, 제2 실시 형태 및 변형예에서는, 프릿 유리를 개재하여, 클래드재의 Al층과 소다석회 유리로 구성되는 유리판을 접합한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 프릿 유리를 개재해서 접속되는 부재는, 소다석회 유리 이외의 유리 부재라도 된다. 예를 들어, 규사(SiO2), 알루미나(Al2O3), 산화 붕소(B2O3)나 그 밖의 산화물 등을 재료로 해서 제작되는 무알칼리 유리[열팽창 계수 : 약 3.8×10-6(K-1)] 등이어도 된다. 또한, 프릿 유리를 개재해서 접속되는 부재는, 예를 들어 Si 기판 등의 유리 이외의 부재라도 된다. 이들의 경우, Al층을 갖는 클래드재의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X×10-6(K-1)은, 프릿 유리를 개재해서 접속되는 부재의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X2×10-6(K-1)에 대하여 (X2-1)≤X≤(X2＋3)의 관계를 충족시키는 쪽이, 프릿 유리에 크랙이나 파단 등이 발생하는 것을 억제할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 상기 제1, 제2 실시 형태 및 변형예에서는, Bi2O3계의 프릿 유리로 구성되는 프릿 유리를 개재하여, 클래드재의 Al층과 유리판을 접합한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, Al층과 유리판을 접합하는 프릿 유리는, B(붕소)계나 V(바나듐)계의 프릿 유리 등 Bi2O3계 이외의 프릿 유리라도 된다. 이때, 프릿 유리는, 유리판의 열팽창 계수와 Al층을 갖는 클래드재의 열팽창 계수에 가까운 열팽창 계수를 갖는 프릿 유리인 것이 바람직하다. 또한, 프릿 유리 이외의 유리를 개재하여, 유리 접합용재를 구성하는 클래드재의 Al층과 유리판을 접합해도 된다.
또한, 상기 제1, 제2 실시 형태 및 변형예에서는, 필 강도를 고려한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 봉착 부재가 배치되는 위치에 따라서는, 필 강도 이외의 파라미터에 기초하여, 유리 접합용재의 구성을 고려해도 된다. 예를 들어, 전단 강도에 기초하여, 유리 접합용재의 구성을 고려해도 된다. 이때, 영률이 약 110Ga보다 큰 클래드재나, 열팽창 계수가 약 7.5×10-6(K-1) 미만 또는, 약 11.5×10-6(K-1)보다 큰 클래드재라도, 유리 접합용재로서 적합하게 사용할 수 있을 가능성도 충분히 발생한다고 생각된다.
또한, 상기 제1, 제2 실시 형태 및 변형예에서는, 보강 부재(유리 접합용재)의 영률이 약 110GPa 이하인 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 프릿 유리를 개재해서 유리판과 유리 접합용재를 접합할 때에 발생하는 열 응력이 작은 경우나, 유리판과 유리 접합용재의 접합부에 필 모드의 응력이 가해지지 않는 경우에 있어서는, 유리 접합용재의 영률은 110GPa보다도 커도 된다.
또한, 상기 제1, 제2 실시 형태 및 변형예에서는, 보강 부재의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X×10-6(K-1)을 약 7.5≤X≤11.5의 관계를 충족시키도록 구성한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 프릿 유리의 접합 시에 발생하는 열 응력이 작은 경우 등에는, 보강 부재의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X×10-6(K-1)은 약 7.5≤X≤11.5의 관계를 충족시키지 않아도 된다.
또한, 상기 제1 실시 형태의 제1 변형예의 클래드재(101)로 이루어지는 보강 부재(121)를 도 1 및 도 2에 도시하는 제1 실시 형태의 진공 복층 유리(100)의 클래드재(1)로 이루어지는 보강 부재(21) 대신에 적용하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 상기 제1 실시 형태의 제1 변형예의 클래드재(101)로 이루어지는 보강 부재(121)를, 도 7에 나타내는 제2 실시 형태의 진공 복층 유리(400)의 클래드재(401)로 이루어지는 보강 부재(421) 대신에 적용해도 된다.
또한, 상기 제1 실시 형태에서는, Al층(11)(제1층)과 Al층(13)(제3층)을 동일한 Al기합금으로 구성함과 함께, 대략 동일한 두께를 갖도록 구성한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 제1층과 제3층은 다른 Al기합금으로 구성되어 있어도 되고, 제1층의 두께와 제3층의 두께는 달라도 된다.
또한, 상기 제1 실시 형태에서는, Al층(11 및 13)을 구성하는 Al기합금의 영률을 코어재층(12)을 구성하는 Fe-Ni기합금의 영률보다도 작게 함과 함께, Al층(11 및 13)의 두께 t2를 코어재층(12)의 두께 t3 이상으로 한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, Al층을 구성하는 Al기합금의 영률은, 코어재층을 구성하는 Fe-Ni기합금의 영률 이상이어도 된다. 또한, Al층의 두께는 코어재층의 두께 미만이어도 된다.
또한, 상기 제1, 제2 실시 형태 및 변형예에서는, 코어재층을 구성하는 Fe-Ni기합금의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X1×10-6(K-1)이 약 7.5≤X1≤11.5의 관계를 충족시키는 경우가 바람직한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 실제로 사용되는 프릿 유리 등의 접합되는 유리의 열팽창 계수의 값에 가까운 열팽창 계수를 갖는 Fe-Ni기합금을 사용하는 것이 바람직하다. 그 결과, 접합되는 유리의 종류에 따라서는, Fe-Ni기합금의 열팽창 계수 X1이 약 7.5 미만인 쪽이 바람직해지는 경우도 발생할 수 있다.
1, 101, 201, 301, 501 : 클래드재
10a, 10b, 410a, 410b : 유리판(소다석회 유리)
10c, 10d, 410c, 410d : 접합면
11, 111a, 111b, 211a, 211b, 311, 511a, 511b : Al층(제1층)
12, 112a, 112b, 212a, 212b, 312, 512a, 512b : 코어재층(제2층)
13 : Al층(제3층)
21, 121, 221, 321, 421, 521 : 보강 부재(유리 접합용재)
21a, 421a : 내측단부(평행부)
21b, 421b : 외측단부(평행부)
21c, 421c : 경사부
22a, 22b, 422a, 422b : 프릿 유리(유리)
100, 400 : 진공 복층 유리(복층 유리)
A, B : 봉착부
S1, S2 : 간극

Claims (20)

  1. Al기합금으로 구성되어, 유리와 접합되는 제1층(11)과, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수가 11.5×10-6(K-1) 이하인 Fe-Ni기합금으로 구성되는 제2층(12)이 적어도 접합된 클래드재(1)로 이루어지며,
    상기 제1층의 두께는 상기 제2층의 두께의 2배 이상이며,
    Al기합금으로 구성되는 상기 제1층의 영률은, Fe-Ni기합금으로 구성되는 상기 제2층의 영률보다도 작은, 유리 접합용재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 클래드재의 영률은 110GPa 이하인, 유리 접합용재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1층은, 상기 유리로서의 프릿 유리를 개재해서 소다석회 유리(10a, 10b)에 접합되어 있고,
    상기 클래드재의 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수 X×10-6(K-1)은 7.5≤X≤11.5의 관계를 충족시키는, 유리 접합용재.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, Fe-Ni기합금으로 구성되는 상기 제2층은, 상기 클래드재의 두께 방향에 있어서, 상기 제1층과 상기 유리가 접합되는 영역과 대향하는 위치에 배치되어 있는, 유리 접합용재.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 클래드재는, 상기 제1층과, 상기 제2층과, Al기합금으로 구성되어, 상기 제1층이 접합되는 면과는 반대측인 상기 제2층의 면에 접합되는 제3층(13)이 접합된 3층 구조의 오버레이형의 클래드재로 이루어지는, 유리 접합용재.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1층과 상기 제3층은 동일한 두께를 갖는, 유리 접합용재.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2층을 구성하는 Fe-Ni기합금은, 28 질량% 이상 50 질량% 이하의 Ni와, 0 질량% 이상 20 질량% 이하의 Co와, 0 질량% 이상 8 질량% 이하의 Cr과, 잔량부 Fe 및 불가피적 불순물 원소로 이루어지는, 유리 접합용재.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2층을 구성하는 Fe-Ni기합금은, 4 질량% 이상 8 질량% 이하의 Cr을 함유하는, 유리 접합용재.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1층을 구성하는 Al기합금은, 99.0 질량% 이상의 Al을 함유하는, 유리 접합용재.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 진공 복층 유리의 봉착부(A)에 사용되는, 유리 접합용재.
  12. 제2항에 있어서, 상기 클래드재의 영률은 85GPa 이상 100GPa 이하인, 유리 접합용재.
  13. 삭제
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2층은, 상기 제1층과 상기 유리가 접합되지 않는 영역과 대향하는 위치에는 배치되지 않고, 상기 제1층과 상기 유리가 접합되는 영역과 대향하는 위치에 배치되어 있는, 유리 접합용재.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1층은, 상기 제1층과 상기 유리가 접합되는 영역과 상기 제1층과 상기 유리가 접합되지 않는 영역과의 양쪽에 배치되어 있는, 유리 접합용재.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2층은, 상기 제1층과 상기 유리가 접합되는 영역과 대향하는 위치에 있어서, 상기 제1층과 상기 유리가 접합되는 영역과는 반대측인 표면에 배치되어 있는, 유리 접합용재.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 클래드재는, 상기 제1층과 상기 유리가 접합되는 영역에 설치되고, 상기 유리가 접합되는 부재와의 접합면(10c, 10d)에 대하여 평행하게 연장되는 한 쌍의 평행부(21a, 21b)와, 상기 한 쌍의 평행부를 접속하도록, 상기 접합면에 대하여 경사진 상태에서 연장되는 경사부(21c)를 포함하는, 유리 접합용재.
  18. 복수매의 유리판(10a, 10b)이 간극(S1)을 두고 배치되어 있고, 상기 복수매의 유리판 주위가 봉착부(A)에 의해 접합됨으로써 형성된 복층 유리(100)이며,
    상기 봉착부는, Al기합금으로 구성되어, 유리와 접합되는 제1층(11)과, 30℃에서 400℃까지의 열팽창 계수가 11.5×10-6(K-1) 이하인 Fe-Ni기합금으로 구성되는 제2층(12)이 적어도 접합된 클래드재(1)로 이루어지는 유리 접합용재(21)를 포함하며,
    Al기합금으로 구성되는 상기 제1층의 영률은, Fe-Ni기합금으로 구성되는 상기 제2층의 영률보다도 작은, 복층 유리.
  19. 제18항에 있어서, 상기 봉착부는, 프릿 유리(22a, 22b)와 상기 유리 접합용재를 접합시킴으로써 형성되어 있는, 복층 유리.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 상기 간극은 저압화되어 있는, 복층 유리.
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