JP4941896B2 - 耐熱合わせガラス及び耐熱合わせガラス構造物 - Google Patents

Description

本発明は、主に建造物などに採用される窓材として、高い透明性を有し、さらに耐火性、遮熱性や耐熱性等の防火性能と耐貫通性、耐衝撃性等に富む防犯性能とを併せ持つ耐熱合わせガラスと、その耐熱合わせガラスを使用する構造物に関する。

一般に耐貫通性、耐衝撃性を有し、高い防犯性が重視される用途で使用される窓材としては、２枚の板ガラス間にプラスチック等の樹脂材を挟んだ積層構造を有する合わせガラスが使用されている。この合わせガラスは、強度等の機械的な性能に優れているため建造物等の採光を必要とする窓材として大きな価値を持っており、数多くの建造物に利用されている。またこのような合わせガラスは、飛来物等から防護する働きも有するため自動車等の車載用途でも広範に使用され、多くの物理的な付加機能を伴う合わせガラス物品が様々な用途で使用されている。一方、このような合わせガラスは、２枚のガラス板間に挿入される樹脂材の性能を所望の水準となるように調整する等の対応によって、積層時の接着性や樹脂層の耐湿性等を向上させ、さらに積層体を製造する際に、積層構造を構成し易くするといった試みが行われてきている。

また建造物等に使用する窓材では、火災等の際の速い延焼を抑止するため、また加熱された窓が破壊されて飛散することで避難の妨げとなるのを抑止するため、あるいは飛来物による直接的な被災の危険性を防止するという観点等から窓材に積層体の窓ガラスを採用することも行われている。そのため、防火あるいは耐熱といった性能に注目する発明もこれまで多数行われている。

例えば、特許文献１では、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂シートを高周波加熱架橋させることで構成される防犯防弾用複合ガラスが開示されている。特許文献２には、防犯を目的とした窓板ガラスとして、ホウ珪酸ガラス製の板ガラスを使用し、それらの相互間に介在させる中間膜としてテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−ビニリデンフルオライドの共重合体を使用する合わせガラスが開示されている。また特許文献３では、２枚の板ガラス間に透明な熱感応型の発泡性を有する発泡層を介在させ、さらにその中央に板状の耐破壊性を有する強化ガラスが組み込まれている積層型の耐火ガラスが開示されている。さらに特許文献４では、板ガラスと樹脂フィルムとを張り合わせた構造の合わせガラスで、板ガラスと樹脂フィルムとを張り合わせる際に使用される接着剤に板ガラスに働く剪断力を低減させるものを使用するという発明も行われている。
特開２００３−２５２６５８号公報 特開２００６−９６６１２号公報 特開平６−１７０９９８号公報 特開平７−１３８０５１号公報

しかしながら、これまでに開示された発明だけでは、様々な要望に対応する合わせガラスを提供するには十分ではない。近年の社会情勢を反映した防犯意識の向上や繰り返される震災等に対処するといった背景などから、建造物等に使用される窓材に求められる性能は、従来にも増して多様なものとなっている。すなわち耐貫通性や耐衝撃性等の基本的な性能に加えて遮熱性や耐熱性などの防火性、さらに経済的な住環境を構成するための防音性や断熱性等の点にも優れ、しかも高層化が進む建造物などへの施工性が良好なものであるといった点も重要であり、高度な性能、機能を併せ持ち、しかも施工性に富む窓材が求められるようになってきている。

本発明は係る状況に鑑み、耐熱性や遮熱性といった様々な防火性能に優れ、それに加えて衝撃性や貫通性などの高い機械的強度性能を有し、さらに従来の合わせガラスと比較して軽量であるため、高層化した建造物における施工性にも優れた汎用性の高い合わせガラスと、この耐熱合わせガラスによる耐熱合わせガラス構造物の提供を課題とする。

本発明者等は、複数の異なる物理的な性能、すなわち遮熱性等の熱的性能と貫通性等の機械的強度性能、さらに合わせガラス全体の重量を軽量化するという複数の高い水準の要望を同時に満足する合わせガラスに関する研究を行う中で、従来から使用されてきた２枚の板ガラスを単純に合わせた構造とした場合には実現困難であったにもかかわらず、特定の熱的性能を有する３枚以上の１ｍｍ未満の厚みの板ガラスを積層することによって、所望の複数の性能を十分に発揮することのできる構成となり、安定した性能を発揮する合わせガラスを得ることができることを見出し、ここに提示するものである。

すなわち、本発明の耐熱合わせガラスは、板厚が１ｍｍ未満である３枚以上の板ガラスが、各板ガラス間に介在層を介して積層された合わせガラスであって、前記板ガラスの３０℃〜３８０℃の温度範囲に於ける平均線膨張係数が−１×１０^-7／Ｋから５０×１０^-7／Ｋの範囲にあり、かつ該ガラスのＪＩＳ Ｒ３１０３−１（２００１）に従う軟化点が８３０℃以上であり、前記合わせガラスの総厚Ｔが１．３ｍｍから１０ｍｍであって、前記介在層の総厚Ｓが合わせガラスの総厚Ｔの３割から６割の範囲にあることを特徴とする。

ここで、板厚が１ｍｍ未満である３枚以上の板ガラスが、各板ガラス間に介在層を介して積層された合わせガラスであって、前記板ガラスの３０℃〜３８０℃の温度範囲に於ける平均線膨張係数が−１×１０^-7／Ｋから５０×１０^-7／Ｋの範囲にあり、かつ該ガラスのＪＩＳ Ｒ３１０３−１（２００１）に従う軟化点が８３０℃以上であり、前記合わせガラスの総厚Ｔが１．３ｍｍから１０ｍｍであって、前記介在層の総厚Ｓが合わせガラスの総厚Ｔの３割から６割の範囲にあるとは、次のようなものである。すなわち、１ｍｍ未満の板厚寸法を有する無機ガラス製の薄い厚みの板ガラスを少なくとも３枚積層し、その平行に積層された板ガラス間に２層以上の介在層を配して板ガラスを接合した合わせガラスにおいて、板ガラスのガラス材質が示す熱的な性能として３０℃〜３８０℃の温度範囲についての平均線膨張係数が−１×１０^-7／Ｋから５０×１０^-7／Ｋの範囲にあり、しかも２００１年に発行された日本工業規格であるＪＩＳ Ｒ３１０３−１に規定された計測方法によって、５±１Ｋ／分の速度で直径０．６５ｍｍ、長さ２３５ｍｍの円形断面のガラス繊維を加熱した時にガラス繊維の自重で１ｍｍ／分の速度でガラス繊維が伸びる温度として測定された軟化温度（リトルトン温度とも呼称する）が８３０℃以上であって、合わせガラス全体の厚み寸法Ｔは１．３ｍｍから１０ｍｍの範囲内にあり、２以上の介在層の総厚寸法Ｓが、合わせガラス全体の厚み寸法Ｔの３０％から６０％の割合を占めることを意味している。すなわち本発明の合わせガラス全体の厚み寸法Ｔと２以上の介在層の総厚寸法Ｓの関係から換算すると、２以上の介在層の総厚寸法Ｓは、０．３９ｍｍから６．０ｍｍの範囲を有するものである。

板ガラスの性能としては上述したように、まず３０℃〜３８０℃の温度範囲についての平均線膨張係数が−１×１０^-7／Ｋから５０×１０^-7／Ｋの範囲にあることが重要である。これはガラスが加熱された場合に５０×１０^-7／Ｋよりも平均線膨張係数が大きいと、局所的に加熱された際、あるいは一方のガラス表面のみが加熱された際に、加熱されていない箇所と加熱された箇所との膨張差が大きくなり過ぎるので、加熱の初期段階で板ガラスが破損し、ガラス片が周囲に飛散し易くなるため、防災上好ましくない。このように板ガラスの平均線膨張係数は３０℃〜３８０℃の温度範囲において５０×１０^-7／Ｋ以下であることが重要である。一方ガラスの平均線膨張係数を−１×１０^-7／Ｋよりも小さくする場合には使用するガラスを大きなマイナス膨張を有するものにするため、極めて特殊な結晶化ガラスにする必要があり、別途結晶化工程が増えコストアップ要因となり、好ましくない。また平均線膨張係数の小さいガラス材質は、ガラス原料の溶解に多大なエネルギーを要するため、より好ましくはさらに高い膨張係数の板ガラスを採用することが経費
を小さくすることに繋がる。このような観点からより好ましくは３０℃〜３８０℃の温度範囲についての平均線熱膨張係数は、１０×１０^-7／Ｋから５０×１０^-7／Ｋの範囲にあることであり、さらに好ましくは３０×１０^-7／Ｋから５０×１０^-7／Ｋの範囲にあることであり、最も好ましくは３１×１０^-7／Ｋから４８×１０^-7／Ｋの範囲とすることである。ちなみに平均線膨張係数の計測は、石英ガラスのように熱膨張係数既知の標準試料によって校正を受けた公知の熱膨張計測機器により計測すればよい。

また軟化点については、ＪＩＳ Ｒ３１０３−１（２００１）に従う計測によって８３０℃以上の値を有するガラス材質とすることによって、火災などで加熱されたガラス表面が加熱初期に容易に軟化変形し難く、熱的な安定性が高いので好ましい。このような観点から軟化点は、より好ましくは８４０℃以上であり、さらに好ましくは８５０℃以上とすることである。また軟化点が高い材質を採用するならば、それだけ熱的に安定なものとなるのは確かであるが、軟化点が高い材質は製造費用が高くなり、合わせガラスの価格も高価なものとなってしまう。このため軟化点にもその上限はあり、その値は１０００℃以下とすることであって、より好ましくは９９５℃以下とすることである。

また本発明の耐熱合わせガラスは、１ｍｍ未満の板ガラスが３枚以上積層され、各板ガラス間に介在層を介して積層された構成であって、その板ガラスが上述のような平均線膨張係数や軟化点等の熱的性能を有するものであり、さらに加えて板ガラス１枚の厚みが薄いので、熱エネルギーが速やかに板ガラスの厚み方向に伝播しやすく、温度分布の偏りに起因するガラスの熱的な破壊が生じにくい構成となっている。例えば、この合わせガラスでは透光面を地面に対して水平になるように保持した状態で板ガラスの上方が７００℃、下方が１００℃といった条件で加熱が行われ、６００℃の温度差が生じるような場合であっても合わせガラス内の熱エネルギーの伝播が早いので、ガラスが破壊され難いことを確認している。また３枚以上積層された各板ガラスの厚みが１ｍｍを超える場合には、合わせガラスの重量が重くなり過ぎるので、特に中高層階の建造物への合わせガラスを適正にかつ効率良く少ない経費で短時間に施工するということを目標とする場合に、その施工性などで労力や時間を有することとなる場合もあり、好ましくない。

しかしながら、板ガラスの厚みは、０．３ｍｍ未満になると容易に撓みやすくなるので特に面積の大きい板ガラスでは製造時にその扱いが困難になる場合もある。また板厚が０．３ｍｍ未満では、板ガラス表面の帯電に伴う静電気の影響もガラス形状の変形などに表れやすくなるので、搬送などの工程に支障が生じる場合も生じ、そのための対策も施す必要があり、製造費用が高価になってしまう。このような問題を重要視する場合には、板ガラスの厚みは０．３ｍｍ以上とすることが好ましく、より好ましくは０．３５ｍｍ以上、一層好ましくは０．４ｍｍ以上とすることである。

さらに本発明の耐熱合わせガラスは、前記合わせガラスの総厚Ｔが１．３ｍｍから１０ｍｍの厚み寸法を有するものであって、介在層の総厚Ｓが、合わせガラスの総厚Ｔの３割から６割の範囲にあるので、耐熱性能に加えて十分に度高い機械的強度性能を発揮することができる構成となっている。すなわち、介在層の総厚Ｓが合わせガラス総厚Ｔの３割に満たない場合には、耐貫通性等について十分な強度を実現し難い場合もあるので好ましくない。また介在層の総厚Ｓが合わせガラスの総厚Ｔの６割を超える場合には、介在層の熱的な性能に、合わせガラス全体の熱的性能が大きく依存する場合も生じ、板ガラスの性能を限定しても安定した品位の性能を実現し難くなる場合が生じるため好ましくない。また合わせガラスの総厚Ｔが小さすぎると、十分高い機械的強度が得られないため１．３ｍｍ以上とするのが好ましい。また機械的強度を重視するならば、合わせガラスの総厚は３ｍｍ以上とするのがより好ましい。一方合わせガラスの総厚Ｔが１０ｍｍを超えると、合わせガラス全体の重量が重くなり過ぎるので、施工上の労力が大きくなり、施工費用が高価なものとなる場合もあり好ましくない。

また本発明の耐熱合わせガラスは、上述の熱的特性を満足するものであれば、ガラス材質を限定するものではない。すなわちガラス材質としてソーダ石灰ガラス、カリウム含有珪酸塩ガラス、チタン酸塩ガラス、水分高含有ガラス、無アルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、バリウム珪酸塩ガラス、アルミノシリケートガラス及びアルカリ土類ボレート系ガラス等から選択して使用することが可能である。ただし、膨張係数や軟化点における条件を確実に満足する材質としては、上述の内でも無アルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、バリウム珪酸塩ガラス、アルミノシリケートガラス及びアルカリ土類ボレート系ガラスが特に好ましいものである。また板ガラスは、イオン交換強化等の化学強化処理や風冷強化等の物理強化処理を施してあってもよく、鉄やチタン等の遷移金属元素や金属コロイド等の着色成分をｐｐｍオーダーから小数点１桁オーダーの質量％百分率表示で表される程度だけガラス組成中に含有させることによってガラスに多様な彩色を施すことも可能である。

また本発明の耐熱合わせガラスは、上述に加え波長４００ｎｍから７８０ｎｍにおける透光面の平均直線透過率が８０％以上であるならば、建造物や車載用等の窓材として使用することによって十分に高い採光性を実現することができる。

ここで、透光面の波長５５０ｎｍから７００ｎｍに於ける平均直線透過率が、８０％以上であるとは、可視光線に相当する５５００Å（オングストローム）から７５００Åの範囲の電磁波の波長範囲について、透光面に垂直な方向での平均直線透過率を分光光度計によって計測すると８０％以上の値となることを意味している。

また本発明の耐熱合わせガラスは、上述に加え介在層が樹脂を含むものであるならば、積層構造を構成する際に従来から蓄積された製造方法を採用することができるので、精緻な構成を容易に得ることが可能となり好ましい。

ここで介在層が樹脂を含むものであるとは、介在層の主要構成成分がプラスチック材であり、必要に応じて他の有機樹脂や無機材等の媒体を適量だけ添加することができるものであることを表している。

介在層を構成する樹脂については、本発明の耐熱合わせガラスの性能を実現することのできるものであれば、どのようなものであっても採用することができる。採用することのできる樹脂としては、例えばメタクリル樹脂（ＰＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、セルロースアセテート（ＣＡ）、ジアリルフタレート樹脂（ＤＡＰ）、ユリア樹脂（ＵＰ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリビニルホルマール（ＰＶＦ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、酢酸ビニル樹脂（ＰＶＡｃ）、アイオノマー（ＩＯ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリスルフォン（ＰＳＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のパーフルオロ樹脂、メタクリル−スチレン共重合樹脂（ＭＳ）、ポリアレート（ＰＡＲ）、ポリアリルスルフォン（ＰＡＳＦ）、ポリブタジエン（ＢＲ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳＦ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）を適量だけ使用することができる。この内、特にポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）については、介在層の形成が容易で、高い透明性も有するものであるといった点で本発明に採用するには好ましいものである。

介在層の形成方法については、予め介在層となる液体状の樹脂を所定間隔で保持した板ガラス間に充填することによって介在層を形成する方法であっても、あるいはプレート状ないしフィルム状の介在層となる樹脂材を板ガラス間に挟みこんだ状態とした後に加熱することで板ガラスと介在層とを接合するものであってもよい。また板ガラス間にプレート状ないしフィルム状の介在層となる樹脂材を挟みこむ際に樹脂材と板ガラスとの間に接着剤を塗布した状態とし、その後加熱やＵＶ照射等のエネルギーを付与することによって接合する方法を採用してもよい。

また本発明の耐熱合わせガラスは、上述に加え透光面の波長７８０ｎｍから１１００ｎｍに於ける平均直線赤外透過率が、７０％以上であるならば、赤外線により生じる温度上昇を低減することができ、急激に温度が上昇しないため、高い耐熱性を実現することが可能となり好ましい。

ここで透光面の波長７８０ｎｍから１１００ｎｍに於ける平均直線赤外透過率が、７０％以上であるとは、赤外光線に相当する７８００Å（オングストローム）から１１０００Åの波長範囲の光線に対して、透光面に垂直な方向での平均直線透過率を分光光度計によって計測すると７０％以上の値となることを意味している。

また本発明の耐熱合わせガラスの波長７８０ｎｍから１１００ｎｍに於ける平均直線赤外透過率は、合わせガラスの外表面で反射されることによっても低下することになるので上限値があり、実質的な平均直線赤外透過率は、７０％から９３％までの範囲内の値となる。

波長７８０ｎｍから１１００ｎｍに於ける平均直線赤外透過率は、赤外光源を有する校正された分光光度計を使用して計測したものであればよい。

本発明の耐熱合わせガラス構造物は、枠体に、上記の耐熱合わせガラスを固定したものであることを特徴とする。

ここで枠体に、上記の耐熱合わせガラスを固定したものであるとは、次のようなものである。すなわち板厚が１ｍｍ未満である３枚以上の板ガラスが、各板ガラス間に介在層を介して積層された合わせガラスであって、前記板ガラスの３０℃〜３８０℃の温度範囲に於ける平均線膨張係数が−１×１０^-7／Ｋから５０×１０^-7／Ｋの範囲にあり、かつ該ガラスのＪＩＳ Ｒ３１０３−１（２００１）に従う軟化点が８３０℃以上であり、前記合わせガラスの総厚Ｔが１．３ｍｍから１０ｍｍであって、前記介在層の総厚Ｓが合わせガラスの総厚Ｔの３割から６割の範囲にある構成であり、透光面が略矩形状を呈する耐熱合わせガラスの周囲の少なくとも１つの端面と透光面とが接する辺を枠体に固定したものであることを表している。

枠体に耐熱合わせガラスを固定する方法については、樹脂材等により枠体と接着することによって固定するものであってもよく、枠体で挟持して固定するものやビスや止め具等を使用することによって固定するものであってもよい。また一辺の固定については、一つの辺の全体を固定する必要はなく、その一部だけ、あるいは特定箇所のみを１箇所あるいは複数箇所だけ固定するものであってもよい。

枠体については、金属、ガラス、ガラスセラミックス、プラスチック、ゴム、岩石及び木材の群より選ばれた１以上の材料を用いたものであればよい。

また本発明の耐熱合わせガラス構造物は、上述に加え耐熱合わせガラスの透光面の少なくとも１面に、被覆膜が形成されてなるものであれば、必要に応じて透過率の調整や透光面の硬度などを適正な状態にすることができる。

耐熱合わせガラスの透光面の少なくとも１面に、被覆膜が形成されてなるものとは、合わせガラスの板厚方向に対向する２つの透光面の内、少なくとも一方の面の表面に被覆膜（薄膜ともいう）が施されているということを意味している。

被覆膜の構成については、どのようなものであっても耐熱性や耐衝撃性、あるいは著しい透光性を損なうようなものでなければ採用することができる。例えば、被腹膜としては赤外線反射膜（又は赤外線カットフィルター）、反射防止膜（ＡＲコートともいう）、無反射膜、導電膜、帯電防止膜、ローパスフィルター、ハイパスフィルター、バンドパスフィルター、遮蔽膜、強化膜、保護膜を必要に応じて使用することができる。被腹膜の厚みや、積層の数についても特に限定するものではない。

上記被覆膜に関して、その被覆膜の具体的な材質としては、次の様なものがある。例えばシリカ（ＳｉＯ₂）、ジルコニア（ＺｒＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化タンタル（又はタンタラ）（Ｔａ₂Ｏ₅）、酸化ニオブ（Ｎｂ₂Ｏ₅）、酸化ランタン（Ｌａ₂Ｏ₃）、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ₂）、酸化クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、酸化モリブデン（ＭｏＯ₃）、酸化タングステン（ＷＯ₃）、酸化セリウム（ＣｅＯ₂）、酸化バナジウム（ＶＯ₂）、酸化チタンジルコニウム（ＺｒＴｉＯ₄）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、クリオライト（Ｎａ₃ＡｌＦ₆）、チオライト（Ｎａ₅Ａｌ₃Ｆ１₄）、フッ化イットリウム（ＹＦ₃）、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ₃）、フッ化バリウム（ＢａＦ₂）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ランタン（ＬａＦ₃）、フッ化ガドリニウム（ＧｄＦ₃）、フッ化ディスプロシウム（ＤｙＦ₃）、フッ化鉛（ＰｂＦ₃）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ₂）、アンチモン含有酸化スズ（ＡＴＯ）膜、酸化インジウム−スズ膜（ＩＴＯ膜）、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃の多層膜、ＳｉＯｘ−ＴｉＯｘ系多層膜、ＳｉＯ₂−Ｔａ₂Ｏ₅系多層膜、ＳｉＯｘ−ＬａＯｘ−ＴｉＯｘ系列の多層膜、Ｉｎ₂Ｏ₃−Ｙ₂Ｏ₃固容体膜、アルミナ固容体膜、金属薄膜、コロイド粒子分散膜、ポリメチルメタクリレート膜（ＰＭＭＡ膜）、ポリカーボネート膜（ＰＣ膜）、ポリスチレン膜、メチルメタクリレートスチレン共重合膜、ポリアクリレート膜等の組成を有するものが使用できる。

また被覆膜の形成方法についても所定の表面精度、機能を実現でき、製造に要する費用についても支障のない方法であれば特に限定されるものではなく各種の方法を採用してよい。例えばスパッタリング法、真空蒸着法、あるいは熱ＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）等の化学的気相成長法（またはＣＶＤ法）、さらにゾル−ゲル法、スピンコーティングやスクリーン印刷の塗布法、メッキ法等の液相成長法でも本発明に係る被覆膜を形成する方法として採用することができる。

また本発明の耐熱合わせガラス構造物の製造方法は、上述の本発明の耐熱合わせガラスの端面を枠体に固定するものであるため、多数の建造物に適用できる汎用性の高いガラス構造物とすることができる。

（１）以上のように、本発明の耐熱合わせガラスは、板厚が１ｍｍ未満である３枚以上の板ガラスが、各板ガラス間に介在層を介して積層された合わせガラスであって、前記板ガラスの３０℃〜３８０℃の温度範囲に於ける平均線膨張係数が−１×１０^-7／Ｋから５０×１０^-7／Ｋの範囲にあり、かつ該ガラスのＪＩＳ Ｒ３１０３−１（２００１）に従う軟化点が８３０℃以上であり、前記合わせガラスの総厚Ｔが１．３ｍｍから１０ｍｍであって、前記介在層の総厚Ｓが合わせガラスの総厚Ｔの３割から６割の範囲にあるため、耐衝撃性などの機械的強度性能に優れるばかりでなく耐熱性にも優れた採光構造材であって、軽量性に富む透光窓として汎用性の高い合わせガラスである。

（２）また本発明の耐熱合わせガラスは、透光面の波長５５０ｎｍから７００ｎｍに於ける平均直線透過率が８０％以上であるならば、窓材として必要となる可視光線の透過率が高いため多くの建造物で使用することができる。

（３）さらに本発明の耐熱合わせガラスは、介在層が樹脂を含むものであるならば、用途に応じて様々な樹脂材を選択して使用することが可能であり、所望の性能を得ることができるように介在層の厚みや材料種の設計を行うことができる。

（４）また本発明の耐熱合わせガラスは、透光面の波長７８０ｎｍから１１００ｎｍに於ける平均直線赤外透過率が７０％以上であるならば、火災などの輻射熱を吸収して熱割れを起こしにくく、高い耐熱性を有する窓材として好適なものである。

（５）本発明のガラス構造物は、枠体に、上記本発明の耐熱合わせガラスを固定したものであるため、耐熱性ばかりでなく高い衝撃抵抗性をも求められる各種の建造物の窓材として種々の方法によって組み込むことができる。

以下に本発明の耐熱合わせガラスと、この耐熱合わせガラスを用いた構造物について、その詳細を具体的に説明する。

図１に本発明の耐熱合わせガラスの斜視図を示す。図中の１０は耐熱合わせガラス、２０は板ガラス、３０は板ガラス間の介在層、１１は耐熱合わせガラスの端面、１２は耐熱合わせガラスの透光面、１３は耐熱合わせガラスの端面と透光面との境界に相当する辺、Ｔは合わせガラスの総厚、Ｓは介在層の総厚（このＳは個別の介在層の厚みの総和Σである）をそれぞれ表している。

この耐熱合わせガラス１０は、１５階以上の高層階を有する事務所兼商業施設用途の建造物の南向きの窓材用として設計されたものであり、０．６８ｍｍの厚み寸法を有する４枚の板ガラス２０を積層し、それぞれの板ガラス２０の間には３つの介在層３０を挟んだ構造となっている。この４枚の板ガラス２０は、その組成がいずれも酸化物換算の質量百分率表示でＳｉＯ₂ ６３質量％、Ａｌ₂Ｏ₃ １６質量％、Ｂ₂Ｏ₃ １０質量％、ＭＯ（Ｍ＝Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｚｎ） １１質量％よりなるものであり、液晶表示装置などに採用される無アルカリ組成を有する板ガラスと類似した材質を有するものである。

この板ガラス２０の平均線熱膨張係数は、校正されたディラトメーター（線熱膨張計）による計測を行うことによって３０℃から３８０℃の温度範囲で、３２×１０^-7／Ｋの値を示すもので−１×１０^-7／Ｋから５０×１０^-7／Ｋの範囲にある。また板ガラスの軟化温度については、日本工業規格であるＪＩＳ Ｒ３１０３−１（２００１）に規定された計測方法によって計測すると、９９０℃であって８３０℃以上の値を有している。またこの板ガラスは、予め調合されたガラス原料を溶解して均質化した後に、ダウンドロー成形法により製造されたものであって、均質で表面は平坦なものである。

また介在層３０を構成する樹脂は、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）であり、予めフィルム状のポリビニルブチラールを板ガラス２０の間に挟みこんだ状態とし、そのまま加熱、加圧することによって積層状態とすることで形成されたものである。板ガラス２０の４枚の間隙にそれぞれ挟まれた３層の介在層３０の各々の厚みは、いずれも０．５１ｍｍである。よって耐熱合わせガラス１０の総厚Ｔは４．２５ｍｍであって１．３ｍｍから１０ｍｍの範囲内にある。そして耐熱合わせガラス１０の総厚Ｔに対する介在層３０の総厚寸法Ｓの比率は３６％となっており、総厚Ｔの３割から６割の範囲内にある。

またこの耐熱合わせガラス１０の透過率は、校正された分光光度計を使用して計測すると、透光面の波長５５０ｎｍから７００ｎｍに於ける平均直線透過率が８８％となり、８０％以上を示すものであって、さらに透光面の波長７８０ｎｍから１１００ｎｍに於ける平均直線赤外透過率は７８％であり、７０％以上となるものである。

この耐熱合わせガラス１０の端面１１は、予め板ガラス２０の透光面１２の寸法、すなわち５００ｍｍ×７００ｍｍの寸法に合わせた大きさの樹脂フィルムを２枚の板ガラス２０の間に挟みこんだ状態で製造されているため、平坦度の高い面となっている。また耐熱合わせガラス１０の最外面に位置する板ガラス２０については、透光面１２と端面１１の境界に相当する耐熱合わせガラス１０の辺１３には、０．１ｍｍのＣ面取り加工が施されている。

次いで本発明の他の耐熱合わせガラスを使用することで行った各種の試験について説明し、本発明の耐熱合わせガラスの耐熱性能や光線透過性能などについて明確にする。試験に使用したガラス及び試験結果を表１に示す。

本発明の耐熱合わせガラスを形成するために、まず日本電気硝子株式会社製の無アルカリガラス（ガラスコード ＯＡ−１０）を板厚０．７ｍｍとなるようにダウンドロー成形法によって板状に成形した。この板ガラス２１の平均線熱膨張係数は、校正されたディラトメーター（線膨張係数計）による計測を行うことによって３０℃から３８０℃の温度範囲で３８×１０^-7／Ｋの値を示すもので−１×１０^-7／Ｋから５０×１０^-7／Ｋの範囲にある。また板ガラス２１のＪＩＳ Ｒ３１０３−１（２００１）に従う軟化点が９５０℃で、８３０℃以上の値となっている。次いで得られたこのＯＡ−１０の板ガラスを評価に必要となる寸法、すなわち幅７５０ｍｍ、高さ６２０ｍｍの寸法に切断し、厚みの異なるポリビニルブチラール（ＰＶＢ）を本発明の構成を満足するような厚み寸法となるように必要枚数だけ板ガラス間にフィルム状の樹脂材として挟むことによって加熱圧着法によって成形した。

成形された板ガラスの評価としては、まず可視光線及び赤外光線についての透過率曲線の計測を行うため、透光面の面積が３０ｍｍ×３０ｍｍの寸法になるようにガラス板切断装置で加工し、測定用試料を得た。この測定用試料の透光面について、分光光度計（株式会社 島津製作所ＵＶ−３１００ＰＣ）を使用することによって、３００ｎｍから３１００ｎｍまでの分光透過率の計測を行った。また可視領域の波長４００ｎｍ、５５０ｎｍ、７００ｎｍ、及び赤外領域の波長１０００ｎｍ、１５００ｎｍの５点については、その波長における透過率の値の計測を行った。

また、本発明の耐熱合わせガラスの耐熱性試験については、一方の透光面についてその大きさが９０ｍｍ×９０ｍｍの透光面を有するものとなるように大面積を有する状態のものをガラス板切断装置等を使用して加工して試験片とした。この試験片について、酸素炎バーナーの筒先から約５ｃｍの位置に透光面を保持した状態で直接火炎に１２０秒間曝し、ガラスの割れ、剥落が発生しないかどうかを調査する評価を行った。ガラスの剥落の有無は、目視観察によって確認することができるが、試験の再確認や正確な計測を行うためにビデオ撮影画像を録画してもよい。また試料片の保持は、耐熱性を有するトングなどの保持具を使用すればよい。またこの試験ではガラス片は飛び散る危険性があるため、防火環境の整った状態で評価を行う必要がある。そしてこの試験でガラス割れと剥落の認められなかったものを「〇」判定とした。

さらに、本発明の耐熱合わせガラスの防火設備試験については、本発明の耐熱合わせガラスが、建築基準法第２条第９号の規定に基づく平成１２年５月３０日建設省告示第１４００号に従う「不燃材料」としての性能を有するものであるかどうかを評価するため、ＩＳＯ８３４に従う標準加熱温度曲線となるように７８１℃まで２０分間の加熱を行い、加熱時間中に非加熱側に延焼することがないかどうかを評価した。そしてこの評価によって、「不然材料」としての性能を確認することができた場合に「〇」判定とした。

以上の一連の評価を行った結果、表１からも明らかなように、本発明の実施例に相当する試料Ｎｏ．１については、ＯＡ−１０材質の無アルカリガラスからなる６枚の板ガラスを、介在層として５枚の厚み０．３８ｍｍのＰＶＢフィルム材を介して積層したものであって、介在層の総厚寸法Ｓは１．９０ｍｍであり、耐熱合わせガラスの厚み寸法Ｔの６．１０ｍｍに対して、３１．１％に相当するものである。そしてこのような構成であるため、その透光面１ｍ²当たりの質量は、１２ｋｇと小さいものになっており、十分な軽量性を有するものである。

またこの試料Ｎｏ．１についての透光面の可視透過率は、５５０ｎｍで９０．０％、７００ｎｍで９０．４％となっており、その平均直線透過率は９０％であった。また赤外領域についても透光面の透過率は、１０００ｎｍで８９．７％、１５００ｎｍで７５．３％であって、７８０ｎｍから１１００ｎｍの平均直線赤外透過率は、９０％であり申し分のない値であることが判明した。また試料Ｎｏ．１の可視領域と赤外領域の透過率曲線については、図２にその全容を示す。この図２の波長に対する分光透過率曲線により試料Ｎｏ．１は非常に高い透過率値を有するものであることは明らかである。

また本発明の実施例である試料Ｎｏ．２については、ＯＡ−１０材質の板ガラス４枚を介在層として３枚の厚み０．７６ｍｍのＰＶＢフィルム材で積層したものであって、介在層の総厚寸法Ｓは、２．８８ｍｍであり、耐熱合わせガラスの厚み寸法Ｔの５．０８ｍｍに対して４４．９％に相当するものである。そして合わせガラスの総厚Ｔが薄めの積層構成であるため、その透光面１ｍ²当たりの質量は９ｋｇであって、高い軽量性を有する。またこの試料Ｎｏ．２についての透光面の可視透過率は、５５０ｎｍで９１．３％、７００ｎｍで９１．７％となっており、その平均直線透過率は９１％であった。また赤外領域についても透光面の透過率は、１０００ｎｍで９０．５％、１５００ｎｍで７４．９％であって、７８０ｎｍから１１００ｎｍの平均直線赤外透過率は、９１％であり申し分なく高い値であることが判明した。また試料Ｎｏ．２についての可視領域と赤外領域の透過率曲線については、図２にその３００ｎｍから２８００ｎｍ付近までの分光透過率曲線を示す。この図２の波長に対する分光透過率曲線からも試料Ｎｏ．２は非常に高い透過率値を示すことは明らかである。

また本発明の実施例に相当する試料Ｎｏ．３については、ＯＡ−１０材質の板ガラス５枚を介在層として４枚の厚み０．７６ｍｍのＰＶＢフィルム材で積層したものであって、介在層の総厚寸法Ｓは、３．０４ｍｍであり、耐熱合わせガラスの厚み寸法Ｔの６．５４ｍｍに対して４６．５％に相当するものである。そしてこの合わせガラスは、少し薄めの積層構成であるため、その透光面１ｍ²当たりの質量は１２ｋｇであって、やや高い軽量性を有する。またこの試料Ｎｏ．３についての透光面の可視透過率は、５５０ｎｍで９０．１％、７００ｎｍで９０．５％となっており、その平均直線透過率は９０％であった。また赤外領域についても透光面の透過率は、１０００ｎｍで９０．２％、１５００ｎｍで７０．２％であって、７８０ｎｍから１１００ｎｍの平均直線赤外透過率は、９１％であり申し分のなく高い値であることが判明した。また試料Ｎｏ．３についての可視領域と赤外領域の透過率曲線は、他の実施例同様に図２に示す。この図２の試料Ｎｏ．３の波長に対する透過率の推移を示す分光透過率曲線は、十分に高い透過率値を示している。

また本発明の実施例に相当する試料Ｎｏ．４については、ＯＡ−１０材質の板ガラス６枚を介在層として５枚の厚み０．７６ｍｍのＰＶＢフィルム材で積層したものであって、介在層の総厚寸法Ｓは、３．８０ｍｍであり、耐熱合わせガラスの厚み寸法Ｔの８．００ｍｍに対して４７．５％に相当するものである。そしてこのような積層構成であるため、その透光面１ｍ²当たりの質量は１５ｋｇであって、十分な軽量性を有する。またこの試料Ｎｏ．４についての透光面の可視透過率は、５５０ｎｍで８８．９％、７００ｎｍで９０．０％となっており、その平均直線透過率は８９％であった。また赤外領域についても透光面の透過率は、１０００ｎｍで８７．７％、１５００ｎｍで６３．５％であって、７８０ｎｍから１１００ｎｍの平均直線赤外透過率は、８８％であり申し分のない値であることが判明した。また試料Ｎｏ．４についての可視領域と赤外領域の透過率曲線については、図２にその全容を示す。この図２の波長に対する透過率のグラフからも試料Ｎｏ．４は高い透過率値を示すことは明らかである。

さらにこの試料Ｎｏ．４については、耐熱性試験と防火設備試験とを実施した。まず耐熱性試験については、録画撮影による検証によって次のような事実が確認できた。酸素炎バーナーによる加熱開始から０．５４秒で介在層に使用しているＰＶＢは発泡し始め、１０秒後に黒化し始める。そして加熱開始から８２秒経過した後に、耐熱合わせガラスはＰＶＢの黒化したカーボンがガラス表面を被覆した状態となるものの、１２０秒経過後もガラスは破損することなく、剥落も発生することはなく高い耐久性を有する状態にあり「〇」判定となることが判明した。

また防火設備試験についても、前述したようにＩＳＯ８３４に従い、温度の上昇曲線が時間ｔ（分）の関数として３４５×ｌｏｇ₁₀（８ｔ＋１）＋２０に従う曲線に沿って上昇させて、７８１℃までの加熱を２０分かけて行ったが、その２０分の加熱期間中に非加熱側に延焼することはなく、「不燃材料」としての性能を有するものであり、「〇」判定となることを確認することができた。

一方、本発明の比較例である試料Ｎｏ．１０１については、市販の厚さ３ｍｍのソーダ石灰板ガラス（平均線膨張係数が９８×１０^-7／Ｋ）２枚を０．７６ｍｍ厚のＰＶＢよりなる介在層で挟みこんだ合わせガラスであるが、合わせガラスの総厚Ｔの６．７６ｍｍに対する、介在層の総厚寸法Ｓの割合が１１．２％であり、さらに板ガラスが２枚のみで構成されたものであるのため本発明の要件を満足していない。このため高い耐熱性を実現し難いものとなっていることが予想できるので、それを確認するため、前記した実施例の試料Ｎｏ．４と同様の仕様に従う耐熱性試験を実施した。その結果、試料Ｎｏ．１０１については、酸素炎バーナーによる加熱開始から５秒経過後にガラスが破損し、加熱開始から４０秒経過後に割れたガラス片が剥落した。そしてさらに８０秒経過後、当初は２枚の板ガラスよりなる合わせガラスであったものが１枚のみ残留する状態となった。このように加熱から１２０秒間にガラス片が剥落することがないものとすることはできず、「×」判定となった。

また試料Ｎｏ．１０１については、透光面の可視透過率は、５５０ｎｍで８７．８％、７００ｎｍで８３．１％となっており、その平均直線透過率は８３％であった。また赤外領域についても透光面の透過率は、１０００ｎｍで７３．０％、１５００ｎｍで６８．７％であって、７８０ｎｍから１１００ｎｍの平均直線赤外透過率は、６７％であり、可視領域の透過率は高い値であるものの、赤外領域については７０％未満となるものであった。

さらに試料Ｎｏ．１０２については、試料Ｎｏ．１０１と同様に市販の厚さ３ｍｍのソーダ石灰板ガラス２枚を積層したもので、試料Ｎｏ．１０１と異なるのは、介在層であるＰＶＢの厚み寸法が１．５２ｍｍとした点だけのものであるが、この試料は板ガラスが２枚のみである点、及び介在層の総厚寸法Ｓの合わせガラスの総厚Ｔに対する割合が２０．２％と３割には満たないものである点で、本発明の要件を満足しておらず、試料Ｎｏ．１０１と同様に耐熱性に問題が発生することが予想できる構成である。

また試料Ｎｏ．１０３は、市販されている合わせガラスであるが、その構成は２枚の厚み３ｍｍのソーダ石灰板ガラスを使用し、そのＥＶＡよりなるそれぞれ厚さ０．５ｍｍの介在層の中央に厚さ１．２ｍｍのポリカーボネート（ＰＣ）製のプレートを介在させた構造のものである。この試料Ｎｏ．１０３は、その構造が本発明の要件を満足していない。すなわち板ガラスが２枚のみしか使用されていないこと、及び介在層の総厚寸法Ｓが１．００ｍｍであるが、この総厚寸法Ｓの合わせガラスの総厚Ｔに対する割合が１３．３％と低く、この２点について本発明とは全く異なるものである。

以上の一連の評価より、本発明の耐熱合わせガラスは、十分に軽量で、しかも高い耐熱性を有する構成となっていることが明瞭となった。

本発明の耐熱合わせガラス構造物の例として、本発明の耐熱合わせガラスを使用したものについて、以下で説明する。本発明の耐熱合わせガラスの斜視図を図３に示す。この図３では、１００は耐熱合わせガラス構造物、１１は耐熱合わせガラスの端面、１２は耐熱合わせガラスの透光面、１３は耐熱合わせガラスの辺、２１は板ガラス、３１は介在層、４０は枠体をそれぞれ表している。

この耐熱合わせガラス構造物１００は、０．７ｍｍのＯＡ−２１製の無アルカリ組成の板ガラス３枚を介在層として厚さ０．６ｍｍのＰＶＢフィルム２枚で積層した構造を有する矩形状の耐熱合わせガラスの端面１１と四辺１３とを固定するようにアルミ製の枠体でカバーしたものである。

ちなみに、耐熱合わせガラス構造物１００を構成する板ガラス２１の平均線熱膨張係数は、校正されたディラトメーター（線膨張係数）による計測を行うことによって３０℃から３８０℃の温度範囲で３２×１０^-7／Ｋの値を示すもので−１×１０^-7／Ｋから５０×１０^-7／Ｋの範囲にある。そしてこの板ガラス２１のＪＩＳ Ｒ３１０３−１（２００１）に従う軟化点が９９０℃であり、８３０℃以上の値となっている。

また、介在層の総厚は、１．２ｍｍであって、合わせガラスの総厚３．９ｍｍに対して３０．８％の比率を有するものである。そして耐熱合わせガラス構造物１００の四辺１３と耐熱合わせガラス１００の透光面１２はほとんど段差ができないように当接された状態となっている。この耐熱合わせガラス構造物１００は、高層階の建造物に使用される場合であっても、軽量であるため取り付けに大きな労力を要せず、また高い強度に加えて耐熱性についても優れた性能を有するものであるため、特に防火性を意識する箇所に最適なものとなっている。

本発明の耐熱合わせガラスの斜視図。 本発明の耐熱合わせガラスの波長に対する分光透過率曲線を示す図。 本発明の耐熱合わせガラス構造物の斜視図。

符号の説明

１０、１００ 本発明の耐熱合わせガラス
１１ 耐熱合わせガラスの端面
１２ 耐熱合わせガラスの透光面
１３ 耐熱合わせガラスの辺
２０、２１ 板ガラス
３０、３１ 介在層
４０ 枠体
Ｔ 合わせガラスの総厚
Ｓ 介在層の総厚

Claims (5)

1. 板厚が１ｍｍ未満である３枚以上の板ガラスが、各板ガラス間に介在層を介して積層された合わせガラスであって、
   前記板ガラスの３０℃〜３８０℃の温度範囲に於ける平均線膨張係数が−１×１０^-7／Ｋから５０×１０^-7／Ｋの範囲にあり、かつ該ガラスのＪＩＳ Ｒ３１０３−１（２００１）に従う軟化点が８３０℃以上であり、
   前記合わせガラスの総厚Ｔが１．３ｍｍから１０ｍｍであって、前記介在層の総厚Ｓが合わせガラスの総厚Ｔの３割から６割の範囲にあることを特徴とする耐熱合わせガラス。
2. 透光面の波長５５０ｎｍから７００ｎｍに於ける平均直線透過率が８０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の耐熱合わせガラス。
3. 介在層が樹脂を含むものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐熱合わせガラス。
4. 透光面の波長７８０ｎｍから１１００ｎｍに於ける平均直線赤外透過率が、７０％以上であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の耐熱合わせガラス。
5. 枠体に、請求項１から請求項４の何れかに記載の耐熱合わせガラスを固定したものであることを特徴とする耐熱合わせガラス構造物。

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