(57)【要約】【課題】耐貫通性能ならびに許容風圧力に優れ、しかも従来の製法では問題のある大寸法の強化合せガラスなどを、比較的容易に製造できる防災性能の高い樹脂合せガラスを提供する。【解決手段】防災性能の高い樹脂合せガラス１の積層体はガラス板であり、防災性能の高い樹脂合せガラス４の積層体は、ガラス板とポリカーボネートなどの樹脂板で構成される。積層体のそれぞれの層間には、HERCULES RESIN MI41などのガラス専用のポリウレタン樹脂が注入され、これが中間膜となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板ガラス（強化ガラスを含む。）を、樹脂中間膜で接着・積層して合せガラスを製造する方法において、二つの組成物質（イソシアネート系とポリオール系）を完全に混合した後、板ガラスの層間に注入し、常温・常圧下で反応させて、ポリウレタン樹脂を生成し、中間膜とすることにより製造する、高度な防災性能を有することを特徴とする樹脂合せガラス。
【請求項２】
板ガラス（強化ガラスを含む。）ならびにポリカーボネートなどの樹脂板を、樹脂中間膜で接着・積層して合せガラスを製造する方法において、二つの組成物質（イソシアネート系とポリオール系）を完全に混合した後、各層間に注入し、常温・常圧下で反応させて、ポリウレタン樹脂を生成し、中間膜とすることにより製造する、高度な防災性能を有することを特徴とする樹脂合せガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビル建築物などの窓ガラスとして使用される防災ガラスなどに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に合せガラスは、二枚の板ガラスの間にPVB（ポリビニルブチラール）のフイルムを挿入し、仮接着工程で加熱・加圧した後、オートクレーブ設備でさらに加熱・加圧することにより、ガラスを接着させる。このフイルム合せガラスは、高透過性があり、耐貫通性能にも優れているので、現在ビル用窓ガラスなどに実用化されている。
【０００３】
通常の台風で窓ガラスが割れることはほとんどない。しかし想定以上の猛威を奮う台風・ハリケーン・竜巻の襲来を否定することはできない。大きな地震が発生した時には、建物そのものの破壊、室内の家具の衝突、外からの飛来物などが原因で、窓ガラスが破壊される。すなわち今まで以上の耐貫通性能ならびに耐設計風圧を持ったビル用窓ガラスが必要になってきた。
【０００４】
高い許容風圧力を得るために、合せガラスを構成する板ガラスを、強化ガラスにする方法がある。この場合、PVB（ポリビニルブチラール）フイルムによる合せガラスでは、寸法が大きくなってくると、強化ガラスの「反り」によるフイルムの剥れなどの欠点が発生する。この「反り」は厚いガラスを強化したときに、より大きな問題となる。建築用大寸法の曲げ合せガラスでは、二枚のガラス板の層間隔が均一になるようにガラス板を曲げることは困難であり、フイルム合せガラスによる製造は、膜剥れ・気泡の発生などの問題がでてくる。この場合、曲げ強化合せガラスになると不可能に近い。
【０００５】
高い耐貫通性能を得るために、合せガラスの中間膜にポリカーボネートシートなどの樹脂板を挿入する方法がある。この場合、PVB(ポリビニルブチラール)などのフイルムを中間膜に使用すると、樹脂板との接着性に問題がでる。樹脂板との接着性が良いフイルム中間膜もあるが、製造工程で加熱・加圧（ときには減圧）するので、ガラスと樹脂板の熱膨張率の差による樹脂板の変形や、ガラス板との剥れなどの欠点を生じる。この熱膨張率の差による問題は、ビルが完成した後の窓ガラスにも、品質不良として発生する。合せガラスの寸法が大きくなれば、より顕著にこの問題が発生する。
【０００６】
このような問題の発生を抑えることができるフイルム合せガラスの一例が、特許文献１ならびに特許文献２に記載されている。特許文献１では、合せガラスの製造方法として、
エンベロープに入れたガラスと中間膜の積層体の雰囲気を減圧することにより、ガラス面をプレスする。この方法によりガラスの変形を抑え、合せガラスの気泡や剥離を抑えようとしている。
【０００７】
特許文献２では、ガラス板とポリカーボネートシートなどの樹脂板を接着する時の中間膜の線膨張率を、ガラス板と樹脂板の線膨張率の中間に選ぶことにより、ガラス板と樹脂板の剥離または合せガラス全体の変形を抑えようとしている。異種の板を貼り合せるときには、一般的な考えといえる。
【０００８】
これら改善策は、合せガラスの剥離・変形などの欠点防止に、一定の効果はあると考えられる。しかし、合せガラスを製造する方法として、中間膜にフイルムを使用する限り、その接着には加熱（温度１１０℃〜１７０℃）ならびに加圧または減圧が必要であり、根本解決にならないといえる。
【０００９】
合せガラスは、フイルムを加熱し接着して製造する以外に、二枚のガラス板の間にアクリル系樹脂や、ポリエステル系樹脂を注入して製造する方法がある。この方法は、樹脂を生成するときに反応熱が発生するが、接着工程で加熱する必要が無いので、フイルム合せよりも、積層体の熱膨張率の差による問題は軽減されることが多い。但しこれらの樹脂合せガラスは、フイルム合せガラスよりも耐貫通性能が低いことが多い。
【特許文献１】特開２００３−４０６５６公報
【特許文献２】特開２００６−１２４２５５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
解決しようとする問題点は三つある。ひとつは、合せようとしているガラス板のペアリング性（平面の各部に於ける層間のバラツキ）が悪いケース、すなわち建築用の大寸法厚物強化合せガラス・曲げ強化合せガラスなどは、厚さが一定のフイルムを使用するフイルム合せでは製造が困難である。
【００１１】
二つ目の問題は、耐貫通性能を向上させるためにポリカーボネートシートなどの樹脂板を、中間膜に挿入し加熱接着するときに、ガラス板と樹脂板の熱膨張率の差による問題点（反りや剥れ）が発生するので、フイルム合せでは製造が困難である。
【００１２】
三つ目の問題は、樹脂合せガラスは、優れた透明性、接着性、耐貫通性、耐候性などの合せガラスとして必要な諸性能を発現し得る樹脂の選定が問題となる。さらにこのとき樹脂合せガラスでは、加熱工程はないけれども、樹脂を生成するときに反応熱が発生するので、反応熱が高くならない樹脂の選定が問題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、板ガラスを、樹脂中間膜で接着・積層して合せガラスを製造する方法において、二つの組成物質（イソシアネート系とポリオール系）を完全に混合した後、板ガラスの層間に注入し、常温・常圧下で反応させて、ポリウレタン樹脂を生成し、中間膜とすることにより製造する、高度な防災性能などを有することを特徴とする樹脂合せガラスである。
【００１４】
また本発明は、板ガラスならびにポリカーボネートなどの樹脂板を、樹脂中間膜で接着・積層して合せガラスを製造する方法において、二つの組成物質（イソシアネート系とポリオール系）を完全に混合した後、各層間に注入し、常温・常圧下で反応させて、ポリウレタン樹脂を生成し中間膜とすることにより製造する、高度な防災性能などを有することを特徴とする樹脂合せガラスである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の樹脂合せガラスは、合せガラスを構成する各積層体の層間に樹脂を注入して、各積層体を接着するので、各積層体のペアリングが悪くても、注入された樹脂はその層間に充填されるので、積層体が大寸法強化ガラスや厚物強化ガラスのときにも、気泡や剥れのない中間膜を生成する利点がある。
【００１６】
本発明の樹脂合せガラスは、ポリカーボネートなどの樹脂板を中間膜に挿入し接着するときに、加熱工程がないので、各積層体の熱膨張率の差による問題発生が少ないために、反りや剥れが少ないという利点がある。
【００１７】
本発明の樹脂合せガラスは、ガラス専用に開発したポリウレタン樹脂を中間膜に使用するので、その透明度はPVBフイルム合せガラスと同じか、ややそれを上回るという利点がある。本発明に使用したポリウレタン樹脂は、アクリル樹脂やポリエステル樹脂に比較して、生成した樹脂の収縮率が小さいので（約1／３）、合せガラスの剥れなどの欠点が出ることは少ない。
【００１８】
本発明のポリウレタン樹脂合せガラスは、同じ厚みの中間膜を持つPVBフイルム合せガラスよりも、耐貫通性能が高い。さらに中間膜にポリカーボネートシートを挿入した場合には、耐貫通性能は飛躍的に向上する。
【００１９】
大型台風・ハリケーン・竜巻などの襲来では、外部からの飛来物で窓ガラスが破壊・貫通し、被害が増大することがある。大地震では、窓ガラスそのものの破壊や、家具の衝突により窓ガラスが破壊・貫通することがある。本発明のポリウレタン樹脂合せガラスを使用すると、窓ガラスの許容風圧力を超える台風で、ガラスが割れた場合でも、また台風や地震の飛来物でガラスが割れた場合でも、ガラスの貫通による強風や飛来物の被害は最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
合せガラスを構成する積層体の層間にポリウレタン樹脂を注入する方法で、防犯性能ならびに防災性能の高い樹脂合せガラスを製造する事が実現した。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の第1の実施形態を示す防災性能の高い樹脂合せガラス１の構成を示す断面図である。
【００２２】
防犯性能の高い樹脂合せガラス１は、２枚のフロート板ガラス２が、ポリウレタン樹脂膜３で接合されている。
【００２３】
ポリウレタン樹脂膜３は、ヘラクレス セキュグラス株式会社が販売する商品名HERCULES RESIN MI４１を使用する事が好ましい。この樹脂膜３は、組成物質アイソシアネートとポリオールを混合して生成する。可視光線透過率は９０％、密度１．２で、屈折率はガラスにほぼ等しく１．５２４の物性値をもつ。
【００２４】
次に、防災性能の高い樹脂合せガラス１の製造方法を説明する。この合せガラス１は、樹脂注入法によって製造する事ができる。まず、洗浄したフロート板ガラス２の四周に両面接着テープを貼り付ける。テープは通常、透明で幅６mm、厚さ１．５mmを使用する。つぎに洗浄した２枚目のフロート板ガラス２を、１枚目のフロート板ガラス２の上に重なるように乗せて、三辺を接着させる。この積層状態のものを約４５度に傾けて、未接着の一辺から生成した液状のポリウレタン樹脂を注入する。所定量のポリウレタン樹脂を注入した後、未接着の一辺を接着させ、フロート板ガラスの間に残った気泡は、注射器で吸い取り消滅させる。この合せガラスは、数時間平置きすると中間部の１．５mmの樹脂が固まり、ポリウレタン樹脂合せガラスすなわち防災性能の高い樹脂合せガラス１が完成する。１．５mmの樹脂が固まる時に、約７０℃の反応熱が発生するが、ガラスの変形には影響しない。
【００２５】
防災性能の高い樹脂合せガラス１は、高い耐貫通性能をもっている。たとえばFL3+PU1.5+FL3（２枚の、厚さ3mmのフロート板ガラスの間に1.5mmのポリウレタン樹脂を注入し、中間膜とした厚さ7.5mmの合せガラス）は、重さ4.1kgの鋼球を9ｍの高さからガラスに落下させる試験（防犯ガラスの板硝子協会基準）で、１７回目で初めて貫通した。現在国内で商品化されている他の防犯硝子、例えば中間膜に1.2mmのポリカーボネートシートを入れた、防犯レベルの高い防犯ガラスの同一の試験結果は、１１回目で貫通した。
【００２６】
板ガラスの許容風圧力は、基準安全率を考慮して、下記の強度計算の数式１により求めることができる。下記の表に数式の各物理量の単位を示す。ここでは、寸法1.2m＊2.4mの合せガラスで、荷重の種類は「短期」、「面内」の許容応力を求める。
【００２７】
【数１】
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【００２８】
【表１】
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【００２９】
防災性能の高い樹脂合せガラス１の許容風圧力は、一般の合せガラスと同様に、ガラス板に強化ガラスを使用することにより向上する。たとえばFL6+PU2+FL6（２枚の、厚さ6mmのフロート板ガラスの間に2mmのポリウレタン樹脂を注入し、中間膜とした厚さ14.0mmの合せガラス）で、寸法1.2m＊2.4mの許容風圧力は、２９３ｋｇｆ/ｍ２であるが、２枚のフロート板ガラスを風冷強化ガラスにしたTP6+PU2+TP6では、１０５７ｋｇｆ/ｍ２になる。
【実施例２】
【００３０】
図２は、本発明の第２の実施形態を示す防災性能の高い樹脂合せガラス４の構成を示す断面図である。
【００３１】
防災性能の高い樹脂合せガラス４は、２枚のフロート板ガラス２の間にポリカーボネート樹脂板５を挟み、それぞれの層間に注入されたポリウレタン樹脂３で、接合されている。
【００３２】
ポリウレタン樹脂膜３は、実施例１と同じくヘラクレス セキュグラス株式会社のHERCULES RESIN MI４１を使用する事が好ましい。
【００３３】
防災性能の高い樹脂合せガラス４の製造方法は、基本的には実施例１と同じだが、２箇所のガラス板２とポリカーボネートなどの樹脂板５の間に、それぞれポリウレタン樹脂３を注入する。各板の層間にある１．５mmのポリウレタン樹脂が固まる時に、約７０℃の反応熱が発生するが、ガラスの変形には影響しない。
【００３４】
実施例２の防災性能の高い樹脂合せガラス４は、実施例１のガラスよりも、遥かに高い耐貫通性能をもっている。たとえばFL4+PU1.5+PC3+PU1.5+FL4（２枚の、厚さ4mmのフロート板ガラスの間に3mmの厚さのポリカーボネートシートを挟み、その各層間に1.5mmのポリウレタン樹脂を注入し、中間膜とした厚さ14mmの合せガラス）は、欧州防犯規格EN３５６のP６B合格（大ハンマー１２回と大斧１８回計３０回の打撃を加えても、開口部は発生しない。）に相当する。
【００３５】
図３は、防災性能の高い樹脂合せガラスの３品種について風圧試験を実施し、所定風圧力に対する供試体ガラス中央部のたわみ量を、測定した結果を示すグラフである。横軸は、風圧試験装置の圧力チャンバー内の圧力を順次昇圧していったときの圧力ステップの値であり、縦軸は、各圧力ステップに於けるガラスのたわみ量を表している。圧力は、試験中の安全を考えて、圧力チャンバー内に供試体ガラスが変形するよう、負圧側だけとした。供試体は、圧力チャンバーに取り付けられた開口部に施工され、ガラスの変形は、測定位置に取り付けた変位計を用い、圧力ステップ毎に計測した。下記の表２に供試体の品種構成と最大荷重を示す。記号のTPは強化ガラス、PUはポリウレタン樹脂、PCはポリカーボネート、FLはフロート板ガラスを表している。供試体のガラス寸法は、1,200mm＊2,400mmである。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
図３のグラフより、ガラスはいずれも厚さ6mmと6mmの合せガラスであるが、ポリカを挟んだ場合、その厚さが3mmから6mmに大きくなっていくと、たわみ量が小さくなり、剛性が高くなっていくことが分かる。No1とNo2は強化合わせであり、風圧力1,000ｋｇｆ/ｍ２を負荷しても破壊せず、その時のたわみ量は、それぞれ26.1mmおよび23.1mmであった。No3は生板の合せであるので、900ｋｇｆ/ｍ２の負荷で片面のガラスが割れて、破損した。この時のたわみ量は、21.4mmであった。
【００３８】
ポリカを入れた防災性能の高い樹脂合せガラス４についても、許容風圧力は、数式１により求めることができる。下記の表は、各ガラス品種と許容風圧力ならびにその許容風圧力を持った窓ガラスが耐えられる風速の関係をまとめたものである。ポリカを挟んだ合せガラスの場合は、ポリカをガラスと仮定して計算した。ガラスの寸法は1,200mm＊2,400mmとする。
【００３９】
風圧力と風速の関係は、設計風圧力の計算式から求めることができる。モデルとなるビルの建設地の周囲の状況は、地表面粗度区分＝３、ビルは矩形の閉鎖型、建物の高さは５０ｍで、対象ガラスは最上階に施工されたガラスとする。対象レベルは一般的な建築物で、再現期間は100年とする。
【００４０】
【表３】
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【００４１】
表３により、それぞれの品種の窓ガラスを取り付けたときに、このビルがどの程度の風速の台風に耐えることができるかが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の防災性能の高い樹脂合せガラスは、店舗、公共施設、商業施設のビルなどの窓ガラスとして好適に使用することができる。また樹脂合せガラスは、防音効果や防犯効果も有するので、安全で快適な空間を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第1実施形態であるガラス板のみを積層した、防災性能の高い樹脂合せガラス１の構成を示す断面図。（実施例１）
【図２】本発明の第2実施形態であるガラス板とポリカーボネートなどの樹脂板を積層した、防災性能の高い樹脂合せガラス４の構成を示す断面図。（実施例２）
【図３】防災性能の高い樹脂合せガラスの３品種について、風圧試験を実施して、所定風圧力に対する供試体ガラスの中央部たわみ量を測定した結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４４】
１、４  防災性能の高い樹脂合せガラス
２      ガラス板    
３      ポリウレタン樹脂
５      樹脂板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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