JP4844362B2

JP4844362B2 - 合わせガラス

Info

Publication number: JP4844362B2
Application number: JP2006318464A
Authority: JP
Inventors: 二郎西浜; 成人柴田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-11-27
Also published as: JP2008133141A

Description

本発明は、合わせガラスに関し、特に自動車のウインドシールドに好適な合わせガラスを提供することを目的とする。

従来、自動車のウインドシールドには合わせガラスが使用されている。合わせガラスは、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）等の透明樹脂製の中間膜を、２枚のガラス板で挟むことで作られ、衝撃によって破損した際に破片が飛び散ったり、亀裂が拡散して運転者の視界を妨げたりすることを防げるという特徴を有する。また、交通事故等の際に搭乗者が窓ガラスに衝突しても、中間膜が延伸することで搭乗者が車外に飛び出してしまうことを防ぐこともでき、自動車の安全性を確保する上で欠かせない部材の一つといえる。

一方、昨今の交通事故件数の増加から、搭乗者のみならず歩行者の安全についても検討されるようになってきている。交通事故死者の２８％が歩行者というデータもあり（財団法人交通事故分析センター平成１３年度報告）、国土交通省を主導とした車両構造の改良による歩行者の安全確保が急務となっている。

ここで合わせガラスは、自動車の構成部品のうちでも脆弱な部品である。そのため、歩行者との衝突事故の際、他の金属部品（フェンダー、Ａピラー（ウインドシールドの側辺とフロントベンチガラス等との間に位置する構造材）等）に当たった場合と比べ、負傷の程度が軽く済むことが期待される。これについては、歩行者が合わせガラスのみにぶつかった場合の衝突安全性向上を目的とした合わせガラスが、上記特許文献１に開示されている。

一方で、ガラスを突き破って車内の構造物と衝突することによって受ける衝撃を低減することまでも開示された文献等は知られていないのが実状である。

特開２００５−２１９７２６号公報

しかしながら、合わせガラスの下辺近傍に歩行者が衝突した場合には、合わせガラスのウインドシールドのみにぶつかる場合ばかりでなく、ウインドシールドを突き破った人体が車内の構造物（ダッシュボード、インストルメントパネル等）に衝突して負傷することがあり、特に頭部の負傷が甚大である。

本発明は、このような課題を解決するためのものであり、交通事故等において歩行者が窓ガラスを突き破って車内に飛び込んでしまった際に、車内の構造物との衝突によって受ける衝撃を従来よりも低減できるようにした合わせガラスを提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために本発明は、中間膜を複数枚のガラス板で挟むことで作られた合わせガラスであって、前記中間膜は、正面視で少なくとも第１及び第２の領域を有し、前記第１の領域は、前記合わせガラスの下辺及び／又は両側辺の少なくともいずれかに沿って広がる領域であり、前記第１の領域における前記中間膜の引張剛性は、前記第２の領域における前記中間膜の引張剛性と異なり、前記引張剛性は、前記中間膜の弾性率と前記中間膜の厚さとの積によって規定されることを特徴とする合わせガラスを提供する。

また、本発明の一態様において、前記第２の領域における前記中間膜の引張剛性は、３ＭＰａ・ｍｍ以下であり、前記第１の領域における前記中間膜の引張剛性は、前記第２の領域における前記中間膜の引張剛性の２倍以上であることが好ましい。また、本発明の一態様において、前記第１の領域は、前記下辺から少なくとも１０ｃｍの幅を有する略帯状の領域であることが好ましい。また、本発明の一態様において、前記中間膜は、多層構造を有することが好ましい。

以上説明したとおり本発明は、周縁近傍の領域に中間膜の引張剛性が高い合わせガラスを用いることにより、周縁領域における中間膜の伸びが小さくなくなり、歩行者がガラス板を突き破って車内に飛び込んだとしても、車内構造物に衝突し難くしたり、衝突したとしてもその際に受けるエネルギーを低減させたりできる。そのため、衝突事故における歩行者の安全性向上に寄与することが期待される。

次に、本発明の一つの実施の形態について図を用いて説明する。
図１は本発明に係る合わせガラスの一実施形態を示す断面図であり、図２は図１の合わせガラスを示す正面図（車外側から目視した図）である。また、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ’線断面図である。

自動車１０は、各種の内装材及び構造材によって構成されている。すなわち、自動車１０は、ウインドシールドである合わせガラス１１と、ダッシュボード１２と、ステアリングホイール１３と、インストルメントパネル１４と、ミラーベース１５と、ルームミラー１６と、カウル１８と、エンジンフード１７と、ルーフ１９等から構成される。

ここで、ステアリングホイール１３は、運転席（図示せず）とインストルメントパネル１４との間に設置され、自動車を運転する際に運転者によって利用される。

インストルメントパネル１４には、図示しない種々の計器類が運転者から見える位置に搭載されるとともに、樹脂製のダッシュボード１２と一体の形状を成している。また、合わせガラス１１の上縁近傍には、ルーフ１９（図３）に固定されたミラーベース１５を介してルームミラー１６が取り付けられている。一方、合わせガラス１１の下縁はカウル１８に接着固定され、雨水の浸入等を防ぐためにカウルルーバ（図示せず）がカウル１０９を覆うように取り付けられている。

これらの図に示す合わせガラス１１は、自動車１０のウインドシールド用の合わせガラスであり、自動車のボディ形状に合わせて所望の湾曲形状を有するとともに、中間膜の引張剛性が互いに異なる第１の領域１１Ａと第２の領域１１Ｂとを有する。第１の領域１１Ａは、合わせガラス１１の下辺から少なくとも１０ｃｍの幅を有するストライプ状に形成されることが好ましい。この領域に使用される中間膜は、第２の領域１１Ｂで使用されるものよりも引張剛性が高い。具体的には、第２の領域１１Ｂにおける中間膜の引張剛性は、３ＭＰａ・ｍｍ以下であり、第１の領域１１Ａにおける中間膜の引張剛性は、第２の領域１１Ｂにおける中間膜の引張剛性の２倍以上であることが好ましい。中間膜の引張剛性は、中間膜に添加される可塑剤の量を調整したり、中間膜の膜厚を調整したりすることで適宜可変される。

引張剛性の高い中間膜は、伸び難いため、交通事故等で歩行者が合わせガラス１１に衝突し、合わせガラス１１が破砕したとしても、歩行者が合わせガラス１１を突き破ってダッシュボード１２やインストルメントパネル１４に到達し難くするという特徴がある。すなわち、合わせガラス１１を破砕してから中間膜が延伸するのに要するエネルギーは、従来の軟らかい中間膜を用いた合わせガラスよりも大きなものを要し、飛び込んだ歩行者はダッシュボード１２に衝突し難くなるとともに、仮にダッシュボード１２に衝突したとしても、その際にダッシュボード１２から受ける衝突エネルギーは、従来の合わせガラスの場合よりも小さなものとなる。

その結果、歩行者は致命的な負傷を免れることが期待され、その場合衝突事故時における被災者の生存確率を高められるということになる。なお、引張剛性とは、中間膜の弾性率と中間膜の厚さとの積によって規定される。中間膜の弾性率は、ＪＩＳ・Ｋ７１１３にある２号試験片形状で膜厚を使用する膜厚とし、常温で毎分５００ｍｍの引張速度で試験して得られた１００％歪における弾性率とする。

次に、合わせガラスの詳細な構造について説明する。
図４は、合わせガラスの一実施形態を示す断面図である。同図に示すように、合わせガラス１１は、２枚のガラス板（外板１１−１及び内板１１−２）で中間膜１１−３を挟むことで構成される。通常の合わせガラスであれば、１枚の連続した中間膜を２枚のガラス板で挟持することで作られるが、本発明の一態様においては、例えば領域１１Ａに引張剛性の高い中間膜１１Ａ−３を使用し、領域１１Ｂに領域１１Ａにおけるものよりも引張剛性の低い中間膜１１Ｂ−３を使用し、２枚の中間膜を並べて用いられる。

なお、同図からも明らかなように、中間膜１１Ａ−３と１１Ｂ−３との間には継ぎ目が生じるが、オートクレーブ内で加熱・加圧される際に、中間膜１１Ａ−３及び１１Ｂ−３同士が溶着して継ぎ目が目立たなくなるため、搭乗者の視界の妨げになるようなことはない。

図５は、合わせガラスのその他の実施形態を示す断面図である。図４においては、１層構造の中間膜を用いたが、図４で示したような１層構造の中間膜１１Ａ−３及び１１Ｂ−３を、２枚の中間膜１１−３１及び１１−３２で挟むようにしてもよい。このような構成は、積層構造の中間膜１１−３を事前に作り置きすることができるため、取り扱い易い点で有利である。なお、積層構造の中間膜を用いる場合は、各積層膜の弾性率及び厚みを適宜選択し、領域１１Ｂの合わせガラスの中央付近の引張剛性が強くなりすぎないように調整することができる。

次に、領域１１Ａ及び１１Ｂの詳細について説明する。
図６（ａ）、（ｂ）は、中間膜における引張剛性分布の一実施形態を示す正面図（車外側から目視した図）である。また、図７（ａ）〜（ｄ）は、中間膜における引張剛性分布のその他の実施形態を示す正面図である（車外側から目視した図）。

まず、領域１１Ａの形状は、図１に示したように均一幅のストライプ形状である必要はないため、例えば図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、合わせガラス１１の概ね中心線Ｃの位置において領域１１Ａの幅が広くなったり、狭くなったりするレイアウトを採用してもよい。これらのような形状では、合わせガラスの製造のし易さや合わせガラスの形状、取り付ける自動車の型式（セダンタイプ、ワゴンタイプ等）に応じて、適宜決定することができる。

また、領域１１Ａの決め方の変形例として、図７（ａ）〜（ｄ）に示すようなものを採用してもよい。すなわち、Ａピラーに沿ってストライプ状に設けたり（図７（ａ））、Ａピラーから合わせガラス１１の下辺にかけて一連の領域としたり（図７（ｂ））、合わせガラス１１の周縁を一周する輪状の領域としたり（図７（ｃ））、合わせガラス１１の両サイドに領域１１Ａと１１Ｂとの境界が自動車の中心線Ｃと平行となるように設けたり（図７（ｄ））してもよい。領域１１Ａの位置、形状及び大きさは、衝突安全性の観点や合わせガラスの製造のし易さ等の観点を総合的に踏まえて決定される。

次に、本発明の一実施例について説明する。
図８は、実施例を示す説明図である。
本実施例により、中間膜の伸びを容易に調整できることを示す。この伸びは中間膜に添加する可塑剤の量に応じて可変できるが、以下では中間膜の温度や膜厚を変えることで、引張剛性を変えた場合を再現した。

まず、合わせガラスの衝撃による変位量を測定するため、図８に示す装置を使用した。ＪＩＳＲ３２１２の耐貫通性試験に準じ、所定の温度の下で支持枠２１に水平状態で保持された約３００ｍｍ×３００ｍｍの平板合わせガラス２０に質量２．２６ｋｇの鋼球３０を４ｍの高さから落下させた。合わせガラス２０が鋼球３０の衝撃を受け止めて変位した最大値を、高速度ビデオカメラ４１で撮像し、その撮像画像に基づいて計測した。支持枠２１は計測のため、側方から観察できるように４本の脚２２付きのものとした。

高速度ビデオカメラ４１は、録画装置４２に接続されており、この装置により撮像画像が記録される。また、録画装置４２には、操作パネル等の入力装置４３及び液晶ディスプレイ等のモニタ４４が接続されており、これらにより撮像・録画の操作を行うとともに、モニタに撮像画像を映し出すことができる。

表１及び図９に、合わせガラスの衝撃による変位量の測定条件及び最大変位量の測定結果示す。

中間膜の引張剛性は、中間膜の弾性率と中間膜の厚さの積で表すことができる。本実施例では、中間膜の温度を変えることによる中間膜の弾性率変化と、中間膜の膜厚変化によって、中間膜の引張剛性を変化させ、中間膜の伸びを調整した。中間膜の引張剛性は、可塑剤の添加量を変えることでも調整することができることは言うまでもない。

合わせガラス２０の中間膜として、一般的な自動車ガラス用高耐貫通性膜を使用した。上記中間膜はソルーシア社製のＳａｆｌｅｘ（商品名）であり、自動車安全ガラス用ＰＶＢ（膜厚が０．７６ｍｍ）である。高速度ビデオカメラは、Ｎａｃ４ｃｉ（株式会社ナックイメージテクノロジー社製））を用い、毎秒５００コマ・シャッターはオープンでストロボを発光し、静止画像を撮影した。また、鋼球の沈下量は、鋼球３０の位置を見ており、実験開始前にガラス上面においた鋼球３０の位置をゼロ点としている。

以上の実施例に示すように、中間膜の弾性率が小さくした場合と膜厚を大きくした場合、すなわち引張剛性が高くなることで、中間膜の伸びが小さくなり、合わせガラスの衝撃による最大変位量が小さくなる。これは、ウインドシールドに衝突した歩行者が合わせガラスを破砕したとしてもダッシュボード等に到達し難くなることが理解される。また、中間膜に添加する可塑剤の量を領域毎に調整することで、領域毎に引張剛性の異なる合わせガラスを作ることができる。

なお、中間膜の材料はＰＶＢだけでなく、その他の材料を用いてもよいし、ＰＶＢとＰＥＴ（polyethylene terephthalate）等の２種以上の膜を貼りあわせたものを用いてもよく、いずれの構成も本発明に含まれるものである。ＰＥＴ膜の表面には、金属等の単層又は多層構造からなる熱線反射膜が設けられていてもよい。

粒径が０．２μｍ以下の赤外線遮蔽性微粒子を分散配合された中間膜を用いることにより、熱線カットの機能を備えた合わせガラスを提供することができる。赤外線遮蔽性微粒子の材質としては、例えばＳｎ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｅ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｍｏの金属、酸化物、窒化物、硫化物、又はこれらにＳｂ若しくはＦをドープしたドープ物からなる微粒子が例示される。これらの微粒子を単独又は複合物として使用することができる。また、これらの単独物又は複合物を有機樹脂に混合した混合物、又はこれらの単独物又は複合物を有機樹脂で被覆した被覆物を用いてもよい。

また、赤外線遮蔽性微粒子としては、アンチモンがドープされた酸化錫（ＡＴＯ）微粒子、又は錫がドープされた酸化インジウム（ＩＴＯ）微粒子を用いることが好ましい。ＡＴＯ微粒子及びＩＴＯ微粒子はともに赤外線遮蔽性能に優れ、中間膜への配合量が少なくて済む。なお、ＡＴＯ微粒子とＩＴＯ微粒子とを比較した場合、ＩＴＯ微粒子の方が赤外線遮蔽性能に優れるため、赤外線遮蔽性微粒子としてＩＴＯ微粒子を用いることが特に好ましい。

さらに、中間膜中の赤外線遮蔽性微粒子の分散配合割合を、中間膜の全質量１００質量部に対して０．１〜０．５質量部とすることにより、車内−車外間での赤外線通信を実現しつつ、赤外線の透過による車内温度の上昇を防ぐことができる。

以上においては、自動車の例を挙げたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば鉄道車両、船舶、航空機又は建築物等に上記ガラス板及び中間膜を適用できることは明らかである。

本発明の一つの実施の形態を示す正面図（車内側から目視）である。図１の合わせガラスを示す正面図（車外側から目視）である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ’線断面図である。合わせガラスの一実施形態を示す断面図である。合わせガラスのその他の実施形態を示す断面図である。（ａ）、（ｂ）中間膜の硬度分布の一実施形態を示す正面図（車外側から目視）である。（ａ）〜（ｄ）中間膜の硬度分布のその他の実子形態を示す正面図（車外側から目視）である。実施例を示す説明図である。合わせガラスの衝撃による最大変位量を示す図である。

符号の説明

１０：自動車
１１：合わせガラス
１１Ａ：第１の領域
１１Ｂ：第２の領域
１１−１：外板
１１−２：内板
１１−３：中間膜
１１Ａ−３：（硬い）中間膜
１１Ｂ−３：（軟らかい）中間膜
１１−３１、１１−３２：中間膜
１２：ダッシュボード
１３：ステアリングホイール
１４：インストルメントパネル
１５：ミラーベース
１６：ルームミラー
１７：エンジンフード
１８：カウル
１９：ルーフ

Claims

中間膜を複数枚のガラス板で挟むことで作られた合わせガラスであって、
前記中間膜は、正面視で少なくとも第１及び第２の領域を有し、
前記第１の領域は、前記合わせガラスの下辺及び／又は両側辺の少なくともいずれかに沿って広がる領域であり、
前記第１の領域における前記中間膜の引張剛性は、前記第２の領域における前記中間膜の引張剛性と異なり、
前記第２の領域における前記中間膜の引張剛性は、３ＭＰａ・ｍｍ以下であり、
前記第１の領域における前記中間膜の引張剛性は、前記第２の領域における前記中間膜の引張剛性の２倍以上であることを特徴とする合わせガラス。
前記第１の領域は、前記下辺から少なくとも１０ｃｍの幅を有する略帯状の領域である請求項１に記載の合わせガラス。
前記中間膜は、多層構造を有する請求項１又は２に記載の合わせガラス。