JPH1160294A - 車両用合わせガラス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両用に有用な合わせガラスにおいて、化学
強化によって形成されるイオン交換深さが十分に深く、
しかも比較的短時間で処理することのできるガラス板を
構成要素とする車両用合わせガラスを提供する。 【解決手段】 中間膜を介して少なくとも２枚の単一ガ
ラス板が接着された車両用合わせガラスにおいて、前記
ガラス板のうち少なくとも最外表面に配置される単一ガ
ラス板は、ケイ酸塩ガラスであり、かつリシア（Ｌｉ₂
Ｏ）が含有されており、さらに前記単一ガラス板はＬｉ
イオンとＮａイオンのイオン交換によって化学強化され
ていることを特徴とする車両用合わせガラスである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や鉄道車両
などの窓ガラスに用いる車両用合わせガラスに関し、特
に化学強化されたガラス板を車両用合わせガラスに適用
した技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のフロントウインドシールドガラ
ス板等には、安全ガラスと呼ばれるガラス板が使用され
ている。安全ガラスには、一般に強化ガラス（風冷強
化）と合わせガラスとがある。

【０００３】風冷強化ガラス板は、ガラス板を軟化点付
近にまで加熱した後、例えば空気をガラス板の両面に吹
き付けて急冷することによって、ガラス板表面に圧縮応
力層が形成される。ガラスは一般に圧縮力に強いため、
この圧縮応力層の存在によって、このような処理をして
いないガラス板（生板）の数倍の強度を有するガラス板
を得るものである。

【０００４】他方、ガラスの強化方法には、上述の風冷
強化のほかに、いわゆるイオン交換法による化学強化方
法がある。

【０００５】自動車、航空機等の風防用に適した化学強
化ガラスとして、特公昭４７−１３１２号に、リチウム
またはナトリウムアルミノシリケートガラスシートおよ
びその製造方法が開示されている。前記公報、第３項右
側２９〜３４行目に、特に適当なガラス組成物は、内部
部分が酸化物基準重量で、２〜６％Ｌｉ₂Ｏ 、５〜１０
％Ｎａ₂Ｏ、１５〜２５％Ａｌ₂Ｏ₃および６０〜７０％
ＳｉＯ₂からなり、Ｌｉ₂Ｏ，Ｎａ₂Ｏ，Ａｌ₂Ｏ₃および
ＳｉＯ₂ の総和が組成物の少くとも９５重量％である、
との記載がある。

【０００６】さらに、ＷＯ／９４／０８９１０（ＰＣＴ
／ＦＲ９３／０１０３５）には、航空機等の風防用ガラ
スであって、飛来物（鳥の衝突）対策としての化学強化
ガラスが示されている。その化学強化ガラスは重量％
で、ＳｉＯ₂：６５．０〜７６．０％、Ａｌ₂Ｏ₃：１．
５〜５０．％、ＭｇＯ：４．０〜８．０％、ＣａＯ：
０．０〜４．５％、Ｎａ₂Ｏ：１０．０〜１８．０％、
Ｋ₂Ｏ：１．０〜７．５％、Ｂ₂Ｏ₃：０．０〜４．０％
よりなる組成物が示されている。

【０００７】一方、現在乗用車等のフロントウインドシ
ールドガラス板等には、例えば中間膜で２枚のガラス板
を貼り合わせた、合わせガラスが広く使用されている。
これは、例えばＰＶＢ（ポリビニルブチラール）フィル
ムを介して２枚のガラス板を接着したものである。

【０００８】この合わせガラスでは、万が一事故等で破
損した場合、素板が風冷強化されていない生板であるの
で、大きな破片として破砕するので、運転者の視界を妨
げることはない。この合わせガラスの素板として、フロ
ート法によるソーダライムガラス板が広く用いられてい
る。

【０００９】また、特開昭５４−１００４１５号には、
「化学強化ケイ酸塩ガラス内側板を有する風防ガラス」
として、好ましくはフルコール製法による厚さ１．５ｍ
ｍ以下のガラス板を化学強化をして、風防ガラスの内側
板として用いることが示されている。この特許の目的
は、低速度衝突における乗員頭部の損傷を軽減するもの
である。具体的には、Severity Index（ＳＩ）が１００
０以下の合わせガラスを提供するものである。またその
ガラス組成については具体的には記載されていないが、
フルコール製法によるケイ酸塩ガラスであること、風防
用の板ガラスであること、等を考え合わせると、製造の
容易なソーダライムガラスであることが推察される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高速で走行
する鉄道車両や自動車等の車両では、軌道や路面の小石
等を、車両走行時の風圧によって巻き上げてしまうこと
がある。巻き上げられた小石等が車両に飛来すること
（以下、飛び石という）によって、ガラス表面にキズが
ついてしまうこと、さらには破損に至ることが発生して
しまう。

【００１１】このため、飛び石等によってガラス板の交
換が必要となるような比較的大きなキズがついてしまう
こと、さらには破損に至ることをできるだけ防ぐことが
要求されている。

【００１２】この解決策として、まずその表面に圧縮応
力が形成されている風冷強化ガラスを使用して、飛び石
対策とすることが考えられる。

【００１３】しかし、風冷強化ガラス板では、万が一の
破損時に小さな破片に破砕してしまい、乗務員や運転者
の視界を妨げてしまうことになる。このため、自動車の
フロントウインドシールドガラス板には、運転者前方部
分の強化度を低くした部分強化ガラス板が用いられてい
たりした。

【００１４】しかし、乗用車の前面ガラスにおいては、
日本では法令によって合わせガラスの使用が義務づけら
れている。このため乗用車の前面ガラスにおいては、風
冷強化ガラス板単板での使用はできない。また、乗用車
以外の自動車でも、安全面からは合わせガラスの使用が
好ましい。

【００１５】さらに風冷強化ガラス板、あるいは部分強
化ガラス板を用いて、車両用合わせガラスとした実例も
ある。

【００１６】風冷強化ガラス板を合わせガラスとし車両
用に適用した場合、その表面に圧縮応力が形成されてい
ることで、飛び石等によってガラス表面にキズを防ぐこ
とには効果があると考えられる。しかし、万が一破損に
至った場合には、風冷強化ガラスの特性上、全面破損と
なってしまう。この全面破損は、乗務員や運転者に対し
てはその視界を妨げてしまい、また乗客や同乗者に対し
ては非常に恐怖心を与えることになってしまう。

【００１７】また、例え部分強化ガラスを用いた場合で
も、その破砕時の視界はある程度改善されているもの
の、やはり乗務員や運転者の視界を妨げてしまうことに
はちがいない。

【００１８】つまり、強化ガラス板（部分強化ガラスを
含む）を用いて合わせガラスとした場合、その破損時に
は全面破損となり、乗客や同乗者に対して非常に恐怖心
を与えること、乗務員や運転者の視界を妨げてしまうこ
との理由により、飛び石対策として採用することは、不
都合がある。

【００１９】一方、上述のいわゆるイオン交換法による
化学強化方法によっても、ガラスを強化することができ
る。

【００２０】さて車両用ガラス板としては、フロート法
によるソーダライム組成ガラス板が多く用いられてい
る。このソーダライムガラス板に、イオン交換法により
化学強化する方法では、その組成からＮａ⁺とＫ⁺とを拡
散交換するのが一般的である。

【００２１】しかし、ソーダライムガラス板を化学強化
しても、形成される表面圧縮層の厚みが、たかだか数十
μｍと薄いものしか得られない。このため、飛び石対策
としてのキズつき耐性は、未強化の生板と同等かむしろ
悪くなってしまうこともある。

【００２２】さらに、Ｋ⁺のイオン半径が比較的大きい
ことから、イオン交換には比較的長時間を要してしまう
ことから、工業的には望ましいものではない。なお、Ｎ
ａ⁺のイオン半径は０．０９９ｎｍであり、Ｋ⁺のそれは
０．１３８ｎｍである。

【００２３】前記特開昭５４−１００４１５号には、化
学強化したケイ酸塩ガラスを内側板とした風防ガラスで
あるので、このままでは飛び石対策とはならない。また
例え、化学強化したガラスを外側板として用いても、フ
ルコール製法得られる板状ガラス、具体的にはソーダラ
イムガラス板では、上述した理由で有効な飛び石対策と
はならない。

【００２４】また、上述した特公昭４７−１３１２号の
前記組成範囲のガラスでは、溶解および成形に高温を要
し、フロート法にて高品質なガラスを製造するのは困難
である。

【００２５】さらに、前記ＷＯ／９４／０８９１０で
は、イオン交換に少なくとも７２時間以上、好ましくは
１０日以上の長時間の処理時間を必要とし、コスト的に
実用性のある製造方法ではなかった。

【００２６】そこで本発明は、特に車両用に有用な合わ
せガラスにおいて、化学強化によって形成されるイオン
交換深さが十分に深く、しかも比較的短時間で処理する
ことのできるガラス板を構成要素とする車両用合わせガ
ラスの提供を目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述したよう
な課題を解決すべくなされたものであり、すなわち、請
求項１に記載の発明は、中間膜を介して少なくとも２枚
の単一ガラス板が接着された車両用合わせガラスにおい
て、前記ガラス板のうち少なくとも最外表面に配置され
る単一ガラス板は、ケイ酸塩ガラスであり、かつリシア
（Ｌｉ₂Ｏ）が含有されており、さらに前記単一ガラス
板はＬｉイオンとＮａイオンのイオン交換によって化学
強化されていることを特徴とする車両用合わせガラスで
ある。

【００２８】また、請求項１に記載の車両用合わせガラ
スにおいて、前記最外表面に配置される単一ガラス板
は、フロート法によるガラス板である車両用合わせガラ
スである。

【００２９】さらに、請求項１または２に記載の車両用
合わせガラスにおいて、前記最外表面に配置される単一
ガラス板は、重量％で表して、 ＳｉＯ₂ ５８〜６６％、 Ａｌ₂Ｏ₃ １３〜１９％、 Ｌｉ₂Ｏ ３〜 ４．５％、 Ｎａ₂Ｏ ６〜１３％、 Ｋ₂Ｏ ０〜 ５％、 Ｒ₂Ｏ １０〜１８％、 （ただし、Ｒ₂Ｏ＝Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ） ＭｇＯ ０〜 ３．５％、 ＣａＯ １〜 ７％、 ＳｒＯ ０〜 ２％、 ＢａＯ ０〜 ２％、 ＲＯ ２〜１０％、 （ただし、ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ） ＴｉＯ₂ ０〜 ２％、 ＣｅＯ₂ ０〜 ２％、 Ｆｅ₂Ｏ₃ ０〜 ２％、 ＭｎＯ ０〜 １％、 （ただし、ＴｉＯ₂＋ＣｅＯ₂＋Ｆｅ₂Ｏ₃＋ＭｎＯ＝０．
０１〜３％）のリシアアルミノシリケートガラス組成物
である車両用合わせガラスである。

【００３０】さらにまた、請求項３に記載の車両用合わ
せガラスにおいて、前記最外表面に配置される単一ガラ
ス板は、重量％で表して、 ＳｉＯ₂ ６０〜６６％、 Ａｌ₂Ｏ₃ １５〜１８％、 Ｌｉ₂Ｏ ３〜 ４．５％、 Ｎａ₂Ｏ ７．５〜１２．５％、 Ｋ₂Ｏ ０〜 ２％、 （ただし、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ＝１１〜１７％） ＭｇＯ ０．５〜 ３％、 ＣａＯ ２．５〜 ６％、 ＳｒＯ ０〜 ２％、 ＢａＯ ０〜 ２％、 （ただし、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＝３〜９
％） ＴｉＯ₂ ０〜 ２％、 ＣｅＯ₂ ０〜 ２％、 Ｆｅ₂Ｏ₃ ０〜 ２％、 ＭｎＯ ０〜 １％、 （ただし、ＴｉＯ₂＋ＣｅＯ₂＋Ｆｅ₂Ｏ₃＋ＭｎＯ＝０．
０１〜３％）のリシアアルミノシリケートガラス組成物
である車両用合わせガラスである。

【００３１】また、請求項２から４いずれかに記載の車
両用合わせガラスにおいて、前記最外表面に配置される
単一ガラス板の母ガラス組成物の溶融温度（１０²poise
の粘性を有する温度）が１５５０℃以下で、作業温度
（１０⁴poiseの粘性を有する温度）が１１００℃以下で
あり、かつ前記液相温度が前記作業温度以下である車両
用合わせガラス。

【００３２】さらに、請求項５に記載の車両用合わせガ
ラスにおいて、前記最外表面に配置される単一ガラス板
の母ガラス組成物の溶融温度（１０²poiseの粘性を有す
る温度）が１５４０℃以下で、作業温度（１０⁴poiseの
粘性を有する温度）が１０５５℃以下であり、かつ前記
液相温度が前記作業温度以下である車両用合わせガラ
ス。

【００３３】さらにまた、請求項１から６いずれかに記
載の車両用合わせガラスにおいて、前記化学強化された
単一ガラス板のＮａのイオン交換深さが１８０μｍ以上
で、かつ表面圧縮応力が２０００ｋｇ／ｃｍ²以上であ
る車両用合わせガラスである。

【００３４】さらに、請求項７に記載の車両用合わせガ
ラスにおいて、前記化学強化された単一ガラス板のＮａ
のイオン交換深さが４００μｍ以下で、かつ表面圧縮応
力が３０００ｋｇ／ｃｍ²以下である車両用合わせガラ
スである。

【００３５】請求項１に記載の発明において、前記最外
表面に配置される単一ガラス板は、リシアを含有したケ
イ酸塩ガラス組成物を有している。このためイオン交換
処理は、Ｌｉ⁺とＮａ⁺との間の拡散交換によって行うこ
とになる。Ｌｉ⁺のイオン半径は０．０５９ｎｍと小さ
いので、Ｎａ⁺とＫ⁺とのイオン交換に比べて、Ｌｉ⁺と
Ｎａ⁺とのそれは、より短時間で処理することができ
る。しかも、イオン交換深さも深くすることができる。
したがって本発明は、十分に深いイオン交換深さと、十
分な表面圧縮応力を容易に形成することのできる特徴を
有している。

【００３６】さらに請求項２に記載の発明においては、
前記最外表面に配置される単一ガラス板は、フロート法
によるガラス板である。このため、フロート法の特徴で
ある良好な平坦性を有し、かつ低コストでサイズ的にも
大きな素板を得ることができる特徴を有している。

【００３７】なお、前記単一ガラス基板と接着される別
の単一ガラス基板については、特に限定はない。しか
し、本発明の車両用合わせガラスが、前面ガラスとして
用いられる場合は、衝突時などの万が一の時に、乗務員
や運転者の身体の保護（特に頭部）のために、未強化の
ガラス板が用いられるのが好ましい。図１に示すよう
に、車外側に配置される単一ガラス板１は化学強化ガラ
スであり、例えばＰＶＢの中間膜２によって、別の単一
ガラス板３と接着される。

【００３８】さらに請求項３から請求項６に記載の発明
においては、前記最外表面に配置される単一ガラス板
の、具体的なリシアアルミノシリケートガラス組成物を
規定し、加えて前記ガラス組成物において、フロート法
に適した溶融温度と作業温度をも規定している。

【００３９】以下に、本発明に用いるリシアを含有する
アルミノシリケートガラス組成物の限定理由について説
明する。

【００４０】ＳｉＯ₂ はガラスを形成するための主要成
分であり、必須の構成成分である。その割合が５８％未
満であると、イオン交換後の耐水性が悪化する。一方、
６６％を越えるとガラス融液の粘性が高くなりすぎ、溶
融や成形が困難となる。このため、ＳｉＯ₂ の範囲とし
ては５８〜６６％が好ましく、さらに６０〜６６％が好
ましい。

【００４１】Ａｌ₂Ｏ₃はイオン交換速度を速めるため、
およびイオン交換後の耐水性を向上するために必須の構
成成分である。その割合が１３％未満では、その効果が
不十分である。一方、１９％を越えるとガラス融液の粘
性が高くなりすぎ、溶融や成形が困難となる。このた
め、Ａｌ₂Ｏ₃の範囲としては１３〜１９％が好ましく、
さらに１５〜１９％が好ましい。

【００４２】Ｌｉ₂Ｏ はイオン交換を行うための必須の
構成成分であるとともに、溶解性を高める成分である。
その割合が３％未満では、イオン交換後の表面圧縮応力
が十分得られず、また溶解性も悪い。一方、４．５％を
越えるとイオン交換後の耐水性が悪化するとともに、液
相温度が上がり、成形が困難となる。このため、Ｌｉ₂
Ｏ の範囲としては、３〜４．５％が好ましい。

【００４３】Ｎａ₂Ｏ は溶解性を高める成分である。そ
の割合が６％未満では、その効果が不十分である。一
方、１３％を越えるとイオン交換後の耐水性が悪化す
る。このため、Ｎａ₂Ｏ の範囲としては６〜１３％が好
ましく、さらに７．５〜１２．５％が好ましい。

【００４４】Ｋ₂Ｏ は溶解性を高める成分であるが、イ
オン交換後の表面圧縮応力が低下するため必須成分では
ない。このため、Ｋ₂Ｏ の範囲としては５％以下が好ま
しく、さらに２％以下が好ましい。

【００４５】さらに、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏの合計
Ｒ₂Ｏが、９％未満ではガラス融液の粘性が高くなりす
ぎ、溶融や成形が困難となる。一方、１８％を越えると
イオン交換後の耐水性が悪化する。このため、Ｌｉ₂Ｏ
＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏの合計Ｒ₂Ｏの範囲は９〜１８％が好
ましく、さらに１０〜１７％が好ましい。

【００４６】ＭｇＯは溶解性を高める成分であるが、
３．５％を越えると液相温度が上がり、成形が困難とな
る。このため、ＭｇＯは３．５％以下が好ましく、さら
に０．５〜３％が好ましい。

【００４７】ＣａＯは溶解性を高める成分であるととも
に、イオン交換速度を調整するための必須成分である。
その割合が１％未満ではその効果が十分でない。一方、
７％を越えると液相温度が上がり、成形が困難となる。
このため、ＣａＯの範囲は１〜７％が好ましく、さらに
２．５〜６％が好ましい。

【００４８】ＳｒＯやＢａＯは、溶解性を高める成分で
あるとともに液相温度を下げるのに有効な成分である。
しかし、ガラスの密度が大きくなるとともに、原料代の
アップの要因となる。このため、ＳｒＯやＢａＯはそれ
ぞれ２％以下が好ましく、さらに１％以下が好ましい。

【００４９】さらに、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ
の合計ＲＯが、２％未満ではガラス融液の粘性が高くな
りすぎ、溶融、成形が困難となり、１０％を越えると液
相温度が上がり、成形が困難となる。このため、ＭｇＯ
＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合計ＲＯの範囲としては２
〜１０％が好ましく、さらに３〜９％が好ましい。

【００５０】Ｆｅ₂Ｏ₃はガラス融液中でＦｅ²⁺とＦｅ³⁺
が平衡状態にあり、これらのイオンが融液中の光の透過
率、特に赤外域の透過率を大きく左右する。全鉄をＦｅ
₂Ｏ₃に換算して２％以上では赤外域の吸収が大きくなり
すぎ、溶融や成形時にガラスの温度分布をコントロール
できなくなり、品質の悪化を招く。このため、全鉄はＦ
ｅ₂Ｏ₃として２％以下が好ましい。

【００５１】ＴｉＯ₂，ＣｅＯ₂，ＭｎＯはＦｅ²⁺とＦｅ
³⁺の平衡状態を変化させ、また相互作用することにより
光の透過率を変化させるのに有効な成分である。しか
し、過剰に含有するとガラス素地品質が悪化するととも
に、原料代のアップにつながる。このため、ＴｉＯ₂ の
範囲としては３％以下が好ましく、さらに２％以下が好
ましい。また、ＣｅＯ₂，ＭｎＯの範囲としては１％以
下が好ましい。

【００５２】さらに、以上の成分の他に本発明の特性を
損なわない範囲で、ＮｉＯ，Ｃｒ₂Ｏ₃，ＣｏＯ等の着色
剤、およびＳＯ₃ ，Ａｓ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃等の清澄剤を含
有することができる。

【００５３】このうち、ＳＯ₃ は清澄剤として用いる硫
酸塩に起因するものであり、硫酸塩を清澄剤に用いる場
合は、ガラス中の残存量が０．０５％未満では清澄の効
果が十分でない。一方、残存量が０．５％を越えても清
澄の効果は同等であり、さらにガラス溶融時の排ガス中
に含まれるＳＯx が増加するので、環境上好ましくな
い。このため、ガラス中に残存するＳＯ₃ は０．０５％
〜０．５％が好ましい。

【００５４】また、一般に清澄剤として用いられるＡｓ
₂Ｏ₃，Ｓｂ₂Ｏ₃はその毒性より１％以下が好ましく、不
純物からの混入する量以下、すなわち０．１％以下とす
るのが望ましい。

【００５５】また、揮発性の高いＢ₂Ｏ₃，ＺｎＯ，Ｐ₂
Ｏ₅，ＰｂＯ等は、ガラス溶解炉のレンガを浸食すると
ともに、揮発成分が炉の天井に凝集し、レンガとともに
ガラス上に落下するなど品質を悪化させるので、不純物
からの混入する量以下、すなわち０．１％以下とするの
が好ましい。

【００５６】ガラスの粘性は、高品質ガラスを溶解する
には、溶融温度すなわち１０²poiseの粘性を有する温度
が１５５０℃以下が好ましく、さらに１５４０℃以下が
望ましい。また、高平坦度のシート状に成形するには、
特にフロート法にて成形するには、作業温度すなわち１
０⁴poiseの粘性を有する温度が１１００℃以下、かつ液
相温度が作業温度以下であることが好ましく、さらに作
業温度が１０５５℃以下、かつ液相温度が作業温度以下
であることが望ましい。

【００５７】さらに請求項７に記載の車両用合わせガラ
スでは、前記化学強化された単一ガラス板のＮａのイオ
ン交換深さが１８０μｍ以上で、かつ表面圧縮応力が２
０００ｋｇ／ｃｍ²以上としている。このイオン交換深
さと表面圧縮応力を有していると、飛び石対策として十
分な効果を発揮する。

【００５８】なお、Ｎａのイオン交換深さについては、
１８０μｍ以上であればよい。その技術的上限は、化学
強化を施して得られる範囲ということになる。イオン交
換深さは、基本的に溶融塩の温度と浸漬時間の関数で決
まる。ガラスが変形をおこさない範囲の温度で、できる
だけ温度を高くする、あるいは／またはイオン交換時間
を長くすれば、イオン交換深さは深くすることができ
る。

【００５９】しかし以下の（発明の実施の形態）で詳し
く述べるように、例えば３８０℃の溶融塩でイオン交換
を行う場合、４００μｍを越えるイオン交換深さを得よ
うとすると、２日以上の時間を要することになり、また
３００μｍを越えるそれを得ようとする場合でも、１日
以上の時間を要することになる。したがって、生産性を
考慮すると、このイオン交換深さの上限は、４００μｍ
以下が好ましく、さらに２５０μｍ以下がより好まし
い。

【００６０】また、表面圧縮応力についても、２０００
ｋｇ／ｃｍ²以上であればよい。その技術的上限は、化
学強化を施して得られる範囲ということになる。得られ
る表面圧縮応力は、基本的にガラス組成のＬｉイオン量
と、表面近傍におけるＬｉイオンが、Ｎａイオンに交換
される割合によって決まってくる。

【００６１】一方、導入された圧縮応力は、溶融塩の温
度が高いあるいは溶融塩への浸漬時間が長いと、緩和さ
れてしまうことになる。つまり、導入可能な表面圧縮応
力の上限としては、３０００ｋｇ／ｃｍ²程度である。

【００６２】したがって、請求項８に記載の車両用合わ
せガラスでは、前記化学強化された単一ガラス板のＮａ
のイオン交換深さが４００μｍ以下で、かつ表面圧縮応
力が３０００ｋｇ／ｃｍ²以下としている。

【００６３】本発明の車両用合わせガラスは、以下のよ
うな方法で製造することができる。すなわち、リシア
（Ｌｉ₂Ｏ）を含有しているケイ酸塩ガラス板を用意
し、これを硝酸ナトリウムの溶融塩に浸漬して、Ｌｉイ
オンとＮａイオンのイオン交換によって化学強化を行
う。このガラス基板を車両用合わせガラスの最外表面に
配置するようにし、別の任意の単一ガラス基板と、ＰＶ
Ｂフィルム中間膜を介して接着する。

【００６４】また、化学強化したガラス板を車両用合わ
せガラスの最外表面に配置するようにしさえすれば、必
要に応じて３枚以上の単一ガラス板を中間膜を介して接
着し、車両用合わせガラスとすることもできる。

【００６５】さらに、化学強化が施される単一ガラス基
板は、請求項２に記載したように、フロート法によって
製造されていることが好ましい。

【００６６】さらに、化学強化が施される単一ガラス基
板は、請求項３と請求項４に記載したように、リシアを
含有するアルミノシリケートガラス組成物が好ましく、
加えて前記ガラス組成物において、請求項５と請求項６
に記載した溶融温度と作業温度を有していることが、フ
ロート法によって製造する際に好ましい。

【００６７】また、本発明を製造する方法の変形例とし
ては、以下のような形態が考えられる。すなわち、中間
膜を介して少なくとも２枚の単一ガラス板を接着した車
両用合わせガラスの製造方法において、前記ガラス板の
うち少なくとも最外表面に配置される単一ガラス板が、
ケイ酸塩ガラスであり、かつリシア（Ｌｉ₂Ｏ）を含有
しており、さらに前記単一ガラス板を曲げ加工した後
に、ＬｉイオンとＮａイオンのイオン交換によって化学
強化し、曲げ加工された別の単一ガラス基板と、中間膜
を介して接着したことを特徴とする車両用合わせガラス
の製造方法である。

【００６８】この製造方法においては、車両用合わせガ
ラスの製造方法で、最外表面に配置される単一ガラス板
を曲げ加工した後に、イオン交換によって化学強化し、
曲げ加工された別の単一ガラス基板と、中間膜を介して
接着している。ところが、風冷曲げ強化では、曲げ加工
と強化の工程を同時に行っている。このため、成形でき
る形状には自ずと限界がある。

【００６９】一方上述した製造方法では、強化と曲げの
工程を別に行っているので、風冷強化では成形できない
形状の曲面形状を有した化学強化車両用合わせガラスを
製造することができるという特徴を有している。

【００７０】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
［化学強化ガラス板］まず本発明で、最外表面に配置さ
れる化学強化ガラス板について述べる。表１に示すリシ
アアルミノシリケート組成物のガラスを、フロート法に
よって作製した。その板厚は、約５ｍｍとした。なお、
重量％表示である。

【００７１】

【表１】 −−−−−−−−−−−−− ＳｉＯ₂ ６３．０ Ａｌ₂Ｏ₃ １６．３ Ｌｉ₂Ｏ ３．７ Ｎａ₂Ｏ １０．６ Ｋ₂Ｏ ０．４ ＭｇＯ １．９ ＣａＯ ３．８ ＴｉＯ₂ ０．０２ Ｆｅ₂Ｏ₃ ０．０８ ＳＯ₃ ０．２ −−−−−−−−−−−−−

【００７２】上記組成物のガラスは、表２に示す溶融
点、作業点、液相温度を有しており、フロート法による
製造が可能な組成物である。

【００７３】

【表２】 −−−−−−−−−−−−−−−− 溶融点 (℃) １５２２ 作業点 ＴW(℃) １０３９ 歪点 (℃) ４６９ 液相温度ＴL(℃) １００２ 転移点 Ｔg(℃) ５１２ −−−−−−−−−−−−−−−−

【００７４】イオン交換処理は、以下のようにして行っ
た。まず、硝酸ナトリウムをステンレスの容器の入れ
て、一旦約５００℃まで加熱し約３０分間その温度を保
持して、不純物を除去した。つぎに、リシアアルミノシ
リケートガラス板を、約４００℃に加熱してから、所定
の温度に保持した前記溶融塩中に浸漬して、イオン交換
処理を行った。このときのイオン交換処理は、Ｌｉ⁺と
Ｎａ⁺との間の拡散交換によって行われていた。所定処
理時間保持後、溶融塩から前記ガラス板を取り出し、室
温まで徐冷した。その後市水で十分に洗浄した。

【００７５】このようにして作製したサンプルを、ＸＭ
ＡによってＮａイオンの交換深さの測定を行った。測定
条件は下記の通りである。 測定条件： ・使用機器：ＪＸＡ８６００、・測定方法：線分析、・
加速電圧：１５ｋＶ、

【００７６】また、偏光顕微鏡によって表面圧縮応力の
測定を行った。まずサンプル調整は、サンプルガラスを
断面方向にファインカッタで切断後、約３００μｍの厚
みまで研磨して、測定に供した。つぎに、セナルモンコ
ンベンセータにより歪み量を測定し、表面圧縮応力に換
算した。

【００７７】（予備的実験）上記のリシアアルミノシリ
ケートガラス板を、硝酸ナトリウムの溶融塩に浸漬し
て、イオン交換を行った。まず、処理温度は３４０℃と
して、浸漬時間を８時間と１６時間の２水準でサンプル
を作製した。その結果を表３に示す。

【００７８】

【表３】 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 浸漬時間 Ｎａ交換深さ 表面圧縮応力 応力層厚み （Ｈｒ） （μｍ） （ｋｇ／ｃｍ²） （μｍ） −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ８ １６０ １８８０ ４５ １６ ２１０ ２２７０ ６５ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

【００７９】このサンプルを用いて、後述するストーン
インパクト試験を行った（表６参照）。この結果、３４
０℃×８Ｈｒのイオン交換処理を施した化学強化サンプ
ルは、ソーダライムガラス組成の未強化、風冷強化サン
プルに比べて、不良数はあまり差がなく、その効果が見
られなかった。

【００８０】しかし、３４０℃×１６Ｈｒのイオン交換
処理を施した化学強化サンプルでは、ソーダライムガラ
ス組成の未強化、風冷強化サンプルに比べて、不良数が
少なく、その効果が認められた。

【００８１】つまり、Ｎａのイオン交換深さが１８０μ
ｍ以上で、かつ２０００ｋｇ／ｃｍ²以上の表面圧縮応
力を有していれば、飛び石対策の合わせガラスを構成す
る化学強化単一ガラス板として、十分な性能を有するこ
とがわかった。

【００８２】さらに上述のリシアアルミノシリケートガ
ラス板をもちいて、種々のイオン交換条件でサンプルを
作製した。なお、処理温度は３４０〜４６０℃で、浸漬
時間は８〜９６時間と変化させた。

【００８３】（イオン交換条件検討）まず、溶融塩温度
を３８０℃一定として、浸漬時間を８〜９６時間に変化
させた。その結果を表４に示す。

【００８４】

【表４】 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 浸漬時間 Ｎａ交換深さ 表面圧縮応力 応力層厚み （Ｈｒ） （μｍ） （ｋｇ／ｃｍ²） （μｍ） −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ８ ２００ ２６００ ８０ １６ ２１０ ２６１６ １００ ２４ ３００ ２９２６ １０５ ４０ ３１０ ２７１４ １１５ ６４ ３８０ ２９３５ １３０ ９６ ４２０ ２６７４ １１０ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

【００８５】表４より、溶融塩温度を一定とした場合、
浸漬時間が長いほどＮａのイオン交換深さは深くなるこ
とがわかる。しかし、表面圧縮応力は浸漬時間が長くな
りすぎると、イオン交換が進む一方で、応力緩和も進む
ために、表面圧縮応力の変化の傾向は見いだせなかっ
た。圧縮応力層については、浸漬時間が長くなるにつれ
て、その厚みが増す傾向が見られた。

【００８６】つぎに、浸漬時間を１６時間一定として、
溶融塩温度を３４０〜４６０℃に変化させた。その結果
を表５に示す。

【００８７】

【表５】 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 溶融塩温度 Ｎａ交換深さ 表面圧縮応力 応力層厚み （℃） （μｍ） （ｋｇ／ｃｍ²） （μｍ） −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ３４０ ２１０ ２２７０ ６５ ３８０ ３００ ２８６０ １１０ ４２０ ３３０ ２５７０ １００ ４６０ ４５０ １４８０ ８０ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

【００８８】表５より、浸漬時間を一定とした場合、溶
融塩温度が高いほどＮａのイオン交換深さは深くなるこ
とがわかる。しかし、表面圧縮応力は溶融塩温度が高く
なりすぎると、イオン交換が進む一方で、応力緩和も進
むために、３８０℃をピークに低下してしまうことがわ
かった。圧縮応力層の厚みについても同様の傾向が見ら
れた。

【００８９】以上より、リシアアルミノシリケートガラ
ス板を、適切な浸漬時間と溶融塩温度を選択してイオン
交換処理を施すことにより、Ｎａのイオン交換深さが１
８０μｍ以上で、かつ２０００ｋｇ／ｃｍ²以上の表面
圧縮応力を有する、化学強化ガラスを作製することが可
能となった。

【００９０】なお、好適なイオン交換条件の１つとして
は、３８０℃×８Ｈｒを示すことができる。

【００９１】（ストーンインパクト試験）以上の述べ
た、鉄道車両窓の実寸法のリシアアルミノシリケートガ
ラス板の化学強化したサンプルを用意した。また比較の
ために、ソーダライムシリケートガラス板の未強化サン
プルと、風冷強化（倍強度ガラス：半強化）サンプルも
用意した。

【００９２】これらのサンプルガラスを車両用合わせガ
ラスの外側に、フロート法による未強化のソーダライム
シリケートガラス板（板厚み２ｍｍ）を内側になるよう
に配置して、ＰＶＢの中間膜を介して車両用合わせガラ
スのサンプルを作製した（図１参照のこと）。

【００９３】前記各サンプルガラスの表面の３０カ所
に、エアガンにて重さ約２ｇの小石を、衝突速度９０ｋ
ｍ／ｈ、衝突入射角度０度でこれらガラス基板に衝突さ
せて、ストーンインパクト試験を行った。これは車両正
面への適用を考えた試験である。なおその評価は、「４
ｍｍ以上のキズがついたもの」と「割れ」た箇所を要交
換であると判断し、不良数として数えた。

【００９４】

【表６】 衝突入射角度＝０度の場合 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 外側ガラス ソータ゛ライムシリケート リシアアルミノシリケート化学強化 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 強化条件 未強化 風冷強化 340℃×8Hr 340℃×16Hr 380℃×8Hr −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− キズの大きさ ２ｍｍ以下 0/30 2/30 1/30 4/30 0/30 ２〜４ｍｍ 7/30 9/30 5/30 11/30 18/30 ４ｍｍ以上 12/30 10/30 13/30 7/30 3/30 割れ 14/30 9/30 11/30 8/30 9/30 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 合計不良数 26/30 19/30 24/30 15/30 12/30 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

【００９５】表６より、衝突入射角度＝０度の場合、上
述の基準で評価すると、以下のことが言える。

【００９６】３４０℃×１６Ｈｒ、および３８０℃×８
Ｈｒイオン交換条件で作製されたサンプルは、ソーダラ
イムシリケートガラスの未強化品はもちろんのこと、風
冷強化品と比べても、合計不良数が少ない結果となっ
た。

【００９７】さらに、ソーダライムシリケートガラスの
未強化品、風冷強化品、およびリシアアルミノシリケー
トの３８０℃×８Ｈｒ化学強化品について、衝突入射角
度＝６０度のストーンインパクト試験を行った。これ
は、側面ガラスへの適用を考えた試験である。評価は衝
突入射角度＝０度の場合と同様である。

【００９８】

【表７】 衝突入射角度＝６０度の場合 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 外側ガラス ソータ゛ライムシリケート リシアアルミノシリケート −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 未強化品 風冷強化品 380℃×8Hr品 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− キズの大きさ ２ｍｍ以下 4/30 11/30 8/30 ２〜４ｍｍ 18/30 15/30 21/30 ４ｍｍ以上 8/30 3/30 1/30 割れ 0/30 1/30 0/30 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 合計不良数 8/30 4/30 1/30 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

【００９９】表７より、衝突入射角度＝６０度の場合、
上述の基準で評価すると、リシアアルミノシリケートの
３８０℃×８Ｈｒ化学強化品が、ソーダライムシリケー
トガラスの風冷強化品と比べて、良好な結果を示してい
ることがわかる。

【０１００】（破砕パターン）リシアアルミノシリケー
トの化学強化合わせガラスと、ソーダライムシリケート
の未強化合わせガラスの、ストーンインパクト試験での
破砕の状態の一例を図２に示す。（ａ）が化学強化合わ
せガラスで、（ｂ）が未強化合わせガラスである。なお
サンプルは１００ｍｍ角とした。

【０１０１】化学強化合わせガラスでは、破砕時に大き
な破片となって破砕していることがわかった。さらに、
未強化合わせガラスに比べても、より大きな破片で破砕
している場合が多いことがわかった。また、未強化合わ
せガラスでは、小石がぶつかった破損始発点に大きな欠
けが認められることが多かった。これに対して、化学強
化合わせガラスでは、そのような欠けが認められること
が少なかった。

【０１０２】［適用例］鉄道車両や自動車の所定の風防
ガラス形状に、フロート法によって作製したリシアアル
ミノシリケートガラス板を切断した後、化学強化を施し
た。ＰＶＢフィルムを介して、前記ガラス板と、同じく
フロート法のソーダライムシリケートガラス板を接着し
て、化学強化車両用合わせガラスを作製した。この場
合、鉄道車両や自動車の意匠により、化学強化車両用合
わせガラスは平板でもよいし、曲げ加工を施されていて
もよい。

【０１０３】上記の適用例は、鉄道車両や自動車の風防
ガラスとしての例であったが、これに限られることはな
く、側面窓ガラス板としても適用できることはいうまで
もない。

【０１０４】またさらに、上述の例では、２枚の単一ガ
ラス板を中間膜で接着して車両用合わせガラスとしたも
のであった。しかし、適用する場所やその必要に応じ
て、３枚以上の車両用合わせガラスとすることは、何ら
困難もなく、本発明の技術範囲であることはいうまでも
ない。

【０１０５】（参考比較例）車両用窓ガラス板として広
く用いられており、フロート法によるソーダライムシリ
ケート組成物のガラス板をイオン交換した例について述
べる。

【０１０６】まず、ソーダライムシリケート組成物を有
し、フロート法によって製造された厚さ５ｍｍのガラス
板を用意した。このガラス板を、硝酸カリウムの溶融塩
（温度：４６０℃）に浸漬して、イオン交換処理を行っ
た。なお浸漬処理時間は、４〜６４時間とした。このと
きのイオン交換処理は、Ｎａ⁺とＫ⁺との間の拡散交換に
よって行われていた。

【０１０７】

【表８】 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 浸漬時間 Ｋ交換深さ 表面圧縮応力 応力層厚み （Ｈｒ） （μｍ） （ｋｇ／ｃｍ²） （μｍ） −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− ４ ２０ ２８００ １０ １６ ３０ ２７６０ ２０ ６４ ４０ ３４５０ ３０ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

【０１０８】表８より、ソーダライム組成物のガラス板
をＮａ⁺とＫ⁺との間の拡散によってイオン交換した場
合、表面圧縮応力は２７００ｋｇ／ｃｍ²以上のものが
得られることがわかった。しかし、形成されるＫイオン
交換深さはたかだか４０μｍのものしか得られなかっ
た。

【０１０９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明は以下
のような効果を奏する。請求項１に記載の発明におい
て、前記最外表面に配置される単一ガラス板が、リシア
を含有したケイ酸塩ガラス組成物を有し、さらにＬｉ⁺
とＮａ⁺とのイオン交換によって化学強化されている。
このためイオン交換処理は、短時間で処理することが可
能である。しかも、イオン交換深さも深くすることも可
能である。したがって本発明は、飛び石対策として有効
な十分に厚い圧縮応力層を容易に形成することのできる
特徴を有している。

【０１１０】このように、化学強化した単一ガラス板を
車両用合わせガラスとしているので、たとえ破損した場
合でも、内部応力が小さいため、風冷強化ガラスのよう
に全面破損に至らないので、乗客や乗員に、恐怖心を与
えることが少ない。また、乗務員や運転手にとっては、
視界が確保される。

【０１１１】請求項２に記載の発明においては、請求項
１に記載の発明に加えて、前記最外表面に配置される単
一ガラス板を、フロート法によるガラス板とした。この
ため、ガラス板の研磨等が不要となり、低コストでサイ
ズ的にも大きな素板を得ることができる特徴を有してい
る。

【０１１２】さらに請求項３から請求項６に記載の発明
においては、具体的なリシアアルミノシリケートガラス
組成物を規定し、加えて前記ガラス組成物において、フ
ロート法に適した溶融温度と作業温度をも規定してい
る。したがって、本発明のガラス組成物は、フロート法
に良好に適用できる特徴を有している。

【０１１３】さらに請求項７に記載の発明においては、
合わせガラスの最外表面に配置される化学強化された単
一ガラス板のＮａのイオン交換深さが１８０μｍ以上
で、かつ表面圧縮応力が２０００ｋｇ／ｃｍ²以上であ
るとしている。

【０１１４】このようなイオン交換深さと表面圧縮応力
を有していると、飛び石対策として有効であるという特
徴を有している。

【０１１５】さらにまた、請求項８に記載の発明におい
ては、前記化学強化された単一ガラス板のＮａのイオン
交換深さが４００μｍ以下で、かつ表面圧縮応力が３０
００ｋｇ／ｃｍ²以下であるとしている。

【０１１６】このようなイオン交換深さと表面圧縮応力
とすると、飛び石対策として有効であるとともに、生産
性に優れた化学強化を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一構成例を示す図である。

【図２】車両用合わせガラスでの破砕の状態を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 化学強化された単一ガラス板 ２ 中間膜（ＰＶＢ） ３ 単一ガラス板

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中間膜を介して少なくとも２枚の単一ガ
   ラス板が接着された車両用合わせガラスにおいて、 前記ガラス板のうち少なくとも最外表面に配置される単
   一ガラス板は、ケイ酸塩ガラスであり、かつリシア（Ｌ
   ｉ₂Ｏ）が含有されており、さらに前記単一ガラス板は
   ＬｉイオンとＮａイオンのイオン交換によって化学強化
   されていることを特徴とする車両用合わせガラス。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の車両用合わせガラスに
   おいて、 前記最外表面に配置される単一ガラス板は、フロート法
   によるガラス板である車両用合わせガラス。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の車両用合わせ
   ガラスにおいて、 前記最外表面に配置される単一ガラス板は、重量％で表
   して、 ＳｉＯ₂ ５８〜６６％、 Ａｌ₂Ｏ₃ １３〜１９％、 Ｌｉ₂Ｏ ３〜 ４．５％、 Ｎａ₂Ｏ ６〜１３％、 Ｋ₂Ｏ ０〜 ５％、 Ｒ₂Ｏ １０〜１８％、 （ただし、Ｒ₂Ｏ＝Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ） ＭｇＯ ０〜 ３．５％、 ＣａＯ １〜 ７％、 ＳｒＯ ０〜 ２％、 ＢａＯ ０〜 ２％、 ＲＯ ２〜１０％、 （ただし、ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ） ＴｉＯ₂ ０〜 ２％、 ＣｅＯ₂ ０〜 ２％、 Ｆｅ₂Ｏ₃ ０〜 ２％、 ＭｎＯ ０〜 １％、 （ただし、ＴｉＯ₂＋ＣｅＯ₂＋Ｆｅ₂Ｏ₃＋ＭｎＯ＝０．
   ０１〜３％）のリシアアルミノシリケートガラス組成物
   である車両用合わせガラス。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の車両用合わせガラスに
   おいて、 前記最外表面に配置される単一ガラス板は、重量％で表
   して、 ＳｉＯ₂ ６０〜６６％、 Ａｌ₂Ｏ₃ １５〜１８％、 Ｌｉ₂Ｏ ３〜 ４．５％、 Ｎａ₂Ｏ ７．５〜１２．５％、 Ｋ₂Ｏ ０〜 ２％、 （ただし、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ＝１１〜１７％） ＭｇＯ ０．５〜 ３％、 ＣａＯ ２．５〜 ６％、 ＳｒＯ ０〜 ２％、 ＢａＯ ０〜 ２％、 （ただし、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＝３〜９
   ％） ＴｉＯ₂ ０〜 ２％、 ＣｅＯ₂ ０〜 ２％、 Ｆｅ₂Ｏ₃ ０〜 ２％、 ＭｎＯ ０〜 １％、 （ただし、ＴｉＯ₂＋ＣｅＯ₂＋Ｆｅ₂Ｏ₃＋ＭｎＯ＝０．
   ０１〜３％）のリシアアルミノシリケートガラス組成物
   である車両用合わせガラス。
5. 【請求項５】 請求項２から４いずれかに記載の車両用
   合わせガラスにおいて、 前記最外表面に配置される単一ガラス板の母ガラス組成
   物の溶融温度（１０²poiseの粘性を有する温度）が１５
   ５０℃以下で、作業温度（１０⁴poiseの粘性を有する温
   度）が１１００℃以下であり、かつ前記液相温度が前記
   作業温度以下である車両用合わせガラス。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の車両用合わせガラスに
   おいて、 前記最外表面に配置される単一ガラス板の母ガラス組成
   物の溶融温度（１０²poiseの粘性を有する温度）が１５
   ４０℃以下で、作業温度（１０⁴poiseの粘性を有する温
   度）が１０５５℃以下であり、かつ前記液相温度が前記
   作業温度以下である車両用合わせガラス。
7. 【請求項７】 請求項１から６いずれかに記載の車両用
   合わせガラスにおいて、 前記化学強化された単一ガラス板のＮａのイオン交換深
   さが１８０μｍ以上で、かつ表面圧縮応力が２０００ｋ
   ｇ／ｃｍ²以上である車両用合わせガラス。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の車両用合わせガラスに
   おいて、 前記化学強化された単一ガラス板のＮａのイオン交換深
   さが４００μｍ以下で、かつ表面圧縮応力が３０００ｋ
   ｇ／ｃｍ²以下である車両用合わせガラス。