JPS5948775B2 - ガラスシ−ト組体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、安全ガラス窓に関する。

より詳しく述べれば、本発明は、人体がガラスシートを
打ち破るような力で衝突した場合でも、人体とガラス片
の縁とが直接接触することを防止できるプラスチック材
料の透明な層を少くとも片面に施したガラスシートを含
むガラス窓特に自動車風防用ガラス窓に関する。ドライ
バーの頭部が風防ガラスにひどい勢いで衝突した場合に
もこのガラスが貫通破砕することなく、かつ衝撃を緩和
することができるよう、プラスチック変形により衝突エ
ネルギーを出来るだけ多く吸収しうるようにした自動車
用風防ガラスは、従来種々試みられていた。

これまでのところ、上記したような要求は、積層風防窓
ガラスによつてのみ解決されていた。しかしなから、風
防ガラスが貫通破砕されないとしても、ガラス片の縁に
よる裂傷の危険かあつた。このため、皮膚とガラス片と
の接触をさけるようプラスチック材料による保護コーテ
イングでガラスの内側面をコーテイングする種々の方法
が提案された。既知ガラスの一つの例では、プラスチツ
ク材料層を、０．３１１厚の無定形ポリアミドシートと
している。

別の例では焼入れガラスシートの内側面（ドライバーに
面する面）にポリカーボネート、ポリアクリレート、酢
酸セルロース、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、その他
のプラスチツク材料のシートを適用している。このよう
な既知ガラスは確かに裂傷防止に対しては有効であるが
、提案された、コート層を形成するプラスチツク材料は
、使用条件下で例外なく引つ掻きに対して抵抗力が不十
分である。

従つて、これらのコート層を、耐久力のある別のコーテ
イングで更に保護する必要があつた。これら既知ガラス
の欠点としては、このほかに、提案されたプラスチツク
材料の場合通常の厚さではごく僅かの変形能力しか有し
ておらず、安全性の低下につながる。

もつとも、上記既知ガラスの第二のタイプでは、この点
を逆用してプラスチツクシートの端縁部を窓ガラスのフ
レームに挿入しないか、或いは端縁部の少くとも一部が
フレームから離脱しうる構造となし、衝突の際には両者
がはずれるようにしている。本発明は、内部ガラスシー
トと外部ガラスシートとの間にエネルギー吸収性プラス
チツク層が介在してなる積層構造を有し、且つ該積層構
造体の内表面に弾性プラスチツク層が貼着されてなる構
造を有し、衝撃時におこる実質的な可塑変形によつて安
全ガラスに衝突する物体のエネルギーを吸収する能力を
有し且つ破断ガラスによる裂傷から保護する能力を有す
る透明な安全ガラスであつて、該内表面に貼着せる弾性
プラスチツク層は透明で耐引裂性か大きく且つ自己復元
性であり、しかも、該弾性プラスチツク層は衝撃時に、
上記エネルギー吸収性プラスチツクのエネルギー吸収を
実質的に阻害することなく且つそれ自体破断することな
く、安全ガラスの実質的な可塑変形を通じて破断ガラス
による裂傷から保護するに十分な弾性変形を示し、該弾
性プラスチツク層のヤング率が２．０Ｘ１０９ｄｙｎ／
ｄ以下、破断時伸びが６０％以上そしてその破断時伸び
に対する塑性変形率が２％以下であり、且つ該弾性プラ
スチツク層は低度に網状化せるポリウレタンで構成され
ていることを特徴とする安全ガラスを提供する。

特に良好な結果が、ヤング率が１．２×１０９ｄｙｎ／
ＣＴ！ｔ以下、破断時伸びが７０％以上そしてその破断
時伸びに対する塑性変形率が１％以下であるプラスチツ
ク材料を使用することにより得られている。

ガラスシートとブラスチツク材料の層とは端縁部を固着
して強固に積層され、プラスチツク層が裂傷に対し有効
な保護体となるため安全性は高い。

また、プラスチツク層は引掻きに対して抵抗力があるた
め、これを保護するための別の層を必要としない。前記
の機械的特性を有するプラスチツク材料の層は、次のよ
うな二つの望ましい機能を果たすことがわかつた。

その一つは、変形能が極めて高く、ガラスシートが割れ
て局部的に激しい曲げ作用が起つた時にも裂けることが
なく依然として保護スクリーンであり得ることである。
いま一つは、自己復元能が極めて高く、短時間のうちに
完全に自己復元するため表面上の擦過傷や打痕が短時間
のうちに完全に元へ戻ることである。この弾性変形能力
か大であることは、一見して考えられるような、プラス
チツク材料がその表面で傷つきやすいという状態を現出
するというよりも、こうした損傷が急速に消失するとい
う事実によつて、むしろ耐久性があるといいうる。本発
明で使用するブラスチツク材料層の前記機械的特性（弾
性率、破断時伸びおよび破断時伸びに対する塑性変形率
）と抗裂傷性および自己復元能との関連について、以下
に詳細に説明する。

車輌事故の際に乗員の頭か３０−／時以下の速度（即ち
、風防カラスの貫通限界未満の速度）で風防ガラスに衝
突する時、乗員の頭を止めるために風防ガラスに吸収さ
れるエネルギーの量は４０〜５０ｍｋｐ程度である。こ
の風防ガラスによるエネルギーの吸収は、風防ガラスの
変形、特に、風防ガラスを構成する二枚のガラスシート
間に挟まれた中間層（一般にはポリビニルブチラール）
の可塑変形によつて達成される。即ち、頭が風防ガラス
を強打した瞬間にガラスシートが破損し、中間層が変形
する。そして、頭に作用する減速度は、頭かひどい傷告
を受けずにすむように或る値より低い一定値に保持され
るべきである。このような安全が保持される限界特性は
「頭部傷害基準」（ヘツド・インシュア・クリテリアＨ
ＩＣ）として知られるインデツクスであつて、米国の車
輌安全標準２０８ドケツト６９−７告知１６に規定され
ている。一般にこのインデツクスは１，０００未満であ
るとされている。さらに、２枚のガラスシートとポリビ
ニルブチラール中間層とからなる風防ガラスは、貫通し
ないとしても、風防ガラスの変形部分におけるガラス破
片の端縁に皮膚が接触すると、程度の差こそあれ、傷害
を与える。

積層体の内面ガラスシートの破損時にもそのガラス片の
突起が傷害を与える。これまでに、上述のような傷害（
一般に「裂懺である）を回避するために風防ガラスの内
表面に抗裂傷層として作用するプラスチツクシートを貼
着することが提案された。一般に、抗裂傷層は次の要件
を満足しなければならない。１．抗裂傷層の存在によつ
て風防ガラスの変形耐性が増大し、前述のＨＩＣインデ
ツクスが大きく増大してはならない。

２．抗裂傷層は十分な弾性を有し、風防ガラスの変形損
傷部のガラス片を覆うべきである。

即ち、抗裂傷層は風防ガラスの変形と同時に変形しなけ
ればならず、そして、ガラス片端縁によつて破損しては
ならない。３．抗裂傷層は、耐引掻性と自己復元性をも
たねばならない。

換言すれば、この層の表面に局部的に刻み目をつけたり
、擦傷を与えたりした時、短時間の後にそれらの傷跡が
消失しなけれはならない。本発明で使用する、弾性率か
２．０Ｘ１０９ｄｙｎ／ｄ以下、破断時伸びが６０％以
上、そしてその破断時伸びに対する塑性変形率か２％以
下であるプラスチツク材料層は上述の３つの要件を満足
する。

以下、本発明で使用するプラスチツク材料層の機械的特
性についてさらに説明する。１）弾性率（２．０Ｘ１０
９ｄｙｎ／ｉ以下）実験によれば、プラスチツク層を風
防ガラスの内表面に貼着すると前記ＨＩＣインデツクス
かかなり増大する。

このプラスチツク層の形成によるＨＩＣインデツクスの
増大量は実質的に１０％以下とすべきであると言われる
が、その増大量は弾性率に依存して大きく変動する。厚
さ５００ミクロンのプラスチツク層の場合、弾性率が２
．０×１０８ｄｙｎ／ＣｒｌＬであるとＨＩＣインデツ
クスの増大量は１０％である。プラスチツク層の厚さが
１００ミクロンの場合には格別の支障なくその弾性率を
１．０×１０４ｄｙｎ／〜まで増大することができ、ま
た、厚さが５０ミクロンであるとＨＩＣインデツクスを
過度に増大することなく弾性率を２．０Ｘ１０９ｄｙｎ
／ｄまで増大できる。一方、５０ミクロンという厚さは
抗裂傷機能を発揮するための許容下限に相当する（好ま
しい厚さは１００ミクロン以上である）。即ち、ＨＩＣ
インデツクスの増大を許容範囲に抑制するためのプラス
チツク層の弾性率は事実上２．０×１０プｄｙｎ／Ｃｄ
以下とすべきである。また、自己復元性の見地からも弾
性率の値は２．０×゛１０９ｄｙｎ／（１７７ｆ以下と
すべきである。

２）破断時伸ひ（６０％以上） 車輌乗員の頭が風防ガラスに衝突した時、ガラス自体は
その衝突部分において破損するが、ガラス破片はプラス
チツク層に支持され匹散しないことが望ましい。

換言すれば、風防ガラス（プラスチツク層を含む）は衝
突個所で変形して半円孤状となることが望ましい。プラ
スチツク層が破断することなく半球状まで伸ぴ得るため
には破断時伸びが６０％以上でなければならない。３）
塑性変形率（２％以下） 塑性変形率の値は実質的に自己復元性に関係する。

塑性変形率が２％を超えると掻傷を与えたときに明らか
に永久歪が残り、光学的欠陥を生じる。本願発明の塑性
変形率が２％以下のプラスチツク層は十分な自己復元性
を有し、少なくとも２５〜３０ｇの引掻抵抗を有する。
なお、塑性変形率がｌ〜２％であると衝突の際に少量の
エネルギー（０．１ｍｋｐ）の吸収に寄与する。上述し
た機械的特性を有し、本発明に使用することが適当な既
知のプラスチツク材料としては、低厖に網状化せる脂肪
族ポリウレタンが挙げられる。このようなポリウレタン
は周知であつて、例えば塗料添加剤として用いられてい
る。また、そのようなポリウレタンはドイツ特許第２０
５８５０４号に記載されており、同特許においてはポリ
カーボネートシートの保護に用いられている。さらに、
米国特許第３６５５４３２号にも記載されている。この
ようなポリウレタンは、特別な接着層を挿入することな
くガラス表面へ直接に着合しうる接着力を有する。本発
明による安全ガラス窓はまた、公知のタイプの積層窓ガ
ラス（中間プラスチツク層により相互に接着した２枚の
ガラスシート）であることができる。

この場合は、例えばポリビニルブチラール等の中間層が
変形することにより衝撃エネルギーが吸収されてシート
は貫通されることがないから、プラスチツク層は裂傷に
対する保護機能をなす。したがつてプラスチツク層の厚
さは薄くてよく、例えば０．１乃至１７ｎ．好ましくは
０．２乃至０．５ｎでよい。このような実施例における
利点は、シートの製造が簡単であることであつて、従来
の積層型ガラスシートに本発明によるプラスチツク層を
加えるだけでよい。次に本発明の実施態様について添付
図面を参照しつつ説明する。

添付図面は本発明による自動車風防用安全ガラス窓の断
面図である。図面において、シート１及び３は通常の厚
さを有するケイ酸ガラスシートである。

シート１は風防ガラスの外側面を構成し、例えば３乃至
４龍の厚さを有する。内側ガラスシート３は２乃至３１
１の厚さである。両シートは、最低厚さか０．７６７ｎ
７！Ｌであるポリビニルブチラールより形成された熱可
塑性材料の中間層２により互いに接着している。車の内
側面上には厚さが０．２乃至０．５７！Ｔｍの変形可能
なプラスチツク材料が配置されている。コーテイングを
形成する材料は周囲温度で下記の特性を有する低度に網
状化せる脂肪族ポリウレタンである。プラスチツク材料
のコーテイングについては．材料を液体状にてシート３
上に沈着させ、次に加熱して重合させることにより得ら
れる。

別法としては、固体シートの形でガラスに接着させるこ
ともできる。この接着は、中間接着層の利用或いは熱作
用により、また活性剤或いは適当な溶剤による接着化等
の公知方法により行うことができる。本発明の安全ガラ
ス窓は、自動車の風防ガラスに特に適当であるが、風防
ガラスと同様に安全性が要求されるあらゆる種類の窓、
即ち．人が衝突した場合でもガラスを貫通せず、従つて
ガラス砕片のとがつた端部と皮膚とが直接に接触するこ
とのない窓が必要なところで利用できる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明による安全ガラス窓の好ましい一態様
の断面図である。 図中、１及び３はガラスシート、２は中間層、４は本発
明によるプラスチツク材料層である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部ガラスシートと外部ガラスシートとの間にエネ
   ルギー吸収性プラスチック層が介在してなる積層構造を
   有し、且つ該積層構造体の内表面に弾性プラスチック層
   が貼着されてなる構造を有し、衝撃時におこる実質的な
   可塑変形によつて安全ガガラス衝突する物体のエネルギ
   ーを吸収する能力を有し且つ破断ガラスによる裂傷から
   保護する能力を有する透明な安全ガラスであつて、該内
   表面に貼着せる弾性プラスチック層は透明で耐引裂性が
   大きく且つ自己復元性であり、しかも、該弾性プラスチ
   ック層は衝撃時に、上記エネルギー吸収性プラスチック
   のエネルギー吸収を実質的に阻害することなく且つそれ
   自体破断することなく、安全ガラスの実質的な可塑変形
   を通じて破断ガラスによる裂傷から保護するに十分な弾
   性変形を示し、該弾性プラスチック層のヤング率が２．
   ０×１０＾９ｄｙｎ／ｃｍ＾２以下、破断時伸びが６０
   ％以上そしてその破断時伸びに対する塑性変形率が２％
   以下であり、且つ該弾性プラスチック層は低度に網状化
   せるポリウレタンで構成されていることを特徴とする安
   全ガラス。