合わせガラス及びその製造方法
【課題】複数枚のガラス間に中間膜を挟んで積層体を形成した後であっても、該積層体の強度を向上させることが可能な合わせガラスの製造方法を提供する。
【解決手段】複数枚のガラス３１，３２と中間膜３３とを備え、該複数枚のガラス３１，３２が該中間膜３３を介して積層された合わせガラス３０の製造方法において、前記複数枚のガラス３１，３２間に前記中間膜３３を挟み、積層体３４を形成させる工程と、前記積層体３４に、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該積層体３４を構成するガラス３１，３２に窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入する工程とを含むことを特徴とする合わせガラス３０の製造方法である。
【解決手段】複数枚のガラス３１，３２と中間膜３３とを備え、該複数枚のガラス３１，３２が該中間膜３３を介して積層された合わせガラス３０の製造方法において、前記複数枚のガラス３１，３２間に前記中間膜３３を挟み、積層体３４を形成させる工程と、前記積層体３４に、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該積層体３４を構成するガラス３１，３２に窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入する工程とを含むことを特徴とする合わせガラス３０の製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合わせガラス及び該合わせガラスの製造方法に関し、特には、複数枚のガラス間に中間膜を挟んで積層体を形成した後でも、該積層体を強化することが可能な合わせガラスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合わせガラスは、２枚又はそれ以上のガラスの間にポリビニルブチラール、エチレンビニルアセテート等の合成樹脂層（中間膜）を介在させた構造を有しており、該中間膜の存在により、ガラスが破損した場合にも、その破片が飛散しないため、安全性に優れることが知られている。
【０００３】
一方、耐衝撃性に優れ、割れ難いガラスとして、強化ガラスが知られており、一般に、その製造方法の違いによって、風冷強化ガラスと化学強化ガラスとに区別されている。なお、風冷強化ガラスの製造方法は、軟化温度付近まで加熱されたガラスを急冷し常温になった状態でガラスの厚み方向に残留応力を発生させ、ガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法である。また、化学強化ガラスの製造方法は、ガラスの表面の組成を変化させることで、表面に圧縮応力を発生させ、ガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法であり、ガラス表面の組成を変化させるには、ガラスを交換しようとするイオンを含む塩と高温で長時間接触させる必要があり、通常、接触温度は380〜450℃で、接触時間が数時間〜数十時間である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】山根正之、安井至、和田正道、国分可紀、寺井良平、近藤敬、小川晋永編、「ガラス工学ハンドブック」、初版、株式会社朝倉書店、１９９９年７月５日、ｐ．４１０−４１７、ｐ．４４４−４４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような状況下、合わせガラスの耐衝撃性を向上させるためには、合わせガラスに対して風冷強化処理又は化学強化処理を行う手法が考えられるものの、いずれの強化処理においても、高温での処理が必要であるため、合わせガラスを構成する中間膜が溶融又は軟化してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、従来の強化処理と異なる方法によって上記従来技術の問題を解決し、複数枚のガラス間に中間膜を挟んで積層体を形成した後でも、該積層体を強化することが可能な合わせガラスの製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、該製造方法によって得た、耐衝撃性及び安全性に優れる合わせガラスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、複数枚のガラスと中間膜とを備え、該複数枚のガラスが該中間膜を介して積層された合わせガラスに、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該合わせガラスの強度を向上できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
即ち、本発明の合わせガラスの製造方法は、複数枚のガラスと中間膜とを備え、該複数枚のガラスが該中間膜を介して積層された合わせガラスの製造方法において、
前記複数枚のガラス間に前記中間膜を挟み、積層体を形成させる工程と、
前記積層体に、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該積層体を構成するガラスに窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入する工程と
を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の合わせガラスの製造方法の好適例においては、前記イオンビームの照射が、前記積層体の端部の一部又は全部に対して行われ、該積層体を構成するガラス端部に窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入する。
【００１０】
なお、端部とは、合わせガラスの厚み方向に対応する端面とその近傍を指し、端面からの距離が均等で、端部の面積が合わせガラス全体の面積の１／３以下である領域を意味する。
【００１１】
本発明の合わせガラスの製造方法の他の好適例においては、前記イオンビームが、少なくとも窒素分子イオンを含有する。
【００１２】
本発明の合わせガラスの製造方法の他の好適例においては、前記積層体を構成するガラスへの窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量が、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲である。
【００１３】
また、本発明の合わせガラスは、複数枚のガラスと中間膜とを備え、該複数枚のガラスが該中間膜を介して積層された合わせガラスであって、前記合わせガラスに、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該合わせガラスを構成するガラスに窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方が注入されたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の合わせガラスの好適例においては、前記イオンビームの照射が、前記合わせガラスの端部の一部又は全部に対して行われ、該合わせガラスを構成するガラス端部に窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方が注入されている。
【００１５】
本発明の合わせガラスの他の好適例においては、前記イオンビームが、少なくとも窒素分子イオンを含有する。
【００１６】
本発明の合わせガラスの他の好適例においては、前記合わせガラスを構成するガラスへの窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量が、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲である。
【００１７】
本発明の合わせガラスは、車両ウインドシールド用ガラスとして好適である。
【００１８】
本発明の合わせガラスは、太陽電池モジュール用カバーガラスとして好適である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数枚のガラスと中間膜とを備え、該複数枚のガラスが該中間膜を介して積層された合わせガラスに、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することにより、合わせガラスが形成された後であっても、該合わせガラスの強度を向上させることが可能な合わせガラスの製造方法を提供することができる。また、かかる製造方法によって得た、耐衝撃性及び安全性に優れる合わせガラスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の製造方法によって得られる合わせガラスの一例の斜視図である。
【図２】本発明の製造方法によって得られる合わせガラスの他の例の斜視図である。
【図３】本発明の製造方法によって得られる合わせガラスの他の例の斜視図である。
【図４】本発明の合わせガラスの製造方法の概略図である。
【図５】本発明の製造方法によって得られる合わせガラスの他の例の斜視図である。
【図６】本発明の合わせガラスの一例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図を参照しながら、本発明を詳細に説明する。本発明の製造方法は、合わせガラスの製造方法であって、図１には、本発明の製造方法によって得られる合わせガラスの一例の斜視図を示す。図１に示す合わせガラス１は、二枚のガラス２，３と、中間膜４とを備えており、該二枚のガラス２，３が、該中間膜４を介して積層されている。なお、図示例の合わせガラス１は、ガラス２，３を二枚のみ有するが、本発明の製造方法によって得られる合わせガラスは、ガラスを複数枚有していればよく、例えば、図２に示されるようにガラス１１，１２，１３を三枚以上有することもできる。なお、ガラスは中間膜を介して積層されるため、図２に示す合わせガラス１０は、中間膜１４，１５を２枚有する。また、本発明の製造方法によって得られる合わせガラスにおいて、ガラス間に挿入される中間膜を構成する層の枚数は、特に限定されるものではなく、例えば、図３に示されるように、該中間膜を構成する層の枚数が２枚以上であってもよい。なお、図３に示す合わせガラス２０は、二枚のガラス２１，２２と、三層からなる中間膜２３とを備えており、該二枚のガラス２１，２２が、該中間膜２３を介して積層されている。
【００２２】
また、本発明の合わせガラスの製造方法においては、図１〜図３に示されるように、窒素分子イオン及び／又は窒素イオンを含有するイオンビームを合わせガラス（以下、積層体ともいう）に照射することで、該合わせガラスを構成するガラスに窒素分子イオン及び／又は窒素イオンを注入し、該ガラスが改質されている。図１〜図３では、イオンビームの照射により改質されたガラスをドットで示しており、図２では、合わせガラスの外層に位置するガラス１１，１３が改質されている。
【００２３】
図４は、本発明の合わせガラスの製造方法の概略図である。本発明の合わせガラスの製造方法においては、まず、複数枚のガラス３１，３２間に中間膜３３を挟み、積層体３４を形成させる。上述のように、ガラスの間に中間膜を挟んで積層させることにより、ガラスが破損した場合にも、その破片が飛散しないため、安全性を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の合わせガラスの製造方法においては、得られた積層体３４を圧着することが好ましい。該積層体３４を圧着することで、積層体３４を構成するガラス３１，３２と中間膜３３とを強固に接着することが可能となる。ここで、圧着工程は、通常予備圧着工程と本圧着工程とに分かれている。予備圧着工程は、積層したガラス間を脱気し、ガラス端部をシールする工程であって、例えば、ニッパロール法、真空袋法等が挙げられる。また、本圧着工程は、予備圧着物を焼成する工程であって、例えば、オートクレーブ法、オーブン法等が挙げられる。
【００２５】
ここで、本発明の製造方法においては、後述されるように、イオンビーム照射によりケイ素−酸素結合をケイ素−窒素結合に改質するため、本発明の製造方法に用いるガラスとして特に限定がないことは明らかであり、例えば、シリカガラス、ソーダ石灰シリカガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス等の各種ガラスが好適に使用される。また、結晶化ガラスであっても、同様に使用できる。なお、本発明の製造方法によって得られる合わせガラスは、複数枚のガラスを備えるが、それらのガラスは、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、本発明の製造方法においては、イオンビーム照射によりガラスを改質するため、ガラスの厚みに制限は無く、例えば、2mm未満の厚みを有するガラスを用いることもできる。また、特に限定されるものではないが、ガラスの厚みは、0.1mm以上であることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の製造方法に用いる中間膜は、特に限定されるものではなく、合わせガラスに通常使用される中間膜を適用することができ、該中間膜の材料としては、例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アイオノマー等の合成樹脂が挙げられる。なお、特に限定されるものではないが、中間膜の厚みは、0.7〜3.0mmの範囲が好ましい。
【００２７】
次に、本発明の製造方法においては、上記積層体３４に、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該積層体３４を構成するガラス３１，３２に窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入する。これにより、イオンビームの照射部分において、ケイ素と窒素の結合を形成させ、積層体３４を構成するガラス３１，３２を改質し、得られる合わせガラス３０の強度を向上させることができる。なお、図１〜４に示す合わせガラスは、該合わせガラスの外層に位置する二枚のガラスの双方をイオンビームの照射によって改質するが、本発明の製造方法においては、これに限定されず、少なくとも一枚のガラスを改質すれば、合わせガラスの強度を十分に向上させることができる。
【００２８】
また、本発明の製造方法によれば、上記イオンビームの照射により合わせガラスが強化されるため、合わせガラスが形成された後であっても、該合わせガラスの強度を向上させることができる。更に、本発明の製造方法によって得られる合わせガラスが、曲面合わせガラスであっても、上記イオンビームの照射により容易に強化することができる。
【００２９】
また、本発明の製造方法においては、上記イオンビームの照射を積層体３４の端部の一部又は全部に対して行い（即ち、上記イオンビームの照射部分を積層体３４の端部の一部又は全部に限定し）、該積層体３４を構成するガラス３１，３２端部に窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入してもよい。本発明者らがガラスの破壊について検討したところ、ガラスはガラス端部のクラックを起点に破壊が起こる場合が多いため、上述のように積層体を構成するガラスの端部さえ改質すれば、合わせガラスの強度を十分に向上でき、また、ガラスの表面は強化されていない生ガラスと同様な特徴を示すため、風冷強化ガラス等の強化ガラスと異なり、破壊が起きた際の破片が小さいことも無く、破壊時の視野を悪化させることがない。更に、積層体の端部に上記イオンビームを照射するだけで、合わせガラスの強度を十分に向上できるため、合わせガラスの強化、特には曲面合わせガラスの強化が容易になる。
【００３０】
図５は、本発明の製造方法によって得られる合わせガラスの他の例の斜視図である。図５に示す合わせガラス４０は、二枚のガラス４１，４２と、中間膜４３とを備えており、該二枚のガラス４１，４２が、該中間膜４３を介して積層されている。また、図５に示す合わせガラス４０は、積層体の端部のみにイオンビームを照射することで、該積層体を構成するガラス端部のみが改質されている。なお、図５では、イオンビームの照射により改質されたガラス端部をドットで示す。
【００３１】
本発明の製造方法において、イオンビームは、窒素分子イオン（Ｎ2+）及び窒素イオン（Ｎ+）の少なくとも一方を含有することを要する。このように、イオンビームが、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有することで、ガラスに窒素分子又は窒素原子を注入でき、ケイ素−窒素結合を形成することが可能となる。また、窒素分子イオンは、分子の形態であり、窒素イオンより大きいため、ガラスの強度を向上させる効果が大きく、また、改質に必要なイオン注入量を低減したり、改質に必要な処理時間を短縮したりすることができる。このため、上記イオンビームは、少なくとも窒素分子イオン（Ｎ2+）を含有することが好ましい。なお、上記イオンビームは、窒素分子イオン（Ｎ2+）及び窒素イオン（Ｎ+）以外のイオンを含有してもよく、窒素分子イオン（Ｎ2+）及び窒素イオン（Ｎ+）以外のイオンとしては、例えば、炭素イオン、ホウ素イオン、リンイオン、ケイ素イオン、酸素イオン、ヒ素イオン等のケイ素原子と親和性を有するイオン（ケイ素原子と反応し得るイオン）や、アルゴンイオン等の希ガスイオン（ケイ素原子に対して不活性なイオン）が挙げられる。
【００３２】
本発明の製造方法においては、積層体を構成するガラスへの窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量が、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲であることが好ましい。ここで、窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量は、ガラスの強化の度合いを示す指標であり、該注入量が上記特定した範囲内にあれば、ガラスの強度を大幅に向上でき、特に曲げ強度や耐衝撃性を大幅に向上させることが可能である。なお、上記窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量が窒素原子の個数で1.5×1014個／cm2未満では、ガラスを十分に改質できないおそれがあり、一方、4.0×1016個／cm2を超えると、窒素分子イオン及び窒素イオンが必要以上に注入されるおそれがあり、ガラスに傷を付け、ガラスの強度を低下させるおそれもある。また、本発明の製造方法においては、イオンビームの照射部分を積層体の端部の一部又は全部に限定する場合でも、上記ガラス端部への窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量は、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲であることが好ましい。なお、窒素分子イオン及び窒素イオンの注入量は、イオン注入装置の注入条件及び注入時間を適宜選択することで調整することができる。
【００３３】
なお、イオンビームの照射には、特に制限は無く、様々なイオン注入装置を使用することができる。また、イオンビームの照射は、１回に限定されず、複数回に分けて行うことも可能である。更に、イオンビームの照射は、例えばイオンビーム照射時の加速電圧を適宜選択することで、イオン注入深さを調整することもできる。
【００３４】
本発明の製造方法においては、例えば、イオンビームの電流密度が0.1〜50μA／cm2で、加速電圧が10〜250kVのイオン注入条件の範囲で適宜選択して、積層体へのイオンビーム照射を行うことができる。また、イオンビーム照射時の温度は、ガラスの軟化点未満の温度で且つ中間膜の溶融点又は軟化点未満の温度である限り特に制限はなく、例えば、ガラスの軟化点並びに中間膜の溶融点及び軟化点のうち最も低い温度よりも10℃以上低いことが好ましく、また、本発明の製造方法によれば、積層体へのイオンビーム照射を室温で行うことも可能である。なお、ここでいう室温とは、イオンビーム照射前のガラスの温度で１０℃〜４０℃の範囲である。更に、イオンビームの照射時間は、窒素分子イオン及び窒素イオンの注入量によって適宜選択される。
【００３５】
また、上記イオンビームが窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するため、イオン源では、窒素ガスの他、アンモニア等の含窒素化合物をイオン化物質として使用することが好ましい。また、アルゴン等の希釈ガスと混合して使用することも可能である。なお、該含窒素化合物は、気体、液体、固体のいずれの状態であっても使用可能である。また、窒素分子イオン及び窒素イオンを分離して注入することも、分離せず結果として混合して注入することも可能である。窒素分子イオン及び窒素イオンを分離する場合は、イオン注入装置内の加速管に質量分離手段を備えることで可能となる。
【００３６】
次に、本発明の合わせガラスについて詳細に説明する。本発明の合わせガラスは、複数枚のガラスと中間膜とを備え、該複数枚のガラスが該中間膜を介して積層された合わせガラスであって、前記合わせガラスに、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該合わせガラスを構成するガラスに窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方が注入されたことを特徴とし、上述の製造方法によって得られることができ、耐衝撃性及び安全性に優れる。また、図１〜５に示される合わせガラスは、本発明の合わせガラスの実施態様である。
【００３７】
また、本発明の合わせガラスは、上記イオンビームの照射を該合わせガラスの端部の一部又は全部に対して行い（即ち、上記イオンビームの照射部分を合わせガラスの端部の一部又は全部に限定し）、該合わせガラスを構成するガラス端部のみに窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入してもよい。これにより、合わせガラスの強度を十分に向上しつつ、破壊時の視野を悪化させることもない。
【００３８】
更に、本発明の合わせガラスは、上記イオンビームが、少なくとも窒素分子イオンを含有することが好ましい。上記イオンビームが少なくとも窒素分子イオンを含んでいれば、合わせガラスの強度を大幅に向上させることができる。また更に、本発明の合わせガラスは、該合わせガラスを構成するガラスへの窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量が、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲であることが好ましい。該注入量が上記特定した範囲内にあれば、合わせガラスの強度を大幅に向上でき、特に曲げ強度や耐衝撃性を大幅に向上させることが可能である。なお、本発明の合わせガラスがガラス端部のみを改質する場合でも、該ガラス端部への窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量を、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲であることが好ましい。
【００３９】
本発明の合わせガラスは、安全性に優れる上、強度が向上し、ガラスを薄くしても耐チッピング性に優れるため、車両ウインドシールド用ガラス（特には、自動車ウインドシールドガラス）として好適であり、また、本発明の合わせガラスがガラス端部のみを改質する場合には、破壊時の視野を悪化させることもないため、特に車両前面ガラスとして好適である。図６は、本発明の合わせガラスの一例の斜視図であって、自動車前面ガラスを示しており、図５と同じ符号は同じ部分であることを示す。また、本発明の合わせガラスは、ガラスを薄くしても割れ難く、雹等にも強いことから、太陽電池モジュール用カバーガラスとしても好適である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 合わせガラス
２，３ ガラス
４ 中間膜
１０ 合わせガラス
１１，１２，１３ ガラス
１４，１５ 中間膜
２０ 合わせガラス
２１，２２ ガラス
２３ 中間膜
３０ 合わせガラス
３１，３２ ガラス
３３ 中間膜
３４ 積層体
４０ 合わせガラス
４１，４２ ガラス
４３ 中間膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合わせガラス及び該合わせガラスの製造方法に関し、特には、複数枚のガラス間に中間膜を挟んで積層体を形成した後でも、該積層体を強化することが可能な合わせガラスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合わせガラスは、２枚又はそれ以上のガラスの間にポリビニルブチラール、エチレンビニルアセテート等の合成樹脂層（中間膜）を介在させた構造を有しており、該中間膜の存在により、ガラスが破損した場合にも、その破片が飛散しないため、安全性に優れることが知られている。
【０００３】
一方、耐衝撃性に優れ、割れ難いガラスとして、強化ガラスが知られており、一般に、その製造方法の違いによって、風冷強化ガラスと化学強化ガラスとに区別されている。なお、風冷強化ガラスの製造方法は、軟化温度付近まで加熱されたガラスを急冷し常温になった状態でガラスの厚み方向に残留応力を発生させ、ガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法である。また、化学強化ガラスの製造方法は、ガラスの表面の組成を変化させることで、表面に圧縮応力を発生させ、ガラス表面に圧縮応力層を形成させる手法であり、ガラス表面の組成を変化させるには、ガラスを交換しようとするイオンを含む塩と高温で長時間接触させる必要があり、通常、接触温度は380〜450℃で、接触時間が数時間〜数十時間である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】山根正之、安井至、和田正道、国分可紀、寺井良平、近藤敬、小川晋永編、「ガラス工学ハンドブック」、初版、株式会社朝倉書店、１９９９年７月５日、ｐ．４１０−４１７、ｐ．４４４−４４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような状況下、合わせガラスの耐衝撃性を向上させるためには、合わせガラスに対して風冷強化処理又は化学強化処理を行う手法が考えられるものの、いずれの強化処理においても、高温での処理が必要であるため、合わせガラスを構成する中間膜が溶融又は軟化してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、従来の強化処理と異なる方法によって上記従来技術の問題を解決し、複数枚のガラス間に中間膜を挟んで積層体を形成した後でも、該積層体を強化することが可能な合わせガラスの製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、該製造方法によって得た、耐衝撃性及び安全性に優れる合わせガラスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、複数枚のガラスと中間膜とを備え、該複数枚のガラスが該中間膜を介して積層された合わせガラスに、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該合わせガラスの強度を向上できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
即ち、本発明の合わせガラスの製造方法は、複数枚のガラスと中間膜とを備え、該複数枚のガラスが該中間膜を介して積層された合わせガラスの製造方法において、
前記複数枚のガラス間に前記中間膜を挟み、積層体を形成させる工程と、
前記積層体に、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該積層体を構成するガラスに窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入する工程と
を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の合わせガラスの製造方法の好適例においては、前記イオンビームの照射が、前記積層体の端部の一部又は全部に対して行われ、該積層体を構成するガラス端部に窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入する。
【００１０】
なお、端部とは、合わせガラスの厚み方向に対応する端面とその近傍を指し、端面からの距離が均等で、端部の面積が合わせガラス全体の面積の１／３以下である領域を意味する。
【００１１】
本発明の合わせガラスの製造方法の他の好適例においては、前記イオンビームが、少なくとも窒素分子イオンを含有する。
【００１２】
本発明の合わせガラスの製造方法の他の好適例においては、前記積層体を構成するガラスへの窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量が、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲である。
【００１３】
また、本発明の合わせガラスは、複数枚のガラスと中間膜とを備え、該複数枚のガラスが該中間膜を介して積層された合わせガラスであって、前記合わせガラスに、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該合わせガラスを構成するガラスに窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方が注入されたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の合わせガラスの好適例においては、前記イオンビームの照射が、前記合わせガラスの端部の一部又は全部に対して行われ、該合わせガラスを構成するガラス端部に窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方が注入されている。
【００１５】
本発明の合わせガラスの他の好適例においては、前記イオンビームが、少なくとも窒素分子イオンを含有する。
【００１６】
本発明の合わせガラスの他の好適例においては、前記合わせガラスを構成するガラスへの窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量が、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲である。
【００１７】
本発明の合わせガラスは、車両ウインドシールド用ガラスとして好適である。
【００１８】
本発明の合わせガラスは、太陽電池モジュール用カバーガラスとして好適である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数枚のガラスと中間膜とを備え、該複数枚のガラスが該中間膜を介して積層された合わせガラスに、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することにより、合わせガラスが形成された後であっても、該合わせガラスの強度を向上させることが可能な合わせガラスの製造方法を提供することができる。また、かかる製造方法によって得た、耐衝撃性及び安全性に優れる合わせガラスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の製造方法によって得られる合わせガラスの一例の斜視図である。
【図２】本発明の製造方法によって得られる合わせガラスの他の例の斜視図である。
【図３】本発明の製造方法によって得られる合わせガラスの他の例の斜視図である。
【図４】本発明の合わせガラスの製造方法の概略図である。
【図５】本発明の製造方法によって得られる合わせガラスの他の例の斜視図である。
【図６】本発明の合わせガラスの一例の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図を参照しながら、本発明を詳細に説明する。本発明の製造方法は、合わせガラスの製造方法であって、図１には、本発明の製造方法によって得られる合わせガラスの一例の斜視図を示す。図１に示す合わせガラス１は、二枚のガラス２，３と、中間膜４とを備えており、該二枚のガラス２，３が、該中間膜４を介して積層されている。なお、図示例の合わせガラス１は、ガラス２，３を二枚のみ有するが、本発明の製造方法によって得られる合わせガラスは、ガラスを複数枚有していればよく、例えば、図２に示されるようにガラス１１，１２，１３を三枚以上有することもできる。なお、ガラスは中間膜を介して積層されるため、図２に示す合わせガラス１０は、中間膜１４，１５を２枚有する。また、本発明の製造方法によって得られる合わせガラスにおいて、ガラス間に挿入される中間膜を構成する層の枚数は、特に限定されるものではなく、例えば、図３に示されるように、該中間膜を構成する層の枚数が２枚以上であってもよい。なお、図３に示す合わせガラス２０は、二枚のガラス２１，２２と、三層からなる中間膜２３とを備えており、該二枚のガラス２１，２２が、該中間膜２３を介して積層されている。
【００２２】
また、本発明の合わせガラスの製造方法においては、図１〜図３に示されるように、窒素分子イオン及び／又は窒素イオンを含有するイオンビームを合わせガラス（以下、積層体ともいう）に照射することで、該合わせガラスを構成するガラスに窒素分子イオン及び／又は窒素イオンを注入し、該ガラスが改質されている。図１〜図３では、イオンビームの照射により改質されたガラスをドットで示しており、図２では、合わせガラスの外層に位置するガラス１１，１３が改質されている。
【００２３】
図４は、本発明の合わせガラスの製造方法の概略図である。本発明の合わせガラスの製造方法においては、まず、複数枚のガラス３１，３２間に中間膜３３を挟み、積層体３４を形成させる。上述のように、ガラスの間に中間膜を挟んで積層させることにより、ガラスが破損した場合にも、その破片が飛散しないため、安全性を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の合わせガラスの製造方法においては、得られた積層体３４を圧着することが好ましい。該積層体３４を圧着することで、積層体３４を構成するガラス３１，３２と中間膜３３とを強固に接着することが可能となる。ここで、圧着工程は、通常予備圧着工程と本圧着工程とに分かれている。予備圧着工程は、積層したガラス間を脱気し、ガラス端部をシールする工程であって、例えば、ニッパロール法、真空袋法等が挙げられる。また、本圧着工程は、予備圧着物を焼成する工程であって、例えば、オートクレーブ法、オーブン法等が挙げられる。
【００２５】
ここで、本発明の製造方法においては、後述されるように、イオンビーム照射によりケイ素−酸素結合をケイ素−窒素結合に改質するため、本発明の製造方法に用いるガラスとして特に限定がないことは明らかであり、例えば、シリカガラス、ソーダ石灰シリカガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス等の各種ガラスが好適に使用される。また、結晶化ガラスであっても、同様に使用できる。なお、本発明の製造方法によって得られる合わせガラスは、複数枚のガラスを備えるが、それらのガラスは、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、本発明の製造方法においては、イオンビーム照射によりガラスを改質するため、ガラスの厚みに制限は無く、例えば、2mm未満の厚みを有するガラスを用いることもできる。また、特に限定されるものではないが、ガラスの厚みは、0.1mm以上であることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の製造方法に用いる中間膜は、特に限定されるものではなく、合わせガラスに通常使用される中間膜を適用することができ、該中間膜の材料としては、例えば、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アイオノマー等の合成樹脂が挙げられる。なお、特に限定されるものではないが、中間膜の厚みは、0.7〜3.0mmの範囲が好ましい。
【００２７】
次に、本発明の製造方法においては、上記積層体３４に、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該積層体３４を構成するガラス３１，３２に窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入する。これにより、イオンビームの照射部分において、ケイ素と窒素の結合を形成させ、積層体３４を構成するガラス３１，３２を改質し、得られる合わせガラス３０の強度を向上させることができる。なお、図１〜４に示す合わせガラスは、該合わせガラスの外層に位置する二枚のガラスの双方をイオンビームの照射によって改質するが、本発明の製造方法においては、これに限定されず、少なくとも一枚のガラスを改質すれば、合わせガラスの強度を十分に向上させることができる。
【００２８】
また、本発明の製造方法によれば、上記イオンビームの照射により合わせガラスが強化されるため、合わせガラスが形成された後であっても、該合わせガラスの強度を向上させることができる。更に、本発明の製造方法によって得られる合わせガラスが、曲面合わせガラスであっても、上記イオンビームの照射により容易に強化することができる。
【００２９】
また、本発明の製造方法においては、上記イオンビームの照射を積層体３４の端部の一部又は全部に対して行い（即ち、上記イオンビームの照射部分を積層体３４の端部の一部又は全部に限定し）、該積層体３４を構成するガラス３１，３２端部に窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入してもよい。本発明者らがガラスの破壊について検討したところ、ガラスはガラス端部のクラックを起点に破壊が起こる場合が多いため、上述のように積層体を構成するガラスの端部さえ改質すれば、合わせガラスの強度を十分に向上でき、また、ガラスの表面は強化されていない生ガラスと同様な特徴を示すため、風冷強化ガラス等の強化ガラスと異なり、破壊が起きた際の破片が小さいことも無く、破壊時の視野を悪化させることがない。更に、積層体の端部に上記イオンビームを照射するだけで、合わせガラスの強度を十分に向上できるため、合わせガラスの強化、特には曲面合わせガラスの強化が容易になる。
【００３０】
図５は、本発明の製造方法によって得られる合わせガラスの他の例の斜視図である。図５に示す合わせガラス４０は、二枚のガラス４１，４２と、中間膜４３とを備えており、該二枚のガラス４１，４２が、該中間膜４３を介して積層されている。また、図５に示す合わせガラス４０は、積層体の端部のみにイオンビームを照射することで、該積層体を構成するガラス端部のみが改質されている。なお、図５では、イオンビームの照射により改質されたガラス端部をドットで示す。
【００３１】
本発明の製造方法において、イオンビームは、窒素分子イオン（Ｎ2+）及び窒素イオン（Ｎ+）の少なくとも一方を含有することを要する。このように、イオンビームが、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有することで、ガラスに窒素分子又は窒素原子を注入でき、ケイ素−窒素結合を形成することが可能となる。また、窒素分子イオンは、分子の形態であり、窒素イオンより大きいため、ガラスの強度を向上させる効果が大きく、また、改質に必要なイオン注入量を低減したり、改質に必要な処理時間を短縮したりすることができる。このため、上記イオンビームは、少なくとも窒素分子イオン（Ｎ2+）を含有することが好ましい。なお、上記イオンビームは、窒素分子イオン（Ｎ2+）及び窒素イオン（Ｎ+）以外のイオンを含有してもよく、窒素分子イオン（Ｎ2+）及び窒素イオン（Ｎ+）以外のイオンとしては、例えば、炭素イオン、ホウ素イオン、リンイオン、ケイ素イオン、酸素イオン、ヒ素イオン等のケイ素原子と親和性を有するイオン（ケイ素原子と反応し得るイオン）や、アルゴンイオン等の希ガスイオン（ケイ素原子に対して不活性なイオン）が挙げられる。
【００３２】
本発明の製造方法においては、積層体を構成するガラスへの窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量が、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲であることが好ましい。ここで、窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量は、ガラスの強化の度合いを示す指標であり、該注入量が上記特定した範囲内にあれば、ガラスの強度を大幅に向上でき、特に曲げ強度や耐衝撃性を大幅に向上させることが可能である。なお、上記窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量が窒素原子の個数で1.5×1014個／cm2未満では、ガラスを十分に改質できないおそれがあり、一方、4.0×1016個／cm2を超えると、窒素分子イオン及び窒素イオンが必要以上に注入されるおそれがあり、ガラスに傷を付け、ガラスの強度を低下させるおそれもある。また、本発明の製造方法においては、イオンビームの照射部分を積層体の端部の一部又は全部に限定する場合でも、上記ガラス端部への窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量は、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲であることが好ましい。なお、窒素分子イオン及び窒素イオンの注入量は、イオン注入装置の注入条件及び注入時間を適宜選択することで調整することができる。
【００３３】
なお、イオンビームの照射には、特に制限は無く、様々なイオン注入装置を使用することができる。また、イオンビームの照射は、１回に限定されず、複数回に分けて行うことも可能である。更に、イオンビームの照射は、例えばイオンビーム照射時の加速電圧を適宜選択することで、イオン注入深さを調整することもできる。
【００３４】
本発明の製造方法においては、例えば、イオンビームの電流密度が0.1〜50μA／cm2で、加速電圧が10〜250kVのイオン注入条件の範囲で適宜選択して、積層体へのイオンビーム照射を行うことができる。また、イオンビーム照射時の温度は、ガラスの軟化点未満の温度で且つ中間膜の溶融点又は軟化点未満の温度である限り特に制限はなく、例えば、ガラスの軟化点並びに中間膜の溶融点及び軟化点のうち最も低い温度よりも10℃以上低いことが好ましく、また、本発明の製造方法によれば、積層体へのイオンビーム照射を室温で行うことも可能である。なお、ここでいう室温とは、イオンビーム照射前のガラスの温度で１０℃〜４０℃の範囲である。更に、イオンビームの照射時間は、窒素分子イオン及び窒素イオンの注入量によって適宜選択される。
【００３５】
また、上記イオンビームが窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するため、イオン源では、窒素ガスの他、アンモニア等の含窒素化合物をイオン化物質として使用することが好ましい。また、アルゴン等の希釈ガスと混合して使用することも可能である。なお、該含窒素化合物は、気体、液体、固体のいずれの状態であっても使用可能である。また、窒素分子イオン及び窒素イオンを分離して注入することも、分離せず結果として混合して注入することも可能である。窒素分子イオン及び窒素イオンを分離する場合は、イオン注入装置内の加速管に質量分離手段を備えることで可能となる。
【００３６】
次に、本発明の合わせガラスについて詳細に説明する。本発明の合わせガラスは、複数枚のガラスと中間膜とを備え、該複数枚のガラスが該中間膜を介して積層された合わせガラスであって、前記合わせガラスに、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該合わせガラスを構成するガラスに窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方が注入されたことを特徴とし、上述の製造方法によって得られることができ、耐衝撃性及び安全性に優れる。また、図１〜５に示される合わせガラスは、本発明の合わせガラスの実施態様である。
【００３７】
また、本発明の合わせガラスは、上記イオンビームの照射を該合わせガラスの端部の一部又は全部に対して行い（即ち、上記イオンビームの照射部分を合わせガラスの端部の一部又は全部に限定し）、該合わせガラスを構成するガラス端部のみに窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入してもよい。これにより、合わせガラスの強度を十分に向上しつつ、破壊時の視野を悪化させることもない。
【００３８】
更に、本発明の合わせガラスは、上記イオンビームが、少なくとも窒素分子イオンを含有することが好ましい。上記イオンビームが少なくとも窒素分子イオンを含んでいれば、合わせガラスの強度を大幅に向上させることができる。また更に、本発明の合わせガラスは、該合わせガラスを構成するガラスへの窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量が、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲であることが好ましい。該注入量が上記特定した範囲内にあれば、合わせガラスの強度を大幅に向上でき、特に曲げ強度や耐衝撃性を大幅に向上させることが可能である。なお、本発明の合わせガラスがガラス端部のみを改質する場合でも、該ガラス端部への窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量を、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲であることが好ましい。
【００３９】
本発明の合わせガラスは、安全性に優れる上、強度が向上し、ガラスを薄くしても耐チッピング性に優れるため、車両ウインドシールド用ガラス（特には、自動車ウインドシールドガラス）として好適であり、また、本発明の合わせガラスがガラス端部のみを改質する場合には、破壊時の視野を悪化させることもないため、特に車両前面ガラスとして好適である。図６は、本発明の合わせガラスの一例の斜視図であって、自動車前面ガラスを示しており、図５と同じ符号は同じ部分であることを示す。また、本発明の合わせガラスは、ガラスを薄くしても割れ難く、雹等にも強いことから、太陽電池モジュール用カバーガラスとしても好適である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 合わせガラス
２，３ ガラス
４ 中間膜
１０ 合わせガラス
１１，１２，１３ ガラス
１４，１５ 中間膜
２０ 合わせガラス
２１，２２ ガラス
２３ 中間膜
３０ 合わせガラス
３１，３２ ガラス
３３ 中間膜
３４ 積層体
４０ 合わせガラス
４１，４２ ガラス
４３ 中間膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のガラスと中間膜とを備え、該複数枚のガラスが該中間膜を介して積層された合わせガラスの製造方法において、
前記複数枚のガラス間に前記中間膜を挟み、積層体を形成させる工程と、
前記積層体に、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該積層体を構成するガラスに窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入する工程と
を含むことを特徴とする合わせガラスの製造方法。
【請求項２】
前記イオンビームの照射が、前記積層体の端部の一部又は全部に対して行われ、該積層体を構成するガラス端部に窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入することを特徴とする請求項１に記載の合わせガラスの製造方法。
【請求項３】
前記イオンビームが、少なくとも窒素分子イオンを含有することを特徴とする請求項１に記載の合わせガラスの製造方法。
【請求項４】
前記積層体を構成するガラスへの窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量が、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の合わせガラスの製造方法。
【請求項５】
複数枚のガラスと中間膜とを備え、該複数枚のガラスが該中間膜を介して積層された合わせガラスであって、前記合わせガラスに、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該合わせガラスを構成するガラスに窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方が注入されたことを特徴とする合わせガラス。
【請求項６】
前記イオンビームの照射が、前記合わせガラスの端部の一部又は全部に対して行われ、該合わせガラスを構成するガラス端部に窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方が注入されたことを特徴とする請求項５に記載の合わせガラス。
【請求項７】
前記イオンビームが、少なくとも窒素分子イオンを含有することを特徴とする請求項５に記載の合わせガラス。
【請求項８】
前記合わせガラスを構成するガラスへの窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量が、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲であることを特徴とする請求項５に記載の合わせガラス。
【請求項９】
車両ウインドシールド用ガラスであることを特徴とする請求項５に記載の合わせガラス。
【請求項１０】
太陽電池モジュール用カバーガラスであることを特徴とする請求項５に記載の合わせガラス。
【請求項１】
複数枚のガラスと中間膜とを備え、該複数枚のガラスが該中間膜を介して積層された合わせガラスの製造方法において、
前記複数枚のガラス間に前記中間膜を挟み、積層体を形成させる工程と、
前記積層体に、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該積層体を構成するガラスに窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入する工程と
を含むことを特徴とする合わせガラスの製造方法。
【請求項２】
前記イオンビームの照射が、前記積層体の端部の一部又は全部に対して行われ、該積層体を構成するガラス端部に窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を注入することを特徴とする請求項１に記載の合わせガラスの製造方法。
【請求項３】
前記イオンビームが、少なくとも窒素分子イオンを含有することを特徴とする請求項１に記載の合わせガラスの製造方法。
【請求項４】
前記積層体を構成するガラスへの窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量が、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の合わせガラスの製造方法。
【請求項５】
複数枚のガラスと中間膜とを備え、該複数枚のガラスが該中間膜を介して積層された合わせガラスであって、前記合わせガラスに、窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方を含有するイオンビームを照射することで、該合わせガラスを構成するガラスに窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方が注入されたことを特徴とする合わせガラス。
【請求項６】
前記イオンビームの照射が、前記合わせガラスの端部の一部又は全部に対して行われ、該合わせガラスを構成するガラス端部に窒素分子イオン及び窒素イオンの少なくとも一方が注入されたことを特徴とする請求項５に記載の合わせガラス。
【請求項７】
前記イオンビームが、少なくとも窒素分子イオンを含有することを特徴とする請求項５に記載の合わせガラス。
【請求項８】
前記合わせガラスを構成するガラスへの窒素分子イオン及び窒素イオンの合計の注入量が、窒素原子の個数で1.5×1014〜4.0×1016個／cm2の範囲であることを特徴とする請求項５に記載の合わせガラス。
【請求項９】
車両ウインドシールド用ガラスであることを特徴とする請求項５に記載の合わせガラス。
【請求項１０】
太陽電池モジュール用カバーガラスであることを特徴とする請求項５に記載の合わせガラス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１７８５８９（Ｐ２０１１−１７８５８９Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４３１９９（Ｐ２０１０−４３１９９）
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２６日（２０１０．２．２６）
【出願人】（０００００４００８）日本板硝子株式会社 (853)
【Ｆターム（参考）】
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