JP2002514533A - 耐危険窓設備用ガラス積層体 - Google Patents

耐危険窓設備用ガラス積層体

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、少なくとも１層のガラスを有し、およびガラスの層に直接的に粘着した、低い曇り価を有する熱可塑性ポリマー層を有する透明な積層体を含み、そしてその積層体は、積層体の構造的結着性を維持しながら、ガラスの破壊の後に繰り返し応力または長期応力に耐えることが可能である。好ましくは、本発明は、ガラスに直接的に接着された熱可塑性ポリマー中間層と一緒に積層された２層のガラスである透明な積層体に関し、その中間層は、好ましくはアイオノマー樹脂であり、そしてＡＳＴＭ Ｄ ５０２６−９５ａにより測定された０．３Ｈｚおよび２５℃で５０〜１，０００ＭＰａ（メガパスカル）の貯蔵ヤング率、ＡＳＴＭ ６３８−８９により２５℃で実施された引張り試験から測定された少なくとも１５ＭＪ／ｍ3（立方メートル当たりメガジュール）の最小引裂きエネルギー、および２５℃で測定された圧縮剪断強さ試験により測定された５〜４２ＭＰａのガラスへの接着性を有し、そして好ましくはその積層体の中間層はアイオノマー樹脂のシートであって、約１４〜２４重量％の酸および約７６〜８６重量％のエチレンを含有し、そしてその酸の約１０〜８０％は金属イオンで中和されたエチレンとメタクリル酸またはアクリル酸とのポリマーの水不溶性塩であるアイオノマー樹脂であり、約０．５〜５０のメルトインデックスを有する。本発明は、他の積層構造体、例えば、熱可塑性ポリマー中間層を具える多層のガラス、透明な耐久性層および／または塗膜を組み込むガラス／熱可塑性樹脂積層体、並びにその積層構造体を製造する方法も含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） （発明の分野） 本発明はガラス積層体に関し、特に、ガラス層が熱可塑性ポリマー中間層と一
緒に積層されて、ガラス破壊があった後に剛性および耐荷力を保持する積層体を
提供し、積層体中に使用される中間層は良好なガラス切断抵抗を有し、そしてそ
の積層体は優れた耐衝撃性および良好な視覚特性を有するガラス積層体に関する
。
【０００２】 （先行技術の説明） ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）は、自動車において使用されるガラス積層体
、および、外窓、内窓、または仕切りなどの建築用途用のガラス積層体を形成す
るための中間層として広く使用されている。ＰＶＢは低い剛性を有し、そして人
間の衝突が伴われ、および怪我の減少が所望される自動車の風防ガラスに対する
優れた特性である衝撃で容易に変形する。しかし、これらの特性は、その積層体
のガラスが破壊した後に積層体が侵入抵抗を提供しなければならないときに、例
えば、ガラス積層体が、ハリケーンで起こるような高い風力および飛んでいる瓦
礫（debris）の衝撃に当てられるときに、または車両もしくは構造物に押し入ろ
うとする犯罪者により窓に繰り返し衝撃がある場合に、性能を制限する。その積
層体を窓枠から引き剥がす原因となり得るポリマー中間層の大きな変形により、
並びに、いつかはＰＶＢ層に食い込み、そして風、瓦礫、またはその積層体を破
壊しようとする犯罪者により使用される器具により積層体を貫通させる破壊され
たガラスの破片の作用により、積層体は結局十分ではない。一層の剛性および切
断抵抗を得るためのＰＶＢの一層厚い層の使用は、必要とされる中間層のコスト
および過剰な厚さのために実践的ではない。
【０００３】 ＰＶＢを用いて形成された幅広い種類のガラス積層体は、１９８１年１０月２
７日に発行されたＰｈｉｌｌｉｐｓの米国特許第４，２９７，２６２号、１９８
０年１０月２８日に発行されたＰｈｉｌｌｉｐｓの米国特許第４，２３０，７７
１号、および１９６０年２月１７日に公表された英国特許第８２８，３８１号に
示されているように知られている。これらの特許は、自動車およびトラックの風
防ガラスに有用なガラス積層体の形成に向けられる。積層体のガラスの破壊によ
り、事故でその積層体に人間の頭骨がぶつかったなら、脳震盪を起すことなく減
速されるように、それらは比較的に軟質、弾性、そして高度に延伸性である。こ
れらは、ハリケーンおよび他の高い応力に曝される建築用窓、および犯罪行為に
さらされることがある自動車およびトラック用の側窓に要求される特性ではない
。
【０００４】 ガラス積層体は、ＰＶＢ以外の中間層、例えばポリウレタン類および熱可塑性
コポリマー類、並びにポリエステルフィルムおよびポリカーボネートフィルムと
組み合わせたそれらを使用して製造されている。１９８７年５月５日に発行され
たＢｏｌｔｏｎらの米国特許第４，６６３，２２８号は、ガラス積層体を形成す
るためのアイオノマー樹脂の使用を示す。しかしながら、そこに教示されたアイ
オノマー樹脂は、さらなる改質なしで、曇りすぎて窓に使用することができず、
そしてガラスへの接着を促進するために表面処理を必要とする。これらの光学特
性を改良するために、積層体を形成するために使用される樹脂のシートを押し出
すプロセスの間に有機アミン類が樹脂に添加されなければならず、そして着色減
少剤（color reducing agents）がその着色を落とすために添加される。有機ア
ミン類の使用は、押出し機にアミンが添加されるので、アミンの揮発からの空気
汚染、ポリマー中の共有結合架橋、および押し出されたシート中のゲルおよびゲ
ル粒子の形成のような多くの問題を引き起こす。
【０００５】 暴風およびハリケーンの危険に、特に海岸沿いの地域において暴風およびハリ
ケーンの危険に耐性である建築用窓として使用されるガラス積層体に対する高ま
った要求があり、同様に侵入抵抗である車両用の側窓に対する幅広い要求がある
。これらのガラス積層体は、改良された靭性および耐久性を有することが要求さ
れ、簡単に製作されなければならず、そして良好な光学特性を有しなければなら
ない。本発明は、そのような製品を提供し、好ましくは未変性のアイオノマー樹
脂シートを利用する。
【０００６】 （発明の要旨） 本発明は、少なくとも１層のガラス、およびそのガラスに直接的に粘着した低
い曇り価を有する熱可塑性ポリマーを有する透明な積層体を含み、そしてその積
層体は、積層体の構造結合性を維持しながら、そのガラス層の破壊の後に繰り返
し応力または長期応力に耐えることが可能である。
【０００７】 好ましくは、本発明は、ガラスに直接的に粘着した熱可塑性ポリマー中間層と
一緒に積層された２層のガラスの透明な積層体に向けられ、そしてその中間層は
、好ましくは、アイオノマー樹脂であり、そしてＡＳＴＭ Ｄ ５０２６−９５
ａにより測定された０．３Ｈｚおよび２５℃で５０〜１，０００ＭＰａ（メガパ
スカル）の貯蔵ヤング率、ＡＳＴＭ ６３８−８９により２５℃で実施された引
張り試験から測定された少なくとも１５ＭＪ／ｍ3（立方メートル当たりメガジ
ュール）の最小引裂きエネルギー、および２５℃で測定された圧縮剪断強さ試験
により測定された５〜４２ＭＰａのガラスへの接着性を有する。
【０００８】 好ましくは、その積層体の中間層はアイオノマー樹脂のシートであり、そして
そのアイオノマー樹脂は、約１４〜２４重量％の酸および約７６〜８６重量％の
エチレンを含有し、および、その酸の約１０〜８０％が金属イオンで、好ましく
はナトリウムイオンで中和されたエチレンとメタクリル酸またはアクリル酸との
ポリマーの水不溶性の塩であり、そしてそのアイオノマーは約０．５〜５０のメ
ルトインデックスを有する。メルトインデックスは、ＡＳＴＭ Ｄ １２３８に
より１９０℃で測定される。
【０００９】 本発明は、熱可塑性ポリマー中間層を具える多層のガラス、透明な耐久性層お
よび／または塗膜を組み込むガラス／熱可塑性樹脂積層体のような他の積層構造
体、並びにその積層構造体を製造する方法も含む。
【００１０】 （詳細な説明） 本発明の透明なガラス積層体は、少なくとも１層のガラスと、ガラスに直接的
に粘着した熱可塑性ポリマー層との積層体であり、その熱可塑性ポリマー層は、
高い弾性率、優れた引裂き強さ、および優れたガラスへの直接接着性を有し、好
ましくは、その熱可塑性ポリマー層は特定のアイオノマー樹脂である。その積層
体は、優れた耐衝撃性、靭性、およびガラス切断抵抗を有し、そしてハリケーン
および暴風に当てられる建造物中の建築用途に対して、および車両に押し入ろう
とする人による繰り返し攻撃に当てられ得る自動車およびトラック用の側窓とし
てそれを特に有用にする耐久性を有する。その積層体は、低い曇り価および優れ
た透明性も有する。これらの特性は、太陽減力（solar reduction）、音響制御
、安全、および防御のために使用され得る建築ガラスとしてそれを有用にする。
【００１１】 本発明のひとつの好ましい積層体は、ガラスに直接的に粘着した熱可塑性ポリ
マー中間層と一緒に積層された２層のガラスの透明な積層体であって、その中間
層は、ＡＳＴＭ Ｄ ５０２６−９５ａにより測定された０．３Ｈｚおよび２５
℃で５０〜１，０００ＭＰａ（メガパスカル）の貯蔵ヤング率、ＡＳＴＭ ６３
８−８９により２５℃で実施された引張り試験から測定された少なくとも１５Ｍ
Ｊ／ｍ3（立方メートル当たりメガジュール）の最小引裂きエネルギー、および
圧縮剪断強さ試験により２５℃で測定された５〜４２ＭＰａのガラスへの接着性
を有する。
【００１２】 好ましくは、その積層体は、５％未満の曇り価および少なくとも９０％の透明
度を有するアイオノマー樹脂中間層を用いて製造される。アミン類および他の改
質剤は、その積層体中に使用されるアイオノマー樹脂のシートを形成する際に使
用されず、それによりそれらの使用により引き起こされる前述の問題が取り除か
れる。
【００１３】 本明細書中に使用されるように、熱可塑性ポリマー層がガラスに直接的に粘着
されると称されるときに、これは、そのガラスとその熱可塑性ポリマー層との間
にプライマー層または薄い接着層のような中間層がなく、特別に処理されている
ガラスまたは熱可塑性プラスチック層の表面も有さないことを意味する。
【００１４】 その積層体の好ましい中間層は、アイオノマー樹脂のシートである。そのアイ
オノマー樹脂は、約１４〜２４重量％の酸と約７６〜８６重量％のエチレンとを
含有し、および、その酸の約１０〜８０％が金属イオンで中和されたエチレンと
メタクリル酸またはアクリル酸とのポリマーの水不溶性金属塩であり、そしてそ
のアイオノマー樹脂は約０．５〜５０のメルトインデックスを有する。使用され
る酸含量、酸中和レベル、および中和剤のすべては、許容可能な光学特性を有す
るアイオノマー樹脂を提供するように調和されなければならない。アイオノマー
樹脂の調製は、１９６８年１０月１日発行のＲｅｅｓの米国特許第３，４０４，
１３４号に開示される。
【００１５】 本発明の積層体を形成するために使用され得るアイオノマー樹脂の具体例は、
８０〜８２重量％のエチレンと、酸の約３０〜５０重量％がナトリウムイオンで
中和された１８〜２０重量％のメタクリル酸またはアクリル酸とのポリマーの水
不溶性塩を含み、そしてその樹脂は０．５〜５のメルトインデックスを有する。
もうひとつの樹脂は、８３〜８６重量％のエチレンと、酸の約６０〜７０重量％
がナトリウムイオンで中和された１４〜１７重量％のメタクリル酸またはアクリ
ル酸とのポリマーの水不溶性の塩を含み、そしてその樹脂は０．５〜５のメルト
インデックスを有する。
【００１６】 有用であることが見出されている樹脂のさらなる具体例は次のとおりである： ８０〜８２重量％のエチレンと１８〜２０重量％のメタクリル酸とのポリマー
を含有し、その酸の３５〜４０％がナトリウムイオンで中和されたアイオノマー
樹脂であり、そしてそのアイオノマー樹脂は１〜３のメルトインデックスを有す
る； ８１％のエチレンと１９％のメタクリル酸とのポリマーを含有し、その酸の３
７％がナトリウムイオンで中和されたアイオノマー樹脂であり、そしてそのアイ
オノマー樹脂は１〜３のメルトインデックスを有する； ８４〜８６重量％のエチレンと１４〜１６重量％のメタクリル酸とのポリマー
を含有し、その酸の６０〜７０％がナトリウムイオンで中和されたアイオノマー
樹脂であり、そしてそのアイオノマー樹脂は１〜３のメルトインデックスを有す
る；および ８５％のエチレンと１５％のメタクリル酸とのポリマーを含有し、その酸の６
２％がナトリウムイオンで中和されたアイオノマー樹脂であり、そしてそのアイ
オノマー樹脂は１〜３のメルトインデックスを有する。
【００１７】 圧縮成形、射出成形、押出し、およびカレンダー加工のような標準の方法が、
その樹脂中間層シートを形成するために使用される。好ましくは、従来の押出し
方法が使用される。再循環されるアイオノマー樹脂を未使用のアイオノマー樹脂
とともに使用してその中間層シートを形成することができる。そのアイオノマー
樹脂と、着色剤、酸化防止剤、およびＵＶ安定剤のようないかなる添加剤とが、
従来の押出し機に装填され、そして溶融配合され、そして汚染物除去のためにカ
ートリッジタイプの溶融物フィルターを通され、そしてダイを通して押し出され
、そしてカレンダーロールを通して引かれて約０．３８〜４．６ｍｍ厚のシート
を形成する。
【００１８】 アイオノマー樹脂シートにおいて使用され得る典型的な着色剤は、例えば、黄
変を減少するための青味剤、または添加されてガラスを着色し、もしくは太陽光
を制御することができる白色剤もしくは着色剤である。
【００１９】 押出し後のアイオノマー樹脂シートは平滑な表面を有することができるが、好
ましくは、積層プロセスの間に積層体中の面の間から大部分の空気が効果的に取
り除かれることができるように粗面を有する。これは、例えば、押出しの後の機
械的しぼ付により、またはシート等の押出しの間のメルトフラクチャーにより達
成することができる。
【００２０】 その積層体は当該技術において知られている従来のプロセスにより形成される
。典型的なプロセスにおいて、ガラス板、アイオノマー樹脂シート、および第２
のガラス板は、加熱および加圧下で、そして空気を取り除くために減圧下[２７
〜２８インチ（６８９〜７１１ｍｍ）Ｈｇ]で一緒に積層される。典型的な手順
において、アイオノマー樹脂シートは、２枚のガラス板の間に配置され、そして
減圧下（減圧バッグまたは減圧リングを使用することができる）で約２５から１
３５℃まで加熱され、ついでこの温度で約１５分から２．０時間の間保持され、
ついで２５℃まで冷却される。
【００２１】 図は本発明の典型的な積層体を示す。図１は、２層のガラス層１と、それらの
間に積層されたアイオノマー樹脂シート２を有する荒天および瓦礫抵抗性である
窓用に使用される典型的なガラス積層体を示す。図２は、耐久性透明プラスチッ
ク層３に接着されたアイオノマー樹脂シート２を有するガラス層１の積層体を示
す。上記の積層体のいずれも、当該技術において知られている従来の耐摩擦性塗
膜で被覆されることができる。
【００２２】 建築用途に対して、並びに自動車、トラックおよび電車のような輸送用途にお
ける使用に対して、その積層体は２層のガラスを有し、および熱可塑性ポリマー
の中間層はそのガラスに直接的に粘着され、そしてその積層体は約３〜３０ｍｍ
の全体の厚さを有する。その中間層は約０．３８〜４．６ｍｍの厚さを有し、そ
して各ガラス層は通常少なくとも１ｍｍの厚さである。その中間層はガラスに直
接的に接着され、およびガラスと中間層との間に中間接着層または塗膜は使用さ
れない。明らかに他の積層構造体が使用でき、例えば、多層のガラスと熱可塑性
中間層、または単層のガラスと熱可塑性ポリマー中間層であり、そしてその中間
層に接着された耐久性透明プラスチックフィルムの層を有する。
【００２３】 その中間層は、５０〜１，０００ＭＰａ（メガパスカル）、好ましくは約１０
０〜５００ＭＰａの貯蔵ヤング率を有し、そしてＡＳＴＭ Ｄ ５０２６−９５
ａにより０．３Ｈｚの振動数および１０％の最大歪みにおける引張応力での動的
機械的分析により０．３Ｈｚおよび２５℃で測定される。その中間層は、４０℃
までの温度で５０〜１，０００ＭＰａの貯蔵ヤング率の範囲にとどまる。
【００２４】 その中間層の最小引裂きエネルギーは少なくとも１５ＭＪ／ｍ3（立方メート
ル当たりメガジュール）、好ましくは約３０〜１３０ＭＪ／ｍ3である。引裂き
エネルギーは、ＡＳＴＭ Ｄ ６３８−８９により実施された２５℃で測定され
た標準引張り試験の結果から決められる。その試験において特定される試験片タ
イプＩＶは、２．０インチ／分（５０．８ｍｍ／分）で引っ張られる。引張応力
（公称）、σは、最小当初断面の単位面積当たりの引張荷重と定義される。歪み
、εは、試験片のゲージ長さに対する伸びの比と定義される。引張応力−歪み曲
線は、引張応力の値が、横座標としての引張歪みの対応する値に対して縦座標と
してプロットされる図と定義される。引裂きエネルギー、Ｕは、破断時伸び、ま
たは破断時歪みεmaxまでのこの曲線の下の面積である。これは数学的に：
【００２５】
【数１】
【００２６】 として表されることができ、そして未変形ポリマーの単位体積当たりのエネルギ
ーである単位（ジュール／立方メートル）に関する量である。
【００２７】 その積層体の、すなわちガラスに対する中間層の接着性は、図３に示されるジ
グ１０、１２を使用する圧縮剪断強さ試験を使用して測定される。接着性測定用
の積層体の製造において、その中間層は、脱鉱化水中で洗浄され、そしてすすが
れている寸法１２″×１２″（３０５ｍｍ×３０５ｍｍ）および２．５ｍｍ公称
厚みの２片のアニールされたフロートガラスの間に置かれる。ついで、そのガラ
ス／中間層／ガラス組み立て体は、９０〜１００℃にセットされたオーブン中で
３０分間加熱される。その後、一対のニップロールを通され、ガラスと中間層と
の間の空所中の空気の大部分が押し出され、そしてその組み立て体の縁がシール
される。この段階で組み立て体は予備プレスと称される。ついで予備プレスはエ
アオートクレーブに置かれ、そこで温度は１３５℃に上げられ、および圧力は２
００ｐｓｉｇ（１４．３ｂａｒ）に上げられる。これらの条件は２０分間維持さ
れ、その後、その空気は冷却され、一方、さらなる空気はオートクレーブに加え
られない。オートクレーブ中の空気温度は５０℃を下回る２０分の冷却の後、過
剰空気圧は出される。
【００２８】 上記に規定されたとおり製造された積層体の圧縮剪断強さは、本明細書中に詳
述される方法を使用して２５℃で測定される。６つの１″×１″（２５ｍｍ×２
５ｍｍ）チップがその積層体からひき切られる。そのチップの圧縮剪断強さは、
図３に示されるジグを使用して測定される。ガラス層１６および２０と中間層１
８のチップは、ジグ１２の下方の半分で切り取られた部分に置かれ、ついで上方
の半分１０がチップの頂部に置かれる。クロスヘッドは、それが装置の上部片に
接触するまで１分当たり０．１インチ（１分当たり２．５ｍｍ）の速度で下げら
れる。そのクロスヘッドが下の方へ動き続けるので、チップの一片は、他方に対
して滑り始める。チップの圧縮剪断強さは、接着破損を引き起こすのに必要とさ
れる剪断応力である。この試験の精度は、ひとつの標準偏差は典型的に６つのチ
ップの平均結果の６％であるというものである。接着性に対してこの方法で試験
された中間層は、５〜４２ＭＰａの圧縮剪断強さを有し、それは、ハリケーンお
よび暴風抵抗性窓における使用に対して、並びに、自動車およびトラックの側面
ガラス窓およびバックライト用、および電車の窓用のような輸送用途に対して適
当であると考えられる。
【００２９】 海岸沿いの地域における建築用途に対して、ガラス／中間層／ガラスの積層体
は、擬似ハリケーン衝撃およびサイクル試験に合格しなければならず、それは瓦
礫衝撃および風圧サイクルに対する積層体の耐性を測定する。現在許容可能な試
験は、南フロリダビルディングコード第２３章、第２３１５項の風で生じた瓦礫
用の衝撃試験（the South Florida Building Code Chapter 23, Section 2315 I
mpact tests for wind born debris）により測定され実施され：疲労荷重試験は
、１９９４年付の第２３１４．５項の表２３−Ｆにより測定される。この試験は
、過酷な気候、例えばハリケーンの間に風と空気とで発生した瓦礫衝撃の力をシ
ミュレートする。その積層体のサンプル３５インチ×５０インチ（８８．９×１
２７ｃｍ）が試験される。その試験は積層体における２つの衝突から成る（積層
体サンプルの中心にひとつ、続いて積層体のコーナーにおける２つめの衝突）。
その衝突は、９ポンド（４．１キログラム）のボード、公称で縦２インチ（５ｃ
ｍ）、横４インチ（１０ｃｍ）、および長さ８フィート（２．４３メートル）を
、空気圧カノンから５０フィート／秒（１５．２メートル／秒）で放つことによ
りなされる。積層体が上記の衝突シーケンスを乗り切るなら、空気圧サイクル試
験に当てられる。この試験において、その積層体はチャンバーにしっかりと固定
される。正圧試験において、衝突側を外側にその積層体はチャンバーに固定され
、そして減圧がチャンバーに適用され、ついで次の表Ｉに示されるサイクルシー
ケンスに対応して変動される。以下の表Ｉに示される圧力サイクルスケジュール
は、最大圧力Ｐの割合として特定される。この試験において、Ｐは平方フィート
当たり７０ポンド（３３６０パスカル）と等しい。最初の３５００サイクルおよ
び続くサイクルの各サイクルは、約１〜３秒で完了される。正圧試験シーケンス
の完了時に、その試験の負圧部分に対して、その積層体は衝突側をチャンバーに
対して内側に向けて裏返され、そして減圧は次のサイクルシーケンスに対応して
適用される。その値は負の値（−）として表される。
【００３０】
【表１】
【００３１】 長さ５インチ（１２．７ｃｍ）にわたり引裂きまたは開口がなく、および幅１
／１６インチ（０．１６ｃｍ）以下のときに、積層体は衝撃およびサイクル試験
に合格する。
【００３２】 本発明の積層体の曇り価および透明度は、ＡＳＴＭ Ｄ−１００３−６１によ
り、Ｈａｚｅｇａｒｄ ＸＬ２１１視程計、またはＨａｚｅｇａｒｄ Ｐｌｕｓ
視程計（ＢＹＫガードナー−米国）を使用することにより測定される。パーセン
ト−曇り価は、総光透過のパーセントとしての拡散光透過である。建築および輸
送用途に適当であるとみなされるために、積層体の中間層は、少なくとも９０の
透明度および５％未満の曇り価を有することが一般的に要求される。
【００３３】 次の実施例は、本発明をさらに具体的に説明する。実施例において部およびパ
ーセンテージは、特に示されない限り重量に基づく。
【００３４】実施例１ ６つの別個のガラス積層体を製造する。積層体１〜３は、８１％のエチレン、
１９％のメタクリル酸から成り、３７％がナトリウムイオンで中和され、そして
メルトインデックスが２であるアイオノマー樹脂の９０ミル（２．３ｍｍ）厚の
中間層と、それぞれ厚さ３ｍｍである２層のガラスを使用した。そのアイオノマ
ー樹脂は、E. I. duPont de Nemours and Companyにより製造される「Ｓｕｒｌ
ｙｎ」アイオノマー樹脂として入手可能である。
【００３５】 そのアイオノマー樹脂中間層は、３６１ＭＰａの貯蔵ヤング率、１０１ＭＪ／
ｍ3の引裂きエネルギー、および２４ＭＰａのガラスへの接着性を有し、すべて
２５℃で測定された。
【００３６】 積層体４〜６は、E. I. duPont de Nemours and CompanyからのＢｕｔａｃｉ
ｔｅ（登録商標）ポリビニルブチラールＰＶＢ樹脂シート状中間層である９０ミ
ル（２．３ｍｍ）厚の中間層と、それぞれ厚さ３ｍｍである２層のガラスを使用
した。
【００３７】 そのＰＶＢ樹脂は、２５ＭＰａの貯蔵ヤング率、３０ＭＪ／ｍ3の引裂きエネ
ルギー、および２１ＭＰａのガラスへの接着性を有し、すべて２５℃で測定され
た。
【００３８】 ガラス板の間に中間層を置くことにより６つのすべての積層体を製造した。ガ
ラス板のそれぞれを脱イオン水で洗浄した。その積層体を２２０ＰＳＩＧ（１．
６ＭＰａ）圧力で１３５℃で３０分間エアオートクレーブ中に置いた。その積層
体は、高さ３５インチ（８８．９ｃｍ）で幅５０インチ（１２７ｃｍ）であった
。６つの積層体のすべてを、窓枠の内側縁に（かかりしろ／０．７５インチ（１
．９ｃｍ）の重なり）ＲＴＶシリコーン（ＤＣ９９５）を使用した同一の手順を
使用してそれぞれ窓枠に設置した。
【００３９】 積層体のそれぞれをフロリダ衝撃およびサイクル試験シーケンスにより試験し
た。衝撃試験において、９ポンド（４．１キログラム）のマツのボード、公称で
縦２インチ（５ｃｍ）、横４インチ（１０ｃｍ）、および長さ８フィート（２．
４３メートル）の飛来物を、その積層体に対して５０フィート／秒（１５．２メ
ートル／秒）で表面に「垂直に」積層体に打ち付ける空気圧カノンから発射した
。積層体のそれぞれを、ガラスを粉砕する積層体の異なる２箇所で２回の衝突に
さらした。試験の結果を以下の表Ａに示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】 積層体１〜６のそれぞれが衝撃試験に合格した。ガラスは粉砕されたが、積層
体は元のままであった。
【００４２】 各積層体のガラス破損後の侵入抵抗を評価するために、衝撃試験後の積層体１
〜６のそれぞれは、表Ｂに示された空気圧サイクルシーケンスを使用した以外は
細目において上記のとおり空気圧サイクル試験に当てた。この試験結果を以下の
表Ｂに示す。
【００４３】
【表３】
【００４４】 その試験は、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）中間層を使用して製造された積
層体４〜６は失敗したことを示す。アイオノマー樹脂中間層を使用して製造され
た積層体１〜３（本発明）は、サイクル試験を合格し、そしてハリケーン衝撃お
よびサイクル抵抗試験により要求される圧力を超える平方フィート当たり８５〜
１３０ポンド（４０８０〜６２４０パスカル）の一層高い圧力を使用するさらな
るサイクルシーケンスに当てられた。この試験の結果を以下の表Ｃに示す。
【００４５】
【表４】
【００４６】 積層体３は依然として許容可能であり、そして以下の表Ｄに示されるようにさ
らなる試験に当てられた。
【００４７】
【表５】
【００４８】 上記の試験は、本発明によるアイオノマー樹脂中間層を使用して製造された積
層体は、従来のＰＶＢ中間層を用いて形成された積層体と比較して、顕著に一層
良好な衝撃および空気圧サイクル特性を有することを明白に示す。
【００４９】実施例２ 実施例１の手順に従って、８１％エチレン、１９％メタクリル酸から成り、３
７％がナトリウムイオンで中和され、および２．０のメルトインデックスを有す
るアイオノマー樹脂の６ｍｍ厚の中間層と、それぞれ厚さ３ｍｍの２層のガラス
を使用して積層体７を製造した。
【００５０】 実施例１の手順に従って、８５％エチレン、１５％メタクリル酸から成り、５
９％がナトリウムイオンで中和され、および０．９のメルトインデックスを有し
、そしてＢｏｌｔｏｎらの米国特許第４，６６３，２２８号において教示された
とおり中間層を形成するために有機アミンを含有するアイオノマー樹脂の６ｍｍ
厚の中間層と、それぞれ厚さ３ｍｍの２層のガラスを使用して積層体８を製造し
た。
【００５１】 これらの積層体それぞれの曇り価を一連の温度にわたり測定した。各積層体の
温度を２０分間にわたり所与の温度まで上げ、そして積層体の曇り価を測定した
。その結果を以下の表Ｅに示す。
【００５２】
【表６】
【００５３】 有機アミンを含有しない本発明のアイオノマー樹脂を用いて製造した積層体７
（本発明）は、有機アミンを含有するアイオノマー樹脂で製造した積層体８と比
較して、３０〜７５℃の温度範囲にわたって曇り価が小さかった。積層体８は、
３０〜７５℃の全温度範囲にわたって、５％より大きい曇り価レベルを有し、そ
れは許容可能ではない。
【００５４】実施例３ 脱鉱化水中で洗浄およびすすがれている寸法１２″×１２″（３０５ｍｍ×３
０５ｍｍ）および公称厚２．５ｍｍである２片のアニールされたフロートガラス
の間に中間層を挟むことにより積層ガラスサンプルを製造した。ついで、ガラス
／中間層／ガラス組み立て体を９０〜１００℃にセットしたオーブン中で３０分
間加熱した。その後、ガラスと中間層との間の空所中の空気を押し出すようにそ
れを一対のニップロールに通し、そしてその組み立て体のエッジをシールした。
この段階での組み立て体は予備プレスと称される。ついで予備プレスはエアオー
トクレーブに置かれ、そこで温度を１３５℃に上げ、および圧力を２００ｐｓｉ
ｇ（１４．３ｂａｒ）に上げた。これらの条件を２０分間維持し、その後、その
空気を冷却し、そして追加空気はオートクレーブに加えなかった。オートクレー
ブ中の空気温度は５０℃を下回る２０分の冷却後、過剰空気圧を出した。ついで
、その積層体をオートクレーブから取り出した。
【００５５】 具体的には、可塑化されたポリビニルブチラール樹脂シート状中間層（デュポ
ン社から商品名ＢＵＴＡＣＩＴＥ（登録商標）の下で市販のもの）を使用して２
０の積層体を製造し、そして実施例１に記載したアイオノマー樹脂中間層を使用
して２０の積層体を製造した。両方のサンプルタイプの中間層の厚さは３０ミル
（０．７６ｍｍ）であった。
【００５６】 安全ガラス工業において積層体を試験するために広く使用される従来の衝撃試
験は、５ポンド鋼球落下試験である。この試験は、米国国家規格Ｚ２６．１−１
９８３ 第５．２６項 貫通抵抗、試験２６に規定される。この試験の目的は、
透明張り材料が満足な貫通抵抗を有するか否かを測定することである。自動車風
防ガラスに対して、最低限の性能レベルは、１０のサンプル中８つが、その衝突
の５秒以内に球がサンプルを貫通することなく、１２フィート球落下を合格する
ところに定められる。その試験方法は、華氏７７から１０４度（２５から４０℃
）の間に積層体温度を制御することを要する。衝突に先だって、（空気循環を提
供するために隔てられた）積層体を制御された温度のオーブンに、最低２時間、
置いた。１２フィートから５ポンドの球を落下させるよりも、種々の落下高さを
使用して、「期待値」支持高さ（サンプルの５０％が貫通すると推定される高さ
）を決定した。
【００５７】 アイオノマー樹脂中間層を用いて形成した積層体は、試験した温度の範囲にわ
たって鋼球による貫通を保有した。
【００５８】
【表７】
【図面の簡単な説明】
【図１】 ガラスと熱可塑性中間層とガラスを具える積層体を示す。
【図２】 ガラスとアイオノマー樹脂と耐久性透明プラスチック層または塗膜とを具える
積層体を示す。
【図３】 積層体のガラスに対する中間層の接着性を測定するために使用されたジグを示
す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＵ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＥＥ，ＧＤ，ＧＥ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，Ｌ Ｃ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ (72)発明者 ホフマン ジョージ ヘンリー アメリカ合衆国 19803 デラウェア州 ウィルミントン ウェルディン パーク ドライブ 102 (72)発明者 ジャゴタ アナンド アメリカ合衆国 19809 デラウェア州 ウィルミントン クロイスター ロード 913−エイ (72)発明者 スミス チャールズ アンソニー アメリカ合衆国 26105 ウェストバージ ニア州 ビエンナ グレンブルック ドラ イブ 5231 (72)発明者 ウォン バート アメリカ合衆国 45750 オハイオ州 マ リエッタ ボウル ドライブ 405 Ｆターム(参考） 4F100 AG00A AG00C AK01B AK01C AK70B AK70K AL05B BA03 BA06 BA07 BA10A BA10C GB07 GB32 JB16B JB16C JK01 JK03B JK06 JK06B JK07B JK10 JK20 JK20B JL00 JN01C 4G061 AA03 AA04 BA01 BA02 CB05 CB16 CC01 CD02 CD18 DA38 【要約の続き】 し、そしてその酸の約１０〜８０％は金属イオンで中和 されたエチレンとメタクリル酸またはアクリル酸とのポ リマーの水不溶性塩であるアイオノマー樹脂であり、約 ０．５〜５０のメルトインデックスを有する。本発明 は、他の積層構造体、例えば、熱可塑性ポリマー中間層 を具える多層のガラス、透明な耐久性層および／または 塗膜を組み込むガラス／熱可塑性樹脂積層体、並びにそ の積層構造体を製造する方法も含む。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１層のガラスを具え、および該ガラスの層に直接
    的に粘着した低い曇り価を有する熱可塑性ポリマー層を有する透明な積層体であ
    って、前記積層体は、積層体の構造結合性を維持しながら、前記ガラス層の破壊
    の後に繰り返し応力または長期応力に耐えることが可能であることを特徴とする
    積層体。
  2. 【請求項２】 熱可塑性中間層と一緒に積層された２層のガラスを具え、前
    記中間層は、前記ガラス層に直接的に接着され、そしてＡＳＴＭ Ｄ ５０２６
    −９５ａにより測定された０．３Ｈｚおよび２５℃で５０〜１，０００ＭＰａ（
    メガパスカル）の貯蔵ヤング率、ＡＳＴＭ ６３８−８９により実施された引張
    り試験から２５℃で測定された少なくとも１５ＭＪ／ｍ3（立方メートル当たり
    メガジュール）の最小引裂きエネルギー、および圧縮剪断強さ試験により２５℃
    で測定された５〜４２ＭＰａのガラスへの接着性を有することを特徴とする請求
    項１に記載の透明な積層体。
  3. 【請求項３】 前記中間層はアイオノマー樹脂のシートであって、該アイオ
    ノマー樹脂は、約１４〜２４重量％の酸および約７６〜８６重量％のエチレンを
    含有し、および酸の約１０〜８０％が金属イオンで中和されたエチレンとメタク
    リル酸またはアクリル酸とのポリマーの水不溶性金属塩であるアイオノマー樹脂
    から本質的に成り、そして前記アイオノマーは約０．５〜５０のメルトインデッ
    クスを有することを特徴とする請求項２に記載の透明な積層体。
  4. 【請求項４】 南フロリダビルディングコード第２３章、第２３１５項の風
    で生じた瓦礫用の衝撃試験；１９９４年付け第２３１４．５項の表２３−Ｆによ
    る疲労荷重試験により測定されるハリケーン衝撃およびサイクル試験に合格する
    ことを特徴とする請求項３に記載の透明な積層体。
  5. 【請求項５】 前記アイオノマー樹脂は、約１８〜２０重量％の酸を含有し
    、および酸の約３０〜５０重量％がナトリウムイオンで中和されたエチレンとメ
    タクリル酸またはアクリル酸とのポリマーから本質的に成る水不溶性ナトリウム
    塩から本質的に成り、そして前記アイオノマーは約０．５〜５．０のメルトイン
    デックスを有することを特徴とする請求項３に記載の透明な積層体。
  6. 【請求項６】 前記中間層は、約１８〜２０重量％のメタクリル酸を含有し
    、および酸の約３５〜４０％がナトリウムイオンで中和されたエチレンとメタク
    リル酸とのポリマーの水不溶性ナトリウム塩のアイオノマー樹脂を含有し、そし
    て前記アイオノマーは約１〜３のメルトインデックスを有することを特徴とする
    請求項５に記載の積層体。
  7. 【請求項７】 前記アイオノマー樹脂は、約１４〜１７重量％の酸を含有し
    、および酸の約６０〜７０重量％がナトリウムイオンで中和されたエチレンとメ
    タクリル酸またはアクリル酸とのポリマーから本質的に成る水不溶性ナトリウム
    塩から本質的に成り、そして前記アイオノマーは約０．５〜５のメルトインデッ
    クスを有することを特徴とする請求項３に記載の透明な積層体。
  8. 【請求項８】 前記アイオノマー樹脂は、約１４〜１７重量％の酸を含有し
    、および酸の約６０〜７０重量％がナトリウムイオンで中和されたエチレンとメ
    タクリル酸とのポリマーから本質的に成る水不溶性塩のポリマーから成り、そし
    て前記アイオノマーは約１〜３のメルトインデックスを有することを特徴とする
    請求項７に記載の透明な積層体。
  9. 【請求項９】 約３〜３０ｍｍの厚さおよび約０．３８〜４．６ｍｍの中間
    層の厚さを有することを特徴とする請求項２に記載の積層体。
  10. 【請求項１０】 ガラスに直接的に粘着した熱可塑性中間層と一緒に積層さ
    れた２層のガラスを具え、該中間層は、約１８〜２０重量％のメタクリル酸を含
    有し、および酸の約３５〜４０％がナトリウムイオンで中和されているエチレン
    とメタクリル酸とのポリマーの水不溶性ナトリウム塩のアイオノマー樹脂を含有
    し、そして前記アイオノマーは約１〜３のメルトインデックスを有し、およびア
    ミンで処理されないことを特徴とする透明な積層体。
  11. 【請求項１１】 中間層シートをガラスに接触させる工程、得られた構造体
    を脱気する工程、および前記シートとガラス板とを、それに熱および圧力をかけ
    ることによりシールする工程を具える請求項２に記載の積層体を形成する方法に
    おいて、約１４〜２４重量％の酸および約７６〜８６重量％のエチレンを含有し
    、および酸の約１０〜８０％が金属イオンで中和されたエチレンとメタクリル酸
    またはアクリル酸とのポリマーの水不溶性金属塩から本質的に成るアイオノマー
    樹脂の中間層を具え、そして前記アイオノマーは約０．５〜５０のメルトインデ
    ックスを有することを特徴とする積層体を形成する方法。
  12. 【請求項１２】 前記アイオノマー樹脂層に接着された熱可塑性ポリマーの
    第２の耐久性透明層または塗膜を具えることを特徴とする請求項１に記載の積層
    体。
  13. 【請求項１３】 約１８〜２０重量％の酸を含有し、および酸の約３０〜５
    ０重量％がナトリウムイオンで中和された重合されたエチレンとメタクリル酸ま
    たはアクリル酸のナトリウム塩の水不溶性ポリマーから成り、そして前記アイオ
    ノマーは約０．５〜５．０のメルトインデックスを有することを特徴とするアイ
    オノマー樹脂シート。
  14. 【請求項１４】 約１８〜２０重量％のメタクリル酸を含有し、および酸の
    約３５〜４０％がナトリウムイオンで中和されている重合されたエチレンとメタ
    クリル酸の水不溶性ナトリウム塩から成り、そして前記アイオノマーは約１〜３
    のメルトインデックスを有することを特徴とする請求項１３に記載のアイオノマ
    ー樹脂シート。
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