JP4879438B2 - 方向性表面模様を有するガラス／ポリビニルブチラール積層体およびそれを調製する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本願は２０００年３月２９日に出願された米国特許仮出願第６０／１９３，０３９号の利益を主張する。
【０００２】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、ガラス積層体に関連する。具体的には、本発明はガラスおよびポリビニルブチラールの積層体、およびそれを調製する方法に関連する。
【０００３】
（関連技術の記述）
可塑化ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）中間層を含むガラス積層体は、風防ガラスおよびサイドガラスのような自動車の安全ガラスの用途；窓、ドアおよび／または羽目のような建築の用途；ディスプレーケース中の、棚としてのような種々の他の用途などを含む種々の用途において用いることができる。
【０００４】
従来の方法によってガラス／ＰＶＢ積層体を調製することができる。典型的に、積層体は、最初に２片のガラス間にＰＶＢシートを配置させて集成体を得て、そして過剰なＰＶＢ中間層をトリミングすることによって調製することができる。ガラスと中間層との間に閉じ込められた空気を除去することによって集成体から「予備プレス」を得て、そして次に端をシールする。端のシールの従来法は、ラバーバッグの内部に集成体を配置し、減圧を適用することによって、該バッグから空気を除去することを必要とする。次に、予備プレスを得るために温度を約１３５℃まで上昇させた加熱炉にラバーバッグおよびその内容物を通過させることができる。そのようにして得られた予備プレスを熱および圧力を適用するオートクレーブ中で加熱し、残留空気をＰＶＢ中間層中に溶解して、そして中間層と積層された表面との間に結合を生じさせる。
【０００５】
平滑な表面を有する中間層は、減圧バッグシステムを用いて予備プレスを作製する場合には、積層方法の集成および脱気工程中に問題が存在する可能性がある。集成工程において、平滑な模様は中間層をガラスに過度に容易に粘着させ、中間層の配置を困難にする。脱気工程において、平滑模様は、閉じ込められた空気を有する積層物をもたらし、そしてそこから積層中にキズを生ずる。粗面を有する中間層は脱気を促進できることが知られている。エンボスツールを用いて中間層材料の表面上に再現性のある模様を与えることを含む従来法によって、粗面の模様を作出することができる。積層処理の間に空気を逃がすことを可能にするチャネルを提供することができるメルトフラクチャー法によってランダムで不規則な表面模様を作出することも従来のものである。
【０００６】
典型的な風防ガラス積層法において、ＰＶＢ中間層は、造形される中間層がその風防ガラスを設計する乗物の湾曲により良好に適合するように、ＰＶＢ中間層が差動的に延伸される造形工程に最初にかけられる。造形工程において、ＰＶＢロールは巻き出され、そして中間層は約１００℃まで加熱され、次に平滑な１つまたは複数のコーンを通過し、次に貯蔵のために約１０℃まで冷却し、そして次に風防ガラスのサイズよりわずかに大きく切断してブランクにされる。造形工程において受けた応力は、ブランクが１０℃に調節されるときに部分的に緩和される。造形工程の間に、多少の模様の粗さは一時的に付けられるが、応力緩和動力学に従って回復することは、ポリマーレオロジーの分野においてよく知られている。
【０００７】
メルトフラクチャー法において作出される表面模様を有する中間層にとって、特に造形されてから１２時間以内に中間層が減圧バッグ予備プレスシステムにおける積層のために用いられる場合には、予備プレスにおける曇り度は問題である可能性がある。典型的に、１５％未満の光透過率を有する予備プレスは不合格とされる。脱気と予備プレスの透明性との問題を解決することにおけるエンボスツールの使用は有効であるが、メルトフラクチャー法の使用よりもコストが高くおよび労働集約的である。エンボス法はメルトフラクチャー法と比較して、同一の装置で異なる模様を作製することに関しては柔軟性がない。
【０００８】
メルトフラクチャー法によって得られた粗面の使用が、減圧による脱気の有効性を向上させることができる一方、メルトフラクチャーによって作出された粗い模様は加熱工程において溶かすためにより多くのエネルギーを必要とする。これは、より平滑な中間層から作製された場合よりも予備プレスを曇らせる。平面の積層体を作製するための従来法において、ガラス／ＰＶＢ／ガラス集成体は、典型的にはＰＶＢが約５０℃から９０℃の温度に到達する点まで加熱される。集成体全体は、この温度で一連のニップロールを通過させられ、そしてニップロールは圧力を加え、間にある空気を絞り出し、そしてまた予備プレスの端をシールする。メルトフラクチャー法によって得られた粗面を有する従来のＰＶＢを用いる予備プレスは、Ｒ_zが３０μｍを上回る場合に曇る傾向がある。
【０００９】
投資を必要とすること、歩留まりの減損、柔軟性の損失またはエンボスツールの使用によりもたらされる恐れのある起こり得る汚染なしに中間層の物理的特性の所望されるバランスを維持しながら、予備プレスにおける曇り度を最小限にするのに十分な粗面を有する中間層材料を得ることが望ましい。それ故にエンボスツールを用いることなしに、そのような粗面を得ることは望ましい。
【００１０】
（発明の概略）
１つの実施態様において、本発明は、シートの押出しの間にメルトフラクチャー法を用いて作出される方向性表面模様を有する可塑化ポリビニルブチラールシートである。
【００１１】
他の実施態様において、本発明は、シートの押出しの間にメルトフラクチャー法を用いて作出されるウォッシュボード表面模様を有する可塑化ポリビニルブチラールシートである。
【００１２】
他の実施態様において、本発明は、シートの押出しの間にメルトフラクチャー法を用いて作出されるヘリンボン表面模様を有する可塑化ポリビニルブチラールシートである。
【００１３】
他の実施態様において、本発明は、シートの押出しの間にメルトフラクチャー法を用いて可塑化ポリビニルブチラールシートの表面上に方向性模様を作出するための方法である。
【００１４】
さらに他の実施態様において、本発明は、中間層がシート押出しの間にメルトフラクチャー法を用いて作出される方向性表面模様を有するポリビニルブチラールシートから得られる可塑化ポリビニルブチラール中間層を含む積層体である。
【００１５】
（詳細な説明）
１つの実施態様において、本発明は、メルトフラクチャー押出し法によって与えられる方向性を有する表面である粗面を有する可塑化ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）シートである。本発明のＰＶＢシートを可塑化する。ＰＶＢシートを調製する業界において知られる従来の可塑化剤を本発明の実施において用いることができる。そのような可塑化剤は、トリエチレングリコール−ジ−２−エチルブチレート、トリエチレングリコール−ジ−２−エチルヘキサノエート、およびセバシン酸ジブチルであるがこれらに制限されない。
【００１６】
本発明のＰＶＢシートの表面の粗さは、ＰＶＢが延伸された後、１２時間以内に用いられる場合でさえ、ガラス／ＰＶＢ予備プレスにおける曇り度が低いようなものである。従来法によって、表面粗さを測定することができ、および術語Ｒ_zによって表現することができる。本発明のウォッシュボードＰＶＢシートにおいて、Ｒ_zはＩＳＯ Ｒ４６８によって決定されるように、約３０μｍを上回る。好ましくは、本発明のウォッシュボード模様は、約３５を上回る粗さを有し、より好ましくは約４０を上回る粗さを有し、および最も好ましくは約３５から約１００までの粗さを有する。本発明のヘリンボン模様において、Ｒ_zは約３５μｍ未満であり、好ましくは約３０μｍ未満であり、より好ましくは約１５から約３５μｍまでであり、および最も好ましくは約２０から約３０μｍである。本発明のＰＶＢシートは、粗面が方向性模様を有し、およびその粗い方向性模様は、エンボスツールを用いることなしに得られる。
【００１７】
もう１つの実施態様において、本発明は、少なくとも１層のＰＶＢおよび少なくとも１層のガラスを含む積層体であって、ＰＶＢ層は押出し法によって得られ、方向性を有する粗面のＰＶＢはエンボスツールを用いることなしに得られる積層体である。積層体は従来法に従って調製され、少なくとも１層の本発明のＰＶＢを含む集成体は加熱され、次に減圧下でおよび高温において脱気され、予備プレスを形成する。あるいはまた、オーブン中で集成体を加熱することによって積層体を調製し、そして次にそれを１つまたは複数の一連のニップロールに通過させて調製することができる。従来の方法および条件に従って、予備プレスをオートクレーブ処理し、最終積層製品を生産することができる。
【００１８】
さらにもう１つの実施態様において、本発明は、エンボスツールの補助なしにメルトフラクチャー押出し法を用いて与えられる方向性を有する粗面を有するＰＶＢシートを調製するための方法である。該方法は、ＰＶＢシート材料の押出処理における特定の条件およびパラメーターが変化することを含む。典型的に、従来のＰＶＢシート材料を調製するために、パラメーターを変化させて表面模様を制御することができる。変化することができるパラメーターは、ダイボディー温度、ダイギャップ、シート厚さ、リップ流圧、リップギャップ、エアギャップ、可塑化剤の含有量、ポリマーの温度、ダイの単位幅あたりの溶融ポリマーの流量、および急冷水の温度である。他のパラメーターもまた同様に変化することができる。本発明の方向性模様は、ダイ圧力を変化させることによる本発明の方法において得られる。一定のダイ圧力操作条件の下で、ウォッシュボード模様は、ＰＶＢ表面上に得ることができる方向性模様の１つのタイプである。例えば、ウォッシュボード模様は、５８ｋｇ／ｃｍ²（５．６９ＭＰａ）を上回るダイ圧力で操作することにより得ることができる。本明細書において用いられるような術語としてのウォッシュボード模様または表面は、高さの高い（１）エリアと低い（２）エリアを交互に有する表面を表現し、それらはうね（３）を形成し、ウォッシュボードの表面に類似する。本発明のＰＶＢ表面上のうねは、押出された際の中間層のウェブの横方向に対してほぼ平行であり、そのウェブの横方向はその押出しの方向に対して垂直方向である。一定の他のダイ圧力条件の下で、ＰＶＢ表面上にヘリンボン模様を得ることができる。ヘリンボン模様は、処理条件を変化させることにより本発明の方法において得ることができる第２のタイプの方向性表面模様である。例えば、ヘリンボン模様は、圧力を３７ｋｇ／ｃｍ²（３．６３ＭＰａ）未満にするようにダイ圧力を変化させることにより得ることができる。ヘリンボン模様およびウォッシュボード模様は、それぞれ図１および図２に示されている。処理条件を変化させることにより他の模様を得ることができるが、本発明の方向性模様は、第一にダイ圧力によって制御される。
【００１９】
流量（ポリマーがダイを通過する速度）は、使用される装置に依存して、約６００から約１０００ｋｇ／ｈｒ／ｍの範囲内であることが可能である。
【００２０】
（実施例）
本明細書における実施例および比較例は、説明的な目的のみのために含まれ、および本発明の範囲を制限することを意図するものではない。
【００２１】
実施例１〜２５において、３５〜４０部のテトラエチレングリコールジ−ｎ−ヘプタノエート可塑化剤および１または複数の光安定剤（Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ Ｃｏ．によって商標名「Ｔｉｎｕｖｉｎ」の下で販売されている）および予め可塑剤中に混合された抗酸化剤と、公称値１８〜２３質量％の非ブチラール化ビニルアルコール基を有する乾燥ＰＶＢフレーク１００部を二軸スクリュー押出機中で連続的に混合した。溶融物をスロットダイに押し込んで通過させ、そして公称厚さ０．７６ｍｍのシートに成形した。加えて、バルクの中間層の表面エネルギーを変更するための薬剤、および表面エネルギー変更剤の機能に悪影響を及ぼすことのない抗酸化剤、着色剤および紫外線吸収剤、および接着調節剤をＰＶＢ組成物中に含むことができる。ダイでの溶融物は約２００℃〜２２０℃である。ダイのリップはその中の空隙に加圧蒸気を注入することによって加熱される。リップ温度は注入される蒸気の圧力によって制御される。ダイリップの１つは調整可能であるので、それが開いたときはダイ中の背圧は低下し、逆にそれが閉じたときはダイ中の背圧は上昇する。このリップの位置はコンピュータ制御され、そしてダイ中の所望された背圧（ダイ圧力）はインプットとして用いられる。
【００２２】
ダイ圧力の条件を変化させることによって、従来の押出し装置でウォッシュボード模様またはヘリンボン模様を有するＰＶＢシートを調製した。同様の装置を全ての実施例に用いる。条件および結果は以下の表中に表される。
【００２３】
【表１】

【００２４】
比較例２６。メルトフラクチャーによって作出されるランダム表面模様を有するＰＶＢ中間層（Ｂｕｔａｃｉｔｅ（登録商標）ＢＥ−１１２０の商標名の下でＤｕ Ｐｏｎｔから商業的に入手可能である）を用いて、２０枚の現尺の風防ガラスを調製した。用いられたダイ圧力は、６２．９ｋｇ／ｃｍ²（６１．７ＭＰａ）であり、リップ蒸気圧力は１５ｋｇ／ｃｍ²（１４．７ＭＰａ）であった。術語Ｒ_zにおける粗さは、４７．９μｍであったが、方向性がなかった。典型的な成形装置を用いて中間層を成形し、そして成形した中間層を約１５℃で４時間にわたって回復させた。常温で約５分の減圧を行い、そして１０分オーブンの中に入れ、その時間の最後にＰＶＢの温度が徐々に約１００℃まで上昇する市販の減圧バッグシステムを用いて予備プレスを調製した。１０枚の予備プレスは極めて曇っており、および使用に適さないと判断された（５０％の歩留まり）。
【００２５】
比較例２７。成形された中間層が、成形後８時間の回復を有したことを除いて、比較例２６におけるものと同一の中間層で別個の２０枚の現尺の風防ガラスを作製した。５枚の予備プレスが使用に適さないと判断された（７５％の歩留まり）。この実施例は、より長い回復時間が予備プレスの歩留まりを向上させることを示す。
【００２６】
実施例２８。中間層がウォッシュボード模様を有し、およびＲ_zが６２．８μｍであったことを除いて、比較例２６における手順を用いて、２０枚の風防ガラスを調製した。それは５８．８ｋｇ／ｃｍ²（５７．７ＭＰａ）のダイ圧力および６．５ｋｇ／ｃｍ²（６．４ＭＰａ）のリップ蒸気圧で作製された。中間層は、それが集成される前に、形成後４時間の回復時間を有した。２０枚の予備プレスのうち１枚が使用に適さないと判断された（９５％の歩留まり）。シートはより粗く、予備プレスがより曇ると当業者を推測させたが、予備プレスの歩留まりは比較例２６におけるものよりもはるかに高かった。
【００２７】
実施例２９。中間層が集成される前に形成後８時間の回復時間を有したことを除いて、実施例２８におけるように２０枚の風防ガラスを調製した。２０枚の風防ガラスのうち使用に適さないと判断されたのは１枚もなかった（１００％の歩留まり）。
以下に、本発明の好ましい態様を示す。
［１］ エンボスツールを用いることなしに、メルトフラクチャー押出法を用いて作出される方向性粗面模様を有することを特徴とするポリビニルブチラール（ＰＶＢ）シート。
［２］ ウォッシュボード表面模様を有することを特徴とする［１］に記載のシート。
［３］ 約３０を上回るＲ_zを有することを特徴とする［２］に記載のシート。
［４］ 約３５を上回るＲ_zを有することを特徴とする［３］に記載のシート。
［５］ 約４０を上回るＲ_zを有することを特徴とする［４］に記載のシート。
［６］ 約３５から約１００までのＲ_zを有することを特徴とする［５］に記載のシート。
［７］ エンボスツールを用いることなしにメルトフラクチャー押出法を用いて作出されるヘリンボン表面模様を有することを特徴とするポリビニルブチラールシート。
［８］ 約３５未満のＲ_zを有することを特徴とする［７］に記載のシート。
［９］ 約３０未満のＲ_zを有することを特徴とする［８］に記載のシート。
［１０］ 約１５から約３５までのＲ_zを有することを特徴とする［７］に記載のシート。
［１１］ 約２０から約３０までのＲ_zを有することを特徴とする［１０］に記載のシート。
［１２］ ポリビニルブチラールシートの表面上に方向性模様を作出するための方法であって、メルトフラクチャー押出し法を用いて溶融ＰＶＢを押出す工程を含み、前記模様は前記押出し法のパラメーターを変化させることによって変化し、エンボスツールを用いないことを特徴とする方法。
［１３］ 約５８ｋｇ／ｃｍ²を上回るダイ圧力を用いてウォッシュボード模様を作出することを特徴とする［１２］に記載の方法。
［１４］ 約３７ｋｇ／ｃｍ²未満のダイ圧力を用いてヘリンボン模様を作出することを特徴とする［１２］に記載の方法。
［１５］ ポリビニルブチラール中間層を含む積層体であって、該中間層がメルトフラクチャー法を用いるシートの押出しによって作出される方向性粗面を有するポリビニルブチラールシートから得られることを特徴とする積層体。
［１６］ 前記ＰＶＢ上の方向性表面模様は約５８ｋｇ／ｃｍ²を上回るダイ圧力を用いて得られるウォッシュボード模様であることを特徴とする［１５］に記載の積層体。
［１７］ 前記ＰＶＢシート上の方向性表面模様は約３７ｋｇ／ｃｍ²未満のダイ圧力を用いて得られるヘリンボン模様であることを特徴とする［１５］に記載の積層体。
［１８］ 少なくとも１層がＰＶＢ層に付着されるガラスであることを特徴とする［１５］に記載の積層体。
［１９］ 前記ＰＶＢは少なくとも２層のガラスに付着されることを特徴とする［１８］に記載の積層体。
［２０］ 前記ＰＶＢに加えて、少なくとも１層のさらなるポリマーを含むことを特徴とする［１５］に記載の積層体。
［２１］ ［１５］〜［２０］のいずれかに記載の積層体から得られる製品。
［２２］ 前記製品が風防ガラス、または自動車のサイドガラスであることを特徴とする［２１］に記載の製品。
［２３］ 前記製品が窓、棚または建築用ガラスであることを特徴とする［２１］に記載の製品。
［２４］ リップの蒸気圧が、約１０ｋｇ／ｃｍ²（９．８ＭＰａ）未満であることを特徴とする［１３］に記載の方法。
［２５］ リップの蒸気圧が、約１５ｋｇ／ｃｍ²（９．８ＭＰａ）未満であることを特徴とする［１４］に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ヘリンボン模様を有する本発明のＰＶＢシートを示した図である。
【図２】 ウォッシュボード模様を有する本発明のＰＶＢシートを示した図である。

Claims (13)

1. エンボスツールを用いることなしに、メルトフラクチャー押出法を用いて作出される方向性粗面模様を有し、該方向性粗面模様が３７ｋｇ／ｃｍ²未満のダイ圧力を用いて作出されるヘリンボン模様であることを特徴とするポリビニルブチラール（ＰＶＢ）シート。
2. ３５未満のＲ_zを有することを特徴とする請求項１に記載のシート。
3. ３０未満のＲ_zを有することを特徴とする請求項１に記載のシート。
4. １５〜３５のＲ_zを有することを特徴とする請求項１に記載のシート。
5. ２０〜３０のＲ_zを有することを特徴とする請求項１に記載のシート。
6. ポリビニルブチラールシートの表面上に方向性模様を作出するための方法であって、
   メルトフラクチャー押出し法を用いて溶融ＰＶＢをスロットダイから押出す工程を含み、
   前記模様は前記押出し法のパラメーターを変化させることによって変化し、
   前記模様がウォッシュボードまたはヘリンボン模様であり、
   該ウォッシュボード模様は、５８ｋｇ／ｃｍ² 〜６２．８ｋｇ／ｃｍ ² のダイ圧力を用いて作出され、
   該ヘリンボン模様は、３７ｋｇ／ｃｍ²未満のダイ圧力を用いて作出される、
   ことを特徴とする方法。
7. ポリビニルブチラール中間層を含む積層体であって、該中間層がメルトフラクチャー法を用いるシートの押出しによって作出される方向性粗面模様を有するポリビニルブチラールシートから得られ、該方向性粗面模様が３７ｋｇ／ｃｍ²未満のダイ圧力を用いて作出されるヘリンボン模様であることを特徴とする積層体。
8. 少なくとも１層がＰＶＢ層に付着されるガラスであることを特徴とする請求項７に記載の積層体。
9. 前記ＰＶＢは少なくとも２層のガラスに付着されることを特徴とする請求項８に記載の積層体。
10. 請求項７から９のいずれかに記載の積層体から得られる製品。
11. 前記製品が風防ガラス、または自動車のサイドガラスであることを特徴とする請求項１０に記載の製品。
12. 前記製品が窓、棚または建築用ガラスであることを特徴とする請求項１０に記載の製品。
13. ヘリンボン模様を作出する場合におけるリップの蒸気圧が、１５ｋｇ／ｃｍ²未満であることを特徴とする請求項６に記載の方法。

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