JP2003528791A - 優れた脱気および積層特性を有する積層安全ガラス用中間層およびその製造方法 - Google Patents

優れた脱気および積層特性を有する積層安全ガラス用中間層およびその製造方法

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JP2003528791A JP2001570444A JP2001570444A JP2003528791A JP 2003528791 A JP2003528791 A JP 2003528791A JP 2001570444 A JP2001570444 A JP 2001570444A JP 2001570444 A JP2001570444 A JP 2001570444A JP 2003528791 A JP2003528791 A JP 2003528791A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、高温における優れた脱気特性および優れた仮止めおよび周縁封止特性を有する、積層安全ガラス用の熱可塑性中間層に関する。シート材料は、その表面の少なくとも一方の上に、少なくとも2つの交差する方向への空気流のための実質的に非遮断性の溝を有する平坦面により特徴づけられる表面パターンを有する。該溝は迅速な脱気を可能にし、同時に0.52から0.62の範囲内のエリア粗さパラメータ比ARp/ARt、32μm未満であるARtおよび2.5未満のエリアとがりは、ガラス上への中間層の仮止めの容易さを可能とし、そして脱気後の周縁密封を完了する。前記の表面パターンは、少なくとも1つの面上にメルトフラクチャーあるいは他の手段によって生成されるパターン上に重ね合わせて、脱気を促進し、周縁封止を補助してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本出願は、2000年3月29日に出願された米国特許仮出願第60/193
,038号の利益を主張する。
【0002】 (発明の背景) 積層安全ガラスの製造において、2枚のフロートガラスの間に1片の熱可塑性
シート材料を配置することが通例である。また、ブロッキング、すなわち1層の
中間層が別のものに張り付くことを避けるために、熱可塑性中間層の表面を粗く
することができることも一般的である。さらに、中間層の粗さは、ガラス/中間
層/ガラスサンドイッチ(以後、「集成体」という)が構築される際に2片のガ
ラスを整列すると同時に、該中間層を移動することを可能にする。そのような集
成体が構築される際に、ガラス表面と熱可塑性中間層のバルクとの間に空気が捕
捉される。減圧脱気、あるいは1対のローラの間での該集成体のニップのいずれ
かにより、捕捉された空気を除去することができる。
【0003】 減圧脱気の場合、集成体が周囲温度にある際に空気が除去される。該集成体が
依然として減圧下にある間に集成体全体を加熱することにより、ガラスに対する
中間層の仮止めおよび周縁の封止が達成される。加熱工程の後、該集成体は、一
般的にプリプレスまたはプリラミネートと呼ばれる。
【0004】 ニップの場合、集成体は一般的に50〜100℃の間の温度に加熱され、そし
て次に1つまたは複数の組のニップロールの間を通過させられる。周縁の封止は
、2片のガラス上に作用するローラの力により達成される。ニップ工程の最後に
おいて、該集成体はプリプレスと呼ばれる。風防ガラス製造において、ニップロ
ールは、しばしばその風防ガラスの湾曲に適合するように連接される。複雑な形
状および角度を伴うとき、あるいはいくつかのモデルの風防ガラスを同時に作製
する場合、減圧脱気方法を用いることがより便利であることが多い。
【0005】 しかし、適当な中間層を選択する際に、積層業者はジレンマに遭遇する。プリ
プレス作製のための最適な特徴(すなわち、迅速な空気の除去および適切な周縁
封止)を有する中間層を選択することは、時として困難である。十点粗さ(ISO
R468)Rzにより測定されるより粗い表面を有する中間層は、より速い脱気を可
能にすることができる。しかし、そのような中間層は、その粗い中間層を圧縮す
るのにより多くのエネルギーを一般的に必要とするので、周縁封止を得るのに不
便になる恐れがある。プリプレスの周縁が完全に封止されない場合、プリプレス
が高圧下で加熱されるオートクレーブ工程において空気が周縁に侵入する恐れが
あり、そして商業的に許容可能でない積層物中の目に見える欠陥をもたらす恐れ
がある。熱環境における脱気に真空を用いる積層業者はさらなる困難を被る可能
性がある。粗くて、およそ室温(23℃)における迅速な脱気を可能にする中間
層は、周囲温度が30℃を超える際に、それほど良好に脱気しないことが多い。
【0006】 一方、比較的平滑な中間層は、充分な空気が除去される前の周縁封止をもたら
す可能性があり、そして、空気をプリプレス内部に捕捉されたままにする恐れが
ある。この問題は、一般的には早期周縁封止と呼ばれ、特にPVB中間層に関し
て一般的なものであり得る。オートクレーブ工程中に、過剰の空気が高圧下の溶
液中に押し込まれ、そしてオートクレーブ工程の後に気相へと戻る可能性がある
。積層後に発生する欠陥は、修正するのによりコストがかかることが多い。
【0007】 本発明の熱可塑性中間層は、より高い温度においてさえ迅速な脱気を可能にし
、および同様に良好な周縁封止を得ることを可能にする。
【0008】 (発明の概要) 本発明の1つの態様は、少なくとも1層のガラスおよびプラスチック中間層の
シートを含むガラス/粘着性シート積層体であって、前記プラスチック中間層は
、少なくとも1つの表面に、2つの交差する方向へ脱気するための比較的に非遮
断性の溝を提供するパターンが型押されており、前記溝は20ミクロンと80ミ
クロンとの間の深さおよび30ミクロンと300ミクロンとの間の幅を有し、か
つ0.1mmと1mmの間の間隔で離間されている。
【0009】 (詳細な説明) 可塑化されたPVBシート材料および他の熱可塑性中間層のような、少なくと
も1層のガラスを含む層状構造における使用に適当な中間層は、当該技術におい
てよく知られている方法により調製される。例えば、可塑化されたPVBの調製
は、Phillipsの米国特許第4,276,351号(Phillips)およびHusseyらに
よる国際特許公開WO96/28504号パンフレット(Hussey)に開示されてい
る。Phillipsの文献においては、PVBと混合して、相溶量のテトラエチレング
リコールジエチルヘキサノエートを用いて、該樹脂を可塑化する。Husseyの文献
においては、可塑剤に加えて粘着制御剤を用いてPVBシートを作製する。ポリ
ビニルブチラールシート材料とともに、広範な種類の粘着制御剤を用いることが
できる。当発明において、PVBシートは、トリエチレングリコールジ−n−ヘ
プタノエートおよびテトラエチレングリコールジ−n−ヘプタノエートからなる
群から選択されるグリコールエステルの相溶量を用いて、あるいはトリエチレン
グリコールジ−2−エチルブチレートおよびトリエチレングリコールジ−2−エ
チルヘキサノエートからなる群から選択される分枝または非分枝のジエステル類
の適合量を用いて可塑化され、および粘着制御剤として、アルカリ金属カルボキ
シレート(ギ酸塩、酢酸塩などのようなもの)またはアルカリ土類金属カルボキ
シレート(ギ酸塩、酢酸塩などのようなもの)、あるいはそれらの混合物を含有
する。そのようなシート材料を調製するための方法は、Moynihanの米国特許第4
,292,372号(Moynihan)に開示されている。Moynihanの教示は、本発明
の実施においても用いることができる。Moynihanの文献においては、粘着制御剤
とともに、可塑剤として加水分解可能なエステルが用いられる。他の適当な粘着
制御剤は、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、ギ酸マグネシウム、酢酸マグネシ
ウム、ネオデカン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、および種々の有機酸およ
び無機酸のカルシウム塩または亜鉛塩を含むが、それらに限定されるものではな
い。
【0010】 中間層は粘着制御剤を含んで、自動車用風防ガラスおよび側窓およびボデーガ
ラスとして、列車およびバスのような自動車以外の交通機関の乗物用の窓および
風防ガラスとして、および建築物および建築用構造物のためのガラス材料として
適当である、前記のガラスの層と前記中間層との間のあらかじめ選択された粘着
レベルを提供する。
【0011】 大部分の空気をPVB層状構造中の複数の表面の間から効果的に除去するため
に、PVBシート材料の表面を粗くするべきであることが知られている。これは
、機械的な型押、またはPVBシート押出し中のメルトフラクチャーに引き続く
急冷により達成することができ、その粗さは取り扱いの間維持される。表面粗さ
の維持は、本発明の実施において本質的であり、積層体調製中に閉じ込められた
空気の効果的除去を容易にする。
【0012】 表面粗さRzは、国際標準化機構のISO−R468および米国機械学会のA
SME B46.1にしたがう10点平均粗さにより、ミクロン単位で表すこと
ができる。約0.76mmより大きな厚さを有するシート材料に関して、80μ
mまでの10点平均粗さRzが、空気の捕捉を防止するのに充分である。シート
材料が間挿物なしにあるいはブロッキング防止剤なしにロールへと巻き取られる
場合には、ブロッキングを防止するために約20μmの最小粗さが必要である。
粗さを提供するための表面上の溝は、約20から約80μmまで、好ましくは約
25から約70μmまで、より好ましくは約30から約60μmまでの深さを有
する。該溝の幅は、約30μmから約300μmまで、好ましくは約40から約
250μmまで、および最も好ましくは約50から約200μmまでである。そ
の表面溝は、約0.1mmから約1mmまでの間隔で、好ましくは約0.1から
0.9mmまでの間隔で、およびより好ましくは約0.15から約0.85mm
までの間隔で離間される。
【0013】 単一トレースのプロフィロメータによる測定による表面粗さRzの測定は、ほ
ぼランダムに分布している粗さのピークおよび谷を有する表面の平均ピーク高さ
の特性を決定するのに妥当である。しかし、単一トレースのプロフィロメータは
、ある種の規則性、特に直線を有する表面の組織の特性を決定するのに充分では
ない可能性がある。そのような表面の特性を決定する際に、表面組織測定器のス
タイラスが溝中または隆起部上を進まないような注意が払われる場合、そのよう
に得られるRzは、依然として表面粗さの有効な指標である。平均間隔(R S
m)のような他の表面パラメータは正確でない可能性がある。なぜなら、それら
は通過する実際の経路に依存するからである。R Smのようなパラメータは、
通過する経路が溝となす角度に依存して変化し得る。直線状の溝のような規則性
を有する表面は、エリアピーク高さARpおよび全エリア粗さARtおよびASM
E B46.1に定義されるエリアとがりのような3次元的またはエリア粗さの
パラメータによって、より良好に特性を決定される。ARpは、ある区域の全面
にわたる粗さプロファイルの最高点と、粗さを構成する全ての材料が融解される
場合の平面との間の距離である。ARtは、測定される区域全体にわたる粗さプ
ロファイルの中の最も高いピークと最も低い谷との間の高さの差である。本発明
において、中間層の表面パターンは、32μm未満のARtにより特徴づけられ
、および同様にASME B46.1−1に定義されるARp対ARtの比は、0
.42と0.62との間、好ましくは0.52から0.62までである。また、
前記中間層は、2.5未満のエリア粗さとがりを有する。
【0014】 前述されるようなプリプレスは、ヘイズおよび平均化されたヘイズ値を測定す
ることもできる。約70%未満の平均ヘイズを有するプリプレスが好ましい。約
50%未満の平均ヘイズを有するプリプレスがより好ましい。約20%未満の平
均ヘイズを有するプリプレスが最も好ましい。
【0015】 (実施例) 以下の実施例および比較例は、本発明の例示であることを意図しており、いか
なる方法においても本発明の範囲を制限することを意図するものではない。
【0016】 本発明のいくつかの実施例において、公称23質量%のブチラール化されてい
ないビニルアルコール基を有する乾燥PVB100部を、38〜49部のテトラ
エチレングリコールジ−n−ヘキサノエート可塑剤、ならびに、2軸スクリュー
押出機中で連続的に該可塑剤中に予備混合されるCiba-Geigy Co.により商標名「
Tinuvin」の元で販売される1つまたは複数の光安定化剤および酸化防止剤と混
合した。溶融物をスロットダイを通して押出し、0.76mmの公称厚さを有す
るシート材料を形成した。加えて、バルクの中間層の表面エネルギーを改質する
ための剤と、酸化防止剤、着色剤および紫外線吸収剤のような表面エネルギー改
質剤および粘着制御剤の機能に有害な影響を与えない通常の補助剤とを、PVB
組成物中に含むことができる。DuPont Companyから入手可能なButacite(登録商
標)可塑化ポリビニルブチラール樹脂シート材料のような、商業的に入手可能な
中間層をいくつかの実施例における出発材料として用いた。
【0017】 表面粗さの特性決定 表面粗さRzは、国際標準化機構のISO−R468にしたがう10点平均粗
さにより、ミクロン単位で表すことができる。粗さの測定は、スタイラス型プロ
フィロメータ(東京精密株式会社(東京、日本)により製造されるSurfcom 1500
A)を用い、26mmのトレース長を用いるASME B46.1−1995中に
記載されるように行った。Mahr GmbH (Gottingen, Germany)により製造されるPe
rthometer Conceptシステムを用い、201ステップにて5.6mm×5.6m
mの区域にわたる粗さをトレースすることにより、ARpおよびARtおよびエリ
アとがりを測定した。
【0018】 室温における脱気効率 集成体中の間隙空間の絶対圧を測定することを可能にする装置を用いて、指定
されるパターンを有する中間層の脱気効率を測定した。試験される中間層は、ガ
ラスのトッププレートがその中心を貫いてあけられた孔を有することを除いて、
通常の集成体と同様に集成される。ガラス、中間層、および全ての補助器具は、
試験前に1時間にわたって22.5±2.5℃に平衡化しなければならない。中
間層がそれぞれの面に2つの明らかに異なるパターンを有する場合、評価される
表面パターンを有する面を、孔を有するガラス片と接触させて配置する。圧力(
または減圧)カプラーの基部を、ガラス中の孔の周囲に固定および封止する(減
圧カプラーとは、連結される際に、空気が閉鎖容器と外部との間を移動すること
可能にする装置である)。布(約30mm幅)を集成体の周縁の周囲に巻き付け
る。別の減圧カプラープレートの基部を、コーナーの1つにある2層の綿布(5
0mm×50mm)の上に配置する。次に、周囲の通気部および2つのカプラー
の基部プレートを有する集成体を、0.1mm厚さのナイロンバッグ中に配置す
る。次に、バッグをヒートシールする。基部プレートの直上のバッグを貫いて十
字の切り込みを入れた。図1に示すように、ナイロンバッグを通して減圧カプラ
ーを取り付け、そして漏れがないことを確実にするための注意を払う。コーナー
のプレートは減圧源(公称値で大気圧より84kPa低い)と接続され、同時に
中央のプレートは真空ゲージまたは較正された圧力トランスデューサに接続され
る。ゲージの読み(またはトランスデューサの出力)は、減圧が印加される後に
所定の間隔において記録される。規則されるデータは、減圧が印加される後1分
間にわたる10秒間隔の、その後0.5分間にわたる15秒間隔の、さらなる0
.5分間にわたる30秒間隔の、その後減圧印加後10分までの1分間隔の空隙
の絶対圧力を含む。効率的な減圧脱気を可能にする表面は、数分以内に迅速に空
隙の絶対圧力を降下させるであろう。排気90秒後の空隙圧力が、中間層が以下
に良好に脱気するかの指標である。排気後90秒において、空隙の絶対圧力が5
3.3kPaより高い場合、脱気は不充分であり、および該中間層は減圧脱気に
適当ではない。
【0019】 高い周囲温度における脱気効率 高い周囲温度における脱気効率の測定は、試験前に、試験される中間層、ガラ
ス、カプラーが全て30.5±2.5℃に平衡化されることを除いて、室温にお
ける測定と同一である。排気後90秒において、空隙の絶対圧力が53.3kP
aより高い場合、脱気は不充分であり、および該中間層は、夏におけるように周
囲温度が上昇するときの減圧脱気に適当ではない。
【0020】 プリプレスのヘイズ測定 試験されるそれぞれのPVB中間層からプリプレスを作製する。TAATガラ
ス配向を用いる。PVB中間層を2片のガラスの間に配置し、余分の中間層を切
り落とす。集成体と呼ばれるガラス/中間層/ガラスサンドイッチを0.1mm
の(ナイロン)プラスチックバッグ内に配置する。減圧アダプターが、プラスチ
ックバッグを封止した後に、減圧ホースを該プラスチックバッグの内部と連通す
ることを可能にする。内部に集成体を有するバックを、室温(22.5±2.5
℃)における53.3kPa減圧(48.0kPaの絶対圧)にて90秒間にわ
たって排気する。初期減圧の後に、ナイロンバッグおよびその内容物および減圧
ホースを、120〜122℃に保持されるオーブンの内部に、6分間にわたって
配置する。該オーブンを貫いて延びるホースを介して真空ポンプから減圧を補っ
て、集成体をオーブン中に配置する際に減圧の中断がないようにする。オーブン
中での6分間の終わりに、ナイロンバッグをオーブンから取り出し、直ちに減圧
ホースを取り外す。この段階のガラス/PVB/ガラス構造物をプリプレスと呼
ぶ。出発する中間層の粗さに依存して、プリプレスは曇って見えるか、あるいは
透明に見える。ヘイズは、プリプレスの8カ所において、Gardner製のHazegard
視程計を用いて測定される。その結果は平均することができる。
【0021】 (比較例C1) Butacite(登録商標)B-142としてE. I. DuPont de Nemours & Co.から商業的
に入手可能なポリビニルブチラール(PVB)中間層の特性を決定した。表面粗
さは、メルトフラクチャーにより発生させた。表面パターンの粗さパラメータを
第1表中に示す。室温および高い周囲温度における脱気特性を、上述した試験に
おいて測定した。別個に、前述した条件を用いてプリプレスを調製した。結果を
第1表中に示す。
【0022】 (比較例C2) Butacite(登録商標)BE-1990としてE. I. DuPont de Nemours & Co.から商業
的に入手可能なポリビニルブチラール中間層の特性を決定した。表面粗さは、メ
ルトフラクチャーにより発生させた。その粗さパラメータを第1表中に示す。室
温および高い周囲温度における脱気特性を、上述した試験において測定した。別
個に、前述した条件を用いてプリプレスを調製した。結果を第1表中に示す。
【0023】 (実施例1) 比較例C1の中間層を、2つのゴム板の間に配置した。PVB中間層と接触す
るゴム表面は、格子状パターンを有するリッジを有するパターンが刻設されてい
た。該リッジは、幅およそ12μmおよび高さ45μmであり、かつ平方mm当
たりおよそ9個の格子が存在するように離間されていた。ゴム/PVB/ゴムサ
ンドイッチ集成体を、2枚の公称3.2mm厚さのアニールされたガラスの間に
配置した。5層のサンドイッチを、ナイロン織物のバッグの中に置き、そのナイ
ロンバッグおよびその内容物を、ゴム減圧バッグの中に配置した。ゴム減圧バッ
グには、バッグの端を貫いて封止され、および減圧源に対する接続を可能にする
配管が取り付けられていた。減圧バッグの開口端を閉じた。室温(22.5±2
.5℃)において減圧(大気圧より少なくとも80kPa低い)を5分間にわた
って印加した。その後直ちに、その内容物とともに減圧バッグを120℃のオー
ブン中に40分間にわたって配置した。その時間の後に、減圧バッグをオーブン
から取り出した。減圧を切り離し、そして減圧バッグおよびその内容物を室温ま
で冷却させた。刻設されたゴム板の一方を丁寧に除去して、今や型押されたPV
B中間層を露出させた。次に、PVB中間層を第2の型押されたゴム板から丁寧
に剥離した。PVB中間層上に型押されたパターンは、幅およそ12μmおよび
深さ41μmの溝を有し、かつ平方mm当たりおよそ9個の格子を有する格子状
であった。粗さパラメータを第1表に示す。室温および高い周囲温度における脱
気性能、ならびにプリプレス特性を第1表中に示す。
【0024】 (比較例C3) 100質量部のポリビニルブチラールを、押出機中で、抗酸化剤(オクチルフ
ェノール)および紫外光安定化剤(Tinuvin P、Ciba-Geigy)をドープした38
.5部のテトラエチレングリコールジヘプタノエート可塑剤と混合する。該混合
物をスリットダイを通して押出し、それは公称0.76mmのシート材料となる
。ガラスに対する粘着およびバルクの中間層の表面張力を制御する剤を、自動車
における使用に適当な中間層を作製するための量で添加する。ダイを出たら直ぐ
に、溶融状態の可塑化されたPVBシートを、急冷ドラムおよびシリコーンゴム
で作製される型押ロールの間でカレンダ処理した。急冷ドラムの表面はサンドブ
ラストされており、そしてPVB中間層に対しておよそ30μmのRzを有する
ランダムなパターンを転写する。型押ドラムは、急冷ドラムの物と同様のパター
ンが刻設されている。ゴムで型押された表面の粗さパラメータを第1表に示す。
室温および高い周囲温度における脱気性能を、この中間層由来のプリプレスのヘ
イズと同様に、第1表中に示す。
【0025】 (実施例2) ゴム型押ロールが実施例1において用いたゴム板上のものと同等のパターンが
刻設されていることを除いて比較例C3の方法と同一の方法により、この実施例
において用いられる中間層を調製した。この中間層の片面は、ゴム型押ロール由
来の規則的な格子状パターンを有し、一方、別の面は、急冷ドラム由来のランダ
ムにサンドブラストされたパターンを有した。このPVB中間層のゴム型押され
た表面の粗さRzは約40μmであった。室温および高い周囲温度における脱気
性能を、この中間層由来のプリプレスのヘイズと同様に、第1表中に示す。
【0026】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】 A)は集成体の上面図であり、B)はプラスチックバッグ内部の集成体の上面
図であり、C)は対角線に沿ったB)の断面図である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1層のガラスおよびプラスチック中間層のシート
    を含み、前記プラスチック中間層は、少なくとも2つの交差する方向への脱気の
    ための比較的に非遮断性の溝を与えるパターンを有する少なくとも1つの表面を
    有し、前記溝は、20μmと80μmとの間の深さおよび30μmと300μm
    との間の幅を有し、かつ0.1mmと1mmとの間の間隔で離間されていること
    を特徴とするガラス/粘着シート積層体。
  2. 【請求項2】 エリアピーク高さARpが32μm未満であり、ARp対ARt の比が0.52と0.62との間であり、およびエリアとがりが2.5未満で
    あるような粗さパラメータを有することを特徴とする請求項1に記載のプラスチ
    ック中間層。
  3. 【請求項3】 前記中間層は、イオノマーポリマーであることを特徴とする
    請求項1に記載の層状構造体。
  4. 【請求項4】 前記中間層は、1つまたは複数のグリコール−ジ−エステル
    可塑剤で可塑化され、適当量の粘着制御剤および界面活性剤を含有するPVBシ
    ート材料であることを特徴とする請求項1に記載の層状構造体。
  5. 【請求項5】 前記粘着制御剤は、有機酸または無機酸のカリウム塩または
    アルカリ土類金属塩、またはそれらの組合せであることを特徴とする請求項3に
    記載の層状構造体。
  6. 【請求項6】 請求項1の中間層上に表面パターンを付与するための方法で
    あって、現存するパターンを用いて中間層材料を型押することにより、該パター
    ンが転写されることを特徴とする方法。
  7. 【請求項7】 請求項1の中間層上に表面パターンを付与するための方法で
    あって、それによって、溶融状態の中間層が複数の型押ロールの間でカレンダー
    処理され、該ロールの少なくとも1つは、請求項1に記載されるパターンを刻設
    されていることを特徴とする方法。
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