JP2004522830A - 可塑化ポリビニルブチラール類、その製造方法および特に積層安全ガラスに使用するフィルムの使用方法 - Google Patents
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Abstract
可塑化ポリビニルブチラールは、可塑剤として、少なくとも１種のアルキレンおよび／またはポリアルキレングリコールのジベンゾエートを含有する。この発明はまた上記可塑化ポリビニルブチラールの製造方法、それを成型用組成物製造に使用する方法、特に積層安全ガラスの例えば中間層として使用することができるフィルム製造に使用する方法を提供する。
Description
【技術分野】
【０００１】
この発明は、可塑化ポリビニルブチラール類、その製造方法および例えば積層安全ガラスにおける中間層に使用する所望の成型組成物、特にフィルムの製造のための用途に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
積層安全ガラス（ＬＳＧ）のためのフィルムを製造するためにポリビニルブチラール類（ＰＶＢ）を使用することは公知である。また、ポリビニルブチラール類を可塑化する必要があること、適切な可塑剤を添加しなければそのガラス転移温度が高くなりすぎることも知られている。特に、第一に、非可塑化ＰＶＢを加工してフィルムにする既知の押出法が使用できず、また第二に、得られたフィルムの要求される貫通抵抗が可塑剤を添加しなければ達成できないことも知られている。
【０００３】
ある種の要求はＰＶＢフィルム製造に適した可塑剤を使用することによって充足しなければならない。その中でも重要な性質としては、ＰＶＢに対する非常に良好な相溶性、高透明度（無色、曇りがないこと）、高沸点、低含水率ならびに高レベルの疎水性が挙げられる。
【０００４】
ＰＶＢに対する公知の可塑剤は、脂肪族モノーならびにジカルボン酸と、モノ−もしくは多価アルコールまたはオリゴアルキレングリコールエーテル類とのエステル類および種々のフタレート類である（特許文献１）。しかしながら、ジ−、トリ−もしくはテトラエチレングリコールと、脂肪族モノカルボン酸とのジエステルまたはジアルキルアジペート類を使用するのが好ましい。
【０００５】
特に好ましいことは、ポリエチレングリコールジ−２−エチルヘキサノエートを、そのＰＶＢとの良好な相溶性と低価格のために可塑剤として使用することである（例えば、特許文献２、３）。しかしながら、トリエチレングリコールジ−２−エチルヘキサノエートは、そのポリビニルアルコール含量（ＰＶＡ含量）が１９．５重量％以下のポリビニルブチラール類に対してだけ良好な相溶性を有する可塑剤であるという欠点を有している。
【０００６】
ジ−ならびにトリアルキレングリコールエーテル類のジベンゾエートが、ＰＶＢに対する特定のリン酸エステル含有可塑剤混合物の成分でおそらくあろうとの開示がある（特許文献４、５）。
【特許文献１】
ＵＳ−Ａ−５１３７９５４
【特許文献２】
ＤＥ−Ａ−２４５３７８０
【特許文献３】
ＷＯ ９７／２４２３０
【特許文献４】
ＤＥ−Ａ−２８２０７８０
【特許文献５】
ＵＳ−Ａ−２９５６９７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、ＰＶＢを可塑化でき、かつ、ＰＶＢに対して、特に、比較的高いポリビニルアルコール含量を有する比較的親水性のポリビニルブチラール類に対して非常に良好な相溶性を有する可塑剤を提供することを目的としている。更に、この発明の可塑剤は、ＰＶＢに対する既知の可塑剤よりもできるだけ低価格であるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
驚いたことに、アルキレンならびに／もしくはポリアルキレングリコール、特にジ−、トリ−ならびに／もしくはテトラアルキレングリコールのジベンゾエートが上記課題を達成し、通常ＰＶＢを可塑化するために使用されている化合物に比べて、ＰＶＢを可塑化する可塑剤として課せられた要請に著しく良好に合致することを見出した。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
したがって、この発明は、可塑剤として、少なくとも１種のアルキレンならびに／もしくはポリアルキレングリコールのジベンゾエートを含む可塑化ポリビニルブチラール類を提供する。
好ましい可塑剤としては、ジ−、トリ−もしくはテトラアルキレングリコールのジベンゾエート類が挙げられ、更に好ましいのはジアルキレングリコールのジベンゾエートであり、特に好ましいのはジプロピレングリコールのジベンゾエートである。
【００１０】
製造の結果、ジベンゾエート可塑剤はまた対応するモノベンゾエートからなっていてもよい。更に、ジベンゾエート可塑剤は、対応するモノアルキレングリコールの安息香酸エステルであってもよい。
【００１１】
この発明に使用する可塑剤はポリビニルブチラールとの相溶性が従来の可塑剤に比べて著しく良好である。先行文献に記載の可塑剤に比べて、この発明の可塑剤は、相溶性を増進し、押出の際の望ましくない現象を最小限にすることができる。
この結果は驚くべきもので、この発明に係るポリビニルブチラール類に存在する可塑剤は、ＰＶＢフィルム製造のために知られている既知のアルキレングリコールジエステル類（トリエチレングリコールジ−２−エチルヘキサノエートなどを含む）に対して、その化学構造においても、ＨＬＢ値（親水性／親油性バランス）として知られている親水性分子フラクションと疎水性分子フラクションの割合においても匹敵する。
【００１２】
また、ポリビニルブチラール類との非常に良好な相溶性は、１９．５重量％から１７．０重量％という狭い範囲のＰＶＡ含量（特許文献３）に限定されるものではなく、親水性が著しくより高いアセタールをも包含している。
例えば、出発物質として使用するポリビニルブチラール類のポリビニルアルコール含量は、好ましくは１０重量％から２５重量％、より好ましくは１６重量％から２３重量％である。
【００１３】
使用したポリビニルブチラール類のモル質量については何ら制限はない。しかしながら、好ましいのは、少なくとも５００００ｇ／ｍｏｌのモル質量を有するポリビニルブチラール類である。
【００１４】
出発物質として使用するポリビニルブチラール類のポリビニルアセテート含量は好ましくは０から２０重量％である。
【００１５】
この発明に係る可塑化ポリビニルブチラール類は、ポリビニルブチラール類の１００重量部に対して、好ましくは５重量部から９０重量部、より好ましくは１５重量部から８５重量部、更に好ましくは２５重量部から８０重量部までの可塑剤を含んでいるのがよい。
【００１６】
この発明に係る可塑化ポリビニルブチラール類中に存在する可塑剤はまた、既知の可塑剤、例えばトリエチレングリコールジ−２−エチルヘキサノエートに比べて著しく価格が有利である。このように有利なのは、その製造に安息香酸を使用しているからであって、この安息香酸は比較的長鎖の脂肪族カルボン酸に比べてその価格は著しく低いからである。
【００１７】
この発明に係る可塑化ポリビニルブチラール類の別の利点は、可塑剤が良好な相溶性を有していることからＰＶＢ中に高い割合で使用することができ、それによってガラス転移温度を低く設定することができることである。
【００１８】
この発明の可塑化ポリビニルブチラール類は、この発明のジベンゾエート可塑剤のほかに別の可塑剤を含んでいてもよく、つまり混合物であってもよいことである。この発明において使用できる別の可塑剤は、当業者に既知のいずれの可塑化化合物、例えば、モノ−もしくは多塩基酸、モノ−もしくは多価アルコールまたはアルキレンもしくはポリアルキレングリコールのエステルであってもよい。
【００１９】
好ましいその他の可塑剤の例としては、脂肪族ジオール、例えば、（ポリ）アルキレングリコール、もしくは、（ポリ）アルキレンポリオールと、脂肪族カルボン酸とのジエステル類、好ましくはポリアルキレングリコールのジエステル類、特にジ−、トリ−もしくはテトラアルキレングリコールと脂肪族（Ｃ６−Ｃ１０）カルボン酸とのジエステル類、ならびに脂肪族もしくは芳香族（Ｃ２−Ｃ１８）ジカルボン酸と脂肪族（Ｃ４−Ｃ１２）アルコールとのジエステル類、例えばフタレート類、好ましくはジヘキシルアジペート、ならびに上記エステル類の混合物が挙げられる。
【００２０】
追加の可塑剤の、可塑剤全体量に対する割合は、一般的には０ないし９９重量％、好ましくは０ないし８０重量％、より好ましくは０ないし５０重量％である。
【００２１】
更に、この発明の可塑化ポリビニルブチラール類は、通常の添加物、例えば離型剤、安定化剤、色素および／または顔料を含んでいてもよい。
【００２２】
この発明はまた、この発明に係る可塑化ポリビニルブチラール類を製造するための方法であって、少なくとも１種のジベンゾエート可塑剤、必要に応じて追加のその他の可塑剤を、ポリビニルブチラールと混合し均一化することからなる方法を提供する。この混合と均一化は、１工程でも、２つの隣接工程でも行うことができる。得られる混合物には、必要に応じて、他の添加物、例えば離型剤、安定化剤、色素および／または顔料が含まれていてもよい。
【００２３】
この混合と均一化方法は、当業者に公知で目的に適ったいずれの装置を用いても行うことができる。適切な装置の例としては、高温ならびに／もしくは過圧で操作可能なミキサー、混練機、押出機などが挙げられる。
【００２４】
この発明に係る可塑化ポリビニルブチラール類は所望の成型用組成物、特にフィルムを製造するために使用される。
したがって、この発明はまたこの発明の可塑化ポリビニルブチラール類からなる成型用組成物を提供し、特にこの発明の可塑化ポリビニルブチラール類からなるフィルムを提供する。
【００２５】
ポリビニルブチラールフィルムの製造方法は当業者にとっては既知である。例えば、この発明の可塑化ポリビニルブチラールを、例えばスロットダイを用いた押出成型、または流し込み成形などの加工を行うことにより直接フィルムにすることができる。この発明のフィルムは、その他の通常の添加物、例えば、抗酸化剤、ＵＶ安定化剤、色素、顔料ならびに離型剤を含んでいてもよい。
【００２６】
この発明のフィルムは、先行技術に比べて、望ましくない押出し現象を最小にすることができる。この発明のフィルムが相対的に低価格で製造することができることから、このフィルムは、フィルムの主要応用分野である積層安全ガラスの製造にとって非常に有利である。
【００２７】
したがって、この発明は更に積層安全ガラスを製造するためのフィルムの使用方法を提供する。
下記の例はこの発明をより詳細に説明するために記載するものであって、この発明を一切制限するものではない。
【００２８】
試験方法：
破断引張応力
破断引張応力測定前に、フィルムは２３℃相対湿度５０％で２４時間調整する。破断引張応力は、引張強度ならびに圧縮強度試験用機器（製造者：ＣａｄｉｓＧｂＲ；モデル：ＢＲＰ２０１）を用いてＤＩＮ５３４５５に準じて測定する。
【００２９】
メルトインデックス（ＭＦＲ１９０）
メルトインデックス測定前に、フィルムは２３℃相対湿度５０％で２４時間調整する。フィルムは、メルトインデックス試験機（製造者：Ｇｏｔｔｆｅｒｔ；モデル：ＭＰ−Ｄ）を用いて、２ｍｍダイを用いて１９０℃で負荷２．１６ｋｇの下でＩＳＯ１１３３に準じて測定する。
【００３０】
プランジャー（Ｐｕｍｍｅｌ）
プランジャー試験用試験試料は次のようにして作製する。フィルムはまず２３℃相対湿度５０％で２４時間調整する。フィルムは、２ｍｍフロートガラス上にフィルム対ガラス表面がＦ／Ｓｎ配向を有するように積層する。ガラスはコーティングする前に脱イオン水で洗浄する。積層窓ガラスは、カレンダーロールを用いて積層体を積層前オーブン中で４０℃から１００℃の温度で圧縮し、次いで積層体をオートクレーブ中で圧力１２バール、温度１４０℃で３０分間圧縮して作製する。
得られた積層安全ガラスから寸法１０×３０ｃｍ片の試験試料を切り出して作製してプランジャー試験を行う。試験試料は−１８℃で４時間放置し、４５度に傾けた支持体上に配置し、ガラスが粉々になるまで自動ハンマーで破壊する。衝撃配向は図１に示す通りである。結果は、図２に示すような０から１０までの標準プランジャースケールを用いて評価する。
【００３１】
剪断試験
剪断試験用試験試料は次のようにして作製する。フィルムはまず２３℃相対湿度５０％で２４時間調整する。フィルムは、２ｍｍフロートガラス上にフィルム対ガラス表面がＦ／Ｓｎ配向を有するように積層する。ガラスはコーティングする前に脱イオン水で洗浄する。積層窓ガラスは、カレンダーロールを用いて積層体を積層前オーブン中で４０℃から１００℃の温度で圧縮し、次いで積層体をオートクレーブ中で圧力１２バール、温度１４０℃で３０分間圧縮して作製する。
得られた積層安全ガラスから寸法１０×３０ｃｍ片の試験試料１０片を切り出して作製して剪断試験を行う。試験試料は、図３に示すような試料ホルダー中に４５度に傾けて把持し、その試料の上半分に対して真下からの連続上昇力を、その試料のガラスとフィルムとが剪断されて離型してしまうまで負荷する。剪断下での離型に必要な力は各例に対して１０個の試験試料の面積に基づいて決定し、標準化する。
【００３２】
ＰＶＢのポリビニルアルコール含量
ＰＶＢは過剰量の無水酢酸を含むピリジン溶液を用いてアセチル化する。反応後、過剰量の無水酢酸を水で加水分解し、得られた水酸化ナトリウム溶液を電位差計を用いて滴定する。ＰＶＯＨ含量は水酸化ナトリウム溶液の消費量から算定する。
【００３３】
ＰＶＢのポリビニルアセテート含量
ＰＶＢはベンジルアルコール／メタノール混合溶液に溶解する。アセチル基は過剰のアルコール性水酸化カリウムで鹸化する。過剰の水酸化カリウム溶液は塩酸で逆滴定する。ポリビニルアセテート含量は塩酸の消費量から算定する。
【００３４】
曇り、黄色度指数
光学測定用試験試料は次のようにして作製する。フィルムは２ｍｍフロートガラス（フォーマット：１０×３０ｃｍ）２枚の間に配置する。ガラスはコーティングする前に脱イオン水で洗浄する。積層安全ガラスの窓ガラスは、積層体を油圧機中で圧力１７バール、温度１５０℃で１分間加圧して作製する。
ガラス積層体の光学値は色彩測定機（製造者：ハンター・アソシエーツ；モデル：ＬａｂＳｃａｎ５１００）を用いて測定する。ガラスに対する値は、積層体の製造前に測定し、積層体の測定値から控除してフィルムの測定値を算定する。フィルムに対する値はフィルム厚０．７６ｍｍを基準として標準化する。
【００３５】
可塑剤の相溶性
可塑化ＰＶＢフィルムは１７０℃で自動プレスを用いて押圧し磨いてフィルム厚０．７６ｍｍにする。磨き用プレスからのフィルムから寸法１．５ｃｍ×１０ｃｍの試験試料を打ち抜いて作製し、飽和硫酸銅溶液を入れたテシケーター中に２３℃で保存する。
可塑剤の相溶性は２８日後に評価する。非相溶性がある場合には、可塑剤を押し出してフィルム表面上に液状フィルムもしくは小滴を形成する。
【００３６】
モル質量Ｍｗ
使用するポリビニルブチラール類のモル質量は、ＲＩ検出器を用いて、氷酢酸中でゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって決定する。検出値は、その絶対値が静光散乱によって決定されるＰＶＢ算出標準によって算出される。
【実施例】
【００３７】
合と押出し
種々のＰＶＯＨ残量を有するポリビニルブチラールは押出し前に種々の可塑剤と混合する。混合は研究所用ミキサー（製造者：Ｐａｐｅｎｍｅｉｅｒ、モデル：ＴＧＨＫＶ２０／ＫＧＵ６３；Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ、モデル：８２６８０１）を用いて行う。混合物の製造前に、ＵＶ安定化剤（例えば、Ｔｉｎｕｖｉｎ（商標）Ｐ；ＣｉｂａＳｐｅｃｉａｌｉｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓ）および離型剤は必要に応じて可塑剤に適宜溶解もしくは乳化する。ＰＶＢ／可塑剤の混合物は厚み０．８ｍｍの平らなフィルムに押出成型するのに使用する。実施例１ないし３、６、７および比較例１ａ〜ｅ、２ａ〜ｅ、３ａ〜ｅは、スロットダイを装着した１軸スクリュー押出機（製造者：ハーケ）を用いてメルト温度１５０℃で実施する。
実施例４、５ならびに比較例４、５は、メルトポンプとスロットダイを装着した同時回転スクリューを有するツインスクリュー押出機（製造者：ライストリッツ）を用いてメルト温度２００℃で実施する。
【００３８】
実施例１
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２２．０重量％、ポリビニルアセテート含量＝０．２重量％、Ｍｗ＝１０４３００ｇ／ｍｏｌ）２９０ｇと、ジプロピレングリコールジベンゾエート（＝ＤＰＧＤＢ）２１０ｇを使用した。
【００３９】
比較例１ａ
実施例１において、ＤＰＧＤＢの代りに、トリエチレングリコールビス−２−エチルブタノエート（＝３Ｇ６）２１０ｇを使用した。
【００４０】
比較例１ｂ
実施例１において、ＤＰＧＤＢの代りに、トリエチレングリコールビス−ｎ−ヘプタノエート（＝３Ｇ７）２１０ｇを使用した。
【００４１】
比較例１ｃ
実施例１において、ＤＰＧＤＢの代りに、トリエチレングリコールビス−２−エチルヘキサノエート（＝３Ｇ８）２１０ｇを使用した。
【００４２】
比較例１ｄ
実施例１において、ＤＰＧＤＢの代りに、テトラエチレングリコールビス−ｎ−ヘプタノエート（＝４Ｇ７）２１０ｇを使用した。
【００４３】
比較例１ｅ
実施例１において、ＤＰＧＤＢの代りに、ジヘキシルアジペ−ト（＝ＤＨＡ）２１０ｇを使用した。
【００４４】
実施例２
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２０．６重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０７０００ｇ／ｍｏｌ）２５５ｇと、ＤＰＧＤＢ２４５ｇを使用した。
【００４５】
比較例２ａ
実施例２において、ＤＰＧＤＢの代りに、３Ｇ６を２４５ｇ使用した。
【００４６】
比較例２ｂ
実施例２において、ＤＰＧＤＢの代りに、３Ｇ７を２４５ｇ使用した。
【００４７】
比較例２ｃ
実施例２において、ＤＰＧＤＢの代りに、３Ｇ８を２４５ｇ使用した。
【００４８】
比較例２ｄ
実施例２において、ＤＰＧＤＢの代りに、４Ｇ７を２４５ｇ使用した。
【００４９】
比較例２ｅ
実施例２において、ＤＰＧＤＢの代りに、ＤＨＡを２４５ｇ使用した。
【００５０】
実施例３
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝１８．９重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０８０００ｇ／ｍｏｌ）２４０ｇと、ＤＰＧＤＢ２６０ｇを使用した。
【００５１】
比較例３ａ
実施例３において、ＤＰＧＤＢの代りに、３Ｇ６を２６０ｇ使用した。
【００５２】
比較例３ｂ
実施例３において、ＤＰＧＤＢの代りに、３Ｇ７を２６０ｇ使用した。
【００５３】
比較例３ｃ
実施例３において、ＤＰＧＤＢの代りに、３Ｇ８を２６０ｇ使用した。
【００５４】
比較例３ｄ
実施例３において、ＤＰＧＤＢの代りに、４Ｇ７を２６０ｇ使用した。
【００５５】
比較例３ｅ
実施例２において、ＤＰＧＤＢの代りに、ＤＨＡを２６０ｇ使用した。
【００５６】
実施例１ないし３および比較例１ａ〜ｅ、２ａ〜ｅ、３ａ〜ｅは、ジプロピレングリコールジベンゾエートが可塑剤として著しい相溶性を有していること確認している（表１ないし３参照）。
【００５７】
【表１】
【００５８】
【表２】
【００５９】
【表３】
【００６０】
実施例４
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２０．６重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０７０００ｇ／ｍｏｌ）２１００ｇと、ＤＰＧＤＢ９００ｇと、ＴｉｎｕｖｉｎＰ４．５ｇを使用した。
【００６１】
比較例４
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２０．６重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０７０００ｇ／ｍｏｌ）を２２２０ｇ、３Ｇ７を７８０ｇ、ＴｉｎｕｖｉｎＰを４．５ｇ使用した。
【００６２】
実施例５
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２０．６重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０７０００ｇ／ｍｏｌ）２１００ｇと、ＤＰＧＤＢ）７８０ｇと、ＴｉｎｕｖｉｎＰ４．５ｇと、離型剤としての酢酸カリウムの２５％強度水溶液６ｇを使用した。
【００６３】
比較例５
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２０．６重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０７０００ｇ／ｍｏｌ）２２４７ｇと、ＤＨＡ７５３ｇと、ＴｉｎｕｖｉｎＰ４．５ｇと、離型剤としての酢酸カリウムの２５％強度水溶液６ｇを使用した。
【００６４】
実施例４、５および比較例４、５によって、フィルムが匹敵する流動学的性質（ＭＦＲ１９０値参照）を達成するためには、ＤＰＧＤＢを使用する場合には、標準の可塑剤を使用する場合よりもより多くの可塑剤が必要であることが確認された。驚いたことには、ＤＰＧＤＢを使用する場合により高い可塑剤含量が必要であるにもかかわらず、得られるフィルムは、標準可塑剤よりもより高い機械的強度とより高い接着値を有している（表４参照）。
【００６５】
【表４】
【００６６】
実施例６
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２０．５重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０４０００ｇ／ｍｏｌ）３５０ｇと、ＤＨＡ１００ｇと、ＤＰＧＤＢ５０ｇを使用した。
【００６７】
実施例７
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２０．５重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０４０００ｇ／ｍｏｌ）を３５０ｇ、３Ｇ７を１００ｇ、ＤＰＧＤＢを５０ｇ使用した。
【００６８】
実施例６および７によって、ＤＰＧＤＢと他の可塑剤との混合物もまた積層安全ガラスに対するＰＶＢフィルム製造に適していることが確認された。
【００６９】
【表５】
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】衝撃配向を示す図
【図２】プランジャ試験の結果を示す図
【図３】試験試料の把持状態を示す図
【０００１】
この発明は、可塑化ポリビニルブチラール類、その製造方法および例えば積層安全ガラスにおける中間層に使用する所望の成型組成物、特にフィルムの製造のための用途に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
積層安全ガラス（ＬＳＧ）のためのフィルムを製造するためにポリビニルブチラール類（ＰＶＢ）を使用することは公知である。また、ポリビニルブチラール類を可塑化する必要があること、適切な可塑剤を添加しなければそのガラス転移温度が高くなりすぎることも知られている。特に、第一に、非可塑化ＰＶＢを加工してフィルムにする既知の押出法が使用できず、また第二に、得られたフィルムの要求される貫通抵抗が可塑剤を添加しなければ達成できないことも知られている。
【０００３】
ある種の要求はＰＶＢフィルム製造に適した可塑剤を使用することによって充足しなければならない。その中でも重要な性質としては、ＰＶＢに対する非常に良好な相溶性、高透明度（無色、曇りがないこと）、高沸点、低含水率ならびに高レベルの疎水性が挙げられる。
【０００４】
ＰＶＢに対する公知の可塑剤は、脂肪族モノーならびにジカルボン酸と、モノ−もしくは多価アルコールまたはオリゴアルキレングリコールエーテル類とのエステル類および種々のフタレート類である（特許文献１）。しかしながら、ジ−、トリ−もしくはテトラエチレングリコールと、脂肪族モノカルボン酸とのジエステルまたはジアルキルアジペート類を使用するのが好ましい。
【０００５】
特に好ましいことは、ポリエチレングリコールジ−２−エチルヘキサノエートを、そのＰＶＢとの良好な相溶性と低価格のために可塑剤として使用することである（例えば、特許文献２、３）。しかしながら、トリエチレングリコールジ−２−エチルヘキサノエートは、そのポリビニルアルコール含量（ＰＶＡ含量）が１９．５重量％以下のポリビニルブチラール類に対してだけ良好な相溶性を有する可塑剤であるという欠点を有している。
【０００６】
ジ−ならびにトリアルキレングリコールエーテル類のジベンゾエートが、ＰＶＢに対する特定のリン酸エステル含有可塑剤混合物の成分でおそらくあろうとの開示がある（特許文献４、５）。
【特許文献１】
ＵＳ−Ａ−５１３７９５４
【特許文献２】
ＤＥ−Ａ−２４５３７８０
【特許文献３】
ＷＯ ９７／２４２３０
【特許文献４】
ＤＥ−Ａ−２８２０７８０
【特許文献５】
ＵＳ−Ａ−２９５６９７８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、ＰＶＢを可塑化でき、かつ、ＰＶＢに対して、特に、比較的高いポリビニルアルコール含量を有する比較的親水性のポリビニルブチラール類に対して非常に良好な相溶性を有する可塑剤を提供することを目的としている。更に、この発明の可塑剤は、ＰＶＢに対する既知の可塑剤よりもできるだけ低価格であるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
驚いたことに、アルキレンならびに／もしくはポリアルキレングリコール、特にジ−、トリ−ならびに／もしくはテトラアルキレングリコールのジベンゾエートが上記課題を達成し、通常ＰＶＢを可塑化するために使用されている化合物に比べて、ＰＶＢを可塑化する可塑剤として課せられた要請に著しく良好に合致することを見出した。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
したがって、この発明は、可塑剤として、少なくとも１種のアルキレンならびに／もしくはポリアルキレングリコールのジベンゾエートを含む可塑化ポリビニルブチラール類を提供する。
好ましい可塑剤としては、ジ−、トリ−もしくはテトラアルキレングリコールのジベンゾエート類が挙げられ、更に好ましいのはジアルキレングリコールのジベンゾエートであり、特に好ましいのはジプロピレングリコールのジベンゾエートである。
【００１０】
製造の結果、ジベンゾエート可塑剤はまた対応するモノベンゾエートからなっていてもよい。更に、ジベンゾエート可塑剤は、対応するモノアルキレングリコールの安息香酸エステルであってもよい。
【００１１】
この発明に使用する可塑剤はポリビニルブチラールとの相溶性が従来の可塑剤に比べて著しく良好である。先行文献に記載の可塑剤に比べて、この発明の可塑剤は、相溶性を増進し、押出の際の望ましくない現象を最小限にすることができる。
この結果は驚くべきもので、この発明に係るポリビニルブチラール類に存在する可塑剤は、ＰＶＢフィルム製造のために知られている既知のアルキレングリコールジエステル類（トリエチレングリコールジ−２−エチルヘキサノエートなどを含む）に対して、その化学構造においても、ＨＬＢ値（親水性／親油性バランス）として知られている親水性分子フラクションと疎水性分子フラクションの割合においても匹敵する。
【００１２】
また、ポリビニルブチラール類との非常に良好な相溶性は、１９．５重量％から１７．０重量％という狭い範囲のＰＶＡ含量（特許文献３）に限定されるものではなく、親水性が著しくより高いアセタールをも包含している。
例えば、出発物質として使用するポリビニルブチラール類のポリビニルアルコール含量は、好ましくは１０重量％から２５重量％、より好ましくは１６重量％から２３重量％である。
【００１３】
使用したポリビニルブチラール類のモル質量については何ら制限はない。しかしながら、好ましいのは、少なくとも５００００ｇ／ｍｏｌのモル質量を有するポリビニルブチラール類である。
【００１４】
出発物質として使用するポリビニルブチラール類のポリビニルアセテート含量は好ましくは０から２０重量％である。
【００１５】
この発明に係る可塑化ポリビニルブチラール類は、ポリビニルブチラール類の１００重量部に対して、好ましくは５重量部から９０重量部、より好ましくは１５重量部から８５重量部、更に好ましくは２５重量部から８０重量部までの可塑剤を含んでいるのがよい。
【００１６】
この発明に係る可塑化ポリビニルブチラール類中に存在する可塑剤はまた、既知の可塑剤、例えばトリエチレングリコールジ−２−エチルヘキサノエートに比べて著しく価格が有利である。このように有利なのは、その製造に安息香酸を使用しているからであって、この安息香酸は比較的長鎖の脂肪族カルボン酸に比べてその価格は著しく低いからである。
【００１７】
この発明に係る可塑化ポリビニルブチラール類の別の利点は、可塑剤が良好な相溶性を有していることからＰＶＢ中に高い割合で使用することができ、それによってガラス転移温度を低く設定することができることである。
【００１８】
この発明の可塑化ポリビニルブチラール類は、この発明のジベンゾエート可塑剤のほかに別の可塑剤を含んでいてもよく、つまり混合物であってもよいことである。この発明において使用できる別の可塑剤は、当業者に既知のいずれの可塑化化合物、例えば、モノ−もしくは多塩基酸、モノ−もしくは多価アルコールまたはアルキレンもしくはポリアルキレングリコールのエステルであってもよい。
【００１９】
好ましいその他の可塑剤の例としては、脂肪族ジオール、例えば、（ポリ）アルキレングリコール、もしくは、（ポリ）アルキレンポリオールと、脂肪族カルボン酸とのジエステル類、好ましくはポリアルキレングリコールのジエステル類、特にジ−、トリ−もしくはテトラアルキレングリコールと脂肪族（Ｃ６−Ｃ１０）カルボン酸とのジエステル類、ならびに脂肪族もしくは芳香族（Ｃ２−Ｃ１８）ジカルボン酸と脂肪族（Ｃ４−Ｃ１２）アルコールとのジエステル類、例えばフタレート類、好ましくはジヘキシルアジペート、ならびに上記エステル類の混合物が挙げられる。
【００２０】
追加の可塑剤の、可塑剤全体量に対する割合は、一般的には０ないし９９重量％、好ましくは０ないし８０重量％、より好ましくは０ないし５０重量％である。
【００２１】
更に、この発明の可塑化ポリビニルブチラール類は、通常の添加物、例えば離型剤、安定化剤、色素および／または顔料を含んでいてもよい。
【００２２】
この発明はまた、この発明に係る可塑化ポリビニルブチラール類を製造するための方法であって、少なくとも１種のジベンゾエート可塑剤、必要に応じて追加のその他の可塑剤を、ポリビニルブチラールと混合し均一化することからなる方法を提供する。この混合と均一化は、１工程でも、２つの隣接工程でも行うことができる。得られる混合物には、必要に応じて、他の添加物、例えば離型剤、安定化剤、色素および／または顔料が含まれていてもよい。
【００２３】
この混合と均一化方法は、当業者に公知で目的に適ったいずれの装置を用いても行うことができる。適切な装置の例としては、高温ならびに／もしくは過圧で操作可能なミキサー、混練機、押出機などが挙げられる。
【００２４】
この発明に係る可塑化ポリビニルブチラール類は所望の成型用組成物、特にフィルムを製造するために使用される。
したがって、この発明はまたこの発明の可塑化ポリビニルブチラール類からなる成型用組成物を提供し、特にこの発明の可塑化ポリビニルブチラール類からなるフィルムを提供する。
【００２５】
ポリビニルブチラールフィルムの製造方法は当業者にとっては既知である。例えば、この発明の可塑化ポリビニルブチラールを、例えばスロットダイを用いた押出成型、または流し込み成形などの加工を行うことにより直接フィルムにすることができる。この発明のフィルムは、その他の通常の添加物、例えば、抗酸化剤、ＵＶ安定化剤、色素、顔料ならびに離型剤を含んでいてもよい。
【００２６】
この発明のフィルムは、先行技術に比べて、望ましくない押出し現象を最小にすることができる。この発明のフィルムが相対的に低価格で製造することができることから、このフィルムは、フィルムの主要応用分野である積層安全ガラスの製造にとって非常に有利である。
【００２７】
したがって、この発明は更に積層安全ガラスを製造するためのフィルムの使用方法を提供する。
下記の例はこの発明をより詳細に説明するために記載するものであって、この発明を一切制限するものではない。
【００２８】
試験方法：
破断引張応力
破断引張応力測定前に、フィルムは２３℃相対湿度５０％で２４時間調整する。破断引張応力は、引張強度ならびに圧縮強度試験用機器（製造者：ＣａｄｉｓＧｂＲ；モデル：ＢＲＰ２０１）を用いてＤＩＮ５３４５５に準じて測定する。
【００２９】
メルトインデックス（ＭＦＲ１９０）
メルトインデックス測定前に、フィルムは２３℃相対湿度５０％で２４時間調整する。フィルムは、メルトインデックス試験機（製造者：Ｇｏｔｔｆｅｒｔ；モデル：ＭＰ−Ｄ）を用いて、２ｍｍダイを用いて１９０℃で負荷２．１６ｋｇの下でＩＳＯ１１３３に準じて測定する。
【００３０】
プランジャー（Ｐｕｍｍｅｌ）
プランジャー試験用試験試料は次のようにして作製する。フィルムはまず２３℃相対湿度５０％で２４時間調整する。フィルムは、２ｍｍフロートガラス上にフィルム対ガラス表面がＦ／Ｓｎ配向を有するように積層する。ガラスはコーティングする前に脱イオン水で洗浄する。積層窓ガラスは、カレンダーロールを用いて積層体を積層前オーブン中で４０℃から１００℃の温度で圧縮し、次いで積層体をオートクレーブ中で圧力１２バール、温度１４０℃で３０分間圧縮して作製する。
得られた積層安全ガラスから寸法１０×３０ｃｍ片の試験試料を切り出して作製してプランジャー試験を行う。試験試料は−１８℃で４時間放置し、４５度に傾けた支持体上に配置し、ガラスが粉々になるまで自動ハンマーで破壊する。衝撃配向は図１に示す通りである。結果は、図２に示すような０から１０までの標準プランジャースケールを用いて評価する。
【００３１】
剪断試験
剪断試験用試験試料は次のようにして作製する。フィルムはまず２３℃相対湿度５０％で２４時間調整する。フィルムは、２ｍｍフロートガラス上にフィルム対ガラス表面がＦ／Ｓｎ配向を有するように積層する。ガラスはコーティングする前に脱イオン水で洗浄する。積層窓ガラスは、カレンダーロールを用いて積層体を積層前オーブン中で４０℃から１００℃の温度で圧縮し、次いで積層体をオートクレーブ中で圧力１２バール、温度１４０℃で３０分間圧縮して作製する。
得られた積層安全ガラスから寸法１０×３０ｃｍ片の試験試料１０片を切り出して作製して剪断試験を行う。試験試料は、図３に示すような試料ホルダー中に４５度に傾けて把持し、その試料の上半分に対して真下からの連続上昇力を、その試料のガラスとフィルムとが剪断されて離型してしまうまで負荷する。剪断下での離型に必要な力は各例に対して１０個の試験試料の面積に基づいて決定し、標準化する。
【００３２】
ＰＶＢのポリビニルアルコール含量
ＰＶＢは過剰量の無水酢酸を含むピリジン溶液を用いてアセチル化する。反応後、過剰量の無水酢酸を水で加水分解し、得られた水酸化ナトリウム溶液を電位差計を用いて滴定する。ＰＶＯＨ含量は水酸化ナトリウム溶液の消費量から算定する。
【００３３】
ＰＶＢのポリビニルアセテート含量
ＰＶＢはベンジルアルコール／メタノール混合溶液に溶解する。アセチル基は過剰のアルコール性水酸化カリウムで鹸化する。過剰の水酸化カリウム溶液は塩酸で逆滴定する。ポリビニルアセテート含量は塩酸の消費量から算定する。
【００３４】
曇り、黄色度指数
光学測定用試験試料は次のようにして作製する。フィルムは２ｍｍフロートガラス（フォーマット：１０×３０ｃｍ）２枚の間に配置する。ガラスはコーティングする前に脱イオン水で洗浄する。積層安全ガラスの窓ガラスは、積層体を油圧機中で圧力１７バール、温度１５０℃で１分間加圧して作製する。
ガラス積層体の光学値は色彩測定機（製造者：ハンター・アソシエーツ；モデル：ＬａｂＳｃａｎ５１００）を用いて測定する。ガラスに対する値は、積層体の製造前に測定し、積層体の測定値から控除してフィルムの測定値を算定する。フィルムに対する値はフィルム厚０．７６ｍｍを基準として標準化する。
【００３５】
可塑剤の相溶性
可塑化ＰＶＢフィルムは１７０℃で自動プレスを用いて押圧し磨いてフィルム厚０．７６ｍｍにする。磨き用プレスからのフィルムから寸法１．５ｃｍ×１０ｃｍの試験試料を打ち抜いて作製し、飽和硫酸銅溶液を入れたテシケーター中に２３℃で保存する。
可塑剤の相溶性は２８日後に評価する。非相溶性がある場合には、可塑剤を押し出してフィルム表面上に液状フィルムもしくは小滴を形成する。
【００３６】
モル質量Ｍｗ
使用するポリビニルブチラール類のモル質量は、ＲＩ検出器を用いて、氷酢酸中でゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）によって決定する。検出値は、その絶対値が静光散乱によって決定されるＰＶＢ算出標準によって算出される。
【実施例】
【００３７】
合と押出し
種々のＰＶＯＨ残量を有するポリビニルブチラールは押出し前に種々の可塑剤と混合する。混合は研究所用ミキサー（製造者：Ｐａｐｅｎｍｅｉｅｒ、モデル：ＴＧＨＫＶ２０／ＫＧＵ６３；Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ、モデル：８２６８０１）を用いて行う。混合物の製造前に、ＵＶ安定化剤（例えば、Ｔｉｎｕｖｉｎ（商標）Ｐ；ＣｉｂａＳｐｅｃｉａｌｉｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓ）および離型剤は必要に応じて可塑剤に適宜溶解もしくは乳化する。ＰＶＢ／可塑剤の混合物は厚み０．８ｍｍの平らなフィルムに押出成型するのに使用する。実施例１ないし３、６、７および比較例１ａ〜ｅ、２ａ〜ｅ、３ａ〜ｅは、スロットダイを装着した１軸スクリュー押出機（製造者：ハーケ）を用いてメルト温度１５０℃で実施する。
実施例４、５ならびに比較例４、５は、メルトポンプとスロットダイを装着した同時回転スクリューを有するツインスクリュー押出機（製造者：ライストリッツ）を用いてメルト温度２００℃で実施する。
【００３８】
実施例１
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２２．０重量％、ポリビニルアセテート含量＝０．２重量％、Ｍｗ＝１０４３００ｇ／ｍｏｌ）２９０ｇと、ジプロピレングリコールジベンゾエート（＝ＤＰＧＤＢ）２１０ｇを使用した。
【００３９】
比較例１ａ
実施例１において、ＤＰＧＤＢの代りに、トリエチレングリコールビス−２−エチルブタノエート（＝３Ｇ６）２１０ｇを使用した。
【００４０】
比較例１ｂ
実施例１において、ＤＰＧＤＢの代りに、トリエチレングリコールビス−ｎ−ヘプタノエート（＝３Ｇ７）２１０ｇを使用した。
【００４１】
比較例１ｃ
実施例１において、ＤＰＧＤＢの代りに、トリエチレングリコールビス−２−エチルヘキサノエート（＝３Ｇ８）２１０ｇを使用した。
【００４２】
比較例１ｄ
実施例１において、ＤＰＧＤＢの代りに、テトラエチレングリコールビス−ｎ−ヘプタノエート（＝４Ｇ７）２１０ｇを使用した。
【００４３】
比較例１ｅ
実施例１において、ＤＰＧＤＢの代りに、ジヘキシルアジペ−ト（＝ＤＨＡ）２１０ｇを使用した。
【００４４】
実施例２
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２０．６重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０７０００ｇ／ｍｏｌ）２５５ｇと、ＤＰＧＤＢ２４５ｇを使用した。
【００４５】
比較例２ａ
実施例２において、ＤＰＧＤＢの代りに、３Ｇ６を２４５ｇ使用した。
【００４６】
比較例２ｂ
実施例２において、ＤＰＧＤＢの代りに、３Ｇ７を２４５ｇ使用した。
【００４７】
比較例２ｃ
実施例２において、ＤＰＧＤＢの代りに、３Ｇ８を２４５ｇ使用した。
【００４８】
比較例２ｄ
実施例２において、ＤＰＧＤＢの代りに、４Ｇ７を２４５ｇ使用した。
【００４９】
比較例２ｅ
実施例２において、ＤＰＧＤＢの代りに、ＤＨＡを２４５ｇ使用した。
【００５０】
実施例３
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝１８．９重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０８０００ｇ／ｍｏｌ）２４０ｇと、ＤＰＧＤＢ２６０ｇを使用した。
【００５１】
比較例３ａ
実施例３において、ＤＰＧＤＢの代りに、３Ｇ６を２６０ｇ使用した。
【００５２】
比較例３ｂ
実施例３において、ＤＰＧＤＢの代りに、３Ｇ７を２６０ｇ使用した。
【００５３】
比較例３ｃ
実施例３において、ＤＰＧＤＢの代りに、３Ｇ８を２６０ｇ使用した。
【００５４】
比較例３ｄ
実施例３において、ＤＰＧＤＢの代りに、４Ｇ７を２６０ｇ使用した。
【００５５】
比較例３ｅ
実施例２において、ＤＰＧＤＢの代りに、ＤＨＡを２６０ｇ使用した。
【００５６】
実施例１ないし３および比較例１ａ〜ｅ、２ａ〜ｅ、３ａ〜ｅは、ジプロピレングリコールジベンゾエートが可塑剤として著しい相溶性を有していること確認している（表１ないし３参照）。
【００５７】
【表１】
【００５８】
【表２】
【００５９】
【表３】
【００６０】
実施例４
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２０．６重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０７０００ｇ／ｍｏｌ）２１００ｇと、ＤＰＧＤＢ９００ｇと、ＴｉｎｕｖｉｎＰ４．５ｇを使用した。
【００６１】
比較例４
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２０．６重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０７０００ｇ／ｍｏｌ）を２２２０ｇ、３Ｇ７を７８０ｇ、ＴｉｎｕｖｉｎＰを４．５ｇ使用した。
【００６２】
実施例５
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２０．６重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０７０００ｇ／ｍｏｌ）２１００ｇと、ＤＰＧＤＢ）７８０ｇと、ＴｉｎｕｖｉｎＰ４．５ｇと、離型剤としての酢酸カリウムの２５％強度水溶液６ｇを使用した。
【００６３】
比較例５
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２０．６重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０７０００ｇ／ｍｏｌ）２２４７ｇと、ＤＨＡ７５３ｇと、ＴｉｎｕｖｉｎＰ４．５ｇと、離型剤としての酢酸カリウムの２５％強度水溶液６ｇを使用した。
【００６４】
実施例４、５および比較例４、５によって、フィルムが匹敵する流動学的性質（ＭＦＲ１９０値参照）を達成するためには、ＤＰＧＤＢを使用する場合には、標準の可塑剤を使用する場合よりもより多くの可塑剤が必要であることが確認された。驚いたことには、ＤＰＧＤＢを使用する場合により高い可塑剤含量が必要であるにもかかわらず、得られるフィルムは、標準可塑剤よりもより高い機械的強度とより高い接着値を有している（表４参照）。
【００６５】
【表４】
【００６６】
実施例６
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２０．５重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０４０００ｇ／ｍｏｌ）３５０ｇと、ＤＨＡ１００ｇと、ＤＰＧＤＢ５０ｇを使用した。
【００６７】
実施例７
ＰＶＢ（ポリビニルアルコール含量＝２０．５重量％、ポリビニルアセテート含量＝１．１重量％、Ｍｗ＝１０４０００ｇ／ｍｏｌ）を３５０ｇ、３Ｇ７を１００ｇ、ＤＰＧＤＢを５０ｇ使用した。
【００６８】
実施例６および７によって、ＤＰＧＤＢと他の可塑剤との混合物もまた積層安全ガラスに対するＰＶＢフィルム製造に適していることが確認された。
【００６９】
【表５】
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】衝撃配向を示す図
【図２】プランジャ試験の結果を示す図
【図３】試験試料の把持状態を示す図
Claims (11)
- 可塑剤として、少なくとも１種のアルキレンおよび／またはポリアルキレングリコールのジベンゾエートと、脂肪族ジオール、（ポリ）アルキレンジオールまたは（ポリ）アルキレンポリオールと脂肪族カルボン酸とのジエステルならびに脂肪族もしくは芳香族（Ｃ２−Ｃ１８）ジカルボン酸と脂肪族（Ｃ４−Ｃ１２）アルコールとのジエステルからなる群から選択される少なくとも１種のその他の可塑剤との混合物からなることを特徴とする可塑化ポリビニルブチラール。
- 請求項１に記載の可塑化ポリビニルブチラールにおいて、前記可塑剤がジ−、トリ−ならびに／もしくはテトラアルキレングリコールのジベンゾエートであることを特徴とする可塑化ポリビニルブチラール。
- 請求項１または２に記載の可塑化ポリビニルブチラールにおいて、前記可塑剤がジアルキレングリコールのジベンゾエートであることを特徴とする可塑化ポリビニルブチラール。
- 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の可塑化ポリビニルブチラールにおいて、前記可塑剤がジプロピレングリコールジベンゾエートであることを特徴とする可塑化ポリビニルブチラール。
- 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の可塑化ポリビニルブチラールにおいて、前記アルキレンおよび／またはポリアルキレングリコールのジベンゾエートが、ポリビニルブチラールの１００重量部に対して、５ないし９０重量部からなることを特徴とする可塑化ポリビニルブチラール。
- 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の可塑化ポリビニルブチラールにおいて、その他の可塑剤が、ジ−、トリ−ならびに／もしくはテトラアルキレングリコールと脂肪族（Ｃ６−Ｃ１０）カルボン酸とのジベンゾエートまたはジヘキシルアジペートであることを特徴とする可塑化ポリビニルブチラール。
- 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の可塑化ポリビニルブチラールの製造方法であって、該方法が、少なくとも１種のジベンゾエート可塑剤と、追加の他の可塑剤を、ポリビニルブチラールと混合し均一化することを特徴とする製造方法。
- 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の可塑化ポリビニルブチラールを成型用組成物製造のために使用することを特徴とする方法。
- 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の可塑化ポリビニルブチラールをフィルム製造のために使用することを特徴とする方法。
- 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の可塑化ポリビニルブチラールからなることを特徴とするフィルム。
- 請求項１０に記載のフィルムを積層安全ガラスの製造のために使用することを特徴とする使用方法。
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