JP2005511881A - 減少した自己粘着性を有する複合安全ガラス用フィルム - Google Patents

減少した自己粘着性を有する複合安全ガラス用フィルム Download PDF

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Abstract

複合安全ガラスに中間層として適した、部分アセタール化ポリビニルアルコール、特にPVBを基礎とする可塑剤含有フィルムは必要なガラスに対するすぐれた粘着力のほかに好ましくない自己粘着性(粘着傾向)を示す。自己粘着性を低下する添加剤として0.001〜0.1質量%の量のペンタエリスリットエステルの使用が提案される。この添加剤はガラスに対するフィルムの粘着を変動しない。本発明は複合安全ガラスを製造するためのフィルムの製造に使用される。積層または巻き上げるためのフィルムの冷却の必要性が大きく回避される。

Description

2個のガラス板およびガラス板を接合する、可塑剤含有部分アセタール化ポリビニルアルコール、有利にポリビニルブチラール(PVB)からなる接着フィルムからなる複合安全ガラスは自動車にフロントガラスとして使用され、場合により1個のガラス板が主に非晶質ポリアミド、透明なPMMA、ポリカーボネートまたはポリエステルからなるプラスチックシートに交換されていてもよい。これらの珪酸ガラス/珪酸ガラスまたは珪酸ガラス/プラスチック複合体は建築分野に、例えば窓ガラスとしてまたは仕切り壁として使用され、場合により複合体の使用に応じて、例えば防弾ガラスとして、多層複合体、すなわち2個以上の自立する層からなる複合体が使用される。
建築分野の複合安全ガラスは一般にガラスと接着フィルムのできるだけ高い接着力を有することを目的とするが、自動車の複合安全ガラスには高すぎない所定の接着が好ましい。複合安全ガラスは一般に2個のガラス板およびガラス板を接合する接着フィルムからなる。
複合安全ガラスを製造するための接着フィルムは一般に押し出され、スロットダイで成形後に巻いて大きいロールを形成する。接着フィルム、以下にPVBフィルムと省略して使用される接着フィルムはガラスだけでなく隣接するロール上の巻き層に対しても良好な接着を有する。この特性は粘着傾向と呼ばれ、特に巻く間またはほどく間のフィルムの取り扱いを更に困難にする。可塑剤含有PVBはロールの形だけでなく削られたスタックの形で販売され(ブランクとして知られている)、粘着傾向が同様に好ましくない。
この明細書でポリビニルブチラール(PVB)の語を使用する場合は、適用に関係した特性が(可塑剤含有)ポリビニルブチラールの特性に類似するポリマーを含む。これらの例はエチレン−酢酸ビニルおよび所定の他のエチレンコポリマーである。この場合に適当であるとみなされる特性は特に表面の粘着、軟らかさおよび室温でのゴム弾性である。
ドイツ特許第1704568号は予め所望の含水量を備えたPVBフィルムを、分離層として作用する、場合により艶消しポリオレフィンフィルムからなるインサートと一緒に巻き、空気および湿分を排除するために得られたロールを包装することにより可塑剤含有艶消し面のポリビニルブチラールフィルムを製造する方法を記載する。しかしこのセパレーターフィルムの使用はかなり不便である。
ドイツ特許第1927936号は洗浄後に2つの粗い表面を有するフィルムを生じる、低い粘着性の可塑剤含有ポリビニルブチラールフィルムを製造する方法を記載する。このためにフィルムを、押出後または場合によりその表面を温めた後のなお暖かい間に、フィルムに関して不活性であり、水溶性であり、非吸湿性であり、有利に結晶質であり、無色である物質と一緒に粉末にし、これらを熱および圧力の適用により、フィルムに固定する。しかしこの方法はきわめて複雑である。
可塑剤含有ポリビニルブチラールフィルムの粘着を一時的に減少する試みに特定の表面エンボス加工または特定の表面構造を形成する他の方法を使用する多くの発明が存在する(例えば欧州特許第0710545号、欧州特許第0185863号)。しかし生じる効果は通常の周囲温度で巻きフィルムを搬送するために一般に不十分である。表面の特性が最適にされたとしても、PVBフィルムのロールがほとんど常にセパレーターフィルムを有してまたはチルドフィルムとして知られた形で供給される。このためにフィルムを巻く前に4〜10℃の温度に冷却する。更に処理するまで完成した巻きフィルムを搬送する間、10℃以下の温度で連続的冷却を維持しなければならない。
PVB樹脂の変性によりまたは可塑剤の変性によりまたは粘着を減少する物質の添加によりPVBフィルムの粘着傾向を減少する多くの試みが開示されている(米国特許第4999078号、欧州特許第0067022号)。しかしこれらの方法の欠点は、一般に引き続く積層化の間にガラスに対するフィルムの粘着が同様に影響されるかまたは複雑化した冷却の要求を回避するために不十分であることである。これらの方法の他の欠点は変性したPVB樹脂および可塑剤がきわめて限られた使用可能性を有することである。これらの変更案はまだ市場で受け入れられていない。
本発明の課題は、複合安全ガラスに中間層として適しており、部分アセタール化ポリビニルアルコールを基礎とする可塑剤含有フィルムを提供することであり、更に複合安全ガラスに中間層として適しており、前記の欠点を有しないこのフィルムを有する複合安全ガラスを提供することである。
本発明の核心はそれ自体に対するフィルムの粘着を阻止する所定のペンタエリスリトールエステルの使用である。
意想外にも、所定のペンタエリスリトールエステルがきわめて低い濃度でも、積層後にガラスに対する粘着を損なわずに、可塑化されたポリビニルブチラールフィルムの自己粘着性のかなりの低下を生じるために適していることが見出された。フィルムの他のすべての特性、例えばフィルムの機械的特性または高い透明度が変化せずに完全に維持される。
本発明に特に適した添加剤であることが判明したペンタエリスリトールエステルはペンタエリスリトールテトラステアレートおよびペンタエリスリトール(モノ−、ジ−またはトリ−)アジペートステアレートであり、後者が特に異性体混合物の形で適している。
本発明により使用されるペンタエリスリトールエステルは四価アルコールであるペンタエリスリトールのエステルであり、この場合に1個以上のアルコール基が一塩基性または多塩基性カルボン酸により置換されていてもよい。エステル化に使用される酸は有利に比較的長い鎖の酸、特に12〜21個の炭素原子を有する酸である。有利なペンタエリスリトールエステルは請求項2〜5に記載されている。
有利なペンタエリスリトールエステル0.002〜0.005質量%、すなわち20〜50ppmの量ですでに検出可能な粘着防止効果が示される。使用されるその量は有利にそれぞれフィルムの質量に対して0.01〜0.1質量%である。1質量%より多くの量を使用する場合は、フィルムにくもりの危険が存在し、従って複合安全ガラスに中間層としてペンタエリスリトールエステルの高い含量を有するフィルムの使用は一般に回避されるべきである。
特に有利であると判明した方法は、使用される可塑剤にペンタエリスリトールエステルの添加される量を分散することにより開始するかまたは前記エステルが可塑剤に溶解する場合は可塑剤に前記エステルを溶解することである。引き続きフィルムを自体公知方法で、例えば欧州特許第0185863号によりスロットダイを使用する押出により製造する。ペンタエリスリトールエステルが溶解しない場合は、前記エステルを押出工程中に押出機内で溶融し、溶融物内部に均一に分配する。
適当な可塑剤はまず技術水準から公知の任意の可塑剤、特に多塩基性酸のエステル、多価アルコールのエステルまたはオリゴエーテルグリコールのエステル、例えばアジピン酸エステル、セバシン酸エステルまたはフタル酸エステルであり、特にジ−n−ヘキシルアジペート、ジブチルセバセート、ジオクチルフタレート、線状または分枝状脂肪族カルボン酸とジ−、トリ−またはテトラグリコールのエステルおよびこれらのエステルの混合物である。標準的な可塑剤は有利に脂肪族ジオールと長鎖脂肪族カルボン酸のエステル、特にトリエチレングリコールと2−エチル酪酸またはn−ヘプタン酸のような脂肪族C〜C10−カルボン酸のエステルである。ジ−n−ヘキシルアジペート(DHA)、ジブチルセバセート(DBS)、ジオクチルフタレート(DOP)、線状または分枝状脂肪族カルボン酸とジ−、トリ−またはテトラグリコールのエステル、特にトリエチレングリコールビス(2−エチルブチレート)(3GH)、トリエチレングリコールビス(n−ヘプタノエート)(3G7)、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)、テトラエチレングリコールビス(n−ヘプタノエート)(4G7)からなる群からの1種以上の可塑剤が特に有利である。
しかし本発明により使用されるペンタエリスリトールエステルは、例えばフィルムの良好な音響防止を生じる特殊な可塑剤の使用を可能にし、前記可塑剤はドイツ特許第19938159号に記載され、その内容はすべて本発明に属する。これらの中で特に、
・一般式:HO−(R−O)−H
(Rはアルキレンであり、nは5より大きい)
で表されるポリアルキレングリコール
・一般式:
HO−(CH−CH−O)−(CH−CH(CH)−O)−H
(nは2より大きく、mは3より大きく、n+mは25より小さい)
で表される、エチレングリコールおよびプロピレングリコールからなるブロックコポリマー
・一般式:
O−(CH−CH−O)−(CH−CH(CH)−O)−Hまたは
HO−(CH−CH−O)−(CH−CH(CH)−O)−R
(nは2より大きく、mは3より大きく、n+mは25より小さく、Rは有機基である)で表される、エチレングリコールおよびプロピレングリコールからなるブロックコポリマーの誘導体
・一般式R−O−(R−O)−H
(Rはアルキレンであり、nは2以下であり、
ポリアルキレングリコールの2つの末端ヒドロキシル基の一方の水素は有機基Rにより置換されている)で表されるポリアルキレングリコールの誘導体
・一般式R−O−(R−O)−R
(Rはアルキレンであり、nは5より大きく、ポリアルキレングリコールの末端ヒドロキシル基の水素はそれぞれ有機基RおよびRにより置換されている)で表されるポリアルキレングリコールの誘導体
からなる可塑剤の群が挙げられる。
これらの特殊な可塑剤は有利に1種以上の標準的な可塑剤と組み合わせて使用する。
本発明のペンタエリスリトールエステルを使用しない場合に、これらの特殊な可塑剤は一般に特に高い粘着特性を有するフィルムを生じ、結果として引き続く積層および特に巻く間およびほどく間の取り扱いに特に問題を生じる。本発明により使用されるペンタエリスリトールエステルは共同作用により、部分的アセタール化ポリビニルアルコールを基礎とする、内在的に特に粘着性であるこれらのフィルムの粘着性を低下し、従ってその使用は特にこれらの可塑剤を有するフィルムに勧められる。
可塑化された部分アセタール化ポリビニルアルコール樹脂は有利に樹脂100質量部に対して25〜45質量部、特に有利に30〜40質量部の可塑剤を有する。可塑剤のかなり高い含量がフィルムの自己粘着性を高めることは知られている。しかし本発明により使用されるペンタエリスリトールエステルを使用する場合に、かなり多くの量の可塑剤を使用することが可能であるが、可塑剤は前記エステルの添加がない場合にもはや処理できない。
部分アセタール化ポリビニルアルコールは公知方法で加水分解されたポリビニルエステルのアセタール化により製造する。使用できるアルデヒドの例はホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒド等であり、有利にブチルアルデヒドである。有利なポリビニルブチラール樹脂は10〜25質量%、有利に17〜23質量%、特に有利に19〜21質量%のビニルアルコール残留物を有する。場合によりポリビニルブチラールは更に0〜20質量%、有利に0.5〜2.5質量%のアセテート残留物を有する。
フィルムの含水量は有利に0.15〜0.8質量%、特に0.2〜0.5質量%に調節する。
本発明により使用されるペンタエリスリトールエステルの実質的な利点は、第1に部分アセタール化ポリビニルアルコールを基礎とする、複合安全ガラスに中間層として適する可塑剤含有フィルムの自己粘着力のかなりの低下であり、第2にガラスに対するフィルムの粘着が損なわれないことである。
自己粘着性(粘着力)を定量化するために、EP0067022B2号からT剥離強度試験が知られている。この場合に3cm×10cmの寸法の試験すべきフィルムの2つの条片を20℃の温度で48時間60Nの負荷をかけて重ねる。引き続きこれらの条片を500mm/分の所定の速度で2×90°の角度で引き離し、この間に剥離力を測定する。更に詳しい詳細に関してはEP0067022B2のT剥離強度試験の説明を参照のこと。
このT剥離強度試験は本発明により使用されるペンタエリスリトールエステルの効果に必要な最低量を決定するために特に適している。ペンタエリスリトールエステルの使用される濃度は有利に少なくとも20%、特に少なくとも50%、特に有利に少なくとも90%の剥離力の低下を生じる濃度である。
無機ガラスに対するPVBフィルムの粘着を評価するために、圧縮剪断試験として知られている試験をDE19756274A1号により行う。試験体を製造するために、試験すべき粘着性PVBフィルムを厚さ4mm、300mm×300mmの2つの平坦な珪酸ガラス板の間に配置し、ガラス予備複合体を製造するために炉内でカレンダーロールを使用して空気を抜き、ガラス予備複合体を生じ、引き続きオートクレーブ内で140℃の温度で30分間12バールの圧力で圧縮して平坦な複合安全ガラスを得る。得られた複合安全ガラスから25.4mm×25.4mmの寸法の10個の試験体を切り抜く。これらをDE19756274A1号の図1に示されている2成分試験装置に45°の角度で固定する。剪断により試験体内部に、すなわち試験すべき複合安全ガラス板内部に分離を生じるまで、上側半体に、正確に垂直に下側の方向に向けられた力を一定に高めて負荷する。
試験結果は以下のとおりである。
Figure 2005511881
それぞれの例に使用される値は剪断分離が起きた場合に負荷された力の10個の同じ試験体からの算術的平均である。以下の例および請求項で圧縮剪断試験平均値に言及する場合は、10個の測定値からのこの平均値である。更に詳しくはDE19756274A1号を参照のこと。
本発明の例および比較例を実施する方法
比較例1および実施例2〜4
可塑剤としてトリエチレングリコールビス(2−ヘプタノエート)(3G7)26質量部をUV吸収剤Tinuvin(登録商標)P(製造者、Ciba)0.15質量部と一緒に、ビニルアルコール残留含量20.5質量%および酢酸ビニル残留含量0.8質量%を有するポリビニルブチラール樹脂74質量部に添加した。以下の表に記載された量のペンタエリスリトールテトラステアレート、製品Glycolube(登録商標)Pを予め可塑剤に分散した。混合物を、約200℃の溶融温度で、スロットダイを有する2軸スクリュー押出機内で押出し、粗い表面、Rz=18μmを有する厚さ0.38mmの透明なフィルムを生じた。すべての試験体に関してそれぞれのフィルムの湿分は約0.45質量%であった。
Figure 2005511881
ペンタエリスリトールエステルとしてペンタエリスリトールテトラステアレートの約0.0025質量%=25ppmの添加が粘着力の著しい減少を生じ、ガラス粘着力(圧縮剪断試験)が測定の精度の範囲内で変化せずに維持されることが理解できる。ペンタエリスリトールテトラステアレートの約0.005質量%=50ppmの添加が粘着力を約70%だけ減少し、8[N/30mm]にする。
比較例5、実施例6〜9
例1と同様に実施したが、以下の表3に示されるようにペンタエリスリトールテトラステアレート(Glycolube(登録商標)P)を大きく変化した。使用されるポリビニルブチラール樹脂はビニルアルコール残留含量が20.5質量%であり、および酢酸ビニル残留含量が0.8質量%であるタイプからなっていた。ペンタエリスリトールテトラステアレートの形のペンタエリスリトールエステル0.01質量%の使用が粘着力を1.2[N/30mm]に減少し、すなわち約95%の減少である。ペンタエリスリトールテトラステアレートの割合を0.02質量%=200ppmに増加して粘着力を最初の値の1.5%未満に更に減少し、ペンタエリスリトールテトラステアレートの割合を更に増加して粘着力のきわめて小さい減少を生じた。
Figure 2005511881
ペンタエリスリトールテトラステアレートのこれらの量の効果は約30〜40℃の温度までのフィルムの冷却を完全に省略できることを明らかに示す。これは本発明のフィルムの製造、搬送および使用中の大きな節約を生じる。
例10〜12
例1と同様に実施したが、以下の表4によるペンタエリスリトールアジペートステアレート、Advalube(登録商標)E−2100、Rohm and Haas社を使用した。Advalube(登録商標)E−2100はペンタエリスリトールモノアジペートステアレート、ペンタエリスリトールジアジペートステアレートおよびペンタエリスリトールトリアジペートステアレートの異性体混合物、すなわちモノ置換からトリ置換されたペンタエリスリトールの混合物である。この種のペンタエリスリトールエステル0.04質量%の使用が粘着力を1.0[N/30mm]に減少し、従ってこの減少は約95%である。ペンタエリスリトール(モノ−、ジ−、トリ−)アジペートステアレートの割合を0.1%=1000ppmに増加して粘着力を最初の値の1%未満に更に減少した。
Figure 2005511881
比較例13、実施例14
例1と同様に実施したが、可塑剤として、ジ−n−ヘキシルアジペート(DHA)およびMarlophen(登録商標)NP6、Condea、DP6を有するポリエチレングリコール部分および2つのヒドロキシル末端基の一方にイソノニルフェノール部分を有する両側が置換されたPEGからなる増加した量の混合物を使用した。フィルムのためのこの混合組成物はDE19938159A1号に記載される大きく改善された音響特性を有するフィルムを生じる。本発明のペンタエリスリトールテトラステアレートを添加しない場合は少ない粘着力11[N/30mm]を生じる。しかし使用される可塑剤および混合組成物の量によりフィルムは標準的フィルムよりかなり柔らかくなるので、この自己粘着力はフィルムの取り扱いを大きく損なう。ペンタエリスリトールテトラステアレート0.04質量%の添加はこの値を0.12[N/30mm]または最初の値の約1%に減少し、フィルムの取り扱い特性をかなり改良する。
Figure 2005511881

Claims (13)

  1. 複合安全ガラスに中間層として適した、部分アセタール化ポリビニルアルコールを基礎とする可塑剤含有フィルムにおいて、一般的構造式:
    Figure 2005511881
    [式中、R、RおよびR
    Figure 2005511881
    であり、RおよびR5′は1〜26個の炭素原子を有する飽和または不飽和炭化水素であり、RはH、アルキル基またはアリール基であり、R
    Figure 2005511881
    であり、RおよびR5′は1〜26個の炭素原子を有する飽和または不飽和炭化水素である]で表されるペンタエリスリトールエステルの1種以上を添加することを特徴とする可塑剤含有フィルム。
  2. 1種以上の一般的構造式:
    Figure 2005511881
    [式中、R、RおよびR
    Figure 2005511881
    であり、R、R、R8′、R、R9′はそれぞれH、アルキル基またはアリール基であり、mおよびm′は1〜26であり、R
    Figure 2005511881
    であり、R、R8′、RおよびR9′はそれぞれH、アルキル基またはアリール基であり、mおよびm′は1〜26である]で表されるペンタエリスリトールエステルの1種以上を添加する請求項1記載の可塑剤含有フィルム。
  3. ペンタエリスリトールエステルとして、式:
    Figure 2005511881
    (式中、nは0〜2であり、mは11〜20である)または
    Figure 2005511881
    (式中、n′は1〜3であり、m′は11〜20である)で表されるエステルを使用する請求項2記載の可塑剤含有フィルム。
  4. ペンタエリスリトールエステルとして、ペンタエリスリトールテトラステアレートを使用する請求項3記載の可塑剤含有フィルム。
  5. ペンタエリスリトールエステルとして、式:
    Figure 2005511881
    (nは1、2または3である)で表されるペンタエリスリトール(モノ−、ジ−またはトリ−)アジペートステアレートを使用する請求項4記載の可塑剤含有フィルム。
  6. 1種以上のペンタエリスリトールエステルを使用し、その全部の量がフィルムの全混合物に対して0.002質量%より多く、特に0.01〜0.1質量%である請求項1から5までのいずれか1項記載の可塑剤含有フィルム。
  7. ペンタエリスリトールエステルがフィルムに均一に分散または溶解している請求項1から6までのいずれか1項記載の可塑剤含有フィルム。
  8. ・アジピン酸エステル
    ・セバシン酸エステル
    ・フタル酸エステル
    ・ジ−、トリ−またはテトラグリコールと線状または分枝状脂肪族カルボン酸とのエステル、特にトリエチレングリコールビス(2−エチルブチレート)(3GH)、トリエチレングリコールビス(n−ヘプタノエート)(3G7)、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)、テトラエチレングリコールビス(n−ヘプタノエート)(4G7)
    からなる群からの1種以上の可塑剤を含有する請求項1から7までのいずれか1項記載の可塑剤含有フィルム。
  9. ・一般式:HO−(R−O)−H
    (Rはアルキレンであり、nは5より大きい)
    で表されるポリアルキレングリコール
    ・一般式:
    HO−(CH−CH−O)−(CH−CH(CH)−O)−H
    (nは2より大きく、mは3より大きく、n+mは25より小さい)
    で表される、エチレングリコールおよびプロピレングリコールからなるブロックコポリマー
    ・一般式:
    O−(CH−CH−O)−(CH−CH(CH)−O)−Hまたは
    HO−(CH−CH−O)−(CH−CH(CH)−O)−R
    (nは2より大きく、mは3より大きく、n+mは25より小さく、Rは有機基である)で表される、エチレングリコールおよびプロピレングリコールからなるブロックコポリマーの誘導体
    ・一般式R−O−(R−O)−H
    (Rはアルキレンであり、nは2以下であり、
    ポリアルキレングリコールの2つの末端ヒドロキシル基の一方の水素は有機基Rにより置換されている)で表されるポリアルキレングリコールの誘導体
    ・一般式R−O−(R−O)−R
    (Rはアルキレンであり、nは5より大きく、ポリアルキレングリコールの末端ヒドロキシル基の水素はそれぞれ有機基RおよびRにより置換されている)で表されるポリアルキレングリコールの誘導体
    からなる群からの1種以上の可塑剤を含有する請求項1から8までのいずれか1項記載の可塑剤含有フィルム。
  10. 一般的構造式I:
    Figure 2005511881
    (RはH、アルキル基またはアリール基であり、
    はH、アルキル基またはアリール基であり、
    はH、アルキル基またはアリール基であり、
    nは0〜3であり、mは1〜26である)で表されるペンタエリスリトールエステル、
    一般的構造式II:
    Figure 2005511881
    (RはH、アルキル基またはアリール基であり、
    はH、アルキル基またはアリール基であり、
    はH、アルキル基またはアリール基であり、
    nは0〜3であり、mは1〜26である)で表されるペンタエリスリトールアジペートカルボキシレートエステル
    からなる群からの1種以上のエステルの、複合安全ガラスを製造するための部分アセタール化ポリビニルアルコールを基礎とする押し出しフィルムにおける自己粘着性を低下する添加剤としての使用。
  11. ペンタエリスリトールエステルの使用される濃度がEP0067022B2号によるT剥離強度試験での剥離力として測定して、少なくとも50%の自己粘着性(粘着力)の減少を生じる濃度である請求項10記載の使用。
  12. 少なくとも1個のガラス板および請求項1から9までのいずれか1項記載の部分アセタール化ポリビニルアルコールを基礎とする、前記ガラス板に接する1つのフィルムを有する複合安全ガラス。
  13. 層を介在せずに直接巻きロールに巻き付けた、請求項1から9までのいずれか1項記載のフィルムを移送および/または保存する方法において、巻きロールを少なくとも一時的に少なくとも20℃の温度に加熱することを特徴とする、フィルムを移送および/または保存する方法。
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