JP3054232B2

JP3054232B2 - 接着性、透明性にすぐれた三元共重合体およびその製造方法

Info

Publication number: JP3054232B2
Application number: JP14775391A
Authority: JP
Inventors: 宏行萩; 敏行岩下
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 1991-05-23
Filing date: 1991-05-23
Publication date: 2000-06-19
Anticipated expiration: 2015-06-19
Also published as: JPH04345604A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は接着性、光学特性のすぐ
れた三元共重合体およびその製造方法に関し、詳しくは
極めて限定された組成のエチレン／酢酸ビニル／ビニル
アルコール三元共重合体または該三元共重合体を架橋し
てなる接着性、光学特性や強度のすぐれた三元共重合体
およびそれらの製造方法に関するものである。この三元
共重合体または該三元共重合体の架橋物は、合わせガラ
ス（積層ガラス）等の中間層として極めて高い性能を発
揮する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の安全レベルの向上にとも
なって、フロントガラスの安全対策は搭乗者の安全を確
保する上で絶対不可欠の至上命題になっている。現在、
自動車のフロントガラスに使用される安全ガラスはきわ
めて厳しい規格があり、例えばわが国に於いてもＪＡＳ
Ｏ規格に定められている。コスト的要請を満足させつつ
この基準を満足させることはガラス、接着剤共にきわめ
て難しい命題である。

【０００３】現在までのところ、自動車用合わせガラス
の中間層の材料としては、ポリビニルブチラールが殆ど
独占的に使用されている。この合わせガラスは、そのす
ぐれた透明性と高い耐貫通性が大きな特徴であるが、ポ
リビニルブチラールが合わせガラスの中間層材料として
必ずしもその性能は満足すべきものではない。つまり、
ガラスとの貼合に際しては吸湿性が高いため事前の状態
調節を必要とし、ガラスに対して一枚、一枚貼合しなけ
ればならずかつオートクレーブにより加圧下で３０分〜
２時間程度加熱する必要があり、このことが合わせガラ
スの製造工程を非常に煩雑なものにしている。

【０００４】ところで、エチレン／酢酸ビニル／ビニル
アルコール三元共重合体（ＥＶＡＶＡＬ）は、合わせガ
ラス及び／又は透明合成樹脂透明板に使用し得る中間層
の材料として、特に低温特性の点ですぐれた材料である
ことが知られている。

【０００５】例えば、米国特許第 4,137,364号明細書に
は、酢酸ビニル単位含有量４０〜６０ｗｔ％のエチレン
／酢酸ビニル共重合体をケン化して得られるＯＨ含有量
１〜６ｗｔ％のＥＶＡＶＡＬを、電子線照射あるいは特
定の架橋剤の存在下で加熱することによって架橋された
接着性フィルムが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、従来の
合わせガラスの中間層材料の光学特性、強度を保ちなが
ら、ガラスをはじめとする各種基材との接着性が著しく
向上し、オートクレーブを使用せずに１０〜３０分程度
の短時間の熱圧着によりガラスと貼合可能であり、合わ
せガラスの製造プロセスが大幅に簡略化できる中間層材
料の開発を目的とし、ＥＶＡＶＡＬの特性、特にガラス
をはじめとする各種基材との接着性がビニルアルコール
単位含有量の増加とともに増大することに着目して検討
を重ねたところ、特定の組成範囲内のＥＶＡＶＡＬにお
いてこれが可能であることを見いだし本発明に到達し
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は酢酸
ビニルに由来する単位の含有量が４６〜５５ｗｔ％、Ｍ
ＦＲが１〜１００ｇ／１０分（但し、ＭＦＲは１９０
℃、２．１６Ｋｇ荷重で測定したメルトフローレートで
ある。）であるエチレン−酢酸ビニル二元共重合体を均
一に部分ケン化し、ビニルアルコール単位の含有量が１
５．６ｗｔ％以上であって、酢酸ビニルに由来する単位
の含有量が２０ｗｔ％以上であるエチレン−酢酸ビニル
−ビニルアルコール三元共重合体としたことを特徴とす
る接着性、透明性にすぐれた三元共重合体および酢酸ビ
ニルに由来する単位の含有量が４６〜５５ｗｔ％、ＭＦ
Ｒが１〜１００ｇ／１０分（但し、ＭＦＲは１９０℃、
２．１６Ｋｇ荷重で測定したメルトフローレートであ
る。）であるエチレン−酢酸ビニル二元共重合体を均一
に部分ケン化し、ビニルアルコール単位の含有量が１
５．６ｗｔ％以上であって、酢酸ビニルに由来する単位
の含有量が２０ｗｔ％以上であるエチレン−酢酸ビニル
−ビニルアルコール三元共重合体としたことを特徴とす
る接着性、透明性にすぐれた三元共重合体の製造方法、
更に酢酸ビニルに由来する単位の含有量が４６〜５５ｗ
ｔ％、ＭＦＲが１〜１００ｇ／１０分（但し、ＭＦＲは
１９０℃、２．１６Ｋｇ荷重で測定したメルトフローレ
ートである。）であるエチレン−酢酸ビニル二元共重合
体を均一に部分ケン化し、ビニルアルコール単位の含有
量が１５．６ｗｔ％以上であって、酢酸ビニルに由来す
る単位の含有量が２０ｗｔ％以上であるエチレン−酢酸
ビニル−ビニルアルコール三元共重合体とし、これをシ
ート状とした後電離性放射線または架橋剤により架橋す
ることを特徴とする接着性、透明性にすぐれた三元共重
合体の製造方法に関するものである。

【０００８】本発明に使用されるエチレン／酢酸ビニル
二元共重合体の組成は、前述の如く共重合体中の酢酸
ビニルに由来する単位の含有量、メルトフローレート
（ＭＦＲ）、によって規定されている。

【０００９】ここで、共重合体中の酢酸ビニルに由来す
る単位（酢酸ビニル単位）の含有量は、４６〜５５ｗｔ
％であり、好ましくは４８〜５３ｗｔ％である。酢酸ビ
ニル単位の含有量が４６ｗｔ％未満の共重合体を出発原
料とした場合、得られる三元共重合体は、二つの観点か
ら本発明の目的を達成することができない。その一つ
は、透明性を重視した処理を行う時は強度が不十分にな
りガラスや合成樹脂と積層した場合に耐貫通性が不十分
となる場合である。他の一つは、強度を重視した処理を
行う時は高い透明性を広い温度範囲で維持することがで
きない。いずれにしても、強度と透明性は相反する要求
となり、両方を広い温度範囲にわたって充分に満足する
ことができない。

【００１０】一方、酢酸ビニル単位含有量が５５ｗｔ％
を超える共重合体では、一般にヘーズ特性を満足する三
元共重合体は容易に得られるが、耐貫通性が維持できず
これらを両立させることは困難である。

【００１１】このエチレン／酢酸ビニル二元共重合体の
ＭＦＲ（１９０℃、２．１６Ｋｇ荷重で測定）は、１〜
１００ｇ／１０分であり、好ましくは２〜５０ｇ／１０
分である。出発原料である二元共重合体のＭＦＲは、二
元共重合体から得られる三元共重合体あるいはその架橋
物の衝撃強度に極めて大きな影響を与える。ＭＦＲが１
００ｇ／１０分を超えるものでは、これを部分ケン化し
て得られる三元共重合体（ＥＶＡＶＡＬ）の架橋物のヘ
ーズ特性はともかく、耐貫通性が低下する。一方、ＭＦ
Ｒが１ｇ／１０分以下であると耐貫通性は向上するが、
ヘーズ特性が低下する。

【００１２】上述したエチレン／酢酸ビニル二元共重合
体は、高圧共重合法や溶液共重合法によって製造するこ
とが可能であるが、高圧共重合法によって製造されるも
のが好ましく、１０００〜３０００Ｋｇ／ｃｍ² の圧力
下で製造された共重合体が特に好ましい。

【００１３】本発明の三元共重合体は、上記の性状を有
するエチレン／酢酸ビニル二元共重合体を均一に部分ケ
ン化することによって得られる。このケン化の程度は、
ビニルアルコールに由来する単位の含有量が１５．６ｗ
ｔ％以上となる範囲とすべきである。ビニルアルコール
単位含有量が１５．６ｗｔ％未満であると、ガラスとの
充分な接着性を得るためには長時間あるいは高温での接
着を必要とするために、ガラスとの積層工程が煩雑なも
のとなる。合わせて、ヘーズ特性を満たすことはできる
が強度的には不十分な結果しか得ることができない。

【００１４】さらに、ヘーズ特性に関して十分満足いく
結果を得るためには、酢酸ビニルに由来する単位の含有
量が２０ｗｔ％以上であることが必要である。酢酸ビニ
ルに由来する単位の含有量が２０ｗｔ％未満ではヘーズ
特性を満たすことができず、光学的に満足のいく共重合
体を得ることができない。

【００１５】この三元共重合体は、上記性状を有するも
のであり、そのケン化方法は各種の方法を採用できる
が、好ましくは前記二元共重合体を溶媒存在下の均一溶
液状態で部分ケン化することによって得ることができ
る。このケン化方法の代表例としては、酸またはアルカ
リ触媒の存在下で加水分解法またはエステル交換法が挙
げられる。例えば、出発物質である二元共重合体及び生
成するＥＶＡＶＡＬの双方の良溶媒とアルコールからな
り、かつ双方の共重合体を溶解する混合溶媒中で、酸も
しくはアルカリを触媒としてエステル交換反応を行うこ
とにより、比較的容易に均一な部分ケン化を達成するこ
とができる。

【００１６】本発明のすぐれた光学特性を有する三元共
重合体を得るためには、ケン化に使用するエチレン／酢
酸ビニル二元共重合体および部分ケン化によって生成す
る三元共重合体のいずれもがケン化反応中均一溶液状態
に保たれていることが重要である。ケン化反応が不均一
の状態で実施されると、得られる三元共重合体は構造的
に不均一なものとなり、特に架橋した場合に光学特性と
強度の両立を図ることが困難となる。

【００１７】このようにして得られる三元共重合体（Ｅ
ＶＡＶＡＬ）は、ガラスなどの基材との接着性が高く、
合わせガラス製造に際してガラスとの積層条件として短
い時間、低い積層温度を採用できるとともに、柔軟であ
るにも拘わらず、破断強度が高く、２００Ｋｇ／ｃｍ²
以上の高い破断強度を示す。また、広い温度範囲で光学
特性の変動が少ないのが特徴的であり、２０〜１３０℃
の温度領域でヘーズ値は１％以下である。このような三
元共重合体の特徴は、非架橋であっても強度や光学特性
にすぐれているばかりでなく、高い量のビニルアルコー
ルに由来する単位を含有しているため、ガラスおよび／
または合成樹脂板からなる複数の透明板の間に狭持して
なる透明積層板用の中間層（中間膜）材料として極めて
有用である。特に、あまり厳しい耐熱性を要求されない
ガラスと合成樹脂、または合成樹脂と合成樹脂を両面層
とする積層板用の中間層材料として有用である。

【００１８】本発明の三元共重合体（ＥＶＡＶＡＬ）
は、さらに必要に応じて架橋すれば、光学特性にすぐれ
た特性を保持したまま、強度的にも一層すぐれたものと
なる。この架橋は上記三元共重合体に電離性放射線（電
子線、γ線、Ｘ線など）を照射したり、あるいは１，１
−ビス−第３級−ブチル−パーオキシ−３，３，５−ト
リメチルシクロヘキサン、２，５−ジメチルヘキサン−
２，５−ジハイドロパーオキサイド、２，５−ジメチル
−２，５−ジ−第３ブチルパーオキシヘキサン、ベンゾ
イルパーオキサイド等の架橋剤を加えて反応させること
によって架橋する。特に電子線等の電離性放射線を照射
する方法によって三元共重合体の架橋化を行うことが好
ましい。また、この架橋の程度は、特に制限はなく使用
目的や架橋物の形状等種々の状況に応じて適宜選定すれ
ばよい。例えば三元共重合体の架橋シートとして、自動
車用合わせガラスの中間層に適用する場合には、ゲル分
率が４５ｗｔ％以上となるように架橋されていることが
好ましい。ここでゲル分率は、沸騰トルエンによるソッ
クスレー抽出を５時間行って求められる値である。ゲル
分率が４５ｗｔ％に満たない場合は融点以上に加熱する
と形状保持性が低く、実質的に架橋した意味はない。特
に精密な精度を要求される合わせガラスに対しては貼合
時の厚み精度を出すことが難しくなるので中間層として
はある程度以上のゲル分率が必要となるが、４５ｗｔ％
以上あれば充分である。

【００１９】また、このようにして得られる三元共重合
体架橋体は、光学特性にすぐれたものであるが、具体的
には２０〜１３０℃の温度範囲で測定されるヘーズ値は
最大でも１％であり、好ましくは、０．７％以下であ
る。ヘーズ値が１％を越える架橋体は、ガラスと積層し
て、自動車のフロントガラス用の安全ガラスとして使用
することを考慮すると外部からの光が反射するので好ま
しくない。また、耐貫通性のすぐれた架橋体である為に
は、引張破断強度が２００Ｋｇ／ｃｍ² 以上であること
が望ましく、特に２５０Ｋｇ／ｃｍ² 以上であることが
好ましい。

【００２０】このような架橋体を製造する場合、該三元
共重合体は、架橋化に先立って、通常の押出成形手段に
よって、シートに加工しておくことが好ましい。ここで
成形温度は通常は６０〜１５０℃であるが、８０〜１３
０℃が好ましい。

【００２１】このような架橋シートは、上述したように
三元共重合体を通常の押出手段を用いて、シートとした
後もしくはシート成形と同時に電子線等の電離性放射線
を照射することによって架橋することにより得ることが
できる。該シートの厚さは、通常は０．２〜１．０ｍｍ
である。

【００２２】電離性放射線の照射線量は、照射時間の関
数として表現されるが、ここで必要な照射線量は５〜３
０Ｍｒａｄであり、２０Ｍｒａｄ前後が最も好適であ
る。５Ｍｒａｄ以下では架橋の効果が現れず、３０Ｍｒ
ａｄ以上照射することは共重合体の強度の低下、照射時
間が長くなる、電力使用量が大きくなるなど物性、経済
性に問題がある。

【００２３】架橋に用いる装置、例えば電子線照射装置
においては、加速電圧は１００〜１，０００ｋＶであ
り、シートの厚さにもよるが内部まで均質に架橋を進め
るために加速電圧は３００〜９００ｋＶが好ましい。

【００２４】

【実施例】次に、本発明を実施例及び比較例等によりさ
らに詳しく説明する。（実施例１〜３）（１）エチレン／酢酸ビニル／ビニルアルコール三元共
重合体の調製酢酸ビニル単位含有量５２ｗｔ％のエチレン／酢酸ビニ
ル共重合体（ＥＶＡ）［Ｍｗ／Ｍｎ＝2.7 、コモノマー
分布（トライアッドＥＥＥ分率）＝42.0モル％、ＭＦＲ
＝2.8g／１０分］をトルエン・メタノール混合溶媒（容
積比＝１／１）に均一に溶解させた後、この均一溶液を
６０℃に保持しつつ所定量の水酸化ナトリウムのメタノ
ール溶液を、共重合体の析出が起こらない程度の速度で
徐々に添加した。

【００２５】混合溶媒の沸点下で３時間反応を継続し、
反応終了後使用した水酸化ナトリウムの１．１倍モルの
酢酸を反応混合物に添加して、１０分間撹拌を続けた。
反応溶液に少量の水を添加し、反応液を４０℃に冷却し
た後、反応溶液をよく撹拌しつつ、更に溶液と等容積の
アセトンを添加してポリマーを析出させた。析出した粉
末状のポリマーを濾別した後、アセトン／水混合溶媒
（容積比＝６／１）で充分に洗浄し、加熱減圧乾燥して
溶媒を含まないエチレン／酢酸ビニル／ビニルアルコー
ル三元共重合体（ＥＶＡＶＡＬ）を得た。得られた三元
共重合体の分析及び物性測定を行った結果、次のような
性状であった。 (a) エチレン／酢酸ビニル／ビニルアルコールの各単位
の重量比＝５５．５／２８．２／１６．３（赤外吸収分析で測
定） (b) 引張り破断強度＝２６５ｋｇ／ｃｍ²

【００２６】（２）三元共重合体シートおよび三元共重
合体架橋シートの作成上述の如くして得られたＥＶＡＶＡＬを、表面をテフロ
ンでコーティングした金型を用いて、１２０℃の加熱圧
縮プレスにて、２０Ｋｇ／ｃｍ² の圧力下で圧縮成形
し、厚さ０．７６ｍｍの三元共重合体シートを作成し
た。次に、該シートに電子線照射装置（日新ハイボルテ
ージ（株）製、スキャニングタイプ、ＥＰＳ７５０型）
を用いて、７５０ｋＶの加速電圧で、所定の照射線量に
なるように空気中で電子線を照射して三元共重合体架橋
シートを作成した。上記三元共重合体シートおよび三元
共重合体架橋シートの分析結果、物性測定結果を表１に
示す。表１から明らかなように、本発明の三元共重合体
およびその電子線架橋物は高い破断強度を示し、かつ広
い温度範囲で安定して高い透明性を保持していることが
判る。

【００２７】（応用例１〜４）実施例１で製造した三元
共重合体シートおよび実施例１〜３で製造した架橋シー
トを用いて、これを中間層とする合わせガラス（積層ガ
ラス）を作成してその物性を測定した。即ち、厚さ２ｍ
ｍの２枚のガラスの間に上記実施例で作成した三元共重
合体シートあるいはその架橋シートを挟み、表面温度１
２０℃に設定した加圧プレスで、２０Ｋｇ／ｃｍ² の圧
力で１０分間加熱して貼合わせを行って、積層ガラスを
作成した。このようにして作成した積層ガラスをＪＩＳ
Ｒ３２１２に準拠した方法で耐貫通試験を行なっ
た。その結果、これらの積層ガラスはいずれも５ｍの耐
貫通試験をクリアした。またそのときのガラスの剥離量
は、実施例１〜３で製造した架橋シートを用いた積層ガ
ラスについて、それぞれ表２に示している。また、これ
らの積層ガラスの物性は表２に示すとおりである。

【００２８】（実施例４〜７）表１に示す条件としたこ
と以外は、上記実施例１〜３と同様にして三元共重合体
シートおよびその架橋シートを作成した。このものの分
析結果を表１に示す。

【００２９】（応用例５〜１２）上記実施例４〜７で製
造した三元共重合体シートおよびその架橋シートを用い
て、これを中間層とする積層ガラスを、上記応用例１〜
４と同様にして作成してその物性を測定した。結果を表
２に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】（比較例１〜５）表３に示すような本発明
の範囲外の性状のエチレン／酢酸ビニル／ビニルアルコ
ール三元共重合体のシートおよびその電子線照射シート
を前記実施例と同様に作成し、またこれを用いて前記応
用例と同様にして積層ガラスを作成した。これらの物性
を表４に示す。この表から明らかなように、三元共重合
体中のビニルアルコール含有量が本発明の範囲を下回る
場合には、ガラスとの積層に際して、本発明の範囲内の
三元共重合体と同様の積層条件をとると、明らかにガラ
スとの接着力が不足であり、耐貫通試験を実施した場合
の成績は不良であり、試験の際のガラスの剥離量も大き
い。これらの積層条件として、温度を高くする、積層時
間を長くするなどの条件を検討すれば、ガラスとの接着
力は改善され試験の際のガラスの剥離量は低下するもの
の、強度が低いために耐貫通性は向上しない。

【００３３】

【表３】

【００３４】

【表４】

【００３５】これら実施例及び比較例から、本発明の共
重合体が短時間、低温での積層によりガラスとの間に十
分な接着強度を示し、光学特性、耐貫通性ともにすぐれ
ていることが明かである。

【００３６】

【発明の効果】本発明のエチレン−酢酸ビニル−ビニル
アルコール三元共重合体は、オートクレーブを使用せず
とも各種基材との接着を短時間の熱接着で可能にしたも
のであり、強度に優れ、かつ広い温度範囲にわたって透
明性等の光学特性を維持しているもので、積層ガラスや
積層透明プラスチック（アクリル樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂等）等の中間層に適用して、自動車フロントガラ
ス等の安全ガラスあるいはその代替品として有効に利用
される。また、この三元共重合体の架橋物は、広い温度
範囲にわたる優れた光学特性とともに、機械的強度を更
に向上させたものであり、積層ガラス（合わせガラス）
の中間層として特に有効に利用される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ // Ｃ０８Ｌ 23:08 23:26 29:04 31:04 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08F 210/02 C08F 216/06 C08F 218/08 C08J 3/24 C08J 7/00 B32B 17/10 B32B 27/00 B32B 27/28 C03C 27/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】酢酸ビニルに由来する単位の含有量が４
６〜５５ｗｔ％、ＭＦＲが１〜１００ｇ／１０分（但
し、ＭＦＲは１９０℃、２．１６Ｋｇ荷重で測定したメ
ルトフローレートである。）であるエチレン−酢酸ビニ
ル二元共重合体を均一に部分ケン化し、ビニルアルコー
ル単位の含有量が１５．６ｗｔ％以上であって、酢酸ビ
ニルに由来する単位の含有量が２０ｗｔ％以上であるエ
チレン−酢酸ビニル−ビニルアルコール三元共重合体と
したことを特徴とする接着性、透明性にすぐれた三元共
重合体。
【請求項２】請求項１記載のエチレン−酢酸ビニル−
ビニルアルコール三元共重合体をゲル分率が４５ｗｔ％
以上に架橋した接着性、透明性にすぐれた三元共重合
体。
【請求項３】酢酸ビニルに由来する単位の含有量が４
６〜５５ｗｔ％、ＭＦＲが１〜１００ｇ／１０分（但
し、ＭＦＲは１９０℃、２．１６Ｋｇ荷重で測定したメ
ルトフローレートである。）であるエチレン−酢酸ビニ
ル二元共重合体を均一に部分ケン化し、ビニルアルコー
ル単位の含有量が１５．６ｗｔ％以上であって、酢酸ビ
ニルに由来する単位の含有量が２０ｗｔ％以上であるエ
チレン−酢酸ビニル−ビニルアルコール三元共重合体と
したことを特徴とする接着性、透明性に優れた三元共重
合体の製造方法。
【請求項４】酢酸ビニルに由来する単位の含有量が４
６〜５５ｗｔ％、ＭＦＲが１〜１００ｇ／１０分（但
し、ＭＦＲは１９０℃、２．１６Ｋｇ荷重で測定したメ
ルトフローレートである。）であるエチレン−酢酸ビニ
ル二元共重合体を均一に部分ケン化し、ビニルアルコー
ル単位の含有量が１５．６ｗｔ％以上であって、酢酸ビ
ニルに由来する単位の含有量が２０ｗｔ％以上であるエ
チレン−酢酸ビニル−ビニルアルコール三元共重合体と
し、これを電離性放射線または架橋剤により架橋するこ
とを特徴とする接着性、透明性にすぐれた三元共重合体
の製造方法。
【請求項５】電離性放射線が電子線であり、照射量が
５〜３０Ｍｒａｄである請求項４の接着性、透明性にす
ぐれた三元共重合体の製造方法。