JP6316054B2 - ポリビニルアセタール樹脂 - Google Patents
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Description
また、このような合わせガラスは、外部衝撃を受けて破損してもガラスの破片が飛散することが少なく安全であるため、自動車等や鉄道の車両、航空機、建築物等の窓ガラス等として広く使用されている。
しかしながら、従来の合わせガラス用中間膜は、透明性等の光学特性に加え、耐候性、耐水性、耐熱性、衝撃に対する耐衝撃性や耐貫通性が不充分となる場合があった。
しかしながら、合わせガラス用中間膜に使用する樹脂として、このようなポリビニルアセタール樹脂を用いた場合でも、樹脂そのものの弾性率が低いことにより、所望の耐衝撃性、耐貫通性が得られないという問題点があった。
以下に本発明を詳述する。
なお、本発明において、示差走査熱量測定(DSC)とは、物質および基準物質の温度をプログラムに従って変化させながら、その物質と基準物質に対するエネルギー入力の差を温度の関数として測定する方法である。
上記融点の好ましい下限は11mJ/mg、好ましい上限は70mJ/mgである。
なお、示差走査熱量測定において、融解ピークが検出されない場合は、融点及び融解熱量が測定できないとして、本発明の範囲外とする。
上記シンジオタクチック水酸基率とは、ポリビニルアセタール樹脂の水酸基の立体的な状態を示し、ポリビニルアセタール樹脂中の全水酸基に対するシンジオタクチック水酸基の比率で表すことができる。なお、ポリビニルアセタール樹脂中の全水酸基量(モル%)、及び、シンジオタクチック水酸基量(モル%)は、13C−NMRで評価することができる。
測定方法の一例としては、例えば、シンジオタクチック水酸基量は、13C−NMRチャートでの63.5〜64.5ppmの積分比より求め、その値をAとし、ポリビニルアセタール樹脂中の全水酸基量は、62.5〜69.0ppmのようにして求め、その値をBとする。その後、シンジオタクチック水酸基率を、A/B×100(モル%)で表される式を用いて算出する方法が挙げられる。
上記シンジオタクチック水酸基率が28モル%未満であると、平衡弾性率の向上効果が見られず、60モル%を超えると、結晶化が進行しすぎて、可塑剤との相溶性が低下し、例えば、合わせガラス用中間膜として使用した場合に、可塑剤がブリードアウトを起こす。
上記シンジオタクチック水酸基率の好ましい下限は30モル%、好ましい上限は45モル%である。
なお、本発明において、「アセタール環構造のメゾ/ラセモ比率」とは、アセタール環の立体構造において、シンジオタクチック構造を有する水酸基から形成されるアセタール環構造(ラセモアセタール環)を有するアセタール基の量に対して、アイソタクティック構造を有する水酸基から形成されるアセタール環構造(メゾアセタール環)を有するアセタール基の量の比率であり、例えば、ポリビニルアセタール樹脂をジメチルスルホシキド等の溶剤に溶解させ、測定温度150℃においてプロトンNMRを測定し、4.5ppm付近に現れるメゾアセタール環構造に由来するピークと、4.2ppm付近に現れるラセモアセタール環構造に由来するピークの積分値を比較することや、カーボンNMRを測定し、100ppm付近に現れるメゾアセタール環構造に由来するピークと、94ppm付近に現れるラセモアセタール環構造に由来するピークの積分値を比較することによって測定することができる。
なお、ポリビニルアセタール樹脂の水酸基量は、水酸基が結合しているエチレン基量を、主鎖の全エチレン基量で除して求めたモル分率を百分率で示した値である。水酸基が結合しているエチレン基量は、例えば、JIS K 6726「ポリビニルアルコール試験方法」を用いて原料となるポリビニルアルコールの水酸基が結合しているエチレン基量を測定することにより求めることができる。
なお、アセチル基量とは、主鎖の全エチレン基量から、アセタール基が結合しているエチレン基量と、水酸基が結合しているエチレン基量とを差し引いた値を、主鎖の全エチレン基量で除して求めたモル分率を百分率で示した値である。
なお、上記ポリビニルアセタール樹脂の平均重合度は、原料となるポリビニルアルコールの平均重合度によって求めることができる。
上記アルデヒドは、従来公知のアルデヒドを用いることが出来る。一般に、炭素数が1〜10のアルデヒドが用いられ、例えば、n−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、n−バレルアルデヒド 、2−エチルブチルアルデヒド、n−ヘキシルアルデヒド、n−オクチルアルデヒド、n−ノニルアルデヒド、n−デシルアルデヒド、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等が挙げられる。 その中でも、ブチルアルデヒドを用いて得られるポリビニルブチラールが最も好ましい。
このような方法を用いることで、融点及び融解熱量が所定の範囲内であるポリビニルアセタール樹脂が得られる。
上記有機溶媒としては、炭化水素類、ケトン類、アルコール類、グリコール類等を用いることができる。
上記炭化水素類としては、トルエン、クロロベンゼン、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン等が挙げられる。
上記ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、又は、アミルメチルケトン等が挙げられ、上記アルコール類としては、エタノール、メタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、ブタノール、ペンタノール、オクタノ―ル、又は、ドデシルアルコール等が挙げられ、上記グリコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、又は、トリエチレングリコール等が挙げられる。
上記可塑剤として、例えば、一塩基性有機酸エステル系可塑剤、多塩基性有機酸エステル系可塑剤、有機リン酸系可塑剤等を用いることができる。
上記接着力調整剤としては、例えば、アルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩、変成シリコーンオイル等が好適に用いられる。上記接着力調整剤として、例えば、カリウム、ナトリウム、マグネシウム等の塩が挙げられる。
上記塩を構成する酸としては、例えば、オクチル酸、ヘキシル酸、2−エチル酪酸、酪酸、酢酸、蟻酸等のカルボン酸の有機酸、又は、塩酸、硝酸等の無機酸が挙げられる。合わせガラスを製造するときに、ガラスと合わせガラス用中間膜との接着力を容易に調製できることから、接着力調整剤として、マグネシウム塩を用いることが好ましい。
熱延伸工程としては、所望の温度にて5分間静止させて、一方向に1〜10cm/minで延伸する方法が好ましい。
このような合わせガラス用中間膜は、耐衝撃性に優れ、かつ、耐熱劣化性を向上させることができるという利点がある。
より好ましくは10〜20重量部である。
また、ガラス板の代わりにポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等の透明性のプラスチック板を用いてもよい。
上記合わせガラスを製造する方法としては特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。
なお、パンメル値とは、合わせガラスを−18℃±0.6℃の温度に16時間放置し、この合わせガラスの中央部を頭部が0.45kgのハンマーで打って、ガラスの粒径が6mm以下になるまで粉砕し、ガラスが部分剥離した後の膜の露出度(面積%)により規定した値であり、表1で定義される。
(1)ポリビニルブチラール樹脂の合成
純水3159gに、平均重合度1700、けん化度99.0モル%のポリビニルアルコール樹脂を288gを加えて加熱溶解した。
反応系を15℃に温度調節し、濃度35重量%の塩酸357gとn−ブチルアルデヒド13gを加え、この温度を5時間保持して反応を完了させた。なお、反応中は樹脂成分が溶解していることを目視にて確認した。
その後、過剰の水で洗浄して未反応のn−ブチルアルデヒドを洗い流し、塩酸触媒を炭酸水素ナトリウム12gで中和し、更に、過剰の水で2時間水洗及び乾燥を経て、白色粉末状のポリビニルブチラール樹脂を得た。得られたポリビニルブチラール樹脂をDMSO−d6に溶解させ、2重量%の溶液とした後、プロトンNMRを用いて計算したところ、ブチラール化度は5モル%、アセチル基量は1モル%、水酸基量は94モル%であった。
また、以下の方法で測定した融点は194℃、融解熱量は21.5mJ/mgであった。
得られたポリビニルアセタール樹脂について、示差走査熱量計(日立ハイテクサイエンス社製、DSC6220)を用いてDSC測定を行った。温度プログラムとして、ファーストサイクルとして10℃から250℃まで10℃/分で昇温し、250℃から10℃まで10℃/分で降温した。セカンドサイクルとして10℃から250℃まで5℃/分で昇温し、セカンドサイクルにおけるDSC曲線より融点を読み取った。本測定は窒素雰囲気下にて行い、保持時間は何れも5分とした。
なお、融解ピークが出現しない場合には、融点が「無」であるとした。
上記「(融点)」と同様の方法で、DSC測定を行い、DSC曲線における融解ピークの変曲点から変曲点を結んだ直線と融解ピークを構成するラインとで囲まれる部分の面積を求めることで融解熱量を算出した。なお、融解ピークが出現しない場合には、融解熱量が「無」であるとした。
ポリビニルブチラール樹脂(積水化学工業社製、エスレツクBH−8)100重量部に対して、得られたポリビニルブチラール樹脂5重量部、可塑剤としてトリエチレングリコールジ(2−エチルヘキサノエート)(3GO)40重量部、及び、接着力調整剤として酢酸マグネシウムを0.05重量部添加し、ミキシングロールで充分に溶融混練し、押出機を用いて成型した後、190℃で一軸延伸することにより、平均膜厚8.0mmの合わせガラス用中間膜を得た。
得られた合わせガラス用中間膜を、その両端から透明なフロートガラス(縦30cm×横30cm×厚さ2.5mm)で挟み込み、これをゴムバック内に入れ、2.6kPaの真空度で20分間脱気した後、脱気したままオーブンに移し、更に90℃で30分間保持しつつ真空プレスした。このようにして予備圧着された合わせガラスをオートクレーブ中で135℃、圧力1.2MPaの条件で20分間圧着を行い、合わせガラスを得た。
(1)ポリビニルブチラール樹脂の合成
純水3159gに、平均重合度1700、けん化度99.0モル%のポリビニルアルコール樹脂を288gを加えて加熱溶解した。
反応系を15℃に温度調節し、濃度35重量%の塩酸357gとn−ブチルアルデヒド26gを加え、この温度を5時間保持して反応を完了させた。なお、反応中は樹脂成分が溶解していることを目視にて確認した。
その後、過剰の水で洗浄して未反応のn−ブチルアルデヒドを洗い流し、塩酸触媒を炭酸水素ナトリウム12gで中和し、更に、過剰の水で2時間水洗及び乾燥を経て、白色粉末状のポリビニルブチラール樹脂を得た。得られたポリビニルブチラール樹脂をDMSO−d6に溶解させ、2重量%の溶液とした後、プロトンNMRを用いて計算したところ、ブチラール化度は10モル%、アセチル基量は1モル%、水酸基量は89モル%であった。また、実施例1と同様の方法で測定した融点は195℃、融解熱量は11.4mJ/mgであった。
得られたポリビニルブチラール樹脂を用いた以外は実施例1と同様にして、表2記載の延伸温度、添加量にて合わせガラス用中間膜及び合わせガラスを作製した。
(1)ポリビニルブチラール樹脂の合成
純水3159gに、平均重合度1700、けん化度99.0モル%のポリビニルアルコール樹脂を288gを加えて加熱溶解した。
反応系を15℃に温度調節し、濃度35重量%の塩酸357gとn−ブチルアルデヒド52gを加え、この温度を5時間保持して反応を完了させた。なお、反応中は樹脂成分が溶解していることを目視にて確認した。
その後、過剰の水で洗浄して未反応のn−ブチルアルデヒドを洗い流し、塩酸触媒を炭酸水素ナトリウム12gで中和し、更に、過剰の水で2時間水洗及び乾燥を経て、白色粉末状のポリビニルブチラール樹脂を得た。得られたポリビニルブチラール樹脂をDMSO−d6に溶解させ、2重量%の溶液とした後、プロトンNMRを用いて計算したところ、ブチラール化度は20モル%、アセチル基量は1モル%、水酸基量は79モル%であった。また、実施例1と同様の方法で測定した融点は186℃、融解熱量は11mJ/mgであった。
得られたポリビニルブチラール樹脂を用いた以外は実施例1と同様にして、表2記載の延伸温度、添加量にて合わせガラス用中間膜及び合わせガラスを作製した。
(1)ポリビニルブチラール樹脂の合成
エタノール/トルエンをそれぞれ1:1の重量比で混合した溶液3159gに、平均重合度1700、けん化度99.0モル%のポリビニルアルコール樹脂を288gを加えて加熱溶解した。
反応系を15℃に温度調節し、濃度35重量%の塩酸357gとn−ブチルアルデヒド79gを加え、この温度を5時間保持して反応を完了させた。なお、反応中は樹脂成分が溶解していることを目視にて確認した。
その後、過剰の水で洗浄して未反応のn−ブチルアルデヒドを洗い流し、塩酸触媒を炭酸水素ナトリウム12gで中和し、更に、過剰の水で2時間水洗及び乾燥を経て、白色粉末状のポリビニルブチラール樹脂を得た。得られたポリビニルブチラール樹脂をDMSO−d6に溶解させ、2重量%の溶液とした後、プロトンNMRを用いて計算したところ、ブチラール化度は30モル%、アセチル基量は1モル%、水酸基量は69モル%であった。また、実施例1と同様の方法で測定した融点は172℃、融解熱量は10.5mJ/mgであった。
ポリビニルブチラール樹脂(積水化学工業社製、エスレツクBH−8)100重量部に対して、得られたポリビニルブチラール樹脂1重量部、可塑剤としてトリエチレングリコールジ(2−エチルヘキサノエート)(3GO)40重量部、及び、接着力調整剤として酢酸マグネシウムを0.05重量部添加し、ミキシングロールで充分に溶融混練した後、押出機を用いて成型した後、170℃で一軸延伸することにより、平均膜厚8.0mmの合わせガラス用中間膜を得た。
得られた合わせガラス用中間膜を用いた以外は実施例1と同様にして、合わせガラスを作製した。
(1)ポリビニルブチラール樹脂の合成
実施例2と同様の方法でポリビニルブチラール樹脂を作成した。
ポリビニルブチラール樹脂(積水化学工業社製、エスレツクBH−8)100重量部に対して、得られたポリビニルブチラール樹脂1重量部、可塑剤としてトリエチレングリコールジ(2−エチルヘキサノエート)(3GO)40重量部、及び、接着力調整剤として酢酸マグネシウムを0.05重量部添加し、ミキシングロールで充分に溶融混練した後、押出機を用いて成型した後、190℃で一軸延伸することにより、平均膜厚8.0mmの合わせガラス用中間膜を得た。
得られた合わせガラス用中間膜を用いた以外は実施例1と同様にして、合わせガラスを作製した。
(1)ポリビニルブチラール樹脂の合成
実施例2と同様の方法でポリビニルブチラール樹脂を作成した。
ポリビニルブチラール樹脂(積水化学工業社製、エスレツクBH−8)100重量部に対して、得られたポリビニルブチラール樹脂10重量部、可塑剤としてトリエチレングリコールジ(2−エチルヘキサノエート)(3GO)40重量部、及び、接着力調整剤として酢酸マグネシウムを0.05重量部添加し、ミキシングロールで充分に溶融混練した後、押出機を用いて成型した後、190℃で一軸延伸することにより、平均膜厚8.0mmの合わせガラス用中間膜を得た。
得られた合わせガラス用中間膜を用いた以外は実施例1と同様にして、合わせガラスを作製した。
(1)ポリビニルブチラール樹脂の合成
メタノール3159gに、平均重合度1700、けん化度99.0モル%のポリビニルアルコール樹脂を288gを加えて加熱溶解した。
反応系を15℃に温度調節し、濃度35重量%の塩酸357gとn−ブチルアルデヒド145gを加え、この温度を5時間保持して反応を完了させた。なお、反応中は樹脂成分が一部未溶解となっていることを目視にて確認した。
その後、過剰の水で洗浄して未反応のn−ブチルアルデヒドを洗い流し、塩酸触媒を炭酸水素ナトリウム12gで中和し、更に、過剰の水で2時間水洗及び乾燥を経て、白色粉末状のポリビニルブチラール樹脂を得た。得られたポリビニルブチラール樹脂をDMSO−d6に溶解させ、2重量%の溶液とした後、プロトンNMRを用いて計算したところ、ブチラール化度は55モル%、アセチル基量は1モル%、水酸基量は44モル%であった。また、実施例1と同様の方法で測定したところ、融点、融解熱量は「無」であった。
得られたポリビニルブチラール樹脂を用いた以外は実施例1と同様にして、表2記載の延伸温度、添加量にて合わせガラス用中間膜及び合わせガラスを作製した。
(1)ポリビニルブチラール樹脂の合成
純水3159gに、平均重合度1700、けん化度99.0モル%のポリビニルアルコール樹脂を288gを加えて加熱溶解した。
反応系を15℃に温度調節し、濃度35重量%の塩酸357gとn−ブチルアルデヒド26gを加え、この温度を2時間保持して反応を完了させた。
その後、過剰の水で洗浄して未反応のn−ブチルアルデヒドを洗い流し、塩酸触媒を炭酸水素ナトリウム12gで中和し、更に、過剰の水で2時間水洗及び乾燥を経て、白色粉末状のポリビニルブチラール樹脂を得た。得られたポリビニルブチラール樹脂をDMSO−d6に溶解させ、2重量%の溶液とした後、プロトンNMRを用いて計算したところ、ブチラール化度は10モル%、アセチル基量は1モル%、水酸基量は89モル%であった。また、実施例1と同様の方法で測定したところ、融点、融解熱量は「無」であった。
得られたポリビニルブチラール樹脂を用いた以外は実施例1と同様にして、表2記載の延伸温度、添加量にて合わせガラス用中間膜及び合わせガラスを作製した。
(1)ポリビニルブチラール樹脂の合成
メタノール3159gに、平均重合度1700、けん化度99.0モル%のポリビニルアルコール樹脂を288gを加えて加熱溶解した。
反応系を15℃に温度調節し、濃度35重量%の塩酸357gとn−ブチルアルデヒド8gを加え、この温度を5時間保持して反応を完了させた。なお、反応中は樹脂成分が一部未溶解となっていることを目視にて確認した。
その後、過剰の水で洗浄して未反応のn−ブチルアルデヒドを洗い流し、塩酸触媒を炭酸水素ナトリウム12gで中和し、更に、過剰の水で2時間水洗及び乾燥を経て、白色粉末状のポリビニルブチラール樹脂を得た。得られたポリビニルブチラール樹脂をDMSO−d6に溶解させ、2重量%の溶液とした後、プロトンNMRを用いて計算したところ、ブチラール化度は3モル%、アセチル基量は1モル%、水酸基量は96モル%であった。また、実施例1と同様の方法で測定した融点は195℃、融解熱量は13.5mJ/mgであった。
得られたポリビニルブチラール樹脂を用いた以外は実施例1と同様にして、表2記載の延伸温度、添加量にて合わせガラス用中間膜及び合わせガラスを作製した。
(1)ポリビニルブチラール樹脂の合成
純水3159gに、平均重合度1700、けん化度99.0モル%のポリビニルアルコール樹脂を288gを加えて加熱溶解した。
反応系を15℃に温度調節し、濃度35重量%の塩酸357gとn−ブチルアルデヒド13gを加え、この温度を1時間保持して反応を完了させた。なお、反応中は樹脂成分が溶解していることを目視にて確認した。
その後、過剰の水で洗浄して未反応のn−ブチルアルデヒドを洗い流し、塩酸触媒を炭酸水素ナトリウム12gで中和し、更に、過剰の水で2時間水洗及び乾燥を経て、白色粉末状のポリビニルブチラール樹脂を得た。得られたポリビニルブチラール樹脂をDMSO−d6に溶解させ、2重量%の溶液とした後、プロトンNMRを用いて計算したところ、ブチラール化度は5モル%、アセチル基量は1モル%、水酸基量は94モル%であった。
また、実施例1と同様の方法で測定したところ、融点、融解熱量は「無」であった。
得られたポリビニルブチラール樹脂を用いた以外は実施例1と同様にして、表2記載の延伸温度、添加量にて合わせガラス用中間膜及び合わせガラスを作製した。
(1)ポリビニルブチラール樹脂の合成
純水3159gに、平均重合度1700、けん化度99.0モル%のポリビニルアルコール樹脂を288gを加えて加熱溶解した。
反応系を15℃に温度調節し、濃度35重量%の塩酸357gとn−ブチルアルデヒド79gを加え、この温度を5時間保持して反応を完了させた。なお、反応中は樹脂成分が一部未溶解となっていることを目視にて確認した。
その後、過剰の水で洗浄して未反応のn−ブチルアルデヒドを洗い流し、塩酸触媒を炭酸水素ナトリウム12gで中和し、更に、過剰の水で2時間水洗及び乾燥を経て、白色粉末状のポリビニルブチラール樹脂を得た。得られたポリビニルブチラール樹脂をDMSO−d6に溶解させ、2重量%の溶液とした後、プロトンNMRを用いて計算したところ、ブチラール化度は30モル%、アセチル基量は1モル%、水酸基量は69モル%であった。また、実施例1と同様の方法で測定した融点は149℃、融解熱量は3.8mJ/mgであった。
得られたポリビニルブチラール樹脂を用いた以外は実施例1と同様にして、表2記載の延伸温度、添加量にて合わせガラス用中間膜及び合わせガラスを作製した。
実施例及び比較例で得られたポリビニルアセタール樹脂、合わせガラス用中間膜及び合わせガラスについて以下の評価を行った。
[樹脂の評価]
(1)シンジオタクチック水酸基率
得られたポリビニルアセタール樹脂を重水素化ジメチルスルホシキドに溶解し、測定温度25℃においてカーボンNMRを測定し、62.0〜70.0ppm間の全吸収強度を樹脂中の水酸基を100モル%とし、64.1〜64.8ppm間の吸収をシンジオタクチック水酸基強度として、下記の通り算出した。
シンジオタクチック水酸基率(モル%)=((シンジオタクチック水酸基強度)/(全吸収強度))×100
得られたポリビニルアセタール樹脂を重水素化ジメチルスルホシキドに溶解し、測定温度150℃においてプロトンNMRを測定し、4.5ppm付近に現れるメゾアセタール環構造に由来するピークと、4.2ppm付近に現れるラセモアセタール環構造に由来するピークの積分値を比較することでメゾ/ラセモ比率を求めた。
(3)平衡弾性率測定
粘弾性測定装置(レオメトリック・サイエンティフィック社製、ARES)を用いて粘弾性測定を行った。なお、サンプルのジオメトリーには8mmのパラレルプレートを用いた。サンプルサイズは直径8mmの円状にフィルムを切り出し、測定プログラムとしては、測定周波数1.0Hz歪みを1.0%に設定し、昇温速度5.0℃/minで温度分散測定を行った。平衡弾性率は、tanδピーク値温度より+30℃の弾性率を平衡弾性率として評価した。得られた平衡弾性率が3.00E+07Paを超える場合を「○」、3.00E+07〜1.00E+07Paである場合を「△」、1.00E+07Pa未満である場合を「×」として評価した。
(4)パンメル値
得られた合わせガラスを−18℃±0.6℃の温度に16時間放置し、この合わせガラスの中央部を頭部が0.45kgのハンマーで打って、ガラスの粒径が6mm以下になるまで粉砕し、ガラスが部分剥離した後の膜の露出度(面積%)を算出した後、表2を用いてパンメル値を評価した。なお、上記パンメル値が3〜8であることが好ましい。
JIS K 6714に準拠した方法で、得られた合わせガラスのヘイズ値を積分式濁度計(東京電色社製)を用いて、340〜1800nmの光線に対するヘイズ値を測定した。測定したヘイズ値が0.5未満である場合を「○」、0.5〜0.7である場合を「△」、0.7を超える場合を「×」として評価した。
Claims (3)
- 示差走査熱量測定を行った場合において、融点が150〜250℃、融解熱量が10〜100mJ/mgであり、アセタール化度が5〜50モル%であり、かつ、シンジオタクチック水酸基率が28〜60モル%である
ことを特徴とするポリビニルアセタール樹脂。 - 請求項1記載のポリビニルアセタール樹脂を用いてなることを特徴とする合わせガラス用中間膜。
- 少なくとも二枚のガラス板の間に、請求項2記載の合わせガラス用中間膜が挟着されてなることを特徴とする合わせガラス。
Priority Applications (1)
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