JP6679571B2 - 可塑化ポリビニルアセタールをベースとするエンボス加工フィルムの製造方法 - Google Patents

Description

背景技術
本発明は、エンボス加工により可塑化ポリビニルアセタールをベースとするフィルムを製造するための方法、およびガラス積層体を製造するための該フィルムの使用に関する。

安全合わせガラスは通常は、２枚のガラス板とこれらのガラス板を接合する１枚の接着フィルムとからなる。この接着フィルムは、可塑化ポリビニルアセタール、好ましくはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）をベースとする。安全合わせガラスは特に自動車のフロントガラスとして使用されており、必要に応じてガラス板をポリマーパネルに換えることができる。

建設分野においても、ケイ酸塩ガラス／ケイ酸塩ガラス複合材またはケイ酸塩ガラス／ポリマー複合材が、例えば窓ガラスとして、または中間壁として使用されており、必要に応じて、またその用途に応じて、多重複合材、すなわち２つを上回る支持層からなる複合材が、例えば防弾ガラスとして使用されている。

安全複合ガラスを作製するための、ポリビニルアセタールをベースとする、特にポリビニルブチラール（ＰＶＢ）をベースとする可塑剤含有フィルムは、室温でも柔らかく粘着性である。複合ガラスにおいてガラス／フィルム／ガラスの複合体を一体的に保持するためには高粘着性であることが不可欠であるが、これらを輸送してこうしたガラスへと加工するためには、粘着性を一時的に排除あるいは少なくとも抑制する必要がある。特定の粗さによって、フィルムの固有の粘着性を低減させることができる。

さらに、フィルムを加工して安全複合ガラスを形成させる際には、このフィルムとガラスとの間に存在する空気を除去しうることが求められる。これに関しては、片面または両面に粗面を有するフィルムを設けることが一般に知られている。この粗面を通じて、ガラス積層体の作製時に封入された空気を抜くことができ、そうすることで気泡のない積層体が得られる。

粗面を有するフィルムを作製するための典型的な方法の一つが、欧州特許第０１８５８６３号明細書（ＥＰ ０１８５８６３ Ｂ１）からメルトフラクチャー法として知られている。メルトフラクチャー法によって、不規則的に（確率論的に）粗面化された表面が生成される。

従来技術に記載されている粗面生成のためのさらなる方法には、エンボス加工法がある。エンボス加工法によって生成されるいずれのフィルム表面も、規則的な（非確率論的な）表面構造という共通した特徴を有する。こうした表面構造は特に真空バッグ処理によるガラス積層体の製造方法において良好な通気挙動を示し、その結果、工程所要時間が短くて済むとともにプロセスウィンドウが広くなる。

メルトフラクチャー法と比較して、エンボス加工法は、得られる規則的な表面構造によって積層体の製造時に空気をより迅速にかつより容易に除去することができるという利点を有する。

欧州特許第０７４１６４０号明細書（ＥＰ ０７４１６４０ Ｂ１）には、両面にエンボス加工が施された表面を生成させるためのそのようなエンボス加工法が記載されている。この方法は２つのエンボスロールを用いて行われ、それによりフィルムに鋸歯型の規則的な線構造が付与される。エンボス加工によりフィルムの各面上に付与されたこれらの線は互いに２５°超の角度で交差しており、そうすることで、複合ガラスにおいていわゆるモアレパターンの形成が生じなくなる。

欧州特許出願公開第１２３３００７号明細書（ＥＰ １２３３００７ Ａ１）には、モアレ効果を回避するためのエンボス加工法が開示されている。この方法では、フィルムの両側に規則的なエンボス加工構造が生成される。干渉を避けるために、フィルムの両面の線構造は異なる繰り返し周波数を有する。

米国特許第５，９７２，２８０号明細書（ＵＳ ５，９７２，２８０）に記載されている他の方法では、エンボスロールが２つ用いられるではなく、表面構造にエンボス加工を施すためのロールが１つのみが用いられ、また、ローラーと圧縮空気とによってこのロールにぴったりと嵌まる構造化された鋼帯が用いられる。エンボス加工プロセス時に、このエンボスロールと鋼帯との間の間隙を通ってフィルムが案内される。

米国特許第４，６７１，９１３号明細書（ＵＳ ４，６７１，９１３）にはＰＶＢフィルムにエンボス加工を施すための方法が開示されており、このフィルムに、単一の運転プロセスで２つの構造化ロール間でエンボス加工が施される。これらのロール、そして結果として生じるエンボス加工が施されたフィルムは、１０μｍから６０μｍまでの粗さＲ_ｚを有する。米国特許出願公開第２００３／００２２０１５号明細書（ＵＳ ２００３／００２２０１５）、国際公開第０１／７２５０９（ＷＯ ０１／７２５０９）、米国特許第６，０７７，３７４号明細書（ＵＳ ６，０７７，３７４）および米国特許第６０９３４７４１号明細書（ＵＳ ６０９３４７４１）には、鋼製エンボスロールとゴムコーティングを有する加圧ロールとを用いた、ＰＶＢフィルムのための単段および二段のエンボス加工法が記載されている。

国際公開第２０１４０２１４５９号（ＷＯ ２０１４０２１４５９ Ａ１）には、エンボス加工によって少なくとも７５０μｍの広いピッチを有する溝を形成することによる可塑化ＰＶＢフィルムの作製が開示されている。

合わせガラスを効率的に製造するためには、中間膜が表面構造の良好な脱気特性と迅速な溶融性とを示すことが望ましい。

発明の開示
本発明の目的は、以下の方法ステップ：
ａ． 可塑化ポリビニルアセタールを押出すことにより、確率論的な表面粗さＲ_ｚが１μｍから７０μｍまでであるフィルムを生成させるステップ、
ｂ． 前記ステップａ）で得られたフィルムの少なくとも１つの表面にエンボス加工を施すことにより、深さが５μｍから５０μｍまでであり、幅が１０μｍから２５０μｍまで、好ましくは１０μｍから２００μｍまでであり、かつピッチが５０μｍから２５００μｍまでである複数の溝を形成するステップ
により、可塑化ポリビニルアセタールを含有するフィルムにエンボス加工を施すことによって、少なくとも１つの表面上の粗さＲ_ｚを２０μｍから１００μｍとするための方法において、
ｃ． 前記ステップａ）で得られた表面粗さに対する前記溝の間の高所部の表面粗さの低下が、多くとも２０％である前記方法である。

ステップａ）において、溝の間の高所部において確率論的な表面パターンが作製される。実質的に、この表面パターンが、ステップａ）で得られたまま、エンボス加工ステップｂ）において保たれることが望ましい。

好ましくは、ステップａ）で得られる表面粗さに対するステップｂ）で得られる溝の間の高所部の表面粗さの低下は、多くとも１０％であり、より好ましくは多くとも５％である。最善の状態では、ステップａ）で得られる溝の間の高所部の表面粗さと、ステップｂ）で得られる溝の間の高所部の表面粗さとは、（変わらずに）同一である。このことは、高所部の領域において、エンボス加工具とフィルムとを全く接触させないかまたは完全には接触させないことによって達成されることができる。

ステップａ）における可塑化ポリビニルアセタールを含む溶融物の押出は、温度調節の可能なリップを有する押出ダイを用いて、メルトフラクチャー条件下に行われることが好ましい。そのような押出法は、例えば欧州特許第０１８５８６３号明細書（ＥＰ ０１８５８６３ Ｂ１）から当業者に知られている。

溝の間の高所部の確率論的な表面パターンは、フィルムの両面において同一であってもよいし異なっていてもよい。メルトフラクチャー押出の際に吐出ギャップの幅やダイ出口の直上のダイリップの温度を変化させることで、異なる表面パターンや異なる粗さレベルを生じさせることができる。

ステップａ）を行って、確率論的な表面粗さＲ_ｚが１０μｍから７０μｍまでであるフィルムを得ることが好ましく、確率論的な表面粗さＲ_ｚが３０μｍから７０μｍまでであるフィルムを得ることがより好ましい。

本発明の第１の変形例において、押出は、リップ温度が１００℃から２７０℃まで、好ましくは１００℃から２４０℃までである押出ダイを用いて、メルトフラクチャー条件下に行われる。

本発明の第２の変形例において、メルトフラクチャー条件下での押出は、５００ｋｇ／ｈから３５００ｋｇ／ｈまでのメルトフローレートで行われる。

押出に続いて、ステップｂ）において、フィルムの片面または両面をそれぞれ独立してエンボス加工に供することにより、表面構造を形成するとともに、粗さ深さＲ_ｚを２０μｍから１００μｍまでとし、好ましくはＲ_ｚを２０μｍから８０μｍまでとし、特にＲ_ｚを２５μｍから７０μｍまでとする。

ステップａ）で得られたフィルムの表面に、単一ステップでエンボス加工を施すことができ、また好ましくは２つの別個のエンボス加工ステップでエンボス加工を施すこともできる。単一ステップのエンボス加工では２つのエンボスロールが使用されるのに対して、多重ステップのエンボス加工ではエンボスロールおよび加圧ロールが使用される。加圧ロールは、好ましくは２０から８０までのショアＡ硬さを有するゴムの表面を有する。

粗さ値Ｒ_ｚを有するフィルムの表面粗さの測定は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ４２８７およびＤＩＮ ＩＳＯ ４２８８に準拠して行われる。表面粗さの測定に使用される測定装置は、ＥＮ ＩＳＯ ３２７４を満たすものでなければならない。使用されるフィルタの特性は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ １１５６２に相応したものでなければならない。

本発明によるエンボス加工ステップｂ）は、構造化されたフィルムの２つの面が異なる粗さ深さＲ_ｚを有するようにして行われることができる。このことは、例えばエンボス加工具を異なるものとすることによって、あるいはエンボス加工具および／または加圧ロールの温度を異なるものとすることによって達成されることができる。

フィルムの両面上の溝は、互いに７０°から９０°までの角度、または５°から４５°までの角度をなしうる。他の態様において、フィルムの少なくとも１つの表面上の溝は、押出方向に対して５°から４５°までの角度、好ましくは３５°から４５°までの角度を有する。

溝のピッチは、フィルムの両面において同一であっても異なっていてもよく、その際、表面間の偏差が５％であれば同一であると見なす。溝ピッチは、１００μｍから１５００μｍまでであることができ、好ましくは３００μｍから１０００μｍまでであることができる。

図１に、例として本発明の方法により製造されたフィルムの表面を示す。この表面において、ピッチａ）は５００μｍであり、溝の幅ｂ）は７５μｍであり、かつ溝の間の高所部の表面粗さｃ）は４０μｍである。

エンボス加工法の前および／または後にフィルムを−１０℃ないし＋４０℃に冷却することで、フィルムの表面構造を固定することができる。好ましくは、冷却は相応して温度調節された冷却ロールにより行われる。

好ましくは、エンボスロールは金属製またはセラミック製である。また、エンボスロールは、後にフィルム表面に存在することとなる構造のネガ形状パターンが付された表面を有する。エンボス加工後にメルトフラクチャー表面を維持するためには、目標とするフィルム粗さよりもエンボスロールの溝の深さの方が大きいことが好ましい。

エンボスロールの温度は、８０℃から２００℃までであり、特に８０℃から１７０℃までであり、好ましくは１００℃から１６０℃までであり、殊に１１０℃から１５５℃までである。フィルムの付着性を低減させるためには、エンボスロールが、（例えばポリマーまたはセラミックで）被覆された鋼表面を有することが特に好ましい。

第一の実施形態において、押出フィルムに、同一かまたは異なる表面凹凸を有する２つのエンボスロール間でエンボス加工を施す。

本発明の他の実施形態において、フィルムを、エンボスロールと、反対方向に回転する加圧ロールとの間で案内する。好ましくは、フィルムを、エンボスロール同士の間でおよび／またはエンボスロールと加圧ロールとの間で、１０Ｎ／ｍｍから４００Ｎ／ｍｍまで、特に１０Ｎ／ｍｍから１５０Ｎ／ｍｍまで、好ましくは３０Ｎ／ｍｍから１３０Ｎ／ｍｍまで、殊に４０Ｎ／ｍｍから１１０Ｎ／ｍｍまでの線圧にさらす。複数の方法ステップｂ）が行われる場合には、線圧は同一であってもよいし異なっていてもよい。線圧とは、フィルム幅に対するロール対の押圧力を意味する。

加圧ロールは、０℃から５０℃まで、好ましくは５℃から３０℃までの温度を有する。すなわち、加圧ロールはエンボスロールと向かい合って活発に冷却される。加圧ロールの温度は、方法ステップｂ）と同一であってもよいし異なっていてもよい。

加圧ロールによってフィルムがエンボスロールの構造化表面に押し当てられ、この加圧ロールはエンボスロールへとわずかに寄る。線圧を変化させることにより、エンボス加工領域の表面を変化させることができ、その結果、ロール間隙におけるフィルムの滞留時間を変化させることができる。

線圧、フィルム温度および／またはロール温度、ロール速度およびロール上でのフィルムウェブの包絡角度といった方法パラメータを選択することで、エンボスロールの所定の粗さ深さにより、フィルムのエンボス加工の粗さ深さに影響を与えることができる。

この場合にも、フィルムを、温度調節ロールのロール間隙に通して直に、つまりこれらの温度調節ロールの周りに通さずに、案内することができる。

特に、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）を、架橋または非架橋の形態で、部分アセタール化ポリビニルアルコールとして、少なくとも１つの可塑剤、染料、顔料、接着性調整用の金属塩、有機添加剤および／または無機充填剤と混合して使用することが可能である。

部分アセタール化ポリビニルアルコールのための可塑剤としては、このために当技術分野で知られているあらゆる可塑剤が適しており、一方では特に、多価酸のエステル、多価アルコールもしく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、特にジ−ｎ−ヘキシルアジペート、ジブチルセバケート、ジオクチルフタレート、ジグリコール、トリグリコールもしくはテトラグリコールと直鎖状もしくは分岐鎖状の脂肪族カルボン酸とのエステル、およびこれらのエステルの混合物が適している。脂肪族ジオールと長鎖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と、６個から１０個までの炭素原子を含む脂肪族カルボン酸、例えば２−エチル酪酸またはｎ−ヘプタン酸とのエステルが、好ましくは部分アセタール化ポリビニルアルコールのための、特にポリビニルブチラールのための、標準的な可塑剤として使用されている。ジ−ｎ−ヘキシルアジペート（ＤＨＡ）、ジブチルセバケート（ＤＢＳ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ジグリコール、トリグリコールもしくはテトラグリコールと直鎖状もしくは分岐鎖状の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つまたは複数の可塑剤が使用されることが特に好ましい。

本発明の特定の一実施形態において、フィルム材料への付着性を低下させる物質を添加することによって、エンボス加工具へのフィルムの付着をさらに低減させることができる。

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、樹脂１００質量部に対して、好ましくは２５質量部から４５質量部までの可塑剤を含有し、特に好ましくは３０質量部から４０質量部までの可塑剤を含有する。

部分アセタール化ポリビニルアルコールは、ポリビニルエステルを加水分解させかつアセタール化させることにより、公知の方法で製造される。アルデヒドとしては、例えばホルムアルデヒド、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が使用され、好ましくはブチルアルデヒドが使用される。

好ましいポリビニルブチラール樹脂は、１０質量％から２５質量％まで、好ましくは１７質量％から２３質量％まで、特に好ましくは１９質量％から２１質量％までのビニルアルコール基、および／または、０質量％から２０質量％まで、好ましくは０．５質量％から２．５質量％までのアセテート基を含む。

さらなる方法の一変形例においては、国際公開第２００４／０６３２３１号（ＷＯ ２００４／０６３２３１ Ａ１）の記載によれば、ポリアルデヒド（特にグルタルアルデヒド）で部分架橋されたＰＶＢ、およびオキソカルボン酸（特にグリオキシル酸）が、ポリマーとして使用される。このような部分架橋ＰＶＢは、類似の非架橋ＰＶＢよりも１０％ないし５０％高い粘度を有する。

フィルムの含水率は、好ましくは０．１５質量％から０．８質量％まで、特に０．３質量％から０．５質量％までとなるように調整される。

本発明により製造されたフィルムを、特に、１枚もしくは複数枚のガラス板および／または１枚もしくは複数枚のポリマーパネルと、構造化された少なくとも１枚のフィルムとから構成される積層体の作製に用いることができる。

こうした積層体の作製に際しては、まず、加圧、真空バッグまたは真空リングにより、ガラス板／ポリマーパネルとフィルムとから予備複合体を製造する。概して、予備複合積層体は、空気混入のためわずかに混濁している。積層体の最終的な作製は、例えば国際公開第０３／０３３５８３号（ＷＯ ０３／０３３５８３）の記載にしたがってオートクレーブ内で行われる。

例
本発明による実施例
ＰＶＢ樹脂１００部当たり３８部の公称レベルの可塑剤を含む厚さ０．７６ｍｍのＰＶＢフィルムを、以下の条件によって押出す。

リップ温度：１９０℃
メルトフローレート：１０００ｋｇ／ｈ
線速度：１５ｍ／ｍｉｎ
このＰＶＢフィルムは、各々の面上に、Ｒ_ｚメルトフラクチャーの値が４０ミクロンであることを特徴とするメルトフラクチャー表面粗さを有する。

このＰＶＢフィルムに、以下の特性を有する設備においてエンボス加工を施す。２つのエンボス加工段階の加圧ロールおよびエンボスロールは、同一の特性を有していた。

設備パラメータ：
ゴムロールの硬さ：ショアＡ ７０±５
エンボスロールの粗さ：約２００ｍ
エンボスロールのピッチ：約５００ｍ
溝の角度：１２°
表面コーティング：ポリマー
ゴムロールの温度：１０℃

以下の表にフィルムの特性を示す。その際、「最終Ｒ_ｚ」はエンボス加工後の粗さを表し、「高所部Ｒ_ｚ」は溝の間の高所部の粗さを表し、かつ「溝の深さ」は「最終Ｒ_ｚ−高所部Ｒ_ｚ」と定義される。

複合ガラスの作製に際して、これらのフィルムは良好な脱気特性を示すとともに、これらのフィルムをブリスターのない積層体へと加工することができた。

比較例：

複合ガラスの作製に際して、これらのフィルムは劣悪な脱気特性を示すとともに、これらのフィルムをブリスターのない積層体へと加工することはできなかった。

特に、第８番目の試料は高い粘着性を示した。２つの層の間に高い密着性／ブロッキングが生じるため、このフィルムの取扱いは極めて困難であった。

本発明の方法を用いることで、低ブロッキング傾向の可塑化ポリビニルアセタールフィルムを製造することができる。かかるフィルムを、輸送のために巻き取ってロール状にすることも、積層グレージングの製造のために容易に巻き出すことも可能である。

Claims (9)

1. 以下の方法ステップ：
   ａ． 可塑化ポリビニルアセタールをメルトフラクチャー条件下に押出すことにより、確率論的な表面粗さＲ_ｚが１μｍから７０μｍまでであるフィルムを生成させるステップ、
   ｂ． 前記ステップａ）で得られたフィルムの少なくとも１つの表面に、８０℃から１７０℃までの温度を有するエンボスロールを用いて、１０Ｎ／ｍｍから１５０Ｎ／ｍｍまでの線圧でエンボス加工を施すことにより、深さが５μｍから５０μｍまでであり、幅が１０μｍから２００μｍまでであり、かつピッチが５０μｍから２５００μｍまでである複数の溝を形成するステップ
   により、可塑化ポリビニルアセタールを含有するフィルムにエンボス加工を施すことによって、少なくとも１つの表面上の粗さＲ_ｚを２０μｍから１００μｍとするための方法において、
   ｃ． 前記ステップａ）で得られた表面粗さに対する前記溝の間の高所部の表面粗さの低下が、多くとも２０％である、前記方法。
2. 前記フィルムに、１１０℃から１５５℃までの温度を有するエンボスロールを用いて、３０Ｎ／ｍｍから１３０Ｎ／ｍｍまでの線圧でエンボス加工を施すことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記メルトフラクチャー条件下での押出を、１００℃から２７０℃までのリップ温度を有する押出ダイを用いて行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記メルトフラクチャー条件下での押出を、５００ｋｇ／ｈから３５００ｋｇ／ｈまでのメルトフローレートで行うことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. 前記エンボス加工が施されたフィルムの両面が、同一の溝ピッチを有することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 前記エンボス加工が施されたフィルムの両面が、異なる溝ピッチを有することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
7. 前記フィルムの両面上の溝が、互いに７０°から９０°までの角度をなすことを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 前記フィルムの少なくとも１つの表面上の溝が、押出方向に対して５°から４５°までの角度を有することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
9. 前記フィルムの表面に、２つの別個のエンボス加工ステップでエンボス加工を施すことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。