JPH03122131A - ポリビニルブチラール及びポリウレタンでできたシート - Google Patents

ポリビニルブチラール及びポリウレタンでできたシート

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JPH03122131A
JPH03122131A JP2246943A JP24694390A JPH03122131A JP H03122131 A JPH03122131 A JP H03122131A JP 2246943 A JP2246943 A JP 2246943A JP 24694390 A JP24694390 A JP 24694390A JP H03122131 A JPH03122131 A JP H03122131A
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sheet
polyurethane
polyblend
polyether polyol
diisocyanate
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Donald J David
ドナルド・ジヨージフ・デビツド
Thomas F Sincock
トーマス・フレンチ・シンコツク
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Monsanto Co
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は安全ガラスアッセンブリー用の中間層シートに
関し、更に詳しくはポリビニルブチラールとポリウレタ
ンのポリブレンドで形成されるこの種のシートに関する
ポリビニルブチラール(P V B)シートは自動車、
航空機、建築、保安(たとえば出納室、獄窓、宝石陳列
箱等)等の用途にラミネートした安全ガラスの明澄透明
な緩衝性中間層として広く使用されている。たとえば、
ガラスシートの間にラミネートされたこのような中間層
を含む自動車用風防ガラスは、粉々になることなく搭乗
者の頭部からの打撃を吸収することができ、そうする間
に風防ガラスは本質的に塑性変形して重大な衝撃エネル
ギーを散逸させる。
中間層として使用する場合、通常PVBの中に有意に可
塑剤が存在し、これにより使用用途が限定される可能性
があり、言いかえれば、多層ラミネート中の非ガラス表
面にPVBが接着している場合、可塑剤の選択をしなけ
ればならない。しかしながら、かかる特殊な可塑剤はラ
ミネートの他の望ましい性質を損うのが普通である。
その上、可塑化したPVB中間層とガラスとの最適レベ
ルの接着(残留ヒドロキシル基とガラス表面の5iOH
基の反応を仲介とする)は、約15〜21℃の公称温度
で生じることも知られていて、これが安全ガラスに好ま
しい理由である。しかしながら、ガラスの接着(及び従
ってラミネートのエネルギー吸収性)はこの温度範囲の
どちらの側でも、即ちO’F(−17,7℃)及び12
0°F(49℃)でかなり劣化する。
更にその上、デザイナ−が補助的機能層を組み込むこと
により安全ガラスに精巧な性能の特徴を追加する場合は
、所望のエネルギー吸収性を保持するためにはPVBと
かかる層の接着性が必然的に関与する。
発明の要約 先行技術の前記の欠陥を最少限にし又は克服するPVB
シートの改良を行なった。
従って、本発明の主な目的は、PVBにもう一つのポリ
マーを加えた機械的かつ光学的に相容性のブレンドによ
り形成されるシートを提供することである。
もう一つの目的は、PVB単独では欠けている性質を増
強するように他のポリマーを選択した、この種のシート
を提供することである。
追加の目的は、PVB及びポリウレタン(PU)から成
る機械的及び光学的に相容性のブレンドで形成されるシ
ートを提供することであって、そのブレンドは可自剤を
有しても又有しなくてもよく、成分の配合比に応じて性
質の変化を調節できるものである。
本発明の他の目的は一部は自明であり、一部は以下の説
明及び特許請求の範囲から判明するであろう。
これらと他の目的は、ポリブレンドで形成されたシート
を提供することにより達成される。そのポリブレンドは
重量基準で、a)約11〜30%、好ましくは約15〜
25%のヒドロキシル基を含有する30〜90%のPV
B、及びb)70〜10%の熱可塑性ポリウレタンから
成り、このポリウレタンは(i) ポリエーテルポリオ
ール又はポリエーテルポリオールとポリエステルポリオ
ールの混合物、及び (11)脂肪族ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネ
ート又は脂肪族及び芳香族ジイソシアネートの混合物、 の反応生成物である。そのポリブレンド中の(りと(b
)を加えた合計百分率は常に100%に等しい。
厚さ30m1l  (0,76onm)のこのシートの
曇りは2%を越えない。シートは場合により可塑剤を含
有していてもよい。好ましいポリウレタンは脂環式ジイ
ソシアネートとポリエーテルポリオールから製造される
。シートのポリブレンド中の好ましい成分範囲はP V
 B 30〜70%及びPU70〜30%であって、P
 V B / P U  6G/40がもっとも好まし
い。
詳細な説明 本発明のシートを形成するために使用するポリブレンド
のPVB成分はSjxudinger分子量で約so 
ooo〜600.000 、好ましくは55.000〜
170.000であって、重量基準で約11〜30%の
ヒドロキシル基(ポリビニルアルコール換算)、0〜5
%のエステル基(ポリビニルエステル換算)、たとえば
0〜2.5%の酢酸エステル基(ポリ酢酸ビニル換算)
と、残余がブチラール基の構成である。重量基準で約1
5〜25%(たとえば18〜25%)のかかるヒドロキ
シル基を含有するPVB樹脂が好ましい。
PVB樹脂は水中又は溶媒中でのアセタール化という公
知の方法により製造され、その方法では酸性触媒の存在
下にポリビニルアルコールをブチルアルデヒドと反応さ
せてPVBを製造し、次いで触媒の中和、PVB樹脂の
分離、安定化及び乾燥を行なう。
PVBとの光学的及び機械的相容性のために、ポリブレ
ンドのPU酸成分架橋していない予備成形した熱可塑性
ポリウレタン(T P U)でなくてはならない。反応
性の架橋性ポリウレタンは、PVB成分のヒドロキシル
と化学反応を起すため、使用することができない。機能
性TPUは重合したジイソシアネート成分及びポリオー
ル成分でそれぞれ形成された硬いセグメント及び軟かい
セグメントを含有する。硬軟のセグメントの比率又は重
量%がTPUの物理的性質を決定する。TPUを合成す
るにはジオール又はジアミンのような二官能性の連鎖延
長剤を使用して重合体鎖中に間隔を置いてジイソシアネ
ート分子を配置する。ジイソシアネートと二官能性連鎖
延長剤とのプレポリマーを初めに製造して、単量体イソ
シアネートの扱いにまつわる毒性問題を避けるのが好ま
しい。
ジイソシアネートは、飽和の脂肪族(直鎖又は脂環式の
いずれでもよく、その混合物を含む)若しくは芳香族(
その混合物を含む)のジイソシアネート又は脂肪族と芳
香族のジイソシアネートの混合物であり得る。ただし、
かかる多種のジイソシアネートからできたTPUを含有
するブレンドから形成される、厚さ 30m1l (0
,76薗)のシートの有する曇りは2%を越えてはなら
ないことが常に条件であって、本明細書中以下に更に説
明する。
脂環式ジイソシアネートが好ましく、1個又は2個のシ
クロヘキサン環を有するシクロへキシルジイソシアネー
トを挙げつる。メチレンビス(4−シクロヘキシル)ジ
イソシアネートがもつとも好ましい。
ポリオール成分は、ポリエーテルポリオール又はポリエ
ーテルポリオールとポリエステルポリオールの混合物、
たとえば長い直鎖のポリエーテルジオール又はポリエス
テルジオールであって、その分子量がTPUの硬度とポ
リブレンド中のPvBとの相容性を決定する。ポリオー
ルの分子量を特定的に選択し、得られたTPOをPVB
と配合することにより、機械的かつ光学的に相容性の一
群のポリマーを得ることが可能であって、それらを使用
して特定の用途に適合した性質を有するシートを形成す
ることができる。好ましいポリオールは、アルキレンが
01〜C4であるポリテトラアルキレンエーテルグリコ
ールのようなポリエーテルポリオールである。ポリブレ
ンド中で最適の相容性を得るには、ポリテトラアルキレ
ンエーテルグリコールの分子量が約90〜4000、好
ましくは650〜3000であることを要する。
TPUとPVBの両方と相容性であるポリブレンドの溶
媒和が可能な可塑剤(又は可塑剤のブレンド)を場合に
より含めることができ、通常はシートの用途と存在する
構成成分の比率により左右される。ゴム状TPUの含有
量が大きい程、造形中に溶融粘度を低下する可塑剤の必
要性はそれだけ小さくなり得る。ブレンドから形成され
るシートの曇りのレベルは光学的相容性を決定し、30
ail  (0,76+m)の厚さのシート中で2%を
越えない曇り価が光学的相容性を示す。有力な可塑剤は
フタル酸ジブチル、ジヘキシル、ジオクチル、ジイソデ
シル及びジイソデシルのようなフタル酸エステル、アジ
ピン酸ジヘキシル及びジオクチルのようなアジピン酸エ
ステル、燐酸トリクレジル及びトリフェニルのような燐
酸エステル等を含む。
ポリテトラメチレンエーテルグリコールは、TPU/P
VBポリブレンド100部に対し約3〜約20部の添加
量で特に有用である。
ブレンドから中間層シートを製造する成形操作は当業界
で公知の手順による。成形には、約150〜240℃の
温度で物理的加工によって高分子の熱可塑性ポリブレン
ドを融解又は溶融し、続いて約5〜50m1 l  (
0,13〜1.3aa)の厚さを有する明澄透明なシー
ト材料に溶融体を造形することを含む。
溶融体からの造形はスクリュー押出機を使用する押出と
同時に、又は圧縮成形、ミルローリング等の方法による
ことができる。好ましい造形方式は慣用のシート押出ダ
イを通す可塑化ブレンド溶融体の押出を含み、成形され
るシートの長さと幅に実質的に寸法を合せた、水平に長
く垂直に狭いダイ出口に、強制的に溶融ポリマーを通す
ことによるか、又はダイロール方式の使用により、即ち
押出ダイの出口に密接するダイロールの特別に調製した
表面上で、ダイから流出する溶融ポリマーを流延するこ
とにより行なう。
当業者に公知の慣用技術を押出法と併用して、押出すシ
ートの1面又は両面に粗面を作製することができる。こ
れには次のような1種以上の項目を規定しかつ制御する
ことを含む。即ちポリマーの分子量分布、溶融体の含水
量、溶融体とダイ出口の温度、ダイ出口の形状等である
。かかる技術を記載する方式は米国特許第2.904.
844号、東2.909.810号、第3.994.6
54号、第4.575.540号及び公開欧州特許出間
第0185. H3号に開示されている。
可塑剤のほかに、本発明の中間層シートは他の添加剤、
たとえば染料、紫外線安定剤、接着性制御塩、酸化防止
剤を含有し得、添加剤で処理してラミネート効率を改良
し得る。
本発明を以下の実施例において更に説明するが、実施例
は本発明を制限することを意味するものではない。特に
指示しない限り、量はすべて重量で表わす。
下記の試験を行つて得た数値及び結果を表に示す。
曇り%−ASTIII D1003−Ol(1977年
再承認)−手順へ一曇り測定器、Hunter la3
Model D25(HunterAssociate
s Inc、、Res+on、VA製)使用。これによ
リブレンド成分の光学的相容性を評価する。
初期引裂き抵抗 (VTR) −ASTM DIQO4
−66(19111年再承認)。これによりポリブレン
ド成分の機械的相容性を評価する。
ガラス転移温度(Tg)−示差走査熱量計使用。これに
より熱力学的相容性、即ちブレンド成分の分子的混合が
生じるかどうかを評価する。
平均貫通速度 (MPY)−金属枠の中にガラスラミネ
ートを水平に置き、ラミネート温度を一定にしておいて
、51b (2,27kg)の球形の玉をラミネートの
中心に対して所定の高さから落した。落球の高さを大き
くしながらこれを繰返した。供試ラミネートの真下に2
個の磁気コイルを相互に隔てて垂直に置いた。ラミネー
トを貫通した後、玉は2個のコイルの発生する磁界を連
続して通過する。
これらの磁界が乱されると、上部コイルはタイマーの「
開」スイッチを作動させ、下部コイルはスイッチを閉に
転じた。コイル間の距離とその距離を通過する時間とを
知ることにより、玉の速度を計算できる。この玉の残存
速度はラミネートの吸収したエネルギーに関係し、時間
当りのマイル数で表わした吸収エネルギー(mph)は
ラミネートの平均貫通速度(MPV)に等しい。
実施例1 この実施例によりポリビニルブチラールと光学的に相容
性のポリブレンドを形成し得るポリウレタンを確める。
30m1l (0,76m)シートとして光学的に相容
性のポリブレンドは見た目には曇りがなく、即ち曇り≦
2%を有すると考えられる。
PVBは公称18%の残存ポリビニルアルコールを有し
、粉末状であって、Mon5acto Coll1pa
n7からBulvxr (登録商標)樹脂として入手で
きる。
PVB及びPUのペレット(可塑剤を加えず)を熱風乾
燥してH2O1%以下とし、次いでタンブルブレンドし
た。次いでトライブレンドを 【9θ℃に保ったブラベ
ンダー強カミキサ−に仕込み、混合してフラックス(f
luxl化しく即ち成分の均質混和物の融解ブレンドと
し)、更に4分間混合した。ミキサーの羽根は約7Or
pmで回転していた。
各ブレンドをミキサーから取出して室温に冷却した。4
000〜5000p寥i  (27,560〜34.4
50kPx)の圧力下に加熱(350’F/176、7
℃)定盤を使用してブレンドから 30m1l (0,
76mm)シートを圧縮成形した。
定盤は表面をマイラー(登録商標)フィルムで上張りし
粘着を最小限にした。試料シートを成形機に入れたのま
ま室温に冷却した。
曇り価の結果は下記の通りであった。
第  1 表 1  TecoNexEG−85^としてTherme
dic+ Inc。
Woburn  Mxss、から市販のTPU2  P
e1lxlhane 2103−7OA として Do
t ChemicalCo、から市販のTPU 3  Pe1lxlhxne 2355−85ABRと
してDot ChemicxCo、から市販のTPU 前記データは、PVB及び熱可塑性脂肪族PU(脂環式
ジイソシアネートとポリエーテルポリオールから形成さ
れたPU)の光学的に相容性で可塑化されていないポリ
ブレンドから形成されたシートを例示している。同様に
芳香族ジイソシアネートとポリエーテルポリオールでで
きたTPUを20%のTPU量でブレンド中に含有する
ポリブレンドで形成された曇りく2%(即ち1.24%
)のシートも本発明の範囲内にある。
有意な未反応イソシアネートを含有する液状プレポリマ
ーの形態の反応性ポリレウタン(Adiprene L
W520としてUniro7al Chemical 
COから入手)をブレンド中に1%及び2%使用して前
記手順を繰返した。P V B/P Uブレンドはブラ
ベンダー機中で架橋して溶融しない不融性熱硬化性ブロ
ックとなり、熱可塑性とは考えられなかった。これはP
VBの残存ヒドロキシルとPUのジイソシアネートとの
間の反応に起因し、その反応は熱可塑性PUを使用する
場合は、水酸基反応性のインシアネート基がすべて実質
的に完全に反応しているために起らない。
実施例2 この実施例はPVB及びTPUのいろいろの濃度での光
学的、機械的かつ熱力学的に相容性のポリブレンドを示
す。そのTPUはメチレンビス(シクロヘキシル)ジイ
ソシアネート(HMD)、ポリ (テトラメチレンエー
テルグリコール)(PTMEG)及び1,4−ブタンジ
オール(連鎖延長剤)の反応生成物であった。このTP
UはTecoflex EG−85AとしてTherm
edics Inc、、Woburn。
Mx s s、から入手できる。
可塑剤を使用せず、いろいろのブレンド比率について実
施例1の手順を繰返した。ブレンドから製造したシート
は公称30010(0,76mm)の厚さであった。結
果は下記の通りであった。
第  2  表 2%より低い曇りを示す前記データは、非可塑化の10
%から60%より幾分低いTPU濃度において、光学的
に相容性の非可塑化ブレンドから形成した30m1lシ
ートを示すものである。機械的相容性を反映するMTR
のデータは、T P U 10〜60%において、MT
Rが可塑化された100%PVBコントロール(対照)
(即ちOTPU)の52.5kll/mを越えることを
示す。単一Tgは成分の熱力学的相容性を反映している
実施例3 この実施例はいろいろのブレンド比率での相容性可塑剤
について示す。可塑剤としてアジピン酸ジヘキシルと各
種ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG
)を使用し、いろいろのブレンド比率で実施例1の手順
を繰返した。
その可塑剤は第3表に示すいろいろの添加量とし、量を
樹脂100部当りの部(phi)の単位で示す。
PTMEGはTe+alhaneとしてE、I、Dup
onl deNemour+ and Co  から入
手でき、分子量は650〜2000であった。可塑剤は
トライブレンディング中に添加し、その際可塑剤はポリ
マー固体中に分散されかつ吸収された。結果は次の通り
であった。
第  3  表 曇り〈2%、慣用の可塑化PVBの場合と比較できるM
TR値(実施例2から52.5kN/m)及び単−Tg
の観点から、これらの結果は可塑化PVB/TPUポリ
ブレンドのシートの実例を示すものである。
一定のphrでの添加量では、PTMEG分子量の減少
に従って可塑化の有効性は増加する。従って、ブレンド
中のP V B/T P U比率を変える場合、所望の
相容性を得るためには異なる分子量及び分量のPTME
Gを使用することが必要になり得る。たとえばPTME
Gの分子量がより高くなれば、15phrより更に多く
必要になり得る。
実施例4 この実施例では、本発明のシートを使用してガラスラミ
ネートの衝撃性能が温度と共に変化する様を示す。
320’F (160℃)及び225psi (155
0kPa)のラミネート条件下にPVB/TPU  6
0/40の3hi l シートを使用し、14’X1じ
 (35,6an X 35.6cm )のガラスの二
層ラミネートを製造した。アジピン酸ジヘキシル32p
h+を含有する、実施例1のBulvxr(登録商標)
樹脂からできたSaNew (登録商標)TGレシート
対照とした。TPUはTeco+lex EG−85A
であって、可塑剤(7,5ph+)はTerethxo
e 650(ポリテトラメチレンエーテルグリコール)
であった。5つのラミネートと対照について試験した。
結果(5試料についての平均)は次の通りであった。
第  4  表 可塑化PVBシートの対照と比較して、非可塑化60/
40ブレンドから形成したシートを使用するラミネート
の衝撃性能は、1)−1T℃では対照よりもすぐれ、i
i) 15.6℃では対照より幾らか劣るが、1ii)
 48.4℃では対照よりも著しく優れていた(27%
)ことを前記データは示す。可塑剤7.5ph+の添加
により、対照と比較して平坦に近い衝撃対温度曲線が得
られたことが重要である。これは、市販システムの中で
、風防のようなラミネートが使用中に曝されるかも知れ
ない温度範囲の末端の方で安全性能の評価を下げる必要
がないことを意味する。
実施例5 この実施例はいろいろの種類と濃度のTPUを含有する
ブレンドでできたシートの曇りのレベルを示す。
ブレンドとシート(30mil、 0.76−の厚さ)
を製造するために実施例1の手順を繰返す。曇り評価の
結果は次の通りであった。
第  5  表 ’に、J、Quinn & Co、 Ine、 Mxl
den M…これらのデータは、PVBと配合する場合
に濃度を調節し、かつ丁PUの種類を選択することによ
り、曇り≦2%を有する 30m1 l (0,76m
)の厚さのシートを得ることができることを示す。
前記の説明は単に例示のためであって限定の意味に解し
てはならない。多様な変形と変更が当業者に容易に示唆
されよう。従って、前記の説明は例示に過ぎず、本発明
の範囲は特許請求の範囲により定められるものである。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量基準で、a)11〜30%のヒドロキシル基
    を含有する30〜90%のポリビニルブチラール、及び
    b)70〜10%の熱可塑性ポリウレタンから成るポリ
    ブレンドであって、この熱可塑性ポリウレタンが下記の
    2成分: i)ポリエーテルポリオール又はポリエーテルポリオー
    ルとポリエステルポリオールの混合物、及び ii)脂肪族ジイソシアネート、芳香族ジイソシアネー
    ト又は脂肪族と芳香族のジイソシアネートの混合物 の反応生成物であり、ポリブレンド中のa)とb)を加
    えた百分率の合計が常に100%に等しい上記ポリブレ
    ンドで形成されたシートであって、0.76mmの厚さ
    での曇りが2%を越えない前記シート。
  2. (2)可塑剤を含有する、請求項1のシート。
  3. (3)可塑剤を含有しない、請求項1のシート。
  4. (4)ポリビニルブチラールが約15〜25%のヒドロ
    キシル基を含有する、請求項1、2又は3のいずれかの
    シート。
  5. (5)ポリブレンドが30〜70%のポリビニルブチラ
    ール及び70〜30%のポリウレタンを含有する、請求
    項4のシート。
  6. (6)ポリウレタンが、ポリエーテルポリオールを使用
    して製造されたものである、請求項5のシート。
  7. (7)ポリウレタンが脂環式ジイソシアネート及び前記
    ポリエーテルポリオールから製造されたものである、請
    求項6のシート。
  8. (8)曇りが2%を越えないエネルギー吸収性の熱可塑
    性シートであって、 (a)約15〜25重量%のヒドロキシル基を含有する
    30〜70重量%のポリビニルブチラールと70〜30
    重量%の脂肪族ポリウレタンとの相容性混合物100重
    量部、及び(b)可塑剤約3〜約20重量部 から成るシート。
  9. (9)ポリウレタンが脂肪族ジイソシアネートとポリエ
    ーテルポリオールとの反応生成物である、請求項8のシ
    ート。
  10. (10)ジイソシアネートが1個又は2個のシクロヘキ
    サン環を有する、請求項9のシート。
  11. (11)ポリエーテルポリオールがポリテトラアルキレ
    ンエーテルグリコールである、請求項10のシート。
  12. (12)可塑剤がポリテトラメチレンエーテルグリコー
    ルである、請求項8〜11のいずれかのシート。
  13. (13)ポリテトラメチレンエーテルグリコールの分子
    量が約90〜4000である、請求項12のシート。
  14. (14)前記分子量が650〜3000である、請求項
    13のシート。
JP2246943A 1989-09-18 1990-09-17 ポリビニルブチラール及びポリウレタンでできたシート Pending JPH03122131A (ja)

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