KR100909114B1 - 적층 유리용 복합 인터레이어 - Google Patents

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제임스알. 모란
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Abstract

적층 유리용에 적합한 복합 인터레이어는 제 2 및 제 3의 중합체층에 샌드위치된 가소화된 폴리비닐부티랄층을 포함한다. 바람직한 구체예에서 제 2 및 제 3층에서 적어도 하나, 바람직하게는 둘다 두께가 0.125mm(0.005인치) 미만이고, 지방족 폴리우레탄으로 형성된다.
적층 유리, 복합 인터레이어, 폴리비닐부티랄

Description

적층 유리용 복합 인터레이어{COMPOSITE INTERLAYER FOR LAMINATED GLASS}
본 발명은 적층 유리 및 이에 사용되는 중합체층(polymeric layer)에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 층들중 하나가 가소화된 폴리비닐부티랄(PVB)로 된 적층 유리에 사용되는 다층(multilayer) 복합 인터레이어(composite interlayer)에 관한 것이다.
상기와 같은 적층 유리로 얻을 수 있는 성질은 관통저항성(penetration resistance)으로, 이는 일반적으로 계단법 또는 에너지법을 통하여 평균파괴높이(MBH)를 측정할 수 있는, 2.27kg(5 lb)의 볼 낙하 시험을 통하여 측정한다. 미국에서는, 자동차에서 사용되는 자동차용 바람막이는 최소 관통저항성 기준인 ANSI Z26.1 코드[12피트(3.7m)에서 100% 통과]를 통과해야한다. 세계의 다른 나라들에서도 충족해야하는 유사한 코드가 있다. 또한, 미국과 유럽에서는 건축자재로서의 적층 유리는 최소 관통저항성을 충족하는 것을 사용하여야 한다는 특정 코드 요구사항이 있다.
계단법에서는 충격탑으로부터 여러가지 높이에서 30.5cm×30.5cm(12인치×12인치)의 적층 유리 샘플에 강철볼을 떨어뜨린다. MBH는, 50%의 샘플에서 볼이 관통하지 않고, 50%의 샘플에서 볼이 관통하는, 볼 낙하 높이로 결정된다. 시험 라미네 이트(laminate)는 ANSI Z26.1코드에 기재된 지지 프래임에서 수평으로 지지된다. 만일 필요하다면, 라미네이트를 바람직한 시험온도로 조정하기 위하여 항온항습기(environmental chamber)가 사용될 수 있다. 시험은 상기 샘플을 지지 프래임에 위치시키고, 볼을 MBH로 기대되는 높이 근처에서 라미네이트 샘플로 떨어뜨리는 것으로 행한다. 만약 볼이 상기 라미네이트를 관통하였다면 그 결과를 실패로 기록하고, 만약 볼이 관통하지 않았다면 결과를 유지라고 기재한다. 만약 결과가 유지이면, 이전 시험보다 0.5m 더 높은 곳에서 떨어뜨리는 상기 과정을 반복한다. 만약 결과가 실패이면, 상기 과정은 이전 시험보다 0.5m 낮은 높이에서 떨어뜨리는 것으로 반복한다. 일반적으로 신뢰할 수 있는 결과를 얻기 위해서는 최소한 12개의 라미네이트로 시험할 필요가 있다. 이러한 과정은 모든 시험 샘플들이 사용될 때까지 계속 반복된다. 그리고 나서 결과를 요약하여 각 높이에서 유지의 퍼센트를 계산한다. 그리고 나서 이러한 결과는 유지 퍼센트 대 높이의 그래프로 그려지고, 데이터의 최적값을 나타내는 선이 그래프에 그려진다. 그리고 나서 그래프로부터 유지 퍼센트가 50%인 점에서 MBH를 읽을 수 있다.
에너지 시험법은 볼이 라미네이트에 주는 충격에 에너지 보존법칙을 적용하여 MBH를 결정한다. 라미네이트를 관통한 후에 볼의 운동에너지 감소량은 라미네이트가 흡수한 에너지의 양과 같다. 볼이 라미네이트를 때리는 순간의 운동에너지는 떨어뜨리는 높이로부터 계산할 수 있다. 라미네이트를 관통하고 나서의 운동에너지는, 라미네이트 밑에 일정한 거리만큼 분리시켜놓은 2개의 자기장 측정코일을 이용하여 볼의 속도를 측정함으로써 결정할 수 있다. 일반적으로 신뢰할만한 결과를 얻 기 위해서는 적어도 6개의 라미네이트를 시험해야 할 필요가 있다. 측정된 운동에너지의 변화로부터 MBH를 계산할 수 있다.
유리/PVB/유리 라미네이트에 대한 적절한 관통저항성을 얻기 위하여 유리/PVB 계면 접착 수준이 약 2~7퍼멀단위(pummel unit)를 유지하여야 한다. 적절한 관통저항성은 2~7, 바람직하게는 4~6의 퍼멀 접착값에서 얻어진다. 퍼멀 접착값이 2에 미치지 못하면, 라미네이트 보전상의 문제(즉, 적층 분리) 및 오랜 기간의 내구성에 문제가 생길 뿐만 아니라, 시트로부터 너무 많은 유리가 손실되고 충격이 가해지는 동안 유리가 사방으로 흩뿌려지게 된다. 7보다 큰 퍼멀접착의 경우에는, 시트에 대한 유리의 접착이 너무 강하여 에너지 분산이 좋지 않아 관통저항성이 낮아지게 된다.
유리에 대한 PVB의 접착력은 적층 유리 산업에서 품질을 제어할 목적으로 통상적으로 사용되는 퍼멀접착 시험(퍼멀접착값은 단위가 없다)을 통해 측정할 수 있다. 유리/PVB/유리 라미네이트를 준비하여 -18℃(0℉)로 조정하고서, 사람이 직접 1파운드(454g)의 볼핀해머로 유리가 깨질때까지 "연타"한다. 깨진 유리중에 PVB시트에 접착되어 있지 않은 것들은 제거한다. 시트에 접착되어 남겨진 유리가 많을수록 수치가 높아지는, 즉 접착된 유리가 없으면 퍼멀 0이고, 전부 시트표면에 접착되어있으면 퍼멀 10인 통상적인 퍼멀스케일의 기준으로, 시트에 접착되어 남은 유리들을 눈으로 비교한다.
관통저항성을 결정하는데 중요하게 고려하여야 할 다른 요소는 라미네이트에 있어서 PVB 필름의 두께이다. 바람막이의 제조에 사용되는 상당한 비율의 PVB 인터 레이어는 자동차 지붕선에 맞추기 위해 구부러진 컬러밴드를 갖기 위하여 가열되고나서 성형/연신되기 때문에, 너무 과도한 접착 및 얇은 PVB 인터레이어는, 최종적으로 제조된 바람막이가 관통저항기준을 만족하지 못하게 되는 결과를 초래할 수 있다. 바람막이가 적층되고나서는 접착력을 감소시킬 수 없으므로(또한 적절한 관통저항성을 얻을 수 없으므로), 만약 바람막이가 최소한의 요구사항을 충족하지 못하게 되면 이것은 파괴될 것이다.
적층유리 용도에 적합한 인터레이어 제품을 만들기 위하여, 지속적인 접착성능을 갖는 제품을 생산하기 위하여 상당한 노력이 이루어지고 있다. 이는 제조되는 인터레이어 각각에 대한 박리접착(peel adhesion)의 품질 제어 평가 뿐만 아니라 수지, 가소제 및 다른 구성요소들의 엄격한 제조 제어를 통하여 이루어진다. 인터레이어의 수분은 PVB/유리의 접착 수준에 큰 영향을 미치기 때문에, PVB 인터레이어는 또한 수분을 제어하여 제조된다. 소비자의 측면에서, PVB/유리의 접착력에 영향을 미치는 유리 종류, 유리 세척, 인터레이어 수분함량 등 많은 인자들이 있다. 라미네이트 조립실 및 PVB 저장실에서 습도와 온도를 유지하여 인터레이어의 수분함량이 변하지 않도록 하는 것이 매우 중요하다. 상기에서 언급한 PVB 성형과 같은 2차적인 가공공정은 PVB 인터레이어의 수분함량을 변화시킬 수 있고, PVB/유리 접착 수준 및 관통저항성에 중요한 영향을 미칠 수 있다. 가끔 각각의 유리 표면에서 매우 다른 접착 거동을 보이거나 또는 유리 표면의 청정도 때문에 바람막이 내의 다양하고 일관되지않은 접착력을 보여서, 적절치 않은 관통저항성 및 적절치 않은 품질이 나타난다. 제조된 제품이 목적하는 퍼멀접착 및 요구되는 MBH 기준을 충족 하는지 확인하기 위하여 바람막이 제품의 일부분을 파괴실험하여야 한다.
PVB에 기초한 라미네이트가 갖는 또 다른 중요한 성능 결함은 관통저항성에 대한 온도의 영향이다. -18℃(0℉)에서 관찰된 MBH는 23℃(73℉)에서 얻어지는 MBH의 약 30~40%이다.
오래전부터 우레탄 중합체 구조(특히, 연질 세그먼트 부분)를 적합하게 선택하면, 온도를 낮추더라도 유리/폴리우레탄/유리 라미네이트의 관통저항성의 민감도가 크게 감소될 수 있다.
PVB 인터레이어가 적용되지 않은 폴리우레탄(PU) 인터레이어의 중요한 다른 용도는, 유리 라미네이트의 관통저항성이 주로 폴리카보네이트 구성요소에 의하여 제어되고 폴리우레탄 구성요소가 주로 라미네이트 구조에 대한 접착제로서 역할을 하는 유리/폴리카보네이트/유리를 포함하는 특정 라미네이트의 구성에 있다. 상업적으로 구입가능한 PVB 인터레이어에 주로 사용되는 가소제는 폴리카보네이트의 표면을 화학적으로 공격하여 잔금이 가고 혼탁하게된 적절치 않은 품질을 초래한다.
유리/폴리우레탄/유리 라미네이트는 일반적으로 PVB에 기초한 라미네이트에 비하여 높은 습도 및 온도에 대한 폴리우레탄/유리 접착의 뛰어난 저항성을 나타낸다.
폴리우레탄에 기초한 라미네이트에서 나타나는 이점들에도 불구하고, 폴리우레탄 중합체가 고가이기때문에 폴리우레탄에 기초한 라미네이트가 PVB에 기초한 라미네이트를 대체하지 못하여왔다. 따라서, 당업계에서는 유리 라미네이트에 사용될 수 있는 인터레이어로서, 적은 비용으로 목적하는 관통저항성에 대한 온도 및 접착 의 영향을 최소화하면서 PVB에 기초한 라미네이트에 관한 다른 특성들을 갖는 인터레이어에 대한 요구가 있다. 본 발명은 이러한 이익들중의 많은 부분을 포함하는 복합 인터레이어를 제공한다.
본 발명은 적층 유리에 적합하게 사용할 수 있는 개선된 복합 인터레이어를 제공한다. 바람직한 구체예에서, 본 발명의 복합체는 제2 및 제3의 중합체층 사이에 샌드위치된 가소화된 PVB층을 포함한다. 바람직한 구체예에서, 제2 및 제3의 층중 적어도 하나는 0.125mm(0.005인치) 두께의 폴리우레탄층이다. 하나의 바람직한 구체예에서, 제2 및 제3의 층 둘다 처음에는 0.125mm(0.005인치) 두께 미만의 비가소화된 폴리우레탄으로부터 형성되지만, PVB로부터의 가소제 이동에 의하여 가소화된다. 다른 바람직한 구체예에 있어서, 가소화된 폴리우레탄은 제 2 및 제 3의 층을 형성하기 위해 사용된다.
본 발명은 적층 유리에 사용될 다층 복합 인터레이어에 관한 것이다. 바람직한 구체예에서, 두 개의 얇은 폴리우레탄층[0.0125~0.125mm(0.0005~0.005인치)]이 가소화된 폴리비닐부티랄 중심층을 샌드위치화 하고있다. 본 발명의 라미네이트는 폴리우레탄 단독구성과 비슷한 성능특징을 보이지만, 가격이 저렴하다. 표준 유리/PVB/유리 라미네이트에 비해 개선된 점은 고접착력에서 높은 관통저항성을 나타내고, 시험온도에 대하여 관통저항성의 민감도가 훨씬 낮다는 점을 포함한다.
본 발명에서, 폴리우레탄층은 바람직하게는 0.125mm(0.005인치) 두께이다. 바람직한 범위는 0.025~0.10mm(0.001~0.004인치)이다. PVB층은 일반적으로 약 1.52mm(0.060인치) 두께 미만이고, 바람직하게는 0.38~0.76mm(0.015~0.030인치)의 범위이다. 바람직한 구체예에서, PVB층은 0.56~0.70mm(0.022~0.028인치) 두께이고, 두개의 폴리우레탄층에 샌드위치되어있다.
본 발명은 PVB 단일층이 두 개의 폴리우레탄층 사이에 샌드위치된 구체예에 한정되지 않는다. 다른 구체예에서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET) 또는 IR 반사층 또는 폴리카보네이트 시트와 같은 구조적인 플라스틱 시트로 코팅된 PET 필름과 같은 부가적인 기능층이 PVB층 및 폴리우레탄층들과 함께 사용될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 범위 내에서, 다층 복합체는 폴리우레탄층, PVB층, 폴리우레탄층, 폴리카보네이트층, 및 폴리우레탄층의 순서로 구성될 수 있다. 다른 구체예에서, 폴리우레탄층, PVB층, PET층 및 PVB층 또는 폴리우레탄층을 포함할 수 있다. 그러나, 다른 구체예들에서, PVB의 일면에만 폴리우레탄 단일층이 적용된다. 이러한 구체예들은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)층을 갖는 라미네이트에 사용될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술분야에 알려진 다른 조합 및 다른 플라스틱 물질들도 여기에 사용될 수 있다.
본 발명에 사용된 얇은 폴리우레탄층은 바람직하게는 지방족 이소시아네이트-폴리에테르(또는 폴리에스테르) 우레탄을 포함한 지방족계 폴리우레탄에 기초한 것이고, 바람직하게는 열 및 UV광에 노출되었을때 필요한 안정성을 얻기 위하여 UV 안정화제 및 항산화제를 포함한다. 부가적으로, 상기 폴리우레탄층은 바람직하게는 실란커플링제 또는 다른 적합한 화학물질을 함께 적용하여 유리에 대한 높은 접착력을 갖도록 형성되어야 한다. 이러한 기법들은 본 발명의 당업자들 에게 잘 알려져있다. 적합한 기법들은 미국특허 제 3,965,057호에 기재되어있다.
PVB 수지는 전형적으로 산촉매의 존재하에 폴리비닐알코올 중합체(PVOH)를 부티르알데히드와 반응시키고 촉매를 중화한 다음, 수지를 분리, 안정화 및 건조하는 수성 또는 용매 아세탈화 공정에 의하여 제조된다. Solutia Inc.제 Butvar® 수지를 상업적으로 구입할 수 있다. PVB 수지는 저각(low angle) 레이저 스캐터링을 이용한 크기별 배제 크로마토그래피로 측정한 중량평균분자량이 전형적으로 70,000보다 크고, 바람직하게는 약 100,000~250,000이다. 중량기준으로, PVB는 전형적으로 폴리비닐알코올(PVOH)로 계산하여 22% 미만, 바람직하게는 약 17~19%의 히드록실기; 아세테이트와 같은 폴리비닐에스테르로 계산하여 10%까지, 바람직하게는 0~3%의 잔존 에스테르기를 포함하고, 나머지는 아세탈, 바람직하게는 부티르알데히드아세탈을 포함하지만, 선택적으로 예컨대 2-에틸 헥사날과 같은 부티랄 이외의 미량의 아세탈기를 포함한다.
상기 시트의 PVB 수지는 전형적으로 초기에 수지 100부당(pphr) 10~70부, 더욱 바람직하게는 30~45부의 가소제로 가소화된다. PVB 시트에 있어서 가소제의 최종농도는 발생하는 이동량에 따라서 낮아질 것이다. 발생하는 이동량은 하기에서 상세하게 언급한 많은 인자들에 의하여 조절될 수 있다. 통상적으로 사용되는 가소제는 다염기산의 에스테르 또는 다가 알코올이다. 적합한 가소제로는 트리에틸렌글리콜 디-(2-에틸부티레이트), 트리에틸렌글리콜 디-(2-에틸헥사노에이트), 테트라에틸렌글리콜 디헵타노에이트, 디헥실 아디페이트, 디옥틸 아디페이트, 헵틸 및 노닐 아디페이트의 혼합물, 디부틸 세바케이트, 오일변성 세바식알키드와 같은 중합 체성 가소제, 및 포스페이트와 아디페이트의 혼합물, 아디페이트와 알킬벤질 프탈레이트의 혼합물, 및 C4~C9알킬알코올 및 시클로C4~C10알코올로 만들어진 혼합된 아디페이트가 있다. 디헥실아디페이트와 같은 C6~C8아디페이트 에스테르는 바람직한 가소제이다. 더욱 바람직한 가소제는 트리에틸렌글리콜 디(2-에틸헥사노에이트)이다. 가소제의 양은 PVB의 강성을 변형시키고 조절하는 편리한 수단이다. 강성을 대신할 유용한 특성은 유리전이온도(Tg)인데, 이는 가소제의 양과 직접 관련되어있다. 본 발명의 중합체 복합체에 사용되는 가소화된 PVB 성분은 일반적으로 가소제가 평형을 이룬 후에 약 30~45℃의 유리전이온도 Tg를 갖게 될 것이다. 본 발명의 폴리우레탄 중합체 성분의 연질 세그먼트의 유리전이온도는 전형적으로 -50~-60℃인 것으로 밝혀졌다.
여기에 사용된 바에 따르면, 가소화된 폴리비닐부티랄 및 폴리우레탄 중합체와 같은 인터레이어 물질들의 유리전이온도는, 예컨대, 전단 저장 모듈러스(G')에 대한 전단 손실 모듈러스(G")의 비, 또는 선택적으로 인장 저장 모듈러스(E')에 대한 인장 손실 모듈러스(E")의 비일 수 있는 피크 tanδ를 측정하는 유동측정 동적 분석법(rheometric dynamic analysis)을 통해 측정할 수 있다. 여기에서 PVB에 대해 언급한 값들은 다음 공정들을 사용하는 전단 모드 분석에 의하여 결정되었다. 예컨대, 열가소성 중합체물질을 직경 25mm의 샘플 디스크로 성형한다. 상기 중합체 샘플 디스크를 유동측정 동적 스펙트로미터II의 테스트 고정구인 2개의 직경 25mm의 평행 플레이트 사이에 위치시킨다. 중합체 샘플 디스크는, 샘플의 온도를 2℃/ 분의 속도로 -20~70℃까지 승온하면서 진동주파수 1Hz에서 전단모드로 테스트된다. 온도에 따라 표시된 tanδ(감쇠;damping)의 최대값의 위치는 Tg를 결정하는데 사용된다. 경험상 상기 방법은 +/-1℃의 범위내에서 재현할 수 있다.
바람직한 구체예에서, 조립된 PU/PVB/PU 복합체에서 PU 구성요소는 PVB로부터 이동하는 일정한 수준의 가소제를 포함하고 있다는 것을 주목하는 것이 중요하다. 상기 수준은 PVB층으로부터 가소제의 이동에 의해 제어되고, 폴리우레탄 및 PVB층간의 가소제의 분배에 따라 달라진다. 분배 계수는 계산되어 가소제의 이동을 예측하는데 사용할 수 있고, 상기 층들의 평형 조성은 폴리우레탄층의 조성, 사용되는 가소제의 타입 및 사용되는 PVB 수지의 히드록실 함량에 의하여 영향받는다. 주로 제조방법(예컨대, 공압출, 압출코팅 등)에 의하여 제어되는 가소화된 PVB 및 PU층간의 계면 표면의 형태는, 일단 층이 조합되어 평형이 이루어지는 속도에 영향을 미친다. 그러나, 복합체는 이동이 일어나지 않거나, 가소제의 이동이 PU층으로부터 PVB층으로 일어나도록 구성될 수 있다.
또한 UV흡수제를 PVB에 포함시키는 것이 유용하거나 또는 바람직하다. 가소제 및 선택적으로 UV흡수제에 더하여 PVB시트는 시트의 전체 또는 일부를 착색시킬 수 있는 안료 또는 염료, 항산화제 등의 다른 성능개선 첨가제를 포함할 수 있다. 이 용도에 있어서 PVB/유리의 접착력은 일반적으로 고려사항이 아니기 때문에 PVB시트 성분에 접착조절제를 첨가할 필요는 없다. PVB시트는 조합된 가소제 및 다른 첨가제들(예컨대, UV흡수제 등)을 PVB수지와 혼합하고, 상기 혼합물을 다이 개구부를 통해 가압하에 압출하여 시트를 성형한다.
본 발명의 라미네이트는 당업자들에게 알려진 통상적인 방법에 의하여 제조될 수 있다. 매끄러운 계면형태 및 허용가능한 계면 광학을 얻기 위하여 PU층 및 가소화 PVB층을 조합하는 바람직한 방법은 공압출법이다. 요구되는 혼화성을 얻기위해 PVB 및 PU조성을 적절히 선택하므로써, PU/PVB/PU 복합체는, 라미네이트의 품질에 악영향없이 효과적으로 물질이용이 가능하고 비용을 낮출수 있도록 낮은 수준에서 중심 PVB층에 재혼합될 수 있다. 덜 바람직한 가공방법은 압출 코팅후 2중 적층 및 2중 압출코팅을 하는 방법을 포함한다. 그러나, 이들 덜 바람직한 방법에서는, PU/PVB 계면 표면의 형태가 주의깊게 제어되어야 하는데, 만약 그렇지 않고 PU 및 PVB 성분의 굴절인덱스들이 유사한 값으로 조합된다면 바람직하지 않은 광학적 헤이즈가 발생할 수 있다.
시트 표면의 거칠기는 일반적으로 당업자에게 용융파괴(melt fracture)라고 알려진 현상에 의하여 발생하는데, 그러한 바람직한 특성은 압출용 다이 개구부의 디자인에 의하여 얻을 수 있다. 압출되는 시트의 한면 또는 그 이상의 면을 거친 표면으로 만들기 위한 다른 알려진 기술들은 다음중 하나를 특정하거나 제어하는 것을 포함한다: 중합체 분자량 분포, 함수량 및 녹는점. 이러한 기술들은 미국특허 제2,904,844호; 제2,909,810호; 제3,994,654호; 제4,575,540호 및 유럽특허 제0185,863호에 기재되어있다. 원하는 표면 거칠기를 만들기 위해 다이의 시트 하류에 엠보싱하는 공정이 사용될 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 규칙적인 패턴의 표면을 갖는 엠보싱된 플라스틱시트의 실시예들이 미국특허 제5,425,977호 및 제5,455,103호에 기재되어있다. 이러한 표면 거칠기는 초기 적층공정 동안에 유리/ 가소화된 PU 계면에서의 탈기(de-airing)를 촉진하기위해 필요하고, 이는 다음의 오토클레이브 적층과정 동안 완벽하게 제거된다.
본 발명의 다층 중합체 라미네이트는 바람직하게는 상기 라미네이트가 2개의 유리시트 사이에 샌드위치된 적층 유리에 사용된다. 다른 구체예에서 폴리카보네이트 시트는 복합 인터레이어에 부착될 수 있다. 상기 유리시트는 맑은 유리나 흐린 유리 및 열신장된 또는 단련된 강화 유리를 포함하는 모든 유형의 유리의 모든 종류의 조합이 가능하다. 본 발명의 복합 라미네이트는, 동일한 방법으로 사용될 수 있고 예컨대 단일층의 가소화된 PVB 안전필름을 포함하는 안전유리 라미네이트를 형성하는 공정과 같이 통상적인 안전유리 라미네이트를 형성하는데 사용되는 동일한 설비를 사용하여 적층될 수 있다는 장점이 있다. 전형적으로 상업적인 안전유리 적층 공정은 다음 단계들을 포함한다:
(1) 2장의 유리와 다층 중합체 라미네이트를 손으로 조립하는 단계;
(2) 조립체를 실온에서 압력 닙 롤에 통과시켜서 갇힌 공기를 배출시키는 단계;
(3) 상기 조립체를 전형적으로 유리 표면온도가 약 100℃가 될 때까지 IR 조사 또는 대류 수단으로 짧은 시간동안 가열하는 단계;
(4) 상기 뜨거운 조립체를 두번째 쌍의 닙 롤에 통과시켜, 라미네이트의 가장자리가 밀봉되어 취급이 용이하게 되도록 상기 조립체를 일시적으로 충분히 접착시키는 단계; 및
(5) 상기 조립체를 전형적으로 130~150℃의 온도에서 1050~1275kN/sq.m의 압 력으로 약 30~90분동안 오토클레이브하는 단계.
플라스틱/유리 계면의 탈기 및 가장자리 밀봉(단계 2~4)을 위한, 당 업계에 알려져있고, 상업적으로 사용되는 다른 수단들은 공기를 제거하기 위하여 진공이 사용되는 진공백 및 진공링 공정이 있다.
본 발명은 유리 라미네이트에 사용되는 선행기술의 인터레이어보다 많은 이점을 제공한다. 이러한 개선사항에는 고접착에서 높은 관통저항성 및 온도에 대한 관통저항성의 매우 낮은 민감성이 포함된다. 부가적으로, 본 발명에서는 접착에 대한 수분의 영향이 훨씬 적다.
실시예 1~6
일련의 샘플들이, 다양한 유리 라미네이트에 있어서 접착 및 온도 대 관통저항성간의 관계를 설명하기 위하여 시험되었다. 다음에 표 1의 결과는 23℃(73℉) 및 -18℃(0℉)에서 관통저항성에 대한 퍼멀접착 및 인터레이어/복합체 유형의 영향을 설명한다.





표 1
실시예 설명 게이지 mm (inch) 퍼멀 시험 온도 MBH 미터 (ft) 시험 온도 (℃) MBH미터 (ft)
1 0.10mmPU/0.56mmPVB/0.10mmPU (0.004" PU/0.022" PVB/0.004" PU) 0.76 (0.030) 8.6 24℃ 8.5 (27.8) -18 5.3 (17.4)
2 가소화된 PVB 시트 (Saflex®RB41) 0.76 (0.030) 7.4 24℃ 4.7 (15.5) -18 1.3 (4.3)
3 가소화된 PVB 시트 (Saflex®RC41) 0.76 (0.030) 3.8 24℃ 7.2 (23.5) -18 2.1 (6.9)
4 0.33mmPVB/0.10mmPU/0.33mmPVB (0.013"PVB/0.004"PU/0.013"PVB) 0.76 (0.030) 7.1 24℃ 4.0 (13.1) -18
5 0.33mmPVB/0.10mmPU/0.33mmPVB (0.013"PVB/0.004"PU/0.013"PVB) 0.76 (0.030) 4.4 24℃ 7.7 (25.2) -18 2.8 (9.2)
6 PU(AG8451) 0.76 (0.030) 7.6 24℃ 5.0 (16.4) -18 5.2 (17.1)
1. 상기 표 1에서 실시예 1, 4~6에서 사용된 AG8451 PU는 적층유리에 사용하기 위한 지방족 이소시아네이트 폴리에테르계 폴리우레탄 필름으로, Woburn, MA 소재의 Thermedics Inc.로부터 구입할 수 있다. 이는 유리에 대한 높은 접착력을 제공하기 위하여 기능적인 화학물질을 포함한다.
2. 표 1에 나타낸 관통저항시험은 30cm×30cm(12인치×12인치) 유리 라미네이트에 대해 2.27kg(5 lb.) 볼 낙하 시험(에너지 법칙)으로 행하였다.
3. 실시예 2 및 3에 사용된 상기 PVB 시트가 표준이고, 이는 3GEH(트리에틸렌글리콜 디-2-에틸 헥사노에이트)를 가소제로 사용한, Solutia Inc.에서 만든 Saflex®PVB 인터레이어이다. 두께에서의 차이 외에도, 실시예 1,4 및 5에서 사용된 PVB 시트는 실시예 2 및 3에서 사용된 것과 구별된다.
4. 실시예 1, 4 및 5에 기재된 다양한 복합체들은 구성요소들을 손으로 조립하여 제조하였다. 상응하는 유리 라미네이트는 유리/PVB/유리 라미네이트에 사용되는 전형적인 닙 롤 탈기/오토클레이브 적층조건을 사용하여 제조되었다.
실시예 1 및 실시예 2~3간의 테스트결과를 비교하면, 청구된 본 발명의 실시예(1)과 표준 유리/PVB/유리 비교실시예 2 및 3간에 높은 유리 접착 수준 및 낮은 시험 온도에서 뛰어난 관통저항성을 나타냄을 알 수 있다.
실시예 4 및 5에서 폴리우레탄을 중심층으로 포함시키는 것은 기대했던것만큼 표준 PVB 라미네이트(실시예 2 및 3)에 비하여 PVB/유리 접착 및 관통저항성간의 관계에 큰 영향을 미치지는 않는다는 것을 알 수 있었다. 또한, PVB/PU/PVB 다층과 같은 것으로부터 만들어진 라미네이트에 대한 시험온도와 관통저항성의 관계는 단일층의 PVB 라미네이트와 유사하였다(비교실시예 5 및 실시예 3을 비교하고, 실시예 4 및 실시예 2를 비교).
실시예 1과 동일한 PU을 사용한 유리/PU/유리 라미네이트인 실시예 6은 시험 온도에 대한 관통저항성의 민감성이 낮았으나, 본 발명의 실시예 1보다 상당히 낮았다.
실시예 7~10
표 2에 기재된 실시예들은 층들이 결합된 후에 PVB 및 PU성분 양쪽에서 발생하는 조성상의 변화(가소제 이동)를 나타낸다. 나타낸 결과는, PVB 및 PU 중합체의 가소제 함량을 분리 측정하고 나서, 하기에 설명된 방법에 따라 각 중합체의 분배계수(partition coefficient)를 계산하여 개발된 실험적 모델에 기초하였다. 이 실시예들은 복합체에서 중요하게 고려되는 특성들(유리전이온도 Tg, 굴절율 RI)에 초점을 맞추고 있다. 이 실시예들은 또한 서로 다른 두께의 적용으로 인해, 물리적 특성들(모듈러스/강성도), 유동적 특성(예컨대 라미네이트 조립 동안의 취급 특성 및 오토클레이브 적층 동안의 흐름 특성) 및 광학적 특성(RI 미스매치 및 이에 수반되는 헤이즈에 대한 효과)에 영향을 미치는 다른 복합체의 구조가 어떻게 초래되는지를 보여준다.
각 유형의 폴리우레탄 중합체의 분배계수(Kd)는 각각의 폴리우레탄 및 가소화된 PVB 필름을 일정부피의 트리에틸렌글리콜 디(2-에틸 헥사노에이트) 가소제에 24시간 침지하고, 중량측정법을 사용하여 상대적인 평형농도의 계산을 통해 계산되었다[Kd=pphr(PU)/pphr(PVB)]. PU/PVB/PU 복합체를 손으로 조립하고, 평형이 발생하게 한 후, 각각의 층에 대한 가소제 분석(추출법)을 통해 모델에 대해 실험적으로 확인하였다. 모델은 상당히 정밀하고, 조성상 평형은 매우 빨리 일어나며, 변화를 위해 오토클레이브 적층을 필요로 하지 않는다는 것이 확인되었다.
표 2
실시예 PU 두께 mm (inch) PVB 두께 mm (inch) pphr PVB (초기) pphr PVB (최종) Tg, ℃ (PVB) RIPVB (최종) pphr PU (최종) RIPU (최종) ARI RIPVB-RIPU
AG8451
7 0.025 (0.001) 0.71 (0.028) 38 35.0 33.1 1.481 30.8 1.484 -0.003
8 0.10 (0.004) 0.56 (0.022) 38 26.4 40.0 1.483 23.2 1.487 -0.004
AG5050
9 0.025 (0.001) 0.71 (0.028) 38 33.5 34.3 1.481 45.9 1.474 +0.007
10 0.10 (0.004) 0.56 (0.022) 38 22.5 43.1 1.484 30.9 1.480 +0.004
1. PU/PVB/PU 복합체 구조가 모든 실시예에서 사용되었다. 특정의 PU 두께는 상기 복합체의 각 PU층에 대한 것이다.
2. 분배계수=Kd=Phr(PU)/Phr(PVB)
AG5050=1.37;AG8451=0.88
3. PU(가소화되지 않은) 및 PVB(38pphr) 구성요소들의 초기 분배계수(RI)는 다음과 같다:
AG8451: 1.496
AG5050: 1.492
PVB(38phr): 1.480
4. AG5050 PU은 적층 유리용 지방족 이소시아네이트 폴리에테르계 폴리우레탄 필름으로, Woburn, MA 소재의 Thermedics Inc.로부터 구입할 수 있다. 유리에 강한 접착력을 제공하기 위한 기능적 화학물질을 함유하고있다.
5. 조립하기 전에 PVB(38pphr)의 Tg ~31℃
상기에서 본 발명의 바람직한 구체예를 기재하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 당업자는 본 발명의 사상이나 범위 내에서 구체예들에 많은 변화를 가할 수 있다. 또한 본 발명의 범위는 지금까지의 기재보다 다음의 청구범위에 의하여 정의된다.

Claims (24)

  1. 제 1 유리층;
    상부표면과 하부표면을 가지며, 가소화된 폴리비닐부티랄을 포함하는 제 1 중합체층;
    상기 제 1 중합체층의 상부표면에 인접한, 폴리우레탄을 포함하는 제 2 중합체층;
    상기 제 1 중합체층의 하부표면에 인접한, 폴리우레탄을 포함하는 제 3 중합체층; 및,
    제 2 유리층을 차례로 포함하며,
    상기 제 2 중합체층 및 제 3 중합체층 중 적어도 하나는 0.125mm(0.005인치) 미만의 두께를 갖는, 다층 복합체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 중합체층 및 제 3 중합체층 모두 0.125mm(0.005인치) 미만의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 다층 복합체.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 중합체층은 지방족계 폴리우레탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 복합체.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 2항에 있어서, 상기 층들이 결합된 후에 제 1 중합체층으로부터 가소제의 이동에 의하여 상기 폴리우레탄이 가소화되는 것을 특징으로 하는 다층 복합체.
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  20. 삭제
  21. 다음 단계들을 포함하는 다층 복합체의 제조방법:
    가소화된 폴리비닐부티랄을 포함하는 제 1 중합체층, 상기 제 1 중합체층에 인접되고 가소화된 폴리우레탄을 포함하는 제 2 중합체층, 상기 제 2 중합체층의 반대편에 상기 제 1 중합체층에 인접되고 폴리우레탄을 포함하는 제 3 중합체층을 형성하는 단계, 여기서 상기 제 2 중합체층 및 제 3 중합체층 중 적어도 하나는 0.125mm(0.005인치) 미만의 두께를 갖는다; 및
    상기 형성단계중 또는 그 후에 층들 사이에서 가소제를 이동시키는 단계.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 제 1 중합체층, 상기 제 2 중합체층, 및 상기 제 3 중합체층을, 가소제가 상기 폴리비닐부티랄로부터 상기 폴리우레탄으로 이동할 수 있는 조건하에서 공압출하는 단계를 포함하는, 유리 라미네이트 용도에 적합한 다층 복합체의 제조방법.
  23. 삭제
  24. 삭제
KR1020047000380A 2001-07-11 2002-07-05 적층 유리용 복합 인터레이어 KR100909114B1 (ko)

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