KR100941686B1 - 중합체 삽입물의 선택 방법 및 상기 방법을 실행하는 장치 - Google Patents

중합체 삽입물의 선택 방법 및 상기 방법을 실행하는 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적층 창유리의 함유물에 대한 삽입물의 기계 저항성의 품질을 고려해서 선택된 중합체 삽입물을 선택하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 상기 삽입물의 내인열성을 측정하는 단계를 포함하고, 적어도 한 장의 유리 기판에 대한 상기 삽입물의 접착성을 측정하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

중합체 삽입물의 선택 방법 및 상기 방법을 실행하는 장치{METHOD FOR SELECTING A POLYMERIC INSERT AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD}
본 발명은, 기계 강도 품질을 위해 선택되어야 하고, 예를 들어, 적층 창유리에 사용하도록 되어 있어, 바람직하게는 창유리에 음향 특성을 부여하는 중합체 삽입물 (polymeric insert)을 선택하는 방법에 관한 것이다.
"중합체 삽입물"이란 용어는, 단일층 삽입물(monolithic insert)이나, 층, 수지 또는 필름 형태인 여러 개의 중합체 요소의 조립체로 이루어진 복합체 삽입물(composite insert)을 의미하는 것으로 이해된다. 이 요소 중 적어도 하나는 폴리비닐 부티랄(PVB)을 함유하는 것이 바람직하다.
적층 창유리는 일반적으로 자동차나 건물에 설치하기 위한 것이다. 적층 창유리는 그 기계 강도 면에서 큰 이점을 갖는다. 이는, 충격이 발생할 경우, 유리가 깨지기 전, 삽입물은 유리하게도 에너지의 일부가 점성 소실(viscous dissipation)에 의해 흡수되도록 하기 때문이다. 삽입물의 역할은 또한 중요한데, 이는 유리가 완전히 산산조각이 날 경우 구조의 완전한 상태를 크게 보장해서, 필름에 대한 유리 조각의 접착성에 의해, 깨진 유리 조각이 뿜어져 나오는 것을 방지하고, 결과적으로 사람에 대한 부상을 방지할 수 있기 때문이다.
또한, 더 나은 편안함을 위해, 이 삽입물은 창유리를 통해 승객 좌석까지 도달하는 공기에 의한(airborne) 및/또는 고형물에 의한(solid-borne) 소음의 지각을 감소시키기 위해, 창유리(glazing)가 음향 성능 기준도 만족하도록 하는 것이 점차 바람직해지고 있다.
폴리비닐 부티랄(PVB)은 그 기계 특성 때문에 널리 사용된다. 폴리비닐 부티랄은 적층 창유리의 조성 (특히 가소제의 함량 포함)이 매우 적합할 경우, 적층 창유리에 음향 특성을 또한 제공할 수 있다.
삽입물은, 적층 유리의 임계 진동수(critical frequency)를 측정하고 이를 유리 막대의 임계 진동수와 비교하는 방법을 이용해서 음향 특성을 제공하도록 선택된다. 이러한 방법은 특허 EP-B-0 100 701에 기술되어 있다. 길이가 9cm이고 너비가 3cm이며 적층 유리 (두께가 2mm인 상기 삽입물에 의해 결합된 두께가 4mm인 두 장의 유리판을 포함)로 제조된 막대가, 동일한 길이와 동일한 너비를 갖고 두께가 4mm인 유리 막대의 임계 진동수와 최대 35%만큼 차이가 나는 임계 진동수를 가질 때, 삽입물은 적절한 것으로 간주된다.
적층 창유리와 결합되기 위한 어떠한 유형의 삽입물에도 맞는 이러한 선택 방법은 PVB 뿐만 아니라, 다른 중합체 필름에도 적용될 수 있다.
현재, "음향" 창유리를 얻기 위해, PVB 적층 창유리나 다른 중합체 필름으로 적층된 창유리(결합되거나 이와 다른)에 사용되던 간에, 삽입물은 기계 강도 기준을 만족시키는 것이 중요하다.
이는, 건물이나 자동차 창유리가 사고에 의한 충돌, 물체나 사람의 추락, 파 괴 행위(vandalism) 및 물체를 던짐으로써 일어나는 물체의 침입과 같은 충격 보호 면에서 우수한 반응 능력을 나타내는데 필요하기 때문이다. 대부분의 창유리는 사용시 클래스 P2A까지의 유럽 규격 EN 356 기준을 적어도 만족해야만 한다.
삽입물의 인열 강도(tear strength)를 측정하는 한 가지 방법은 유럽 특허 출원서 EP 1 151 855에 알려져 있다. 주어진 두께의 삽입물에 대해, 삽입물에서 시작된 균열을 전파하는데 필요한 에너지를 나타내는 삽입물의 임계 에너지(JC) 값이 계산되고, 이 값이 기준 값보다 크면 삽입물은 인열 강도 기준을 만족한다.
그러나, 본 발명의 발명자는, 몇몇 삽입물은 인열 강도 기준을 만족하기는 하지만, 기계 강도 관점에서는 매우 만족스럽지는 않다는 것을 증명했다.
따라서, 본 발명의 목적은, 충격 보호에 사용된 삽입물의 효율을 완벽하게 보장하기 위해, 특허 출원서 EP 1 151 855에 기술된 기존의 삽입물을 완성한 삽입물 (선택적으로 음향 차단 특성을 또한 나타내는)의 기계 강도의 품질을 선택하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 삽입물의 인열 강도를 측정하는 단계를 포함한 방법은, 적어도 한 장의 유리 기판에 대한 상기 삽입물의 접착성을 측정하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 한다.
한 가지 특징에 따라, 인열 강도는,
- 삽입물의 임계 에너지(Jc)의 값 (삽입물에서 시작된 균열을 전파하는데 필 요한 에너지를 나타냄)을 측정하는 단계와,
- 두께로 정규화되고, 방정식
Figure 112004046787718-pct00001
= Jc ×e1에 의해 정의된 임계 에너지 (
Figure 112004046787718-pct00002
)의 값을 계산하는 단계로서, e1은 삽입물의 두께인, 상기 임계 에너지의 계산 단계와,
- 두께가 0.38mm인 PVB 필름에 의해 형성된 기준 삽입물을 나타내고, 13.3 J/m와 동일한 기준 값(
Figure 112004046787718-pct00003
)과, 상기 (
Figure 112004046787718-pct00004
)을 비교하는 단계로서, (
Figure 112004046787718-pct00005
>
Figure 112004046787718-pct00006
)일 경우 상기 삽입물은 인열 강도 기준을 만족시키는, 상기 비교 단계를 통해 측정된다.
다른 특징에 따라, 삽입물의 접착성은, 두 장의 유리판에 고정된 삽입물 시험편을 비트는 단계와, 기판 중 적어도 한 장의 기판으로부터 삽입물의 분리가 시작된 비틀림력(torsional force) 또는 토크(torque)의 값을 측정하는 단계와, 이 값으로부터 전단 강도(shear strength)(τ)를 계산하는 단계와, 이 값을 PVB로부터 형성된 기준 삽입물에 대해 확인된 경고 값(warning value)과 비교하는 단계를 통해 측정된다.
다른 특징에 따라, 두께에 관한 기준 삽입물의 기계 강도는, 수학적으로, 접착 강도(τ)의 함수로 임계 에너지(Jc)에 의해 정의된 대략 포물선 함수의 형태이다. 기계 강도를 측정하고자 하는 삽입물은, 임계 에너지와 접착 강도 값을 측정한 후, 이러한 값들이 17,500 J/m2인 임계 에너지(Jc)의 값에 해당하는 최소값을 갖는 포물선 내에 있을 경우에, 인열 강도와 접착 강도 기준을 만족한다.
삽입물은, 20℃의 온도에서, 그 임계 에너지가 17,500 J/m2보다 크고, 그 전단 강도(τ)가 3.8 내지 6.9 MPa인 경우 선택된다.
특히, 삽입물은, 20℃의 온도에서, 그 임계 에너지가 22,500 J/m2보다 크고, 그 전단 강도(τ)가 4.8 내지 6.1 MPa인 경우 선택된다.
본 발명에 따른 방법은 적층 창유리에 부여된 음향 특성을 위해 삽입물을 선택하는 단계를 또한 포함하고, 음향 차단 특성의 선택을 만족시키는 삽입물은, 길이가 9cm이고 너비가 3cm이며 적층 유리 (두께가 2mm인 상기 삽입물에 의해 결합된 두께가 4mm인 두 장의 유리판을 포함)로 제조된 막대가, 동일한 길이와 동일한 너비를 갖고 두께가 4mm인 유리 막대의 임계 진동수와 최대 35%만큼 차이가 나는 임계 진동수를 가질 때 특히 선택된다.
바람직하게, 삽입물의 전단 강도를 측정하는 장치는, 본 발명에 따라, 두 장의 유리 기판과 삽입물로 이루어진 창유리 시험편을 샌드위치 모양으로 끼우기 위한 두 개의 조오 시스템(jaw system) (시스템 중 하나는 다른 것이 이동 및 회전할 수 있는 반면에 고정되어 있음)과, 움직일 수 있는 조오 시스템을 회전시키기 위한 샤프트(shaft)와, 이 샤프트를 회전하기 위한 모터와, 이 모터와 움직일 수 있는 조오 시스템 사이에 위치한 토크 미터 (torque meter)와, 컴퓨팅 요소(computing element)를 수용하고 강도의 값을 판독할 수 있는 디스플레이 부를 포함한 박스(box)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 적층 창유리로 결합될 중합체 삽입물에 관한 것으로, 이 중합체 삽입물은, 20℃의 온도에서, 그 임계 에너지가 17,500 J/m2보다 크고, 바람직하게는 22,500 J/m2보다 크며, 그 전단 강도(τ)가 3.8 내지 6.9 MPa, 바람직하게는 4.8 내지 6.1 MPa인 것을 특징으로 한다.
한 가지 특징에 따라, 삽입물의 두께는 적어도 0.76mm이다.
다른 특징에 따라, 삽입물의 두께는 적어도 eref ×
Figure 112004046787718-pct00007
이고, 여기서,
- Jc는 삽입물 재료에 특정하고, 삽입물에서 시작된 균열을 전파하는데 필요한 에너지를 나타내는 임계 에너지 값이고,
- Jref는, 20℃의 온도와 PVB 필름 위에서 100 mm/min의 신장 속도에 대해서는 35,100 J/m2인, 폴리비닐 부티랄(PVB) 필름의 임계 에너지 값에 해당하는 기준 임계 에너지 값이며,
- eref는, PVB 필름의 두께에 해당하고 0.38mm와 동일한 기준 두께이다.
삽입물은 사용하고자 하는 적층 창유리에 음향 차단 특성을 부여하는 것이 유리하다. 특히, 길이가 9cm이고 너비가 3cm이며 적층 유리 (두께가 2mm인 상기 삽입물에 의해 결합된 두께가 4mm인 두 장의 유리판을 포함)로 제조된 막대는, 동일 한 길이와 동일한 너비를 갖고 두께가 4mm인 유리 막대의 임계 진동수와 최대 35%만큼 차이가 나는 임계 진동수를 갖도록 한다.
삽입물은 하나 이상의 중합체 요소를 포함하고, 이 중 적어도 하나는 PVB 필름인 것이 바람직하다.
마지막으로, 본 발명은 적어도 두 장의 유리판과 적어도 한 장의 중합체 삽입물, 특히 PVB 주성분 삽입물을 포함하는 적층 유리판에 관한 것으로, 이 삽입물은 20℃의 온도에서, 임계 에너지가 17,500 J/m2보다 크고, 바람직하게는 22,500 J/m2보다 크며, 전단 강도(τ)가 3.8 내지 6.9 MPa, 바람직하게는 4.8 내지 6.1 MPa인 것을 특징으로 한다.
유리하게도, 이 창유리는 자동차용 창유리로, 각각의 두께가 1.2 내지 2.5mm인 두 장의 유리판과, 상기 두 장의 유리판에 결합되고 두께가 적어도 0.76mm인 삽입물을 포함한다.
삽입물은 이 창유리에 음향 차단 특성을 부여하는 것이 바람직한데, 즉, 특히, 이 삽입물은, 길이가 9cm이고 너비가 3cm이며 적층 유리 (두께가 2mm인 상기 삽입물에 의해 결합된 두께가 4mm인 두 장의 유리판을 포함)로 제조된 막대가, 동일한 길이와 동일한 너비를 갖고 두께가 4mm인 유리 막대의 임계 진동수와 최대 35%만큼 차이가 나는 임계 진동수를 갖도록 한다.
본 발명의 다른 이점과 특징은, 다음의 첨부된 도면과 함께 다음의 설명을 읽으면 분명해질 것이다.
도 1은, 하나의 삽입물 필름만을 갖고 있는 단일 적층 창유리의 단면도.
도 2는, 삽입물의 인열 강도를 측정하는 실험 장치를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은, 삽입물에서 시작되는 균열 루트(crack root)의 에너지 변화를 나타낸 도면.
도 4는, 삽입물의 신장(stretch)의 함수로 삽입물에 가해진 인장력을 나타낸 도면.
도 5는, 삽입물의 신장의 함수로 삽입물의 퍼텐셜 에너지(potential energy)를 나타낸 도면.
도 6은, 삽입물이 결합된 기판에 대한 삽입물의 접착성을 측정하는 실험 장치의 개략적인 정면도를 도시한 도면.
도 7은, 도 6에 도시된 장치의 부분 측면도를 나타낸 도면.
도 8은, 두께가 0.76mm인 PVB에 대해 전단 강도의 함수로 임계 에너지 곡선을 도시한 도면.
도 9는, 삽입물이 결합된 기판에 대한 삽입물의 접착성을 측정하는 장치의 일 실시예의 프로파일 도를 나타낸 도면.
본 발명의 방법은, 삽입물의 기계 강도에 관해서 삽입물을 선택하도록 사용되는데, 삽입물은 단일 또는 다중 적층 창유리 유닛으로 결합되도록 사용되고, 이 는 강한 충격 (클래스 P2A까지의 EN 356 규격) 또는 약한 충격 (EN 12600 규격)을 견뎌야만 한다. 방법의 목적은, 파괴적인 충격 효과에 의해 기계 강도를 측정할 필요 없이 선택하는 것이다.
아래의 예에서는, 삽입물이 건물이나 자동차 창유리와 같은 적층 창유리로 결합되는데 적합한지를 파악하는 것이 바람직하다.
도 1에 도시된 단일 적층 창유리는 두 장의 유리 기판(10과 11)을 포함하고, 이 사이에 삽입물(12)이 고정되어 있다.
따라서, 삽입물을 선택하기 위해서는, 그 기계 강도를 측정하는 것이 필요하다. 본 발명자는 두 개의 파라미터, 즉 삽입물의 인열 강도와, 삽입물이 결합된 기판에 대한 삽입물의 접착성을 측정해야 할 것으로 증명했다.
인열 강도는, 본 명세서에서 반복한 특허 출원서 EP 1 151 855에 설명되어 있는 시험과 계산 방법을 기준으로 측정된다.
삽입물의 인열 강도는 삽입물이 만들어진 재료의 종류와 그 두께에 좌우된다. 인열 강도는 재료에서 시작된 균열을 전파하는데 필요한 에너지를 나타내는 에너지 값을 특징으로 한다. 임계 에너지(Jc)라 불리는 이 에너지는 재료의 각 종류에 따라 서로 다르고, 필름의 두께와 관계가 없으며, J/m2 단위로 표시된다.
인열 강도 또는 임계 에너지(Jc)는, 라이스 적분(Rice integral)(J)을 기초로 한 에너지 방법에 의해, 알려진 방법으로 제공되고, 이는 균열 위치에 매우 큰 응력을 받는 필름에서 균열의 루트(root)에 국한된 에너지를 정의한다. 이는 간단 한 수학식 형태(1)로 기록될 수 있다.
J = -1/e1 (∂U/∂a), 이후 변위(displacement)라고 불리는 시험된 시험편의 주어진 신장(δ)에 대해,
e1은 시험편의 두께이고,
a는 균열의 길이이며,
U는 시험편의 퍼텐셜 에너지이다.
균열 루트 에너지(crack root energy)(J)를 계산하는 상기 방법은 Tielking에 의해 개발된 방법이다.
도 2에 도시된 실험 장치는 다음과 같다.
동일한 재료와 동일한 표면적(100mm2)(50mm의 길이 × 20mm의 너비)의 여러 개의 시험편 (에를 들어, Ex1 내지 Ex4의 네 개의 시험편)에 인장 압축기(tension-compression machine)(2)를 이용해서 인장 시험을 실행했다. 각각의 시험편은 도면번호(20)에 따라 그 측면에 인장력에 수직으로 노치(notch)가 형성되어 있고, 각각의 시험편(Ex1 내지 Ex4)에 대해, 각각 5, 8, 12 및 15mm에 해당되는 서로 다른 균열 길이(a)를 갖는다.
각 시험편(Ex)은 주어진 신장 길이 또는 변위(δ)만큼 온도가 20℃인 환경에서 100mm/min의 신장 속도로 균열(20)에 수직으로 신장된다.
이 방법은, 시험편이 거치는 변위(δ)의 함수로 균열 루트 에너지(J)의 변화 곡선(C)(도 3)을 작성하고, 이 곡선으로부터, 시험편에서 인열을 개시하기 위한 임계 에너지(Jc)를 측정하기 위해 사용된다.
따라서, 이 임계값(Jc)에서 재료가 찢어지고, 결과적으로, 필요한 기계 기능 면에서 기계적으로 손상이 된다.
곡선(C)은 아래에서 설명되는 단계를 통해 얻어진다. 여기서 시험편은 두께가 0.38mm인 폴리비닐 부티랄 필름이다.
우선, 이러한 시험편(Ex1 내지 Ex4) 각각에 대해, 시험편에 가해진 인장력을 나타내는 곡선(C1)(도 4)은 상기 시험편이 거치는 변위 (변위는 0 내지 40mm)의 함수로 작성된다.
시험편의 곡선(C1)으로부터, 초기 길이에 비해 늘어난 균열의 길이(a)의 함수로 주어진 변위(δ)에 해당하는 퍼텐셜 에너지(U)가 추론된다. 퍼텐셜 에너지(U)는, 0mm와 주어진 변위(δ)(여기에서는 빗금친 영역의 경우 시험편 Ex4에 해당하는 22mm) 사이의 곡선(C1) 아래의 영역(A)(도 4에 도시된 빗금친 영역과 동일)을 계산함으로써 측정된다.
3mm부터 22mm까지 8개의 변위(δ)가 고려된다. 다음으로, 8개의 변위 각각에 대해서, 균열이 성장한 길이의 함수로 퍼텐셜 에너지(U)를 나타내는 도 5에 도시된 곡선(C2)을 작성할 수 있다.
퍼텐셜 에너지(U)를 나타내는 곡선(C2)은 직선이고, 따라서, 방정식(1)으로 나타낸 에너지(J)의 도함수(∂U/∂a)는 사실상 곡선(C2)의 기울기이고, 따라서 상 수와 같다. J의 값은 이 상수를 시험편의 두께(e1)로 나누어서 계산된다.
8개의 변위에 해당하는 기울기 각각을 계산한 후에, 변위(δ)의 함수로 에너지(J)를 나타내는 곡선(C)(도 3)이 작성된다.
어떤 변위 (δc)에서 시험편의 균열의 전파가 시작되는지를 탐지하기 위해, 균열(20)의 전파를 표시하는 비디오 카메라가 이용된다. 곡선(C)을 이용해서, 임계 에너지(Jc)의 해당 값이 이 변위(δc)로부터 추론된다.
PVB인 경우 35,100 J/m2의 이러한 임계 값은 에너지의 기준 값(Jref)을 형성하고, 이 이상에서 다른 재료에 대해 상술한 방법에 따라 계산된 임의의 에너지 값은 이 재료가 기계 강도 기준을 만족시키는데 적합하도록 올바른 것으로 간주될 것이다.
일단 특정 에너지 값(Jc)이 계산되면, 이미 앞에서 설명한 바와 같이, 13.3 J/m와 동일한 PVB의 기준 값과 비교하고, 두께(e1)가 충분하지 않을 경우 적절한 두께(e)를 추론하기 위해서, 그 두께에 대해 정규화된다. 즉,
Figure 112004046787718-pct00008
(Jc ×e1)
삽입물이 결합된 기판에 대한 삽입물의 접착성은 다음의 방식으로 측정된다.
접착성 시험은, 기판 중 적어도 한 장의 기판으로부터 삽입물의 분리가 시작될 때까지 적층 창유리의 시험편에 비틀림력을 가하는 단계를 포함한다.
이 시험은, 도 6에 도시된 알려진 유형의 비틀림 장치(3)를 이용해서 10mm의 반경(r)을 갖는 둥근 시험편(30)에 실행된다.
이 장치는 세 개의 조오(31,32,33)와, 반경(R)이 100mm이고 수직축의 구동 체인(drive chain)(35)에 연결된 풀리(pulley)(34)를 포함한다. 조오는 전체 시험편을 클램프로 고정시키기 위해, 각각 120°의 원호 형태를 갖는다. 조오의 표면 코팅은 유리와 기계적으로 조화를 이루는 재료인, 예를 들어 알루미늄, 테프론® 또는 폴리에틸렌으로 만들어진다.
조오 중 하나는 프레임(36)(도 7)에 대해 고정 유지된 반면, 다른 조오는 시험편에 비틀림을 가하기 위해 회전하도록 되어 있는 풀리(34)에 고정되어 있다.
풀리의 회전은 풀리에 연결된 체인(34)의 변위에 의해 일어난다. 체인은 적어도 35 내지 50mm/min의 일정한 속도로 당겨진다.
시험편이 비틀릴 때, 삽입물의 분리 시작이 나타나는데 필요한 힘(F)은 힘 센서(force sensor)를 이용해서 측정한다.
전단 강도는 알려진 공식에 의해 이 공식으로부터 계산될 수 있다.
τ= 2FR/πr3
여기서, F는 삽입물의 분리 시작이 일어나는데 필요한 힘이고, R은 풀리의 반경이며, r은 시험편의 반경이라는 점이 상기될 것이다.
그러나, 이 장치는 부피가 커서, 시험은 실험실에서 실행되어야 한다. 따라서, 적층 유리 제조 라인에서 "프로세스 인디케이터 (process indicator)" 유형의 측정에는 적합하지 않다.
현재, 적층 창유리를 제조하기 위해, 중합체 삽입물의 조성물은 본 발명에 의해 설정된 강도 값을 만족시키도록 설계되었지만, 창유리를 제조하는 공정과 관련된 파라미터 때문에 완성된 제품에서 삽입물의 접착 불량이 일어날 수 있다.
이러한 것은, 예를 들어 삽입물을 저장하는 조건일 수 있다. 만일, 수분 함량이 적합하지 않다면, 물에 의해 PVB 하이드록시 결합이 바뀔 수 있고, 이는 유리에 대한 삽입물의 결합을 손상시킬 것이다. 접착 불량은 또한 유리의 불량 세척 때문일 수 있고, 이온의 증착은 하이드록시 소비를 일으킬 수 있다. 유리와 삽입물을 조립하는 동안의 캘린더링 단계는 결합 품질에 또한 작용하고, 온도와 압축력을 적절하게 조절해야만 한다.
따라서, 본 발명자는, 제조를 모니터링하는 동안 제조 라인에 가까운 곳에서 측정을 실행하고, 불량한 것으로 측정된 강도 값에 반응해서 신속하게 공정에 개입할 수 있도록 하기 위해, 상술한 것과 달리 보다 작고 쉽게 운반할 수 있는 것이 장점인 측정 장치를 개발했다. 따라서, 이 장치는 적층 창유리의 제조 품질을 측정하는 관리 도구를 구성한다.
약 60cm × 20cm로 소형화된, 도 9에 도시된 이 장치(4)는, 두 개의 쓰리-조오 시스템 (three-jaw system)(40과 41)과, 회전 샤프트(42)와, 샤프트를 구동시키는 모터(43)와, 토크 미터(44)와, 컴퓨팅 요소를 수용한 박스(45)를 포함한다.
둥근 적층 창유리 시험편은 두 개의 조오 시스템(40과 41) 사이에 샌드위치 모양으로 삽입되도록 된 것으로, 시스템 중 하나(40)는 고정된 반면, 다른 시스템은 샤프트(42)에 연결되어 있어서 움직이고 회전할 수 있다. 토크 미터는 모터와, 움직일 수 있는 조오 시스템(41) 사이에 위치한다. 샤프트의 회전 속도는 필름의 두께의 좌우된다. 예를 들어, 두께가 0.76mm인 필름에 대해, 회전은 분 당 약 0.08회이다.
시스템(41)은 회전하고, 측정된 토크가 역전된 경우, 삽입물의 분리가 시작된다. 토크 미터는 박스(45)의 컴퓨팅 요소와 연결되어 있고, 이는 강도(τ)의 값을 직접 판독할 수 있는 디스플레이 부를 포함한다. 이 값이 아래에 설명한 바와 같이 본 발명에 의해 한정된 범위 내에 있을 경우, 접착성이 적절하다.
강도(τ)의 값의 산란(scatter)을 자세하게 이해하기 위해서, 여러 개의 시험편에서 시험을 반복하고 (예를 들어, 최소 5개의 시험편), 그 표준 편차와 함께 강도의 평균을 계산하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 이 강도 값을, 모든 값이 접착 기준을 만족시키는데 적합한 경고 범위와 비교한다. 접착 강도(τ)의 경고 범위는 3.8 내지 6.9 MPa이다. 이 경고 범위는 PVB 필름으로부터 정해지는데, 현재 이 필름은 EN 356 규격 (특히, 두께가 0.76mm인 PVB의 클래스 P2A의 특징을 기술하는)을 만족시키는 기계 강도에 관해서 최상의 성능을 갖는 삽입물로 간주되는 것으로 기억될 것이다.
임의의 삽입물을 기준 삽입물(즉, PVB)과 더 용이하게 비교하기 위해서, 본 발명자는 접착 강도의 함수로 임계 에너지(Jc)를 나타내는 기준 곡선에 의해 기계 강도가 정의될 수 있고, 이 곡선은 대략 포물선 형태를 갖는다는 것을 증명했다.
예를 들어, 도 7은 두께가 0.76mm인 PVB 삽입물에 대해 이 곡선을 나타낸다. 임계 에너지는 두께에 따라 변하기 때문에, 0.76mm의 두께에 대해 에너지의 기준 값은 17,500 J/m2이다. 이 그래프에서, 에너지는 두께에 대해 정규화되지 않기 때문에, 동일한 두께를 갖는 삽입물을 시험하기 위해서 이 곡선과 임의의 비교를 할 필요가 있다.
따라서, 임계 에너지가 만족시켜야만 하는 최소 값은 곡선의 최소 값, 즉 17,500 J/m2에 해당하고, 접착 강도는, 값 5.5 MPa에 집중되고, 증가하는 임계 에너지 값을 갖고 넓어지는 범위 안에 있어야만 한다. 따라서, 시험하고자 하는 삽입물에서 측정되고 이 포물선 곡선 안에 있는 임계 에너지와 접착 강도 값은, 시험한 삽입물이 기계 강도의 관점에서 만족스럽게 간주된다는 것을 의미한다.
허용 가능한 재현성을 갖는 두 가지 기준인, 인열 강도와 접착 강도를 만족시키기 위해, 삽입물은 17,500 J/m2보다 큰 임계 에너지(Jc)와 3.8 내지 6.9 MPa의 접착 강도를 가져야만 한다. 접착 강도가 3.8 이하이고, 6.9 MPa 이상일 경우, 적층 유리 조립체는 불량한 기계 작용의 확률이 매우 높다. 3.8 내지 4.8과, 6.7 내지 6.9 MPa일 경우, 삽입물은 예상되는 기계 강도를 만족하지만, 최적은 아닌 것으로 간주될 수 있다.
최적의 삽입물을 위해서는, 반드시 포물선 안에 있는 영역 (본 명세서에서는 영역 B)을 고려하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 클래스 P2A 요건을 만족하는 최소 두께가 0.76mm인 삽입물은, 바람직하게는 임계 에너지(Jc)가 22,500 J/m2보다 크 고 접착 강도(τ)가 4.8 내지 6.1일 때 선택될 것이다.
접착 강도(τ)의 다른 범위는, 특히 비교적 작은 충격 에너지와 광범위한 접촉 영역 (가벼운 충격)을 갖는 각 충격 유형에 대해서 증명될 수 있다.
음향 차단 특성과 기계 강도 모두를 갖는 적층 창유리를 위한 삽임물을 선택하는 것이 바람직할 경우, 이 삽입물은 우선 그 음향 차단 특성 때문에 선택될 것이다. 이를 이루기 위해, 두 가지 선택 기술의 변형예를 나타낸 특허 EP-B-100 701 또는 특허 출원서 EP 0 844 075를 참조할 수 있고, 이들은 또한 앞에서 명시한 특허 출원서 EP 1 151 855에 요약되어 있다.
특히, 길이가 9cm이고 너비가 3cm이며 적층 유리 (두께가 2mm인 상기 삽입물에 의해 결합된 두께가 4mm인 두 장의 유리판을 포함)로 제조된 막대가, 동일한 길이와 동일한 너비를 갖고 두께가 4mm인 유리 막대의 임계 진동수와 최대 35%만큼 차이가 나는 임계 진동수를 가질 때, 삽입물은 음향 차단 특성을 갖는다.
일단 재료를 선택하면, 그 접착성은 그 전단 강도를 측정함으로써 측정되고, 이 전단 강도는, 클래스 P2A에 따른 EN 356 규격을 만족시키기 위해 원하는 범위, 예를 들어 4.8 내지 6.1 MPa 내에 있을 경우, 접착 기준을 만족시킨다. 마지막으로, 기계 강도 기준을 만족시키는 두께가 측정된다. 삽입물의 두께(e)는 적어도 eref ×
Figure 112004046787718-pct00009
과 동일해야 한다.
- Jc는 삽입물의 재료에 특정하고 삽입물에서 시작된 균열을 전파하는데 필 요한 에너지를 나타내는 임계 에너지 값이고,
- Jref는, 20℃의 온도와 PVB 필름 위에서 100 mm/min의 신장 속도에 대해서는 35,100 J/m2인, 폴리비닐 부티랄(PVB) 필름의 임계 에너지 값에 해당하는 기준 임계 에너지 값이며,
- eref는, PVB 필름의 두께에 해당하고 0.38mm와 동일한 기준 두께이다.
임계 에너지(Jc)를 이용해서 직접 확인될 재료의 인열 강도는 상기 재료의 음향 성능과 그 접착성을 평가한 후에만 측정된다. 이는, 음향 차단을 제공하고 충격 보호 규격을 만족시켜야 하는 적층 창유리용 삽입물을 이용하기 위해서는, 본 발명이 채택한 접근 방식이 우선 음향 차단 기준을 만족시키는데 적합한 재료를 선택하고 난 다음, 인열 강도 기준을 만족시키는데 필요한 두께(e)를 추론하기 위해 이 재료의 접착 성능을 시험하기 때문이다.
기계 강도 관점에서 만족할만한 창유리는, 두께(e)의 단일층 삽입물 또는 여러 개의 기판으로 분리된 복수의 삽입물을 포함할 수 있고, 이 삽입물의 두께의 합은 계산한 두께(e)와 일치한다는 점을 주목해야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 적층 창유리에 사용하도록 되어 있어, 창유리에 음향 특성을 부여하는 중합체 삽입물 (polymeric insert)을 선택하는데 사용된다.

Claims (25)

  1. 적층 창유리 구조물로 결합되기 위한, 그 기계 강도 품질을 위해 선택하도록 되어 있는 중합체 삽입물의 선택 방법으로서,
    삽입물의 인열 강도를 측정하는 단계를 포함하는, 중합체 삽입물의 선택 방법에 있어서,
    한 장 또는 여러 장의 유리 기판에 대한 상기 삽입물의 접착성을 측정하는 단계를 또 포함하고,
    상기 삽입물의 접착성은, 두 장의 유리 기판에 고정된 상기 삽입물의 시험편을 비트는 단계와, 상기 기판 중 한 장의 기판으로부터 상기 삽입물의 분리가 시작된 비틀림력(torsional force) 또는 토크(torque)의 값을 측정하는 단계와, 상기 값으로부터 전단 강도(shear strength)(τ)를 계산하는 단계와, 상기 값을 PVB로 형성된 기준 삽입물에 대해 확인된 경고 값(warning value)과 비교하는 단계를 통해 측정되는 것을 특징으로 하는, 중합체 삽입물의 선택 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 인열 강도는,
    - 상기 삽입물에서 시작된 균열을 전파하는데 필요한 에너지를 나타내는 상기 삽입물의 임계 에너지(Jc)의 값을 측정하는 단계와,
    - 두께로 정규화되고, 방정식
    Figure 112008018001349-pct00026
    = Jc ×e1에 의해 정의된 임계 에너지 (
    Figure 112008018001349-pct00027
    )의 값을 계산하는 단계로서, e1은 삽입물의 두께인, 임계 에너지의 계산 단계와,
    - 두께가 0.38mm인 PVB 필름에 의해 형성된 기준 삽입물을 나타내고, 13.3 J/m와 동일한 기준 값(
    Figure 112008018001349-pct00028
    )과, 상기 (
    Figure 112008018001349-pct00029
    )을 비교하는 단계로서, (
    Figure 112008018001349-pct00030
    >
    Figure 112008018001349-pct00031
    )일 경우 상기 삽입물은 인열 강도 기준을 만족시키는, 비교 단계를
    통해 측정되는 것을 특징으로 하는, 중합체 삽입물의 선택 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 두께에 대한 기준 삽입물의 상기 기계 강도는, 수학적으로, 접착 강도(τ)의 함수로 임계 에너지(Jc)에 의해 정의된 포물선 함수의 형태인 것을 특징으로 하는, 중합체 삽입물의 선택 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 기계 강도를 측정하고자 하는 상기 삽입물은, 상기 임계 에너지와 상기 접착 강도 값을 측정한 후, 이러한 값들이 17,500 J/m2인 상기 임계 에너지의 값에 해당하는 최소값을 갖는 포물선 내에 있을 경우에, 상기 인열 강도와 상기 접착 강도 기준을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 중합체 삽입물의 선택 방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 삽입물은, 20℃의 온도에서, 그 임계 에너지 값이 17,500 J/m2보다 크고, 그 전단 강도(τ)가 3.8 내지 6.9 MPa인 경우 선택되는 것을 특징으로 하는, 중합체 삽입물의 선택 방법.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 삽입물은, 20℃의 온도에서, 그 임계 에너지 값이 22,500 J/m2보다 크고, 그 전단 강도(τ)가 4.8 내지 6.1 MPa인 경우 선택되는 것을 특징으로 하는, 중합체 삽입물의 선택 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 창유리의 파괴 충격 효과에 의한 기계 강도를 측정할 필요 없이 상기 삽입물을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 중합체 삽입물의 선택 방법.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 적층 창유리에 부여된 음향 특성을 위해 상기 삽입물을 선택하는 단계를 또 포함하고, 음향 차단 특성의 선택을 만족하는 상기 삽입물은, 길이가 9cm이고 너비가 3cm이며 적층 유리 (두께가 2mm인 상기 삽입물에 의해 결합된 두께가 4mm인 두 장의 유리판을 포함)로 제조된 막대가, 동일한 길이와 동일한 너비를 갖고 두께가 4mm인 유리 막대의 임계 진동수와 최대 35%만큼 차이가 나는 임계 진동수를 가질 때, 선택되는 것을 특징으로 하는, 중합체 삽입물의 선택 방법.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 음향 차단 특성을 갖는 적층 창유리를 위해 상기 삽입물을 선택하는 단계를 포함하고, 상기 삽입물은 그 음향 성능을 위해 선택되는 것을 특징으로 하는, 중합체 삽입물의 선택 방법.
  11. 중합체 삽입물의 선택 방법으로서,
    먼저, 음향 차단 기준을 만족시키는 재료를 선택하는 단계와,
    다음으로, 인열 강도 기준을 만족시키는데 필요한 두께(e)를 추론하기 위해 상기 재료의 접착 성능을 시험하는 단계를 포함하고,
    상기 인열 강도는,
    - 상기 삽입물에서 시작된 균열을 전파하는데 필요한 에너지를 나타내는 상기 삽입물의 임계 에너지(Jc)의 값을 측정하는 단계와,
    - 두께로 정규화되고, 방정식
    Figure 112009065791078-pct00038
    = Jc ×e1에 의해 정의된 임계 에너지 (
    Figure 112009065791078-pct00039
    )의 값을 계산하는 단계로서, e1은 삽입물의 두께인, 임계 에너지의 계산 단계와,
    - 두께가 0.38mm인 PVB 필름에 의해 형성된 기준 삽입물을 나타내고, 13.3 J/m와 동일한 기준 값(
    Figure 112009065791078-pct00040
    )과, 상기 (
    Figure 112009065791078-pct00041
    )을 비교하는 단계로서, (
    Figure 112009065791078-pct00042
    >
    Figure 112009065791078-pct00043
    )일 경우 상기 삽입물은 인열 강도 기준을 만족시키는, 비교 단계를 통해 측정되고,
    상기 삽입물의 접착성은, 두 장의 유리 기판에 고정된 상기 삽입물의 시험편을 비트는 단계와, 상기 기판 중 한 장의 기판으로부터 상기 삽입물의 분리가 시작된 비틀림력(torsional force) 또는 토크(torque)의 값을 측정하는 단계와, 상기 값으로부터 전단 강도(shear strength)(τ)를 계산하는 단계와, 상기 값을 PVB로 형성된 기준 삽입물에 대해 확인된 경고 값(warning value)과 비교하는 단계를 통해 측정되는 것을 특징으로 하는, 중합체 삽입물의 선택 방법.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 기재된 방법을 실행하는 장치로서,
    상기 장치는 삽입물의 전단 강도를 측정하고,
    두 장의 유리 기판과 삽입물로 이루어진 창유리 시험편을 샌드위치 모양으로 끼우기 위한 두 개의 조오 디바이스(jaw device){디바이스 중 하나는 다른 것이 이동 및 회전할 수 있는 반면에 고정되어 있음}와, 움직일 수 있는 상기 조오 디바이스를 회전시키기 위한 샤프트(shaft)와, 상기 샤프트를 회전하기 위한 모터와, 상기 모터와 움직일 수 있는 상기 조오 디바이스 사이에 위치한 토크 미터 (torque meter)와, 컴퓨팅 요소(computing element)를 수용하고 강도의 값을 판독할 수 있는 디스플레이 부를 포함한 박스(box)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
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