KR102534524B1 - 개선된 광학 및 방음 특성을 갖는 다층 중간층 - Google Patents

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Abstract

경질 스킨 층(들) 및 연질 코어 층(들)을 포함하는 양호한 음향 특성을 갖는 다층 중간층이 개시된다. 상기 다층 중간층은, 가소화된 폴리(비닐 아세탈) 수지를 포함하는 제1 중합체 층(스킨 층); 및 가소화된 폴리(비닐 아세탈) 수지를 포함하는 제2 중합체 층(코어 층)을 포함하고; 이때, 하나 이상의 가소제는 고 굴절률 가소제이다. 상기 다층 중간층은 적은 얼룩을 가지며 얼룩 형성을 억제한다.

Description

개선된 광학 및 방음 특성을 갖는 다층 중간층{MULTIPLE LAYER INTERLAYER HAVING IMPROVED OPTICAL AND SOUND INSULATION PROPERTIES}
본 발명은 하나 이상의 중합체 중간층 시트를 갖는 다층 유리 패널에 대한 중합체 중간층의 분야에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 개선된 광학 및 음향 특성을 가지며 특정 광학 결함의 형성을 억제하는 다수의 열가소성 층을 포함하는 중합체 중간층의 분야에 관한 것이다.
다층 패널은 일반적으로 2개의 기재(예를 들어, 유리, 폴리에스터, 폴리아크릴레이트 또는 폴리카보네이트 등)과 그 사이에 샌드위치된 하나 이상의 중합체 중간층으로 구성된 패널이다. 적층된 다층 유리 패널은 건축 창 적용례, 및 자동차 및 항공기의 창, 및 광기전력 태양광 패널에 통상적으로 사용된다. 처음 두 적용례는 통상적으로 적층된 안전 유리로서 지칭된다. 상기 적층된 안전 유리의 중간층의 주요 기능은 유리에 가해지는 충격이나 힘으로 인한 에너지를 흡수하고, 힘이 가해져 유리가 깨지더라도 접합된 유리 층을 유지시키고, 유리가 날카로운 조각으로 깨지는 것을 방지하는 것이다. 또한, 중간층은 유리에 훨씬 더 높은 방음 등급을 제공하고, UV 및/또는 IR 광 투과율을 감소시키며, 관련 창의 미적 매력을 향상시킬 수 있다. 광기전력 적용례와 관련하여, 중간층의 주요 기능은 상용 및 주거용 적용례에서 전기를 생산 및 공급하는 데 사용되는 광기전력 태양광 패널을 캡슐화하는 것이다.
유리 패널에 대한 소정의 특성 및 성능 특징을 달성하기 위해, 다층 또는 다층화된 중간층을 사용하는 것이 일반적이다. 본원에 사용된 "다층" 및 "다중 층"이란 용어는 하나 이상의 층을 갖는 중간층을 의미하며, 다층 및 다중 층은 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 다층 중간층은 전형적으로 적어도 하나의 연질 층 및 적어도 하나의 경질 층을 함유한다. 하나의 연질 "코어" 층이 2개의 더 경질이거나 강성인 "스킨" 층들 사이에 끼어있는 중간층은 유리 패널에 대한 방음 특성을 가지도록 설계되었다. 역 구조를 갖는 중간층, 즉 2개의 보다 연질인 층들 사이에 개재되어 있는 하나의 경질 층이 유리 패널의 충격 성능을 개선시키고 또한 방음을 위해 설계될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 다층 중간층의 예는 또한 적어도 하나의 "투명" 또는 비-착색 층 및 적어도 하나의 착색 층 또는 적어도 하나의 통상적인 층 예를 들어 비-음향 층 및 적어도 하나의 음향 층을 가지는 중간층을 포함한다(즉, 어떤 층은, 하기에 추가로 정의되는 바와 같이, 음향 특성 또는 방음을 제공하거나 소리 전달을 감소시키는 능력을 갖는다). 다층 중간층의 다른 예는 미적 호소를 위해 상이한 색상을 갖는 적어도 2개의 층을 갖는 중간층을 포함한다. 착색 층은 전형적으로 안료 또는 염료 또는 안료와 염료의 일부 조합을 함유한다.
중간층의 층들은 일반적으로 폴리(비닐 부티랄)과 같은 중합체 수지를 하나 이상의 가소제와 혼합하고 상기 혼합물을 압출 등을 비롯한 당업계의 숙련자에게 공지된 임의의 적용가능한 공정 또는 방법에 의해 시트로 가공하여 제조된다. 다층 중간층은 공-압출 또는 적층과 같은 공정에 의해 제조될 수 있으며, 이러한 층들은 함께 결합되어 단일 구조를 형성한다. 다른 추가의 성분들이 다양한 다른 목적을 위해 임의적으로 첨가될 수 있다. 중간층 시트가 형성된 후에, 이는 전형적으로 운송 및 보관을 위해 그리고 후술하는 바와 같이 다층 유리 패널에서의 차후 사용을 위해 수집되고 압연된다.
다음은 다층 유리 패널이 일반적으로 중간층과 함께 제조되는 방식에 대해 간단히 기술한다. 먼저, 적어도 하나의 중합체 중간층 시트(단일 또는 다층)가 두 기재 사이에 배치되고, 임의의 과잉 중간층이 모서리에서 트리밍되어 어셈블리를 생성한다. 다중 중합체 중간층 시트 또는 다중 층을 갖는 중합체 중간층 시트(또는 이들 둘의 조합)가 다중 중합체 중간층을 갖는 다층 유리 패널을 생성하는 두 기재 내에 배치되는 것은 드문 일이 아니다. 이어서, 당업자에게 공지된 임의의 적용가능한 공정 또는 방법에 의해 예를 들어 닙 롤러, 진공 백(vacuum bag) 또는 다른 탈기 장치를 통해 어셈블리로부터 공기를 제거한다. 또한, 중간층은 당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해 기재에 부분적으로 압착-접합된다. 마지막 단계에서, 최종 단일 구조를 형성하기 위해, 이러한 예비 접합은 고온 및 고압 적층 공정에 의하거나 오토클레이빙 등과 같은 당업자에게 공지된 임의의 다른 방법에 의해해 보다 영구적으로 된다.
연질 코어 층 및 2개의 더 경질인 스킨 층을 갖는 삼중 층 중간층과 같은 다층 중간층이 상업적으로 이용가능하다. 경질 스킨 층은 중간층의 취급, 가공 및 기계적 강도를 제공한다; 연질 코어 층은 음향 감쇠 특성을 제공한다. 다층 중간층을 갖는 다층 적층체 유리 패널의 제조에서의 문제점 중 하나는 최종 단일 구조에서의 얼룩의 존재이다. "얼룩(mottle)"이라는 용어는 최종 단일 구조에서의 불쾌한 시각적 결함, 즉 광학적으로 왜곡된 형태인 불균일한 반점의 출현을 의미한다. 달리 말하면, 얼룩은 내부 중합체 중간층 또는 중합체 중간층의 불균일한 왜곡된 계면을 나타내는 광학적 영향으로부터 형성된 입도(graininess) 또는 질감(texture)의 척도이다.
적어도 하나의 연질 층 및 적어도 하나의 경질 층을 갖는 다층 중간층에서, 얼룩은 개별 층들(또는 연질 층 및 경질 층)이 상이한 굴절률을 갖는 층들 사이의 계면에서 작은 스케일의 표면 변화에 의해 야기된다. 중합체 중간층이 제조되는 경우, 표면 거칠기는 용융물 파쇄 또는 엠보싱 또는 둘 다에 의해 중합체 중간층의 최외 표면에 형성된다. 표면 거칠기는 다층 유리 패널을 제조하기 위해 중합체 중간층들을 적층하는 동안 공기의 제거를 가능하게 하고 이를 개선시키며, 저장 중에 중합체 중간층이 차단되는 것을 방지한다. 그러나 이러한 표면 거칠기는 또한 다층 중간층의 층들 사이의 계면에서 작은 스케일의 표면 변화가 발생하여 얼룩을 형성하게 한다.
중간층과 같은 물질의 굴절률은 진공 상태에서의 빛의 속도와 관련하여 물질을 통과하는 빛의 속도에 대한 척도이다. 층들의 굴절률 간에 차이가 있는 경우, 그 결과는 계면에서의 표면 변화가 층 계면에서의 빛의 회절로 인해 가시적이거나 더 가시적일 것이다. 특히 층들 간의 굴절률에 충분히 큰 차이가 있고 층들 간 계면 변화가 어느 정도 있는 경우, 이론적으로 임의의 다층 중간층에서 얼룩이 생길 수 있다.
다층 적층체 유리 패널의 최종 단일 구조에서의 얼룩의 존재는 다층 적층체 유리 패널(예컨대, 차량, 항공기 및 건축 적용례)의 최종 용도의 상업적 적용례의 많은 부분(대부분은 아닐지라도)에서 어느 정도의 광학 품질이 필요하기 때문에 문제가 될 수 있다. 따라서, 상업적으로 허용가능한 수준의 얼룩(즉, 얼룩의 수준이 낮은 경우)을 갖는 다층 적층체 유리 패널의 제조가 다층 유리 패널 제조 기술 분야에서 가장 중요하다.
적층체에서의 얼룩 수준을 확인하기 위해, 얼룩의 심각성은 표준 적층체에 대한 섀도우그래프의 투영과 1 내지 4 범위의 일련의 또는 스케일의 얼룩 값을 나타내는 한 세트의 표준 적층체 섀도우그래프와 좌우 정성 비교에 의해 평가하고 카테고리화한다; 여기서 1은 낮은 얼룩 표준(즉, 낮은 분열 개수)을 나타내고, 4는 높은 얼룩 표준(즉, 많은 분열 개수)으로서 광학적으로 바람직하지 않음을 나타낸다. 상기 시험 섀도우그래프 투영과 가장 잘 일치하는 표준 적층체 섀도우그래프 사진을 시각적으로 해석한 결과, 상기 시험 적층체는 상응하는 표준 적층체의 얼룩 카테고리에 배치된다. 섀도우그래프 사진은 디지털 카메라로 캡처하여 디지털 이미지 분석 도구로 분석하여 디지털화된 결과 또는 얼룩 등급을 제공할 수도 있다. 디지털화된 등급은 1 내지 4 범위의 일련의 얼룩 값을 나타내는 동일한 표준 적층체 세트를 사용하여 보정된다. 제논 아크 램프는 섀도우그래프 투영을 위한 광원으로 사용된다.
다층 패널의 투명도는 또 다른 중요한 광학 품질이다. 투명도는 후술되는 바와 같이 다층 패널의 헤이즈 수준을 측정하여 결정된다. 헤이즈의 수준은 다층 패널이 투명해지도록 매우 낮아야 한다. 헤이즈 이외에도, 중간층에 가시적인 광학 결함과 같은 다른 광학 품질 결함이 존재하면 이것이 광산란을 일으키고 상기 결함이 시각적으로 보이게 되어 유리 패널에 광학적 왜곡을 유발할 수 있다. 헤이즈 및 기타 시각적인 광학 결함은 모두 상이한 중합체 또는 가소제와 같은 물질의 블렌딩 또는 혼합으로 인한 광산란에 의하거나, 또는 상이한 중합체 또는 가소제, 매트릭스 및 오염물 또는 이들 모두 간의 굴절률에 충분히 큰 차이가 있는 상이한 중합체 또는 가소제로부터의 오염에 의해 유발된다.
요약하면, 얼룩, 헤이즈 및 기타 시각적인 광학 결함과 같은 광학 품질 결함은 다층 유리 패널 분야, 특히 더 높은 수준의 광학 또는 시각 품질이 요구되는 분야에서 공통적으로 발생하는 문제이다. 고성능 적층체를 제공하기 위해 다층 중간층을 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 다층 중간층의 사용은 매우 종종 얼룩과 같은 광학 결함 문제를 야기한다. 따라서, 다층 중간층에서 바람직한 양호한 광학적, 기계적 및 음향 특징을 갖는 다층 중간층의 개발이 당업계에 필요하다. 보다 구체적으로, 양호한 음향 특성을 갖고 광학 결함의 형성을 억제하는 적어도 하나의 연질 코어 층을 갖는 다층 중간층의 개발이 당업계에 필요하다.
상기 및 다른 문제점들로 인해, 다른 것들 중에서도, 경질 스킨 층 및 연질 코어 층을 포함하는 다층 중간층이 본원에 기술된다. 일 실시양태에서, 이들 다층 중간층은, 상이한 잔류 하이드록실 함량을 갖는 2종 이상의 가소화된 폴리(비닐 아세탈) 수지의 블렌드를 포함하는 제1 중합체 층(코어 층)(이때 가소제는 적어도 약 1.460의 굴절률을 갖는 고 굴절률 가소제임); 가소화된 폴리(비닐 아세탈) 수지를 포함하는 제2 중합체 층(스킨 층); 및 임의적으로, 가소화된 폴리(비닐 아세탈) 수지를 포함하는 제3 중합체 층(스킨 층)을 포함한다. 제1 중합체 층은 제2 중합체 층에 인접하여 배치된다. 3개 이상의 충이 존재하는 경우, 제1 중합체 층(및 제4, 제5, 제6 또는 그 이상의 것과 같은 임의의 후속 층)은 제2 중합체 층과 제3 중합체 층 사이에 배치되어, 2개의 스킨 층과 중앙 코어 층(들)을 생성한다.
일 실시양태에서, 중합체 중간층은, 제1 굴절률을 갖는 하나 이상의 연질 층으로서, 제1 잔류 하이드록실 함량 및 제1 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제1 폴리(비닐 아세탈) 수지 및 제1 가소제를 포함하는 하나 이상의 연질 층; 및 제2 굴절률을 갖는 하나 이상의 경질 층으로서, 제2 잔류 하이드록실 함량 및 제2 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지 및 제2 가소제를 포함하는 하나 이상의 경질 층을 포함하고, 이때, 상기 제1 및 제2 가소제 중 적어도 하나는 약 1.460 이상의 굴절률을 갖는 고 굴절률 가소제이고, 상기 제1 굴절률과 상기 제2 굴절률 간의 차이(델타 RI)의 절대값이 약 0.010 미만이고, 상기 제1 잔류 하이드록실 함량과 상기 제2 잔류 하이드록실 함량 간의 차이는 2.0 중량% 이상이고, 상기 중합체 중간층은 20℃에서 약 0.15 이상의 감쇠 손실 계수(?)(ISO 16940에 의해 측정됨) 및 37 데시벨 이상의 음향 전달 손실(STL)(20℃에서 ASTM E90(2009)에 의해 측정됨)을 갖는다.
실시양태에서, 제1 잔류 아세테이트 함량과 제2 잔류 아세테이트 함량 간의 차이는 2.0 중량% 미만, 또는 1.5 중량% 미만, 또는 1.0 중량% 미만, 또는 0.5 중량% 미만이다.
실시양태에서, 제1 잔류 아세테이트 함량과 제2 잔류 아세테이트 함량 간의 차이는 2.0 중량% 이상, 또는 3.0 중량% 이상, 또는 4.0 중량% 이상, 또는 5.0 중량% 이상, 또는 6.0 중량% 이상, 또는 7.0 중량% 이상, 또는 8.0 중량% 이상, 또는 약 9.0 중량% 이상, 또는 약 10 중량% 이상, 또는 약 12 중량% 이상, 또는 약 14 중량% 이상, 또는 약 16 중량% 이상, 또는 약 18 중량% 이상, 또는 20 중량% 이상, 또는 약 24 중량% 이상, 또는 29 중량% 이상이다. 실시양태에서, 제1 폴리(비닐 아세탈) 수지 및 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지 중 적어도 하나는 약 4 중량% 이상, 또는 약 5 중량% 이상, 또는 약 6 중량% 이상, 또는 약 7 중량% 이상, 또는 약 8 중량% 이상, 또는 약 10 중량% 이상, 또는 약 12 중량% 이상, 또는 약 14 중량% 이상, 또는 약 16 중량% 이상, 또는 약 18 중량% 이상, 또는 약 20 중량% 이상, 또는 약 25 중량% 이상, 또는 약 30 중량% 이상의 잔류 아세테이트 함량을 갖는다.
실시양태에서, 제1 잔류 하이드록실 함량과 제2 잔류 하이드록실 함량 간의 차이는 3.0 중량% 이상, 또는 4.0 중량% 이상, 또는 5.0 중량% 이상, 또는 6.0 중량% 이상, 또는 7.0 중량% 이상, 또는 8.0 중량% 이상, 또는 약 9.0 중량% 이상, 또는 약 10 중량% 이상, 또는 약 12 중량% 이상, 또는 약 15 중량% 이상, 또는 약 18 중량% 이상, 또는 약 21 중량% 이상, 또는 24 중량% 이상, 또는 약 28 중량% 이상이다.
실시양태에서, 중합체 중간층은 38 데시벨 이상, 또는 39 데시벨 이상, 또는 40 데시벨 이상의 음향 전달 손실(STL)(20℃에서 ASTM E90 (2009)에 의해 측정됨)을 갖는다.
실시양태에서, 중합체 중간층의 연질 층은 20℃ 미만, 또는 15℃ 미만, 또는 10℃ 미만, 또는 5℃ 미만, 또는 0℃ 미만, 또는 -5℃ 미만, 또는 -10℃ 미만의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는다. 실시양태에서, 고 굴절률 가소제는 아디페이트, 에폭사이드, 프탈레이트, 테레프탈레이트, 이소-프탈레이트, 벤조에이트, 치환된 페놀 및 기타 특수 가소제 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 실시양태에서, 고 굴절률 가소제는 불포화 방향족 잔기를 포함한다. 실시양태에서, 제1 가소제는 1.460 이상의 굴절률을 갖는 고 굴절률 가소제를 포함한다. 실시양태에서, 제1 가소제 또는 제2 가소제는 1.450 미만의 굴절률을 갖는 가소제를 추가로 포함한다. 실시양태에서, 제2 가소제는 약 1.450 미만의 굴절률을 갖는다. 실시양태에서, 중간층은 1.460 이상의 굴절률을 갖는 제2 고 굴절률 가소제를 추가로 포함한다.
실시양태에서, 중합체 중간층은 제3 잔류 하이드록실 함량 및 제3 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제3 폴리(비닐 아세탈) 수지를 추가로 포함하고, 제1 잔류 아세테이트 함량과 제3 잔류 아세테이트 함량 간의 차이는 2.0 중량% 이상이거나, 또는 제1 잔류 하이드록실 함량과 제3 잔류 하이드록실 함량 간의 차이는 2.0 중량% 이상이거나, 또는 제1 잔류 아세테이트 함량과 제3 잔류 아세테이트 함량 간의 차이는 2.0 중량% 이상이고, 제1 잔류 하이드록실 함량과 제3 잔류 하이드록실 함량 간의 차이는 2.0 중량% 이상이다.
실시양태에서, 중합체 중간층은 적어도 2개의 상이한 유리 전이 온도(Tg)를 갖고, 2개의 상이한 유리 전이 온도(Tg) 간의 차이는 3℃ 이상, 또는 4℃ 이상, 또는 5℃ 이상, 또는 6℃ 이상, 또는 7℃ 이상, 또는 8℃ 이상, 또는 9℃ 이상, 또는 10℃ 이상, 또는 15℃ 이상, 또는 20℃ 이상, 또는 25℃ 이상, 또는 30℃ 이상, 또는 35℃ 이상, 또는 40℃ 이상이다.
실시양태에서, 중합체 중간층은 3 미만, 또는 2 미만, 또는 1 미만의 얼룩을 갖는다.
실시양태에서, 중합체 중간층은 제2 경질 층을 추가로 포함한다.
일 실시양태에서, 중합체 중간층은, 제1 굴절률을 갖는 하나 이상의 연질 층으로서, 제1 잔류 하이드록실 함량 및 제1 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제1 폴리(비닐 아세탈) 수지 및 제1 가소제를 포함하는 하나 이상의 연질 층; 및 제2 굴절률을 갖는 하나 이상의 경질 층으로서, 제2 잔류 하이드록실 함량 및 제2 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지 및 제2 가소제를 포함하는 하나 이상의 경질 층을 포함하고, 이때, 상기 제1 및 제2 가소제 중 적어도 하나는 약 1.460 이상의 굴절률을 갖는 고 굴절률 가소제이고, 상기 제1 굴절률과 상기 제2 굴절률 간의 차이(델타 RI)의 절대값이 약 0.010 미만이고, 상기 제1 잔류 아세테이트 함량과 상기 제2 잔류 아세테이트 함량 간의 차이가 2.0 중량% 이상이고, 상기 중합체 중간층이 20℃에서 약 0.15 이상의 감쇠 손실 계수(η)(ISO 16940에 의해 측정됨) 및 37 데시벨 이상의 음향 전달 손실(STL)(20℃에서 ASTM E90 (2009)에 의해 측정됨)을 갖는다.
일 실시양태에서, 중합체 중간층은, 제1 굴절률을 갖는 하나 이상의 연질 층으로서, 제1 잔류 하이드록실 함량 및 제1 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제1 폴리(비닐 아세탈) 수지 및 제1 가소제를 포함하는 하나 이상의 연질 층; 및 제2 굴절률을 갖는 하나 이상의 경질 층으로서, 제2 잔류 하이드록실 함량 및 제2 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지 및 제2 가소제를 포함하는 하나 이상의 경질 층을 포함하고, 이때, 상기 제1 및 제2 가소제 중 적어도 하나는 약 1.460 이상의 굴절률을 갖는 고 굴절률 가소제이고, 상기 제1 굴절률과 상기 제2 굴절률 간의 차이(델타 RI)의 절대값은 약 0.010 미만이고, 상기 제1 잔류 하이드록실 함량과 상기 제2 잔류 하이드록실 함량 간의 차이는 2.0 중량% 이상이고, 상기 제1 잔류 아세테이트 함량과 상기 제2 잔류 아세테이트 함량 간의 차이는 2.0 중량% 이상이고, 상기 중합체 중간층은 20℃에서 약 0.15 이상의 감쇠 손실 계수(η)(ISO 16940에 의해 측정됨) 및 37 데시벨 이상의 음향 전달 손실(STL)(20℃에서 ASTM E90 (2009)에 의해 측정됨)을 갖는다.
실시양태에서, 중합체 중간층은 적어도 2개의 상이한 유리 전이 온도(Tg)를 갖고, 적어도 2개의 상이한 유리 전이 온도(Tg) 간의 차이는 4℃ 이상, 또는 5℃ 이상, 또는 6℃ 이상, 또는 7℃ 이상, 또는 8℃ 이상, 또는 9℃ 이상, 또는 10℃ 이상, 또는 15℃ 이상, 또는 20℃ 이상, 또는 25℃ 이상, 또는 30℃ 이상, 또는 35℃ 이상, 또는 40℃ 이상이다.
다층 패널이 또한 개시된다. 다층 패널은 적어도 하나의 경질 기재 및 본원에 개시된 바와 같은 중합체 중간층을 포함한다. 상기 패널은 우수한 음향 및 광학 특성을 갖는다.
중합체 중간층을 제조하는 방법이 또한 개시되며, 상기 중합체 중간층은 본원에 개시된 바와 같다.
특정 실시양태에서, 경질 기재(또는 기재들)는 유리이다.
본원에 기술된 것은, 다른 것들 중에서도, 수지 및 가소제를 포함하는 적어도 하나의 연질 코어 층, 및 수지 및 가소제를 포함하는 적어도 하나의 경질 스킨 층으로 구성된 다층 중간층이고, 이때, 하나 이상의 가소제는 불포화 방향족 기를 갖는 고 굴절률 가소제와 같은 고 굴절률 가소제이고, 하나의 수지의 잔류 하이드록실 함량(중량% PVOH로서 측정됨) 및/또는 잔류 아세테이트 함량(중량% 비닐 아세테이트로서 측정됨)이 다른(또는 또 다른) 수지의 그것보다 높다(달리 말하면, 이 경우, 상기 2개의 수지는 상이한 잔류 하이드록실 함량 및/또는 잔류 아세테이트 함량을 갖는다). 본 발명의 중간층은 3 미만, 또는 2 미만, 또는 1 미만의 얼룩과 같은 개선된(더 낮은) 얼룩을 갖고(또는 얼룩의 형성을 억제하고), 음향 전달 손실("STL")에 의해 측정되는 바와 같이 양호한 음향 또는 방음 특성을 갖는다. 본 발명의 중간층은 37 데시벨 이상의 음향 전달 손실(STL)(20℃에서 ASTM E90 (2009)에 의해 측정됨) 및 0.15 이상의 감쇠 손실 계수(20℃에서 ISO16940에 의해 측정됨)를 갖는다.
또한, 중간층을 포함하는 다층 유리 패널이 기재된다. 다층 중간층은 또한 우수한 투명도(또는 매우 낮은 헤이즈)를 갖는다. 본 발명의 다층 중간층은 윈드쉴드, 측면 창, 태양광 지붕, 및 지붕 및 건축 창의 안전 유리와 같은 다층 유리 적용례에 사용될 수 있다.
본 발명은 다층 중간층의 하나 이상의 층에 사용하기 위한 중합체 중간층 조성물을 개시하며, 이때, 적어도 하나의 층은 불포화 방향족 잔기 또는 기 및 통상적으로 사용되는 3GEH 가소제(트라이-에틸렌 글리콜 다이-(2-에틸헥사노에이트))보다 높은 굴절률(RI)을 갖는 고 굴절률 가소제와 같은 고 굴절률 가소제를 포함한다. 이러한 중간층은 양호한 음향 또는 방음 성능을 제공하면서 얼룩 결함과 같은 광학 결함을 감소시키거나 제거한다.
다층 중합체 중간층의 각 층은 폴리(비닐 아세탈) 수지(예컨대, PVB)와 같은 하나 이상의 중합체 수지와 하나 이상의 가소제를 혼합하여 제조될 수 있다. 다층 중간층은 일반적으로 2개 이상의 층 및 상이한 조성의 2개 이상의 수지를 함유한다. 예를 들어, 상이한 잔류 하이드록실 함량 및/또는 잔류 아세테이트 함량의 PVB 수지와 같은 폴리(비닐 아세탈) 수지가 다층 중간층 조성물의 층에 적합하다. 2개의 층을 포함하는 다층에서, 2개의 층들 중 적어도 하나는 연질 층이고 다른 하나의 층은 경질 층이다. 본원에 사용된 "연질 층"은 약 20℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖는 층이다. 본원에 사용된 "경질 층"은 일반적으로 다른 층보다 강성이거나 보다 단단하며 일반적으로 또 다른 층(예컨대, 연질 층)보다 2℃ 이상 높은 유리 전이 온도를 갖는 층을 지칭한다.
조성물로부터 형성된 다층 중간층은 2개 이상의 유리 전이를 함유하고, 최저 유리 전이는 20℃ 미만, 또는 15℃ 미만, 또는 10℃ 미만, 또는 5℃ 미만, 또는 0℃ 미만, 또는 -5℃ 미만, 또는 -10℃ 미만에서 발생한다. 실시양태에서, 다층 중간층은 불포화 방향족 잔기 또는 기를 함유하는 하나 이상의 가소제, 또는 약 1.460 이상의 굴절률을 갖는 하나 이상의 가소제를 갖는 적어도 하나의 층을 갖는다. 다층 중간층에서의 각 층의 굴절률은 1.475 초과, 또는 1.480 초과, 또는 1.485 초과, 또는 1.490 초과이고, 임의의 한 층의 굴절률은 임의의 인접한 층과 0.010 이하의 차이이다.
중간층 또는 적어도 하나의 중간층은 약 1.460 초과의 굴절률을 갖는 하나 이상의 고 굴절률 가소제를 포함한다. 실시양태에서, 가소제는 프탈레이트, 테레프탈레이트, 이소-프탈레이트, 벤조에이트, 치환된 페놀 및 기타 특수 가소제 및 이들의 혼합물과 같은 불포화 방향족 잔기 또는 기를 갖는 고 굴절률 가소제로부터 선택된다.
이러한 가소제를 포함하는 다층 중간층은 특히 적층된 유리 패널에 유용하며, 통상적인 음향 감소 폴리(비닐 아세탈) 중간층에는 없는 특정 특성 및 성능 속성을 부여한다. 예를 들어, 통상적인 음향 중간층은 바람직하지 않고 불쾌할 수 있는 유리 패널(예컨대, 윈드쉴드)에 사용되는 경우 (굴절률이 낮은) 통상적인 가소제를 포함하고 얼룩과 같은 특정 광학 결함을 갖는다. 본 발명의 층 및 다층 중간층은 방음 특성과 같은 양호한 음향 특성을 갖는 중간층을 제공하며, 통상적 인 가소제를 사용하는 종래의 중간층의 것과 비교할만하며, 얼룩과 같은 광학 결함을 현저하게 감소 또는 제거한다.
삼중 층 음향 중간층과 같은 종래의 다층 중간층은 낮은 잔류 하이드록실 함량 및 많은 양의 통상적인 가소제를 갖는 단일 폴리(비닐 부티랄)("PVB") 수지로 이루어진 연질 코어 층 및 상당히 높은 잔류 하이드록실 함량을 갖는 2개의 경질 스킨 층을 함유한다(예컨대, US 5,340,654, 5,190,826 및 7,510,771 참조). PVB 코어 수지의 잔류 하이드록실 함량 및 가소제의 양은 중간층이 차량 및 건물에 설치된 윈드쉴드 및 창과 같은 다층 유리 패널의 주변 조건하에서 최적의 방음 특성을 제공하도록 최적화된다.
삼중 층과 같은 다층 음향 중간층은, (1) 적어도 하나의 가소제가 불포화 방향족 잔기 또는 기를 갖는 고 굴절률 가소제와 같은 고 굴절률 가소제인 가소제의 혼합물을 선택하는 단계, (2) 스킨 층(들)과 코어 층(들) 사이의 굴절률 차이(델타RI)를 최소화하는 단계, (3) 코어 층(들)과 스킨 층(들) 사이의 가소제 평형을 유지하는 단계, 및 (4) 코어 층(들)과 스킨 층(들)을 조합하여 공-압출 또는 적층과 같은 적용가능한 공정에 의해 다층 중간층을 형성하는 단계에 의해 설계되고 제조될 수 있다. 생성된 다층 음향 중간층은 얼룩 형성을 감소시키거나 제거하고, 예를 들어, 광학 특성 및 다층 음향 중간층으로 제조된 유리 패널의 광학 특성 및 기계적 강도와 같은 종래의 다층 중간층의 다른 유리하고 바람직한 특성을 희생시키지 않으면서 우수한 투명도 및 방음 특성을 제공한다.
개선된(더 낮은) 얼룩 및 개선된 방음 특성을 갖는 중간층을 제조하기 위해 다층 중간층의 적어도 하나의 층에 사용되는 가소제 또는 가소제들의 혼합물에 대해 논의하기 전에, 중간층에서 발견되는 공통 성분뿐만 아니라 일부 용어, 일반적으로 및 본 발명의 중간층 및 이의 형성에 대해 논의될 것이다. 본원에 사용된 "중합체 중간층 시트", "중간층" 및 "중합체 용융 시트"라는 용어는 일반적으로 단층 시트 또는 다층 중간층을 나타낼 수 있다. 명칭에서 알 수 있듯이 "단층 시트"는 하나의 층으로서 압출된 단일 중합체 층이다. 한편, 다층 중간층은 개별적으로 압출된 층, 공-압출된 층 또는 개별적으로 및 공-압출된 층들의 임의의 조합을 포함하는 다층을 포함할 수 있다. 따라서, 다층 중간층은 예를 들어 함께 조합된 2개 이상의 단일-층 시트("복수-층 시트"); 함께 공-압출된 2개 이상의 층("공-압출된 시트"); 함께 조합된 2개 이상의 공-압출된 시트; 하나 이상의 단일-층 시트와 하나 이상의 공-압출된 시트의 조합; 단일-층 시트와 복수-층 시트의 조합; 및 하나 이상의 복수-층 시트와 하나 이상의 공-압출된 시트의 조합을 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시양태에서, 다층 중간층은 서로 직접적으로 접촉하여 배치된 적어도 2개의 중합체 층(예를 들어, 단일 층 또는 다층이 함께 공-압출되고/되거나 적층됨)을 포함하며, 이때 각각의 층은 후술하는 바와 같은 중합체 수지를 포함한다. 본원에 사용된 적어도 3개의 층을 갖는 다층 중간층에 대해 "스킨 층"은 일반적으로 중간층의 외부 층을 지칭하고, "코어 층"은 일반적으로 내부 층(들)을 지칭한다. 따라서, 하나의 예시적인 실시양태는 스킨 층//코어 층//스킨 층이다. 스킨 층//코어 층//스킨 층 구성을 갖는 다층 중간층에서, 일부 실시양태에서는 스킨 층이 더 경질이고 코어 층이 더 연질일 수 있지만, 다른 실시양태에서는 스킨 층이 더 연질이고 코어 층이 더 경질일 수 있다 .
본원에 사용된 "음향 전달 손실"은 20℃의 고정 온도에서 ASTM E90 (2009) 방법에 따라 본 발명의 중간층 또는 비교 중간층을 함유하는 적층체에 대해 결정된다. 2.3 mm 투명 유리의 "기준 패널"//"기준 중간층"//2.3 mm 투명 유리는 일치 주파수(coincident frequency)(3,150 Hz)에서 31 데시벨("dB")의 STL을 갖도록 측정되며, 여기서 "기준 중간층"은 약 19 중량%의 잔류 하이드록실 함량 및 약 2 중량%의 비닐 아세테이트 잔기를 갖는 폴리(비닐 부티 랄) 수지 100 중량부, 3GEH 가소제 38 중량부 및 기타 통상적인 첨가제(상술한 바와 같음)를 혼합하고 용융-압출시켜 제조된다. 기준 중간층의 두께는 0.76 mm이고 유리 전이 온도는 30℃이다. 본 발명의 다층 중간층 또는 비교 다층 중간층은 또한 기준(또는 시험) 적층된 유리 패널(2.3 mm 유리//중간층//2.3 mm 유리의 구조)의 제조에 대해 상술된 방법에 따라 2.3 mm의 투명 유리에 의해 적층된다. 상기 패널의 크기는 50 cm × 80 cm이다. "기준 패널"(예컨대, 3,150 Hz에서의 STL)의 일치 주파수(기준 주파수)에서의 시험 패널의 STL은 패널의 방음 특성을 평가하는 데 사용된다.
본원에 사용된 중간층의 "음향 전달 손실(STL)(20℃에서 ASTM E90 (2009)에 의해 측정됨)" 또는 "중간층의 음향 전달 손실(STL)"은 상기 기재된 기준 주파수에서의 STL을 의미한다. 다양한 실시양태에서, 본 발명의 중간층은 약 37 데시벨 이상, 약 38 데시벨 이상, 약 39 데시벨 이상, 또는 40 데시벨 이상의 음향 전달 손실(STL)을 갖는다.
폴리(비닐 아세탈) 수지는 공지된 아세탈화 공정에 의해 폴리비닐 알코올("PVOH")을 부티르알데하이드와 같은 하나 이상의 알데하이드와 산 촉매의 존재하에서 반응시키고, 수지를 분리, 안정화 및 건조시킴으로써 제조된다. 이러한 아세탈화 공정은 예를 들어 US 2,282,057 및 2,282,026 및 웨이드(B. E. Wade)의 문헌[Vinyl Acetal Polymers, in Encyclopedia of Polymer Science & Technology, 3rd edition, Volume 8, pages 381-399 (2003)]에 기재되어 있으며, 이들의 전체 개시내용을 본원에 참고로 인용한다. 상기 수지는 예를 들어 이스트만 케미컬 컴퍼니(Eastman Chemical Company)의 100% 자회사인 솔루티아 인코포레이티드(Solutia Inc.)의 부트바르(Butvar®) 레진과 같은 다양한 형태로 시판되고 있다.
본원에 사용된 폴리(비닐 아세탈) 수지 중의 잔류 하이드록실 함량(중량% 비닐 알코올 또는 중량% PVOH로서 계산됨)은 가공이 완료된 후 중합체 쇄 상에 잔류하는 하이드록실 기의 양을 지칭한다. 예를 들어, PVB는 폴리(비닐 아세테이트)를 폴리(비닐 알코올)(PVOH)로 가수 분해한 다음 PVOH를 부티르알데하이드와 반응시켜 제조될 수 있다. 폴리(비닐 아세테이트)를 가수 분해하는 과정에서, 전형적으로 모든 아세테이트 측기가 하이드록실 기로 전환되는 것은 아니다. 또한, 부티르알데하이드와의 반응은 전형적으로 모든 하이드록실 기가 아세탈 기로 전환되는 결과를 초래하지 않을 것이다. 결과적으로, 임의의 완성된 PVB 수지에서, 중합체 쇄 상의 측기로서 잔류 아세테이트 기(비닐 아세테이트 기로서) 및 잔류 하이드록실 기(비닐 하이드록실 기로서)가 존재할 것이다. 본원에 사용된 잔류 아세테이트 함량(폴리(비닐 아세탈) 중의 중량% 잔류 아세테이트 함량 또는 폴리(비닐 아세테이트)(PVAc) 함량으로서 계산됨)은 중합체 쇄 상에 잔류하는 잔류 기들의 양을 나타낸다. 본원에 사용된 잔류 하이드록실 함량 및 잔류 아세테이트 함량은 ASTM 1396에 따라 중량% 기준으로 측정된다.
본 발명에 따르면, 다층 중간층은 제1 폴리(비닐 아세탈) 수지를 포함하는 적어도 제1 층 및 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지를 포함하는 제2 층을 포함한다. 다양한 실시양태에서, 제1 층은 연질 층이고 제2 층은 경질 층일 수 있다. 다양한 실시양태에서, 2개 층의 굴절률은 0.010 이하, 0.009 이하, 0.008 이하, 0.006 이하, 0.005 이하, 0.004 이하, 0.003 이하, 0.002 이하, 또는 0.001 이하의 차이를 갖는다. 실시양태에서, 본 발명의 다층 중간층이 삼중 층인 경우, 코어 층은 연질 층이고 스킨 층은 경질 층이다. 다른 실시양태에서, 코어 층은 경질이고 스킨 층은 연질이다.
중간층이 삼중 층과 같은 다층 중간층인 다양한 실시양태에서, 연질(또는 코어) 층은 %PVOH로서 계산되는 약 7 내지 약 16 중량%, 약 7 내지 약 14 중량%, 약 9 내지 약 14 중량%, 및 특정 실시태양에서는 약 11 내지 약 13 중량%의 하이드록실 기를 포함하는 제1 폴리(비닐 아세탈) 수지(또는 제1 수지)를 포함한다. 상기 수지는 또한 30 중량% 미만의 잔류 아세테이트 기, 25 중량% 미만의 잔류 아세테이트 기, 20 중량% 미만, 15 중량% 미만, 13 중량% 미만, 10 중량% 미만, 7 중량% 미만, 5 중량% 미만, 또는 1 중량% 미만, 또는 0.5 중량% 미만, 또는 0 내지 30 중량%, 1 내지 30 중량%, 2 내지 25 중량%, 5 내지 20 중량%, 또는 7 내지 15 중량% 범위의, 폴리(비닐 아세테이트)로서 계산되는 잔류 아세테이트 기를 포함하고, 나머지는 부티르알데하이드(이는 이소부티르알데하이드 아세탈 기를 포함함)와 같은 아세탈이지만, 임의적으로 또 다른 아세탈 기 예를 들어 2-에틸 헥사날 아세탈 기, 또는 부티르알데하이드 아세탈과 2-에틸 헥사날 아세탈 기의 혼합물을 포함한다.
중간층이 삼중 층과 같은 다층 중간층인 다양한 실시양태에서, 경질(또는 스킨) 층은 연질(또는 코어) 층 내 수지의 잔류 하이드록실 함량보다 약 2 중량% 이상, 또는 약 4 중량% 이상, 또는 약 6 중량% 이상, 또는 약 8 중량% 이상, 또는 약 10 중량% 이상, 또는 약 12 중량% 이상, 또는 약 15 중량% 이상, 또는 약 18 중량% 이상, 또는 약 21 중량% 이상, 또는 약 24 중량% 이상, 또는 약 28 중량% 이상만큼 많은 잔류 하이드록실 함량을 갖는 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지 또는 (제2 수지)를 포함하고, 스킨 층 내 수지는 %PVOH로서 계산되는 잔류 하이드록실 기를 약 15 내지 약 35 중량%, 약 15 내지 약 30 중량%, 또는 약 17 내지 약 22 중량%, 특정 실시양태에서는 약 17.25 내지 약 22.25 중량% 포함할 수 있다.
제1 폴리(비닐 아세탈) 수지와 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지 간의 이러한 차이는 더 큰 잔류 하이드록실 함량을 갖는 수지의 잔류 하이드록실 함량으로부터 더 낮은 잔류 하이드록실 함량을 갖는 수지의 잔류 하이드록실 함량을 공제함으로써 계산된다. 본원에 사용된 "중량% 차이" 또는 "차이는 ... 적어도 ... 중량%이다"라는 용어는 하나의 수를 다른 것으로부터 공제하여 계산되는 주어진 두 개의 중량% 간의 차이를 나타낸다. 예를 들어, 12 중량%의 잔류 하이드록실 함량을 갖는 폴리(비닐 아세탈) 수지는 14 중량%의 잔류 하이드록실 함량을 갖는 폴리(비닐 아세탈) 수지보다 2 중량% 낮은 잔류 하이드록실 함량을 갖는다(14 중량% - 12 중량% = 2 중량%). 본원에 사용된 "상이한"이라는 용어는 다른 값보다 높거나 낮은 값을 지칭할 수 있다. 하나 이상의 다른 폴리(비닐 아세탈) 층이 또한 중간층에 존재할 수 있으며 상기 제공된 범위 내의 잔류 하이드록실을 가질 수 있다. 추가로, 하나 이상의 다른 폴리(비닐 아세탈) 수지의 잔류 하이드록실 함량은 제1 및/또는 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지의 잔류 하이드록실 함량과 동일하거나 상이할 수 있다.
다양한 실시양태에서, 연질 층에 대한 제1 폴리(비닐 아세탈) 수지 또는 경질 층(들)에 대한 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지는 또한 30 중량% 미만의 잔류 아세테이트 기, 25 중량% 미만의 잔류 아세테이트 기, 20 중량% 미만, 15 중량% 미만, 13 중량% 미만, 10 중량% 미만, 7 중량% 미만, 5 중량% 미만 또는 1 중량% 미만의 잔류 아세테이트 기(폴리(비닐 아세테이트)로서 계산됨)를 포함할 수 있고, 나머지는 전술된 바와 같이 부티르알데하이드(이는 이소부티르알데하이드 아세탈 기를 포함함)와 같은 아세탈이지만 임의로 다른 아세탈 기, 예를 들어, 2-에틸 헥사날 아세탈 기, 또는 부티르알데하이드 아세탈과 2-에틸 헥사날 아세탈 기의 혼합물을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 제1 및 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지는 상이한 잔류 아세테이트 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 제1 및 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지의 잔류 아세테이트 함량 간의 차이는 약 2 이상, 약 3 이상, 약 4 이상, 약 5 이상, 약 6 이상, 약 7 이상, 약 8 이상, 약 9 이상, 약 10 이상, 약 12 이상, 약 14 이상, 약 16 이상, 약 18 이상, 약 20 이상, 약 24 이상, 또는 29 중량% 이상일 수 있다. 폴리(비닐 아세탈) 수지 중 하나는 전술한 바와 같이 측정된 잔류 아세테이트 함량이 약 4 이하, 약 3 이하, 약 2 이하, 또는 약 1 중량% 이하일 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 및 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지 중 하나는 잔류 아세테이트 함량이 4 이상, 5 이상, 6 이상, 7 이상, 8 이상, 10 이상, 약 12 이상, 약 14 이상, 약 16 이상, 약 18 이상, 약 20 이상, 약 25 이상, 또는 약 30 중량% 이상일 수 있다. 다른 실시양태에서, 제1 및 제2 폴리(비닐 아세테이트) 수지는 모두 잔류 아세테이트 함량이 4 이상, 5 이상, 6 이상, 7 이상, 8 이상, 10 이상, 약 12 이상, 약 14 이상, 약 16 이상, 약 18 이상, 또는 약 20 중량% 이상일 수 있다. 제1 및 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지 간의 잔류 아세테이트 함량의 차이는 상기 제공된 범위 내에 있을 수 있거나, 또는 상기 차이는 약 3 미만, 약 2 이하, 약 1 이하, 또는 약 0.5 중량% 이하일 수 있다. 중간층에 존재하는 추가의 폴리(비닐 아세탈) 층은 제1 및/또는 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지의 잔류 아세테이트 함량과 동일하거나 상이한 잔류 아세테이트 함량을 가질 수 있다.
본 발명의 폴리(비닐 아세탈) 수지(예컨대, 폴리(비닐 부티랄)(PVB) 수지)는 전형적으로 저각 레이저 광 산란 검출기, 시차 굴절계 또는 UV 검출기를 사용하는 크기 배제 크로마토그래피에 의해 측정시 50,000 달톤 초과, 또는 500,000 달톤 미만, 또는 약 50,000 내지 약 500,000 달톤, 또는 약 70,000 내지 약 500,000 달톤, 또는 약 100,000 내지 약 425,000 달톤의 분자량을 갖는다. 본원에 사용된 "분자량"이라는 용어는 중량 평균 분자량을 의미한다.
다양한 접착 조절제("ACA")는 중간층 시트의 유리에 대한 접착을 제어하기 위해 본 발명의 중간층에 사용될 수 있다. 본 발명의 중간층의 다양한 실시양태에서, 중간층은 수지 100 부당 약 0.003 내지 약 0.15 부의 ACA; 수지 100 부당 약 0.01 내지 약 0.10 부의 ACA; 및 수지 100 부당 약 0.01 내지 약 0.04 부의 ACA를 포함할 수 있다. 이러한 ACA는 US 5,728,472(이의 전체 내용을 본원에 참고로 인용함)에 개시된 ACA, 나트륨 아세테이트, 칼륨 아세테이트, 마그네슘 비스(2-에틸 부티레이트) 및/또는 마그네슘 비스(2-에틸헥사노에이트)를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 첨가제가 중간층에 혼입되어 최종 생성물에서의 그의 성능을 향상시키고 중간층에 소정의 추가 특성을 부여할 수 있다. 이러한 첨가제는, 당업자에게 공지된 다른 첨가제들 중에서도, 염료, 안료, 안정화제(예컨대, 자외선 안정화제), 항산화제, 항-블록킹제, 난연제, IR 흡수제 또는 차단제(예컨대, 인듐 주석 산화물, 안티몬 주석 산화물, 6산화 란탄(LaB6) 및 세슘 텅스텐 산화물), 가공 보조제, 유동 강화 첨가제, 윤활제, 충격 개질제, 핵형성제, 열 안정화제, UV 흡수제, 분산제, 계면활성제, 킬레이트화제, 커플링제, 접착제, 프라이머, 강화 첨가제 및 충전제를 포함하나 이들에 한정되는 것은 아니다.
층들 내의 가소제 또는 가소제들의 혼합물은 층들의 굴절률의 차이가 최소화되도록 선택되어, 감소된 수준의 얼룩을 나타내거나 또는 달리 표현하면 우수한 음향 성능을 유지하면서 우수한 얼룩 성능을 갖는 다층 음향 중간층을 형성한다. 다양한 실시양태에서, 가소제는 불포화 방향족 잔기 또는 기를 갖는 가소제와 같은 고 굴절률 가소제, 고 굴절률 가소제 중 적어도 하나가 불포화 방향족 잔기 또는 기를 가질 수 있는 2종 이상의 고 굴절률 가소제의 혼합물 또는 고 굴절률 가소제 중 적어도 하나가 불포화 방향족 잔기 또는 기를 가질 수 있는 통상적인 가소제와 하나 이상의 고 굴절률 가소제의 혼합물로부터 선택된다. 다양한 실시양태에서, 고 굴절률 가소제(들)는 상이한 잔류 하이드록실 함량의 2종 이상의 수지를 블렌딩함으로써 발생하는 잠재적인 높은 헤이즈를 제거하도록 선택된다.
헤이즈는 헤이즈미터 또는 훈터랩 울트라스캔 엑스이(HunterLab UltraScan XE) 기기와 같은 분광 광도계 또는 당업자에게 공지된 다른 헤이즈미터를 사용하여 그리고 관찰자 각도 2도에서 광원 C를 사용하는 ASTM D1003-절차 B에 따라 측정될 수 있다. 퍼센트 투과율(%T) 또는 투명도는 시편을 투과하는 총 입사광의 백분율이며 ASTM D1003에 따라 결정된다. 본 발명의 다양한 실시양태에서, 헤이즈는 5% 미만, 4% 미만, 3% 미만, 2% 미만, 1% 미만 및 0.5% 미만이다.
본원에 사용된 약 1.450 이하의 굴절률을 갖는 가소제는 "통상적인 가소제"로 지칭된다. 통상적인 가소제는 트라이에틸렌 글리콜 다이-(2-에틸헥사노에이트)("3GEH"), 트라이에틸렌 글리콜 다이-(2-에틸부티레이트), 트라이에틸렌 글리콜 다이헵타노에이트, 테트라에틸렌 글리콜 다이헵타노에이트, 테트라에틸렌 글리콜 다이-(2-에틸 헥사노에이트), 다이헥실 아디페이트, 다이옥틸 아디페이트, 헥실 사이클로헥실아디페이트, 다이이소노닐 아디페이트, 헵닐노닐 아디페이트, 다이(부톡시에틸) 아디페이트 및 비스(2-(2-부톡시에톡시)에틸) 아디페이트, 다이부틸 세바케이트, 다이옥틸 세바케이트 및 이들의 혼합물을 포함하나 이들에 한정되지 않는다. 이들 가소제는 약 1.442 내지 약 1.449의 굴절률을 갖는다. 비교하면, PVB 수지는 약 1.485 내지 1.495의 굴절률을 갖는다. 다양한 특성과 적용례로 제조된 중간층에서, 3GEH(굴절률 = 1.422)는 가장 일반적인 가소제 중 하나이다.
다양한 실시양태에서, 고 굴절률 가소제(들)는 가소제의 굴절률이 코어 및/또는 스킨 층 모두에 대해 약 1.460 이상, 약 1.460 초과, 또는 약 1.470 초과, 또는 약 1.480 초과, 또는 1.490 초과, 또는 1.500 초과, 1.510 초과, 또는 1.520 초과이도록 선택된다. 본원에 사용된 "고 굴절률 가소제"는 약 1.460 이상의 굴절률을 갖는 가소제이다. 일부 실시양태에서, 고 굴절률 가소제는 통상적인 가소제와 함께 사용되며, 일부 실시양태에서, 포함되는 경우, 종래의 가소제는 트라이에틸렌 글리콜 다이-(2-에틸헥사노에이트)("3GEH")이고, 가소제 혼합물의 굴절률은 1.460 이상이다. 본원에 사용된 가소제 또는 수지의 굴절률은 ASTM D542에 따라 파장 589 nm 및 25℃에서 측정되거나 또는 ASTM D542에 따라 문헌에 보고된 바와 같이 측정된다.
사용될 수 있는 고 굴절률을 갖는 가소제의 예로는 폴리아디페이트(약 1.460 내지 약 1.485의 RI); 에폭사이드(약 1.460 내지 약 1.480의 RI); 프탈레이트 및 테레프탈레이트(약 1.480 내지 약 1.540의 RI); 벤조에이트(약 1.480 내지 약 1.550의 RI); 및 기타 특수 가소제(RI는 약 1.490 내지 약 1.520임)를 포함하나 이들에 한정되지 않는다. 적절한 고 굴절률 가소제의 특정 예는 다이프로필렌 글리콜 다이벤조에이트, 트라이프로필렌 글리콜 다이벤조에이트, 폴리프로필렌 글리콜 다이벤조에이트, 이소데실 벤조에이트, 2-에틸헥실 벤조에이트, 다이에틸렌 글리콜 벤조에이트, 프로필렌 글리콜 다이벤조에이트, 2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올 다이벤조에이트, 2,2,4-트라이메틸-1,3-펜탄다이올 벤조에이트 이소부티레이트, 1,3-부탄다이올 다이벤조에이트, 다이에틸렌 글리콜 다이-o-톨루에이트, 트라이에틸렌 글리콜 다이-o-톨루에이트, 다이프로필렌 글리콜 다이-o-톨루에이트, 1,2-옥틸 다이벤조에이트, 트라이-2-에틸헥실 트라이멜리테이트, 비스-페놀 A 비스(2-에틸헥사노에이트), 에톡실화 노닐페놀, 노닐페닐 테트라에틸렌 글리콜, 다이옥틸 프탈레이트, 다이이소노닐 프탈레이트, 다이-2-에틸헥실 테레프탈레이트, 다이프로필렌 글리콜과 다이에틸렌 글리콜의 벤조산 에스터들의 혼합물 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이들에 한정되지 않는다.
이들 임의의 실시양태에서, 가소제(들)는 전술한 임의의 것일 수 있다. 일부 실시양태에서, 가소제(들)는 중간층의 층들 간의 굴절률 차이(델타 RI)가 최소화되도록(즉, 가능한 한 0.000에 가깝게) 선택되며, 0.010 미만, 또는 0.009 미만, 또는 0.008 미만, 또는 0.007 미만, 또는 0.006 미만, 또는 0.005 미만, 또는 0.004 미만, 또는 0.003 미만, 또는 0.002 미만, 또는 0.001 미만, 또는 약 0.000일 수 있다. 델타 RI는 다른 층(즉, 스킨 층)으로부터 하나의 층(즉, 코어 층)의 굴절률을 공제함으로써 계산된다. 예를 들어, 코어 층이 1.490의 굴절률을 갖고 스킨 층이 1.487의 굴절률을 갖는 경우, 델타 RI는 1.490-1.487 = 0.003이다(또는 코어 층 굴절률이 스킨 층 굴절률에서 공제하는 경우, 델타 RI는 1.487-1.490 = 0.003의 절대값이다).
중간층 내 총 가소제 함량은 0 내지 120 phr, 또는 0 phr 초과, 또는 5 phr 초과, 또는 10 phr 초과, 또는 15 phr 초과, 또는 20 phr 초과, 또는 25 phr 초과, 또는 30 phr 초과 및/또는 120 phr 이하, 또는 115 phr 이하, 또는 110 phr 이하, 또는 105 phr 이하, 또는 100 phr 이하, 또는 95 phr 이하, 또는 90 phr 이하, 또는 85 phr 이하, 또는 80 phr 이하, 또는 75 phr 이하, 또는 70 phr 이하, 또는 10 내지 100 phr, 또는 20 내지 80 phr, 또는 30 내지 70 phr의 범위일 수 있다. 본 발명의 중간층의 다양한 실시양태에서, 중간층은 5 phr 초과, 약 5 내지 약 120 phr, 약 10 내지 약 90 phr, 약 20 내지 약 70 phr, 약 30 내지 약 60 phr, 또는 120 phr 미만, 또는 90 phr 미만, 또는 60 phr 미만, 또는 40 phr 미만, 또는 30 phr 미만의 총 가소제를 포함한다. 전체 가소제 함량이 상기에 표시되어 있지만, 스킨 층(들) 또는 코어 층(들) 내 가소제 함량은 전체 가소제 함량과 다를 수 있다. 또한, 스킨 층(들) 및 코어 층(들)은, US 7,510,771(이의 전체 개시내용을 본원에 참고로 인용함)에 개시된 바와 같이, 평형 상태에서의 각각의 층의 가소제 함량이 층들 각각의 잔류 하이드록실 함량에 의해 결정되므로, 앞서 논의된 범위의, 상이한 가소제 유형 및 가소제 함량을 가질 수 있다. 예를 들어, 평형 상태에서 중간층은 각각 30 phr의 가소제를 갖는 2개의 스킨 층 및 65 ph의 가소제를 갖는 코어 층을 포함할 수 있으며, 결합된 스킨 층 두께가 코어 층의 두께와 같을 경우, 중간층에 대한 총 가소제 양은 약 45.4 phr이다. 더 두껍거나 더 얇은 스킨 층의 경우, 중간층의 총 가소제 양은 그에 따라 변한다. 본원에 사용된 중간층의 가소제 함량이 주어지는 경우, 가소제 함량은 중간층을 제조하기 위해 사용된 혼합물 또는 용융물 내 가소제의 phr을 기준으로 결정된다.
중간층 내 가소제의 양은 중간층의 유리 전이 온도(Tg) 및 최종 음향 성능에 영향을 미치도록 조절될 수 있다. 유리 전이 온도(Tg)는 중간층의 유리질 상태에서 고무질 상태로의 전이를 나타내는 온도이다. 일반적으로, 가소제 함량이 높을수록 Tg는 낮아진다. 통상적인 종래 사용된 중간층은 일반적으로 음향(소음 감소) 중간층의 경우 약 -10 내지 25℃ 그리고 허리케인 및 항공기(경질 또는 구조적) 중간층 적용례의 경우 약 45℃ 이하 범위의 Tg를 가졌다.
중간층의 유리 전이 온도(Tg)는 또한 중간층의 강성과 관련이 있으며, 일반적으로, 유리 전이 온도가 높을수록 중간층은 더 강성으로 된다. 일반적으로, 유리 전이 온도가 30℃ 이상인 중간층은 윈드쉴드 기계적 강도 및 비틀림 강성을 증가시킨다. 반면에, 보다 연성인 중간층(일반적으로 20℃ 미만의 유리 전이 온도를 갖는 중간층을 특징으로 함)은 음향 감쇠 효과(즉, 음향 특징)에 기여한다. 본 발명의 중간층은 경질 층(들)에 대해 약 26℃ 이상, 또는 약 35℃ 이상, 그리고 연질 층(들)에 대해 약 20℃ 이하, 또는 15℃ 이하, 또는 10℃ 이하, 또는 약 5℃ 이하, 또는 0℃ 이하, 또는 약 -5℃ 이하, 또는 약 -10℃ 이하의 유리 전이 온도를 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명의 다층 중간층은 연질 코어 층으로 적층된 경질 스킨 층(예를 들어, 경질//연질//경질) 및 연질 코어 층으로 적층된 연질 스킨 층(예를 들어, 연질//경질//연질)을 사용함으로써 이들 2개의 유리한 성질(즉, 강도 및 음향)을 조합할 수 있고 또한 얼룩의 감소 및/또는 최소화 또는 제거를 위해 층들의 굴절률을 맞추는 것이 바람직하다. 다양한 실시양태에서, 다층 중간층은 일반적으로 약 26℃ 내지 약 60℃, 약 26℃ 내지 40℃, 약 26℃ 이상, 약 30℃ 이상 및 약 35℃ 이상의 유리 전이 온도를 갖는 폴리(비닐 아세탈) 수지를 포함하는 경질 층(들) 및 약 20℃ 이하, 약 10℃ 이하, 또는 약 5℃ 이하, 0℃ 이하, 또는 약 -5℃ 이하, 또는 약 -10℃ 이하의 연질 층(들)을 포함한다.
최종 중간층은, 압출 또는 공-압출에 의해 형성되든 또는 다층의 적층에 의해 형성되든, 압출 다이를 빠져나가면서 중합체 용융물의 용융 균열을 통해 형성되는 일반적으로 랜덤한 거친 표면 토포그래피를 가지며 또한 당업자에게 공지된 임의의 엠보싱 방법에 의해 일면 또는 양면의 상기 램덤한 거친 표면(예를 들어, 스킨 층)에 걸쳐 엠보싱될 수 있다.
당업자에게 공지된 중합체 중간층 시트의 제조에 대한 모든 방법이 본원에 기재된 중합체 중간층 시트를 제조하기 위한 가능한 방법으로 고려되지만, 본원은 압출 및 공-압출 공정을 통해 제조되는 중합체 중간층 시트에 초점을 맞출 것이다. 본 발명의 최종 다층 유리 패널 적층체는 당업계에 공지된 적층 공정을 사용하여 형성된다.
일반적으로, 상기 중합체 중간층 시트의 두께 또는 게이지는 약 15 밀(mil) 내지 100 밀(약 0.38 mm 내지 약 2.54 mm), 약 15 밀 내지 60 밀(약 0.38 mm 내지 약 1.52 mm), 약 20 밀 내지 약 50 밀(약 0.51 내지 1.27 mm) 및 약 15 밀 내지 약 35 밀(약 0.38 내지 약 0.89 mm)의 범위 내에 있을 것이다. 다양한 실시양태에서, 다층 중간층의 스킨 층 및 코어 층과 같은 각각의 층은 약 1 밀 내지 99 밀(약 0.025 내지 2.51 mm), 약 1 밀 내지 59 밀(약 0.025 1.50 mm), 1 밀 내지 약 29 밀(약 0.025 내지 0.74 mm), 또는 약 2 밀 내지 약 28 밀(약 0.05 내지 0.71 mm)의 두께를 가질 수 있다.
후술되는 많은 실시양태가 중합체 수지를 PVB로 언급하고 있지만, 상기 중합체는 다층 패널에서의 사용에 적합한 임의의 중합체일 수 있음은 당업자는 이해할 것이다. 전형적인 중합체는 폴리비닐 아세탈(PVA)(예컨대, 폴리비닐 부티랄)(PVB) 또는 폴리비닐 이소부티랄), 폴리(비닐 부티랄)의 이성질체(PVisoB), 지방족 폴리우레탄(PU), 폴리(에틸렌-코-비닐 아세테이트)(EVA), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리(비닐 클로라이드-코-메타크릴레이트), 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 에틸렌 아크릴레이트 에스터 공중합체, 폴리(에틸렌-코-부틸 아크릴레이트), 실리콘 엘라스토머, 에폭시 수지 및 산 공중합체 예를 들어 전술한 임의의 가능한 열가소성 수지로부터 유도된 에틸렌/카복실산 공중합체 및 이의 이오노머와 같은 산 공중합체, 이들의 조합 등을 포함하나 이들에 한정되지 않는다. PVB 및 이의 이성질체인 폴리비닐 이소부티랄, 폴리비닐 클로라이드, 이오노머 및 폴리우레탄은 일반적으로 중간층에 적합한 중합체이다; PVB(이의 이성질체인 PVisoB를 포함함)가 특히 적합하다.
폴리우레탄은 경도가 상이할 수 있다. 예시적인 폴리우레탄 중합체는 ASTM D-2240에 따라 85 미만의 쇼어 A 경도를 갖는다. 폴리우레탄 중합체의 예는 유리 전이 온도가 20℃ 미만인 지방족 이소시아네이트 폴리에터-계 폴리우레탄(메사추세츠주 워번 소재 써메틱스 인코포레이티드(Thermedics Inc.)로부터 상업적으로 입수가능함)인 AG8451 및 AG5050이다. EVA 중합체(또는 공중합체)는 다양한 양의 비닐 아세테이트 기를 함유할 수 있다. 바람직한 비닐 아세테이트 함량은 일반적으로 약 10 내지 약 90 몰%이다. 비닐 아세테이트 함량이 낮은 EVA는 저온에서의 방음에 사용될 수 있다. 에틸렌/카복실산 공중합체는 일반적으로 1 내지 25 몰%의 카복실산 함량을 가지는 폴리(에틸렌-코-메타크릴산) 및 폴리(에틸렌-코-아크릴산)이다. 에틸렌/카복실산 공중합체의 이오노머는 알칼리(예를 들어 나트륨) 및 알칼리 금속(예를 들어 마그네슘)의 하이드록사이드, 암모니아, 또는 아연과 같은 전이 금속의 다른 하이드록사이드와 같은 염기로 상기 공중합체를 부분적으로 또는 완전히 중화시킴으로써 수득될 수 있다. 적합한 이오노머의 예로는 설핀(Surlyn®) 이오노머 수지(델라웨어주 윌밍톤 소재 듀퐁(DuPont)으로부터 상업적으로 입수가능함)를 포함한다.
예시적인 다층 중간층 구조물의 예는 PVB//PVisoB//PVB(여기서, PVisoB 층은 상이한 잔류 하이드록실 및/또는 잔류 아세테이트 함량 또는 상이한 중합체 조성물을 갖는 둘 이상의 수지를 포함함), PVC//PVB//PVC, PU//PVB//PU, 이오노머//PVB//이오노머, 이오노머//PU//이오노머, 이오노머//EVA//이오노머를 포함하나 이들에 한정되는 것은 아니며, 여기서, 코어 층 PVB(PVisoB를 포함함), PU 또는 EVA는 하나의 유리 전이를 갖는 단일 수지 또는 상이한 유리 전이를 갖는 둘 이상의 수지를 포함할 수 있다. 대안적으로, 스킨 층 및 코어 층은 모두 동일하거나 상이한 잔류 하이드록실 및/또는 잔류 아세테이트 함량을 갖는 동일하거나 상이한 출발 수지, 및 동일하거나 상이한 가소제를 사용하는 PVB일 수 있다. 수지와 중합체의 다른 조합은 당업자에게 자명할 것이다.
일반적으로 폴리(비닐 아세탈) 또는 폴리(비닐 부티 랄)로 지칭되지만, 임의의 폴리(비닐 아세탈) 수지는 전술한 바와 같은 임의의 적합한 알데하이드 예컨대 이소부티르알데하이드의 잔기를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 하나 이상의 폴리(비닐 아세탈) 수지는 하나 이상의 C1 내지 C10 알데하이드 잔기, 또는 적어도 하나의 C4 내지 C8 알데하이드 잔기를 포함할 수 있다. 적합한 C4 내지 C8 알데하이드의 예는 n-부티르알데하이드, 이소부티르알데하이드, 2-메틸발레르알데하이드, n-헥실 알데하이드, 2-에틸헥실 알데하이드, n-옥틸 알데하이드 및 이들의 조합을 포함하나 이들에 한정되는 것은 아니다. 제1 및 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지 중 적어도 하나는 수지의 알데하이드 잔기의 총 중량을 기준으로 약 20 이상, 약 30 이상, 약 40 이상, 약 50 이상, 약 60 이상 또는 약 70 중량% 이상의 적어도 하나의 C4 내지 C8 알데하이드 잔기를 포함하고/포함하거나, 약 90 이하, 약 85 이하, 약 80 이하, 약 75 이하, 약 70 이하 또는 약 65 이하의 적어도 하나의 C4 내지 C8 알데하이드, 또는 약 20 내지 약 90, 약 30 내지 약 80 또는 약 40 내지 약 70 중량%의 적어도 하나의 C4 내지 C8 알데하이드를 포함할 수 있다. C4 내지 C8 알데하이드는 상기 열거된 군으로부터 선택되거나, n-부티르알데하이드, 이소부티르알데하이드, 2-에틸헥실 알데하이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
다양한 실시양태에서, 하나 이상의 폴리(비닐 아세탈) 수지는 폴리(비닐 부티랄)(PVB) 수지일 수 있다. 다른 실시양태에서, 하나 이상의 폴리(비닐 아세탈) 수지는 n-부티르 알데하이드의 잔기를 주로 포함하는 폴리(비닐 부티랄) 수지일 수 있고, 예를 들어, 수지의 모든 알데하이드 잔기의 총 중량을 기준으로 약 50 이하, 약 40 이하, 약 30 이하, 약 20 이하, 약 10 이하, 약 5 이하, 약 2 중량% 이하의 부티르알데하이드 이외의 알데하이드의 잔기를 포함할 수 있다.
본원에 사용된 다층 패널은 유리, 아크릴 또는 폴리카보네이트와 같은 단일 기재를 그 위에 배치된 중합체 중간층 시트 및 가장 일반적으로는 중합체 중간층 위에 추가로 배치된 얇은 중합체 필름과 함께 포함할 수 있다. 중합체 중간층 시트와 중합체 필름의 조합은 일반적으로 당해 기술 분야에서 이중 층으로 지칭된다. 이중 층 구조를 갖는 전형적인 다층 패널은 (유리)//(중합체 중간층 시트)//(중합체 필름)이고, 여기서, 상기 중합체 중간층 시트는 상기 언급된 바와 같이 다수의 중간층을 포함할 수 있다. 중합체 필름은 일반적으로 중합체 중간층 시트 단독으로 수득되는 것보다 우수한 광학 특성을 제공하고 성능 강화 층으로서 기능하는 부드럽고 얇은 강성 기재를 제공한다. 중합체 필름은 그 자체로 필요한 침투 저항성 및 유리 보유 특성을 제공하지 않고 오히려 적외선 흡수 특징과 같은 성능 개선을 제공한다는 점에서 본원에 사용된 중합체 중간층 시트와 상이하다. 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)("PET")는 가장 일반적으로 사용되는 중합체 필름이다. 일반적으로, 본원에 사용된 중합체 필름은 약 0.001 내지 0.2 mm 두께와 같은 중합체 시트보다 더 얇다.
본 발명의 중간층은 2개의 기재 예를 들어 한 쌍의 유리 시트(또는 다른 강성 물질 예를 들어 당업계에 공지된 폴리카보네이트 또는 아크릴) 및 상기 2개의 기재 사이에 배치된 중간층을 포함하는 다층 패널에서 가장 일반적으로 이용될 것이다. 이러한 구조의 예는 (유리)//(중합체 중간층 시트)//(유리)일 것이고, 여기서, 상기 중합체 중간층 시트는 상기한 바와 같이 다층 중간층을 포함할 수 있고, 상기 다층 중간층의 코어 층은 단일 수지를 포함하거나, 또는 보다 높은 잔류 하이드록실 함량을 갖는 제 1 수지 및 제 2 수지, 및 적어도 하나의 고 굴절률 가소제를 포함함으로써 우수한 투명도 또는 높은 %TViS 또는 최소 헤이즈를 갖는 투명한 다층 패널이 생성된다. 당업자는 전술한 것 이외의 다수의 구조물이 본 발명의 중간층으로 제조될 수 있다는 것을 쉽게 인식할 수 있기 때문에, 이러한 다층 패널의 예는 결코 제한적임을 의미하는 것이 아니다.
전형적인 유리 적층 공정은 (1) 두 기재(예컨대, 유리)와 중간층의 어셈블리를 형성하는 단계; (2) 상기 어셈블리를 짧은 시간 동안 IR 복사 또는 대류 수단을 통해 가열하는 단계; (3) 상기 어셈블리를 제1 탈기를 위한 가압 닙 롤에 통과시키는 단계; (4) 상기 어셈블리를 약 60℃ 내지 약 120℃로 두 번째로 가열하여 상기 중간층의 가장자리를 밀봉하기에 충분한 임시 접착력을 부여하는 단계; (5) 상기 중간층의 가장자리를 추가로 밀봉하기 위해 상기 어셈블리를 제2 압력 닙 롤에 통과시키고 추가로 처리하는 단계; 및 (6) 상기 어셈블리를 135℃ 내지 150℃의 온도 및 180 psig 내지 200 psig의 압력에서 약 30 내지 90분 동안 오토클레이빙 처리하는 단계를 포함한다. 실제 단계뿐만 아니라 시간 및 온도는 당업자에게 공지된 바와 같이 필요에 따라 달라질 수 있다.
당업계에 공지되고 상업적으로 실시되는 중간층-유리 계면의 탈기(단계 2 내지 5)에 사용하기 위한 다른 수단은 공기를 제거하기 위해 진공을 이용하는 진공 백 및 진공 링 공정을 포함한다.
얼룩은 적층체의 광학 품질의 하나의 척도이다. 얼룩은 질감 또는 입상으로 보이고 얼룩 수준이 너무 높거나 너무 심한 경우(따라서 불쾌감을 주는 경우) 시각적 결함으로 간주된다. 전술된 바와 같이, 얼룩은 시험 적층체에 대한 섀도우그래프 투영과 1 내지 4 범위의 일련의 또는 스케일의 얼룩 값을 나타내는 한 세트의 표준 적층체 섀도우그래프를 좌우 정성 비교하여 평가하고 카테고리화한다; 여기서, 1은 낮은 얼룩 표준(즉, 낮은 분열 개수)을 나타내고, 4는 높은 얼룩 표준(즉, 많은 분열 개수)을 나타낸다. 높은 얼룩은 일반적으로 특히 윈드쉴드와 같은 유리 패널에서 광학적으로 바람직하지 않은 것으로 간주된다. 임의적으로, 제로 얼룩(또는 얼룩 없음)을 갖는 단일 층 중간층을 갖는 적층체를 사용하여 등급이 1보다 낮은 것과 같은 표준 세트의 스케일보다 낮은 등급의 얼룩을 가지는 시험 적층체에서의 얼룩 평가를 용이하게 한다. "제로" 얼룩 적층체의 것과 유사한 섀도우그래프 투영을 나타내는 시험 적층체는 제로(0)의 얼룩 등급을 갖는 것으로 평가된다. 본원에 기술되고 측정된 샘플에 대해, 얼룩은 클리어 모틀 분석기(Clear Mottle Analyzer; CMA)에 의해 측정되었다. 클리어 모틀 분석기는 제논 아크 램프, 샘플 홀더, 프로젝션 스크린 및 카메라로 구성되며, 이는 US 20120133764 A1에 개시되어 있으며, 이의 전체 개시내용을 본원에 참고로 인용한다. 제논은 적층체 샘플의 섀도우그래프를 스크린 상으로 투영하는 데 사용된다. 카메라는 섀도우그래프의 이미지를 캡쳐한 다음, 분석하여 얼룩 수준을 결정할 수 있다. 얼룩 수준은 0 내지 4 범위의 일련의 얼룩 값 스케일을 나타내는 일련의 표준 적층체 섀도우그래프를 사용하는 보정을 기반으로 지정된다.
굴절률(RI)은 ASTM D542에 따라 측정되었다. 보고된 RI 값은 파장 589 nm 및 25℃에서 수득되었다.
유리 전이 온도(Tg)는 동적 기계적 열 분석(DMTA)에 의해 결정되었다. DMTA는 파스칼 단위의 저장 (탄성) 모듈러스(G'), 파스칼 단위의 손실 (점성) 모둘러스(G"), 주어진 진동 주파수에서 온도의 함수로서의 시험편의 tan δ(= G7G') 및 온도 스윕 속도를 측정한다. 전단 모드 하에서 진동 주파수가 1 Hz이고 온도 스윕 속도가 3℃/분인 DMTA가 본원에서 Tg를 측정하는 데 사용되었다. 이어서, Tg는 ℃ 단위의 온도 스케일에서 탄젠트 델타 피크의 위치에 의해 결정된다.
감쇠 손실 계수(η)는 ISO 16940에 기재된 기계적 임피던스 측정법(Mechanical Impedance Measurement)에 의해 측정되었다. 폭 25 mm, 길이 300 mm, 한 쌍의 2.3 mm 투명 유리를 갖는 적층된 유리 막대 샘플을 제조하고 진동 진탕기(브뤼엘 및 케아(Bruel and Kjaer))에 의해 막대의 중심점에서 여기시킨다. 임피던스 헤드(브뤼엘 및 케아)는 막대 진동을 일으키는 힘을 측정하는 데 사용되며, 진동의 속도와 그에 따른 전달 함수는 내셔널 인스트루먼트(National Instrument) 데이터 수집 및 분석 시스템에 기록된다. 첫 번째 진동 모드에서의 손실 계수는 반-전력(half-power) 방법을 사용하여 계산된다. 다양한 실시양태에서, 본 발명의 중간층은 적어도 0.15, 적어도 0.20, 적어도 0.25, 또는 적어도 0.30의 감쇠 손실 계수를 갖는다.
"음향 전달 손실"(STL)은 20℃의 고정 온도에서 ASTM E90 (2009)에 따른 고정된 치수의 본 발명 또는 비교 패널의 적층체에 대해 결정된다. 2.3 mm 투명 유리의 "기준 패널"//"기준 중간층"//2.3 mm 투명 유리는 일치 주파수(3,150 Hz)에서 31 dB의 STL을 갖도록 측정되며, 여기서, "기준 중간층"은 약 19 중량%의 잔류 하이드록실 함량 및 약 2 중량%의 비닐 아세테이트 잔기를 갖는 폴리(비닐 부티 랄) 수지 100 중량부, 3GEH 가소제 38 중량부 및 기타 통상적인 첨가제(상술한 바와 같음)를 혼합하고 용융-압출시켜 제조된다. 기준 중간층의 두께는 0.76 mm이고 유리 전이 온도는 30℃이다. 본 발명의 다층 중간층 또는 비교 다층 중간층은 또한 기준(또는 시험) 적층된 유리 패널(2.3 mm 유리//중간층//2.3 mm 유리의 구조)의 제조에 대해 상술된 방법에 따라 2.3 mm의 투명 유리에 의해 적층된다. 상기 패널의 크기는 50 cm × 80 cm이다. "기준 패널"의 일치 주파수에서의 시험 패널의 STL(예컨대, 3,150 Hz에서의 STL)은 패널의 방음 특성을 평가하는 데 사용된다. 다양한 실시양태에서, 본 발명의 다층 중간층을 포함하는 유리 패널의 STL은 적어도 약 37 dB, 적어도 약 38 dB, 적어도 약 39 dB, 또는 적어도 약 40 dB이다.
본 발명은 또한 하기의 실시양태 1 내지 17을 포함한다.
실시양태 1은, 제1 굴절률을 갖는 하나 이상의 연질 층으로서, 제1 잔류 하이드록실 함량 및 제1 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제1 폴리(비닐 아세탈) 수지 및 제1 가소제를 포함하는 하나 이상의 연질 층; 및 제2 굴절률을 갖는 하나 이상의 경질 층으로서, 제2 잔류 하이드록실 함량 및 제2 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지 및 제2 가소제를 포함하는 하나 이상의 경질 층을 포함하고, 이때, 상기 제1 및 제2 가소제 중 적어도 하나는 약 1.460 이상의 굴절률을 갖는 고 굴절률 가소제이고, 상기 제1 굴절률과 상기 제2 굴절률 간의 차이(델타 RI)의 절대값이 약 0.010 미만이고, 상기 제1 잔류 하이드록실 함량과 상기 제2 잔류 하이드록실 함량 간의 차이는 2.0 중량% 이상이고, 상기 중합체 중간층은 20℃에서 약 0.15 이상의 감쇠 손실 계수(η)(ISO 16940에 의해 측정됨) 및 37 데시벨 이상의 음향 전달 손실(STL)(20℃에서 ASTM E90(2009)에 의해 측정됨)을 갖는, 중합체 중간층이다.
실시양태 2는, 실시양태 1에 있어서, 제1 잔류 아세테이트 함량과 제2 잔류 아세테이트 함량 간의 차이가 2.0 중량% 미만인, 중합체 중간층이다.
실시양태 3은, 실시양태 1에 있어서, 제1 잔류 아세테이트 함량과 제2 잔류 아세테이트 함량 간의 차이가 2.0 중량% 이상인, 중합체 중간층이다.
실시양태 4는, 제1 굴절률을 갖는 하나 이상의 연질 층으로서, 제1 잔류 하이드록실 함량 및 제1 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제1 폴리(비닐 아세탈) 수지 및 제1 가소제를 포함하는 하나 이상의 연질 층; 및 제2 굴절률을 갖는 하나 이상의 경질 층으로서, 제2 잔류 하이드록실 함량 및 제2 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지 및 제2 가소제를 포함하는 하나 이상의 경질 층을 포함하고, 이때, 상기 제1 및 제2 가소제 중 적어도 하나는 약 1.460 이상의 굴절률을 갖는 고 굴절률 가소제이고, 상기 제1 굴절률과 상기 제2 굴절률 간의 차이(델타 RI)의 절대값이 약 0.010 미만이고, 상기 제1 잔류 아세테이트 함량과 상기 제2 잔류 아세테이트 함량 간의 차이는 2.0 중량% 이상이고, 상기 중합체 중간층은 20℃에서 약 0.15 이상의 감쇠 손실 계수(η)(ISO 16940에 의해 측정됨) 및 37 데시벨 이상의 음향 전달 손실(STL)(20℃에서 ASTM E90 (2009)에 의해 측정됨)을 갖는, 중합체 중간층이다.
실시양태 5는, 실시양태 4에 있어서, 제1 잔류 하이드록실 함량과 제2 잔류 하이드록실 함량 간의 차이가 2.0 중량% 미만인, 중합체 중간층이다.
실시양태 6은, 실시양태 4에 있어서, 제1 잔류 하이드록실 함량과 제2 잔류 하이드록실 함량 간의 차이가 2.0 중량% 이상인, 중합체 중간층이다.
실시양태 7은, 제1 굴절률을 갖는 하나 이상의 연질 층으로서, 제1 잔류 하이드록실 함량 및 제1 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제1 폴리(비닐 아세탈) 수지 및 제1 가소제를 포함하는 하나 이상의 연질 층; 및 제2 굴절률을 갖는 하나 이상의 경질 층으로서, 제2 잔류 하이드록실 함량 및 제2 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지 및 제2 가소제를 포함하는 하나 이상의 경질 층을 포함하고, 이때, 상기 제1 및 제2 가소제 중 적어도 하나는 약 1.460 이상의 굴절률을 갖는 고 굴절률 가소제이고, 상기 제1 굴절률과 상기 제2 굴절률 간의 차이(델타 RI)의 절대값은 약 0.010 미만이고, 상기 제1 잔류 하이드록실 함량과 상기 제2 잔류 하이드록실 함량 간의 차이는 2.0 중량% 이상이고, 상기 제1 잔류 아세테이트 함량과 상기 제2 잔류 아세테이트 함량 간의 차이는 2.0 중량% 이상이고, 상기 중합체 중간층은 20℃에서 약 0.15 이상의 감쇠 손실 계수(η)(ISO 16940에 의해 측정됨) 및 37 데시벨 이상의 음향 전달 손실(STL)(20℃에서 ASTM E90 (2009)에 의해 측정됨)을 갖는, 중합체 중간층이다.
실시양태 8은, 실시양태 1 내지 7 중 어느 한 실시양태에 있어서, 상기 중합체 중간층의 연질 층이 20℃ 미만의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는, 중합체 중간층이다.
실시양태 9는, 실시양태 1 내지 8 중 어느 한 실시양태에 있어서, 상기 고 굴절률 가소제가 아디페이트, 에폭사이드, 프탈레이트, 테레프탈레이트, 이소-프탈레이트, 벤조에이트, 치환된 페놀 및 다른 특수 가소제 및 이들의 혼합물로부터 선택되는, 중합체 중간층이다.
실시양태 10은, 실시양태 1 내지 9 중 어느 한 실시양태에 있어서, 상기 고 굴절률 가소제가 불포화 방향족 잔기를 포함하는 것인, 중합체 중간층이다.
실시양태 11은, 실시양태 1 내지 10 중 어느 한 실시양태에 있어서, 제1 잔류 아세테이트 함량과 제2 잔류 아세테이트 함량 간의 차이가 2.0 중량% 이상이고, 제1 폴리(비닐 아세탈) 수지와 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지 중 적어도 하나가 약 5 중량% 이상의 잔류 아세테이트 함량을 갖는, 중합체 중간층이다.
실시양태 12는, 실시양태 1 내지 11 중 어느 한 실시양태에 있어서, 제1 가소제가 1.460 이상의 굴절률을 갖는 고 굴절률 가소제를 포함하는, 중합체 중간층이다.
실시양태 13은, 실시양태 1 내지 12 중 어느 한 실시양태에 있어서, 제1 가소제 또는 제2 가소제가 1.450 미만의 굴절률을 갖는 가소제를 추가로 포함하는, 중합체 중간층이다.
실시양태 14는, 실시양태 1 내지 13 중 어느 한 실시양태에 있어서, 상기 연질 층이 제3 잔류 하이드록실 함량 및 제3 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제3 폴리(비닐 아세탈) 수지를 추가로 포함하고, 제1 잔류 아세테이트 함량과 제3 잔류 아세테이트 함량 간의 차이가 2.0 중량% 이상이거나, 또는 제1 잔류 하이드록실 함량과 제3 잔류 하이드록실 함량 간의 차이가 2.0 중량% 이상이거나, 또는 제1 잔류 아세테이트 함량과 제3 잔류 아세테이트 함량 간의 차이가 2.0 중량% 이상이고, 제1 잔류 하이드록실 함량과 제3 잔류 하이드록실 함량 간의 차이가 2.0 중량% 이상인, 중합체 중간층이다.
실시양태 15는, 실시양태 1 내지 14 중 어느 한 실시양태에 있어서, 상기 중합체 중간층이 2개 이상의 상이한 유리 전이 온도(Tg)를 가지며 2개의 상이한 유리 전이 온도(Tg) 간의 차이가 3℃ 이상인, 중합체 중간층이다.
실시양태 16은, 실시양태 1 내지 15 중 어느 한 실시양태에 있어서, 상기 중합체 중간층이 1 미만의 얼룩을 갖는, 중합체 중간층이다.
실시양태 17은, 실시양태 1 내지 16 중 어느 한 실시양태에 있어서, 제2 경질 층을 추가로 포함하는 중합체 중간층이다.
실시예
본 발명의 층(하기 표에서 "개시된 층"으로 표시됨) 및 대조군 또는 비교 층(하기 표에서 "비교 층"으로 표시됨)을 포함하는 예시적인 층 및 다층 중간층은 하기 표에 나타낸 바와 같이 100 부의 폴리(비닐 부티랄) 수지 및 다양한 양의 가소제 및 기타 통상적인 첨가제(전술한 바와 같음)를 혼합하고 용융-압출하여 제조하였다. 이어서, 이 층들을, 표에 도시된 바와 같이 그리고 이하에서 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 다양한 다층 중간층("개시된 중간층" 및 "비교 중간층")을 구성하는 데 사용하였다.
양호한 음향 특성을 갖는(또는 유지하는) 다층 중간층에서의 얼룩 형성의 개선(또는 감소)은 층 내 적어도 하나의 고 굴절률 가소제를 갖는 다층(삼중 층) 중간층을 단지 하나의 통상적인 가소제만을 사용하여 형성된 다층 중간층과 비교함으로써 가장 쉽게 알 수 있다. 일부 실시양태에서, 가소제는 불포화 방향족 잔기 또는 기를 갖는다. 비교 층은 CL-1 내지 CL-5로 표시되고 개시된 층은 DL-1 내지 DL-45로 표시된다. 비교 층은 CL-1 내지 CL-4로 표시되고 개시된 층은 DL-1 내지 DL-25로 표시된다. 도시되고 논의되는 바와 같이, 이들 실시예는 특정 고 굴절률 가소제 또는 고 굴절률 가소제의 혼합물이 상이한 잔류 하이드록실 및/또는 잔류 아세테이트 함량을 포함하는 수지를 갖는 다층 중간층의 층들 중 하나 이상에 사용되는 경우 얼룩이 상당히 감소될 수 있고 음향 특성이 유지되거나 개선됨을 입증한다.
표에 사용된 수지는 표에 나타낸 잔류 하이드록실 함량 및 비닐 아세테이트 함량을 갖는 PVB 수지이다. 실시예에서 사용된 고 굴절률 가소제를 하기 표 1에 나타내었다. 가소제 명칭(및 약어), 화학 명칭 및 굴절률을 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112017065169245-pct00001
표 1의 마지막 3개의 가소제(DOP, DINP 및 DOTP)는 고 굴절률(1.485 내지 1.489)을 갖지만 다층 음향 중간층에는 바람직하지 않다. 이들 가소제는 후술하는 바와 같이 다층 중간층에서의 얼룩의 존재를 감소시키거나 제거하는 데 효과적이지만, 다층 중간층으로 안정적으로 제형화될 수 없어 유리 패널에 필요한 음향 성능을 부여할 수 없다.
표 2는 고 굴절률 가소제인 DOTP를 포함하는 다층(삼중 층) 중간층(스킨 층/코어 층/스킨 층 구조를 가짐)의 예를 나타낸다. 스킨 층에 사용된 수지는 약 19 중량%의 잔류 하이드록실 함량 및 2 중량% 미만의 잔류 아세테이트 함량을 갖는다. 코어 층에 사용된 수지는 약 11 중량%의 잔류 하이드록실 함량 및 2 중량% 미만의 잔류 아세테이트 함량을 갖는다. 전체 합쳐진 스킨 층 두께는 28 밀(0.71 mm)이고, 코어 층 두께는 5 밀(0.13 mm)이었다. 시간이 지남에 따라, 가소제가 중합체 시트로부터 삼출되어 중합체 시트를 생성하고 가소화되어 음향 성능이 저하되었다. 삼출은 또한 오염과 취급 문제를 일으킬 수 있다.
[표 2]
Figure 112017065169245-pct00002
표 2는 고 굴절률 가소제가 중합체 시트 및 다층 중간층 구조물 내의 인접한 층들 사이에서 안정하게 제형화될 수 있도록 주의 깊게 선택될 필요가 있음을 입증한다. 가소제는 고 굴절률 가소제(RI = 1.489) 및 중합체 시트에서의 얼룩 수준을 감소시키지만(모든 개시된 중간층의 얼룩이 1 미만임), 중간층으로 안정하게 제형화될 수 없는데, 이는 가소제가 시간이 지나면서 삼출되기 때문이다.
단일의 종래의 가소제(3GEH)를 함유하는 비교 층 및 방향족 잔기를 갖는 단일의 고 굴절률 가소제(벤조플렉스(BenzoflexTM) 131)를 함유하는 개시된 층을 구성하고 하기 표 3A에 나타내었다. 층들에 사용된 수지는 표 3A에 나타낸 바와 같이 약 11 내지 21 중량%의 잔류 하이드록실 함량 및 2 중량% 미만의 잔류 아세테이트 함량을 갖는다. 이어서, 이들 비교 층 및 개시된 층을 사용하여 표 3B의 비교 중간층 및 개시된 중간층으로 나타낸 다층 중간층을 구성하였다. 이어서, 비교 및 개시된 중간층을 얼룩 및 음향 성능에 대해 시험하였다. 결과를 하기 표 3B에 나타내었다.
[표 3A]
Figure 112017065169245-pct00003
표 3A로부터의 비교 층 및 개시된 층을 표 3B의 비교 중간층 및 개시된 중간층에 사용하였다. 비교 중간층 및 개시된 중간층에 대한 델타 RI(코어 층과 스킨 층 간), 얼룩, 유리 전이 온도(Tg), 감쇠 손실 계수 및 음향 전달 손실을 측정하고, 결과를 하기 표 3B에 나타내었다.
[표 3B]
Figure 112017065169245-pct00004
비교 층 CI-1은 균일한 조성(각 층에 대해 동일한 층 조성을 가짐)의 3층 구조와 동일한 방식으로 거동하는 모놀리스 PVB 중간층이다. CI-1은 층들 간의 델타 RI, 단일 유리 전이 온도, 얼룩 없음(0의 얼룩 수준), 작은 음향 감쇠 및 매우 낮거나 불량한 음향 전달 손실을 갖는다. 다층 중간층인 비교 중간층 CI-2는 각 층에 각각 대응하는 2개의 유리 전이 온도를 가지며, CI-2는 높은 감쇠 및 우수한 음향 전달 손실을 갖는다. 그러나 CI-2는 높은 델타 RI(0.013)을 가지며, 따라서 매우 높은 얼룩(5)을 가지며, 이는 많은 중간층, 특히 우수한 광학 특성이 중요한 적용례에서 바람직하지 못하다. 방향족 잔기를 갖는 단일 고 굴절률 가소제를 함유하는 개시된 중간층(DI-6 내지 DI-10)은 우수한 감쇠, 음향 전달 손실 및 현저하게 감소된 얼룩 수준(모두 1 미만)을 제공한다. STL은 CI-2의 것과 동일하며 감쇠 손실 계수는 CI-2만큼 우수하거나 경우에 따라서는 더 우수하다.
종래의 가소제(3GEH)를 함유하는 비교 층 및 2종의 고 굴절률 가소제(벤조플렉스 131 및 벤조플렉스 9-88, 각각 1개 이상의 방향족 잔기를 함유함)의 혼합물을 함유하는 개시된 층을 구성하고 하기 표 4A에 나타내었다. 층들에 사용된 수지는 표 4A에 나타낸 바와 같이 약 11 내지 19 중량%의 잔류 하이드록실 함량 및 2 중량% 미만의 잔류 아세테이트 함량을 가졌다. 이어서, 이들 비교 층 및 개시된 층을 사용하여 표 4B의 비교 중간층 및 개시된 중간층으로 나타낸 다층 중간층을 구성하였다. 상기 중간층의 전체 스킨 두께는 28 밀(0.71 mm)이고 코어 두께는 5 밀(0.13 mm)이었다. 이어서, 비교 및 개시된 중간층을 얼룩 및 음향 성능에 대해 시험하였다.
[표 4A]
Figure 112017065169245-pct00005
[표 4B]
Figure 112017065169245-pct00006
표 4B는 우수한 감쇠 및 광학 성능(낮은 얼룩)을 갖는 중간층이 2개의 고 굴절률 가소제의 혼합물로 제조될 수 있음을 입증한다. 가소제 삼출이 없었으며, 이는 이들 가소제가 중간층에 안정적으로 제형화될 수 있음을 입증하는 것이다. 표 4B에 나타낸 바와 같이, 가소제 수준이 증가함에 따라 감쇠 손실 계수도 증가한다. 예를 들어, 총 가소제 수준이 43 내지 45 내지 47 phr로 증가하고 감쇠 손실 계수(20℃에서)가 0.25 내지 0.31 내지 0.35로 증가하는 개시된 중간층 DI-11 내지 DI-13을 비교하였다.
종래의 가소제(3GEH)를 함유하는 비교 층 및 통상의 가소제(3GEH)와 고 굴절률 가소제(벤조플렉스 354)의 혼합물을 함유하는 개시된 층을 구성하고 하기 표 5A에 나타내었다. 상기 층들에 사용된 수지는 표 5A에 나타낸 바와 같이 약 11 내지 약 20.4 중량%의 잔류 하이드록실 함량 및 2 중량% 미만의 잔류 아세테이트 함량을 가졌다. 이어서, 이들 비교 층 및 개시된 층을 사용하여 표 5B의 비교 중간층 및 개시된 중간층으로 나타낸 다층 중간층을 구성하였다. 상기 중간층의 전체 스킨 두께는 28 밀(0.71 mm)이고 코어 두께는 5 밀(0.13 mm)이었다. 이어서, 비교 및 개시된 중간층을 얼룩 및 음향 성능에 대해 시험하였다.
표 5A 및 표 5B의 실시예는, 종래의 및 고 굴절률 가소제의 블렌드의 영향을 입증하기 위해 하나의 통상적인 가소제와 하나의 고 굴절률 가소제의 혼합물을 사용하여 다층 중간층에 사용되는 층을 구성한 것을 제외하고는 앞선 실시예와 유사하다. 이들 실시예에서, 스킨 및 코어 층의 가소제 함량은 개시된 모든 중간층에 대해 일정하게 유지되는 반면, 종래의 가소제 대 고 굴절률 가소제의 비는 다양하다.
[표 5A]
Figure 112017065169245-pct00007
[표 5B]
Figure 112017065169245-pct00008
　
표 5B는 다층 중간층의 코어 층에서의 통상적인 가소제와 고 굴절률 가소제의 혼합물의 영향을 나타낸다. 표 5B에 개시된 중간층에 의해 도시된 바와 같이, 종래의 가소제와 고 굴절률 가소제의 혼합물은 또한 소음 감소를 위한 우수한 음향 성능을 제공하면서 얼룩과 같은 광학 결함을 감소시키거나 제거한 다층 중간층을 제조하는 데 성공적으로 사용될 수 있다. 종래의 가소화제에 대한 고 굴절률 가소제의 비가 증가함에 따라, 개시된 중간층 DI-14 내지 DI-16의 얼룩은 매우 낮게(0.4의 얼룩) 유지되었지만, 코어의 유리 전이 온도는 증가하고 음향 감쇠 손실 계수는 감소했다. 가소제 비가 30/70(B254/3GEH)인 개시된 중간층 DI-14는 CI-2와 동등한 STL을 가졌고, 가소제 비가 50/50(B354/3GEH)이고 높은 수준의 고 RI 가소제를 가진 DI-16은 CI-2보다 STL이 약간 낮지만 그래도 허용가능하다. 표 5B의 실시예는 통상적인 가소제와 고 굴절률 가소제의 블렌드로 다층 중간층이 안정하게 제형화될 수 있음을 입증한다.
종래의 가소제(3GEH)를 함유하는 비교 층 및 통상의 가소제(3GEH)와 고 굴절률 가소제(벤조플렉스 9-88)의 혼합물을 함유하는 개시된 층을 구성하고 하기 표 6A에 나타내었다. 상기 층들에 사용된 수지는 표 6A에 나타낸 바와 같이 약 11 내지 약 19 중량%의 잔류 하이드록실 함량 및 2 중량% 미만의 잔류 아세테이트 함량을 가졌다. 이어서, 이들 비교 층 및 개시된 층을 사용하여 표 6B의 비교 중간층 및 개시된 중간층으로 나타낸 다층 중간층을 구성하였다. 상기 중간층의 전체 스킨 두께는 28 밀(0.71 mm)이고 코어 두께는 5 밀(0.13 mm)이었다. 이어서, 비교 및 개시된 중간층을 얼룩 및 음향 성능에 대해 시험하였다.
표 6A 및 표 6B는 또한, 하나의 통상적인 가소제와 상이한 고 굴절률 가소제의 혼합물을 사용하여 다층 중간층에 사용되는 층을 구성한 것을 제외하고는 앞선 실시예와 유사하다. 스킨 및 코어 층의 가소제 함량은 개시된 모든 중간층에 대해 달라지는 반면, 종래의 가소제 대 고 굴절률 가소제의 비는 일정하게 유지되었다. 얼룩 및 음향 성능에 대한 다양한 가소제 함량의 영향을 표 6B에 나타내었다.
[표 6A]
Figure 112017065169245-pct00009
[표 6B]
Figure 112017065169245-pct00010
표 6B는 얼룩 및 음향 성능에 대한 다층 중간층의 층 내 다양한 가소제 함량의 영향을 나타낸다. 다층 중간층에서의 가소제의 총량(phr)이 증가함에 따라, 코어의 유리 전이 온도는 감소하고, 중간층의 얼룩 수준은 개선되고, 음향 감쇠 손실은 증가한다.
종래의 가소제(3GEH)를 함유하는 비교 층 및 통상의 가소제(3GEH)와 상이한 고 굴절률 가소제(벤조플렉스 2088, 유니플렉스(Uniplex) 400, 벤조플렉스 284 또는 서포닉(SurfonicTM) N-40)의 혼합물을 함유하는 개시된 층을 구성하고 하기 표 7A에 나타내었다. 상기 층들에 사용된 수지는 표 7A에 나타낸 바와 같이 약 11 내지 19 중량%의 잔류 하이드록실 함량 및 2 중량% 미만의 잔류 아세테이트 함량을 가졌다. 이어서, 이들 비교 층 및 개시된 층을 사용하여 표 7B의 비교 중간층 및 개시된 중간층으로 나타낸 다층 중간층을 구성하였다. 상기 중간층의 전체 스킨 두께는 28 밀(0.71 mm)이고 코어 두께는 5 밀(0.13 mm)이었다. 이어서, 비교 및 개시된 중간층을 얼룩 및 음향 성능에 대해 시험하였다.
표 7A 및 표 7B는 또한 하나의 통상적인 가소제와 상이한 고 굴절률 가소제의 혼합물을 사용하여 다층 중간층에 사용되는 층을 구성한 것으로 앞선 표와 유사하다. 개시된 중간층의 경우 스킨 및 코어 층의 가소제 함량은 다르다.
[표 7A]
Figure 112017065169245-pct00011
[표 7B]
Figure 112017065169245-pct00012
표 7B는 다층 중간층에서 단일의 통상적인 가소제 대신에 상이한 고 굴절률 가소제와 통상적인 가소제의 혼합물을 포함하는 코어 층을 갖는 다층 중간층이 중간층의 얼룩을 극적으로 감소시킬 수 있음을 보여준다. 다층 중간층을 구성하는 데 사용되는 가소제의 혼합물에서 고 굴절률 가소제의 유형은 최종 중간 구조에서의 얼룩, 감쇠 및 STL 수준에 영향을 미친다.
표 8A 및 표 8B는 상이한 잔류 아세테이트 함량(2 중량% 미만 내지 12 중량% 및 18 중량%로 다양함)을 갖는 수지를 고 굴절률 가소제와 조합하여 함유하는 코어 층을 갖는 다층 중간층(개시된 층)의 실시예를 도시한다. 비교 층은 통상적인 가소제를 함유한다. 상기 중간층의 전체 스킨 두께는 28 밀(0.71 mm)이고 코어 두께는 5 밀(0.13 mm)이었다.
[표 8A]
Figure 112017065169245-pct00013
[표 8B]
Figure 112017065169245-pct00014
표 8B는 잔류 비닐 아세테이트 함량이 높은 수지 조성물을 포함하는 코어 층을 갖는 비교 중간층(CI-3 및 CI-4)이 비교 중간층 CI-2(잔류 비닐 아세테이트 함량이 낮은 수지)와 유사한 우수한 감쇠를 갖는 중간층을 생성하지만, 모든 다층 비교 중간층(CI-2, CI-3, CI-4)은 매우 높은 얼룩(5)을 갖는 것을 보여준다. 반대로, 개시된 중간층은, 코어 층 수지의 잔류 아세테이트 함량이 더 높음에도 불구하고, 고 굴절률 가소제가 종래의 가소제 대신에 사용되는 경우, 우수한 감쇠 및 매우 낮은 얼룩을 갖는다.
상기 실시예들은 가소제 또는 가소제들의 혼합물이 코어 및/또는 스킨 층(들)과 같은 중합체 층 또는 층들의 특성을 조정하기 위해 선택될 수 있고, 따라서 다층 중간층의 특성이 양호한 수준의 음향 성능을 유지하면서 얼룩 수준이 개선되거나 감소된 안정한 다층 중간층(즉, 가소제 삼출 없음)을 제공하는 것을 보여준다. 상기 실시예에 나타낸 바와 같이, 굴절률이 높은 가소제 및 경우에 따라서는 방향족 잔기(예컨대 벤조에이트)를 갖는 고 굴절률 가소제로부터 선택된 단일 가소제를 포함하는 층을 갖는 다층 중간층은, 다층 중간층의 층에 사용되는 경우, 코어에서 약간 더 높은 유리 전이 온도를 갖지만 여전히 양호한 음향 성능 및 현저히 우수한 (낮은) 얼룩을 갖는 중간층을 제공한다(표 3B 참조).
두 개의 고 굴절률 가소제의 블렌드를 사용하는 경우에도 유사한 경향이 관찰된다(표 4B 참조). 종래의 가소제와 고 굴절률 가소제의 혼합물이 층(들)에 사용되는 경우, 다층 중간층은 2개의 고 굴절률 가소제의 혼합물이 사용되는 경우보다 유리 전이 온도가 낮지만, 낮은 얼룩 및 양호한 음향 성능은 유지되었다(표 5B 참조). 가소제의 블렌드를 갖는 층의 가소제 비율에 따라, 성능은 다양하다.
결론적으로, 본원에 기재된 불포화 방향족 잔기 또는 기를 갖는 가소제와 같은 적어도 하나의 고 굴절률 가소제를 포함하는 층을 갖는 층을 갖는 다층 중간층은, 단독으로 또는 통상의 가소제(비-고 굴절률 가소제)와 함께, 종래 기술에서 이전에 사용된 통상의 다층 중간층에 비해 많은 이점을 갖는다. 일반적으로, 종래 당업계에서 사용된 다층 중간층에 비해, 본원에 기재된 바와 같은 층 및 가소제를 포함하는 다층 중간층은 양호한 음향 특성을 유지하면서 개선된 광학 특성, 특히 더 낮은 얼룩 형태를 갖는다. 당업자라면 다른 이점을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명은 바람직한 실시양태로 여겨지는 것들을 포함하는 특정 실시양태에 대한 기술과 함께 개시되었지만, 상기 상세한 설명은 예시적인 것으로 의도되고 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 본원에 상세히 기술된 것 이외의 다른 실시양태가 본 발명에 포함된다. 기재된 실시양태의 수정 및 변형은 본 발명의 취지 및 범주를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 임의의 단일 성분에 대해 제시된 임의의 범위, 값 또는 특징은, 상용성이 있는 한, 본 발명의 임의의 다른 성분에 대해 주어진 임의의 범위, 값 또는 특징과 서로 교환가능하게 사용될 수 있으며, 본원 전반에 걸쳐 주어진 각각의 성분에 대해 한정된 값을 갖는 실시양태를 형성할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 범주 내에 있는 많은 조합순열을 형성하기 위해 주어진 임의의 범위의 가소제를 포함하는 것 이외에 주어진 임의의 범위의 잔류 하이드록실 함량을 갖는 폴리(비닐 부티랄)을 포함하는 중간층을 형성할 수 있지만, 목록은 생략한다. 또한, 프탈레이트 또는 벤조에이트와 같은 속(genus) 또는 카테고리에 제공된 범위는, 달리 언급하지 않는 한, 다이옥틸 테레프탈레이트와 같은 속 내의 종 또는 카테고리의 구성원에 적용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 제1 굴절률을 갖는 하나 이상의 제1 층으로서, 제1 잔류 하이드록실 함량 및 제1 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제1 폴리(비닐 아세탈) 수지 및 제1 가소제를 포함하는 하나 이상의 제1 층; 및
    제2 굴절률을 갖는 하나 이상의 제2 층으로서, 제2 잔류 하이드록실 함량 및 제2 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지 및 제2 가소제를 포함하는 하나 이상의 제2 층
    을 포함하는 중합체 중간층으로서, 이때,
    제1 및 제2 가소제 중 적어도 하나가, 1.460 이상의 굴절률을 갖는 고 굴절률 가소제이고;
    제1 굴절률과 제2 굴절률 간의 차이(ΔRI)의 절대값이 0.010 미만이고;
    제1 잔류 하이드록실 함량과 제2 잔류 하이드록실 함량 간의 차이가 2.0 중량% 이상이고;
    상기 중합체 중간층이 20℃에서 0.15 이상의 감쇠 손실 계수(damping loss factor)(η)(ISO 16940에 의해 측정됨) 및 37 데시벨 이상의 음향 전달 손실(sound transmission loss; STL)(20℃에서 ASTM E90 (2009)에 의해 측정됨)을 갖고;
    상기 제2 층이 상기 제1 층보다 더 경질이고;
    상기 고 굴절률 가소제가 불포화 방향족 잔기를 포함하고;
    제1 잔류 아세테이트 함량과 제2 잔류 아세테이트 함량 간의 차이가 2.0 중량% 이상이고, 이때 제1 폴리(비닐 아세탈) 수지와 제2 폴리(비닐 아세탈) 수지 중 적어도 하나는 4 중량% 이상의 잔류 아세테이트 함량을 갖는, 중합체 중간층.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중합체 중간층의 제1 층이 20℃ 미만의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는, 중합체 중간층.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고 굴절률 가소제가 아디페이트, 에폭사이드, 프탈레이트, 테레프탈레이트, 이소-프탈레이트, 벤조에이트, 치환된 페놀 및 다른 특수 가소제, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는, 중합체 중간층.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    제1 잔류 아세테이트 함량과 제2 잔류 아세테이트 함량 간의 차이가 2.0 중량% 미만인, 중합체 중간층.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    제1 가소제가, 1.460 이상의 굴절률을 갖는 고 굴절률 가소제를 포함하는 것인, 중합체 중간층.
  8. 제 1 항에 있어서,
    제1 가소제 또는 제2 가소제가, 1.450 미만의 굴절률을 갖는 가소제를 추가로 포함하는, 중합체 중간층.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 층이, 제3 잔류 하이드록실 함량 및 제3 잔류 아세테이트 함량을 갖는 제3 폴리(비닐 아세탈) 수지를 추가로 포함하고,
    제1 잔류 아세테이트 함량과 제3 잔류 아세테이트 함량 간의 차이가 2.0 중량% 이상이거나, 또는 제1 잔류 하이드록실 함량과 제3 잔류 하이드록실 함량 간의 차이가 2.0 중량% 이상이거나, 또는 제1 잔류 아세테이트 함량과 제3 잔류 아세테이트 함량 간의 차이가 2.0 중량% 이상이고 제1 잔류 하이드록실 함량과 제3 잔류 하이드록실 함량 간의 차이가 2.0 중량% 이상인, 중합체 중간층.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 중합체 중간층이 2개 이상의 상이한 유리 전이 온도(Tg)를 가지며, 상기 2개의 상이한 유리 전이 온도(Tg) 간의 차이가 3℃ 이상인, 중합체 중간층.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 중합체 중간층이 1 미만의 얼룩(mottle)을 갖는, 중합체 중간층.
  12. 제 1 항에 있어서,
    추가의 제2 층을 더 포함하는 중합체 중간층.
  13. 제 1 항의 중합체 중간층을 포함하는 다층 패널(panel).
  14. 삭제
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  16. 삭제
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  18. 삭제
  19. 삭제
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