KR20220152715A - 플라스틱 중간막, 이를 포함하는 적층체 및 이를 포함하는 이동수단 - Google Patents

Abstract

가혹 조건에서의 광학특성 등이 보다 향상된 플라스틱 중간막, 이를 포함하는 적층체, 이를 포함하는 이동수단 등을 제공한다. 상기 플라스틱 중간막은 코어층을 포함하고, 상기 코어층은 폴리비닐아세탈 수지 및 가소제를 포함하고, 상기 코어층은 기핵제를 더 포함한다.

Description

플라스틱 중간막, 이를 포함하는 적층체 및 이를 포함하는 이동수단 {PLASTIC INTERLAYER, LAMINATE BODY COMPRISING THE SAME AND VEHICLE COMPRISING THE SAME}

구현예는 가혹 조건에서도 향상된 광학특성 등을 갖는 플라스틱 중간막, 이를 포함하는 적층체, 이를 포함하는 이동수단 등에 관한 것이다.

폴리비닐아세탈은 접합유리(안전유리) 또는 광투과 라미네이트의 중간층(접합유리용 필름)으로 사용되고 있다. 접합유리는 건축물의 창, 외장재 등과 자동차 창유리 등에 주로 사용되는데, 파손 시에도 그 파편이 비산하지 않고, 일정한 강도의 타격에도 침투를 허용하지 않는 등의 특징으로 그 내부에 위치하는 물체 또는 사람에게 가해지는 손상 또는 부상을 최소화할 수 있는 안정성을 확보할 수 있다.

접합유리의 주된 기능은 접합유리를 통한 침투를 허용하지 않으면서(내관통성), 타격에 의해 야기되는 에너지를 흡수하여 투명한 장벽 내의 물체 또는 사람에게 가해지는 손상 또는 부상을 최소화하는 것이다(내충격성). 또한, 투명한 유리에 적용하기에 광학적으로 우수한 특성을 가져야 하며, 이중상 현상이나 광학적인 왜곡이 발생하지 않고, 습기 등의 환경에도 강한 특성을 가져야 한다(광학특성, 내습성). 그리고, 접합유리에 적용되는 중간막은 음향소음을 약화시키고, UV 및/또는 IR 광선 투과를 감소시키는 등 접합유리에 추가적인 기능성을 부여하기도 한다.

접합유리용 중간막을 이용하여 제조된 안전 유리는, 사용 조건 등에 따라 중간막에 발생한 기포가 크게 성장하여 외관을 해치는 경우가 종종 발생한다. 이는 이동수단의 윈드쉴드, 건축용 자재 등으로 적용되는 안전유리의 광학 특성을 저하시키는 원인이 되어 이를 개선할 필요가 있다.

전술한 내용은 발명자가 구현예의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 구현예의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

한국 등록특허 제10-1354439 호

구현예의 목적은 가혹 조건에서 기포의 발생 및 성장을 억제하여 광학특성 등이 향상된 플라스틱 중간막, 이를 포함하는 적층체, 이를 포함하는 이동수단 등을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 일 구현예에 따른 플라스틱 중간막은 코어층을 포함하고, 상기 코어층은 폴리비닐아세탈 수지 및 가소제를 포함하고, 상기 코어층은 기핵제를 더 포함한다.

상기 플라스틱 중간막은, 중앙에 지름 5.5 mm의 구멍이 천공된 상기 플라스틱 중간막을 80 ℃에서 5일간 거치 후 상기 구멍 주변에 성장한 기포의 최대 길이가 15 mm 이하일 수 있다.

상기 기핵제는 평균 입경(D50)이 1 um 이하의 입자일 수 있다.

상기 기핵제는 상기 코어층 전체를 기준으로 0 중량% 초과 1 중량% 이하로 포함될 수 있다.

상기 기핵제는 무기입자를 포함할 수 있다.

상기 폴리비닐아세탈 수지는 수산기 함유량이 20 몰% 이하일 수 있다.

상기 플라스틱 중간막은 L/F(Loss Factor, 20 ℃)가 0.32 이상일 수 있다.

상기 플라스틱 중간막은, 700K Langley의 노출에너지를 적용하여 EMMAQUA 테스트를 한 후의 황색도 값에서 상기 테스트를 하기 전의 황색도 값을 뺀 값이 1.3 이하일 수 있다.

상기 플라스틱 중간막은, 상기 코어층의 일면 상에 위치하는 제1층을 더 포함할 수 있다. 상기 제1층은 제1폴리비닐아세탈 수지 및 제1가소제를 포함할 수 있다. 제2폴리비닐아세탈수지는 상기 코어층에 포함되는 폴리비닐아세탈 수지일 수 있다. 상기 제2폴리비닐아세탈수지와 상기 제1폴리비닐아세탈 수지는 수산기 함량의 차이가 20 몰% 이상일 수 있다.

다른 일 구현예에 따른 적층체는, 제1광투과층; 상기 제1광투과층 상에 위치하는 플라스틱 중간막; 및 상기 플라스틱 중간막 상에 위치하는 제2광투과층을 포함하고, 상기 플라스틱 중간막은 코어층을 포함하고, 상기 코어층은 폴리비닐아세탈 수지 및 가소제를 포함하고, 상기 코어층은 기핵제를 더 포함한다.

다른 일 구현예에 따른 이동수단은, 상기 적층체를 윈드실드로 포함한다.

구현예의 플라스틱 중간막, 이를 포함하는 적층체, 이를 포함하는 이동수단 등은 내구성, 차음성 등 기존의 플라스틱 중간막에 요구되는 특성들을 모두 가지면서도 가혹 조건에서 광학 성능 등이 보다 향상된 플라스틱 중간막 등을 제공할 수 있다.

도 1은 일 구현예인 플라스틱 중간막을 단면으로 설명하는 개념도.
도 2는 다른 일 구현예에 따른 적층체를 단면으로 설명하는 개념도.
도 3은 다른 일 구현예에 따른 이동수단을 설명하는 개념도.
도 4는 (a) 실시예에서 기포가 발생하지 않은 샘플(제조예 1), (b) 기포가 발생하여 최대 직경이 8.8 mm로 성장한 샘플(제조예 3), 그리고 (c) 기포가 발생하여 최대 직경이 16.5 mm로 성장한 샘플(제조예 5)을 보여주는 실물 사진.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 구현예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 예시된 구현예에 한정되지 않고 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B"를 의미한다.

본 명세서 전체에서, “제1”, “제2” 또는 “A”, “B”와 같은 용어는 특별한 설명이 없는 한 동일한 용어를 서로 구별하기 위하여 사용된다.

본 명세서에서, A 상에 B가 위치한다는 의미는 A 상에 B가 위치하거나 그 사이에 다른 층이 위치하면서 A 상에 B가 위치하거나 할 수 있다는 것을 의미하며 A의 표면에 맞닿게 B가 위치하는 것으로 한정되어 해석되지 않는다.

본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.

본 명세서에서, 도면 각 구성요소들의 크기는 발명의 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기와 다를 수 있다.

본 명세서에서 수산기량의 평가는, JIS K6728에 준거한 방법에 상기 폴리비닐 아세탈 수지의 수산기가 결합하고 있는 에틸렌기량을 측정하여 평가했다.

도 1은 일 구현예인 플라스틱 중간막을 단면으로 설명하는 개념도이고, 도 2는 일 구현예에 따른 적층체를 단면으로 설명하는 개념도이며, 도 3은 일 구현예에 따른 이동수단을 설명하는 개념도이다. 이하, 도 1 내지 도 3을 참고해 구현예를 보다 상세하게 설명한다.

일 구현예에 따른 플라스틱 중간막(100)은, 코어층(200)을 포함하고, 상기 코어층(200)은 폴리비닐아세탈 수지 및 가소제를 포함하고, 상기 코어층(200)은 기핵제(250)을 더 포함한다.

종래의 접합 유리용 중간막을 이용하여 제조된 접합 유리는, 가혹 조건에서 중간층과 표면층들 사이에 대형의 기포가 발생하여 외관을 해치고, 광학 특성이 저하되는 문제가 있다. 이는 유리와 표면층 사이의 공기가 접합과정에서 완전히 제거되지 못하고, 그 공기가 표면층과 중간층(Core층, 코어층) 사이에 침투하여 큰 기포, 소위 Ice flower bubble로 성장함에 기인한 것으로 판단된다. 이러한 Ice flower bubble은 가혹 조건에서 크게 성장하며, 이러한 조건들이 형성될 때마다 접합 유리의 광학 특성을 저하시키는 문제점이 발생한다. 상기 코어층(200)에 기핵제(250)를 적용하여 이러한 광학 특성 저하를 완화시킬 수 있다는 점을 발명자들이 확인하여, 구현예들을 개시한다.

상기 기핵제(250)는 평균 입경(D50)이 1 um 이하인 입자일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 800 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 600 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 500 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 300 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 100 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 90 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 80 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 70 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 60 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 50 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 40 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 30 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 20 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 10 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 5 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제(250)의 평균 입경(D50)은 0.1 nm 이상일 수 있다. 이러한 평균 입경을 갖는 기핵제를 적용하는 경우, 중간막의 투명성 등 다른 특성의 저하를 최소화하면서 가혹 조건에서 기포 발생 및 성장으로 인한 상기 중간막의 광학특성 저하를 실질적으로 완화할 수 있다.

상기 기핵제(250)는 D90이 600 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제는 D90이 500 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제는 D90이 100 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제는 D90이 10 nm 이하일 수 있다. 상기 기핵제는 D90이 5 nm 이상일 수 있다. 이러한 기핵제를 적용하는 경우, 광학 특성과 차음 특성이 모두 향상된 중간막을 제공할 수 있다.

상기 기핵제(250)는 D10과 D90의 차이가 D50의 1.5 배 이내인 조건을 만족하는 것일 수 있다. 상기 기핵제(250)는 D10과 D90의 차이가 D50의 1.2 배 이내인 조건을 만족하는 것일 수 있다. 이러한 조건을 만족하는 기핵제를 적용하는 경우, 차음 특성을 실질적으로 유지하면서 기포 성장 억제 효과로 가혹 조건에서 광학적 특성을 보다 향상시킬 수 있다.

위에서 설명한 것처럼, 상기 플라스틱 중간막(100)은 사용 조건 등에 따라 중간막에 기포가 발생 및 성장할 수 있다.

상기 플라스틱 중간막(100)은, 중앙에 지름 5.5 mm의 구멍이 천공된 상기 플라스틱 중간막을 80 ℃에서 5일간 거치 후 상기 구멍 주변에 성장한 기포의 최대 길이가 15 mm 이하일 수 있다. 상기 기포의 최대 길이는 8 mm 이하일 수 있다. 상기 기포의 최대 길이는 5 mm 이하일 수 있다. 상기 기포의 최대 길이는 3 mm 이하일 수 있다. 상기 기포의 최대 길이는 1 mm 이하일 수 있다. 상기 기포의 최대 길이는 0.1 mm 이상일 수 있다. 상기 기포는 그 최대 길이를 측정할 수 없을 정도로 미세하여 육안상 확인이 불가능할 수 있다. 상기 기포의 최대 길이가 상기 값을 가질 경우, 가혹 조건에서 상기 플라스틱 중간막의 광학 성능 저하를 실질적으로 억제할 수 있다.

상기 기포의 최대 길이는, 세로 10 cm, 가로 10 cm의 크기로 절단한 상기 플라스틱 중간막(100) 중앙에 지름 5.5 mm의 구멍을 천공한 후, 상기 중간막을 투명한 유리(가로 10 cm, 세로 10 cm, 두께 2.1 T [T = mm, 이하 동일함]) 2매 사이에 끼워 Hot-press로 80 ℃의 온도에서 6 bar의 압력으로 30분간 접합하여 제조한 접합유리를 80 ℃의 조건으로 Oven에 5일간 거치하여 기포의 성장을 가속화한 후, 상기 구멍의 중심을 지나는 최대 길이의 기포를 측정하여 그 길이를 상기 기포의 최대 길이로 할 수 있다. 상기 구멍 주변에 육안상 확인되는 기포가 없을 경우 기포가 발생 및 성장하지 않은 것으로 평가한다.

상기 기핵제(250)는 상기 코어층 전체를 기준으로 0 중량% 초과 1 중량% 이하로 포함될 수 있다. 상기 기핵제(250)는 상기 코어층 전체를 기준으로 0.1 중량% 초과 0.9 중량% 이하로 포함될 수 있다. 상기 기핵제(250)는 상기 코어층 전체를 기준으로 0.3 중량% 초과 0.7 중량% 이하로 포함될 수 있다. 상기 기핵제(250)는 상기 코어층 전체를 기준으로 0.4 중량% 초과 0.6 중량% 이하로 포함될 수 있다. 상기 기핵제를 이러한 함량의 범위로 상기 코어층에 적용하는 경우, 차음 성능을 유지하면서도 안정적인 기포 성장 억제 및 ΔY.I 값 조절 등을 통해 우수한 광학 특성 및 내구성을 갖는 중간막을 제공할 수 있다.

상기 기핵제(250)는 무기입자를 포함한다. 상기 무기입자는 염화아연, 지르코니아, 산화하프늄, 산화탄탈, 산화티탄, 산화텅스텐, 산화니오브, 산화세륨, 산화납, 산화아연, 산화주석, 산화인듐, 산화크롬, 산화몰리브덴, 실리카, 산화 알루미늄, 바륨 티타네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 기핵제(250)는 중간막에 도입되어 가혹 조건에서의 기포 발생 및 성장을 억제하여 광학 디펙트을 방지할 수 있으며, 상기 플라스틱 중간막의 차음 성능 및 투명성 등의 특성에 미치는 실질적인 영향이 미미할 수 있다.

상기 코어층(200)은 폴리비닐아세탈 수지와 가소제를 포함한다.

상기 폴리비닐아세탈 수지는 중합도가 1,600 내지 3,000의 폴리비닐알코올을 알데하이드로 아세탈화하여 얻어진 폴리비닐아세탈 수지일 수 있고, 중합도가 1,700 내지 2,500인 폴리비닐알코올을 알데하이드로 아세탈화하여 얻어진 폴리비닐아세탈 수지일 수 있다. 이러한 폴리비닐아세탈 수지를 적용하는 경우 내관통성과 같은 기계적인 물성을 충분히 향상시킬 수 있다.

상기 폴리비닐아세탈 수지는 폴리비닐알코올과 알데하이드를 합성한 것일 수 있으며, 상기 알데하이드는 그 종류를 한정되지 않는다. 구체적으로 상기 알데하이드는, n-부틸 알데하이드, 이소부틸 알데하이드, n-배럴 알데하이드, 2-에틸 부틸 알데하이드, n-헥실 알데하이드 및 이들의 블랜드 수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 알데하이드로 n-부틸 알데하이드를 적용하는 경우, 제조된 폴리비닐아세탈 수지(폴리비닐부티랄 수지)가 유리의 굴절률과 그 차이가 적은 굴절률 특성을 갖고 유리 등과의 접합력이 우수한 특성을 가질 수 있다.

상기 가소제는 트리에틸렌글리콜 비스 2-에틸헥사노에이트(3G8), 테트라에틸렌글리콜 디헵타노에이트(4G7), 트리에틸렌글리콜 비스 2-에틸부티레이트(3GH), 트리에틸렌글리콜 비스 2-헵타노에이트(3G7), 디부톡시에톡시에틸 아디페이트(DBEA), 부틸 카르비톨 아디페이트(DBEEA), 디부틸 세바케이트(DBS), 비스 2-헥실 아디페이트(DHA) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 적용될 수 있고, 구체적으로 트리에틸렌 글리콜 디-2-에틸 부틸레이트, 트리에틸렌 글리콜 디-2-에틸헥사노에이트, 트리에틸렌 글리콜 디-n-헵타노에이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있으며, 더 구체적으로 트리에틸렌글리콜 비스 2-에틸헥사노에이트(3G8)가 적용될 수 있다.

상기 코어층(200)에 적용되는 상기 폴리비닐아세탈 수지는 수산기 함유량이 20 몰% 이하일 수 있고, 18 몰% 이하일 수 있으며, 5 몰% 초과일 수 있다. 상기 폴리비닐아세탈 수지는 부티랄기 함유량이 60 몰% 이상일 수 있고, 60 내지 72 몰%일 수 있다. 이러한 특징을 갖는 폴리비닐아세탈 수지를 상기 코어층에 적용하는 경우, 코어층이 향상된 광학 특성을 가지면서 상기 중간막에 우수한 차음 특성을 부여할 수 있다.

상기 코어층(200)은 상기 코어층 전체를 기준으로 폴리비닐아세탈 수지를 58 내지 66 중량%로 포함할 수 있고, 60 내지 64 중량%로 포함할 수 있다. 이러한 범위로 상기 폴리비닐아세탈 수지를 포함하는 경우, 상기 중간막(100)에 적절한 수준의 기계적 강도를 부여하면서 동시에 상대적으로 우수한 차음 특성을 부여할 수 있다.

상기 코어층(200)은 상기 코어층 전체를 기준으로 가소제를 33 내지 41 중량%로 포함할 수 있고, 35 내지 39 중량%로 포함할 수 있다. 상기 가소제가 상기와 같은 범위로 포함되는 경우, 상기 중간막(100)에 적절한 수준의 기계적 강도를 부여하면서 동시에 상대적으로 우수한 차음 특성을 부여할 수 있다.

상기 플라스틱 중간막(100)은 상기 코어층의 일면 상에 위치하는 제1층(300)을 더 포함할 수 있다.

상기 플라스틱 중간막(100)은 상기 코어층의 타면 상에 위치하는 제1층(320)을 더 포함할 수 있다.

상기 제1층(300, 320)은 각각 독립적으로 아래에서 설명하는 제1폴리비닐아세탈 수지와 제1가소제를 포함할 수 있다.

상기 제1폴리비닐아세탈 수지는 부티랄기 함유량이 50 몰% 이상이고, 50 내지 60 몰%일 수 있다. 상기 제1폴리비닐아세탈 수지는 수산기 함유량이 35 몰% 이상일 수 있고, 40 몰% 이상일 수 있으며, 49.5 몰% 미만일 수 있다. 이러한 특징을 갖는 제1폴리비닐아세탈 수지를 상기 제1층(300)에 적용하는 경우, 제1층이 유리 등의 기재와 우수하게 접합되면서도 적절한 기계적 특성을 가질 수 있으며, 코어층과 함께 우수한 차음 특성을 가질 수 있다.

상기 제1폴리비닐아세탈 수지는 중합도가 1,600 내지 3,000의 폴리비닐알코올을 알데하이드로 아세탈화하여 얻어진 폴리비닐아세탈 수지일 수 있고, 중합도가 1,700 내지 2,500인 폴리비닐알코올을 알데하이드로 아세탈화하여 얻어진 폴리비닐아세탈 수지일 수 있다. 이러한 폴리비닐아세탈 수지를 적용하는 경우 내관통성과 같은 기계적인 물성을 충분히 향상시킬 수 있다.

상기 제1폴리비닐아세탈 수지는 폴리비닐알코올과 알데하이드를 합성한 것일 수 있으며, 상기 알데하이드는 그 종류를 한정되지 않는다. 구체적으로 상기 알데하이드는, n-부틸 알데하이드, 이소부틸 알데하이드, n-배럴 알데하이드, 2-에틸 부틸 알데하이드, n-헥실 알데하이드 및 이들의 블랜드 수지로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 상기 알데하이드로 n-부틸 알데하이드를 적용하는 경우 제조된 폴리비닐아세탈 수지(폴리비닐부티랄 수지)가 유리의 굴절률과 그 차이가 적은 굴절률 특성을 갖고 유리 등과의 접합력이 우수한 특성을 가질 수 있다.

상기 제1가소제는 트리에틸렌글리콜 비스 2-에틸헥사노에이트(3G8), 테트라에틸렌글리콜 디헵타노에이트(4G7), 트리에틸렌글리콜 비스 2-에틸부티레이트(3GH), 트리에틸렌글리콜 비스 2-헵타노에이트(3G7), 디부톡시에톡시에틸 아디페이트(DBEA), 부틸 카르비톨 아디페이트(DBEEA), 디부틸 세바케이트(DBS), 비스 2-헥실 아디페이트(DHA) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나가 적용될 수 있고, 구체적으로 트리에틸렌 글리콜 디-2-에틸 부틸레이트, 트리에틸렌 글리콜 디-2-에틸헥사노에이트, 트리에틸렌 글리콜 디-n-헵타노에이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함할 수 있으며, 더 구체적으로 트리에틸렌글리콜 비스 2-에틸헥사노에이트(3G8)가 적용될 수 있다.

상기 제1층(300)은 상기 제1폴리비닐아세탈 수지를 60 내지 76 중량%로 포함할 수 있고, 70 내지 76 중량%로 포함할 수 있고, 71 내지 74 중량%로 포함할 수 있다. 이러한 범위로 상기 폴리비닐아세탈 수지를 포함하는 경우, 중간막(100)에 상대적으로 우수한 기계적 특성을 부여할 수 있다.

상기 제1층(300)은 상기 제1가소제를 24 내지 40 중량%로 포함될 수 있고, 24 내지 30 중량%로 포함할 수 있으며, 26 내지 29 중량%로 포함될 수 있다. 이러한 범위로 상기 가소제를 상기 제1층이 포함하는 경우, 플라스틱 중간막에 적절한 접합력과 내충격성을 부여할 수 있다는 면에서 좋다.

상기 코어층(200)에 포함되는 폴리비닐아세탈 수지인 제2폴리비닐아세탈수지와 상기 제1폴리비닐아세탈 수지는 수산기 함량의 차이가 20 몰% 이상일 수 있고, 24 몰% 이상일 수 있으며, 26 몰% 이상일 수 있다. 또한, 상기 수산기 함량의 차이가 32 몰% 이하일 수 있다. 이러한 수산기 함량의 차이를 갖도록 상기 제1폴리비닐아세탈 수지와 상기 제2폴리비닐아세탈 수지를 각각 제1층(300)과 코어층(200)에 적용하는 경우에는, 보다 차음 특성이 우수하면서도 가소제의 이동 현상이 실질적으로 발생하지 않고 내습성 등이 우수한 중간막을 얻을 수 있다.

상기 제1층(300, 320) 및/또는 코어층(200)은 선택적으로 후술하는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 열안정제(제1층에 한정될 수 있다), UV 흡수제, UV 안정제, IR 흡수제, 유리 접합력 조절제 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.

상기 열안정제는 포스파이트(phosphite) 계 열안정제를 사용할 수 있다. 예를 들어, BASF사의 IRGAFOS 168을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 UV 흡수제는 케미프로화성사의 케미솔브(Chemisorb) 12, 케미솔브 79, 케미솔브 74, 케미솔브 102, BASF사의 티누빈(Tinuvin) 328, 티누빈 329, 티누빈 326 등을 사용할 수 있다. 상기 UV 안정제는 BASF사의 티누빈 등을 사용할 수 있다.

상기 IR 흡수제로는 ITO, ATO, AZO 등을 사용할 수 있고, 제1층에 적용되는 유리 접합력 조절제는 Mg, K, Na 등의 금속염, 에폭시계 변성 Si 오일, 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 중간막(100)은, 제1층(300)과 코어층(200)을 포함할 수 있고, 두 개의 제1층(300, 320) 사이에 위치하는 코어층(200)을 포함할 수 있다.

상기 중간막(100)은 3층 구조일 수 있고, 추가적인 기능성층(ex: HUD, 유색, 쉐이드 밴드, 적외선차단/반사 등)을 더 포함하는 4층 또는 5층 구조일 수 있다.

상기 중간막(100)은 전체 두께가 400 um 이상, 구체적으로 400 내지 1600 um 일 수 있고, 500 내지 1200 um일 수 있으며, 600 내지 900 um 일 수 있다. 상기 중간막은 접합 유리 등 광투과적층체의 제조에 적용되므로 두께가 두꺼울수록 기계적 강도나 차음성능 등이 향상될 수는 있겠지만, 최소한의 법규 성능, 비용, 경량화 등을 고려할 때 상기 두께 범위가 여러 조건을 만족하는 필름 제조가 가능하다.

상기 제1층(300, 320)의 두께는 각각 독립적으로 20 내지 600 um 일 수 있고, 200 내지 400 um 일 수 있다.

상기 코어층(200)의 두께는 60 내지 600 um 일 수 있고, 70 내지 300 um 일 수 있으며, 70 내지 200 um 일 수 있다. 이러한 두께 범위를 갖는 각 층을 포함하는 중간막은 적절한 기계적 특성과 함께 우수한 광학적 특성과 차음 특성을 갖는 광투과적층체를 제공할 수 있다.

상기 플라스틱 중간막(100)은 L/F(Loss Factor, 20 ℃)가 0.32 이상일 수 있다. 이러한 L/F 값 범위를 갖는 중간막은 차음 성능이 우수한 특성을 나타낼 수 있다.

상기 플라스틱 중간막(100)은 우수한 광학적 특징을 갖는다.

상기 플라스틱 중간막(100)은 헤이즈 값이 3 % 이하일 수 있고, 2 % 이하일 수 있으며, 1.5 % 이하일 수 있다.

상기 플라스틱 중간막(100)은 가시광선 투과율이 85% 이상일 수 있다.

상기 플라스틱 중간막(100)은 노출에너지량을 약 700K Langley로 적용한 EMMAQUA 테스트 전과 후의 황색도(Y.I) 차이가 1.3 이하일 수 있다.

상기 황색도(Y.I)의 시험규격은 ASTM D4364로, 총 700K Langley 만큼의 노출에너지량 폭로(야간습윤, Night Time Wetting)를 실시한 뒤 측정하여 얻은 계산값이다.

상기 황색도(Y.I) 차이 값은 각각 3개 이상의 샘플로 측정한 후 그 평균값으로 적용한다.

이러한 특징을 갖는 상기 플라스틱 중간막(100)은 비교적 장기간 동안 유지되는 우수한 광학적 특징 및 내구성을 가질 수 있다.

다른 일 구현예에 따른 광투과적층체(800)는 제1광투과층(820); 상기 제1광투과층의 일면 상에 위치하는 위에서 설명한 플라스틱 중간막(100); 및 상기 플라스틱 중간막 상에 위치하는 제2광투과층(840)을 포함하고, 상기 플라스틱 중간막은 코어층을 포함하고, 상기 코어층은 폴리비닐아세탈 수지 및 가소제를 포함하고, 상기 코어층은 기핵제를 더 포함한다.

상기 플라스틱 중간막(100)에 대한 구체적인 설명은 위에서 한 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다.

상기 제1광투과층(820)과 상기 제2광투과층(840)은 각각 독립적으로 광투과성 유리, 또는 광투과성 플라스틱일 수 있다.

상기 광투과적층체(800)는, 제1광투과층(820)과 제2광투과층(840)이 갖는 광투과 특성은 거의 동등한 수준으로 유지하면서, 상기 플라스틱 중간막(100)에 의하여 양측의 광투과층이 접합되고 내충격성, 내관통성과 같은 안전유리 등에 필요한 특성을 가질 수 있다.

상기 광투과적층체(800)는 KS L 2007:2008에 의거한 내충격성 특성을 만족할 수 있다.

상기 광투과적층체(800)는 KS L 2007에 의거한 내관통성 특성을 만족할 수 있다.

상기 광투과적층체(800)는 자동차의 유리(윈드쉴드 포함), 건축물 소재 등으로 적용 시 우수한 기능성을 갖는다. 특히, 자동차의 앞유리로 적용시에 비교적 얇은 두께를 가지면서도 내관통성, 차음 성능, 이중상 방지 기능성 및 가혹 조건에서도 우수한 광학 성능을 모두 갖춘 플라스틱 중간막(100)과 이를 포함하는 광투과적층체(800)를 제공할 수 있다.

다른 일 구현예에 따른 이동수단(900)은 위에서 설명한 광투과적층체(800)를 윈드쉴드로 포함한다.

상기 이동수단(900)은 윈드쉴드가 적용되는 이동수단이라면 적용될 수 있고, 대표적으로 상기 이동수단은 자동차일 수 있으며, 상기 바디부, 상기 구동부, 상기 구동륜, 상기 연결장치 등은 통상 자동차에 적용되는 것이라면 제한 없이 적용될 수 있다.

상기 이동수단(900)은, 상기 이동수단의 본체를 형성하는 바디부, 상기 바디부에 장착되는 구동부(엔진 등), 상기 바디부에 회전 가능하게 장착되는 구동륜(바퀴 등), 상기 구동륜과 상기 구동부를 연결하는 연결장치; 및 상기 바디부의 일부에 장착되어 외부로부터의 바람을 차단하는 광투과적층체인 윈드쉴드가 포함된다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 구현예를 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 구현예의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

수지 및 첨가제의 제조

폴리비닐부티랄수지 (제1층(A층)수지; PVB_A)의 제조방법:

평균 중합도가 1700이며 검화도 99의 폴리비닐알코올 수지에 n-부틸알데하이드를 합성하여 부티랄기 56.2mol%, 수산기 42.9mol%인 폴리비닐부티랄 수지(A)를 얻었다.

폴리비닐부티랄수지 (코어층(B층)수지; PVB_B)의 제조방법:

평균 중합도가 2400이며 검화도 88인 폴리비닐알코올 수지에 n-부틸알데하이드를 합성하여 제조된 부티랄기 68.5mol%, 수산기 16.5mol%인 폴리비닐부티랄 수지(B)를 얻었다.

제1층용 첨가제 제조:

UV첨가제로 Tinuvin-328 0.3 중량%, 산화방지제로 Irganox 1010과 Irgafos168의 1:1혼합물을 0.1 중량%, 접합력 조절제로 MgAc (Magnesium Acetate)를 0.03 중량%와 KAc (Potassium Acetate) 0.02 중량%를 섞어 제1층용 첨가제 0.45 중량%를 제조하였다.

기핵제의 준비:

기핵제로 D50이 아래 표 1에 제시된 값을 갖는 ZrO₂를 각각 준비했다. 또한, 상기 ZrO2는 모두 D10과 D90의 차이가 D50의 1.5 배 이내인 조건을 만족하는 것을 적용했다.

플라스틱 중간막의 제조:

제1층으로 하기 표 1과 같은 조성의 혼합물을 이축압출기 A에 투입하여 압출하였으며, 코어층으로는 하기 표1과 같은 조성의 혼합물을 이축압출기 B에 투입하여 피드블록(Feedblock)을 통해 a/b/c형태의 3층으로 나누어준 뒤 티다이(t-die)를 통해 시트 형태로 펴서 플라스틱 중간막 샘플을 제조하였다. 이 때 다이의 립 쿨러(lip-cooler)에 110 ~ 170 ℃의 온도범위의 냉각수를 순환시켜 코어층의 Roughness 정도를 조정하였고, 기타 다른 조건들은 모든 샘플을 동일하게 적용했다. 플라스틱 중간막은 각각 전체 두께가 780㎛가 되도록 제조하였다.

제조예	제1층(A층) 조성 (중량%)			코어층(B층) 조성 (중량%)
	수지 PVB_A	가소제 3G8	제1층용 첨가제	수지 PVB_B	가소제 3G8	기핵제
						종류	입자 크기 (D50)	첨가량 (중량%)
1	72.55	27	0.45	64.40	35	ZrO2	10 nm	0.60
2	72.55	27	0.45	64.40	35	ZrO2	500 nm	0.60
3	72.55	27	0.45	64.40	35	ZrO2	700 nm	0.60
4	72.55	27	0.45	63.93	35	ZrO2	10 nm	1.07
5	72.55	27	0.45	65.00	35	-	-	0

물성의 평가

(1) 기포의 평가 (가속화 평가)

제조된 중간막 각각을 세로 10 cm, 가로 10 cm의 크기로 절단하고 중앙에 지름 5.5 mm의 구멍을 천공하여, 천공된 중간막을 투명한 유리(가로 10 cm, 세로 10 cm, 두께 2.1 T [T=mm, 이하 동일함]) 2매 사이에 끼워 Hot-press 로 80 ℃의 온도에서 6 bar의 압력으로 30분간 접합하여 평가용 샘플을 얻었다.

평가용 샘플을 80 ℃의 조건으로 Oven에 5일간 거치하여 기포의 성장을 가속화 시켰다.

얻어진 샘플의 기포 평가는 다음과 같이 이루어졌다.

천공된 구멍의 주변에 기포의 성장 유무를 확인하고, 육안상 확인되는 기포가 없을 경우 미발생으로, 기포가 성장한 경우는 천공한 구멍의 중심을 지나는 최대 길이의 기포를 측정하여 그 길이를 기재했다.

(2) 광학 왜곡 (DISTORTION)의 평가

제조된 중간막을 각각을 세로 10 cm, 가로 10 cm의 크기로 절단하고, 투명한 유리(세로 10 cm, 가로 10 cm, 두께 2.1 T) 2매 사이에 끼워 110℃, 1기압의 라미네이터에서 30초간 예비 접합 후, 오토클레이브 중에서 온도 140 ℃ 및 압력 1.2 MPa의 조건으로 예비 압착된 접합유리를 40 분간 압착하여 접합유리를 얻었다.

얻어진 샘플을 벽에서 10cm 간격을 두고 세운 뒤 20° 각도로 30cm 뒤에서 LED 불빛을 비추어 주며, 벽에 비친 그림자에서 광학적 왜곡(Optical Distortion)이 관찰되는지 확인하였다.

(3) 차음 성능(Loss Factor; L/F)의 평가

제조된 중간막 각각을 세로 30 cm, 가로 2.5 cm의 크기로 절단하고, 투명한 유리(세로 30 cm, 가로 2.5 cm, 두께 2.1 T) 2매 사이에 끼워 110℃, 완전 진공의 라미네이터에서 30초간 진공라미를 실시하여 예비 접합 후, 오토클레이브에서 140 ℃의 온도 및 1.2 MPa의 압력 조건으로 예비 접합된 샘플을 40 분간 압착하여 차음 성능 측정에 사용하는 접합유리샘플을 얻었다.

접합유리샘플을 20 ℃, 20 RH%의 항온항습챔버에서 2주간 보관하여 안정화를 진행한 뒤에 차음 성능을 측정하였다.

차음 성능의 측정은 다음과 같이 이루어졌다.

접합유리에 댐프(DAMP) 시험용의 진동 발생기에 의해 진동을 가하고, 그로부터 얻어진 진동 특성을 기계 임피던스 측정 장치로 증폭하여, 진동 스펙트럼을 FFT 스펙트럼 분석기로 해석한 뒤 반감폭법으로 계산하여 L/F(loss factor) 값을 얻었다.

차음 성능(Loss factor; L/F, 20 ℃)이 0.32 이상일 경우 pass, 미만일 경우 fail로 아래 표 2에 표시하였다.

(4) 내구성(ΔY.I, EMMAQUA)의 평가

6 * 15 cm 크기의 2.1T (T = mm) 유리 사이에 중간막을 넣은 뒤 예비 접합과 본 접합을 거쳐 접합유리를 제조하는 방식으로 각 실시예당 동일한 시편 3개를 만들었다.

제조된 샘플은 아리조나의 가혹폭로평가인 EMMAQUA 평가를 실시하였다.

기존의 옥외폭로 분위기에서의 평가기간을 단축시키는 방법으로, 시편을 장착한 홀더 주위에 집광용 거울을 위치시키고, ASTM D4364의 규격을 이용하여 700 Kilo Langley의 광량을 조사하여 아래 값을 측정하였다.

ΔY.I (Y.I 변화량) = EMMAQUA 평가 후 Y.I - EMMAQUA 평가 전 Y.I

상기 ΔY.I는 각각 3개 이상의 샘플로 측정한 후 그 평균값으로 적용해 표 2에 나타내었다.

제조예	평가결과
	기포 (가속화 평가)	광학 왜곡 (Distortion 평가)	차음 성능 (Loss Factor 측정)	ΔY.I (EMMAQUA 평가)
					1	미발생	Pass	Pass	1.14
2	미발생	Pass	Pass	1.07
3	8.8 mm	Pass	Pass	1.20
4	미발생	Fail	Pass	1.32
5	16.5 mm	Fail	Pass	0.93

제조예 1 내지 4에서 확인할 수 있듯, 코어층에 기핵제를 첨가할 시, 성장한 기포의 최대 길이가 15 mm 이하이거나 육안상 확인되지 않을 정도로 미세하여 기포가 미발생한 것으로 평가되었다. 반면에 기핵제를 적용하지 않은 제조예 5는 상당히 큰 크기의 기포가 발생한 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 기핵제를 코어층에 첨가하는 것이 기포 발생 및 성장 억제에 큰 효과가 있음을 확인했다.

제조예 1 내지 3과 제조예 4를 비교하면, 기포의 형성은 일정 수준 이하로 제어되나 광학적 왜곡 발생 여부에 차이가 있는 결과를 나타냈다. 이는 기핵제의 첨가량이 많아지면 광학적 특성이 다소 떨어질 수 있다는 점을 보여준다. 또한, 황색도 차이(ΔY.I)에도 차이가 있었는데, 이는 가혹조건에서 내구성을 평가한 결과로, 기핵제를 다량 사용하면 내구성에 영향을 미칠 수 있으나 일정 수준 이내로 나타났다. 기포형성 억제 만이 아니라 광학적 특성 등을 모두 고려하면 제조예 1 내지 3의 샘플들이 우수한 결과를 보였고, 제조예 1 및 제조예 2의 결과가 가장 우수했다.

차음 성능은 모든 제조예가 우수한 것으로 나타나, 기핵제의 첨가에도 차음성능이 동등 수준으로 유지된다는 것을 확인했다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 플라스틱 중간막, 중간막 200: 코어층, B층
250: 기핵제 300, 320: 제1층, A층
800: 적층체 820: 제1광투과층
840: 제2광투과층 900: 이동수단

Claims (11)

1. 코어층을 포함하고,
   상기 코어층은 폴리비닐아세탈 수지 및 가소제를 포함하고,
   상기 코어층은 기핵제를 더 포함하는, 플라스틱 중간막.
   
2. 제1항에 있어서,
   중앙에 지름 5.5 mm의 구멍이 천공된 상기 플라스틱 중간막을 80 ℃에서 5일간 거치 후 상기 구멍 주변에 성장한 기포의 최대 길이가 15 mm 이하인, 플라스틱 중간막.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 기핵제는 평균 입경(D50)이 1 um 이하의 입자인, 플라스틱 중간막.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 기핵제는 상기 코어층 전체를 기준으로 0 중량% 초과 1 중량% 이하로 포함되는, 플라스틱 중간막.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 기핵제는 무기입자를 포함하는, 플라스틱 중간막.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 폴리비닐아세탈 수지는 수산기 함유량이 20 몰% 이하인, 플라스틱 중간막.
   
7. 제1항에 있어서,
   L/F(Loss Factor, 20 ℃)가 0.32 이상인, 플라스틱 중간막.
   
8. 제1항에 있어서,
   700K Langley의 노출에너지를 적용하여 EMMAQUA 테스트를 한 후의 황색도 값에서 상기 테스트를 하기 전의 황색도 값을 뺀 값이 1.3 이하인, 플라스틱 중간막.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 플라스틱 중간막은 상기 코어층의 일면 상에 위치하는 제1층을 더 포함하고,
   상기 제1층은 제1폴리비닐아세탈 수지 및 제1가소제를 포함하고,
   제2폴리비닐아세탈수지는 상기 코어층에 포함되는 폴리비닐아세탈 수지이고,
   상기 제2폴리비닐아세탈수지와 상기 제1폴리비닐아세탈 수지는 수산기 함량의 차이가 20 몰% 이상인, 플라스틱 중간막.
   
10. 제1광투과층;
    상기 제1광투과층 상에 위치하는 플라스틱 중간막; 및
    상기 플라스틱 중간막 상에 위치하는 제2광투과층
    을 포함하고,
    상기 플라스틱 중간막은 코어층을 포함하고,
    상기 코어층은 폴리비닐아세탈 수지 및 가소제를 포함하고,
    상기 코어층은 기핵제를 더 포함하는, 적층체.
    
11. 제10항의 적층체를 윈드실드로 포함하는, 이동수단.
    

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