KR20240093756A - 반점이 적고 얼음꽃 결함이 감소된 중합체 중간층 - Google Patents

반점이 적고 얼음꽃 결함이 감소된 중합체 중간층 Download PDF

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Abstract

광학적 결함(optical defect)에 저항하는 중합체 중간층(interlayer). 중합체 중간층은 제1 중합체 층 및 제2 중합체 층을 포함한다. 제1 중합체 층은 제2 중합체 층의 제1 면 상에 배치된다. 제2 중합체 층의 제1 면의 엠보싱 처리되지 않은 표면은 40 미크론 초과의 Rz 값으로 정의되는 표면 거칠기(surface roughness)를 포함한다. 중합체 중간층은 1.0 미만의 반점 값(mottle value)을 갖는다.

Description

반점이 적고 얼음꽃 결함이 감소된 중합체 중간층
본 발명은 중합체 중간층(interlayer) 및 중합체 중간층을 포함하는 다중층(multiple layer) 패널 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 다중 열가소성 중합체 층을 포함하는 중합체 중간층 분야에 관한 것이다.
다중층 패널은 기재(예를 들어, 유리, 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트 또는 폴리카보네이트를 포함하지만, 이에 제한되지 않음)의 2개의 시트와 그들 사이에 삽입된 하나 이상의 중합체 중간층으로 구성된 패널이다. 접합 다중층 유리 패널(Laminated multiple layer glass panel)은 일반적으로 건축용 윈도우 응용 분야, 자동차 및 비행기의 윈도우, 및 광전지 태양광 패널에서 사용된다. 처음 두 응용 분야는 일반적으로 접합 안전 유리(laminated safety glass)로 지칭된다. 접합 안전 유리에서 중간층의 주요 기능은 유리에 충격이나 힘이 가해질 때 발생하는 에너지를 흡수하고, 힘이 가해져 유리가 파손된 경우에 조차도 유리의 층들을 결합된 상태로 유지하며, 유리가 날카로운 조각으로 파손되는 것을 방지하는 것이다. 또한, 중간층은 또한 유리에 우선적인 방음(sound insulation) 등급을 부여하고, UV 및/또는 IR 광 투과율을 감소시키며, 연관된 윈도우의 미적 매력을 향상시킬 수도 있다. 예를 들어, 바람직한 음향 특성을 갖는 접합 유리 패널이 생산됨에 따라 내부 공간이 더욱 조용해졌다.
또한, 접합 유리 패널은 계기판의 이미지 또는 기타 중요한 정보를 윈드실드(windshield) 상에 차량 운전자의 눈높이에 맞는 특정 위치에 투사하는 헤드업 디스플레이("HUD(heads-up display)") 시스템(또한 헤드업 시스템으로도 지칭됨)이 장착된 차량에 사용되어 왔다. 이러한 디스플레이를 통해 운전자는 대시보드 정보에 시각적으로 액세스하면서 향후 이동 경로에 집중할 수 있다. 일반적으로, 자동차 또는 항공기의 HUD 시스템은 투사된 이미지를 부분적으로 반사하기 위해 차량 윈드스크린(windscreen)의 내부 표면을 사용한다. 그러나, 차량 윈드스크린의 외부 표면에서 2차 반사가 발생하여 약한 2차 이미지 또는 "고스트(ghost)" 이미지가 형성된다. 이러한 2개의 반사 이미지는 위치가 오프셋되어 있기 때문에, 이중 이미지가 종종 관찰되어 운전자에게 바람직하지 않은 시청 경험(viewing experience)을 유발한다. 이미지가 균일하고 일정한 두께를 갖는 윈드실드 상에 투사되는 경우, 유리의 내측 표면 및 외측 표면에서 반사되는 투사된 이미지의 위치 차이로 인해 간섭 이중(interfering double) 이미지, 또는 반사 고스트(reflected ghost) 이미지가 생성된다.
이러한 이중 이미지 또는 고스트 이미지를 처리하는 한 가지 방법은 내부 유리 시트와 외부 유리 시트를 서로 비스듬히 배향시키는 것이다. 이는 반사된 이미지의 위치를 단일 지점으로 정렬하고, 이에 의해 단일 이미지를 생성한다. 전형적으로, 이는 불균일한 두께를 갖는 적어도 하나의 영역을 포함하는 쐐기형(wedge-shaped) 또는 "테이퍼형(tapered)" 중간층을 사용하여 내부 시트에 대해 외부 시트를 변위시킴으로써 수행된다. 많은 종래의 테이퍼형 중간층은 전체 HUD 영역에 걸쳐 일정한 쐐기 각도를 포함하지만, 최근에는 HUD 영역에 걸쳐 다중 쐐기 각도를 포함하는 일부 중간층이 개발되어 왔다.
유리 패널에 대해 요구되는 특성 및 성능 특성을 달성하기 위해, 다중층 또는 다중층 중간층을 활용하는 것이 일반적인 관행이었다. 본원에서 사용되는 용어 "다중층(multilayer)" 및 "다중 층(multiple layers)"은 하나 초과의 층을 갖는 중간층을 의미하며, 다중층 및 다중 층은 상호교환적으로 사용될 수 있다. 다중층 중간층은 전형적으로는 적어도 하나의 연질 층 및 적어도 하나의 강성 층을 포함한다. 상기에서 언급된 바와 같이, 2개의 보다 경질이거나 또는 강성인 "스킨" 층 사이에 삽입된 하나의 연질 "코어" 층을 갖는 중간층은 유리 패널에 대한 방음 특성을 갖도록 설계되어 왔다. 반대 구성을 갖는, 즉, 2개의 보다 연질인 층 사이에 삽입된 하나의 강성 층을 갖는 중간층은 유리 패널의 충격 성능을 개선하는 것으로 밝혀졌으며, 또한 방음용으로 설계될 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 연질 "코어" 층은 일반적으로 음향 층(연질 층은 유리하게는 소리 전달을 감소시키기 때문임)으로 지칭되는 반면, 경질 "스킨" 층은 통상적인 층 또는 비-음향 층으로 지칭된다.
중간층의 층은 일반적으로 폴리(비닐 부티랄)과 같은 중합체 수지를 하나 이상의 가소제와 혼합하고, 생성되는 혼합물을 압출을 제한 없이 포함하여 당업자에게 알려진 임의의 적합한 공정 또는 방법을 사용하여 시트로 용융 가공한 다음, 생성되는 시트를 공압출 및 적층과 같은 공정을 사용하여 결합함으로써 생성된다. 삼중층 중간층에서, 코어층은 스킨층보다 더 많은 가소제를 포함할 수 있으며, 따라서 코어층은 상대적으로 더 경질인 스킨층보다 더 연질이다. 다른 추가의 성분이 다양한 다른 목적을 위해 선택적으로 첨가될 수 있다. 중간층 시트가 형성된 후, 아래에서 기술되는 바와 같이, 전형적으로는 운송 및 저장하고, 그리고 나중에 다중층 유리 패널에서 사용하기 위해 수집 및 압연한다.
다음은 다중층 유리 패널을 일반적으로 다중층 유리 패널과 함께 생산하는 방식에 대한 간단한 설명을 제공한다. 먼저, 다중 매니폴드 공압출 장치를 사용하여 다중층 중간층을 공압출할 수 있다. 이러한 장치는 중합체 용융물을 각각의 매니폴드에서 압출 개구를 향해 동시에 압출하는 방식으로 작동한다. 압출 개구에서 다이 립의 속성(예를 들어, 온도 및/또는 개구 치수)을 조정함으로써 층의 특성을 변경할 수 있다. 중간층 시트가 일단 형성되면, 중간층 시트를 2개의 유리 기재 사이에 배치하고 가장자리에서 여분의 중간층을 잘라내어 조립체를 만들 수 있다. 다중 중합체 중간층 시트 또는 다중층을 갖는 중합체 중간층 시트(또는 둘 다의 조합)를 2개의 유리 기재 내에 배치하여 다중 중합체 중간층을 갖는 다중층 유리 패널을 생성하는 것은 드문 일이 아니다. 그런 다음, 당업자에게 알려진 적용 가능한 공정 또는 방법을 사용하여; 예를 들어, 닙 롤러, 진공 백 또는 기타 탈기 메커니즘(deairing mechanism)을 통해 조립체로부터 공기를 제거한다. 추가적으로, 중간층을 당업자에게 알려진 임의의 방법을 사용하여 기재에 부분적으로 가압-결합(press-bond)시킨다. 마지막 단계에서, 최종 단일 구조를 형성하기 위해, 이러한 예비 결합을 고온 및 고압 적층 공정, 또는 오토클레이빙과 같은 당업자에게 알려진 임의의 다른 방법을 사용하여 보다 영구적으로 만들 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
연질 코어층 및 2개의 보다 강성인 스킨층을 갖는 삼중층 중간층과 같은 다중층 중간층은 유익한 음향 감쇠 특성을 제공하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이러한 다중층 음향 중간층을 포함하는 유리 패널은 극한 조건 하에 일반적으로 얼음꽃(iceflower)(또한 눈송이로도 알려짐)으로 알려진 결함이 발생할 수 있으며, 이는 패널 내의 과도한 잔류 트랩 공기(trapped air)의 존재 하에 유리에 응력이 가해지면 시작된다. 구체적으로, 접합 다중층 유리 패널 구조물의 제조 공정 중에, 공기 및 기타 가스가 종종 기재와 중간층 사이 또는 다중층 중간층의 개별 층을 함께 적층시켜 다중층 중간층을 형성할 때 이러한 다중층 중간층의 개별 층들 사이의 간극 공간(interstitial space) 내에 트래핑된다. 이러한 트랩 공기는 일반적으로 글레이징 또는 패널 제조 공정에서 구조물을 진공 또는 닙 롤 탈기함으로써 제거한다. 그러나, 이러한 기술은 기재 사이의 간극 공간 내에 트래핑된 모든 공기를 제거하는 데 항상 효과적인 것은 아니다. 이러한 에어 포켓은 부정합 유리(mismatched glass)(예를 들어, 강화 유리, 열 강화 유리, 두꺼운 어닐링 유리) 및 일반적으로 유리의 곡률로 인해 에어 갭(gap of air)이 생성되는 윈드실드에서 특히 두드러진다. 윈드실드 내에 있는 이러한 에어 갭은 일반적으로 "벤딩 갭(bending gap)"으로 지칭된다. 또한, 벤딩 갭이 오토클레이빙(autoclaving) 중에 존재하는 경우, 열과 압력으로 인해 유리가 중간층에 맞게 압축되고 갭이 좁아져 원래의 갭 영역에서 유리에 높은 응력이 가해진다.
전술한 바와 같이, 탈기 기술은 유리 패널 조립체로부터 모든 공기를 제거하는 데 항상 효과적인 것은 아니다. 결과적으로, 유리와 중간층 사이에 잔여 공기가 존재하게 된다. 오토클레이빙 중에, 잔여 공기는 열 및 압력 하에 주로 스킨층의 중간층내로 용해된다. 스킨층 내에 위치한 잔여 공기는 코어층 또는 스킨-코어 경계면으로 이동할 수 있으며, 결국에는 스킨층과 코어층 사이를 분할하여 평형 상태에 도달한다. 다량의 잔여 공기(예를 들어, 과량의 잔여 공기)가 중간층에 존재하는 경우, 특히 고온에서 중간층이 연화되고 핵 생성에 대한 저항력이 떨어지기 때문에 에어 버블이 핵 생성될 수 있다.
예를 들어, 2개의 더 강성인 스킨층에 의해 삽입된 연질 코어층을 갖는 다중층 음향 중간층의 경우, 예를 들어 연질 층이 2개의 더 강성인 층들 사이에 구속되어 있는 경우, 에어 버블은 핵 생성이 덜 점성인 매질을 선호함에 따라 일반적으로 연질 코어층 내에서 먼저 형성된다. 여름철과 같이 따뜻하거나 더운 기후에서, 유리의 온도는 건물과 차량에 설치되는 접합 유리에서 50℃ 내지 100℃로 상승할 수 있다. 이러한 상승된 온도에서, 유리 패널 또는 윈드실드의 응력으로 인한 힘은 그들의 평면에 대해 수직 방향 및 반대 방향으로 유리에 압력을 가하여 유리 패널을 그들의 원래 상태로 복원하려는 노력의 일환으로 서로 멀어지게 끌어 당긴다. 응력은 핵 생성 및 팽창에 대한 공기의 저항을 감소시키고 버블을 코어층 내에서 성장시킬 수 있다.
상승된 온도(예를 들어, 50℃ 내지 100℃)에서, 벤딩 갭 또는 유리 불일치로 인한 응력으로 인해 버블은 코어층 내에서 무작위 방사상 방향으로 최소 저항을 갖는 경로로 팽창하게 된다. 결함이 방사상으로 계속 확장됨에 따라, 분지 및 수지상 모양의 특징이 형성되고 바람직하지 않은 광학적 외관을 갖는 얼음꽃을 제공한다. 또한, 코어층 내에 얼음꽃이 형성되면 전형적으로는 층들 사이의 분리를 유발하여 패널의 구조적 무결성이 저하된다.
다중층 접합 유리 패널의 제조에 있어서의 추가적인 문제는 최종 단일 구조물 내에 반점(mottle)이 존재한다는 것이다. 용어 "반점(mottle)"은 최종 단일 구조물 내의 불쾌한 시각적 결함, 즉 고르지 못한 반점(spot)의 출현을 지칭한다. 다르게 말하면, 반점은 내부 중합체 중간층 또는 중합체 중간층들의 표면적의 입자성(graininess) 또는 질감을 측정한 것이다. 이는 광학적 왜곡의 한 형태이다. 반점은 상이한 굴절률을 갖는 라미네이트의 층들 사이의 계면의 소규모 표면 변화로 인해 발생하는 것으로 여겨진다. 층의 굴절률은 해당 물질을 통과하는 광의 속도를 측정하는 척도이다. 반점은 이론적으로는 층들 사이의 굴절률 차이가 충분히 크고 어느 정도의 계면 변화가 있는 경우 모든 다중층 중간층에 대해 발생할 수 있다. 다중층 접합 유리 패널의 최종 단일 구조물 내에 얼룩이 존재하면 문제가 될 수 있는데, 이는 다중층 접합 유리 패널의 많은(대부분은 아니더라도) 최종 용도인 상업적 응용 분야(예를 들어, 차량, 항공 및 건축 응용 분야)에서 특정 정도의 광학적 품질을 필요로 하기 때문이다.
상기 관점에서, 해당 분야에서는 종래의 다중층 중간층의 다른 광학적, 기계적 및 음향적 특성을 감소시키지 않으면서 이러한 광학적 결함(즉, 얼음꽃 및 반점)의 형성에 저항하는 다중층 중간층의 개발이 필요하다. 보다 구체적으로, 해당 분야에서는 얼음꽃을 형성하는 공기 핵 형성 및 팽창에 저항하는 동시에 또한 허용 가능한 반점 값을 갖는 적어도 하나의 연질 코어층 및 하나의 강성 스킨층을 갖는 다중층 중간층의 개발이 필요하다.
본 발명의 일 양태는 광학적 결함(optical defect)의 형성에 저항하는 중합체 중간층에 관한 것이다. 중합체 중간층은 제1 중합체 층 및 제2 중합체 층을 포함한다. 제1 중합체 층은 제2 중합체 층의 제1 면 상에 배치된다. 제2 중합체 층의 제1 면의 엠보싱 처리되지 않은 표면은 40 미크론 초과의 Rz 값으로 정의되는 표면 거칠기를 포함한다. 중합체 중간층은 1.0 미만의 반점 값(mottle value)을 갖는다.
본 발명의 다른 양태는 광학적 결함의 형성에 저항하는 중합체 중간층에 관한 것이다. 중합체 중간층은 제1 중합체 층, 및 제2 중합체 층을 포함한다. 제1 중합체 층은 상기 제2 중합체 층의 제1 면 상에 배치된다. 제2 중합체 층의 제1 면의 표면은 500 미크론 초과의 RSM 값으로 정의되는 표면 거칠기를 포함한다. 중합체 중간층은 1.0 미만의 반점 값(mottle value)을 갖는다.
본 발명의 추가의 양태는 광학적 결함의 형성에 저항하는 중합체 중간층을 제조하는 추가적인 방법에 관한 것이다. 방법의 하나의 단계는 공압출 다이를 통해 제1 중합체 층을 압출하는 단계를 포함한다. 추가의 단계는 공압출 다이를 통해 제2 중합체 층을 압출하는 단계를 포함한다. 추가의 단계는 공압출 다이를 통해 제3 중합체 층을 압출하는 단계를 포함한다. 압출 단계에서, 제1 중합체 층은 제2 중합체 층과 제3 중합체 층 사이에 위치된다. 제1 중합체 층의 압출 단계 동안, 제1 중합체 층은 제1 저장 모듈러스 값을 갖는다. 제2 중합체 층의 압출 단계 동안, 제2 중합체 층은 제2 저장 모듈러스 값을 갖는다. 제1 저장 모듈러스 값과 제2 저장 모듈러스 값 사이의 차이는 약 45,000 Pa 미만이다. 제1, 제2, 및 제3 중합체 층이 압출된 후, 중합체 중간층은 1.0 미만의 반점 값을 갖는다.
본 발명의 추가의 양태는 하기 단계를 포함하는 방법을 사용하여 형성된 광학적 결함의 형성에 저항하는 중합체 중간층에 관한 것이다. 하나의 단계는 공압출 다이를 통해 제1 중합체 층을 압출하는 단계를 포함한다. 추가의 단계는 공압출 다이를 통해 제2 중합체 층을 압출하는 단계를 포함한다. 추가의 단계는 공압출 다이를 통해 제3 중합체 층을 압출하는 단계를 포함한다. 압출 단계에서, 제1 중합체 층은 제2 중합체 층과 제3 중합체 층 사이에 위치된다. 제1 중합체 층의 압출 단계 동안, 제1 중합체 층은 제1 저장 모듈러스 값을 갖는다. 제2 중합체 층의 압출 단계 동안, 제2 중합체 층은 제2 저장 모듈러스 값을 갖는다. 제1 저장 모듈러스 값과 제2 저장 모듈러스 값 사이의 차이는 약 45,000 Pa 미만이다. 제1, 제2, 및 제3 중합체 층이 압출된 후, 중합체 중간층은 1.0 미만의 반점 값을 갖는다.
도 1은 중합체 중간층에 대향하는 한 쌍의 유리 플레이트를 포함하고, 상기 중합체 중간층은 코어층에 대향하는 한 쌍의 스킨층을 갖는 삼중층을 포함하는 유리 접합 패널의 개략도이고;
도 2는 중합체 중간층에 대향하는 한 쌍의 유리 플레이트를 포함하고, 상기 중합체 중간층은 쐐기 형상을 갖는 유리 접합 패널의 다른 개략도이고;
도 3은 다이 및/또는 한 쌍의 다이 립에 의해 정의되는 개구를 갖고, 상기 다이는 다중층 중합체 중간층을 공압출하도록 구성된 공압출 다이의 개략적인 단면도이고;
도 4는 용융 파괴에 의해 중합체 중간층의 표면 상에 형성된 타이어 트랙 패턴 형태의 규칙적인 표면 거칠기(surface roughness) 패턴을 갖는 중합체 중간층의 확대도이고;
도 5는 중합체 중간층의 표면 상에 형성된 랜덤한 표면 패턴을 갖는 중합체 중간층의 확대도이고;
도 6은 얼음꽃 형성이 없는 것을 예시하는, 본 발명의 실시형태에 따라 형성된 복수의 적층된 본 발명의 삼중층 중간층의 사진이며;
도 7은 얼음꽃 형성의 존재를 예시하는, 종래의 기술 공정에 따라 형성된 복수의 적층된 대조용 삼중층 중간층의 사진이다.
본 발명의 실시형태는 다중층 패널 및 다중층 패널을 제조하는 방법에 관한 것이다. 일반적으로, 다중층 패널은 2개의 유리 시트 또는 다른 적용 가능한 기재, 및 그들 사이에 삽입된 중합체 중간층 시트 또는 시트들로 구성된다. 다중층 패널은 일반적으로 2개의 기재 사이에 적어도 하나의 중합체 중간층 시트를 배치하여 조립체를 생성함으로써 제조된다. 도 1은 한 쌍의 유리 시트(12) 및 그들 사이에 삽입된 다중층 중간층을 포함하는 다중층 패널(10)을 도시한다. 다중층 중간층은 연질 코어층(14) 및 연질 코어층(14)의 양측 상에 위치된 2개의 상대적으로 더 강성인 스킨층(16)을 포함하는 3개의 개별 중합체 중간층 시트를 갖는 3층 중간층으로 구성된다.
일부 실시형태에서, 중간층(예를 들어, 코어층(14) 및 스킨층(16))은 중간층의 길이에 대해 일반적으로 일정하거나 균일한 두께를 가질 것이다. 그러나, 대안적인 실시형태에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 중간층은 불균일한 두께를 갖는 적어도 하나의 영역을 가질 수 있다. 예를 들어, 코어층(14) 및 스킨층(16)으로 구성된 중간층은 쐐기형일 수 있으며, 따라서 중간층의 두께는 중간층의 길이에 대해 (예를 들어, 선형으로 또는 비선형으로) 변할 수 있다. 일부 이러한 실시형태에서, 중간층의 두께는 코어층(14)의 두께 변화로 인해 변할 수 있다(즉, 스킨층(16)은 일반적으로 일정한 두께를 갖는다). 대안적으로, 중간층의 두께는 스킨층(16)의 두께 변화로 인해 변할 수 있다(즉, 코어층(14)은 일반적으로 일정한 두께를 갖는다). 추가적인 대안에서, 중간층의 두께는 코어층(14) 및 스킨층(16) 둘 모두의 두께 변화로 인해 변할 수 있다.
본원에서 개시되는 중간층 및 다중층 패널의 보다 포괄적인 이해를 용이하게 하기 위해, 본 출원에서 사용되는 특정 용어의 의미를 정의할 것이다. 이러한 정의는 당업자가 이해하는 바와 같이 이들 용어를 제한하는 것이 아니라, 단순히 특정 용어가 본원에서 사용되는 방식에 대한 이해를 돕기 위해 제공하려는 것이다.
본원에서 사용되는 용어 "중합체 중간층 시트(polymer interlayer sheet)", "중간층(interlayer)", "중합체 층(polymer layer)", 및 "중합체 용융 시트(polymer melt sheet)"는 단일층 시트 또는 다중층 중간층을 나타낼 수 있다. "단일층 시트(single-layer sheet)"는, 이름에서 알 수 있는 바와 같이, 하나의 층으로 압출된 단일 중합체 층이다. 반면에, 다중층 중간층은 개별적으로 압출된 층, 공압출된 층, 또는 개별적으로 압출된 층 및 공압출된 층의 임의의 조합을 포함하는 다중층을 포함할 수 있다. 따라서, 다중층 중간층은, 예를 들어: 함께 결합된 2개 이상의 단일층 시트("복수층 시트(plural-layer sheet)"); 함께 공압출된 2개 이상의 층("공압출 시트(co-extruded sheet)"); 함께 결합된 2개 이상의 공압출 시트; 적어도 하나의 단일층 시트 및 적어도 하나의 공압출 시트의 조합; 및 적어도 하나의 복수층 시트 및 적어도 하나의 공압출 시트의 조합을 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시형태에서, 다중층 중간층은 서로 직접 접촉하여 배치된 적어도 2개의 중합체 층(예를 들어, 단일 층 또는 공압출된 다중 층)을 포함하며, 여기서 각각의 층은 중합체 수지를 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "수지(resin)"는 아래에서 더 자세히 논의되는 바와 같은 공정에서 제거되는 중합체 성분(예를 들어, PVB)을 지칭한다. 일반적으로, 아래에서 더 자세히 논의되는 바와 같은 가소제를 수지에 첨가하여 가소화된 중합체를 생성한다. 또한, 수지는 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이 중합체 및 가소제 외에도 다른 성분을 가질 수 있다.
또한, 폴리(비닐 부티랄)("PVB") 중간층이 본 출원에서 중합체 중간층의 중합체 수지로서 구체적으로 논의되는 경우가 많지만, PVB 중간층 외에도 다른 열가소성 중간층이 사용될 수 있는 것으로 이해해야 한다는 점에 유의해야 한다. 고려되는 중합체는 폴리우레탄, 폴리비닐 클로라이드, 폴리(에틸렌 비닐 아세테이트) 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이러한 중합체는 단독으로 활용되거나, 또는 다른 중합체와 조합하여 활용될 수 있다. 따라서, 본 출원에서 PVB 중간층에 대해 범위, 값 및/또는 방법(예를 들어, 가소제 성분 백분율, 두께 및 특성 향상 첨가제)이 제공되는 경우, 이러한 범위, 값 및/또는 방법은 또한 본 출원에서 개시되는 다른 중합체 및 중합체 블렌드에도 적용되거나 당업자에게 알려진 바와 같이 다른 물질에도 적용되도록 수정될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본원에서 사용되는 용어 "분자량"은 중량 평균 분자량(Mw)을 지칭한다. PVB 수지의 분자량은 약 50,000 내지 약 600,000, 약 70,000 내지 약 450,000, 또는 약 100,000 내지 약 425,000 달톤 범위일 수 있다. 또한, 일부 실시형태에서, 중간층의 중합체 층 중 하나 이상은 단일 모드(unimodal) Mw 분포를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 스킨층은 단일 모드 Mw 분포를 포함하는 PVB 수지로부터 형성되는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 이러한 수지가 아래에 논의되는 바와 같이 규칙적인 용융 분획 패턴의 생성에 도움을 줄 수 있기 때문이다.
PVB 수지는 공지된 수성 또는 용매 아세탈화 공정을 사용하여 폴리비닐 알코올("PVOH")을 산 촉매의 존재 하에 부티르알데히드와 반응시키고, 수지를 분리하고, 안정화시킨 다음, 건조시킴으로써 제조될 수 있다. 이러한 아세탈화 공정은, 예를 들어, 미국 특허 제2,282,057호 및 제2,282,026호 및 문헌[Wade, B. (2016), "비닐 아세탈 중합체(Vinyl Acetal Polymers)", Encyclopedia of Polymer Science and Technology, pp. 1-22 (John Wiley & Sons, Inc.)]에 개시되어 있으며, 이들 문헌의 전체 개시내용은 본원에서 참고로 포함된다.
본원에서는 일반적으로 "폴리(비닐 아세탈)" 또는 "폴리(비닐 부티랄)"로 지칭되지만, 본원에서 기술되는 수지는, 전술된 바와 같이, 이소부티르알데히드를 포함하는 임의의 적합한 알데히드의 잔기를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 폴리(비닐 아세탈) 수지는 적어도 하나의 C1 내지 C10 알데히드, 또는 적어도 하나의 C4 내지 C8 알데히드의 잔기를 포함할 수 있다. 적합한 C4 내지 C8 알데히드의 예는 n-부티르알데히드, 이소부티르알데히드, 2-메틸발레르알데히드, n-헥실 알데히드, 2-에틸헥실 알데히드, n-옥틸 알데히드, 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
많은 실시형태에서, 가소제를 중합체 수지에 첨가하여 중합체 층 또는 중간층을 형성한다. 가소제는 일반적으로 생성되는 중합체 중간층의 가요성 및 내구성을 증가시키기 위해 중합체 수지에 첨가한다. 가소제는 그 자체가 중합체의 사슬 사이에 매립되고 그들을 이격시켜("자유 부피" 증가시켜) 중합체 수지의 유리 전이 온도(Tg)를 크게 낮춤으로써 물질을 더 부드럽게 만드는 기능을 한다. 이와 관련하여, 중간층 내의 가소제의 양을 조정하여 유리 전이 온도(Tg)에 영향을 미칠 수 있다. 유리 전이 온도(Tg)는 중간층의 유리질 상태에서 고무질 상태로의 전이를 표시하는 온도이다. 일반적으로, 가소제 로딩량이 높을수록 Tg는 낮아질 수 있다.
고려되는 가소제는 다염기산의 에스테르, 다가 알코올, 트리에틸렌 글리콜 디-(2-에틸부티레이트), 트리에틸렌 글리콜 디-(2-에틸헥사노에이트)("3-GEH"로 알려짐), 트리에틸렌 글리콜 디헵타노에이트, 테트라에틸렌 글리콜 디헵타노에이트, 디헥실 아디페이트, 디옥틸 아디페이트, 헥실 사이클로헥실아디페이트, 헵틸 및 노닐 아디페이트의 혼합물, 디이소노닐 아디페이트, 헵틸노닐 아디페이트, 디부틸 세바케이트, 및 중합체성 가소제, 예를 들어 오일-개질된 세바스산 알키드 및 포스페이트와 아디페이트의 혼합물, 이들의 혼합물 및 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 3-GEH가 특히 바람직하다. 적합한 가소제의 다른 예는 테트라에틸렌 글리콜 디-(2-에틸헥사노에이트)("4-GEH"), 디(부톡시에틸) 아디페이트, 및 비스(2-(2-부톡시에톡시)에틸) 아디페이트, 디옥틸 세바케이트, 노닐페닐 테트라에틸렌 글리콜, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
다른 적합한 가소제는 전술한 가소제를 포함하여 2개 이상의 별개의 가소제의 블렌드를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 또 다른 적합한 가소제, 또는 가소제의 혼합물은 방향족 군, 예를 들어 폴리아디페이트, 에폭사이드, 프탈레이트, 테레프탈레이트, 벤조에이트, 톨루에이트, 멜리테이트 및 기타 특수 가소제로부터 형성될 수 있다. 추가의 예로는 디프로필렌 글리콜 디벤조에이트, 트리프로필렌 글리콜 디벤조에이트, 폴리프로필렌 글리콜 디벤조에이트, 이소데실 벤조에이트, 2-에틸헥실 벤조에이트, 디에틸렌 글리콜 벤조에이트, 프로필렌 글리콜 디벤조에이트, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 디벤조에이트, 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 벤조에이트 이소부티레이트, 1,3-부탄디올 디벤조에이트, 디에틸렌 글리콜 디-o-톨루에이트, 트리에틸렌 글리콜 디-o-톨루에이트, 디프로필렌 글리콜 디-o-톨루에이트, 1,2-옥틸 디벤조에이트, 트리-2-에틸헥실 트리멜리테이트, 디-2-에틸헥실 테레프탈레이트, 비스페놀 A 비스(2-에틸헥사오네이트), 에톡실화 노닐페놀, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시형태에서, 가소제는 디프로필렌 글리콜 디벤조에이트, 트리프로필렌 글리콜 디벤조에이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
일반적으로, 본 출원의 중합체 중간층의 가소제 함량은 중량당 중량 기준으로 수지 100부당 부("phr")로 측정된다. 예를 들어, 30 그램의 가소제를 100 그램의 중합체 수지에 첨가하는 경우, 생성되는 가소화된 중합체의 가소제 함량은 30 phr이 될 것이다. 중합체 층의 가소제 함량이 본 출원에서 제공되는 경우, 특정 층의 가소제 함량은 특정 층을 생성하는 데 사용되는 용융물 중 가소제의 phr을 참조하여 결정된다. 일부 실시형태에서, 고강성 중간층은 약 35 phr 미만 및 약 30 phr 미만의 가소제 함량을 갖는 층을 포함한다.
본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 본원에서 기술되는 하나 이상의 중합체 층은 적어도 약 20 phr, 적어도 약 25 phr, 적어도 약 30 phr, 적어도 약 35 phr, 적어도 약 38 phr, 적어도 약 40 phr, 적어도 약 45 phr, 적어도 약 50 phr, 적어도 약 55 phr, 적어도 약 60 phr, 적어도 약 65 phr, 적어도 약 67 phr, 적어도 약 70 phr, 적어도 약 75 phr의 하나 이상의 가소제의 총 가소제 함량을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 중합체 층은 또한 약 100 phr 이하, 약 85 phr 이하, 80 phr 이하, 약 75 phr 이하, 약 70 phr 이하, 약 65 phr 이하, 약 60 phr 이하, 약 55 phr 이하, 약 50 phr 이하, 약 45 phr 이하, 약 40 phr 이하, 약 38 phr 이하, 약 35 phr 이하, 또는 약 30 phr 이하의 하나 이상의 가소제를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 중합체 층의 총 가소제 함량은 약 20 내지 약 40 phr, 약 20 내지 약 38 phr, 또는 약 25 내지 약 35 phr의 범위일 수 있다. 다른 실시형태에서, 적어도 하나의 중합체 층의 총 가소제 함량은 약 38 내지 약 90 phr, 약 40 내지 약 85 phr, 또는 약 50 내지 약 70 phr의 범위일 수 있다.
중간층이 다중층 중간층을 포함하는 경우, 중간층 내의 2개 이상의 중합체 층은 실질적으로 동일한 가소제 함량을 가질 수 있고/있거나 중합체 층 중 적어도 하나는 다른 중합체 층 중 하나 이상과 다른 가소제 함량을 가질 수 있다. 중간층이 상이한 가소제 함량을 갖는 2개 이상의 중합체 층을 포함하는 경우, 2개의 층은 서로 인접할 수 있다. 일부 실시형태에서, 인접한 중합체 층 사이의 가소제 함량의 차이는 적어도 약 1, 적어도 약 2, 적어도 약 5, 적어도 약 7, 적어도 약 10, 적어도 약 20, 적어도 약 30, 적어도 약 35 phr 및/또는 약 80 이하, 약 55 이하, 약 50 이하, 또는 약 45 phr 이하, 또는 약 1 내지 약 60 phr, 약 10 내지 약 50 phr, 또는 약 30 내지 45 phr 이하일 수 있다. 3개 이상의 층이 중간층 내에 존재하는 경우, 중간층의 중합체 층 중 적어도 2개는, 예를 들어, 서로 10 이내, 5 이내, 2 이내, 또는 1 phr 이내의 유사한 가소제 함량을 가질 수 있는 반면, 중합체 층 중 적어도 2개는 상기 범위에 따라 서로 상이한 가소제 함량을 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 본원에서 기술되는 하나 이상의 중합체 층 또는 중간층은, 예를 들어, 상기에 나열된 2개 이상의 가소제를 포함하는 2개 이상의 가소제의 블렌드를 포함할 수 있다. 중합체 층이 2개 이상의 가소제를 포함하는 경우, 중합체 층의 총 가소제 함량 및 인접한 중합체 층들 사이의 총 가소제 함량에 있어서의 차이는 상기 범위 중 하나 이상에 속할 수 있다. 중간층이 다중층 중간층인 경우, 중합체 층 중 하나 이상은 2개 이상의 가소제를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 중간층이 다중층 중간층인 경우, 가소제의 블렌드를 포함하는 중합체 층 중 적어도 하나는 통상적인 가소화된 중합체 층의 유리 전이 온도보다 더 높은 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 이는, 일부 경우에, 예를 들어, 다중층 중간층의 외부 "스킨" 층으로 사용될 수 있는 층에 추가적인 강성을 제공할 수 있다.
가소제 이외에, 접착 조절제("ACA")도 또한 중합체 수지에 첨가되어 중합체 중간층을 형성할 수 있다는 것도 고려된다. ACA는 일반적으로 중간층에 대한 접착력을 변경하는 기능을 한다. 고려되는 ACA는 미국 특허 제5,728,472호에 개시된 ACA, 잔류 나트륨 아세테이트, 칼륨 아세테이트, 및/또는 마그네슘 비스(2-에틸 부티레이트)를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
최종 제품의 성능을 향상시키고 중간층에 특정의 추가적인 특성을 부여하기 위해 다른 첨가제가 중간층에 혼입될 수 있다. 이러한 첨가제는, 당업자에게 알려진 다른 많은 첨가제들 중에서도, 염료, 안료, 안정화제(예를 들어, 자외선 안정화제), 항산화제, 차단 방지제, 난연제, IR 흡수제 또는 차단제(예를 들어, 인듐 주석 산화물, 안티몬 주석 산화물, 란타늄 육붕화물(LaB6) 및 세슘 텅스텐 산화물), 가공 보조제, 유동성 향상 첨가제, 윤활제, 충격 개질제, 핵 형성제, 열 안정화제, UV 흡수제, UV 안정화제, 분산제, 계면활성제, 킬레이트제, 커플링제, 접착제, 프라이머, 강화 첨가제, 및 충전제를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본 출원의 중합체 중간층의 중합체 수지 성분을 기술하는 데 사용되는 한 가지 파라미터는 잔류 하이드록실 함량(비닐 하이드록실 함량 또는 폴리(비닐 알코올)("PVOH") 함량으로서)이다. 잔류 하이드록실 함량은 가공이 완결된 후 중합체의 사슬 상에 측기로 남아 있는 하이드록실기의 양을 지칭한다. 예를 들어, PVB는 폴리(비닐 아세테이트)를 폴리(비닐 알코올)로 가수분해한 다음, 폴리(비닐 알코올)을 부티르알데히드와 반응시켜 PVB를 형성함으로써 제조될 수 있다. 폴리(비닐 아세테이트)를 가수분해하는 공정에서, 전형적으로 모든 아세테이트 측기가 하이드록실기로 전환되는 것은 아니다. 또한, 부티르알데히드와의 반응은 전형적으로 모든 하이드록실기가 아세탈기로 전환되는 결과를 가져오지는 않을 것이다. 결과적으로, 임의의 완성된 PVB에서, 전형적으로 잔류 아세테이트기(예를 들어, 비닐 아세테이트기) 및 잔류 하이드록실기(예를 들어, 비닐 하이드록실기)가 중합체 사슬 상에 측기로서 존재할 것이다. 일반적으로, 중합체의 잔류 하이드록실 함량은, 중합체 제조 공정의 다른 많은 변수들 중에서도, 반응 시간 및 반응물 농도를 제어함으로써 조절할 수 있다. 본원에서 파라미터로서 활용되는 경우, 잔류 하이드록실 함량은 ASTM D-1396에 따라 중량 퍼센트 기준으로 측정된다.
다양한 실시형태에서, 폴리(비닐 부티랄) 수지는 PVOH로 계산하여 약 8 내지 약 35 중량 퍼센트(중량%)의 잔류 하이드록실기, PVOH로 계산하여 약 13 내지 약 30 중량%의 잔류 하이드록실기, PVOH로 계산하여 약 8 내지 약 22 중량%의 잔류 하이드록실기, 또는 PVOH로 계산하여 약 15 내지 약 22 중량%의 잔류 하이드록실기를 포함하며; 본원에서 개시되는 일부 고강성 중간층의 경우, 하나 이상의 층에 대해, 폴리(비닐 부티랄) 수지는 PVOH로 계산하여 약 19 중량% 초과의 잔류 하이드록실기, PVOH로 계산하여 약 20 중량% 초과의 잔류 하이드록실기, PVOH로 계산하여 약 20.4 중량% 초과의 잔류 하이드록실기, 및 PVOH로 계산하여 약 21 중량% 초과의 잔류 하이드록실기를 포함한다.
일부 실시형태에서, 중간층의 적어도 하나의 중합체 층에 사용되는 폴리(비닐 부티랄) 수지는, 전술한 바와 같이 측정하였을 때, 적어도 약 18 중량%, 적어도 약 18.5 중량%, 적어도 약 18.7 중량%, 적어도 약 19 중량%, 적어도 약 19.5 중량%, 적어도 약 20 중량%, 적어도 약 20.5 중량%, 적어도 약 21 중량%, 적어도 약 21.5 중량%, 적어도 약 22 중량%, 적어도 약 22.5 중량% 및/또는 약 30 중량% 이하, 약 29 중량% 이하, 약 28 중량% 이하, 약 27 중량% 이하, 약 26 중량% 이하, 약 25 중량% 이하, 약 24 중량% 이하, 약 23 중량% 이하, 또는 약 22 중량% 이하의 잔류 하이드록실 함량을 갖는 폴리(비닐 부티랄) 수지를 포함할 수 있다.
또한, 본원에서 기술되는 중간층 내의 하나 이상의 다른 중합체 층은 더 낮은 잔류 하이드록실 함량을 갖는 다른 폴리(비닐 부티랄) 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 중간층의 적어도 하나의 중합체 층은, 전술한 바와 같이 측정하였을 때, 적어도 약 8 중량%, 적어도 약 8.5 중량%, 적어도 약 9 중량%, 적어도 약 9.5 중량%, 적어도 약 10 중량%, 적어도 약 10.5 중량%, 적어도 약 11 중량%, 적어도 약 11.5 중량%, 적어도 약 12 중량%, 적어도 약 13 중량% 및/또는 약 16 중량% 이하, 약 15 중량% 이하, 약 14 중량% 이하, 약 13.5 중량% 이하, 약 13 중량% 이하, 약 12 중량% 이하, 또는 약 11.5 중량% 이하의 잔류 하이드록실 함량을 갖는 폴리(비닐 부티랄) 수지를 포함할 수 있다.
중간층이 2개 이상의 중합체 층을 포함하는 경우, 층은 실질적으로 동일한 잔류 하이드록실 함량을 갖는 폴리(비닐 부티랄) 수지를 포함할 수 있거나, 또는 각각의 층의 폴리(비닐 부티랄) 수지의 잔류 하이드록실 함량은 서로 상이할 수 있다. 2개 이상의 층이 실질적으로 동일한 잔류 하이드록실 함량을 갖는 폴리(비닐 부티랄) 수지를 포함하는 경우, 각각의 층의 폴리(비닐 부티랄) 수지의 잔류 하이드록실 함량 사이의 차이는 약 2 중량% 미만, 약 1 중량% 미만, 또는 약 0.5 중량% 미만일 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "상이한 중량%(weight percent different)" 및 "... 사이의 차이는 적어도 ... 중량%이다(the difference between ... is at least ... weight percent)"는, 하나의 숫자를 다른 숫자에서 차감하여 계산하였을 때, 2개의 주어진 중량 백분율 사이의 차이를 지칭한다. 예를 들어, 12 중량%의 잔류 하이드록실 함량을 갖는 폴리(비닐 아세탈) 수지는 14 중량%의 잔류 하이드록실 함량을 갖는 폴리(비닐 아세탈) 수지와 2 중량%(14 중량% - 12 중량% = 2 중량%) 상이한 잔류 하이드록실 함량을 갖는다. 본원에서 사용되는 용어 "상이한(different)"은 다른 값보다 더 높거나 더 낮은 값을 지칭할 수 있다. 달리 명시하지 않는 한, 본원에서 모든 "차이(differences)"는 차이의 수치 값을 지칭하는 것이며, 숫자를 차감하는 순서에 따른 값의 특정 부호를 지칭하는 것은 아니다. 따라서, 달리 명시하지 않는 한, 본원의 모든 "차이"는 두 숫자 간의 차이의 절대값을 지칭한다.
2개 이상의 층이 상이한 잔류 하이드록실 함량을 갖는 폴리(비닐 부티랄) 수지를 포함하는 경우, 폴리(비닐 부티랄) 수지의 잔류 하이드록실 함량 사이의 차이는, 전술한 바와 같이 측정하였을 때, 적어도 약 2, 적어도 약 3, 적어도 약 4, 적어도 약 5, 적어도 약 6, 적어도 약 7, 적어도 약 8, 적어도 약 9, 적어도 약 10, 적어도 약 12, 적어도 약 15 중량%일 수 있다.
수지는 또한, 폴리비닐 에스테르, 예를 들어, 아세테이트로서 계산하였을 때, 35 중량% 미만의 잔류 에스테르기, 30 중량% 미만, 25 중량% 미만, 15 중량% 미만, 13 중량% 미만, 11 중량% 미만, 9 중량% 미만, 7 중량% 미만, 5 중량% 미만, 또는 1 중량% 미만의 잔류 에스테르기를 포함할 수 있고, 나머지는 아세탈, 바람직하게는 부티르알데히드 아세탈이지만, 선택적으로 미량의 다른 아세탈기, 예를 들어, 2-에틸 헥사날기를 포함할 수 있다(예를 들어, 전체 개시내용이 본원에서 참고로 포함되는 미국 특허 제5,137,954호를 참고한다). 수지의 잔류 아세테이트 함량은 또한 ASTM D-1396에 따라 측정될 수도 있다.
일부 실시형태에 따르면, 2개의 중합체 층, 전형적으로는 중간층 내의 인접한 중합체 층의 유리 전이 온도 사이의 차이는 적어도 약 5℃, 적어도 약 10℃, 적어도 약 15℃, 적어도 약 20℃, 적어도 약 25℃, 적어도 약 30℃, 적어도 약 35℃, 적어도 약 40℃, 또는 적어도 약 45℃일 수 있는 반면, 다른 실시형태에서, 2개 이상의 중합체 층은 서로 약 5℃, 약 3℃, 약 2℃, 또는 약 1℃ 이내의 유리 전이 온도를 가질 수 있다. 일반적으로, 더 낮은 유리 전이 온도 층은 중간층 내의 더 높은 유리 전이 온도 층 또는 층들보다 더 낮은 강성을 가지며, 최종 중간층 구성에서 더 높은 유리 전이 온도 중합체 층들 사이에 위치할 수 있다.
예를 들어, 본 출원의 일부 실시형태에서, 연질 층의 증가된 음향 감쇠 특성은 강성/경질 층의 기계적 강도와 조합되어 다중층 중간층을 생성한다. 이러한 실시형태에서, 중앙 연질 층은 2개의 강성/경질 외부 층 사이에 삽입된다. (강성)//(연질)//(강성)의 이러한 구성은 쉽게 취급할 수 있고 종래의 적층 방법에 사용할 수 있으며 상대적으로 얇고 가벼운 층으로 구성할 수 있는 다중층 중간층을 생성한다. 연질 층은 일반적으로 더 낮은 잔류 하이드록실 함량(예를 들어, 16 중량% 이하, 15 중량% 이하, 또는 12 중량% 이하 또는 상기에서 개시된 범위 중 임의의 것), 더 높은 가소제 함량(예를 들어, 약 48 phr 이상 또는 약 70 phr 이상, 또는 상기에서 개시된 범위 중 임의의 것) 및/또는 더 낮은 유리 전이 온도(예를 들어, 30℃ 미만 또는 10℃ 미만, 또는 상기에서 개시된 범위 중 임의의 것)를 특징으로 한다.
본원에서 기술되는 중합체 중간층 시트는 다중층 패널(예를 들어, 유리 라미네이트)에 사용될 수 있는 중합체 중간층 시트를 제조하는 당업자에게 알려진 임의의 적합한 공정에 의해 생성될 수 있는 것으로 생각된다. 예를 들어, 중합체 중간층 시트는 용액 주조, 압축 성형, 사출 성형, 용융 압출, 용융 블로잉 또는 당업자에게 알려진 중합체 중간층 시트의 생산 및 제조를 위한 임의의 다른 절차를 통해 형성될 수 있는 것으로 생각된다. 또한, 다중 중합체 중간층이 활용되는 실시형태에서, 이러한 다중 중합체 중간층은 공압출, 블로운 필름, 딥 코팅, 용액 코팅, 블레이드, 패들, 에어나이프, 인쇄, 분말 코팅, 분무 코팅 또는 당업자에게 알려진 다른 공정을 통해 형성될 수 있는 것으로 생각된다. 당업자에게 알려진 중합체 중간층 시트의 모든 제조 방법이 본원에서 기술되는 중합체 중간층 시트를 제조하기 위한 가능한 방법으로 고려되지만, 본 출원은 압출 및/또는 공압출 공정을 통해 제조되는 중합체 중간층 시트에 초점을 맞출 것이다. 본 개시내용의 최종 다중층 유리 패널 라미네이트는 당해 분야에 알려진 공정을 사용하여 형성될 수 있다.
압출 공정에서, 전술한 임의의 수지 및 가소제를 포함하는 열가소성 수지 및 가소제는 일반적으로는 사전 혼합되어 압출기 장치에 공급된다. 착색제 및 UV 억제제(액체, 분말, 또는 펠릿 형태)와 같은 첨가제를 사용할 수 있으며, 압출기 장치에 도착하기 전에 열가소성 수지 또는 가소제에 혼합할 수 있다. 이러한 첨가제는 열가소성 중합체 수지, 나아가 생성되는 중합체 중간층 시트에 혼입되어 중합체 중간층 시트의 특정 특성 및 최종 다중층 유리 패널 제품에서의 그의 성능을 향상시킨다.
압출기 장치에서, 전술 임의의 수지, 가소제 및 기타 첨가제를 포함하는 열가소성 원료 및 가소제의 입자는 추가로 혼합되고 용융되어 일반적으로 온도 및 조성이 균일한 용융물을 생성한다. 용융물이 압출기 장치의 단부에 도달하면, 용융물은 압출기 다이로 추진된다. 압출기 다이는 최종 중합체 중간층 시트 제품에 프로파일을 제공하는 압출기 장치의 구성요소이다. 다이는 일반적으로 수직 치수보다 실질적으로 한 치수 더 큰 립에 의해 정의된 개구를 가질 것이다. 일반적으로, 다이는 용융물이 다이에서 나오는 원통형 프로파일에서 제품의 단부 프로파일 형상으로 균일하게 흐르도록 설계된다. 연속적인 프로파일이 존재하는 한 다이에 의해 최종 중합체 중간층 시트에 복수의 형상이 부여될 수 있다. 일반적으로, 가장 기본적인 의미에서, 압출은 고정된 단면 프로파일을 갖는 물체를 생성하는 데 사용되는 공정이다. 이는 최종 제품에 대한 원하는 단면을 갖는 다이를 통해 물질을 밀거나 당기는 방식으로 수행된다.
일부 실시형태에서, 공압출 공정이 사용될 수 있다. 공압출은 중합체 물질의 다중층을 동시에 압출하는 공정이다. 일반적으로, 이러한 유형의 압출은 2개 이상의 압출기를 사용하여 상이한 점도 또는 기타 특성을 갖는 다양한 열가소성 용융물을 용융시킨 다음 공압출 다이를 통해 원하는 최종 형태로 일정한 부피 처리량을 전달한다. 예를 들어, 본 발명의 다중층 중간층(예를 들어, 삼중층 중간층의 형태)은 바람직하게는 제1 다이 매니폴드, 제2 다이 매니폴드, 및 제3 다이 매니폴드를 포함하는 다중 매니폴드 공압출 장치를 사용하여 공압출한다. 공압출 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 3개의 압출 용융물 스트림을 공압출 장치의 다이(22)의 단일 개구(20)로 수렴하는 각각의 매니폴드로부터 중합체 용융물을 동시에 압출함으로써 작동한다. 개구(20)는, 적어도 부분적으로는, 다이(22)의 제1 부분(24)(예를 들어, 상부 부분)과 제2 부분(26)(예를 들어, 하부 부분) 사이에 존재하는 공간 또는 갭으로서 정의될 수 있다. 일부 실시형태에서, 개구(20)는 개구(20)의 출구에 위치된 한 쌍의 이격된 다이 립(즉, 제1 다이 립(28) 및 제2 다이 립(30))에 의해 추가로 정의될 수 있다. 따라서, 공압출 장치는 3개의 개별 중합체 층(예를 들어, 한 쌍의 스킨층(16) 사이에 삽입된 코어층(14))의 복합체를 포함하는 삼중층 중간층을 압출하도록 구성될 수 있다. 특히, 복합 삼중층 중간층은 개구(20)를 통해 공압출될 수 있으며, 제1 스킨층(16)은 다이(22)의 제1 부분(24)(예를 들어, 상부 부분) 및/또는 제1 다이 립(28)(예를 들어, 상부 다이 립)에 인접하여 위치되고, 제2 스킨층(16)은 다이(22)의 제2 부분(26)(예를 들어, 하부 부분) 및/또는 제2 다이 립(30)(예를 들어, 하부 다이 립)에 인접하여 위치되며, 코어층(14)은 2개의 스킨층(16) 사이에 삽입된 다이(22)를 통해 공압출된다. 따라서, 공압출 동안, 코어층(14)은 일반적으로 다이(22)의 제1 또는 제2 부분(24, 26) 및/또는 제1 또는 제2 다이 립(28, 30)과 접촉하지 않을 것이다.
공압출 공정에서 압출 다이(22)를 이탈하는 다중 중합체 층의 두께는 일반적으로 압출 다이(22)를 통한 용융물의 상대 속도를 조정하고/하거나 다이 개구(20)의 크기를 조정함으로써 제어될 수 있다. 특정 실시형태에서, 다이 립(28, 30) 중 하나 또는 둘 모두의 위치는 개구(20)의 크기를 증가시키거나 감소시키기 위해 서로에 대해 이동될 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 다중층 중간층의 총 두께는 적어도 약 13 mil, 적어도 약 20 mil, 적어도 약 25 mil, 적어도 약 27 mil, 적어도 약 30 mil, 적어도 약 31 mil 및/또는 약 75 mil 이하, 약 70 mil 이하, 약 65 mil 이하, 약 60 mil 이하일 수 있거나, 또는 약 13 내지 약 75 mil, 약 25 내지 약 70 mil, 또는 약 30 내지 60 mil의 범위일 수 있다. 중간층이 2개 이상의 중합체 층을 포함하는 경우, 각각의 층은 적어도 약 2 mil, 적어도 약 3 mil, 적어도 약 4 mil, 적어도 약 5 mil, 적어도 약 6 mil, 적어도 약 7 mil, 적어도 약 8 mil, 적어도 약 9 mil, 적어도 약 10 mil 및/또는 약 50 mil 이하, 약 40 mil 이하, 약 30 mil 이하, 약 20 mil 이하, 약 17 mil 이하, 약 15 mil 이하, 약 13 mil 이하, 약 12 mil 이하, 약 10 mil 이하, 약 9 mil 이하의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 각각의 층은 대략 동일한 두께를 가질 수 있는 반면, 다른 실시형태에서는, 하나 이상의 층이 중간층 내의 하나 이상의 다른 층과 상이한 두께를 가질 수 있다.
중간층이 적어도 3개의 중합체 층을 포함하는 일부 실시형태에서, 내부 층 중 하나 이상은 다른 외부 층과 비교하였을 때 상대적으로 얇을 수 있다. 예를 들어, 다중층 중간층이 삼중층 중간층인 일부 실시형태에서, 가장 안쪽의 층은 약 12 mil 이하, 약 10 mil 이하, 약 9 mil 이하, 약 8 mil 이하, 약 7 mil 이하, 약 6 mil 이하, 약 5 mil 이하의 두께를 가질 수 있거나, 또는 약 2 내지 약 12 mil, 약 3 내지 약 10 mil, 또는 약 4 내지 약 9 mil 범위의 두께를 가질 수 있다. 동일하거나 다른 실시형태에서, 각각의 외부 층의 두께는 적어도 약 4 mil, 적어도 약 5 mil, 적어도 약 6 mil, 적어도 약 7 mil 및/또는 약 15 mil 이하, 약 13 mil 이하, 약 12 mil 이하, 약 10 mil 이하, 약 9 mil 이하, 약 8 mil 이하일 수 있거나, 또는 약 2 내지 약 15 mil, 약 3 내지 약 13 mil, 또는 약 4 내지 약 10 mil의 범위일 수 있다. 중간층이 2개의 외부 층을 포함하는 경우, 이러한 층은 적어도 약 9 mil, 적어도 약 13 mil, 적어도 약 15 mil, 적어도 약 16 mil, 적어도 약 18 mil, 적어도 약 20 mil, 적어도 약 23 mil, 적어도 약 25 mil, 적어도 약 26 mil, 적어도 약 28 mil, 또는 적어도 약 30 mil, 및/또는 약 73 mil 이하, 약 60 mil 이하, 약 50 mil 이하, 약 45 mil 이하, 약 40 mil 이하, 약 35 mil 이하, 또는 약 9 내지 약 70 mil, 약 13 내지 약 40 mil, 또는 약 25 내지 약 35 mil 범위의 합산 두께를 가질 수 있다.
일부 실시형태에 따르면, 다중층 중간층에서 내부 층 중 하나에 대한 외부 층 중 하나의 두께의 비는 적어도 약 1.4:1, 적어도 약 1.5:1, 적어도 약 1.8:1, 적어도 약 2:1, 적어도 약 2.5:1, 적어도 약 2.75:1, 적어도 약 3:1, 적어도 약 3.25:1, 적어도 약 3.5:1, 적어도 약 3.75:1, 또는 적어도 약 4:1일 수 있다. 중간층이 한 쌍의 외부 스킨층 사이에 배치된 내부 코어층을 갖는 삼중층 중간층인 경우, 코어층의 두께에 대한 스킨층 중 하나의 두께의 비는 상기 범위 중 하나 이상에 속할 수 있다. 일부 실시형태에서, 내부 층에 대한 외부 층의 합산 두께의 비는 적어도 약 2.25:1, 적어도 약 2.4:1, 적어도 약 2.5:1, 적어도 약 2.8:1, 적어도 약 3:1, 적어도 약 3.5:1, 적어도 약 4:1, 적어도 약 4.5:1, 적어도 약 5:1, 적어도 약 5.5:1, 적어도 약 6:1, 적어도 약 6.5:1, 또는 적어도 약 7:1 및/또는 약 30:1 이하, 약 20:1 이하, 약 15:1 이하, 약 10:1 이하, 약 9:1 이하, 또는 약 8:1 이하일 수 있다.
본원에서 기술되는 다중층 중간층은 시트의 길이, 또는 최장 치수, 및/또는 폭, 또는 제2 최장 치수를 따라 실질적으로 동일한 두께를 갖는 일반적으로 평평한 중간층을 포함할 수 있다. 그러나, 일부 실시형태에서, 본 발명의 다중층 중간층은 쐐기형 프로파일을 갖는 적어도 하나의 테이퍼형 구역을 포함하는 테이퍼형, 또는 쐐기형 중간층일 수 있다. 테이퍼형 중간층은 시트의 길이 및/또는 폭의 적어도 일부를 따라 변화하는 두께 프로파일을 가지므로, 따라서, 예를 들어, 중간층의 적어도 하나의 에지(edge)는 다른 것보다 더 두꺼운 두께를 갖는다. 중간층이 테이퍼형 중간층인 경우, 개별 수지 층 중 적어도 1개, 적어도 2개, 적어도 3개, 또는 그 이상은 적어도 하나의 테이퍼형 구역을 포함할 수 있다. 테이퍼형 중간층은, 예를 들어, 자동차 및 항공기 응용 분야의 헤드업 디스플레이(HUD) 패널에 특히 유용할 수 있다.
특정 실시형태에서, 표면 거칠기는 중간층 중 하나 이상의 층 상에 생성될 수 있다. 일반적으로, 이러한 표면 거칠기는 용융 파괴를 통해 또는 엠보싱을 통해 부여될 수 있다. 용융 파괴는 용융물의 조성의 제어, 다이 립의 온도의 제어, 및/또는, 예를 들어, 압출 직후 냉각조에 침지시킬 수 있는 압출된 중간층의 냉각 속도 및 방법의 제어를 통해 중합체 중간층의 표면 상에 거칠기를 형성하는 공정이다. (예를 들어, 전체 개시내용이 본원에서 참고로 포함되는 미국 특허 제5,595,818호 및 제4,654,179호를 참조). 일부 실시형태에서, 중간층의 하나 이상의 층은 "규칙적인 용융 파괴 패턴(regular melt fracture pattern)"으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "규칙적인 용융 파괴 패턴(regular melt fracture pattern)" 또는 "규칙적인 패턴(regular pattern)"은 일반적으로 반복되거나 반복 가능한 패턴을 의미하도록 사용된다. 규칙적인 패턴의 예는 평행 채널, 톱니 패턴, 정사각형, 피라미드 등과 같은 기하학적 형상, 또는 이러한 패턴의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 도 4는 "타이어 트랙(tire track)" 패턴으로 지칭되는, 중합체 층 상에 형성된 규칙적인 용융 파괴 패턴을 도시한다. 대조적으로, 랜덤 패턴은 표면 전체에 걸쳐 규칙적이거나 반복적인 패턴이 없는 패턴을 지칭한다. 도 5는 중합체 층 상에 형성된 랜덤 패턴을 도시한다.
함께 적층되어 삼중층 중간층을 형성하는 3개의 개별 층의 경우, 3개의 층 중 임의의 표면은 층의 조립 전 또는 조립 도중에 용융 파괴를 통해 규칙적인 패턴 표면 거칠기로 형성될 수 있다. 다양한 실시형태에서, 삼중층 중간층의 외부 스킨층(16)을 형성할 개별 중합체 층의 두 표면 중 하나 또는 둘 모두는 용융 파괴를 통해 규칙적인 패턴 표면 거칠기로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 외부 스킨 중합체 층의 한쪽 또는 양쪽 표면은 제어된 용융 파괴를 사용하여 개질하여 "Rz" 또는 "Rsm" 값으로 측정되는 원하는 규칙적인 패턴 표면 거칠기를 갖는 중합체 층을 생성한다. Rz는 중합체 층의 표면 지형(topography)의 척도이며, 평면(예를 들어, 중합체 층의 평평한 표면에 의해 제시되는 가상 평면)으로부터의 표면의 발산을 나타내는 지표이다. Rsm은 중합체 층의 표면 지형 내의 피크 사이의 거리의 척도이다. 이러한 두 가지 측정에 대해서는 아래에서 상세히 기술될 것이다. 본원에서 사용되는 Rz 및 Rsm과 관련하여, "용융파괴에 의해 부여된다(imparted by melt fracture)"는 것은 Rz 및 Rsm으로 측정되는 표면 질감이 압출시 용융 파괴 현상을 통해 생성되는 것을 의미한다.
전형적인 표면 패턴의 경우, 표면 거칠기, 또는 평탄화된 중합체 층의 표면의 가상 평면으로부터 거칠어진 표면 상의 특정 피크의 높이가 표면의 Rz 값이다. 본 출원에서 기술되는 중합체 중간층 시트의 표면의 표면 거칠기 또는 Rz는 국제 표준화 기구(International Organization for Standardization)의 DIN ES ISO-4287 및 미국 기계학회(American Society of Mechanical Engineers)의 ASME B46.1에 따라 10점 평균 거칠기로 측정된 미크론(μm) 단위로 표시될 것이다. 일반적으로, 이러한 스케일에서, Rz는 연속 샘플링 길이의 단일 거칠기 깊이 Rzi(즉, 샘플링 길이 내에서 가장 높은 피크와 가장 깊은 계곡 사이의 수직 거리)의 산술 평균값으로 계산된다:
기술되고 측정되는 또 다른 표면 파라미터는 평균 간격 Rsm이다. 평균 간격 Rsm은 중합체 중간층 시트의 표면 상의 피크 사이의 평균 폭을 기술하는 것으로 미크론(μm) 단위로 표시된다. 일반적으로, Rsm 및 Rz 값은 엠보싱 및 비엠보싱 중합체 중간층 시트 모두의 표면 지형을 측정하는 데 활용될 수 있다. 그러나, 일반적으로, 중합체 층의 표면 상에 부여되는 것으로 본원에서 기술되는 표면 거칠기는 용융 파괴와 같은 비엠보싱 공정에 의해 부여된다.
특정된 Rz 및/또는 Rsm을 갖는 개별 중합체 층을 갖는 생성된 중간층은 유리와 같은 2개의 글레이징 층 사이에 용이하게 적층될 수 있다. 용융 파괴에 의해 생성되고 삼중층 중간층의 외부 층의 적어도 하나, 바람직하게는 양쪽 표면 상에 존재하는 상기에서 제공되는 Rz 및 Rsm 값은, 예를 들어 닙 롤 또는 진공 링 탈기 공정을 사용하여 유리 층과 접촉하여 위치시키고 적층한 후에 쉽게 탈기할 수 있는 외부 표면을 생성한다.
그러나, 전술한 바와 같이, 다중층 중간층을 포함하는 유리 패널은 최종 단일 구조물에 불쾌한 시각적 결함 및/또는 광학적 왜곡을 포함할 수 있다. 이러한 결함/왜곡은 반점으로 지칭될 수 있으며, 이는 중합체 중간층의 표면적의 입자성 또는 질감의 척도이다. 반점은 상이한 굴절률을 갖는 라미네이트의 층들 사이의 계면의 소규모 표면 변화로 인해 발생하는 것으로 여겨진다.
전통적으로, 다중층 유리 패널 내의 반점의 정도 또는 양에 대한 평가는 섀도우그래프(shadowgraph) 기반 기술을 사용하여 측정하였다. 섀도우그래프는 공기, 물, 또는 유리와 같은 투명한 매질의 불균일성을 나타내는 광학적 방법이다. 원칙적으로, 사람의 육안으로는 투명한 공기, 물 또는 유리의 차이 또는 교란(disturbance)을 직접 볼 수 없다. 그러나, 이러한 모든 교란/차이는 광선을 굴절시키므로, 따라서, 그림자를 드리울 수 있다. 섀도우그래프는 라미네이트의 교란 또는 차이가 그림자를 드리우는 이러한 특성을 활용하여 라미네이트의 불균일성 이미지를 스크린 상에 투사하는 데 이용한다.
반점을 확인하기 위한 전통적인 공정에서는, 다중층 시험용 라미네이트에 대한 섀도우그래프 투영을 0 내지 4 범위의 반점 값(예를 들어, 0 내지 4의 규모를 가진 CMS 2.5 표준 라미네이트)의 시리즈 또는 규모를 나타내는 표준 라미네이트 섀도우그래프 세트와 나란히 정성적으로 비교함으로써 반점의 심각도를 평가하고 분류하였으며, 0은 반점이 없음(예를 들어, 중간층이 없는 유리 조각)을 나타내고, 1은 적은 반점(예를 들어, 적은 파열)의 표준을 나타내며, 4는 광학적으로 불쾌한 많은 반점(즉, 많은 파열)의 표준을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 정성적 비교는 인간의 눈에 의해 또는 컴퓨터 구현 테스트를 통해 수행될 수 있다. 예를 들어, 카메라가 섀도우그래프가 묘사되는 반사 스크린에 일반적으로 수직으로 위치하는 반점 분석 장치가 사용될 수 있다. 카메라는 섀도우그래프의 이미지를 캡처할 수 있으며, 컴퓨팅 장치는 테스트 중인 샘플에 대한 반점 값을 얻기 위해 필요한 비교를 수행할 수 있다.
예를 들어, 본원에서 제공되는 반점 값은 크세논 아크 램프, 샘플 홀더, 프로젝션 스크린 및 디지털 카메라를 포함하는 투명 반점 분석기(CMA: Clear Mottle Analyser)를 사용하여 측정하였다. 크세논 아크 램프는 적층된 샘플의 섀도우그래프를 스크린 상에 투영하는 데 사용되며, 카메라는 생성되는 섀도우그래프의 이미지를 캡처하도록 구성된다. 이어서, 이미지를 컴퓨터 이미징 소프트웨어를 사용하여 디지털 방식으로 분석한 다음, 이를 이전에 캡처한 표준 샘플의 이미지와 비교하여 샘플의 반점을 측정하였다. CMA를 사용하여 반점을 측정하는 방법은 미국 특허 제9,311,699호에 자세히 기술되어 있으며, 이는 그의 전체 내용이 본원에서 참고로 포함된다.
상기에서 또한 개시되었던 바와 같이, 얼음꽃으로 알려진 광학적 결함은 다중층 중간층을 포함하는 유리 패널 라미네이트에서 흔히 발견된다. 삼중층 음향 PVB 라미네이트에서의 얼음꽃의 형성은 큰 벤딩 갭 및 열악한 탈기의 조합이 현장에서 얼음꽃 발달의 근본 원인으로 알려진 앞유리 및 기타 글레이징의 실제 상황을 시뮬레이션함으로써 테스트할 수 있다. 다음 단계에서는 중간층에서 얼음꽃의 형성을 측정하는 데 사용할 수 있는 얼음꽃 테스트를 설명한다. 먼저, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름 링(내경 7.5 cm; 외경 14 cm; 및 두께 0.10 mm 내지 0.18 mm)이 중앙에 배치된 30 cm x 30 cm 삼중층 중간층을 2개의 30 cm x 30 cm 유리 조각 사이에 삽입한다. 이어서, 구조물을 사전 적층한 다음 오토클레이빙한다. 생성된 라미네이트를 실온에서 48시간 동안 조절하고, 통상적인 오븐(80℃)에서 48시간 동안 베이킹한 다음 냉각한다. 이어서, 라미네이트를 육안으로 검사하여 라미네이트에서 얼음꽃 형성 속도(예를 들어, 얼음꽃 결함이 발생한 라미네이트의 백분율) 및 얼음꽃 결함을 가진 PET 링 내의 면적의 백분율을 측정할 수 있다. 또한, 라미네이트를 육안으로 검사하여 전체 라미네이트(PET 필름 영역 내부 및 외부를 모두 포함) 내에서의 얼음꽃 형성의 백분율을 측정할 수 있다.
상기 관점에서, 본 발명의 실시형태는 반점이 감소되고 얼음꽃 결함의 형성에 저항하는 중합체 중간층을 포함한다. 중합체 중간층은 제1 중합체 층(예를 들어, 코어층) 및 제2 중합체 층(예를 들어, 스킨층)을 포함할 수 있으며, 제1 중합체 층은 제2 중합체 층의 제1 면 상에 배치된다. 제2 중합체 층의 제1 면의 엠보싱 처리되지 않은 표면은 40 미크론 초과의 Rz 값으로 정의되는 표면 거칠기를 포함한다. 또한, 중합체 중간층은 1.0 미만의 반점 값을 갖는다. 일부 실시형태에서, 제2 중합체 층의 (제1 면에 대향하는) 제2 면은 또한 40 미크론 초과의 Rz 값으로 정의되는 표면 거칠기를 포함할 수 있다. 이러한 제2 중합체 층의 제2 면은 중합체 중간층의 외부 표면을 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 중합체 중간층은 제1 중합체 층의 제2 면 상에 배치되는 제3 중합체 층(예를 들어, 스킨층)을 갖는 중간층일 수 있으며, 따라서 제2 및 제3 중합체 층은 제1 중합체 층을 샌드위치시킨다. 일부 실시형태에서, 제3 중합체 층의 제1 면 및/또는 제2 면은 또한 40 미크론 초과의 Rz 값으로 정의되는 표면 거칠기를 포함할 수 있다. 제3 중합체 층의 제1 면은 제1 중합체 층과 접촉할 수 있는 반면, 제3 중합체 층의 (제1 면에 대향하는) 제2 면은 중간층의 외부 표면을 형성할 수 있다. 제2 및 제3 중합체 층의 이러한 전술된 표면 거칠기는 용융 파괴에 의해 형성되는 규칙적인 패턴을 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 제2 중합체 층(즉, 스킨층 중 하나)의 제1 표면 및/또는 제2 표면의 표면 거칠기는 용융 파괴에 의해 형성된다. 일부 실시형태에서, Rz 값으로 정의되는 표면 거칠기는 40, 50, 60, 또는 70 미크론을 초과하고/하거나, Rz 값은 40 내지 70 미크론, 40 내지 60 미크론, 40 내지 50 미크론, 50 내지 70 미크론, 50 내지 60 미크론, 또는 60 내지 70 미크론일 것이다. 일부 실시형태에서, 제2 및 제3 중합체 층(즉, 스킨층)의 제1 면 및 제2 면의 각각의 표면은 상기에서 논의된 표면 거칠기로 형성될 수 있다. 이러한 표면 거칠기 외에도, 중간층은, 일부 실시형태에서, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 또는 0.5 미만의 반점 값을 가질 수 있고/있거나, 반점 값은 0.0 내지 1.0, 0.25 내지 1.0, 0.5 내지 1.0, 0.5 내지 0.9, 0.5 내지 0.8일 수 있다. 또한, 중합체 중간층을 한 쌍의 유리 패널 사이에 적층하여 다중층 패널을 형성하는 경우, 다중층 패널은 본질적으로 얼음꽃 형성이 없을 수 있다.
또한, 또는 이와 함께, 중합체 중간층은 제1 중합체 층(예를 들어, 코어층) 및 제2 중합체 층(예를 들어, 스킨층)을 포함할 수 있으며, 제1 중합체 층은 제2 중합체 층의 제1 면 상에 배치된다. 제2 중합체 층의 제1 면의 비-엠보싱 표면은 500 미크론 초과의 RSM 값으로 정의되는 표면 거칠기를 포함한다. 또한, 중합체 중간층은 1.0 미만의 반점 값을 갖는다. 일부 실시형태에서, 제2 중합체 층의 제1 면은 제1 중합체 층과 접촉할 수 있다. 또한, 제2 중합체 층의 (제1 면에 대향하는) 제2 면은 또한 500 미크론 초과의 Rsm 값으로 정의되는 표면 거칠기를 포함할 수 있다. 이러한 제2 중합체 층의 제2 면은 중간층의 외부 표면을 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 중합체 중간층은 제1 중합체 층의 제2 면 상에 배치되는 제3 중합체 층(예를 들어, 스킨층)을 갖는 중간층일 수 있으며, 따라서 제2 및 제3 중합체 층은 제2 중합체 층을 샌드위치시킨다. 일부 실시형태에서, 제3 중합체 층의 제1 면 및/또는 제2 면은 또한 500 미크론 초과의 Rsm 값으로 정의되는 표면 거칠기를 포함할 수 있다. 제3 중합체 층의 제1 면은 제1 중합체 층과 접촉할 수 있는 반면, 제3 중합체 층의 (제1 면에 대향하는) 제2 면은 중간층의 외부 표면을 형성할 수 있다. 제2 및 제3 중합체 층의 이러한 전술된 표면 거칠기는 용융 파괴에 의해 형성되는 규칙적인 패턴을 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 제2 중합체 층(즉, 스킨층)의 제1 면의 표면의 표면 거칠기는 용융 파괴와 같은 비엠보싱 공정에 의해 형성된다. 일부 실시형태에서, Rsm 값으로 정의되는 표면 거칠기는 400, 500, 600, 700 또는 800 미크론 초과일 것이고/것이거나, Rsm 값은 400 내지 800 미크론, 500 내지 800 미크론, 400 내지 700 미크론, 500 내지 700 미크론, 400 내지 600 미크론, 500 내지 600 미크론, 600 내지 700 미크론, 600 내지 700 미크론, 또는 700 내지 800 미크론이다. 일부 실시형태에서, 제2 및 제3 중합체 층(즉, 스킨층)의 제1 면 및 제2 면의 각각의 표면은 상기에서 논의된 표면 거칠기로 형성될 수 있다. 이러한 표면 거칠기 외에도, 중간층은, 일부 실시형태에서, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 또는 0.5 미만의 반점 값을 가질 수 있고/있거나, 반점 값은 0.0 내지 1.0, 0.25 내지 1.0, 0.5 내지 1.0, 0.5 내지 0.9, 또는 0.5 내지 0.8이다. 또한, 중합체 중간층을 한 쌍의 유리 패널 사이에 적층하여 다중층 패널을 형성하는 경우, 다중층 패널은 본질적으로 얼음꽃 형성이 없을 수 있다.
전술한 중합체 중간층은 공압출 공정의 온도 속성을 제어함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시형태는 광학적 결함의 형성에 저항하는 중합체 중간층을 형성하는 방법을 포함한다. 이러한 방법은 공압출 다이를 통해 제1 중합체 층(예를 들어, 코어층)을 압출하는 단계를 포함한다. 추가의 단계는 공압출 다이를 통해 제2 중합체 층(예를 들어, 스킨층)을 압출하는 단계를 포함한다. 제2 중합체 층의 압출 단계 동안, 제2 중합체 층은 공압출 다이의 다이 립과 접촉한다. 추가의 단계는 공압출 다이를 통해 제3 중합체 층(예를 들어, 또 다른 스킨층)을 압출하는 단계를 포함한다. 압출 단계에서, 제1 중합체 층은 제2 중합체 층과 제3 중합체 층 사이에 위치되고, 제2 중합체 층의 제1 면 상에 배치된다. 제2 중합체 층의 압출 단계 동안, 제2 중합체 층의 제1 면의 표면은 용융 파괴에 의한 표면 거칠기로 형성된다. 압출 단계 동안, 다이 립의 온도는 제1 중합체의 온도보다 적어도 10℃ 이상 더 높다. 또한, 압출 단계에서, 중합체 중간층은 1.0 미만의 반점 값을 갖는다.
상기 공정은 또한 제2 및/또는 제3 중합체 층(예를 들어, 스킨층)을 형성하는 용융물 스트림과 다른 온도로 공압출기를 통해 압출되는 제1 중합체 층(예를 들어, 코어층)을 형성하는 용융물 스트림으로 설명될 수 있다. 따라서, 중합체 층의 압출 단계 동안, 제2 중합체 층의 제1 면의 표면은 용융 파괴에 의한 표면 거칠기(예를 들어, 상기에서 논의된 Rz 및/또는 Rsm 값)로 형성된다. 특히, 이러한 용융 파괴는 제2 중합체 층을 형성하는 용융물 스트림과 접촉하는 다이 립의 온도를 제어함으로써 제어될 수 있다. 따라서, 제1 중합체 층(즉, 다이 립과 접촉하지 않는 코어층)과 제2 중합체 층(즉, 다이 립과 접촉하는 스킨층) 사이의 온도 차이는 압출 단계 동안에 제어될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에서, 얼음꽃 형성의 유익한 감소에 필요한 제2 중합체 층(즉, 스킨층)의 제1 면의 표면의 필수 표면 거칠기(예를 들어, 40 미크론 초과의 Rz 및/또는 500 미크론 초과의 Rsm)는 중합체 층이 다이에서 배출될 때 다이 립의 온도가 제 1 중합체 층(즉, 코어 층)을 형성하는 데 사용되는 용융물 스트림의 온도를 적어도 10℃ 이상 초과하도록 보장함으로써 중간층에 대해 반점을 낮게 유지하면서 달성할 수 있다. 제2 중합체 층의 제2 표면은 또한 상기에서 논의된 바와 유사한 방식으로(즉, 공압출기의 다이 립의 온도를 제어함으로써) 용융 파괴 통한 표면 거칠기로 형성될 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 제1 및 제2 중합체 층을 압출할 때, 본 발명의 실시형태는 중합체 중간층이 1.0 미만의 반점 값을 갖도록 제공한다. 또한, 중합체 중간층을 한 쌍의 유리 패널 사이에 적층하여 다중층 패널을 형성하는 경우, 다중층 패널은 본질적으로 얼음꽃 형성이 없을 수 있다.
일부 실시형태에서, 제3 중합체 층(즉, 중간층의 나머지 스킨층)의 제1 및/또는 제2 면은 또한 용융 파괴에 의해 형성되는 규칙적인 패턴 표면 거칠기로 형성될 수도 있다. 제3 중합체 층의 표면(들) 상의 이러한 용융 파괴는, 상기에서 논의된 바와 유사한 방식으로, 제3 중합체 층을 형성하는 용융물 스트림과 접촉하는 다이 립의 온도를 제어함으로써 제어될 수 있다.
예를 들어, 다이 립 중 하나 또는 둘 모두의 온도는 압출 공정 동안 제1 용융물 스트림의 온도 및/또는 제1 중합체 층(즉, 코어층)의 온도보다 적어도 10℃, 20℃, 30℃, 40℃, 또는 50℃ 이상 더 높을 수 있다. 또한, 또는 이와 관련하여, 다이 립 중 하나 또는 둘 모두의 온도는 제2 및/또는 제3 중합체 층(즉, 스킨층)의 압출 동안 160℃를 초과할 수 있다. 일부 실시형태에서, 다이 립 중 하나 또는 둘 모두의 온도는 제2 및/또는 제3 중합체 층의 압출 단계 동안 170℃, 180℃, 190℃, 200℃, 또는 210℃를 초과하고/하거나, 다이 립 중 하나 또는 둘 모두의 온도는 제2 및/또는 제3 중합체 층의 압출 단계 동안 160℃ 내지 210℃, 160℃ 내지 200℃, 170℃ 내지 200℃, 180℃ 내지 200℃, 190℃ 내지 210℃, 또는 200℃ 내지 210℃이다. 제1 중합체 층(즉, 코어층)을 형성하는 데 사용되는 제1 용융물 스트림의 온도는 제1 중합체 층(예를 들어, 코어층)의 압출 단계 동안 140℃ 내지 170℃일 수 있다.
본 발명의 중간층을 압출하는 동안, 제2 및 제3 중합체 층의 표면(즉, 스킨층) 상에 형성되는 규칙적인 패턴 표면 거칠기는 다이 립의 온도를 제어함으로써 제어될 수 있는 반면, 생성되는 중간층의 반점은 제1 중합체 층(즉, 코어층)을 형성하는 데 사용되는 다이 립의 온도 차이 및 제1 용융물 스트림의 온도를 제어함으로써 제어될 수 있다. 이러한 온도 차이를 조절하면 스킨층과 코어층 사이의 유변학적 유사성을 향상시켜 중간층의 반점 특성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 중간층의 압출 단계 동안, 다이 립 중 하나 또는 둘 모두와 제1 용융물 스트림의 온도 사이의 온도 차이는 적어도 10℃, 20℃, 30℃, 40℃, 또는 50℃ 및/또는 50℃, 40℃, 30℃, 20℃, 10℃, 또는 5℃ 이하일 수 있다. 유사하게, 일부 실시형태에서, 중간층의 압출 단계 동안, 다이 립 중 하나 또는 둘 모두와 제1 용융물 스트림의 온도 사이의 온도 차이는 5℃ 내지 50℃, 10℃ 내지 50℃, 10℃ 내지 40℃, 10℃ 내지 30℃, 10℃ 내지 20℃, 20℃ 내지 50℃, 20℃ 내지 40℃, 20℃ 내지 30℃, 30℃ 내지 50℃, 30℃ 내지 40℃, 또는 40℃ 내지 50℃일 수 있다.
전술한 중간층의 바람직한 반점 값(예를 들어, 1.0 미만)은 스킨층 중 하나(예를 들어, 제2 또는 제3 중합체 층) 및 코어층(예를 들어, 제1 중합체 층) 중 하나에 대한 특정 델타 G' 값 및/또는 델타 G' 범위와 연관될 수 있다. 델타 G'는 2개의 층의 저장 모듈러스 값 사이의 차이이다. 저장 모듈러스는 변형에 대한 물질의 저항을 나타내는 척도이며, 일반적으로 파스칼(Pa) 단위로 제공된다. 본원에서 기술되는 중간층의 각각의 층에 대한 저장 모듈러스는 ASTM D-4065에 따라 측정할 수 있다. 예를 들어, 저장 모듈러스 값은 TA DHR-2 유변학 기기를 사용하는 것과 같은 동적 기계적 열 분석(DMTA: Dynamic Mechanical Thermal Analysis)을 사용하여 얻을 수 있다. 중합체 층의 샘플을 테스트 셀 내에서 클램핑하여 장력 상태로 배치할 수 있다. 테스트 셀의 온도는 초기에 75℃로 설정할 수 있다. 정현파 인장 변형(sinusoidal tensile strain)을 다양한 온도 범위에 걸쳐 소정 주파수에서 샘플에 가하고 생성되는 응력 반응을 측정할 수 있다. 예를 들어, 정현파 인장 변형을 1 Hz에서 샘플에 가하는 동시에 샘플의 온도를 20℃에서 200℃로 이동시킬 수 있다. 온도 상승 속도는 분당 약 3℃일 수 있으며, 10초마다 데이터(예를 들어, 샘플의 응력)를 수집할 수 있다. 저장 모듈러스는 응력 대 변형률의 비율로부터 얻을 수 있으며, 소정 샘플에 대한 저장 모듈러스 값은 일반적으로 샘플에 적용되는 온도에 따라 달라질 수 있다다는 것을 이해해야 한다. 진동 인장 변형의 경우, 저장 모듈러스는 복소 모듈러스의 실수 부분이다. 스킨층 중 하나와 코어층에 대한 저장 모듈러스 값을 구하면, 이러한 저장 값들 사이의 차이를 계산하여 델타 G' 값을 구할 수 있다.
본 발명의 실시형태는 광학 결함의 형성에 저항하는 중합체 중간층 및/또는 중합체 중간층을 제조하는 방법을 포함하며, 이러한 중합체 중간층은 바람직한 델타 G' 값을 갖는 중합체 층을 갖는다. 예를 들어, 본 발명의 실시형태는 하기 방법에 따라 형성되는 중합체 중간층을 포함할 수 있다. 하나의 단계는 공압출 다이를 통해 제1 중합체 층(예를 들어, 코어층)을 압출하는 단계를 포함한다. 추가의 단계는 공압출 다이를 통해 제2 중합체 층(예를 들어, 스킨층)을 압출하는 단계를 포함한다. 추가의 단계는 공압출 다이를 통해 제3 중합체 층(예를 들어, 스킨층)을 압출하는 단계를 포함한다. 압출 단계에서, 제1 중합체 층은 제2 중합체 층과 제3 중합체 층 사이에 위치된다. 제1 중합체 층의 압출 단계 동안, 제1 중합체 층은 제1 저장 모듈러스 값을 갖는다. 제2 중합체 층의 압출 단계 동안, 제2 중합체 층은 제2 저장 모듈러스 값을 갖는다. 제1 저장 모듈러스 값과 제2 저장 모듈러스 값 사이의 차이(즉, 델타 G' 값)는 약 45,000 Pa 미만일 수 있다. 상기 제1 저장 모듈러스 값과 상기 제2 저장 모듈러스 값의 차이(즉, 델타 G' 값)는 약 45,000 Pa 미만일 수 있다. 압출 단계에서, 중합체 중간층은 1.0 미만의 반점 값을 갖는다.
본 발명의 실시형태는 중간층이, 공압출 장치를 통해 중간층을 공압출하는 동안 측정하였을 때, 스킨층 중 하나(예를 들어, 제2 또는 제3 중합체 층)와 코어층(예를 들어, 제1 중합체 층) 사이에서 60,000 Pa 미만, 55,000 Pa 미만, 50,000 Pa 미만, 45,000 Pa 미만, 40,000 Pa 미만, 35,000 Pa 미만, 30,000 Pa 미만, 25,000 Pa 미만, 20,000 Pa 미만, 15,000 Pa 미만, 10,000 Pa 미만, 또는 5,000 Pa 미만의 델타 G' 값을 갖도록 제공할 수 있다. 일부 실시형태에서, 스킨층 중 하나와 코어층 사이의 델타 G' 값은 5,000 내지 60,000 Pa, 5,000 내지 50,000 Pa, 5,000 내지 40,000 Pa, 5,000 내지 30,000 Pa, 10,000 내지 50,000 Pa, 10,000 내지 40,000 Pa, 10,000 내지 30,000 Pa, 15,000 내지 50,000 Pa, 15,000 내지 40,000 Pa, 15,000 내지 30,000 Pa, 20,000 내지 50,000 Pa, 20,000 내지 40,000 Pa, 또는 20,000 내지 30,000 Pa일 수 있다.
실시예 1
각각의 중간층이 한 쌍의 스킨층 사이에 삽입된 코어층을 포함하는 2개의 삼중층 중간층을 형성하였다. 스킨층을 형성하는 데 사용된 다이의 립의 립 온도를 제어함으로써 스킨층을 규칙적인 용융 파괴 패턴으로 형성하였다. 스킨층은 단일 모드 분자량 분포 및 3.0 미만의 다분산도 지수를 갖는 PVB 수지로부터 형성하였다. 스킨층 수지는 38 phr의 가소제뿐만 아니라, 필요에 따라 접착 조절제 및 UV 안정화제를 포함하였다. 코어층 수지는 PVB를 포함하였으며, 75 phr의 가소제뿐만 아니라, 필요에 따라 접착 조절제 및 UV 안정화제를 포함하였다. 중간층은 공압출 공정을 통해 형성하였다. 압출 단계 동안의 핫 다이 립 갭은 다이 립 볼트가 30% 출력으로 작동하는 경우 41 mil(1.04 mm)로 설정하였다. 압출 속도는 550 lb/hr(250 kg/hr)로 설정하였다. 용융 파이프, EAMF 필터, 스킨층용 다이 립, 및 바디 온도는 204℃로 설정하였다. 코어층의 코어 용융 온도는 170℃ 내지 180℃로 설정하였다.
삼중층 중간층의 제1 층인 EX1-IIL1을 삼중층 중간층의 제2 층인 EX2-IIL2보다 낮은 표면 거칠기로 형성하였다. 각각의 EX1-IIL1 및 EX1-IIL2의 두 외측면 모두(즉, 관련 스킨층의 외부 표면 모두)에 대한 표면 거칠기 측정값은 아래 표 1에 제공되어 있다. MD(machine direction)는 세로 방향의 표면 거칠기를 지칭하는 반면, CMD(cross-machine direction)는 가로 방향의 표면 거칠기를 지칭한다. 각각의 삼중층 중간층에 대한 반점도 또한 측정하였다.
　 제1 면 제2 면 　
　 Rz MD Rsm MD Rz CMD Rsm CMD Rz MD Rsm MD Rz CMD Rsm CMD 반점
EX1-IIL1 52.0 629.7 55.7 534.7 47.7 673.6 49.6 446.5 <1.0
EX1-IIL2 63.7 825.6 60.4 516.4 58.3 709.1 61.0 403.1 >1.0
실시예 1의 데이터에 나타난 바와 같이, 용융 파괴에 의해 부여된 스킨층의 규칙적인 패턴 표면 거칠기를 제어함으로써 바람직한 반점 값(예를 들어, 1.0 미만의 반점 값)을 얻었다. 특히, 40 내지 60 미크론의 Rz 및/또는 400 내지 700 미크론의 Rsm의 표면 거칠기 값을 갖는 스킨층, 예를 들어, EX1-IIL1을 갖는 삼중층 중간층은 삼중층 중간층이 1.0 미만의 바람직한 반점 값을 갖도록 제공한다. 대조적으로, 60 미크론 초과의 Rz 및/또는 800 미크론 초과의 Rsm의 표면 거칠기 값을 갖는 스킨층을 갖는 삼중층 중간층은 이러한 중간층이 1.0 초과의 바람직하지 않은 반점 값을 갖는 것으로 나타났다.
실시예 2
실시예 1의 EX1-IIL1 및 EX1-IIL2에 대해 전술한 동일한 공정에 따라 2개의 본 발명의 삼중층 중간층(실시예 2 본 발명의 중간층: EX2-IIL1 및 EX2-IIL2)을 형성하였다. 이와 같이, 각각의 본 발명의 중간층 EX2-IIL1 및 EX2-IIL2는 한 쌍의 스킨층 사이에 삽입된 코어층을 포함하였으며, 스킨층을 형성하는 데 사용된 다이의 립의 립 온도를 제어함으로써 스킨층을 규칙적인 용융 파괴 패턴으로 형성하였다. 생성된 본 발명의 삼중층 중간층 EX2-IIL1 및 EX2-IIL2는 40 내지 60 미크론의 Rz 및 400 내지 700 미크론의 Rsm의 표면 거칠기 값뿐만 아니라 1.0 미만의 반점 값을 포함하였다.
2개의 대조용 삼중층 중간층(실시예 2 대조용 중간층: EX2-CIL1 및 EX2-CIL2)은 엠보싱을 사용하여 스킨층 상에 표면 거칠기를 형성하는 표준 선행 기술 공정을 사용하여 형성하였다. 본 발명의 중간층과는 대조적으로, 대조용 중간층의 스킨층의 표면은 용융 파괴에 의해 형성되지 않았다. 대신에, 대조용 중간층은 엠보싱에 의해 형성된 스킨층 상에 표면 패턴을 포함하였다.
하기에 나타낸 표 2는 EX2-IIL1, EX2-IIL2, EX2-CIL1 및 EX2-CIL2 각각에 대해 측정된 반점 값을 예시한다. 이러한 반점 값은 중간층의 형성시(예를 들어, 0시간), 및 중간층이 형성된 후 35일 후에 측정하였다. 표 2는 또한 본 발명 중간층 및 대조용 중간층의 평균 반점 값을 예시한다.
　 0시간 35일
EX2-IIL1 0.63 0.83
EX2-IIL2 0.53 0.78
평균 0.58 0.81
EX2-CIL1 0.73 1.17
EX2-CIL2 0.83 1.14
평균 0.78 1.16
실시예 2의 데이터에 나타난 바와 같이, 용융 파괴에 의해 부여된 스킨층의 규칙적인 패턴 표면 거칠기를 제어함으로써 우수하고 매우 바람직한 반점 값(예를 들어, 1.0 미만의 반점 값)을 얻을 수 있다. 이러한 반점 값은 본 발명의 중간층 EX2-IIL1 및 EX2-IIL2 각각에 대해 형성 시에 및 형성 후 35일 후에 1.0 미만으로 최적으로 유지되었다. 이에 반해, 대조용 중간층 EX2-CIL1 및 EX2-CIL2(엠보싱에 의해 형성된 표면 거칠기 포함)는 형성 시에는 1.0 미만의 반점 값을 포함하였지만, 대조용 중간층은 35일 후에는 1.0 초과의 바람직하지 않은 반점 값을 가졌다.
실시예 3
실시예 1의 EX1-IIL1 및 EX1-IIL2에 대해 전술한 동일한 공정에 따라 10개의 본 발명의 삼중층 중간층(실시예 3 본 발명의 중간층: EX3-IIL1, EX3-IIL2, …, EX3-IIL10)을 형성하였다. 이와 같이, 각각의 본 발명의 중간층 EX3-IIL1 내지 EX3-IIL10는 한 쌍의 스킨층 사이에 삽입된 코어층을 포함하였으며, 스킨층을 형성하는 데 사용된 다이의 립의 립 온도를 제어함으로써 스킨층을 규칙적인 용융 파괴 패턴으로 형성하였다. 생성된 본 발명의 삼중층 중간층 EX3-IIL1 내지 EX3-IIL10는 40 내지 60 미크론의 Rz 및 400 내지 700 미크론의 Rsm 값의 표면 거칠기 값뿐만 아니라 1.0 미만의 반점 값을 포함하였다.
또한, 10개의 대조용 삼중층 중간층(실시예 3 대조용 중간층: EX3-CIL1, EX3-CIL2, …, EX3-CIL10)은 엠보싱을 사용하여 스킨층 상에 표면 거칠기를 형성하는 표준 선행 기술 공정을 사용하여 형성하였다. 본 발명의 중간층과는 대조적으로, 대조용 중간층의 스킨층의 표면은 용융 파괴에 의해 형성되지 않았다. 대신에, 대조용 중간층은 엠보싱에 의해 형성된 스킨층 상에 표면 패턴을 포함하였다.
본 발명의 삼중층 중간층 및 대조용 중간층을 각각 전술한 얼음꽃 테스트에 따라 테스트하였다. 특히, 본 발명의 삼중층 중간층(EX3-IIL1, EX3-IIL2, ..., EX3-IIL10)으로 형성된 라미네이트 중 어느 것도 얼음꽃 형성을 나타내지 않았다. 구체적으로, 도 6은 한 쌍의 유리 시트 사이에 적층된 본 발명의 삼중층 중간층(EX3-IIL1, EX3-IIL2, ..., EX3-IIL10) 중 하나를 각각 포함하는 라미네이트 스택의 사진이다. 도시된 바와 같이, 이러한 라미네이트 중 어느 것도 얼음꽃 형성을 나타내지 않는다. 대조적으로, 대조용 삼중층 중간층(EX3-CIL1, EX3-CIL2, ..., EX3-CIL10)으로 형성된 각각의 라미네이트는 대조용 삼중층 중간층으로 형성된 라미네이트 스택의 사진인 도 7에 도시된 바와 같이 다양한 정도의 얼음꽃 형성을 포함하는 것으로 밝혀졌다. 구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 대조용 삼중층 중간층으로 형성된 라미네이트의 하부 부분은 얼음꽃 형성을 포함하는 것으로 밝혀졌다.
실시예 4
실시예 1의 EX1-IIL1 및 EX1-IIL2에 대해 전술한 동일한 공정에 따라 2개의 본 발명의 삼중층 중간층(실시예 4 본 발명의 중간층: EX4-IIL1 및 EX4-IIL2)을 형성하였다. 이와 같이, 각각의 본 발명의 중간층 EX4-IIL1 및 EX4-IIL2는 한 쌍의 스킨층 사이에 삽입된 코어층을 포함하였으며, 스킨층을 형성하는 데 사용된 다이의 립의 립 온도를 제어함으로써 스킨층을 규칙적인 용융 파괴 패턴으로 형성하였다. 생성된 본 발명의 삼중층 중간층 EX4-IIL1 및 EX4-IIL2는 40 내지 60 미크론의 Rz 및/또는 400 내지 700 미크론의 Rsm의 표면 거칠기 값뿐만 아니라 1.0 미만의 반점 값을 포함하였다.
2개의 엠보싱된 대조용 삼중층 중간층(실시예 4 대조용 중간층: EX4-CIL1 및 EX4-CIL2)은 엠보싱을 사용하여 스킨층 상에 표면 거칠기를 형성하는 표준 선행 기술 공정을 사용하여 형성하였다. 본 발명의 중간층과는 대조적으로, 대조용 중간층의 스킨층의 표면은 용융 파괴에 의해 형성되지 않았다. 대신에, 대조용 중간층은 엠보싱에 의해 형성된 스킨층 상에 표면 패턴을 포함하였다.
또한, 2개의 랜덤 용융 파괴 대조용 삼중층 중간층(실시예 4 대조용 중간층: EX4-RIL1 및 EX4-RIL2)을 선행 기술 공정을 사용하여 형성하였다. 본 발명의 중간층과는 대조적으로, 대조용 중간층의 스킨층의 표면은 용융 파괴에 의해 규칙적인 패턴의 표면 거칠기로 형성되지 않았다. 대신에, 랜덤 대조용 중간층은 용융 파괴에 의해 형성된 스킨층 상에 랜덤 표면 패턴을 포함하였다.
각각의 중간층 샘플을 진공 백 탈기 후에 광 투과율에 대해 테스트하였다. 진공 백 탈기는 오토클레이빙의 최종 단계 전에 샘플로부터 공기를 배출시키는 데 사용되는 기술이다. 이는 상업적 작업에서 오토클레이브 수율을 개선하기 위해 자주 사용될 수 있다. 각각의 중간층 샘플을 2개의 유리판 사이에 놓고 적층하여 적층 패널을 형성하였다. 각각의 샘플 중 하나는 편평한 비형상화(non-shaped) 유리 패널(표 3에서 "비형상화"로 지칭됨)로 적층된 반면, 각각의 샘플 중 다른 하나는 형상화된(예를 들어, 곡선형) 유리 패널(표 3에서 "형상화"로 지칭됨)로 적층되었다는 점에 유의해야 한다. 이어서, 적층 패널을 탄성 고무 백에 넣은 다음, 백에 연결된 진공 호스를 사용하여 진공을 배기하였다. 진공 상태에서 백을 약 50℃의 온도에서 60분 동안 유지한 다음 120℃에서 20분 동안 유지하였다. 이어서, 백을 냉각하고, 생성된 패널을 회수한 다음, 최종 마무리를 위해 오토클레이브에 넣었다.
진공 백 탈기 후 오토클레이빙 전에 광 투과율을 백분율로 측정하였다. 낮은 광투과 백분율 값은 부적절한 탈기를 나타내는 반면, 높은 광투과 백분율 값은 허용 가능한 탈기를 나타낸다. 분광 광도계를 사용하여 광 투과율에 대해 테스트하였다. 각각의 라미네이트를 라미네이트 전체에 분산된 위치에서 8회 테스트하고, 표 3에 표시된 바와 같이, 8개의 결과를 평균하여 광 투과율 값을 제공하였으며, 여기서 LT는 광 투과율이다.
처리 비형상화 형상화
샘플 EX4-IIL1 EX4-RIL1 EX4-CIL1 EX4-IIL2 EX4-RIL2 EX4-CIL2
평균 LT 85% 70-75% 98-100% 81% 60-70 90-98%
상기 표 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 2개의 엠보싱 처리된 대조용 삼중층 중간층 EX4-CIL1 및 EX4-CIL2는 최고의 광 투과 특성(가장 높은 광 투과 백분율, 이는 더 좋거나 허용가능한 탈기를 나타냄)을 나타내었지만, 랜덤 대조용 삼중층 중간층 EX4-RIL1 및 EX4-RIL2는 가장 낮거나 최악의 광 투과 특성(허용 불가능한 탈기를 나타내는 가장 낮은 광 투과 백분율)을 나타내었다. 2개의 본 발명의 삼중층 중간층 EX4-IIL1 및 EX4-IIL2는 2개의 랜덤 대조용 삼중층 중간층 EX4-RIL1 및 EX4-RIL2에 비해 개선된 광 투과 특성(즉, 허용 가능한 탈기를 나타내는 개선되거나 더 높은 광 투과 백분율)을 나타내었다. 이와 같이, 본 실시예는 본 발명의 삼중층 중간층이 표준 진공 백 탈기 공정을 통해 적절하게 탈기될 수 있는 반면, 랜덤 용융 파괴 패턴으로 형성된 랜덤 삼중층 중간층은 이러한 표준 진공 백 탈기 공정을 통해 적절하게 탈기될 수 없음을 보여준다. 구체적으로, 랜덤 삼중층 중간층은 또한 적절하게 탈기하기 위해 (대조용 삼중층 중간층과 마찬가지로) 엠보싱 처리하여야 하는 반면, 본 발명의 삼중층 중간층은 적절한 탈기를 위해 추가로 엠보싱 처리할 필요가 없다.
실시예 5
4개의 중합체 층을 형성하였다(실시예 5 중합체 층: EX5-PL1, EX5-PL2, EX5-PL3, 및 EX5-PL4). 이어서, 실시예 5 중합체 층을 하기에서 논의되는 바와 같이 ASTM D-4065에 따라 테스트하여 다양한 온도에서 중합체 층에 대한 저장 모듈러스 값을 측정하였다. 이러한 저장 모듈러스 값을 측정한 후, 델타 G' 값을 계산하여 EX5-PL4를 EX5-PL1, EX5-PL2, 및 EX5-PL3와 각각 비교하였다.
EX5-PL1, EX5-PL2, 및 EX5-PL3 중합체 층의 경우, PVB 수지와 38 phr의 가소제를 혼합하여 이러한 중합체 층을 형성하였다. EX5-PL1 중합체 층의 수지는 150K 달톤의 분자량을 가졌던 반면, EX5-PL2 및 EX5-PL3 중합체 층의 수지는 160K 달톤의 분자량을 가졌다.
EX5-PL4 중합체 층의 경우, 중합체 층은 PVB와 75 phr의 가소제를 포함하였다. EX5-PL4 중합체 층의 수지는 250 내지 300K 달톤의 분자량을 가졌다. 전술한 실시예 5 중합체 층의 조성을 고려할 때, EX5-PL4는 일반적으로 음향 삼중층 중간층의 코어층에 해당하는 반면, EX5-PL1, EX5-PL2, 및 EX5-PL3은 일반적으로 음향 삼중층 중간층의 스킨층에 해당하였다.
전술한 바와 같이 동적 기계적 열 분석(DMTA)을 사용하여 실시예 5 중합체 층 각각에 대한 저장 모듈러스 값을 얻었다. 이어서, 아래 표 4에 표시된 다양한 온도에서 중합체 층에 대한 저장 모듈러스 값을 얻었다. EX5-PL1 및 EX5-PL2 중합체 층의 경우, 140℃ 내지 200℃의 온도에 대해 10도 간격으로 저장 모듈러스 값을 얻었다. EX5-PL3 중합체 층의 경우, 200℃의 온도에 대한 저장 모듈러스 값을 얻었다. EX5-PL4 중합체 층의 경우, 170℃ 및 180℃의 온도에 대한 저장 모듈러스 값을 얻었다.
실시예 5 중합체 층에 대한 저장 모듈러스 값을 얻은 후, EX5-PL1, EX5-PL2 및 EX5-PL3 각각과 비교하여 EX5-PL4에 대한 이러한 저장 모듈러스 값 사이의 차이를 계산하여 (표시된 온도에서) 이러한 샘플에 대한 델타 G' 값을 얻었다. 얻은 델타 G' 값은 아래 표 4에 제공되어 있다. 델타 G' 값은 EX5-PL4의 저장 모듈러스 값에서 EX5-PL1, EX5-PL2, 및/또는 EX5-PL3의 저장 모듈러스 값을 각각 차감하여 얻은 값임을 알 수 있다. 따라서, 양의 델타 G' 값은 EX5-PL4 중합체 층(즉, 코어층)이 EX5-PL1, EX5-PL2, 및/또는 EX5-PL3 중합체 층(즉, 스킨층)보다 상대적으로 더 연질이라는 것을 나타낸다. 대조적으로, 음의 델타 G' 값은 EX5-PL4 중합체 층이 EX5-PL1, EX5-PL2, 및/또는 EX5-PL3 중합체 층보다 상대적으로 더 강성이라는 것을 나타낸다.
반점 　 　≤ 1.0 　≤ 1.0 ≤ 1.0 ≤ 1.0 ≤ 1.0 > 1.0 　> 1.0
EX5-PL1 온도(℃) 200 190 180 170 160 150 140
EX5-PL4, 180℃ 델타 G' (Pa) -8.68E+03 -4.57E+03 2.56E+03 1.40E+04 2.96E+04 5.04E+04 7.58E+04
EX5-PL4, 170℃ 델타 G' (Pa) -8.64E+03 -4.52E+03 2.61E+03 1.40E+04 2.97E+04 5.05E+04 7.59E+04
반점 　 　≤ 1.0 　≤ 1.0 　≤ 1.0 ≤ 1.0 ≤ 1.0 > 1.0 > 1.0
EX5-PL2 온도 (℃) 200 190 180 170 160 150 140
EX5-PL4, 180℃ 델타 G' (Pa) 10689.4 14440.6 20735.8 30040.25 42182.95 59334.2 83793.2
EX5-PL4, 170℃ 델타 G' (Pa) 10735.1 14486.3 20781.5 30085.95 42228.65 59379.9 83838.9
반점 　 ≤ 1.0
EX5-PL3 온도 (℃) 200
EX5-PL4, 180℃ 델타 G' (Pa) -3421
EX5-PL4, 170℃ 델타 G' (Pa) -3375.3
표 4에 나타나 있는 바와 같이, EX5-PL1 및 EX5-PL4 중합체 층을 비교하였을 때 얻은 델타 G' 값은 EX5-PL1 중합체 층의 DMTA 테스트 온도가 약 160℃ 이상(그리고 EX5-PL4 중합체 층의 온도는 약 170℃ 또는 180℃)인 경우 약 30,000 Pa 이하였다. EX5-PL1 및 EX5-PL4 중합체 층으로 형성된 중간층의 반점 값은 EX5-PL1 중합체 층의 DMTA 테스트 온도가 약 160℃ 이상인 경우 1.0 이하인 것으로 추정되었다. 대조적으로, EX5-PL1 중합체 층 및 EX5-PL4 중합체 층으로 형성된 중간층의 반점 값은 EX5-PL1 중합체 층의 DMTA 테스트 온도가 160℃ 미만일 때 1.0을 초과하는 것으로 추정되었다. 이와 같이, 표 4의 델타 G' 값 및 그에 상응하는 추정된 반점 값은 EX5-PL1 및 EX5-PL4 중합체 층으로 형성된 중간층이 델타 G' 값이 약 30,000 Pa 이하였을 때 바람직한 반점 값(즉, 1.0 이하)을 갖는다는 것을 보여준다. 대조적으로, 표 4는 델타 G' 값이 약 50,000 Pa 이상일 때 EX5-PL1 및 EX5-PL4 중합체 층으로 형성된 중간층이 바람직하지 않은 반점 값(즉, 1.0 초과)을 갖는다는 것을 보여준다.
표 4에 추가로 나타나 있는 바와 같이, EX5-PL2 및 EX5-PL4 중합체 층을 비교하였을 때 얻은 델타 G' 값은 EX5-PL2 중합체 층의 DMTA 테스트 온도가 약 160℃ 이상(그리고 EX5-PL4 중합체 층의 온도는 약 170℃ 또는 180℃)인 경우 약 42,000 Pa 이하였다. EX5-PL2 및 EX5-PL4 중합체 층으로 형성된 중간층의 반점 값은 EX5-PL2 중합체 층의 DMTA 테스트 온도가 약 160℃ 이상인 경우 1.0 이하인 것으로 추정되었다. 대조적으로, EX5-PL2 중합체 층 및 EX5-PL4 중합체 층으로 형성된 중간층의 반점 값은 EX5-PL2 중합체 층의 DMTA 테스트 온도가 160℃ 미만일 때 1.0을 초과하는 것으로 추정되었다. 이와 같이, 표 4의 델타 G' 값 및 그에 상응하는 추정된 반점 값은 EX5-PL2 및 EX5-PL4 중합체 층으로 형성된 중간층이 델타 G' 값이 약 42,000 Pa 이하였을 때 바람직한 반점 값을 갖는다는 것을 보여준다. 대조적으로, 표 4는 델타 G' 값이 약 60,000 Pa 이상일 때 EX5-PL2 및 EX5-PL4 중합체 층으로 형성된 중간층이 바람직하지 않은 반점 값을 갖는다는 것을 보여준다.
표 4에 추가로 나타나 있는 바와 같이, EX5-PL3 및 EX5-PL4 중합체 층을 비교하였을 때 얻은 델타 G' 값은 EX5-PL3 중합체 층의 DMTA 테스트 온도가 약 200℃(그리고 EX5-PL4 중합체 층의 온도는 약 170℃ 또는 180℃)인 경우 약 -3,300 Pa 이하였다. EX5-PL3 및 EX5-PL4 중합체 층으로 형성된 중간층의 반점 값은 EX5-PL3 중합체 층의 DMTA 테스트 온도가 약 200℃ 이상인 경우 1.0 이하인 것으로 추정되었다. 이와 같이, 표 4의 델타 G' 값 및 그에 상응하는 추정된 반점 값은 EX5-PL3 및 EX5-PL4 중합체 층으로 형성된 중간층이 델타 G' 값이 약 -3,300 Pa 이하였을 때 바람직한 반점 값을 갖는다는 것을 보여준다. 전술한 바와 같이, 음의 델타 G' 값은 EX5-PL4 중합체 층(즉, 코어층)이 EX5-PL3 중합체 층(즉, 스킨층)보다 더 강성이라는 것을 나타낸다. EX5-PL3 및 EX5-PL4 중합체 층을 포함하는 중합체 중간층의 전술한 바람직한 반점 값은 적어도 부분적으로는 음의 델타 G' 값이 EX5-PL3 중합체 층(스킨 층)이 EX5-PL4 중합체 층(즉, 코어 층)보다 연질이어서 EX5-PL3 중합체 층이 용융 파괴를 EX5-PL4 중합체 층에 각인하는 능력이 감소하기 때문에 발생하는 것으로 보인다.
본 발명은 현재 바람직한 실시형태라고 여겨지는 것들을 포함하여 특정 실시형태의 설명과 함께 개시되었지만, 상세한 설명은 예시를 위한 것으로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 당업자가 이해하는 바와 같이, 본원에서 상세히 기술된 것 이외의 다른 실시형태도 본 발명에 의해 포괄된다. 기술된 실시형태의 수정 및 변형은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.
또한, 본 개시내용의 임의의 단일 구성요소에 대해 제공되는 임의의 범위, 값, 또는 특성은, 호환 가능한 경우, 본 개시내용의 임의의 다른 구성요소에 대해 제공되는 범위, 값 또는 특성과 상호 교환적으로 사용되어, 본원 전반에 걸쳐 제공되는 바와 같이, 각각의 구성요소에 대해 정의된 값을 갖는 실시형태를 형성할 수 있다는 것을 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
예를 들어, 적절한 경우, 본 발명의 범위 내에 있지만 나열하기에는 번거로울 수 있는 많은 순열을 형성하기 위해 잔류 하이드록실 함량에 대해 주어진 임의의 범위에 더하여 주어진 범위 중 임의의 범위의 가소제 함량을 포함하는 중합체 층을 형성할 수 있다.

Claims (19)

  1. 제1 중합체 층 및 제2 중합체 층을 포함하는, 광학적 결함(optical defect)의 형성에 저항하는 중합체 중간층(interlayer)으로서,
    상기 제1 중합체 층은 상기 제2 중합체 층의 제1 면 상에 배치되고,
    상기 제2 중합체 층의 제1 면의 엠보싱 처리되지 않은 표면은 40 미크론 초과의 Rz 값으로 정의되는 표면 거칠기(surface roughness)를 포함하며,
    상기 중합체 중간층은 1.0 미만의 반점 값(mottle value)을 갖는,
    중합체 중간층.
  2. 제1 중합체 층 및 제2 중합체 층을 포함하는, 광학적 결함의 형성에 저항하는 중합체 중간층으로서,
    상기 제1 중합체 층은 상기 제2 중합체 층의 제1 면 상에 배치되고,
    상기 제2 중합체 층의 제1 면의 표면은 500 미크론 초과의 RSM 값으로 정의되는 표면 거칠기를 포함하며,
    상기 중합체 중간층은 1.0 미만의 반점 값을 갖는,
    중합체 중간층.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 표면 거칠기는 용융 파괴에 의해 형성되는 규칙적인 패턴의 표면 거칠기인, 중합체 중간층.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 RZ 값은 50, 60, 또는 70 미크론 초과이고/이거나,
    상기 RZ 값은 40 내지 70 미크론, 40 내지 60 미크론, 40 내지 50 미크론, 50 내지 70 미크론, 50 내지 60 미크론, 또는 60 내지 70 미크론인, 중합체 중간층.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 중합체 층의 제1 면의 표면은 500 미크론 초과의 RSM 값으로 정의되는 표면 거칠기를 포함하는, 중합체 중간층.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 RSM 값은 600, 700, 또는 800 미크론 초과이고/이거나,
    상기 RSM 값은 500 내지 800 미크론, 500 내지 700 미크론, 500 내지 600 미크론, 600 내지 800 미크론, 600 및 700 미크론, 또는 700 내지 800 미크론인, 중합체 중간층.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반점 값은 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 또는 0.5 미만이고/이거나,
    상기 반점 값은 0.5 내지 1.0, 0.5 내지 0.9, 0.5 내지 0.8인, 중합체 중간층.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 중합체 층은 제1 저장 모듈러스를 갖고,
    상기 제2 중합체 층은 제2 저장 모듈러스를 가지며,
    상기 제1 저장 모듈러스와 상기 제2 저장 모듈러스 사이의 차이는 약 45,000 Pa 미만, 40,000 Pa 미만, 35,000 Pa 미만, 30,000 Pa 미만, 25,000 Pa 미만, 20,000 Pa 미만, 15,000 Pa 미만, 10,000 Pa 미만, 또는 5,000 Pa 미만인, 중합체 중간층.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    제3 중합체 층을 추가로 포함하며, 이때 상기 제1 중합체 층은 상기 제2 중합체 층과 상기 제3 중합체 층 사이에 위치하는, 중합체 중간층.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 중합체 층의 두께는 상기 중합체 중간층의 길이를 따라 일반적으로 일정한, 중합체 중간층.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 중합체 층의 두께는 상기 제1 중합체 층이 쐐기 형상을 갖도록 상기 중합체 중간층의 길이를 따라 변화하는, 중합체 중간층.
  12. 광학적 결함의 형성에 저항하는 중합체 중간층을 형성하는 방법으로서,
    (a) 공압출 다이를 통해 제1 중합체 층을 압출하는 단계;
    (b) 공압출 다이를 통해 제2 중합체 층을 압출하는 단계; 및
    (c) 공압출 다이를 통해 제3 중합체 층을 압출하는 단계
    를 포함하며; 이때
    상기 압출 단계 (a), (b), 및 (c)에서, 상기 제1 중합체 층은 상기 제2 중합체 층과 상기 제3 중합체 층 사이에 위치하고,
    상기 압출 단계 (a) 동안 상기 제1 중합체 층은 제1 저장 모듈러스 값을 갖고, 상기 압출 단계 (b) 동안 상기 제2 중합체 층은 제2 저장 모듈러스 값을 가지며, 상기 제1 저장 모듈러스 값과 상기 제2 저장 모듈러스 값 사이의 차이는 약 45,000 Pa 미만이고,
    상기 압출 단계 (a), (b), 및 (c) 시에, 상기 중합체 중간층은 1.0 미만의 반점 값을 갖는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 저장 모듈러스 값과 상기 제2 저장 모듈러스 값 사이의 차이는 40,000 Pa 미만, 35,000 Pa 미만, 30,000 Pa 미만, 25,000 Pa 미만, 20,000 Pa 미만, 15,000 Pa 미만, 10,000 Pa 미만, 또는 5,000 Pa 미만인, 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제2 중합체 층의 표면의 표면 거칠기는 RZ 값으로 정의되고, 이때
    상기 RZ 값은 40, 50, 60, 또는 70 미크론 초과이고/이거나,
    상기 RZ 값은 40 내지 70 미크론, 40 내지 60 미크론, 40 내지 50 미크론, 50 내지 70 미크론, 50 내지 60 미크론, 또는 60 내지 70 미크론인, 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제2 중합체 층의 표면의 표면 거칠기는 RSM 값으로 정의되고, 이때
    상기 RSM 값은 500, 600, 700, 또는 800 미크론 초과이고/이거나,
    상기 RSM 값은 500 내지 800 미크론, 500 내지 700 미크론, 500 내지 600 미크론, 600 내지 800 미크론, 600 내지 700 미크론, 또는 700 내지 800 미크론인, 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 반점 값은 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 또는 0.5 미만이고/이거나,
    상기 반점 값은 0.5 내지 1.0, 0.5 내지 0.9, 0.5 내지 0.8인, 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 압출 단계 (a), (b), 및 (c)는 동시에 수행되는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 압출 단계 (a), (b) 및 (c)는 공압출을 통해 수행되는, 방법.
  19. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항의 방법에 따라 형성되는, 광학적 결함의 형성에 저항하는 중합체 중간층.
KR1020247016389A 2021-10-19 2022-10-18 반점이 적고 얼음꽃 결함이 감소된 중합체 중간층 KR20240093756A (ko)

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