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JP2008513342A - 音の透過を低減するためのガラス積層体 - Google Patents

音の透過を低減するためのガラス積層体 Download PDF

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JP2008513342A
JP2008513342A JP2007532647A JP2007532647A JP2008513342A JP 2008513342 A JP2008513342 A JP 2008513342A JP 2007532647 A JP2007532647 A JP 2007532647A JP 2007532647 A JP2007532647 A JP 2007532647A JP 2008513342 A JP2008513342 A JP 2008513342A
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Abstract

本発明は、建築用途および/または乗物の遮音性透明板ガラスとして使用するために適する音響減衰性質を有するガラス積層体である。

Description

本出願は、2004年9月20日に出願された米国仮出願第60/611,596号の利点を請求する。
本発明は、透明板ガラス用途に用いられる積層体に関する。本発明は特に、消音のための遮音性透明板ガラスとして有用な積層体に関する。
消音性性質を有するガラス積層体は、建築用途ならびに車において使用されている。このような遮音性積層体は、外部音源から例えば建築物または自動車の内部への音の透過を低減することが望ましい。
可塑化ポリビニルブチラール(PVB)シートは、透明積層体構造、例えば:自動車、モーターサイクル、ボートおよび航空機などの乗物のウインドシールド、例えばオフィスビル、アパート、住宅、および/または商業建築物などの建築物の窓の製造に用いられる。
現代の乗物において−特に列車、飛行機および自動車において、乗客の快適さは、この快適さを必要とする商業取引において重要なセールスポイントになっている。現代の乗物の重要な特徴の1つは、乗物の客室の外側に起因する騒音を最小にできることである。自動車は、乗員乗車時の遮音性の性質を特に改善する対象となる。エンジン室から生じる騒音、道路または地面をわたるタイヤの音から生じる騒音、および車が空気中を急速に移動する時に生じた風騒音はすべて、車が所期のように使用される時に発生した騒音の原因である。
乗客の移動の静けさを改善するために様々な改善および変更が車に対してなされている。しかしながら、1つの主要な騒音源は、車の窓を通過する音である。車の窓は典型的に、特に臨界可聴周波数において、すなわち、ヒトの耳に知覚可能である可聴周波数において、音波の良い伝導体である。さらに、事務所およびその他建築物内において、建築物の外側から出る騒音からの音を低減することは、外部騒音が建築物の内部において注意力が散漫になるレベルに達する環境において望ましい場合がある。
様々な特許が、乗物および/または建築物内の騒音低減の問題を扱う本発明の試みについて記載している。米国特許第5,368,917号明細書および米国特許第5,478,615号明細書には、通常のポリビニルブチラール(PVB)を含む車のための遮音性積層透明板ガラスについて記載している。米国特許第6,132,882号明細書には、ポリアクリレート、PVBなどの少なくとも1つの可撓性プラスチック層、および硬質ガラスまたはプラスチックシートなどの振動減衰層を含む消音性積層体が記載されている。米国特許第5,773,102号明細書には、高性能遮音性フィルムがPVBなどの普通遮音性能を有する少なくとも1つのフィルムと組合せられる防音積層ガラスペインが記載されている。米国特許第5,190,826号明細書には、断音積層ガラスに使用するための中間層が記載されている。米国特許第6,074,732号明細書には、PVB/PET/アクリレート/PET/PVBの順にポリマー層が間にある2つのガラスシートから作製された防音積層窓が記載されている。PVB層は、通常の(すなわち、非遮音性)PVBである。米国特許第6,432,522号明細書には、少なくとも2つの層を有する中間層フィルムを含む消音性性質を有する透明な積層体が記載されている。国際公開第01/19747A1号パンフレットには、成分の1つとしてポリアルキレングリコール30〜70重量%を含む二成分可塑剤混合物20〜50重量%でPVBが軟化(可塑化)される、ガラス積層体が記載されている。しかしながら、軟化PVBを用いる積層体の耐衝撃性は、悪影響を及ぼされる場合がある。
エチレン酸コポリマーまたはそれらの塩を使用することによって、自動車および建築物において脅威に対して耐性である透明板ガラスユニットとして特に有用でありうる硬質中間層を製造する。これらの材料が剛性であるので、および例えばPVBなどの公知の遮音性性質を有する他の中間層材料に対する接着力が比較的欠如しているので、消音性性質をこのような中間層に与えることは難しい場合がある。
その耐衝撃性および耐透過性を保持する消音性(sound dampening)(消音性(sound−damping))性質をもつ積層体を有することが望ましい場合がある。脅威に対して耐性である透明板ガラスユニットにおいてこのような性質を有することが特に望ましい場合がある。
1つの態様において、本発明は、複合中間層内の少なくとも3つの層を含む消音性積層体物品であり、複合中間層の1つの層が、2つの異なるポリマー層の間に配置されたポリエステル(PET)ポリマーであり、前記異なるポリマーが、ポリビニルブチラール(PVB)、イオノプラスト樹脂(イオノマー)、ポリウレタン(PU)、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリアセタール、エチレン酸ターポリマー(酸コポリマー)などのエチレン酸コポリマー、およびポリエチレンおよびポリプロピレンなどのポリオレフィンからなる群から選択されたポリマーである。
1つの実施態様において、本発明は、消音性性質を有する積層体である。本発明の積層体は、約10℃〜約30℃の範囲の温度で約10Hz〜約10,000Hzの周波数範囲の消音性性質を有する。本発明の積層体は、少なくとも3つのポリマー層を含む多層複合中間層を含む。好ましくは複合中間層は、約10℃〜約30℃の範囲の温度において約1,000Hz〜約5,000Hzの範囲の消音性性質を積層体に与える。より好ましくは、中間層は約15℃〜約25℃の範囲の温度において上記の消音性性質を提供する。
消音性は、この用語が本出願において用いられるとき、積層体の入射表面(音波に暴露された表面)から積層体の内面(入射表面の反対側の面)に音が透過する時に生じる音の損失を指す。単独積層体透明板ガラス構造は、各構造について測定することができ、透明板ガラスの音の透過損失に関連づけうる、損失係数および等価曲げ剛性率(equivalent bending rigidity modulus)を有する。本発明の積層体透明板ガラス構造は、50〜10000Hzの範囲にわたって本明細書に記載された方法によって20℃で測定された損失係数が約0.05より大きい、3層中間層積層体構造を含む。好ましくは、本発明の積層体は、50〜10000Hzの範囲にわたって少なくとも約0.08の損失係数を有し、より好ましくは損失係数は、50〜10000Hzの範囲にわたって少なくとも約0.15である。
本発明の実施において、等価曲げ剛性率を測定して本発明の積層体透明板ガラスの音の透過損失を提供することができる。
本発明の消音性積層体は、PET層と化学的に異なる少なくとも2つの他のポリマー中間層の間に配置されたポリエステル(PET)層を含むか、またはそれから本質的に成り、積層体構造は、ポリマー1/PET/ポリマー2の構造を含むものとして説明されうる。ポリマー1およびポリマー2は同じであるか、または異なる材料であってもよい。積層体構造に対して複合中間層の厳密な順序はないが、ポリマー1およびポリマー2が各々、介在PET層の対向した表面に接触するように、少なくとも2つの他の層の間にPET層を直接に配置することが好ましいことがある。望ましい遮音性効果を提供することができるいずれかの組合せにおいて、層のいずれかの多数の層を利用するかまたは本明細書に記載された化学的に異なる中間層を組み合わせる、他の積層体構造を想定することができる。積層体は、積層体を代表的な透明板ガラスの適用に用いるために適しているの間の接着力を有することが特に好ましい。適した接着力は、ポリマー層の間で固有である場合があり、または前記層の少なくとも1つの表面の上のプロセス処理、またはコーティングの結果である場合がある。
1つの実施態様において、PET層を火炎処理して異なるポリマー層に対する接着力を強化することができる。特定の好ましい実施態様において、PET層は、その表面の少なくとも1つに、好ましくは、PETの両方の表面に適用されたポリアリルアミン系プライマーのコーティングを有する。本明細書に記載されたプライマーでコートされたPETは、ほかの場合なら通常に積層することができない2つの異なるポリマー中間層を積層するための手段を提供することができる。プライマーおよびPETポリマー層へのその適用は、米国特許第5,411,845号明細書、米国特許第5,770,312号明細書、米国特許第5,690,994号明細書、および米国特許第5,698,329号明細書に記載されている。概して、PETフィルムは、従来の方法によってフィルムとして押出およびキャストされ、ポリアリルアミンコーティングは、(i)伸長する前に、もしくは(ii)縦方向の伸長作業と横の伸長作業との間に、および/または2つの伸長作業およびテンタ炉内のヒートセットの後にPETフィルムに適用される。ポリアリルアミンをPET表面に硬化するためにテンタ炉内で約220℃の温度までの制限下でコーテッドPETウェブが加熱されるようにコーティングを横の伸長作業の前に適用することが好ましい。この硬化コーティングに加えて、より厚い全コーティングを得るために伸長およびテンタ炉ヒートセットの後に付加的なポリアリルアミンコーティングをそれの上に適用することができる。この一般的な方法で処理されたコーテッドPETは、積層体構造の異なるポリマー層の間の接着力を強化するためにここで用いられたプライマー(PRIMER)である。コーテッドPET層は、例えば、上に参照されたポリマー1およびポリマー2がイオノマーコポリマーおよびポリビニルブチラールから選択される積層体構造において、必要とされる場合がある。PVBおよびイオノプラスト中間層は通常、例えば、中間接着剤層の火炎処理を行わずに、満足がいく状態で互いに付着しない。
本発明の積層体の接着剤強度は、90°の剥離試験によって測定される。本発明において異なるポリマー層の間の接着剤強度は、接着力を強化するための一切の処理を行わずに約ゼロ(0)〜約10ポンド/インチ未満である場合があるが、火炎処理によって接着剤強度を約10ポンド/インチに改良することができる。本明細書に記載されたプライマーを使用することによって、剥離強さを少なくとも約10ポンド/インチに、好ましくは少なくとも15ポンド/インチに改良することができる。剥離強さは多層積層体の結合性を表示することができ、高い剥離強さは、完全に構成された積層体において離層に対する十分な耐性の指標でありうる。
本発明の積層体に有用な適したポリマーには、例えば、PET;PVB(標準非遮音性PVBおよび/または「遮音性」PVB、そこで遮音性PVBは、本明細書に記載されたように高可塑化PVBである);エチレン酸コポリマーイオノマー(すなわち、少なくとも部分中和された酸コポリマー)である、イオノプラスト樹脂;エチレンビニルアセテート(EVA);ポリウレタン;ポリ塩化ビニル;ポリカーボネート;ポリアセタール;エチレン酸コポリマー(エチレン酸ターポリマーを含める);ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのポリオレフィンなどがある。透明であるか、または透明にされうるポリマーがここで使用するために好ましく、透明板ガラス最終用途の適用分野に使用するために適している。PET、PVB、およびイオノプラスト樹脂がここで使用するために特に好ましい。
非遮音性PVBは、Butacite(登録商標)の商品名でE.I.DuPont de Nemours and Company(デュポン)から得られる市販の製品である。ここで使用するために適したイオノプラスト樹脂は、エチレンと不飽和カルボン酸とのコポリマー(ターポリマーを含める)であり、そこでコポリマー中の酸基の少なくとも一部が、酸の塩の形に中和されている。本発明に使用するために適したイオノプラスト樹脂の押出シートは、SentryGlas(登録商標)Plus(SGP)の商品名でデュポンから得られる。
ポリエステルフィルム(PET)は、商業的にも得られる公知のポリマーフィルムである。ここで使用するために適したPETは、米国特許出願第10/925,842号明細書に記載されているような耐磨耗性ポリシロキサン材料またはオリゴマーコーティングなどのハードコートをその表面の1つにさらに含むことができる。ポリシロキサンのコーテッドPETは、デュポン(DuPont)から商業的に得られる。PETおよびPVBおよびSGPなどの他のポリマーの積層体において、火炎処理などの特定の処理工程によって他のポリマーに対するPETの接着力を強化することは一般的でありうる。本発明の実施において、他のポリマーのいずれかに対するPETの接着力は、PETを火炎処理することによってまたは通常の積層方法を用いて層を積層する前に異なるポリマーのいずれかの表面にプライマー(PRIMER)を適用することによって改良されてもよい。プライマーを使用してPVBに対するPETの接着力を改良することによって、これらのポリマーの間の適した接着力を得るための火炎処理の必要性を除くことができる。
1つの実施態様において、PETを用いて、低い可塑剤含有量(15pph部未満)−および従ってより高い弾性率を有する剛性PVBを−「標準」PVBにおよび/または本明細書に定義された他のポリマー中間層材料に付着することができる。
特定の好ましい実施態様において、本発明の消音性積層体は、少なくとも1つの可塑剤または可塑剤の混合物で高可塑化される消音性(遮音性)PVBの少なくとも1つの層を含む。この実施態様において、可塑剤は、約40pph(百部あたりの部)〜約50pph部のPVBの量において含有される。好ましくは、中間層は、約41pph〜約49pph、より好ましくは約42pph〜約49pph、最も好ましくは約44〜約47pphで可塑化される。非常に好ましい実施態様において、消音性PVBは、1つの可塑剤で高可塑化される。本発明の実施において有用なPVBは、米国特許出願第10/519,661号明細書(参照によって本願明細書に完全に組み入れられる)に記載されている。
本発明の実施において用いられる消音性(遮音性)PVBは、積層体の他の構成材と組み合わせられた時に所望の遮音性効果を提供するいずれの厚さにおいて用いられてもよい。しかしながら、好ましくは、用いられたPVBは、約15ミル〜約90ミルの範囲の厚さを有する。より好ましくは、消音性PVBは、約1ミル〜約60ミルの範囲、さらにより好ましくは約10ミル〜約40ミルの範囲の厚さを有する。最も好ましくは、消音性PVBの厚さは、約15ミル〜約40ミルの範囲である。様々な厚さの多数のPVBシートを積み重ねて、望ましい厚さを有する消音性PVB積層体を得ることができる。
本発明の実施において使用するために適した可塑剤は、通常にPVBと共に用いられるいずれかの可塑剤である。例えば、可塑化PVBの調製において有用な通常の可塑剤には、トリエチレングリコールジ(2−エチルヘキサノエート)(3GO)、テトラエチレングリコールジ−ヘプタノエート(4G7)、トリエチレングリコールジ(2−エチルブチレート)、およびジ−ヘキシルアジペートなどのポリエチレングリコールのジエステルなどの可塑剤がある。4G7が高可塑化PVBにおいて使用するために最も好ましい。
好ましくは、可塑剤は、遮音性PVBに関して、上に記載された量において相溶性である(すなわち、中間層と単一相を形成する)可塑剤であり、PVBは、約17〜約23のヒドロキシル数(OH数)を有する。好ましくは本発明のPVBは、約18〜約21のOH数を有し、より好ましくはOH数は約18〜約19.5、最も好ましくは約18〜約19である。本発明の実施において使用するための特に好ましい可塑剤は、ヒドロキシル数について好ましい範囲のいずれかのPVBと相溶性である可塑剤である。
概して、本発明の積層体は、建築ならびに車用途において有用である場合がある。例えば、本発明の積層体は、建築物の窓、ドア、パーティション、ハリケーンウインドウ、防弾透明板ガラス、自動車のサイドウィンドウ(sidelites)、ムーンルーフ、サンルーフおよびウインドシールド、飛行機および列車の窓、および消音性積層透明板ガラスが望ましいことがある他の用途として有用である場合がある。
本発明の遮音性積層体を装飾中間層と組み合わせて、デザイン、グラフィックス、色、または他の装飾画像を導入することに加えて音の透過を低減する透明板ガラスを製造することができる。
実施例および比較例は、説明の目的のために示されるにすぎず、明細書の示された教示と両立しないいずれかの方法で本発明の範囲を限定しようとするものではない。
以下に示された構造を有する積層体は、通常の減圧バギング方法を用いて30分間、200psiにおいて135℃のオートクレーブサイクルを用いて作製された。
試験方法
損失係数(η)の測定
損失係数は、ガラスビーム試料の入力インピーダンスの測定値から測定される。ガラス積層体試料(25mm×300mm)をインパクトボタン(直径15mm)上にその中心に置き、シアノアクリルグルーでそれに付着させる。インパクトボタンは、測定された力をインパクトボタンによって試料に加えるために用いられる、インピーダンスヘッド上に支持される。0〜5000Hzのホワイトノイズタイプの力を用いて試料を入れる。次に、損失係数は、式:
η=Δfi/fresi
を用いて計算され、上式中、Δfiは、最大インピーダンスより3dB小さいインピーダンスを有する共振曲線(fresi)上の周波数間の周波数の差である。試料は、測定の前および中に所望の調整温度の環境チャンバ内に保持された。インピーダンスヘッドがダッシュポットに接続され、それがパワー増幅器に接続され、それがノイズ発生器に接続される。インピーダンスはFFT分析器/コンピュータ設備によって測定される。方法および機器の詳細な説明は、ISO/PDPAS 16940(7/16/02発行):“Glass in Building − Glazing and Airborne Sound Insulation − Measurement of the Mechanical Impedance of Laminated Glass”(本願明細書に参照によって組み入れるものとする)に記載されている。
実施例1
ポリアリルアミンプライマーコーティングを両面にコートされたPETを用いてガラス/イオノマー/PET/PVB/ガラス積層体を作製した。PETの対向した表面に、厚さ30ミルのPVB中間層(BE−1028Butacite(登録商標)、デュポンから入手可能)および厚さ60ミルのSentryGlas(登録商標)Plusイオノプラスト中間層(デュポンから入手可能)の各々、1つのシートを積層した。PETシートは厚さ6.5〜7.0ミルであった。損失係数を計算し、表1に記載する。
比較例1(C1)
実施例1の手順に従ったが、ただし、この実施例の積層体はイオノマー中間層とPET層との2つの層を備えた。損失係数を計算し、表1に記載する。
比較例2(C2)
ガラス/90ミルのイオノマー/ガラスの構造を有する積層体を構成し、損失係数について測定した。結果を表1に記載する。
比較例3(C3)
ガラス/90ミルのPVB/ガラスの構造を有する積層体を構成し、損失係数について測定した。結果を表1に記載する。
比較例4(C4)
ガラス/90ミルの遮音性PVB/ガラスの構造を有する積層体を構成し、損失係数について測定した。結果を表1に記載する。
実施例2
実施例1の手順に従ったが、ただし、ガラス/60ミルのイオノマー/PET/40ミルの遮音性PVB/ガラスの構造を有する積層体を構成し、損失係数について測定した。結果を表1に記載する。
実施例3
実施例2の手順に従ったが、ただし、ガラス/60ミルのイオノマー/PET/30ミルの遮音性PVB/ガラスの構造を有する積層体を構成し、損失係数について測定した。結果を表1に記載する。
実施例4
実施例3の手順に従ったが、ただし、ガラス/60ミルのPVB/PET/30ミルのPVB/ガラスの構造を有する積層体を構成し、損失係数について測定した。結果を表1に記載する。
実施例5
実施例4の手順に従ったが、ただし、ガラス/60ミルの遮音性PVB/PET/30ミルの遮音性PVB/ガラスの構造を有する積層体を構成し、損失係数について測定した。結果を表1に記載する。
実施例6
実施例5の手順に従ったが、ただし、ガラス/60ミルのPVB/PET/30ミルの遮音性PVB/ガラスの構造を有する積層体を構成し、損失係数について測定した。結果を表1に記載する。
実施例7
実施例6の手順に従ったが、ただし、ガラス/60ミルの着色PVB/PET/40ミルの遮音性PVB/ガラスの構造を有する積層体を構成し、損失係数について測定した。結果を表1に記載する。
比較例5(C5)
ガラス/40ミルの遮音性PVB/ガラスの構造を有する積層体を構成し、損失係数について測定した。結果を表1に記載する。
比較例6(C6)
ガラス/30ミルの遮音性PVB/ガラスの構造を有する積層体を構成し、損失係数について測定した。結果を表1に記載する。
Figure 2008513342

Claims (15)

  1. 複合ポリマー中間層内に少なくとも3つのポリマー層を含む消音性積層体物品であって、複合中間層の少なくとも1つの層が、PET層と異なる少なくとも2つのポリマー層の間に配置されたポリエステル(PET)ポリマーであり、該異なるポリマーが、ポリビニルブチラール(PVB)、イオノプラスト樹脂(イオノマー)、ポリウレタン(PU)、エチレンビニルアセテートコポリマー(EVA)、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリアセタール、エチレン酸ターポリマー(酸コポリマー)などのエチレン酸コポリマー、およびポリエチレンおよびポリプロピレンなどのポリオレフィンからなる群から選択されたポリマーである、消音性積層体物品。
  2. 前記異なるポリマーが、PVB、PU、イオノマー、および酸コポリマーからなる群のポリマーから選択される、請求項1に記載の積層体。
  3. 前記異なるポリマーの少なくとも1つがPVBである、請求項2に記載の積層体。
  4. 前記層の少なくとも1つが遮音性PVBである、請求項3に記載の積層体。
  5. 前記異なるポリマーの少なくとも1つがイオノマーである、請求項4に記載の積層体。
  6. 前記複合中間層の前記異なるポリマー層が、遮音性PVBおよびイオノマーから選択される、請求項5に記載の積層体。
  7. 少なくとも約10ポンド/インチ2の接着強さを有する、請求項6に記載の積層体。
  8. 火炎処理されていない、請求項7に記載の積層体。
  9. 前記PET層がその表面の少なくとも1つの上に前記異なるポリマー表面の少なくとも1つと接触しているアリルアミンコーティングを含む、請求項8に記載の積層体。
  10. 複合ポリマー中間層内の少なくとも3つのポリマー層を含む消音性積層体物品であって、(1)複合中間層の少なくとも1つの層が、PET層と異なる少なくとも2つのポリマー層の間に配置されたポリエステル(PET)ポリマーであり、(2)前記PET層がその表面の少なくとも1つの上に前記異なるポリマー表面の少なくとも1つと接触しているアリルアミンコーティングを含み、(3)前記複合中間層の前記異なるポリマー層が、遮音性PVBおよび/またはイオノマーのどちらかであり、(4)積層体の、50〜10,000Hzの範囲において20℃で測定された損失係数が少なくとも約0.080である、消音性積層体物品。
  11. 請求項1に記載の積層体を含む物品。
  12. 自動車である、請求項11に記載の物品。
  13. 前記積層体がウインドシールド、サイドウィンドウ(side−lite)、ムーンルーフ、またはサンルーフである、請求項12に記載の物品。
  14. 建築物である、請求項11に記載の物品。
  15. 前記積層体が窓、ドア、床、天井、階段、壁、パーティション、または他の構造用建築部材である、請求項14に記載の物品。
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