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KR101964811B1 - 가소제-함유 폴리비닐 (이소)아세탈로 구성된 서브-층을 함유하는 감쇠 성질을 갖는 필름 라미네이트 - Google Patents

가소제-함유 폴리비닐 (이소)아세탈로 구성된 서브-층을 함유하는 감쇠 성질을 갖는 필름 라미네이트 Download PDF

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마르쿠스 마이제
얀 베에크후이첸
마르틴 슈토이어
우베 켈러
미하엘 프랑크
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쿠라라이 유럽 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 각각 하나 이상의 가소제 및 하나 이상의 폴리비닐 아세탈을 함유하는 세 개 이상의 층들 A, B 및 C로부터 형성된 필름 라미네이트에 관한 것으로서, 여기서
- 두 개의 외층들 A 및 C는 각각 18.5 내지 23중량%의 폴리비닐 알코올기 비율을 갖는 하나 이상의 동일하거나 상이한 폴리비닐 아세탈을 함유하고;
- 하나 이상의 내층 B는 12 내지 18중량%의 폴리비닐 알코올기 비율을 갖는 폴리비닐 아세탈을 함유하고;
- 층들 A, B 또는 C 중 하나 이상이 하나 이상의 폴리비닐 (이소)아세탈을 함유한다.
상기 필름 라미네이트는 자동차, 항공기, 선박, 건축 글레이징, 파사드 부품용 유리/필름 라미네이트/유리 복합재의 제조, 또는 광전지 모듈의 제조를 위해 사용될 수 있다.

Description

가소제-함유 폴리비닐 (이소)아세탈로 구성된 서브-층을 함유하는 감쇠 성질을 갖는 필름 라미네이트 {Film laminates having damping properties containing a sub-layer made of plasticiser-containing polyvinyl (iso)acetal}
본 발명은 필름 라미네이트, 예컨대 라미네이트된 안전 글레이징에서 중간 층으로서 적합한 필름 라미네이트에 관한 것으로서, 상기 필름 라미네이트는 가소제-함유 폴리비닐 (n)아세탈 및/또는 폴리비닐 (이소)아세탈을 기재로 하는 세 개 이상의 층들로부터 형성되며, 소리(sound)에 대한 우수한 감쇠 성질을 갖는다.
본 발명은 필름 라미네이트, 예컨대 라미네이트된 안전 글레이징에서 중간 층으로서 적합한 필름 라미네이트에 관한 것으로서, 상기 필름 라미네이트는 가소제-함유 폴리비닐 (n)아세탈 및/또는 폴리비닐 (이소)아세탈을 기재로 하는 세 개 이상의 층들로부터 형성되며, 우수한 투과 성질을 갖는다.
라미네이트 안전 글레이징은 일반적으로 두 개의 유리판 및 유리판들을 연결하는 중간 필름으로 이루어진다. 가소제-함유 폴리비닐 부티랄(PVB)은 대개 필름 물질로서 사용되며, 폴리비닐 알코올과 n-부티르알데히드를 반응시킴으로써 얻을 수 있다.
안전 글레이징의 점점 증가하는 중요한 특징은, 대응 중간-층 필름들에 의해 조절될 수 있는 이의 소리 감쇠 성질이다.
이를 위해, 2 내지 5개의 서브-층들을 갖는 중간 필름이 보통 사용되며, 여기서 이들의 기계적 강도 및 방음의 측면에서 상이한 서브-층들은 이를테면 기계적 디커플링(decoupling)에 의해 달성된다.
가소제-함유 폴리비닐 아세탈을 기재로 하는 필름들의 상이한 기계적 강도는, 예컨대 상기 필름들의 가소제 함량, 또는 사용되는 폴리비닐 아세탈 중의 폴리비닐 알코올기 또는 폴리비닐 아세테이트기의 비율에 의해 설정될 수 있다.
일반적으로, PVB 필름의 기계적 강도는 이들의 가소제 함량에 의해 또는 사용되는 폴리비닐 아세탈 중의 폴리비닐 알코올기 또는 폴리비닐 아세테이트기의 비율에 의해 조절될 수 있다.
예컨대, US 5,340,654 또는 WO 2006/102049는 이를테면 제 1 층이 높은 잔여 아세테이트 함량을 갖는 폴리비닐 부티랄을 함유하고 제 2 층이 낮은 잔여 아세테이트 함량을 갖는 폴리비닐 부티랄을 함유하는, 다중-층 시스템을 기재하고 있다.
유사하게, WO 2008/137367은 폴리비닐 부티랄로 구성된 서브-층들이 이들의 폴리비닐 알코올 함량의 면에서 상이한, 다중-층 시스템을 기재하고 있다.
상이한 잔여 아세테이트 함량 및 상이한 폴리비닐 알코올기의 비율로 인해, 서브-층들은 상이한 가소제 함량 및 이에 따라 상이한 기계적 강도를 갖는다. 따라서 기계적 디커플링(decoupling) 및 이에 따라 개선된 방음이 달성된다.
공지된 다중-층 필름들은 폴리비닐 부티랄을 기재로 하며, 이는 폴리비닐 알코올을 n-부티르알데히드와 반응시킴으로써 얻을 수 있다. 층들의 상이한 가소제 함량은 상이한 폴리비닐 알코올 또는 폴리비닐 아세테이트 함량을 갖는 폴리비닐(n)부티랄의 사용으로 얻어진다. 이는 층들의 상이한 기계적 성질을 초래하며, 이러한 차이가 클수록, 라미네이트 방음이 커진다. 우수한 방음은 일반적으로 불충분한 기계적 성질을 초래한다. 또한, 층들은 비친화적이며(incompatible), 즉 층들 사이에 어떠한 기계적 결합도 거의 없고, 서로에 대해 미끄러질 수 있다. 비친화적인 층들은 더 이상 서로 혼합될 수 없으며, 이로 인해 이들 필름 라미네이트들은 단지 공정 내에서 불충분하게 재사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 방음 성질을 갖는 필름 라미네이트를 제조하는 것이며, 상기 필름들은 사용되는 가소제-함유 폴리비닐 아세탈의 선택으로 인해 높은 가소제 친화성(compatibility)을 가지며, 이에 따라 우수한 방음을 나타낸다.
놀랍게도, 폴리비닐 (이소)아세탈을 기재로 하는 하나 이상의 층을 함유하는 필름 라미네이트가 상이한 기계적 강도로 인해 우수한 감쇠 성질 및 우수한 가소제 친화성을 가짐을 발견하였다.
폴리비닐 (이소)아세탈을 사용하지 않는 필름 라미네이트는, 예컨대 WO 2006/102049 A1, WO 2011/078314 A1, WO 2011/081190 A1, US 2007014976, WO 2011/024788 A1 및 JP 2011042552로부터 공지되어 있다. 폴리비닐 (이소)아세탈의 유리한 성질은 상기 문헌들에 기재되어 있지 않다.
따라서, 본 발명은 각각 하나 이상의 가소제 및 하나 이상의 폴리비닐 아세탈을 함유하는 세 개 이상의 층들 A, B 및 C로부터 형성된 필름 라미네이트에 관한 것으로서, 여기서
- 두 개의 외층들 A 및 C는 각각 18.5 내지 23 중량%의 폴리비닐 알코올기 비율을 갖는 하나 이상의 동일하거나 상이한 폴리비닐 아세탈을 함유하고;
- 하나 이상의 내층 B는 12 내지 18 중량%의 폴리비닐 알코올기 비율을 갖는 폴리비닐 아세탈을 함유하며;
- 층들 A, B 또는 C 중 하나 이상이 하나 이상의 폴리비닐 (이소)아세탈을 함유한다.
본 발명에 따른 필름 라미네이트는, 바람직하게는 하나 이상의 폴리비닐 (n)아세탈을 함유하는 하나 이상의 층, 특히 두 개의 층들을 함유한다. 따라서, 본 발명에 따른 필름 라미네이트는 하나 이상의 폴리비닐 (이소)아세탈을 함유하는 하나 이상의 층, 특히 두 개의 층들을 가질 수 있다.
본 발명의 이러한 변형예에서, 필름 라미네이트는, 외층들 A 및 C 둘 모두가 각각 하나 이상의 동일하거나 상이한 폴리비닐 (이소)아세탈을 함유하고, 내층 B가 하나 이상의 폴리비닐 (n)아세탈을 함유하는 방법으로 형성될 수 있다. 택일적으로, 두 개의 외층들 A 및 C는 각각 하나 이상의 동일하거나 상이한 폴리비닐 (n)아세탈을 함유할 수 있고, 내층 B는 하나 이상의 폴리비닐 (이소)아세탈을 함유할 수 있다.
본 발명의 추가의 구현예에서, 본 발명에 따른 필름 라미네이트는 단지 하나 이상의 폴리비닐 (이소)아세탈을 함유하는 층들 A, B 및 C로부터 형성될 수 있으며, 즉 두 개의 외층들 A 및 C가 각각 하나 이상의 동일하거나 상이한 폴리비닐 (이소)아세탈을 함유하고 내층 B가 적어도 층들 A 및 C와 상이한 폴리비닐 (이소)아세탈을 함유한다.
본 발명에 따른 필름 라미네이트의 방음 효과는 두 개의 2㎜ 두께의 유리판 사이에 라미네이트된 0.8㎜ 두께의 중간-층 필름으로부터 형성된 시험 시편 상에서 ISO 16940:2008에 따라 감쇠 성질을 기반으로 하여 측정하였다. 각각의 경우에 제 1 모드를 측정하였다.
본 발명에 따른 라미네이트 필름의 방음 효과는 그 다음 유리 라미네이트의 적용 온도에서 최대이어야 한다. 자동차의 글레이징에서, 적용 온도는 대략 20℃에 놓이는데, 이는 판이 겨울에 가열되고 여름에는 공기-조절 시스템에 의해 냉각되기 때문이다. 전술한 측정 배열에서, 본 발명에 따른 필름은, 바람직하게는 17.5 내지 22.5 ℃의 온도 범위에서, 최대 감쇠, 이 경우 특히 19 % 이상, 바람직하게는 20 % 이상, 및 보다 바람직하게는 23 % 이상의 감쇠 값을 나타낸다.
본 발명에 따라 사용되는 층들은, 각각의 경우 "n-" (즉, 선형 화합물) 또는 "이소- (iso-)" 알데히드 또는 케토 화합물(즉, 분지형 화합물)과 폴리비닐 알코올의 아세탈화에 의해 얻어지는 폴리비닐 아세탈을 함유한다.
본 발명에 따라 사용되는 폴리비닐 (이소)아세탈은, 바람직하게는 하나 이상의 폴리비닐 알코올과 4 내지 10개의 탄소 원자들을 함유하고 케토기에 대해 알파 위치 또는 베타 위치에 하나 이상의 분지를 갖는 하나 이상의 지방족 케토 화합물을 반응시킴으로써 얻어진다. 폴리비닐 (이소)아세탈의 제조에 사용되는 지방족 케토 화합물은 상이한 층들에서 동일하거나 상이할 수 있다. 폴리비닐 (이소)아세탈을 제조하기 위한 지방족 케토 화합물은, 바람직하게는 상이한 층들에서 동일하다. 상이한 층들에서의 폴리비닐 (이소)아세탈은 보다 바람직하게는 화학적으로 동일하며, 즉 이들은 동일한 폴리비닐 알코올기 및 폴리비닐 아세테이트기 비율을 갖고, 동일한 중합도를 갖는다. 특히, 이소-부티르알데히드가 폴리비닐 (이소)아세탈의 제조를 위해 사용된다.
본 발명에 따라 사용되는 폴리비닐 (이소)아세탈을 제조하는 경우, 기재된 분지형 케토 화합물 이외에도, 또한 아세탈화를 위해 2 내지 10개의 탄소 원자들을 함유하는 하나 이상의 비분지형 지방족 케토 화합물을 추가적으로 사용할 수 있다. 바람직하게는, n-부티르알데히드 및/또는 아세트알데히드와 이소-부티르알데히드의 혼합물이 사용된다. 분지형 케토 화합물로 인한 폴리비닐 (이소)아세탈 내의 아세탈기의 비율은, 분지형 및 비분지형 아세탈기의 합의 60 몰% 이상, 바람직하게는 80 몰% 이상이어야 한다.
본 발명에 따라 사용되는 폴리비닐 (n)아세탈은 특히 하나 이상의 폴리비닐 알코올과 2 내지 10개의 탄소 원자들을 함유하는 하나 이상의 지방족 비분지형 케토 화합물의 반응으로부터 생긴다. 이러한 목적을 위해, 바람직하게는 N-부티르알데히드가 사용된다.
본 발명에 따라 사용되는 폴리비닐 (n)아세탈을 제조하는 경우, 기재된 비분지형 케토 화합물 이외에도, 또한 아세탈화를 위해 4 내지 10개의 탄소 원자들을 함유하는 하나 이상의 분지형 지방족 케토 화합물을 추가적으로 사용할 수 있다. 바람직하게는, n-부티르알데히드 및/또는 아세트알데히드와 이소-부티르알데히드의 혼합물이 사용된다. 비분지형 케토 화합물로 인한 폴리비닐 (n)아세탈 내의 아세탈기의 비율은, 분지형 및 비분지형 아세탈기의 합의 60 몰% 이상, 바람직하게는 80 몰% 이상이어야 한다.
폴리비닐 아세탈 (폴리비닐 (이소)아세탈 및 폴리비닐 (n)아세탈)의 제조에 사용되는 상이한 층들 내의 폴리비닐 알코올들은, 순수한 형태로 또는 상이한 중합도 또는 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알코올들의 혼합물의 형태로, 동일하거나 상이할 수 있다.
상이한 층들에서의 폴리비닐 아세탈 (폴리비닐 (이소)아세탈 및 폴리비닐 (n)아세탈)의 폴리비닐 아세테이트 함량은, 대응 비율로 가수분해된 폴리비닐 알코올의 사용에 의해 조절될 수 있다. 폴리비닐 아세탈의 극성은 폴리비닐 아세테이트 함량에 의해 영향을 받으며, 이에 따라 각각의 서브-필름의 가소제 친화성 및 기계적 강도 역시 변한다. 또한, 복수 개의 알데히드 또는 케토 화합물들의 혼합물을 사용하여 폴리비닐 알코올의 아세탈화를 수행할 수 있다.
층들은 바람직하게는, 층들에 기초하여, 각각의 경우 동일하거나 상이한 0.1 내지 15 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 8 중량%, 및 특히 0.1 내지 3 중량%의 폴리비닐 아세테이트기 비율을 갖는 폴리비닐 (이소)아세탈 및/또는 폴리비닐 (n)아세탈을 함유한다. 0.1 내지 2 중량%의 폴리비닐 아세테이트기 비율이 가장 바람직하다.
층들 A 및 C는 바람직하게는, 층들에 기초하여, 각각의 경우 동일하거나 상이한 19.0 내지 21 중량%의 폴리비닐 알코올기 비율을 갖는 폴리비닐 (이소)아세탈 및/또는 폴리비닐 (n)아세탈을 함유한다. 층들 B는 바람직하게는, 층들에 기초하여, 14.0 내지 16.0 중량%, 또는 16.1 내지 18 중량%의 폴리비닐 알코올기 비율을 갖는 폴리비닐 (이소)아세탈 및/또는 폴리비닐 (n)아세탈을 함유한다.
층들은 바람직하게는, 비가교된 폴리비닐 (이소)아세탈 및/또는 폴리비닐 (n)아세탈을 함유한다. 가교된 폴리비닐 (이소)아세탈 및/또는 가교된 폴리비닐 (n)아세탈의 사용 또한 가능하다. 폴리비닐 아세탈의 가교 방법은, 예컨대 EP 1527107 B1 및 WO 2004/063231 A1 (카복실기를 함유하는 폴리비닐 아세탈의 열적 자가-가교), EP 1606325 A1 (폴리알데히드로 가교된 폴리비닐 아세탈) 및 WO 03/020776 A1 (글리옥실산으로 가교된 폴리비닐 아세탈)에 기재되어 있다.
내층 B에서 가교된 폴리비닐 (이소)아세탈 및/또는 가교된 폴리비닐 (n)아세탈의 사용은 특히 바람직하다. 이러한 경우, 특히, 각각의 비가교된 물질에 비해 25 내지 200%까지 증가된 용액 점도를 갖는 가교된 폴리비닐 (이소)아세탈 및/또는 가교된 폴리비닐 (n)아세탈이 사용된다. 예컨대, 비가교된 물질은 이를테면 80mPas의 용액 점도를 가질 수 있으며, 가교된 물질은 100 내지 250mPas의 용액 점도를 가질 수 있다. WO 03/020776 A1에 따른, 폴리비닐 알코올과, 전술한 케토 화합물 및 알데히드 또는 트리알데히드, 예컨대 글루타르디알데히드의 혼합물의 공-아세탈화(co-acetalisation)는, 그 자체를 가교된 폴리비닐 (이소)아세탈 및 폴리비닐 (n)아세탈의 제조에 제공한다.
층들 A, B 및 C에 사용되는 폴리비닐아세탈 (폴리비닐 (이소)아세탈 및 폴리비닐 (n)아세탈)은 3000 미만, 바람직하게는 200 내지 2800의 동일하거나 상이한 평균 중합도를 가질 수 있다. 가장 바람직하게, 층들 A, B 및 C에 사용되는 폴리비닐아세탈 (폴리비닐 (이소)아세탈 및 폴리비닐 (n)아세탈)은 900 내지 2500의 평균 중합도를 가진다.
일반적으로, 가소제와 폴리비닐 아세탈간의 친화성은 가소제의 극 성질(polar nature)이 낮아짐에 따라 감소한다. 따라서, 비교적 극성이 높은 가소제는 비교적 극성이 낮은 가소제에 비해 폴리비닐 아세탈과 더 친화적이다. 택일적으로, 극성이 낮은 가소제의 친화성은 아세탈화도가 높아짐에 따라 증가하며, 즉 폴리비닐 아세탈 중의 하이드록실기의 수가 적어짐에 따라 극성이 낮아진다.
층들의 상이한 폴리비닐 아세탈기 (n 및 이소)로 인해, 상기 층들은 가소제의 이동 또는 삼출 없이 동일한 수의 폴리비닐 알코올기를 지닌 상이한 양의 가소제들을 흡수할 수 있다. 상이한 양의 가소제는 또한 층들의 상이한 기계적 성질을 야기하며, 이에 따른 층들의 기계적 성질 및 이에 따른 필름 라미네이트의 기계적 성질은 가소제의 선택 및/또는 사용되는 폴리비닐 아세탈 중의 폴리비닐 알코올 함량의 선택을 통해 조절될 수 있다.
층들은 각각 동일하거나 상이한 가소제들 (제 1, 제 2 또는 제 3)을 함유할 수 있다. 모든 층들에서 화학적으로 동일한 가소제들을 사용하는 것이 바람직하다.
층들은, PVB 필름에 대해 공지된 하기 가소제들 중 하나 이상으로부터의 가소제들 또는 가소제 혼합물들을 함유할 수 있다:
- 다가(polyvalent) 지방족 또는 방향족 산들의 에스터, 예를 들면 디알킬 아디페이트, 예컨대 디헥실 아디페이트, 디옥틸 아디페이트, 헥실사이클로헥실 아디페이트, 헵틸 아디페이트와 노닐 아디페이트의 혼합물들, 디이소노닐 아디페이트, 헵틸노닐 아디페이트, 및 아디프산과 사이클로지방족 에스터 알코올 또는 에테르 결합을 함유하는 에스터 알코올의 에스터, 디알킬 세바케이트, 예컨대 디부틸 세바케이트, 및 세바스산과 사이클로지방족 에스터 알코올 또는 에테르 결합을 함유하는 에스터 알코올의 에스터, 프탈산, 예컨대 부틸벤질 프탈레이트 또는 비스-2-부톡시에틸 프탈레이트의 에스터, 사이클로헥산 디카복실산의 에스터, 예컨대 1,2-사이클로헥산 디카복실산 디이소노닐 에스터;
- 다가 지방족 또는 방향족 알코올 또는 올리고에테르 글리콜과 하나 또는 하나 이상의 비분지형 또는 분지형 지방족 또는 방향족 치환기들의 에스터 또는 에테르, 예컨대 디글리콜, 트리글리콜 또는 테트라글리콜과 선형 또는 분지형 지방족 또는 사이클로지방족 카복실산의 에스터; 상기 마지막 그룹의 예들에는 디에틸렌 글리콜-비스-(2-에틸헥사노에이트), 트리에틸렌 글리콜-비스-(2-에틸헥사노에이트), 트리에틸렌 글리콜-비스-(2-에틸부타노에이트), 테트라에틸렌 글리콜-비스-n-헵타노에이트, 트리에틸렌 글리콜-비스-n-헵타노에이트, 트리에틸렌 글리콜-비스-n-헥사노에이트, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르 및/또는 디프로필렌 글리콜 벤조에이트가 포함되며;
- 지방족 또는 방향족 에스터 알코올을 갖는 포스페이트, 예컨대 트리스(2-에틸헥실) 포스페이트(TOF), 트리에틸 포스페이트, 디페닐-2-에틸헥실 포스페이트, 및/또는 트리크레실 포스페이트;
- 시트르산, 숙신산, 및/또는 푸마르산의 에스터.
하기 가소제들 중 하나 이상이 특히 바람직하게 사용된다: 디-2-에틸헥실 세바케이트(DOS), 디-2-에틸헥실 아디페이트(DOA), 디헥실 아디페이트(DHA), 디부틸 세바케이트(DBS), 트리에틸렌 글리콜-비스-n 헵타노에이트(3G7), 테트라에틸렌 글리콜-비스-n-헵타노에이트(4G7), 트리에틸렌 글리콜-비스-2-에틸 헥사노에이트(3GO 또는 3G8), 테트라에틸렌 글리콜-비스-n-2-에틸 헥사노에이트(4GO 또는 4G8), 디-2-부톡시에틸 아디페이트(DBEA), 디-2-부톡시에톡시에틸 아디페이트(DBEEA), 디-2-부톡시에틸 세바케이트(DBES), 디-2-에틸헥실 프탈레이트(DOP), 디-이소노닐 프탈레이트(DINP), 트리에틸렌 글리콜-비스-이소노나노에이트, 트리에틸렌 글리콜-비스-2-프로필 헥사노에이트, 1,2-사이클로헥산 디카복실산 디이소노닐 에스터(DINCH), 트리스(2-에틸헥실) 포스페이트(TOF) 및 디프로필렌 글리콜 벤조에이트.
또한, 층들은 추가의 첨가제, 예컨대 잔여량의 물, UV 흡수체(absorbers), 항산화제, 접착 레귤레이터(adhesion regulator), 형광 발광제(optical brighteners), 안정제(stabilisers), 염료, 가공 보조제, 유기 또는 무기 나노입자, 화성 규산(pyrogenic silicic acid), 및/또는 표면-활성 물질을 함유할 수 있다.
본 발명의 일 변형예에서, 모든 층들은 전술한 첨가제를 다량으로 동일한 농도로 함유한다. 본 발명의 일 특정 변형예에서, 층들 중 하나 이상이 어떠한 접착 레귤레이터(항-접착제)도 함유하지 않는다. 본 발명의 범위 내에서, 항-접착제는 가소제-함유 폴리비닐 아세탈 필름의 유리 표면에의 접착이 조절될 수 있는 화합물들을 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 유형의 화합물들은 당업자에게 공지되어 있다; 유기 산의 알칼리 또는 알칼리 토금속 염, 예컨대 포타슘/마그네슘 아세테이트는, 이러한 목적을 위해 실제로 자주 사용된다.
강성(rigidity)을 개선하기 위해, 층들 중 하나 이상이 임의적으로 Al2O3 또는 ZrO2로 도핑된(doped) 0.001 내지 20중량%, 바람직하게는 1 내지 15중량%, 특히 5 내지 10중량%의 SiO2를 함유할 수 있다.
방음 성질이 불리한 방식으로 변경되지 않는다면, 필름 라미네이트 내의 층들은 실제로 어떠한 두께로도 사용될 수 있다. 비록 상이한 두께의 층들의 조합 역시 가능하지만, 모든 층들은 이를테면 동일한 두께를 가질 수 있다. 3부(triple) 복합재로서 본 발명에 따른 필름 라미네이트의 바람직한 배열에서, 외층들 A 및 C는 대체로 동일한 두께를 가지는 반면, 방음 층 B는 가능한 한 얇을 수 있다. 방음 층 B는 이를테면 필름 라미네이트의 전체 두께가 0.76㎜인, 0.05 내지 0.20㎜의 두께를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 필름 라미네이트는, 바람직하게는 산업상 보통인 전체 두께, 예컨대 0.38, 0.76, 및 1.14㎜ (즉, 0.38㎜의 배수)의 두께를 갖는다.
본 발명에 따른 필름 라미네이트를 제조하기 위해, 층들은 먼저 압출에 의해 개별적으로 제조된 다음, 예컨대 릴(reel) 상에 함께 감아 올려짐에 따라 함께 기계적으로 연결되어, 본 발명에 따른 중간-층 필름을 형성할 수 있다. 또한, 층들의 동시적인 공압출에 의해 필름 라미네이트를 제조할 수 있다. 예컨대, 공압출은 이에 맞춰 설치된 다중-층 다이(die) 또는 피드블럭(feed block)을 사용하여 수행될 수 있다.
자동차 산업에서는, 보통 상부 영역에 "컬러 스트립(colour strip)"을 갖는 필름이 사용된다. 이를 위해, 필름의 상부가 이에 맞춰 착색된 폴리머 멜트로 공-압출될 수 있거나, 다중-층 시스템에서 층들 중 하나가 상이하게 착색될 수 있다. 본 발명에서, 이는 하나 이상의 층을 전부 또는 일부 착색함으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 필름 라미네이트 또는 층은 일반적으로 압출 또는 공압출에 의해 제조되며, 특정 조건들(멜트 압력, 멜트 온도 및 다이 온도) 하에 멜트 균열 표면, 즉 확률적 표면 조도(roughness)가 제공된다.
택일적으로, 이미 제조된 본 발명에 따른 필름 라미네이트는 롤들의 하나 이상의 쌍 사이의 엠보싱(embossing) 공정에 의해, 일반적으로 비-확률적인 조도로 엠보싱될 수 있다. 엠보싱된 필름은 일반적으로 안전 유리 제조 동안 개선된 탈기 거동을 나타내며, 바람직하게는 자동차 산업에 사용된다. 제조 방법에 상관없이, 본 발명에 따른 필름 라미네이트는, 조도가 15 내지 150μm의 Rz, 바람직하게는 15 내지 100μm의 Rz, 보다 바람직하게는 20 내지 80μm의 Rz, 및 특히 40 내지 75μm의 Rz인, 한쪽 면 또는 보다 바람직하게는 양쪽 면 상에 적용된 표면 구조를 갖는다.
폴리비닐 아세탈을 기재로 한 필름의 제조 및 조성은, 대체로, 예컨대 EP 185 863 B1, EP 1 118 258 B1, WO 02/102591 A1, EP 1 118 258 B1 또는 EP 387 148 B1에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 필름 라미네이트는 유리/필름 라미네이트/유리, 유리/필름 라미네이트/플라스틱 복합재, 또는 플라스틱/필름 라미네이트/플라스틱 복합재의 제조에 매우 적합하다. 특히, 폴리카보네이트, PET 또는 PMMA로 구성된 플라스틱 판이 사용된다.
필름 라미네이트는 유리/필름 라미네이트/유리, 유리/필름 라미네이트/플라스틱 복합재의 제조, 또는 자동차, 항공기, 선박, 건축 글레이징, 파사드 부품용 플라스틱/필름 라미네이트/플라스틱 복합재의 제조, 또는 광전지 모듈의 제조에 특히 적합하다.
특히, 본 발명에 따른 필름 라미네이트는, 당업자에게 공지된 방식으로 하나 이상의 유리판으로 라미네이션에 의해 라미네이트된 안전 글레이징의 제조에 사용될 수 있다. 라미네이트된 안전 글레이징은 자동차 산업에서, 예컨대 앞유리로서, 또한 건축 분야에서, 예컨대 창문 또는 투명 파사드 부품에, 또는 가구 제조에 사용될 수 있다.
HUD 기능을 지닌 앞유리에 대해, 유리하게 층들 A, B 및 C 중 하나 이상에 웨지드-형의(wedged-shaped) 단면이 제공된다. 웨지드-형의 단면을 갖는 층 B 및 균일한 (플랜 평행(plan parallel)) 단면을 갖는 층들 A 및 C를 제공하는 것이 바람직하다.
측정 방법
PVB 의 폴리비닐 알코올 함량 및 폴리비닐 아세테이트 함량의 측정
PVB의 폴리비닐 알코올 함량 및 폴리비닐 아세테이트 함량을 ASTM D 1396-92에 따라 측정하였다. 아세탈화도(=부티랄 함량)는 ASTM D 1396-92에 따라 측정된 폴리비닐 알코올 함량 및 폴리비닐 아세테이트 함량의 합(100이 되어야 함)으로부터, 남아 있는 부분으로서 계산할 수 있다. 중량%에서 몰%로의 변환은 당업자에게 공지된 공식에 의해 달성된다.
가소제 함량
필름의 가소제 함량은 필름을 에탄올에 용해시키고, 그 후의 정량 기체 크로마토그래피에 의해 규명하였다. 개별적인 서브-필름들의 가소제 함량을 밝히기 위해, 다중-층 필름은 대략 1주의 조절 기간 이후에 다시 분리되어야 하며, 즉, 가소제 이동이 대부분 멈추면, 개별적으로 측정된다.
감쇠 거동의 측정
ISO 16940:2008에 따라 기계적 임피던스를 측정함에 의해 필름의 감쇠 성질을 밝혔다. 이를 위해, 필름을 2㎜ 두께의 두 개의 유리판 사이에 라미네이트 시키고, 이 후, 300×25㎜ 크기의 샘플을 잘랐다. 스레드(thread)를 사용하여 샘플을 임피던스 헤드(8001 타입/브뤼엘&케아 게엠베하)에 직접 연결할 수 있게 하는 시아노아크릴레이트 접착제의 도움으로, 이러한 유리 샘플에 시멘트 스터드(cement stud)(UA0866 타입/브뤼엘&케아)를 적용하였다. 이는 1 내지 10,000Hz의 주파수 범위에 걸쳐 상기 유리 샘플의 지점에서 힘 및 가속도의 동시 측정을 가능하게 한다. 임피던스 헤드는 진동 익사이터(4809 타입/브뤼엘&케아 게엠베하)의 진동 테이블(이를 통해 원하는 힘이 이동됨) 바로 위에 위치하였다. 둘 모두, 바람직하게는 0 내지 40℃의 온도 범위에 걸쳐 감쇠 성질을 측정할 수 있게 하는, 제어 가능한 분리된 가열 컵보드(바인더(Binder))에 위치한다. 그 다음, 또한 신호 수신기로서의 역할도 하는 노이즈 신호 발생기(PULSE Front-end 타입 3560B-040/브뤼엘&케아 게엠베하)의 도움으로 노이즈(noise)가 생겼다. 노이즈는 전력 증폭기(2718 타입/브뤼엘&케아 게엠베하)를 통해 진동 익사이터로 공급되었다. 주파수는 0 내지 5,000Hz의 범위였다. 발생한 진동에 대한 유리 샘플의 반응을 힘/가속도 흡수를 사용하여, 직접 임피던스 헤드를 통해 상이한 온도에서 측정하고, 분석 소프트웨어(PULSE FFT Analysis 타입 7770N2/브뤼엘&케아 게엠베하)를 사용하여 평가하였다. 유리 샘플들의 진동 모드 n의 상이한 고유 진동수들
Figure 112012058768708-pat00001
, 및 이들의 반치폭을 측정된 힘 및 가속도의 전달 함수로부터 규명하였다. 반치폭
Figure 112012058768708-pat00002
는 최대 신호 아래의 3dB에서 선택하였다.
Figure 112012058768708-pat00003
표시는 상이한 고유 진동수에서의 손실 계수
Figure 112012058768708-pat00004
또는 감쇠를 결정하는데 사용하였다. 높은 손실 계수 또는 높은 감쇠 비율은 방음 성질의 품질 측정으로서 사용될 수 있다. 0 내지 40℃의 고려된 온도 범위에서 가능한 한 넓은 감쇠 커브는 흥미롭다.
물질의 감쇠 성질이 온도에 의존하므로, 샘플들을 이론적으로 소리-흡수 유리의 적용 범위를 커버하는 5℃ 간격의 선택된 온도 범위에서 측정하였다.
필름의 인장 성질 측정
200㎜/분의 속도로 ISO 527에 따라 인장 시험 기계(TIRA)를 사용하여 필름 파괴시 신장(elongations) 및 인열 강도에 대한 값들을 측정하였다.
실시예
1) 폴리비닐 (n)아세탈에 대한 일반 합성 과정
100중량부의 폴리비닐 알코올 Mowiol 28-99 (평균 중합도 1700을 갖는 쿠라라이 유럽 게엠베하의 상품)을 90℃로 가열시키면서 975중량부의 물에 용해시켰다. 교반시키면서, 57.5중량부의 n-부티르알데히드를 40℃의 온도에서 첨가하고, 75중량부의 20% 염산을 12℃의 온도에서 첨가하였다. 그 혼합물을 폴리비닐 부티랄(PVB)의 침전 후에 73℃로 가열시키고 이 온도에서 2시간 동안 교반시켰다. 실온으로 냉각시킨 후에, PVB를 분리해내고, 물을 이용하여 중성세척하고, 건조시켰다. 20.3중량%의 폴리비닐 알코올 함량 및 0.9중량%의 폴리비닐 아세테이트 함량을 갖는 PVB를 얻었다.
2) 14.1 중량%의 폴리비닐 알코올 함량을 갖는 폴리비닐 (n)아세탈에 대한 합성 과정
100중량부의 폴리비닐 알코올 Mowiol 30-92(평균 중합도 2100을 갖는 쿠라라이 유럽 게엠베하의 상품)을 90℃로 가열시키면서 975중량부의 물에 용해시켰다. 교반시키면서, 56.8중량부의 n-부티르알데히드 및 0.06중량부의 글루타르디알데히드를 40℃의 온도에서 첨가하고, 100중량부의 20% 염산을 12℃의 온도에서 첨가하였다. 그 혼합물을 폴리비닐 부티랄(PVB)의 침전 이후에 69℃로 가열시키고, 이 온도에서 2시간 동안 교반시켰다. 실온으로 냉각시킨 후, PVB를 분리해내고, 물로 중성 세척시켰으며, 건조시켰다. 14.1중량%의 폴리비닐 알코올 함량 및 8.8중량%의 폴리비닐 아세테이트 함량을 갖는 PVB를 얻었다.
3) 15.1중량%의 폴리비닐 알코올 함량을 갖는 폴리비닐 (n)아세탈에 대한 합성 과정
100중량부의 폴리비닐 알코올 Mowiol 30-92(쿠라라이 유럽 게엠베하의 상품)을 90℃로 가열시키면서 975중량부의 물에 용해시켰다. 교반시키면서, 55.5중량부의 n-부티르알데히드 및 0.06 중량부의 글루타르디알데히드를 40℃의 온도에서 첨가하고, 100중량부의 20% 염산을 12℃의 온도에서 첨가하였다. 그 혼합물을 폴리비닐 부티랄(PVB)의 침전 이후에 69℃로 가열시키고, 이 온도에서 2시간 동안 교반시켰다. 실온으로 냉각시킨 후, PVB를 분리해내고, 물로 중성 세척시켰으며, 건조시켰다. 15.1중량%의 폴리비닐 알코올 함량 및 8.5중량%의 폴리비닐 아세테이트 함량을 갖는 PVB를 얻었다.
4) 14.4중량%의 폴리비닐 알코올 함량을 갖는 폴리비닐 (이소)아세탈에 대한 합성 과정
100중량부의 폴리비닐 알코올 Mowiol 30-92(쿠라라이 유럽 게엠베하의 상품)를 90℃로 가열시키면서 975중량부의 물에 용해시켰다. 교반시키면서, 68.6중량부의 이소-부티르알데히드 및 0.06중량부의 글루타르디알데히드를 40℃의 온도에서 첨가하고, 100중량부의 20% 염산을 12℃의 온도에서 첨가하였다. 그 혼합물을 폴리비닐 부티랄(PVB)의 침전 이후에 69℃로 가열시키고, 이 온도에서 2시간 동안 교반시켰다. 실온으로 냉각시킨 후, PVB를 분리해내고, 물로 중성 세척시켰으며, 건조시켰다. 14.4중량%의 폴리비닐 알코올 함량 및 8.7중량%의 폴리비닐 아세테이트 함량을 갖는 PVB를 얻었다.
5) 15.6중량%의 폴리비닐 알코올 함량을 갖는 폴리비닐 (이소)아세탈에 대한 합성 과정
100중량부의 폴리비닐 알코올 Mowiol 30-92(쿠라라이 유럽 게엠베하의 상품)를 90℃로 가열시키면서 975중량부의 물에 용해시켰다. 교반시키면서, 67.6중량부의 이소-부티르알데히드 및 0.06중량부의 글루타르디알데히드를 40℃의 온도에서 첨가하고, 100중량부의 20% 염산을 12℃의 온도에서 첨가하였다. 그 혼합물을 폴리비닐 부티랄(PVB)의 침전 이후에 69℃로 가열시키고, 이 온도에서 2시간 동안 교반시켰다. 실온으로 냉각시킨 후, PVB를 분리해내고, 물로 중성 세척시켰으며, 교반시켰다. 15.6중량%의 폴리비닐 알코올 함량 및 8.6중량%의 폴리비닐 아세테이트 함량을 갖는 PVB를 얻었다.
6) 16.4중량%의 폴리비닐 알코올 함량을 갖는 폴리비닐 (이소)아세탈에 대한 합성 과정
100중량부의 폴리비닐 알코올 Mowiol 30-92(쿠라라이 유럽 게엠베하의 상품)를 90℃로 가열시키면서 975중량부의 물에 용해시켰다. 교반시키면서, 66.6중량부의 이소-부티르알데히드 및 0.06중량부의 글루타르디알데히드를 40℃의 온도에서 첨가하고, 100중량부의 20% 염산을 12℃의 온도에서 첨가하여다. 그 혼합물을 폴리비닐 부티랄(PVB)의 침전 이후에 69℃로 가열시키고, 이 온도에서 2시간 동안 교반시켰다. 실온으로 냉각시킨 후, PVB를 분리해내고, 물로 중성 세척시켰으며, 건조시켰다. 16.4중량%의 폴리비닐 알코올 함량 및 8.5중량%의 폴리비닐 아세테이트 함량을 갖는 PVB를 얻었다.
7) 17.9중량%의 폴리비닐 알코올 함량을 갖는 폴리비닐 (이소)아세탈에 대한 합성 과정
100중량부의 폴리비닐 알코올 Mowiol 30-92(쿠라라이 유럽 게엠베하의 상품)를 90℃로 가열시키면서 975중량부의 물에 용해시켰다. 교반시키면서, 60.8중량부의 이소-부티르알데히드 및 0.06중량부의 글루타르디알데히드르 40℃의 온도에서 첨가하고, 100중량부의 20% 염산을 12℃의 온도에서 첨가하였다. 그 혼합물을 폴리비닐 부티랄(PVB)의 침전 이후에 69℃로 가열하고 이 온도에서 2시간 동안 교반시켰다. 실온으로 냉각시킨 후, PVB를 분리해내고, 물로 중성 세척시켰으며, 건조시켰다. 17.9중량%의 폴리비닐 알코올 함량 및 8.6중량%의 폴리비닐 아세테이트 함량을 갖는 PVB를 얻었다.
필름의 제조
표 1에 따른 조성의 서브-필름으로 형성된 필름들을 함께 결합시킴으로써 제조하였다. 3G8(트리에틸렌 글리콜)을 가소제로서 사용하였다.
실시예 1 내지 4는 각각의 경우 외층들 내에서 동일한 폴리비닐 알코올 및 폴리비닐 아세테이트 함량을 갖는, 폴리비닐(n)부티랄/폴리비닐(이소)부티랄/폴리비닐(n)부티랄 구조를 갖는 본 발명에 따른 필름을 보여준다.
비교예 1 및 2는 내층 및 외층들에 대해 주어진 폴리비닐 알코올 및 폴리비닐 아세테이트 함량을 갖는, 폴리비닐(n)부티랄/폴리비닐(n)부티랄/폴리비닐(n)부티랄 구조를 갖는 본 발명에 따르지 않은 필름들을 보여준다.
표 2는 필름에 관한 물리적 데이터를 보여준다. 이는 비슷한 PVA 함량을 갖는 비교예들 보다 20℃에서 더 좋은 감쇠를 갖는 본 발명에 따른 필름을 보여준다. 사용되는 폴리비닐 아세탈의 PVA 함량은 필름의 감쇠 거동에 있어 결정적이다. 높은 PVA 함량을 갖는 필름은 일반적으로, 일정한 P 함량을 갖는 경우, 주어진 온도(이 경우에는 20℃)에서, 낮은 PVA 함량을 갖는 필름보다 불충분한 감쇠를 나타낸다. 그러나, 실시예 3 및 4에서, 본 발명에 따른 필름들은, 심지어 높은 PVA 함량을 갖는 경우에도, 여전히 20℃에서 매우 좋은 감쇠 성질을 나타낸다. 이는, 본 발명에 따른 필름들의 개선된 가소제 친화성으로 인해, 최대 감쇠가 보다 낮은 온도를 향해 이동할 수 있다는 사실에서 발견된다. 비교적 높은 가소제 흡수는 일반적으로 필름의 기계적 성질의 악화, 예컨대 필름의 인열 강도의 악화를 의미한다. 그러나, 실시예 1 및 2의 본 발명에 따른 필름들이 비슷한 PVA 함량을 갖는 비교예 1 및 2보다 훨씬 좋은 인열 강도를 가짐을 발견하였다.
표 1
Figure 112012058768708-pat00005
표 2
Figure 112012058768708-pat00006

Claims (11)

  1. 각각 하나 이상의 가소제 및 하나 이상의 폴리비닐 아세탈을 함유하는 세 개 이상의 층들 A, B 및 C로부터 형성된 필름 라미네이트로서,
    - 두 개의 외층들 A 및 C가 각각 18.5 내지 23 중량%의 폴리비닐 알코올기 비율을 갖는 하나 이상의 동일하거나 상이한 폴리비닐 아세탈을 함유하고;
    - 하나 이상의 내층 B가 12 내지 18 중량%의 폴리비닐 알코올기 비율을 갖는 폴리비닐 아세탈을 함유하며;
    - 층들 A, B 또는 C 중 하나 이상이 하나 이상의 폴리비닐 (이소)아세탈을 함유하는 것을 특징으로 하는, 필름 라미네이트.
  2. 제 1항에 있어서, 하나 이상의 층 A, B 또는 C가 하나 이상의 폴리비닐 (n)아세탈을 함유하는 것을 특징으로 하는 필름 라미네이트.
  3. 제 1항에 있어서, 두 개의 외층들 A, C가 각각 하나 이상의 동일하거나 상이한 폴리비닐 (이소)아세탈을 함유하고, 내층이 하나 이상의 폴리비닐 (n)아세탈을 함유하는 것을 특징으로 하는 필름 라미네이트.
  4. 제 1항에 있어서, 두 개의 외층들 A, C가 각각 하나 이상의 동일하거나 상이한 폴리비닐 (n)아세탈을 함유하고, 내층이 하나 이상의 폴리비닐 (이소)아세탈을 함유하는 것을 특징으로 하는 필름 라미네이트.
  5. 제 1항에 있어서, 두 개의 외층들 A, C가 각각 하나 이상의 동일하거나 상이한 폴리비닐 (이소)아세탈을 함유하고, 내층 B가 층들 A 및 C와 상이한 하나 이상의 폴리비닐 (이소)아세탈을 함유하는 것을 특징으로 하는 필름 라미네이트.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리비닐 (이소)아세탈이 하나 이상의 폴리비닐 알코올을 4 내지 10개의 탄소 원자들을 함유하고 케토기에 대한 알파 위치 또는 베타 위치에 하나 이상의 분지를 갖는 하나 이상의 지방족 케토 화합물과 반응시킴으로써 얻는 것을 특징으로 하는 필름 라미네이트.
  7. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리비닐 (n)아세탈이 하나 이상의 폴리비닐 알코올을 2 내지 10개의 탄소 원자들을 함유하는 하나 이상의 지방족의, 비분지형 케토 화합물과 반응시킴으로써 얻는 것을 특징으로 하는 필름 라미네이트.
  8. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, (2002년 7월 16일자의) ISO/PAS 16940에 따라 2㎜ 유리/0.8㎜ 중간-층 필름/2㎜ 유리로부터 형성된 중간-층 필름으로 제조된 샘플이 17.5 내지 22.5 ℃의 온도 범위에서 19% 이상의 제 1 모드 감쇠 값을 갖는 것을 특징으로 하는 필름 라미네이트.
  9. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 필름 라미네이트가 층들의 공-압출에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 필름 라미네이트.
  10. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 필름 라미네이트가 층들의 결합(combining)에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 필름 라미네이트.
  11. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 자동차, 항공기, 선박, 건축 글레이징(architectural glazings), 파사드 부품용 유리/필름 라미네이트/유리 복합재의 제조, 또는 광전지 모듈의 제조를 위해 사용하기 위한 필름 라미네이트.
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