ES2835803T3 - Ensamblaje multicapa que comprende poliolefina injertada con silano - Google Patents

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Abstract

Un polímero entrecruzable (SPO) que tiene una o más cadenas principales que consta de unidades recurrentes derivadas de etileno y una olefina C6-C10 y que comprende grupos silano hidrolizables, pudiendo obtenerse dicho polímero entrecruzable (SPO) a partir de la reacción de: - una silano olefina (OS) que comprende grupos silano hidrolizables de fórmula R1R2R3SiY, en donde Y denota un radical hidrocarburo que comprende al menos una función vinilo, R1 es un grupo hidrolizable y R2 y R3 son, independientemente entre sí, un alquilo C1-C8 grupo o son un grupo hidrolizable como R1, con - una mezcla (CB) de al menos dos copolímeros (c1) y (c2) de etileno y una olefina C6-C10, en donde la rata de flujo en fusión (MFR) de (c1) es inferior a 8 g/10 minutos y el MFR de (c2) es superior a 10 g/10 minutos, medido a 190°C y 2.16 kg.

Description

DESCRIPCIÓN
Ensamblaje multicapa que comprende poliolefina injertada con silano
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud Europea No. EP 16173727.5 presentada el 09 de junio de 2016, incorporándose aquí todo el contenido de esta solicitud como referencia para todos los propósitos.
Campo Técnico
La presente invención se refiere a una poliolefina injertada con silano, a una composición multicapa que comprende dicha poliolefina y a un artículo que comprende dicha composición.
Técnica antecedente
La transparencia, adhesión, eficiencia y resistencia a la intemperie son requisitos obligatorios de los materiales para materiales de encapsulación de módulos fotovoltaicos y para varias otras aplicaciones.
En general, los módulos fotovoltaicos que se utilizan comúnmente para generar energía mediante la conversión de luz, especialmente la luz solar, en electricidad, tienen componentes activos, es decir, los componentes capaces de convertir radiaciones en electricidad, que son perecederos y sensibles a la humedad. Por esta razón, los componentes activos de los módulos fotovoltaicos y dispositivos similares necesitan encapsularse en láminas de materiales ("encapsulantes") capaces de brindar protección frente a agentes como la intemperie, la suciedad y la contaminación. En el diseño más común, el componente activo de la celda está protegido con una lámina de vidrio, o de plástico transparente, en el lado que se expone a las radiaciones ("lámina frontal") y con una capa polimérica o compuesta en el lado opuesto ("lámina posterior").
La práctica general común es utilizar láminas de copolímero de etil vinil acetato (EVA) como encapsulante del material activo. Aunque es muy utilizado por su muy bajo coste y disponibilidad común, el EVA se ve afectado por desventajas relevantes, principalmente ligadas al hecho de que libera ácido acético, el cual promueve la corrosión de las cintas y de otras partes del módulo fotovoltaico. La liberación de ácido acético generalmente va seguida de la formación de dobles enlaces u otros cromóforos, lo que induce el amarilleamiento o el pardeamiento de la película, lo que finalmente da como resultado una menor transparencia y una menor eficiencia de las celdas solares. El grado de amarilleamiento del EVA depende de la formulación del producto y de las condiciones de envejecimiento del módulo, pero el color no se puede evitar por completo. Además, el EVA generalmente contiene altos niveles de iniciadores de radicales, que pueden disminuir su adhesión a la lámina de vidrio y eventualmente conducir al desmontaje del módulo.
El documento US 2006/0201544 A (INOUE, I.) 14.09.2006 describe la producción de módulos fotovoltaicos utilizando láminas de relleno formadas por copolímeros de unidades recurrentes que comprenden alfa-olefinas y compuestos de silano etilénico insaturado, en donde las láminas de relleno formadas por extrusión se laminan a las láminas frontal/posterior y a los demás componentes a través de capas de agente adhesivo de resina acrílica.
El documento WO 2012/082261 A (DOW GLOBAL TECHNOLOGIES LLC) 21.06.2012 describe celdas fotovoltaicas, en donde se utilizan en los ejemplos películas que comprenden resinas poliolefínicas que contienen alcoxisilano derivadas de alfa-olefinas con resistencia reducida a la fusión se utilizan como poliolefinas encapsulantes derivadas de elastómeros poliolefínicos, que son copolímeros etileno-octeno.
Se encontró que los copolímeros usados en las referencias anteriores tienen importantes inconvenientes, en particular tienen baja adherencia y tienden a perderla con el tiempo, de manera similar al comportamiento del EVA. Por tanto, sigue sin satisfacerse la necesidad de un material adecuado para su uso como material encapsulante para módulos fotovoltaicos, que supere los inconvenientes del EVA y de los materiales basados en olefinas conocidos. Resumen de la invención
La presente invención proporciona un polímero entrecruzable (SPO) que comprende grupos silano hidrolizables que se pueden obtener polimerizando:
• una silano olefina (OS) que comprende grupos silano hidrolizables de fórmula R1 R2R3SiY, en donde Y denota un radical hidrocarburo que comprende al menos un grupo funcional vinilo, R1 es un grupo hidrolizable y R2 y R3 son, independientemente entre sí, un grupo alquilo C-i-Cs o son un grupo hidrolizable como R1, y
• una mezcla (CB) de al menos dos copolímeros (c1) y (c2) de etileno y una olefina Ca-Cio, en donde la rata de flujo en fusión (Mf R) de (c1) es inferior a 8 g/10 min y el MFR de (c2) es superior a 10 g/10 min, medido a 190° C y 2.16 kg.
La presente invención proporciona además una composición multicapa que comprende:
(a) al menos una capa de vidrio, metal o material polimérico (PM), y
(b) al menos una capa polimérica que comprende una poliolefina entrecruzable (XPO) obtenible mediante hidrólisis y condensación de una poliolefina entrecruzable que comprende grupos silano hidrolizables [polímero entrecruzable (SPO)] como se definió anteriormente, en donde b) se adhiere directamente a al menos una parte de (a) y (PM) es diferente de (XPO) y (SPO).
La presente invención también proporciona un proceso de preparación de la composición multicapa como se describe anteriormente, que comprende las etapas de:
i. proporcionar una capa (a) como se define anteriormente, preferiblemente en forma de lámina;
ii. aplicar sobre al menos una parte de la capa (a) del paso i. una composición que comprende un polímero entrecruzable que comprende grupos silano hidrolizables (SPO) y opcionalmente aditivos adecuados; y iii. entrecruzamiento (SPO) para obtener una composición multicapa, en donde la poliolefina entrecruzada (XPO) se adhiere directamente al menos una parte de (a).
La presente invención proporciona además un artículo que comprende la composición multicapa como se define anteriormente.
Descripción de realizaciones
A menos que se especifique lo contrario, en el contexto de la presente invención, la cantidad de un componente en una composición se indica como la relación entre el peso del componente y el peso total de la composición multiplicado por 100 (también: "% p" o "% en peso").
En el contexto de la presente invención, los términos "se adhiere" y "adhesión" indican que dos capas están unidas permanentemente entre sí a través de sus superficies de contacto, por ejemplo clasificadas como 5B a 3B en la prueba de corte transversal de acuerdo con ASTM D3359, método de prueba B. En aras de la claridad, el contexto de la presente invención no incluye composiciones multicapa en donde una primera capa y una segunda capa como se describió anteriormente para capas (a) y (b) se ensamblan por contacto, por ejemplo prensándolas entre sí sin adherencia permanente entre las dos capas, ni aquellas en los que la adherencia entre las dos capas se obtenga interponiendo, también parcialmente, una tercera capa de sustancias adhesivas, como resinas acrílicas o similares. En el contexto de la presente invención, se entiende que el término "poliolefina entrecruzable que comprende grupos silano hidrolizable [polímero entrecruzable (SPO)]" significa un polímero que tiene una o más cadenas principales constituidas por unidades recurrentes derivadas de al menos un monómero hidrogenado, preferiblemente dos o más monómeros, como se definió anteriormente y uno o más grupos colgantes de silano hidrolizable.
El polímero entrecruzable (SPO) se obtiene ventajosamente de la reacción de un monómero de silano olefina (OS) que comprende grupos silano hidrolizables como se define a continuación y una mezcla de al menos dos copolímeros, cada uno de los cuales comprende unidades recurrentes derivadas de etileno y de una olefina Ca-Ca tal como hexeno, octeno o deceno, preferiblemente octeno tal como 1-octeno, 2-octeno, 3-octeno, 4-octeno o mezclas de los mismos, preferiblemente 1-octeno.
Por el término "grupos silano hidrolizables" se pretende indicar grupos de fórmula -Si-OX, en donde X es un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo, que, después de la hidrólisis y/o policondensación, son capaces de entrecruzarse formando enlaces -Si-O-Si- entre varias cadenas de poliolefinas.
Generalmente, los grupos silano hidrolizables tienen la fórmula R1R2R3SiY, en donde Y denota un radical hidrocarburo que comprende al menos una función vinilo, R1 es un grupo hidrolizable y R2 y R3 son, independientemente entre sí, un grupo alquilo C1-C8 o son un grupo hidrolizable como R1, en donde preferiblemente R1 se elige entre radicales de tipo alcoxi, aciloxi, oxima, epoxi y amina, más preferiblemente R1 es un radical alcoxi que contiene de 1 a 6 átomos de carbono.
Por el término "grupo funcional vinilo" se entiende un grupo químico que comprende un doble enlace carbonocarbono (CH2=CH-) y derivados formados por sustitución de acuerdo con la definición en el IUPAC "Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed" (the "Gold Book"). Compiled by A. D. McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997).
El término "poliolefina que comprende grupos silano entrecruzados [polímero entrecruzado (XPO)]" se entiende que significa un polímero que tiene una o más cadenas principales que consisten en unidades recurrentes derivadas de al menos un monómero insaturado, es decir, que lleva al menos una unidad estructural C=C, y uno o más enlaces -Si-O-Si- entre dichas cadenas y/o uno o más enlaces -Si-O- entre dichas cadenas y otras superficies tales como la superficie del relleno o de la otra capa(s).
El polímero entrecruzado (XPO) se puede obtener ventajosamente mediante hidrólisis y/o policondensación a partir del polímero entrecruzable (SPO).
Inesperadamente, los inventores encontraron que los polímeros entrecruzables (SPO) que se derivan de mezclas de al menos dos copolímeros de etileno/olefina C6-C10 ((c1) y (c2)) que tienen diferentes ratas de flujo en fusión muestran una adhesión mejorada a un sustrato, de acuerdo con lo medido mediante ensayo de cizallamiento por compresión, con respecto a los copolímeros simples (c1) y (c2) y a los copolímeros de etileno/olefina C4, solos o en mezcla con (c1) o (c2).
En el contexto de la presente invención, la rata de flujo en fusión (o Índice de Flujo en Fusión, MFR) se puede determinar de acuerdo con los métodos conocidos por el experto en la técnica, tales como, pero sin limitarse a, el procedimiento estándar ISO 1133 bajo una carga de 2.16 Kg a 190°C.
Ventajosamente, en la composición de la invención el MFR de (c1) es menor que 8 g/10 min, preferiblemente menor que 6 g/10 min, más preferiblemente 5 g/10 min o menor, y el de (c2) es mayor de 10 g/10 min, preferiblemente 15 g/10 min o más, o 30 g/10 min o más, en donde todos los valores de MFR se miden de acuerdo con ISO 1133 a 190°C y 2.16 kg. Como indicación general, el MFR de (c1) no es inferior a 0.5 o 1 g/10 min y el MFR de (c2) no es superior a 80 o 70 g/10 min donde todos los valores MFR se miden de acuerdo con ISO 1133 a 190°C y 2.16 kg. Preferiblemente, en la poliolefina entrecruzable, la relación en peso de (c1): (c2) en (CB) es de 80:20 a 20:80, más preferiblemente de 75:35 a 35:75, 70:30 a 30:70 o de 60:40 a 40:60 o 50:50.
El polímero entrecruzable (SPO) típicamente comprende de 0.1% a 3%, preferiblemente de 0.8% a 2.2% o 1.0% a 1.8% en peso, con base en el peso total del polímero entrecruzable (SPO), de grupos silano hidrolizables como se definió anteriormente.
El grado de entrecruzamiento del polímero entrecruzado (XPO) puede determinarse de acuerdo con técnicas conocidas por el experto en la materia, como por ejemplo de acuerdo con EN ISO 10147.
El polímero entrecruzado (XPO) típicamente tiene un grado de entrecruzamiento de al menos 40% en peso, preferiblemente al menos 50% en peso, más preferiblemente de al menos 65% en peso.
El polímero entrecruzado (XPO) típicamente tiene un grado de entrecruzamiento de como máximo 95% en peso, preferiblemente de como máximo 80% en peso.
El grado de entrecruzamiento del polímero entrecruzado (XPO) se define como la fracción del polímero entrecruzado (XPO) insoluble en xileno caliente (extracción durante ocho horas en el punto de ebullición del xileno de acuerdo con EN ISO 10147 procedimiento estándar) después de la hidrólisis y/o condensación del polímero entrecruzable (SPO), que se lleva a cabo mediante el llamado curado por humedad. El curado por humedad se puede realizar en condiciones ambiente (es decir, 23°C, 50% de humedad relativa), en agua caliente (de 40°C a 95°C), a través de una corriente de vapor a 115°C o en una Cámara de Calor Húmedo (85°C, 85% de humedad relativa).
El polímero entrecruzable (SPO) de acuerdo con la invención tiene típicamente un índice de fluidez en estado fundido comprendido entre 0.1 g/10 min y 70 g/10 min, preferiblemente en el rango de 1 a 20 g/10 min, más preferiblemente en el rango entre 2 y 10 g/10 min medidos, por ejemplo, de acuerdo con el procedimiento estándar ISO 1133 bajo una carga de 2.16 kg a 190°C.
El polímero entrecruzable (SPO) de acuerdo con la invención tiene preferiblemente una densidad estándar comprendida entre 850 kg/m3 y 960 kg/m3, preferiblemente entre 860 kg/m3 y 900 kg/m3, más preferiblemente entre 870 kg/m3 y 890 kg/m3, más preferiblemente entre 870 kg/m3 y 880 kg/m3.
En el contexto de la presente invención, como ejemplo no limitante, la densidad estándar se puede medir de acuerdo con el procedimiento estándar ASTM D792-08 (método B, etanol absoluto).
El polímero entrecruzable (SPO) se puede obtener típicamente procesando dos o más poliolefinas ((c1) y (c2)) en presencia de un compuesto que comprende grupos silano hidrolizables. (SPO) puede contener además un homopolímero o copolímeros obtenidos de la polimerización de uno o más alquenos C2-C8 (componente (c3)).
Dicha poliolefina (c3) es preferiblemente un polietileno tal como un homopolímero de etileno o un copolímero de etileno con otro monómero seleccionado de alquenos C3-C8. Alternativamente, la poliolefina (c3) es preferiblemente un polipropileno tal como un homopolímero de propileno o un copolímero de propileno con otro monómero seleccionado de alquenos C3-C8.
La poliolefina (c1), (c2) y, opcionalmente, (c3) en el polímero (SPO) de la presente invención es más preferiblemente al menos una o más mezclas de polietileno preparadas con un sistema catalítico diferente como Ziegler-Natta, cromo, metaloceno y no metaloceno. Dicha poliolefina es más preferiblemente al menos una o más mezclas de polietileno seleccionadas de un grupo de polietileno de baja densidad, polietileno de densidad media, polietileno de alta densidad, polietileno de densidad ultraalta, polietileno de muy baja densidad, polietileno de densidad ultrabaja y polietileno lineal de baja densidad de acuerdo con la definición generalmente conocida por el experto en la materia, por ejemplo de acuerdo con la clasificación reportada en ASTM D883 - 12 y en Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 6th Edition, 2000, "Polyolefins".
La poliolefina (c1), (c2) y, opcionalmente, (c3) en el polímero (SPO) de la presente invención es preferiblemente un copolímero de polietileno tal como un copolímero de etileno con otro monómero seleccionado de alquenos C6-C10, preferiblemente de alquenos C6-C8, preferiblemente alquenos C8. El polímero entrecruzable (SPO) se fabrica generalmente procesando en fusión la mezcla de dos o más poliolefinas en presencia de un compuesto que comprende grupos silano hidrolizables y de un compuesto capaz de generar radicales libres.
Ejemplos no limitantes de compuestos que comprenden grupos silano hidrolizables adecuados para su uso en la fabricación del polímero entrecruzable (SPO) incluyen copolímeros que incluyen unidades recurrentes que portan vinilsilanos.
El polímero entrecruzable (SPO) se fabrica generalmente procesando en estado fundido una o más poliolefinas como se indica anteriormente en presencia de 0.5% a 3.5% en peso, con base en el peso total de la poliolefina (s), de un vinilsilano y del 0.01% al 0.5% en peso, con base en el peso total de la poliolefina(s), de un compuesto capaz de generar radicales libres.
Se han obtenido muy buenos resultados con polietileno de densidad ultrabaja. Es preferible utilizar una mezcla de resinas de polietileno de densidad ultrabaja, que es una mezcla de resinas de copolímero de etileno con otro monómero seleccionado entre alquenos C6-C10, preferiblemente alquenos C6-C8, preferiblemente alquenos C8. El polietileno utilizado en el proceso de fabricación del polímero entrecruzable (SPO) tiene una densidad estándar comprendida entre 860 kg/m3 y 960 kg/m3, preferiblemente entre 860 kg/m3 y 880 kg/m3, más preferiblemente entre 865 kg/m3 y 875 kg/m3.
El (los) polietileno(s) tiene (tienen) un índice de flujo en fusión comprendido entre 0.1 g/10 min y 70 g/10 min, más preferiblemente entre 3 g/10 min y 40 g/10 min, medido de acuerdo con el procedimiento estándar ISO 1133 bajo una carga de 2.16 kg a 190°C.
El (los) polietileno(s) tiene (tienen) una temperatura de fusión comprendida entre 30°C y 140°C, preferiblemente entre 40°C y 70°C, en donde la temperatura de fusión se mide de acuerdo con ISO 306.
Por el término "compuesto capaz de generar radicales libres" se entiende, por ejemplo, peróxidos y compuestos azo, o mediante radiación ionizante, etc. Un compuesto azo adecuado es azobisisobutil nitrilo (AIBN).
Como ejemplos no limitantes, los iniciadores de radicales adecuados son los descritos en el documento WO 2012/082261 A (DOW GLOBAL TECHNOLOGIES, LLC) 21/06/2012 se prefieren los radicales libres orgánicos, tales como cualquiera de los iniciadores de peróxido, por ejemplo, peróxido de dicumilo, peróxido de di-tert-butilo, perbenzoato de t-butilo, peróxido de benzoilo, hidroperóxido de cumeno, peroctoato de t-butilo, peróxido de metil etil cetona, 2,5-dimetil-2,5-di-(t-butil peroxi)-hexano, peróxido de laurilo y peracetato de tert-butilo.
Por el término "vinilsilano" se pretende indicar un silano que comprende al menos un grupo funcional vinilo. El vinilsilano utilizado en el proceso de fabricación de la composición (C) suele ser un vinilsilano de fórmula R1R2R3SiY, donde Y denota un radical hidrocarburo que comprende al menos una función vinilo, R1 denota un grupo hidrolizable y R2 y R3 denotan, independientemente, un grupo alquilo o un grupo R1 hidrolizable.
El grupo R1 hidrolizable se puede elegir entre los radicales de tipo alcoxi, aciloxi, oxima, epoxi y amina. R1 es preferiblemente un radical alcoxi que contiene de 1 a 6 átomos de carbono.
Se prefiere usar un vinilsilano de fórmula R1R2R3SiY, en donde R2 y R3 también son grupos hidrolizables R1 como se definió anteriormente.
Se han obtenido buenos resultados con viniltrialcoxisilanos en los que R1, R2 y R3 son grupos alcoxi que contienen de 1 a 4 átomos de carbono. Particularmente preferidos son viniltrietoxisilano y viniltrimetoxisilano.
La cantidad de vinilsilano utilizado en el proceso de fabricación (SPO) está comprendida preferentemente entre 1.3% y 2.6% preferentemente entre 1.5 y 2.0 o entre 1.6 y 1.8% en peso, referido al peso total de la(s) poliolefina(s). El material compuesto (C) se puede mezclar (mediante adición, adecuadamente durante la composición o extrusión/inyección) con un lote madre catalítico (CM) específico que contenga, pero no se limite a, antioxidantes y /o absorbentes de UV y/o retardadores de llama y/o agentes antigoteo y/o pigmentos y materiales reflectantes y/o catalizador de condensación de silanol y/o convertidor ascendente/descendente. Como se usa en este documento, el término "convertidor ascendente/descendente" indica una o más moléculas orgánicas/inorgánicas o complejos o sales o mezclas de ellos, que es capaz de absorber uno o más fotones y conduce a la emisión de luz a una longitud de onda más corta o más alta que la longitud de onda de excitación. Un ejemplo no limitante es la conversión de luz infrarroja en luz visible. Los materiales mediante los cuales puede tener lugar la conversión ascendente/descendente a menudo contienen iones de elementos de bloque d y bloque f. Los ejemplos no limitantes de estos iones son Ln3+, Ti2+, Ni2+, Mo3+, Re4+, Os4+, y similares.
Como ejemplo no limitante, se pueden elegir antioxidantes adecuados de una amplia gama de antioxidantes conocidos que son compatibles con poliolefinas. Los ejemplos incluyen, pero no se limitan a, antioxidantes fenólicos o fosfíticos, tales como monofenoles alquilados, alquiltiometilfenoles, hidroquinonas, hidroquinonas alquiladas, tocoferoles, tiodifeniléteres hidroxilados, alquilidenbisfenoles, acilaminofenoles. Otros ejemplos incluyen, entre otros, compuestos de O-, N- y S-bencilo, malonatos hidroxibencilados, compuestos de hidroxibencilo aromático, compuestos de triazina, antioxidantes amínicos, arilaminas, diarilaminas, poliarilaminas, oxamidas, desactivadores de metales, fosfitos, fosfonitos, bencilfosfonatos, ácido ascórbico (vitamina C), compuestos que destruyen peróxido, hidroxilaminas, nitronas, benzofuranonas, indolinonas y similares y mezclas de los mismos. Más preferiblemente, el antioxidante es un miembro de la clase de antioxidantes bis-fenólicos. Los antioxidantes bis-fenólicos específicos adecuados incluyen 2,2'-etilidenbis(4,6-di-t-butilfenol); 4,4'-butilidenbis(2-t-butil-5-metilfenol); 2,2'-isobutilidenbis(6-tbutil-4-metilfenol); y 2,2'-metilenbis(6-t-butil-4-metilfenol). Algunos antioxidantes bis-fenólicos disponibles comercialmente incluyen ANOX® 29, LOWINOX® 22M46, LOWINOX® 44B25 y LOWINOX® 221 B46.
Ejemplos típicos de absorbentes de UV incluyen, pero no se limitan a, triazinas, benzotriazoles, hidroxibenzofenonas, hidroxifeniltriazinas, ésteres de ácidos benzoicos y mezclas de dos o más de los mismos. Otros ejemplos incluyen aminas cíclicas. Los ejemplos incluyen aminas cíclicas secundarias, terciarias, acetiladas, N-hidrocarbiloxi sustituidas, hidroxi sustituidas N-hidrocarbiloxi sustituidas u otras aminas cíclicas sustituidas que se caracterizan además por un grado de impedimento estérico, generalmente como resultado de la sustitución de un grupo o grupos alifáticos en los átomos de carbono adyacentes a la función amina.
Ejemplos de retardadores de llama incluyen, pero no se limitan a, compuestos aromáticos halogenados, como bifenilos halogenados o éteres de bifenilo y bisfenoles. Normalmente, los materiales halogenados están bromados o polibromados. Los ejemplos específicos incluyen bisfenoles como bifenilo polibromado, difenil éteres penta-, octa- y deca-bromados (BDE), tetrabromobisfenol-A (TBBPA). Otros ejemplos incluyen, pero no se limitan a, compuestos inorgánicos como alúmina trihidratada, óxido de antimonio, hidróxido de magnesio, borato de zinc, fosfatos orgánicos e inorgánicos, fósforo rojo y combinaciones de los mismos.
Normalmente, los agentes antigoteo incluyen, pero no se limitan a, fluoropolímeros, tales como polímeros y copolímeros de politetrafluoroetileno. Los agentes antigoteo pueden dispersarse o mezclarse con el polímero que forma la capa respectiva. Los ejemplos comerciales de agentes antigoteo incluyen MM5935EF de Dyneon® lLc , ALGOFLON® DF210 de Solvay Specialty Polymers o ENTROPY® TN3500 de Shanghai Entropy Chemical.
Los pigmentos pueden ser inorgánicos u orgánicos. Los pigmentos pueden ser de color verde, azul, rojo, rosa, morado y blanco. Los pigmentos blancos más utilizados son los pigmentos inorgánicos. Los ejemplos incluyen, entre otros, óxidos de zinc y óxidos de titanio (como TiO2) o partículas de carbono. Los pigmentos se pueden dispersar, mezclar o disolver en la capa, pero se pueden pintar o imprimir sobre una capa.
Los materiales reflectantes incluyen partículas de vidrio o partículas metálicas, siendo preferidas las partículas de vidrio. Pueden dispersarse, mezclarse o disolverse en una capa.
Se puede añadir un lote maestro catalítico en una cantidad de 0.5 a 10% en peso, más preferiblemente de 2 a 5% en peso, con base en el peso total de la poliolefina(s); la cantidad depende en gran medida de las prestaciones requeridas para el uso final específico, como es conocido por el experto en la técnica.
Por el término "catalizador de condensación de silanol" se entiende aquí el sistema capaz de acelerar la reacción de hidrólisis y/o condensación del polímero entrecruzable (SPO) que se lleva a cabo mediante el llamado curado por humedad, como en el documento WO 91/07075 A (NESTE Oy ) 6/27/1991. Los catalizadores de condensación de silanol de la técnica anterior incluyen carboxilatos de metales, tales como estaño, zinc, hierro, plomo y cobalto, bases orgánicas, ácidos inorgánicos y ácidos orgánicos. Debe hacerse una mención especial al dilaurato de dibutilestaño, diacetato de dibutilestaño, dilaurato de dioctilestaño, acetato estannoso, caprilato estannoso, caprilato de zinc, etil aminas, dibutil amina, hexilaminas. También se pueden utilizar ácidos inorgánicos tales como ácido sulfúrico así como ácidos orgánicos tales como ácido toluenosulfónico, ácido esteárico y ácido maleico. Preferiblemente, el catalizador de condensación de silanol es un carboxilato de metal, más preferiblemente un carboxilato de estaño.
Las composiciones de la presente invención tienen rendimientos iniciales similares o mejorados con respecto a las composiciones conocidas en términos de adhesión, eficiencia, transparencia y resistencia a la intemperie en el ensamblaje de múltiples capas. La adhesión de las composiciones de la presente invención a los sustratos mejora con el tiempo, mientras que los materiales convencionales como el EVA tienden a perder adhesión a los sustratos con el tiempo.
La capa (a) está formada preferiblemente de vidrio, como vidrio de alta transparencia, metal (como aluminio, titanio, sus aleaciones o acero) o de (PM) que se selecciona del grupo que consiste en policarbonatos, polímeros acrílicos, poliacrilatos, poliolefinas cíclicas tales como etilen norborneno, poliestireno catalizado por metaloceno, polietilentereftalato (PET), polietilen tereftalato biorientado (BOPET), polietilen naftalato, fluoropolímeros como ETFE (etileno-tetrafluoroetileno), PVF (fluoruro de propivinilo), FEP (propileno de fluoroetileno), ECTFE (etileno clorotrifluoroetileno, PVDF (fluoruro de polivinilideno), y laminados, mezclas o aleaciones de dos o más de los mismos.
La capa (a) está formada preferiblemente de PET, ECTFE o vidrio, más preferiblemente comprende o consiste en vidrio.
Cuando se usa en ciertas realizaciones de la presente invención, "vidrio" se refiere a un sólido duro, quebradizo y transparente, como el que se usa para ventanas, muchas botellas o anteojos, que incluye, entre otros, vidrio de cal sodada, vidrio de borosilicato, vidrio acrílico, vidrio de azúcar, filosilicatos como la mica (cola de pescado o vidrio de Moscovia) u oxinitruro de aluminio. En el sentido técnico, el vidrio es un producto inorgánico de fusión que se ha enfriado a una condición rígida sin cristalizar. Muchos vidrios contienen sílice como su componente principal y formador de vidrio.
El vidrio de dióxido de silicio puro (SO2) (el mismo compuesto químico que el cuarzo o, en su forma policristalina, la arena) no absorbe la luz ultravioleta y se utiliza para aplicaciones que requieren transparencia en esta región. Los grandes monocristales naturales de cuarzo son dióxido de silicio puro y, una vez triturados, se utilizan para vidrios especiales de alta calidad. La sílice amorfa sintética, una forma de cuarzo casi 100% pura, es la materia prima de los vidrios especiales más caros.
La capa de vidrio de la composición multicapa de acuerdo con la invención es típicamente, sin limitación, vidrio de ventana, vidrio plano, vidrio de silicato, vidrio plano, vidrio flotado, vidrio coloreado, vidrio especial que puede, por ejemplo, incluir ingredientes para controlar el calentamiento solar, vidrio recubierto con metales pulverizados como plata, vidrio recubierto con óxido de antimonio y estaño y/u óxido de indio y estaño, vidrio E y materiales similares. La composición multicapa se puede utilizar para diferentes aplicaciones como, entre otras, atención médica, plomería, vidrios de seguridad y ventanas con vidrios de seguridad, embalaje, uno o más dispositivos electrónicos incluidos, entre otros, celdas solares de módulo rígido o flexible (también conocido como celdas fotovoltaicas), paneles de cristal líquido, dispositivos electroluminiscentes y unidades de visualización de plasma, DSCS (Celdas Solares Sensibilizadas en el Día).
XPO se puede utilizar como encapsulante, por ejemplo en una celda fotovoltaica, o sellador en forma de película o capa de tira y necesita adherirse con otras capas en un ensamblaje multicapa laminado o coextrudido.
En una realización de la presente invención, el (XPO) se usa como capa encapsulante en una celda o módulo fotovoltaico (PV). En tales dispositivos, el encapsulante no solo debe adherirse a diferentes sustratos, sino también proteger las celdas de la humedad y otros tipos de daños físicos, para garantizar la claridad óptica y las propiedades de retención física a alta temperatura y todos los requisitos indicados en la norma IEC 61215 para celdas PV. Los encapsulantes descritos anteriormente que se basan en (SPO) se pueden usar en diversas tecnologías fotovoltaicas tales como, pero no limitándose a, silicio cristalino, silicio policristalino, silicona amorfa, (di)seleniuro de cobre, indio, galio (CIGS), seleniuro de cobre e indio (CIS), telururo de cadmio, arseniuro de galio, CdTE, OPV, materiales sensibilizados con colorante y perovskita.
Los materiales encapsulantes poliméricos típicos generalmente utilizados para estos fines incluyen resinas de silicio, resinas epoxi, resinas de polivinil butiral (PVB), acetato de celulosa, copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA), copolímero de etileno-acetato de vinilo entrecruzado por el método del peróxido (EVA entrecruzado), ionómeros y poliolefinas termoplásticas.
En otro aspecto, la presente invención proporciona un proceso para la producción de la película para aplicación como encapsulante como se define anteriormente, que comprende las etapas de:
(I) proporcionar una poliolefina que comprende un grupo silanol entrecruzable (SPO) como se definió anteriormente, que, opcionalmente, se puede mezclar físicamente con un lote madre catalítico (CM) como se definió anteriormente; (II) extrusión (SPO), que opcionalmente incluye (CM), en forma de película;
(III) opcionalmente, entrecruzamiento parcial de los grupos silanol (SPO).
Opcionalmente, el entrecruzamiento de los grupos silanol de (SPO) se completa después del ensamblaje de la estructura multicapa. La poliolefina que comprende grupos silanol entrecruzables (SPO) se puede preparar en forma de gránulos, copos de polvo o polvo, preferiblemente en forma de gránulos. Puede utilizarse cualquier método convencional, prefiriéndose la extrusión reactiva. Los métodos de extrusión reactiva más comunes útiles para la preparación de (SPO) se denominan proceso reactivo Monosil™ (un paso) y Sioplas™ (dos pasos).
El proceso Monosil™ de un solo paso fue desarrollado por Maillefer como un proceso de un solo paso en donde todos los componentes de la resina base poliolefina, los aditivos, el peróxido y el silano se injertan en una extrusora de compuestos especializada que también extruye la película en línea.
El proceso de dos pasos Sioplas™ fue inventado y patentado por Dow Corning. Este proceso requiere la extrusión (SPO) de un compuesto reactivo compuesto de grupos silano que se han injertado en cadenas de polímero de poliolefina (PO) mediante la adición de peróxido orgánico en un proceso de composición fuera de línea.
Un método preferido es mezclar polímero entrecruzable (PO), vinilsilano y generador de radicales libres, en cualquier extrusora de reactor convencional, tal como, pero sin limitarse a, una amasadora Buss o mono o doble tornillo, preferiblemente una extrusora de doble tornillo. Las condiciones pueden variar dependiendo del tiempo de residencia y la vida media del generador de radicales libres, pero el perfil de temperaturas está típicamente en el rango de 110 a 190°C, dependiendo principalmente de la temperatura de fusión del PO.
En un aspecto, la presente invención se refiere a un proceso para la preparación de la composición multicapa como se define anteriormente, que comprende las etapas de:
i. proporcionar una capa (a) como se definió anteriormente que comprende vidrio, metal o un material polimérico (PM) diferente de (XPO), preferiblemente en forma de lámina;
ii. aplicar sobre al menos una parte de la (a) capa del paso i. una composición que comprende un polímero entrecruzable que comprende grupos silano hidrolizables (SPO) como se definió anteriormente, y opcionalmente aditivos adecuados;
iii. entrecruzar el (SPO) para obtener una composición multicapa, en donde la poliolefina entrecruzada (XPO) se adhiere directamente al menos una porción de (a).
El polímero entrecruzable que comprende grupos silano hidrolizables (SPO) puede opcionalmente entrecruzarse parcialmente antes de su aplicación a la capa (a) en la etapa ii. El entrecruzamiento parcial del (SPO) se puede llevar a cabo durante su preparación, es decir durante la extrusión de la capa en forma de película, o después de su preparación en forma de lámina o película. Normalmente, después de esa etapa, el grado de entrecruzamiento está en el intervalo de 0% a 30%, preferiblemente de 0% a 10%, preferiblemente de 0% a 5%. Es necesario evaluar el paso de entrecruzamiento parcial para obtener el buen equilibrio entre las propiedades de la porción no entrecruzada, necesaria para permitir el proceso de ensamblaje multicapa, y las de la porción entrecruzada, necesaria para asegurar el rendimiento final requerido, especialmente en términos de fluencia a alta temperatura. En el paso iii. del procedimiento de acuerdo con la invención, la capa (b) de la composición multicapa puede estar parcial o totalmente entrecruzada.
Opcionalmente, en el paso iii. del proceso de acuerdo con la invención, la composición multicapa se puede entrecruzar totalmente para lograr los rendimientos más altos, especialmente en términos de adhesión, resistencia térmica, fluencia a temperatura por encima de la temperatura de fusión de SPO. El grado máximo de entrecruzamiento de la etapa (iii), típicamente, está en el rango de 50% a 90%, preferiblemente de 60% a 80%. Se encontró que entrecruzando el ensamblaje multicapa durante más de 500 horas en una cámara de calor húmeda (85°C; 85% de humedad relativa) aumenta la adherencia, con diferentes capas.
El entrecruzamiento parcial o total de los grupos silanol (SPO) se puede llevar a cabo mediante cualquier método de curado utilizando humedad, lo que acelera el proceso de entrecruzamiento.
Es posible, pero no necesario, agregar un lote madre catalítico, que se puede mezclar junto con (SPO) en un paso (ii). El lote madre catalítico promueve un entrecruzamiento más rápido en el ensamblaje multicapa y permite lograr un mayor rendimiento, especialmente en términos de resistencia a la fluencia a temperatura por encima de la temperatura de fusión de SPO.
Como ejemplos no limitantes, la película se puede formar mediante cualquiera de los métodos de extrusión convencionales, como fundición, rasqueta, laminación, recubrimiento por rotación, recubrimiento por inmersión, coextrusión, por presión hidráulica, extrusión en película, extrusión por fundición, preferiblemente por extrusión en película. El perfil de temperaturas típico está en el rango de 120°C a 180°C, dependiendo principalmente de la temperatura de fusión del (SPO) que se está utilizando.
En un aspecto, la presente invención proporciona un artículo que comprende la composición multicapa descrita anteriormente.
En un aspecto, la presente invención proporciona una celda fotovoltaica (PV), que comprende al menos las siguientes capas: una capa de "lámina frontal" (FS), una primera capa encapsulante, una celda solar, una segunda capa encapsulante y una "lámina trasera" (BS), en donde al menos la capa de la lámina frontal (FS) y la primera capa encapsulante están formadas por la composición multicapa que comprende las capas (a) y (b) como se definió anteriormente.
En el contexto de la invención, por capa de "lámina frontal" (FS) se entiende la capa exterior de una celda PV que está expuesta al medio ambiente y a la radiación electromagnética incidente. La FS de la celda PV de la invención se describe anteriormente como capa (a). El espesor de la capa FS no es particularmente limitante, preferiblemente es de 6 mm o menos. La capa ópticamente transparente FS tiene ventajosamente una transmitancia de al menos 70%, preferiblemente de al menos 80%, más preferiblemente de al menos 85% de la radiación electromagnética incidente, medida de acuerdo con el procedimiento estándar ASTM D1003 bajo aire atmosférico.
La primera capa encapsulante en la celda PV de la invención se describe anteriormente como capa (b). El espesor de la primera capa de encapsulante en la celda PV no es crítico y puede depender del uso al que se destina dicho ensamblaje. En general, para las celdas PV, el espesor preferible está en el intervalo de 200 micrómetros a 600 micrómetros.
Para la celda solar, es decir, el componente activo, en la celda PV de la invención se pueden usar diferentes tecnologías PV como se describe anteriormente.
La segunda capa encapsulante en la celda PV de la invención puede estar compuesta preferiblemente por el polímero (XPO) como se describe anteriormente o puede estar compuesta por un polímero diferente de (XPO). El espesor de la segunda capa de encapsulante en las celdas PV no es crítico y dependerá del uso al que se destine dicho ensamblaje. Para las celdas PV de acuerdo con la invención, su espesor preferible está en el intervalo de 200 micrómetros a 600 micrómetros.
En la celda PV de acuerdo con la invención, está presente una capa de "lámina posterior" (BS) que es la capa más externa del módulo fotovoltaico y está diseñada para proteger los componentes internos del módulo, específicamente las celdas fotovoltaicas y los componentes eléctricos de las tensiones externas además de actuar como aislante eléctrico. El espesor de la capa BS no está particularmente limitado ya que depende del tipo de material utilizado, preferiblemente es menor de 6 mm.
Cada una de las capas FS y BS puede estar fabricada con uno o más de los materiales en láminas rígidos o flexibles conocidos, incluidos, por ejemplo, vidrio, vidrio de alta transparencia, policarbonato, polímeros acrílicos, poliacrilato, una poliolefina cíclica como etileno norborneno, poliestireno catalizado por metaloceno, polietilen tereftalato (PET), polietilen tereftalato biorientado (BOPET), polietilen naftalato, fluoropolímeros como ETFE (etileno-tetrafluoroetileno), PVF (fluoruro de polivinilo), FEP (fluoroetilen propileno), ECTFE (etilen clorotrifluoroetileno), PVDF (fluoruro de polivinilideno) y muchos otros tipos de materiales plásticos, poliméricos o metálicos, incluidos laminados, mezclas o aleaciones de dos o más de estos materiales, desegún sea conocido por el experto en la técnica (patente de ref. WO 2012/082261 A (DOW GLOBAL TECHNOLOGIES LLC) 21.06 .2012 par. [0054])
En general, el ensamblaje multicapa se puede realizar de diferentes formas tales como, pero no limitándose a, proceso de laminación por compresión en temperatura. Para ensamblar el sistema, típicamente se establecen la temperatura, el tiempo y otros parámetros para asegurar la suficiente adhesión entre las capas.
En otro aspecto, la presente invención proporciona también un artículo adecuado para su uso en vidrio de seguridad y ventanas de vidrio de seguridad, que comprende al menos las siguientes capas: una capa de "lámina frontal" (FS); como se describe en el ensamblaje de múltiples capas para celdas PV, una capa encapsulante; como se describe en ensamblaje multicapa para celdas fotovoltaicas y una capa de "lámina posterior" (BS); como se describe en ensamblaje multicapa para celdas PV.
Las composiciones de acuerdo con los siguientes ejemplos han mostrado rendimientos superiores a lo largo del tiempo (envejecimiento en condiciones estándar de Calor Húmedo, es decir, 85°C y 85% de humedad relativa) como encapsulantes en términos de adhesión (ensayo de desprendimiento), durabilidad (eficiencia de minimódulo) y resistencia a la intemperie en ensamblajes multicapa (en el caso específico de celdas PV) en aplicaciones donde se mantiene una buena transparencia (Transmitancia Total, Neblina, Índice Amarillo, Índice Blanco, UV-Vis, NIR) a lo largo del tiempo es imprescindible. Se han comparado algunos resultados, utilizando la misma preparación de muestras, con EVA entrecruzado como primer y segundo encapsulantes, que se utiliza ampliamente como encapsulante para celdas PV.
En caso de que la divulgación de cualquier patente, solicitud de patente y publicación que se incorporen aquí por referencia entre en conflicto con la descripción de la presente solicitud en la medida en que pueda hacer que un término no quede claro, la presente descripción tendrá prioridad.
Los siguientes ejemplos se proporcionan para ilustrar la invención, sin intención de limitar su alcance.
Parte experimental
Se prepararon cuatro tipos diferentes de encapsulantes de poliolefina con injerto de silano mezclando una o dos poliolefinas con un vinilsilano. También se preparó un encapsulante comparativo que contenía EVA.
La película SPO se preparó en los siguientes pasos:
Paso a): se preparó una poliolefina que comprende grupo silanol entrecruzable (SPO) en forma de gránulos mediante el proceso reactivo Sioplast™ con extrusión en una extrusora de doble tornillo, el perfil de temperaturas está en el rango de 120 a 160°C.
Paso b): en este ejemplo, el SPO no se ha combinado con el lote madre catalítico (CM)
Paso c): el SPO se extruyó en forma de película (200 o 400 o 600 micrómetros de espesor), el perfil de temperaturas estuvo en el rango de 130 a 160°C.
La poliolefina que comprende grupos silanol entrecruzables (SPO) se puede preparar en forma de gránulos, copos o polvo, preferiblemente en forma de gránulos. Se puede utilizar cualquier método convencional, los comunes se denominan proceso reactivo Monosil™ (paso uno) y Sioplas™ (paso dos); un método preferido es mezclar polímero entrecruzable (PO), vinilsilano y generador de radicales libres, en cualquier extrusora de reactor convencional, tal como, pero sin limitarse a, una amasadora Buss o mono o doble tornillo, preferiblemente una extrusora de doble tornillo. Las condiciones pueden variar dependiendo del tiempo de residencia y la vida media del generador de radicales libres, pero el perfil de temperaturas está típicamente en el rango de 110 a 190°C, dependiendo principalmente de la temperatura de fusión del PO.
La Tabla 1 muestra las poliolefinas/mezcla de poliolefinas utilizadas en los ejemplos (los % de las cantidades están en peso del componente con base en el peso total de los componentes (c1) y (o (c2)). En todos los ejemplos comparativos 1-3 y ejemplos 4, 4a (misma composición que 4) y 5 de la invención, la cantidad de vinilsilano es de 1.4 a 1.8% en peso con base en el peso total de la poliolefina(s).
Tabla 1
Figure imgf000010_0001
El EVA utilizado como material comparativo en el experimento es un EVASKY® S88 de Bridgestone de 0.45 mm de espesor.
Adherencia al vidrio
Para comparar los encapsulantes a espesores similares, en las pruebas mecánicas y ópticas se utilizaron dos capas de poliolefina que tenían el mismo espesor y solo una capa de EVA en la preparación de la muestra. Los encapsulantes se extruyeron hasta el espesor indicado a continuación y 30 cm de ancho.
Se laminaron dos capas de cada uno de los diferentes encapsulantes en un laminador de vacío entre dos placas de vidrio (100x100x3.0 mm, calidad Eurowhite) con un ciclo estándar usado para EVA (150°C, 300 s de bombeo, 600 s de curado). Antes de la encapsulación, los vidrios se limpiaron con isopropanol. A continuación, las muestras laminadas se cortaron con una sierra de diamante automatizada hasta muestras de 25x25 mm y se probaron en una configuración de Prueba de Corte por Compresión (CST). Parte de las muestras se hicieron envejecer en condiciones de calor húmedo (DH) (85°C, 85% de humedad relativa, HR) durante 300 horas y luego se analizaron. Cada valor informado es el promedio de 5 mediciones. Para evitar posibles inconsistencias en las propiedades mecánicas de los encapsulantes, para todas las muestras la dirección del esfuerzo cortante aplicado correspondió a la dirección de extrusión.
Los resultados de la prueba CST se expresan en términos de "energía elástica almacenada" necesaria para iniciar la deslaminación de las muestras durante el esfuerzo cortante aplicado. Cuanto mayor sea este valor, más resistente a la deslaminación será la interfaz encapsulante/vidrio.
Resultados
Las muestras de vidrio laminado de 10x10 cm/vidrio no mostraron visualmente ninguna burbuja o deslaminación después de la laminación.
Los resultados de las Pruebas de Corte por Compresión se resumen en las Tablas 2 y 3 y muestran diferentes comportamientos para los diferentes encapsulantes. En la Tabla 2 se muestran los valores de Pruebas de Corte por Compresión realizadas usando dos capas de poliolefina (2 x 0.35 mm) y solo se utilizó una capa de EVA (0.8 mm) en la preparación de la muestra.
Tabla 2
Figure imgf000011_0002
Las composiciones de los ejemplos 4 y 5, de acuerdo con la invención, que comprenden una mezcla de una poliolefina de etileno/octeno que tiene un MFR alto con una poliolefina de etileno/octeno que tiene un MFR bajo, tienen una resistencia a la deslaminación notablemente mayor con respecto a las composiciones comparativas que comprenden sólo una poliolefina de etileno/octeno que tiene un MFR bajo (Ejemplo Comparativo 1, que contiene poliolefina A) o una mezcla de la misma poliolefina de etileno/octeno con una poliolefina de etileno/buteno (CO 2) que tiene un MFR alto (Ejemplo Comparativo 2) .
Los resultados de la Prueba de Corte por Compresión obtenidos para muestras antes y después del envejecimiento durante 300 horas en condiciones de Calor Húmedo se resumen en la Tabla 3 y muestran un comportamiento diferente para los diferentes encapsulantes. Para comparar los encapsulantes a espesores similares, se utilizaron dos capas de poliolefina del mismo espesor (2x 0.2 mm) para el ejemplo comparativo 3 y el ejemplo 4a de acuerdo con la invención y solo una capa de EVA (0.45 mm, ejemplo comparativo 3a) en la preparación de la muestra.
Tabla 3
Figure imgf000011_0001
Todas las deslaminaciones observadas fueron de naturaleza adhesiva, es decir, se ubicaron en la interfaz vidrio/encapsulante y no dentro del encapsulante mismo.
Los valores de esta serie de medidas son superiores a los valores de la serie de muestras de la Tabla 2. Esta diferencia se puede explicar empíricamente por un mayor espesor del encapsulado de la primera serie en comparación con la segunda serie (de aproximadamente 0.7 mm a aproximadamente 0.4 mm para poliolefinas y de aproximadamente 0.8 mm a aproximadamente 0.45 mm para EVA). Debido a la falta de linealidad en el comportamiento de la fuerza de corte del espesor, la energía total necesaria para la falla de la muestra tiende a disminuir al aumentar el espesor del encapsulante.
La formulación del Ejemplo Comparativo 3a muestra los valores más bajos antes y después del envejecimiento. La formulación del Ejemplo 4 muestra un alto valor inicial y un notable incremento en el tiempo. Por el contrario, en el ejemplo comparativo 6, en donde se usa EVA como encapsulante, la adhesión después de 300 horas de envejecimiento en condiciones de Calor Húmedo disminuye a aproximadamente la mitad del valor inicial.
Propiedades ópticas
Se laminó una capa de cada uno de los diferentes encapsulantes en un laminador de vacío entre dos placas de vidrio (5x5x3.2 cm, de F-Solar, calidad flotador Solar tipo T) con un ciclo estándar usado para EVA (155°C, 300 s de bombeo, 900 s de curado). Después de la laminación, las muestras se enfriaron al aire.
A continuación, se midieron las muestras con un instrumento UV-VIS de Perkin Elmer en un intervalo de longitud de onda de 320-2000 nm. Se adquirieron las curvas de transmisión total (TT) y transmisión difusa (TD) y luego se calculó la turbidez (definida como la relación TD/TT) a 400 nm.
Los resultados se pueden evaluar en términos de porcentaje de luz transmitida (total o difusa). Cuanto mayor sea el TT, mayor será la luz que llega a la celda solar. En cuanto a la luz difusa, cuanto menor es el valor de turbidez menor será el aspecto lechoso del módulo PV y mejor es su aceptación estética.
Todas las composiciones ensayadas tienen una relación TD/TT a 400 nm (el llamado "Factor de Turbidez") que oscila entre el 5-8%, que es un valor aceptable para las aplicaciones previstas en el área fotovoltaica. Desde el punto de vista práctico, se observa comúnmente que solo a partir de factores de turbidez superiores al 10-15% se puede apreciar a simple vista un aspecto lechoso y el valor medido para las muestras de acuerdo con la invención por lo tanto no son relevantes para afectar la aceptación estética.
Los datos anteriores demuestran que las composiciones de acuerdo con la invención tienen una mayor resistencia al desprendimiento que las que comprenden poliolefinas diferentes de (c1 y (c2)) como se definen anteriormente. Además, la alta resistencia al desprendimiento de las composiciones de acuerdo con la invención aumenta con el envejecimiento en condiciones de Calor Húmedo, mientras que la de los encapsulantes convencionales que comprenden EVA disminuye rápidamente a niveles inaceptables en las mismas condiciones.
Además, todas las composiciones de acuerdo con la presente invención mostraron una transparencia aceptable en las pruebas de propiedades ópticas (turbidez inferior al 9%), que es adecuada para su aplicación en celdas fotovoltaicas y dispositivos similares.
Eficiencia de la celda PV
Para evaluar la eficiencia de una celda fotovoltaica que comprende el material multicapa de acuerdo con la invención, se preparó la celda fotovoltaica de módulo pequeño (20 cm* 20cm) mediante un proceso de laminación (150°C, bombeo de 300 s, curado de 900 s) y comprende las siguientes capas:
• Una capa de "lámina frontal" (FS) con vidrio de alta transparencia para grado PV, bajo contenido de hierro, 3.0 mm de espesor;
• Una primera capa encapsulante;
• Una celda solar fabricada con polisilicio solar;
• Una segunda capa de encapsulante;
• Una capa de "lámina posterior' (BS) con vidrio de alta transparencia para grado PV, bajo contenido de hierro, 3.0 mm de espesor.
En la celda de acuerdo con la invención, el polímero entrecruzable (XPO) (película, 400 micrómetros de espesor) como se define anteriormente se usó como primera y segunda capas de encapsulante, y en un ejemplo comparativo se preparó una celda PV usando EVA (película disponible comercialmente, 450 micrómetros de espesor).
La eficiencia de la celda PV se midió a 25°C con un simulador solar, de acuerdo con IEC EN 61215 10.13. En aras de la claridad, las cifras relativas a la eficiencia PV y otros rendimientos se normalizan (100% en t=0 para cada valor y cada módulo); en la Tabla 4 se informan los valores obtenidos. Las pruebas de envejecimiento se realizaron en cámara de Calor Húmedo (CH) a 85% de humedad, 85°C para diferentes tiempos (500, 1000, 2000, 3000 horas), de acuerdo con IEC EN 61215.
Tabla 4: Eficiencia de Mini-módulo de la celda PV de acuerdo con la invención.
Tabla 4
Figure imgf000013_0001
Las celdas que comprenden las composiciones multicapa de acuerdo con la invención como FS y BS mantuvieron una excelente eficiencia de funcionamiento a lo largo del tiempo, con una ligera mejora con respecto a los valores iniciales después de 1000 horas en CH.
En ejemplos comparativos, durante el envejecimiento en CH, se observó que el EVA entrecruzado (laminado con vidrio de alta transparencia como FS y BS) pierde la eficiencia después de 1000 horas y no alcanza los límites requeridos, de acuerdo con IEC 61215 para aplicación de PV.
Ejemplo 4. Celda PV de minimódulo (20 cm * 20cm) laminada con bloqueo UV Halar® como FS y BS. Comparación entre el grado SPO y el EVA entrecruzado.
Tabla 5: Eficiencia de la celda PV de minimódulo
Tabla 5
Figure imgf000013_0002
Tabla 5-a: Eficiencia de la celda PV de -minimódulo; ejemplo comparativo
Tabla 5-a
Figure imgf000013_0003
Como se muestra en las Tablas 5-5a, durante el envejecimiento en condiciones CH, el EVA entrecruzado (laminado con bloqueo UV Halar como FS y BS) pierde la eficiencia después de 1000 horas y después de 2000 horas no alcanza el límite requerido de acuerdo con IEC 61215 para aplicaciones PV. El módulo que comprende la composición de acuerdo con la invención mantiene una eficacia muy buena también después de 3000 horas.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un polímero entrecruzable (SPO) que tiene una o más cadenas principales que consta de unidades recurrentes derivadas de etileno y una olefina C6-C10 y que comprende grupos silano hidrolizables, pudiendo obtenerse dicho polímero entrecruzable (SPO) a partir de la reacción de:
- una silano olefina (OS) que comprende grupos silano hidrolizables de fórmula R1R2R3SiY, en donde Y denota un radical hidrocarburo que comprende al menos una función vinilo, R1 es un grupo hidrolizable y R2 y R3 son, independientemente entre sí, un alquilo C1-C8 grupo o son un grupo hidrolizable como R1, con
- una mezcla (CB) de al menos dos copolímeros (c1) y (c2) de etileno y una olefina C6-C10, en donde la rata de flujo en fusión (MFR) de (c1) es inferior a 8 g/10 minutos y el MFR de (c2) es superior a 10 g/10 minutos, medido a 190°C y 2.16 kg.
2. La poliolefina entrecruzable de la reivindicación 1, en donde (OS) es un vinilsilano y/o R1 se elige entre radicales del tipo alcoxi, aciloxi, oxima, epoxi y amina, más preferiblemente R1 es un radical alcoxi que contiene de 1 a 6 átomos de carbono.
3. La poliolefina entrecruzable de la reivindicación 1 o 2, en donde la relación en peso de (c1) : (c2) en (CB) es de 80:20 a 20:80, más preferiblemente de 70:30 a 30:70 o de 60:40 a 50:50.
4. Una composición multicapa que comprende:
(a) al menos una capa de vidrio, de un metal o de un material polimérico (PM), y
(b) al menos una capa polimérica que comprende una poliolefina entrecruzada (XPO) obtenible mediante hidrólisis y condensación de una poliolefina entrecruzable que comprende grupos silano hidrolizables [polímero entrecruzable (SPO)] de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde b) se adhiere directamente a al menos una parte de (a) y (PM) es diferente de (XPO).
5. La composición multicapa de acuerdo con la reivindicación 4, en donde (XPO) se puede obtener mediante hidrólisis y condensación de la poliolefina entrecruzable (SPO) que comprende de 0.1% a 3% en peso con base en el peso total de (SPO) de grupos silano hidrolizables.
6. La composición multicapa de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, en donde (XPO) tiene un grado de entrecruzamiento de al menos 40% en peso, preferiblemente de al menos 50% en peso, más preferiblemente de al menos 65% en peso.
7. La composición multicapa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en donde (XPO) tiene un grado de entrecruzamiento de como máximo 95% en peso, preferiblemente de como máximo 80% en peso.
8. La composición multicapa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en donde (PM) se selecciona del grupo que consiste en policarbonatos, polímeros acrílicos, poliacrilatos, poliolefinas cíclicas tales como etileno norborneno, poliestireno catalizado con metaloceno, polietilen tereftalato (PET), polietilen tereftalato biorientado (BOPET), polietileno naftalato, fluoropolímeros como ETFE (etileno-tetrafluoroetileno), PVF (fluoruro de polivinilo), FEP (fluoroetileno propileno), ECTFE (etileno clorotrifluoroetileno), PVDF (fluoruro de polivinilideno) y aleaciones de dos o más de ellos.
9. El material multicapa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, en donde la capa (a) comprende o consiste en vidrio.
10. Un proceso de preparación de la composición multicapa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, que comprende las etapas de:
i. proporcionar la capa (a), preferiblemente en forma de lámina;
11. aplicar sobre al menos una porción de la capa (a) del paso i. una composición que comprende el polímero entrecruzable que comprende grupos silano hidrolizables (SPO) y opcionalmente aditivos adecuados;
iii. entrecruzamiento (SPO) para obtener una composición multicapa en donde la poliolefina entrecruzada (XPO) se adhiere directamente a al menos una parte de (a).
11. Un artículo que comprende la composición multicapa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9.
12. El artículo de acuerdo con la reivindicación 11 en forma de celda fotovoltaica o de vidrio de seguridad.
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