JP5464258B2 - 塗料、塗膜、太陽電池モジュールのバックシート、及び、太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
例えば、従来の塗料には、ブロッキングをより充分に抑制することも求められていた。なお、ブロッキングとは、塗装製品を巻き取ったり積み重ねたりした場合に、接触面同士(塗装面と非塗装面、塗装面と別の塗装面等)が不必要に接着して剥離しにくくなったり、塗装面の塗膜が、該塗装面と接触している面に付着したりする現象をいう。
以下に本発明を詳細に説明する。
硬化性官能基含有含フッ素ポリマーとしては、含フッ素ポリマーに硬化性の官能基を導入したポリマーが挙げられる。なお、含フッ素ポリマーには明確な融点を有する樹脂性のポリマー、ゴム弾性を示すエラストマー性のポリマー、その中間の熱可塑性エラストマー性のポリマーが含まれる。
上記硬化性官能基含有含フッ素ポリマーは、含フッ素単量体に基づく重合単位と、水酸基含有単量体、カルボキシル基含有単量体、アミノ基含有単量体、及び、シリコーン系ビニル単量体からなる群より選択される少なくとも1種の硬化性官能基含有単量体に基づく重合単位とを含むことが好ましい。また、上記硬化性官能基含有含フッ素ポリマーは、含フッ素単量体に基づく重合単位と、水酸基含有単量体及びカルボキシル基含有単量体からなる群より選択される少なくとも1種の硬化性官能基含有単量体に基づく重合単位とを含むことがより好ましい。
中でも、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、及び、ビニリデンフルオライドからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、テトラフルオロエチレン及びクロロトリフルオロエチレンからなる群より選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
硬化性官能基含有単量体や硬化性官能基が導入される含フッ素ポリマーの具体例については後述する。
上記ポリイソシアネート化合物としては、例えば、イソホロンジイソシアネートと3価以上の脂肪族多価アルコールとを付加重合して得られるアダクト、イソホロンジイソシアネートからなるイソシアヌレート構造体(ヌレート構造体)、及び、イソホロンジイソシアネートからなるビウレットを挙げることができる。
上記一般式(1)中のR1は、上記3価以上の脂肪族多価アルコールに基づく炭化水素基であり、炭素数3〜10の脂肪族炭化水素基がより好ましく、炭素数3〜6の脂肪族炭化水素基が更に好ましい。
上記kは、3価以上の脂肪族多価アルコールの価数に対応する数である。上記kとして、より好ましくは3〜10の整数であり、更に好ましくは3〜6の整数である。
上記イソシアヌレート構造体としては、イソホロンジイソシアネートの三量化反応により得られる三量体、五量化反応により得られる五量体、七量化反応により得られる七量体等を挙げることができる。
中でも、下記一般式(4):
上記ポリイソシアネート化合物の具体例については後述する。
上記硬化性官能基含有単量体としては、例えば次のものが例示できるが、これらのみに限定されるものではない。なお、これらの1種又は2種以上を用いることができる。
水酸基含有単量体としては、例えば2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、3−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、4−ヒドロキシ−2−メチルブチルビニルエーテル、5−ヒドロキシペンチルビニルエーテル、6−ヒドロキシヘキシルビニルエーテル等の水酸基含有ビニルエーテル類;2−ヒドロキシエチルアリルエーテル、4−ヒドロキシブチルアリルエーテル、グリセロールモノアリルエーテル等の水酸基含有アリルエーテル類等が挙げられる。これらのなかでも水酸基含有ビニルエーテル類、特に4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、2−ヒドロキシエチルビニルエーテルが重合反応性、官能基の硬化性が優れる点で好ましい。
カルボキシル基含有単量体としては、例えば一般式(6):
アミノ基含有単量体としては、例えばCH2=CH−O−(CH2)x−NH2(x=0〜10)で示されるアミノビニルエーテル類;CH2=CH−O−CO(CH2)x−NH2(x=1〜10)で示されるアリルアミン類;そのほかアミノメチルスチレン、ビニルアミン、アクリルアミド、ビニルアセトアミド、ビニルホルムアミド等が挙げられる。
シリコーン系ビニル単量体としては、例えばCH2=CHCO2(CH2)3Si(OCH3)3、CH2=CHCO2(CH2)3Si(OC2H5)3、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3Si(OCH3)3、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3Si(OC2H5)3、CH2=CHCO2(CH2)3SiCH3(OC2H5)2、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3SiC2H5(OCH3)2、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3Si(CH3)2(OC2H5)、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3Si(CH3)2OH、CH2=CH(CH2)3Si(OCOCH3)3、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3SiC2H5(OCOCH3)2、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3SiCH3(N(CH3)COCH3)2、CH2=CHCO2(CH2)3SiCH3〔ON(CH3)C2H5〕2、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3SiC6H5〔ON(CH3)C2H5〕2等の(メタ)アクリル酸エステル類;CH2=CHSi[ON=C(CH3)(C2H5)]3、CH2=CHSi(OCH3)3、CH2=CHSi(OC2H5)3、CH2=CHSiCH3(OCH3)2、CH2=CHSi(OCOCH3)3、CH2=CHSi(CH3)2(OC2H5)、CH2=CHSi(CH3)2SiCH3(OCH3)2、CH2=CHSiC2H5(OCOCH3)2、CH2=CHSiCH3〔ON(CH3)C2H5〕2、ビニルトリクロロシランまたはこれらの部分加水分解物等のビニルシラン類;トリメトキシシリルエチルビニルエーテル、トリエトキシシリルエチルビニルエーテル、トリメトキシシリルブチルビニルエーテル、メチルジメトキシシリルエチルビニルエーテル、トリメトキシシリルプロピルビニルエーテル、トリエトキシシリルプロピルビニルエーテル等のビニルエーテル類等が例示される。
具体例としては、テトラフルオロエチレン(TFE)の単独重合体、または、TFEとヘキサフルオロプロピレン(HFP)、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)(PAVE)等との共重合体、更にはこれらと共重合可能な他の単量体との共重合体等が挙げられる。
具体例としては、例えばCTFE/ヒドロキシブチルビニルエーテル/他の単量体の共重合体等が挙げられる。
具体例としては、例えばVdF/TFE/ヒドロキシブチルビニルエーテル/他の単量体の共重合体等が挙げられる。
具体例としては、例えばCF3CF2(CF2CF2)nCH2CH2OCOCH=CH2(n=3と4の混合物)/2−ヒドロキシエチルメタクリレート/ステアリルアクリレート共重合体等が挙げられる。
上記ポリイソシアネート化合物が、イソホロンジイソシアネートと3価以上の脂肪族多価アルコールとのアダクトである場合、該3価以上の脂肪族多価アルコールとしては、具体的には、グリセロール、トリメチロールプロパン(TMP)、1,2,6−ヘキサントリオール、トリメチロールエタン、2,4−ジヒドロキシ−3−ヒドロキシメチルペンタン、1,1,1−トリス(ビスヒドロキシメチル)プロパン、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタノール−3等の3価アルコール;ペンタエリスリトール、ジグリセロール等の4価アルコール;アラビット、リビトール、キシリトール等の5価アルコール(ペンチット);ソルビット、マンニット、ガラクチトール、アロズルシット等の6価アルコール(ヘキシット)等が挙げられる。中でも、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが好ましい。
中でも、エステル類がより好ましく、酢酸ブチルが更に好ましい。
顔料として具体的には、白色顔料である酸化チタン、炭酸カルシウムや、黒色顔料であるカーボンブラック、Cu−Cr−Mn合金等の複合金属類等の無機顔料;フタロシアニン系、キナクリドン系又はアゾ系等の有機顔料等が挙げられるが、これらのみに限定されるものではない。
紫外線吸収剤としては、有機系、無機系のいずれの紫外線吸収剤も用いることができる。有機系では、例えばサリチル酸エステル系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、シアノアクリレート系等の紫外線吸収剤等があげられ、無機系では酸化亜鉛、酸化セリウム等のフィラー型無機系紫外線吸収剤等が好ましい。
太陽電池モジュールのバックシートのコーティングに用いる場合、上記塗膜は水不透過性シート等の基材の片面又は両面に形成される。
本発明の塗料から得られる塗膜が基材の片面に形成され、かつ該基材の他方の面が非塗装面である場合には、該塗膜は、巻き取り工程において、基材の非塗装面と接触することになる。一方、上記塗膜が基材の片面に形成され、かつ該基材の他方の面に他の塗料からなる塗膜(後述する硬化性官能基を有しない含フッ素ポリマー塗料の硬化塗膜、ポリエステル塗料の塗膜、プライマー層等)や他のシートが設けられている場合には、本発明の塗料から得られる塗膜は、巻き取り工程において、基材上の他の塗料からなる塗膜や他のシートと接触することになる。また、本発明の塗料から得られる塗膜が基材の両面に形成されている場合には、該塗膜は、巻き取り工程において、基材の他方の面に形成された同じ種類の塗膜と接触することになる。
本発明の塗料から得られる塗膜は、これらのいずれの場合にも、接触する面に対して優れた耐ブロッキング性を発揮することができる。
上記塗膜は、上記水不透過性シートの片面にのみ形成されてもよいし、両面に形成されてもよい。
図1に示される第1の構造において、太陽電池セル1は、封止材層2に封止されており、該封止材層2は、表面層3とバックシート4とで挟まれている。バックシート4は更に水不透過性シート5と本発明の塗料から得られる硬化塗膜6とから構成されている。この第1の構造では、硬化塗膜6は封止材層2側にのみ設けられている。
上記表面層3には、通常ガラス板が用いられるが、樹脂シート等のフレキシブルな材料を用いてもよい。
塗膜7を構成する材料は、硬化性官能基を有しない含フッ素ポリマー塗料の硬化塗膜でも、含フッ素ポリマーシートでも、ポリエステルシートでも、ポリエステル塗料の塗膜でもよい。
また、上記塗膜と封止材層との接着性をさらに向上させるために、上記塗膜に従来公知の表面処理を行ってもよい。表面処理としては、例えばコロナ放電処理、プラズマ放電処理、化成処理、ブラスト処理等が例示できる。
硬化性TFE系共重合体(ダイキン工業(株)製のゼッフルGK570、固形分65質量%、水酸基価60mgKOH/g、溶剤:酢酸ブチル)202質量部、白色顔料として酸化チタン(堺化学工業(株)製のD918)263質量部、酢酸ブチル167質量部を攪拌下に予備混合した後、直径1.2mmのガラスビーズを632質量部入れ、顔料分散機にて1500rpmで1時間分散させた。その後、#80メッシュのフルイでガラスビーズをろ過し、その溶液に硬化性TFE系共重合体(ゼッフルGK570)を283質量部、酢酸ブチル85質量部加えて白色塗料を調製した。
水不透過性シートとして、PETフィルム(東レ(株)製のルミラーS10、厚さ250μm。シートA)を使用し、このシートAの片面に調製例1で調製した塗料1を乾燥膜厚が10μmとなるようにコーターにて塗装し、120℃で2分間乾燥して2層構造のバックシートA1を作製した。このサンプルについて、耐ブロッキング性を調べた。結果を表1に示す。
JIS K5600−3−5に準じて行なった。50mm×100mmのPETフィルムに調製した塗料を塗装し、120℃で2分間、乾燥機(エスペック製、SPHH−400)内で加熱乾燥した。その後、試験片を取り出して室温まで放冷した。ついで、試験片の塗装面と未塗装面が50mm×50mmの面積で重なるように、フィルム同士をガラスで挟み込んだ。そこへ20kgのおもりを乗せ、フィルム同士の接触面に0.08MPaの圧力が掛かるようにしたまま、40℃で24時間保持した。
評価基準は次のとおりである。
5:自然と離れる。
4:ごくわずかな力で2枚が離れる。
3:力を加えると剥がれ、塗膜の表面がわずかに乱れる。
2:力を加えると剥がれ、塗膜の表面が乱れる。
1:力を加えても剥がすことができない。
JIS C−2151に準じて、マイクロメーター(ミツトヨ社製)で測定した。
硬化剤としてデスモジュールZ4470(住化バイエルウレタン株式会社製、IPDIのイソシアヌレート構造体、NCO含有量11%)28.4質量部(硬化性TFE系共重合体中の硬化性官能基1当量に対して1.0当量に相当)を用いたこと以外は調製例1と同様にして塗料2を調製し、実施例1と同様にして2層構造のバックシートA2を作製した。このサンプルについて、耐ブロッキング性を調べた。結果を表1に示す。
硬化剤としてコロネートHX(日本ポリウレタン(株)製、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート構造体、NCO含有量21.1%)14.8質量部(硬化性TFE系共重合体中の硬化性官能基1当量に対して1.0当量に相当)を用いたこと以外は調製例1と同様にして比較塗料1を調製し、実施例1と同様にして2層構造の比較バックシートA1を作製した。このサンプルについて、耐ブロッキング性を調べた。結果を表1に示す。
2:封止材層
3:表面層
4:バックシート
5:水不透過性シート
6:硬化塗膜
7:他の塗膜
Claims (5)
- 水不透過性シート、及び、前記水不透過性シートの少なくとも一方の面に形成された塗膜
を有し、
前記塗膜は、硬化性官能基含有含フッ素ポリマー、及び、イソホロンジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート化合物、を含む塗料からなり、
前記ポリイソシアネート化合物は、イソホロンジイソシアネートからなるイソシアヌレート構造体であり、
前記硬化性官能基含有含フッ素ポリマーは、含フッ素単量体に基づく重合単位と、水酸基含有単量体、カルボキシル基含有単量体、アミノ基含有単量体、及び、シリコーン系ビニル単量体からなる群より選択される少なくとも1種の硬化性官能基含有単量体に基づく重合単位と、を含む
ことを特徴とする太陽電池モジュールのバックシート。 - 含フッ素単量体は、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、及び、ビニリデンフルオライドからなる群より選択される少なくとも1種である請求項1記載の太陽電池モジュールのバックシート。
- 塗料は、更に顔料を含む請求項1又は2記載の太陽電池モジュールのバックシート。
- 塗料は、更に紫外線吸収剤を含む請求項1、2又は3記載の太陽電池モジュールのバックシート。
- 水不透過性シート、
前記水不透過性シートの少なくとも一方の面に形成された塗膜、及び、
前記塗膜の上に形成された封止材層
を有し、
前記塗膜は、硬化性官能基含有含フッ素ポリマー、及び、イソホロンジイソシアネートから誘導されるポリイソシアネート化合物、を含む塗料からなり、
前記ポリイソシアネート化合物は、イソホロンジイソシアネートからなるイソシアヌレート構造体であり、
前記硬化性官能基含有含フッ素ポリマーは、含フッ素単量体に基づく重合単位と、水酸基含有単量体、カルボキシル基含有単量体、アミノ基含有単量体、及び、シリコーン系ビニル単量体からなる群より選択される少なくとも1種の硬化性官能基含有単量体に基づく重合単位と、を含む
ことを特徴とする太陽電池モジュール。
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