CN102933633A - 表面具有微细凹凸的成形体及其制造方法 - Google Patents

表面具有微细凹凸的成形体及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供表面具有凹凸的成形体及其制造方法。所述表面具有凹凸的成形体是在通过将固化性树脂组合物固化而形成的成形体的一部分或全部的表面上形成由山形部与形成于山形部之间的槽形部构成的微细形状而成的、表面具有凹凸的成形体,所述固化性树脂组合物含有复合树脂(A)、和多异氰酸酯(B),所述复合树脂(A)是具有通式(1)和/或通式(2)所表示的结构单元、和硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基的聚硅氧烷链段(a1)与具有醇性羟基的乙烯基系聚合物链段(a2)通过通式(3)所表示的键而键合成的复合树脂,所述聚硅氧烷链段(a1)的含有率相对于所述固化性树脂组合物的总固体成分量为10~60重量%,并且,多异氰酸酯(B)的含有率相对于所述固化性树脂组合物的总固体成分量为5~50重量%。

Description

表面具有微细凹凸的成形体及其制造方法
技术领域
本发明涉及表面具有微细的凹凸的成形体。
背景技术
已知在树脂板等上设置微细的凹凸,作为各种用途、例如控制光的片、表面被粗糙化的装饰片来使用的方法。例如,已知有在透明基材上以任意的图案印刷了具有光漫射性的墨的光漫射型的光学片(例如参照专利文献1);在装饰成形片的表面树脂层上按压纳米压印模具而形成有微细凹凸的、具有低反射蛾眼结构的装饰片(例如参照专利文献2)。
正在研究这些具有微细的凹凸的片在光学构件用途、例如显示装置用的导光板、漫射板、非反射薄膜、偏振薄膜,或太阳能电池装置用途、例如太阳能电池装置用的透过性薄膜等中的应用,在上述情况中,成形的图案为高精度自不必说,还需要成形的微细图案具有能够耐受后加工的强度和耐候性,另外,需要生产率良好地制造平坦且大面积的成形体的技术。
作为生产率良好地制造平坦且大面积的成形体的技术,已知使用光固化性树脂组合物通过纳米压印形成微细凹凸的方法(例如参照专利文献3)。具体而言,得到具有使用光固化性树脂组合物进行纳米压印而成的微细凹凸的成形体,对于所述光固化性树脂组合物,(a)其以20~60重量%的范围含有三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等1分子中含有三个以上丙烯酰基和/或甲基丙烯酰基中的一种以上的单体、(b)通过光固化反应键合而形成固体的成分为98重量%以上、(c)在25℃下的粘度为10mPa·s以下。
然而,使用该光固化性树脂组合物的成形体在例如太阳能电池所需要的在室外经过10年以上的长期暴露等的非常严酷的条件下,存在产生裂纹等、无法维持微细的凹凸之类的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-91759号公报
专利文献2:日本特开2010-82829号公报
专利文献3:日本特开2009-19174号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明所要解决的问题是提供一种具有室外优异的长期耐候性(具体而言为耐裂纹性和耐光性)、形成微细形状而成的表面具有凹凸的成形体。
用于解决问题的方案
本发明人等进行了深入研究,结果发现,将聚硅氧烷链段设定在特定的范围内且在体系中并存有醇性羟基和异氰酸酯基的活性能量射线固化性树脂组合物兼具室外的长期耐候性(具体而言为耐裂纹性和耐光性),进而,能够利用公知的微细结构制作方法而不进行高温加热地形成微细结构,从而解决了上述问题。
即,本发明提供一种表面具有凹凸的成形体,其特征在于,其是在通过将固化性树脂组合物固化而形成的成形体的一部分或全部的表面上形成微细形状而成的、表面具有凹凸的成形体,所述微细形状由山形部与形成于山形部之间的槽形部构成,
前述固化性树脂组合物含有复合树脂(A)、和多异氰酸酯(B),所述复合树脂(A)是具有通式(1)和/或通式(2)所表示的结构单元、和硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基的聚硅氧烷链段(a1)与具有醇性羟基的乙烯基系聚合物链段(a2)通过通式(3)所表示的键而键合成的复合树脂,前述聚硅氧烷链段(a1)的含有率相对于前述固化性树脂组合物的总固体成分量为10~60重量%,并且,多异氰酸酯(B)的含有率相对于前述固化性树脂组合物的总固体成分量为5~50重量%。
[化学式1]
Figure BDA00002557651900031
[化学式2]
Figure BDA00002557651900032
(通式(1)和(2)中,R1、R2和R3分别独立地表示选自由-R4-CH=CH2、-R4-C(CH3)=CH2、-R4-O-CO-C(CH3)=CH2、和-R4-O-CO-CH=CH2组成的组中的具有一个聚合性双键的基团(其中,R4表示单键或碳原子数1~6的亚烷基。)、碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为3~8的环烷基、芳基、或碳原子数为7~12的芳烷基,R1、R2和R3中的至少一者是前述具有聚合性双键的基团。)
[化学式3]
Figure BDA00002557651900041
(通式(3)中,碳原子构成前述乙烯基系聚合物链段(a2)的一部分,仅与氧原子键合的硅原子构成前述聚硅氧烷链段(a1)的一部分。)
另外,本发明提供一种表面具有凹凸的成形体的制造方法,其是前述的成形体的制造方法,将具有凹凸结构的模按压在设置于基材表面的固化性树脂组合物层上,在该状态下从固化性树脂组合物侧进行活性能量射线固化,然后剥离模。
另外,本发明提供使用前述表面具有凹凸的成形体的太阳能电池组件的受光面侧表面保护构件、以及使用该受光面侧表面保护构件的太阳能电池组件。
发明的效果
根据本发明,能够得到具有室外的长期耐候性(具体而言为耐裂纹性和耐光性)、形成微细形状而成的表面具有凹凸的成形体。
附图说明
图1是表示太阳能电池组件的图。
具体实施方式
(固化性树脂组合物复合树脂(A))
本发明中使用的复合树脂(A)是具有前述通式(1)和/或前述通式(2)所表示的结构单元、和硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基的聚硅氧烷链段(a1)(以下简称为聚硅氧烷链段(a1))与具有醇性羟基的乙烯基系聚合物链段(a2)(以下简称为乙烯基系聚合物链段(a2))通过前述通式(3)所表示的键而键合成的复合树脂。前述通式(3)所表示的键会使所得成形体的耐碱性特别优异,是优选的。
[化学式4]
Figure BDA00002557651900051
后述的聚硅氧烷链段(a1)所具有的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基、与后述的乙烯基系聚合物链段(a2)所具有的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基进行脱水缩合反应,生成前述通式(3)所表示的键。因此,前述通式(3)中,碳原子构成前述乙烯基系聚合物链段(a2)的一部分,仅与氧原子键合的硅原子构成前述聚硅氧烷链段(a1)的一部分。
对于复合树脂(A)的形态,例如,可列举出具有如下接枝结构的复合树脂,所述接枝结构是前述聚硅氧烷链段(a1)作为前述聚合物链段(a2)的侧链化学键合而成的;具有前述聚合物链段(a2)与前述聚硅氧烷链段(a1)化学键合而成的嵌段结构的复合树脂等。
(聚硅氧烷链段(a1))
本发明的聚硅氧烷链段(a1)是具有通式(1)和/或通式(2)所表示的结构单元以及硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基的链段。通式(1)和/或通式(2)所表示的结构单元中包含具有聚合性双键的基团。
(通式(1)和/或通式(2)所表示的结构单元)
前述通式(1)和/或前述通式(2)所表示的结构单元含有具有聚合性双键的基团作为必需成分。
具体而言,前述通式(1)和(2)中的R1、R2和R3分别独立地表示选自由-R4-CH=CH2、-R4-C(CH3)=CH2、-R4-O-CO-C(CH3)=CH2、和-R4-O-CO-CH=CH2组成的组中的具有一个聚合性双键的基团(其中,R4表示单键或碳原子数1~6的亚烷基)、碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为3~8的环烷基、芳基或碳原子数为7~12的芳烷基,R1、R2和R3中的至少一者为前述具有聚合性双键的基团。另外,作为前述R4的前述碳原子数为1~6的亚烷基,例如可列举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、异亚丙基、亚丁基、异亚丁基、仲亚丁基、叔亚丁基、亚戊基、异亚戊基、新亚戊基、叔亚戊基、1-甲基亚丁基、2-甲基亚丁基、1,2-二甲基亚丙基、1-乙基亚丙基、亚己基、异亚己基、1-甲基亚戊基、2-甲基亚戊基、3-甲基亚戊基、1,1-二甲基亚丁基、1,2-二甲基亚丁基、2,2-二甲基亚丁基、1-乙基亚丁基、1,1,2-三甲基亚丙基、1,2,2-三甲基亚丙基、1-乙基-2-甲基亚丙基、1-乙基-1-甲基亚丙基等。其中,从原料容易取得的方面来看,R4优选为单键或碳原子数为2~4的亚烷基。
另外,作为前述碳原子数为1~6的烷基,例如可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、1,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、己基、异己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、1,1-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、1-乙基丁基、1,1,2-三甲基丙基、1,2,2-三甲基丙基、1-乙基-2-甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基等。
另外,作为前述碳原子数为3~8的环烷基,例如可列举出环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。另外,作为前述芳基,例如可列举出苯基、萘基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、4-乙烯基苯基、3-异丙基苯基等。
另外,作为前述碳原子数为7~12的芳烷基,例如可列举出苄基、二苯甲基、萘甲基等。
另外,关于R1、R2和R3中的至少一者是前述具有聚合性双键的基团,具体是指,当聚硅氧烷链段(a1)仅具有通式(1)所表示的结构单元时,R1为前述具有聚合性双键的基团,当聚硅氧烷链段(a1)仅具有通式(2)所表示的结构单元时,R2和/或R3为前述具有聚合性双键的基团,当聚硅氧烷链段(a1)具有通式(1)和通式(2)所表示的结构单元两者时,R1、R2和R3中的至少一者为具有聚合性双键的基团。
在本发明中,前述聚合性双键优选在聚硅氧烷链段(a1)中存在两个以上,更优选存在3~200个,进一步优选存在3~50个,由此能够得到耐擦伤性优异的成形体。具体而言,只要前述聚硅氧烷链段(a1)中的聚合性双键的含有率为3~20重量%,就能够得到期望的耐擦伤性。
需要说明的是。此处,对于聚合性双键的含有率的计算,只要是具有-CH=CH2的基团就将分子量设为27,只要是具有-C(CH3)=CH2的基团就将分子量设为41,进行计算。
前述通式(1)和/或前述通式(2)所表示的结构单元是硅的原子键中的两个或三个参与交联的、三维网状的聚硅氧烷结构单元。由于虽形成了三维网络结构却未形成致密的网络结构,因此,在制造时不会发生凝胶化等,得到的复合树脂的长期保存稳定性也变得良好。
(硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基)
在本发明中,硅烷醇基是指具有与硅原子直接键合的羟基的含硅基团。具体而言,该硅烷醇基优选为前述通式(1)和/或前述通式(2)所表示的结构单元的、具有原子键的氧原子与氢原子键合而生成的硅烷醇基。
另外,在本发明中,水解性甲硅烷基是指具有与硅原子直接键合的水解性基团的含硅基团,具体而言,例如可列举出通式(4)所表示的基团。
[化学式5]
Figure BDA00002557651900081
(通式(4)中、R5表示烷基、芳基或芳烷基等一价的有机基团,R6为选自由卤原子、烷氧基、酰氧基、苯氧基、芳氧基、巯基、氨基、酰胺基、胺氧基、亚胺氧基和烯基氧基组成的组中的水解性基团。另外,b为0~2的整数。)
在前述R5中,作为烷基,例如可列举出甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、1,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、己基、异己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、1,1-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、1-乙基丁基、1,1,2-三甲基丙基、1,2,2-三甲基丙基、1-乙基-2-甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基等。
另外,作为芳基,例如可列举出苯基、萘基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、4-乙烯基苯基、3-异丙基苯基等。
另外,作为芳烷基,例如可列举出苄基、二苯甲基、萘甲基等。
在前述R6中,作为卤原子,例如可列举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等。
作为烷氧基,例如可列举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基等。
另外,作为酰氧基,例如可列举出甲酰氧基、乙酰氧基、丙酰氧基、丁酰氧基、新戊酰氧基、戊酰氧基、苯基乙酰氧基、乙酰乙酰氧基、苯甲酰氧基、萘酰氧基等。
另外,作为芳氧基,例如可列举出苯氧基、萘氧基等。
作为烯基氧基,例如可列举出乙烯基氧基、烯丙基氧基、1-丙烯基氧基、异丙烯基氧基、2-丁烯基氧基、3-丁烯基氧基、2-戊烯基氧基、3-甲基-3-丁烯基氧基、2-己烯基氧基等。
前述R6所表示的水解性基团被水解,从而通式(4)所表示的水解性甲硅烷基成为硅烷醇基。从水解性优异的方面来看,特别优选甲氧基和乙氧基。
另外,对于前述水解性甲硅烷基,具体而言,优选为前述通式(1)和/或前述通式(2)所表示的结构单元的、具有原子键的氧原子与前述水解性基团键合或被取代的水解性甲硅烷基。
前述硅烷醇基、前述水解性甲硅烷基通过活性能量射线固化时,会与活性能量射线固化反应平行地在硅烷醇基中的羟基、水解性甲硅烷基中的前述水解性基团之间进行水解缩合反应,因而聚硅氧烷结构的交联密度提高,能够形成耐溶剂性等优异的成形体。
另外,在借助前述通式(3)所表示的键来键合包含前述硅烷醇基、前述水解性甲硅烷基的聚硅氧烷链段(a1)与后述的具有醇性羟基的乙烯基系聚合物链段(a2)时使用。
对于聚硅氧烷链段(a1),除了具有前述通式(1)和/或前述通式(2)所表示的结构单元、和硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基之外,没有特别限定,也可以包含其它基团。例如:
可以是前述通式(1)中的R1为前述具有聚合性双键的基团的结构单元、和前述通式(1)中的R1为甲基等烷基的结构单元共存的聚硅氧烷链段(a1);
也可以是前述通式(1)中的R1为前述具有聚合性双键的基团的结构单元、前述通式(1)中的R1为甲基等烷基的结构单元、和前述通式(2)中的R2和R3为甲基等烷基的结构单元共存的聚硅氧烷链段(a1);
还可以是前述通式(1)中的R1为前述具有聚合性双键的基团的结构单元、和前述通式(2)中的R2和R3为甲基等烷基的结构单元共存的聚硅氧烷链段(a1);没有特别限定。
具体而言,作为聚硅氧烷链段(a1),例如可列举出具有以下结构的链段等。
[化学式6]
Figure BDA00002557651900101
[化学式7]
Figure BDA00002557651900102
[化学式8]
Figure BDA00002557651900111
[化学式9]
Figure BDA00002557651900112
[化学式10]
Figure BDA00002557651900113
[化学式11]
Figure BDA00002557651900121
[化学式12]
Figure BDA00002557651900122
[化学式13]
[化学式14]
Figure BDA00002557651900131
在本发明中,有相对于固化性树脂组合物的总固体成分量包含10~60重量%的前述聚硅氧烷链段(a1)的特征,耐候性优异。
(具有醇性羟基的乙烯基系聚合物链段(a2))
本发明的乙烯基系聚合物链段(a2)是具有醇性羟基的丙烯酸(酯)系聚合物、氟化烯烃聚合物、乙烯酯聚合物、芳香族系乙烯聚合物和聚烯烃聚合物等乙烯基聚合物链段,其中,从得到的成形体的透明性、光泽优异的方面来看,优选使具有醇羟基的(甲基)丙烯酸(酯)系单体共聚而成的丙烯酸(酯)系聚合物链段。
作为具有醇羟基的(甲基)丙烯酸(酯)系单体,具体而言,可列举出(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-3-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-2-羟丁酯、(甲基)丙烯酸-3-羟丁酯、(甲基)丙烯酸-4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸3-氯-2-羟丙酯、二-2-羟乙基富马酸酯、单-2-羟乙基单丁基富马酸酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、“PLACCEL FM或PLACCEL FA”〔Daicel ChemicalIndustries,Ltd.制造的己内酯加成单体〕等各种α、β-烯属不饱和羧酸的羟基烷基酯类、或它们与ε-己内酯的加成物等。
其中,(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯容易反应,是优选的。
对于前述醇性羟基量,从后述的多异氰酸酯(B)的含有率相对于固化性树脂组合物的总固体成分量为5~50重量%的范围的方面来看,优选由实际的多异氰酸酯(B)的添加量算出,从而适宜地决定。
另外,如后所述,本发明中更优选组合使用具有醇性羟基的活性能量射线固化性单体。因此,关于具有醇性羟基的乙烯基系聚合物链段(a2)中的醇性羟基量,可以将组合使用的具有醇性羟基的活性能量射线固化性单体的量算入来决定。优选以实质上按乙烯基系聚合物链段(a2)的羟值换算为30~300的范围来含有。
作为可以共聚的其它(甲基)丙烯酸(酯)系单体,没有特别限定,可以使用公知的单体。另外,乙烯基单体也可以共聚。例如,可列举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸月桂酯等具有碳原子数为1~22的烷基的(甲基)丙烯酸烷基酯类;(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸-2-苯乙酯等(甲基)丙烯酸芳烷基酯类;(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯等(甲基)丙烯酸环烷基酯类;(甲基)丙烯酸-2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸-4-甲氧基丁酯等(甲基)丙烯酸ω-烷氧基烷基酯类;苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯等芳香族乙烯基系单体类;醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、特戊酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等羧酸乙烯酯类;丁烯酸甲酯、丁烯酸乙酯等丁烯酸的烷基酯类;苹果酸二甲酯、苹果酸二正丁酯、富马酸二甲酯、衣康酸二甲酯等不饱和二元酸的二烷基酯类;乙烯、丙烯等α-烯烃类;偏二氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、氯三氟乙烯等氟化烯烃类;乙基乙烯醚、正丁基乙烯醚等烷基乙烯醚类;环戊基乙烯醚、环己基乙烯醚等环烷基乙烯醚类;N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-(甲基)丙烯酰基吗啉、N-(甲基)丙烯酰基吡咯烷、N-乙烯基吡咯烷酮等含叔酰胺基单体类等。
对使前述单体共聚时的聚合方法、溶剂、或聚合引发剂没有特别限定,可以通过公知方法得到乙烯基系聚合物链段(a2)。例如,可以通过本体自由基聚合法、溶液自由基聚合法、非水分散自由基聚合法等各种聚合法,使用2,2’-偶氮二(异丁腈)、2,2’-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)、2,2’-偶氮双(2-甲基丁腈)、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、二叔丁基过氧化物、异丙苯过氧化氢、过氧化碳酸二异丙酯等聚合引发剂,从而得到乙烯基系聚合物链段(a2)。
作为前述乙烯基系聚合物链段(a2)的数均分子量,优选以数均分子量(以下简写为Mn)换算为500~200000的范围,能够防止制造前述复合树脂(A)时的粘稠、凝胶化,并且得到的成形体的耐久性优异。其中,更优选Mn为700~100000的范围,进一步优选为1000~50000的范围。
另外,对于前述乙烯基系聚合物链段(a2),由于会形成与前述聚硅氧烷链段(a 1)通过通式(3)所表示的键而键合的复合树脂(A),因而具有与乙烯基系聚合物链段(a2)中的碳原子直接键合的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基。这些硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基由于在后述的复合树脂(A)的制造中形成通式(3)所表示的键,因而在最终产物的复合树脂(A)中的乙烯基系聚合物链段(a2)中几乎不存在。然而,即使乙烯基系聚合物链段(a2)中残留硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基也没有任何问题,通过活性能量射线进行固化时,与活性能量射线固化反应平行地,硅烷醇基中的羟基、水解性甲硅烷基中的前述水解性基团之间进行水解缩合反应,因此聚硅氧烷结构的交联密度提高,能够形成耐溶剂性等优异的成形体。
对于具有与碳原子直接键合的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基的乙烯基系聚合物链段(a2),具体而言,是使前述具有醇羟基的(甲基)丙烯酸(酯)系单体、前述通用的单体、和含有与碳原子直接键合的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基的乙烯基系单体共聚而得到的。
作为含有与碳原子直接键合的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基的乙烯基系单体,例如可列举出乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、2-三甲氧基甲硅烷基乙基乙烯基醚、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三氯硅烷等。其中,从能够容易地进行水解反应、并且能够容易地除去反应后的副产物的方面来看,优选乙烯基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
(复合树脂(A)的制造方法)
具体而言,本发明中使用的复合树脂(A)是通过下述(方法1)~(方法3)所示的方法来制造的。
(方法1)使前述具有醇性羟基的(甲基)丙烯酸(酯)单体、前述通用的(甲基)丙烯酸(酯)单体等、和前述含有与碳原子直接键合的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基的乙烯基系单体共聚,得到含有与碳原子直接键合的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基的乙烯基系聚合物链段(a2)。向其中混合兼具硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基以及聚合性双键的硅烷化合物,根据需要混合通用的硅烷化合物,进行水解缩合反应。
在该方法中,可以得到兼具硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基以及聚合性双键的硅烷化合物的硅烷醇基或水解性甲硅烷基、与含有与碳原子直接键合的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基的乙烯基系聚合物链段(a2)所具有的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基进行水解缩合反应,形成前述聚硅氧烷链段(a1),并且前述聚硅氧烷链段(a1)、与具有醇性羟基的乙烯基系聚合物链段(a2)通过前述通式(3)所表示的键复合化而成的复合树脂(A)。
(方法2)与方法1同样实施,得到含有与碳原子直接键合的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基的乙烯基系聚合物链段(a2)。
另一方面,使兼具硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基以及聚合性双键的硅烷化合物、根据需要而添加的通用的硅烷化合物进行水解缩合反应,得到聚硅氧烷链段(a1)。并且,使乙烯基系聚合物链段(a2)具有的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基、与聚硅氧烷链段(a1)具有的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基进行水解缩合反应。
(方法3)与方法1同样地,得到含有与碳原子直接键合的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基的乙烯基系聚合物链段(a2)。另一方面,与方法2同样实施,得到聚硅氧烷链段(a1)。进而,混合含有兼具聚合性双键的硅烷化合物的硅烷化合物、和根据需要而添加的通用的硅烷化合物,进行水解缩合反应。
作为前述(方法1)~(方法3)中使用的、兼具硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基以及聚合性双键的硅烷化合物,具体而言,例如可列举出乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、2-三甲氧基甲硅烷基乙基乙烯基醚、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三氯硅烷等。其中,从能够容易地进行水解反应、另外能够容易地除去反应后的副产物的方面来看,优选乙烯基三甲氧基硅烷、3-(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
另外,作为前述(方法1)~(方法3)中使用的、通用的硅烷化合物,例如可列举出甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三正丁氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、环己基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷等各种有机基三烷氧基硅烷类;二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二正丁氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基环己基二甲氧基硅烷或甲基苯基二甲氧基硅烷等各种二有机基二烷氧基硅烷类;甲基三氯硅烷、乙基三氯硅烷、苯基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、二乙基二氯硅烷或二苯基二氯硅烷等氯硅烷类。其中,能够容易地进行水解反应、另外能够容易地除去反应后的副产物的有机基三烷氧基硅烷、二有机基二烷氧基硅烷是优选的。
另外,可以在不损害本发明的效果的范围内组合使用四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷或四正丙氧基硅烷等四官能烷氧基硅烷化合物、该四官能烷氧基硅烷化合物的部分水解缩合物。组合使用前述四官能烷氧基硅烷化合物或其部分水解缩合物时,相对于构成前述聚硅氧烷链段(a1)的总硅原子,优选以该四官能烷氧基硅烷化合物具有的硅原子不超过20摩尔%的范围来组合使用。
另外,可以在不损害本发明的效果的范围内在前述硅烷化合物中组合使用硼、钛、锆或铝等除硅原子之外的金属的醇盐化合物。例如,相对于构成聚硅氧烷链段(a1)的总硅原子,优选以上述的金属醇盐化合物具有的金属原子不超过25摩尔%的范围来组合使用。
前述(方法1)~(方法3)中的水解缩合反应是指,前述水解性基团的一部分在水等的影响下水解成羟基,接着该羟基相互之间、或者该羟基与水解性基团之间进行的缩合反应。该水解缩合反应可以通过公知方法使反应进行,通过在前述制造工序中供给水和催化剂来进行反应的方法简便,因而优选。
作为使用的催化剂,例如可列举出盐酸、硫酸、磷酸等无机酸类;对甲苯磺酸、磷酸单异丙酯、醋酸等有机酸类;氢氧化钠或氢氧化钾等无机碱类;四异丙基钛酸酯、四丁基钛酸酯等钛酸酯类;1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一烯-7(DBU)、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5(DBN)、1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)、三正丁胺、二甲基苄胺、单乙醇胺、咪唑、1-甲基咪唑等各种含有碱性氮原子的化合物类;为四甲基铵盐、四丁基铵盐、二月桂基二甲基铵盐等各种季铵盐类、且具有氯、溴、羧酸根或氢氧根作为抗衡阴离子的季铵盐类;二乙酸二丁基锡、二辛酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酰丙酮酸二丁基锡、辛酸锡或硬脂酸锡等锡羧酸盐等。催化剂可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
对前述催化剂的添加量没有特别限定,通常,相对于前述具有硅烷醇基或水解性甲硅烷基的各化合物总量,优选以0.0001~10重量%的范围来使用,更优选以0.0005~3重量%的范围来使用,特别优选以0.001~1重量%的范围来使用。
另外,对于所要供给的水的量,相对于前述具有硅烷醇基或水解性甲硅烷基的各化合物所具有的硅烷醇基或水解性甲硅烷基1摩尔,优选为0.05摩尔以上,更优选为0.1摩尔以上,特别优选为0.5摩尔以上。
这些催化剂和水可以成批供给,也可以逐次供给,也可以供给预先混合有催化剂和水的物质。
进行前述(方法1)~(方法3)中的水解缩合反应时的反应温度为0℃~150℃的范围是适当的,优选在20℃~100℃的范围内。另外,作为反应的压力,可以在常压、加压下或减压下的任意条件下进行。另外,作为会前述水解缩合反应中生成的副产物的醇、水,可以根据需要通过蒸馏等方法除去。
前述(方法1)~(方法3)中的各化合物的投入比率可以根据期望的本发明中使用的复合树脂(A)的结构来适宜地选择。其中,从得到的成形体的耐久性优异的方面来看,优选以聚硅氧烷链段(a1)的含有率为30~80重量%的方式得到复合树脂(A),进一步优选为30~75重量%。
在前述(方法1)~(方法3)中,作为使聚硅氧烷链段与乙烯基系聚合物链段复合化为嵌段状的具体方法,可列举出如下方法:使用仅在聚合物链的一个末端或两个末端具有前述硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基的结构的乙烯基系聚合物链段作为中间体,例如,在(方法1)的情况下,在该乙烯基系聚合物链段中混合兼具硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基以及聚合性双键的硅烷化合物、根据需要而添加的通用的硅烷化合物,进行水解缩合反应的方法。
另一方面,在前述(方法1)~(方法3)中,作为对乙烯基系聚合物链段将聚硅氧烷链段复合化为接枝状的具体方法,可列举出如下方法:对于乙烯基系聚合物链段的主链,使用具有使前述硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基无规分布的结构的乙烯基系聚合物链段作为中间体,例如,在(方法2)的情况下,使该乙烯基系聚合物链段具有的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基、与前述的聚硅氧烷链段具有的硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基进行水解缩合反应的方法。
(固化性树脂组合物多异氰酸酯(B))
本发明中使用的固化性树脂组合物相对于固化性树脂组合物的总固体成分量含有5~50重量%多异氰酸酯(B)。
通过以该范围含有多异氰酸酯,能够得到室外的长期耐候性(具体而言为耐裂纹性)特别优异的成形体。推测这是因为,多异氰酸酯与体系中的羟基(其为前述乙烯基系聚合物链段(a2)中的羟基、后述的具有醇性羟基的活性能量射线固化性单体中的羟基)反应,形成属于软链段氨酯键,起到缓和因源自聚合性双键的固化导致的应力集中的作用。
多异氰酸酯(B)的含量相对于固化性树脂组合物的总固体成分量不足5重量%时,由该组合物得到的成形体会发生在室外的长期暴露中产生裂纹的问题。另一方面,多异氰酸酯(B)的含有率相对于固化性树脂组合物的总固体成分量超过50重量%时,会产生成形体的耐擦伤性明显降低的问题。
作为使用的多异氰酸酯(B),没有特别限定,可以使用公知的多异氰酸酯,但以甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯类、间亚二甲苯基二异氰酸酯、α,α,α’,α’-四甲基-间亚二甲苯基二异氰酸酯等芳烷基二异氰酸酯类为主原料的多异氰酸酯由于会产生在长期室外暴露下的成形体黄化的问题,因而优选将用量设为最小限度。
从在室外的长期使用的观点来看,作为本发明中使用的多异氰酸酯,优选以脂肪族二异氰酸酯为主原料的脂肪族多异氰酸酯。作为脂肪族二异氰酸酯,例如可列举出四亚甲基二异氰酸酯、1,5-五亚甲基二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯(以下简写为“HDI”)、2,2,4-(或2,4,4-)三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化二甲苯二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、1,3-二(异氰酸根合甲基)环己烷、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯等。其中,从耐裂纹性和成本的观点来看,优选HDI。
作为由脂肪族二异氰酸酯得到的脂肪族多异氰酸酯,可列举出脲基甲酸酯型多异氰酸酯、缩二脲型多异氰酸酯、加合物型多异氰酸酯和异氰脲酸酯型多异氰酸酯,均可优选地使用。
其中,作为前述多异氰酸酯,可以使用被各种封端剂封端化了的所谓的封端多异氰酸酯化合物。作为封端剂,例如可以使用甲醇、乙醇、乳酸酯等醇类;苯酚、邻羟基苯甲酸酯等含酚性羟基化合物类;ε-己内酰胺、2-吡咯烷酮等酰胺类;丙酮肟、甲乙酮肟等肟类;乙酰醋酸甲酯、乙酰醋酸乙酯、乙酰丙酮等活性亚甲基化合物类等。
从得到的固化涂膜的耐裂纹性和耐擦伤性的观点来看,优选前述多异氰酸酯(B)中的异氰酸酯基相对于多异氰酸酯的总固体成分量为3~30重量%。(B)中的异氰酸酯基少于3%时,多异氰酸酯的反应性低,耐擦伤性明显降低,超过30%时,多异氰酸酯的分子量变小,变得无法表现出基于应力松弛的耐裂纹性,因此需要注意。
多异氰酸酯与体系中的羟基(其为前述乙烯基系聚合物链段(a2)中的羟基、后述的具有醇性羟基的活性能量射线固化性单体中的羟基)的反应不特别需要加热等,例如固化方式为UV时,涂装、UV照射后在室温下放置,从而缓慢进行反应。另外,根据需要,UV照射后,也可以在80℃下加热几分钟~几小时(20分钟~4小时),促进醇性羟基与异氰酸酯的反应。此时,也可以根据需要使用公知的氨酯化催化剂。氨酯化催化剂根据期望的反应温度来适宜地选择。
将本发明中使用的固化性树脂组合物通过作为活性能量射线的紫外线固化时,优选使用光聚合引发剂。作为光聚合引发剂,可以使用公知的光聚合引发剂,例如,可以优选使用选自由苯乙酮类、苯偶酰缩酮类、二苯甲酮类组成的组中的一种以上的光聚合引发剂。作为前述苯乙酮类,可列举出二乙氧基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙烷-1-酮、4-(2-羟基乙氧基)苯基-(2-羟基-2-丙基)酮等。作为前述苯偶酰缩酮类,例如,可列举出1-羟基环己基-苯酮、苯偶酰二甲基缩酮等。作为前述二苯甲酮类,例如可列举出二苯甲酮、邻苯甲酰基苯甲酸甲酯等。作为前述苯偶姻类等,例如可列举出苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻异丙醚等。光聚合引发剂(B)可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
对于前述光聚合引发剂(B)的用量,相对于前述复合树脂(A)100重量%,优选为1~15重量%,更优选为2~10重量%。
另外,紫外线固化时,优选根据需要含有多官能(甲基)丙烯酸酯。对于多官能(甲基)丙烯酸酯,如前所述,从与多异氰酸酯(B)反应的角度出发,优选具有醇性羟基的多官能(甲基)丙烯酸酯。例如可列举出,1,2-乙二醇二丙烯酸酯、1,2-丙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三(2-丙烯酰氧基)异氰脲酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、二(季戊四醇)五丙烯酸酯、二(季戊四醇)六丙烯酸酯等1分子中具有两个以上聚合性双键的多官能(甲基)丙烯酸酯等。另外,氨基甲酸酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯等也可以作为多官能丙烯酸酯来例示。它们可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
尤其是从固化涂膜的耐擦伤性的观点、和由与多异氰酸酯反应而带来的耐裂纹性提高的观点来看,优选季戊四醇三丙烯酸酯和二季戊四醇五丙烯酸酯。
另外,可以在前述多官能(甲基)丙烯酸酯中组合使用单官能(甲基)丙烯酸酯。例如,可列举出(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯、己内酯改性羟基(甲基)丙烯酸酯(例如,Daicel Chemical Industries,Ltd.制,商品名“PLACCEL”)、由邻苯二甲酸与丙二醇得到的聚酯二元醇的单(甲基)丙烯酸酯、由琥珀酸与丙二醇得到的聚酯二元醇的单(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、2-羟基-3-(甲基)丙烯酰氧基丙基(甲基)丙烯酸酯、各种环氧酯的(甲基)丙烯酸加成物等含羟基的(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯酸、丁烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸等含羧基的乙烯基单体;乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、(甲基)丙烯酸磺乙酯等含磺基的乙烯基单体;2-(甲基)丙烯酰氧基乙基酸性磷酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基丙基酸性磷酸酯、2-(甲基)丙烯酰氧基-3-氯-丙基酸性磷酸酯、2-甲基丙烯酰氧基乙基苯基磷酸等酸性磷酸酯系乙烯基单体;N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺等具有羟甲基的乙烯基单体等。它们可以单独使用或使用两种以上。考虑到与多官能异氰酸酯(b)的异氰酸酯基的反应性时,作为单体(c),特别优选具有羟基的(甲基)丙烯酸酯。
作为使用前述多官能丙烯酸酯(C)时的用量,相对于本发明中使用的固化性树脂组合物的总固体成分量,优选为1~85重量%,更优选为5~80重量%。通过在前述范围内使用前述多官能丙烯酸酯,能够改善得到的成形体的硬度等物性。
对于紫外线固化时使用的光,例如,可以使用低压汞灯、高压汞灯、金属卤化物灯、氙灯、氩激光、氦镉激光、紫外线发光二极管等。使用它们能够对前述固化性树脂组合物的涂布面照射约180~400nm波长的紫外线,从而使其固化。作为紫外线的照射量,根据所要使用的光聚合引发剂的种类和量来适宜地选择。
另一方面,将本发明中使用的固化性树脂组合物热固化时,优选考虑组合物中的聚合性双键反应、醇性羟基与异氰酸酯的氨酯化反应的反应温度、反应时间等来选择各催化剂。
另外,也可以组合使用热固性树脂。作为热固性树脂,可列举出乙烯基系树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、环氧酯树脂、丙烯酸(酯)系树脂、酚醛树脂、石油树脂、酮树脂(ketone resin)、有机硅树脂或它们的改性树脂等。
另外,为了调整涂覆时的粘度,也可以含有有机溶剂。作为有机溶剂,例如可以单独使用或组合使用两种以上如下的物质:正己烷、正庚烷、正辛烷、环己烷、环戊烷等脂肪族系或脂环族系的烃类;甲苯、二甲苯、乙苯等芳香族烃类;甲醇、乙醇、正丁醇、乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚等醇类;醋酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸正丁酯、醋酸正戊酯、乙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯等酯类;丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、甲基正戊基酮、环己酮等酮类;二乙二醇二甲醚、二乙二醇二丁醚等多亚烷基二醇二烷基醚类;1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二噁烷等醚类;N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或碳酸乙烯酯。
此外,在本发明中使用的固化性树脂组合物中,还可以根据需要使用有机溶剂、无机颜料、有机颜料、体质颜料、粘土矿物、蜡、表面活性剂、稳定剂、流动调节剂、染料、流平剂、流变控制剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、或增塑剂等各种添加剂等。
对于本发明中使用的固化性树脂组合物,其含有的复合树脂(A)具有聚硅氧烷链段(a1)和乙烯基系聚合物链段(a2)两者,因此,与能够提高涂膜的表面平滑性等的有机硅树脂、丙烯酸(酯)系的树脂、活性能量射线固化性单体都较容易相溶。因此,能够得到相溶性良好的组合物。
(具有凹凸的成形体的制造方法)
对于本发明的表面具有凹凸的成形体,具体而言,是如下得到的:使用铸模(模)等使前述固化性树脂组合物形成为成形体的形状,或在基材等上通过涂布等形成为膜状,使用公知方法设置由山形部和形成于山形部之间的槽形部构成的微细形状后,将其固化,从而得到。
作为使用铸模等形成为成形体的形状的方法,例如可列举出注射成形法、配模成形(match mold mol ding)、或注塑成形法等。向预先形成有由山形部和形成于山形部之间的槽形部构成的微细形状的铸模中,流入前述热溶融了的液状的固化性树脂组合物,然后,通过热或活性能量射线等使前述固化性树脂组合物固化。然后,从铸模上脱模,从而得到本发明的表面具有凹凸的成形体。例如,在注射成形法的情况下,向预先形成有由山形部和形成于山形部之间的槽形部构成的微细形状的注射成形用铸模中,注射流入热熔融了的前述固化性树脂组合物,然后,经过通过铸模的温度冷却的工序后,将铸模脱模,从而能够得到表面上形成有铸模上形成的微细形状的成形体。
另外,作为预先在基材等的表面上通过涂布等设置膜状的固化性树脂组合物层,将该固化性树脂组合物层固化,从而形成成形体的方法,例如,可列举出,使用日本特开2001-155623号公报、日本特开2005-99707号公报、日本特开2005-279807号公报等中的颗粒掩模的方法,使用Thin Solid Films 351(1999)73-78中的全息光刻法(Hologram Lithography)的方法,使用日本特开2003-4916号公报中的电子束描绘、激光描绘的方法,实施纳米压印等压花加工的方法、等离子体处理的方法、胶版印刷、柔性印刷、凹版印刷、丝网印刷、喷墨印刷、升华转印法等印刷法等。其中,实施压花加工的方法能过对平坦而大面积的成形体赋予高精度的图案、生产率高,是优选的。作为代表性的技术,有UV压花法、纳米压印法。
作为使用UV压花法来形成为成形体的形状的方法,可以在设置于基材等的表面上的前述固化性树脂组合物层上,推送表面具有微细图案的压花辊并将前述固化性树脂组合物涂覆在树脂薄膜基材上,边使压花辊在涂覆面上环绕边旋转辊,并进行UV照射,从而使UV固化树脂固化,固化后从压花辊上将树脂薄膜基材连同UV固化树脂层一起脱模,从而制作对表面赋形有微细图案的形状的薄膜。
作为使用纳米压印法来形成为成形体的形状的方法,可以在设置于基材等表面上的前述固化性树脂组合物层上,边按压纳米压印用模边加热,从而将软化了的前述固化性树脂组合物层压入模的微细形状中,然后,使前述固化性树脂组合物层冷却,再分离纳米压印用模,或者,照射紫外线来固化前述固化性树脂组合物层,再分离纳米压印用模,从而得到形成于纳米压印用模中的微细形状在前述固化性树脂层表面上形成的成形体。
具体而言,在设置于基材等的表面上的前述固化性树脂组合物层上,将纳米压印用模以按压的方式接触、夹持。关于纳米压印用模,作为高效地制造大面积的成形体的方法,还优选通过适合于辊工艺的平面状原版的上下方式、带状原版的贴合方式、卷状原版的辊转印方式、卷带状原版的辊转印方式等方法来接触的方法。对于纳米压印用模的材质,作为透光的材质,可列举出石英玻璃、紫外线透过玻璃、蓝宝石、金刚石、聚二甲基硅氧烷等有机硅材料、氟树脂等透光树脂材料等。通过加热来固化前述固化性树脂组合物时、或通过光来固化时,只要使用的基材是透光材质即可,纳米压印用模也可以是不透光的材质。作为不透光的材质,可列举出金属、硅、SiC、云母等。
纳米压印用模可以选择如前所述的平面状、带状、卷状、卷带状等任意形态的纳米压印用模。从防止因浮尘等导致的原版污染等目的出发,优选对转印面实施现有公知的脱模处理。
对于UV压花法、或纳米压印法中将前述固化性树脂组合物在基材等上形成为膜状的方法,在前述基材是具有三维形状的物品或构件的情况下,优选通过例如刷涂法、辊涂装法、喷涂涂装法、浸渍涂装法、流涂涂装法、辊涂涂装法或电沉积涂装法等公知惯用的涂装方法来设置。
另一方面,使用具有挠性的片作为基材来形成为膜状时,可列举出在片状的塑料基材上通过流涂、辊涂、喷雾法、无气喷涂法、空气喷涂法、刷涂、辊涂、抹涂、浸渍法、提拉法、喷嘴法、卷取法、流涂法、集中、修补法等设置前述树脂组合物层的方法。
另外,膜厚很大程度上依赖于期望的凹凸的深度,优选为0.03μm~300μm的范围。
(基材)
作为前述基材,可以使用各种基材,例如可以使用金属基材、无机质基材、塑料基材、纸、木质系基材等。
作为前述塑料基材,例如,可以使用聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等聚烯烃类;聚间苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯类;尼龙1、尼龙11、尼龙6、尼龙66、尼龙MX-D等聚酰胺类;聚苯乙烯、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物(ABS树脂)等苯乙烯系聚合物;聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯共聚物等丙烯酸(酯)系聚合物;聚碳酸酯等。前述塑料基材也可以是具有单层或两层以上的层叠结构的基材。另外,这些塑料基材可以是未拉伸的、单轴拉伸的、双轴拉伸的。
另外,在前述塑料基材中,在不妨碍本发明的效果的范围内,可以根据需要包含公知的抗静电剂、防雾剂、防粘连剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂、光稳定剂、结晶成核剂、润滑剂等公知的添加剂。
对于前述塑料基材,为了进一步提高与本发明中使用的前述固化性树脂组合物的密合性,可以对基材表面实施公知的表面处理,作为该表面处理,例如可列举出电晕放电处理、等离子体处理、火焰等离子体处理、电子束照射处理、紫外线照射处理等,可以使用它们的一种或组合使用两种以上来进行处理。
对前述基材的形状没有特别限制,例如可以是片状、板状、球状、薄膜状、乃至大型的构建物、复杂形状的装配物或成形物。
(固化工序)
对于UV压花法、或纳米压印法中的固化的方法,可以利用活性能量射线来固化,也可以通过热来固化。从使固化在低温下进行(提高反应率)的观点来看,使用前述光聚合引发剂作为聚合引发剂,通过光照射来使前述固化性树脂组合物层固化的方法是特别优选的。使固化在低温下进行时,作为光照射的方法,在压花辊或模为透光材质的情况下,可列举出从压花辊或模侧照射光的方法,在基材为透光材质的情况下,可列举出从基材侧照射光的方法。作为用于光照射的光,只要是光聚合引发剂反应的光即可,其中,从光聚合引发剂容易反应,能在更低温下固化的方面来看,优选450nm以下波长的光(紫外线、X射线、γ射线等活性能量射线)。从操作性的方面来看,特别优选200~450nm波长的光。具体而言,可以使用前述的紫外线固化时所使用的光。
另外,可以在光照射时加热反应物来加速前述固化。加热时的温度优选为300℃以下,更优选为0~200℃,进一步优选为0~150℃,特别优选为25~80℃。在该温度范围内,形成于前述固化性树脂组合物层上的微细图案形状的精度保持在高水平。另外,也可以不进行光照射而仅通过加热来固化前述固化性树脂组合物层。
不论上述任何方式,作为高效地制造大面积的成形体的方法,也优选通过以适合于辊工艺的方式输送至反应器内的方法来进行固化的方法。
(脱模工序)
固化工序后,通过将成形体从压花辊或模上剥离,能够得到在前述固化性树脂组合物层的固化物表面上形成有转印了压花辊或模的凹凸图案的凸凹图案的成形体。从抑制成形体的翘曲等变形、或提高凸凹图案的精度的方面来看,作为剥离工序的温度,在成形体的温度冷却至常温(25℃)附近后实施的方法;或者即使于成形体的温度仍为固化工序的反应温度附近时进行剥离的情况下,也在对成形体施加一定的张力的状态下冷却至常温(25℃)附近的方法是优选的。
另外,作为前述UV压花中使用的压花辊、纳米压印用模,也可以使用本发明的成形体。此时,以光/热固性组合物作为转印材料来制造转印体时,优选对本发明的成形体表面实施现有公知的脱模处理。
将由此得到的表面具有凸凹的成形体用作例如光学构件用途等、例如光学用透镜、显示装置用的导光板、漫射板、非反射薄膜、偏振薄膜、太阳能电池装置用的透过性薄膜、以及建筑用途等、例如光催化剂性薄膜、防眩薄膜、防污染性薄膜时,对凹凸而言,其深度为0.01~50μm的范围,至少一个方向的间距为0.01~50μm的范围,作为凸凹结构的形状,优选例如透镜结构、支柱结构、线和间隙(line and space)结构、网格结构、金字塔结构、蜂窝结构、点结构、设想纳米流路等用途的任意形状、应用干涉曝光手段的波状结构、叠加这些结构的复合结构等。可以是这些形状在水平方向上拼接而成的结构,也可以是单层结构,还可以是在垂直方向上积层而成的多层结构。
(太阳能电池用保护片)
另外,通过本发明得到的成形体能够用作太阳能电池组件的受光面侧表面保护构件的结构构件。具体而言,在将本发明中使用的固化性树脂组合物层设置在塑料基板的一个面上的基础上,通过各种方法制作凹凸,使其固化,从而能够作为太阳能电池组件的受光面侧表面保护构件、具体而言作为太阳能电池用保护片来适宜地使用。
为了开发发电效率高的太阳能电池组件,需要采光效果高的太阳能电池用保护片。作为提高太阳能电池用保护片的采光效果的方法,通常对如下方法进行研究:通过树脂在玻璃表面上几何学地形成三维结构体,从而得到使光倾斜入射时的入射角变换为小角度;或通过进行反射光的再入射而得到采光效果的方法。
本发明中,在将前述复合树脂(A)层设置在塑料基板的一个面上的基础上,通过各种方法制作凹凸,将其固化,从而能够制成长期耐候性优异且采光效率高的太阳能电池组件的受光面侧表面保护构件。另外,对于使用该太阳能电池组件的受光面侧表面保护构件的太阳能电池组件,其发电效果高,并且在室外也具有长期耐候性。
(塑料基板)
本发明中使用的塑料基板例如可以使用聚乙烯(PE)(高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等聚烯烃系树脂、(甲基)丙烯酸(酯)系树脂、聚氯乙烯系树脂、聚苯乙烯系树脂、聚偏二氯乙烯系树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物皂化物、聚乙烯醇、聚碳酸酯系树脂、氟树脂、聚醋酸乙烯酯系树脂、乙缩醛系树脂、聚酯系树脂(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺系树脂、聚苯硫醚(PP S)树脂等各种树脂的薄膜或片。这些树脂的薄膜或片可以是在单轴或双轴方向上拉伸而成的。另外,也可以是将前述树脂薄膜多层层叠而成的,还可以蒸镀有金属氧化物和无机化合物。另外,在不损害本发明的效果的范围内,可以添加公知的紫外线吸收剂、水分吸收剂(干燥剂)、氧吸收剂、抗氧化剂等公知的添加剂。其中,考虑到透明性等太阳能电池用保护片的性能时,优选使用聚乙烯(PE)(高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等聚烯烃系树脂、(甲基)丙烯酸(酯)系树脂、聚酯系树脂(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯)、聚苯硫醚(PPS)树脂等。
在前述塑料基板的一侧设置含有前述复合树脂(A)的固化性树脂组合物层。固化性树脂组合物层的形成方法可以是公知的方法,例如可列举出通过压延法、流涂法、辊涂法、喷雾法、无气喷涂法、空气喷涂法、刷涂、辊涂、抹涂、浸渍法、提拉法、喷嘴法、卷取法、流涂法、集中、修补法等设置的方法。
固化性树脂组合物层的膜厚优选为0.05μm~150μm的范围。不足0.05μm时,存在紫外线遮蔽能不足的担心,超过150μm的膜厚的情况下,存在在后工序中涂膜上产生裂纹担心。
(表面具有凹凸结构的太阳能电池用保护片的制造方法)
在前述固化性树脂组合物层上按压表面具有微细图案的模,在该状态下进行活性能量射线固化、热固化、或活性能量射线和热的固化而使其固化,将模脱模,从而能够得到表面具有微细图案的太阳能电池用保护片。
作为按压模的方法,有如下方法:使用辊形状的模,使辊环绕塑料基板,旋转辊来按压的方法;使用平板形模,将模表面与塑料基板表面平行地按压的方法。
对于固化性树脂组合物的固化,从制造效率的方面来看,使用活性能量射线固化的方法是优选的。活性能量射线能够使固化性树脂组合物在更低温下进行固化,优选450nm以下波长的光(紫外线、X射线、γ射线等),从操作性的方面来看,特别优选200nm~450nm波长的紫外线。使用紫外线透过性的模和塑料基板时,可以从模和塑料基板的任意侧照射,但使用例如金属制模那样的不具有紫外线透过性的模时,可以从前述透明性塑料基板侧照射。
对形成有前述凹凸的固化性树脂组合物层进行前述的活性能量射线固化、热固化、或活性能量射线和热的固化,使其固化,从而能够得到具有固化了的保护层的太阳能电池用保护片。
作为前述保护层的雾度,可以从涂膜的强度、耐久性、太阳能电池的转换效率出发综合地选定,从太阳能电池的转换效率的观点来看,优选20以下,更优选10以下,进一步优选5以下。
太阳能电池用保护片可以适宜地用作太阳能电池组件的受光面侧保护片。
例如,用作受光面侧保护片时,作为前述金属酸化物,优选使用透明性高的氧化锌。此时,使用的氧化锌的添加量优选为1~25%,最优选1.5~20%。
(太阳能电池组件)
将使用本发明的太阳能电池用保护片作为受光面侧保护片时的太阳能电池组件的具体实施方式的一个例子示于图1。需要说明的是,毋庸置疑,本发明包含此处未记载的各种实施方式等。
图1所示的太阳能电池组件是通过依次层叠太阳能电池用受光面侧保护片1、第一封装材料2、太阳能电池组3、第二封装材料4、太阳能电池用保护片5而构成的。其中,太阳能电池用受光面侧保护片1是以该保护片1的塑料基板(与含有本发明的复合树脂(A)的固化性树脂组合物层的固化面相反一侧的面)与第一封装材料2合在一起的状态、即以将前述固化性树脂组合物固化而成的保护层为最外层的方式来层叠的。
第一封装材料2和第二封装材料4将太阳能电池组3封装在本发明的太阳能电池用保护片1与电池用保护片5之间。作为第一封装材料2和第二封装材料4,可以使用EVA、以及EEA、PVB、硅树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸(酯)树脂、环氧树脂等透光性树脂。另外,第一封装材料2和第二封装材料4包含过氧化物等交联剂。因此,第一封装材料2和第二封装材料4通过加热至规定的交联温度以上而使其软化后开始交联。
太阳能电池组3具有多个太阳能电池和布线材料。多个太阳能电池通过布线材料而相互电连接。
然后,通过对用层压装置层压的第一封装材料2与第二封装材料4进行加热而进行主固化,由此可以得到太阳能电池组件。
实施例
接着,通过实施例和比较例更具体地说明本发明。在例中,除非另有说明,“份”“%”为重量基准。
(合成例1〔聚硅氧烷的制备例〕)
在具备搅拌器、温度计、滴液漏斗、冷凝管和氮气导入口的反应容器中投入415份甲基三甲氧基硅烷(MTMS)、756份3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTS),在通氮气下,边搅拌边升温至60℃。接着,用5分钟滴加由0.1份“A-3”〔SakaiChemical Industry Co.,Ltd.制造的异丙基酸性磷酸酯〕和121份去离子水形成的混合物。滴加结束后,使反应容器中升温至80℃,通过搅拌4小时进行水解缩合反应,得到反应产物。
在1~30千帕(kPa)的减压下、40~60℃的条件下除去得到的反应产物中所含的甲醇和水,从而得到数均分子量为1000、且有效成分为75.0%的聚硅氧烷(a1-1)1000份。
需要说明的是,“有效成分”是指使用的硅烷单体的甲氧基全部进行了水解缩合反应时的理论产量(重量份)除以水解缩合反应后的实际产量(重量份)而得到的值、即通过〔硅烷单体的甲氧基全部进行了水解缩合反应时的理论产量(重量份)/水解缩合反应后的实际产量(重量份)〕的式子计算出的值。
(合成例2(同上))
在与合成例1同样的反应容器中投入442份MTMS、760份3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(APTS),在通氮气下,边搅拌边升温至60℃。接着,用5分钟滴加由0.1份“A-3”和去离子水形成的混合物。滴加结束后,使反应容器中升温至80℃,通过搅拌4小时进行水解缩合反应,得到反应产物。在1~30千帕(kPa)的减压下、40~60℃的条件下除去得到的反应产物中所含的甲醇和水,从而得到数均分子量为1000、且有效成分为75.0%的聚硅氧烷(a1-2)1000份。
(合成例3[乙烯基系聚合物(a2-1)的制备例])
在与合成例1同样的反应容器中投入20.1份苯基三甲氧基硅烷(PTMS)、24.4份二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)、35.9份异丙醇、在通氮气下,边搅拌边升温至80℃。接着,在相同温度下,在通氮气下,边搅拌边向前述反应容器中用4小时滴加含有22.6份甲基丙烯酸正丁酯、27.7份丙烯酸正丁酯、1.3份丙烯酸、3.8份MPT S、37.5份甲基丙烯酸-β-羟乙酯、15份叔丁基过氧化2-乙基己酸酯(TBPEH)的混合物。进而,在相同温度下搅拌2小时后,向前述反应容器中用5分钟滴加0.05份“A-3”与12.8份去离子水的混合物,在相同温度下搅拌4小时,从而进行PTMS、DMDMS、MPTS的水解缩合反应。通过1H-NMR分析反应产物时,发现前述反应容器中的硅烷单体具有的三甲氧基甲硅烷基几乎100%水解。接着,在相同温度下搅拌10小时,从而得到作为TBPEH的残留量为0.1%以下的反应产物的乙烯基系聚合物(a2-1)。
(合成例4〔复合树脂(A)制备例〕)
在与合成例1同样的反应容器中投入20.1份苯基三甲氧基硅烷(PTMS)、24.4份二甲基二甲氧基硅烷(DMDMS)、107.7份醋酸正丁酯,在通氮气下,边搅拌边升温至80℃。接着,在相同温度下,在通氮气下,边搅拌边向前述反应容器中用4小时滴加含有15份甲基丙烯酸甲酯(MMA)、45份甲基丙烯酸正丁酯(BMA)、39份甲基丙烯酸-2-乙基己酯(EHMA)、1.5份丙烯酸(AA)、4.5份MPTS、45份甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)、15份醋酸正丁酯、15份叔丁基过氧化2-乙基己酸酯(TBPEH)的混合物。进而,在相同温度下搅拌2小时后,向前述反应容器中用5分钟滴加0.05份“A-3”与12.8份去离子水的混合物,在相同温度下搅拌4小时,从而进行PTMS、DMDMS、MPTS的水解缩合反应。通过1H-NMR分析反应产物时,发现前述反应容器中的硅烷单体具有的三甲氧基甲硅烷基几乎100%水解。接着,在相同温度下搅拌10小时,从而得到TBPEH的残留量为0.1%以下的反应产物。其中,TBPEH的残留量是通过碘滴定法测定的。
接着,在前述反应产物中添加162.5份合成例1中得到的聚硅氧烷(a1-1),搅拌5分钟后,加入27.5份去离子水,在80℃下进行4小时搅拌,进行前述反应产物和聚硅氧烷的水解缩合反应。将得到的反应产物在10~300kPa的减压下、在40~60℃的条件下蒸馏2小时,从而除去生成的甲醇和水,接着,添加150份甲乙酮(MEK)、27.3份醋酸正丁酯,得到不挥发成分为50.0%的由聚硅氧烷链段和乙烯基聚合物链段形成的复合树脂(A-1)600份。
(合成例5(同上))
在与合成例1同样的反应容器中投入20.1份PTMS、24.4份DMDMS、107.7份醋酸正丁酯,在通氮气下,边搅拌边升温至80℃。接着,在相同温度下,在通氮气下,边搅拌边向前述反应容器中用4小时滴加含有15份MMA、45份BMA、39份EHMA、1.5份AA、4.5份MPTS、45份HEMA、15份醋酸正丁酯、15份TBPEH的混合物。进而,在相同温度下搅拌2小时后,向前述反应容器中用5分钟滴加0.05份“A-3”与12.8份去离子水的混合物,在相同温度下搅拌4小时,从而进行PTMS、DMDMS、MPTS的水解缩合反应。通过1H-NMR分析反应产物时,发现前述反应容器中的硅烷单体具有的三甲氧基甲硅烷基几乎100%水解。接着,在相同温度下搅拌10小时,从而得到TBPEH的残留量为0.1%以下的反应产物。其中,TBPEH的残留量通过碘滴定法来测定。
接着,在前述反应产物中添加562.5份合成例1中得到的聚硅氧烷(a1-1),搅拌5分钟后,加入80.0份去离子水,在80℃下进行4小时搅拌,进行前述反应产物和聚硅氧烷的水解缩合反应。将得到的反应产物在10~300kPa的减压下、在40~60℃的条件下蒸馏2小时从而除去生成的甲醇和水,接着,添加128.6份MEK、5.8份醋酸正丁酯,得到不挥发成分为70.0%的由聚硅氧烷链段和乙烯基聚合物链段形成的复合树脂(A-2)857份。
(合成例6(同上))
在与合成例1同样的反应容器中投入20.1份PTMS、24.4份DMDMS、107.7份醋酸正丁酯,在通氮气下,边搅拌边升温至80℃。接着,在相同温度下,在通氮气下,边搅拌边向前述反应容器中用4小时滴加含有15份MMA、45份BMA、39份EHMA、1.5份AA、4.5份MPTS、45份HEMA、15份醋酸正丁酯、15份TBPEH的混合物。进而,在相同温度下搅拌2小时后,向前述反应容器中用5分钟滴加0.05份“A-3”与12.8份去离子水的混合物,在相同温度下搅拌4小时,从而进行PTMS、DMDMS、MPTS的水解缩合反应。通过1H-NMR分析反应产物时,发现前述反应容器中的硅烷单体具有的三甲氧基甲硅烷基几乎100%水解。接着,在相同温度下搅拌10小时,从而得到TBPEH的残留量为0.1%以下的反应产物。其中,TBPEH的残留量通过碘滴定法来测定。
接着,在前述反应产物中添加162.5份合成例2中得到的聚硅氧烷(a1-2),搅拌5分钟后,加入27.5份去离子水,在80℃下进行4小时搅拌,进行前述反应产物和聚硅氧烷的水解缩合反应。将得到的反应产物在10~300kPa的减压下、在40~60℃的条件下蒸馏2小时从而除去生成的甲醇和水,接着,添加150份MEK、27.3份醋酸正丁酯,得到不挥发成分为50.0%的由聚硅氧烷链段和乙烯基聚合物链段形成的复合树脂(A-3)600份。
(合成例7(同上))
在与合成例1同样的反应容器中投入17.6份PTMS、21.3份DMDMS、129.0份醋酸正丁酯,在通氮气下,边搅拌边升温至80℃。接着,在相同温度下,在通氮气下,边搅拌边向前述反应容器中用4小时滴加含有21份MMA、63份BMA、54.6份EHMA、2.1份AA、6.3份MPTS、63份HEMA、21份醋酸正丁酯、21份TBPEH的混合物。进而,在相同温度下搅拌2小时后,向前述反应容器中用5分钟滴加0.04份“A-3”与11.2份去离子水的混合物,在相同温度下搅拌4小时,从而进行PTMS、DMDMS、MPTS的水解缩合反应。通过1H-NMR分析反应产物时,发现前述反应容器中的硅烷单体具有的三甲氧基甲硅烷基几乎100%水解。接着,在相同温度下搅拌10小时,从而得到TBPEH的残留量为0.1%以下的反应产物。其中,TBPEH的残留量通过碘滴定法来测定。
接着,在前述反应产物中添加87.3份合成例1中得到的聚硅氧烷(a1-1),搅拌5分钟后,加入12.6份去离子水,在80℃下进行4小时搅拌,进行前述反应产物和聚硅氧烷的水解缩合反应。将得到的反应产物在10~300kPa的减压下、在40~60℃的条件下蒸馏2小时从而除去生成的甲醇和水,接着,添加150份MEK,得到不挥发成分为50.0%的由聚硅氧烷链段和乙烯基聚合物链段形成的复合树脂(A-4)600份。
在346份前述合成例2中得到的乙烯基系聚合物(a2-1)中添加148份甲基丙烯酸正丁酯,然后添加162.5份合成例1中得到的聚硅氧烷(a1-1),搅拌5分钟后、加入27.5份去离子水,在80℃下进行4小时搅拌,进行前述反应产物和聚硅氧烷的水解缩合反应。将得到的反应产物在10~300kPa的减压下、在40~60℃的条件下蒸馏2小时从而除去生成的甲醇和水,得到不挥发成分为72%的具有聚硅氧烷链段(a1-1)和乙烯基系聚合物链段(a2-1)的复合树脂(A-5)400份。
(比较合成例1〔比较对照用树脂(R-1)的制备〕)
在与合成例1同样的容器中投入107.7份醋酸正丁酯,在通氮气下,边搅拌边升温至80℃。接着,在相同温度下,在通氮气下,边搅拌边向前述反应容器中用4小时滴加含有15份甲基丙烯酸甲酯(MMA)、45份甲基丙烯酸正丁酯(BMA)、39份甲基丙烯酸-2-乙基己酯(EHMA)、1.5份丙烯酸(AA)、45份甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)、15份醋酸正丁酯、15份叔丁基过氧化2-乙基己酸酯(TBPEH)的混合物。接着,在相同温度下搅拌10小时,从而得到TBPEH的残留量为0.1%以下的反应产物、即比较对照用树脂中间体。
接着,投入123份3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)后,用5分钟滴加由0.1份“A-3”〔Sakai ChemicalIndustry Co.,Ltd.制造的异丙基酸性磷酸酯〕与121份去离子水的混合物。滴加结束后,使反应容器中升温至80℃,搅拌4小时,从而进行水解缩合反应,得到反应产物。将得到的反应产物在10~300kPa的减压下、在40~60℃的条件下蒸馏2小时从而除去生成的甲醇和水,接着,添加150份甲乙酮(MEK)、27.3份醋酸正丁酯,得到不挥发成分为50.0%的比较对照用树脂(R-1)。
比较合成例2〔比较对照用复合树脂(R-2)的制备〕
在与合成例1同样的反应容器中投入191份PTMS,在通氮气下,边搅拌边升温至120℃。接着,在相同温度下,在通氮气下,边搅拌边向前述反应容器内用4小时滴加由169份MMA、11份MPTS、18份TBPEH形成的混合物。然后,在相同温度下搅拌16小时,制备具有三甲氧基甲硅烷基的丙烯酸(酯)系聚合物。
接着,将前述反应容器的温度调整为80℃,边搅拌边向前述反应容器中添加131份MTMS、226份APTS、116部DMDMS。然后,用5分钟滴加6.3份“A-3”与97份去离子水的混合物,在相同温度下搅拌2小时,从而进行水解缩合反应,得到反应产物。通过1H-NMR分析反应产物时,发现前述丙烯酸(酯)系聚合物具有的三甲氧基甲硅烷基近似100%水解。将得到的反应产物在10~300kPa的减压下、在40~60℃的条件下蒸馏2小时从而除去生成的甲醇和水,接着,添加400份醋酸正丁酯,得到不挥发成分为60.0%的由聚硅氧烷链段和丙烯酸(酯)系聚合物链段形成的比较对照用复合树脂(R-2)600份。其中,该合成例依照专利文献2的实施例中所记载的合成例1。
(实施例1表面具有凹凸的成形体的制造方法)
将40.0份合成例1中得到的复合树脂(A-1)、7.0份季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、1.08份IRGACURE 184[光聚合引发剂,Ciba Specialty Chemicals Inc.制造]、0.67份TINUVIN400[羟基苯基三嗪系紫外线吸收剂,Ciba Specialty Chemicals Inc.制造]、0.34份TINUVIN123[受阻胺系光稳定剂(HALS),Ciba SpecialtyChemicals Inc.制造]、6.7份BURNOCK DN-901S〔多异氰酸酯,DIC株式会社制造〕混合,从而得到固化性树脂组合物(组合物-1)。接着,在表面进行过脱模处理的Toyobo Co.,Ltd.制造的PET薄膜「CO SMO SHINE A4200」(膜厚50μm)上,以2μm厚涂布组合物-1,然后在80℃下预焙烧1分钟后,在表面上按压具有高500nm、宽500nm、间距500nm的孔结构的石英玻璃制的平板状的模,通过峰值波长375nm±5的LED光源在该状态下从树脂组合物侧以1000mJ/cm2的光量进行光照射,使其固化,然后,剥离模与PET薄膜,得到表面具有支柱状的凹凸的成形体。
(实施例2~5、和比较例1~3)
基于表1所示的配方,通过与实施例1同样的方法分别制备固化性树脂组合物(组合物-2)~(组合物-5),并且,基于表2所示配方,通过与实施例1同样的方法分别制备比较用固化性树脂组合物(比较组合物-1)~(比较组合物-3),通过与实施例1同样的方法得到表面具有支柱状的凹凸的成形体。
(实施例6~10表面具有凹凸的成形体的制造方法)
对帝人株式会社制造的PET薄膜“HB薄膜”(膜厚100μm)以2μm厚涂布组合物-1~组合物-5,然后在80℃下预焙烧1分钟后,在表面上按压具有高250nm、间距280nm的蛾眼形状的镍制的平板状的模,通过金属卤化物灯,在该状态下通过PET薄膜以1000mJ/cm2的光量进行光照射,使其固化,然后剥离模与PET薄膜,得到表面具有蛾眼形状的凹凸的成形体(FS-1~FS-5)。
(比较例4~6表面具有凹凸的成形体的制造方法)
通过与实施例6~10同样的方法,使用比较组合物1~3,得到表面具有蛾眼形状的凹凸的成形体(FS-6)~(FS-8)。
(基板型太阳能电池组件的制作)
将层压装置(Nisshinbo Mechatronics Inc.制造)的热板调节至150℃,在该热板上依次重叠不锈钢板、前述太阳能电池用封装材料、多晶硅型太阳能电池单元、前述太阳能电池用封装材料、实施例6~10或比较例4~6中记载的成形体((FS-1)~(FS-8),其中,以固化性树脂组合物涂布面为最外层的方式重叠),在关闭层压装置的盖的状态下,依次进行3分钟脱气、22分钟压制,从层压装置中取出,形成基底型太阳能电池组件((M-1)~(M-8))。
(评价)
前述实施例1~5,和比较例1~3中得到的表面具有凹凸的成形体的评价如下进行。
(加速耐光试验后的黄化度评价)
使用紫外线劣化加速试验机(EYE Super UV TesterSUV-W 131,岩崎电气株式会社制造),以UV照射强度100mW/cm2进行加速耐光试验。
对于实施200小时的表面具有支柱状的凹凸的成形体的加速试验前后的、前述成形体的黄化度的评价,使用MinoltaCamera Co.,Ltd.制造的色彩色差计CR-100来测定表示Lab显示色的黄色调的b值。将试验前后的b值的差Δb为0-1时设为○,将1-5时设为△,将显示出5以上的值时设为×,进行黄化度的评价。
(耐候性评价)
实施表面具有支柱状的凹凸的成形体的基于日光耐候试验机(sunshine weatherometer)的加速耐候性试验,观察试验前后的外观变化。
(根据JIS D 0205,黑板温度63℃、相对湿度50%、光的照度255W/m2、水的喷射12分钟/60分钟、照射时间3000小时)
依据下述基准评价外观特征,从而评价耐候性。
5:无变化
4:细裂纹(微细裂纹)分散存在的状态
3;观察到宽1mm以上的裂纹的状态
2;部分涂膜剥离脱落的状态
1;大部分涂膜脱落的状态
(太阳能电池用保护片的耐候性评价)
实施太阳能电池用保护片(FS-1)和比较用太阳能电池用保护片(FS-2)~(FS-5)的基于太阳光耐候试验机的加速耐候性试验(3000小时),观察试验前后的外观变化。依据前述的耐候性评价基准评价外观特征,从而评价耐候性。
(评价方法光反射率评价)
使用Minolta Co.,Ltd.制造的CM-3600d,在太阳能电池用保护片(FS-1)和比较用太阳能电池用保护片(FS-2)~(FS-5)的基于太阳光耐候试验机的加速耐候性试验(3000小时)前后测定360nm~740nm波长范围的光线反射率,求出可见光区域500nm~740nm的反射率的平均值。加速耐候试验前后的变化不足2%时评价为○,为2以上且不足4时评价为△,为4以上评价为×。
(评价方法漫射光透过率评价)
使用Minolta Co.,Ltd.制造的CM-3600d,在太阳能电池用保护片(FS-1)和比较用太阳能电池用保护片(FS-2)~(FS-5)的基于太阳光耐候试验机的加速耐候性试验(3000小时)前后测定360nm~740nm波长范围的漫射光透过率,求出可见光区域500nm~740nm的透过率的平均值。加速耐候试验前后的变化不足2%时评价为○,为2以上且不足5时评价为△,为5以上评价为×。
(评价方法太阳能电池组件的发电量评价)
将上述所得到的基底型太阳能电池组件(M-1)~(M-5)以水平角50度的方式固定在设置于千叶县佐仓市的室外的暴露台上,静置6个月。
将各太阳能电池组件(M-1)~(M-5)的6个月的室外暴露后的发电效率除以室外暴露前的发电效率而得到的值作为发电效率比,将发电效率比为0.95以上的情况评价为○,将0.90以上且不足0.95的情况评价为△,将不足0.90的情况评价为×。
将实施例1~5和比较例1~3的组成比、以及得到的表面具有支柱状的凹凸的成形体的评价结果示于表1和表2。
[表1]
Figure BDA00002557651900451
[表2]
Figure BDA00002557651900461
将实施例6~10,和比较例4~6的组成比、以及得到的表面具有蛾眼形状的凹凸的成形体的评价结果示于表3和表4。
[表3]
Figure BDA00002557651900471
[表4]
Figure BDA00002557651900481
关于表1~4的简称:
(a1)是聚硅氧烷链段(a1)的简称。
※1相对于固化性树脂组合物的总固体成分量的聚硅氧烷链段(a1)的含有率(%)。
※2相对于固化性树脂组合物的总固体成分量的多异氰酸酯(B)的含有率(%)。
※3相对于复合树脂(A)的总固体成分量的聚硅氧烷链段(a1)的含有率。
DN-901S:BURNOCK DN901S[多异氰酸酯,DIC株式会社制造]。
17-813:UNIDIC17-813[氨基甲酸酯丙烯酸酯,DIC株式会社制造]。
PETA:季戊四醇三丙烯酸酯。
I-184:IRGACURE184[光聚合引发剂,Ciba SpecialtyChemicals Inc.制造]。
I-127:IRGACURE 127[光聚合引发剂,Ciba SpecialtyChemicals Inc.制造]。
TINUVIN479:[羟基苯基三嗪系紫外线吸收剂,CibaSpecialty Chemicals Inc.制造]。
TINUVIN 152:[受阻胺系光稳定剂(HALS),Ciba SpecialtyChemicals Inc.制造]。
产业上的可利用性
本发明的具有凹凸的成形体可以适宜地用作太阳能电池组件的受光面侧表面保护构件。除此之外,也可以利用于例如模薄膜、纳米·微光学元件、光学元件、显示元件、电子纸、存储、MEMS·PCB安装材料、微量生物化学分析、微量化学合成、以生物应用为目的的高功能三维纳米·微流路、新一代电子元件、DNA芯片等各种用途中。
附图标记说明
1:太阳能电池用受光面侧保护片
2:第一封装材料
3:太阳能电池组
4:第二封装材料
5:太阳能电池用背面侧保护片

Claims (6)

1.一种表面具有凹凸的成形体,其特征在于,
其是在通过将固化性树脂组合物固化而形成的成形体的一部分或全部的表面上形成微细形状而成的、表面具有凹凸的成形体,所述微细形状由山形部与形成于山形部之间的槽形部构成,
所述固化性树脂组合物含有复合树脂(A)、和多异氰酸酯(B),所述复合树脂(A)是具有通式(1)和/或通式(2)所表示的结构单元、和硅烷醇基和/或水解性甲硅烷基的聚硅氧烷链段(a1)与具有醇性羟基的乙烯基系聚合物链段(a2)通过通式(3)所表示的键而键合成的复合树脂,所述聚硅氧烷链段(a1)的含有率相对于所述固化性树脂组合物的总固体成分量为10~60重量%,并且,多异氰酸酯(B)的含有率相对于所述固化性树脂组合物的总固体成分量为5~50重量%,
[化学式1]
Figure FDA00002557651800011
[化学式2]
Figure FDA00002557651800012
通式(1)和(2)中,R1、R2和R3分别独立地表示选自由-R4-CH=CH2、-R4-C(CH3)=CH2、-R4-O-CO-C(CH3)=CH2、和-R4-O-CO-CH=CH2组成的组中的具有一个聚合性双键的基团、碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为3~8的环烷基、芳基、或碳原子数为7~12的芳烷基,其中,R4表示单键或碳原子数1~6的亚烷基,R1、R2和R3中的至少一者是所述具有聚合性双键的基团,
[化学式3]
通式(3)中,碳原子构成所述乙烯基系聚合物链段(a2)的一部分,仅与氧原子键合的硅原子构成所述聚硅氧烷链段(a1)的一部分。
2.根据权利要求1所述的表面具有凹凸的成形体,其中,所述成形体是通过将设置在基材表面上的固化性树脂组合物层固化而形成的。
3.根据权利要求2所述的表面具有凹凸的成形体,其中,所述基材为片状。
4.一种太阳能电池组件的受光面侧表面保护构件,其特征在于,其使用权利要求3所述的成形体。
5.一种太阳能电池组件,其特征在于,其使用权利要求4所述的太阳能电池组件的受光面侧表面保护构件。
6.一种表面具有凹凸的成形体的制造方法,其特征在于,其是权利要求1~3中的任一项所述的成形体的制造方法,将具有凹凸结构的模按压在设置于基材表面的固化性树脂组合物层上,在该状态下从固化性树脂组合物侧进行活性能量射线固化,然后剥离模。
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