CN104080834B - 树脂组合物及其制造方法、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜和太阳能电池模块用背板 - Google Patents

树脂组合物及其制造方法、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜和太阳能电池模块用背板 Download PDF

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Abstract

一种树脂组合物,其至少含有使聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚碳化二亚胺发生反应得到的聚合物,上述聚碳化二亚胺的分解率为1%~40%;该树脂组合物为碳化二亚胺的分解率低的树脂组合物,能够制造耐水解性优异的膜。

Description

树脂组合物及其制造方法、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜和太阳能电池模块用背板
【技术领域】
本发明涉及树脂组合物及其制造方法、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜和太阳能电池模块用背板。更详细地说,本发明涉及作为用于提高太阳能电池背板用PET膜的耐水解性的母料使用的树脂组合物及其制造方法、使用该树脂组合物制造的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、以及包含该聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的太阳能电池模块用背板。
【背景技术】
太阳能电池模块通常具有如下结构:在太阳光入射的受光面侧在玻璃或前板上依序层积透明填充材料(下文中也称为密封材。)/太阳能电池元件/密封材/背板(下文中也称为BS)而成的结构。具体地说,太阳能电池元件通常构成为利用EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)等树脂(密封材)包埋、进一步在其上粘贴太阳能电池用保护板而成的结构。此外,作为该太阳能电池用保护板,以往使用的是聚酯膜、特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯(下文中称为PET)膜。
但是,太阳能电池用保护板、其中特别是作为最外层的太阳能电池模块用背板(BS)可推定其被长期置于暴露在室外风雨中等的环境下的状况,因而要求有优异的耐候性。
此处,对于也被用作太阳能电池模块用背板的PET等聚酯膜来说,由于其具有优异的耐热性、机械特性和耐化学药品性等,因而在工业上大量使用;但从耐水解性的方面出发,其还有改善的余地。作为这样对聚酯膜的耐水解性进行改善的技术,例如提出了在聚酯中混配聚碳化二亚胺等封端材(末端封止材)的技术(例如参照下述专利文献1~3)。
在专利文献1的参考例3、4和实施例1中记载了在275℃、螺杆转速200转/分钟的条件下进行熔融混炼来制造聚碳化二亚胺的母粒的示例。在专利文献2的实施例9和21中,记载了在聚对苯二甲酸乙二醇酯中混合聚碳化二亚胺来制造母粒的示例,但并对制造条件并无详细记载。在专利文献3的实施例中记载了使用聚对苯二甲酸丁二醇酯来制造聚碳化二亚胺的母粒的示例。
【现有技术文献】
【专利文献】
专利文献1:日本特开2010-235824号公报
专利文献2:国际公开WO2010/110119号
专利文献3:日本特开2002-194187号公报
【发明内容】
【发明所要解决的课题】
如上所述,在室外暴露于风雨等的环境下、在聚酯膜暴露于湿热气氛下的情况下,具有聚酯膜逐渐脆化、断裂耐久性降低的问题。本发明人进行了深入研究,从而明确了,若将聚酯膜置于高湿高温下,则水分透过聚酯膜的密度低的非晶部的分子间而进入到内部,使非晶部增塑,提高分子的运动性。进一步明确了,分子运动性增高的非晶部会以聚酯羧基末端的质子作为反应催化剂而发生水解。从而,被水解而低分子量化的聚酯的分子运动性进一步增高、结晶化进展,该情况反复发生,结果膜逐渐脆化、断裂耐久性降低。如此,特别是作为可用于太阳能电池模块的聚酯膜,耐水解性的提高乃重要的课题之一。
但是,对于专利文献1~3所述的使用将聚碳化二亚胺用作聚酯封端剂所得到的母粒而制造出的双轴取向聚酯膜来说,实际上耐水解性的改善还不充分。并且在这些文献中对于进一步提高耐水解性所用的策略并无暗示。
本发明是对上述情况进行研究而做出的,本发明所要解决的课题在于提供一种碳化二亚胺的分解率低的树脂组合物及其制造方法,该树脂组合能够制造耐水解性优异的膜。
【解决课题的手段】
本发明人推测,由聚酯的分解而产生的羧酸与聚碳化二亚胺发生反应、或者聚碳化二亚胺自身在少量的水分和热的作用下发生分解、生成异氰酸酯,从而对耐水解性产生不良影响,对于在制造封端剂浓度高的母粒时在抑制聚酯与碳化二亚胺的分解的同时可稳定混炼的情况进行了研究。本发明人进行了深入研究,结果发现,即使在聚酯中选择聚对苯二甲酸乙二醇酯,通过将制造母粒时的熔融混炼工序中的机筒最高温度与螺杆转速控制在特定的范围,可得到能够制造耐水解性优异的膜的、碳化二亚胺的分解率低的树脂组合物,从而提供了具有下述技术方案的本发明。
[1]一种树脂组合物,其特征在于,其至少含有使聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚碳化二亚胺发生反应而得到的聚合物,上述聚碳化二亚胺的分解率为1%~40%。
[2][1]记载的树脂组合物中,上述聚碳化二亚胺的分解率优选为1%~30%。
[3]一种树脂组合物的制造方法,其特征在于,该方法包括将至少含有聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚碳化二亚胺的原料组合物投入到具有至少1个机筒、螺杆和排气口的双螺杆混炼机中的工序以及将上述原料组合物在上述双螺杆混炼机内熔融混合的工序;上述双螺杆混炼机的螺杆转速被控制为80rpm~170rpm;上述双螺杆混炼机的机筒的最高温度(Tmax)被控制为满足下式(1)。
式(1)
Tm-5℃≤Tmax≤Tm+15℃
(式(1)中,Tm表示聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔点(单位:℃),Tmax表示机筒的最高温度(单位:℃)。)
[4][3]记载的树脂组合物的制造方法中,上述双螺杆混炼机的螺杆转速优选被控制为80rpm~150rpm。
[5][3]或[4]记载的树脂组合物的制造方法中,优选上述双螺杆混炼机包含作为上述机筒而被投入上述原料组合物的C1机筒、以及配置在该C1机筒下游的至少1个其它机筒;上述C1机筒的温度被控制为比聚碳化二亚胺的熔点低10℃以上。
[6][3]~[5]任一项所述的树脂组合物的制造方法中,优选上述双螺杆混炼机至少包含作为上述机筒而被投入上述原料组合物的C1机筒、在该C1机筒下游侧相邻配置的C2机筒、以及在该C2机筒下游侧相邻配置的C3机筒;上述C3机筒以后的机筒的最低温度(Tmin)满足下式(2)。
式(2)
Tm-15℃≥Tmin≥Tm-65℃
(式(2)中,Tm表示聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔点(单位:℃),Tmin表示机筒的最低温度(单位:℃)。)
[7][3]~[6]任一项所述的树脂组合物的制造方法中,上述聚对苯二甲酸乙二醇酯在投入到上述双螺杆混炼机中时的含水率优选为150ppm以下。
[8][3]~[7]任一项所述的树脂组合物的制造方法中,上述聚对苯二甲酸乙二醇酯在投入到上述双螺杆混炼机中时的温度优选为160℃以下。
[9][3]~[8]任一项所述的树脂组合物的制造方法中,上述双螺杆混炼机优选具有2个以上的排气口。
[10]一种树脂组合物,其特征在于,其是由[3]~[9]任一项所述的树脂组合物的制造方法制造的。
[11]一种聚对苯二甲酸乙二醇酯膜,其特征在于,其是添加[1]、[2]和[10]任一项所述的树脂组合物来制作的。
[12]一种太阳能电池模块用背板,其特征在于,其包含[11]记载的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。
【发明的效果】
本发明可以提供一种碳化二亚胺的分解率低的树脂组合物,该树脂组合物能够制造耐水解性优异的膜。
【附图说明】
图1为可在本发明中使用的双螺杆混炼机的截面示意图。
【具体实施方式】
下面对本发明的树脂组合物及其制造方法、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜和太阳能电池模块用背板进行详细说明。
下述记载的构成要件的说明是基于本发明的代表性实施方式来进行的,但本发明并不限于这样的实施方式。需要说明的是,本说明书中使用“~”表达的数值范围指的是包含“~”前后记载的数值作为下限值和上限值的范围。
[树脂组合物]
本发明的树脂组合物的特征在于,其至少含有使聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚碳化二亚胺发生反应而得到的聚合物,上述聚碳化二亚胺的分解率为1%~40%。
在使用本发明的树脂组合物时,利用这样的构成,能够制造出耐水解性优异的后述本发明的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。具体地说,将聚碳化二亚胺之类的低聚物系封端剂混配在聚对苯二甲酸乙二醇酯中时,其多与聚对苯二甲酸乙二醇酯的末端基团作用形成聚合物,能够使酸值(Acid Value;下文中有时简称为“AV”。)降低,该酸值来自聚对苯二甲酸乙二醇酯的初期末端COOH基数目等。这样的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜中,参与水解的末端COOH基变少,从而难以水解。
本发明的树脂组合物优选除了含有上述聚合物外还含有上述聚碳化二亚胺。本发明的树脂组合物也可以进一步含有异氰酸酯。需要说明的是,异氰酸酯优选来源于上述聚碳化二亚胺,不一定需要主动添加。
此外,本发明的树脂组合物中,上述聚对苯二甲酸乙二醇酯也可未全部变成与聚碳化二亚胺发生反应得到的上述聚合物,而可含有上述聚对苯二甲酸乙二醇酯。
需要说明的是,只要在不妨碍本发明效果的范围内,本发明的树脂组合物这也可以添加各种添加剂,例如增容剂、增塑剂、耐候剂、抗氧化剂、热稳定剂、润滑剂、抗静电剂、增白剂、着色剂、导电剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、阻燃助剂、颜料和染料等。
(聚合物)
对本发明的树脂组合物中含有的使聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚碳化二亚胺发生反应而得到的聚合物进行说明。
-聚对苯二甲酸乙二醇酯-
上述聚对苯二甲酸乙二醇酯在高分子的中间具有-COO-键或者-OCO-键。此外,聚对苯二甲酸乙二醇酯的末端基团为OH基、COOH基或它们被保护的基团(ORX基、COORX基(RX为烷基等任意的取代基),是由芳香族二元酸或其酯形成性衍生物与二醇或其酯形成性衍生物合成的线状饱和聚酯。作为上述聚对苯二甲酸乙二醇酯,例如可适当使用日本特开2010-235824号公报所记载的物质。
从力学物性和成本平衡的方面考虑,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是特别优选的。
上述聚对苯二甲酸乙二醇酯可以为均聚物、也可以为共聚物。进一步地,在上述聚对苯二甲酸乙二醇酯中可以少量共混其它种类的树脂、例如聚酰亚胺等。此外,作为上述聚对苯二甲酸乙二醇酯,可以使用在熔融时能够形成各向异性的结晶性聚酯。
上述聚对苯二甲酸乙二醇酯中的末端羧基含量(树脂的羧酸值)相对于上述聚酯优选为20eq/ton以下、更优选为15eq/ton以下。羧基含量为20eq/ton以下时,可保持耐水解性,可将经历湿热过程时的强度降低抑制得很小。从在后述本发明的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上形成的太阳能电池模块用背板的各种功能层(例如白色层)之间的粘接性得以保持的方面考虑,上述末端羧基含量的下限优选为5eq/ton以上。上述聚对苯二甲酸乙二醇酯中的末端羧基含量可利用聚合催化剂种、聚合时间、成膜条件(成膜温度或时间)进行调整。上述羧基含量可按照H.A.Pohl,Anal.Chem.26(1954)2145所记载的方法通过滴定法进行测定。具体地说,将聚酯于205℃溶解在苯甲醇中,添加酚红指示剂,利用氢氧化钠的水/甲醇/苯甲醇溶液进行滴定,从而可由该滴定度计算出羧酸值(eq/ton)。
上述聚对苯二甲酸乙二醇酯中的末端羟基含量相对于上述聚对苯二甲酸乙二醇酯优选为120eq/ton以下、更优选为90eq/ton以下。羟基含量为120eq/ton以下时,聚碳化二亚胺与羟基的反应受到抑制,与羧基优先反应,可以进一步降低羧酸值。从与上层的密合性的角度出发,羟基含量的下限优选为20eq/ton。上述聚对苯二甲酸乙二醇酯中的羟基含量可通过聚合催化剂种、聚合时间、成膜条件(成膜温度、时间)进行调整。上述末端羟基含量可采用使用氘代六氟异丙醇溶剂通过1H-NMR测定得到的值。
从将以膜的形式成膜后的特性粘度设定在后述优选范围的方面以及在与后述聚碳化二亚胺合成时的搅拌性的方面出发,上述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度(IV)优选为0.5dl/g~0.9dl/g、更优选为0.55dl/g~0.85dl/g、特别优选为0.6dl/g~0.85dl/g。
关于上述聚对苯二甲酸乙二醇酯的分子量,从耐热性、粘度的方面出发,其重均分子量(Mw)优选为5000~30000、更优选为8000~26000、特别优选为12000~24000。上述聚对苯二甲酸乙二醇酯的重均分子量可以使用通过将六氟异丙醇用作溶剂的凝胶渗透色谱法(GPC)测定的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的换算值。
上述聚对苯二甲酸乙二醇酯可利用公知的方法合成。例如,可利用公知的缩聚法、开环聚合法等合成聚对苯二甲酸乙二醇酯,基于酯交换反应和直接聚合的反应也均可应用。
本发明中使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯为通过以芳香族二元酸或其酯形成性衍生物与二醇或其酯形成性衍生物为主成分的缩合反应所得到的聚合物或共聚物,可通过使芳香族二元酸或其酯形成性衍生物与二醇或其酯形成性衍生物发生酯化反应或酯交换反应、接下来发生缩聚反应来制造。此外,通过对原料物质或反应条件进行选择,能够控制聚对苯二甲酸乙二醇酯的羧酸值或特性粘度。需要说明的是,为了有效地进行酯化反应或酯交换反应和缩聚反应,在这些反应时优选添加聚合催化剂。
作为上述聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合时的聚合催化剂,从将羧基含量抑制在特定范围以下的方面考虑,优选使用Sb系、Ge系以及Ti系的化合物,特别优选Ti系化合物。在使用Ti系化合物的情况下,优选通过使用1ppm以上30ppm以下、更优选为3ppm以上15ppm以下的范围的Ti系化合物作为催化剂进行聚合的方式。Ti系化合物的比例为上述范围内时,能够将末端羧基调整为下述范围,能够将聚合物基材的耐水解性保持得较低。
使用Ti系化合物的聚对苯二甲酸乙二醇酯的合成例如可应用日本特公平8-301198号公报、日本专利第2543624、日本专利第3335683、日本专利第3717380、日本专利第3897756、日本专利第3962226、日本专利第3979866、日本专利第3996871、日本专利第4000867、日本专利第4053837、日本专利第4127119、日本专利第4134710、日本专利第4159154、日本专利第4269704、日本专利第4313538等中记载的方法。
上述聚对苯二甲酸乙二醇酯优选在上述聚合后进行了固相聚合。由此可达成优选的羧基含量。上述固相聚合可以为连续法(在塔中充满树脂,一边对其进行加热一边缓慢地循环(滞流)规定时间后送出的方法)、也可以为分批法(在容器中投入树脂并进行规定时间的加热的方法)。具体地说,固相聚合可应用日本专利第2621563、日本专利第3121876、日本专利第3136774、日本专利第3603585、日本专利第3616522、日本专利第3617340、日本专利第3680523、日本专利第3717392、日本专利第4167159等中记载的方法。
上述固相聚合的温度优选为170℃以上240℃以下、更优选为180℃以上230℃以下、进一步优选为190℃以上220℃以下。此外,固相聚合时间优选为5小时以上100小时以下、更优选为10小时以上75小时以下、进一步优选为15小时以上50小时以下。固相聚合优选在真空中或者氮气气氛下进行。
本发明的树脂组合物除了含有上述聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚碳化二亚胺反应得到的上述聚合物以外,优选还含有相对于树脂组合物整体为70质量%~95质量%的上述聚对苯二甲酸乙二醇酯,上述聚对苯二甲酸乙二醇酯更优选含有75质量%~95质量%、特别优选含有80质量%~95质量%。
-聚碳化二亚胺-
上述聚碳化二亚胺为具有以(-N=C=N-)表示的结构(碳化二亚胺基)的化合物,例如可在适当催化剂的存在下对有机异氰酸酯进行加热,通过脱羧反应来制造。优选使用数均分子量为18000以上的聚碳化二亚胺。聚碳化二亚胺的数均分子量可使用如下得到的数均分子量:将聚碳化二亚胺粉末溶解在选自氯仿、四氢呋喃(THF)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和六氟异丙醇(HFIP)中的单一溶剂或2种以上的混合溶剂中,通过使用GPC对分子量分布曲线图进行测定,由聚苯乙烯标准样品得到该数均分子量。
上述聚碳化二亚胺的数均分子量小于18000时,挥发性变大,因而反应速度常数的降低程度会减小。并且,只要无损于本发明的效果,上述聚碳化二亚胺的上限没有特别限定,从聚合物链的运动性的方面出发优选为30000以下。作为上述聚碳化二亚胺的数均分子量,从挥发性与聚合物链的运动性的方面出发,优选为18000~30000、更优选为18000~28000。
上述聚碳化二亚胺可以从将脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯或它们的混合物聚合得到的化合物中选择。作为聚碳化二亚胺的具体例,可以举出聚(1,6-六亚甲基碳化二亚胺)、聚(4,4’-亚甲基双环己基碳化二亚胺)、聚(1,3-环己基碳化二亚胺)、聚(1,4-环己基碳化二亚胺)、聚(4,4’-二环己基甲烷碳化二亚胺)、聚(4,4’-二苯基甲烷碳化二亚胺)、聚(3,3’-二甲基-4,4'-二苯基甲烷碳化二亚胺)、聚(亚萘基碳化二亚胺)、聚(对亚苯基碳化二亚胺)、聚(间亚苯基碳化二亚胺)、聚(甲苯基碳化二亚胺)、聚(二异丙基碳化二亚胺)、聚(甲基二异丙基亚苯基碳化二亚胺)、聚(1,3,5-三异丙基苯)聚碳化二亚胺、聚(1,3,5-三异丙基苯和1,5-二异丙基苯)聚碳化二亚胺、聚(三乙基亚苯基碳化二亚胺)、聚(三异丙基亚苯基碳化二亚胺)等聚碳化二亚胺等。此外,作为市售品,可以使用Lanxess Japan株式会社制造的“Stabaxol”等。具体地说,作为上述聚碳化二亚胺,可以举出STABAXOL P(分子量3000~4000、Lanxess Japan株式会社制造)、LA-1(分子量约2000、日清纺化学株式会社制造),作为聚碳化二亚胺,可以举出STABAXOL P400(分子量约20000、Lanxess Japan株式会社制造)、STABILIZER 9000(分子量约20000、Rhein Chemie社制造)。其中优选STABAXOLP400、STABILIZER 9000等重均分子量大的聚碳化二亚胺。
作为上述聚碳化二亚胺,其中优选将芳香族二异氰酸酯聚合得到的化合物,优选具有下述通式(1)所表示的单元结构的聚碳化二亚胺。
【化1】
通式(1)
[R1、R2、R3、R4各自独立地表示碳原子数为1~7的烷基或者氢原子。n表示重复单元数。]
作为将芳香族二异氰酸酯聚合得到的具有上述通式(1)所示单元结构的聚碳化二亚胺,适于使用聚(1,3,5-三异丙基亚苯基-2,4-碳化二亚胺)、聚(1,5-二异丙基亚苯基-2,4-碳化二亚胺)以及各自的共聚物。
上述聚碳化二亚胺的熔点优选为50℃~200℃、更优选为100℃~180℃、特别优选为155~160℃。
上述聚碳化二亚胺可以通过对二异氰酸酯(例如2,4,6-三异丙基苯基-1,3-二异氰酸酯)与环磷烯氧化物(例如3-甲基-1-苯基-2-环磷烯氧化物)进行加热来合成。聚碳化二亚胺的数均分子量可通过对各材料的添加量、反应时间进行选择来控制。
本发明的树脂组合物除了含有上述聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚碳化二亚胺反应得到的上述聚合物以外,还优选相对于树脂组合物整体,上述聚碳化二亚胺的含量为0.1质量%~30质量%、更优选为1质量%~25质量%、特别优选为1质量%~20质量%。
-聚合物的结构-
对于聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚碳化二亚胺反应得到的聚合物的结构进行说明。
通过在上述聚酯中混配碳化二亚胺进行反应,来合成聚合物,该聚合物含有在上述聚酯的末端结合选自上述聚碳亚胺中的至少一种而成的部位。
本发明的树脂组合物中,上述聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚碳化二亚胺反应得到的上述聚合物相对于树脂组合物整体的含量优选为5质量%~30质量%,该含量更优选为5质量%~25质量%、特别优选为5质量%~20质量%。
如上所述,作为聚对苯二甲酸乙二醇酯的末端基团,可以举出OH基、COOH基或它们被保护的基团(ORX基、COORX基)。
例如,在聚对苯二甲酸乙二醇酯的COOH(COORX)末端基团结合聚碳化二亚胺的情况下,可以认为发生由下述反应路线表示的反应。
【化2】
此外,聚对苯二甲酸乙二醇酯的末端基团也可以与聚碳化二亚胺的末端以外的部分结合。例如,有时优选聚碳化二亚胺结合于聚对苯二甲酸乙二醇酯的COOH(COORX)末端基团。
此处,不管形成任何结构的上述聚合物,为了提高聚对苯二甲酸乙二醇酯的耐水解性,均优选对聚对苯二甲酸乙二醇酯的多数羧基末端进行封端。因此,优选投入相对于聚对苯二甲酸乙二醇酯的末端羧酸的摩尔数为过量的聚碳化二亚胺。
但是,若原料聚对苯二甲酸乙二醇酯的末端在封端前不断水解,则碳化二亚胺会大幅分解。具体地说,若原料聚对苯二甲酸乙二醇酯基于下述的反应(B)而被水解,则会生成分子量小的聚对苯二甲酸乙二醇酯,每1吨聚对苯二甲酸乙二醇酯中的羧基量会大幅增加。因此,供给至反应(A)的聚对苯二甲酸乙二醇酯的末端基团当量会增加,封端中所需要的聚碳化二亚胺的量也会增加。并且,聚碳化二亚胺的消耗量增加、异氰酸酯的生成量也增加。
【化3】
此外,尽管在上述反应路线图中未示出,但作为副反应,大量投入的聚碳化二亚胺不仅会以未反应的聚碳化二亚胺的形式残留,而且还会与水分、聚对苯二甲酸乙二醇酯、其它游离酸发生反应,被分解成异氰酸酯。
由于这些原因,在聚碳化二亚胺的分解率高的树脂组合物中,聚对苯二甲酸乙二醇酯的封端不充分,若使用封端不充分的树脂组合物进行聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的成膜,则会在耐水解性方面产生问题。
此外,若使用含有大量异氰酸酯的树脂组合物作为母粒,则在进行聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的成膜时的过程中会产生污染,或者会由于渗出而使所得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的表面状态变差、或在太阳能电池模块用聚合物板中使用时产生层间密合性的问题。
需要说明的是,所生成的具有一定程度的较大分子量的异氰酸酯会进一步与水分、聚对苯二甲酸乙二醇酯、其它游离酸发生反应,被分解成低分子的异氰酸酯,低分子的异氰酸酯容易挥发。
(树脂组合物的特性)
针对此,本发明的树脂组合物中,上述聚碳化二亚胺的分解率为1%~40%。本发明的树脂组合物中,由于聚碳化二亚胺分解率低,也即聚对苯二甲酸乙二醇酯的封端充分。因此,将本发明的树脂组合物作为母粒使用时,能够得到耐水解性良好的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。
此外,由于本发明的树脂组合物中聚碳化二亚胺分解率低,也即所含有的异氰酸酯量少。因此,将本发明的树脂组合物作为母粒使用时,在进行耐水解性良好的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的成膜时,由于异氰酸酯气体挥发所致的过程的污染减少、增粘或凝胶生成所致的向膜表面的渗出也减少,因而所得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的表面状态良好。并且,将这样的本发明的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜用于太阳能电池模块用聚合物板时,层间密合性的问题减少,特别是可大大改善经历湿热过程后的层间密合性。
本发明的树脂组合物中,上述聚碳化二亚胺的分解率优选为1%~30%、更优选为1%~20%。
关于本发明树脂组合物中的聚碳化二亚胺的分解率的计算方法没有特别限制,在本发明中是如下计算的:将聚对苯二甲酸乙二醇酯经粉碎得到的粉末与聚碳化二亚胺粉末以任意比例混合,对所得到的试样进行红外分光测定,由2140cm-1与2960cm-1的峰强度制作聚对苯二甲酸乙二醇酯中的聚碳化二亚胺量的校正曲线。将本发明的树脂组合物(母粒)粉碎,对所得到的试样进行红外分光测定,基于上述校正曲线计算出聚对苯二甲酸乙二醇酯中的聚碳化二亚胺量,计算出相对于所用聚碳化二亚胺量的分解率。
本发明的树脂组合物可直接投入到双轴混炼挤出机中供于聚酯膜的熔融成膜,也可制成以高浓度含有聚碳化二亚胺的母粒(也被称为母料),利用聚酯树脂稀释,投入到双轴混炼挤出机中。其中,本发明的树脂组合物能够适于作为以高浓度含有聚碳化二亚胺的母粒而利用。
需要说明的是,母粒是指以高浓度(为最终成膜后的膜中的浓度的3倍~100倍)分散有添加物(封端剂)的颗粒,在对其进行挤出时,通过利用未添加密封剂的颗粒进行稀释来使用,与直接添加法相比,难以出现挤出机的供给口(进料斗)被封端剂(末端封止剤)污染、在牌号更换(品番切替ぇ)等时发生损失之类的情况,封端剂等分散后的聚酯树脂组合物或其成型体(例如膜)的生产率增高。
本发明的树脂组合物通过后述本发明的树脂组合物的制造方法进行制造。下面对本发明树脂组合物的制造方法进行说明。
[树脂组合物的制造方法]
本发明树脂组合物的制造方法的特征在于,该方法包括将至少含有聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚碳化二亚胺的原料组合物投入到具有至少1个机筒、螺杆和排气口的双螺杆混炼机中的工序、以及将上述原料组合物在上述双螺杆混炼机内熔融混合的工序;上述双螺杆混炼机的螺杆转速被控制为80rpm~170rpm;上述双螺杆混炼机的机筒的最高温度(Tmax)被控制为满足下式(1)。
式(1)
Tm-5℃≤Tmax≤Tm+15℃
(式(1)中,Tm表示聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔点(单位:℃),Tmax表示机筒的最高温度(单位:℃)。)
在熔融混合的工序中,使用双螺杆挤出机进行混合。
在本发明的树脂组合物的制造方法中,通过将机筒最高温度控制在上限值以下,能够抑制聚酯的分解。因此,能够降低被供于与聚碳化二亚胺的反应的聚酯的当量,能够降低与封端相伴生成的异氰酸酯量。其结果,能够制造聚碳化二亚胺分解率低的本发明的树脂组合物。
通过将机筒最高温度控制为下限值以上,熔融粘度不会过大、未熔融部分减少,能够提高本发明树脂组合物的生产稳定性。
从降低碳化二亚胺的分解率的方面考虑,上述双螺杆混炼机的机筒的最高温度(Tmax)更优选被控制为满足下式(1’)。
式(1’)
Tm-5℃≤Tmax≤Tm+10℃
(式(1’)中,Tm表示聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔点(单位:℃),Tmax表示机筒的最高温度(单位:℃)。)
此外,通过将螺杆转速控制为上限值以下,能够抑制聚酯的分解,能够降低与封端相伴生成的异氰酸酯量。其结果,能够制造聚碳化二亚胺分解率低的本发明的树脂组合物。另一方面,通过将螺杆转速控制为下限值以上,能够降低聚碳化二亚胺的分解率。
本发明的树脂组合物的制造方法中,从进一步降低碳化二亚胺的分解率的方面考虑,优选将上述双螺杆混炼机的螺杆转速控制为80rpm~150rpm。
本发明的树脂组合物的制造方法中所用的双螺杆挤出机的构成见图1。图1中,从进料斗1添加原料组合物。所添加的原料组合物经由2个以上的机筒2从最下游的机筒3由任意设置的排出口排出。
从抑制聚酯、聚碳化二亚胺的水解的方面考虑,本发明的树脂组合物的制造方法使用排气式双螺杆混炼机。
在本发明中,上述双螺杆混炼机优选具有2个以上的排气口。排气口数为2个以上时,可通过抑制聚酯的分解降低聚碳化二亚胺的反应率,并且可降低聚碳化二亚胺自身的水解,还可降低异氰酸酯气体量。排气口数更优选为2个。需要说明的是,上述双螺杆混炼机中排气口的位置没有特别限制。在配置具有捏合功能(ニ一ディング)的机筒的情况下,优选将排气口设置在比具有捏合功能的机筒更下游的机筒。需要说明的是,上述双螺杆混炼机优选具有捏合段或者捏合转子等螺杆构成作为捏合部。
上述双螺杆混炼机的螺杆长度(L)与螺杆口径(D)的比(L/D)没有特别限制,从上述封端剂的分散性的方面考虑,优选为20~80、更优选为25~70、进一步优选为30~65、特别优选为30~60。
各螺杆的旋转方向可以为同向,也可以为异向。
(原料的投入)
本发明的树脂组合物的制造方法中,优选上述聚对苯二甲酸乙二醇酯在投入到上述双螺杆混炼机中时的含水率为150ppm以下。
上述聚对苯二甲酸乙二醇酯在投入到上述双螺杆混炼机中时的含水率为150ppm以下时,能够抑制聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚碳化二亚胺的分解。因此,也能够抑制所产生的异氰酸酯气体量。上述聚对苯二甲酸乙二醇酯在投入到上述双螺杆混炼机中时的含水率更优选为120ppm以下。
另一方面,通过使上述聚对苯二甲酸乙二醇酯在投入到上述双螺杆混炼机中时的含水率为一定程度的较高值,能够抑制聚碳化二亚胺在进料斗的根部熔融、抑制聚对苯二甲酸乙二醇酯熔合(融着),生产稳定性良好。上述聚对苯二甲酸乙二醇酯在投入到上述双螺杆混炼机中时的含水率优选为80ppm以上。
本发明的树脂组合物的制造方法中,从能够降低上述聚对苯二甲酸乙二醇酯在投入到上述双螺杆混炼机中时的含水率的方面考虑,上述聚对苯二甲酸乙二醇酯在投入到上述双螺杆混炼机中时的温度优选为165℃以下、更优选为160℃以下。
上述聚对苯二甲酸乙二醇酯在投入到上述双螺杆混炼机中时的温度优选为60℃以上、更优选为80℃以上。
作为向上述双螺杆混炼机供给原料的方法,从操作性和上述封端剂的分散性的方面考虑,优选将各原料分别直接供给的方法、或将全部原料预先混合后一次性供给的方法。并且,从挤出稳定性的方面考虑,原料的供给优选使用重量加料器进行供给。
以母粒的形式制造本发明的树脂组合物的情况下,聚碳化二亚胺的初期投入量相对于树脂组合物整体优选为1质量%~30质量%、更优选为1质量%~25质量%、特别优选为5质量%~20质量%。
(熔融混合)
本发明的树脂组合物的制造方法中,优选上述双螺杆混炼机包含作为上述机筒而被投入上述原料组合物的C1机筒、以及配置在该C1机筒下游的至少1个其它机筒;上述C1机筒的温度被控制为比聚碳化二亚胺的熔点低10℃以上。
通过使上述C1机筒的温度比聚碳化二亚胺的熔点低10℃以上,能够降低原料组合物的含水率,能够抑制聚碳化二亚胺在进料斗的根部熔融、抑制聚对苯二甲酸乙二醇酯(ペット)熔合,因而生产稳定性良好。上述C1机筒的温度更优选比聚碳化二亚胺的熔点低20℃以上、特别优选低30℃以上。
本发明中使用的上述双螺杆混炼机优选具有作为上述机筒而被投入上述原料组合物的C1机筒以及在该C1机筒下游侧相邻配置的C2机筒。
上述C2机筒的温度优选为上述C1机筒的温度以上、优选为后述第3机筒的温度以下。
进一步地,更优选包含在该C2机筒下游侧相邻配置的C3机筒。
上述双螺杆混炼机所具有的上述机筒特别优选为4~10个,进一步特别优选为6~8个。
本发明的树脂组合物的制造方法中,优选上述双螺杆混炼机至少包含作为上述机筒而被投入上述原料组合物的C1机筒、在该C1机筒下游侧相邻配置的C2机筒、以及在该C2机筒下游侧相邻配置的C3机筒;上述C3机筒以后的机筒的最低温度(Tmin)满足下式(2)。
式(2)
Tm-15℃≥Tmin≥Tm-65℃
(式(2)中,Tm表示聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔点(单位:℃),Tmin表示机筒的最低温度(单位:℃)。)
从稳定制造母粒的方面考虑,上述C3机筒以后的机筒的最低温度(Tmin)优选为Tm-65℃以上。另一方面,从能够降低聚对苯二甲酸乙二醇酯的分解率、能够抑制聚碳化二亚胺的分解率的方面考虑,上述C3机筒以后的机筒的最低温度(Tmin)优选为Tm-15℃以下。
从改善所得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的表面状态的方面考虑,上述C3机筒以后的机筒的最低温度(Tmin)更优选满足下式(2’)。
式(2’)
Tm-15℃≥Tmin≥Tm-55℃
(式(2’)中,Tm表示聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔点(单位:℃),Tmin表示机筒的最低温度(单位:℃)。)
上述C3机筒以后的机筒的最高温度优选为上述式(1)的范围,更优选为式(1’)的范围。
本发明中,从得到具有稳定良好的色调的树脂组合物的方面考虑,优选在导入氮气等惰性气体或减压条件下进行熔融混炼。
这样进行熔融混炼而得到的树脂组合物其后利用任意方法从上述双螺杆混炼机中被排出,从而可得到本发明的树脂组合物。
从后述聚对苯二甲酸乙二醇酯膜制造时的处理性的方面出发,优选将本发明的树脂组合物成型为粒状。作为成型为粒状的方法没有特别限制,例如优选从上述双螺杆混炼机中挤出成线料状后进行水冷、切割,进行颗粒化。
本发明的树脂组合物进行造粒或粉碎,制成颗粒或粉末的形态,将该颗粒或粉末稀释混配在聚酯树脂等中,投入到另外的配置有所期望形状的金属模具的成型机中,从而可得到所期望的成型品。例如优选成型为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。
[聚对苯二甲酸乙二醇酯膜]
本发明的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的特征在于,其是添加本发明的树脂组合物而制作出的。
〈聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的构成〉
本发明的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜优选含有具有上述结构的上述聚合物。
本发明聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的厚度根据用途的不同而不同,在作为太阳能电池模块用背板的部件使用的情况下,优选为25μm~300μm、更优选为120μm以上300μm以下。通过使厚度为25μm以上,可得到充分的力学强度;通过使厚度为300μm以下,在成本上是有利的。
本发明的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜优选被拉伸过、更优选被双向拉伸过。本发明的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的MD取向度以及TD取向度分别优选为0.14以上、更优选为0.155以上、特别优选为0.16以上。各取向度为0.14以上时,非晶链的束缚性提高(运动性降低)、耐湿热性提高。上述MD和TD取向度可如下计算:使用Abbe折射率计,作为光源使用单色光钠D线,作为标液(マゥント液)使用二碘甲烷,在25℃气氛中测定双轴取向膜在x、y、z方向的折射率,根据MD取向度:Δn(x-z)、TD;Δn(y-z)进行计算。
此外,从将以膜的形式成膜后的特性粘度设定在后述优选范围的方面以及在与聚碳化二亚胺合成时的搅拌性的方面出发,本发明聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的特性粘度(IV)优选为0.55dl/g~0.9dl/g、更优选为0.6dl/g~0.85dl/g、特别优选为0.62dl/g~0.82dl/g。
〈聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的制造方法〉
(膜形成工序)
在膜形成工序中,使本发明的树脂组合物所含有的上述聚对苯二甲酸乙二醇酯和上述聚合物(熔融体)通过齿轮泵和过滤器,其后藉由模具挤出到冷却辊中,使其冷却固化,从而可形成(未拉伸)膜。需要说明的是,所挤出的熔融体可使用静电施加法与冷却辊密合。此时,冷却辊的表面温度可大致为10℃~40℃。
(拉伸工序)
通过上述膜形成工序形成的(未拉伸)膜可在拉伸工序中实施拉伸处理。在上述拉伸工序中,优选对经冷却辊冷却固化的(未拉伸)膜进行1个或2个方向的拉伸、更优选进行2个方向的拉伸。上述向2个方向的拉伸(双向拉伸)优选为长度方向(MD:机器方向)的拉伸(下文中也称为“纵向拉伸”)和宽度方向(TD:横向方向)的拉伸(下文中也称为“横向拉伸”)。该纵向拉伸、横向拉伸可以分别进行1次,可以连续进行多次,也可以同时进行纵向、横向拉伸。
上述拉伸处理优选在膜的玻璃化温度(Tg)℃~(Tg+60)℃进行,更优选为Tg+3℃~Tg+40℃、进一步优选为Tg+5℃~Tg+30℃。
关于优选的拉伸倍率,至少一个方向为280%~500%、更优选为300%~480%、进一步优选为320%~460%。在双向拉伸的情况下,可以纵向、横向均匀拉伸,但优选进行一个方向的拉伸倍率大于另外方向的不均匀拉伸。可使纵向(MD)、横向(TD)中的任意一个方向的拉伸较大。此处所说的拉伸倍率是使用下式求得的值。
拉伸倍率(%)=100×{(拉伸后的长度)-(拉伸前的长度)}/(拉伸前的长度)
上述双向拉伸处理例如可如下实施:在膜的玻璃化转变温度(Tg1)℃~(Tg1+60)℃的温度下,在长度方向按照合计倍率为3倍~6倍进行1次或2次以上拉伸,其后在(Tg1)℃~(Tg+60)℃的温度下在宽度方向按倍率为3~5倍进行拉伸。
在上述双向拉伸处理中,可使用对出口侧的圆周速度进行加速的2对以上的轧辊沿长度方向进行拉伸(纵向拉伸),可将膜的两端利用夹头夹持,将其沿正交方向(与长度方向呈直角的方向)扩展(横向拉伸)。
在上述拉伸工序中,在拉伸处理之前或之后、优选在拉伸处理后可对膜实施热处理。通过实施上述热处理,可生成微晶,能够提高力学特性、耐久性。可以在180℃~210℃左右(进一步优选185℃~210℃)对膜实施1秒~60秒(进一步优选为2秒~30秒)的热处理。
在上述拉伸工序中,可在上述热处理后实施热松弛和处理。上述热松弛和处理是指对膜施加用于应力松弛的热、使膜收缩的处理。热松弛和处理优选在膜的MD和TD这两个方向实施。关于上述热松弛和处理中的各种条件,优选在低于热处理温度的温度进行处理,该温度优选为130℃~205℃。并且,在上述热松弛和处理中,膜的热收缩率(150℃)在MD和TD中优选均为1%~12%、更优选为1%~10%。需要说明的是,热收缩率(150℃)可如下求得:切出测定方向为350mm、宽度50mm的样品,在样品长度方向的两端附近以300mm间隔赋以标记,将一端固定在调整为150℃的温度的烘箱中,另一端自由放置30分钟,其后在室温下测定标记间距离,设该长度为L(mm),使用该测定值按下式求出热收缩率。
150℃热收缩率(%)=100×(300-L)/300
此外,热收缩率为正的情况下表示收缩、为负的情况下表示伸长。
如以上所说明,利用上述本发明的制造方法能够制作耐水解性优异的膜。本发明的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜可如下文所述适合地用作太阳能电池模块的保护板(背板),不仅如此,还可用于其它用途。
此外,本发明的膜还能够以下述层积体的形式使用,该层积体是在该膜上设置含有选自COOH、OH、SO3H、NH2及其盐中的至少一种官能团的涂布层而成的。由于本发明的膜含有上述合成工序中合成的聚合物,因而与具有上述之类官能团的层的粘接性优异。
[太阳能电池模块用背板]
本发明的太阳能电池模块用背板的特征在于,其包含本发明的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。
本发明的太阳能电池用背板中,例如可在单向拉伸后和/或双向拉伸后的聚酯膜上涂设下述功能层。涂设可以使用辊涂法、刀刃涂布法、凹板印刷法、幕涂法等公知的涂布技术。
此外,在这些涂设前可以实施表面处理(火焰处理、电晕处理、等离子体处理、紫外线处理等)。进而还优选使用粘合剂进行粘贴。
-易粘接性层-
在本发明的聚酯膜构成太阳能电池模块的情况下,优选在太阳能电池元件已被密封剂密封的电池侧基板的与该密封剂相向的一侧具有易粘接性层。通过设置对包含密封剂(特别是乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)的被粘合物(例如太阳能电池元件已被密封剂密封的电池侧基板的密封剂的表面)显示出粘接性的易粘接性层,能够将背板与密封材之间牢固地粘接。具体地说,特别优选易粘接性层与作为密封材使用的EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)的粘接力为10N/cm以上、优选为20N/cm以上。
进一步地,易粘接性层在太阳能电池模块的使用中需要使背板不会剥离,因此易粘接性层优选具有高耐湿热性。
(1)粘结剂
本发明中的易粘接性层可以含有至少一种粘结剂。
作为粘结剂,可使用例如聚酯、聚氨酯、丙烯酸类树脂、聚烯烃等。其中,从耐久性的方面出发,优选丙烯酸类树脂、聚烯烃。另外,作为丙烯酸类树脂,还优选丙烯酸与硅酮的复合树脂。作为优选的粘结剂的示例,可以举出下述物质。
作为上述聚烯烃的示例,可以举出Chemipearl S-120、Chemipearl S-75N(均由三井化学株式会社制造)。作为上述丙烯酸树脂的示例,可以举出Jurymer ET-410、Jurymer SEK-301(均由日本纯药工业株式会社制造)。此外,作为上述丙烯酸与硅酮的复合树脂的示例,可以举出Ceranate WSA1060、Ceranate WSA1070(均由DIC株式会社制造)以及H7620、H7630、H7650(均由旭化成化学株式会社制造)。
上述粘结剂的量优选为0.05g/m2~5g/m2的范围、特别优选为0.08g/m2~3g/m2的范围。通过使粘结剂量为0.05g/m2以上,可得到更为良好的粘接力;通过为5g/m2以下,可得到良好的表面状态。
(2)微粒
本发明中的易粘接性层可以含有至少一种微粒。易粘接性层优选含有相对于层整体质量为5质量%以上的微粒。
作为微粒,可以适当地举出二氧化硅、碳酸钙、氧化镁、碳酸镁、氧化锡等无机微粒。其中,从暴露于湿热气氛时粘接性的降低小的方面考虑,特别优选氧化锡、二氧化硅的微粒。
微粒的粒径优选为10nm~700nm左右、更优选为20nm~300nm左右。通过使用粒径为上述范围的微粒,能够得到良好的易粘接性。微粒的形状没有特别限制,可以使用球形、无定形、针形等的微粒。
作为微粒在易粘接性层中的添加量,优选为易粘接性层中粘结剂的5质量%~400质量%、更优选为50质量%~300质量%。微粒的添加量为5质量%以上时,暴露于湿热气氛时的粘接性优异;为1000质量%以下时,易粘接性层的表面状态更为良好。
(3)交联剂
本发明中的易粘接性层可以含有至少一种交联剂。
作为交联剂的示例,可以举出环氧系、异氰酸酯系、三聚氰胺系、碳化二亚胺系、噁唑啉系等交联剂。从确保经历湿热过程后的粘接性的方面考虑,其中特别优选噁唑啉系交联剂。
作为上述噁唑啉系交联剂的具体例,可以举出2-乙烯基-2-噁唑啉、2-乙烯基-4-甲基-2-噁唑啉、2-乙烯基-5-甲基-2-噁唑啉、2-异丙烯基-2-噁唑啉、2-异丙烯基-4-甲基-2-噁唑啉、2-异丙烯基-5-乙基-2-噁唑啉、2,2’-双-(2-噁唑啉)、2,2’-亚甲基-双-(2-噁唑啉)、2,2’-乙烯-双-(2-噁唑啉)、2,2’-三亚甲基-双-(2-噁唑啉)、2,2’-四亚甲基-双-(2-噁唑啉)、2、2’-六亚甲基-双-(2-噁唑啉)、2,2’-亚辛基-双-(2-噁唑啉)、2,2’-乙烯-双-(4,4’-二甲基-2-噁唑啉)、2,2’-对亚苯基-双-(2-噁唑啉)、2,2’-间亚苯基-双-(2-噁唑啉)、2,2’-间亚苯基-双-(4,4’-二甲基-2-噁唑啉)、双-(2-噁唑啉基(ォキサゾリニル)环己烷)硫醚、双-(2-噁唑啉基降冰片烷)硫醚等。进一步还可优选利用这些化合物的(共)聚合物。
此外,作为具有噁唑啉基的化合物,还可使用Epocros K2010E、Epocros K2020E、Epocros K2030E、Epocros WS500、Epocros WS700(均由日本触媒化学工业株式会社制造)等。
交联剂在易粘接性层中的优选添加量在易粘接性层的粘结剂中优选为5质量%~50质量%、更优选为20质量%~40质量%。通过使交联剂的添加量为5质量%以上,可得到良好的交联效果,不易引起反射层的强度降低或粘接不良;通过使其为50质量%以下,涂布液的贮存期可保持得更长。
(4)添加剂
在本发明的易粘接性层中可以根据需要进一步添加聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、二氧化硅等公知的消光剂;阴离子系、非离子系等公知的表面活性剂等。
(5)易粘接性层的形成方法
作为本发明的易粘接性层的形成方法,包括将具有易粘接性的聚合物板粘贴在聚酯膜上的方法、通过涂布形成的方法,通过涂布形成的方法简便、且能够形成均匀性高的薄膜,从这方面考虑是优选的。作为涂布方法,例如可利用凹版涂布、刮条涂布等公知的方法。作为涂布中所用的涂布液的溶剂,可以为水,也可以为甲苯或甲基乙基酮之类的有机溶剂。溶剂可以单独使用一种,也可以混合使用两种以上。
此外,在通过涂布形成易粘接性层的情况下,如本发明的制造方法中所述,优选在热处理后的干燥区段同时进行涂布层的干燥与热处理。需要说明的是,这对于通过涂布形成后述的着色层和其它功能层的情况也是同样的。
(6)物性
本发明中的易粘接性层的厚度没有特别限制,通常优选为0.05μm~8μm、更优选为0.1μm~5μm的范围。通过使易粘接性层的厚度为0.05μm以上,容易得到所需要的易粘接性;通过使其为8μm以下,能够更好地维持表面状态。
此外,在本发明的易粘接性层与聚酯膜之间配置着色层(特别是反射层)的情况下,从无损于该着色层的效果的方面考虑,优选易粘接性层具有透明性。
-着色层-
本发明的聚酯膜中可以设置着色层。着色层为与聚酯膜的表面接触配置、或经由其它层进行配置的层,可以使用颜料或粘结剂来构成。
着色层的第一功能在于,对入射光中的未在太阳能电池单元上用于发电而到达背板的光进行反射使其返回到太阳能电池单元,从而提高太阳能电池模块的发电效率。第二功能在于,提高太阳能电池模块从表面侧观察的情况下的外观装饰性。通常从正面侧观察太阳能电池模块时,会在太阳能电池单元的周围观察到背板,通过在背板上设置着色层,能够提高装饰性。
(1)颜料
本发明的着色层可以含有至少一种颜料。颜料优选以2.5g/m2~8.5g/m2的范围含有。颜料含量更优选为4.5g/m2~7.5g/m2的范围。通过使颜料的含量为2.5g/m2以上,容易得到所需要的着色,能够将光的反射率、装饰性调整得更为优异。通过使颜料的含量为8.5g/m2以下,能够更好地维持着色层的表面状态。
作为颜料,例如可举出氧化钛、硫酸钡、氧化硅、氧化铝、氧化镁、碳酸钙、高岭土、滑石、佛青、普鲁士蓝、炭黑等无机颜料;酞菁蓝、酞菁绿等有机颜料。这些颜料之中,从构成着色层作为可对入射的太阳光进行反射的反射层的方面考虑,优选白色颜料。作为白色颜料,例如优选氧化钛、硫酸钡、氧化硅、氧化铝、氧化镁、碳酸钙、高岭土、滑石等。
颜料的平均粒径优选为0.03μm~0.8μm、更优选为0.15μm~0.5μm左右。平均粒径为上述范围内时,光的反射效率可能会降低。
在构成着色层作为可对入射了的太阳光进行反射的反射层的情况下,颜料在反射层中的优选添加量根据所使用的颜料的种类、平均粒径而变化,因而不能一概而论,但优选为1.5g/m2~15g/m2、更优选为3g/m2~10g/m2左右。添加量为1.5g/m2以上时,容易得到所需要的反射率;为15g/m2以下时,能够进一步将反射层的强度维持得更高。
(2)粘结剂
本发明中的着色层可以含有至少一种粘结剂。作为在含有粘结剂的情况下的量,相对于上述颜料优选为15质量%~200质量%的范围、更优选为17质量%~100质量%的范围。粘结剂的量为15质量%以上时,能够更好地维持着色层的强度;为200质量%以下时,反射率、装饰性降低。
作为适用于着色层的粘结剂,例如可使用聚酯、聚氨酯、丙烯酸类树脂、聚烯烃等。从耐久性的方面出发,粘结剂优选丙烯酸类树脂、聚烯烃。此外,作为丙烯酸类树脂,还优选丙烯酸与硅酮的复合树脂。作为优选的粘结剂的示例,可以举出下述物质。
作为上述聚烯烃的示例,可以举出Chemipearl S-120、同S-75N(均由三井化学株式会社制造)等。作为上述丙烯酸类树脂的示例,可以举出Jurymer ET-410、SEK-301(均由日本纯药工业株式会社制造)等。作为上述丙烯酸类树脂与硅酮的复合树脂的示例,可以举出Ceranate WSA1060、WSA1070(均由DIC株式会社制造)、H7620、H7630、H7650(均由旭化成化学株式会社制造)等。
(3)添加剂
在本发明的着色层中,除了粘结剂和颜料以外,还可以根据需要进一步添加交联剂、表面活性剂、填料等。
作为交联剂,可以举出环氧系、异氰酸酯系、三聚氰胺系、碳化二亚胺系、噁唑啉系等交联剂。交联剂在着色剂中的添加量优选为着色层中粘结剂的5质量%~50质量%、更优选为10质量%~40质量%。交联剂的添加量为5质量%以上时,可得到良好的交联效果,能够较高地维持着色层的强度、粘接性;并且为50质量%以下时,能够将涂布液的贮存期维持得更长。
作为表面活性剂,可以使用阴离子系、非离子系等公知的表面活性剂。表面活性剂的添加量优选为0.1mg/m2~15mg/m2、更优选为0.5mg/m2~5mg/m2。通过使表面活性剂的添加量为0.1mg/m2以上,可有效抑制排斥(ハジキ)的发生;并且,通过使其为15mg/m2以下,粘接性优异。
进一步地,在着色层中,还可以与上述颜料分开地添加二氧化硅等的填料等。填料的添加量在着色层的粘结剂中优选为20质量%以下、更优选为15质量%以下。通过含有填料,能够提高着色层的强度。此外,通过使填料的添加量为20质量%以下,可以保持颜料的比例,因而可得到良好的光反射性(反射率)、装饰性。
(4)着色层的形成方法
作为着色层的形成方法,包括将含有颜料的聚合物板粘贴于聚酯膜的方法、在聚酯膜成型时共挤出着色层的方法、利用涂布形成着色层的方法等。其中,利用涂布形成着色层的方法简便且能够形成均匀性高的薄膜,从这方面考虑是优选的。作为涂布方法,例如可使用凹版涂布或刮条涂布等公知的方法。作为涂布中使用的涂布液的溶剂,可以为水,也可以为甲苯、甲基乙基酮之类的有机溶剂。但是,从环境负荷的方面出发,优选将水作为溶剂。
溶剂可以单独使用一种,也可以将两种以上混合使用。
(5)物性
着色层优选含有白色颜料作为白色层(光反射层)来构成。在为反射层的情况下,作为550nm的光反射率优选为75%以上。反射率为75%以上时,可将透过太阳能电池单元而并未用于发电的太阳光返回到电池单元,提高发电效率的效果较好。
白色层(光反射层)的厚度优选为1μm~20μm、更优选为1μm~10μm、进一步优选为1.5μm~10μm左右。膜厚为1μm以上的情况下,容易得到所需要的装饰性、反射率;膜厚为20μm以上的情况下,表面状态可能会劣化。
-底涂层-
在本发明的聚酯膜中可以设置底涂层。关于底涂层,例如在设置着色层时,可以在着色层与聚酯膜之间设置底涂层。底涂层可使用粘结剂、交联剂、表面活性剂等构成。
作为底涂层中含有的粘结剂,可以举出聚酯、聚氨酯、丙烯酸类树脂、聚烯烃等。在底涂层中,除了粘结剂以外,还可以添加环氧系、异氰酸酯系、三聚氰胺系、碳化二亚胺系、噁唑啉系等交联剂;阴离子系、非离子系等表面活性剂;二氧化硅等填料等。
涂布形成底涂层所用的方法及所用涂布液的溶剂没有特别限制。
作为涂布方法,例如可使用凹版涂布机或刮条涂布机。上述溶剂可以为水,也可以是甲苯、甲基乙基酮之类的有机溶剂。溶剂可以单独使用一种,也可以混合使用两种以上。
涂布可以在双向拉伸后的聚酯膜上进行涂布,也可以在单向拉伸后的聚酯膜上进行涂布。这种情况下,在涂布后可以在与先前拉伸不同的方向上进一步进行拉伸制成膜。进一步地,也可以在涂布于拉伸前的聚酯膜上之后在2个方向上进行拉伸。
底涂层的厚度优选为0.05μm~2μm、更优选为0.1μm~1.5μm左右的范围。膜厚为0.05μm以上时,容易得到所需要的粘接性;膜厚为2μm以下时,能够良好地维持表面状态。
-防污层(氟系树脂层·硅系树脂层)-
在本发明的聚酯膜中优选设置氟系树脂层和硅系(Si系)树脂层的至少一层作为防污层。通过设置氟系树脂层、Si系树脂层,可谋求聚酯表面的防污和耐候性的提高。具体地说,优选具有日本特开2007-35694号公报、日本特开2008-28294号公报、WO2007/063698说明书中记载的氟树脂系涂布层。
此外还优选粘贴TEDLAR(DuPont社制造)等氟系树脂膜。
氟系树脂层和Si系树脂层的厚度分别优选为1μm~50μm的范围、更优选为1μm~40μm的范围、进一步优选为1μm~10μm。
[太阳能电池模块]
本发明的太阳能电池模块的特征在于,其包含本发明的聚酯膜或本发明的背板。
本发明的太阳能电池模块将用于将太阳光的光能量转换为电气能量的太阳能电池元件配置在太阳光所入射的透明性基板与上述本发明的聚酯膜(太阳能电池用背板)之间来构成。基板与聚酯膜之间可利用例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等树脂(所谓密封材)进行密封来构成。
关于太阳能电池模块、太阳能电池单元、背板以外的部件,例如在“太陽光発電システム構成材料(太阳光发电系统构成材料)”(杉本荣一主编、(株)工业调查会、2008年发行)中有详细记载。
透明性基板具有太阳光可透过的透光性即可,可从透过光的基材中适宜选择。从发电效率的方面出发,优选光的透过率高,作为这样的基板,例如可适当使用玻璃基板、丙烯酸类树脂等的透明树脂等。
作为太阳能电池元件,可应用单晶硅、多晶硅、非晶硅等硅系;铜-铟-镓-硒、铜-铟-硒、镉-碲、镓-砷等III-V族或II-VI族化合物半导体系等各种公知的太阳能电池元件。
【实施例】
下面举出实施例进一步具体说明本发明。只要不脱离本发明的宗旨,下述实施例中示出的材料、用量、比例、处理内容、处理过程等可适当进行变更。因而,本发明的范围并不限于以下所示的实施例。需要说明的是,只要不特别声明,“份”为质量基准。
[实施例1]
〈1〉聚对苯二甲酸乙二醇酯的合成
-工序(A)-
利用90分钟时间将高纯度对苯二甲酸4.7吨与乙二醇1.8吨混合,形成浆料,以3800kg/h的流量连续供给至第一酯化反应槽中。接下来,将柠檬酸与Ti金属配位得到的柠檬酸螯合钛络合物(“VERTEC AC-420”、Johnson Massey社制造)的乙二醇溶液连续供给至第一酯化反应槽中,使反应槽内温度为250℃进行搅拌,同时进行平均停留时间为约4.3小时的反应,得到低聚物。此时,连续添加柠檬酸螯合物钛络合物使Ti添加量以元素换算值计为9ppm。所得到的低聚物的酸值为550eq/ton。
将所得到的低聚物输送至第二酯化反应槽,在反应槽内温度为250℃、平均停留时间为1.2小时的条件下进行搅拌使之反应,得到酸值为180eq/ton的低聚物。第二酯化反应槽的内部被分为第1区段~第3区段三个区段,由第2区段连续供给乙酸镁的乙二醇溶液,使Mg添加量以元素换算值计为75ppm,接着由第3区段连续供给磷酸三甲酯的乙二醇溶液,使P添加量以元素换算值计为65ppm。另外,磷酸三甲酯的乙二醇溶液是通过在25℃的乙二醇液中加入25℃的磷酸三甲酯液并在25℃下搅拌2小时来进行制备的(溶液中的磷化合物含量:3.8质量%)。
如上得到酯化反应生成物。
-工序(B)-
将工序(A)中得到的酯化反应生成物连续供给至第一缩聚反应槽中。
接下来,在反应温度为270℃、反应槽内压力为20torr(2.67×10-3MPa)的条件下,一边对酯化反应生成物进行搅拌,一边进行平均停留时间为约1.8小时的缩聚(酯交换反应)。
接下来,将所得到的反应物从第一缩聚反应槽输送到第二缩聚反应槽。其后,在第二缩聚反应槽反应槽中,在反应槽内温度为276℃、反应槽内压力为5torr(6.67×10-4MPa)对反应物进行搅拌,在停留时间为约1.2小时的条件下进行反应(酯交换反应)。
接下来,将通过酯交换反应所得到的反应物从第二缩聚反应槽进一步输送到第三缩聚反应槽中,在该反应槽中,一边在反应槽内温度为278℃、反应槽内压力为1.5torr(2.0×10-4MPa)下进行搅拌,一边在停留时间为1.5小时的条件下进行反应(酯交换反应),得到羧酸值:24eq/ton、IV(特性粘度):0.63dl/g的反应物(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。
-工序(C)-
将上述树脂在170℃下干燥5小时。其后将颗粒转移至固相聚合槽中,将含有水蒸气200ppm的N2气体按照每1kg树脂为1Nm3/hr流入到固相聚合槽中,同时在210℃进行固相聚合。另外,通过改变固相聚合时间、吹入到N2气体中的乙二醇(EG)气体浓度,得到特性粘度0.78dl/g、羧酸值12eq/ton、熔点255℃的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂。
将所得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂作为聚对苯二甲酸乙二醇酯1。
需要说明的是,通过延长固相聚合时间,AV降低、IV增加。此外,通过增加EG气体,可降低AV。并且对IV无影响。
〈2〉本发明的树脂组合物(母粒)的制作
-挤出成型(合成工序·膜形成工序)-
在90.0质量份的按上述方法进行固相聚合得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯1中混合10.0质量份作为封端剂的表1记载的STABAXOL P400(重均分子量为26000的聚碳化二亚胺化合物、Lanxess Japan制造),制备母粒。
具体地说,母粒使用图1所示的双轴混炼挤出机进行制备。即,从进料斗添加PET树脂,在计量下使用加料器从进料斗投入粉体的封端剂,进行混炼。将混炼后的组合物挤出成线料状之后,进行水冷、切割,制作实施例1的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂组合物即母粒。
实施例1中使用的双轴混炼挤出机分别等间隔地设置第1机筒~第8机筒。
在上述第1机筒~第8机筒内设置全长L=2300mm、直径D=40mm的双轴螺杆。
将上述双轴混炼挤出机的供给上述封端剂与上述聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的C1机筒设为90℃、将C2机筒温度设为100℃、C3~C5机筒温度设为270℃、C6~C7机筒温度设为240℃、C8机筒温度设为270℃。
需要说明的是,各机筒的温度为利用安装于筒内壁附近的温度传感器对各机筒区段长的中央部分进行测定得到的值。
-树脂组合物的颗粒的物性测定-
(碳化二亚胺分解率)
将聚对苯二甲酸乙二醇酯粉碎,将所得粉末与聚碳化二亚胺粉末以任意比例混合,对所得试样进行红外分光测定,由2140cm-1与2960cm-1的峰强度制作聚对苯二甲酸乙二醇酯中的聚碳化二亚胺量的校正曲线。
将实施例中制作的树脂组合物(母粒)粉碎,对所得到的试样进行红外分光测定,计算出聚对苯二甲酸乙二醇酯中的聚碳化二亚胺量,计算出相对于所用聚碳化二亚胺量的分解率,进行评价。所得到的结果记载于下述表1。
〈3〉聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(双向拉伸膜)的成膜
将得到的实施例1的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂组合物即母粒干燥至含水率为100ppm以下后,按照聚碳化二亚胺的含量相对于树脂组合物整体为0.4质量%,与母粒的制作时同样地使用聚对苯二甲酸乙二醇酯1进行混合并同时挤出,得到未拉伸膜。需要说明的是,此处所说的密封剂的添加量是指相对于聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂的质量%。另外,挤出使用双螺杆挤出机,在氮气流下、在280℃进行熔融混炼,使该熔融体(熔融物,melt)通过齿轮泵、过滤器、模头,挤出到冷却辊上,制作厚2685μm、宽483mm的未拉伸膜。
将该未拉伸膜利用辐射加热器加热至膜面温度为85℃的程度后,在长度方向拉伸3.4倍,接着送入至拉幅机,加热至膜面温度为140℃的程度后,在垂直方向拉伸4.2倍,从而得到厚188μm、宽1100mm的双向拉伸膜。将其作为实施例1的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。
-工艺评价-
(气体)
对由双螺杆挤出机的模具产生的烟、气味进行感官评价,按下述基准评价挥发性。将所得到的结果记载于下表1。
(基准)
○:未产生烟·气味。
△:产生了烟、但未产生气味
×:产生了烟·气味。
(膜厚变动)
对连续4小时成膜时聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的膜厚变动进行评价。将所得到的结果记载于下表1。
◎:膜厚变动为5%以内
○:膜厚变动为5~8%
△:膜厚变动为8~10%
×:膜厚变动大于10%
-双向拉伸膜的物性测定-
(表面状态)
通过目视对所得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜进行观察,按下述基准对表面状态进行目视评价。所得到的结果记载于下表1。
(基准)
○:未确认到褶皱或凹凸小点,表面状态良好。
△:局部确认到一些褶皱或凹凸小点。
×:在整个面确认到褶皱或凹凸小点。
(耐水解性能(PCT试验))
在120℃、相对湿度100%的条件下对所得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜进行湿热处理(热处理)时,对于处理前后的拉伸断裂伸长率保持率为50%的时间进行评价。拉伸试验按照JIS K 7127进行。
断裂伸长率保持率[%]=(热处理后的断裂伸长率)/(热处理前的断裂伸长率)×100
所得到的结果记载于下表1。需要说明的是,拉伸断裂伸长率保持率为50%的时间在实用上需要为180小时以上、优选为190小时以上、更优选为200小时以上。
(耐热性)
将所得到的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜在150℃下加热处理48小时,制成耐热性评价用聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。将耐热性评价用聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的最大强度设为S(MPa)、将180℃下加热处理120小时后的最大强度设为T(MPa)。按下述计算式计算出耐热性的指标R,按下述基准进行评价。所得到的结果记载于下表1。
R(%)=S/T×100
◎:R(%)为80%以上。
○:R(%)为60~80%。
×:R(%)小于60%。
〈4〉背板的制作
使用实施例1中制作的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜,制作太阳能电池用背板。
首先,在实施例1中制作的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的单面依序涂设下述(i)反射层和(ii)易粘接性层。
(i)反射层(着色层)
将下述组成的各成分混合,利用珠磨型分散机进行1小时分散处理,制备颜料分散物。
〈颜料分散物的配方〉
·二氧化钛…39.9份
(Taipake R-780-2、石原产业株式会社制造、固体成分100质量%)
·聚乙烯醇…8.0份
(PVA-105、(株)KURARAY制造,固体成分10%)
·表面活性剂(DEMOL EP、花王株式会社制造、固体成分:25%)…0.5份
·蒸馏水…51.6份
接下来,使用所得到的颜料分散物,通过将下述组成的各成分混合来制备反射层形成用涂布液。
〈反射层形成用涂布液的配方〉
·上述的颜料分散物…71.4份
·聚丙烯酸树脂水分散液…17.1份
(粘结剂:Jurymer ET410、日本纯药工业株式会社制造、固体成分:30质量%)
·聚氧化烯烷基醚…2.7份
(Naroacty CL95、三洋化成工业株式会社制造、固体成分:1质量%)
·噁唑啉化合物(交联剂)…1.8份
(Epocros WS-700、日本触媒株式会社制造、固体成分:25质量%)
·蒸馏水…7.0份
将如上所述得到的反射层形成用涂布液利用刮条涂布机涂布到实施例1的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜上,在180℃下干燥1分钟,形成二氧化钛涂布量为6.5g/m2的(i)反射层(白色层)。
(ii)易粘接性层
将下述组成的各成分混合,制备易粘接性层用涂布液,将其按照粘结剂涂布量为0.09g/m2涂布在(i)反射层的上。其后在180℃下干燥1分钟,形成(ii)易粘接性层。
〈易粘接性层用涂布液的组成〉
·聚烯烃树脂水分散液…5.2份
(含羧酸粘结剂:Chemipearl S75N、三井化学株式会社制造、固体成分:24质量%)
·聚氧化烯烷基醚…7.8份
(Naroacty CL95、三洋化成工业株式会社制造、固体成分:1质量%)
·噁唑啉化合物…0.8份
(Epocros WS-700、日本触媒株式会社制造、固体成分25质量%)
·二氧化硅微粒水分散物…2.9份
(AEROSIL OX-50、NIPPON AEROSIL株式会社制造、固体成分:10质量%)
·蒸馏水…83.3份
接下来,在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的与形成(i)反射层和(ii)易粘接性层的一侧相反侧的面上自聚对苯二甲酸乙二醇酯膜侧起依序涂设下述(iii)底涂层、(iv)阻隔层以及(v)防污层。
(iii)底涂层
将下述组成的各成分混合,制备底涂层用涂布液,将该涂布液涂布于聚对苯二甲酸乙二醇酯膜,在180℃下干燥1分钟,形成底涂层(干燥涂设量:约0.1g/m2)。
〈底涂层用涂布液的组成〉
·聚酯树脂…1.7份
(Vylonal MD-1200、东洋纺株式会社制造、固体成分:17质量%)
·聚酯树脂…3.8份
(含磺酸粘结剂:Pesresin A-520、高松油脂株式会社制造、固体成分:30质量%)
·聚氧化烯烷基醚…1.5份
(Naroacty CL95、三洋化成工业株式会社制造、固体成分:1质量%)
·碳化二亚胺化合物…1.3份
(CarbodiliteV-02-L2、日清纺株式会社制造、固体成分:10质量%)
·蒸馏水…91.7份
(iv)阻隔层
接着,按下述蒸镀条件在所形成的底涂层的表面形成厚度的氧化硅蒸镀膜,制成阻隔层。
〈蒸镀条件〉
·反应气体混合比(单位:slm):六甲基二硅氧烷/氧气/氦=1/10/10
·真空腔室内的真空度:5.0×10-6mbar
·蒸镀腔室内的真空度:6.0×10-2mbar
·冷却·电极鼓供给电力:20kW
·膜的传送速度:80m/分钟
(v)防污层
如下文所示制备用于形成第1和第2防污层的涂布液,在上述阻隔层上依序涂布第1防污层用涂布液、第2防污层用涂布液,涂设2层结构的防污层。
〈第1防污层〉
-第1防污层用涂布液的制备-
将下述组成中的成分混合,制备第1防污层用涂布液。
〈涂布液的组成〉
·Ceranate WSA1070(DIC株式会社制造)…45.9份
·噁唑啉化合物(交联剂)…7.7份
(Epocros WS-700、日本触媒株式会社制造、固体成分:25质量%)
·聚氧化烯烷基醚…2.0份
(Naroacty CL95、三洋化成工业株式会社制造、固体成分:1质量%)
·反射层中使用的颜料分散物…33.0份
·蒸馏水…11.4份
-第1防污层的形成-
将所得到的涂布液按粘结剂涂布量为3.0g/m2涂布在阻隔层上,在180℃下干燥1分钟,形成第1防污层。
-第2防污层用涂布液的制备-
将下述组成中的成分混合,制备第2防污层用涂布液。
〈涂布液的组成〉
·氟系粘结剂:Obbligato(AGC Coat-Tech株式会社制造)…45.9份
·噁唑啉化合物…7.7份
(Epocros WS-700、日本触媒株式会社制造、固体成分:25质量%;交联剂)
·聚氧化烯烷基醚…2.0份
(Naroacty CL95、三洋化成工业株式会社制造、固体成分:1质量%)
·用于上述反射层所制备的上述颜料分散物…33.0份
·蒸馏水…11.4份
-第2防污层的形成-
将所制备的第2防污层用涂布液按照粘结剂涂布量为2.0g/m2涂布在形成于阻隔层上的第1防污层的上面,在180℃下干燥1分钟,形成第2防污层。
按上述方式制作了实施例1的太阳能电池模块用背板,该背板在聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的一侧具有反射层和易粘接层,在另一侧具有底涂层、阻隔层以及防污层。
(经历湿热过程后的密合性)
对于所得到的实施例1的太阳能电池模块用背板,利用胶带剥离实验评价在120℃、相对湿度100%的条件下保存60小时后的密合性。在胶带剥离实验中,在棋盘格上按照从涂布层侧的表面到达聚酯膜表层的方式刻入刻痕来实施,按下述基准进行评价。结果列于下表1。
○:无剥离。
△:确认到小于10%的剥离。
×:确认到10%以上的剥离。
[实施例2~19、比较例1~7]
除了在下述表1记载的挤出机和制造条件进行熔融混炼以外,与实施例1同样地制造各实施例以及比较例的树脂组合物(封端剂的母粒)。下表1中,Stabilizer 9000是Raschig GmbH社制造的重均分子量为20000的聚碳化二亚胺化合物,HMV-8CA是日清纺化学株式会社制造的数均分子量为约3000的聚碳化二亚胺化合物。此外,比较例8和9中使用的PBT是在日本特开2002-194187号公报中以PBT1的形式记载的聚对苯二甲酸丁二醇酯膜。
其后,将各实施例以及比较例的树脂组合物用作封端剂的母粒,使用将该封端剂的母粒稀释得到的树脂组合物的颗粒,除此以外,与实施例1同样地制造各实施例以及比较例的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。
除了使用所得到的各实施例以及比较例的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜以外,与实施例1同样地制作各实施例以及比较例的太阳能电池模块用背板。
在各实施例以及比较例中,进行与实施例1相同的评价,结果记载于下表1。
如由上述表1所示,可知在利用本发明的制造方法制造的各实施例的树脂组合物中,碳化二亚胺分解率小。此外可知,使用各实施例的树脂组合物作为母粒而制造的各实施例的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的耐水解性优异。进而,使用各实施例的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜得到的各实施例的太阳能电池模块用背板即使在经历湿热过程后密合性也良好。
需要说明的是,本发明并不限于发挥出以下的效果:将各实施例的树脂组合物用作封端剂的母粒来制造各实施例的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜时,成膜工艺中的污染少、膜厚变动小。并且,所得到的各实施例的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的表面状态和耐热性也良好。
另一方面,在比较例1的树脂组合物的制造中,在熔融混炼时的螺杆转速超出本发明的上限值、并且机筒最高温度也高于本发明的上限值,该比较例1的树脂组合物的碳化二亚胺分解率高于本发明的上限值。可知将该比较例1的树脂组合物用作封端剂的母粒所制造的比较例1的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的耐水解性差。
在比较例2的树脂组合物的制造中,在熔融混炼时的螺杆转速超出本发明的上限值,该比较例2的树脂组合物的碳化二亚胺分解率高于本发明的上限值。可知将该比较例2的树脂组合物用作封端剂的母粒所制造的比较例2的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的耐水解性差。
在比较例3的树脂组合物的制造中,在熔融混炼时的螺杆转速低于本发明的下限值,该比较例3的树脂组合物的碳化二亚胺分解率高于本发明的上限值。可知将该比较例3的树脂组合物用作封端剂的母粒所制造的比较例3的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的耐水解性差。
在比较例4和5的树脂组合物的制造中,在熔融混炼时的机筒最高温度超出本发明的上限值,该比较例4和5的树脂组合物的碳化二亚胺分解率高于本发明的上限值。可知将该比较例4和5的树脂组合物用作封端剂的母粒来制造的比较例4和5的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的耐水解性差。
在比较例6中,在熔融混炼时的机筒最高温度低于本发明的下限值,无法制作母粒。
在比较例7的树脂组合物的制造中,使用为本发明范围外的不具有排气口的双螺杆混炼机,该比较例7的树脂组合物的的碳化二亚胺分解率高于本发明的上限值。可知将该比较例7的树脂组合物用作封端剂的母粒制造的比较例7的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的耐水解性差。
比较例8和9的树脂组合物使用了为本发明的范围外的聚对苯二甲酸丁二醇酯,可知将该比较例8和9的树脂组合物用作封端剂的母粒制造的比较例8和9的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的耐水解性差。
进一步可知,使用了各比较例制造的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的太阳能电池模块用背板在经历湿热过程后的密合性均较差。
[太阳能电池的制作]
使用如上所述制作的各实施例的太阳能电池模块用背板,按照日本特开2009-158952号公报的图1所示的结构粘贴透明填充剂,制作太阳能电池模块。此时,各实施例的太阳能电池模块用背板的易粘接性层按照与包埋太阳能电池元件的透明填充剂相接的方式进行粘贴。
确认到所制作的太阳能电池模块可长期稳定地进行发电。
【符号的说明】
1 进料斗
2 机筒
3 最下游的机筒

Claims (8)

1.一种树脂组合物的制造方法,其特征在于,
该制造方法包括:将至少含有聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚碳化二亚胺的原料组合物投入到具有至少1个机筒、螺杆和排气口的双螺杆混炼机中的工序、以及
将所述原料组合物在所述双螺杆混炼机内熔融混合的工序;
所述双螺杆混炼机的螺杆转速被控制为80rpm~170rpm;
所述双螺杆混炼机的机筒的最高温度(Tmax)被控制为满足下式(1),
式(1):Tm-5℃≦Tmax≦Tm+15℃
式(1)中,Tm表示聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔点,该熔点的单位为℃;Tmax表示机筒的最高温度,该最高温度的单位为℃。
2.如权利要求1所述的树脂组合物的制造方法,其特征在于,所述双螺杆混炼机的螺杆转速被控制为80rpm~150rpm。
3.如权利要求1所述的树脂组合物的制造方法,其特征在于,
所述双螺杆混炼机包含作为所述机筒而被投入所述原料组合物的C1机筒、以及配置在该C1机筒下游的至少1个其它机筒;
所述C1机筒的温度被控制为比聚碳化二亚胺的熔点低10℃以上。
4.如权利要求1所述的树脂组合物的制造方法,其特征在于,
所述双螺杆混炼机至少包含作为所述机筒而被投入所述原料组合物的C1机筒、在该C1机筒下游侧相邻配置的C2机筒、以及在该C2机筒下游侧相邻配置的C3机筒;
所述C3机筒以后的机筒的最低温度(Tmin)满足下式(2),
式(2):Tm-15℃≧Tmin≧Tm-65℃
式(2)中,Tm表示聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔点,该熔点的单位为℃;Tmin表示机筒的最低温度,该最低温度的单位为℃。
5.如权利要求1~4任一项所述的树脂组合物的制造方法,其特征在于,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯在投入到所述双螺杆混炼机中时的含水率为150ppm以下。
6.如权利要求1~4任一项所述的树脂组合物的制造方法,其特征在于,所述聚对苯二甲酸乙二醇酯在投入到所述双螺杆混炼机中时的温度为160℃以下。
7.如权利要求1~4任一项所述的树脂组合物的制造方法,其特征在于,所述双螺杆混炼机具有2个以上的排气口。
8.一种树脂组合物,其特征在于,其是由权利要求1~7任一项所述的树脂组合物的制造方法制造的。
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