DE202007019226U1

DE202007019226U1 - Eindringungsresistente Sicherheitsverglasungen und Solarzellenmodule

Info

Publication number: DE202007019226U1
Application number: DE202007019226U
Authority: DE
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2007-12-31
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2018-01-01
Also published as: US8197928B2; EP1938964A1; EP2286994A1; US20080210287A1

Abstract

Zwischenschichtplatte umfassend eine Poly(vinylbutyral)-Zusammensetzung, wobei die Zwischenschichtplatte einen E120-Wert von etwa 8 bis etwa 15 N/mm² aufweist; und wobei die Zwischenschichtplatte des Weiteren Glaslaminate bereitstellt, die den EN 356 P2A-Test bestehen.

Description

BEZUGNAHME AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 29. Dezember 2006 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/877859, die hier als Ganzes summarisch eingefügt wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft gewisse polymere Zwischenschichtplatten und Glaslaminate und Solarzellenlaminate, die dieselben umfassen. Insbesondere weisen die Glas- und Solarzellenlaminate eine überlegene Durchdringungsresistenz auf.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es werden in dieser Beschreibung mehrere Patente und Veröffentlichungen angeführt, um den Stand der Technik, zu dem diese Erfindung gehört, genauer zu beschreiben. Die gesamte Offenbarung jedes dieser Patente und Veröffentlichungen wird hier summarisch eingefügt.
Glaslaminierte Produkte haben schon seit fast einem Jahrhundert zum Lebensstand der Gesellschaft beigetragen. Neben dem allgemein bekannten, in Windschutzscheiben eingesetzten, alltäglichen Fahrzeugsicherheitsglas wird laminiertes Glas bei allen Formen der Transportindustrie eingesetzt. Es wird als Fenster für Züge, Flugzeuge, Schiffe und fast jedes andere Transportmittel eingesetzt. Sicherheitsglas ist durch hohe Schlag- und Durchdringungsresistenz gekennzeichnet und beim Zerbrechen werden keine signifikanten Mengen an Glasscherben und Trümmern verstreut.
Typischerweise besteht Sicherheitsglas aus einem Sandwich von zwei Glasplatten oder -tafeln, die durch eine Zwischenschicht aus einer polymeren Platte dazwischen zusammenbondiert sind. Eine oder beide der Glasplatten kann/können durch optisch klare, steife polymere Platten, wie beispielsweise Platten aus Polycarbonatmaterialien, ersetzt werden. Sicherheitsglas hat sich des Weiteren so entwickelt, dass es mehrere Schichten von Glas und/oder steifen polymeren Platten umfasst, die durch Zwischenschichten aus polymeren Platten zusammenbondiert sind.
Typischerweise besteht die Zwischenschicht aus einer relativ dicken polymeren Platte, die Zähigkeit und Bondierbarkeit aufweist, um im Falle eines Risses oder Zusammenstoßes Haftung an dem Glas zu verleihen. Im Laufe der Jahre sind eine umfangreiche Reihe verschiedener polymerer Zwischenschichten zum Herstellen laminierter Produkte entwickelt worden. Im Allgemeinen müssen diese polymeren Zwischenschichten eine Kombination von Charakteristiken einschließlich sehr hohe optische Klarheit, geringe Trübe, hohe Schlagfestigkeit, hohe Durchdringungsresistenz, ausgezeichnete Ultraviolettlichtresistenz, gute thermische Langzeitstabilität, ausgezeichnete Haftung an Glas und andere steife polymere Platten, geringe Ultraviolettlicht-Durchlässigkeit, geringe Feuchtigkeitsabsorption, hohe Feuchtigkeitsresistenz und ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit, unter anderen Erfordernissen, aufweisen. Vielverwendete Zwischenschichtmaterialien umfassen komplexe, Multikomponenten-Zusammensetzungen auf der Basis von Poly(vinylbutyral) (PVB), Polyurethan (PU), Polyvinylchlorid (PVC), durch Metallocen katalysierte lineare Polyethylen niedriger Dichte, Ehylen-co-vinylacetat (EVA), polymere Fettsäurepolyamide, Polyesterharze wie beispielsweise Poly(ethylenterephthalat), Siliconelastomere, Epoxidharze, elastomere Polycarbonate, Ethylsäurecopolymere, Ionomere und dergleichen.
Architektur- und Fahrzeugverglasungen werden ständig verbessert, um von Menschen verursachten und natürlichen Bedrohungen zu widerstehen. Die Gefährdungsresistenz lässt sich durch viele Testprotokolle, wie beispielsweise die EN 12600-, EN 1063- und EN 356-Normen (Europäisches Komitee für Normung), in Europa für verschiedene Einflusstypen und Zusammenbauarten von Glastafeln und Zwischenschichten aufzeigen. Sie definieren die Durchdringungsresistenz gegen auftreffende Körper mit verschiedenen Niveaus kinetischer Energie bei definierten Verglasungstypen. Das am häufigsten benutzte Testprotokoll ist die EN 356 P2A-Verglasung, die ein Glaslaminat involviert, das aus zwei Tafeln aus Glas einer Dicke von 4 mm besteht, die durch eine 0,76 mm dicke polymere Zwischenschicht bondiert sind, besteht. Jedes von drei (3) Glaslaminaten einer Größe von 1100 mm auf 900 mm mit dieser Konstruktion wird in horizontaler Position positioniert, damit eine Glaskugel von 4,1 kg, die aus einer Höhe von 3 m fällt, darauf fällt und das Laminat wird als den Test bestanden zu haben betrachtet, wenn kein Eindringen in irgendeines der drei (3) getesteten Laminate beobachtet wird.
Ein Nachteil der Zwischenschichtplatten, die zur Zeit in eindringbeständigen Glaslaminaten eingesetzt werden, die der EN 356 P2A-Norm entsprechen, besteht darin, dass sie typischerweise eine reduzierte Glashaftung aufweisen und daher nicht alle der im Allgemeinen mit Sicherheitsglas verbundenen Sicherheitsaspekte bereitstellen.
Solarzellenmodule oder -laminate, auch als photovoltaische Module bezeichnet, bestehen aus Einheiten, die Lichtenergie in elektrische Energie umwandeln, die zum Versorgen von beispielsweise Maschinen, Elektrogeräten und elektrischen Vorrichtungen mit Energie nützlich sind. Als erneuerbare Energieressource breitet sich die Verwendung von Solarzellenmodulen zurzeit schnell aus.
In den letzten Jahren sind Solarzellenmodule viel komplizierter geworden und erfordern eine verbesserte Funktionalität der darin eingearbeiteten Einkapselungsmaterialien. Die in Solarzellenmodulen verwendeten Einkapselungsschichten weisen im Allgemeinen Erfordernisse und Zusammensetzungen auf, die denjenigen ähnlich sind, die oben für die Verglasungszwischenschichten beschrieben worden sind. Beispielsweise sind allgemein Poly(vinylbutyral)-Zusammensetzungen als Einkapselungsschichten für Solarzellenmodule offenbart worden (siehe z. B. die US-Patentschriften Nr. 3957537 ; 4249958 ; 4321418 ; 5508205 ; 5582653 ; 5728230 ; 6075202 ; 6288323 ; 6288326 ; 6538192 ; 6777610 ; 6822157 ; 6940008 , die US-Patentanmeldungen Nr. 2004/0191422 und 2005/0284516 und die Europäischen Patentschriften Nr. EP 0 343 628 , EP 0 631 328 , EP 1 005 096 und EP 1 054 456 .
Desgleichen besteht ein Nachteil der Einkapselungsmaterialien, die in Solarzellenmodulen verwendet werden, darin, dass sie gewöhnlich weder der EN 356 P2A-Norm noch dem erwünschten Niveau an Glashaftung entsprechen, das ein allgemein mit Sicherheitsglas verbundener Sicherheitsaspekt ist.
Die herkömmliche Konstruktion von Solarzellenmodulen weist mindestens 5 Strukturschichten auf. Typischerweise ist es in folgender Reihenfolge von der oberen oder Auftreffschicht (das heißt der Schicht, die zuerst vom Licht kontaktiert wird) und weiter bis zur Trägerschicht (der Schicht, die am weitesten von der Auftreffschicht entfernt ist) konstruiert: (1) Auftreffschicht; (2) Vorderplatten-(erste) Einkapselungsschicht; (3) spannungserzeugende (Solarzellen-)Schicht; (4) Hinterplatten-(zweite) Einkapselungsschicht; und (5) Trägerschicht. Der Zweck der Auftreffschicht besteht darin, ein lichtdurchlässiges Schutzfenster bereitzustellen, das gestattet, dass Sonnenlicht in die Solarzelle(n) hindurchgelassen wird. Typischerweise ist die Auftreffschicht eine Glasplatte oder eine dünne Polymerfolie (wie beispielsweise eine Fluorpolymer- oder Polyesterfolie), sie könnte jedoch möglicherweise aus irgendeinem Material bestehen, das für Sonnenlicht durchlässig ist. Die Einkapselungsschichten sind so konzipiert, dass sie die zerbrechliche Solarzellenschicht einkapseln und schützen. Im Allgemeinen sind in ein Solarzellenmodul mindestens zwei Einkapselungsschichten integriert, die die Solarzellenschicht umgeben. Die optischen Eigenschaften der Vorderplatten-Einkapselungsschicht müssen so sein, dass Licht effektiv zur Solarzellenschicht hindurchgelassen werden kann.
Die vorliegende Erfindung überwindet diese Nachteile durch Bereitstellen von Verglasungszwischenschichten und Solarzelleneinkapselungsschichten, die so konzipiert sind, dass sie eine verbesserte Eindringresistenz zusammen mit erwünschter Glashaftung bereitstellen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wird hier eine Zwischenschichtplatte beschrieben, die eine Poly(vinylbutyral-) (PVB-) Zusammensetzung umfasst, die etwa 20 bis etwa 26 Gew.-% Triethylenglykoldi-2-ethylhexanoat-Weichmacher enthält, wobei a) die PVB-Zwischenschichtplatte einen Pummelwert gleich oder von mehr als etwa 1 und eine Druckscherfestigkeit von mehr als oder gleich etwa 1000 psi aufweist und b) die PVB-Zwischenschichtplatte Glaslaminate bereitstellt, die den EN 356 P2A-Test bestehen; und die wahlweise des Weiteren eine oder mehrere der Charakteristiken aufweist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Druckscherfestigkeit von etwa 1000 bis etwa 2500 psi; einem Pummelwert von etwa 2 bis etwa 7; einem E50-Wert von mehr als oder gleich 300 psi; einem E120-Wert von etwa 8 bis etwa 15 N/mm²; und einer Dicke von etwa 20 bis etwa 45 Mils.
Ebenfalls bereitgestellt werden Glaslaminate und Solarzellenlaminate, die eine Zwischenschichtplatte umfassen, Verfahren zum Herstellen der Solarzellen und Verfahren zum Bereitstellen von Laminaten, die den EN 356 P2A-Test bestehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1A zeigt eine Querschnittsansicht der Konstruktion eines „ATAT”-Laminats im Laufe eines EN 365 P2A-Schlagtests.
Die 1B zeigt eine Querschnittsansicht der Konstruktion eines „TATA”-Laminats im Laufe eines EN 365 P2A-Schlagtests.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
DEFINITIONEN
Die folgenden Definitionen treffen auf die Begriffe, wie sie in der gesamten Beschreibung benutzt werden, zu, es sei denn, sie werden in spezifischen Fällen auf andere Weise eingeschränkt.
Die hier benutzten technischen und wissenschaftlichen Begriffe haben die Bedeutungen, wie sie gewöhnlich von jemand mit durchschnittlichem Fachwissen auf dem Gebiet, zu dem die Erfindung gehört, verstanden werden. Im Falle von Widersprüchen trifft die vorliegende Beschreibung, einschließlich der darin enthaltenen Definitionen, zu. Warennamen sind in mit großen Anfangsbuchstaben gedruckt.
Wie hier benutzt beziehen sich die Begriffe „umfasst”, „umfassend”, „schließt ein”, „einschließlich”, „enthaltend”, „gekennzeichnet durch”, „weist auf”, „aufweisend” oder irgendeine Variation davon auf einen nicht exklusiven Einschluss. Beispielsweise ist ein Verfahren, eine Methode, ein Artikel oder ein Apparat, der/die/das eine vorgegebene Liste von Elementen umfasst, nicht unbedingt nur auf diese angegebenen Elemente beschränkt, sondern kann des Weiteren andere Elemente, die nicht ausdrücklich aufgelistet oder einem derartigen Verfahren, einer derartigen Methode, einem derartigen Artikel oder einem derartigen Apparat inhärent sind, umfassen.
Die Übergangsphase „bestehend aus” schließt irgendein Element, irgendeinen Schritt oder irgendeinen Bestandteil aus, der nicht in der angegebenen Liste von Elementen angegeben ist, wodurch die Liste für den Einschluss von Materialien, bei denen es sich nicht um die angegebenen handelt, geschlossen ist, mit Ausnahme von Verunreinigungen, die gewöhnlich damit verbunden sind. Wenn der Ausdruck „besteht aus” in einem Absatz des Hauptteils eines Anspruchs statt direkt nach dem Oberbegriff vorkommt, so schränkt er nur das in diesem Abschnitt aufgeführte Element ein; andere Elemente sind nicht aus dem Anspruch als Ganzem ausgeschlossen.
Die Übergangsphase „im Wesentlichen bestehend aus” beschränkt den Umfang eines Anspruchs auf die angegebenen Materialien oder Schritte und diejenigen, die die Grund- und neuheitlichen Charakteristik(en) der beanspruchten Erfindung nicht wesentlich beeinflussen. Ein „Bestehend im Wesentlichen aus”-Anspruch nimmt die Mitte ein zwischen geschlossenen Ansprüchen, die in einem „Bestehend aus”-Format geschrieben sind und vollständig offenen Ansprüchen, die in einem „Umfassend”-Format formuliert sind, ein. Wahlweise Zusatzmittel, wie hier definiert, in Niveaus, die für derartige Zusatzmittel angemessen sind, und geringe Mengen an Verunreinigungen, sind aus einer Zusammensetzung durch den Begriff „bestehend im Wesentlichen aus” nicht ausgeschlossen.
Wenn eine Zusammensetzung, ein Verfahren, eine Struktur oder ein Anteil einer Zusammensetzung, eines Verfahrens oder einer Struktur hier unter Anwendung eines offenen Begriffs, wie beispielsweise „umfassend” beschrieben ist, so umfasst die Beschreibung auch eine Ausführungsform, die „bestehend im Wesentlichen aus” oder „besteht aus” den Elementen der Zusammensetzung, des Verfahrens, der Struktur oder des Anteils der Zusammensetzung, des Verfahrens oder der Struktur umfasst, es sei denn, es wird etwas anderes angegeben.
Die Artikel „ein” und „eine” können im Zusammenhang mit verschiedenen Elementen und Komponenten von Zusammensetzungen, Verfahren oder Strukturen, die hier beschrieben sind, verwendet werden. Dies dient nur der Zweckmäßigkeit und um einen allgemeinen Eindruck über die Zusammensetzungen, Verfahren oder Strukturen zu geben. Eine derartige Beschreibung umfasst „eines oder mindestens eines” der Elemente oder Komponenten. Außerdem umfasst der bestimmte Artikel im Singular, wie hier benutzt, auch eine Beschreibung einer Mehrzahl von Elementen oder Komponenten, es sei denn, es ist aus einem spezifischen Zusammenhang offensichtlich, dass der Plural ausgeschlossen ist.
Der Begriff „oder”, wie hier benutzt, ist inklusive; das bedeutet, dass der Ausdruck „A oder B” „A, B oder sowohl A als auch B” bedeutet. Noch spezifischer entspricht einer Bedingung „A oder B” eines der Folgenden: A ist richtig (oder liegt vor) und B ist falsch (oder liegt nicht vor); A ist falsch (oder liegt nicht vor) und B ist richtig (oder liegt vor); oder sowohl A als auch B sind richtig (oder liegen vor). Ausschließlich „oder” ist hier durch Begriffe wie „entweder A oder B” und „eines von A oder B” zum Beispiel, angegeben.
Die Begriffe „begrenzte Menge” und „begrenzter Wert” beziehen sich auf eine Menge, die größer als null ist.
Der Begriff „etwa” bedeutet, dass Mengen, Größen, Rezepturen, Parameter und andere Mengen und Charakteristiken nicht genau sind und es nicht sein müssen, jedoch ungefähr und/oder größer oder kleiner, wie erwünscht, sein können, und Toleranzen, Umrechnungsfaktoren, Abrundungen, Messfehler und dergleichen und andere Faktoren, die den mit dem Stand der Technik vertrauten Fachleuten bekannt sind, widerspiegeln. Im Allgemeinen ist eine Menge, Größe, Rezeptur, ein Parameter oder eine andere Menge oder Charakteristik „etwa” oder „ungefähr”, gleichgültig, ob es angegeben ist, dass er/sie so ist, oder nicht.
Außerdem umfassen die hier angegebenen Bereiche ihre Endpunkte, es sei denn, es wird spezifisch etwas anderes angegeben. Des Weiteren muss, wenn eine Menge, Konzentration oder ein anderer Wert oder Parameter als Bereich, einen oder mehrere bevorzugte Bereiche oder Liste von oberen bevorzugten Werten und unteren bevorzugten Werten angegeben ist, dies als spezifisches Offenbaren aller Bereiche aufgefasst werden, die durch irgendein Paar von irgendeinem oberen Grenzwert und bevorzugten Wert und irgendeinem unteren Bereichsgrenz- oder bevorzugten Wert gebildet werden, gleichgültig, ob derartige Paare getrennt offenbart werden oder nicht. Der Umfang der Erfindung ist nicht auf die spezifischen angegebenen Werte beschränkt, wenn ein Bereich definiert wird.
Wenn Materialien, Methoden und Maschinen hier mit dem Begriff „dem mit dem Stand der Technik vertrauten Fachmann bekannt”, „herkömmlich” oder einem gleichbedeutenden Wort oder Ausdruck beschrieben werden, so bedeutet der Begriff, dass die Materialien, Methoden und Maschinen, die zum Zeitpunkt des Einreichens der vorliegenden Anwendung herkömmlich sind, in dieser Beschreibung eingeschlossen sind. Ebenfalls eingeschlossen sind Materialien, Methoden und Maschinen, die zurzeit nicht herkömmlich sind, die jedoch im Stand der Technik als für einen ähnlichen Zweck geeignet anerkannt worden sind.
Alle Prozentsätze, Teile, Verhältnisse und dergleichen, die hier aufgeführt sind, beziehen sich auf das Gewicht, es sei denn, es wird in spezifischen Fällen etwas Anderes angegeben.
Wie hier benutzt bezieht sich der Begriff „Copolymer” auf Polymere, die copolymerisierte Einheiten umfassen, die aus der Copolymerisation von zwei oder mehreren Comonomeren herrühren. In diesem Zusammenhang kann ein Copolymer hier unter Bezugnahme auf seine konstitutiven Comonomere oder auf die Mengen seiner konstitutiven Comonomere, beispielsweise „ein Copolymer umfassend Ethylen und 9 Gew.-% Acrylsäure” oder durch eine ähnliche Beschreibung beschrieben werden. Eine derartige Beschreibung kann als informell betrachtet werden, da sie sich nicht auf die Comonomere als copolymerisierte Einheiten bezieht; da sie keine herkömmliche Fachbezeichnung für das Copolymer, beispielsweise die Fachbezeichnungen der Internationalen Union für Reine und Angewandte Chemie (IUPAC) umfasst; da keine Produkt-durch-Verfahrensterminologie benutzt wird; oder aus irgendeinem anderen Grund. Wie hier benutzt, bedeutet eine Beschreibung eines Copolymers unter Bezugnahme auf seine konstitutiven Komponenten oder die Mengen seiner konstitutiven Comonomere jedoch, dass das Copolymer copolymerisierte Einheiten (in spezifischen Mengen, wenn angegeben) der spezifizierten Comonomere enthält. Es folgt als logische Folge, dass ein Copolymer nicht das Produkt einer Reaktionsmischung ist, die vorgegebene Comonomere in vorgegebenen Mengen enthält, es sei denn, es wird unter beschränkten Umständen ausdrücklich angegeben, dass dies so ist.
Schließlich werden in der vorliegenden Anmeldung die Begriffe „Platte und „Folie” untereinander austauschbar im weitesten Sinne benutzt. Noch spezifischer wird, obwohl Platten und Folien sich durch ihre unterschiedlichen Dicken unterscheiden, im Allgemeinen die Funktion einer Schicht in einem erfindungsgemäßen Laminat durch ihre Zusammensetzung, statt ihre Dicke, bestimmt. So kann eine Funktion, die durch eine Platte einer spezifischen Zusammensetzung ausgeführt werden kann, auch durch eine Folie derselben oder einer ähnlichen Zusammensetzung oder umgekehrt ausgeführt werden. Die mit dem Stand der Technik vertrauten Fachleute sind sich bewusst, dass Unterschiede in der Effizienz der Leistungsfähigkeit einer spezifischen Funktion vorkommen können, die aus Änderungen der Dicke einer Schicht herrühren.
POLYMERE FOLIEN ODER PLATTEN
Es werden hier polymere Platten offenbart, die zur Verwendung als Zwischenschichten in Glaslaminaten oder Einkapselungsschichten in Solarzellenmodulen oder -laminaten geeignet sind. Diese polymeren Platten besitzen eine ausgezeichnete Durchdringungsresistenz und aus diesen Platten geformte Laminate sind durch eine ausreichende Glashaftung, die allgemein mit Sicherheitsglas verbunden ist, gekennzeichnet.
Bevorzugt umfasst die der vorliegenden Erfindung entsprechende polymere Platte eine polymere Zusammensetzung und die polymere Zusammensetzung umfasst ein Poly(vinylbutyral). So kann die polymere Zusammensetzung synonym als „Poly(vinylbutyral)-Zusammensetzung” bezeichnet werden. Ebenfalls bevorzugt kann die polymere Platte erhitzt und dazu gebracht werden, eine Klebebindung mit anderen Laminatschichtmaterialien, wie flexiblen Kunststoffmaterialien, steifen Materialien und/oder Solarzelle(n), zum Beispiel, zu bilden.
Geeignetes Poly(vinylbutyral) zur Verwendung bei dieser Anwendung besitzt typischerweise ein gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht im Bereich von etwa 30.000 bis etwa 600.000 Da, bevorzugt von etwa 45.000 bis etwa 300.000 Da, noch bevorzugter von etwa 200.000 bis etwa 300.000 Da, wie durch Größenexklusionschromatographie unter Anwendung von Kleinwinkel-Laserlichtstreuung gemessen. Bevorzugte Poly(vinylbutyral)-Materialien umfassen auf Gewichtsbasis etwa 12% bis etwa 23%, bevorzugt etwa 14% bis etwa 21%, noch bevorzugter etwa 15% bis etwa 19,5% und am bevorzugtesten etwa 15% bis etwa 19% Hydroxylgruppen, als Polyvinylalkohol (PVOH) berechnet. Die Hydroxylzahl kann Standardmethoden, wie beispielsweise ASTM D 1396-92, entsprechend bestimmt werden. Außerdem können die bevorzugten Poly(vinylbutyral)-Materialien 0 bis etwa 10%, bevorzugt 0 bis etwa 3% Restestergruppen, als Polyvinylester berechnet, typischerweise Acetatgruppen, enthalten, wobei der Rest Butyraldehydacetal ist. Das hier verwendete Poly(vinylbutyral) kann des Weiteren eine begrenzte Menge von Acetalgruppen, bei denen es sich nicht um Butyral handelt, z. B. 2-Ethylhexanal, wie in der US-Patentschrift Nr. 5137954 offenbart, umfassen.
Poly(vinylbutyral)-Harze können durch wässrige oder Lösungsmittelacetalisierung hergestellt werden. Bei einem Lösungsmittelverfahren wird die Acetalisierung in Gegenwart von ausreichendem Lösungsmittel durchgeführt, um das gebildete Poly(vinylbutyral) zu lösen und am Ende der Acetalisierung eine homogene Lösung zu bilden. Das Poly(vinylbutyral) wird durch Ausfällen der festen Teilchen mit Wasser von der Lösung abgetrennt, welche Teilchen gewaschen und getrocknet werden. Die verwendeten Lösungsmittel umfassen niedere aliphatische Alkohole wie Ethanol. Bei einem wässrigen Verfahren wird die Acetalisierung durch (i) Hinzugeben von Butyraldehyd zu einer Wasserlösung von Poly(vinylalkohol) bei einer Temperatur im Bereich von etwa 20°C bis etwa 100°C, (ii) Rühren der Mischung in Gegenwart eines sauren Katalysators, um ein Poly(vinylbutyral)-Zwischenprodukt dazu zu bringen, in fein verteilter Form auszufällen, (iii) Fortsetzen des Rührens unter Erhitzen, bis die Reaktionsmischung den erwünschten Endpunkt erreicht hat und (iv) gefolgt vom Neutralisieren des Katalysators, Abtrennen, Stabilisieren und Trocknen der Poly(vinylbutyral)-Harze durchgeführt. Beispielsweise können Poly(vinylbutyral)-Harze, wie in den US-Patentschriften Nr. 3153009 und 4696971 offenbart, hergestellt werden.
Die hier verwendete Poly(vinylbutyral)-Zusammensetzung umfasst auch Triethylenglykoldi-2-ethylhexanoat als Weichmacher. Das Zusetzen von Weichmacher zu der Zusammensetzung bestimmt die Viskosität der daraus hergestellten polymeren Platten. Ein oder mehrere andere Weichmacher können ebenfalls in der Zusammensetzung enthalten sein. Irgendwelche geeigneten Weichmacher, die im Stand der Technik bekannt sind, können hier verwendet werden. Geeignete Weichmacher sind beispielsweise in den US-Patentschriften Nr. 3841890 ; 4144217 ; 4276351 ; 4335036 ; 4902464 ; 5013779 und der PCT-Patentanmeldung Nr. WO 96/28504 beschrieben. Beispiele allgemein verwendeter Weichmacher umfassen Ester einer polybasischen Säure oder eines polyhydrischen Alkohols. Bevorzugte Weichmacher umfassen Diester, die durch die Reaktion von Triethylenglykol oder Tetraethylenglykol mit aliphatischen Carbonsäuren, die 6 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen, erhalten worden sind, Diester, die durch die Reaktion von Sebacinsäure mit aliphatischen Alkoholen, die 1 bis 18 Kohlenstoffatome aufweisen, erhalten worden sind, Oligoethylenglykoldi-2-ethylhexanoat, Tetraethylenglykoldi-n-heptanoat, Dihexyladipat, Dioctyladipat, Mischungen von Heptyl- und Nonyladipaten, Dibutylsebacat, Tributoxyethylphosphat, Isodecylphenylphosphat, Triisopropylphosphit, polymere Weichmacher wie die ölmodifizierten Sebacidalkyde und Mischungen von Phosphaten und Adipaten und Adipate und Alkylbenzylphthalate und Mischungen davon. Noch bevorzugtere Weichmacher sind Triethylenglykoldi-2-ethylhexanoat, Tetraethylenglykoldi-n-heptanoat, Dibutylsebacat und Mischungen davon.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung eine polymere Platte, die ein weichgemachtes Poly(vinylbutyral) umfasst, das etwa 20 bis etwa 26 Gew.-% Triethylenglykoldi-2-ethylhexanoat, auf das Gesamtgewicht der Poly(vinylbutyral)-Zusammensetzung bezogen, aufweist. Bevorzugt umfasst das weichgemachte Poly(vinylbutyral) etwa 23 bis etwa 26 Gew.-%, oder noch bevorzugter etwa 24 bis etwa 25 Gew.-% Triethylenglykoldi-2-ethylhexanoat, auf das Gesamtgewicht der Poly(vinylbutyral)-Zusammensetzung bezogen.
Ein Haftregulierzusatzmittel zum Regulieren der Haftbindung zwischen der polymeren Platte und der steifen Glasschicht kann in der polymeren Zusammensetzung ebenfalls verwendet werden. Geeignete Haftregulierzusatzmittel umfassen im Allgemeinen Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalze organischer oder anorganischer Säuren. Bevorzugte Haftregulierzusatzmittel sind Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalze organischer Carbonsäuren, die 2 bis 16 Kohlenstoffatome aufweisen. Noch bevorzugtere Haftregulierzusatzmittel sind Magnesium- oder Kaliumsalze organischer Carbonsäuren, die 2 bis 16 Kohlenstoffatome aufweisen. Spezifische Beispiele derartiger Haftregulierzusatzmittel umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Kaliumacetat, Kaliumformiat, Kaliumpropanoat, Kaliumbutanoat, Kaliumpentanoat, Kaliumhexanoat, Kalium-2-ethylbutylat, Kaliumheptanoat, Kaliumoctanoat, Kalium-2-ethylhexanoat, Magnesiumacetat, Magnesiumformiat, Magnesiumpropanoat, Magnesiumbutanoat, Magnesiumpentanoat, Magnesiumhexanoat, Magnesium-2-ethylbutylat, Magnesiumheptanoat, Magnesiumoctanoat, Magnesium-2-ethylhexanoat und dergleichen und Mischungen davon. Die Haftregulierzusatzmittel werden typischerweise im Bereich von etwa 0,001 bis etwa 0,5 Gew.-%, auf das Gesamtgewicht der polymeren Zusammensetzung bezogen, verwendet.
Des Weiteren kann die Haftung eines Poly(vinylbutyrals) an Glas in diesem Zusammenhang auch durch die Sauberkeit der Glasoberfläche, das Feuchtigkeitsniveau des Poly(vinylbutyrals) und die Bedingungen des Laminierverfahrens, z. B. die Temperatur, den Druck und die Zeitspanne eines Autoklavenzyklus, beeinflusst werden.
Oberflächenspannungsreguliermittel wie beispielsweise Trans^WZ 290 oder Trans^WZ 296 (von Trans-Chemco Company erhältlich) oder Q-23183^WZ (von Dow Chemical Company erhältlich) können ebenfalls in die polymere Zusammensetzung eingearbeitet werden.
Die polymeren Zusammensetzungen können des Weiteren eine wirksame Menge eines Wärmestabilisators enthalten. Wärmestabilisatoren sind im Stand der Technik allgemein offenbart. Irgendein bekannter Wärmestabilisator kann innerhalb der polymeren Folie oder Platte angewendet werden. Bevorzugte allgemeine Klassen von Wärmestabilisatoren umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, phenolische Antioxidationsmittel, alkylierte Monophenole, Alkylthiomethylphenole, Hydrochinone, alkylierte Hydrochinone, Tocopherole, hydroxylierte Thiodiphenylether, Alkylidenbisphenole, O-, N- und S-Benzylverbindungen, hydroxybenzylierte Malonate, aromatische Hydroxybenzylverbindungen, Triazinverbindungen, aminische Antioxidationsmittel, Arylamine, Diarylamine, Polyarylamine, Acylaminophenole, Oxamide, Metalldeaktivatoren, Phosphite, Phosphonite, Benzylphosphonate, Ascorbinsäure (Vitamin C), Verbindungen, die Peroxid zerstören, Hydroxylamine, Nitrone, Thiosynergisten, Benzofuranone, Indolinone und dergleichen und Mischungen davon. Noch bevorzugter ist der Wärmestabilisator ein bisphenolisches Antioxidationsmittel, die sich als für die Herstellung von Poly(vinylbutyral) geringer Farbe überraschend geeignet erwiesen haben, insbesondere dann, wenn sie in Kombination mit dem Triethylenglykoldi-2-ethylhexanoat-Weichmacher verwendet werden. Geeignete spezifische bisphenolische Antioxidationsmittel umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, 2,2'-Ethylidenbis-(4,6-di-tert.-butylphenol), 4,4'-Butylidenbis(2-tert.-butyl-5-methylphenol), 2,2'-Isobutylidenbis(6-tert.-butyl-4-methylphenol) und 2,2'-Methylenbis(6-tert.-butyl-4-methylphenol). Bisphenolische Antioxidationsmittel sind im Handel unter den Warennamen Anox^® 29, Lowinox^® 22M46, Lowinox^® 44B25 und Lowinox^® 221B46 erhältlich. Die der vorliegenden Erfindung entsprechenden polymeren Zusammensetzungen umfassen bevorzugt etwa 0,01 bis etwa 10,0 Gew.-% oder noch bevorzugter etwa 0,01 bis etwa 5,0 Gew.-% oder am bevorzugtesten etwa 0,01 bis etwa 1,0 Gew.-% Wärmestabilisatoren, auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen.
Die polymeren Zusammensetzungen können des Weiteren eine wirksame Menge eines oder mehrerer UV-Absorptionsmittel umfassen. UV-Absorptionsmittel sind ebenfalls im Stand der Technik allgemein offenbart. Irgendein bekanntes UV-Absorptionsmittel kann innerhalb der polymeren Folie oder Platte angewendet werden. Bevorzugte allgemeine Klasse von UV-Absorptionsmitteln umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Benzotriazole, Hydroxybenzophenone, Hydroxyphenyltriazine, Ester von substituierten und unsubstituierten Benzoesäuren und dergleichen und Mischungen davon. Die polymeren Zusammensetzungen enthalten bevorzugt etwa 0,05 bis etwa 10,0 Gew.-% oder noch bevorzugter etwa 0,05 bis etwa 5,0 Gew.-% oder am bevorzugtesten etwa 0,05 bis etwa 1,0 Gew.-% UV-Absorptionsmittel, auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen.
Die polymeren Zusammensetzungen können des Weiteren eine wirksame Menge eines oder mehrerer gehinderter Aminlichtstabilisatoren (HALS) enthalten. HALS sind im Stand der Technik allgemein offenbart. Im Allgemeinen sind HALS sekundäre, tertiäre, acetylierte, N-Hydrocarbyloxy-substituierte, Hydroxy-substituierte, N-Hydrocarbyloxy-substituierte oder auf andere Weise substituierte cyclische Amine, die des Weiteren sterische Hinderungen enthalten, und im Allgemeinen aus der aliphatischen Substitution an den Kohlenstoffatomen neben der Aminfunktion herrühren. Die polymeren Zusammensetzungen enthalten bevorzugt etwa 0,05 bis etwa 10,0 Gew.-% oder noch bevorzugter etwa 0,05 bis etwa 5,0 Gew.-% oder am bevorzugtesten etwa 0,05 bis etwa 1,0 Gew.-% HALS, auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung bezogen.
Man sollte sich jedoch im Klaren darüber sein, dass irgendwelche geeigneten Zusatzmittel, die im Stand der Technik bekannt sind, in die polymere Folie oder Platte eingearbeitet werden können. Derartige geeignete Zusatzmittel können ohne Einschränkung Verarbeitungshilfsmittel, Fließverbesserungsmittel, Gleitmittel, Pigmente, Farbstoffe, Flammverzögerungsmittel, Schlagmodifiziermittel, Keimbildner, die die Kristallinität erhöhen können, Antiblockiermittel wie Siliciumdioxid, Wärmestabilisatoren, UV-Stabilisatoren, Dispergiermittel, Tenside, Cheliermittel, Haftvermittler, Klebstoffe, Grundiermittel, Verstärkungszusatzmittel wie Glasfasern, Füllstoffe und dergleichen enthalten. Beispielsweise können typische Farbstoffe Bläuungsmittel enthalten, die das Erscheinen von Vergilbung reduzieren. Wenn jedoch die vorliegende polymere Platte als Solarzelleneinkapselungsschicht verwendet wird, so werden Zusatzmittel, die die optische Klarheit der Platte reduzieren können, wie beispielsweise verstärkende Zusatzmittel und Füllstoffe, im Allgemeinen für die Trägerplatteneinkapselungsschicht reserviert.
Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, dass steifere Poly(vinylbutyrale), die typischerweise auch eine geringere Haftung an Glas aufweisen, Glaslaminate ergeben, die bei P2A-Tests besser abschneiden als Laminate, die aus weicheren Poly(vinylbutyralen) hergestellt sind, die typischerweise eine höhere Haftung an Glas aufweisen. Noch spezifischer und ohne an die Theorie gebunden sein zu wollen, wird vermutet, dass die mechanischen Eigenschaften des weichgemachten Poly(vinylbutyrals), insbesondere die Spannungs-/Dehnungs-Kennlinie des Materials, mit der Leistung von Glaslaminaten, die aus dem Material hergestellt sind, in einem P2A-Test korrelieren.
Dementsprechend weist die weichgemachte Poly(vinylbutyral)-Platte bevorzugt einen E50-Wert von etwa 350 psi oder mehr auf. Der E50-Wert ist die Kraft, die erforderlich ist, um einen Prüfkörper auf 50% Dehnung zu verformen. Der E50-Wert wird der Standardmethode von ISO 527-3 gemäß bestimmt, mit der Ausnahme, dass die Kraft bei einer Dehnung von 50% gemessen wird. Bevorzugt weist die weichgemachte Poly(vinylbutyral)-Platte einen E50-Wert von etwa 400 psi oder mehr oder noch bevorzugter von etwa 450 psi oder mehr auf.
Der E120-Wert ist die Kraft, die zum Verformen eines Prüfkörpers auf eine Dehnung von 120% erforderlich ist. Der E120-Wert wird ebenfalls der Standardmethode von ISO 527-3 gemäß bestimmt, mit der Ausnahme, dass die Kraft bei einer Dehnung von 120% gemessen wird. Noch bevorzugter weist die weichgemachte Poly(vinylbutyral)-Platte einen E120-Wert von etwa 8 bis etwa 15 N/mm², etwa 9 bis etwa 15 N/mm², etwa 10 bis etwa 15 N/mm², etwa 11 bis etwa 15 N/mm² oder etwa 11,5 bis etwa 13,5 N/mm² auf.
Wie hier verwendet werden die Werte von E50 und E120 durch herkömmliche Methoden zum Entfernen der Variationen der gemessenen Werte, die durch verschiedene Querschnittsbereiche der Prüfkörper verursacht werden, normalisiert.
Außerdem ist es allgemein bekannt, dass Poly(vinylbutyral) ein hygroskopisches Material ist. Außerdem wird Poly(vinylbutyral), da es höhere Feuchtigkeitsniveaus aufweist, weicher. Deshalb ist es auch wichtig, das Feuchtigkeitsniveau des Poly(vinylbutyrals) zu regulieren, bevor irgendwelche Dehnungsmessungen durchgeführt werden, beispielsweise durch Äquilibrieren der Prüfkörper bei einer kontrollierten Temperatur und relativen Feuchte für eine ausreichend lange Zeitspanne. Bevorzugt werden die Poly(vinylbutyral)-Proben bei Raumtemperatur (etwa 20 bis 25°C) und einer relativen Feuchte von 30 % einen Tag, zwei Tage oder bis zu eine Woche lang gelagert, bevor die Spannungs-/Dehnungs-Kennlinien gemessen werden.
Verfahren zum Einstellen der Steife eines Polymers und insbesondere derjenigen eines Poly(vinylbutyrals) sind den mit dem Stand der Technik vertrauten Fachleuten bekannt. Relevante Verfahren umfassen das Einstellen des Vernetzungsniveaus, das Einstellen des Niveaus an Weichmacher, das Einstellen des Feuchtigkeitsniveaus und das Einstellen des Füllstoffniveaus.
Insbesondere können Poly(vinylbutyral)-Platten, wie diejenigen, die als „durchsichtige weiße” Platten bekannt sind, eine ausreichende Menge an Titandioxid-(TiO₂-)Füllstoff umfassen, um ihre Dehnungswerte bis in die oben angegebenen Bereichen zu erhöhen, obwohl dasselbe weichgemachte Poly(vinylbutyral) ohne Füllstoff einen geringeren Wert aufweisen würde und eventuell den P2A-Test nicht immer besteht. In diesem Zusammenhang umfassen dünnere durchsichtige weiße Platten typischerweise höhere Niveaus an Füllstoff. Beispielsweise kann von zwei Platten, die aus dem selben weichgemachten Poly(vinylbutyral) hergestellt sind, selbst wenn der Dehnungswert des Poly(vinylbutyrals) zu niedrig ist, um innerhalb der oben angegebenen Bereiche zu liegen, eine durchsichtige weiße Platte, die eine Dicke von 15 Mils (0,38 mm) aufweist, das Zweifache der Menge an Füllstoff als eine durchsichtige weiße Platte umfassen, die eine Dicke von 30 Mils (0,76 mm) aufweist. Es wird prognostiziert, dass die dünnere Platte einen höheren Dehnungswert aufweist und den P2A-Test konsistent besteht, wenn ihr Dehnungswert innerhalb der oben angegebenen Bereiche liegt. Im Gegensatz dazu wird prognostiziert, dass die dickere Platte ebenfalls einen Dehnungswert besitzt, der höher ist als derjenige von ungefülltem Poly(vinylbutyral); jedoch kann die Menge an Füllstoff ungenügend sein, um die Dehnung bis in die oben angegebenen Bereiche zu erhöhen, und die dickere Platte besteht eventuell den P2A-Test nicht regelmäßig.
Ähnliche Prinzipien treffen auf die Steife anderer pigmentierter oder gefüllter Poly(vinylbutyral)-Platten, wie beispielsweise Platten, zu, die Calciumcarbonat zum Herstellen von Laminaten umfassen, die ein „mattiertes” Aussehen aufweisen, und grüne Platten von „einfarbiger Farbe” und auf die P2A-Leistungsfähigkeit von Glaslaminaten, die aus diesen anderen Platten hergestellt sind.
Die der vorliegenden Erfindung entsprechenden polymeren Platten können durch irgendein bekanntes Verfahren hergestellt werden. Im Allgemeinen werden die Platten durch Extrusionsgießverfahren hergestellt. Bevorzugt weist die Poly(vinylbutyral)-Zwischenschichtplatte eine Dicke von etwa 20 bis etwa 45 Mils auf. Außerdem können die Platten glatte oder aufgeraute Oberflächen aufweisen. Bevorzugt weisen die Platten aufgeraute Oberflächen auf, um das Entlüften durch den Laminierungsvorgang, wie unten beschrieben, zu erleichtern.
Bei einem bevorzugten Verfahren können weichgemachte Poly(vinylbutyral)-Platten durch anfängliches Mischen der Poly(vinylbutyral)-Harzzusammensetzung mit Weichmacher und daraufhin Extrudieren der Rezeptur durch eine Plattengestaltungsdüse, d. h. Hindurchdrücken von geschmolzenem, weichgemachtem Poly(vinylbutyral) durch eine horizontal lange, senkrecht enge Düsenöffnung, die im Wesentlichen der Länge und Breite der Platte, die geformt wird, entspricht, gebildet werden. Die Poly(vinylbutyral)-Zusammensetzungen können bei einer Temperatur von etwa 190°C bis etwa 225°C extrudiert werden. Raue Oberflächen auf einer oder beiden Seiten der extrudierten Platte werden bevorzugt durch die Konstruktion der Düsenöffnung und die Temperatur der Düsenaustrittsflächen, durch die das Extrudat hindurchgeht, wie z. B. in der US-Patentschrift Nr. 4281980 offenbart, bereitgestellt. Alternative Techniken zum Herstellen einer bevorzugt rauen Oberfläche auf einer extrudierten Poly(vinylbutyral)-Platte involvieren die Spezifizierung und Regulierung von einem oder mehreren von Polymermolekulargewichtsverteilung, Wassergehalt und Schmelztemperatur. Die Plattenbildung aus Poly(vinylbutyral) ist in den US-Patentschriften Nr. 2904844 , 2909810 , 3679788 , 3994654 , 4161565 , 4230771 , 4292372 , 4297262 , 4575540 , 5151234 , 58860675 ?? und dem Europäischen Patent Nr. 0 185 863 offenbart. Alternativ kann die Folie oder Platte im extrudierten Zustand über eine speziell hergestellte Oberfläche einer Düsenwalze geführt werden, die in nächster Nähe zum Ausgang der Düse positioniert ist und die erwünschten bevorzugten Oberflächencharakteristiken auf einer Seite des geschmolzenen Polymers übermitteln. So werden, wenn die Oberfläche einer derartigen Walze winzige Gipfel und Täler aufweist, Platten, die aus darauf gegossenem Polymer gebildet werden, eine raue Oberfläche auf der Seite aufweisen, die die Walze kontaktiert, die im Allgemeinen jeweils den Tälern und Gipfeln der Walzenoberfläche entspricht. Derartige Düsenwalzen sind z. B. in der US-Patentschrift Nr. 4035549 offenbart. Eine aufgeraute Plattenoberfläche wird bevorzugt, um den Laminierungsvorgang zu vereinfachen und überlegene Solarzellenlaminate bereitzustellen. Wie bekannt ist, ist diese raue Oberfläche nur vorübergehend und wirkt insbesondere dahingehend, das Entlüften während des Laminierens zu erleichtern, woraufhin sie durch die erhöhte Temperatur und den Druck, die mit den Autoklavier- und anderen Laminierungsvorgängen verbunden sind, glattgeschmolzen wird.
GLASLAMINATE
Des Weiteren werden hier Sicherheitsglaslaminate bereitgestellt, die mindestens eine Schicht aus der polymeren Platte oder Folie und eine Glasschicht umfassen. Bevorzugt umfassen die Glaslaminate oder bestehen aus einer Schicht der polymeren Platte, die zwischen zwei Glasschichten bondiert ist. Die Dicke der polymeren Platte, die hier verwendet wird, kann höher als oder gleich etwa 15 Mils (0,38 mm) oder bevorzugt höher als oder gleich etwa 30 Mils sein. Noch bevorzugter umfassen die Glaslaminate oder bestehen aus einer Schicht der oben beschriebenen Poly(vinylbutyral)-Platte, die zwischen zwei Glasschichten bondiert ist.
Die Glaslaminate können des Weiteren eine oder mehrere andere wahlweise Zwischenschichten, steife Plattenschichten oder Folienschichten umfassen. Die anderen wahlweisen Zwischenschichten können durch irgendein im Stand der Technik bekanntes Verfahren hergestellt werden und können glatte oder aufgeraute (z. B. geprägte) Oberflächen aufweisen. Die hier verwendeten anderen wahlweisen Zwischenschichten können irgendwelche bekannte geeignete Materialien umfassen. Bevorzugt umfassen die anderen wahlweisen Zwischenschichten Zusammensetzungen, die aus der Gruppe ausgewählt sind bestehend aus Ethylensäurecopolymeren und -ionomeren, Ethylen-co-vinylacetat (EVA), akustischem Poly(vinylacetal), akustischem Poly(vinylbutyral), Poly(vinylbutyral) (PVB), Polyurethan (PU), Polyvinylchlorid (PVC), durch Metallocen katalysierten linearen Polyethylenen niedriger Dichte, Polyolefinblockelastomeren, Ethylenacrylatester-Copolymeren wie beispielsweise Poly(ethylen-co-methylacrylat) und Poly(ethylen-co-butylacrylat), Siliconelastomeren und Epoxidharzen. Noch bevorzugter umfassen die anderen wahlweisen Zwischenschichten Zusammensetzungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylensäurecopolymeren und -ionomeren, Ethylen-co-vinylacetat (EVA), Poly(vinylbutyral) (PVB), durch Metallocen katalysierten linearen Polyethylenen niedriger Dichte und Ethylenacrylatester-Copolymeren. Die Dicke der einzelnen anderen wahlweisen Zwischenschichtfolien oder -plattenkomponenten, die die gesamte der vorliegenden Erfindung entsprechende Zwischenschicht darstellen, kann unabhängig je nach den erwünschten Eigenschaften oder der spezifischen Anwendung variiert werden.
Um die erwünschten Eindringresistenz-Laminatmerkmale sicherzustellen, ist die Gesamtdicke der Poly(vinylbutyral)-Plattenkomponenten, die in das Glaslaminat eingearbeitet sind, bevorzugt höher als oder gleich etwa 30 Mils (0,76 mm). Um die Eindringresistenz noch weiter zu verbessern, kann die Gesamtdicke der Poly(vinylbutyral)-Plattenkomponenten mehr als oder gleich etwa 50 Mils (1,25 mm), etwa 60 Mils (1,50 mm), etwa 90 Mils (2,25 mm), etwa 120 Mils (3,00 mm) oder mehr betragen.
In die Glaslaminate können zusätzlich eine oder mehrere steife Plattenschichten eingearbeitet sein. Die steifen Platten können Glas- oder steife Kunststoffplatten, wie z. B. Polycarbonat, Acryle, Polyacrylat, cyclische Polyolefine wie Ethylennorbornenpolymere, durch Metallocen katalysiertes Polystyrol, Polyamide, Polyester, Fluorpolymere und dergleichen und Kombinationen davon sein. Metallplatten wie Aluminium, Stahl oder verzinkter Stahl oder Keramikplatten können zum Ersetzen der steifen polymeren Platten oder des Glases bei Anwendungen, bei denen optische Lichtdurchlässigkeit nicht erforderlich ist, verwendet werden.
Der Begriff „Glas”, wie er hier verwendet wird, umfasst nicht nur Fensterglas, Spiegelglas, Silicatglas, Flachglas, Glas mit niedrigem Eisengehalt, Sekuritglas, CeO-freies Sekuritglas und Floatglas, sondern auch farbiges Glas, Spezialglas, das Bestandteile zum Regulieren, z. B. Solarerwärmung, umfasst, mit z. B. gesputterten Metallen wie Silber oder Indiumzinnoxid beschichtetes Glas für Solarkontrollzwecke, E-Glas, Toroglas, Solex^WZ-Glas und dergleichen. Derartige Spezialglasarten sind z. B. in den US-Patentschriften Nr. 4615989 , 5173212 , 5264286 , 6150028 , 6340646 , 6461736 und 6468934 offenbart. Der für ein spezifisches Laminat auszuwählende Typ Glas hängt von der beabsichtigen Anwendung ab.
Die Glaslaminate können des Weiteren eine oder mehrere zusätzliche Folienschichten umfassen. Die zusätzlichen Folienschichten können aus Metall, wie beispielsweise Aluminiumfolie bestehen oder polymer sein. Bevorzugte polymere Zusammensetzungen, die in den zusätzlichen Folienschichten verwendet werden, umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Polyester wie Poly(ethylenterephthalat), Polycarbonat, Polypropylen, Polyethylen, Polypropylen, cyclische Polyolefine, Norbornenpolymere, Polystyrol, syndiotaktisches Polystyrol, Styrol-Acrylat-Copolymere, Acrylnitril-Styrol-Copolymere, Poly(ethylennaphthalat), Polyethersulfon, Polysulfon, Nylonarten, Poly(urethane), Acryle, Celluloseacetate, Cellulosetriacetate, Cellophan, Vinylchloridpolymere, Polyvinylidenchlorid, Vinylidenchlorid-Copolymere, Fluorpolymere, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid, Polytetrafluorethylen, Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymere und dergleichen. Die zusätzliche Folienschicht kann aus einer Mehrschichtfolie wie beispielsweise Fluorpolymer/Polyester-Doppelschichtfolie und Fluorpolymer/Polyester/Fluorpolymer-Dreifachschichtfolie gebildet sein. Noch bevorzugter wird die zusätzliche Folienschicht aus einer biaxial orientierten Poly(ethylenterephthalat)-Folie, Aluminiumfolie, einer Fluorpolymerfolie wie beispielsweise TEDLAR^WZ-Polyvinylfluorid (PVF) oder TEFZEL^WZ-Ethylen-co-tetrafluorethylen-(ETFE)-Folien, die handelsübliche Produkte von E. I. du Pont de Nemours & Co., Wilmington, DE sind, einer Fluorpolymer/Polyster-Doppelschichtfolie oder einer Fluorpolymer/Polyester/Fluorpolymer-Dreifachschichtfolie gebildet.
Die Dicke der zusätzlichen Folienschichten kann je nach den erwünschten Eigenschaften oder der spezifischen Anwendung variiert werden. Im Allgemeinen liegt die Dicke der zusätzlichen Folienschicht im Bereich von etwa 0,1 Mils (0,003 mm) bis etwa 10 Mils (0,26 mm) oder bevorzugt etwa 1 Mils (0,025 mm) bis etwa 4 Mils (0,1 mm).
Die zusätzlichen polymeren Folienschichten sind bevorzugt ausreichend entspannt, um unter den Bedingungen der Beschichtungs- und Laminierverfahren schrumpfstabil zu sein. Bevorzugt sind die zusätzlichen polymeren Folienschichten wärmestabilisiert, um niedrige Schrumpfcharakteristiken bereitzustellen, wenn sie erhöhten Temperaturen ausgesetzt sind (d. h. weniger als 2% Schrumpfung in beiden Richtung nach 30 Minuten bei 150°C).
Die zusätzliche Folienschicht kann, falls erwünscht, mit einer oder mehreren Beschichtungen beschichtet sein. Beispielsweise können die zusätzlichen Folienschichten mit organischen Infrarotabsorptionsmitteln und gesputterten Metallschichten wie beispielsweise Silber, Beschichtungen und dergleichen beschichtet sein. Metallbeschichtete polymere Folien sind z. B. in den US-Patentschriften Nr. 3718535 , 3816201 , 4465736 , 4450201 , 4799745 , 4846949 , 4954383 , 4973511 , 5071206 , 5306547 , 6049419 , 6104530 , 6204480 , 6255031 und 6565982 offenbart. Die Beschichtung kann als Sauerstoff- und Feuchtigkeitsbarrierebeschichtungen, wie beispielsweise die Metalloxidbeschichtung, die beispielsweise in den US-Patentschriften Nr. 6521825 und 6818819 und dem Europäischen Patent Nr. EP 1 182 710 offenbart ist, funktionieren.
Falls erwünscht, können eine oder beide Oberflächen der Laminatschichten wie beispielsweise der Zwischenschichtplatte, der anderen wahlweisen Zwischenschichtplatten, steifen Plattenschichten oder Folienschichten behandelt werden, um die Haftung an anderen Laminatschichten zu verbessern. Diese Behandlung kann irgendeine der im Stand der Technik bekannten Formen, einschließlich Klebstoffe, Grundiermittel wie Silane, Flammenbehandlungen, wie sie in den US-Patentschriften Nr. 2632921 , 2648097 , 2683894 und 2704382 offenbart sind, Plasmabehandlungen, wie sie in der US-Patentschrift Nr. 4732814 offenbart sind, Elektronenstrahlbehandlungen, Oxidationsbehandlungen, Coronaentladungsbehandlungen, chemische Behandlungen, Chromsäurebehandlungen, Heißluftbehandlungen, Ozonbehandlungen, Ultraviolettlichtbehandlungen, Sandstrahlbehandlungen, Lösungsmittelbehandlungen und dergleichen und Kombinationen davon annehmen. Beispielsweise kann eine dünne Schicht Kohle auf einer oder beiden Oberflächen der Laminatschichten durch Vakuumsputtern, wie in der US-Patentschrift Nr. 4865711 offenbart, abgesetzt werden. In einem anderen Beispiel offenbart die US-Patentschrift Nr. 5415942 eine Hydroxyacrylhydrosol-Grundiermittelbeschichtung, die als haftungsverbesserndes Grundiermittel für Poly(ethylenterephthalat)-Folien dienen kann.
Der Klebstoff oder das Grundiermittel, die hier verwendet werden, haben bevorzugt die Form einer Beschichtungsschicht. Die Klebstoff-/Grundiermittelbeschichtung kann weniger als 1 Mil dick sein. Bevorzugt beträgt die Dicke der Klebstoff-Grundiermittelbeschichtung weniger als 0,5 Mils oder noch bevorzugter weniger als 0,1 Mil. Der Klebstoff kann irgendein Klebstoff oder Grundiermittel sein, der/das im Stand der Technik bekannt ist. Bevorzugt ist der Klebstoff oder das Grundiermittel ein Silan, das eine Aminfunktion enthält. Spezifische Beispiele derartiger Materialien umfassen z. B. Gamma-Aminopropyltriethoxysilan, N-Beta(aminoethyl)-gamma-aminopropyltrimethoxysilan und dergleichen und Mischungen davon. Handelsübliche Beispiele derartiger Materialien umfassen z. B. A-1100^WZ-Silan (von Silquest Company, früher von Union Carbide Company, von dem man glaubt, dass es Gamma-Aminopropyltrimethoxysilan ist) und Z6020^WZ-Silan (von Dow Company).
Bevorzugt wird/werden eine oder beide Oberflächen der zusätzlichen Folienschicht(en) behandelt, um die Haftung an den anderen Laminatschichten zu verbessern. Diese Behandlung kann irgendeine im Stand der Technik bekannte Form, wie oben beschrieben, annehmen. Noch bevorzugter werden die zusätzlichen Folienschichten jedoch mit einer Grundiermittelbeschichtung auf einer oder beiden Oberflächen beschichtet und das Grundiermittel ist bevorzugt ein Grundiermittel auf der Basis von Polyallylamin. Das Grundiermittel auf der Basis von Polyallylamin und seine Anwendung bei einer polymeren Poly(ethylenterephthalat)-Folie sind in den US-Patentschriften Nr. 5411845 , 5770312 , 5690994 und 5698329 offenbart. Im Allgemeinen wird die Poly(ethylenterephthalat)-Folie als Folie durch herkömmliche Verfahren, wie oben beschrieben, extrudiert und gegossen und die Polyallylaminbeschichtung wird auf die Poly(ethylenterephthalat)-Folie entweder vor dem Strecken oder zwischen dem Strecken in Maschinenrichtung und dem Strecken in Querrichtung und/oder nach den beiden Streckarbeiten und dem Thermofixieren im Spannrahmenofen aufgebracht. Es wird vorgezogen, dass die Beschichtung vor dem Strecken in Querrichtung aufgebracht wird, so dass die beschichtete Poly(ethylenterephtalat)-Bahn unter Zurückhaltung auf eine Temperatur von etwa 220°C im Spannrahmenofen erhitzt wird, um das Polyallylamin an die Poly(ethylenterephtalat)-Oberfläche(n) auszuhärten. Derartige Materialien sind beispielsweise in der US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005/0129954 offenbart. Zusätzlich zu dieser ausgehärteten Beschichtung kann eine zusätzliche Polyallylaminbeschichtung auf die Folie nach dem Strecken und Thermofixieren im Spannrahmenofen aufgebracht werden, um eine dickere Gesamtbeschichtung zu erhalten.
Falls erwünscht können die Kanten der Sicherheitsglaslaminate versiegelt werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit und Luft und ihre potentielle negative Wirkung auf die Effizienz und Gebrauchsfähigkeitsdauer des Laminats zu reduzieren. Dieses Versiegeln kann durch irgendeine innerhalb des Stands der Technik offenbarte Möglichkeit erreicht werden. Geeignete Kantenversiegelungsmaterialien umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Butylkautschuk, Polysulfid, Silicon, Polyurethan, Polypropylenelastomere, Polystyrolelastomere, Blockelastomere, Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol (SEES) und dergleichen.
Das Glaslaminat kann irgendeine im Stand der Technik bekannte Form annehmen. Bevorzugt weist das Glaslaminat, das die PVB-Zwischenschichtplatte umfasst, einen Pummelwert von etwa 2 bis etwa 7 und eine Druckscherfestigkeit von etwa 1000 bis etwa 2500 psi auf.
Ebenfalls bevorzugt ist ein Glaslaminat, das mindestens eine Schicht Glas und mindestens eine Schicht der PVB-Zwischenschichtplatte, die hier offenbart ist, umfasst. Bevorzugt steht die mindestens eine Glasschicht in direktem Kontakt mit der mindestens einen polymeren Zwischenschichtplattenschicht. Ebenfalls bevorzugt umfasst das Glaslaminat mindestens zwei Glasschichten und mindestens eine Schicht der polymeren Zwischenschichtplatte, die zwischen die Glasschichten laminiert ist.
Andere spezifische Beispiele bevorzugter Glaslaminatkonstruktionen umfassen z. B.
Glas/polymere Platte;
Glas/polymere Platte/Folie;
Glas/polymere Platte/Glas;
Glas/polymere Platte/Folie/polymere Platte/Glas;
Glas/polymere Platte/Folie/polymere Platte/Folie/polymere Platte/Glas.
In jedem der obigen Laminate bedeutet „/” nebeneinander liegende Schichten. Außerdem kann die zweite Schicht irgendeiner Folie oder Platte gleich sein wie oder verschieden von der ersten Schicht dieser Folie oder Platte. Desgleichen kann die dritte Schicht gleich sein wie oder verschieden von den ersten und zweiten Schichten dieser Folie oder Platte und so weiter. Des Weiteren sind bei einigen bevorzugten Laminaten die nebeneinander liegenden Schichten direkt aufeinander laminiert, so dass sie nebeneinander liegen oder noch bevorzugter, direkt aneinander anliegen.
SOLARZELLENLAMINATE
Noch weiter bereitgestellt wird hier ein Solarzellenlaminat, das mindestens eine Einkapselungsschicht umfasst, die aus einer polymeren Platte oder Folie gebildet ist. Geeignete polymere Platten und Filme sind oben beschrieben.
Solarzellen sind allgemein in einer ständig wachsenden Vielfalt bei sich dauernd weiter entwickelnder Technologie erhältlich und optimiert. Wie der Begriff hier verwendet wird, umfasst eine Solarzelle irgendeinen Gegenstand, der Licht in elektrische Energie umwandeln kann. Typische Beispiele der verschiedenen Formen von Solarzellen umfassen ohne Einschränkung Einkristallsilicium-Solarzellen, Polykristallsilicium-Solarzellen, Mikrokristallsilicium-Solarzellen, Solarzellen auf der Basis von amorphem Silicium, Kupferindiumselenid-Solarzellen, Verbindungshalbleiter-Solarzellen, farbstoffsensibilisierte Solarzellen und dergleichen. Die häufigsten Typen von Solarzellen umfassen multikristalline Solarzellen, Dünnschicht-Solarzellen, Verbindungshalbleiter-Solarzellen und Solarzellen auf der Basis von amorphem Silicium aufgrund ihrer relativ niedrigen Kosten und der Einfachheit der Herstellung von Solarzellen im Großmaßstab aus diesen Materialien.
Dünnschichtsolarzellen werden typischerweise durch Absetzen von mehreren Dünnschichtlagen auf ein Substrat, wie beispielsweise Glas oder eine flexible Folie, hergestellt, wobei die Schichten gemustert sind, um eine Mehrzahl einzelner Zellen zu bilden, die elektrisch miteinander verbunden sind, um eine geeignete Spannungsausgabe zu erzeugen. Je nach der Reihenfolge, in der die Mehrschichtabsetzung durchgeführt wird, kann das Substrat als hintere Fläche oder als vorderes Fenster für das Solarzellenmodul dienen. Beispielsweise sind Dünnschicht-Solarzellen in den US-Patentschriften Nr. 5512107 , 5948176 , 5994163 , 6040521 , 6147048 und 6258620 offenbart. Beispiele von Dünnschicht-Solarzellenmodulen sind diejenigen, die Cadmiumtellurid oder Cu(In-Ga)(SeS₂) („CIGS”) umfassen.
Typischerweise besteht ein Solarzellenlaminat aus (i) einer Solarzellenschicht, die aus einer Solarzelle oder einer Mehrzahl von Solarzellen gebildet ist, die elektronisch miteinander verbunden sein können, (ii) einer oder mehreren Einkapselungsschichten, die auf eine der Seiten der Solarzellenschicht laminiert ist/sind, wie beispielsweise der Vorderplatteneinkapselungsschicht, die auf die lichtempfangende Seite der Solarzellenschicht laminiert ist, und der Hinterplatteneinkapselungsschicht, die auf die hintere Seite der Solarzellenschicht laminiert ist, (iii) einer ersten äußeren Schicht auf der lichtempfangenden Seite des Laminats, d. h. der Auftreffschicht; (iv) einer zweiten äußeren Schicht auf der hinteren Seite des Laminats, d. h. der Trägerschicht; und (v) wahlweise anderen funktionellen Folien- oder Plattenschichten, die in das Laminat eingebettet sind, wie beispielsweise dielektrischen Schichten oder Barriereschichten (z. B. Feuchtigkeits- oder Sauerstoffbarriereschichten). Es wird bevorzugt, dass alle Folien- oder Plattenschichten auf der lichtempfangenden Seite des Laminats aus lichtdurchlässigen Materialien gebildet sind, um die Durchlässigkeit von Licht in die Solarzelle(n) zu gestatten. In einigen Fällen kann eine Spezialfolien- oder Plattenschicht eingearbeitet werden, um sowohl der Funktion einer Einkapselungsplattenschicht als auch einer äußeren Schicht, z. B. einer Auftreffschicht und einer vorderen Platte, zu dienen. Es ist auch denkbar, dass irgendeine der funktionellen Folien- oder Plattenschichten, die hier verwendet werden, aus Einzel- oder Mehrschichtfolien oder -platten gebildet werden können.
Das hier offenbarte Solarzellenmodul umfasst eine Solarzellenschicht und mindestens eine Einkapselungsschicht, die aus der hier offenbarten polymeren Platte gebildet ist. Die polymere Platte wird auf eine Seite der Solarzellenschicht laminiert. Die Solarzellenschicht und die polymere Platte können nebeneinander liegen oder die polymere Platte kann direkt auf die Solarzellenschicht laminiert sein, so dass die polymere Platte und die Solarzellenschicht mindestens teilweise nebeneinander liegen oder zumindest teilweise direkt aneinander anliegen.
Das Solarzellenlaminat kann des Weiteren eine andere Einkapselungsschicht bzw. -schichten umfassen, die aus irgendeinem Typ geeigneter Folien oder Platten abgeleitet sind. Derartige geeignete Folien oder Platten umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Folien oder Platten, die Poly(vinylbutyral), Ionomere, EVA, akustisches Poly(vinylacetal), akustisches Poly(vinylbutyral), PU, PVC, durch Metallocen katalysierte lineare Polyethylen niedriger Dichte, Polyolefinblockelastomere, Ethylenacrylatester-Copolymere wie Poly(ethylen-co-methylacrylat) und Poly(ethylen-co-butylacrylat), Säurecopolymere, Siliconelastomere und Epoxidharze. In einer besonderen Ausführungsform umfasst das der vorliegenden Erfindung entsprechende Solarzellenlaminat mindestens eine Vorderplatteneinkapselungsschicht und mindestens eine Hinterplatteneinkapselungsschicht, wobei eine der beiden Einkapselungsschichten aus der hier offenbarten polymeren Platte gebildet ist. Noch spezifischer können die beiden Einkapselungsschichten beide aus der hier offenbarten polymeren Platte gebildet sein.
Es wird vorgezogen, dass das Solarzellenlaminat des Weiteren eine Auftreffschicht umfasst, die aus einem lichtdurchlässigen Material wie Glas gebildet ist. Lichtdurchlässige polymere Folien wie beispielsweise Fluorpolymer- oder Poly(ethylenterephthalat)-Folien, die oben beschrieben sind, können ebenfalls als Auftreffschicht verwendet werden.
Es wird noch stärker bevorzugt, dass das Solarzellenlaminat auch eine Trägerschicht umfasst. die hier verwendeten Trägerschichten werden typischerweise aus Glas, Metallfolien oder -platten (z. B. Aluminium-, Stahl- oder verzinkten Stahlfolien- oder -platten), Keramikplatten oder Kunststofffolien oder -platten (z. B. Fluorpolymer- oder Poly(ethylenterephthalat)-Folien) gebildet.
Die Solarzellenlaminate können des Weiteren eine oder mehrere andere zusätzliche Schichten von Folien oder Platten, wie beispielsweise dielektrische Schichten und Barriereschichten, z. B. Sauerstoff- oder Feuchtigkeitsbarriereschichten, umfassen.
Falls erwünscht kann eine Schicht Glasfaservliesstoff (Gitterstoff) in das Solarzellenlaminat eingearbeitet werden, um das Entlüften während des Laminiervorgangs zu erleichtern und als Verstärkung für die Einkapselungsschicht(en) zu dienen. Die Verwendung derartiger Gitterstoffschichten innerhalb von Solarzellenlaminaten ist in den US-Patentschriften Nr. 5583057 , 6075202 , 6204443 , 6320115 , 6323416 und der Europäischen Patentschrift Nr. EP 0 769 813 offenbart.
Irgendeine der Schichten des Solarzellenlaminats kann eine Schicht Klebstoff oder Grundiermittel aufweisen, um die Bindungsstärke zwischen den Laminatschichten, falls erwünscht, zu verbessern. Geeignete Klebstoffe und Grundiermittel umfassen diejenigen, die oben mit Bezug auf die Glaslaminate beschrieben sind.
Die Kanten der Solarzellenlaminate können ebenfalls versiegelt sein, um das Eindringen von Feuchtigkeit und Luft zu reduzieren. Geeignete Dichtungsmittel umfassen diejenigen, die oben mit Bezug auf Sicherheitsglaslaminate beschrieben sind.
Die als Einkapselungsmittel in dem der vorliegenden Erfindung entsprechenden Solarzellenlaminat verwendete polymere Platte weist bevorzugt eine Dicke von weniger als oder gleich etwa 30 Mils (0,76 mm) oder noch bevorzugter weniger als oder gleich etwa 20 Mils (0,51 mm) oder noch bevorzugter von etwa 10 Mils (0,25 m) bis etwa 20 Mils (0,51 mm) auf. Jedoch ist, um die wünschenswerte Eindringresistenz des Solarzellenlaminats aufrechtzuerhalten, die Gesamtdicke der Einkapselungsplatten, die in das Solarzellenlaminat eingearbeitet sind, bevorzugt höher als oder gleich etwa 30 Mils (0,76 mm).
Ein spezifisch bevorzugtes Solarzellenlaminat umfasst mindestens eine Schicht Glas, mindestens eine Schicht der hier offenbarten Poly(vinylbutyral)-Platte und eine Solarzellenschicht, die aus einer Solarzelle oder mehreren der Solarzellen, die elektronisch miteinander verbunden sein können, gebildet. In diesem Solarzellenlaminat dient die Glasschicht als Auftreff- oder Trägerschicht und die Poly(vinylbutyral)-Platte dient als Einkapselungsschicht, die eine Oberfläche in direktem Kontakt mit der Glasschicht und eine entgegengesetzte Oberfläche in direktem Kontakt mit der Solarzellenschicht aufweist.
Ein noch bevorzugteres Solarzellenlaminat umfasst eine Auftreffschicht, die aus Glas gebildet ist, eine Vorderplatteneinkapselungsschicht, die aus der hier offenbarten Poly(vinylbutyral)-Platte gebildet ist, eine Solarzellenschicht, die aus einer Solarzelle oder einer Mehrzahl von Solarzellen gebildet ist, die elektronisch miteinander verbunden sein können, eine Hinterplatteneinkapselungsschicht, die aus der hier offenbarten Poly(vinylbutyral)-Platte gebildet ist und eine Trägerschicht, die aus Glas gebildet ist.
Bei einem Beispiel umfasst ein bevorzugtes Solarzellenlaminat eine erste Einkapselungsschicht, die aus der oben offenbarten PVB-Zwischenschichtplatte gebildet ist, und eine Solarzellenschicht, die eine Solarzelle oder mehrere Solarzellen umfasst, die elektronisch miteinander verbunden sein können. Bevorzugt umfasst das Solarzellenlaminat des Weiteren eine zweite Einkapselungsschicht, die auf eine der ersten Einkapselungsschicht gegenüberliegenden Seite der Solarzellenschicht laminiert ist und eine Zusammensetzung umfasst, die aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Poly(vinylbutyral), Ethylensäure-Copolymeren und -ionomeren, Ethylenvinylacetat (EVA), akustischem Poly(vinylacetal), akustischem Poly(vinylbutyral), Poly(vinylbutyral) (PVB), thermoplastischem Polyurethan (TPU), Polyvinylchlorid (PVC), durch Metallocen katalysierten linearen Polyethylenen niedriger Dichte, Polyolefinblockelastomeren, Ethylenacrylatester-Copolymeren, Säurecopolymeren, Siliconelastomeren und Epoxidharzen. Ebenfalls bevorzugt umfasst das Solarzellenlaminat eine Vorderplatteneinkapselungsschicht und eine Hinterplatteneinkapselungsschicht, die beide aus der oben offenbarten PVB-Zwischenschichtplatte gebildet sind. In noch einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Solarzellenlaminat des Weiteren eine Auftreffschicht und/oder eine Trägerschicht.
Ebenfalls bevorzugt ist ein Solarzellenlaminat, das von oben nach unten aus Folgenden besteht: (i) einer Auftreffschicht, die aus lichtdurchlässigem Material gebildet ist und die auf (ii) eine Vorderplatteneinkapselungsschicht laminiert ist, die die hier offenbarte PVB-Zwischenschichtplatte umfasst, die auf (iii) eine Solarzellenschicht laminiert sind, die eine oder mehrere elektronisch miteinander verbundene Solarzellen umfasst, die auf (iv) eine wahlweise Hinterplatteneinkapselungsschicht laminiert sind, die auf (v) eine Trägerschicht laminiert ist.
Das Solarzellenlaminat kann irgendeine im Stand der Technik bekannte Form annehmen. Bevorzugte spezifische Solarzellenlaminatkonstruktionen (von der oberen (Lichtauftreff-)Seite zur Rückseite) umfassen z. B.
Glas/polymere Platte/Solarzelle/polymere Platte/Glas;
Glas/polymere Platte/Solarzelle/polymere Platte/Tedlar^WZ-PVF-Folie;
Tedlar^WZ-PVF-Folie/polymere Platte/Solarzelle/polymere Platte/Glas;
Tedlar^WZ-PVF-Folie/polymere Platte/Solarzelle/polymere Platte/Tedlar^WZ-PVF-Folie;
Glas/polymere Platte/Solarzelle/polymere Platte/PET-Folie;
Tedlar^WZ-PVF-Folie/polymere Platte/Solarzelle/polymere Platte/PET-Folie;
Glas/polymere Platte/Solarzelle/polymere Platte/barrierebeschichtete Folie/polymere Platte/Glas;
Glas/Ionomereinkapselungsschicht/Solarzelle/wahlweise Einkapselungsschicht/barrierebeschichtete Folie/polymere Platte/Tedlar^WZ-PVF-Folie;
Tedlar^WZ-PVF-Folie/polymere Platte/barrierebeschichtete Folie/polymere Platte/Solarzelle/polymere Platte/barrierebeschichtete Folie/polymere Platte/Tedlar^WZ-PVF-Folie;
Glas/polymere Platte/Solarzelle/polymere Platte/Aluminiummaterial;
Tedlar^WZ-PVF-Folie/polymere Platte/Solarzelle/polymere Platte/Aluminiummaterial;
Glas/polymere Platte/Solarzelle/polymere Platte/verzinkte Stahlplatte;
Glas/polymere Platte/Solarzelle/polymere Platte/PET-Folie/polymere Platte/Aluminiummaterial;
Tedlar^WZ-PVF-Folie/polymere Platte/Solarzelle/polymere Platte/PET-Folie/polymere Platte/Aluminiummaterial;
Glas/polymere Platte/Solarzelle/polymere Platte/PET-Folie/polymere Platte/verzinkte Stahlplatte;
Tedlar^WZ-PVF-Folie/polymere Platte/Solarzelle/polymere Platte/PET-Folie/polymere Platte/verzinkte Stahlplatte;
Glas/polymere Platte/Solarzelle/akustische Poly(vinylbutyral)-Einkapselungsschicht/Glas;
Glas/polymere Platte/Solarzelle/Poly(vinylbutyral)-Einkapselungsschicht/Tedlar^WZ-PVF-Folie;
Tedlar^WZ-PVF-Folie/Ionomereikapselungsschicht/Solarzelle/polymere Platte/Glas;
Tedlar^WZ-PVF-Folie/polymere Platte/Solarzelle/Säurecopolymer-Einkapselungsschicht/Tedlar^WZ-PVF-Folie;
Glas/polymere Platte/Solarzelle, Ethylenvinylacetat-Einkapselungsschicht/PET-Folie;
Tedlar^WZ-PVF-Folie/polymere Platte/Solarzelle/Poly(ethylen-co-methylacrylat)-Einkapselungsschicht/PET-Folie; und
Glas/Poly(ethylen-co-butylacrylat)-Einkapselungsschicht/Solarzelle/polymere Platte/barrierebeschichtete Folie/Poly(ethylen-co-butylacrylat)-Einkapselungsschicht/Glas.
Dieselben Anmerkungen und Erklärungen dieser oben aufgeführten Anmerkung bezüglich der bevorzugten Glaslaminate treffen gleichermaßen auf die bevorzugten Solarzellenlaminate zu.
LAMINIERVERFAHREN
Die Laminierverfahren, durch die die Sicherheitsglaslaminate und die hier beschriebenen Solarzellenlaminate hergestellt werden, können Autoklaven- oder Nichtautoklavenverfahren sein. Beide Typen von Verfahren sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Der Einfachheit halber werden die Verfahren unten unter Bezugnahme auf Solarzellenlaminate beschrieben. Scheinbar treffen ähnliche Prinzipien und Bedingungen auf Verfahren zum Herstellen von Sicherheitsglaslaminaten zu.
Beispielsweise werden bei einem herkömmlichen Verfahren eine Auftreffschicht (z. B. eine Glasplatte), eine Vorderplatteneinkapselungsschicht (z. B. eine hier offenbarte polymere Platte), eine Solarzellenschicht, eine Hinterplatteneinkapselungsschicht, eine Trägerschicht (z. B. eine andere Glasplatte) und irgendwelche Folien oder Platten dazwischen (z. B. eine Tedlar^®-PVF-Folie zwischen der Hinterplatteneinkapselungsschicht und der Glasträgerschicht) zurechtgeschnitten und in der richtigen Reihenfolge gestapelt. Dieser Stapel, in dem die Schichten noch nicht durch Laminieren aneinander befestigt sind, wird als „Vorpress-Zusammenbau” bezeichnet. Die Schichten des Vorpress-Zusammenbaus werden unter Hitze und erhöhtem Druck oder einem Vakuum (beispielsweise im Bereich von etwa 27–28 Zoll (689–711 mm)Hg) zum Entfernen von Luft zusammenlaminiert. Bevorzugt werden, wenn Glasplatten als Auftreffschicht und/oder Trägerschicht verwendet werden, sie vor dem Zusammenbauen gewaschen und getrocknet. Ein typischer Glastyp, der hier verwendet werden kann, ist 90 Mils dickes entspanntes Glas von geringem Eisengehalt.
Bei einem repräsentativen Nicht-Autoklaven-Verfahren wird ein Vorpress-Zusammenbau des Laminats in einen Beutel eingegeben, der in der Lage ist, ein Vakuum aufrechtzuerhalten (einen „Vakuumbeutel”), wobei die Luft aus dem Beutel unter Anwendung einer Vakuumlinie oder einer anderen Möglichkeit zum Bilden eines Vakuums in dem Beutel herausgesaugt wird, der Beutel dicht verschlossen während das Vakuum aufrechterhalten wird und der geschlossene Beutel in einen Autoklaven bei einer Temperatur von etwa 120°C bis etwa 180°C, bei einem Druck von etwa 200 psi (15 Bar) etwa 10 bis etwa 50 Minuten lang hineingegeben wird. Bevorzugt wird der Beutel bei einer Temperatur von etwa 120°C bis etwa 160°C 20 bis etwa 45 Minuten oder noch bevorzugter bei einer Temperatur von etwa 135°C bis etwa 160°C 20 bis etwa 40 Minuten lang oder noch bevorzugter bei einer Temperatur von etwa 145°C bis etwa 155°C 25 bis etwa 35 Minuten lang autoklaviert. Ein Vakuumring kann den Vakuumbeutel ersetzen. Ein Typ Vakuumbeutel ist in der US-Patentschrift Nr. 3311517 beschrieben.
Alternativ kann irgendwelche Luft, die innerhalb des Laminatzusammenbaus eingeschlossen ist, durch ein Quetschwalzenverfahren entfernt werden. Beispielsweise kann der Laminatzusammenbau in einem Ofen bei einer Temperatur von etwa 80°C bis etwa 120°C oder bevorzugt bei einer Temperatur zwischen etwa 90°C und etwa 100°C etwa 30 Minuten lang erhitzt werden. Daraufhin wird der erhitzte Laminatzusammenbau durch einen Satz von Quetschwalzen so hindurchgeführt, dass die Luft in den Hohlräumen zwischen den Solarzellen-Außenschichten, der Solarzelle und den Einkapselungsschichten ausgestoßen werden kann, so dass die Kante des Zusammenbaus versiegelt werden kann. Dieses Verfahren kann das endgültige Solarzellenlaminat bereitstellen oder das bereitstellen, was als Vorpress-Zusammenbau bezeichnet wird, je nach den Konstruktionsmaterialien und den genauen angewandten Bedingungen.
Weitere Angaben bezüglich Nicht-Autoklaven-Laminierverfahren sind beispielsweise in den US-Patentschriften Nr. 3234062 , 3852136 , 4341576 , 4385951 , 4398979 , 5536347 , 5853516 , 6342116 und 5415909 , der US-Patentanmeldung Nr. 2004/0182493, der Europäischen Patenschrift Nr. EP 1 235 683 B1 und den PCT-Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. WO 91/01880 und WO 03/057478 A1 zu finden.
Bei einem typischen Autoklavenvorgang wird der Vorpress-Zusammenbau in einen Luftautoklaven eingegeben. Die Temperatur wird auf etwa 120°C bis etwa 160°C oder bevorzugt etwa 135°C bis etwa 160°C erhöht und der Druck auf zwischen etwa 100 und etwa 300 psig oder bevorzugt etwa 200 psig (14,3 bar) erhöht. Diese Bedingungen werden etwa 15 Minuten bis etwa 1 Stunde lang oder bevorzugt etwa 20 bis etwa 50 Minuten lang aufrechterhalten, woraufhin die Luft abgekühlt wird, während keine weitere Luft in den Autoklaven eingegeben wird. Nach etwa 20 Minuten langem Kühlen wird der übermäßige Luftdruck abgelassen und die Solarzellenlaminate aus dem Autoklaven entfernt.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen eines Solarzellenlaminats umfasst: (i) das Bereitstellen eines Zusammenbaus umfassend von oben nach unten: eine Auftreffschicht, eine Vorderplatteneinkapselungsschicht, die die hier offenbarte PVB-Zwischenschichtplatte umfasst, eine Solarzellenschicht, die eine Solarzelle oder mehrere Solarzellen umfasst, die elektronisch miteinander verbunden sein können, eine wahlweise Hinterplatteneinkapselungsschicht, eine Trägerschicht und (ii) das Laminieren des Zusammenbaus unter Bildung des Solarzellenlaminats. Bevorzugt wird das Laminieren durch Aussetzen des Zusammenbaus Hitze gegenüber durchgeführt. Ebenfalls bevorzugt wird das Laminieren durch Aussetzen des Zusammenbaus Hitze und Druck oder Vakuum gegenüber durchgeführt.
PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN DER LAMINATE
Erfindungsgemäße polymere Zwischenschichtplatten stellen Sicherheitsglas und Solarzellenlaminate bereit, die eine Durchdringungsresistenz, wie durch eines oder mehrere von (a) Bestehen des modifizierten EN365 P2A-Tests; (b) ausreichende Glashaftung, wie durch einen Pummelwert von mehr als oder gleich etwa 1 aufgezeigt; oder (c) eine Druckscherfestigkeit von mehr als oder gleich etwa 1000 psi bestimmt, aufweisen. Bevorzugt ist der Pummelwert höher als oder gleich etwa 3,5 und die Druckscherfestigkeit höher als oder gleich etwa 2250 psi
I. MODIFIZIERTER EN 356 P2A-Test
Erfindungsgemäße polymere Zwischenschichtplatten ergeben Laminate, die eine Durchdringungsresistenz aufweisen. Wie hier benutzt, bezieht sich der Begriff „Durchdringungsresistenz” auf die Eigenschaft, das EN 356 P2A-Testprotokoll, wie hier modifiziert, bestanden zu haben. Wie oben besprochen ist EN 356 P2A ein Standardprotokoll zum Prüfen von Glaslaminaten auf Resistenz gegen manuellen Angriff. Es wird allgemein in Europa angewendet.
Floatglas wird im Allgemeinen bei der Konstruktion von Testlaminaten verwendet, die zum EN 356 P2A-Testen eingesetzt werden. Floatglas wird durch Gießen von geschmolzenem Glas auf ein Bett von Zinn hergestellt, was dazu führt, dass das Floatglas eine Zinnseite (T) (d. h. die Glasfläche steht während des Gießens mit dem Zinn in Kontakt) und eine Luftseite (A) (d. h. die Glasfläche steht während des Gießens mit Luft in Kontakt und ist dem Zinn entgegengesetzt) aufweist. Im Stand der Technik wird die Orientierung des Floatglases häufig als TA (d. h. mit der Zinnseite nach oben) oder AT (d. h. mit der Luftseite nach oben) ausgedrückt. Unter Bezugnahme auf 1 wird bei Glaslaminaten, die zwei Schichten von Floatglas 12 mit einer polymeren Zwischenschicht 14 dazwischen enthalten, wie beispielsweise diejenigen, die für den EN 356 P2A-Test verwendet werden, häufig die Orientierung beider Schichten von Floatglas beispielsweise als ATAT (1A), wobei beide Glasschichten mit ihren Zinnseiten 12b nach unten zeigen, oder TATA (1B) ausgedrückt, wobei beide Glasschichten mit ihren Luftseiten 12a nach unten zeigen. Glaslaminatoren, insbesondere Architekturglaslaminatoren, können im Allgemeinen Glasplatten im Laminierungsvorgang nicht drehen oder tun es nicht. Dies führt dazu, dass das hergestellte Glaslaminat eine ATAT-Floatglasorientierung (Zinnseiten nach unten) oder eine TATA-Floatglasorientierung (Zinnseiten nach oben) statt einer anderen Orientierung wie TAAT oder ATTA aufweisen. Daher können im EN 356 P2A-Testprotokoll zwei verschiedene Glaslaminattypen, wie in 1A und 1B gezeigt, eingesetzt werden.
Wie in 1 gezeigt, biegt sich, wenn die Kugel 10 auf das Laminat während des EN 356 P2A-Testens auftrifft, das Laminat und die Oberfläche der untersten Glasplatte (der Kugel entgegengesetzt) bricht im Allgemeinen zuerst. Daher ist es bei der ATAT-Orientierung (1A) die Zinnseite 12b des untersten Glases, die zuerst bricht, während bei der TATA-Orientierung (1B) die Luftseite 12a des unteren Glases zuerst bricht. Es ist im Stand der Technik bekannt, dass die Luftseite 12a von Floatglas viel robuster ist als die Zinnseite von Floatglas. Daher bricht typischerweise das Glaslaminat mit der ATAT-Glasorientierung (1A) leichter als das Glaslaminat mit der TATA-Glasorientierung (1B), wenn es dem EN 356 P2A-Test unterworfen wird. Daher hängt die Wahrscheinlichkeit des Bestehens des EN 356 P2A-Tests, unabhängig von der Identität der polymeren Zwischenschicht, eventuell bis zu einem gewissen Grad von der Orientierung der beiden Floatglasplatten, die in das Laminat eingearbeitet sind, ab.
Das Standard-EN 356 P2A-Testprotokoll erlaubt die willkürliche Orientierung der Glasplatten, das heißt, die Laminate können in einer der beiden oder beiden TATA- und ATAT-Orientierungen getestet werden. Bei der vorliegenden Offenbarung sind die Glasplatten jedoch, wenn der EN 356 P2A-Test durchgeführt wird, mit ihren Zinnseiten nach unten „ATAT” orientiert, um das schwächste Laminat mit dem höchsten Versagenspotential bereitzustellen. Das Erhöhen der Rigorosität des Standards auf diese Weise soll sicherstellen, dass das Protokoll die robusteste Verglasung identifiziert und hervorhebt.
Eine andere Modifizierung des Standard-EN 356 P2A-Testprotokolls, wie hier praktisch ausgeführt, besteht darin, dass zehn (10) Laminatreplikate unter Anwendung des EN 356 P2A-Tests statt der drei (3) Laminatreplikate, die beim Standard erforderlich sind, getestet werden. Dies bietet ein statistisch besseres Testprotokoll und verbessert die Sicherheit, dass die polymere Zwischenschicht die erwünschte Eindringresistenz bietet.
II. HAFTUNGSTESTS
Im Stand der Technik des Verglasen hat es sich erwiesen, dass diejenigen polymeren Zwischenschichten, die eine geringe Glashaftung aufweisen, den EN 356 P2A-Test leichter bestehen. Jedoch erlaubt eine geringe Glashaftung im Allgemeinen, dass Glasscherben herunterregnen und sich auf gerade diejenigen Leute auswirken, die zu beschützen das Sicherheitsglas vorgesehen ist.
Pummelhaftungs-(PH-)Tests sind allgemein bekannt und werden häufig im Stand der Technik des Verglasen angewendet. Siehe z. B. die US-Patentschrift Nr. 5618863 . Im Allgemeinen wird der Pummelhaftungstestwert durch die Menge an Glas bestimmt, die nach einem Standardaufschlag aus dem Glas verlorengeht. Die hier offenbarten polymeren Platten ergeben bevorzugt Laminate, die einen Pummelwert von etwa 1 oder mehr, noch bevorzugter etwa 2 bis etwa 7 oder ebenfalls bevorzugt mehr als oder gleich 3,5 aufweisen.
Der Druckscherfestigkeits-(DSF-)Test ist in der US-Patentschrift Nr. 6599630 beschrieben. Die hier offenbarten polymeren Platten ergeben bevorzugt Laminate, die eine Druckscherfestigkeit von etwa 1000 psi oder mehr, noch bevorzugter etwa 1000 bis etwa 2500 psi oder ebenfalls bevorzugt mehr als oder gleich etwa 2250 psi aufweisen.
Die folgenden Beispiele werden bereitgestellt, um die Erfindung in noch weiteren Einzelheiten zu beschreiben. Diese Beispiele, die einen bevorzugten hier zum Ausführen der Erfindung in Betracht gezogenen Modus vorlegen, sollen die Erfindung veranschaulichen und nicht einschränken.
BEISPIELE
Die Solarzellenverbindungen sind aus den Beispielen unten ausgelassen worden, um die Strukturen klarer zu machen; jedoch können irgendwelche Solarzellenverbindungen, die im Stand der Technik bekannt sind, innerhalb der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
METHODEN
Die folgenden Methoden werden in den unten aufgeführten Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendet.
I. EN 356 P2A-Test:
Die der vorliegenden Erfindung entsprechenden polymeren Platten wurden dem modifizierten EN 356 P2A-Test, wie oben beschrieben, unterworfen. Die Anzahl von Laminaten, die den Test (a) unter der Gesamtzahl von getesteten Laminatreplikaten bestanden, wurde als „a von b” gemeldet.
II. PUMMELHAFTUNGSTEST
Die Pummelhaftung der polymeren Platten wurde durch die in der US-Patentschrift Nr. 5618863 offenbarte Vorgehensweise gemessen. Kurz gesagt wurde ein Teil eines Laminats, das aus zwei äußeren Glasschichten besteht, die durch eine Testzwischenschichtplatte bondiert sind und typischerweise Größen von 15 auf 30 cm aufweisen, dem Pummeltest unterworfen. Zuerst wurde dieser Teil des Laminats 8 Stunden lang bei einer Temperatur von –18°C gekühlt. Er wurde dann in einer Pummeltestmaschine in einem Winkel von 45° zu einem Auflagetisch gehalten. Eine Kraft wurde gleichmäßig über einen Bereich von 10 auf 15 cm der Probe mit einem Flachkopfhammer von 450 g mit einer vorbestimmten Rate aufgebracht, bis das Glas pulverisiert wurde. Sobald das Glas pulverisiert war, wurde das auf die polymere Zwischenschicht geklebt verbleibende Glas mit einer Liste formeller Standards verglichen. Diese Standards umfassen eine Skala von 0 bis 10 und sind wie folgt angegeben: PROZENTSATZ DER OBERFLÄCHE DER POLYMEREN ZWISCHENSCHICHT

Die während des Brechens lose wurde Pummelwert

100 0

95 1

90 2

85 3

60 4

40 5

20 6

10 7

5 8

2 9

0 10
Der Pummeltest wurde auf beiden Oberflächen des laminierten Glases durchgeführt und ein Pummelwert für jede der getesteten Oberflächen aufgezeichnet. Im Allgemeinen wird eine gute Aufschlagleistung bei einer Pummelhaftung von mehr als 5 für jede Oberfläche, z. B. 5/5 erreicht.
III. DRUCKSCHERFESTIGKEIT:
Die Druckscherfestigkeit wurde durch die in der US-Patentschrift Nr. 6599630 beschriebene Methode bestimmt. Spezifisch werden sechs (6) Scherben einer Größe von 1 Zoll auf 1 Zoll (25 mm auf 25 mm) aus einem Laminat herausgesägt, das aus zwei äußeren Schichten einer Dicke von 2,3 mm von entspanntem Floatglas besteht, die durch eine Testzwischenschichtplatte bondiert sind. Die Scherben werden in einem Raum, der auf 23°C ± 2°C und eine relative Feuchte von 50 ± 1% eingestellt ist, eine Stunde lang vor dem Testen konditioniert. Die Druckscherfestigkeit des Scherbens wurde unter Anwendung einer Einspannvorrichtung, wie in 1 der US-Patentschrift Nr. 6599630 gezeigt, bestimmt. Der Scherben wurde auf den Ausschnitt auf der unteren Hälfte der Einspannvorrichtung positioniert und die obere Hälfte wurde dann oben auf den Scherben positioniert. Ein Kreuzkopf wurde mit einer Rate von 0,1 Zoll pro Minute (2,5 mm pro Minute) gesenkt, bis er das obere Stück des Geräts kontaktierte. Während der Kreuzkopf sich noch weiter nach unten bewegte, begann ein Stück Glas der Scherbe mit Bezug auf das andere zu rutschen. Die Druckscherfestigkeit der Scherbe war die Scherbeanspruchung, die erforderlich war, um zu verursachen, dass die Haftung versagte. Die Genauigkeit dieses Tests ist derart, dass eine Standardabweichung typischerweise 6% des Durchschnittsergebnisses von sechs (6) Scherben beträgt.
IV. BEANSPRUCHUNG IM VERGLEICH MIT DER DEHNUNG
Wie oben beschrieben, ist der E50-Wert die Kraft, die erforderlich ist, um eine Platte auf eine Dehnung von 50% zu verformen. Der E50-Wert wird durch die ISO EN 527-Norm, Teil 1–3, bestimmt, mit der Ausnahme, dass die Kraft bei einer Dehnung von 50% gemessen wird. Desgleichen wird der E120-Wert der ISO 527-Standardmethode gemäß bestimmt, mit der Ausnahme, dass die Kraft bei einer Dehnung von 120% gemessen wird. Wiederum werden, falls erforderlich, die gemessenen Werte standardisiert, um die Variationen der Messwerte, die durch verschiedene Querschnittsbereiche der Prüfkörper verursacht werden, zu eliminieren. Des Weiteren wurden, obwohl dies der Standardmethode gemäß nicht erforderlich ist, die Feuchtigkeitsniveaus in den Prüfkörpern durch Äquilibrieren der Prüfkörper bei einer relativen Feuchte von 30% 24 bis 48 Stunden oder bis zu einer Woche lang bei Raumtemperatur (etwa 20 bis etwa 25°C) reguliert.
V. LAMINIERUNGSVERFAHREN 1:
Die unten beschriebenen Laminatschichten wurden aufgestapelt (aufgelegt), um die in den Beispielen beschriebenen Vorlaminatgebilde zu bilden. Bei dem Laminat, das eine Folienschicht als Auftreff- oder Trägerschicht enthält, wird eine Deckglasplatte über die Folienschicht gelegt. Das Vorlaminatgebilde wird dann in einen Vakuumbeutel gegeben, der Vakuumbeutel wird dicht verschlossen und ein Vakuum wird angelegt, um die Luft aus dem Vakuumbeutel zu entfernen. Der Beutel wird in einen Ofen gegeben und der Vakuumbeutel wird 30 Minuten lang bei 135°C erhitzt, während das Aufbringen von Vakuum auf den Vakuumbeutel fortgesetzt wird. Der Vakuumbeutel wird dann aus dem Ofen entfernt und man lässt ihn auf Raumtemperatur (25 ± 5°C) abkühlen. Das Laminat wird dann aus dem Vakuumbeutel entfernt, nachdem das Anlegen von Vakuum abgesetzt worden ist.
VI. LAMINIERUNGSVERFAHREN 2:
Die unten beschriebenen Laminatschichten wurden aufgestapelt (aufgelegt), um die in den Beispielen beschriebenen Vorlaminatgebilde zu bilden. Bei dem Laminat, das eine Folienschicht als Auftreff- oder Trägerschicht enthält, wird eine Deckglasplatte über die Folienschicht gelegt. Das Vorlaminatgebilde wird dann in einen Vakuumbeutel gegeben, der Vakuumbeutel wird dicht verschlossen und ein Vakuum wird angelegt, um die Luft aus dem Vakuumbeutel zu entfernen. Der Beutel wird in einen Ofen eingegeben und 30 Minuten lang auf 90–100°C erhitzt, um irgendwelche Luft, die zwischen dem Zusammenbau enthalten ist, zu entfernen. Der Vorpress-Zusammenbau wird dann 30 Minuten lang bei 135°C dem Autoklavieren in einem Autoklaven bei einem Druck von 200 psig (14,3 bar), wie oben beschrieben, unterworfen. Die Luft wird dann abgekühlt, während keine weitere Luft in den Autoklaven eingegeben wird. Nach 20 Minuten langem Kühlen, wenn die Lufttemperatur weniger als etwa 50°C erreicht, wird der Überdruck abgelassen und das Laminat aus dem Autoklaven entfernt.
BEISPIELE 1 UND 2 UND VERGLEICHSBEISPIELE CE1-7

Die E50-Werte der unten in Tabelle 1 beschriebenen PVB-Platten wurden gemessen. Floatglas/PVB-Platte/Floatglaslaminate, bei denen diese PVB-Platten verwendet wurden, wurden durch ein Standard-Autoklaven-Verfahren, das dem Laminierungsverfahren 2 oben ähnlich ist, hergestellt. Die DSF-Werte der Laminate wurden gemessen und die Laminate wurden auch dem oben beschriebenen modifizierten P2A-Test unterworfen. Die Ergebnisse dieser drei Messungen sind unten in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1

Beispiel	PVB-Platte	Pummel	DSF (psi)	P2A-Test	E50-Wert (psi)	E120-Wert (N/mm²)
CE 1	PVB(a)	5,1/5,3	1989	Nein, 0 von 5
CE 2	PVB(b)	1,0/1,5	1475	Nein, 9 von 10
CE 3	PVB(c)	3,3/3,0	1704	Ja, 9 von 9	210
CE 4	PVB(d)	5,5/5,8	2243	Nein, 8 von 9	253
CE 5	PVB(e)	2,5/3,0	2186	Ja, 10 von 10
CE 6	PVB(f)	5,0/5,0	157	Nein, 0 von 5
CE 7	PVB(g)	3,5	2195	Ja, 10 von 10
CE 8	PVB(g1)			Nicht gut		4,9
CE 9	PVB(g2)			Nicht gut		6,0
1	PVB(h)	3,8/4,1	2408	Ja, 10 von 10	490
2	PVB(i)	3,8/3,8	2698	Ja, 10 von 10	315
3	PVB(j)	4,0	2408	Ja, 10/10		13,19
4	PVB(k)			Gut		11,5
5	PVB(l)			Gut		10,5
6	PVB(m)			Gut		8,7

Anmerkungen zur Tabelle 1:
PVB(a) war eine weichgemachte Poly(vinylbutyral)-Platte, die 26,5 Gew.-% Triethylenglykoldi-2-ethylhexanoat-Weichmacher umfasste. Die PVB-Platte hatte eine durchschnittliche Dicke von 30 Mils (0,76 mm).
PVB(b) war eine weichgemachte Poly(vinylbutyral)-Platte, die 26,4 Gew.-% Triethylenglykoldi-2-ethylhexanoat-Weichmacher umfasste. Die PVB-Platte hatte eine durchschnittliche Dicke von 29,9 Mils (0,76 mm) und ein Feuchtigkeitsniveau von 0,425 Gew.-%.
PVB(c) war eine SAFLEX RC41-Poly(vinylbutyral)-Platte (ein Produkt von Solutia Company). Die PVB-Platte hatte eine durchschnittliche Dicke von 29,2 Mils (0,742 mm) und ein Feuchtigkeitsniveau von 0,35 Gew.-%.
PVB(d) war eine weichgemachte Poly(vinylbutyral)-Platte, die 26,7 Gew.-% Triethylenglykoldi-2-ethylhexanoat-Weichmacher umfasste. Die PVB-Platte hatte eine durchschnittliche Dicke von 28,2 Mils (0,715 mm) und ein Feuchtigkeitsniveau von 0,43 Gew.-%.
PVB(e) war eine weichgemachte Poly(vinylbutyral)-Platte, die 24,5 Gew.-% Triethylenglykoldi-2-ethylhexanoat-Weichmacher umfasste. Die PVB-Platte hatte eine durchschnittliche Dicke von 28,7 Mils (0,728 mm), ein Magnesiumniveau von 38 ppm und ein Feuchtigkeitsniveau von 0,43 Gew.-%.
PVB(f) war eine weichgemachte Poly(vinylbutyral)-Platte, die 31,7 Gew.-% Triethylenglykoldi-n-heptanoat-Weichmacher umfasste. Die PVB-Platte hatte eine durchschnittliche Dicke von 30 Mils (0,76 mm).
PVB(g) war eine TROPLAS HT MV-FR-Platte (ein Produkt der Troplast-Sekisui Corporation). Die PVB-Platte hatte eine durchschnittliche Dicke von 29,7 Mils (0,75 mm). Diese Platte war optisch gesehen weniger steif als die Platte der Beispiele 1 und 2.
PVB(g1) war eine Platte von S-LEC RZ10, von Sekisui Chemical Company, Ltd., Osaka, Japan, erhältlich.
PVB(g2) war eine Platte von SAFLEX WC.
PVB(h) war eine weichgemachte Poly(vinylbutyral)-Platte, die 24,6 Gew.-% Triethylenglykoldi-2-ethylhexanoat-Weichmacher umfasste. Die PVB-Platte hatte eine durchschnittliche Dicke von 28,7 Mils (0,728 mm) und ein Magnesiumniveau von 38 ppm.
PVB(i) war eine weichgemachte Poly(vinylbutyral)-Platte, die 24,5 Gew.-% Triethylenglykoldi-2-ethylhexanoat-Weichmacher umfasste. Die PVB-Platte hatte eine durchschnittliche Dicke von 28,8 Mils (0,731 mm), ein Magnesiumniveau von 28 ppm und ein Feuchtigkeitsniveau von 0,46 Gew.-%.
PVB(j) war eine weichgemachte Poly(vinylbutyral)-Platte, die 32,7% PLA und ein Feuchtigkeitsniveau von 0,44% aufwies.
PVB(k) war eine zweite weichgemachte Poly(vinylbutyral)-Platte, die 32,7% PLA umfasste.
PVB(l) war eine weichgemachte Platte von „durchsichtigem weißem” Poly(vinylbutyral), das eine Dicke von 15 Mils (0,38 mm) aufweist.
PVB(m) war eine weichgemachte Platte von „durchsichtigem weißem” Poly(vinylbutyral), das eine Dicke von 30 Mils (0,76 mm) aufweist.
BEISPIELE 3–16
Die in Tabelle 2 unten beschriebenen Solarzellenlaminatgebilde einer Größe von 12 Zoll auf 12 Zoll werden zusammengebaut und durch das oben beschriebene Laminierungsverfahren 1 laminiert. Die Schichten 1 und 2 bilden die Auftreffschicht des Solarzellenlaminats und die Schichten 4 und 5 bilden die Trägerschicht des Solarzellenlaminats. Die Strukturen der Solarzellen der Beispiele 3 bis 16 sind ebenfalls in Tabelle 2 unten aufgeführt.
BEISPIELE 17–30

Die Beispiele 17 bis 30 besitzen Strukturen, die denjenigen der Beispiele 3 bis 16, wie in der Tabelle 2 unten aufgeführt, identisch sind. Sie werden zusammengebaut und dem Laminierungsverfahren 2 oben entsprechend laminiert. Tabelle 2 Solarzellenlaminat-Strukturen

Beispiel	Schicht 1	Schicht 2	Schicht 3	Schicht 4	Schicht 5
3, 17	Glas 1	PVB(h)	Solarzelle 1	PVB(h)	Glas 1
4, 18	Glas 2	PVB(i)	Solarzelle 2	PVB(i)	Glas 2
5, 19	Glas 1	PVB(m)	Solarzelle 3	PVB(m)	Glas 2
6, 20	Glas 1	PVB(n)	Solarzelle 4	PVB(n)	Glas 2
7, 21	FPF	PVB(n)	Solarzelle 1	PVB(n)	FPF
8, 22	Glas 1	PVB(h)	Solarzelle 1	Ionomer 1	Glas 3
9, 23	FPF	PVB(i)	Solarzelle 4	EBA	AL
10, 24	Glas 1	PVB(h)	Solarzelle 1	ACR	AL
11, 25	Glas 2	Ionomer 2	Solarzelle 4	PVB(i)	AL
12, 26	FPF	PVB(h)	Solarzelle 1	PVB(A)	Glas 2
13, 27	FPF	PVB(i)	Solarzelle 4	EMA	FPF
14, 28	Glas 1	PVB(m)	Solarzelle 1	PVB(m)	AL
15, 29	Glas 1	PVB(h)	Solarzelle 2	EVA	Glas 1
16, 30	Glas 2	PVB(i)	Solarzelle 1	PVB	Glas 2

Anmerkungen für Tabelle 2:
ACR ist eine 20 Mils (0,51 mm) dicke geprägte Platte von Poly(ethylen-co-methacrylsäure), die 15 Gew.-% polymerisierte Reste von Methacrylsäure umfasst und einen MI von 5,0 g/10 Minuten (190°C, ISO 1133, ASTM D1238) aufweist.
AL ist eine Aluminiumplatte (3,2 mm dick), nämlich 5052, die mit 2,5 Gew.-% Magnesium legiert ist und der Amerikanischen Bundesspezifikation QQ-A-250/8 und ASTM B209 entspricht.
EBA ist eine formulierte Zusammensetzung auf der Basis von Poly(ethylen-co-butylacrylat), die 20 Gew.-% polymerisierte Reste von Butylacrylat, auf das Gewicht des gesamten Copolymers bezogen, aufweist, in Form einer 20 Mils (0,51 mm) dicken Platte.
EMA ist eine formulierte Zusammensetzung auf der Basis von Poly(ethylen-co-methylacrylat), die 20 Gew.-% polymerisierte Reste von Methylacrylat, auf das Gewicht des gesamten Copolymers bezogen, aufweist, in Form einer 20 Mils (0,51 mm) dicken Platte.
EVA ist SC50B, von dem glaubt, dass es eine formulierte Zusammensetzung auf der Basis von Poly(Ethylen-co-vinylacetat) ist, in Form einer 20 Mils (0,51 mm) dicken Platte (ein Produkt der Hi-Sheet Corporation, früher Mitsui Chemicals Fabro, Inc.).
FPF ist eine Corona-oberflächenbehandelte Tedlar^®-PVF-Folie (1,5 Mils (0,038 mm) dick), ein Produkt der DuPont Corporation.
Glas ist Starphire^®-Glas von PPG Corporation.
Glas2 ist eine klare entspannte Floatspiegelglasschicht (2,5 mm dick).
Glas3 ist ein Solex^®-Solarkontrollglas (3,0 mm dick).
Ionomer 1 ist eine 90 Mils (2,25 mm) dicke geprägte Platte von Poly(ethylen-co-methacrylsäure), die 18 Gew.-% polymerisierte Reste von Methacrylsäure umfasst, die 30% mit Zinkion neutralisiert worden ist, und einen MI von 1 g/10 Minuten (190°C, ISO 1133, ASTM D1238) aufweist. Das Ionomer 1 wird aus einer Poly(ethylen-co-methacrylsäure) mit einem MI von 60 g/10 Minuten hergestellt.
Ionomer 2 ist eine 20 Mils (0,51 mm) dicke geprägte Platte von Poly(ethylen-co-methacrylsäure), die 22 Gew.-% polymerisierte Reste von Methacrylsäure umfasst, die 26% mit Zinkion neutralisiert worden ist, und einen MI von 0,75 g/10 Minuten (190°C, ISO 1133, ASTM D1238) aufweist. Das Ionomer 2 wird aus einer Poly(ethylen-co-methacrylsäure) mit einem MI von 60 g/10 Minuten hergestellt.
PVB ist B51V, von dem glaubt, dass es eine formulierte Zusammensetzung auf der Basis von Poly(vinylbutyral) ist, in Form einer 20 Mils (0,51 mm) dicken Platte (ein Produkt der DuPont Corporation).
PVB(A) ist eine akustische Poly(vinylbutyral)-Platte, die 100 Teile auf hundert (pph) Poly(vinylbutyral) mit einer Hydroxylzahl von 15 umfasst und mit 48,5 pph Tetraethylenglykoldiheptanoat-Weichmacher weichgemacht ist, auf ähnliche Weise hergestellt wie diejenigen, die in der PCT-Patentanmeldung Nr. WO 2004/039581 offenbart sind.
PVB(m) ist eine 20 Mils (0,51 mm) dicke Poly(vinylbutyral)-Platte, die aus derselben Zusammensetzung, die oben für PVB(h) angegeben ist, hergestellt ist.
PVB(n) ist eine 15 Mils (0,38 mm) dicke Poly(vinylbutyral)-Platte, die aus derselben Zusammensetzung, die oben für PVB(i) angegeben ist, hergestellt ist.
Die Solarzelle 1 ist eine 10 Zoll auf 10 Zoll große photovoltaische Vorrichtung aus amorphem Silicium, die ein Edelstahlsubstrat (125 Mikrometer dick) mit einer Halbleiterschicht aus amorphem Silicium ( US-Patentschrift Nr. 6093581 , Beispiel 1) umfasst.
Die Solarzelle 2 ist eine 10 Zoll auf 10 Zoll große photovoltaische Kupfer-Indium-Diselenid-(CIS-)Vorrichtung ( US-Patentschrift Nr. 6353042 , Spalte 6, Zeile 19).
Die Solarzelle 3 ist eine 10 Zoll auf 10 Zoll große photovoltaische Cadmiumtellurid-(CdTe-)Vorrichtung ( US-Patentschrift Nr. 6353042 , Spalte 6, Zeile 49)
Die Solarzelle 4 ist eine Siliciumsolarzelle, die aus einem 10 Zoll auf 10 Zoll großen polykristallinen EFG-gezüchteten Wafer hergestellt ist ( US-Patentschrift Nr. 6660930 , Spalte 7, Zeile 61).
Während gewisse der bevorzugten, der vorliegenden Erfindung entsprechende Ausführungsformen beschrieben und oben spezifisch als Beispiele aufgeführt worden sind, ist es nicht die Absicht, dass die Erfindung auf derartige Ausführungsformen beschränkt ist. Verschiedene Modifikationen können durchgeführt werden, ohne vom Umfang und Geiste der vorliegenden Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen aufgeführt ist, abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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ASTM D1238 [0146]

Claims

Zwischenschichtplatte umfassend eine Poly(vinylbutyral)-Zusammensetzung, wobei die Zwischenschichtplatte einen E120-Wert von etwa 8 bis etwa 15 N/mm² aufweist; und wobei die Zwischenschichtplatte des Weiteren Glaslaminate bereitstellt, die den EN 356 P2A-Test bestehen.
Zwischenschichtplatte umfassend eine Poly(vinylbutyral)-Zusammensetzung, die etwa 20 bis etwa 26 Gew.-% Triethylenglykoldi-2-ethylhexanoat-Weichmacher enthält, wobei a) die Zwischenschichtplatte einen Pummelwert gleich oder von mehr als etwa 1 und eine Druckscherfestigkeit von mehr als oder gleich etwa 1000 psi aufweist und b) die Zwischenschichtplatte Glaslaminate bereitstellt, die den EN 356 P2A-Test bestehen; und die wahlweise des Weiteren eine oder mehrere Charakteristiken aufweist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Druckscherfestigkeit von etwa 1000 bis etwa 2500 psi; einem Pummelwert von etwa 2 bis etwa 7; einem E50-Wert von mehr als oder gleich 300 psi; einem E120-Wert von etwa 8 bis etwa 15 N/mm²; und einer Dicke von etwa 20 bis etwa 45 Mils.
Glaslaminat umfassend mindestens eine Schicht aus einer steifen Platte und mindestens eine Schicht aus der Zwischenschichtplatte nach Anspruch 2, wobei wahlweise die mindestens eine steife Platte in direktem Kontakt mit der mindestens einen Zwischenschichtplatte nach Anspruch 2 steht oder wahlweise zwei Schichten steifer Platten umfasst, die aus Glas bestehen, wobei die mindestens eine Zwischenschichtplatte nach Anspruch 2 zwischen die Glasplatten laminiert ist.
Solarzellenlaminat umfassend mindestens eine Einkapselungsschicht und eine Solarzellenschicht die eine Solarzelle oder mehrere Solarzellen umfasst, die elektronisch miteinander verbunden sein können, wobei die mindestens eine Einkapselungsschicht aus der Zwischenschichtplatte nach Anspruch 2 gebildet und an die Solarzellenschicht laminiert ist.
Solarzellenlaminat nach Anspruch 4, des Weiteren eine zweite Einkapselungsschicht umfassend, die an eine der mindestens einen Einkapselungsschicht entgegengesetzte Seite der Solarzelle laminiert ist, wobei die zweite Einkapselungsschicht eine Zusammensetzung, die Poly(vinylbutyral) umfasst, das einen E120-Wert von etwa 8 bis etwa 15 N/mm² aufweist, oder eine Zusammensetzung umfasst, die ein Material umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ionomeren, Poly(ethylen-co-vinylacetat), akustischem Poly(vinylacetal), akustischem Poly(vinylbutyral), Poly(vinylbutyral), thermoplastischem Polyurethan, Polyvinylchlorid, durch Metallocen katalysierten linearen Polyethylenen niedriger Dichte, Polyolefinblockelastomeren, Ethylenacrylatester-Copolymeren, Säurecopolymeren, Siliconelastomeren und Epoxidharzen.
Solarzellenlaminat nach Anspruch 4, wobei die mindestens eine Einkapselungsschicht auf die lichtempfangende Seite der Solarzellenschicht laminiert ist; oder des Weiteren eine Auftreffschicht als äußere Schicht des Laminats auf der lichtempfangenden Seite der Solarzellenschicht umfassend, wobei die Auftreffschicht aus einem lichtdurchlässigen Material hergestellt ist, wobei das lichtdurchlässige Material wahlweise aus der Gruppe ausgewählt ist bestehend aus Glas und Fluorpolymeren; oder des Weiteren eine Trägerschicht als äußere Schicht des Laminats auf der Seite des Solarzellenlaminats, die der lichtempfangenden Seite entgegengesetzt liegt, umfassend, wobei die Trägerschicht wahlweise aus einer Platte oder Folie hergestellt ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glas, Kunststoffplatten oder -folien und Metallplatten oder -folien; oder wobei die Solarzellen aus der Gruppe ausgewählt sind bestehend aus multikristallinen Solarzellen, Dünnschichtsolarzellen, Verbindungshalbleiter-Solarzellen und aus amorphem Silicium bestehenden Solarzellen.
Solarzellenlaminat bestehend im Wesentlichen aus, von oben nach unten: (i) einer Auftreffschicht, die aus lichtdurchlässigem Material gebildet ist, die auf (ii) eine Vorderplatten-Einkapselungsschicht laminiert ist, die die polymere Zwischenschichtplatte nach Anspruch 2 umfasst, die auf (iii) eine Solarzellenschicht laminiert ist umfassend eine oder mehrere elektronisch miteinander verbundene Solarzellen, die auf (iv) eine wahlweise Hinterplatteneinkapselungsschicht laminiert sind, die auf (v) eine Trägerschicht laminiert ist.
Solarzellenlaminat, herstellbar nach einem Verfahren umfassend: (i) das Bereitstellen eines Zusammenbaus umfassend von oben nach unten eine Auftreffschicht, eine Vorderplatteneinkapselungsschicht umfassend die Zwischenschichtplatte nach Anspruch 2, eine Solarzellenschicht umfassend eine Solarzelle oder mehrere Solarzellen, die elektronisch miteinander verbunden sein können, eine wahlweise Hinterplatteneinkapselungsschicht und eine Trägerschicht und (ii) das Laminieren des Zusammenbaus unter Bildung des Solarzellenlaminats; wobei der Schritt (ii) des Laminierens wahlweise durch Aussetzen des Zusammenbaus Hitze gegenüber durchgeführt wird; oder wobei der Schritt (ii) des Laminierens wahlweise durch Aussetzen des Zusammenbaus Hitze und einem oder beiden von Druck und Vakuum gegenüber durchgeführt wird.
Glaslaminat oder Solarzellenlaminat, das eine überlegene Durchdringungsresistenz aufweist, herstellbar nach einer Methode umfassend die folgenden Schritte: a) das Auswählen einer Zwischenschichtplatte umfassend eine Poly(vinylbutyral)-Zusammensetzung, wobei die Poly(vinylbutyral)-Zusammensetzung einen E120-Wert von etwa 8 bis etwa 15 N/mm², der Norm ISO EN 527, Teil 1–3 gemäß, bei einem Dehnungswert von 120% gemessen, und wahlweise normalisiert, um Variationen im E120-Wert zu eliminieren, die aus verschiedenen Querschnittbereichen einzelner Prüfkörper herrühren, aufweist; b) das Bilden eines Glaslaminats oder eines Solarzellenlaminats durch Laminieren der Zwischenschichtplatte an mindestens eine Glasplatte; und c) das Durchführen eines EN 356 P2A-Tests, um die Resistenz des Glaslaminats oder des Solarzellenlaminats gegen Durchdringung zu messen.