JP2010162719A - フッ素系樹脂フィルムの押出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールの裏面保護シートに用いる、耐候性フッ素系樹脂フィルムを成形する際に、巻ズレやフレアの発生の抑制されたフィルムを成形すること。
【解決手段】
フッ素系樹脂を押出機にて溶融しＴダイを通してフィルム状に押出して、複数の冷却ロールを有する引取機にて冷却しながらロール状に巻取機にて巻き取る際の静電気除去において、該フィルムの帯電位を−１〜−１０ｋｖとし、巻取張力を５〜３０Ｎ／ｍの範囲に調整して巻き取ることにより、巻ズレおよび前記フレアの発生を著しく抑制したフィルム成形する。上記フィルムを用いて太陽電池モジュールの裏面保護シートを作成する。
【選択図】なし

Description

本発明は、押出成形により製膜された長尺のフッ素系樹脂フィルムをロール状に巻取る方法に関するもので、特に太陽電池モジュール裏面保護シート用として好適なフッ素系樹脂フィルムの成形に関する。

フッ素系樹脂フィルムはその優れた耐候性、耐熱性、耐汚染性、耐薬品性、耐溶剤性等の特徴から、長期耐久性を求められる分野に幅広く使用されている。特にフッ化ビニリデン系樹脂からなるフィルムは薄膜化によるコストメリットを活かし、各種表面保護材料として従来より建築物の内外装用部材等や耐薬品、耐有機溶剤性が求められる容器表面材、太陽電池の表裏面材、燃料電池部材等に広く用いられてきた。更に近年太陽電池モジュールの大幅な需要増加にともなって、その耐侯性に優れていることから裏面保護シート用のフィルムとして広く使用されるようになってきている（特許文献１および２）。

これらのフィルムは、通常原料樹脂を押出機にて溶融しＴダイを通してフィルム状に押出して、複数の冷却ロールを有する引取機にて冷却しながらロール状に巻取機にて巻取ることによって製造される。このフィルムの引取の工程での静電気の蓄積を抑制するため、例えば各引取ロールに除電装置を設置して、発生した静電気を除電することが行われる。一方で、これらのフッ素系の樹脂フィルムは、フィルム間の表面の滑り性が高いため、前記のフィルムの巻取の際に所謂「巻ズレ」が起こりやすく、これらのフィルムを製造する上で、それに対する対策が重要である。一般にフィルムの巻ズレを防止する為に、巻取張力を高めることが考えられるが（特許文献３）、巻取張力を高めると、ロール状に巻取られたフィルムを保管している間にフィルムの収縮が起こりロールに皺が入る「フレア」と呼ばれている不良現象を生じる傾向がある。このフッ素系樹脂フィルムは、ポリエステル等のフィルムと貼り合せて前記の裏面保護シートとして用いるのが一般的であり、このようなフレアがあると貼り合わせの工程で皺になってしまい良好な積層フィルムが得られなくなる。従って、前記のように耐候性等の材料特性が優れていると同時に、巻ズレやフレアの発生の抑制されたフィルムを成形することが求められていた。

特開２００６−１９３５５６号公報 特開２００８−０８１５５２号公報 特開２００６−１１７４３４号公報

本発明は、太陽電池モジュールの裏面保護シートに用いる、耐候性フッ素系樹脂フィルムをフィルム成形する際に、巻ズレやフレアの発生の抑制されたフィルムを成形すること、そして耐候性、耐汚染性等の優れたフィルムを得ることを課題とする。

本発明者等は、前記課題を解決するためフッ素系樹脂フィルムの成形方法について鋭意検討した結果、フッ素系樹脂を押出機にて溶融しＴダイを通してフィルム状に押出して、複数の冷却ロールを有する引取機にて冷却しながらロール状に巻取機にて巻取る際の静電気除去において、該フィルムが保有する静電気の帯電位を特定範囲内に調整、かつ特定の巻取張力で巻取ることにより、巻ズレおよび前記フレアの発生を著しく抑制したフィルム成形ができることを見出し本発明に至った。
即ち本発明は、フッ素系樹脂フィルムの巻取時に、巻取られたロール状フィルムの静電気による帯電位を−１〜−１０ｋｖとし、巻取張力を５〜３０Ｎ／ｍの範囲に調整して巻取ることを特徴とするフッ素系フィルムの押出成形方法である。前記フッ素系樹脂フィルムが、アクリル系樹脂を含有しポリフッ化ビニリデン樹脂を主成分とするフッ素系樹脂組成物の場合に有効であり、更にポリフッ化ビニリデン樹脂が５０〜９５質量部、ポリメチルメタアクリレート樹脂５〜５０質量部含有する組成物である場合に特に好ましい。
一方で本発明は前記の方法で製造したフッ素系樹脂フィルム、該フィルムを用いた太陽電池用裏面保護シート、および該太陽電池モジュール裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールを包含する。

本発明の方法によってフィルムを製造することによって、巻ズレやフレアの発生の抑制されたフィルムを成形することができ、ポリエチレン系等の他のフィルムとの積層が容易であり、このフィルムは耐候性、耐汚染性等の優れているので、太陽電池モジュールの裏面保護シート用として好適に用いることができる。

以下本発明を詳細に説明する。
本発明において用いるフッ素系樹脂は、フィルムの押出成形が可能なフッ素系樹脂であれば特に限定されるものではないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、４−フッ化エチレン−パークロロアルコキシ共重合体（ＰＦＡ）、４−フッ化エチレン−６−フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、２−エチレン−４−フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリ３−フッ化塩化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素系樹脂フィルムが好適である。又本発明でいうＰＶＤＦとは、フッ化ビニリデン単量体を主成分とするものであって、例えば一部にフッ化ビニル、四フッ化エチレン、三フッ化塩化エチレン、六フッ化プロピレン等のフッ素化されたビニル化合物や、スチレン、エチレン、ブタジエン、及びプロピレン等の公知のビニル単量体を含有するものも含む。このＰＶＤＦは本発明においては、フィルム加工性の観点からこのＰＶＤＦを主成分としてアクリル系樹脂を含有した樹脂を用いることが好ましい。更にＰＶＤＦを５０〜９５質量％、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を５〜５０質量％含有する樹脂組成物からなるフィルムは、フィルム加工性がより優れており、耐侯性、耐汚染性、接着性等を有したフィルムが得られることから、特に好ましい。

本発明でいうＰＭＭＡ樹脂は、メタクリル酸メチル単独重合体のほか、メタクリル酸メチル単量体を構成単位として５０モル％以上とアクリル酸エステル、あるいはメタクリル酸メチル以外のメタクリル酸エステルを５０モル％未満含有する共重合、さらにこれら重合体の２種以上の混合物などを例示することができる。上記アクリル酸エステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチルなどを、またメタクリル酸メチル以外のメタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピルなどを例示することができる。なお、共重合体としはランダムコポリマーに限られず、例えばグラフトコポリマー等も用いられ、アクリル系飽和架橋ゴムにメチルメタクリレートを主とするモノマーをグラフト重合したものも好ましく用いられる。

本発明において成形されるフィルムには、使用される用途で必要に応じて、前記の樹脂成分に加えて顔料、紫外線吸収剤、安定化剤、分散剤、酸化防止剤、艶消し剤、界面活性剤、帯電防止剤、シリカ、アルミナといった充填材、フッ素系表面改質剤及び加工助剤等の各種添加剤をそれらの分散性が損なわれない範囲に置いて添加する事も可能である。

本発明において成形されるフィルムは、単層のフッ素系樹脂からなるフィルムであってもよいし、多層構成のフッ素構成のフィルムであってもよい。一例としては特許第２６１８４３１号に記載されているような、ＰＶＤＦとＰＭＭＡで構成される樹脂組成物で、表面層がＰＶＤＦを９５〜５０重量部、ＰＭＭＡを５〜５０重量部含有する樹脂組成物で、裏面層がＰＭＭＡを９５〜５重量部、ＰＶＤＦを５〜９５重量部含有する樹脂組成物からなる多層シート等が上げられる。そしてフィルムの厚みは、本発明の課題からして、単層フィルムであっても多層フィルムであっても、５〜５０μｍの範囲が一般的である。

本発明においてフィルムの成形は、一般的なＴダイ法によるフィルムの溶融押出成形法によって行われる。原料樹脂に前記の各種添加剤を混入する方法としては、樹脂と添加剤をあらかじめ混合しておき、例えば図１に示すように一般に使用される押出機１を使用して溶融混練する方法が採用できる。また分散性を向上させるため好適に用いられる方法として、高混練タイプの２軸押出機を使用する方法や高速回転型ミキサ−を用い高温下であらかじめプレミキシング後単軸押出機にて溶融混練する方法の採用により、表面状態の優れたフィルムを得ることができる。
溶融状態でＴダイ２から押し出されたフィルムは、まず冷却ロール３間で挟持され冷却固化され、その後は一般的な押出成形と同様に必要に応じて複数の冷却ロールを通して一定速度で引き取られた後に巻取機にてロール状に巻取られる（ロール状フィルム６）。
このようにこのフィルムの引取る際に冷却ロールとの摩擦等によりフィルムには多量の静電気が蓄積する。その静電気の帯電を抑制するため、例えば図１に示すように冷却ロール間に複数の除電装置を設置して、発生した静電気を除電することが行われる。

本発明者等は、巻取ったフィルムのロールの静電気の帯電位を−１〜−１０ｋｖになるように、除電装置（１１〜１５）による除電量を調整し、かつ巻取張力を５〜３０Ｎ／ｍの範囲に調整すると、ロールの巻ズレが抑制されかつ経時的に前記のフレアの発生が抑制されることを見出し本発明に至った。

本発明においてフィルムのロールの帯電位とは、市販のデジタル静電電位測定器を用いて、巻取られたフィルムの表面から１００ｍｍ離れた位置に電極を配置して電位を測定した値である。
この帯電位の絶対値が−１ｋｖより小さい（より０に近い）と巻ズレが発生する。帯電位が−１０ｋｖよりマイナス側に大きいと静電気が放電することでフィルム表面に放電跡が出来る。この帯電位を調整するには、帯電位を計測しながらその値が−１〜−１０ｋｖの範囲からはずれないよう除電装置のスイッチをオン・オフすることによって調整することができる。一方で巻き張力を上記範囲で巻き取ることでフレアの発生を防止することができる。巻き張力が５Ｎ／ｍ未満では緩く巻かれるので巻き崩れが発生する。巻き張力が３０Ｎ／ｍを超えると強く巻かれるため、巻かれた後に当該フィルムは自然収縮が起こり、時間の経過に伴ってフィルムの厚薄によりフレアが発生する。

本発明において成形されるフィルムの厚みは特に制限はないが、フィルムの引取りおよび巻取り工程の作業性の観点から、好ましくは５〜１００μｍ、より好ましくは１０〜８０μｍ、更に好ましくは２０〜５０μｍである。

太陽電池モジュールは、一般に太陽電池素子がＥＶＡ樹脂で封止されているが、本発明のフッ素系樹脂フィルムはＥＶＡ樹脂との密着性に劣り、その密着性を経時的に維持することができないので、太陽電池モジュール裏面保護シートに用いるには、例えばＥＶＡ樹脂と密着性の良好なポリエチレン樹脂等をフッ素系樹脂フィルムにドライラミネート法等の一般的な方法で積層して、その積層シートを裏面保護シートとして用いることができる。例えばこの積層フィルムのポリエチレン系樹脂側を太陽電池素子を封止しているＥＶＡ樹脂に熱プレスすることによって、太陽電池用モジュールに装着することができる。

ＰＶＤＦ樹脂（アルケマ社製カイナー７４０）とＰＭＭＡ樹脂（三菱レーヨン社製ＨＢＳ０００）を８０／２０になるように混合し、スクリュー口径が６５ｍｍの単軸押出機で２５０℃に加熱し、幅１０５０mmのＴダイスから溶融押出し、図１に示すロールを通過させながら２０ｍ／ｍｉｎの速度で厚さ３０μｍのフィルムを巻き取った。また、各冷却ロール間に５本の除電装置（春日電機（株）製 高圧電源内臓型直流除電器 ＡＰＫＦ−１０５０ＢＨ）を配置させた。 除電装置のスイッチを入り切りすることで表１の帯電位になるように調整した。帯電位はフィルムが巻き取られた場所で測定した。
（巻取張力）
巻取軸の手前の張力検出ロールにロードセルを設置して、巻取軸のトルクを調整することで行った。
（静電気の帯電位）
帯電位はデジタル静電電位測定器（商品名「ＫＳＤ−０１０２」／春日電機（株）製）により、巻取られたフィルムの表面から１００ｍｍ離れた位置に測定電極を設置して測定した。
（巻ズレ量）
フィルムを２０００ｍ巻き取ったときに端面の凹凸を測定し、最大量と最小量の差を巻ズレ量とした。
（フレア）
巻き取ったフィルムを５０ｍ繰り出し、フレアの状況を表２のいずれかにあてはまるか観察した。

本発明の押出成形工程の概念図

１ 押出機
２ Ｔダイ
３ 冷却ロール
４ 圧力検知器
５ 張力検出ロール
６ ロール状フィルム
１１．１２．１３．１４．１５ 除電装置

Claims (6)

1. フッ素系樹脂フィルムの巻取時に、巻取られたロール状フィルムの静電気の帯電位が−１〜−１０ｋｖとなるように除電量を調整し、巻取張力を５〜３０Ｎ／ｍの範囲に調整して巻取ることを特徴とするフッ素系フィルムの押出成形方法。
2. 前記フッ素系樹脂フィルムが、アクリル系樹脂を含有しポリフッ化ビニリデン樹脂を主成分とするフッ素系樹脂組成物である請求項１に記載のフッ素系樹脂フィルムの押出成形方法。
3. 前記フッ素系樹脂組成物が、ポリフッ化ビニリデン樹脂が５０〜９５質量部、ポリメチルメタアクリレート樹脂５〜５０質量部含有する組成物である請求項２に記載のフッ素系樹脂フィルムの押出成形方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の押出成形方法で製造したフッ素系樹脂フィルム。
5. 請求項４のフィルムを用いた太陽電池モジュール裏面保護シート。
6. 請求項５の太陽電池用裏面保護シートを備えた太陽電池モジュール。

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