JP2010260966A - シート - Google Patents

Abstract

【課題】
ガラスとの接着が容易で光線透過性、柔軟性、水蒸気バリア性が高く、吸水率が小さく、特に太陽電池モジュールの封止材に好適なシートを提供する。
【解決手段】
ポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対して、分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物を５〜６０質量部配合させた樹脂組成物からなるシートである。分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物は、エポキシ化脂肪酸ブチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−２エチルヘキシルのうちから選ばれる１種または２種が好ましく、用いるポリビニルアセタール樹脂は、重合度が４００〜３５００、アセタール化度が７０〜９０％であることが好ましい。さらに、シートの厚みは、０．１〜５ｍｍの範囲が好ましい。本発明のシートは、太陽電池モジュール用封止材として好適に用いられるものである。
【選択図】なし

Description

本発明は、特定の樹脂組成物からなる太陽電池モジュール用封止材として用いられるシートに関する。

太陽光発電モジュール用封止材は、光電変換素子と配線に直接接してこれらを保護するものである。要求される特性としては、ガラスとの接着性、可視光の透過性、柔軟性、水蒸気バリア性が高く吸水率が小さいこと、絶縁性などがあげられる。

太陽光発電モジュール用封止材は、主成分のエチレンに酢酸ビニルを共重合させた樹脂（ＥＶＡ樹脂）が用いられることが多い。但し、エチレンと酢酸ビニルの単純な共重合体では要求特性を満足することができないため、架橋結合を導入することが一般的に行われている（例えば、非特許文献１参照）。

また、開発初期には、太陽光発電モジュール用封止材として、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）樹脂の適用も検討されていた（例えば、特許文献１参照）。

ＰＶＢ樹脂はガラス転移温度が高いため、光電変換素子や配線を封止するために高温で処理する必要である。また、室温ではガラス状で硬く、これら光電変換素子や配線を保護する効果は乏しい。この問題を解決するために、ＰＶＢ樹脂を可塑剤で軟化する技術を応用することが考えられる（例えば、特許文献２参照）。

この技術を応用すれば、ＰＶＢ樹脂に十分な柔軟性を保たせ、光電変換素子や配線を変形や衝撃などの力学的なエネルギーに対して保護することは可能となる。しかしながら、特許文献２でも例示されているように、ＰＶＢ樹脂の可塑剤としては、一般的にトリエチレングリコール−ジ−２エチルブチレートのような、親水性が極めて高い化合物が用いられる。このため、これを配合した可塑化ＰＶＢ樹脂は透湿性や吸湿性が高いものとなってしまい、光電変換素子や配線の腐食を防止する効果は乏しい。

特開２０００−９１６１１号公報 特許第３２０１７７８号

ジェット推進研究所研究報告書、Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ Ｍｏｄｕｌｅ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ． Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ： Ｖｏｌｕｍｅ １（１９８２年）

特定の樹脂組成物からなる太陽電池モジュール用封止材として用いられるシートを提供することを課題とする。

すなわち本発明は、ポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対して、分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物を５〜６０質量部配合させた樹脂組成物からなるシートである。分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物は、エポキシ化脂肪酸ブチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−２エチルヘキシルのうちから選ばれる１種または２種が好ましく、用いるポリビニルアセタール樹脂は、重合度が４００〜３５００、アセタール化度が７０〜９０％であることが好ましい。さらに、シートの厚みは、０．１〜５ｍｍの範囲が好ましい。本発明のシートは、太陽電池モジュール用封止材として好適に用いられるものである。

特定の樹脂組成物からなる太陽電池モジュール用封止材として用いられるシートが得られる。

以下、本発明を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲を狭く解釈されることはない。

分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物は、シートの吸水率を低減させて水蒸気バリア性を向上させるために配合するものである。分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物は、疎水性が高いため、水に溶解、相溶し難い化合物である。このため、ポリビニルアセタール樹脂と混合して得られる樹脂組成物は、組成物中での水分の移動や拡散がし難いものとなり、この樹脂組成物をシート状に成形して得られるシートの吸水率を低減させることができる。
更に、分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物は、組成と重合度を制御したポリビニルアセタール樹脂と特に相溶性が高い。このため、得られるシートに相溶性悪化のため生じる曇りが無く、透明性が高いシートとなる。このようなシートは、例えば太陽電池モジュール用封止材として使用した場合に、太陽光の透過率が高く発電効率が高い太陽電池モジュールを得ることができる。

分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物は、分子量が２００以上のものが好ましい。分子量が２００以上のものは、その沸点が高く蒸気圧が低いものであり、揮発性が低い。つまり、この範囲の化合物を用いることにより、得られるシートは、長時間の屋外暴露においても、水蒸気バリア性が高く、吸水率が小さい状態を保つことができる。分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物の分子量の好ましい範囲は３００〜１５００である。分子量が１５００を超えて大きすぎる場合、樹脂組成物のシートは柔軟性が低下する場合があり、例えば太陽電池モジュールの封止材に使用した場合、モジュールの組立の途中で太陽電池セルを破損させてしまう可能性が高くなる。

また、分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物は、融点０℃以下、沸点２００℃以上、屈折率が１．４〜１．６であることが好ましい。融点を０℃以下とすることで、得られるシートの柔軟性を向上させるとともに、硬度、強度と引っ張り力に対する伸びが、太陽電池モジュール用封止材として最適な値となる。更に沸点を２００℃以上とすることにより、揮発性が低く、長時間の屋外暴露において水蒸気バリア性が高く、吸水率が小さい状態を保つことができる。シートの屈折率が１．４〜１．６であれば、ガラスの屈折率にほぼ等しいため、ガラスとシートの界面で光の反射が少なく、高い効率で太陽電池セルに光が到達するため発電効率が高い太陽電池モジュールとすることができる。

分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物の配合量は、ポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対して、５〜６０質量部配合することによって、得られるシートの柔軟性、硬度、引っ張りに対する強度とシートの伸びを最適とすることができる。エステル化合物の配合が１質量部より少ないものでは柔軟性が不足となり、太陽電池モジュールの封止材に用いたとき太陽電池セルの破損につながる可能性がある。また、エステル化合物の配合が５０質量部より多いものでは柔軟性が高くなりすぎ、シートが流動化してしまう可能性がある。特に夏期や高温地域で、シートを太陽電池モジュール用封止材として用いた場合、シートの流動化によって太陽電池セルがずれてしまい、絶縁不良等が生じる可能性がある。分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物の配合量は好ましくは１０〜５０質量部、更に好ましくは２０〜４５質量部である。この範囲とすることによって、例えば太陽電池モジュールの封止材に用いた場合、太陽電池セルの破損や絶縁不良が起こり難いものとなる。

分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物は、例えばエポキシ化脂肪酸ブチルやエポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−２エチルヘキシルなどがある。更に、各種のエポキシ化脂肪酸アルキル（メチル、エチル、プロピル、オクチル等）、エポキシ化油脂（大豆油、アマニ油、菜種油等）等も好適に使用できる。

ポリビニルアセタール樹脂は、酸性触媒の存在下において、ポリビニルアルコールとアルデヒドをアセタール化反応させて得られるものである。

ポリビニルアルコールは、けん化度が８０モル％以上、好ましくは９０モル以上のものを用いることが好ましい。また、本発明においてポリビニルアルコールは、３〜１５重量％の水溶液として使用すると取り扱い上の観点から好ましい。

アルデヒドは、例えば、ブチルアルデヒド、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、パラアセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、アミルアルデヒド、ヘキシルアルデヒド、ヘプチルアルデヒド、２−エチルヘキシルアルデヒド、ソクロヘキシルアルデヒド、フルフラール、グリオキザール、グルタルアルデヒド、ベンズアルデヒド、２−メチルベンズアルデヒド、３−メチルベンズアルデヒド、４−メチルベンズアルデヒド、ｐ−ヒドロキシベンズアルデヒド、ｍ−ヒドロキシベンズアルデヒド、フェニルアセトアルデヒド、β−フェニルプロピオンアルデヒドなどがあり、１種または２種以上のアルデヒドを併用しても良い。これらの中でもブチルアルデヒドが好適に使用される。

アルデヒドの添加量は、目的とするポリビニルアセタールのアセタール化度にあわせて適宜設定すればよい。特に、ポリビニルアルコール１００質量部に対して、４０〜７５質量部、好ましくは４３〜６５質量部とすると、アセタール化反応が効率よく行われるため好ましい。

酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸類、酢酸、ｐ−トルエンスルホン酸などの有機酸が使用される。これらの酸触媒で反応液のｐＨが０．３〜２．０となるように適量添加すればよい。

ポリビニルアセタール樹脂の重合度は、４００〜３５００である。重合度が４００未満のポリビニルアセタール樹脂を用いると、分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物を配合させた樹脂組成物の溶融粘度が低くなりすぎる場合がある。このため、押出成形等の方法でこの樹脂組成物をシートにする場合、シートの巻き取りが困難になるとともに得られるシートも強度が低いものとなる。重合度が３５００を超えるポリビニルアセタール樹脂を用いると、分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物との混合において相溶性が悪くなり、得られるシートに曇りが発生し、透明性が悪化する場合がある。また、加熱時に溶融粘度が高くなりすぎるため、押出成形等の方法でこのシートを作製する場合、ダイスからの押出が困難になるとともに得られるシートは柔軟性に乏しいものとなる。ポリビニルアセタール樹脂の重合度は、好ましくは１０００〜３０００、更に好ましくは１５００〜２４００である。

ポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度は７０〜９０％の範囲が好ましい。アセタール化度がこの範囲より小さい場合、ポリビニルアセタール樹脂と分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物の相溶性が悪くなり、シートに曇りが発生し、透明性が悪化する場合がある。また、極端な場合にはシートからエステル化合物が染み出す可能性もある。更に、ポリビニルアセタール樹脂の合成において生成するポリマー粒子の粒子径の制御性が悪く、樹脂のろ過分離、取り出しが悪くなる。ポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度が９０％を超える場合でも、ポリビニルアセタール樹脂と分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物の相溶性が悪くなり、シートの透明性が悪化する場合がある。更に、ポリビニルアセタール樹脂の合成で反応速度が極端に遅くなるため、長時間の反応時間や多量の触媒が必要となり、生産上のコストが高くなる。ポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度は好ましくは７５〜８４％、更に好ましくは７８〜８３％である。

シートの厚みは、０．１〜５ｍｍの範囲が好ましい。厚みが０．１ｍｍ未満の場合、シートの強度が低く、ハンドリング性が悪くなるとともに、例えば太陽電池モジュールの封止材に用いたとき太陽電池セルの破損防止効果が低くなる場合がある。厚みが５ｍｍを超える場合、透明性、光線透過性が悪くなるため太陽電池モジュールの封止材では発電効率の低下する場合がある。更にシートの柔軟性が悪化するため太陽電池セルを破損させる場合がある。シートの厚みは更に好ましくは０．３〜０．９ｍｍである。

シートを製造する方法は、公知の成形方法によって製造すればよい。具体的には、押出成形やプレス成形、ブロー成形、射出成形などにより樹脂組成物をシート状に成形すればよい。特に、押出機に樹脂組成物、およびその他の添加剤を供給し、混練、溶融しダイスから出し、引取機で引取ってシート状に成形する方法が好ましい。

シートの表面にはエンボス加工をすることによってシート同士が接着することを防止することができる。また、太陽電池モジュール用封止材として用いる場合にも、エンボス模様の凹凸を通り道にして空気を追い出し、太陽電池モジュール内の気泡残留を防止することができる。エンボスの深さや形状は従来公知のものを用いればよい。

シートは、必要に応じて、紫外線吸収剤、酸化防止剤、接着力調整剤、カップリング剤、界面活性剤、熱安定剤、赤外線吸収剤、蛍光剤、着色剤、脱水剤、消泡剤、帯電防止剤、難燃剤などの各種添加剤を１種類もしくは２種類以上添加してもかまわない。添加はポリビニルアセタール樹脂に混合して添加する方法や分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物に混合して添加する方法等で行うことができる。

紫外線吸収剤は、プラスチック用として通常使用されるものが使用可能であり、例えば、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤などがある。ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−［２−ヒドロキシ−３，５−ビス（α，α’ジメチルベンジル）フェニル］−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−５’−ｔ−オクチルフェニル）ベンゾトリアゾールなどがある。ヒンダードアミン系紫外線吸収剤としては、２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジルベンゾエート、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）−２−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−２−ｎ−ブチルマロネート、４−（３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ）−１−（２−（３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ）エチル）−２，２，６，６−テトラメチルピペリジンなどがある。ベンゾエート系紫外線吸収剤としては、２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル−３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンゾエート、ヘキサデシル−３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンゾエートなどがある。これら紫外線吸収剤は単独で、あるいは２種以上組み合わせて用いることができる。紫外線吸収剤の添加量は、ポリビニルアセタール樹脂に対する質量基準で１０〜１０００００ｐｐｍ、好ましくは１００〜１００００ｐｐｍの範囲である。この範囲にすると、製造コストを抑えつつ、得られたポリビニルアセタールシートの耐光性を向上させることができる。

酸化防止剤は、例えば、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤などがあり、これらの中でもフェノール系酸化防止剤が好ましく、アルキル置換フェノール系酸化防止剤が特に好ましい。

フェノール系酸化防止剤としては、アルキル置換フェノール系化合物、アクリレート系化合物、トリアジン基含有フェノール系化合物などがある。アルキル置換フェノール系化合物としては、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−エチルフェノール、オクタデシル−３−（３，５−）ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，２’−メチレン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ブチリデン−ビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ブチリデン−ビス（６−ｔ−ブチル−ｍ−クレゾール）、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、ビス（３−シクロヘキシル−２−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）メタン、３，９−ビス（２−（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオニルオキシ）−１，１−ジメチルエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカン、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、テトラキス（メチレン−３−（３’，５’−ジ−ｔ−ブチル−４’−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）メタン、トリエチレングリコールビス（３−（３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオネート）などがある。アクリレート系化合物としては、２−ｔ−ブチル−６−（３−ｔ−ブチル−２−ヒドロキシ−５−メチルベンジル）−４−メチルフェニルアクリレート、２，４−ジ−ｔ−アミル−６−（１−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）エチル）フェニルアクリレートなどがある。トリアジン基含有フェノール系化合物としては、６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−２，４−ビス−オクチルチオ−１，３，５−トリアジン、６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジメチルアニリノ）−２，４−ビス−オクチルチオ−１，３，５−トリアジン、６−（４−ヒドロキシ−３−メチル−５−ｔ−ブチルアニリノ）−２，４−ビス−オクチルチオ−１，３，５−トリアジン、２−オクチルチオ−４，６−ビス−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−オキシアニリノ）−１，３，５−トリアジンなどがある。

リン系酸化防止剤としては、モノホスファイト系化合物、ジホスファイト系化合物がある。モノホスファイト系化合物としては、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（ジノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ホスファイト、トリス（シクロヘキシルフェニル）ホスファイト、２，２−メチレンビス（４，６−ジ−ｔ−ブチルフェニル）オクチルホスファイト、９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイド、１０−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキサイド、１０−デシロキシ−９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレンなどがある。ジホスファイト系化合物としては、４，４’−ブチリデン−ビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェニル−ジ−トリデシルホスファイト）、４，４’−イソプロピリデン−ビス（フェニル−ジ−アルキル（Ｃ１２〜Ｃ１５）ホスファイト）、４，４’−イソプロピリデン−ビス（ジフェニルモノアルキル（Ｃ１２〜Ｃ１５）ホスファイト）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ジ−トリデシルホスファイト−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、テトラキス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）−４，４’−ビフェニレンホスファイトなどがある。これらの中でもモノホスファイト系化合物が好ましい。

イオウ系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル３，３’−チオジプロピオネート、ジステアリル３，３’−チオジプロピオネート、ラウリルステアリル３，３’−チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール−テトラキス−（β−ラウリル−チオプロピオネート）、３，９−ビス（２−ドデシルチオエチル）−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカンなどがある。

これらの酸化防止剤は単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。酸化防止剤の添加量は、ポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対して０．００１〜５質量部、好ましくは０．０１〜１質量部の範囲である。この範囲にすると、製造コストを抑えつつ、溶融成形時の熱劣化や外気との接触による酸価劣化を防止することができる。

接着力調整剤としては、特に限定はされないが、例えば、有機酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩、無機酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩、変性シリコーンオイル等が挙げられる。有機酸としては、例えば、オクチル酸、ヘキシル酸、酪酸、酢酸、蟻酸などのカルボン酸などが挙げられる。これらの有機酸は単独で用いられても良いし、２種類以上が併用されても良い。無機酸としては、例えば、塩酸、硝酸などが挙げられる。これらの無機酸は、単独で使用されても良いし、２種類以上が併用されても良い。

上記有機酸や無機酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩としては、例えば、上記有機酸、無機酸のカリウム塩、ナトリウム塩、マグネシウム塩などが挙げられる。これらの有機酸や無機酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩は単独で用いられても良いし、２種類以上併用されても良い。

上記有機酸や無機酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩の中でも、炭素数２〜１６の有機酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩が好適に用いられる。とりわけ、炭素数２〜１６のカルボン酸のカリウム塩やマグネシウム塩がより好適に用いられる。炭素数２〜１６のカルボン酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩としては、例えば、酢酸カリウム、酢酸マグネシウム、プロピオン酸カリウム、プロピオン酸マグネシウム、２−エチルブタン酸カリウム、２―エチルブタン酸マグネシウム、２―エチルヘキシル酸カリウム、２―エチルヘキシル酸マグネシウムなどが挙げられる。これらの炭素数２〜１６のカルボン酸のカリウム塩やマグネシウム塩は、単独で用いられても良いし、２種以上が併用されても良い。

上記有機酸や無機酸のアルカリ金属塩またアルカリ土類金属塩の添加量は、特に限定されるものではないが、ポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対し、０．０００１〜１質量部、好ましくは０．００１〜０．５質量部、更に好ましくは０．０１〜０．２質量部である。この範囲とすると、例えば太陽電池モジュール用封止材として用いた場合、光線透過性を損なうことなく、シートの接着性を調整することが可能となる。

上記変性シリコーンオイルとしては、一般にポリシロキサンに変性すべき化合物を反応させて得られるものであればよく、例えば、エポキシ変性シリコーンオイル、エーテル変性シリコーンオイル、エステル変性シリコーンオイル、アミン変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイルなどが挙げられる。これらは、単独で用いられても良いし、２種類以上が併用されても良い。

これら変性シリコーンオイルの分子量は、特に限定されるものではないが、分子量が８００〜５０００、好ましくは１５００〜４０００である。この範囲とすることで、ポリビニルアセタール樹脂との相溶性を維持してポリビニルアセタール樹脂中に均一に分散させることができる。変性シリコーンオイルの配合量は、特に限定されるものではないが、ポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対し、０．０１〜０．２質量部、好ましくは０．０３〜０．１質量部である。この範囲とすることで、ポリビニルアセタール樹脂との良好な相溶性を維持しつつシートの接着力を調整することができる。

本発明のシートは、太陽電池モジュール用封止材として好適に用いられるものである。シートはガラスとの接着が容易で光線透過性、柔軟性、水蒸気バリア性が高く、吸水率が小さい。これを太陽電池モジュール用封止材に用いた太陽電池モジュールは光線透過性が高いため、太陽光を電気エネルギーに変換する効率が高く、柔軟性が高いため太陽電池セルの破損を防止することができ、水蒸気バリア性が高く、吸水率が小さいため、絶縁信頼性が高いものとなる。また、高温下での流動性が低いシートであるため、絶縁信頼性が高いものとなる。

以下、本発明について表１および表２を用いて実施例と比較例を示す。本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１
ポリビニルアセタール樹脂の合成
けん化度９８ｍｏｌ％、平均重合度１７００のポリビニルアルコール１００ｇを蒸留水に溶解し、濃度１０重量％のポリビニルアルコール水溶液を得た。この水溶液を４０℃にした状態でアンカー型攪拌翼を用いて攪拌しながら３５重量％塩酸を３２ｇ添加後、ブチルアルデヒド６０ｇを滴下した。水溶液中にポリビニルアセタール樹脂が析出したことを確認した後、更に３５重量％塩酸を６４ｇ添加しながら５０℃まで昇温して４時間攪拌して反応を完結させ、ポリビニルアセタール樹脂の分散液を得た。得られた分散液を冷却し、３０重量％水酸化ナトリウム水溶液により分散液のｐＨを７．５まで中和し、ろ過後、対ポリマー２０倍量の蒸留水で水洗／乾燥して平均重合度１７００、アセタール化度７９．８ｗｔ％のポリビニルアセタール樹脂を得た。

シートの作製
ポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対して、エポキシ化脂肪酸イソブチル３０質量部の配合比で二軸押出機に供給し、Ｔダイから押出し、厚み０．６ｍｍのポリビニルアセタールシートを得た。シート化設備の条件および設備の運転条件は以下の通りとした。
（シート化設備）
（１）押出機：東芝機械社製二軸押出機、スクリューφ４８ｍｍ、原料供給口、可塑剤供給口、ベント付き
（２）ギヤポンプ：押出機出口にギヤポンプ（能力１２０Ｌ／ｈ）設置
（３）Ｔダイ：幅１１００ｍｍ
（設備運転条件）
（１）ポリビニルアセタール樹脂：ポリビニルブチラール（平均重合度１７０ ０、アセタール化度７９．８％）、
（２）分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物：エポキシ化脂 肪酸イソブチル（菜種組成）
（３）押出機への樹脂の供給速度５０ｋｇ／ｈ
（４）エポキシ化脂肪酸イソブチルの供給速度１７ｋｇ／ｈ
（５）押出機からの脱揮の真空度：３００ｔｏｒｒ
（６）バレル設定温度：ポリビニルアセタール樹脂、エポキシ化脂肪酸イソブチル樹脂供給部１４０℃、供給部以後から押出機出口２００℃
（７）押出機スクリューの回転数１５０ｒ．ｐ．ｍ．
（８）Ｑ／Ｎｓ＝（５０＋１７）／１５０＝０．４５
（９）Ｔダイリップのクリアランス０．９５ｍｍ
（１０）Ｔダイ設定温度：２００℃
（１２）引取機の引取速度１．８ｍ／ｍｉｎ

シートの評価
（シートの水蒸気バリア性の評価）
ＪＩＳ Ｚ ０２０８「防湿包装材料の透湿度試験法（カップ法）」に準拠し４０℃、相対湿度９０％におけるシートの透湿度を測定した。なお、通常、透湿度はシートの厚みと反比例の関係にある。実施例では厚みが異なる場合があるため、全てのシートを厚み１ｍｍに換算して比較した。
（シートの吸水率の評価）
ＪＩＳ Ｋ ７２０９「プラスチック−吸水率の求め方」のＡ法に準拠し２３℃、蒸留水に浸せきさせたときの飽和水分量を測定した。
（シートの全光線透過率の測定）
ＪＩＳ Ｋ ７１０５「プラスチックの光学的特性試験方法」に準拠し全光線透過率を測定した。
（シートのヘイズの測定）
ＪＩＳ Ｋ ７１０５「プラスチックの光学的特性試験方法」に準拠しヘイズを測定した。
（シートの引張破壊応力、引張破壊ひずみの測定）
シートをＪＩＳ Ｋ ７１６２「プラスチック−引張特性の試験方法 第２部：型成形，押出成形及び注型プラスチックの試験条件」のダンベル形の試験片１Ｂ形に打ち抜き、ＪＩＳ Ｋ ７１６１「プラスチック−引張特性の試験方法 第１部：通則」に準拠し引張速度５０ｍｍ／分で引張破壊応力および引張破壊ひずみを測定した。
（加熱収縮率の測定）
１００ｍｍ×１００ｍｍのシートを温浴で８５℃×１ｍｉｎ加熱し、加熱前後のシートの幅方向、流れ方向各辺の長さの変化率を測定した。

模擬太陽電池モジュールの作製
１０ｃｍ×２０ｃｍ×厚さ３ｍｍのガラス板の上に、同じ大きさの樹脂組成物のシートを乗せ、更にその上に太さ０．１ｍｍの銅線を短辺の中央部を通すように乗せ、銅線の両側が２ｃｍずつガラス面から出るようにした。更にこの銅線の中心部に太さ１ｍｍ×長さ５ｃｍの銅線を直交させて乗せた。この上に、ガラス板と同じ大きさの樹脂組成物のシート、１０ｃｍ×２０ｃｍ×厚さ３ｍｍのガラス板を順次乗せた後、１２０℃で１５分真空脱泡した後、大気圧プレスで１３０℃×３０分圧着した。

模擬太陽光発電モジュールの評価
（初期封止性能）
作製後の模擬太陽電池モジュールの外観を観察した。圧着時のシートの寸法変化による銅線にゆがみなどが発生していないものを○とした。
（耐候性）
デューサイクルサンシャインウェザオメーターに模擬太陽電池モジュールを投入し、光照射と降雨サイクルによって促進耐候試験を行い、５０００時間後の外観を観察した。外観上変化のないものを○とした。
（耐熱性）
模擬太陽電池モジュールを１１０℃の雰囲気中に２０００時間静置した後外観を観察した。外観上変化のないものを○とした。
（封止材の流動）
模擬太陽電池モジュールを１００℃の雰囲気中で垂直に立てて２００時間保存した後外観を観察した。外観上変化の無いものを○、封止材の流出やガラスの剥離が発生したものを×とした。
（温度サイクル）
模擬太陽電池モジュールを−４０℃／１時間、９０℃／１時間（高温から低温、低温から高温は毎時６５℃で変化）を１サイクルとし、４００サイクル行う中に模擬太陽電池モジュールを静置した。４００サイクル終了後の外観を観察し、外観上変化のないものを○とした。
（耐湿性）
模擬太陽電池モジュールを８５℃／相対湿度８５％ＲＨの雰囲気中に２０００時間静置した後、外観を観察した。外観上変化のないものを○とした。
（温湿度サイクル）
模擬太陽電池モジュールを−４０℃／１時間、８５℃／相対湿度８５％ＲＨ／４時間（高温高湿から低温、低温から高温高湿は毎時１００℃で変化）の温湿度サイクルの中に静置し５０サイクル行った後、外観を観察した。外観上変化のないものを○とした。

実施例２
エポキシ化脂肪酸イソブチル（菜種組成）の配合量をポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対して５質量部としたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表１に示す。

実施例３
エポキシ化脂肪酸イソブチル（菜種組成）の配合量をポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対して６０質量部としたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表１に示す。

実施例４
分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物をエポキシ化脂肪酸イソブチル（菜種組成）のかわりにエポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−２エチルヘキシルとしたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表１に示す。

実施例５
分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物をエポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−２エチルヘキシルとし、その配合量をポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対して５質量部としたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表１に示す。

実施例６
分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物をエポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−２エチルヘキシルとし、その配合量をポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対して６０質量部としたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表１に示す。

実施例７
ポリビニルアセタール樹脂を合成する際に、ポリビニルアルコールの重合度を４００とすることでポリビニルアセタール樹脂の重合度を４００としたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表１に示す。

実施例８
ポリビニルアセタール樹脂を合成する際に、ポリビニルアルコールの重合度を３３００とすることでポリビニルアセタール樹脂の重合度を３３００としたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表１に示す。

実施例９
ポリビニルアセタール樹脂を合成する際に、添加するブチルアルデヒドの量を５３ｇとすることでポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度を７０．５％としたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表１に示す。

実施例１０
ポリビニルアセタール樹脂を合成する際に、添加するブチルアルデヒドの量を７０ｇとすることでポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度を８９．０％としたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表１に示す。

実施例１１
シートを作製する際に引取機の引き取り速度を１１ｍ／ｍｉｎとすることで厚みを０．１ｍｍとしたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表１に示す。

実施例１２
シートを作製する際に引取機の引き取り速度を０．２ｍ／ｍｉｎとすることで樹脂組成物のシートの厚みを５．０ｍｍとしたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表１に示す。

比較例１
エポキシ化脂肪酸イソブチル（菜種組成）の配合量をポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対して２質量部としたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表２に示す。

比較例２
エポキシ化脂肪酸イソブチル（菜種組成）の配合量をポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対して７０質量部としたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表２に示す。

比較例３
分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物をエポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−２エチルヘキシルとし、その配合量をポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対して２質量部としたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表２に示す。

比較例４
分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物をエポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−２エチルヘキシルとし、その配合量をポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対して７０質量部としたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表２に示す。

比較例５
分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物のかわりにトリエチレングリコール−ジ−２エチルブチレートとしたこと以外は実施例１と同様の方法でシートを作製した。シートとこのシートを用い作製した模擬太陽電池モジュールの評価結果を表２に示す。

比較例６
シートをＥＶＡ（エチレンに酢酸ビニルを共重合した樹脂、エチレンと酢ビの比率は質量比でエチレン／酢酸ビニル＝７０／３０、架橋剤を含む）封止材を用いたこと以外は実施例１と同様の模擬太陽電池モジュールとした。なお、ＥＶＡ封止材は通常モジュール化の際、圧着後にＥＶＡ樹脂を架橋させるが、実施例１のモジュールか条件では架橋しなかったため、１３０℃×３０分の大気圧プレス後、１５０℃×２０分加熱し架橋させた。シートと模擬太陽電池モジュールの評価結果を表２に示す。

表１及び表２から明らかなとおり、実施例１〜１２においては透湿度、吸水率が低く、耐水性が良好であった。また、全光線透過率が高く、ヘイズが低いことから、太陽電池セルの受光効率が高く、電気エネルギーへの変換効率が高いものと考えられる。更に適度な引張破壊応力と引張破壊ひずみであるため、太陽電池モジュールの組立時等で太陽電池セルを破損させる危険性が少なく、加熱収縮率が小さいため、圧着時に太陽電池セルを破壊させることも無いと考えられる。作製した模擬太陽電池モジュールの評価では各項目において合格であった。

比較例１、３および５では吸水率が大きいものとなり、模擬太陽電池モジュールの耐水性、温湿度サイクル評価では端部でガラスとシートの間に水分が入り込み、シートが白濁する現象も観察された。

比較例２および４では、熱的特性が劣り、模擬太陽電池モジュールの耐候性、耐熱性、温度サイクル評価ではガラスとシートの間に気泡の発生が認められた。また、封止材の流動評価ではわずかにガラス面から封止材が染み出している現象も観察された。

比較例６では、加熱収縮率が大きく、模擬太陽電池モジュール初期封止性能評価では銅線がずれる現象が観察された。また、耐水性、温湿度サイクル評価では端部でガラスとシートの間に水分が入り込み、水が浮き出ているのが観察された。

本発明の樹脂組成物のシートはガラスとの接着が容易で光線透過性、柔軟性、水蒸気バリア性が高く、吸水率が小さい。特に太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池モジュールの封止材にて好適に用いられる。
また、本発明のシートは透明性、強度、柔軟性が高いので合わせガラスに利用できる。特に水蒸気バリア性が高く、吸水率が小さいので、エッジ部が屋外に露出した形状の合わせガラスとすることができる。また、透明な接着テープ、粘着テープの基材等の建築、工業用資材に利用できる。

Claims (6)

1. ポリビニルアセタール樹脂１００質量部に対して、分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物を５〜６０質量部配合させた樹脂組成物からなるシート。
2. 分子内に１個以上のエポキシドを有するエステル化合物が、エポキシ化脂肪酸ブチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−２エチルヘキシルのうちから選ばれる１種または２種であることを特徴とする請求項１記載のシート。
3. ポリビニルアセタール樹脂の重合度が、４００〜３５００であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のシート。
4. ポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度が、７０〜９０％であることを特徴とする請求項１〜３いずれか一項に記載したシート。
5. シートの厚みが、０．１〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載したシート。
6. 太陽電池モジュール用封止材として用いられる請求項１〜５いずれか一項に記載したシート。