JP2011219624A - Aqueous coating composition and laminated body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラスチックフィルムに塗工することで、優れた耐加水分解性を付与することの出来る水性コーティング組成物、特に、太陽電池モジュールのバックシートに用いる水性コーティング組成物に関する。 The present invention relates to an aqueous coating composition capable of imparting excellent hydrolysis resistance by coating on a plastic film, and more particularly to an aqueous coating composition used for a back sheet of a solar cell module.
ポリエチレンテレフタレートフィルム（以下ＰＥＴフィルム）は機械的強度、耐熱性、光学特性、耐薬品性等の優れた特性を有しており、食品包材から工業用途まで幅広い分野で使用されている。しかしながら、その優れた特性の反面、耐加水分解性が低いという欠点を有し、窓ガラス用フィルムなど屋外に長期間使用されるフィルムにおいては、耐加水分解性が使用限界の要因となっている。 Polyethylene terephthalate film (hereinafter referred to as PET film) has excellent properties such as mechanical strength, heat resistance, optical properties, and chemical resistance, and is used in a wide range of fields from food packaging materials to industrial applications. However, in spite of its excellent characteristics, it has the disadvantage of low hydrolysis resistance, and in films that are used outdoors for a long period of time, such as film for window glass, hydrolysis resistance is a factor of use limit. .
より高い耐加水分解性が求められる場合はポリエチレンナフタレートやポリイミドフィルム等の他ポリマーのフィルムが使用されるがＰＥＴフィルムと比較して非常に高価であるという問題がある。 When higher hydrolysis resistance is required, films of other polymers such as polyethylene naphthalate and polyimide film are used, but there is a problem that they are very expensive as compared with PET films.
ポリエステルフィルムの耐加水分解性を向上させるために、フィルム製造工程中にカルボジイミド等の耐加水分解剤を添加する方法が知られている。しかしながら、このような耐加水分解剤を含有するフィルムは、製造工程中や使用環境によっては、フィルムに含有される副生物等によるガスが発生し、健康被害をもたらす恐れがある。また、耐加水分解剤等の影響で透明性が失われ、その結果、使用用途が限定され、更には製造コストもアップする問題がある。 In order to improve the hydrolysis resistance of a polyester film, a method of adding a hydrolysis resistance agent such as carbodiimide during the film production process is known. However, a film containing such a hydrolysis-resistant agent may generate gas due to by-products contained in the film during the manufacturing process or depending on the usage environment, which may cause health damage. Further, transparency is lost due to the influence of a hydrolysis-resistant agent and the like, and as a result, there are problems in that the intended use is limited and the production cost is increased.
安全性を考慮し、ＰＥＴフィルムの耐加水分解性を向上させるために、フィルム製造工程中にエポキシ基を有する脂肪酸エステル等の耐加水分解剤を添加する方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。 In consideration of safety, in order to improve the hydrolysis resistance of a PET film, a method of adding a hydrolysis-resistant agent such as a fatty acid ester having an epoxy group during the film production process is known (for example, Patent Documents). 1 and 2).
ＰＥＴフィルム等のフィルムに耐加水分解性を付与するためのコーティング剤に用いられる重合体として、アクリル系重合体が知られている（例えば、特許文献３参照）。又、ポリプロピレンフィルムに防湿性を付与する目的で、ポリビニルアルコールと層状珪酸塩を含有するコーティング剤を塗工すること、各種紙基材に防湿性を付与する目的で、α−オレフィン・不飽和カルボン酸共重合体と無機層状化合物を含有するコーティング剤を塗工することが知られている（例えば、特許文献４、５参照）。更に、合成樹脂エマルション及びパラフィンワックスを含有する防湿加工用樹脂組成物も知られている（例えば、特許文献６参照）。 An acrylic polymer is known as a polymer used in a coating agent for imparting hydrolysis resistance to a film such as a PET film (see, for example, Patent Document 3). In addition, for the purpose of imparting moisture resistance to polypropylene film, coating agent containing polyvinyl alcohol and layered silicate is applied, and for the purpose of imparting moisture resistance to various paper substrates, α-olefin / unsaturated carboxylic acid is used. It is known to apply a coating agent containing an acid copolymer and an inorganic layered compound (see, for example, Patent Documents 4 and 5). Furthermore, a moisture-proof resin composition containing a synthetic resin emulsion and paraffin wax is also known (see, for example, Patent Document 6).
近年、環境問題に対する意識の高まりから、太陽電池が注目されているが、耐加水分解性を付与されたプラスチックフィルムは、太陽エネルギーを使用した太陽電池のバックシートにも適用される。太陽電池は長期間にわたって屋外に放置されることから、発電効率などの機能低下を招く要因となる水蒸気などから保護するために、アルミ箔や金属蒸着フィルムを積層したフィルム（バックシート）が使用されている（例えば、特許文献７，８参照）。しかしながら、アルミ箔や金属蒸着は発電した電気を集める配線と接触すると電気的な不良が発生し、アルミ箔、金属蒸着面等の端面に絶縁処理を施す必要があり、その作業負荷が課題となっている。そこで、安価なバックシートを製造するために、非金属で水蒸気バリア性能が高い塗膜が得られるコーティング剤が求められている。 In recent years, solar cells have attracted attention due to increased awareness of environmental issues. However, a plastic film imparted with hydrolysis resistance is also applied to a back sheet of a solar cell using solar energy. Since solar cells are left outdoors for a long period of time, a film (back sheet) in which aluminum foil or a metal vapor-deposited film is laminated is used to protect it from water vapor, which can cause a decline in functions such as power generation efficiency. (For example, see Patent Documents 7 and 8). However, when aluminum foil or metal vapor deposition comes into contact with wiring that collects electricity generated, electrical defects occur, and it is necessary to insulate the end surfaces of the aluminum foil, metal vapor deposition surface, etc., and the work load becomes a problem. ing. Therefore, in order to produce an inexpensive back sheet, a coating agent that can obtain a coating film that is non-metallic and has high water vapor barrier performance is required.
本発明の課題は、ＰＥＴフィルム等のプラスチックフィルムに対し、水蒸気バリア性とともに、耐加水分解性を付与するための水性コーティング組成物及び該組成物をフィルムに塗工した積層体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an aqueous coating composition for imparting hydrolysis resistance to a plastic film such as a PET film as well as a water vapor barrier property and a laminate in which the composition is applied to the film. is there.
本発明者等は、特定のアクリル系樹脂、特定のパラフィンワックスを配合した水性コーティング組成物が、特に塗膜の水蒸気バリア性とともに耐加水分解性を向上させることを見出し、本発明を完成させるに至った The present inventors have found that an aqueous coating composition containing a specific acrylic resin and a specific paraffin wax improves the hydrolysis resistance as well as the water vapor barrier property of the coating film, and completes the present invention. Reached
即ち、本発明は、第一に、水性アクリル系エマルジョン樹脂（Ａ）及び炭素数２０〜５０で融点が４５〜７０℃のパラフィンワックスエマルジョン（Ｂ）を含有する水性コーティング組成物であって、前記（Ａ）に対する前記（Ｂ）の含有量が、不揮発分換算で０．１〜２０質量％であることを特徴とする水性コーティング組成物を提供する。 That is, the present invention is, firstly, an aqueous coating composition containing an aqueous acrylic emulsion resin (A) and a paraffin wax emulsion (B) having 20 to 50 carbon atoms and a melting point of 45 to 70 ° C. Provided is an aqueous coating composition characterized in that the content of (B) relative to (A) is 0.1 to 20% by mass in terms of nonvolatile content.
又、本発明は第二に、ＰＥＴフィルム基材に、前記した水性コーティング組成物の乾燥皮膜を有することを特徴とする積層体を提供する。 A second aspect of the present invention provides a laminate having a dry film of the aqueous coating composition described above on a PET film substrate.
本発明の水性コーティング組成物は、同組成物を塗布したプラスチックフィルム積層体に、水蒸気バリア性とともに耐加水分解性を付与することができる。特に、太陽電池モジュールのバックシート用コーティング組成物として用いられる場合、バックシートの絶縁処理工程を不要としコストダウンに貢献する。 The aqueous coating composition of the present invention can impart hydrolysis resistance as well as water vapor barrier properties to the plastic film laminate to which the composition is applied. In particular, when it is used as a coating composition for a back sheet of a solar cell module, it eliminates the need for an insulation treatment process for the back sheet and contributes to cost reduction.
以下、本発明の水性コーティング組成物について更に詳細に説明する。本発明の水性コーティング組成物に使用する水性アクリル系エマルション樹脂の市販品としては、ヨドゾールＡＤ−１５７（ヘンケルジャパン株式会社の水性アクリルエマルジョン樹脂）、Ｔ−ＸＰ２９０（星光ＰＭＣ株式会社製の水性アクリルスチレンエマルジョン樹脂）等が挙げられる。 Hereinafter, the aqueous coating composition of the present invention will be described in more detail. Commercially available products of the aqueous acrylic emulsion resin used in the aqueous coating composition of the present invention include Yodosol AD-157 (aqueous acrylic emulsion resin of Henkel Japan), T-XP290 (aqueous acrylic styrene manufactured by Seiko PMC Co., Ltd.). Emulsion resin) and the like.
本発明の水性コーティング組成物に使用するパラフィンワックスエマルションは、市販品としては、エマスター０１３６（日本精鑞株式会社）が挙げられる。本発明の水性コーティング組成物中の不揮発分換算で、パラフィンワックスエマルションの含有量は、水性アクリル系エマルション樹脂に対して、０．１〜２０質量％であり、１〜１０質量％が好ましく、特に好ましくは、３〜５質量％である。 As the paraffin wax emulsion used in the aqueous coating composition of the present invention, Emaster 0136 (Nippon Seiki Co., Ltd.) can be mentioned as a commercial product. In terms of nonvolatile content in the aqueous coating composition of the present invention, the content of the paraffin wax emulsion is 0.1 to 20% by mass, preferably 1 to 10% by mass, particularly with respect to the aqueous acrylic emulsion resin. Preferably, it is 3-5 mass%.
本発明の水性コーティング組成物は各種プラスチックフィルムに塗工され、水蒸気バリア性とともに耐加水分解性を付与する。特に、ＰＥＴフィルム等、耐加水分解性に劣るフィルムに適用するときに効果を奏する。 The aqueous coating composition of the present invention is applied to various plastic films and imparts hydrolysis resistance as well as water vapor barrier properties. In particular, it is effective when applied to a film having poor hydrolysis resistance, such as a PET film.
層構成は、例えば、窓ガラス用フィルムの場合、「本発明の水性コーティング組成物の乾燥皮膜／ＰＥＴフィルム／ガラス層」、「本発明の水性コーティング組成物の乾燥皮膜／ポリカーボネートフィルム／ガラス層」等の構成がある。太陽電池モジュール用バックシートの場合、「本発明の水性コーティング組成物の乾燥皮膜／ＰＥＴフィルム／接着剤／ＰＥＴフィルム」等の構成が挙げられる。 For example, in the case of a film for a window glass, the layer constitution is “dry film / PET film / glass layer of the aqueous coating composition of the present invention”, “dry film / polycarbonate film / glass layer of the aqueous coating composition of the present invention”. Etc. In the case of a back sheet for a solar cell module, a configuration such as “dry film of the aqueous coating composition of the present invention / PET film / adhesive / PET film” can be used.
各種フィルムへの塗工適性の観点から、構成成分の比率は、水性コーティング組成物中、水性アクリル系エマルション樹脂３０〜５０質量％、パラフィンワックスエマルション３〜５質量％であることが好ましい。 From the viewpoint of applicability to various films, the ratio of the constituent components is preferably 30 to 50% by mass of the aqueous acrylic emulsion resin and 3 to 5% by mass of the paraffin wax emulsion in the aqueous coating composition.
本発明の水性コーティング組成物の調製は、水性アクリル系エマルション樹脂、パラフィンワックスエマルションを定法にしたがって混合すれば良い。必要に応じて、消泡剤、レベリング剤、滑剤、顔料等の添加剤を含有させても良い。 The aqueous coating composition of the present invention may be prepared by mixing an aqueous acrylic emulsion resin and a paraffin wax emulsion according to a conventional method. You may contain additives, such as an antifoamer, a leveling agent, a lubricant, and a pigment, as needed.
本発明の水性コーティング組成物はグラビアコート、ロールコート、スプレー、シルクスクリーン、フレキソ印刷等公知の手段により、各種プラスチックフィルム上に塗工することが出来る。 The aqueous coating composition of the present invention can be coated on various plastic films by known means such as gravure coating, roll coating, spraying, silk screen, flexographic printing.
また、本発明の水性コーティング組成物は、６０〜１５０℃、３０〜６０秒程度の条件の広範な乾燥条件に於いて、性能良好な硬化塗膜を形成することが出来るが性能を最大限満足させる最適な乾燥条件は１２０〜１５０℃、３０〜６０秒である。 In addition, the aqueous coating composition of the present invention can form a cured coating film with good performance under a wide range of drying conditions such as 60 to 150 ° C. and 30 to 60 seconds. The optimum drying conditions are 120 to 150 ° C. and 30 to 60 seconds.
以下、本発明を実施例にて具体的に説明する。例中「部」及び「％」は、「質量部」、「質量％」を各々表わす。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples. In the examples, “part” and “%” represent “part by mass” and “% by mass”, respectively.
（実施例コーティング剤１の調製）
Ｔ−ＸＰ２９０（水性アクリルスチレンエマルション樹脂：星光ＰＭＣ製、固形分４０％）１００ｇ、エマスター０１３６（パラフィンワックスエマルション：日本精鑞株式会社製、固形分４０％、融点６１℃、炭素数：２１〜３８）５ｇをエアーモーター攪拌機で混合して、実施例コーティング剤１を得た。
(Preparation of Example Coating Agent 1)
100 g of T-XP290 (aqueous acrylic styrene emulsion resin: manufactured by Seiko PMC, solid content 40%), Emaster 0136 (paraffin wax emulsion: manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd., solid content 40%, melting point 61 ° C., carbon number: 21 to 21 38) 5 g was mixed with an air motor agitator to obtain Example Coating Agent 1.
同様に、表１の組成にしたがって、実施例コーティング剤２〜３及び比較例コーティング剤１〜３を得た。上記で得られた各水性コーティング組成物を、厚さ５０μｍのコロナ処理ＰＥＴフィルム（東洋紡製）の一方の面及至両面に、バーコーターにて、５ｇ／ｍ２塗布し、１５０℃で６０秒の条件で乾燥して、評価サンプルを得た。以下に示す評価方法で各項目を評価した。結果を表１に示す。 Similarly, according to the composition of Table 1, Example coating agents 2-3 and Comparative coating agents 1-3 were obtained. Each aqueous coating composition obtained above was applied to 5 g / m 2 on one side and both sides of a corona-treated PET film (manufactured by Toyobo Co., Ltd.) having a thickness of 50 μm with a bar coater, and heated at 150 ° C. for 60 seconds. The sample was dried under conditions to obtain an evaluation sample. Each item was evaluated by the following evaluation method. The results are shown in Table 1.
（水蒸気バリア性）
ＪＩＳ−Ｚ０２０８にしたがった。カップの中に塩化カルシウムを入れ、厚さ５０μｍのコロナ処理ＰＥＴフィルムの一方の面に、５ｇ／ｍ２塗布した試料フィルムで、塗布面を内側にしてカバーしたカップを恒温恒湿槽（４０℃、９０％）に置き、一定時間ごとの質量増加を測定し、透湿度（ｇ／ｍ２・１ｄａｙ）を算出した。
○：１〜４（ｇ／ｍ２・１ｄａｙ）、
△：４〜８（ｇ／ｍ２・１ｄａｙ）、
×：８（ｇ／ｍ２・１ｄａｙ）以上。
(Water vapor barrier property)
According to JIS-Z0208. Put a cup of calcium chloride in the cup and cover the cup with a sample film coated with 5 g / m 2 on one side of a 50 μm thick corona-treated PET film with the coated surface facing inward. , 90%), the increase in mass per fixed time was measured, and the moisture permeability (g / m 2 · 1 day) was calculated.
○: 1-4 (g / m 2 · 1 day),
Δ: 4 to 8 (g / m 2 · 1 day),
×: 8 (g / m 2 · 1 day) or more.
（耐加水分解性）
厚さ５０μｍのコロナ処理ＰＥＴフィルムの両面に各水性コーティング組成物を５ｇ／ｍ２塗布した試料フィルムを、プレッシャークッカー試験機（１２０℃、１００％、５０時間）で促進試験を実施し、ＰＥＴフィルムの破断強度を測定（Ｎ／１５ｍｍ幅）する。
○：１００Ｎ／１５ｍｍ幅以上、
△：３０〜１００Ｎ／１５ｍｍ幅
×：、０〜３０Ｎ／１５ｍｍ幅。
(Hydrolysis resistance)
A sample film in which 5 g / m 2 of each aqueous coating composition was applied to both sides of a corona-treated PET film having a thickness of 50 μm was subjected to an acceleration test using a pressure cooker tester (120 ° C., 100%, 50 hours). Is measured (N / 15 mm width).
○: 100 N / 15 mm width or more,
Δ: 30 to 100 N / 15 mm width ×: 0 to 30 N / 15 mm width.
表１中の略号は以下を表す。
・Ｔ−ＸＰ２９０：アクリルスチレンエマルジョン樹脂（星光ＰＭＣ株式会社製、固形分４０％）、
・ヨドゾールＡＤ−１５７：アクリルエマルジョン樹脂（ヘンケルジャパン株式会社製、固形分５１％）、
・エマスター０１３６：パラフィンワックスエマルジョン（日本精鑞株式会社製、固形分４０％、融点６１℃、炭素数：２１〜３８）
・エマスター６３１５：パラフィンワックスエマルジョン（日本精鑞株式会社製、固形分４０％、融点１１３℃、炭素数：２１〜３８）
Abbreviations in Table 1 represent the following.
T-XP290: Acrylic styrene emulsion resin (manufactured by Seiko PMC Co., Ltd., solid content 40%),
・ Yodosol AD-157: acrylic emulsion resin (Henkel Japan Co., Ltd., solid content 51%),
Emaster 0136: Paraffin wax emulsion (Nippon Seiki Co., Ltd., solid content 40%, melting point 61 ° C., carbon number: 21 to 38)
Emaster 6315: Paraffin wax emulsion (Nippon Seiki Co., Ltd., solid content 40%, melting point 113 ° C., carbon number: 21 to 38)
本発明の水性コーティング組成物は、同組成物を塗布したプラスチックフィルム積層体に、水蒸気バリア性とともに耐加水分解性を付与することができ、太陽電池モジュールのバックシート用を始め、各種包装材料にも広く適用できる。 The aqueous coating composition of the present invention can impart hydrolysis resistance as well as water vapor barrier properties to a plastic film laminate coated with the composition, and can be applied to various packaging materials including those for back sheets of solar cell modules. Is also widely applicable.
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