JP2012153030A - Ｅｖａ樹脂シートの成形方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】コンパクトな設備と簡単な制御により、加熱封止する際に収縮が小さく太陽電池封止用に適したＥＶＡ樹脂シートの製造方法を提供する。
【解決手段】溶融樹脂を溶融温度より５〜４５℃高い吐出温度でＴダイ１３から吐出させてＥＶＡ樹脂シートＳを成形し、エアギャップ１４で加熱装置３１により、ＥＶＡ樹脂シートＳを前記吐出温度より５〜７５℃の範囲で加熱して、第１，第２ロール２１，２２のロール入口に導入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池封止用に適したＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）樹脂シートの成形方法に関するものである。
たとえば特許文献１には、Ｔダイにより溶融樹脂をフィルム状に成形した後、冷却ロール等により冷却してフィルムを成形するに際し、冷却工程前で軟化点より高い７０℃〜７５℃にあるフィルムを複数のローラ上に搬送し、１．０〜２．０分間加熱して６０℃〜８０℃に保持することにより、アニール処理を施す技術が開示されている。
これにより、太陽電池において、カバーとガラス基板との間にシリコン発電素子を封止する際に、加熱溶融させて架橋硬化し接着して一体化する工程において収縮率を小さくすることができる。
特許第３９７２４８２号公報
しかしながら、上記従来構成では、Ｔダイの出口から１．０〜２．０分間加熱搬送するアニール処理ラインが必要となり、製造ラインが大型化することや、またアニール処理ラインでは、フィルム搬送用のローラの周速を、出口側より入口側を遅くするために、ローラの回転速度の制御が複雑となるという問題があった。
本発明は上記問題点を解決して、コンパクトな設備と簡単な制御により、加熱封止する際に収縮が小さい太陽電池封止用に適したＥＶＡ樹脂シートの成形方法を提供することを目的とする。
請求項１記載の発明は、溶融樹脂をＴダイから吐出させてシート状に成形し、この樹脂シートをエアギャップから一対の第１，第２ロール間の入口に吐出して成形し、さらに前記第２ロールの表面に巻回された樹脂シートを、当該第２ロールと第３ロールとの間に導入して樹脂シートを、３．００ｍ／分以上の成形速度で冷却成形するＥＶＡ樹脂シートの成形方法であって、
前記Ｔダイの吐出口から吐出されるＥＶＡ樹脂シートの吐出温度を、樹脂の溶融温度より５℃〜４５℃高い範囲とし、
前記エアギャップに配置された加熱装置により、ダイの吐出温度より５℃〜７５℃高くなるように樹脂シートを加熱して、第１，第２ロール間の入口に導入するものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、
加熱装置は、ＥＶＡ樹脂シートの両面から１０〜４０ｍｍ離間して配置され、
ＥＶＡ樹脂シートの加熱時間を１〜２０秒としたものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、
第１〜第３ロールの少なくとも１つロールの表面に凹凸を形成して、樹脂シートにエンボス加工を施すものである。
請求項１記載の発明によれば、ＴダイにおけるＥＶＡ樹脂シートの吐出温度を溶融温度より５℃〜４５℃だけ高い範囲で吐出させ、エアギャップで加熱装置によりＥＶＡ樹脂シートを、Ｔダイの吐出温度より５℃〜７５℃高くなるように加熱して第１，第２ロール間の入口に導入し、第１，第２ロール間で成形した後、さらに第２，第３ロールにより冷却することにより、ＥＶＡ樹脂シートの収縮率を大幅に減少させることができる。したがって、コンパクトな設備と簡単な制御により、太陽電池の製造時における加熱封止する際に収縮が小さいＥＶＡ樹脂シートを容易に成形することができる。
本発明に係るＥＶＡ樹脂シートの押出成形設備の実施例を説明する概略側面図である。 ＥＶＡ樹脂シートの押出成形実験と収縮率比較試験の結果を示す図表である。
［実施例］
以下、本発明に係るＥＶＡ樹脂（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）シートの形成方法の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、太陽電池を封止するためのＥＶＡ樹脂シートＳの押出成形設備を示し、スクリュー式押出機１１の吐出口にギヤポンプ１２を介してＴダイ１３が接続された樹脂押出装置１０と、Ｔダイ１３の下方にロール成形装置２０が設けられている。このロール成形装置２０は、Ｔダイ１３からエヤギャップ１４を介して溶融状態のＥＶＡ樹脂シートＳを受け取り成形する第１ロール２１および第２ロール２２と、第２ロール２２の外周部でＥＶＡ樹脂シートＳを冷却する冷却用第３ロール２３と、成形されたＥＶＡ樹脂シートＳを引き出す引取ロール２５と、引き出されたＥＶＡ樹脂シートＳを巻き取る巻取りロール２４とを具備している。
３１は、エアギャップ１４に配置された加熱装置で、遠赤外線ヒータ、近赤外線ヒータ、ハロゲンヒータなどが採用され、Ｔダイ１３の吐出口から送り出されたＥＶＡ樹脂シートＳから１０ｍｍ〜４０ｍｍ離れて配置されて、ＥＶＡ樹脂シートＳを両面から加熱するものである。
第２，第３ロール２２，２３と巻取りロール２４は駆動ロールで、図示しないロール駆動装置により設定速度で回転駆動される。実施例１では第１ロール２１は、第２ロール２２に追従して回転される遊転式のロールであるが、第１ロールを駆動ロールにすることもある。
また第１ロール２１は、剛性ロールや、ゴム製ロール、弾性金属ロールであり、剛性ロールの場合、その表面にエンボス加工を施してＥＶＡ樹脂シートＳの表面にエンボス模様を成形することもある。
第２ロール２２は剛性ロールのみで、その表面にエンボス加工を施してＥＶＡ樹脂シートＳの表面にエンボス模様を成形することもある。
第３ロール２３は冷却用としてのみ使用されるもので、一般的に剛性ロールが使用される。また剛性ロールを使用して、剥離性を高めるために、その表面にエンボス加工を施すこともある。
次に上記押出成形設備を使用してＥＶＡ樹脂シートＳの成形する本発明の方法を説明する。
樹脂押出装置１０において、スクリュー式押出機１１の吐出口から押し出されたＥＶＡ溶融樹脂を、Ｔダイ１３からシート状に成形して吐出させる。このＴダイ１３でのＥＶＡ樹脂シートＳの吐出温度は、溶融温度より５℃〜４５℃の範囲で高くなるように設定されている。これは吐出温度が溶融温度より５℃未満の場合、樹脂の粘度が低く、薄いＥＶＡ樹脂シートＳの成形に支障が生じやすいからである。
ここで、現在多く使用されている通常のＥＶＡ樹脂の溶融温度は６０℃〜７５℃のものが多く、今後使用される可能性のあるものも含めて一般的なＥＶＡ樹脂の溶融温度は、６０℃〜１２０℃と考えられる。したがって、Ｔダイ１３の吐出温度は、溶融温度より５℃〜４５℃高く、通常のＥＶＡ樹脂のＴダイ１３の吐出温度は６５℃〜１２０℃（一般的なＥＶＡ樹脂では、６５℃〜１６５℃）の範囲となる。
そして加熱装置３１によりＥＶＡ樹脂シートＳを両面から加熱し、加熱されたＥＶＡ樹脂シートＳを第１，第２ロール２１，２間のロール入口に導入する。このロール入口のＥＶＡ樹脂シートＳの導入温度を、Ｔダイ１３の吐出温度より５℃〜７５℃、好ましくは１０℃〜４０℃の範囲で加熱された温度としている。したがって、ロール入口のＥＶＡ樹脂シートＳの導入温度は、通常のＥＶＡ樹脂で７０℃〜１９５℃（一般的なＥＶＡ樹脂で７０℃〜２４０℃）、好ましくは通常のＥＶＡ樹脂で７５℃〜１６０℃（一般的なＥＶＡ樹脂で７５℃〜２０５℃）の範囲となる。
しかしながら、ＥＶＡ樹脂に架橋剤が添加される場合、架橋剤の架橋温度より１０℃以上低いことが必要な条件となる、これは、架橋剤の架橋温度に対して１０℃未満まで接近すると、架橋剤の特性から部分的に硬化を開始するおそれがあるからである。なお、ここで一般的なＥＶＡ樹脂に添加される架橋剤の架橋温度は１２０℃〜１６０℃であるから、ロール入口のＥＶＡ樹脂シートＳの導入温度は、通常のＥＶＡ樹脂で７０℃〜１５０℃（一般的なＥＶＡ樹脂で７０℃〜１５０℃）、好ましくは通常のＥＶＡ樹脂で７５℃〜１５０℃（一般的なＥＶＡ樹脂で７０℃〜１５０℃）の範囲となる。
また、ここでの加熱時間は１秒〜２０秒であるが、Ｔダイ１３からの吐出温度≒シート成形速度を、たとえば４．００ｍ／分とすると、１秒当たりのＥＶＡ樹脂シートＳの移動距離が０．０６６６…ｍであり、約７ｃｍとすると、エアギャップ１４の加熱距離Ｌは、７ｃｍ〜１４０ｃｍ＋αとなる。αは第１，第２ロール２１，２２と加熱装置３１との接触を回避するための距離である。
次いで、ロール入口に導入されたＥＶＡ樹脂シートＳは、第１，第２ロール２１，２２間で所定の厚みに成形され、第２ロール２２の表面に沿って案内されて第３ロール２３の間に導入されて第３ロール２３により冷却される。ここで第１，第２ロール２１，２２の冷却温度は、１０℃〜２０℃に設定され、また第３ロール２３の冷却温度は、約３５℃前後に設定される。
ここで、ＥＶＡ樹脂シートＳの成形速度は、３．００ｍ／分以上とされる。成形速度が３．００ｍ／分未満であると、架橋硬化時おける収縮率の低下が認められるものの、成形速度が遅く、製造コストが嵩むためである。
次に、上記設備を使用してＥＶＡ樹脂シートＳの形成方法を実施した実験結果を、図２を参照して説明する。
ここで、ＥＶＡ樹脂の溶融温度は、８３℃（サンプルＡ）と７５℃（サンプルＢ）の２種類を用いた。またＥＶＡ樹脂に添加された架橋剤の架橋温度が１３５℃であるため、加熱装置３１による５℃以上の昇温が必要であることを考慮すると、Ｔダイ１３の吐出温度の適正範囲は、８８℃〜１２５℃（サンプルＡ）と８０℃〜１２５℃（サンプルＢ）であり、ロール間の導入温度の適正範囲は、９３℃〜１３０℃（サンプルＡ）と８５℃〜１３０℃（サンプルＢ）である。
そしてＴダイ１３のリップ開口部は、０．８mm×１０２０mmで、エアギャップ１４の加熱距離Ｌは３８０ｍｍに設定されている。
またロール成形装置２０において、第１ロール２１の直径は３００ｍｍで水冷式、第２ロール２２の直径は３５０ｍｍで水冷式、第３ロール２３の直径は３５０ｍｍで油冷式である。
図２に示すように、サンプル１、２、６は、エアギャップ１４で加熱なしに成形したもの、サンプル３〜４は、エアギャップ１４で加熱して成形したものである。サンプル６の成形条件は、加熱以外はサンプル３〜４と同じである。
上記のように成形したＥＶＡ樹脂シートＳの収縮試験は、まず略５０ｍｍ四方に切断したサンプル片を、８５℃のウォーターバスに６０秒浸漬させ、成形方向に沿う２つの辺の長さを浸漬前と浸漬後で計測して平均化し、その収縮率を比較した。これは、ＥＶＡ樹脂シートＳが架橋時の加熱により成形方向に沿う方向に多く収縮が発生するためである。
またサンプル３〜５のＥＶＡ樹脂シートＳは、加熱装置３１により両面から加熱して、サンプル３のロール入口の温度を１１５℃とし、サンプル４，５のロール入口の温度を１２５℃とした。サンプル６は、サンプル５と同一条件で成形し、加熱装置３１のみをオフしている。
図２の実験結果によれば、加熱装置３１により加熱しないサンプル１、２および６では、押出方向の収縮率が６０％前後以上と大きいのに対して、加熱したサンプル３〜５では、収縮率が３５％〜４９％まで減少したのが確認された。
また加熱したサンプル中、加熱量が小さく、ロール入口の温度が架橋剤の架橋温度より２０℃低い１１５℃で、あるサンプル３の収縮率が４９％前後であるのに対して、加熱量が大きくロール入口の温度が架橋剤の架橋温度より１０℃低い１２５℃まで加熱したサンプル４，５では、収縮率が３５％前後まで減少させることができた。
上記実施例によれば、Ｔダイ１３におけるＥＶＡ樹脂の吐出温度を、溶融温度より５〜４５℃高い温度で吐出させ、エアギャップ１４で加熱装置３１によりＥＶＡ樹脂シートＳを加熱して、前記吐出温度より５℃〜７５℃高い導入温度としてロール間の入口に導入し、第１，第２ロール２１，２２間で冷却後、さらに第２ロール２２と第３ロール２３とにより冷却成形することにより、ＥＶＡ樹脂シートＳの収縮率を大幅に減少させることができる。したがって、Ｔダイ１３の吐出口からロール入口までのエアギャップ１４を十分な距離に形成して加熱装置３１を配置したコンパクトで簡単な設備と、エアギャップ１４でＥＶＡ樹脂シートＳを加熱するだけの簡単な制御により、太陽電池の製造時における加熱封止する際に収縮が小さいＥＶＡ樹脂シートＳを成形することができる。
Ｓ ＥＶＡ樹脂シート
１０ 樹脂押出装置
１１ スクリュー式押出機
１２ ギヤポンプ
１３ Ｔダイ
１４ エヤギャップ
Ｌ エヤギャップの加熱距離
２０ ロール成形装置
２１ 第１ロール
２２ 第２ロール
２３ 第３ロール
２４ 巻取りロール
３１ 加熱装置

Claims (3)

  1. 溶融樹脂をＴダイから吐出させてシート状に成形し、この樹脂シートをエアギャップから一対の第１，第２ロール間の入口に吐出して成形し、さらに前記第２ロールの表面に巻回された樹脂シートを、当該第２ロールと第３ロールとの間に導入して樹脂シートを、３．００ｍ／分以上の成形速度で冷却成形するＥＶＡ樹脂シートの成形方法であって、
    前記Ｔダイの吐出口から吐出されるＥＶＡ樹脂シートの吐出温度を、樹脂の溶融温度より５℃〜４５℃高い範囲とし、
    前記エアギャップに配置された加熱装置により、ダイの吐出温度より５℃〜７５℃高くなるように樹脂シートを加熱して、第１，第２ロール間の入口に導入する
    ことを特徴とするＥＶＡ樹脂シートの成形方法。
  2. 加熱装置は、ＥＶＡ樹脂シートの両面から１０〜４０ｍｍ離間して配置され、
    ＥＶＡ樹脂シートの加熱時間を１〜２０秒とした
    ことを特徴とする請求項１記載のＥＶＡ樹脂シートの成形方法。
  3. 第１〜第３ロールの少なくとも１つロールの表面に凹凸を形成して、樹脂シートにエンボス加工を施す
    ことを特徴とする請求項１または２記載のＥＶＡ樹脂シートの成形方法。
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