JP2013082765A - シーリング組成物、複層ガラスおよび太陽電池パネル - Google Patents
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Abstract
【課題】常温での形状追従性および水蒸気バリア性に優れるシーリング組成物、それによって、各種産業製品、とりわけ、複層ガラスおよび太陽電池パネルの端部を、簡易かつ効率的に封止した複層ガラスおよび太陽電池パネルを提供する。
【解決手段】ゴム成分と、炭素数2〜3のアルケンを重合させることにより得られるポリオレフィンとを含有するシーリング組成物であり、シーリング組成物から形成されたシート1を25℃でガラス板32に貼着した後、ガラス板32に対して90度で速度300mm/分で剥離したときの90度剥離接着力が、0.1N/10mm以上であり、シート1を150℃でガラス板32に貼着した後、ガラス板32に対して90度で速度300mm/分で剥離したときの90度剥離接着力が、2N/10mm以上であるシーリング組成物。
【選択図】図2
【解決手段】ゴム成分と、炭素数2〜3のアルケンを重合させることにより得られるポリオレフィンとを含有するシーリング組成物であり、シーリング組成物から形成されたシート1を25℃でガラス板32に貼着した後、ガラス板32に対して90度で速度300mm/分で剥離したときの90度剥離接着力が、0.1N/10mm以上であり、シート1を150℃でガラス板32に貼着した後、ガラス板32に対して90度で速度300mm/分で剥離したときの90度剥離接着力が、2N/10mm以上であるシーリング組成物。
【選択図】図2
Description
本発明は、シーリング組成物、複層ガラスおよび太陽電池パネル、詳しくは、各種産業製品の封止に用いられるシーリング組成物と、そのシーリング組成物により端部が封止される複層ガラスおよび太陽電池パネルに関する。
各種産業製品には、その内部に、水または湿気などの流体が浸入することを防止すべく、シール材を端部に設けることが広く知られている。
そのようなシール材として、例えば、粘度平均分子量が5万〜9万のポリイソブチレンと無機充填剤とを含有するシーリング材が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。また、特許文献1では、シーリング材をソーラーパネルに用いることが提案されている。
また、例えば、ブチル系ゴムと結晶性ポリエチレンとを含有するホットメルト型のシーリング剤組成物が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
特許文献1で提案されるシーリング材または特許文献2で提案されるシーリング剤組成物を、ソーラーパネルの端部に設けるには、これらを加熱して溶融させた後、ソーラーパネルの端部に塗布し、次いで、他方のパネルを組み付ける。その後、シーリング材を常温にて冷却する。
しかるに、特許文献1で提案されるシーリング材および特許文献2で提案されるシーリング剤組成物は、常温(25℃)での形状追従性が低いため、他方のパネルの組付時には、一旦、高温に加熱して溶融させ、その後、冷却する必要がある。また、これらのシーリング材およびシーリング剤組成物では、加熱および冷却のための時間を別途設ける必要がある。
さらに、特許文献1で提案されるシーリング材および特許文献2で提案されるシーリング剤組成物は、水蒸気バリア性が不十分であるため、ソーラーパネルの封止に用いると、ソーラーパネルに設けられる太陽電子素子が水蒸気によって劣化することを十分に防止できず、そのため、太陽電池パネルの性能が低下するという不具合がある。
本発明の目的は、常温での形状追従性および水蒸気バリア性に優れるシーリング組成物、それによって、各種産業製品、とりわけ、複層ガラスおよび太陽電池パネルの端部を、簡易かつ効率的に封止した、信頼性に優れる複層ガラスおよび太陽電池パネルを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明のシーリング組成物は、ゴム成分と、炭素数2〜3のアルケンを重合させることにより得られるポリオレフィンとを含有するシーリング組成物であり、前記シーリング組成物から形成されたシートを25℃でガラス板に貼着した後、前記ガラス板に対して90度で速度300mm/分で剥離したときの90度剥離接着力が、0.1N/10mm以上であり、前記シートを150℃でガラス板に貼着した後、前記ガラス板に対して90度で速度300mm/分で剥離したときの90度剥離接着力が、2N/10mm以上であることを特徴としている。
また、本発明のシーリング組成物は、粘着付与剤をさらに含有し、前記粘着付与剤は、軟化点が90〜140℃のクマロン系樹脂を含有し、前記粘着付与剤の配合割合が、前記ゴム成分および前記ポリオレフィンの総量100質量部に対して、30質量部を超えることが好適である。
また、本発明のシーリング組成物では、前記ゴム成分が、ブチルゴムおよびポリイソブチレンを含有することが好適である。
また、本発明のシーリング組成物は、充填剤をさらに含有し、前記充填剤の配合割合が、前記ゴム成分および前記ポリオレフィンの総量100質量部に対して、0.1〜100質量部であることが好適である。
また、本発明のシーリング組成物では、前記充填剤が、炭酸カルシウム、タルク、酸化チタンおよびカーボンブラックからなる群から選択される少なくとも1種であることが好適である。
また、本発明のシーリング組成物は、複層ガラスの端部の封止に用いられることが好適である。
また、本発明の複層ガラスは、厚み方向に互いに間隔を隔てて配置される2枚のガラス層と、2枚の前記ガラス層の間に設けられ、前記ガラス層の端部の内側に配置される中間層と、2枚の前記ガラス層の端部の間に、前記中間層を封止するように充填され、上記したシーリング組成物からなるシール材とを備えることを特徴としている。
また、本発明のシーリング組成物は、太陽電池パネルの端部の封止に用いられることが好適である。
また、本発明の太陽電池パネルは、ガラス層と、前記ガラス層と厚み方向に間隔を隔てて配置される支持層と、前記ガラス層および前記支持層の間に設けられ、前記ガラス層および前記支持層の端部の内側に配置される太陽電池素子およびそれを封止する封止樹脂層と、前記ガラス層および前記支持層の端部の間に、前記封止樹脂層を封止するように充填され、上記したシーリング組成物からなるシール材とを備えることを特徴としている。
本発明のシーリング組成物からなるシール材は、常温における形状追従性に優れているので、常温で、各種産業製品、とりわけ、複層ガラスおよび太陽電池パネルに簡易かつ確実に貼着することができる。
また、このシーリング組成物は、高温で加熱した後の密着性に優れているため、複層ガラスおよび太陽電池パネルに貼着(仮固定)した後、高温で加熱することにより、それらに、優れた水蒸気バリア性を付与することができる。そのため、複層ガラスおよび太陽電池パネルの性能の低下を有効に防止して、優れた信頼性を付与することができる。
本発明のシーリング組成物は、各種産業製品の封止に用いられ、ゴム成分と、特定のポリオレフィン(後述するポリイソブチレンを除く)とを含有している。
ゴム成分は、シーリング組成物からなるシール材に弾性を付与するために含有される。ゴム成分としては、例えば、アクリルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ビニルアルキルエーテルゴム、ポリビニルアルコールゴム、ポリビニルピロリドンゴム、ポリアクリルアミドゴム、セルロースゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレンゴム、スチレン・イソプレン・スチレンゴム、イソプレンゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンゴム、ブチルゴム、ポリイソブチレンゴムなどが挙げられる。ゴム成分として、好ましくは、ブチルゴム、ポリイソブチレンが挙げられる。
これらのゴム成分は、単独使用または2種以上併用することができる。好ましくは、ブチルゴム、ポリイソブチレンが併用される。
ブチルゴムは、イソブテン(イソブチレン)および少量のイソプレンの共重合体(イソブチレン・イソプレンゴム)であり、水蒸気バリア性が高いゴム弾性体である。
ブチルゴムの不飽和度は、例えば、0.6〜2.5モル%、好ましくは、0.7〜2.0モル%である。ブチルゴムの不飽和度は、ヨウ素吸着法により測定される。
また、ブチルゴムのムーニー粘度は、例えば、20〜70(ML1+8、125℃)、好ましくは、30〜60(ML1+8、125℃)である。
ブチルゴムは、その粘度平均分子量が、例えば、30万〜70万、好ましくは、30万〜50万である。
粘度平均分子量は、JIS K 7252 01(2008年)に準拠して、標準ポリスチレンを用いて、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によって測定される。なお、後述の粘度平均分子量についても同様である。
ポリイソブチレンは、イソブチレンの重合体であり、例えば、粘度平均分子量が30万以上の高分子量ポリイソブチレンである。ポリイソブチレンをブチルゴムと併用することにより、ブチルゴムの高温における流れ性を向上(改善)することができ、優れた水蒸気バリア性を維持して、温度特性を向上させることができる。
ポリイソブチレンは、その粘度平均分子量が、好ましくは、50万〜300万、さらに好ましくは、70〜200万、とりわけ好ましくは、90万〜150万である。
ポリイソブチレンの粘度平均分子量が上記した範囲に満たないと、後述する複層ガラス3または太陽電池パネル4の組付時に、液だれを生じる場合がある。
一方、ポリイソブチレンの粘度平均分子量が上記した範囲を超えると、形状追従性が低下する場合がある。
ブチルゴムおよびポリイソブチレンの配合割合は、それらの質量基準で、例えば、9/1〜1/6、好ましくは、4/1〜1/3である。
ゴム成分の配合割合は、ゴム成分および特定のポリオレフィンの総量100質量部に対して、例えば、40〜90質量部、好ましくは、50〜80質量部である。ゴム成分の配合割合が上記した範囲内にあれば、広い温度領域におけるゴム弾性を維持することにより、水蒸気バリア性が向上する利点がある。
特定のポリオレフィンは、炭素数2〜3(2および/または3)のアルケンを重合させることにより得られるポリオレフィンであり、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはエチレン・プロピレン共重合体が挙げられる。特定のポリオレフィンを本発明のシーリング組成物に配合することにより、特定のポリオレフィンの軟化点の温度領域までは補強性を付与することができる。
ポリエチレンとしては、例えば、線状低密度ポリエチレンなどの低密度ポリエチレン、例えば、中密度ポリエチレン、例えば、高密度ポリエチレンなどが挙げられる。
ポリプロピレンとしては、例えば、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレンなどが挙げられる。
エチレン・プロピレン共重合体としては、例えば、エチレン・プロピレンランダム共重合体、エチレン・プロピレンブロック共重合体などが挙げられる。
また、特定のポリオレフィンは、例えば、結晶性ポリオレフィン(具体的には、結晶性ポリエチレンなど)を含んでいる。
また、特定のポリオレフィンの軟化点(環球法)は、例えば、100〜150℃、好ましくは、110〜140℃である。
特定のポリオレフィンとして、好ましくは、ポリエチレン、さらに好ましくは、結晶性ポリエチレンが挙げられる。
これらの特定のポリオレフィンは、単独使用または2種以上併用することができる。
特定のポリオレフィンの配合割合は、ゴム成分および特定のポリオレフィンの総量100質量部に対して、例えば、10〜60質量部、好ましくは、20〜50質量部である。ポリオレフィンの配合割合が上記した範囲に満たないと、常温におけるリーリング材の補強性が十分でない場合がある。
また、シーリング組成物には、例えば、粘着付与剤および/または充填剤を配合することができる。
粘着付与剤は、シーリング組成物から形成されるシートの25℃および150℃における剥離接着力(後述)を向上させるために、シーリング組成物に含有される。粘着付与剤としては、例えば、石油系樹脂、例えば、C5−炭化水素系樹脂、フェノール系樹脂、ロジン系樹脂、テルペン系樹脂、クマロン系樹脂などの炭化水素系樹脂が挙げられる。粘着付与剤としては、好ましくは、炭化水素系樹脂、さらに好ましくは、クマロン系樹脂が挙げられる。
クマロン系樹脂としては、例えば、クマロン樹脂、クマロン−インデン樹脂(クマロン−インデン−スチレン共重合体を含む。)などが挙げられる。好ましくは、クマロン−インデン樹脂が挙げられる。
クマロン系樹脂の軟化点は、例えば、90〜140℃、好ましくは、100〜130℃である。
なお、クマロン系樹脂の軟化点は、JIS K6911(1995年)に準拠して測定される荷重たわみ温度として算出される。
これらの粘着付与剤は、単独使用または2種以上併用することができる。
粘着付与剤の配合割合は、ゴム成分および特定のポリオレフィンの総量100質量部に対して、例えば、30質量部を超え、好ましくは、35質量部以上、さらに好ましくは、40質量部以上、とりわけ好ましくは、45質量部以上であり、例えば、100質量部以下でもある。
粘着付与剤の配合割合が上記下限に満たないと、十分な水蒸気バリア性が得られない場合がある。
一方、粘着付与剤の配合割合が、上記上限を超えると、シール材が脆くなる場合がある。
充填剤は、シール材の補強性を向上させるための補強剤としてシーリング組成物に含有される。充填剤としては、例えば、顔料(例えば、無機顔料)などの無機充填剤が挙げられ、具体的には、炭酸カルシウム(例えば、重質炭酸カルシウムまたは軽質炭酸カルシウムなど)、タルク、酸化チタン、カーボンブラック、シリカ、酸化マグネシウムなどが挙げられる。充填剤としては、好ましくは、炭酸カルシウム、タルク、酸化チタン、カーボンブラック、さらに好ましくは、カーボンブラックが挙げられる。
充填剤は、単独使用または2種以上併用することができる。好ましくは、カーボンブラックの単独使用が挙げられる。
充填剤の平均粒子径は、例えば、1nm〜1000μm、好ましくは、10nm〜100μmである。
充填剤の配合割合は、ゴム成分および特定のポリオレフィンの総量100質量部に対して、例えば、0.1〜100質量部、好ましくは、0.5〜10質量部である。充填剤の配合割合が上記した範囲内にあれば、補強性を向上させることができる。
また、シーリング組成物には、必要により、例えば、軟化剤、さらには、吸湿化合物(例えば、シリカゲル、アルミナ、ゼオライトなど)、酸化防止剤(ヒンダードフェノール系)、滑剤、老化防止剤、帯電防止剤、可塑剤、熱安定剤、シランカップリング剤(例えば、加水分解性シリル基含有化合物など)、発泡剤などの添加剤を適宜の割合で添加することができる。
軟化剤は、シール材の取り扱い性を向上させるために、必要によりシール材に含有される。軟化剤としては、例えば、低分子量ポリイソブチレン、液状ポリブテン、オイル類(例えば、プロセスオイルなど)、パラフィン類、ワックス類、アロマ類、アスファルト類、乾性油類、動植物油類などが挙げられる。軟化剤としては、好ましくは、低分子量ポリイソブチレンが挙げられる。
低分子量ポリイソブチレンの粘度平均分子量は、例えば、30万未満、好ましくは、1〜25万、さらに好ましくは、3〜6万である。
これらの軟化剤は、単独使用または2種以上併用することができる。
軟化剤の配合割合は、ゴム成分および特定のポリオレフィンの総量100質量部に対して、例えば、0.5〜30質量部、好ましくは、1〜25質量部である。軟化剤の配合割合が上記した範囲内であれば、シール材の取扱性を向上させることができる。
そして、本発明のシーリング組成物は、上記した各成分を上記した割合で配合して、加熱して混練して混練物として得ることができる。
混練は、例えば、ニーダー、バンバリーミキサー、ミキシングロールなどのバッチ式混練機や、2軸混練機などの連続混練機などが用いられる。混練における加熱温度は、例えば、70〜130℃、好ましくは、90〜120℃である。
このようにして得られたシーリング組成物は、適宜の形状に成形することにより、シール材を得ることができる。
図1は、本発明のシーリング組成物からなるシール材の一実施形態の断面図を示し、図2は、90度剥離接着力試験において、試験片をガラス板に貼着する方法を説明する工程図を示す。
次に、本発明のシーリング組成物からなるシール材について、図1を参照して説明する。
上記により得られたシーリング組成物を、例えば、押出機、カレンダーロール、プレス機(熱プレス機)などの成形装置により、加熱して、例えば、シート形状に成形して、シートを得る。次いで、得られたシートを離型フィルム2の表面に積層する。好ましくは、成形装置として、押出機、カレンダーロールが用いられ、さらに好ましくは、カレンダーロールが用いられる。なお、シートは、テープ、および/または、フィルムを含んでいる。
離型フィルム2としては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムなどの合成樹脂フィルムなど、公知の離型フィルムが挙げられる。離型フィルム2の厚みは、例えば、1〜1000μmである。離型フィルム2の表面には、例えば、離型処理を施すこともできる。
このようにして、シートとしてのシール材(第1シール材)1を得る。
シール材1は、長手方向に延びる長尺状の広幅平帯状に形成される。
シール材1の厚みは、図4(d)および図7(e)が参照されるように、中間層6および封止樹脂層9の寸法によって適宜選択され、例えば、0.3〜2.0mm、好ましくは、0.4〜1.0mmである。
また、シール材1の幅(長手方向に対する直交方向長さ)は、例えば、5〜30mm、好ましくは、10〜20mmである。
なお、シール材1の表面(下面)には、図1に示すように、離型フィルム2を積層して、それらの積層体をロール状に巻回することもできる。
そして、シール材1を25℃でガラス板に貼着した後、ガラス板に対して90度で速度300mm/分で剥離したときの90度剥離接着力は、0.1N/10mm以上である。
上記した90度剥離接着力が上記下限に満たないと、常温における形状追従性が不十分となる。
上記した90度剥離接着力は、次のようにして測定する。
まず、図2(a)に示すように、例えば、裏打ち材31を、シール材1の裏面(離型フィルム2が積層される面34に対する逆側面、図2(a)における上面。)33に積層して、裏打ち材31によりシール材1を裏打ちする。
裏打ち材31としては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、PETフィルムなどの樹脂フィルム、例えば、銅箔などの金属箔などが挙げられる。裏打ち材31の厚みは、例えば、1〜1000μmである。
次いで、シール材1を、10mm幅に切り出して短冊状の試験片30を作製する。
次いで、図2(a)の仮想線で示すように、離型フィルム2を試験片30から引き剥がし、その後、図2(b)に示すように、25℃において、離型フィルム2が引き剥がされた表面(裏打ち材31が積層される裏面33に対する逆側面、図2(b)における下面。)34が、ガラス板32の表面35に接触するように、試験片30とガラス板32とを重ね合わせる。その後、25℃で、例えば、所定の重さを負荷することにより、試験片30をガラス板32に貼着させる。
なお、ガラス板32の表面35の表面粗さRz(JIS B0601−1994に準拠する十点平均粗さ)は、例えば、0.01〜10μmの範囲である。
次いで、試験片30およびガラス板32を、25℃で、例えば、10〜60分間放置した後、引張試験機にセットする。その後、試験片30を、25℃で、ガラス板32に対して90度の角度で、速度300mm/分で、ガラス板32から剥離したときの剥離接着力を測定する。
上記した90度剥離接着力は、好ましくは、0.15N/10mm以上、さらに好ましくは、0.25N/10mm以上、とりわけ好ましくは、0.40N/10mm以上であり、また、2.0N/10mm未満でもある。
一方、シール材1を150℃でガラス32板に貼着した後、ガラス板32に対して90度で速度300mm/分で剥離したときの剥離接着力は、2N/10mm以上である。
上記した90度剥離接着力が上記下限に満たないと、ガラス板32に対する接着力が不十分となり、水蒸気バリア性が不十分となる。
上記した90度剥離接着力は、次のようにして測定する。
すなわち、図2(a)および図2(b)が参照されるように、試験片30を25℃でガラス板32に貼着し、貼着後に加熱工程および冷却工程を順次実施する以外は、25℃でガラス板32に貼着した後、ガラス板32に対して90度で速度300mm/分で剥離したときの90度剥離接着力と同様に処理して測定する。
加熱工程では、ガラス板32に貼着した試験片30を、例えば、真空熱プレス機により加熱する。具体的には、真空雰囲気下、例えば、圧力0.05〜0.5MPa、1〜60分間、150℃で熱プレスすることにより、試験片30をガラス板32に熱圧着する。
冷却工程では、熱圧着後の試験片30を、例えば、10分間以上、48時間以下、放冷する。
上記した90度剥離接着力は、好ましくは、3N/10mm以上、さらに好ましくは、4N/10mm以上、とりわけ好ましくは、8N/10mm以上、もっとも好ましくは、15N/10mm以上であり、また、100N/10mm以下でもある。
そして、このようにして得られるシール材1は、各種産業製品の封止に用いられる。
好ましくは、複層ガラスおよび太陽電池パネルの封止に用いられる。
図3は、本発明の複層ガラスの一実施形態(シール材が4枚からなる態様)、図4は、図3(a)に示す複層ガラスの製造方法を説明する工程図を示す。
なお、図3(b)において、上側ガラス層10は、シール材1の相対配置を明確に示すため、省略されている。
次に、上記したシール材によって周端部が封止される複層ガラスについて、図3を参照して説明する。
図3において、この複層ガラス3は、厚み方向に互いに間隔を隔てて配置される2枚のガラス層としての、上側ガラス層10および下側ガラス層11と、それらの間に設けられ、上側ガラス層10および下側ガラス層11の周端部5の内側に配置される中間層6と、上側ガラス層10および下側ガラス層11の周端部5の間に充填されるシール材1とを備えている。
上側ガラス層10は、複層ガラス3の最表面(上面)側に設けられ、平面視略矩形状に形成されている。上側ガラス層10の厚みは、例えば、0.5〜3.2mmである。
下側ガラス層11は、複層ガラス3の最裏面(下面)側に設けられ、平面視において、上側ガラス層10と同じ大きさの略矩形状に形成されている。下側ガラス層11の厚みは、例えば、0.5〜3.2mmである。
中間層6は、平面視において、上側ガラス層10および下側ガラス層11より小さい略矩形状に形成されている。
中間層6を形成する材料は、封止樹脂層9(後述)を形成する材料であり、例えば、特に限定されず、具体的には、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリフッ化ビニリデンなどの樹脂が挙げられる。中間層6の厚みは、例えば、0.3〜1.0mmである。
シール材1は、中間層6を封止している。また、シール材1は、図3(b)に示すように、縦方向に長く延びる平面視略矩形状の2枚の縦シール材13と、各縦シール材13の縦方向両端部に接触し、横方向に長く延びる平面視略矩形状の2枚の横シール材14とを備えている。
縦シール材13は、上側ガラス層10および下側ガラス層11の横方向両端部の厚み方向間に充填されている。また、横シール材14は、上側ガラス層10および下側ガラス層11の縦方向両端部の厚み方向間に充填されている。
次に、上記した複層ガラス3を製造する方法について、図4を参照して説明する。
この方法では、図4(a)に示すように、まず、上側ガラス層10を用意する。
次いで、図4(b)に示すように、中間層6としての封止樹脂層9を上側ガラス層10の下面に配置する。
封止樹脂層9は、上側ガラス層10の周端部が露出するように、配置する。
封止樹脂層9の厚みT1は、例えば、0.3〜2.0mm、好ましくは、0.4〜1.0mmに設定されている。
次いで、図4(c)に示すように、上記した図3(b)に示す縦シール材13および横シール材14を備えるシール材1を、上記した配置で貼着(仮固定)する。シール材1は、必要により、溶融させながら配置(熱融着)する。
シール材1の厚みT2は、上記した封止樹脂層9(圧着前の封止樹脂層9)の厚みT1に対して、例えば、厚く、または、同一の厚みに設定され、具体的には、100〜200%、好ましくは、105〜120%である。より具体的には、シール材1の厚みT2は、例えば、0.3〜2.0mm、好ましくは、0.4〜1.0mmである。
シール材1の厚みT2が上記した範囲を超えると、下側ガラス層11との貼り合わせ時の加工性が低下したり、封止樹脂層9から発生するガス(例えば、EVAから発生する酢酸ガス)および/または空気が抜けずに、気泡が封止樹脂層9に残存する場合がある。
一方、シール材1の厚みが上記した範囲に満たないと、複層ガラス3の周端部5のシール性を十分に確保することができない場合がある。
その後、この方法では、図4(d)に示すように、下側ガラス層11を封止樹脂層9およびシール材1に貼着する。
下側ガラス層11を封止樹脂層9およびシール材1に貼着するには、下側ガラス層11をシール材1の下面に接触させて、上方に向けて、下側ガラス層11を圧着する。圧着としては、例えば、必要により、熱圧着などが挙げられる。
圧着の条件は、常温または加熱雰囲気下で、圧力が、例えば、0.05〜0.5MPa、好ましくは、0.05〜0.2MPaであり、圧着時間が、例えば、1〜60分間、好ましくは、10〜30分間である。
熱圧着の場合は、温度が、例えば、100〜180℃、好ましくは、110〜160℃である。
圧着により、シール材1が圧縮され、シール材1の厚みT2が封止樹脂層9の厚みT1より厚い場合には、圧着後のシール材1の厚みT3と封止樹脂層9の厚みT1とが略同一となる。
これにより、周端部5に、シール材1が充填された複層ガラス3を得ることができる。
そして、上記したシール材1は、常温(例えば、20〜30℃)における形状追従性に優れているので、常温で、複層ガラス3に簡易かつ確実に貼着することができる。
また、このシール材1は、高温(例えば、100〜160℃)で加熱した後の密着性に優れているため、シール材1を複層ガラス3に貼着した後、高温で加熱することにより、それらに優れた水蒸気バリア性を付与することができる。
そのため、複層ガラス3の性能の低下を有効に防止して、優れた信頼性を付与することができる。
具体的には、後述する実施例により測定されるシール材1の水蒸気バリア性は、例えば、2.0%以下、好ましくは、1.5%以下、さらに好ましくは、1.0%以下、とりわけ好ましくは、0.5%以下、もっとも好ましくは、0.3%であり、また、0%以上でもある。
なお、上記した説明では、中間層6を樹脂からなる樹脂層(封止樹脂層9)として形成しているが、例えば、空気または不活性気体(例えば、窒素など)からなる空気層として形成することができ、さらには、真空状態(あるいは減圧状態)とした真空層として形成することもできる。
図5は、太陽電池モジュール(シール材が1枚からなる態様)の平面図を示す。
上記した説明では、シール材1を、4枚の平面視略矩形状のシール材(2枚の縦シール材13および2枚の横シール材14)から形成しているが、例えば、図5に示すように、1枚のシール材から形成することもできる。
シール材1は、例えば、図示しないが、上記した成形装置により、平面視略矩形状に形成し、その後、中央(縦方向中央および横方向中央)を打ち抜き加工することにより得ることができる。
図6は、本発明の太陽電池パネルの一実施形態、図7は、図6(a)に示す太陽電池パネルの製造方法を説明する工程図、図8は、図6に示す太陽電池パネルを備えるフレームレス太陽電池モジュール(第2シール材が設けられたフレームレス太陽電池モジュール)の一部拡大断面図、図9は、図6に示す太陽電池パネルを備える太陽電池モジュール(フレームが設けられた太陽電池モジュール)の説明図を示す。
次に、上記したシール材によって周端部が封止される太陽電池パネルについて、図6および図7を参照して説明する。
なお、以降の各図面において、上記した各部に対応する部材については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図6において、この太陽電池パネル4は、ガラス層としての上側ガラス層10と、上側ガラス層10と下方に間隔を隔てて配置される支持層としての下側ガラス層11と、上側ガラス層10および下側ガラス層11の間に設けられ、上側ガラス層10および下側ガラス層11の周端部5の内側に配置される太陽電池素子8およびそれを封止する封止樹脂層9と、上側ガラス層10および下側ガラス層11の周端部5の間に充填されるシール材1とを備えている。
太陽電池素子8としては、例えば、結晶シリコン系やアモルファスシリコン系などの公知の太陽電池素子が挙げられる。太陽電池素子8は、略矩形平板形状をなし、平面視において、上側ガラス層10および下側ガラス層11の中央部に配置されている。
また、太陽電池素子8は、上側ガラス層10の下面に積層されている。太陽電池素子8の厚みは、封止樹脂層9の厚みより薄く、具体的には、例えば、0.01〜500μmである。
封止樹脂層9は、太陽電池素子8を封止している。
シール材1は、封止樹脂層9を封止している。
次に、上記した太陽電池パネル4を製造する方法について、図7を参照して説明する。
この方法では、まず、図7(a)および図7(b)に示すように、太陽電池素子8を上側ガラス層10の下面に配置する。
次いで、図7(c)に示すように、封止樹脂層9を配置する。
封止樹脂層9は、太陽電池素子8を被覆し、かつ、上側ガラス層10の周端部が露出するように、配置する。
次いで、図7(d)に示すように、シール材1を貼着(仮固定)する。
その後、この方法では、図7(e)に示すように、下側ガラス層11を封止樹脂層9およびシール材1に貼着する。
下側ガラス層11を封止樹脂層9およびシール材1に貼着するには、下側ガラス層11をシール材1の下面に接触させて、上方に向けて、下側ガラス層11を圧着する。圧着では、例えば、真空(減圧)下で、圧着する。
これにより、周端部5に、シール材1が充填された太陽電池パネル4を得ることができる。
この太陽電池パネル4では、上記した複層ガラス3の作用効果に加えて、太陽電池素子8の劣化に起因する発電効率の低下を有効に防止することができる。
なお、上記した説明では、本発明の支持層を、下側ガラス層11として説明しているが、例えば、透湿性樹脂などの樹脂からなる下側樹脂層(バックシート)11として形成することもできる。
また、上記した図6の太陽電池パネル4は、フレームを用いないフレームレス太陽電池モジュール12として用いることができ、あるいは、図9に示すように、フレームを用いる太陽電池モジュール7として用いることもできる。
また、図8に示すように、フレームレス太陽電池モジュール12は、太陽電池パネル4の周端部5に公知のシール材(第2シール材)15が設けられたフレームレス太陽電池モジュール12として用いることもできる。
図8において、第2シール材15は、太陽電池パネル4の周端部5において、太陽電池パネル4の内側に向かって開く断面略コ字形状に形成されており、上側ガラス層10の周側面および上面と、第1シール材1の周側面と、下側ガラス層11の周側面および下面とに、連続して形成されている。
図9において、この太陽電池モジュール7は、太陽電池パネル4と、太陽電池パネル4の周端部5に設けられるフレーム16と、それらの間に介在される第2シール材15とを備えている。
フレーム16は、太陽電池パネル4の各辺に沿って、それぞれ設けられる。フレーム16は、太陽電池パネル4に向かって内側に開く断面略コ字形状に形成されている。フレーム16は、例えば、金属材料(アルミニウムなど)や樹脂材料(アクリル樹脂など)から形成され、好ましくは、金属材料から形成されている。
フレーム16は、図9(b)に示すように、各辺に沿う長手方向両端部が互いに接合されて4つの角を形成し、平面視において略矩形枠状となるように組み付けられる。
以下に、実施例および比較例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1〜4および比較例1
表1に記載される各成分を、表1の配合処方に従って、ニーダー(DS1−5GHB−E型、1Lニーダー、6インチオープンロール付き、モリヤマ社製)に一括投入して、120℃で混練し、シーリング組成物を混練物として調製した。
表1に記載される各成分を、表1の配合処方に従って、ニーダー(DS1−5GHB−E型、1Lニーダー、6インチオープンロール付き、モリヤマ社製)に一括投入して、120℃で混練し、シーリング組成物を混練物として調製した。
次いで、得られた混練物を、カレンダーロール(カレンダーロール4L−8a、日立製作所社製)で、厚み0.5mmおよび厚み1.0mmにそれぞれ圧延成形することにより、シーリング組成物からなるシール材を得た。なお、カレンダーロールの圧延条件は、ロール温度を30〜90℃に調製し、上流側ロールのロール速度(R)に対する、それの搬送方向下流側に配置される下流側ロール(R’)の割合(R’/R)を1.1に調整した。
その後、シール材の片面に離型フィルムを積層して、ロール状に巻回した(図1参照)。その後、所定の幅となるように幅方向両端部を切断(幅加工)することにより、実施例1〜4および比較例1のシール材をそれぞれ得た。
比較例2
アクリルフォーム層と、アクリルフォーム層の両面(表面および裏面)に積層されたアクリル系接着剤層と、一方のアクリル系粘着剤層の表面に積層された離型フィルムとを備える両面粘着テープ(商品名「ハイパージョイントH9008」、日東電工社製、厚み0.8mm)を、比較例2のシール材として用意した。
アクリルフォーム層と、アクリルフォーム層の両面(表面および裏面)に積層されたアクリル系接着剤層と、一方のアクリル系粘着剤層の表面に積層された離型フィルムとを備える両面粘着テープ(商品名「ハイパージョイントH9008」、日東電工社製、厚み0.8mm)を、比較例2のシール材として用意した。
JSR BUTYL ♯065:ブチルゴム、不飽和度0.8モル%、ムーニー粘度32(ML1+8、125℃)、JSR社製
Oppanol B−100EP:高分子量ポリイソブチレン、粘度平均分子量110万、BASF社製
DFD−2005:結晶性ポリエチレン、日本ユニカー社製
エスクロンV−120:クマロン−インデン−スチレン共重合体、軟化点(荷重たわみ温度)120℃、日塗化学社製
シースト3H:カーボンブラック、平均粒子径27nm、東海カーボン社製
テトラックス4T:低分子量ポリイソブチレン、粘度平均分子量4万、JX日鉱日石エネルギー社製
テトラックス5T:低分子量ポリイソブチレン、粘度平均分子量5万、JX日鉱日石エネルギー社製
(評価)
各実施例および各比較例で得られたシール材について、(1)25℃で貼着後の90度剥離接着力、(2)150℃で貼着後の90度剥離接着力、および、(3)水蒸気バリア性について評価した。
各評価の詳細を以下に記載する。
(1)25℃で貼着後の90度剥離接着力試験
実施例1〜4および比較例2の厚み0.5mmのシール材について、25℃で貼着後の90度剥離接着力試験を実施した。
(1)25℃で貼着後の90度剥離接着力試験
実施例1〜4および比較例2の厚み0.5mmのシール材について、25℃で貼着後の90度剥離接着力試験を実施した。
すなわち、まず、図2(a)に示すように、厚み38μmのPETフィルムからなる裏打ち材(表面が剥離処理されていない)31を、シール材1の裏面33に積層して、裏打ち材31によりシール材1を裏打ちした。
次いで、シール材1を10mm幅に切り出し、短冊状の試験片30を作製した。
次いで、図2(a)の仮想線で示すように、離型フィルム2を試験片30から引き剥がし、その後、図2(b)に示すように、25℃において、シール材1の表面34が、厚み3.2mmの白板未強化ガラス(AGC社製)からなるガラス板32の表面35(表面粗さRz:0.06μm)に接触するように、試験片30とガラス板32とを重ね合わせた。
その後、25℃で、その上を2Kgのローラーで1往復することにより、試験片30をガラス板32に貼着させた。
次いで、試験片30およびガラス板32を、25℃で30分放置した後、引張試験機に配置した。次いで、試験片30を、ガラス板32に対して90度の角度で、速度300mm/分で、試験片30を剥離したときの剥離接着力を測定した。
その結果を、表1に示す。
一方、比較例1については、シール材が、ホットメルト型であるため、25℃ではガラス板32に貼着することができず、そのため、90度剥離接着力を測定することができなかった。
(2)150℃で貼着後の90度剥離接着力試験
実施例1〜4および比較例1の厚み0.5mmのシール材と、比較例2のシール材とを、25℃でガラス板32に貼着し、貼着後に加熱工程および冷却工程を順次実施した以外は、25℃でガラス板32に貼着した後、ガラス板32に対して90度で速度300mm/分で剥離したときの90度剥離接着力と同様に処理してそれぞれ測定した。
(2)150℃で貼着後の90度剥離接着力試験
実施例1〜4および比較例1の厚み0.5mmのシール材と、比較例2のシール材とを、25℃でガラス板32に貼着し、貼着後に加熱工程および冷却工程を順次実施した以外は、25℃でガラス板32に貼着した後、ガラス板32に対して90度で速度300mm/分で剥離したときの90度剥離接着力と同様に処理してそれぞれ測定した。
すなわち、加熱工程では、試験片30を、真空加熱プレス機により、真空雰囲気下、0.1MPa、10分間、150℃で熱プレスして、ガラス板32に熱圧着した。
冷却工程では、熱圧着後の試験片30を、24時間放冷した。
その結果を、表1に示す。
(3)水蒸気バリア性試験
実施例1〜4および比較例1の厚み1.0mmのシール材と、比較例2のシール材とについて、次に説明する測定装置を用いて、水蒸気バリア性試験を実施した。
(3)水蒸気バリア性試験
実施例1〜4および比較例1の厚み1.0mmのシール材と、比較例2のシール材とについて、次に説明する測定装置を用いて、水蒸気バリア性試験を実施した。
すなわち、図10において、測定装置20は、上端部にリング形状の鍔21が設けられた有底円筒状のカップ22と、鍔21と厚み方向に間隔を隔てて対向配置されるガラス板23とを備えている。カップ22は、アルミ製であり、底壁24の深さが15mm、内径が60mmである。
また、測定装置20において、カップ22の底壁24の上面には、吸湿剤25が均一に積層されている。吸湿剤25は、塩化カルシウムからなり、質量が10gである。
そして、実施例1〜4と、比較例1および2のシール材1とを、鍔21より幅狭(5mm幅)のリング形状に対応するように切断加工した後、それを鍔21の上面に配置し、その後、ガラス板23をシール材1に、150℃で熱圧着させて、カップ22の円筒内を封止した。その後、この装置20を、40℃、92%RHの高温高湿器に投入し、100時間後の装置20全体の質量を測定した。なお、上記の熱圧着時に、シール材1に液だれがないことを確認した。
水蒸気バリア性%は、加湿前の測定装置20全体の質量に対する加湿後の測定装置20全体の質量増加率として示す。
その結果を表1に示す。
1 シール材(シート)
3 複層ガラス
4 太陽電池パネル
5 周端部
6 中間層
7 太陽電池モジュール
8 太陽電池素子
9 封止樹脂層
10 上側ガラス層
11 下側ガラス層
12 フレームレス太陽電池モジュール
32 ガラス板
3 複層ガラス
4 太陽電池パネル
5 周端部
6 中間層
7 太陽電池モジュール
8 太陽電池素子
9 封止樹脂層
10 上側ガラス層
11 下側ガラス層
12 フレームレス太陽電池モジュール
32 ガラス板
Claims (9)
- ゴム成分と、
炭素数2〜3のアルケンを重合させることにより得られるポリオレフィンと
を含有するシーリング組成物であり、
前記シーリング組成物から形成されたシートを25℃でガラス板に貼着した後、前記ガラス板に対して90度で速度300mm/分で剥離したときの90度剥離接着力が、0.1N/10mm以上であり、
前記シートを150℃でガラス板に貼着した後、前記ガラス板に対して90度で速度300mm/分で剥離したときの90度剥離接着力が、2N/10mm以上であることを特徴とする、シーリング組成物。 - 粘着付与剤をさらに含有し、
前記粘着付与剤は、軟化点が90〜140℃のクマロン系樹脂を含有し、
前記粘着付与剤の配合割合が、前記ゴム成分および前記ポリオレフィンの総量100質量部に対して、30質量部を超えることを特徴とする、請求項1に記載のシーリング組成物。 - 前記ゴム成分が、ブチルゴムおよびポリイソブチレンを含有することを特徴とする、請求項1または2に記載のシーリング組成物。
- 充填剤をさらに含有し、
前記充填剤の配合割合が、前記ゴム成分および前記ポリオレフィンの総量100質量部に対して、0.1〜100質量部であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のシーリング組成物。 - 前記充填剤が、炭酸カルシウム、タルク、酸化チタンおよびカーボンブラックからなる群から選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項4に記載のシーリング組成物。
- 複層ガラスの端部の封止に用いられることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載のシーリング組成物。
- 厚み方向に互いに間隔を隔てて配置される2枚のガラス層と、
2枚の前記ガラス層の間に設けられ、前記ガラス層の端部の内側に配置される中間層と、
2枚の前記ガラス層の端部の間に、前記中間層を封止するように充填され、請求項6に記載のシーリング組成物からなるシール材と
を備えることを特徴とする、複層ガラス。 - 太陽電池パネルの端部の封止に用いられることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載のシーリング組成物。
- ガラス層と、
前記ガラス層と厚み方向に間隔を隔てて配置される支持層と、
前記ガラス層および前記支持層の間に設けられ、前記ガラス層および前記支持層の端部の内側に配置される太陽電池素子およびそれを封止する封止樹脂層と、
前記ガラス層および前記支持層の端部の間に、前記封止樹脂層を封止するように充填され、請求項8に記載のシーリング組成物からなるシール材と
を備えることを特徴とする、太陽電池パネル。
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- 2011-10-06 JP JP2011221699A patent/JP2013082765A/ja active Pending
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