JP2015175976A - 光線反射樹脂組成物 - Google Patents
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【解決手段】二酸化チタン(A)と、熱可塑性樹脂(B)とを含み、 前記二酸化チタン(A)は、酸化アルミニウムを含む金属酸化物で形成してなる第一の被覆層と、分子内プロトン移動型化合物で形成してなる第二の被覆層を有する光線反射樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
一般式(1) Rn−Si−(OR’)4-n
(式中、nは1〜3の整数であり、Rは水素原子、アルキル基、ビニル基、メタクリル基、エポキシ基を表し、R’は、アルキル基、アリール基、アシル基を表す。ここで、nが2または3の場合、Rは同一でも相違していても良い。また、nが1または2の場合、R’は同一でも相違していても良い)
二酸化チタン(A)の結晶形態は、ルチル型、アナターゼ型、およびブルカイト型が使用できるが、ルチル型が好ましい。ルチル型は、他のタイプと比較して、屈折率が高く、反射効率が高い。しかしながら、一般的にアナターゼ型酸化チタンの方が光触媒活性が大きいため、アナターゼ型の方が、樹脂劣化の抑制効果は大きい。
なお、平均一次粒子径は、走査電子顕微鏡の拡大画像(例えば千倍〜一万倍)から観察できる粒子径(例えば50個程度)を平均したものである。二酸化チタン(A)の粒子形状は、球状、楕円体状等公知の粒子形状を使用できる。
金属酸化物としてはアルミニウム、ケイ素、ジルコニウム、亜鉛、チタン、マグネシウム、アンチモン、スズの酸化物や含水酸化物が挙げられる。
前記金属酸化物は、さらにケイ素酸化物およびジルコニウム酸化物を少なくともいずれか含むことが好ましい。ケイ素またはジルコニウム酸化物を含むことで二酸化チタンの光触媒活性をより低減できるため、熱可塑性樹脂の劣化をより抑制することができる。前記ケイ素酸化物は、ケイ素の含水酸化物であっても良く、シリカや含水シリカ(SiO2・nH2O)が好ましい。また前記ジルコニウム酸化物は、ジルコニウムの含水酸化物(ZrO2・nH2O)で表面被覆されていても良い。なお本発明では、酸化アルミニウムの他に、ケイ素酸化物、ジルコニウム酸化物で形成した被覆層であっても、第一の被覆層とする。
一般式(1) Rn−Si−(OR’)4-n
(式中、nは1〜3の整数であり、Rは水素原子、アルキル基、ビニル基、メタクリル基、エポキシ基を表し、R’は、アルキル基、アリール基、アシル基を表す。ここで、nが2または3の場合、Rは同一でも相違していても良い。また、nが1または2の場合、R’は同一でも相違していても良い)
前記ジルコニウム化合物は、例えば硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム等が挙げられる。
物とから得られる重縮合化合物、環状エーテル化合物の開環重合物などが挙げられる。ここで、ジカルボン酸の誘導体とは酸無水物、エステル化物である。ジカルボン酸は脂肪族であっても芳香族であってもよいが、耐熱性の観点から芳香族がより好ましい。また、芳香族ジカルボン酸または脂環族ジカルボン酸等の酸成分とジオール成分による重合体であり、ホモポリマーであってもコポリマーであってもよい。また、これらの混合などによるポリマーブレンドでもよい。芳香族ジカルボン酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、クロルフタル酸、ニトロフタル酸、p−カルボキシルフェニル酢酸、m−フェニレンジグリゴール酸、p−フェニレンジグリコール酸、ジフェニルジ酢酸、ジフェニル−p,p′−ジカルボン酸、ジフェニル−4,4′−ジ酢酸、ジフェニルメタン−p,p′−ジカルボン酸、ジフェニルエタン− m,m′−ジカルボン酸、スチルベンジルカルボン酸、ジフェニルブタン−p,p′−ジカルボン酸、ベンゾフェノン− 4,4′−ジカルボン酸、ナフタリン− 1,4−ジカルボン酸、ナフタリン−1,5−ジカルボン酸、ナフタリン−2,6−ジカルボン酸、ナフタリン−2,7−ジカルボン酸、p−カルボキシフェノキシ酢酸、p−カルボキシフェノキシブチル酸、1,2−ジフェノキシプロパン−p,p′−ジカルボン酸、1,5−ジフェノキシペンタン−p,p′−ジカルボン酸、1,6−ジフェノキシヘキサン−p,p′−ジカルボン酸、p−(p−カルボキシフェノキシ)安息香酸、1,2−ビス(2−メトキシフェノキシ)−エタン−p,p′−ジカルボン酸、1,3−ビス(2−メトキシフェノキシ)プロパン−p,p′−ジカルボン酸、1,4−ビス(2−メトキシフェノキシ)ブタン−p,p′−ジカルボン酸、1,5−ビス(2−メトキシフェノキシ)−3−オキシペンタン−p,p′−ジカルボン酸などを挙げることができ、また脂肪酸ジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、コルク酸、マゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、ウンデカンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸などが挙げられる。好ましいジカルボン酸の例は、芳香族ジカルボン酸類である。2価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、トリメチレングリコール、ブタン−1,3−ジオール、ブタン−1,4−ジオール、2,2−ジメチルプロパン−1,4−ジオール、cis−2−ブテン−1,4−ジオール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、オクタメチレングリコール、デカメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。好ましい2価アルコールの例は、エチレングリコール、ブタン−1,4−ジオール、あるいはシクロヘキサンジメタノールである。2価フェノール化合物の例としては、例えば、ヒドロキノン、レゾルシノール、ビスフェノールAなどを挙げることができる。前記環状エーテル化合物としては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドを挙げることができる。これらジオール成分は、一種のみを用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
前記溶融混練は、例えば単軸混練押出機、二軸混練押出機、またはタンデム式二軸混練押出機等を用いるのが好ましい。
太陽電池裏面保護シートは、太陽電池モジュールを外界から保護するために耐光性、耐湿熱性、隣接部材との密着性等が求められる。しかし、これら特性を単一層で満足させるのは困難であるため、通常、必要な特性を有する複数の樹脂層を使用した多層構成の裏面保護シートを用いる。そのため、太陽電池裏面保護シート用途に本発明の反射樹脂組成物を使用する場合は、積層構造の最外層に用いるのが好ましい。最外層に用いることで、光劣化を抑制することができ。
(c−1)2−[4−[2−ヒドロキシー3−トリデシルオキシプロピル]オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン40%と2−[4−[2−ヒドロキシー3−ドデシルオキシプロピル]オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン60%
融点:35℃
(c−2)2−[2−ヒドロキシ−4−[3−(2−エチルヘキシルー1−オキ シ)−2−ヒドロキシプロピルオキシ]フェニル]−4,6−ビス−(2,4−ジメチルフェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン
融点:77℃
(c−3)2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]−フェノール
融点:148℃
(c−4)2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ジ−t−ペンチルフェノール
融点:138℃
(d−1)デシルトリメトキシシラン
(d−2)ドデシルトリメトキシシラン
(d−3)トリフルオロプロピルトリメトキシシラン
ルチル型二酸化チタン粒子を水と混合して、二酸化チタンの重量として300g/lの水性スラリーを調整した。このスラリーを60℃に保持したまま、撹拌しながら二酸化チタン100重量部に対して、アルミン酸ナトリウムをAl2O3換算で2.0重量部添加した後、硫酸でpHを5に調整することでアルミニウム酸化物の第一の被覆層を形成した。その後、濾過、洗浄し、さらに120℃で16時間乾燥した。その後、表面被覆する前の二酸化チタン100重量部に対して2−[4−[2−ヒドロキシー3−トリデシルオキシプロピル]オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン40%と2−[4−[2−ヒドロキシー3−ドデシルオキシプロピル]オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン60%(c−1)0.7重量部を添加して145℃になるまで混合することで第二の被覆層を形成した。これによりアルミニウムの含水酸化物及び分子内プロトン移動型化合物を使用した表面被覆層を有する平均一次粒子径0.22μmの二酸化チタン(A−1)を得た。
ルチル型二酸化チタン粒子を水と混合して、二酸化チタンの重量として300g/lの水性スラリーを調整した。このスラリーを60℃に保持したまま、撹拌しながら二酸化チタンの100重量部に対して、ケイ酸ナトリウムをSiO2換算で0.5重量部添加した。次いで硫酸でpHを約5に調整することでケイ素酸酸化物の被覆層を形成した。引き続き撹拌しながら表面被覆する前の二酸化チタンの100重量部に対して、アルミン酸ナトリウムをAl2O3換算で0.9重量部添加した後、硫酸でpHを5に調整することでアルミニウム酸化物の被覆層を形成した。その後、濾過、洗浄し、さらに120℃で16時間乾燥した。その後、表面被覆する前の二酸化チタン100重量部に対して2−[2−ヒドロキシ−4−[3−(2−エチルヘキシルー1−オキシ)−2−ヒドロキシプロピルオキシ]フェニル]−4,6−ビス−(2,4−ジメチルフェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン(c−2)1.5重量部を添加して130℃になるまで混合することで第二の被覆層を形成した。これによりアルミニウムの含水酸化物、ケイ素の含水酸化物及び分子内プロトン移動型化合物を使用した表面被覆層を有する平均一次粒子径0.25μmの二酸化チタン(A−2)を得た。
ルチル型二酸化チタン粒子を水と混合して、二酸化チタンの重量として300g/lの水性スラリーを調整した。このスラリーを60℃に保持したまま、撹拌しながら二酸化チタンの100重量部に対して、アルミン酸ナトリウムをAl2O3換算で2.5重量部添加した後、硫酸でpHを5に調整することでアルミニウム酸化物の被覆層を形成した。その後、濾過、洗浄し、さらに120℃で16時間乾燥した。その後、表面被覆する前の二酸化チタン100重量部に対してデシルトリメトキシシラン(d−1)を1.0重量部と、2−[4−[2−ヒドロキシー3−トリデシルオキシプロピル]オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン40%と2−[4−[2−ヒドロキシー3−ドデシルオキシプロピル]オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン60%(c−1)1.0重量部を添加して135℃になるまで混合することで第二の被覆層を形成した。これによりアルミニウムの含水酸化物、有機ケイ素化合物及び分子内プロトン移動型化合物を使用した表面被覆層を有する平均一次粒子径が0.24μmの二酸化チタン(A−3)を得た。
表1に示した被覆層を有する二酸化チタン。
<熱可塑性樹脂>
(B−1)ポリエチレンテレフタレート(三井化学社製SA135)
(B−2)ポリシクロヘキシレンエチレンテレフタレート(デュポン社製サーミックスP CT)
(B−3)ポリカーボネート(三菱エンジニアリングプラスチック社製ユーピロンS30 00)
熱可塑性樹脂(B−1)100重量部と二酸化チタン(A−1)100重量部とを別々の供給口から二軸押出機(日本製鋼所社製)を用いて290℃で溶融混練し、ペレタイザーを使用してペレット状のマスターバッチとしての光線反射樹脂組成物を得た。
光線反射樹脂組成物の原料および配合量を調整して、それぞれ表2に示す配合に変更した以外は実施例1と同様にして光線反射樹脂組成物を使用した光線反射シートを得た。
熱可塑性樹脂(B−1)100重量部と二酸化チタン(A−8)150重量部とを別々の供給口から二軸押出機(日本製鋼所製)を用いて290℃にて溶融混練することでペレット状のマスターバッチとしての光線反射樹脂組成物を得た。
熱可塑性樹脂(B−1)100重量部と二酸化チタン(A−8)60重量部とを別々の供給口から二軸押出機(日本製鋼所製)を用いて290℃にて溶融混練することでペレット状のマスターバッチとしての光線反射樹脂組成物を得た。
比較例1〜3は、熱可塑性樹脂(B−1)100重量部と分子内プロトン移動型化合物を表面被覆していない二酸化チタン(A−11)100重量部とを別々の供給口から二軸押出機(日本製鋼所社製)を用いて290℃で溶融混練し、ペレタイザーを使用してペレット状のマスターバッチとしての光線反射樹脂組成物を得た。また、熱可塑性樹脂(B−1)95重量部と分子内プロトン移動型化合物(c−1)5重量部とを別々の供給口から二軸押出機(日本製綱所社製)を用いて290℃で溶融混練し、ペレタイザーを使用してペレット状の分子内プロトン移動型化合物マスターバッチを得た。さらに、(c−2)についても同様にしてマスターバッチを得た。
ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂は、溶融混練時に水分、熱等の外部要因により分子量低下を起こし、各種機械物性などの低下を招く。この分子量の指標として極限粘度があり、極限粘度保持率によって溶融混練前後の品質保持を示すことができる。極限粘度保持率は二酸化チタン濃度50重量%、60重量%(実施例15のみ)または37.5重量%(実施例16のみ)の光線反射樹脂組成物をフェノール:テトラクロロエタン=1:1の混合溶媒中、30℃で測定した溶液粘度から、極限粘度を算出した。測定は毛細管式自動粘度測定装置(柴山科学器械製作所製)を用いて行った。評価は樹脂組成物に用いたベース樹脂(ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂)の極限粘度を100とし、樹脂組成物の極限粘度に対するベース樹脂の極限粘度を極限粘度保持率とした。
耐候試験前後における光線反射シートの末端カルボキシル基または水酸基濃度を測定することにより耐侯性を評価した。なお、末端カルボキシル基濃度、水酸基濃度(eq/t)は樹脂1ton当たりの末端カルボキシル基濃度、水酸基濃度の当量であり、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂の分解度合いを示す指標である。
末端カルボキシル基濃度、水酸基濃度は試験前後の光線反射シートをo−クレゾール:クロロホルム=7:3の混合溶媒に溶解し、0.1mol/L水酸化カリウムエタノール溶液を用い、電位差滴定法(平沼産業製)で測定した。評価は、耐候試験前後の末端カルボキシル基濃度または、水酸基濃度の増加量を算出した。試験後の数値が低いほど、耐候性が優れている。
光線反射シートの耐光性は、耐光性試験後の黄色度と反射率を測定することにより評価した。
光線反射シートを、アイスーパーUVテスター(岩崎電気社製)を用いて温度63℃、湿度50%RH、照射強度100mW/cm2の環境下、12時間静置することにより耐光性試験を行った。その後、光線反射シートの黄色度(YI値)を分光測色計(倉敷紡績社製)を用いて測定した。なお黄色度は紫外線による劣化度合いを示しており、値が低いほど劣化が少ない。
光線反射シートを、アイスーパーUVテスター(岩崎電気社製)を用いて温度63℃、湿度50%RH、照射強度100mW/cm2の環境下、24時間静置することにより耐光性試験を行った。その後、光線反射シートの反射率を紫外可視近赤外分光光度計(島津製作所社製)を用いて測定した。反射率は白色標準板に対しての分光反射率を測定したものである。反射率の判定は波長550nmの耐光試験前後の反射率保持率を下記の基準で行った。
◎:550nmの反射率保持率が72%以上であり、実用上優れる。
〇:550nmの反射率保持率が70〜72%未満であり、実用上問題無し。
△:550nmの反射率保持率が68〜70%未満であり、実用範囲内。
×:550nmの反射率保持率が68未満であり、実用不可。
光線反射シートのブリード有無を評価した。なお、試験は光線反射シートをガラスで挟み込み、オーブン内で温度63℃、湿度50%RHの環境下、24、48、72時間静置の条件によりブリード現象を促した。ブリードの判定は下記の基準で行った。
〇:目視によるブリードが確認されない。
×:ガラスへの付着があり、目視でブリードが確認された。
Claims (10)
- 二酸化チタン(A)と、熱可塑性樹脂(B)とを含み、前記二酸化チタン(A)は、酸化アルミニウムを含む金属酸化物で形成してなる第一の被覆層と、分子内プロトン移動型化合物で形成してなる第二の被覆層を有する光線反射樹脂組成物。
- 前記分子内プロトン移動型化合物が、融点160℃以下の、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、及びトリアジン系化合物からなる群より選ばれた少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1記載の光線反射樹脂組成物。
- 二酸化チタン(A)が、さらに有機ケイ素化合物で形成してなる被覆層を有することを特徴とする請求項1または2記載の光線反射樹脂組成物。
- 有機ケイ素化合物が、下記一般式(1)で表されるシラン化合物およびその加水分解縮合反応物の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項3記載の光線反射樹脂組成物。
一般式(1) Rn−Si−(OR’)4-n
(式中、nは1〜3の整数であり、Rは水素原子、アルキル基、ビニル基、メタクリル基、エポキシ基を表し、R’は、アルキル基、アリール基、アシル基を表す。ここで、nが2または3の場合、Rは同一でも相違していても良い。また、nが1または2の場合、R’は同一でも相違していても良い) - 前記金属酸化物が、さらにケイ素酸化物およびジルコニウム酸化物の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の光線反射樹脂組成物。
- 前記分子内プロトン移動型化合物が、分子内に2つ以上の水酸基を有するトリアジン系化合物であることを特徴とする請求項1〜5いずれか記載の光線反射樹脂組成物。
- 前記第二の被覆層が、表面被覆する前の二酸化チタン100重量部に対して0.5〜7重量部被覆してなることを特徴とする請求項1〜6いずれか記載の光線反射樹脂組成物。
- 二酸化チタンと酸化アルミニウムとを撹拌して第一の被覆層を形成する工程、
次いで二酸化チタンと分子内プロトン移動型化合物とを撹拌して第二の被覆層を形成し二酸化チタン(A)を得る工程、
前記二酸化チタン(A)と熱可塑性樹脂(B)を混練造粒する工程を含む光線反射樹脂組成物の製造方法。 - 熱可塑性樹脂(B)100重量部と、二酸化チタン(A)50〜160重量部とを含み、
前記二酸化チタン(A)は、表面被覆する前の二酸化チタン100重量部に対して、酸化アルミニウム0.2〜5重量部で形成してなる第一の被覆層、および分子内プロトン移動型化合物0.5〜5重量部で形成してなる第二の被覆層を備えたことを特徴とする光線反射用マスターバッチ。 - 請求項1〜7いずれか記載の光線反射樹脂組成物、請求項8記載の製造方法で得た光線反射樹脂組成物、または熱可塑性樹脂と請求項9記載の光線反射用マスターバッチとの混合物のいずれかを成形してなる太陽電池裏面保護シート。
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