JP5344909B2 - 熱可塑性樹脂組成物、太陽電池封止用シートおよび太陽電池 - Google Patents
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Description
プロピレン系重合体(A)の特徴:
(i)示差走査熱量計(DSC)法によって測定される融点が80〜135℃の範囲に
ある
(ii) 示差走査熱量計(DSC)法によって観測される吸熱曲線において、140℃以上の領域で、結晶融解に起因する吸熱が観測されないこと。
プロピレン系重合体(A)がさらに以下の(iii)を満たすことが好ましい;
(iii)示差走査熱量計(DSC)で観測される融点TmとASTM D1525に準拠して測定されるビカット軟化温度Tvが式(I)の関係を満たす;
0.234×(Tm)1.277 ≦ Tv ≦ Tm 式(I)
(ただしTmは80〜135℃)。
(ia)示差走査熱量計(DSC)法によって測定される融点が80℃以上140℃以下
(iia)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)から得られる分子量分布が3以下。
プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体(BB−1)は、プロピレン由来の構成単位45〜92モル%、エチレン由来の構成単位5〜25モル%、炭素数4〜20のα−オレフィン由来の構成単位3〜30モル%からなり、かつ示差走査熱量計で観測される融点が80℃未満または融点が観測されない。
本発明の別の太陽電池は、本発明の前記した第三の熱可塑性樹脂組成物からなる太陽電池封止シートを用いてなる。
該太陽電池封止シートを用いてなる太陽電池
(A)プロピレン系重合体
本発明で用いられるプロピレン系重合体(A)としては、プロピレン単独重合体またはプロピレンと少なくとも1種のプロピレン以外の炭素原子数が2〜20のα-オレフィンとの共重合体を挙げることができる。ここで、プロピレン以外の炭素原子数が2〜20のα-オレフィンとしては、エチレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセンなどが挙げられるが、本発明においてはエチレンまたは/および炭素原子数が4〜10のα-オレフィンとの共重合体が好ましく使用できる。
D140℃=140℃における縦軸の値
D150℃=150℃における縦軸の値
さらに、以下のようにD1、D2を定義し、これらが式(1)、好ましくは式(1’)を満たしているとき、140℃以上の領域で、結晶融解に起因する吸熱が観測されないことになる。
D2=D140℃ − D150℃
D2/D1≦0.05 式(1)
D2/D1≦0.03 式(1’)
ここでD2は負の値をとることもできる。
0.234×(Tm)1.277 ≦ Tv ≦ Tm 式(2)
0.234×(Tm)1.277 ≦ Tv ≦ 0.902×(Tm)1.011 式(2)’
(ただし、Tmは80℃〜135℃)。
本発明におけるプロピレン系共重合体(B)は、プロピレンと少なくとも一種のプロピレンを除く炭素数2〜20までのα−オレフィンとの共重合体であって、かつ示差走査熱量計DSCで観測される融点が80℃未満または融点が観測されないものである。ここで、融点が観測されないとは、−150〜200℃の範囲において、結晶融解熱量が1J/g以上の結晶融解ピークが観測されないことをいう。測定条件は、実施例記載のとおりである。
ΔH<345Ln(C3含量mol%)−1492、
ただし融点を有する場合、70≦C3含量(mol%)≦90であるのが通常である。
本発明の第一の熱可塑性樹脂組成物は、下記(A)、(B)が下記配合量からなる。
(A)プロピレン系重合体が1〜95重量部、好ましくは5〜80重量部、より好ましくは10〜50重量部
(B)プロピレン系共重合体が5〜99重量部、好ましくは20〜95重量部、より好ましくは50〜90重量部
ここで(A)および(B)の合計量は100重量部である。
本発明の第二の熱可塑性樹脂組成物は、前記プロピレン系重合体(A)1〜95重量%と前記プロピレン系共重合体(B)5〜99重量%((A)と(B)との合計を100重量%とする)、(A)と(B)との合計100重量部に対して前記カップリング剤(Y)を0.1〜5重量部とを、前記有機過酸化物の存在下に溶融混練して得られる。例えば(A)、(B)、(Y)のうち2種以上から予め組成物を調製し、得られた組成物を有機過酸化物との溶融混練に使用してもよい。有機過酸化物との溶融混練の温度は、特に制限はないが、有機過酸化物の分解開始温度以上で、前記熱可塑性樹脂組成物の、熱による劣化が少ない程度の温度であればよく、例えば140℃〜300℃である。
また、本発明の第一の熱可塑性樹脂組成物、または第二の熱可塑性樹脂組成物には、その他の各種添加剤が配合される。このような添加剤としては、例えば太陽光中の紫外線による劣化を防ぐ為の紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤などが例示される。
本発明の太陽電池封止シートは、例えば上記第一の熱可塑性樹脂組成物、または第二の熱可塑性樹脂組成物からなるシートであり、厚さは特に制限はないが、例えば厚さ0.1mm〜3mmのシートであることが好ましい。この厚みの範囲であれば、ラミネート工程において、ガラス、太陽電池モジュールの破損が起きることが少なく、光線透過率、光発電量の点でも好ましい。
(AA)プロピレン系重合体
本発明で用いられるプロピレン系共重合体(AA)としては、プロピレン単独重合体またはプロピレンと少なくとも1種のプロピレン以外の炭素原子数が2〜20のα−オレフィンとの共重合体を挙げることができる。ここで、プロピレン以外の炭素原子数が2〜20のα−オレフィンとしては、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセンなどが挙げられるが、本発明においてはエチレンまたは/および炭素原子数が4〜10のα−オレフィンとの共重合体が好ましく使用できる。
本発明におけるプロピレン系共重合体(BB)は、プロピレンと少なくとも一種のプロピレンを除く炭素数2〜20までのα−オレフィンとの共重合体であってショアーA硬度が30〜80、好ましくは35〜70であり、かつ示差走査熱量計DSCで観測される融点が80℃未満または融点が観測されないものである。ここで、融点が観測されないとは、−150〜200℃の範囲において、結晶融解熱量が1J/g以上の結晶融解ピークが観測されないことをいう。測定条件は、実施例記載のとおりである。
ΔH<345Ln(C3含量mol%)−1492、
ただしこの場合、76≦C3含量(mol%)≦90である。
本発明の第三の熱可塑性樹脂組成物は、下記(AA)、(BB)が下記配合量からなる。
(AA)プロピレン系重合体が1〜95重量部、好ましくは5〜80重量部、より好ましくは10〜50重量部
(BB)プロピレン系共重合体が5〜99重量部、好ましくは20〜95重量部、より好ましくは50〜90重量部
ここで(AA)および(BB)の合計量は100重量部である。
本発明の太陽電池封止シートは、例えば上記第三の熱可塑性樹脂組成物からなる厚さ0.1mm〜3mmのシートである。この厚み以下であると、ラミネート工程において、ガラス、太陽電池モジュールの破損が起きやすく好ましくない。また、この厚み以上であると、光線透過率が低下し、光発電量が低下するので好ましくない。
評価項目:
1.MFR
ASTM D1238に準拠し、190℃または230℃、2.16kg荷重におけるMFRを測定した。
実施例に記載の方法で作成したプレスシート(ブランク)およびプレスシートサンプル(再加熱)について、シクロヘキサノール中で、日本電色工業(株)製のデジタル濁度計「NDH-2000」にてC光源を用いて測定した。下式によりトランス値を計算した。
トランス(%)=100×(全透過光量)/(入射光量)
3.外観(白濁の有無)
実施例に記載の方法で作成したプレスシート(ブランク)およびプレスシートサンプル(再加熱)について、白濁の有無を確認した。
4.耐熱性(擬似モジュール流動の有無)
実施例に記載の方法で作成した耐熱試験用サンプルを、90℃のオーブン中で水平に対して60°傾けた状態で1000時間保持し、耐熱試験用サンプルにおける擬似モジュールの流動の有無を評価した。
実施例に記載の方法で作成したガラス接着試験用サンプルを用いて、ガラスとの接着強度を評価した。
プロピレン系重合体(A):
(A−1) メタロセンアイソタクティックプロピレン系重合体(mPP)
融点=125℃、MFR(230℃)=7g/10分、ビカット軟化温度=113℃、引張り弾性率=960MPaのプロピレン系重合体(日本ポリプロ株式会社製 ウィンテック(登録商標) 銘柄名:WFX4T)を使用した。
MFR(230℃)=7g/10分、融点=140℃、ビカット軟化温度=123℃、引張り弾性率=1080MPaのプロピレン系重合体(プライムポリマー製 銘柄名:F327)を使用した。
MFR(230℃)=7g/10分、融点=132℃、ビカット軟化温度=115℃、引張り弾性率=910MPaのプロピレン系重合体(プライムポリマー製 銘柄名:F337D)を使用した。
MFR(230℃)=7g/10分、融点=110℃、ビカット軟化温度=85℃、引張り弾性率=380MPaのプロピレン系重合体(三井化学製 銘柄名:XR−110T)を使用した。
(B)プロピレン・ブテン・エチレンランダム共重合体(iPBER)
エチレン含量=14.0モル%、1-ブテン含量=20モル%、MFR(230℃)=8.5g/10分、融点=観測されず、分子量分布(Mw/Mn)=2.0、ショアーA硬度=38、mm値=90%。
密度=950kg/m3、酢酸ビニル含量=28wt%、MFR(190℃)=15g/10分、融点=71℃
(M)光安定剤(HALS) Seesorb102
(N)紫外線吸収剤 サノール770
(X)シランカップリング剤(VMMS)
3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(VMMS)、東レダウコーニング製SZ−6030。
ジアルキル型過酸化物(パーヘキサ25B(日本油脂製))
(Z)助剤(TAIC)
トリアリルイソシアヌレート(TAIC)[商品名 M-60(TAIC含有量60%)、日本化成(株)製]0.2重量部(すなわちTAIC含量としては0.12重量部)
上記原料の物性測定方法:
(1)融点および140℃以上における吸熱の有無確認
1−1)融点
DSCの発熱・吸熱曲線を求め、昇温時の最大融解ピーク位置の温度をTmとした。測定は、試料をアルミパンに詰め、(i)100℃/分で200℃まで昇温して200℃で5分間保持したのち、(ii)20℃/分で−150℃まで降温し、次いで(iii)20℃/分で200℃まで昇温して行う。この(iii)で観察される吸熱ピークの温度が、融点Tmである。
乾燥アルミナを上記1−1)と同じアルミパンに詰めたものをリファレンスとして調製し、この状態で上記1−1)に記載の条件で測定し、(iii)で得られた吸熱曲線において、縦軸(熱量)の読みを以下のように採る。
D140℃=140℃における縦軸の値
D150℃=150℃における縦軸の値
この値から、以下に定義したD1、D2を計算し、式(1)を満たしているか確認した。
D2=D140℃ − D150℃
D2/D1≦0.05 式(1)
(2)コモノマー(エチレン、1−ブテン)含量
13C−NMRスペクトルの解析により求めた。
ASTM D1238に準拠し、190℃または230℃、2.16kg荷重におけるMFRを測定した。
ASTM D1525に準拠して測定した。
密度は、ASTM 1505に記載の方法に従い測定した。
2mm厚みのシートサンプルを用いて、測定後室温で48時間経過させた後、A型測定器を用い押針接触後、直ちに目盛りを読み取った(ASTM D2240に準拠)。
JIS K7113−2号に準拠したダンベルを用い、チャック間:80mm、引っ張り速度:200mm/minで23℃にて測定した。このときのサンプルは、厚さ4mmのSUSからなる金型を上下に設置して190℃で加熱/加圧を行い、これを20℃の冷却チラーで急冷して成形した後、72時間以上経過させたプレスシートである。
JIS K6301に準拠し、JIS3号ダンベルを用い、スパン間:30mm、引っ張り速度:200mm/minで23℃にて測定した。
(8)分子量分布(Mw/Mn)
GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用い、オルトジクロロベンゼン溶媒(移動相)とし、カラム温度140℃で測定した(ポリスチレン換算、Mw:重量平均分子量、Mn:数平均分子量)。具体的には分子量分布(Mw/Mn)は、Waters社製ゲル浸透クロマトグラフAlliance GPC− 2000型を用い、以下のようにして測定した。分離カラムは、TSKgel GNH6−HTを2本、およびTSKgel GNH6−HTLを2本であり、カラムサイズはいずれも直径7.5 mm、長さ300 mmであり、カラム温度は140 ℃とし、移動相にはo−ジクロロベンゼン(和光純薬工業)および酸化防止剤としてBHT(武田薬品)0.025重量%を用いて、1.0 ml/分で移動させ、試料濃度は15 mg/10 mlとし、試料注入量は500マイクロリットルとし、検出器として示差屈折計を用いた。標準ポリスチレンは、分子量がMw <1000、およびMw >4×106については東ソー社製を用いて、1000 ≦ Mw ≦4×106についてはプレッシャーケミカル社製を用いた。
[実施例1、2、3、比較例例1、2]
表2に記載した配合比からなる原料組成物をラボプラストミル(東洋精機製)に同時に投入して混練(190℃、3分、40rpm)して、熱可塑性樹脂組成物を得た。この熱可塑性樹脂組成物をプレス成形機(190℃、7分加熱後冷却、離型フィルムとしてテフロン(登録商標)シート(300μm)を使用)で加工して0.5mmのプレスシート(ブランク)を作成した。
表2に記載の原料樹脂組成物をラボプラストミル(東洋精機製)同時に投入して混練(110℃、3分、40rpm)し、熱可塑性樹脂組成物を得た。この熱可塑性樹脂組成物をプレス成形機(120℃)によって加工して0.5mmのプレスシート(ブランク)を作成した。
[実施例11]
実施例1に記載の方法で作成した0.5mmのプレスシート(190℃成形)を2枚用いて擬似モジュールとして使用する300μmのアルミ板を封入し、さらにこの上から3mmtのガラス板、50μmのPET(白色)フィルムを重ね合わせて加熱ラミネート(150℃、10分、1気圧)して耐熱試験用サンプル(図6)を、また3mmtのガラス板と0.5mmのプレスシート1枚を加熱ラミネート(150℃、10分、1気圧)してガラス接着試験用サンプル(図7)を作成した。
これらについて評価した結果を表3に示す。
比較例1に記載の方法で作成した0.5mmのプレスシート(140℃成形)を2枚用いて擬似モジュールとして使用する300μmのアルミ板を封入し、さらにこの上から3mmtのガラス板、50μmのPET(白色)フィルムを重ね合わせて加熱ラミネート(150℃、10分、1気圧)して耐熱試験用サンプル(図6)を、また3mmtのガラス板と0.5mmのプレスシート1枚を加熱ラミネート(150℃、10分、1気圧)してガラス接着試験用サンプル(図7)を作成した。
実施例4,5では、プロピレン系重合体(AA)として、プロピレン系重合体(A−5)を用いた。参考例1としては、プロピレン系重合体(A−6)を用いた。
(A−5)メタロセンアイソタクティックランダムポリプロピレン(mPP)
融点=125℃、MFR(230℃)=7g/10分、Mw/Mn=2.1、エチレン含量=4.6モル%、mm=95%、このプロピレン系重合体(A−1)はジフェニルメチレン(3−t−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)(2,7−ジ−t−ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリドとメチルアルミノキサンを組み合わせたメタロセン触媒の存在下で、プロピレンとエチレンを共重合することにより得られた。
MFR(230℃)=7g/10分、融点=140℃、Mw/Mn=4.8、mm=97%。
表4に記載の原料をラボプラストミル(東洋精機製)同時に投入して混練(110℃、3分、40rpm)し、熱可塑性樹脂組成物を得た。この熱可塑性樹脂組成物をプレス成形機(140℃)によって加工して0.5mmのプレスシート(ブランク)を作成した。
[実施例41]
実施例4に記載の方法で作成した0.5mmのプレスシート(190℃成形)を2枚用いて擬似モジュールとして使用する300μmのアルミ板を封入し、さらにこの上から3mmtのガラス板、50μmのPET(白色)フィルムを重ね合わせて加熱ラミネート(150℃、10min、1気圧)して耐熱試験用サンプル(図6)を、また3mmtのガラス板と0.5mmのプレスシート1枚を加熱ラミネート(150℃、10min、1気圧)してガラス接着試験用サンプル(図7)を作成した。
これらについて評価した結果を表5に示す。
比較例4に記載の方法で作成した0.5mmのプレスシート(140℃成形)を2枚用いて擬似モジュールとして使用する300μmのアルミ板を封入し、さらにこの上から3mmtのガラス板、50μmのPET(白色)フィルムを重ね合わせて加熱ラミネート(150℃、10min、1気圧)して耐熱試験用サンプル(図6)を、また3mmtのガラス板と0.5mmのプレスシート1枚を加熱ラミネート(150℃、10min、1気圧)してガラス接着試験用サンプル(図7)を作成した。
これらについて評価した結果を表5に示す。
Claims (15)
- メタロセン化合物を触媒の一成分として用いたメタロセン触媒で重合された重合体であって、以下の(i)、(ii)および(iii)を満たすプロピレン系重合体(A)1〜95重量%、およびプロピレンと少なくとも一種のプロピレンを除く炭素数2〜20までのα−オレフィンとの共重合体であって、かつ示差走査熱量計(DSC)で観測される融点が80℃未満であるかまたは融点が観測されないプロピレン系共重合体(B)5〜99重量%((A)と(B)との合計を100重量%とする)からなる熱可塑性樹脂組成物;
(i)示差走査熱量計(DSC)法によって測定される融点が80〜135℃の範囲にある
(ii)示差走査熱量計(DSC)法によって観測される吸熱曲線において、140℃以上の領域で、結晶融解に起因する吸熱が観測されないこと。
(iii)示差走査熱量計(DSC)で観測される融点TmとASTM D1525に準拠して測定されるビカット軟化温度Tvが式(I)の関係を満たす;
0.234×(Tm)1.277 ≦ Tv ≦ Tm 式(1)
(ただしTmは80〜135℃)。 - 請求項1に記載のプロピレン系共重合体(B)が、以下のプロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体(B−1)であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物;
プロピレン・エチレン・α-オレフィン共重合体(B−1)は、プロピレン由来の構成単位45〜92モル%、エチレン由来の構成単位5〜25モル%、炭素数4〜20のα-オレフィン由来の構成単位3〜30モル%からなり、かつ示差走査熱量計で観測される融点が80℃未満であるかまたは融点が観測されない。 - 前記プロピレン系重合体(A)とプロピレン系共重合体(B)との合計100重量部に対してカップリング剤(Y)を0.1〜5重量部配合してなることを特徴とする請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- メタロセン化合物を触媒の一成分として用いたメタロセン触媒で重合された重合体であって、以下の(i)、(ii)および(iii)を満たすプロピレン系重合体(A)1〜95重量%、およびプロピレンと少なくとも一種のプロピレンを除く炭素数2〜20までのα−オレフィンとの共重合体であって、かつ示差走査熱量計(DSC)で観測される融点が80℃未満であるかまたは融点が観測されないプロピレン系共重合体(B)5〜99重量%(ここで(A)と(B)との合計は100重量%である)とカップリング剤(Y)を(A)と(B)との合計100重量部に対し0.1〜5重量部とを、有機過酸化物の存在下に溶融混練して得られる熱可塑性樹脂組成物。
(i)示差走査熱量計(DSC)法によって測定される融点が80〜135℃の範囲にある
(ii)示差走査熱量計(DSC)法によって観測される吸熱曲線において、140℃以上の領域で、結晶融解に起因する吸熱が観測されないこと。
(iii)示差走査熱量計(DSC)で観測される融点TmとASTM D1525に準拠して測定されるビカット軟化温度Tvが式(I)の関係を満たす;
0.234×(Tm) 1.277 ≦ Tv ≦ Tm 式(1)
(ただしTmは80〜135℃)。 - 230℃におけるMFRが0.05g/10分以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 太陽電池封止に用いられるものである請求項1〜5のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物からなる太陽電池封止用シート。
- 請求項7に記載の太陽電池封止シートを用いてなる太陽電池。
- 以下の(ia)および(iia)を満たすプロピレン系重合体(AA)1〜95重量%、およびプロピレンと少なくとも一種のプロピレンを除く炭素数2〜20までのα−オレフィンとの共重合体であって、かつ以下の(ib)および(iib)を満たすプロピレン系共重合体(BB)5〜99重量%からなる熱可塑性樹脂組成物;
(ia)示差走査熱量計(DSC)法によって測定される融点が80℃以上140℃以下
(iia)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)から得られる分子量分布が3以下
(ib)示差走査熱量計で観測される融点が80℃未満または融点が観測されない
(iib) 13 C−NMRで測定されるトリアドタクティシティ(mm分率)が85%以下。 - 前記プロピレン系共重合体(BB)が、以下のプロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体(BB−1)であることを特徴とする請求項9に記載の熱可塑性樹脂組成物;
プロピレン・エチレン・α−オレフィン共重合体(BB−1)は、プロピレン由来の構成単位45〜92モル%、エチレン由来の構成単位5〜25モル%、炭素数4〜20のα−オレフィン由来の構成単位3〜30モル%からなる共重合体であって、かつ前記(ib)および(iib)を満たす。 - 前記プロピレン系重合体(AA)とプロピレン系共重合体(BB)との合計100重量部に対してカップリング剤(Y)を0.1〜5重量部配合してなることを特徴とする請求項9または10に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 230℃におけるMFRが0.05g/10分以上であることを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 太陽電池封止に用いられるものである請求項9〜12のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項9〜13のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物からなる太陽電池封止用シート。
- 請求項14に記載の太陽電池封止シートを用いてなる太陽電池。
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