JP5542566B2 - 太陽電池封止材用樹脂組成物 - Google Patents
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Description
太陽光発電は、一般にシリコン、ガリウム−砒素、銅−インジウム−セレンなどの太陽電池素子を上部透明保護材と下部基板保護材とで保護し、太陽電池素子と保護材とを樹脂製の封止材で固定し、パッケージ化した太陽電池モジュールを用いるものであり、水力、風力などと比べて規模は小さいものの、電力が必要な場所に分散して配置できることから、発電効率等の性能向上と価格の低下を目指した研究開発が推進されている。また、国や自治体で住宅用太陽光発電システム導入促進事業として設置費用を補助する施策が採られることで、徐々にその普及が進みつつある。しかしながら、更なる普及には一層の低コスト化が必要であり、そのため従来型のシリコンやガリウム−砒素などに代わる新たな素材を用いた太陽電池素子の開発だけでなく、太陽電池モジュールの製造コストをより一層低減する努力も地道に続けられている。
また、太陽電池モジュールは、前記のとおり、長期間太陽光に晒されると温度が上昇し、それによりガラス基板と樹脂製封止材との接着力が低下して、ガラス基板から樹脂製封止材が分離し、その空間に空気や水分が入って、モジュールが変形したりするので、これを防止するため、接着性に優れた封止材が求められている。
そのため、エチレン・酢酸ビニル共重合体に、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定化剤を配合すること(特許文献2参照)が提案されている。ここには、紫外線吸収剤およびヒンダードアミン系光安定化剤を用いるとともに、架橋剤として用いられている有機過酸化物の含有量を、最適化することにより、封止膜における黄変の発生を顕著に抑制できると記載されている。
成分(A):下記(a1)、(a5)、及び(a6)の特性を有するエチレン・α−オレフィン共重合体
(a1)密度が0.860〜0.920g/cm3
(a5)ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)が下記式(a)を満たす。
式(a):N≧−0.67×E+53
(ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184−1983に準拠して測定した、シートの引張弾性率である。)
(a6)フローレシオ(FR):190℃における10kg荷重でのMFR測定値であるI 10 と、190℃における2.16kg荷重でのMFR測定値であるI 2.16 との比(I 10 /I 2.16 )が7.0未満
成分(B):有機過酸化物
成分(C):フェノール系酸化防止剤
(a2)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めたZ平均分子量(Mz)と数平均分子量(Mn)との比(Mz/Mn)が8.0以下
また、本発明の第3の発明によれば、第1または2の発明において、成分(A)が、さらに下記(a3)〜(a4)の特性を有するエチレン・α−オレフィン共重合体であることを特徴とする太陽電池封止材組成物が提供される。
(a3)100℃で測定した、せん断速度が2.43×10s−1での溶融粘度(η* 1)が9.0×104poise以下
(a4)100℃で測定した、せん断速度が2.43×102s−1での溶融粘度(η* 2)が1.8×104poise以下
さらに、本発明の第6の発明によれば、第1〜5のいずれかの発明において、さらに、下記の成分(D)、成分(E)、及び成分(F)を含有し、その含有量が成分(A)100重量部に対して、成分(D)が0.01〜1重量部、成分(E)が0.05〜2重量部、成分(F)が0.01〜5重量部であることを特徴とする太陽電池封止材用樹脂組成物が提供される。
成分(D):ヒンダードアミン系光安定化剤
成分(E):ベンゾフェノン系紫外線吸収剤
成分(F):シランカップリング剤
また、本発明の第7の発明によれば、第1〜6のいずれかの発明において、成分(D)は、高分子量のヒンダードアミン系光安定化剤であることを特徴とする太陽電池封止材用樹脂組成物が提供される。
また、本発明の第8の発明によれば、第1〜7のいずれかの発明において、成分(A)は、エチレン・1−ブテン共重合体又はエチレン・1−ヘキセン共重合体であることを特徴とする太陽電池封止材用樹脂組成物が提供される。
本発明の太陽電池封止材用樹脂組成物(以下、単に樹脂組成物ともいう)は、下記のエチレン・α−オレフィン共重合体成分(A)、有機過酸化物(B)、及びフェノール系酸化防止剤(C)を含有している。
本発明に用いる成分(A)は、下記(a1)の特性を有したエチレン・α−オレフィン共重合体である。
(a1)密度が0.860〜0.920g/cm3
(a2)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めたZ平均分子量(Mz)と数平均分子量(Mn)との比(Mz/Mn)が8.0以下
(a3)100℃で測定した、せん断速度が2.43×10s−1での溶融粘度(η* 1)が9.0×104poise以下
(a4)100℃で測定した、せん断速度が2.43×102s−1での溶融粘度(η* 2)が1.8×104poise以下
(a5)ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)が下記式(a)を満たす。
式(a): N ≧ −0.67×E+53
( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184−1983に準拠して測定した、シートの引張弾性率である。)
(a6)フローレシオ(FR):190℃における10kg荷重でのMFR測定値であるI10と、190℃における2.16kg荷重でのMFR測定値であるI2.16との比(I10/I2.16)が7.0未満
本発明に使用されるエチレン・α−オレフィン共重合体は、エチレンから誘導される構成単位を主成分としたエチレンとα−オレフィンのランダム共重合体である。
ここでα−オレフィンの含有量は、下記の条件の13C−NMR法によって計測される値である。
装置:日本電子製 JEOL−GSX270
濃度:300mg/2mL
溶媒:オルソジクロロベンゼン
本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体は、チーグラー触媒、バナジウム触媒又はメタロセン触媒等、好ましくはバナジウム触媒又はメタロセン触媒、より好ましくはメタロセン触媒を使用して製造することができる。製造法としては、高圧イオン重合法、気相法、溶液法、スラリー法等が挙げられる
エチレン・α−オレフィン共重合体の市販品としては、日本ポリエチレン社製のハーモレックス(登録商標)シリーズ、カーネル(登録商標)シリーズ、プライムポリマー社製のエボリュー(登録商標)シリーズ、住友化学社製のエクセレン(登録商標)GMHシリーズ、エクセレン(登録商標)FXシリーズが挙げられる。バナジウム触媒としては、可溶性バナジウム化合物と有機アルミニウムハライドとを触媒成分とする触媒が挙げられる。
(a1)密度
本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体は、密度が0.860〜0.920g/cm3でなければならない。好ましい密度は0.865〜0.915g/cm3、さらに好ましくは0.870〜0.910g/cm3であり、特に好ましいのは0.870〜0.900g/cm3の超低密度エチレン・α−オレフィン共重合体共重合体である。密度がこの範囲であれば、加工後のシートが接着してしまわず、しかも加工後のシート剛性が高すぎないので、取り扱い性がよい。
なお、エチレン・α−オレフィン共重合体の密度は、JIS−K6922−2:1997附属書(低密度ポリエチレンの場合)に準拠して、23℃で測定する。
本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体は、ゲルパーミエーションクロマグラフィー(GPC)により求めたZ平均分子量(Mz)と数平均分子量(Mn)との比(Mz/Mn)が8.0以下であり、好ましくは5.0以下、より好ましくは4.0以下である。また、Mz/Mnは、2.0以上、好ましくは2.5以上、より好ましくは3.0以上である。ただし、Mz/Mnが8.0を超えると透明性が悪化する。Mz/Mnを所定の範囲に調整するには、適当な触媒系を選択する方法等によることができる。
装置:ウオーターズ社製GPC 150C型
検出器:MIRAN社製 1A赤外分光光度計(測定波長、3.42μm)
カラム:昭和電工製AD806M/S 3本(カラムの較正は、東ソー製 単分散ポリスチレン(A500,A2500,F1,F2,F4,F10,F20,F40,F288の各0.5mg/ml溶液)の測定を行い、溶出体積と分子量の対数値を2次式で近似した。また、試料の分子量は、ポリスチレンとポリエチレンの粘度式を用いてポリエチレンに換算した。ここでポリスチレンの粘度式の係数は、α=0.723、logK=−3.967であり、ポリエチレンはα=0.733、logK=−3.407である。)
測定温度:140℃
濃度:20mg/10mL
注入量:0.2ml
溶媒:オルソジクロロベンゼン
流速:1.0ml/分
本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体は、100℃で測定した、せん断速度が特定の範囲でなければならない。100℃で測定した、せん断速度に着目するのは、当該温度での組成物を製品化する際の製品への影響を推定するためである。
すなわち、せん断速度2.43×10sec−1での溶融粘度(η* 1)が9.0×104poise以下、好ましくは8.0×104poise以下、より好ましくは7.0×104poise以下、さらに好ましくは5.5×104poise以下、さらにまた好ましくは5.0×104poise以下、特に好ましくは3.0×104poise以下、最も好ましくは2.5×104poise以下である。溶融粘度(η* 1)は、1.0×104poise以上、さらには1.5×104poise以上であることが好ましい。溶融粘度(η* 1)がこの範囲にあれば低温で低速成形時の生産性がよく、製品への加工に問題が生じない。
溶融粘度(η* 1)は、エチレン・α−オレフィン共重合体のメルトフローレート(MFR)や分子量分布などにより調整可能である。メルトフローレートの値を高めると溶融粘度(η* 1)は小さくなる傾向がある。分子量分布など他の性状が異なれば、大小関係が逆転することもありうるが、たとえば、好ましくはMFR(JIS−K6922−2:1997附属書(190℃、21.18N荷重))が5〜50g/10分であり、より好ましくは10〜40g/10分、さらに好ましくは15〜35g/10分、最も好ましくは25〜35g/10分とすることで、溶融粘度(η* 1)を所定の範囲に収めやすい。
ここで、溶融粘度(η* 1)、(η* 2)は、径1.0mm、L/D=10のキャピラリーを有するキャピラリーレオメーターを用いて得られる測定値である。
2種類のせん断速度を設けるのは、低速成形時、高速成形時の製品の表面への影響が小さく、それぞれの成形速度領域で同様の製品が得られるようにするためである。
また、本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体は、η* 1とη* 2との比(η* 1/η* 2)が、好ましくは4.5以下、より好ましくは4.2以下、さらに好ましくは4.0以下、特に好ましくは3.0以下である。η* 1とη* 2との比(η* 1/η* 2)は、1.1以上が好ましく、さらには1.5以上であることが好ましい。(η* 1/η* 2)が上記範囲であれば、低速成形時、高速成形時のシート表面への影響が少なく好ましい。
本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体は、ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)と、引張弾性率(E)が下記式(a)を満たしていることが好ましい。
式(a): N ≧ −0.67×E+53
( ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184−1983に準拠して測定した、シートの引張弾性率である。)
ここで、ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)は、例えばE. W. Hansen, R. Blom, and O. M. Bade, Polymer, 36巻 4295頁(1997年)を参考にC−NMRスペクトルから算出することができる。
本発明に係るエチレン・α−オレフィン共重合体は、上述した様に、触媒を用いた共重合反応により製造できるが、共重合させる原料単量体の組成比や使用する触媒の種類を選択することにより、その高分子鎖中の分岐度を容易に調整することが可能である。本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体が式(a)を満たすためには、エチレン・α−オレフィン共重合体中のコモノマーは、プロピレン、1−ブテン、又は1−ヘキセンから選択するのが好ましい。また、気相法、高圧法を用いて製造するのが好ましく、特に、高圧法を選択するのがより好ましい。
より具体的にはEを固定してNを増減させるためには、主にエチレンと共重合させるコモノマーの炭素数を変更する方法によることができる。エチレンに対して1−ブテン又は1−ヘキセンの量が60〜80wt%となるように混合し、メタロセン触媒を使用して、重合温度130〜200℃で反応させエチレン・α−オレフィン共重合体を製造することが好ましい。これにより、エチレン・α−オレフィン共重合体の分岐数Nが適度に調整でき、得られるシートの引張弾性率Eが、40MPa以下となって、式(a)が示す範囲のエチレン・α−オレフィン共重合体を得ることができる。
式(a’): −0.67×E+80 ≧ N ≧ −0.67×E+53
式(a’’): −0.67×E+75 ≧ N ≧ −0.67×E+54
本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体は、フローレシオ(FR)、すなわち190℃における10kg荷重でのMFR測定値であるI10と、190℃における2.16kg荷重でのMFR測定値であるI2.16との比(I10/I2.16)が7.0未満であることが好ましい。なお、メルトフローレート(MFR)は、JIS−K7210−1999に準拠して測定した値である。
本発明で用いるエチレン・α−オレフィン共重合体のFRは、7.0未満であり、好ましくは、6.5未満、より好ましくは、6.3未満である。ただし、FRが5.0未満であると、太陽電池封止材として十分な剛性が得られにくくなることがある。特性(a6)のフローレシオ(FR)は、5.0〜6.2であることが最も好ましい。
本発明の樹脂組成物に用いる有機過酸化物は、主に成分(A)を架橋するために用いられる。
本発明において、成分(B)の配合割合は、成分(A)100重量部に対して、好ましくは0.2〜5重量部とする。より好ましい配合割合は、0.5〜3重量部であり、さらに好ましくは、1〜2重量部である。成分(B)の配合割合が上記範囲であれば、配合割合が上記範囲であれば、耐熱性がよく、しかも架橋が均一となりシート中に気泡がほとんど発生しない。
本発明の樹脂組成物には、樹脂成分の酸化による性能低下を防止するために、必須成分としてフェノール系酸化防止剤を配合する。
また、本発明において、前記有機過酸化物(B)と前記フェノール系酸化防止剤(C)との重量比(B:C)は、1:0.001〜1:10とし、好ましくは1:0.005〜1:1とする。これにより、金属腐食を顕著に防止することが可能となる。
本発明において、樹脂組成物には必須成分としてヒンダードアミン系光安定化剤を配合することが好ましい。ヒンダードアミン系光安定化剤を配合することで、ポリマーに対して有害なラジカル種を補足し、新たなラジカルの発生を抑制できるからである。
上述したヒンダードアミン系光安定化剤は、一種単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
本発明において、ヒンダードアミン系光安定化剤の含有量は、前記エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対して、0〜1.0重量部とし、好ましくは0.01〜0.5重量部、より好ましくは0.01〜0.2重量部、特に好ましくは0.03〜0.1重量部とするのがよい。前記含有量を0.01重量部以上とすることにより安定化への効果が十分に得られ、1.0重量部以下とすることによりヒンダードアミン系光安定化剤の過剰な添加による樹脂の変色を抑えることができる
本発明の樹脂組成物には必須成分としてベンゾフェノン系紫外線吸収剤を配合することが好ましい。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、例えば、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2’−カルボキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−ドデシルオキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクタデシルオキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ベンジルオキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−5−クロロベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンなどを挙げることができる。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、ヒドロキシフェニル置換ベンゾトリアゾール化合物であって、例えば、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−メチル−4−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−メチル−5−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−アミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、などを挙げることができる。
トリアジン系紫外線吸収剤としては、2−[4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン−2−イル]−5−(オクチルオキシ)フェノール、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)フェノールなどを挙げることができる。サリチル酸エステル系としては、フェニルサリチレート、p−オクチルフェニルサリチレートなどを挙げることができる。
本発明の樹脂組成物には、主に太陽電池の上部保護材や太陽電池素子との接着力を向上させる目的で、シランカップリング剤を配合することが好ましい。
シランカップリング剤としては、例えばγ−クロロプロピルトリメトキシシラン;ビニルトリクロルシラン;ビニルトリエトキシシラン;ビニルトリメトキシシラン;ビニル−トリス−(β−メトキシエトキシ)シラン;γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン;β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン;γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン;ビニルトリアセトキシシラン;γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン;γ−アミノプロピルトリメトキシシラン;N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。好ましくは、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランである。
これらのシランカップリング剤は、エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対して0〜5重量部使用し、好ましくは0.01〜5重量部、より好ましくは0.01〜2重量部、さらに好ましくは0.05〜1重量部で使用される。
また、本発明の樹脂組成物には架橋助剤を配合することができる。架橋助剤は、架橋反応を促進させ、エチレン・α−オレフィン共重合体の架橋度を高めるのに有効であり、その具体例としては、ポリアリル化合物やポリ(メタ)アクリロキシ化合物のような多不飽和化合物を例示することができる。
より具体的には、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、ジアリルフタレート、ジアリルフマレート、ジアリルマレエートのようなポリアリル化合物、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートのようなポリ(メタ)アクリロキシ化合物、ジビニルベンゼンなどを挙げることができる。架橋助剤は、成分(A)100重量部に対し、0〜5重量部程度の割合で配合することができる。
本発明の樹脂組成物には、本発明の効果を著しく損なわない範囲で、他の付加的任意成分を配合することができる。このような任意成分としては、通常のポリオレフィン系樹脂材料に使用される結晶核剤、透明化剤、滑剤、着色剤、分散剤、充填剤、蛍光増白剤等を挙げることができる。
また、本発明の効果を損なわない範囲で、柔軟性等を付与するため、エチレン・酢酸ビニル共重合体、チーグラー系又はメタロセン系触媒によって重合された結晶性のエチレン・α−オレフィン共重合体及び/又はEBR、EPR等のエチレン・α−オレフィンエラストマー若しくはSEBS、水添スチレンブロック共重合体等のスチレン系エラストマー等のゴム系化合物を配合することもできる。さらに、溶融張力等を付与するため、高圧法低密度ポリエチレンを配合することもできる。これらゴム系化合物や高圧法低密度ポリエチレンの配合量は、エチレン・α−オレフィン共重合体100重量部に対し、0〜75重量部とすることが好ましい。なお、エチレン・酢酸ビニル共重合体を多量配合すると、分解して酢酸を生じる。酢酸の発生は、電極などの金属腐蝕が問題になるので、配合量を注意しなければならない。
本発明の樹脂組成物をシート化して、太陽電池封止材(以下、封止材ともいう)として用い、太陽電池素子を上下の保護材で固定することにより太陽電池モジュールを製作することができる。
このような太陽電池モジュールとしては、種々のタイプのものを例示することができる。例えば上部透明保護材/封止材/太陽電池素子/封止材/下部保護材のように太陽電池素子の両側から封止材で挟む構成のもの、下部基板保護材の内周面上に形成させた太陽電池素子上に封止材と上部透明保護材を形成させるような構成のもの、上部透明保護材の内周面上に形成させた太陽電池素子(例えばフッ素樹脂系透明保護材上にアモルファス太陽電池素子をスパッタリング等で作成したもの)の下に封止材と下部保護材を形成させるような構成のものなどを挙げることができる。
太陽電池モジュールを構成する上部保護材としては、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、フッ素含有樹脂などを例示することができる。下部保護材としては、金属や各種熱可塑性樹脂フィルムなどの単体もしくは多層のシートであり、例えば、錫、アルミ、ステンレススチールなどの金属、ガラス等の無機材料、ポリエステル、無機物蒸着ポリエステル、フッ素含有樹脂、ポリオレフィンなどの1層もしくは多層の保護材を例示することができる。このような上部及び/又は下部の保護材には、封止材との接着性を高めるためにプライマー処理を施すことができる。
本発明における樹脂組成物は、柔軟性があるのでフレキシブルな保護材に適用できるが、シランカップリング剤を含む場合は、上部保護材として、ガラスを用いることが好ましい。
(1)メルトフローレート(MFR):エチレン・α−オレフィン共重合体のMFRは、JIS−K6922−2:1997附属書(190℃、21.18N荷重)に準拠して測定した。
(2)密度:前述の通り、エチレン・α−オレフィン共重合体の密度は、JIS−K6922−2:1997附属書(23℃、低密度ポリエチレンの場合)に準拠して測定した。
(3)Mz/Mn:前述の通り、GPCにより測定した。
(4)溶融粘度:JIS−K−7199−1999に準拠して、東洋精機製作所製キャピログラフ1−Bを用い、設定温度:100℃、D=1mm、L/D=10のキャピラリーを用いて、せん断速度2.43×10s−1での溶融粘度(η* 1)、せん断速度2.43×102s−1での溶融粘度(η* 2)を測定した。
(5)分岐数:ポリマー中の分岐数(N)は、NMRにより次の条件で測定し、コモノマー量は、主鎖及び側鎖の合計1000個の炭素あたりの個数で求めた。
装置 : ブルカー・バイオスピン(株) AVANCE III cryo−400MHz
溶媒 : o−ジクロロベンゼン/重化ブロモベンゼン = 8/2混合溶液
<試料量>
460mg/2.3ml
<C−NMR>
・Hデカップル、NOEあり
・積算回数:256scan
・フリップ角:90°
・パルス間隔20秒
・AQ(取り込み時間)=5.45s D1(待ち時間)=14.55s
(6)FR:JIS−K7210−1999に準拠し、190℃、10kg荷重の条件下で測定したMFR(I10)と、190℃、2.16kg荷重の条件下で測定したMFR(I2.16)との比(I10/I2.16)を計算し、FRとした。
(1)光線透過率
光線透過率は、厚み0.7mmのプレスシートを用いて、JIS−K7361−1−1997に準拠して測定した。プレスシート片を関東化学製特級流動パラフィンを入れたガラス製セルにセットし測定した。プレスシートは、150℃の条件で熱プレス機に30分間保管し、架橋させ準備した。
光線透過率は、80%以上であり、好ましくは、85%以上、さらに好ましくは90%以上である。
(2)引張弾性率
厚み0.7mmのプレスシートを用いて、ISO1184−1983に準拠して測定した。尚、引張速度1mm/min、試験片幅10mm、つかみ具間を100mmとし、伸び率1%のときの引張弾性率を求めた。この値が小さい程、柔軟性に優れていることを示す。
(3)耐熱性
160℃で30分架橋したシート及び150℃で30分架橋したシートのゲル分率で評価した。ゲル分率が高いほど架橋が進行しており、耐熱性が高いと評価できる。ゲル分率が70wt%以上のものを、耐熱性評価「○」とした。尚、ゲル分率は、当該シートを、約1gを切り取り精秤して、キシレン100ccに浸漬し110℃で24時間処理し、ろ過後残渣を乾燥し精秤して、処理前の重量で割りゲル分率を算出する。
(4)ガラスとの接着性
縦7.6cm×横2.6cm×厚み1mmのスライドガラスを用いた。樹脂組成物とスライドガラスを接触させ、150℃で30分の条件でプレス機を用いて加熱を行い、スライドガラス上に厚み1mmのシートを形成させた。23℃雰囲気下に、24時間放置後、ガラスから樹脂を手で剥がせる場合を「×」、剥がせない場合を「○」として評価を行った。
(5)金属の腐食性
金属の腐食性を次のように評価した。
縦6cm×横6cm×厚み1mmの一般冷延鋼(以下「鉄板」と称す)を用いた。鉄板をサンドペーパーAA100次いでAA400の順に用いて磨き、トルエン中に保管した。使用直前にトルエンから鉄板を取り出し、トルエンを拭き取った。その鉄板上に280℃×20分の条件でプレス機を用いて加熱を行い、厚み5mmのシートを形成させた。樹脂がのった鉄板を硫酸アンモニウム過飽和水溶液の設置されたデシケーターにセットし、23℃−7日間保管後の鉄板の様子を観察した。
鉄板に、腐蝕が無い場合、くもりが観察される場合の腐食性の評価を「○」、サビが少しでも観察された場合を「×」として評価した。
(6)シート中の気泡
調整直後のシートを目視で確認した。気泡が多く目立つ場合を「×」、目立たない場合を「○」として評価した。
(1) エチレン・α−オレフィン共重合体
下記の<製造例1>で重合したエチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−1)、<製造例2>で重合したエチレンと1−ブテンの共重合体(PE−2)、及び市販のエチレン・α−オレフィン共重合体(PE−3)を用いた。物性を表1に示す。
(2) 有機過酸化物
アルケマ吉富社製、ルペロックス(登録商標)TBEC(t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネート)
(3) フェノール系酸化防止剤
フェノール系酸化防止剤として、BASF社製 IRGANOX(登録商標)1076(n−オクダデシル−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)を用いた。また、比較用にリン系酸化防止剤 BASF社製 IRGAFOS(登録商標) P−EPQ(テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジイルビスホスフォナイト)を用いた。
(4) ヒンダードアミン系光安定化剤
BASF社製、CHIMASSORB(登録商標) 2020FDL(ジブチルアミン・1,3,5−トリアジン・N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1,6−ヘキサメチレンジアミンとN−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンの重縮合物
(5)紫外線吸収剤
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤:サンケミカル社製 CYTEC(登録商標) UV531(2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン)
(6)シランカップリング剤
信越化学工業社製、KBM503(γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)
(i)触媒の調製
触媒は、特表平7−508545号公報に記載された方法で調製した。即ち、2.0mモルの錯体ジメチルシリレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロインデニル)ハフニウムジメチルに対して、トリペンタフルオロフェニルホウ素を等モル加え、トルエンで10リットルに希釈して触媒溶液を調製した。
(ii)重合
内容積1.5リットルの撹拌式オートクレーブ型連続反応器を用い、反応器内の圧力を130MPaに保ち、エチレンと1−ヘキセンとの混合物を1−ヘキセンの組成が75重量%となるように40kg/時の割合で原料ガスを連続的に供給した。また、上記触媒溶液を連続的に供給し、重合温度が150℃を維持するように、その供給量を調整した。1時間あたりのポリマー生産量は約4.3kgであった。反応終了後、1−ヘキセン含有量=24重量%、MFR=35g/10分、密度=0.880g/cm3、Mz/Mn=3.7であるエチレン・1−ヘキセン共重合体(PE−1)を得た。このエチレン・1−ヘキセン共重合体(PE−1)の特性を表1に示す。
表1に示す組成、密度、および溶融粘度となるように、製造例1における重合時のモノマー組成、重合温度を変更して重合を行った。反応終了後、1−ブテン含有量=35重量%、MFR=33g/10分、密度=0.870g/cm3、Mz/Mn=3.5であるエチレン・1−ブテン共重合体(PE−2)を得た。このエチレン・1−ブテン共重合体(PE−2)の特性を表1に示す。
エチレンとヘキセン−1の共重合体(PE−1)100重量部に対して、有機過酸化物として、(t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネート(アルケマ吉富社製、ルペロックス(登録商標)TBEC)を1.5重量部と、フェノール系酸化防止剤として、n−オクダデシル−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート(BASF社製 IRGANOX(登録商標)1076)0.02重量部、ヒンダードアミン系光安定化剤として、ジブチルアミン・1,3,5−トリアジン・N,N’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル−1,6−ヘキサメチレンジアミンとN−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンの重縮合物(BASF社製、CHIMASSORB(登録商標) 2020FDL)0.05重量部、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤として、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン(サンケミカル社製 CYTEC(登録商標) UV531)0.25重量部、及びシランカップリング剤として、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM503)0.1重量部を配合した。これを十分に混合し、40mmφ単軸押出機を用いて設定温度100℃、押出量(17kg/時)の条件でペレット化した。
得られたペレットを、150℃−0kg/cm2の条件で、3分予熱した後、150℃−100kg/cm2の条件で27分加圧(150℃で30分間プレス成形)し、その後、30℃に設定された冷却プレスに100kg/cm2の加圧の条件で、10分間冷却することで、厚み0.7mmのシートを作製した。シートの光線透過率、耐熱性、接着性、金属腐食性、シート中の気泡を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
さらに、別に耐熱性評価用に、160℃−0kg/cm2の条件で、3分予熱した後、160℃−100kg/cm2の条件で27分加圧(160℃で30分間プレス成形)し、その後、30℃に設定された冷却プレスに100kg/cm2の加圧の条件で、10分間冷却することで、厚み0.7mmのシートを準備した。
実施例1において、エチレンと1−ヘキセンの共重合体(PE−1)に替えて、エチレンと1−ブテンの共重合体(PE−2)を用いた以外は、実施例1と同様にシートを作製した。シートの光線透過率、耐熱性、接着性、金属腐食性、シート中の気泡を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
実施例1において、フェノール系酸化防止剤を増量して含有量を0.05重量部とした以外は、同様にしてシートを作製した。シートの光線透過率、耐熱性、接着性、金属腐食性、シート中の気泡を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
実施例1において、フェノール系酸化防止剤をさらに増量して含有量を0.2重量部とした以外は、同様にしてシートを作製した。シートの光線透過率、耐熱性、接着性、金属腐食性、シート中の気泡を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
実施例1において、シランカップリング剤を配合しなかった以外は、同様にしてシートを作製した。シートの光線透過率、耐熱性、接着性、金属腐食性、シート中の気泡を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
実施例1において、ヒンダードアミン系光安定化剤を配合しなかった以外は、同様にしてシートを作製した。シートの光線透過率、耐熱性、接着性、金属腐食性、シート中の気泡を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
実施例1において、紫外線吸収剤を配合しなかった以外は、同様にしてシートを作製した。シートの光線透過率、耐熱性、接着性、金属腐食性、シート中の気泡を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
実施例1において、PE−1に替えて、比較用のPE−3(エチレン・1−オクテン共重合体 ダウ・ケミカル社製 ENGAGE8400)を用いた以外は、実施例1と同様にシートを作製した。シートの光線透過率、耐熱性、接着性、金属腐食性、シート中の気泡を測定、評価した。評価結果を表2に示す。なお、この実施例8は、参考例である。
実施例3において、フェノール系酸化防止剤の代わりに、リン系酸化防止剤 テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジイルビスホスフォナイト(BASF社製 IRGAFOS(登録商標)P−EPQ)を用いたこと以外は、実施例1と同様にシートを作製した。シートの光線透過率、耐熱性、接着性、金属腐食性、シート中の気泡を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
実施例1において、フェノール系酸化防止剤を配合しなかった以外は、同様にシートを作製した。シートの光線透過率、耐熱性、接着性、金属腐食性、シート中の気泡を測定、評価した。評価結果を表2に示す。
この結果、表2から明らかなように、実施例1〜8(ただし、実施例8は、参考例)では、本発明のエチレン・α−オレフィン共重合体(A)、有機過酸化物(B)、フェノール系酸化防止剤を用いているために、これを押出成形して得られたシートは、光線透過率に優れ、金属の腐蝕性がなく、柔軟性に優れ、耐熱性、生産性も優れている。特に、実施例1〜4では、エチレン・α−オレフィン共重合体(A)が式(a)を充足し、ヒンダードアミン系光安定化剤(C)、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤(D)及びシランカップリング剤(E)も含まれているために、これを押出成形して得られたシートは、ガラスに対する接着性、耐候性に優れている。
実施例8(参考例)では、エチレン・α−オレフィン共重合体(A)が式(a)を充足しないために、耐熱性が若干悪化したが、実用上は問題がない。
これに対して、本発明とは異なり、比較例1では、フェノール系酸化防止剤の代わりにリン系酸化防止剤を用いているので、リン酸由来と推定される金属腐蝕が生じた。比較例2では、フェノール系酸化防止剤を用いなかったので、シート形成時に気泡が多く見られた。
Claims (8)
- 下記の成分(A)、成分(B)、及び成分(C)を含有することを特徴とする太陽電池封止材用樹脂組成物。
成分(A):下記(a1)、(a5)、及び(a6)の特性を有するエチレン・α−オレフィン共重合体
(a1)密度が0.860〜0.920g/cm3
(a5)ポリマー中のコモノマーによる分岐数(N)が下記式(a)を満たす。
式(a):N≧−0.67×E+53
(ただし、Nは、NMRで測定した主鎖、側鎖の合計1000個の炭素数あたりの分岐数であり、Eは、ISO1184−1983に準拠して測定した、シートの引張弾性率である。)
(a6)フローレシオ(FR):190℃における10kg荷重でのMFR測定値であるI 10 と、190℃における2.16kg荷重でのMFR測定値であるI 2.16 との比(I 10 /I 2.16 )が7.0未満
成分(B):有機過酸化物
成分(C):フェノール系酸化防止剤 - 成分(A)が、さらに下記(a2)の特性を有するエチレン・α−オレフィン共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
(a2)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求めたZ平均分子量(Mz)と数平均分子量(Mn)との比(Mz/Mn)が8.0以下 - 成分(A)が、さらに下記(a3)〜(a4)の特性を有するエチレン・α−オレフィン共重合体であることを特徴とする請求項1または2に記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
(a3)100℃で測定した、せん断速度が2.43×10s−1での溶融粘度(η* 1)が9.0×104poise以下
(a4)100℃で測定した、せん断速度が2.43×102s−1での溶融粘度(η* 2)が1.8×104poise以下 - 成分(A)は、溶融粘度(η* 1)と溶融粘度(η* 2)との比、(η* 1/η* 2)が4.5以下であることを特徴とする請求項3に記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 成分(B)、及び成分(C)の含有量は、成分(A)100重量部に対して、成分(B)が0.2〜5重量部、成分(C)が0.005〜1重量部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太陽電池封止材用樹脂組成物。
- さらに、下記の成分(D)、成分(E)、及び成分(F)を含有し、その含有量が成分(A)100重量部に対して、成分(D)が0.01〜1重量部、成分(E)が0.05〜2重量部、成分(F)が0.01〜5重量部であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
成分(D):ヒンダードアミン系光安定化剤
成分(E):ベンゾフェノン系紫外線吸収剤
成分(F):シランカップリング剤 - 成分(D)は、高分子量のヒンダードアミン系光安定化剤であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
- 成分(A)は、エチレン・1−ブテン共重合体又はエチレン・1−ヘキセン共重合体であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の太陽電池封止材用樹脂組成物。
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