JP5591652B2 - フッ素系樹脂コーティングシートの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、シート状基材の表面にフッ素系樹脂がコーティングされたフッ素系樹脂コーティングシートの製造方法に関するものである。

従来より、シート基板状に形成された太陽電池素子等において、その受光面にフッ素系樹脂などの樹脂材料をコーティングすることが行われている。
ここで、フッ素系樹脂をシート状基板にコーティングする方法としては、シート基板の表面にフッ素系樹脂を塗布した後、加熱乾燥工程によってこれを硬化させるのが一般的であり、通常の加熱乾燥工程においては１５０℃以上の温度で２分以上加熱乾燥することが要求される。
シート状基材は通常長尺のものとして形成され、ロール状に巻かれているところ、このような長尺シート状基材にフッ素系樹脂をコーティングする場合、ロール・ツー・ロール方式で行われるのが一般的である。この方式において、シート状基板は所定速度で搬送されながらフッ素系樹脂塗布工程、加熱乾燥工程等の各工程を経るので、２分以上加熱乾燥させるためには、ある程度の長さの加熱乾燥ゾーンが必要となる。
例えば、加熱乾燥温度を１５０℃に設定した場合、フッ素系樹脂コーティングされたシート状基材の搬送速度が２ｍ／ｍｉｎであれば加熱乾燥ゾーンの長さは４ｍでよいが、生産性向上のために搬送速度を２０〜５０ｍ／ｍｉｎと大幅に上げた場合、加熱乾燥ゾーンの長さは４０〜１００ｍに延ばさなければ硬化が不十分となり、ローラー巻き上げ時にブロッキングが生じてしまう。したがって、搬送速度を大幅に上げると加熱乾燥装置もそれに比例して大型化する必要がある。他方、加熱乾燥ゾーンの長さを１０ｍ程度まで許容できたとしても、ブロッキングを防止するためには搬送速度を５ｍ／ｍｉｎ以内に制限する必要があり、それ以上の速度で搬送することができず、生産性をより向上させることができない。
すなわち、従来の方法では、フッ素系樹脂を硬化させるための加熱乾燥時間が決まっているために、生産性を向上させるようとすると（搬送速度を大幅に上げようとすると）生産設備が大型化し、生産設備の大型化を避けようとすると生産性を向上させることができない（搬送速度を上げることができない）という問題があった。

特開２００６−３２８１１号公報には、次の通りの太陽電池素子表面へのフッ素系樹脂コーティング方法が記載されている。
すなわち、この方法は、フィルム基板状の太陽電池素子の表面にフッ素系樹脂を塗布した後、炉内温度が約１５０〜１８０℃に設定された加熱乾燥炉に搬送し、加熱乾燥炉内を搬送速度約０．５〜５ｍ／ｍｉｎで搬送して塗布されたフッ素系樹脂を硬化させるというものであり、実施例では長さ４ｍの乾燥炉を搬送速度約２ｍ／ｍｉｎで搬送している（すなわち、加熱乾燥時間は約２分）。
この方法における搬送速度、加熱乾燥炉の長さは、フッ素系樹脂の硬化条件を考慮して採用されたものであるが、この実施例の方法では、生産性向上のために搬送速度を２０ｍ／ｍｉｎに上げた場合、加熱乾燥炉の長さは４０ｍ程度の長さとしなければならず、加熱乾燥炉が大型化してしまう。逆に、加熱乾燥炉の長さを１０ｍ程度のものとした場合には、搬送速度は５ｍ／ｍｉｎ程度までしか上げることができない。
すなわち、この方法では、搬送速度は加熱乾燥炉の長さに制限されてしまい、生産装置の大型化を所定範囲に抑えながら、搬送速度を大幅に上げて生産性を向上させることはできない。

また、この方法では、加熱乾燥炉から搬出された時点でフッ素系樹脂コーティングシートのフッ素系樹脂コーティングは硬化しているから、フッ素系樹脂コーティング面の表面を粗面化する必要がある場合、硬化したフッ素系樹脂コーティング面を別途加工処理しなければならない。
特開２００６−３２８１１号公報

この発明は、フッ素系樹脂がコーティングされたシート状基材の搬送速度を上げながら、加熱乾燥炉の長さも短くすることができるフッ素系樹脂コーティングシートの製造方法を得ることを第一の課題とし、フッ素系樹脂コーティング面の表面を粗面化する必要がある場合には、フッ素系樹脂コーティングの硬化段階において加工処理することができるフッ素系樹脂コーティングシートの製造方法を得ることを第二の課題とするものである。

この発明のフッ素系樹脂コーティングシートの製造方法は、シート状基材の表面にフッ素系樹脂塗料を塗布し、これを加熱乾燥して半硬化状態に硬化させた後、半硬化状態のフッ素系樹脂コーティング面に離型シートを重ね合わせ、前記離型シートを重ね合わせたものをロール状に巻き取り、その状態でエージングすることにより前記フッ素系樹脂コーティングを完全硬化させることを特徴とする。
フッ素系樹脂コーティングシートとは、シート状基材の表面にフッ素系樹脂塗料がコーティングされて形成されるシートをいい、これに用いられるシート状基材としては、例えば合成樹脂シートや合成樹脂フィルムの他、薄膜太陽電池素子などが考えられるが、フッ素系樹脂をコーティングできるシート状素材であればこれに限られるものではない。
フッ素系樹脂塗料の塗布は、一般的な塗布法や印刷法を用いて行うことが考えられるが、シート基材表面にフッ素系樹脂膜を形成できる方法であればこれに限られるものではない。また、この発明におけるフッ素系樹脂は熱硬化性のものが用いられる。

離型シートとしては、ポリプロピレンシートやポリエチレンシート、シート状の紙にポリエチレンあるいはポリプロピレンが積層されたシート、少なくとも片面にシリコン加工が施されて剥離表面が形成されたシートなど、フッ素系樹脂コーティング面から剥離可能な公知のシートを用いることができる。
また、離型シートには表面をマット加工などにより粗面とされたシートを用い、この粗面側をフッ素系樹脂コーティング面に重ね合わせて押圧することにより前記離型シートの粗面を前記フッ素系樹脂コーティング面に転写することもできる（請求項２）。

この発明において、「半硬化状態」とは、フッ素系樹脂塗料のコーティング面が完全には硬化していないが、硬化作用がある程度進行した状態をいう。前記離型シートとして表面を粗面としたものを用いる場合には、粗面を前記コーティング面に重ね合わせて押圧することによって粗面形状を前記コーティング面に転写できる程度の硬化状態であることが好ましい。

この製造方法を用いて製造されたフッ素系樹脂コーティングシートの用途として、例えば太陽電池セルを保護するためのバックシートが考えられるが、これに限られるものではなく、板材などの化粧シートとして用いることも考えられる。

この発明によれば、シート状基材の表面にフッ素系樹脂を塗布し、これを加熱乾燥して半硬化状態に硬化させた後、半硬化状態のフッ素系樹脂コーティング面に離型シートを重ね合わせ、前記離型シートを重ね合わせたものをロール状に巻き取り、その状態でエージングすることにより前記フッ素系樹脂コーティングを完全硬化させるものとしたので、加熱乾燥工程におけるフッ素系樹脂コーティングの硬化状態は半硬化状態で足り、加熱乾燥工程を短縮することができる。
すなわち、フッ素系樹脂コーティングを１５０℃で硬化させるためには２分以上加熱乾燥させる必要があり、例えば搬送速度を２ｍ／ｍｉｎとした場合には加熱乾燥ゾーンの長さが４ｍ必要になるところ、加熱乾燥工程における硬化は半硬化状態で足りるので、搬送速度を変えない場合には加熱乾燥ゾーンの長さを４ｍより大幅に短くすることができる。逆に、加熱乾燥ゾーンの長さを変えない場合には、搬送速度を２ｍ／ｍｉｎより大幅に上げることができる。さらには、搬送速度を２ｍ／ｍｉｎより上げると共に加熱乾燥ゾーンの長さを４ｍより短くすることもできる。

そして、加熱乾燥工程を経て半硬化状態に硬化されたフッ素系樹脂コーティング面の表面に離型シートを重ね合わせるものとしたので、コーティング面が離型シートによってマスキングされ、この状態でフッ素系樹脂コーティングシートがローラーに巻き付けられても半硬化状態のコーティング面によってブロッキングが発生することがない。
したがって、フッ素系樹脂がコーティングされたシート状基材の搬送速度を上げながら、加熱乾燥炉の長さも短くしてフッ素系樹脂コーティングシートを製造することができる。

また、請求項２の発明によれば、離型シートは表面が粗面であるシートを用い、この粗面側をフッ素系樹脂コーティング面に重ね合わせて押圧するものとしたので、フッ素系樹脂コーティングが完全に硬化した後に離型シートを剥離すると、粗面の凹凸がフッ素系樹脂コーティングの表面に転写された状態のフッ素系樹脂コーティングシートを得ることができる。すなわち、フッ素系樹脂コーティング面の表面を粗面化する必要がある場合には、半硬化状態のフッ素系樹脂コーティングを完全硬化させる過程において同時に加工処理することができる。

図１は、この発明のフッ素系樹脂コーティングシートの製造工程を示す概略図である。
この発明のフッ素系樹脂コーティングシートの製造方法はロール・ツー・ロール方式を採用し、ロール状に巻かれたシート状基板を送り出す送出工程、フッ素系樹脂塗料をシート状基板の表面に塗布する塗布工程、塗布されたフッ素系樹脂塗料を半硬化状態まで加熱乾燥する加熱乾燥工程、半硬化状態のフッ素系樹脂コーティング面に離型シートを重ね合わせる重ね合わせ工程、離型シートが重ね合わされたフッ素系樹脂コーティングシートをロール状に巻き上げる巻上工程、離型シートが重ね合わされた状態でフッ素系樹脂コーティング面を完全に硬化させる最終硬化工程とを備える。

ロール状に巻かれたシート状基板１は、太陽電池セルを保護するために使用されるバックシートの基材として使用される厚さ１２５μｍの低オリゴマーポリエステルシートである。
送出工程において、シート状基材１を搬送速度約２０〜５０ｍ／ｍｉｎでローラーから送り出し、次工程である塗布工程に搬送する。

塗布工程において、シート状基板１の表面にフッ素系樹脂塗料２を乾燥後の膜厚が１２μｍとなるようにワイヤーバーコーティング方式により塗布する。塗布されるフッ素系樹脂塗料２は、例えばダイキン工業株式会社製耐候性塗料「ゼッフルＧＫ−５７０」（商品名）を１００、硬化剤として住化バイエルウレタン株式会社製「スミジュールＮ３３００」（商品名）を１４、溶媒として酢酸エチルを５５の重量比として固形分濃度を５０％に希釈して使用する。フッ素系樹脂塗料２は、熱硬化性のフッ素系樹脂を含有していればよく、コーティングされるシートの用途に応じて適宜選択する。また、フッ素系樹脂塗料２には、要求特性に応じて各種の顔料、添加剤を配合することができる。顔料としては、白色顔料である酸化チタン、炭酸カルシウムや黒色顔料であるカーボンブラックなどを通常配合する。また、添加剤としては、硬化促進剤、顔料分散剤、消泡剤、レベリング剤、ＵＶ吸収剤、光安定剤などが挙げられる。
また、この実施例において、乾燥後の膜厚が１２μｍとなるようにフッ素系樹脂塗料２を塗布したが、膜厚は５μｍ以上であればよく、耐候性及び軽量性の観点からは５μｍ〜５０μｍ程度が好ましく、１０μｍ〜３０μｍがより好ましい。
塗布方法はワイヤーバーコーティングの他、吹き付けや印刷などの従来の塗布方法を用いてもよい。

次いで、フッ素系樹脂塗料２が塗布されたシート状基板１を加熱乾燥工程に搬送して、コーティング面３を加熱乾燥する。加熱乾燥ゾーン４には３台の加熱乾燥機４１，４２，４３が連続して並べられ、ゾーンの搬送方向での長さが約１１ｍとなるようにしてある。加熱乾燥機４１，４２，４３における加熱温度は、乾燥機内の実際の乾燥空気温度がそれぞれ順に１２０℃、１６０℃、１４０℃となるように設定してある。この実施例においては、効率的に硬化させるために加熱乾燥ゾーン４を３台の加熱温度の異なる加熱乾燥機で構成してある。すなわち、塗料の乾燥・硬化過程には、材料予熱期間（乾燥する前に材料が乾燥する態勢まで温度が上がる期間）、恒率乾燥期間（塗液表面から溶媒が除去されるのが支配的な期間）、硬化期間（硬化が進行する期間）があり、これにより塗液の溶剤を飛ばして硬化させているところ、前記設定温度はこれらを最適に進行させるための温度である。
なお、加熱乾燥ゾーン４は、１台の加熱乾燥機を用いて一様の加熱温度に設定してもよい。
塗料の乾燥プロセスにおける温度は、本発明の効果を損なわない温度であればよく、前記シート状基材１への影響を低減する観点から、５０〜２００℃程度が好ましく、５０〜１６０℃程度の範囲であることがより好ましい。
フッ素系樹脂塗料２が塗布されたシート状基板１を、搬送速度２０〜５０ｍ／ｍｉｎの高速で加熱乾燥機の中を搬送し、加熱乾燥ゾーン４を約１３秒（搬送速度５０ｍ／ｍｉｎ時）〜３３秒（搬送速度２０ｍ／ｍｉｎ時）で通過させ、半硬化状態のまま加熱乾燥ゾーン４から搬出する。

次に、加熱乾燥工程を経たシート状基板１を、同じ搬送速度で重ね合わせ工程に搬送する。重ね合わせ工程においては、シート状基板１の表面にコーティングされた半硬化状態のフッ素系樹脂コーティング面３に、離型シート５を重ね合わせる（図３参照）。
この離型シート５は、片面がマット加工などによって粗面とされており、粗面側をフッ素系樹脂コーティング面３に対向させてシート状基板１に重ね合わせ、離型シート５の粗面がフッ素系樹脂コーティング面に転写される程度の圧力で押圧する。押圧は離型シート５をシート状基板１に重ね合わせる際に同時に行ってもよいし、重ね合わせ時には行わずに次工程（巻上工程）の巻き上げ時に離型シート５に加わる圧力を利用して行ってもよい。離型シート５としては、例えばフタムラ化学株式会社製のマット調二軸延伸ポリプロピレンフィルム「ＦＯＲ−ＭＰ」（商品名）を用いる。

その後、離型シート５が重ね合わされたシート状基板１を巻き取りローラー６によって巻き取る。そして、ローラー６に巻き取られたコーティング済シートを図示しないエージング装置に収容し、４０℃で４８時間ロール状態のままでエージングする。このエージングによってフッ素系樹脂コーティング面３を完全に硬化させる。

フッ素系樹脂コーティングが硬化した後、離型シート５をフッ素系樹脂コーティング面３から剥離する。ここで、重ね合わせ工程において、離型シート５の粗面を半硬化状態のフッ素系樹脂コーティング面３に対向して重ね合わせ、離型シート５の粗面がフッ素系樹脂コーティング面に転写される程度の圧力で押圧してあるので、上記エージングにおいて離型シート５の粗面がフッ素系樹脂コーティング面３に押し付けられた状態でコーティング面３が硬化し、離型シート５の粗面がフッ素系樹脂コーティング面３に転写される。これにより、離型シート５をシートから剥離すると、コーティング面３が粗面に形成されたフッ素系樹脂コーティングシートが得られる（図４ないし図６参照）。
離型シート５としては、フッ素系樹脂コーティング面３から剥離可能なものであれば種々のものを用いることができ、所望する粗面形状に応じて種々の形状に粗面処理されたフッ素系樹脂コーティングシートを得ることができる。
そして、このフッ素系樹脂コーティングシートの非コーティング面にポリオレフィンフィルム、ポリエステルフィルムなど公知のバックシート素材７を積層することにより、太陽電池のバックシートを得ることができる（図７参照）。
なお、使用済みの離型シート５は、剥離時にローラーに巻き取ることによって、再度この発明における離型シート５として利用することが可能である。

上記製造方法により、従来の製造方法と比較して、搬送速度を上げつつ加熱乾燥ゾーンの長さも短くしてフッ素系樹脂コーティングシートを製造することができる。
すなわち、従来の製造方法によれば、フッ素系樹脂コーティング面を硬化させるためには通常加熱乾燥工程において１５０℃以上の温度で２分以上加熱乾燥することが要求されるところ、フッ素系樹脂コーティングシートの搬送速度を２０〜５０ｍ／ｍｉｎとする場合には、加熱乾燥ゾーンの長さを４０〜１００ｍとしなければならない。これに対して、この発明の製造方法によれば、加熱乾燥工程におけるフッ素系樹脂コーティングの硬化は半硬化とし、離型シートを半硬化状態のフッ素系樹脂コーティング面に重ね合わせて完全に硬化させるものとしたので、フッ素系樹脂コーティングシートの搬送速度を２０〜５０ｍ／ｍｉｎとした場合でも、加熱乾燥ゾーンの長さは１１ｍ程度で足り、加熱乾燥時間も１３〜３３秒と大幅に短縮することができる。

また、フッ素系樹脂コーティングシートのフッ素系樹脂コーティング面を粗面化する必要がある場合、従来の製造方法ではフッ素系樹脂コーティングが完全に硬化した後に加工処理しなければならないところ、この発明の製造方法によれば、半硬化状態のフッ素系樹脂コーティング面に離型シートの粗面側を重ね合わせ、押圧して完全硬化させるものとしたので、この粗面がフッ素系樹脂コーティング面に転写されたフッ素系樹脂コーティングシートを得ることができる。
フッ素系樹脂コーティング面が粗面とされたフッ素系樹脂コーティングシートは、粗面化されていないフッ素系樹脂コーティングシートと比較して、対スクラッチ性向上、スティッキング防止効果、プレスマーク等の欠陥隠し効果等の点において優れたものとなる。

上記実施例においては、太陽電池セルの保護目的で太陽電池モジュールの裏側に配置されるバックシートの製造を例としてこの発明の製造方法を説明したが、この発明の製造方法は、シート基板状に形成された太陽電池素子の表面ないし裏面にフッ素系樹脂塗料をコーティングして太陽電池シートを製造する場合にも用いることができる。この場合、シート状基板１として既存の薄膜太陽電池シートを用いればよい。

また、上記実施例の製造方法によって製造されたフッ素系樹脂コーティングシートを備えたバックシートを汎用の太陽電池モジュールの裏側に配置することにより、太陽電池モジュールを得ることができる。

この発明は、シート状基材の表面にフッ素系樹脂がコーティングされたフッ素系樹脂コーティングシートの製造方法に関するものであり、産業上の利用可能性を有するものである。

この発明のフッ素系樹脂コーティングシートの製造工程の概要を示す概念図 同じくフッ素系樹脂コーティングシートの製造に用いられるシート状基板の断面を示す概念図 同じく重ね合わせ工程を経た状態のシートの断面を示す概念図 同じく離型シートを剥離した状態のシートの断面を示す概念図 同じくこの発明の製造方法で製造されたフッ素系樹脂コーティングシートの断面図 同じくフッ素系樹脂コーティングシートのコーティング面の表面の状態を示す図 同じくこの発明の製造方法で製造されたフッ素系樹脂コーティングシートにバックシート素材を積層して構成したバックシートの断面を示す断面図

１ シート状基板
２ フッ素系樹脂塗料
３ フッ素系樹脂コーティング面
４ 加熱乾燥ゾーン
５ 離型シート
６ 巻き取りローラー
７ バックシート素材

Claims (2)

1. シート状基材の表面にフッ素系樹脂塗料を塗布し、これを加熱乾燥して半硬化状態に硬化させた後、半硬化状態のフッ素系樹脂コーティング面に離型シートを重ね合わせ、前記離型シートを重ね合わせたものをロール状に巻き取り、その状態でエージングすることにより前記フッ素系樹脂コーティングを完全硬化させることを特徴とするフッ素系樹脂コーティングシートの製造方法。
   
2. 離型シートには表面を粗面としたシートを用い、前記シートの粗面側を半硬化状態のフッ素系樹脂コーティング面に重ね合わせて押圧することにより前記離型シートの粗面を前記フッ素系樹脂コーティング面に転写するものとした、請求項１記載のフッ素系樹脂コーティングシートの製造方法。