JP5628054B2 - ポリフッ化ビニリデン樹脂組成物、着色樹脂フィルム、及び太陽電池モジュール用バックシート - Google Patents
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Description
本発明によれば、ポリフッ化ビニリデン樹脂100重量部に対して、熱安定剤としてタルク2〜60重量部を含有し、さらに着色剤を含有することを特徴とするポリフッ化ビニリデン樹脂組成物であって、(i)該ポリフッ化ビニリデン樹脂が、フッ化ビニリデン単独重合体及びフッ化ビニリデン共重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、かつ、該フッ化ビニリデン単独重合体が、結晶性樹脂であり、また、該フッ化ビニリデン共重合体が、コモノマーの共重合比率が15モル%以下の、結晶性を有する熱可塑性樹脂であり、(ii)該タルクが、平均粒子径(D 50 )が0.5〜20μm、かつ、見掛け密度が0.05〜0.5g/cm 3 であり、
(a)該着色剤の含有割合が、ポリフッ化ビニリデン樹脂100重量部に対して、2〜60重量部であり、
(b)該着色剤とタルクとの重量比が20:1〜1:20であり、かつ、
(c)該着色剤が、酸化チタン及びカーボンブラックからなる群より選ばれる少なくとも一種である
ポリフッ化ビニリデン樹脂組成物が提供される。
(a)該着色剤の含有割合が、該PVDF樹脂100重量部に対して、2〜60重量部であり、
(b)タルクの含有割合が、該PVDF樹脂100重量部に対して、2〜60重量部であり、かつ、
(c)該着色剤とタルクとの重量比が20:1〜1:20である
前記のPVDF樹脂組成物が提供される。
(1)前記PVDF樹脂が、フッ化ビニリデン単独重合体及びフッ化ビニリデン共重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種である前記のPVDF樹脂組成物。
(2)該フッ化ビニリデン共重合体が、フッ化ビニリデン単位との共重合比率が15モル%以下である、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン三元共重合体、及びフッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン三元共重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種のフッ化ビニリデン共重合体である前記のPVDF樹脂組成物。
(3)該タルクが、平均粒子径(D50)が0.5〜20μm、かつ、見掛け密度が0.05〜0.5g/cm3である前記のPVDF樹脂組成物。
(4)他の熱可塑性樹脂を、PVDF樹脂100重量部に対して、30重量部以下の割合でさらに含有する前記のPVDF樹脂組成物。
(5)他の熱可塑性樹脂が、ポリメチルメタクリレートである前記のPVDF樹脂組成物。
(6)該着色剤が、酸化チタン及びカーボンブラックからなる群より選ばれる少なくとも一種である前記のPVDF樹脂組成物。
(7)顔料分散剤、紫外線吸収剤、光安定剤、つや消し剤、滑剤、色味調整剤、結晶核剤、及びエラストマーからなる群より選ばれる少なくとも一種である他の添加剤を、PVDF樹脂100重量部に対して、各々独立して10重量部以下の割合でさらに含有する前記のPVDF樹脂組成物。
(a)該着色剤の含有割合が、該PVDF樹脂100重量部に対して、2〜60重量部であり、
(b)タルクの含有割合が、該PVDF樹脂100重量部に対して、2〜60重量部であり、かつ、
(c)該着色剤とタルクとの重量比が20:1〜1:20である
PVDF樹脂組成物から形成された着色樹脂フィルムが提供される。
本発明で使用するポリフッ化ビニリデン樹脂(PVDF樹脂)とは、フッ化ビニリデンの単独重合体、及びフッ化ビニリデンを主成分とするフッ化ビニリデン共重合体を意味する。本発明で使用するPVDF樹脂は、α型、β型、γ型、αp型などの様々な結晶構造を示す結晶性樹脂である。本発明で使用するPVDF樹脂は、結晶性を喪失したエラストマー(フッ素ゴム)ではない。
本発明で熱安定剤として使用するタルクは、粘土鉱物の一種である滑石を粉砕してなる粉末状のものであり、化学組成は、水酸化マグネシウムと珪酸塩からなる組成式Mg3Si4O10(OH)2で表される含水珪酸マグネシウムである。
本発明で使用する着色剤としては、PVDF樹脂の色調と隠蔽力(光散乱性)を損ねることがないものであれば、特に制限はないが、色調と隠蔽力(光散乱性)が特に優れていることから、酸化チタン等の無機白色顔料や、反射特性を有する無機顔料やカーボンブラック等の黒色顔料などを好ましく用いることができる。
無機白色顔料としては、ZnO、TiO2、Al2O3・nH2O、[ZnS+BaSO4]、CaSO4・2H2O、BaSO4、CaCO3、2PbCO3・Pb(OH)2等が挙げられる。無機白色顔料の中でも色調と隠蔽力(光散乱性)が特に優れており、白色樹脂フィルムの色調と反射特性の向上に寄与することができることから、酸化チタン(TiO2)が好ましい。
黒色顔料としては、赤外線反射特性を有する無機顔料を使用することができる。該顔料は、外見的には黒色または有彩色などに着色されていても特定波長の赤外線を反射して蓄熱を防止する性質を有し、かつ、熱変形が小さく耐熱性に優れ、さらには、屋外で長期間使用しても加水分解を起しにくく耐候性にも優れるので、太陽電池用バックシートに用いる着色樹脂フィルムを形成する樹脂組成物に含有させると、太陽電池の発電効率が低下したり、耐久性が低下したり、また、成形時に熱分解や変色したりすることを防止できる。赤外線反射特性を有する無機顔料としては、先の特許文献5または6に開示される、Fe、Cr及びMnから選ばれる少なくとも二種の元素を含む酸化物、例えば、Fe(Fe,Cr)2O4、(Co,Fe)(Fe,Cr)2O4、Cu(Cr,Mn)2O4、(Cu,Fe,Mn)(Fe,Cr,Mn)2O4、(Fe,Zn)(Fe,Cr)2O4、Cr2O3:Fe2O3や、Co元素及びNi元素を含む酸化物、具体的には、(Ni,Co,Fe)(Fe,Cr)2O4等や、FeとCoとAlを含有し、さらに、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zn、Sn、Zr、Si、及びCuから選ばれる一種以上の金属を含有する複合酸化物などがある。
本発明のPVDF樹脂組成物は、熱安定剤であるタルクの含有割合が、PVDF樹脂100重量部に対して、0.5〜70重量部の範囲内である。熱安定剤であるタルクの含有割合は、好ましくは0.6〜65重量部、より好ましくは0.7〜60重量部、特に好ましくは0.8〜55重量部の範囲内である。着色剤を併用しない場合の熱安定剤であるタルクの含有割合は、好ましくは0.7〜55重量部の範囲内であり、より好ましくは0.8〜50重量部、特に好ましくは0.9〜45重量部の範囲内である。着色剤を併用する場合の熱安定剤であるタルクの含有割合は、好ましくは2〜60重量部の範囲内であり、より好ましくは5〜55重量部、さらに好ましくは6〜50重量部、特に好ましくは7〜45重量部の範囲内である。熱安定剤の含有割合が小さすぎると、熱安定化効果が小さくなり、PVDF樹脂組成物中のPVDF樹脂成分の熱分解温度の低下を十分に抑制することが困難になる。熱安定剤の含有割合が大きすぎると、樹脂フィルムの隠蔽力や色調、機械的特性などに悪影響を及ぼすおそれがある。
着色剤を含有するPVDF樹脂組成物は、押出成形機に供給し、押出成形機の先端に配置したTダイからフィルム状に溶融押出することにより、着色樹脂フィルムに成形することができる。本発明において、樹脂フィルムとは、厚みが250μm未満のフィルムだけではなく、厚みが250μm〜3mmのシート(板を含む)まで含むものとする。
本発明の太陽電池モジュール用バックシートを配置することができる太陽電池モジュールとしては、例えば、図1に示す断面構造のものを例示することができる。図1に示すように、太陽電池モジュールは、表面保護材72、封止材73、太陽電池セル74、及び裏面保護材76から構成される。複数の太陽電池セル74を配線75により直列に接続し、太陽電池モジュールを構成する。太陽電池モジュールの端部または周縁部には、フレーム(図示せず)が配置されている。
2)着色樹脂フィルム/接着剤/EVA
3)他の樹脂フィルム/着色樹脂フィルム
4)他の樹脂フィルム/接着剤/着色樹脂フィルム
5)他の樹脂フィルム/着色樹脂フィルム/接着剤/EVA
6)他の樹脂フィルム/接着剤/着色樹脂フィルム/接着剤/EVA
7)ガラス板/接着剤/着色樹脂フィルム
8)ガラス板/接着剤/着色樹脂フィルム/接着剤/EVA
9)金属板/接着剤/着色樹脂フィルム
10)金属板/接着剤/着色樹脂フィルム/接着剤/EVA
11)上記層構成に防湿フィルムを付加した層構成
10%熱重量減少温度は、メトラー・トレド株式会社製の熱重量分析装置TGA SDTA851を用い、30℃で6時間以上真空乾燥したペレット状のサンプル20mgを白金パンに入れ、乾燥窒素10ml/分の雰囲気下で50℃から490℃まで10℃/分の昇温速度で昇温して、その間の重量減少率を測定した。測定開始時のサンプル重量から10重量%減少したときの温度を10%熱重量減少温度とした。
PVDF樹脂〔株式会社クレハ製KF(登録商標)#850;懸濁重合品〕の10%熱重量減少温度を測定したところ、382℃であった。結果を表1に示す。
参考例のPVDF樹脂100重量部に対して、酸化チタン〔デュポン社製TI−PURE(登録商標)R101;ルチル型酸化チタン、平均粒子径0.29μm、アミン化合物による表面処理品〕10重量部と、タルク〔日本タルク株式会社製SG−95、平均粒子径2.5μm、見掛け密度0.11g/cm3、比表面積15m2/g、吸油量47ml/100g〕30重量部とを単軸押出機に供給し、シリンダー温度220℃で溶融混練し、ダイからストランド状に溶融押出し、冷水中でカットしてペレットを作製した。このペレットを用いて、10%熱重量減少温度を測定したところ、345℃であった。また、このペレットを1軸スクリュー押出成形機(株式会社プラ技研製)に供給し、リップクリアランス1mmのTダイから樹脂温度240℃で溶融押出し、90℃の冷却ロールで冷却して、厚み100μmの樹脂フィルムを作製した。ペレットの10%熱重量減少温度の測定結果を表1に示す。
前記タルクを使用しなかったことを除いて、実施例1と同じ操作を行った。ペレットの10%熱重量減少温度の測定結果を表1に示す。
酸化チタン10重量部を、カーボンブラック(三菱化学株式会社製、カーボンブラック#45)10重量部に変え、前記タルクの配合量を、30重量部から10重量部に変えたことを除いて、実施例1と同じ操作を行った。ペレットの10%熱重量減少温度の測定結果を表1に示す。
参考例のPVDF樹脂100重量部を、該PVDF樹脂80重量部とポリメチルメタクリレート(三菱レイヨン株式会社製、HBS001)20重量部との混合物に変えたことを除いて、実施例2と同じ操作を行った。ペレットの10%熱重量減少温度の測定結果を表1に示す。
前記のタルクを使用しなかったことを除いて、実施例2と同じ操作を行った。ペレットの10%熱重量減少温度の測定結果を表1に示す。
前記のタルクを使用しなかったことを除いて、実施例3と同じ操作を行った。ペレットの10%熱重量減少温度の測定結果を表1に示す。
前記の酸化チタン10重量部と前記のタルク30重量部とに代えて、前記のタルク1重量部を単軸押出機に供給したことを除いて、実施例1と同じ操作を行った。ペレットの10%熱重量減少温度の測定結果を表1に示す。
前記のタルク1重量部を、それぞれ、前記のタルク3、5または40重量部に変えたことを除いて、実施例4と同じ操作を行った。ペレットの10%熱重量減少温度の測定結果を表1に示す。
前記の平均粒子径2.5μmのタルク1重量部を、それぞれ、平均粒子径14μmのタルク〔日本タルク株式会社製MS、見掛け密度0.35g/cm3、比表面積4.5m2/g、吸油量26ml/100g〕を1、3または5重量部に変えたことを除いて、実施例4と同じ操作を行った。ペレットの10%熱重量減少温度の測定結果を表1に示す。
前記の平均粒子径2.5μmのタルク1重量部を、平均粒子径23μmのタルク〔日本タルク株式会社製MS−KY、見掛け密度0.55g/cm3、比表面積2.5m2/g、吸油量21ml/100g〕を5重量部に変えたことを除いて、実施例4と同じ操作を行った。ペレットの10%熱重量減少温度の測定結果を表1に示す。
72:表面保護材
73:封止材
74:太陽電池セル
75:配線
76:裏面保護材(バックシート)
Claims (7)
- ポリフッ化ビニリデン樹脂100重量部に対して、熱安定剤としてタルク2〜60重量部を含有し、さらに着色剤を含有することを特徴とするポリフッ化ビニリデン樹脂組成物であって、(i)該ポリフッ化ビニリデン樹脂が、フッ化ビニリデン単独重合体及びフッ化ビニリデン共重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種であり、かつ、該フッ化ビニリデン単独重合体が、結晶性樹脂であり、また、該フッ化ビニリデン共重合体が、コモノマーの共重合比率が15モル%以下の、結晶性を有する熱可塑性樹脂であり、(ii)該タルクが、平均粒子径(D 50 )が0.5〜20μm、かつ、見掛け密度が0.05〜0.5g/cm 3 であり、
(a)該着色剤の含有割合が、ポリフッ化ビニリデン樹脂100重量部に対して、2〜60重量部であり、
(b)該着色剤とタルクとの重量比が20:1〜1:20であり、かつ、
(c)該着色剤が、酸化チタン及びカーボンブラックからなる群より選ばれる少なくとも一種である
ポリフッ化ビニリデン樹脂組成物。 - 該フッ化ビニリデン共重合体が、フッ化ビニリデン単位との共重合比率が15モル%以下である、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン三元共重合体、及びフッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン三元共重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種のフッ化ビニリデン共重合体である請求項1記載のポリフッ化ビニリデン樹脂組成物。
- 他の熱可塑性樹脂を、ポリフッ化ビニリデン樹脂100重量部に対して、30重量部以下の割合でさらに含有する請求項1または2に記載のポリフッ化ビニリデン樹脂組成物。
- 他の熱可塑性樹脂が、ポリメチルメタクリレートである請求項3に記載のポリフッ化ビニリデン樹脂組成物。
- 顔料分散剤、紫外線吸収剤、光安定剤、つや消し剤、滑剤、色味調整剤、結晶核剤、及びエラストマーからなる群より選ばれる少なくとも一種である他の添加剤を、ポリフッ化ビニリデン樹脂100重量部に対して、各々独立して10重量部以下の割合でさらに含有する請求項1乃至4のいずれか1項に記載のポリフッ化ビニリデン樹脂組成物。
- 請求項1に記載のポリフッ化ビニリデン樹脂組成物から形成された着色樹脂フィルム。
- 請求項6に記載の着色樹脂フィルムからなる層を含む太陽電池モジュール用バックシート。
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