JP5959352B2

JP5959352B2 - ホットメルトシール組成物

Info

Publication number: JP5959352B2
Application number: JP2012162264A
Authority: JP
Inventors: 真人須藤
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2032-07-23
Also published as: JP2014019837A

Description

本発明は，フレームレス太陽電池モジュールのシール組成物に関し，特に２枚のガラス板を一定の隙間を持たせて重ね合わせた際に形成される４方向の端部をシールするホットメルトシール組成物に関する。

従来，太陽電池用反応型ホットメルトシーリング材組成物として，ブチルゴムと，シリル化したアモルファスポリ−α−オレフィン重合体とを含有する太陽電池用反応型ホットメルトシーリング材組成物が提案されている（特許文献１）。

また，複層ガラスおよび太陽電池パネルの端部を，簡易かつ効率的に封止でき，しかも，絶縁性，防水性，水蒸気バリア性，耐久性に優れるシーリング組成物として，ゴム成分とポリオレフィンとを含有し，前記ゴム成分は，ブチルゴムと，粘度平均分子量が５０万〜３００万のポリイソブチレンとを含有し，前記ゴム成分の配合割合が，前記ゴム成分および前記ポリオレフィンの総量１００重量部に対して，４０〜９０重量部であり，吸湿性化合物を，前記ゴム成分および前記ポリオレフィンの総量１００重量部に対して，０〜３０重量部含有することを特徴とする，シーリング組成物が提案されている（特許文献２）。

特開２０１０−１６６０３２号公報特開２０１１−２３１３０９号公報

しかし，特許文献１に示される太陽電池用反応型ホットメルトシーリング材組成物は，その用途が主としてフレームを有する太陽電池モジュール用に使用され，また評価されたものであり，本願発明が目的としているフレームレス太陽電池モジュールのガラス板端部をシールする用途にそのまま適用することが出来ないという課題がある。また該太陽電池用反応型ホットメルトシーリング材組成物は，ブチルゴムが主たるゴム成分であるため，高温における流れ性が不十分な場合があるという課題がある。

また，特許文献２に示されるシーリング組成物は，ブチルゴムのほかにポリイソブチレンを含有するものであるが，ポリイソブチレンの粘度平均分子量は５０万〜３００万であって，どちらかというと該分子量は高めである。このため，特許文献２において開示された実施例（明細書段落０１３３の表１）には炭酸カルシウム等の充填剤を配合したものが具体的には示されてはおらず，該充填剤を配合すると該シーリング組成物は高粘度になる可能性があり，使用時に高温で溶融させることを考慮してもその流れ性が十分でない場合があるという課題がある。

本発明が解決しようとする課題は，フレームレスの太陽電池モジュールのシール材に使用可能で，シール材の溶融温度において適度な流れ性を有し，絶縁性，防水性，水蒸気バリア性，耐久性に優れるホットメルトシール組成物を提供することにある。

請求項１記載の発明は，重量平均分子量が１５万〜２５万のポリイソブチレンと，重量平均分子量が３５万〜４５万のポリイソブチレンと，重量平均分子量が８万〜１０万のポリイソブチレンと，少なくとも生石灰またはゼオライトから成る吸湿剤と，シラン変性ポリオレフィンと，タルク又はカオリンクレーと，から成り，各ポリイソブチレンの重量平均分子量から求める数平均の分子量が１９万〜３０万であることを特徴とするホットメルトシール組成物である。

請求項２記載の発明は，吸湿剤はポリイソブチレン１００重量部に対して２０〜６０重量部含むことを特徴とする請求項１に記載のホットメルトシール組成物である。

請求項３記載の発明は，シラン変性ポリオレフィンはポリイソブチレン１００重量部に対して１５〜４５重量部含むことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のホットメルトシール組成物である。

請求項４記載の発明は，タルク又はカオリンクレーは，ポリイソブチレン１００重量部に対して５０〜２００重量部含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のホットメルトシール組成物である。

本発明に係るホットメルトシール組成物は，重量平均分子量が異なるポリイソブチレンの混合物から成り，特に重量平均分子量が１５〜２５万のポリイソブチレンと，重量平均分子量が３５〜４５万のポリイソブチレンと，重量平均分子量が８〜１０万のポリイソブチレンとの混合物から成っていて，混合割合は各重量平均分子量から求める数平均の分子量が１９〜３０万と成るように配合すればよい。このため，原料となるポリイソブチレンの選択性が広く，手元にあるこれらのポリイソブチレンを各重量平均分子量から求めた数平均の分子量が１９〜３０万と成るように適宜調整することで，原料を効率良く使用することが可能になり，生産効率が高くなるという効果がある。また配合されたポリイソブチレンの分子量は従来のシーリング組成物と比較して低分子量であるため、高温での使用時に適度の流れ性を有していて施工作業性が良好であるという効果がある。また本発明は特に充填剤を含むものであるが，充填剤が配合された状態で，良好な絶縁性と防水性と水蒸気バリア性及び耐久性を有するという効果がある。

以下本発明について詳細に説明する。

本発明のホットメルトシール組成物は，重量平均分子量が１５〜２５万のポリイソブチレンと，重量平均分子量が３５〜４５万のポリイソブチレンと，重量平均分子量が８〜１０万のポリイソブチレンと，少なくとも生石灰またはゼオライトから成る吸湿剤と，シラン変性ポリオレフィンと，充填剤と，から成り，各ポリイソブチレンの重量平均分子量から求める数平均の分子量が１９万〜３０万であることを特徴とするホットメルトシール組成物であり，必要により，チクソ付与剤，希釈剤，粘着付与剤，耐熱補助剤、難燃剤，酸化防止剤等が配合される。ここでいう各ポリイソブチレンの重量平均分子量から求める数平均の分子量とは，配合された各ポリイソブチレンの分子量（重量平均分子量）の総合計値を，各ポリイソブチレンの分子数の総合計値で除した数値である。

ポリイソブチレン
本発明に使用されるポリイソブチレンは，重量平均分子量が１５〜２５万のイソブチレンの重合体と，重量平均分子量が３５〜４５万のイソブチレンの重合体と，重量平均分子量が８〜１０万のイソブチレンの重合体である。これらのポリイソブチレンは各ポリイソブチレンの重量平均分子量から求める数平均の分子量が１９万〜３０万となるように混合されるが，混合されたポリイソブチレンは優れた水蒸気バリア効果を有し，比較的低分子量であるため，高温で溶融させて使用する際に良好な流れ性がある。各ポリイソブチレンの重量平均分子量から求める数平均の分子量が１９万未満では，高温溶融時の流れ性が過剰となり，３０万超では高温溶融時の流れ性が不足する。市販の重量平均分子量が２０万のポリイソブチレンにはｏｐｐａｎｏｌＢ３０ＳＦ（商品名，ＢＡＳＦ社製）が，同重量平均分子量が４０万のポリイソブチレンにはｏｐｐａｎｏｌＢ５０ＳＦ（商品名，ＢＡＳＦ社製），同重量平均分子量が９万のポリイソブチレンにはｏｐｐａｎｏｌＢ１５ＳＦＮ（商品名，ＢＡＳＦ社製）がある。

吸湿剤
本発明に使用される吸湿剤は，少なくとも生石灰またはゼオライトから成り，複層ガラスの周囲を本発明であるホットメルトシール組成物でシールした際に，該周囲から複層ガラス内に進入する水分を吸着保持するために配合され，水分を吸着した際の重量増加率は，１０〜３０％のものが適していて，より好ましくは２０〜２５％である。１０％未満では十分な吸着性能を保持できず,３０％超では、吸湿性能が高いため保存安定性が不足する。特に配合される生石灰に関しては，ポリイソブチレンに対する分散性が良好な，粒子の表面を脂肪酸等で処理したものが適している。市販の生石灰としては，ＣＭＬ＃３１（商品名，表面脂肪酸処理生石灰，水分吸着時の重量増加率：２０％，近江化学工業製）が、市販のゼオライトとしては、ミズカシーブス５ＡＰ(商品名，水分吸着時の重量増加率：２４％，水澤化学製）がある。

吸湿剤の配合量は，前記ポリイソブチレン１００重量部に対して２０〜６０重量部であり，より好ましくは３０〜５０重量部である。２０重量部以下では吸湿効果が不十分であり，６０重量部超では絶縁性が低下する。３０重量部以下では吸湿効果が不十分となる傾向があり，５０重量部超では絶縁性が低下する傾向にある。

シラン変性ポリオレフィン
シラン変性ポリオレフィンは，シリル化したアモルファスポリ−α-オレフィン重合体である。シリル化前のアモルファス−α−オレフィン重合体としては，アタクチックポリプレピレン，アタクチックポリブテンー１などのホモポリマー，コポリマー；エチレン，プロピレン，ブチレンなどのコポリマーまたはターポリマーを挙げることができる。該シラン変性ポリオレフィンの市販品としてはｖｅｓｔｏｐｌａｓｔ２０６（粘度；５±１Ｐａ・ｓ／１９０℃，エポニックデグサ社製）、または、ｖｅｓｔｏｐｌａｓｔＥＰ２４０３（粘度；３±１Ｐａ・ｓ／１９０℃，エポニックデグサ社製）、がある。

シラン変性ポリオレフィンの配合量は，前記ポリイソブチレン１００重量部に対して１５〜４５重量部であり，より好ましくは２０〜４０重量部である。１５重量部以下では密着性が不良と成り，４５重量部超では高温溶融時の流れ性及び絶縁性が不十分となる。２０重量部以下では密着性が不良と成る傾向があり，４０重量部超では高温溶融時の流れ性及び絶縁性が不十分となる傾向がある。

充填剤
本発明に使用する充填剤は，タルク，カオリンクレー，およびカーボンブラックのいずれかより選択される少なくとも１から成る。これらの充填剤は補強性を向上させる効果、および透湿性を向上させる効果があり，粒子表面がカップリング剤（ビニルシランまたは、アミノシラン）で処理されているもののほか未処理のものも使用できる。充填剤の平均粒子径は１ｎｍ〜１０００μｍであり，より好ましくは１０ｎｍ〜１００μｍである。

充填剤の配合量は，前記ポリイソブチレン１００重量部に対して５０〜２００重量部であり，より好ましくは８０重量部〜１５０重量部である。５０重量部以下では補強効果が不十分であり，２００重量部超では密着性が不十分となる。８０重量部以下では補強効果と透湿性が不十分となる傾向に有り，１５０重量部超では密着性が不十分となる傾向がある。

市販の炭酸カルシウムとしては，ＢＦ２００(商品名，平均粒子径５．５μｍ，備北粉化製)があり，タルクとしては，タルクＭＳ（商品名，平均粒子径２０μｍ，日本タルク社製），カオリンクレーとしては，ＳＴ−ＫＥ（商品名，ビニルシラン処理焼成カオリンクレー，平均粒子径２．２μｍ，白石カルシウム社製），カーボンブラックとして，旭サーマルカーボン（商品名，旭サーマル社製）やＭＡ１００（商品名，三菱化学製）がある。

以下，実施例及び比較例にて本出願に係るホットメルトシール組成物について具体的に説明する。

実施例１乃至実施例７
表１に示す配合にて，重量平均分子量２０万のポリイソブチレンとしてｏｐｐａｎｏｌＢ３０ＳＦを，同重量平均分子量が４０万のポリイソブチレンにはｏｐｐａｎｏｌＢ５０ＳＦを，同重量平均分子量が９万のポリイソブチレンにはｏｐｐａｎｏｌＢ１５ＳＦＮを，吸湿剤としてＣＭＬ＃３１またはミズカシーブス５ＡＰを，充填剤としてタルクＭＳ，旭サーマルカーボン，またはカオリンクレーとしてＳＴ−ＫＥを，炭酸カルシウムとしてＢＦ２００を，シラン変性ポリオレフィンとしてｖｅｓｔｏｐｌａｓｔ２０６またはｖｅｓｔｏｐｌａｓｔＥＰ２４０３を使用し，試験用ニーダー（１Ｌ）で１６０℃に加熱しながら混練し，実施例１乃至実施例５を得た。

比較例１乃至比較例７
表１に示す配合にて，実施例１乃至実施例７と同様の方法で混練し，比較例１乃至比較例７を得た。

評価項目および評価方法

透湿度及び透湿飽和時間
実施例１乃至実施例７及び比較例１乃至比較例７のホットメルトシール組成物を０．７ｍｍ厚みに調整した試験片について，ＪＩＳＫ７１２９：２００８プラスチックフィルム及びシート−水蒸気透過度の求め方（機器測定法）の赤外線センサ法（付属書Ｂ）に準拠し，透過セルの温度８５℃湿度１００％の条件で，透湿度を測定した。９ｇ／ｍｍ^２・ｄａｙ以下を○と評価し，これを越えるものを×とした。また一定の透湿度に到るまでの時間を透湿飽和時間（時間）として求めた。４０時間以上を○と評価し，４０時間未満を×とした。

吸湿性
実施例１乃至実施例７及び比較例１乃至比較例７のホットメルトシール組成物を１０ｍｍ×１００ｍｍ×０．７ｍｍ厚みに調整した試験片を，４０℃９０％ＲＨに１４日間放置した際の重量変化率を測定した。重量変化率が２％以上を○と評価し，２％未満を×とした。

せん断密着強度及びせん断密着破壊状態
２０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍ厚のガラス板に実施例１乃至実施例７及び比較例１乃至比較例７のホットメルトシール組成物を１４０〜１６０℃に加熱して厚さ０．７ｍｍ厚で塗付し，直ちに同形状のガラス板を巾１０ｍｍでオーバーラップさせるように載置する。１５０℃５分間真空脱気後，５５ｋＰａ圧力で１５分間プレスする。その後さらに２３℃２日間養生後，引張速度２０ｍｍ／分で２枚のガラス板を引張り，破壊強度を測定し，単位面積あたりの破壊強度をせん断密着強度（Ｎ／ｍｍ^２）とした。０．４Ｎ／ｍｍ^２以上を○と評価し０．４Ｎ／ｍｍ^２未満を×とした。また，破壊時の破壊面を目視で評価し，ホットメルトシール組成物の１００％凝集破壊を○と評価し，これ以外を×とした。

１８０度はく離密着強度及び１８０度はく離破壊状態
１８０ｍｍ×３０ｍｍ×３ｍｍ厚のガラス板に実施例１乃至実施例７及び比較例１乃至比較例７のホットメルトシール組成物を１４０〜１６０℃に加熱して厚さ０．７ｍｍで塗付し，直ちに２５ｍｍ×４００ｍｍ×１ｍｍの綿布を張り付ける。１５０℃５分間真空脱気後，５５ｋＰａ圧力で１５分間プレスする。その後さらに２３℃２日間養生した後，引張速度１００ｍｍ／分で綿布をガラス板に対して１８０度方向に引っ張り，綿布がはく離する際の強度を測定し，単位長あたりの強度を１８０度はく離密着強度（Ｎ／ｍｍ）とした。１．５Ｎ／ｍｍ以上を○と評価し，１．５Ｎ／ｍｍ未満を×とした。また，はく離時のはく離面を目視で評価し，ホットメルトシール組成物の５０％以上の凝集破壊を○と評価し，これ以外を×とした。

ラミネート性
ガラス板上に実施例１乃至実施例７及び比較例１乃至比較例７のホットメルトシール組成物を１４０〜１６０℃に加熱して厚さ０．７ｍｍで塗付し，１４５℃で５分間脱気後，５５ｋＰａ圧力で１５分間プレスし，その状態を目視で観察した。ホットメルトシール組成物に気泡の混入がないものを○と評価し，気泡があるものを×とした。

耐熱フロー性
ガラス板上に１．４ｍｍ×１．４ｍｍ×１．４ｍｍに成形した実施例１乃至実施例７及び比較例１乃至比較例７のホットメルトシール組成物を載置し，１５０℃１時間後のフローを測定した。１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下を○と評価し，１０ｍｍ未満を△，２０ｍｍ超を×とした。

絶縁性
ＪＩＳＫ６９１１の５．１３抵抗率に準拠し，実施例１乃至実施例７及び比較例１乃至比較例７の体積抵抗率（Ω・ｃｍ）を測定した。１０^１１Ω・ｃｍ以上を○とし，１０^１１Ω・ｃｍ未満を×とした。

評価結果
評価結果を表２に示す。実施例１乃至実施例７はすべての評価項目が○であった。

Claims

重量平均分子量が１５万〜２５万のポリイソブチレンと，重量平均分子量が３５万〜４５万のポリイソブチレンと，重量平均分子量が８万〜１０万のポリイソブチレンと，少なくとも生石灰またはゼオライトから成る吸湿剤と，シラン変性ポリオレフィンと，タルク又はカオリンクレーと，から成り，各ポリイソブチレンの重量平均分子量から求める数平均の分子量が１９万〜３０万であることを特徴とするホットメルトシール組成物。
吸湿剤はポリイソブチレン１００重量部に対して２０〜６０重量部含むことを特徴とする請求項１に記載のホットメルトシール組成物。
シラン変性ポリオレフィンはポリイソブチレン１００重量部に対して１５〜４５重量部含むことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のホットメルトシール組成物。
タルク又はカオリンクレーは，ポリイソブチレン１００重量部に対して５０〜２００重量部含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のホットメルトシール組成物。