JP6068214B2

JP6068214B2 - ホットメルトシール組成物

Info

Publication number: JP6068214B2
Application number: JP2013054822A
Authority: JP
Inventors: 真人須藤; 直人嶋
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2013-03-18
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2033-03-18
Also published as: JP2014181248A

Description

本発明は，２枚のシートを一定の隙間を持たせてその隙間に太陽電池素子層と封止樹脂層を配置したフレキシブルな太陽電池モジュールにおいて，その端部のシート間をシールするホットメルトシール組成物に関し，特にフロントシートのフィルム端部の内面が，表面未処理のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）である太陽電池モジュールの該シート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キシブルな太陽電池モジュールのフロントシートに使用されているＰＥＴフィルムの端部の表面未処理部分をシールする用途には，接着性が不十分なことがあることから，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，フレームレスな太陽電池モジュール用ではあるが，あくまで２枚のガラスの層間端部に使用するものであって，フロントシートにＰＥＴフィルムが用いられているフレキシブルな太陽電池モジュールの層間端部のシールに用いると接着性が不十分な場合があるという課題がある。また，組成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，２枚のシートを一定の隙間を持たせてその隙間に太陽電池素子層と封止樹脂層を配置したフレキシブルな太陽電池モジュールにおいて，フロントシートの端部の内面が，表面未処理のＰＥＴフィルムである太陽電池モジュールの該端部を十分な接着性を保持してシールし，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１５〜２５万のポリイソブチレン，又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３０〜４０万のポリイソブチレン若しくは重量平均分子量が６〜９万のポリイソブチレンとの混合物から成るポリイソブチレン，又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３０〜４０万のポリイソブチレンと重量平均分子量が６〜９万のポリイソブチレンとから成るポリイソブチレンと，少なくともテルペンフェノール樹脂または脂環族飽和炭化水素樹脂からなる接着付与剤と，少なくとも生石灰またはゼオライトから成る吸湿剤と，シラン変性アモロファスポリオレフィンと，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１２〜３０万であることを特徴とする太陽電池モジュール用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，接着付与剤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に記載の太陽電池モジュール用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，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または請求項２に記載の太陽電池モジュール用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，シラン変性アモロファス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乃至請求項３のいずれかに記載の太陽電池モジュール用ホットメルトシール組成物である。

請求項５記載の発明は，充填剤は，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４のいずれかに記載の太陽電池モジュール用ホットメルトシール組成物である。

請求項６記載の発明は，充填剤は，少なくともタルクまたはカーボンブラックのいずれかより成ることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の太陽電池モジュール用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３０〜４０万のポリイソブチレンと，重量平均分子量が６〜９万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１２〜３０万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１２〜３０万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，２枚のシートを一定の隙間を持たせてその隙間に太陽電池素子層と封止樹脂層を配置したフレキシブルな太陽電池モジュールにおいて，フロントシートの端部の内面が，表面未処理のＰＥＴフィルムである太陽電池モジュールの該端部を十分な接着性を保持してシールする効果がある。さらに本発明は，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，又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３０〜４０万のポリイソブチレン若しくは重量平均分子量が６〜９万のポリイソブチレンとの混合物から成るポリイソブチレン，又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３０〜４０万のポリイソブチレンと重量平均分子量が６〜９万のポリイソブチレンとから成るポリイソブチレンと，少なくともテルペンフェノール樹脂または脂環族飽和炭化水素樹脂からなる接着付与剤と，少なくとも生石灰またはゼオライトから成る吸湿剤と，シラン変性アモロファスポリオレフィンと，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１２〜３０万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３０〜４０万のイソブチレンの重合体と，重量平均分子量が６〜９万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１２万〜３０万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１２万未満では，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３４万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７万５千のポリイソブチレンにはｏｐｐａｎｏｌＢ１５ＳＦＮ（商品名，ＢＡＳＦ社製）がある。なお本願で言う重量平均分子量とは，ＧＰＣ法により測定したものをいう。

接着付与剤
本発明でいう接着付与剤は，少なくともテルペンフェノール樹脂または脂環族飽和炭化水素樹脂からなる。テルペンフェノール樹脂は，テルペンモノマーとフェノールの共重合体であり，ＰＥＴフィルムに対する接着性を付与するほか、水蒸気バリアー性を保持することを目的として配合される。軟化点はホットメルトシール組成物として使用する際の溶融温度以下であることが望ましく，また，水酸基価は３０以上１００以下であることが望ましい。軟化点がホットメルトシール組成物として使用する際の溶融温度を超えている場合や，水酸基価が３０未満及び１００超である場合はＰＥＴフィルムに対する接着性が不足する。市販のテルペンフェノール樹脂としては，ＳｙｌｖａｒｅｓＴＰ２０１９（商品名，軟化点：１２５℃，分子量：５７５，アリゾナケミカル社製），ＹＳポリスターＵ１３０（商品名，軟化点１３０℃，ヤスハラケミカル株式会社製）等がある。

脂環族飽和炭化水素樹脂とは，式Iの芳香族系石油樹脂を高圧にて水素添加し，式IIとしたものである。市販の脂環族飽和炭化水素樹脂としては，アルコンＭ−１３５（商品名，軟化点：１３５℃，数平均分子量：８６０，荒川化学工業株式会社製），アルコンＰ−９０（商品名，軟化点：９０℃，数平均分子量：５７０）等がある。

接着付与剤の配合量は，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重量部未満及び４５重量部超ではＰＥＴフィルムに対する接着性が不足し，２０重量部未満及び４０重量部超ではＰＥＴフィルムに対する接着性が不足する傾向にある。

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，重ねられた２枚のシートの周囲端部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，該周囲端部から内部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重量部未満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重量部未満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。

シラン変性アモロファスポリオレフィン
本発明に使用されるシラン変性アモロファスポリオレフィンは，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。シラン変性アモロファス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）がある。

シラン変性アモロファス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２０〜３０重量部である。１５重量部未満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重量部未満では密着性が不良と成る傾向があり，３０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には，少なくともタルクまたはカーボンブラックのいずれかより成る。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６０重量部〜１５０重量部である。５０重量部未満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。６０重量部未満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（配合部数は重量部）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３４万のポリイソブチレンにはｏｐｐａｎｏｌＢ５０ＳＦを，同重量平均分子量が７万５千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，カーボンブラックＭＡ１００を，シラン変性アモロファスポリオレフィンとしてｖｅｓｔｏｐｌａｓｔ２０６を，テルペンフェノール樹脂としてＳｙｌｖａｒｅｓＴＰ２０１９（商品名，軟化点：１２５℃，分子量：５７５，アリゾナケミカル社製）を，脂環族飽和炭化水素樹脂としてアルコンＭ１３５及びアルコンＰ−９０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７を得た。

比較例１乃至比較例５
表１に示す配合（配合部数は重量部）にて，上記ポリイソブチレンの他に重量平均分子量４１０万のポリイソブチレンとしてｏｐｐａｎｏｌＢ２００（商品名，ＢＡＳＦ社製）を，吸湿剤としてＣＭＬ＃３１を，テルペンフェノール樹脂として前記ＳｙｌｖａｒｅｓＴＰ２０１９を，充填剤としてタルクＭＳ，カーボンブラックＭＡ１００を，シラン変性アモロファスポリオレフィンとしてｖｅｓｔｏｐｌａｓｔ２０６を使用して，実施例１乃至実施例６と同様の方法で混練し，比較例１乃至比較例５を得た。

評価項目および評価方法

透湿度
実施例１乃至実施例６及び比較例１乃至比較例６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。１５ｇ／ｍｍ^２・ｄａｙ以下を○と評価し，これを越えるものを×とした。

吸湿性
実施例１乃至実施例６及び比較例１乃至比較例６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。

フロントシートせん断密着強度及びせん断密着破壊状態
２０ｍｍ×５０ｍｍ×７５μm厚のＰＥＴフィルム（商品名：ルミラーＳ１０，東レ社製）に実施例１乃至実施例６及び比較例１乃至比較例６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ＰＥＴフィルムを巾１０ｍｍでオーバーラップさせるように載置する。１４０℃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ＰＥＴフィルムを引張り，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。

フロントシート１８０度はく離密着強度及び１８０度はく離破壊状態
１８０ｍｍ×３０ｍｍ×７５μm厚の前記ＰＥＴフィルムに実施例１乃至実施例６及び比較例１乃至比較例６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。１４０℃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ＰＥＴフィルムに対して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
１８０ｍｍ×１８０ｍｍ×７５μm厚の前記ＰＥＴフィルムの周辺端部に実施例１乃至実施例６及び比較例１乃至比較例６のホットメルトシール組成物を１４０〜１６０℃に加熱して、幅１０ｍｍ×厚さ０．７ｍｍで縁取る様に塗付する。ただちに、同形状のもう一枚のＰＥＴフィルムと，該ホットメルトシール組成物を挟んだ状態にして重層する。その後、１４０℃で５分間脱気後，５５ｋＰａ圧力で１５分間プレスし、ホットメルトシール組成物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。

バックシート密着性
１８０ｍｍ×３０ｍｍ×３００μｍ厚の太陽電池用バックシートトーヤルソーラーＭ−Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒフィルム（商品名，ＥＰＲコーティングアルミシート，東洋アルミ社製）のＥＰＲコーティング面に，実施例１乃至実施例６及び比較例１乃至比較例６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，直ちに同形状の上記太陽電池用バックシートのＥＰＲコーティング面側をホットメルトシール組成物と接するように貼り付け５５ｋＰａ圧力で１５分間プレスする。その後，２３℃２日間養生後，一枚の太陽電池用バックシートの端部を指でしっかりと把持し，該太陽電池用バックシートが剥離するように強い力を加えて強制的に剥離させる。その際の剥離状態を目視で観察し，ホットメルトシール組成物の材料破壊であるものを○，太陽電池用バックシートとホットメルトシール組成物との界面剥離が生じているものを×と評価した。

耐熱フロー性
ガラス板上に１．４ｍｍ×１．４ｍｍ×２．０ｍｍ厚に成形した実施例１乃至実施例６及び比較例１乃至比較例６のホットメルトシール組成物を載置し，１５０℃条件下１kgの荷重を１時間加えた後のフローを測定した。４０ｍｍ以上６０ｍｍ以下を○と評価し，４０ｍｍ未満を△，６０ｍｍ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６及び比較例１乃至比較例６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１５〜２５万のポリイソブチレン，又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３０〜４０万のポリイソブチレン若しくは重量平均分子量が６〜９万のポリイソブチレンとの混合物から成るポリイソブチレン，又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３０〜４０万のポリイソブチレンと重量平均分子量が６〜９万のポリイソブチレンとから成るポリイソブチレンと，少なくともテルペンフェノール樹脂または脂環族飽和炭化水素樹脂からなる接着付与剤と，少なくとも生石灰またはゼオライトから成る吸湿剤と，シラン変性アモロファスポリオレフィンと，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１２〜３０万であることを特徴とする太陽電池モジュール用ホットメルトシール組成物。
接着付与剤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に記載の太陽電池モジュール用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または請求項２に記載の太陽電池モジュール用ホットメルトシール組成物。
シラン変性アモロファス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乃至請求項３のいずれかに記載の太陽電池モジュール用ホットメルトシール組成物。
充填剤は，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４のいずれかに記載の太陽電池モジュール用ホットメルトシール組成物。
充填剤は，少なくともタルクまたはカーボンブラックのいずれかより成ることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の太陽電池モジュール用ホットメルトシール組成物。