JP6123347B2 - 2液型ラミネート接着剤用ポリオール剤、樹脂組成物、硬化性樹脂組成物、2液型ラミネート用接着剤、及び太陽電池用バックシート - Google Patents

2液型ラミネート接着剤用ポリオール剤、樹脂組成物、硬化性樹脂組成物、2液型ラミネート用接着剤、及び太陽電池用バックシート Download PDF

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Description

本発明は、湿熱条件下での基材接着性と耐紫外線性に優れる太陽電池用バックシート、該バックシート用接着剤として有用な2液型ラミネート用接着剤、これを構成する硬化性樹脂組成物、その主剤を構成する2液型ラミネート接着剤用ポリオール剤、及び樹脂組成物に関する。
近年、石油、石炭をはじめとする化石燃料の枯渇が危ぶまれ、これらの化石燃料により得られる代替エネルギーを確保するための開発が急務とされている。斯かる化石燃料代替エネルギーのうち、太陽光エネルギーを電気エネルギーに直接変換することが可能な太陽光発電は、半永久的で無公害の新たなエネルギー源として実用化されつつあり、実際に利用される上での価格性能比の向上が目覚しく、クリーンなエネルギー源として非常に期待が高い。
太陽光発電に使用される太陽電池は、太陽光のエネルギーを直接電気エネルギーに変換する太陽光発電システムの心臓部を構成するものであり、シリコンなどに代表される半導体から構成されており、その構造は、太陽電池素子を直列、並列に配線し、該素子を保護するために種々のパッケージングが施されユニット化されている。このようなパッケージに組み込まれたユニットは太陽電池モジュールと呼ばれ、一般に太陽光が当たる面をガラスで覆い、熱可塑性樹脂からなる充填材で間隙を埋め、裏面を封止シートで保護した構成となっている。熱可塑性樹脂からなる充填材としては、透明性が高く、耐湿性にも優れているという理由でエチレン−酢酸ビニル共重合樹脂が用いられることが多い。一方、裏面保護シート(バックシート)には、機械強度、耐候性、耐熱性、耐湿熱性、耐光性、といった特性が要求される。このような太陽電池モジュールは通常30年程度の長期間にわたって屋外にて使用されることから、バックシートを構成する接着剤には、長期信頼性のある接着強度が求められおり、具体的には、ポリエステルフィルムやポリフッ化ビニルフィルム等の異なる特徴を有する種々のフィルムに対する高い接着性や、露天環境下でも長期的に接着性を維持するための耐湿熱性が高いレベルで要求される。
このようなバックシート用接着剤として、例えば、芳香族二塩基酸とC9以上の脂肪族カルボン酸と、C5以上の脂肪族アルコールとを原料モノマーとして用いた高分子量ポリエステルポリオール、及び低分子量ポリエステルポリウレタンポリオールとを主剤として併用し、かつ、硬化剤としてポリイソシアネート化合物を用いることにより、芳香族二塩基酸に起因する樹脂の凝集力を高め、かつ、長鎖脂肪族アルコールによりエステル結合間距離を伸ばして水分浸入を抑制して耐湿熱性を改善すると共に、低分子量ウレタンを併用することにより塗工性、濡れ性を改善する技術が知られている(下記特許文献1参照)。
然し乍ら、近年、バックシートの外装用フィルムには、様々な構造、意匠性を高めた太陽電池が開発されており、この場合、接着剤層には、紫外線による劣化を起こさない機能が要求されているところ、前記特許文献1記載の接着剤はバックシート自体の耐湿性、耐候性は良好なレベルにあるものの、屋外での長期使用に際し、紫外線による変色が避けられないものであった。
特許第4416047号公報
従って、本発明が解決しようとする課題は、湿熱条件下での基剤接着性を発現すると共に、長期使用した場合の変色の少ない2液型ラミネート用接着剤、該接着剤を構成する硬化性樹脂組成物、該接着剤の主剤成分、及び耐湿熱性と耐変色性とに優れた性能を発現する太陽電池用バックシートを提供することにある。
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、分子内に分岐アルカン構造部位と非分岐アルカン構造部位とをポリエステルの炭化水素構造部位として有するポリエステルポリオールを多官能イソシアネートと反応させて得られる、ポリエステルポリウレタンポリオールを太陽電池用バックシート接着剤の主剤として用いることにより、湿熱条件下での基剤密着性に著しく優れると共に、屋外での長期使用に際し、紫外線に起因する黄変を効果的に防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、分子内に分岐アルカン構造部位と非分岐アルカン構造部位とをポリエステルの炭化水素構造部位として有する脂肪族ポリエステルポリオール(i)を、脂肪族多官能イソシアネート化合物(ii)と反応させて得られる樹脂構造を有するポリエステルポリウレタンポリオール(A)を含む2液型ラミネート接着剤用ポリオール剤に関する。
本発明は、更に、前記新規ポリエステルポリウレタンポリオール(A)及び多官能エポキシ化合物(B)を必須成分とする樹脂組成物に関する。
本発明は、更に、新規ポリエステルポリウレタンジオール、又は前記樹脂組成物を主剤として用い、かつ、硬化剤として脂肪族ポリイソシアネート(D)を配合した硬化性樹脂組成物に関する。
本発明は、更に、硬化性樹脂組成物からなる2液型ラミネート用接着剤に関する。
本発明は、更に、ポリエステルフィルム、フッ素系樹脂フィルム、ポリオレフィンフィルム、金属箔からなる群から選ばれる1種類以上のフィルムと、これらのフィルム同士を貼り合わせる為の請求項10記載の2液型ラミネート用接着剤からなる接着層とから成形された太陽電池用バックシートに関する。
本発明によれば、湿熱条件下での基剤接着性を発現すると共に、長期使用した場合の変色の少ない2液型ラミネート用接着剤、該接着剤を構成する硬化性樹脂組成物、該接着剤の主剤成分、及び耐湿熱性と耐変色性とに優れた性能を発現する太陽電池用バックシートを提供できる。
本発明の2液型ラミネート接着剤用ポリオール剤は、太陽電池用バックシート接着剤の主剤として用いるものであり、分子内に分岐アルカン構造部位と非分岐アルカン構造部位とをポリエステルの炭化水素構造部位として有する脂肪族ポリエステルポリオール(i)を、脂肪族多官能イソシアネート化合物(ii)と反応させて得られる樹脂構造を有するポリエステルポリウレタンポリオール(A)を必須成分として含むものである。
ここで、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)の主たる原料成分である、前記脂肪族ポリエステルポリオール(i)は、該ポリエステルを構成するカルボニルオキシ基によって結節される炭化水素基として、分岐アルカン構造部位(i−a)と非分岐アルカン構造部位(i−b)とが共存するものであり、これにより接着剤としての柔軟性、濡れ性に優れ、エージング後において良好な基材接着性を発現し乍らも、硬化物中への水の浸入を効果的に防止でき、湿熱環境下での長期に亘る優れた基材接着性を発現させることができる。斯かる、分岐アルカン構造部位とは、アルカン構造部位中に3級炭素原子又は4級炭素原子が存在するアルカンを意味し、脂肪族ポリエステルポリオール(i)中に嵩高い構造を形成する部位となる。他方、非分岐アルカン構造部位とは、該構造部位中に3級炭素原子又は4級炭素原子を有しない直鎖状アルカンをいう。
また、脂肪族ポリエステルポリオール(i)中の分岐アルカン構造部位(i−a)と、非分岐アルカン構造部位(i−b)との存在割合は、モル比[(i−a)/(i−b)]が1/3〜3/1となる割合であることが湿熱環境下での基材接着性がより優れたものとなる点から好ましい。
上記脂肪族ポリエステルポリオール(i)は、分岐アルカンポリオール(i−1)、非分岐アルカンジオール(i−2)、及び脂肪族ジカルボン酸(i−3)を反応させて製造することができ、上記した脂肪族ポリエステルポリオール(i)中の分岐アルカン構造部位(i−a)と、非分岐アルカン構造部位(i−b)との存在割合は、これらの各原料成分の反応割合によって調整することができる。
ここで、前記分岐アルカン構造部位(i−a)は、分岐アルカンポリオール(i−1)に起因する構造であるが、その他、脂肪族ジカルボン酸(i−3)が3級炭素原子又は4級炭素原子を含むものである場合には、該(i−3)によって脂肪族ポリエステルポリオール(i)中に分岐アルカン構造部位(i−a)を導入することができる。
ここで用いることのできる、分岐アルカンポリオール(i−1)は、例えば1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−n−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサングリコール、1,2−オクチルグリコール等のアルカンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3官能又は4官能の多価アルコールが挙げられる。本発明では、これらの中でも基材への塗工性に優れると共に、耐湿熱性に良好な接着剤が得られる点からアルカンジオールが好ましく、特にネオペンチルグリコールが好ましい。
他方、非分岐アルカンジオール(i−2)としては、具体的には、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−ノナンジオール、ジエチレングリコール等の直鎖状アルカンジオールが挙げられる。これらのなかでも特に基材への付着性に優れる接着剤が得られる観点から1,6−ヘキサンジオールが好ましい。
また、脂肪族ジカルボン酸(i−3)としては、直鎖状脂肪族ジカルボン酸、或いは、分子構造内に3級炭素原子又は4級炭素原子を有する分岐脂肪族ジカルボン酸が挙げられる。
直鎖状脂肪族ジカルボン酸としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカンニ酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸、イコサン二酸、又はこれらの等が挙げられる。
また、分子構造内に分岐構造を有する3級炭素原子又は4級炭素原子を有する分岐脂肪族としては、ヘキサヒドロフタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の分岐構造を有する飽和脂肪族二塩基酸及びその無水物;テトラヒドロフタル酸、シトラコン酸、イタコン酸等の分岐構造を有する脂肪族不飽和二塩基酸及びその無水物が挙げられる。
本発明では、これらのなかでも基材への付着性及び耐湿熱性に優れる接着剤が得られる観点から前記脂肪族ジカルボン酸(i−3)としては直鎖状脂肪族ジカルボン酸を用いることが好ましく、特にアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸などの炭素原子数6〜10のジカルボン酸が好ましい。
また、本発明においては、前記脂肪族ポリエステルポリオール(i)の分子量や粘度を調整する目的で、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)の原料としてメタン酸、エタン酸、プロパン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、安息香酸等のモノカルボン酸を用いても良い。
次に、上記した分岐アルカンポリオール(i−1)、非分岐アルカンジオール(i−2)、及び脂肪族ジカルボン酸(i−3)を反応させる条件は、例えば、分岐アルカンポリオール(i−1)、非分岐アルカンジオール(i−2)、及び脂肪族ジカルボン酸(i−3)をエステル化触媒の存在下、180〜270℃の温度範囲で反応させる方法が挙げられる。
また、各成分の反応割合は、分岐アルカンポリオール(i−1)、非分岐アルカンジオール(i−2)とのモル比[(i−1)/(i−2)]が1/2〜10/1となる割合であって、かつ、分岐アルカンポリオール(i−1)及び非分岐アルカンジオール(i−2)の水酸基と、脂肪族ジカルボン酸(i−3)のカルボキシル基とのモル比[水酸基/カルボキシル基]が3/1〜1/1となる割合であることが湿熱条件下での基材接着性に優れたものとなる点から好ましい。
この様にして得られる前記脂肪族ポリエステルポリオール(i)は、数平均分子量(Mn)500〜5,000の範囲であることが、最終的に得られるポリエステルポリウレタンポリオール(A)を接着剤用の主剤として用いた場合に、基剤への濡れ性、柔軟性に優れると共に適度に接着層への水の浸入を防ぎ耐湿熱性が改善される共に、耐紫外線性にも優れた性能を発現できる点から好ましい。
前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)は、この様にして得られた脂肪族ポリエステルポリオール(i)を、脂肪族多官能イソシアネート化合物(ii)と反応させることにより製造することができる。
前記脂肪族多官能イソシアネート化合物(ii)は、脂肪族ジイソシアネート化合物(ii−1)、及び3官能以上の脂肪族ポリイソシアネート化合物(ii−2)が挙げられる。
前記脂肪族ジイソシアネート化合物(ii−1)は、例えば、ブタン−1,4−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、m−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート;
シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシル−4,4’−ジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネートが挙げられる。
一方、前記3官能以上のポリイソシアネート化合物(ii−2)は、例えば、分子内にウレタン結合部位を有するアダクト型ポリイソシアネート化合物や、分子内にイソシアヌレート環構造を有するヌレート型ポリイソシアネート化合物が挙げられる。
前記分子内にウレタン結合部位を有するアダクト型ポリイソシアネート化合物は、例えば、前記ジイソシアネート化合物(ii−1)と前記脂肪族ポリエステルポリオール(i)とを反応させて得ることができる。
また、前記分子内に分子内にイソシアヌレート環構造を有するヌレート型ポリイソシアネート化合物は、例えば、ジイソシアネート化合物をイソシアヌレート化触媒の存在下、40〜100℃の温度範囲で反応させて得ることができる。
ここでジイソシアネート化合物としては、前記した脂肪族ジイソシアネート化合物(ii−1)が挙げられる。
ここで、前記3官能以上のポリイソシアネート化合物(ii−2)を用いることにより、前記したポリエスエルポリウレタンポリオール(A)の分岐度が高まり耐湿熱性を一層向上させることができる。
前記脂肪族多官能イソシアネート化合物(ii)は、上記した各種の化合物のなかでも特に基材への塗工性に優れ、耐湿熱性に優れる接着剤が得られる観点からイソホロンジイソシアネートが好ましい。
該脂肪族ポリエステルポリオール(i)を、脂肪族多官能イソシアネート化合物(ii)と反応させる条件は、具体的には、該脂肪族ポリエステルポリオール(i)を、脂肪族多官能イソシアネート化合物(ii)とをウレタン化触媒の存在下、60〜100℃の温度範囲で反応させる方法が挙げられる。
このようにして得られるポリエステルポリウレタンポリオール(A)は、その重量平均分子量(Mw)が10,000〜200,000の範囲であることが好ましい。重量平均分子量(Mw)がこの範囲にある場合、硬化物が高い強度を示すものとなり、初期の接着強度に優れる樹脂組成物となる他、樹脂組成物が塗工に適した粘度のものとなる。即ち、重量平均分子量(Mw)が10,000未満の場合には、初期の接着強度が低下する上、粘度が低いため均一に塗工しにくい樹脂組成物となる。一方、200,000を超える場合には、粘度が高いために塗工し難い樹脂組成物となる。中でも、初期の接着強度が高く、かつ、湿熱条件下での基材接着性にも優れる樹脂組成物が得られる点で、重量平均分子量(Mw)は10,000〜150,000の範囲であることが好ましい。
また、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)は、分子量分布(Mw/Mn)が、2.0〜15の範囲であることが好ましい。即ち、分子量分布(Mw/Mn)が前記範囲内にあることにより、低分子量成分に起因した基材との密着性が向上する効果と、高分子量成分に起因した硬化物が高強度となる効果が同時に発揮されるため、湿熱条件下での基材接着性に優れ、初期の接着強度が高い樹脂組成物となる。具体的には、分子量分布(Mw/Mn)が2.0以上の場合、初期の接着強度が向上する。中でも、湿熱条件下での基材接着性により優れる樹脂組成物が得られる点で、分子量分布(Mw/Mn)は2.0〜10.0の範囲であることが特に好ましい。
更に、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)の数平均分子量(Mn)は、湿熱条件下での基材接着性に優れ、塗工に適した粘度の樹脂組成物となる点で、5,000〜50,000の範囲であることが好ましく、6,000〜30,000の範囲であることが特に好ましい。
尚、本願発明において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、下記条件のゲルパーミアーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される値である。
測定装置 ;東ソー株式会社製 HLC−8220GPC
カラム ;東ソー株式会社製 TSK−GUARDCOLUMN SuperHZ−L
+東ソー株式会社製 TSK−GEL SuperHZM−M×4
検出器 ;RI(示差屈折計)
データ処理;東ソー株式会社製 マルチステーションGPC−8020modelII
測定条件 ;カラム温度 40℃
溶媒 テトラヒドロフラン
流速 0.35ml/分
標準 ;単分散ポリスチレン
試料 ;樹脂固形分換算で0.2質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(100μl)
また、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)の水酸基価は、湿熱条件下での基材接着性に優れる点で、2〜30mgKOH/gの範囲であることが好ましく、5〜20mgKOH/gの範囲であることがより好ましい。
以上詳述した前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)は、これ単独で2液型ラミネート接着剤用ポリオール剤として、硬化剤と共に使用することができるが、本発明では、該ポリエステルポリウレタンポリオール(A)と、多官能エポキシ化合物(B)とを含有する樹脂組成物を2液型ラミネート接着剤の主剤として用いることが好ましい。即ち、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)に加え、多官能エポキシ化合物(B)を併用することにより、接着層が吸湿し、該ポリエステルポリウレタンポリオール(A)の加水分解によって発生するカルボキシ基を捕捉し、該接着層の耐湿熱性を一層向上させることができる。斯かる多官能エポキシ化合物(B)は、その数平均分子量(Mn)が300〜5,000の範囲である水酸基含有のエポキシ樹脂であることが好ましい。即ち、数平均分子量(Mn)が300以上の場合には、耐湿熱性に加え、基材に対する接着強度が一層良好なものとなる他、数平均分子量(Mn)が5,000以下の場合には、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)との相溶性が良好なものとなる。これらのバランスに優れる点から、中でも、数平均分子量(Mn)が400〜2,000の範囲であるものがより好ましい。
また、前記多官能エポキシ化合物(B)は、より硬化性に優れる樹脂組成物が得られることから、水酸基価が30〜160mgKOHの範囲であることが好ましく、50〜150mgKOH/gの範囲であることがより好ましい。
前記多官能エポキシ化合物(B)は、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂、テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂等のビフェニル型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン−フェノール付加反応型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても良いし、二種類以上を併用しても良い。これらの中でも、湿熱条件下での基材接着性及び初期の接着強度に優れる樹脂組成物が得られる点で、ビスフェノール型のエポキシ樹脂が好ましい。
更に、前記樹脂組成物は、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)及び多官能エポキシ化合物(B)と共に、更に、水酸基含有脂肪族ポリカーボネート(C)を併用することにより、硬化物の架橋密度を飛躍的に向上させることができ、基材接着性を更に高めることができる。
ここで用いる水酸基含有脂肪族ポリカーボネート(C)は、数平均分子量(Mn)が5〜3,000の範囲にあるものが、水酸基濃度が適度に高くなり、硬化時における架橋密度の向上が顕著なものとなる点から好ましく、特に、数平均分子量(Mn)が800〜2,000の範囲であるものがより好ましい。
前記水酸基含有脂肪族ポリカーボネート(C)は、より硬化性に優れる樹脂組成物となる点で、水酸基価が20〜300mgKOH/gの範囲であること、特に40〜250mgKOH/gの範囲であることがより好ましい。また、湿熱条件下での基材接着性に優れる点で、ポリカーボネートジオールであることが好ましい。
ここで前記水酸基含有ポリカーボネート(C)は、例えば、多価アルコールとカルボニル化剤とを重縮合反応させる方法により製造することができる。
前記水酸基含有ポリカーボネート(C)の製造で用いる多価アルコールは、例えば、前記した新規ポリエステルポリウレタンジオールの原料である分岐アルカンポリオール(i−1)又は非分岐アルカンジオール(i−2)としてあげた化合物が何れも使用できる。
また、前記水酸基含有ポリカーボネート(C)の製造で用いるカルボニル化剤は、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジフェニルカーボネート等を挙げることができる。これらはそれぞれ単独で用いても良いし、二種類以上を併用しても良い。
本発明の樹脂組成物は、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)と、前記多官能エポキシ化合物(B)と、前記水酸基含有ポリカーボネート樹脂(C)とを、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)100質量部に対し、前記多官能エポキシ化合物(B)が5〜20質量部の範囲となる割合であって、かつ、前記ポリカーボネート樹脂(C)が5〜20質量部の範囲となる割合で含有することにより、種々の基材に対する接着性に優れ、湿熱条件下であっても高い基材接着性を維持できる樹脂組成物となる点から好ましい。
本発明の樹脂組成物は、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)、前記多官能エポキシ化合物(B)、及び前記水酸基含有ポリカーボネート樹脂(C)の他の水酸基含有化合物を含有していても良い。このような水酸基含有化合物は、例えば、多塩基酸と多価アルコールとを反応させて得られるポリエステルポリオール、多塩基酸、多価アルコール及びポリイソシアネートを反応させて得られる数平均分子量(Mw)が25,000未満のポリエステルポリウレタンポリオール、二塩基酸、ジオール及びジイソシアネートを反応させて得られる直鎖型のポリエステルポリウレタンポリオール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール等のエーテルグリコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF等のビスフェノール、前記ビスフェノールにエチレンオキサイド、プロプレンオキサイド等を付加して得られるビスフェノールのアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても良いし、二種類以上を併用しても良い。
本発明の樹脂組成物が、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)、前記多官能エポキシ化合物(B)、及び前記水酸基含有ポリカーボネート樹脂(C)の他の水酸基含有化合物を含有する場合、種々の基材に対する接着性に優れ、湿熱条件下であっても高い基材接着性を維持できる樹脂組成物が得られることから、その含有量は、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)100質量部に対し、5〜20質量部の範囲となる割合であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)を含む2液型ラミネート接着剤用ポリオール剤、又は、前記(A)〜(C)の各成分を含む樹脂組成物を主剤として用い、かつ、その硬化剤として、脂肪族ポリイソシアネート(D)を用いるものである。
該脂肪族ポリイソシアネート(D)は、例えば、前記脂肪族多官能イソシアネート化合物(ii)として列記した種々のポリイソシアネートが挙げられる。これらポリイソシアネート(D)は一種類を単独で用いても良いし、二種類以上を併用しても良い。
これら脂肪族ポリイソシアネート(D)の中でも、湿熱条件下での基材密着性に優れる点では、前記ヌレート型ポリイソシアネート化合物が好ましい。
本発明では、より硬化性に優れる硬化性樹脂組成物となることから、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)、前記エポキシ化合物(B)及び前記水酸基含有ポリカーボネート樹脂(C)に含まれる水酸基の合計モル数[OH]と、前記脂肪族ポリイソシアネート(D)に含まれるイソシアネート基のモル数[NCO]との比[OH]/[NCO]が、1/1〜1/2の範囲であることが好ましく、1/1.05〜1/1.5の範囲であることがより好ましい。
また、主剤として用いる前記した樹脂組成物が、前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)、前記多官能エポキシ化合物(B)、及び前記水酸基含有ポリカーボネート(C)の他の水酸基含有化合物を含有する場合、前記硬化性樹脂組成物における水酸基の合計モル数[OH]と、前記ポリイソシアネート化合物(D)に含まれるイソシアネート基のモル数[NCO]との比[OH]/[NCO]は、1/1〜1/2の範囲であることが好ましく、1/1.05〜1/1.5の範囲であることがより好ましい。
本願発明の硬化性樹脂組成物は、更に、各種の溶剤を含有していても良い。前記溶媒は、例えば、例えば、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン等のケトン系化合物、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキソラン等の環状エーテル系化合物、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系化合物、トルエン、キシレン等の芳香族系化合物、カルビトール、セロソルブ、メタノール、イソプロパノール、ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのアルコール系化合物が挙げられる。これらは単独で使用しても二種類以上を併用しても良い。
本発明の硬化性樹脂組成物は、更に、紫外線吸収剤、酸化防止剤、シリコン系添加剤、フッ素系添加剤、レオロジーコントロール剤、脱泡剤、帯電防止剤、防曇剤等の各種添加剤を含有しても良い。
本願発明の硬化性樹脂組成物は、種々のプラスチックフィルムを接着する為の2液型ラミネート用接着剤として、特に太陽電池のバックシートを製造する際のプラスチックフィルム同士を貼り合わせる接着材として好適に用いることができる。
ここで貼り合わせに用いられるプラスチックフィルムは、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、ポリビニルアルコール、ABS樹脂、ノルボルネン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂等からなるフィルムが挙げられる。本願発明の2液型ラミネート用接着剤は、上記各種フィルムの中でも特に接着が難しいポリフッ化ビニル樹脂やポリフッ化ビニリデン樹脂からなるフィルムに対しても高い接着性を示す。
前記各種フィルム同士を接着する際、本願発明の2液型ラミネート用接着剤の使用量は、2〜50g/mの範囲であることが好ましい。
本願発明の2液型ラミネート用接着剤を用い、複数のフィルムを接着して得られる積層フィルムは、湿熱条件下でも高い接着性を有し、フィルム同士が剥がれ難いという特徴がある。従って、本願発明の2液型ラミネート用接着剤は、屋外等の厳しい環境下で用いる積層フィルム用途に好適に用いることができ、前記した通り、とりわけ太陽電池のバックシートを製造する際の接着剤として好ましく用いることができる。
本発明の2液型ラミネート用接着剤を用い、太陽電池バックシートを製造する方法は、例えば、プラスチックフィルムに本発明の2液型ラミネート用接着剤を塗工し、次いで、この硬化性樹脂組成物層に他のプラスチック基材を重ねた後、25〜80℃の温度条件にて硬化させシート成形体を得る方法が挙げられる。
ここで、本発明の2液型ラミネート用接着剤をプラスチックフィルムに塗工する装置としては、コンマコーター、ロールナイフコーター、ダイコーター、ロールコーター、バーコーター、グラビアロールコーター、リバースロールコーター、ブレードコーター、グラビアコーター、マイクログラビアコーター等が挙げられる。また、プラスチック基材への前記2液型ラミネート用接着剤の塗布量は、乾燥膜厚で1〜50μm程度であることが好ましい。
上記したプラスチックフィルムおよび接着剤層は複数存在してもよい。また、プラスチックフィルムの表面に金属蒸着膜等のガスバリア層を設け、その上に前記2液型ラミネート用接着剤を塗工、もう一つのプラスチックフィルムをラミネートする構造であってもよい。更に、太陽電池素子を封止する封止材料との接着性を向上させるため、該太陽電池用バックシートの封止材側表面には易接着層が設けられていてもよい。この易接着層は易接着層の表面に凹凸を形成でき、密着性を向上させる為にTiO、SiO、CaCO、SnO、ZrOおよびMgCO等の金属微粒子とバインダーとから構成されるものであることが好ましい。
また、本名発明の太陽電池用バックシートにおける接着層の厚さは、1以上50μmの範囲であること、特に5〜15μmの範囲であることが好ましい。
また、斯かる太陽電池用バックシートを用いてなる太陽電池モジュールは、カバーガラス板上にエチレン酢酸ビニル樹脂(EVA)シート、複数の太陽電池セル、エチレン酢酸ビニル樹脂(EVA)シート、本発明のバックシートを配設し、真空排気しながら加熱、EVAシートが溶解して太陽電池素子を封止することによって製造することができる。この際、複数の太陽電池素子はインターコネクタにより直列に接合されている。
ここで、太陽電池素子としては、例えば、単結晶シリコン系太陽電池素子、多結晶シリコン系太陽電池素子、シングル接合型、またはタンデム構造型等で構成されるアモルファスシリコン系太陽電池素子、ガリウムヒ素(GaAs)やインジウム燐(InP)等のIII−V族化合物半導体太陽電池素子、カドミウムテルル(CdTe)等のII−VI族化合物半導体太陽電池素子、銅/インジウム/セレン系(CIS系)、銅/インジウム/ガリウム/セレン系(CIGS系)、銅/インジウム/ガリウム/セレン/硫黄系(CIGSS系)等のI−III−VI族化合物半導体太陽電池素子、色素増感型太陽電池素子、有機太陽電池素子等が挙げられる。
以下に本発明を具体的な合成例、実施例を挙げてより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
尚、本願実施例では、数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、下記条件のゲルパーミアーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
測定装置 ;東ソー株式会社製 HLC−8220GPC
カラム ;東ソー株式会社製 TSK−GUARDCOLUMN SuperHZ−L
+東ソー株式会社製 TSK−GEL SuperHZM−M×4
検出器 ;RI(示差屈折計)
データ処理;東ソー株式会社製 マルチステーションGPC−8020modelII
測定条件 ;カラム温度 40℃
溶媒 テトラヒドロフラン
流速 0.35ml/分
標準 ;単分散ポリスチレン
試料 ;樹脂固形分換算で0.2質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(100μl)
実施例1〔ポリエステルポリウレタンポリオール(A1)の合成〕
攪拌棒、温度センサー、精留管を有するフラスコに、ネオペンチルグリコール413.7部、1,6−ヘキサンジオール90.2部、アジピン酸464.1部及び有機チタン化合物0.6部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら230〜250℃に加熱しエステル化反応を行った。酸価が2.0mgKOH/g以下となったところで反応を停止し、100℃まで冷却後、酢酸エチルで固形分80%に希釈した。次に、イソホロンジイソシアネート343.1部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら70〜80℃に加熱しウレタン化反応を行った。イソシアネート含有率0.3%以下となったところで反応を停止し、数平均分子量10000、重量平均分子量26000で、水酸基価が6のポリエステルポリウレタンポリオールを得た。これを酢酸エチルで希釈して得られた固形分60%の樹脂溶液をポリエステルポリウレタンポリオール(A1)とする。
実施例2〔ポリエステルポリウレタンポリオール(A2)の合成〕
攪拌棒、温度センサー、精留管を有するフラスコに、ネオペンチルグリコール345.2部、1,6−ヘキサンジオール70.0部、トリメチロールプロパン5.0部、アジピン酸388.4部及び有機チタン化合物0.5部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら230〜250℃に加熱しエステル化反応を行った。酸価が2.0mgKOH/g以下となったところで反応を停止し、100℃まで冷却後、酢酸エチルで固形分80%に希釈した。次いで、イソホロンジイソシアネート286.0部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら70〜80℃に加熱しウレタン化反応を行った。イソシアネート含有率0.3%以下となったところで反応を停止し、数平均分子量13000、重量平均分子量42000で、水酸基価が7のポリエステルポリウレタンポリオールを得た。これを酢酸エチルで希釈して得られた固形分50%の樹脂溶液をポリエステルポリウレタンポリオール(A2)とする。
実施例3〔ポリエステルポリウレタンポリオール(A3)の合成〕
攪拌棒、温度センサー、精留管を有するフラスコに、ネオペンチルグリコール401.4部、ジプロピレングリコール107.8部、アジピン酸449.6部及び有機チタン化合物0.6部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら230〜250℃に加熱しエステル化反応を行った。酸価が2.0mgKOH/g以下となったところで反応を停止し、100℃まで冷却後、酢酸エチルで固形分80%に希釈した。次にイソホロンジイソシアネート349.8部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら70〜80℃に加熱しウレタン化反応を行った。イソシアネート含有率0.3%以下となったところで反応を停止し、数平均分子量10000、重量平均分子量30000で、水酸基価が13のポリエステルポリウレタンポリオールを得た。これを酢酸エチルで希釈して得た固形分60%の樹脂溶液をポリエステルポリウレタンポリオール(A3)とする。
実施例4〔ポリエステルポリウレタンポリオール(A4)の合成〕
攪拌棒、温度センサー、精留管を有するフラスコに、ネオペンチルグリコール349.8部、1,6−ヘキサンジオール90.1部、アジピン酸392.9部及び有機チタン化合物0.5部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら230〜250℃に加熱しエステル化反応を行った。酸価が2.0mgKOH/g以下となったところで反応を停止し、100℃まで冷却後、酢酸エチルで固形分80%に希釈した。次いで、。次いで、ヘキサメチレンジイソシアヌレートのイソシアヌレート変性体(スミジュール N−3300;住化バイエルウレタン株式会社製)22.0部、ヘキサメチレンジイソシアネート240.6部を仕込、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら70〜80℃に加熱しウレタン化反応を行った。イソシアネート含有率0.3%以下となったところで反応を停止し、数平均分子量14000、重量平均分子量119000で、水酸基価が9のポリエステルポリウレタンポリオールを得た。これを酢酸エチルで希釈して得られた固形分50%の樹脂溶液をポリエステルポリウレタンポリオール(A4)とする。
比較例1〔ポリエステルポリオール(a1)の合成〕
攪拌棒、温度センサー、精留管を有するフラスコに、ネオペンチルグリコール514.3部、1,6−ヘキサンジオール291.7部、アジピン酸1053.0部及び有機チタン化合物0.8部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら230〜250℃に加熱しエステル化反応を行った。酸価が2.0mgKOH/g以下となったところで反応を停止し、100℃まで冷却後、酢酸エチルで固形分60%に希釈した。この合成方法により、数平均分子量が9000、重量平均分子量が22000で、水酸基価が14のポリエステルポリオールを得た。この樹脂溶液をポリエステルポリオール(a1)とする。
比較例2〔ポリエステルポリオール(a2)の合成〕
攪拌棒、温度センサー、精留管を有するフラスコに、ネオペンチルグリコール396.6部、1,6−ヘキサンジオール224.9部、アジピン酸411.9部、セバシン酸569.6部及び有機チタン化合物0.7部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら230〜250℃に加熱しエステル化反応を行った。酸価が2.0mgKOH/g以下となったところで反応を停止し、100℃まで冷却後、酢酸エチルで固形分70%に希釈した。この合成方法により、数平均分子量が10000、重量平均分子量が22000で、水酸基価が8のポリエステルポリオールを得た。この樹脂溶液をポリエステルポリオール(a2)とする。
比較例3〔ポリエステルポリオール(a3)の合成〕
攪拌棒、温度センサー、精留管を有するフラスコに、ネオペンチルグリコール492.6部、1,6−ヘキサンジオール279.4部、トリメチロールプロパン30.6部、アジピン酸1057.4部及び有機チタン化合物0.8部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら230〜250℃に加熱しエステル化反応を行った。酸価が2.0mgKOH/g以下となったところで反応を停止し、100℃まで冷却後、酢酸エチルで固形分60%に希釈した。この合成方法により、数平均分子量が13000、重量平均分子量が34000で、水酸基価が11のポリエステルポリオールを得た。この樹脂溶液をポリエステルポリオール(a3)とする。
比較例4〔ポリエステルポリオール(a4)の合成〕
攪拌棒、温度センサー、精留管を有するフラスコに、ネオペンチルグリコール902.0部、エチレングリコール179.0部、アジピン酸414.5部、無水フタル酸1259.0部及び有機チタン化合物1.0部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら230〜250℃に加熱しエステル化反応を行った。酸価が2.0mgKOH/g以下となったところで反応を停止し、100℃まで冷却後、酢酸エチルで固形分60%に希釈した。この合成方法により、数平均分子量が10000、重量平均分子量が21000で、水酸基価が9のポリエステルポリオールを得た。この樹脂溶液をポリエステルポリオール(a4)とする。
比較例5〔ポリエステルポリオール(a5)の合成〕
攪拌棒、温度センサー、精留管を有するフラスコに、ネオペンチルグリコール371.0部、エチレングリコール556.5部、セバシン酸927.5部、イソフタル酸1298.6部及び有機チタン化合物1.0部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら230〜250℃に加熱しエステル化反応を行った。酸価が1.0mgKOH/g以下となったところで反応を停止し、100℃まで冷却後、酢酸エチルで固形分60%に希釈した。この合成方法により、数平均分子量が23000、重量平均分子量が75000で、水酸基価が13のポリエステルポリオールを得た。この樹脂溶液をポリエステルポリオール(a5)とする。
比較例6〔ポリエステルポリウレタンポリオール(a6)の合成〕
攪拌棒、温度センサー、精留管を有するフラスコに、ネオペンチルグリコール382.1部、エチレングリコール573.1部、セバシン酸859.7部、イソフタル酸1337.3部及び有機チタン化合物1.0部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら230〜250℃に加熱しエステル化反応を行った。酸価が1.0mgKOH/g以下となったところで反応を停止し、100℃まで冷却後、酢酸エチルで固形分80%に希釈した。次いで、イソホロンジイソシアネート129.0部を仕込み、乾燥窒素をフラスコ内にフローさせ攪拌しながら70〜80℃に加熱しウレタン化反応を行った。イソシアネート含有率0.3%以下となったところで反応を停止し、数平均分子量12000、重量平均分子量37000で、水酸基価が14のポリエステルポリウレタンポリオールを得た。これを酢酸エチルで希釈して得られた固形分60%の樹脂溶液をポリエステルポリウレタンポリオール(a6)とする。
実施例5〜13及び比較例7〜11
表1又は表2の配合組成に従い、接着剤主剤を調製し、次いで、表1、表2に示す配合に従い、得られた接着剤主剤と、硬化剤を一括混合して硬化性樹脂組成物を調整した。尚、表中の主剤配合量は固形分質量部である。硬化剤の配合量は、主剤固形分100質量部に対する固形分質量である。
(評価サンプルの調製)
評価サンプル(A)(UV性評価サンプル)
30μm厚のアルミ箔(東洋アルミ製 「A1N30H-O」)を基材として用い、各実施例及び比較例で得られた硬化性樹脂組成物を5〜6g/m2(乾燥質量)に塗装して、貼合用フィルムとして25μm厚のフッ素フィルム(旭硝子株式会社製「アフレックス25PW」)を貼合して積層フィルムを得た。これを50℃、72時間、エージングした後評価用サンプル(A)を得た。
評価サンプル(B)(耐湿熱性評価サンプル)
125μm厚のPETフィルム(東レ(株)「X10S」)を基材として用い、各実施例及び比較例で得られた硬化性樹脂組成物を5〜6g/m2(乾燥質量)に塗装して、貼合用フィルムとして25μm厚のフッ素フィルム(旭硝子株式会社製「アフレックス25PW」)を貼合して積層フィルムを得た。これを50℃、72時間、エージングした後評価用サンプル(B)を得た。
(評価サンプル(A)の評価方法)
前記評価サンプル(A)を、引っ張り試験機(SHIMADZU社製「AGS500NG」)を用い、剥離速度300mm/min、N/15mmの条件下でT型剥離試験を行い、その強度を接着力として評価した。評価サンプル(A)の初期の接着力と、121℃、湿度100%環境下で25時間、50時間、75時間暴露した後のそれぞれのサンプルの接着力を測定した。
(評価サンプル(B)の評価方法)
前記評価サンプル(B)を、引っ張り試験機(SHIMADZU社製「AGS500NG」)を用い、剥離速度300mm/min、N/15mmの条件下でT型剥離試験を行い、その初期の接着強度を評価した。この初期の接着強度に対する、フッ素フィルム側より100mW/cmの紫外線を100時間照射した後の接着力の保持率と、塗膜の黄変性を評価した。
Figure 0006123347
Figure 0006123347
本発明の実施例及び比較例で用いたエポキシ樹脂(B)を以下に示す。
・エポキシ樹脂(B1):水素化ビスフェノールAエポキシ樹脂(三菱化学社製「YX8034」、分子量約470)
・エポキシ樹脂(B2):数平均分子量(Mn)470、エポキシ当量245g/eq、水酸基価54mgKOH/gのビスフェノールA型エポキシ樹脂(DIC株式会社製「エピクロン860」)
・ポリカーボネート樹脂(C)::数平均分子量(Mn)1,000、水酸基価110mgKOH/gのポリカーボネートジオール(ダイセル化学社製「プラクセルCD210」)
・硬化剤(D1):ヘキサメチレンジイソシアネートのヌレート変性体(住友バイエルウレタン社製「スミジュールN3300」)
尚、上記エポキシ樹脂(B)の水酸基価は、エポキシ樹脂(B)中に存在する重合度の異なるエポキシ樹脂の存在比率をGPCにて測定し、該存在比率と、各重合度のエポキシ樹脂の理論水酸基価との値から算出した値である。

Claims (10)

  1. 分子内に分岐アルカン構造部位と非分岐アルカン構造部位とをポリエステルの炭化水素構造部位として有する脂肪族ポリエステルポリオール(i)を、脂肪族多官能イソシアネート化合物(ii)と反応させて得られる樹脂構造を有するポリエステルポリウレタンポリオール(A)と、多官能エポキシ化合物(B)とを必須成分とする樹脂組成物。
  2. 前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)が、数平均分子量(Mn)5,000〜20,000の範囲のものである請求項1記載の樹脂組成物
  3. 前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)が、分岐アルカン構造部位(i−a)と、非分岐アルカン構造部位(i−b)とを、モル比[(i−a)/(i−b)]が1/3〜3/1となる割合で有する前記脂肪族ポリエステルポリオール(i)を脂肪族多官能イソシアネート化合物(ii)と反応させて得られる樹脂構造を有するものである請求項2記載の樹脂組成物
  4. 前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)が、数平均分子量(Mn)500〜5,000の範囲にある前記脂肪族ポリエステルポリオール(i)を脂肪族多官能イソシアネート化合物(ii)と反応させて得られる樹脂構造を有するものである請求項3記載の樹脂組成物
  5. 前記ポリエステルポリオール(i)が、分岐アルカンポリオール(i−1)、非分岐アルカンジオール(i−2)、及び脂肪族ジカルボン酸又はその無水物(i−3)を反応させて得られるものである請求項4記載の樹脂組成物
  6. 前記ポリエステルポリウレタンポリオール(A)が、水酸基価2〜30の範囲にあるものである請求項5記載の樹脂組成物
  7. 更に水酸基含有脂肪族ポリカーボネート(C)を必須成分とする請求項記載の樹脂組成物。
  8. 請求項記載の樹脂組成物を主剤として用い、かつ、硬化剤として脂肪族ポリイソシアネート(D)を配合した硬化性樹脂組成物。
  9. 請求項記載の硬化性樹脂組成物からなる2液型ラミネート用接着剤。
  10. ポリエステルフィルム、フッ素系樹脂フィルム、ポリオレフィンフィルム、金属箔からなる群から選ばれる1種類以上のフィルムと、これらのフィルム同士を貼り合わせる為の請求項記載の2液型ラミネート用接着剤からなる接着層とから成形された太陽電池用バックシート。
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