JP6731872B2

JP6731872B2 - ホットメルトシール組成物

Info

Publication number: JP6731872B2
Application number: JP2017052084A
Authority: JP
Inventors: 真人須藤
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2020-07-29
Anticipated expiration: 2037-03-17
Also published as: JP2017179353A

Description

本発明は、両面をガラス板で挟持された太陽電池モジュールのホットメルト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、両面をガラス板で挟持された、例えば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が提案されている（特許文献１、特許文献２）。

特許文献１に記載のホットメルトシール組成物は、重量平均分子量が１０〜３０万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、充填材と、から成ることを特徴とするホットメルトシール組成物である。また特許文献２に記載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、充填材と、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。

特開２０１３−２１３１２２号公報特開２０１４−１９８３７号公報

しかしながら、上記特許文献１又は特許文献２に示されるホットメルトシール組成物においては、太陽電池モジュールの生産ラインにおいて数日間、溶融温度に置かれ続けるとガラス板との接着性が低下する課題がある。また太陽電池モジュールの生産効率向上のために生産ラインスピードを上げる目的でホットメルトシール組成物の溶融温度を通常の１６０℃から１９０℃程度とする場合があり、この場合も上記同様にガラス板との接着性が不十分になるという課題がある。

本発明が解決しようとする課題は、高温に数日間置かれても、また溶融温度が高くなってもガラス板との接着性が低下することがない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６万〜１４万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、表面をアミノシラン又はエポキシシランにより処理した充填材であってレーザー回析・散乱法による平均粒子径が０．４〜３μｍの充填材と、酸価が１００〜３５０のロジン誘導体とを含み、シラン変性樹脂を含まず、ロジン誘導体は組成物全体１００重量部に対して２重量部以上１２重量部以下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。

また、請求項２記載の発明は、前記ポリイソブチレンは組成物全体１００重量部に対して１５重量部以上４０重量部以下であることを特徴とする請求項１記載のホットメルトシール組成物である。

また、請求項３記載の発明は、前記充填材は、組成物全体１００重量部に対して３５重量部以上５０重量部以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のホットメルトシール組成物である。

また、請求項４記載の発明は、さらに、カーボンブラックを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、両面をガラス板で挟持された太陽電池モジュールのシール材に使用可能で、組成物が数日間高温に置かれてもガラス板との接着性が良好で、また溶融温度が高くなっても同様にガラス板との接着性が低下することが無いという効果がある。

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６万〜１４万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、表面をアミノシラン又はエポキシシランにより処理した充填材であってレーザー回析・散乱法による平均粒子径が０．４〜３μｍの充填材と、酸価が１００〜３５０のロジン誘導体とを含み、シラン変性樹脂を含まず、ロジン誘導体は組成物全体１００重量部に対して２重量部以上１２重量部以下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、本組成物が目的とする性能を阻害しない範囲で、他の充填材、チクソ付与剤、希釈剤、粘着付与剤、耐熱補助剤、難燃剤、酸化防止剤等を配合することが出来る。

＜重量平均分子量が６万〜１４万のポリイソブチレン＞
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６万〜１４万のイソブチレンの重合体を含み、該ポリイソブチレンは組成物全体１００重量部中の１５重量部以上４０重量部以下が好ましく、これ以外に重量平均分子量が３０万〜７０万のポリイソブチレン、部分架橋ブチルゴム、ブチルゴムを配合することが出来る。１５重量部未満では高温溶融時の流れ性が不足し、４０重量部超では高温溶融時の流れ性が過剰となる。重量平均分子量が３０万〜７０万のポリイソブチレン、部分架橋ブチルゴム、ブチルゴムをさらに配合する場合のこれらの配合量は組成物全体１００重量部中、１０重量部以上３０重量部以下が好ましく、これらと重量平均分子量が６万〜１４万のポリイソブチレンとの合計の配合量は組成物全体１００重量部中の３０重量部以上５０重量以下が好ましい。市販の重量平均分子量が６万〜１４万のポリイソブチレンにはＯｐｐａｎｏｌＢ１５ＳＦＮ（商品名、ＢＡＳＦ社製）が、同重量平均分子量が３０万〜７０万のポリイソブチレンにはＯｐｐａｎｏｌＢ５０ＳＦ（商品名、ＢＡＳＦ社製）がある。また部分架橋ブチルゴムにはＫＡＬＡＲ５２１５（商品名、ポリ（イソブチレン−イソプレン）、ムーニー粘度（ＭＬ１２+３＠１２７℃）：４７−５７、ガラス転移温度：−７０℃、ＲＯＹＡＬＥＬＡＳＴＯＭＥＲＳ社製）が、ブチルゴムには、Ｂｕｔｙｌ３０１（商品名、ムーニー粘度（ＭＬ（１+８）＠１２５℃）：５１±５、密度：０．９２、ＬＡＮＸＥＳＳ社製）がある。なお、ここでいう重量平均分子量は、ＧＰＣ法による。

＜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％、水澤化学社製）がある。

吸湿剤の配合量は、組成物全体の１００重量部に対して２〜１０重量部であり、より好ましくは４〜８重量部である。２重量部未満では吸湿効果が不十分であり、１０重量部超では絶縁性が低下する。４重量部以下では吸湿効果が不十分となる傾向があり、８重量部超では絶縁性が低下する傾向にある。

＜充填材＞
本発明に使用される充填材は、表面をアミノシラン又はエポキシシランにより処理した充填材であってレーザー回析・散乱法による平均粒子径が０．４〜３μｍの充填材を用いるが、特に平均粒子径が０．４〜２μｍの補強性充填材であるクレーが好ましい。レーザー回折・散乱法による平均粒子径は、ＪＩＳＺ８８２５−２０１３に準拠した測定値で、Ｄ５０の値を指す。配合量は組成物全体の１００重量部中３５〜５０重量部が好ましく、３５重量部未満では補強効果が不十分であり、５０重量部超では密着性が不十分となる。本発明に係る組成物には、本表面をアミノシラン又はエポキシシランにより処理した充填材のほかに、例えば、同じく表面をアミノシラン、エポキシシラン、またはビニルシランにより処理したレーザー回析・散乱法による平均粒子径が３μｍを超えるクレーや、表面未処理のタルク、カーボンブラックなどの他の充填材を配合することができ、これらの他の充填材を加えた際のすべての充填材の配合量は、組成物全体の１００重量部中の４０〜６０重量部が好ましい。市販の、表面をアミノシラン処理した充填材でレーザー回析・散乱法による平均粒子径が０．４〜３μｍの充填材としては、ＳＴ−３０１（商品名、平均粒子径：０．７μｍ、白石カルシウム社製）がある。

なお、カーボンブラックについては組成物全体の１００重量部中の２〜１０重量部が好ましく、２重量部未満では補強効果が不十分となり、１０重量部超では流動性が低下し、市販品としては、旭サーマルカーボン（商品名、旭サーマル社製）やＭＡ１００（商品名、三菱化学社製）がある。

＜ロジン誘導体＞
本発明に使用するロジン誘導体は、天然樹脂のロジンから誘導される酸価が１００〜３５０の高極性の樹脂であり、ロジン樹脂のほかロジンエステルや二量化された樹脂酸を含む重合ロジン等を使用することが出来る。該ロジン誘導体の配合量は、組成物全体１００重量部中の２〜１２重量部が好ましく、２重量部未満では密着性が不十分となり、１２重量部超では流動性が低下する。

＜シラン変性樹脂＞
本発明にはシラン変性樹脂である、シラン変性ポリオレフィンやシラン変性ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニルコポリマー）を含まない。シラン変性ポリオレフィンとは、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り、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ロピレン、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℃、エボニック社製）があり、シラン変性ＥＶＡとしてはリンクロンＸＶＦ６００Ｎ（商品名、ＪＩＳＫ７２１０のＭＦＲ（１９０℃、２１．２Ｎ）：１．０ｇ／１０ｍｉｎ、三菱化学社製）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１３及び比較例１乃至比較例８
表１及び表２に示す配合にて、重量平均分子量が１１万のポリイソブチレンであるポリイソブチレンＡとしてＯｐｐａｎｏｌＢ１５ＳＦＮを、同重量平均分子量が５７万のポリイソブチレンＢとしてＯｐｐａｎｏｌＢ５０ＳＦを、吸湿剤としてＣＭＬ＃３１を、部分架橋ブチルゴムとしてＫＡＬＡＲ５２１５を、ブチルゴムとしてＢｕｔｙｌ３０１を、表面をアミノシランにより処理した充填材であってレーザー回析・散乱法による平均粒子径が０．４〜３μｍの充填材である充填材ＡとしてＳＴ−３０１を、表面をエポキシシランにより処理したカオリンクレーであってレーザー回析・散乱法による平均粒子径が１．５μｍの充填材として充填材Ｆを、その他の充填材のうち充填材ＢにＳＴ−１００（商品名、レーザー回析・散乱法による平均粒子径：３．５μｍ、表面アミノシラン処理、白石カルシウム社製）を、充填材ＣにＳＴ−ＫＥ（商品名、同平均粒子径：３．５μｍ、表面ビニルシラン処理、白石カルシウム社製）を、充填材ＤにタルクＳＧ９５（商品名、同平均粒子径：２．５μｍ、未処理タルク、日本タルク社製）を、充填材Ｅに旭サーマルカーボンを、酸価が１００〜３５０のロジン誘導体のうちロジン誘導体ＡとしてアラダイムＲ−９５（商品名、重合ロジン、酸価：１５８〜１６８、荒川化学工業社製）を、同ロジン誘導体ＢとしてＫＥ−６０４（商品名、酸変性超淡色ロジン樹脂、酸価：２３０〜２４５、荒川化学工業社製）を、同ロジン誘導体ＣとしてマルキードＮｏ．３３（商品名、マレイン化ロジン及びフマル化ロジン及びこれらのエステル樹脂の混合物、酸価２９０〜３２０、荒川化学工業社製）を、同ロジン誘導体ＤとしてマルキードＮｏ．３２（商品名、マレイン化ロジン及びフマル化ロジン及びこれらのエステル樹脂の混合物、酸価１２０〜１４０、荒川化学工業社製）を、その他の樹脂のうちタッキファイアーＡとしてエステルガム１０５（商品名、ロジンエステル樹脂、酸価：２０以下、荒川化学工業社製）を、タッキファイアーＢとしてＹＳポリスターＵ１３０（テルペンフェノール樹脂、軟化点：１３０℃、ヤスハラケミカル社製）を、シラン変性ポリオレフィンとしてｖｅｓｔｏｐｌａｓｔ２０６を、シラン変性ＥＶＡとしてリンクロンＸＶＦ６００Ｎを使用し、試験用ニーダー（１Ｌ）で１８０℃に加熱しながら混練し、実施例１乃至実施例１３及び比較例１乃至比較例８のホットメルトシール組成物を得た。

＜評価項目および評価方法＞

＜せん断密着強度及びせん断密着破壊状態＞
２０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍ厚のガラス板に実施例１乃至実施例１３及び比較例１乃至比較例８のホットメルトシール組成物を厚さ１．４ｍｍ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、２０ｋＰａ圧力で１５分間プレスし、ホットメルトシール組成物の厚み０．７ｍｍとなるように成形する。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。０．２Ｎ／ｍｍ^２以上を○と評価し０．２Ｎ／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８０％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１３及び比較例１乃至比較例８のホットメルトシール組成物を厚さ１．４ｍｍ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、２０ｋＰａ圧力で１５分間プレスし、ホットメルトシール組成物の厚み０．７ｍｍとなるように成形する。その後さらに２３℃２日間養生した後、引張速度２０ｍｍ／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６０％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１３及び比較例１乃至比較例８のホットメルトシール組成物を厚さ０．７ｍｍで塗付し、１５０℃で５分間脱気後、６０ｋＰａ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。

＜流動性＞
実施例１乃至実施例１３及び比較例１乃至比較例８のホットメルトシール組成物の各々８〜１５ｇを厚み０．７ｍｍのシート状に成形する。その後、メルトインデクサＧ-０１（メルトフローレート測定装置、東洋精機製作所社製）に各ホットメルトシール組成物を投入する。５分間所定の温度に養生し、１０ｋｇの加圧条件にてＪＩＳＫ７２１０に準拠してメルトフローレート（ＭＦＲ）を測定する。所定温度は１８０℃及び１９０℃の２種類とした。ＭＦＲが１８０℃では４０〜８０ｇ／１０分を○、１９０℃では６０〜１００ｇ／１０分を○と評価し、これ以外を×とした。

＜熱劣化後の１８０度はく離密着強度及び１８０度はく離破壊状態＞
実施例１乃至実施例１３及び比較例１乃至比較例８のホットメルトシール組成物各々２００ｇを１９０℃下に７２時間放置する。その後各ホットメルトシール組成物を１８０ｍｍ×３０ｍｍ×３ｍｍ厚のガラス板に厚さ１．４ｍｍ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、２０ｋＰａ圧力で１５分間プレスし、ホットメルトシール組成物の厚み０．７ｍｍとなるように成形する。その後さらに２３℃２日間養生した後、引張速度２０ｍｍ／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６０％以上の凝集破壊を○と評価し、これ以外を×とした。

評価結果
評価結果を表３及び表４に示す。実施例１乃至実施例１３のホットメルトシール組成物はすべての評価項目が○であった。

Claims

重量平均分子量が６万〜１４万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、表面をアミノシラン又はエポキシシランにより処理した充填材であってレーザー回析・散乱法による平均粒子径が０．４〜３μｍの充填材と、酸価が１００〜３５０のロジン誘導体とを含み、シラン変性樹脂を含まず、ロジン誘導体は組成物全体１００重量部に対して２重量部以上１２重量部以下であることを特徴とするホットメルトシール組成物。
前記ポリイソブチレンは組成物全体１００重量部に対して１５重量部以上４０重量部以下であることを特徴とする請求項１記載のホットメルトシール組成物。
前記充填材は、組成物全体１００重量部に対して３５重量部以上５０重量部以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のホットメルトシール組成物。
さらに、カーボンブラックを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。