JP6790236B2 - 積層体及びその製造方法、並びに、太陽電池モジュール - Google Patents
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Description
例えば、太陽電池モジュールの一部材である太陽電池用保護シートとして積層体を用いることに関する技術が知られている。
式S1により表される構成単位及び式S2により表される構成単位を含むことにより、 特開2013−58746号公報又は特開2006−261189号公報に記載のものよりも、硬度に優れたハードコート層が得られやすい。しかし、式S1により表される構成単位、及び、式S2により表される構成単位を含むハードコート層においては、UV照射により未縮合部の縮合が進行する、あるいはシロキサン結合の解離・再結合により、ハードコート層にひずみ(応力)が生じ、ひずみの解消に伴う体積変化が生じると、割れが発生すると考える。
ポリマー層にオキサゾリン構造を有する化合物をさらに含有させることにより、ポリマー層とハードコート層の密着が向上する。ポリマー層との密着力が大きいと、ハードコート層のひずみ解消に伴う体積変化が制限されるため、ハードコート層の割れが抑制されると考える。
また、本開示に係る別の実施形態が解決する課題は、硬度に優れ、紫外線の照射後の割れが抑制されたハードコート層を有する積層体の製造方法を提供することである。
<1> 基材の一方の面に、オキサゾリン構造を有する化合物を含むポリマー層と、シロキサン樹脂を含有するハードコート層とを有し、
上記シロキサン樹脂が、下記式S1により表される構成単位、及び、下記式S2により表される構成単位を含む
積層体。
[*−SiO3/2] 式S1
[SiO4/2] 式S2
式S1中、*は他の構造との結合部位を表す。ただし、上記結合部位において、式S1中のSi原子が、O原子と直接結合することはない。
<2> 上記ポリマー層に含まれるオキサゾリン構造及びオキサゾリン構造由来の構造の合計量が、ポリマー層の全質量に対し、3.7質量%〜22.1質量%である、上記<1>に記載の積層体。
<3> 上記バインダーポリマーが、ポリマー層形成用塗布液に分散した樹脂粒子である、上記<2>に記載の積層体。
<4> 上記シロキサン樹脂における、式S1により表される構成単位中のSi原子モル量が、式S2により表される構成単位中のSi原子のモル量に対し、1.0〜7.5倍である、上記<1>〜<3>のいずれか1つに記載の積層体。
<5> 上記シロキサン樹脂における、式S1により表される構成単位中のSi原子モル量が、式S2により表される構成単位中のSi原子のモル量に対し、1.5倍〜4.5倍である、上記<1>〜<4>のいずれか1つに記載の積層体。
<6> 上記ポリマー層が、紫外線吸収性化合物を含む、上記<1>〜<5>のいずれか1つに記載の積層体。
<7> 上記紫外線吸収性化合物が、トリアジン構造を有する化合物を含む、上記<6>に記載の積層体。
<8> 上記紫外線吸収性化合物が、アクリル樹脂と、紫外線吸収剤と、を含む複合粒子である、上記<6>又は<7>に記載の積層体。
<9> 上記ポリマー層を厚さ方向に等間隔に5分割した5枚の薄膜切片を作製し、5枚の薄膜切片の各々について波長325nmでの透過率を測定した場合の5つの測定値において、最大値と最小値との差が、最大値の30%以下である、上記<6>〜<8>のいずれか一項に記載の積層体。
<10> 上記ハードコート層が、シリカ粒子を含む、上記<1>〜<9>のいずれか1つに記載の積層体。
<11> 上記ハードコート層の厚さが、0.1μm以上5μm以下である、上記<1>〜<10>のいずれか1つに記載の積層体。
<12> 上記基材が、ポリエステルである、上記<1>〜<11>のいずれか1つに記載の積層体。
<13> 基材の少なくとも一方の面に、
バインダーポリマーを含むポリマー層と、
上記ポリマー層の面上に配置され、シロキサン樹脂を含有するハードコート層と、を備え、
63℃、相対湿度50%において、波長300nm〜400nmの強度が90mW/cm2のメタルハライドランプを500時間照射した後に上記ハードコート層の割れがなく、
JISK5600−5−6に記載の方法でクロスカット密着試験を行った結果、
剥離箇所の面積が20%以内である
積層体。
<14> 上記積層体が、太陽電池用保護シートである、上記<1>〜<13>のいずれか一項に記載の積層体。
<15> 太陽電池素子及び上記太陽電池素子を封止する封止材を含む素子構造部と、
上記素子構造部に対して太陽光が入射される側に配置された上記<1>〜<14>のいずれか1つに記載の積層体と、
上記素子構造部に対して太陽光が入射される側とは反対側に配置された太陽電池用バックシートと、
を備える
太陽電池モジュール。
<16> 基材を準備する工程と、
バインダーポリマーと、オキサゾリン構造を有する化合物を含むポリマー層形成用塗布液を準備する工程と、
3官能アルコキシシランの加水分解物及び4官能アルコキシシランの加水分解物を含有するハードコート層形成用塗布液を準備する工程と、
基材の片方の面上に、ポリマー層形成用塗布液を塗布し、乾燥させてポリマー層を形成する工程と、
ポリマー層の面上に、ハードコート層形成用塗布液を塗布し、乾燥させることにより、下記式S1により表される構成単位、及び、下記式S2により表される構成単位を含むシロキサン構造を含有するハードコート層を形成する工程と、を含む
積層体の製造方法。
[*−SiO3/2] 式S1
[SiO4/2] 式S2
式S1中、*は他の構造との結合部位を表す。ただし、上記結合部位において、式S1中のSi原子が、O原子と直接結合することはない。
<17> 上記ポリマー層に含まれるオキサゾリン構造及びオキサゾリン構造由来の構造の合計量が、ポリマー層の全質量に対し、3.7質量%〜22.1質量%である、上記<16>に記載の積層体の製造方法。
また、本開示に係る別の実施形態によれば、硬度に優れ、紫外線の照射後の割れが抑制されたハードコート層を有する積層体の製造方法を提供することができる。
本開示において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する上記複数の物質の合計量を意味する。
本開示において、「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示において、「(メタ)アクリル」は、アクリル及びメタクリルの少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの少なくとも一方を意味する。
本開示において、「固形分」とは、溶剤を除く全ての成分をいう。
本開示において、「太陽電池用フロントシート」とは、太陽電池モジュールにおいて、太陽電池素子から見て、太陽光が入射する側に配置されるシートを指す。
本開示において、「太陽電池用バックシート」とは、太陽電池モジュールにおいて、太陽電池素子から見て、太陽光が入射する側とは反対側に配置されるシートを指す。
本開示において、「太陽電池用保護シート」とは、太陽電池モジュールにおいて、上記太陽電池用フロントシート及び太陽電池用バックシートの両方を含む概念を指す。
本開示において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示に係る積層体の第一の態様は、基材の一方の面に、オキサゾリン構造を有する化合物を含むポリマー層と、シロキサン樹脂を含有するハードコート層とを有し、上記シロキサン樹脂が、下記式S1により表される構成単位、及び、下記式S2により表される構成単位を含む。
[*−SiO3/2] 式S1
[SiO4/2] 式S2
式S1中、*は他の構造との結合部位を表す。ただし、上記結合部位において、式S1中のSi原子が、O原子と直接結合することはない。
本開示に係る積層体の第二の態様は、基材の少なくとも一方の面に、バインダーポリマーを含むポリマー層と、上記ポリマー層の面上に配置され、シロキサン樹脂を含有するハードコート層と、を備え、63℃、相対湿度50%において、波長300nm〜400nmの強度が90mW/cm2のメタルハライドランプを500時間照射した後に上記ハードコート層の割れがなく、JISK5600−5−6に記載の方法でクロスカット密着試験を行った結果、剥離箇所の面積が20%以内である。
以下、第一の態様に係る積層体を第一の積層体、第二の態様に係る積層体を第二の積層体と記載する。
本開示に係る第一の積層体又は第二の積層体は、必要に応じ、その他の層(例えば、後述の下塗り層、後述の第3層、後述の第4層、その他オキサゾリン構造を有する化合物を含有しないポリマー層等)を備えていてもよい。
以下、まずは本開示に係る第一の積層体について説明する。
本開示に係る第一の積層体におけるハードコート層は、硬度に優れ、紫外線の照射後の割れが抑制される。
かかる効果が奏される理由は以下のように推測される。但し、本開示に係る第一の積層体は、以下の理由によって限定されることはない。
本開示に係る第一の積層体は、オキサゾリン構造を含むことにより、原因は不明であるが、紫外線の照射によるハードコート層の割れが抑制され、更に、ハードコート層とポリマー層との密着性も向上する。
本開示に係る第一の積層体は、太陽電池用保護シートとして好適に用いることができ、特に、太陽電池用フロントシートとして好適に用いられる。
但し、本開示に係る第一の積層体及び太陽電池モジュールは、以下の一例に限定されるものではない。
図1に示す太陽電池モジュールは、後述する本開示に係る太陽電池モジュールの一例でもある。
太陽電池用フロントシート20は、ポリエステルフィルムに代表される基材(基材フィルム10)と、基材フィルム10の片方の面(詳細には太陽光50が入射する側の面)上に配置された第1層11と、第1層の面上に配置された第2層12と、を備える。
第1層は、本開示に係る第一の積層体におけるポリマー層である。以下、本開示において用いられるポリマー層を、「第1層」ともいう。
第2層は、本開示に係る第一の積層体におけるハードコート層である。以下、本開示において用いられるハードコート層を、「第2層」ともいう。
但し、第3層13及び第4層14は必須ではなく、第3層13及び第4層14の少なくとも一方は省略されていてもよい。
また、基材フィルム10の第1層11側の表面及び第3層13側の表面の少なくとも一方には、下塗り層が設けられていてもよい。即ち、基材フィルム10は、後述する下塗り層付き基材フィルムであってもよい。
その他の部材としては、部材間に配置される接着層、太陽電池用バックシート40に対し素子構造部36側とは反対側に配置される端子ボックス、等が挙げられる。
このため、太陽電池用フロントシート20には、高い耐候性(例えば、湿熱環境及び紫外線照射に対する耐久性)が要求される。
この点に関し、太陽電池用フロントシート20では、基材の一方の面に、オキサゾリン構造を有する化合物を含むポリマー層と、シロキサン構造を含むハードコート層とを有することにより、ハードコート層の硬度に優れ、ハードコート層の紫外線の照射後の割れが抑制されると考えられる。
本開示に係る第一の積層体は、オキサゾリン構造を有する化合物を含むポリマー層を含有する。ここで、紫外線照射後の積層体における層間の密着性の観点から、オキサゾリン構造を有する化合物を含むポリマー層は、オキサゾリン構造を有する化合物の含有量の異なる複数の層から構成されたポリマー層でもよい。
本開示において、オキサゾリン構造とは、下記式Aにより表される構造をいう。
ポリマー主鎖としては、特に限定されないが、(メタ)アクリル酸エステル化合物により形成される分子鎖であることが好ましい。
上記式Aにより表される構造を複数有するポリマーの重量平均分子量は、20,000〜1,000,000であることが好ましい。
本開示において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定された値を指す。
GPCによる測定は、測定装置として、HLC(登録商標)−8020GPC(東ソー(株))を用い、カラムとして、TSKgel(登録商標)Super Multipore HZ−H(4.6mmID×15cm、東ソー(株))を3本用い、溶離液として、THF(テトラヒドロフラン)を用いる。また、測定条件としては、試料濃度を0.45質量%、流速を0.35mL/min、サンプル注入量を10μL、及び測定温度を40℃とし、示差屈折率(RI)検出器を用いて行うことができる。
検量線は、東ソー(株)の「標準試料TSK standard,polystyrene」:「F−40」、「F−20」、「F−4」、「F−1」、「A−5000」、「A−2500」、「A−1000」、及び「n−プロピルベンゼン」の8サンプルから作製できる。
オキサゾリン系架橋剤の希釈液の市販品としては、例えば、エポクロス(登録商標)K−2010E、K−2020E、K−2030E、WS−500、WS−700〔いずれも日本触媒化学工業(株)製〕等が挙げられる。
本開示におけるポリマー層は、オキサゾリン構造及びオキサゾリン構造由来の構造の合計量が、ポリマー層の全質量に対し、2.5質量%〜22.7質量%であることが好ましく、3.7質量%〜22.1質量%であることがより好ましく、3.7質量%〜16.7質量%であることがさらに好ましい。
ポリマー層が、オキサゾリン構造を有する化合物の含有量の異なる複数の層から構成されたポリマー層である場合、上記複数の層のうち、本開示におけるハードコート層と接する層のオキサゾリン構造及びオキサゾリン構造由来の構造の合計量を制御することが好ましく、その合計量は、本開示におけるハードコート層と接する層の全質量に対し、2.5質量%〜22.7質量%であることが好ましく、3.7質量%〜22.1質量%であることがより好ましく、3.7質量%〜16.7質量%であることがさらに好ましい。
また、ポリマー層が複数の層から構成されたポリマー層である場合、最外層(ハードコート層と接する層)におけるオキサゾリン構造及びオキサゾリン構造由来の構造の合計量が上記範囲内であることが好ましい。
ポリマー層にオキサゾリン構造を有する化合物が含まれることの確認、及び、ポリマー層におけるオキサゾリン構造の含有量の測定は、ポリマー層のハードコート層と接している面から膜厚方向に20%の範囲の部分を削り取り、10mgサンプリングし、これを1H−NMRにて分析し、オキサゾリン構造に由来する吸収ピーク強度、その他のバインダーに由来する吸収ピーク強度により求めることができる。
オキサゾリン構造由来の構造とは、オキサゾリン構造が架橋せずに開環した構造、及び、オキサゾリン構造が架橋反応してアミドエステル化した構造をいう。オキサゾリン構造が架橋反応してアミドエステル化した構造である場合、オキサゾリン構造の含有量としては、式Aのオキサゾリン構造が開環した構造部だけを換算し、エステル構造部は含めない。また、オキサゾリン構造由来の構造が、上記RO1〜RO4により表される置換基を有するオキサゾリン構造由来の構造であり、オキサゾリン構造由来の構造にも上記RO1〜RO4により表される置換基が含まれる場合、オキサゾリン構造由来の構造の含有量には、上記置換基の質量も含まれる。
ポリマー層は、バインダーポリマーを含有することが好ましい。
バインダーポリマーとしては、特に限定されないが、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリオレフィン、シロキサン樹脂及びフッ素ポリマーよりなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましく、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリウレタン及びポリオレフィンよりなる群から選ばれた少なくとも1種がより好ましく、アクリル樹脂が更に好ましい。
アクリル樹脂の概念には、例えば、アクリル酸の単独重合体、メタクリル酸の単独重合体、アクリル酸エステルの単独重合体、メタクリル酸エステルの単独重合体、アクリル酸と他のモノマーとの共重合体、メタクリル酸と他のモノマーとの共重合体、アクリル酸エステルと他のモノマーとの共重合体、メタクリル酸エステルと他のモノマーとの共重合体などが包含される。
アクリル樹脂を形成するためのモノマーとして、より具体的には、例えば、(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、アセトキシエチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノエチルエーテル(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、エチレングリコールとプロピレングリコールとの共重合体のモノメチルエーテル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、等が挙げられる。
ここで、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸又はメタクリル酸を意味し、(メタ)アクリレートは、メタクリレート又はアクリレートを意味する。
他のモノマーとしては、(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、(メタ)アクリロニトリルなどの窒素含有モノマー;スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエンなどのスチレン骨格を有するモノマー;後述のシロキサン構造を有するモノマー;プロピオン酸ビニルなどのビニルエステル;リン含有ビニルモノマー;塩化ビニル、塩化ビニリデンなどのハロゲン化ビニル;ブタジエンなどの共役ジエン;等が挙げられる。
これにより、ポリマー層と、シロキサン樹脂を含むハードコート層と、の密着性がより向上し、紫外線の照射によるハードコート層の割れが更に抑制されると考えられる。
「シロキサン構造を有するアクリル樹脂」及び「シロキサン構造を有するモノマー」における「シロキサン構造」は、下記一般式(1)で表されるシロキサン構造単位を含むことが好ましい。
1価の有機基としては、例えば、アルキル基(例:メチル基、エチル基など)、アリール基(例:フェニル基など)、アラルキル基(例:ベンジル基、フェニルエチル基など)、アルコキシ基(例:メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基など)、アリールオキシ基(例;フェノキシ基など)、メルカプト基、アミノ基(例:アミノ基、ジエチルアミノ基など)、アミド基等が挙げられる。
これらの基は、置換基を有していてもよい。
一般式(1)で表される構造単位の比率が15質量%以上であると、ハードコート層との密着性がより向上し、紫外線の照射によるハードコート層の割れがより抑制される。
一般式(1)で表される構造単位の比率が85質量%以下であると、ポリマー層形成用塗布液を用いてポリマー層を形成する場合において、ポリマー層形成用塗布液の安定性がより向上する。
一般式(1)で表されるシロキサン構造単位の比率が、シロキサン含有アクリル樹脂の全質量に対して15質量%〜85質量%(好ましくは20質量%〜80質量%)であり、かつ、
アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、又はメタクリル酸エステルに由来する構造単位の比率が、シロキサン含有アクリル樹脂の全質量に対して85質量%〜15質量%(好ましくは80質量%〜20質量%)である態様である。
(i)アクリル樹脂を形成するモノマーの単独重合体又は共重合体と、一般式(1)で表される構造単位を有するポリシロキサンとを反応させる方法、
(ii)アクリル樹脂を形成するモノマーの単独重合体又は共重合体の存在下に、R1及び/又はR2が加水分解性基である一般式(1)で表される構造単位を有するシラン化合物を加水分解縮合させる方法、
等の方法を利用することができる。
(ii)の方法で用いられるシラン化合物としては、各種シラン化合物が挙げられるが、アルコキシシランが特に好ましい。
アクリル樹脂の分散液の市販品としては、例えば、AS−563A(ダイセルファインケム(株)製)、ジュリマー(登録商標)ET−410、同SEK−301(ともに日本純薬工業(株)製)、等が挙げられる。
シロキサン含有アクリル樹脂の分散液の市販品としては、例えば、DIC(株)製のセラネート(登録商標)シリーズ(例えば、セラネート(登録商標)WSA1070、同WSA1060等)、旭化成ケミカルズ(株)製のH7600シリーズ(H7650、H7630、H7620等)、JSR(株)製の無機・アクリル複合エマルジョン、東亞合成(株)製のサイマック(登録商標)シリーズ(GS−30等)、等が挙げられる。
上記した中でも、DIC(株)製のセラネート(登録商標)シリーズ、JSR(株)製の無機・アクリル複合エマルジョン、又は東亞合成(株)製のサイマック(登録商標)シリーズが好ましい。
ポリマー層中のアクリル樹脂の含有量は、ポリマー層中の全ポリマー成分の量に対し、30質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましい。
ポリマー層中のポリマー全体の含有量の好ましい範囲も、アクリル樹脂の含有量の好ましい範囲と同様である。
ポリマー層中のポリマー全体の含有量の好ましい範囲も、アクリル樹脂の含有量の好ましい範囲と同様である。
ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン−2,6−ナフタレート(PEN)等が好ましい。
ポリエステルの分散液の市販品としては、例えば、バイロナール(登録商標)MD−1245(東洋紡(株)製)を好ましく用いることができる。
ポリウレタンとしては、例えば、カーボネート系ウレタン樹脂が好ましい。
ポリウレタンの分散液の市販品としては、例えば、スーパーフレックス(登録商標)460(第一工業製薬(株)製)を好ましく用いることができる。
ポリオレフィンとしては、例えば、変性ポリオレフィン共重合体が好ましい。
ポリオレフィンの分散液の市販品としては、例えば、アローベース(登録商標)SE−1013N、SD−1010、TC−4010、TD−4010(ともにユニチカ(株)製)、ハイテックS3148、S3121、S8512(ともに東邦化学(株)製)、ケミパール(登録商標)S−120、S−75N、V100、EV210H(ともに三井化学(株)製)などを挙げることができる。その中でも、低密度ポリエチレン、アクリル酸エステル、無水マレイン酸の三元共重合体である、アローベース(登録商標)SE−1013N、ユニチカ(株)製が好ましい。
また、特開2014−76632号公報の段落0022〜0034に記載の酸変性ポリオレフィンも好ましく用いることができる。
シロキサン樹脂は、分子鎖中にシロキサン構造単位を有するポリマーであり、特に制限されるものではない。
シロキサン樹脂は、シロキサン構造単位を有する化合物の単独重合体(ホモポリマー)であってもよく、シロキサン構造単位と他の構造単位(ただし、アクリル酸又はメタクリル酸に由来の構造単位は含まない)とを含む共重合体であってもよい。シロキサン構造単位と共重合する他の構造単位は、非シロキサン系の構造単位である。シロキサン構造単位としては、上述の一般式(1)で表されるシロキサン構造単位が好ましい。
なお、非シロキサン系構造単位を構成する重合体は、一種単独でもよいし、2種以上の併用であってもよい。
フッ素ポリマーとしては、−(CFX1−CX2X3)−で表される構造単位を有する樹脂であれば特に制限はない(但し、X1、X2、及びX3はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子又は炭素数1から3のパーフルオロアルキル基を示す。)。
具体的な樹脂の例としては、ポリテトラフルオロエチレン(以降、PTFEと表す場合がある)、ポリフッ化ビニル(以降、PVFと表す場合がある)、ポリフッ化ビニリデン(以降、PVDFと表す場合がある)、ポリ塩化3フッ化エチレン(以降、PCTFEと表す場合がある)、ポリテトラフルオロプロピレン(以降、HFPと表す場合がある)などがある。
さらに、フッ素ポリマーとしては、−(CFX1−CX2X3)−で表されるフッ素系構造単位と、それ以外の構造単位とを共重合した樹脂でもよい。これらの例としてテトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体(以下、P(TFE/E)と略記)、テトラフルオロエチレンとプロピレンの共重合体(P(TFE/P)と略記)、テトラフルオロエチレンとビニルエーテルの共重合体(P(TFE/VE)と略記)、テトラフルオロエチレンとパーフルオロビニルエーテルの共重合体(P(TFE/FVE)と略記)、クロロトリフルオロエチレンとビニルエーテルの共重合体(P(CTFE/VE)と略記)、クロロトリフルオロエチレンとパーフルオロビニルエーテルの共重合体(P(CTFE/FVE)と略記)等を挙げることができる。
ポリマー層は、紫外線吸収性化合物を少なくとも1種含有することが好ましい。
ポリマー層が複数の層から構成されたポリマー層である場合、紫外線照射後の密着性の観点から少なくとも一つの層が紫外線吸収性化合物を含有する層であることが好ましい。さらには、最外層以外の層が紫外線吸収性化合物を含有する層であることがより好ましい。紫外線吸収性化合物を含有する層を内側にしておくことで、経時による紫外線吸収剤のブリードアウトの影響を抑制することができ、結果として紫外線照射後の密着性を良好に保つことができる。ポリマー層中の紫外線吸収性化合物は、紫外線によるポリマー層自体、基材等の劣化を抑制する機能を有し、特に第一の積層体を太陽電池用フロントシートと用いた場合には、太陽電池用フロントシートの耐候性を向上させる機能を有する。
紫外線吸収性化合物としては、後述の紫外線吸収剤をそのまま含んでもよいが、紫外線吸収構造を有するポリマーであることが好ましい。
紫外線吸収構造を有するポリマーとしては、紫外線吸収剤を含むポリマー及び紫外線吸収構造を有する単量体単位を含むポリマーが挙げられる。
上記紫外線吸収剤及び上記紫外線吸収構造を含む単量体単位の合計含有量は、0.3g/m2〜8.0g/m2であることが好ましく、0.3g/m2〜5.0g/m2であることがより好ましい。
紫外線吸収構造を有するポリマーとしては、紫外線吸収剤を含むポリマーであることが好ましい。
紫外線吸収剤を含むポリマーとしては、紫外線吸収剤が含まれていれば、特に形態は制限されないが、紫外線吸収剤がポリマーで被覆された複合粒子の形態であることが好ましい。言い換えれば、ポリマー層は、紫外線吸収剤とポリマーとの複合粒子を少なくとも1種含有することが好ましい。
本開示において、紫外線吸収剤は、紫外線吸収性能を有する分子量が5,000未満の化合物である。上記分子量は、紫外線吸収剤が分子量分布を有する場合には、上述の方法により測定された重量平均分子量をいう。分子量分布を有しない場合、分子量は、例えばエレクトロスプレーイオン化質量分析(ESI−MS)を用いて測定される。
紫外線吸収剤としては、極大吸収波長を380nm以下に有する化合物が好ましく、極大吸収波長を250nm〜380nm(特に好ましくは270nm〜380nm)に有する化合物がより好ましい。
紫外線吸収剤としては、例えば、トリアジン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、サリチル酸化合物などが挙げられる。
紫外線吸収剤は、紫外線吸収性能の観点から、トリアジン化合物又はベンゾトリアゾール化合物を含むことが好ましく、トリアジン化合物を含むことがより好ましい。
紫外線吸収剤におけるトリアジン化合物及びベンゾトリアゾール化合物の総含有量は、紫外線吸収剤の全量に対し、80質量%以上であることが好ましい。
紫外線吸収剤におけるトリアジン化合物の含有量は、紫外線吸収剤の全量に対し、80質量%以上であることが好ましい。
上記複合粒子に含まれるポリマーは、複合粒子を構成する成分である点で、ポリマー層(第1層)中のバインダーポリマーとは異なる。
複合粒子に含まれるポリマーとしては、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリオレフィン、シロキサン樹脂、フッ素ポリマーなどが挙げられ、アクリル樹脂が好ましい。
紫外線吸収構造を有するポリマーが、紫外線吸収剤とアクリル樹脂との複合粒子であると、太陽電池モジュールの長期間の耐候性及び透明性が更に向上する。この理由は、複合粒子に含まれるポリマーがアクリル樹脂である場合には、複合粒子の水分散性が向上し、ポリマー層中に均一に近い状態で分散されるためであると考えられる。
紫外線吸収剤とポリマーとの複合粒子におけるポリマーの含有量は、複合粒子の全量に対し、20質量%〜80質量%が好ましく、30質量%〜70質量%がより好ましく、40質量%〜60質量%が特に好ましい。
メジアン径の下限は、10nm以上であることが好ましく、20nm以上であることがより好ましい。
上記メジアン径は、動的光散乱測定による粒度分布から算出される。
紫外線吸収構造を有するポリマーとしては、紫外線吸収構造を有する単量体単位を含むポリマーであってもよい。
紫外線吸収構造を有する単量体単位としては、上述のトリアジン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、サリチル酸化合物等の構造の少なくとも一部を含む重合性化合物に由来する単量体単位が好ましく、トリアジン化合物の構造の少なくとも一部を含む重合性化合物に由来する単量体単位がより好ましい。
また、紫外線吸収構造を有する単量体単位を含むポリマーはアクリル樹脂であることが好ましく、上述のトリアジン化合物、ベンゾトリアゾール化合物、ベンゾフェノン化合物、サリチル酸化合物等の構造の少なくとも一部を含むアクリル酸エステル化合物に由来する単量体単位を含むアクリル樹脂であることがより好ましく、トリアジン化合物の構造の少なくとも一部を含むアクリル酸エステル化合物に由来する単量体単位を含むアクリル樹脂であることがより好ましい。
また、上記アクリル樹脂は、上述の複合粒子におけるアクリル樹脂を形成するためのモノマーと同様のモノマーに由来する単量体単位を更に含む共重合体であってもよい。
紫外線吸収構造を有する単量体単位の含有量は、紫外線吸収構造を有する単量体単位を含むポリマーの全質量に対し、10質量%〜80質量%であることが好ましく、30質量%〜70質量%であることがより好ましい。
市販品としては、例えば、Tinuvin(登録商標)99−DW、400−DW、477−DW、479−DW(ともにBASF社製)、ニューコート(登録商標)UVA−204W、UVA−101、UVA−102、UVA−103、UVA−104、バナレジン(登録商標)UVA−5080、UVA−5080(OHV20)、UVA−55T、UVA−55MHB、UVA−7075、UVA−7075(OHV20)、UVA−73T(ともに新中村化学工業(株)製)RUVA−93(大塚化学(株)製)などが挙げられる。
紫外線吸収性化合物がトリアジン構造を有する化合物を含むとは、紫外線吸収剤が上述のトリアジン化合物を含むか、又は、上記紫外線吸収構造が上述のトリアジン構造を含む態様である。
また、本開示に係る第一の積層体の別の好ましい態様は、上記紫外線吸収性化合物が、上述の紫外線吸収剤とアクリル樹脂との複合粒子である。上記複合粒子に含まれる紫外線吸収剤がトリアジン化合物であることがより好ましい。
ポリマー層は、硬度及び耐久性の観点から、オキサゾリン構造を有する化合物以外の架橋剤に由来する構造を含んでもよい。
架橋剤は1種のみであっても2種以上であってもよい。
架橋剤としては、エポキシ系架橋剤、イソシアネート系架橋剤、メラミン系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤、等が挙げられる。
中でも、カルボジイミド系架橋剤、又はイソシアネート系架橋剤が好ましく、オキサゾリン系架橋剤が特に好ましい。
架橋剤の添加量が20質量部以上であると、ポリマー層の硬度及び接着性を保持しながら充分な架橋効果が得られる。
架橋剤の添加量が70質量部以下であると、塗布液の保存安定性を長く保て、60質量部以下であると塗布面状を改良できる。
ポリマー層は、バインダーポリマーと架橋剤との架橋反応を促進する観点から、架橋触媒を少なくとも1種含有してもよい。
架橋触媒としては、公知の架橋触媒を特に制限なく使用することが可能であり、例えば、オニウム化合物等が挙げられる。
ポリマー層は、界面活性剤を少なくとも1種含有してもよい。
界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等の公知の界面活性剤が挙げられる。
ポリマー層が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の含有量は、ポリマー層の固形分量に対し、0.01質量%〜1質量%が好ましく、0.01質量%〜0.2質量%がより好ましい。
ポリマー層が紫外線吸収性化合物を含有する場合、本開示におけるポリマー層は、厚さ方向に等間隔で5分割した5枚の薄膜切片を作製し、5枚の薄膜切片の各々について波長325nmでの透過率を測定した場合の5つの測定値において、最大値と最小値との差が、最大値の30%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましい。下限は特に限定されず、0%以上であればよい。
上記最大値と最小値との差の値は、紫外線吸収構造を有するポリマーをポリマー層内に均一に近い状態で分散させることにより達成される。
なお、上記等間隔とは、完全に等間隔でなくてもよく、5枚の薄膜切片の厚さの平均値±10%以内であれば、誤差を有していてもよい。
ポリマー層がオキサゾリン構造を有する化合物の含有量の異なる複数の層から構成されたポリマー層である場合、上記複数の層のうち、紫外線吸収性化合物を含有する層における、上述の最大値と最小値との差が、最大値の30%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましい。下限は特に限定されず、0%以上であればよい。
ポリマー層の厚さは、2.0μm〜30μmが好ましく、2.0μm〜25μmがより好ましく、3.0μm〜20μmが更に好ましい。
ポリマー層の厚さが2.0μm以上であると、ポリマー層による紫外線を吸収する機能がより発現されやすい。
ポリマー層の厚さが30μm以下であると、ポリマー層の透明性により優れる。
ポリマー層がオキサゾリン構造を有する化合物の含有量の異なる複数の層から構成されたポリマー層である場合、上記厚さは、上記複数の層の厚さの合計値である。
ポリマー層がオキサゾリン構造を有する化合物の含有量の異なる複数の層から構成されたポリマー層である場合、各層の厚さは、2.0μm〜30μmが好ましく、2.0μm〜25μmがより好ましく、3.0μm〜20μmが更に好ましい。
ポリマー層は、ポリマー層形成用塗布液を硬化してなる層であることが好ましく、バインダーポリマーと、オキサゾリン構造を有する化合物と、を含み、オキサゾリン構造を有する化合物の含有量が、ポリマー層形成用塗布液の固形分量に対し、12質量%〜70質量%の範囲であるポリマー層形成用塗布液を硬化してなる層であることがより好ましい。
ポリマー層形成用塗布液は、上述の紫外線吸収性化合物、架橋剤、架橋触媒、界面活性剤等を含有してもよい。
ポリマー層形成用塗布液に含まれる各成分の含有量及びその好ましい態様は、上述のポリマー層における固形分と同様である。
上記バインダーポリマーは、ポリマー層形成用塗布液に分散した樹脂粒子であることが好ましい。
また、上記オキサゾリン構造を有する化合物、及び、上記紫外線吸収性化合物も、それぞれポリマー層形成用塗布液に分散した樹脂粒子であることが好ましい。
硬化の方法としては、特に限定されず、例えば、基材上にポリマー層形成用塗布液を塗布した後に、必要に応じて加熱する方法が挙げられる。
溶媒は、水でもよいし、トルエン、メチルエチルケトン等の有機溶媒でもよい。環境負荷の観点から、水が好ましい。溶媒中の水の割合は60質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。
ポリマー層形成用塗布液の固形分量に対する各成分の含有量の好ましい範囲は、ポリマー層の固形分量に対する各成分の含有量の好ましい範囲と同様である。
ポリマー層の形成方法は、特に制限されない。
ポリマー層の形成方法としては、例えば、上述したポリマー層形成用塗布液を、基材の一方の面に塗布し、乾燥させる方法が挙げられる。
ポリマー層がオキサゾリン構造を有する化合物の含有量の異なる複数の層から構成されたポリマー層である場合、例えば、上記複数の層に対応する複数のポリマー層形成用塗布液を準備し、それぞれの塗布液を基材上に順次塗布し、乾燥させる方法が挙げられる。乾燥は塗布液を塗布するごとに逐次行ってもよいし、複数の塗布液を連続で塗布した後にまとめて乾燥を行ってもよい。
塗布方法としては、グラビアコーター、バーコーター、ロールコーター、スピンコーター、カーテンコーターなどの塗布装置を用いた塗布方法が挙げられる。
乾燥温度として、好ましくは100℃〜200℃であり、より好ましくは140℃〜190℃である。
乾燥時間として、好ましくは0.1分〜10分であり、より好ましくは0.2分〜5分である。
ポリマー層は、他の層(例えば、後述の下塗り層)を介して基材の上に配置されてもよい。
本開示に係る第一の積層体は、ハードコート層(例えば、上述の第2層12)を備える。
ハードコート層は、ポリマー層上に配置される層(好ましくは最表面層)であり、ポリマー層及び基材を保護する(例えば、第1層及び基材の傷つきを抑制する)機能を有する層である。
ハードコート層の表面の鉛筆硬度がB以上であることにより、上述の耐傷性に優れる。
また、ハードコート層の表面の鉛筆硬度がB以上であると、ハードコート層の耐傷性も向上する。
上述した効果をより効果的に得る観点から、ハードコート層の表面の鉛筆硬度は、HB以上であることが好ましく、F以上であることがより好ましい。
ハードコート層の表面の鉛筆硬度の上限は特に制限はないが、ハードコート層の表面の鉛筆硬度の上限は、好ましくは3H以下であり、より好ましくは2H以下である。
なお、ハードコート層の表面の鉛筆硬度は、JIS K5600−5−4:1999に基づいて測定された値を意味する。鉛筆としては、三菱鉛筆(株)製のハイユニを使用する。
ハードコート層がシロキサン樹脂を少なくとも1種含有することにより、ハードコート層の耐傷性(例えば、引っ掻き、擦過等の外力に対する耐傷性)が確保され得る。また、ハードコート層がシロキサン樹脂を含有することにより、ハードコート層の透明性も確保され得る。
ハードコート層に含有されるシロキサン樹脂としては、下記式S1により表される構成単位、及び、下記式S2により表される構成単位を含む化合物であれば特に制限はない。なお、本開示におけるシロキサン樹脂には、後記する無機粒子であるシリカ粒子は含まない。
ハードコート層に含有されるシロキサン樹脂は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
[*−SiO3/2] 式S1
[SiO4/2] 式S2
式S1中、*は他の構造との結合部位を表す。ただし、上記結合部位において、式S1中のSi原子が、O原子と直接結合することはない。
式S2により表される構成単位は、後述する4官能のアルコキシシランに由来する構成単位であることが好ましい。
式S1により表される構成単位を2種以上含む場合には、「式S1により表される構成単位のSi原子モル量」は、2種以上の式S1により表される構成単位の合計Si原子モル量を意味する。
式S2により表される構成単位を2種以上含む場合には、「式S2により表される構成単位のSi原子モル量」は、2種以上の式S2により表される構成単位の合計Si原子モル量を意味する。
上記シロキサン樹脂における、式S1により表される構成単位中のSi原子モル量が、式S2により表される構成単位中のSi原子のモル量に対し、1.0倍以上であると、シロキサン樹脂の靱性が向上し、ハードコート層の割れの発生が抑制される。
上記シロキサン樹脂における、式S1により表される構成単位中のSi原子モル量が、式S2により表される構成単位中のSi原子のモル量に対し、7.5倍以下であると、シロキサン樹脂の硬さが向上し、ハードコート層の鉛筆硬度が向上する。
上記シロキサン樹脂に含まれる全Si原子モル量に対する、式S1により表される構成単位のSi原子モル量と、式S2により表される構成単位のSi原子モル量との合計値は、80モル%以上であることが好ましく、90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが特に好ましい。
上記シロキサン樹脂における式S1により表される構成単位のSi原子モル量、及び、式S2により表される構成単位のSi原子モル量は、ハードコート層の表面から膜厚方向に50%までの範囲の部分のシロキサン樹脂を削り取り、そこから10mgサンプリングし、これを固体29Si−NMRにて分析し、三官能および四官能シロキサン中のSi原子のピーク強度により測定可能である。
この態様において、4官能のアルコキシシラン及び3官能以下のアルコキシシランは、それぞれ、1種のみであっても2種以上であってもよい。
4官能のアルコキシシランが2種以上である場合には、「4官能のアルコキシシランの量」は、2種以上の4官能のアルコキシシランの合計量を意味する。
3官能以下のアルコキシシランが2種以上である場合には、「3官能以下のアルコキシシランの量」は、2種以上の3官能以下のアルコキシシランの合計量を意味する。
具体的には、質量比〔3官能以下/4官能〕が1.4以上であると、シロキサン樹脂の靱性が向上し、ハードコート層の割れの発生が抑制される。
質量比〔3官能以下/4官能〕が10以下であると、シロキサン樹脂の硬さが向上し、ハードコート層の鉛筆硬度が向上する。
ハードコート層に含有される全てのシロキサン樹脂に占める質量比〔3官能以下/4官能〕が1.4〜10であるシロキサン樹脂の割合は、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることが特に好ましい。
言い換えれば、ハードコート層の割れの発生をより抑制し、鉛筆硬度をより向上させる観点から、ハードコート層に含有されるシロキサン樹脂の少なくとも1種は、4官能のアルコキシシランと、この4官能のアルコキシシランの全質量に対して2.0倍〜6.0倍の質量の3官能以下のアルコキシシランと、の加水分解縮合物(即ち、質量比〔3官能以下/4官能〕が2.0〜6.0であるシロキサン樹脂)であることが好ましい。
この場合、ハードコート層に含有される全てのシロキサン樹脂に占める質量比〔3官能以下/4官能〕が2.0〜6.0であるシロキサン樹脂の割合は、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることが特に好ましい。
本明細書において、3官能以下のアルコキシシランとは、一分子中において、ケイ素原子に直接結合するアルコキシ基の数が1個以上3個以下であるアルコキシシランを意味する。
4官能のアルコキシシランとしては特に制限はないが、下記一般式(a)で表されるアルコキシシランが好ましい。
4つのR1は、それぞれ独立に、炭素数1〜4(より好ましくは1〜3、特に好ましくは1又は2)のアルキル基が好ましい。
中でも、テトラメトキシシラン又はテトラエトキシシランが好ましい。
3官能以下のアルコキシシランとしては特に制限はないが、下記一般式(b)で表されるアルコキシシランが好ましい。
RS2は、炭素数1〜6のアルキル基を表す。
nが2又は3である場合、複数のRS2は、同一であっても異なっていてもよい。
RS3は、炭素数1〜15の有機基を表す。
4−nが2又は3である場合、複数のRS3は、同一であっても異なっていてもよい。
RS3の炭素数が1〜15であることにより、ハードコート層の硬度、及び、ハードコート層とポリマー層との密着性が向上する。
RS3で表される有機基は、酸素、窒素、硫黄などのヘテロ原子を有してもよい。RS3で表される有機基がヘテロ原子を有することにより、ハードコート層とポリマー層との密着性をより向上させることができる。
RS3で表される有機基としては、
置換又は無置換の炭化水素基が好ましく、
置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルケニル基、又は、置換若しくは無置換のアリール基がより好ましい。
RS3で表される有機基は、エポキシ基を含む置換基によって置換された炭化水素基であることがより好ましく、エポキシ基を含む置換基によって置換されたアルキル基であることが更に好ましい。
エポキシ基を含む置換基としては、エポキシ基、グリシジル基、グリシドキシ基、3,4−エポキシシクロヘキシル基、等が挙げられる。
その理由は、RS3で表される有機基がアミノ基を含む場合において、4官能のアルコキシシランと3官能以下のアルコキシシランとを混合して加水分解すると、生成するシラノール同士で脱水縮合が促進され、反応液が不安定となる場合があるためである。
エポキシ基を含む3官能以下のアルコキシシランの具体例としては、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、等が挙げられる。
エポキシ基を含む3官能以下のアルコキシシランの市販品としては、KBE−403(信越化学工業(株)製)等が挙げられる。
エポキシ基を含まない3官能以下のアルコキシシランの市販品としては、KBE−13(信越化学工業(株)製)等が挙げられる。
ハードコート層は、ハードコート層の硬度をより向上させる観点から、無機粒子を少なくとも1種含有することが好ましい。
無機粒子としては、ハードコート層の硬度をより向上させる観点から、金属酸化物粒子及び無機窒化物粒子からなる群から選択される少なくとも1種の無機粒子が好ましい。
無機窒化物粒子としては、窒化ホウ素粒子等が挙げられる。
乾燥粉末状のシリカを用いる場合は、超音波分散機等を用いて水に分散させることで用いることができる。
シリカ粒子は特に限定されないが、具体的には、シーホスターKE−P10などのシーホスターシリーズ((株)日本触媒製)、スノーテックス(登録商標)OZL−35などのスノーテックス(登録商標)シリーズ(日産化学工業(株)製)、等が挙げられる。
無機粒子の数平均粒径が300nm以下であると、表面が平滑なハードコート層が得られる。
一方、無機粒子の数平均粒径は、5nm以上であることが好ましく、10nm以上であることがより好ましい。
無機粒子の数平均粒径が5nm以上であると、ハードコート層の硬度をより向上させることができる。
シロキサン樹脂と無機粒子の合計量は、ハードコート層の固形分量に対し、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることが特に好ましい。
ハードコート層は、硬化剤として金属錯体を含むことが好ましい。
金属錯体としては、アルミニウム、マグネシウム、マンガン、チタン、銅、コバルト、亜鉛、ハフニウム及びジルコニウムからなる群から選択される少なくとも1種の金属元素を含む金属錯体が好ましい。
キレート化剤の例としては、アセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、ジベンゾイルメタンなどのβ−ジケトン;アセト酢酸エチル、ベンゾイル酢酸エチルなどのβ−ケト酸エステル;などを用いることができる。
金属錯体としては、アルミニウムキレート錯体が好ましい。
エチルアセトアセテートマグネシウムモノイソプロピレート、マグネシウムビス(エチルアセトアセテート)、アルキルアセトアセテートマグネシウムモノイソプロピレート、マグネシウムビス(アセチルアセトネート)等のマグネシウムキレート錯体;
ジルコニウムテトラアセチルアセトナート、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトナート、ジルコニウムアセチルアセトナートビス(エチルアセトアセテート)等のジルコニウムキレート錯体;
マンガンアセチルアセトナート等のマンガンキレート錯体;
コバルトアセチルアセトナート等のコバルトキレート錯体;
銅アセチルアセトナート等の銅キレート錯体;
チタンアセチルアセトナート、チタンオキシアセチルアセトナート等のチタンキレート錯体;
等が挙げられる。
これらのうち、好ましくは、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、マグネシウムビス(アセチルアセトネート)、マグネシウムビス(エチルアセトアセテート)、又はジルコニウムテトラアセチルアセトナートである。保存安定性、入手容易さを考慮すると、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、又はアルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)が特に好ましい。
金属錯体を上記下限値以上用いることにより、シラノールの脱水縮合の反応速度を適切な速度とすることができ、厚さの均一性に優れ、アルカリ耐性の高いハードコート層とすることができる。
ハードコート層は、上述した成分以外のその他の成分を含有してもよい。
例えば、ハードコート層は、界面活性剤を少なくとも1種含有していてもよい。
これにより、ハードコート層の表面の滑り性が向上し、ハードコート層表面の摩擦が軽減される。
界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用できる。
界面活性剤の含有量は、ハードコート層の固形分量に対して、好ましくは0.001質量%〜10質量%であり、より好ましくは0.01質量%〜5質量%であり、さらに好ましくは0.1質量%〜1質量%である。
pH調整剤としては、硝酸、シュウ酸、酢酸、蟻酸、塩酸などの酸、及び、アンモニア、トリエチルアミン、エチレンジアミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリが挙げられる。
ハードコートの厚さが0.1μm以上であると、ハードコート層表面の硬度の面で有利である。
ハードコート層の厚さが5μm以下であると、第一の積層体の透明性及び取り扱い性がより向上する。
ハードコート層の形成方法は、特に制限されない。
ハードコート層の形成方法としては、例えば、溶媒及びアルコキシシランの加水分解物を含有するハードコート層形成用塗布液を、ポリマー層上に塗布し、乾燥させることにより、アルコキシシランの加水分解縮合物であるシロキサン樹脂を含有するハードコート層を形成する方法が挙げられる。
ハードコート層形成用塗布液における溶媒、並びに、ハードコート層形成用塗布液の塗布方法及び乾燥方法については、上述したポリマー層形成用塗布液における溶媒、並びに、ポリマー層形成用塗布液の塗布方法及び塗布方法と同様である。
アルコキシシランの加水分解物以外の成分(例えば、無機粒子、金属錯体、界面活性剤、シリコーン粒子(例えば信越化学工業(株)製のシリコーンパウダー)等)を含むハードコート層形成用塗布液を調製する場合には、上記の調製方法において、アルコキシシランの加水分解前、アルコキシシランの加水分解中、及びアルコキシシランの加水分解後の少なくとも1つの段階(好ましくはアルコキシシランの加水分解後の段階)で、上記アルコキシシランの加水分解物以外の成分を添加する。
このハードコート層の形成方法の例では、得られたハードコート層形成用塗布液を塗布し、乾燥させることにより、アルコキシシランの加水分解縮合物であるシロキサン樹脂(及び、必要に応じその他の成分)を含有するハードコート層を形成する。
ハードコート層形成用塗布液の調製時における、4官能のアルコキシシラン及び3官能以下のアルコキシシランの使用量比(質量比)の好ましい範囲は、上述のシロキサン(即ち、アルコキシシランの加水分解縮合物)の質量比〔3官能以下/4官能〕の好ましい範囲と同様である。
上述の無機粒子を含有するハードコート層を形成する場合、ハードコート層形成用塗布液における無機粒子の含有量は、ハードコート層形成用塗布液の固形分量に対し、5質量%〜60質量%であることが好ましく、10質量%〜50質量%であることがより好ましく、20質量%〜50質量%であることが特に好ましい。
上述の金属錯体を含有するハードコート層を形成する場合、ハードコート層形成用塗布液における金属錯体の含有量は、ハードコート層形成用塗布液におけるアルコキシシランの総量に対し、5質量%〜50質量%が好ましく、5質量%〜40質量%がより好ましく、10質量%〜30質量%がさらに好ましい。金属錯体を上記下限値以上用いることにより、シラノールの脱水縮合の反応速度を適切な速度とすることができ、厚さが均一でアルカリ耐性の高いハードコート層を形成することができる。
上述の界面活性剤を含有するハードコート層を形成する場合、ハードコート層形成用塗布液における界面活性剤の含有量は、ハードコートの固形分量に対して、好ましくは0.001質量%〜10質量%であり、より好ましくは0.01質量%〜5質量%であり、さらに好ましくは0.1質量%〜1質量%である。
本開示に係る第一の積層体は、基材のポリマー層側(即ち、基材のオモテ面側)とは反対側(即ち、基材のウラ面側)に、裏面層を備えていてもよい。
裏面層は、例えば、太陽電池モジュールにおける封止材(例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)を含む封止材)との密着用の層として機能する。
裏面層は、バインダーポリマーを含有することが好ましい。
裏面層は、1層のみであっても2層以上であってもよい。
以下、第一の積層体に、必要に応じて備えられる第3層及び第4層について説明する。
第3層は、バインダーポリマーを含有することが好ましい。
第3層に含有され得るバインダーポリマーとしては、ポリマー層におけるバインダーポリマーと同様のものが挙げられる。
第3層に含有され得るバインダーポリマーとしては、例えば太陽電池モジュールに適用した場合における封止材との密着性の観点から、アクリル樹脂またはスチレン骨格を含むアクリル樹脂がより好ましい。
スチレン骨格を含むアクリル樹脂の分散液の市販品としては、例えば、AS−563A(ダイセルファインケム(株)製)、等が挙げられる。
第3層に含有され得る紫外線吸収性化合物としては、ポリマー層の紫外線吸収性化合物と同様のものが挙げられる。
架橋剤及び架橋触媒についても、ポリマー層における架橋剤及び架橋触媒と同様のものが挙げられる。
その他、第3層に含有され得る成分としては、ポリマー層の成分と同様の成分が挙げられる。
また、第3層の厚さは、0.5μm以上が好ましく、0.7μm以上がより好ましい。また、第3層の厚さは、7.0μm以下であることが好ましい。
第3層の形成方法としては、例えば、溶媒及び上述した第3層の成分(固形分)を含有する第3層形成用塗布液を、基材のウラ面上に塗布し、乾燥させる方法が挙げられる。
第3層形成用塗布液における溶媒及び塗布方法については、上述したポリマー層形成用塗布液における溶媒及び塗布方法と同様である。
本開示の第一の積層体は、上記第3層上に、第4層(例えば、上述の第4層14)を備えていてもよい。
第4層は、太陽電池モジュールの封止材と直接接する層、即ち、太陽電池モジュールの封止材に対する易接着層として機能する層である。
第4層に含有され得るバインダーポリマーとしては、ポリマー層のバインダーポリマーと同様のものが挙げられる。
第4層におけるバインダーポリマーとしては、封止材との密着力の観点から、ポリオレフィン、アクリル樹脂、ポリエステル、及びポリウレタンからなる群から選択される少なくとも1種のポリマーが好ましい。
第4層におけるバインダーポリマーは、封止材との密着力の観点から、少なくともポリオレフィンを含むことが好ましく、ポリオレフィンであることがより好ましい。
ポリオレフィンを含有する第4層を形成する場合、ポリオレフィンの分散物の市販品を用いてもよい。
ポリオレフィンの分散物の市販品としては、例えば、アローベース(登録商標)SE−1013N、SD−1010、TC−4010、TD−4010(ともにユニチカ(株)製)、ハイテックS3148、S3121、S8512(ともに東邦化学(株)製)、ケミパール(登録商標)S−120、S−75N、V100、EV210H(ともに三井化学(株)製)等が挙げられる。
その中でも、低密度ポリエチレン、アクリル酸エステル、無水マレイン酸の三元共重合体である、アローベース(登録商標)SE−1013N、ユニチカ(株)製を用いることが、密着性を向上させる上で好ましい。
架橋剤及び架橋触媒については、ポリマー層における架橋剤及び架橋触媒と同様のものが挙げられる。
その他、第4層に含有され得る成分としては、ポリマー層の成分と同様の成分が挙げられる。
帯電防止剤としては、ノニオン系界面活性剤等の界面活性剤、有機系導電性材料などが挙げられる。
第4層が含み得る帯電防止剤に用いられる界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤などが好ましく、中でもノニオン系界面活性剤が好ましく、エチレングリコール鎖(ポリオキシエチレン鎖;−(CH2−CH2−O)n−)を有し且つ炭素−炭素三重結合(アルキン結合)を有さないノニオン系界面活性剤が好ましく挙げられる。さらに、エチレングリコール鎖が7〜30であるものが特に好ましい。
より具体的には、ヘキサエチレングリコールモノドデシルエーテル、3,6,9,12,15−ペンタオキサヘキサデカン−1−オール、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンメチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンナフチルエーテル、ポリオキシエチレンメチルナフチルエーテル等が挙げられるが、これらに限定されない。
帯電防止剤としての界面活性剤の含有量は、第4層の固形分量に対し、2.5質量%〜40質量%であることが好ましく、より好ましくは5.0質量%〜35質量%であり、さらに好ましくは10質量%〜30質量%である。
この含有量の範囲であると、部分放電電圧の低下が抑制され、且つ、封止材との密着性が良好に維持される。
第4層の形成方法としては、例えば、溶媒及び上述した第4層の成分(固形分)を含有する第4層形成用塗布液を、第3層上に塗布し、乾燥させる方法が挙げられる。
第4層形成用塗布液における溶媒及び塗布方法については、上述したポリマー層形成用塗布液における溶媒及び塗布方法と同様である。
次に、本開示に係る第一の積層体における基材(例えば、上述の基材フィルム10)の好ましい態様について説明する。
基材しては、透明性を有する材質を適宜選択することができる。
基材の少なくとも一方の面には、後述する下塗り層が設けられていてもよい。
基材としては、フィルム状の基材(「基材フィルム」ともいう)が好ましい。
ポリマーとしては、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、又はポリフッ化ビニルなどのフッ素系ポリマー等が挙げられる。中でも、コスト、機械強度及び透明性の点から、ポリエステルが好ましい。
ポリエステルとしては、例えば、芳香族二塩基酸又はそのエステル形成性誘導体とジオール又はそのエステル形成性誘導体とから合成される線状飽和ポリエステルが挙げられる。線状飽和ポリエステルの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート)、ポリエチレン−2,6−ナフタレートなどが挙げられる。このうち、力学的物性やコストのバランスの点で、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレン−2,6−ナフタレート、ポリ(1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート)が特に好ましい。
基材を製造する方法は特に限定されない。
例えば、特開2016−195165号公報に記載の基材フィルムの製造方法が挙げられる。
上述のとおり、基材のオモテ面(ポリマー層が形成される面)及びウラ面(任意の裏面層が形成される面)の少なくとも一方には、下塗り層が設けられていてもよい。
下塗り層に含有され得るバインダーポリマーは、特に限定されない。
下塗り層に含有され得るバインダーポリマーとして、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリオレフィン、シリコーンなどが挙げられる。
下塗り層は、アクリル樹脂を含むことが好ましい。
アクリル樹脂としては、上述した第3層に含有され得るアクリル樹脂と同様のものが挙げられる。
下塗り層に含まれるバインダーポリマー中に占めるアクリル樹脂含有比率が50質量%以上であることがより好ましい。
バインダーポリマーの50質量%以上がアクリル樹脂であると、下塗り層の弾性率を0.7GPa以上に調整しやすく、太陽電池用フロントシートとした場合の凝集破壊耐性がより向上する。
架橋剤に由来する構造及び架橋触媒については、ポリマー層の記載を適宜参照できる。
また、下塗り層の厚さは、1μm以下であることが好ましく、0.8μm以下であることがより好ましく、0.7μm以下であることが更に好ましい。
下塗り層形成用塗布液における溶媒及び塗布方法については、上述したポリマー層形成用塗布液における溶媒及び塗布方法と同様である。
また、下塗り層は、上記下塗り層形成用塗布液を用い、インラインコート法により形成されてもよい。
インラインコート法は、製造された基材を巻き取る前の段階で下塗り層形成用塗布液を塗布する方法である点で、製造された基材を巻き取ってから別途塗布を行うオフラインコート法と区別される。
インラインコート法により下塗り層を形成する態様として、第1方向に延伸されたフィルムの一方の面に、下塗り層形成用塗布液を塗布し、下塗り層形成用塗布液が塗布されたフィルムを、フィルム表面に沿って第1方向と直交する第2方向に延伸することにより、下塗り層付き基材を製造する態様が好適である(後述の実施例参照)。
また、本開示に係る第一の積層体は、波長400nm〜波長1200nmにおける光の透過率が、80%以上であることが好ましく、83%以上であることがより好ましく、85%以上であることが更に好ましい。上記透過率は、分光光度計V670(日本分光社製)を用いて測定される。
以下、本開示に係る第二の積層体について説明する。
第二の積層体は、基材の少なくとも一方の面に、バインダーポリマーを含むポリマー層と、上記ポリマー層の面上に配置され、シロキサン樹脂を含有するハードコート層と、を備え、25℃において、波長300nm〜400nmの強度が90mW/cm2のメタルハライドランプを500時間照射した後に上記ハードコート層の割れがなく、JISK5600−5−6に記載の方法でクロスカット密着試験を行った結果、剥離箇所の面積が20%以内である。
第二の積層体におけるポリマー層は、バインダーポリマーを含有すること以外は特に限定されない。
また、ポリマー層におけるバインダーポリマーとしては、上述の第一の積層体におけるポリマー層に含まれるバインダーポリマーと同義であり、好ましい態様も同様である。
その他、第二の積層体におけるポリマー層は、上述の第一の積層体におけるポリマー層と同様のポリマー層であることが好ましい。
第二の積層体におけるポリマー層は、シロキサン樹脂を含有すること以外は特に限定されない。
シロキサン樹脂としては、上述の第一の積層体におけるシロキサン樹脂と同義であり、好ましい態様も同様である。
その他、第二の積層体におけるハードコート層は、上述の第一の積層体におけるハードコート層と同様のハードコート層であることが好ましい。
第二の積層体における基材は、第一の積層体における基材と同義であり、好ましい態様も同様である。
第二の積層体は、その他の層として、第3層、第4層、下塗り層等を有していてもよい。これらの層は上述の第一の積層体におけるこれらの層と同義であり、好ましい態様も同様である。
本開示に係る第二の積層体は、波長300nm〜400nmの強度が90mW/cm2のメタルハライドランプを500時間照射した後に上記ハードコート層の割れがない。
ここで、ハードコート層の割れがないとは、濁度計(NDH5000、日本電色工業(株)製)を用いてJIS K7136に基づき測定された第二の積層体のヘイズ値が、5.0以上であることをいう。
本開示に係る第二の積層体は、JISK5600−5−6に記載の方法でクロスカット密着試験を行った結果、剥離箇所の面積が20%以内である。
具体的には、第二の積層体の、ハードコート層側の表面に、カッターを用いて1mm間隔で縦横それぞれ11本ずつの傷をつけ、100マスのマス目を形成する。この上にセロハン粘着テープ(セロテープ(登録商標)No.405、24mm幅、ニチバン(株)製)を貼って、垂直(90°)方向にすばやく引っ張って剥離する際の、剥離箇所の面積が20%以内であることをいう。
本開示に係る積層体の好ましい製造方法は、
基材を準備する工程と、
バインダーポリマーと、オキサゾリン構造を有する化合物を含むポリマー層形成用塗布液を準備する工程と、
3官能アルコキシシランの加水分解物及び4官能アルコキシシランの加水分解物を含有するハードコート層形成用塗布液を準備する工程と、
基材の片方の面上に、ポリマー層形成用塗布液を塗布し、乾燥させてポリマー層を形成する工程と、
ポリマー層の面上に、ハードコート層形成用塗布液を塗布し、乾燥させることにより、上記式S1により表される構成単位、及び、上記式S2により表される構成単位を含むシロキサン樹脂を含有するハードコート層を形成する工程と、
を含む。
かかる好ましい製造方法によれば、上述した本開示に係る太陽電池用保護シート、特に太陽電池用フロントシートを製造しやすい。
基材を製造する方法の好ましい態様は上述のとおりである。
基材を製造する工程は、下塗り層を形成するための下塗り層形成用組成物を製造する段階、及び、下塗り層付き基材を製造する段階を含んでいてもよい。
特に、オキサゾリン構造を有する化合物の含有量が、上記ポリマー層形成用塗布液の固形分量に対し、12質量%〜70質量%であることが好ましい。
また、ポリマー層形成用塗布液を塗布し、乾燥させてポリマー層を形成する工程の好ましい態様も上述のとおりである。
また、ハードコート層形成用塗布液を塗布し、乾燥させてハードコート層を形成する工程の好ましい態様も上述のとおりである。
本開示に係る太陽電池モジュール(例えば、上述の太陽電池モジュール100)は、
太陽電池素子(例えば、上述の太陽電池素子32)及び太陽電池素子を封止する封止材(例えば、上述の封止材34)を含む素子構造部(例えば、上述の素子構造部36)と、
素子構造部に対して太陽光(例えば、上述の太陽光50)が入射される側に配置された、上述の本開示に係る積層体(例えば、上述の太陽電池用フロントシート20)と、
素子構造部に対して太陽光が入射される側とは反対側に配置された太陽電池用バックシート(例えば、上述の太陽電池用バックシート40)と、
を備える。
以下、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
下記組成のハードコート層形成用塗布液A〜Hを調製した。
<<組成>>
・3官能アルコキシシラン(KBE−403(3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン)、信越化学工業(株)製)
… 8.5部
・4官能アルコキシシラン(KBE−04(テトラエトキシシラン)、信越化学工業(株)製)
… 2.6部
・酢酸水溶液((株)ダイセル製、工業用酢酸)
… 0.2部
・金属錯体溶液(アルミキレートD、川研ファインケミカル製、76質量%イソプロピルアルコール(IPA)溶液)
… 2.5部
・無機粒子の水分散液(スノーテックス(登録商標)OZL−35、平均粒子径100nm、日産化学工業(株)製、固形分35.5質量%)
… 24.5部
・界面活性剤の水希釈液(ラピゾール(登録商標)A−90、日油(株)製、固形分1質量%、アニオン系界面活性剤)
… 3.3部
・界面活性剤の水希釈液(ナロアクティー(登録商標)CL−95、三洋化成工業(株)製、固形分1質量%、ノニオン系界面活性剤)
… 2.3部
・水
… 合計で100部となる残量
尚、式S1により表される構成単位中のSi原子モル量は、式S2により表される構成単位中のSi原子のモル量に対し、2.4倍であった。
酢酸水溶液にKBE−403を添加して十分に加水分解した後、KBE−04を添加して十分に加水分解させ、これらのアルコキシシラン(KBE−403及びKBE−04)の加水分解物を含む混合液を得た。次いで、この混合液に、アルミキレートD、スノーテックス(登録商標)OZL−35、界面活性剤(ラピゾール(登録商標)A−90)、界面活性剤(ナロアクティー(登録商標)CL−95)、及び水を添加することにより、ハードコート層形成用塗布液Aを得た。
3官能アルコキシシラン(KBE−403(3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン)、信越化学工業(株)製)の添加量と、4官能アルコキシシラン(KBE−04(テトラエトキシシラン)信越化学工業(株)製)の添加量を、それぞれ4.2部、6.9部にしたこと以外は、ハードコート層形成用塗布液Aの作製方法と同様にして、ハードコート層塗布液Bを得た。
尚、式S1により表される構成単位中のSi原子モル量は、式S2により表される構成単位中のSi原子のモル量に対し、0.5倍であった。
3官能アルコキシシラン(KBE−403(3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン)、信越化学工業(株)製)の添加量と、4官能アルコキシシラン(KBE−04(テトラエトキシシラン)信越化学工業(株)製)の添加量を、それぞれ6.5部、4.6部にしたこと以外は、ハードコート層形成用塗布液Aの作製方法と同様にして、ハードコート層塗布液Cを得た。
尚、式S1により表される構成単位中のSi原子モル量は、式S2により表される構成単位中のSi原子のモル量に対し、1.0倍であった。
3官能アルコキシシラン(KBE−403(3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン)、信越化学工業(株)製)の添加量と、4官能アルコキシシラン(KBE−04(テトラエトキシシラン)信越化学工業(株)製)の添加量を、それぞれ7.4部、3.7部にしたこと以外は、ハードコート層形成用塗布液Aの作製方法と同様にして、ハードコート層塗布液Dを得た。
尚、式S1により表される構成単位中のSi原子モル量は、式S2により表される構成単位中のSi原子のモル量に対し、1.5倍であった。
3官能アルコキシシラン(KBE−403(3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン)、信越化学工業(株)製)の添加量と、4官能アルコキシシラン(KBE−04(テトラエトキシシラン)信越化学工業(株)製)の添加量を、それぞれ9.5部、1.6部にしたこと以外は、ハードコート層形成用塗布液Aの作製方法と同様にして、ハードコート層塗布液Eを得た。
尚、式S1により表される構成単位中のSi原子モル量は、式S2により表される構成単位中のSi原子のモル量に対し、4.5倍であった。
3官能アルコキシシラン(KBE−403(3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン)、信越化学工業(株)製)の添加量と、4官能アルコキシシラン(KBE−04(テトラエトキシシラン)信越化学工業(株)製)の添加量を、それぞれ10.1部、1.0部にしたこと以外は、ハードコート層形成用塗布液Aの作製方法と同様にして、ハードコート層塗布液Fを得た。
尚、式S1により表される構成単位中のSi原子モル量は、式S2により表される構成単位中のSi原子のモル量に対し、7.5倍であった。
3官能アルコキシシラン(KBE−403(3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン)、信越化学工業(株)製)の添加量と、四官能アルコキシシラン(KBE−04(テトラエトキシシラン)信越化学工業(株)製)の添加量を、それぞれ10.6部、0.5部にしたこと以外は、ハードコート層形成用塗布液Aの作製方法と同様にして、ハードコート層塗布液Gを得た。
尚、式S1により表される構成単位中のSi原子モル量は、式S2により表される構成単位中のSi原子のモル量に対し、15.9倍であった。
<<組成>>
・シロキサン含有アクリル樹脂の水分散液(セラネート(登録商標)WSA1070、DIC(株)製、固形分:38質量%)(表1中では、「WSA1070」と略称する)
… 固形分として60部
・オキサゾリン系架橋剤の水希釈液(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分25質量%)(表1中では、「WS−700」と略称する)
… 固形分として40部
・フッ素系界面活性剤の水希釈液〔ナトリウム=ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル)=2−スルホナイトオキシスクシナート、富士フイルムファインケミカル(株)製、固形分:2質量%〕
… 1.1部
・水
… 合計で100部となる残量
<積層体の作製>
本実施例では、ハードコート層(第2層)/ポリマー層(第1層)/基材/下塗り層/第3層/第4層で表される積層構造を有する積層体を作製した。
以下のようにして、基材フィルムのウラ面に下塗り層が設けられた構造の下塗り層付き基材フィルムを作製した。
高純度テレフタル酸(三井化学(株)製)100kgとエチレングリコール(日本触媒(株)製)45kgのスラリーとを、予めビス(ヒドロキシエチル)テレフタレート約123kgが仕込まれ、温度250℃、圧力1.2×105Paに保持されたエステル化反応槽に、4時間かけて順次供給し、供給終了後もさらに1時間かけてエステル化反応を行った。その後、得られたエステル化反応生成物123kgを重縮合反応槽に移送した。
上記で得られたペレットを、40Paに保たれた真空容器中、220℃の温度で30時間保持して、固相重合を行った。
以上のように固相重合を経た後のペレットを、280℃で溶融して金属ドラムの上にキャストし、厚さ約3mmの未延伸のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを作製した。
その後、未延伸のPETフィルムを、90℃で縦方向(MD:Machine Direction)に3.4倍に延伸した。次いで、MDに延伸された1軸延伸PETフィルムの一方の面に、下記組成の下塗り層形成用塗布液を塗布量が5.1mL/m2となるように、MD延伸後、横方向(TD:Transverse Direction)延伸前にインラインコート法にて塗布を行った。
下塗り層形成用塗布液が塗布されたPETフィルムをTD延伸し、厚さが0.1μm、弾性率が1.5GPaの下塗り層を形成した。なお、TD延伸は、温度105℃、延伸倍率4.5倍の条件で行った。
下塗り層が形成されたPETフィルムに対し、膜面190℃で15秒間の熱固定処理を行い、次いで、190℃で、MD緩和率5%、TD緩和率11%にて、MD方向及びTD方向に熱緩和処理を行うことにより、下塗り層付きの厚さ250μmの2軸延伸PETフィルム(下塗り層付き基材フィルム)を得た。
・アクリル樹脂水分散液 … 21.9部
〔AS−563A、ダイセルファインケム(株)製、固形分:28質量%のスチレン骨格を有するラテックス〕
・オキサゾリン系架橋剤の水希釈液 … 4.9部
〔エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分:25質量%〕
・フッ素系界面活性剤の水希釈液 … 0.1部
〔ナトリウム=ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル)=2−スルホナイトオキシスクシナート、富士フイルムファインケミカル(株)製、固形分:2質量%〕
・蒸留水 … 合計で100部となる残量
上記で得られた下塗り層付き基材フィルムの下塗り層の表面に、下記組成の第3層形成用塗布液を塗布し、次いで170℃で2分間乾燥させることにより、厚さ4.7μmの第3層を形成した。
・紫外線吸収剤(トリアジン化合物)とアクリル樹脂との複合粒子の水分散液(Tinuvin(登録商標)479−DW、BASF社製、固形分40質量%)
… 3.5部
・バインダーポリマーとしてのアクリル樹脂の水分散液(AS−563A、ダイセルファインケム(株)製、固形分28質量%のスチレン骨格を有するラテックス)
… 52.1部
・オレフィンポリマーの水分散液(アローベース(登録商標)SE−1013N、ユニチカ(株)製、固形分20.2質量%)
… 8.0部
・オキサゾリン系架橋剤の水希釈液(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分25質量%)
… 16.2部
・架橋触媒の水希釈液(第二リン酸アンモニウム水溶液、固形分35質量%)
… 1.3部
・フッ素系界面活性剤の水希釈液
〔ナトリウム=ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル)=2−スルホナイトオキシスクシナート、富士フイルムファインケミカル(株)製、固形分:2質量%〕
… 0.5部
・水
… 合計で100部となる残量
次に、第3層の表面に、下記組成の第4層形成用塗布液を塗布し、乾燥させることにより、厚さ0.5μmの第4層を形成した。
・ポリオレフィン樹脂水分散液(アローベース(登録商標)SE−1013N、ユニチカ(株)製、固形分20質量%)
… 17.5部
・オキサゾリン系架橋剤の水希釈液(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分25質量%)
… 3.5部
・ノニオン系界面活性剤の水希釈液(EMALEX(登録商標)110、日本エマルジョン(株)製、固形分10質量%)
… 4.3部
・水
… 合計で100部となる残量
次に、上記基材フィルムのオモテ面に、下記組成のポリマー層形成用塗布液を、固形分の塗布量が7.0g/m2となるよう塗布し、170℃で2分間乾燥させることにより、厚さ7.0μmのポリマー層を形成した。
・シロキサン含有アクリル樹脂の水分散液(セラネート(登録商標)WSA1070、DIC(株)製、固形分:38質量%)(表1中では、「WSA1070」と略称する)
… 固形分として60部
・オキサゾリン系架橋剤の水希釈液(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分25質量%)(表1中では、「WS−700」と略称する)
… 固形分として40部
・フッ素系界面活性剤の水希釈液〔ナトリウム=ビス(3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル)=2−スルホナイトオキシスクシナート、富士フイルムファインケミカル(株)製、固形分:2質量%〕
… 1.1部
・水
… 合計で100部となる残量
Tinuvin(登録商標)479−DWの固形分である、トリアジン化合物とアクリル樹脂との複合粒子のメジアン径(D50)は、150nm未満である。
次に、上記で調製したハードコート層形成用塗布液Aを、上述のポリマー層の表面に塗布し、170℃にて2分間乾燥させることにより、厚さ1μmのハードコート層(第2層)を形成した。詳細には、上記乾燥により、アルコキシシラン(KBE−403及びKBE−04)の加水分解物を縮合させ、上記アルコキシシランの加水分解縮合物であるシロキサン樹脂を含有するハードコート層(第2層)を形成した。
以上により、ハードコート層(第2層)/ポリマー層(第1層)/基材フィルム/下塗り層/第3層/第4層で表される積層構造を有する積層体を得た。
上記で得られた太陽電池用フロントシートにおける、紫外線吸収性化合物濃度の均一性を確認した。ここでいう、紫外線吸収性化合物の濃度の均一性は、ポリマー層の厚さ方向の均一性である。
詳細な操作を以下に示す。
ミクロトームを用い、上記太陽電池用フロントシートのポリマー層を厚さ方向に等間隔で5分割した5枚の薄膜切片を作製した。
次に、上記5枚の薄膜切片について、それぞれ、波長325nmでの透過率を測定した。得られた5つの測定値の中での最大値と最小値との差(絶対値)を求め、下記基準に従って、紫外線吸収性化合物濃度の均一性を確認した。
上記透過率は分光光度計V670(日本分光社製)を用いて測定した。結果は表2の「均一性」欄に記載した。
A: 波長325nmでの透過率の最大値と最小値との差(絶対値)が、最大値の30%以下であり、紫外線吸収性化合物濃度の均一性に優れていた。
B: 最波長325nmでの透過率の大値と最小値との差が、最大値の30%を超えており、紫外線吸収性化合物濃度の均一性に劣っていた。
積層体の、ハードコート層側の表面の鉛筆硬度を、JIS K5600−5−4:1999に基づき測定した。鉛筆としては、三菱鉛筆(株)製のハイユニを使用した。得られた測定結果(鉛筆硬度)を、下記評価基準に従って評価した。評価結果を表2に示す。尚、鉛筆硬度の許容範囲はB以上であり、F以上であることが好ましい。
AA: ハードコート層表面の鉛筆硬度が「H」〜「2H」であった。
A: ハードコート層表面の鉛筆硬度が「F」であった。
B: ハードコート層表面の鉛筆硬度が「HB」であった。
C: ハードコート層表面の鉛筆硬度が「B」であった。
D: ハードコート層表面の鉛筆硬度が「2B」以下であった。
積層体に、25℃において、波長300nm〜400nmの強度が90mW/cm2のメタルハライドランプを500時間照射した後のヘイズ値を元に、UV後の割れの評価を行った。具体的には、25℃、相対湿度60%の環境下、濁度計(NDH5000、日本電色工業)を用いて、JIS K7136に基づき、測定した。得られたヘイズ値を、下記の評価基準に従って評価し、表2に記載した。尚、ヘイズ値の許容範囲は5.0未満であり、4.0未満であることが好ましい。
A:ヘイズ値が3.0未満
B:ヘイズ値が3.0以上4.0未満
C:ヘイズ値が4.0以上5.0未満
D:ヘイズ値が5.0以上
積層体における密着性の評価は、クロスカットテープ密着試験で評価した。
積層体の、ハードコート層側の表面に、カッターを用いて1mm間隔で縦横それぞれ11本ずつの傷をつけ、100マスのマス目を形成した。この上にセロハン粘着テープ(セロテープ(登録商標)No.405、24mm幅、ニチバン(株)製)を貼って、垂直(90°)方向にすばやく引っ張って剥離した。このとき、剥離したマス目の総面積によって、積層体の密着性を、下記の評価基準に従って評価した。評価結果は表2に記載した。密着の許容範囲はC以上であり、B以上であることが好ましい。
AAA:剥離面積が3%以内
AA:剥離面積が3%より大きく、剥離面積が5%以内
A:剥離面積が5%より大きく、10%以内
B:剥離面積が10%より大きく、20%以内
C:剥離面積が20%より大きく、40%以内
D:剥離面積が40%より大きい
積層体に、63℃50%Rhにおいて、波長300nm〜400nmの強度が90mW/cm2のメタルハライドランプを500時間照射した後に、上述の密着性の評価と同様の評価試験を行い、紫外線照射後の密着性を評価した。評価基準は、上記と同様である。
ハードコート層形成用塗布液、ハードコート層の厚さ、ポリマー層形成用塗布液の組成を表2に記載のように変更した以外は、実施例1と同様に各項目の評価を行った。
表2中、添加量の欄の記載は、各塗布液の固形分量に対する各成分の固形分量を意味する。
表2中、「組成」の欄の記載は、上述のハードコート層形成用塗布液A〜Hのいずれの塗布液を使用したかを示し、表2中の無機粒子の欄に記載がある例については、上記ハードコート層形成用塗布液A〜Hの塗布液に、更に記載された無機粒子を、表に記載の添加量で添加したことを示す。
・OZL−35 … シリカ粒子(スノーテックス(登録商標)OZL−35、平均粒子径100nm、日産化学工業(株)製、固形分35.5質量%)
・WS−300 … オキサゾリン構造を有する化合物(エポクロス(登録商標)WS−300、日本触媒(株)製、固形分25質量%)
・WS−500 … オキサゾリン構造を有する化合物(エポクロス(登録商標)WS−500、日本触媒(株)製、固形分25質量%)
・APM … メラミン/ホルムアルデヒド系樹脂(ベッカミンAPM、DIC(株)製、固形分78%〜82%)
・DZ−22E … 多官能アジリジン化合物(ケミタイト(登録商標)DZ−22E、日本触媒(株)製、固形分29.0%〜33.0%)
・SE1013N … ポリオレフィン(PO)の分散液(アローベース(登録商標)、ユニチカ(株)製、固形分20質量%)
・AS563A … アクリル樹脂(バインダーポリマーとしてのアクリル樹脂)の分散液(AS−563A、ダイセルファインケム(株)製、固形分28質量%)
・PS002 … スチレンアクリル樹脂の分散液(ボンロン(登録商標)、三井化学(株)製、固形分43%〜47%)
・T479DW … 紫外線吸収剤(トリアジン化合物)とアクリル樹脂との複合粒子(Tinuvin(登録商標)479、BASF社製、固形分40質量%)
・UVA204W … 紫外線吸収剤(ベンゾトリアゾール化合物)とアクリル樹脂との複合粒子の水分散液(ニューコート(登録商標)UVA204W、新中村化学工業(株)製)
ハードコート層形成用塗布液及びハードコート層の厚さを表3に記載のように変更し、ポリマー層(第1層)をオキサゾリン含有量の異なる2つの層で構成した以外は、実施例1と同様に各項目の評価を行った。
ポリマー層のうち、上層(ハードコート層側の層)に当たる層を第1層(上層)、下層(基材側の層)に当たる層を第1層(下層)と記載した。第1層(上層)形成用塗布液及び第1層(下層)形成用塗布液については、オキサゾリン構造を有する化合物、バインダーポリマー及び紫外線吸収性化合物の種類及び添加量を表3又は表4に記載の通りに変更した以外は、実施例1のポリマー層形成用塗布液と同様の組成として調製した。
第1層(上層)形成用塗布液及び第1層(下層)形成用塗布液の塗布量は、乾燥後の各層の厚さが表3又は表4中に記載の各層の厚さとなる量とした。
表3及び表4中、添加量の欄の記載は、各塗布液の固形分量に対する各成分の固形分量を意味する。
表3及び表4中、「組成」の欄の記載は、上述のハードコート層形成用塗布液A〜Hのいずれの塗布液を使用したかを示し、表2中の無機粒子の欄に記載がある例については、上記ハードコート層形成用塗布液A〜Hの塗布液に、更に記載された無機粒子を、表に記載の添加量で添加したことを示す。
また、表3及び表4中の略称は、上述の表2中の略称と同様である。
さらに、実施例35に記載の積層体を、太陽電池用フロントシートとして太陽電池モジュールを作製したところ、ハードコート層の硬度に優れ、ハードコート層の割れが抑制された太陽電池モジュールが得られた。
上記太陽電池モジュールは、紫外線照射(波長300nm〜400nmの強度が90mW/cm2のメタルハライドランプを500時間照射)後においても、優れた発電効率を有していた。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び、技術規格は、個々の文献、特許出願、及び、技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
11 ポリマー層(第1層)
12 ハードコート層(第2層)
13 第3層
14 第4層
20 太陽電池用フロントシート
32 太陽電池素子
34 封止材
36 素子構造部
40 太陽電池用バックシート
50 太陽光
Claims (16)
- 基材の一方の面に、オキサゾリン構造を有する化合物を含むポリマー層と、シロキサン樹脂を含有するハードコート層とを有し、
前記シロキサン樹脂が、下記式S1により表される構成単位、及び、下記式S2により表される構成単位を含む
積層体。
[*−SiO3/2] 式S1
[SiO4/2] 式S2
式S1中、*は他の構造との結合部位を表す。ただし、上記結合部位において、式S1中のSi原子が、O原子と直接結合することはない。 - 前記ポリマー層に含まれるオキサゾリン構造及びオキサゾリン構造由来の構造の合計量が、ポリマー層の全質量に対し、3.7質量%〜22.1質量%である、請求項1に記載の積層体。
- 前記ポリマー層がバインダーポリマーを含み、前記バインダーポリマーが、ポリマー層形成用塗布液に分散した樹脂粒子である、請求項2に記載の積層体。
- 前記シロキサン樹脂における、式S1により表される構成単位中のSi原子モル量が、式S2により表される構成単位中のSi原子のモル量に対し、1.0〜7.5倍である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記シロキサン樹脂における、式S1により表される構成単位中のSi原子モル量が、式S2により表される構成単位中のSi原子のモル量に対し、1.5倍〜4.5倍である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記ポリマー層が、紫外線吸収性化合物を含む、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記紫外線吸収性化合物が、トリアジン構造を有する化合物を含む、請求項6に記載の積層体。
- 前記紫外線吸収性化合物が、アクリル樹脂と、紫外線吸収剤と、を含む複合粒子である、請求項6又は請求項7に記載の積層体。
- 前記ポリマー層を厚さ方向に等間隔に5分割した5枚の薄膜切片を作製し、5枚の薄膜切片の各々について波長325nmでの透過率を測定した場合の5つの測定値において、最大値と最小値との差が、最大値の30%以下である、請求項6〜請求項8のいずれか一項に記載の積層体。
- 前記ハードコート層が、シリカ粒子を含む、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記ハードコート層の厚さが、0.1μm以上5μm以下である、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記基材が、ポリエステルである、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記積層体が、太陽電池用保護シートである、請求項1〜請求項12のいずれか一項に記載の積層体。
- 太陽電池素子及び前記太陽電池素子を封止する封止材を含む素子構造部と、
前記素子構造部に対して太陽光が入射される側に配置された請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の積層体と、
前記素子構造部に対して太陽光が入射される側とは反対側に配置された太陽電池用バックシートと、
を備える
太陽電池モジュール。 - 基材を準備する工程と、
バインダーポリマーと、オキサゾリン構造を有する化合物を含むポリマー層形成用塗布液を準備する工程と、
3官能アルコキシシランの加水分解物及び4官能アルコキシシランの加水分解物を含有するハードコート層形成用塗布液を準備する工程と、
基材の片方の面上に、ポリマー層形成用塗布液を塗布し、乾燥させてポリマー層を形成する工程と、
ポリマー層の面上に、ハードコート層形成用塗布液を塗布し、乾燥させることにより、下記式S1により表される構成単位、及び、下記式S2により表される構成単位を含むシロキサン構造を含有するハードコート層を形成する工程と、を含む
積層体の製造方法。
[*−SiO3/2] 式S1
[SiO4/2] 式S2
式S1中、*は他の構造との結合部位を表す。ただし、上記結合部位において、式S1中のSi原子が、O原子と直接結合することはない。 - 前記ポリマー層に含まれるオキサゾリン構造及びオキサゾリン構造由来の構造の合計量が、ポリマー層の全質量に対し、3.7質量%〜22.1質量%である、請求項15に記載の積層体の製造方法。
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