KR101146240B1 - 아크릴 필름 및 이것으로 제조된 아크릴 백시트 - Google Patents

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Abstract

아크릴 필름의 중량에 대하여, 특정한 다단계 아크릴 폴리머 70 중량% 내지 99 중량% 및 아크릴 필름의 중량에 대하여, 안료 1 중량% 내지 20 중량%를 포함하는 아크릴 필름이 제공된다. 아크릴 필름 형성 방법, 아크릴 필름 및 폴리에스테르층을 포함하는 태양전지 어레이용 백시트, 및 백시트 형성 방법도 제공된다.

Description

아크릴 필름 및 이것으로 제조된 아크릴 백시트 {ACRYLIC FILM AND ACRYLIC BACKSHEET PREPARED THEREFROM}
본 발명은 아크릴 필름에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 공중합 단위로서, 제 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량% 및 제 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 80 중량% 내지 100 중량%를 포함하는 제 1 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 10 중량% 내지 75 중량%; 및 공중합 단위로서, 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 50 중량% 내지 100 중량%, 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량% 및 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 120℃를 초과하는 모노머 0 중량% 내지 30 중량%를 포함하는, 제 1 폴리머의 존재하에 생성된 제 2 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 25 중량% 내지 90 중량% 포함하는 다단계 아크릴 폴리머를 아크릴 필름의 중량에 대하여, 70 중량% 내지 99 중량%; 및 필름의 중량에 대하여, 안료 1 중량% 내지 20 중량%를 포함하는 아크릴 필름에 관한 것이다. 본 발명은 또한 아크릴 필름을 형성하는 방법, 아크릴 필름 및 폴리에스테르층을 포함하는 태양전지 어레이용 백시트, 및 백시트를 형성하는 방법에 관한 것이다.
미국 특허공개 제2008/0264484호는 가교성 비결정질 플루오로폴리머를 포함하는 층을 포함하는 태양전지 모듈용 보호 백킹 시트를 개시하고 있다. 대체 폴리머 조성물, 특히 저가 주의 및 용이한 처리를 제공하는 용도에 있어서 충분히 기능적인 재료를 포함하는 층을 포함하는 태양전지 어레이용 백시트가 요구되어 왔다. 본 발명의 아크릴 필름은 용이하게 형성될 수 있으며, 바람직한 태양열 반사율 및 저수축율을 나타내며, 유용한 태양전지 어레이용 백시트로 형성되는 성분으로서 사용될 수 있다.
본 발명의 제 1 측면에 있어서, 공중합 단위로서, 제 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량% 및 제 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 80 중량% 내지 100 중량%를 포함하는 제 1 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 10 중량% 내지 75 중량%; 및 공중합 단위로서, 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 50 중량% 내지 100 중량%, 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량% 및 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 120℃를 초과하는 모노머 0 중량% 내지 30 중량%를 포함하는, 제 1 폴리머의 존재하에 생성된 제 2 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 25 중량% 내지 90 중량% 포함하는 다단계 아크릴 폴리머를 아크릴 필름의 중량에 대하여, 70 중량% 내지 99 중량%; 및 필름의 중량에 대하여, 안료 1 중량% 내지 20 중량%를 포함하는 아크릴 필름이 제공된다.
본 발명의 제 2 측면에 있어서, 공중합 단위로서, 제 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량% 및 제 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 80 중량% 내지 100 중량%를 포함하는 제 1 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 10 중량% 내지 75 중량%를 형성하고; 공중합 단위로서, 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 50 중량% 내지 100 중량%, 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량% 및 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 120℃를 초과하는 모노머 0 중량% 내지 30 중량%를 포함하는 제 2 폴리머를 제 1 폴리머의 존재하에, 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 25 중량% 내지 90 중량% 생성하는 것을 포함하는 다단계 아크릴 폴리머를 아크릴 필름의 중량에 대하여, 70 중량% 내지 99 중량%; 및 필름의 중량에 대하여, 안료 1 중량% 내지 20 중량%를 포함하는 조성물을 형성하고; 상기 조성물로부터 캘린더링 또는 캐스트 필름 형성에 의해 아크릴 필름을 형성하는 것을 포함하는 아크릴 필름 형성 방법이 제공된다.
본 발명의 제 3 측면에 있어서, 공중합 단위로서, 제 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량% 및 제 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 80 중량% 내지 100 중량%를 포함하는 제 1 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 10 중량% 내지 75 중량%; 및 공중합 단위로서, 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 50 중량% 내지 100 중량%, 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량% 및 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 120℃를 초과하는 모노머 0 중량% 내지 30 중량%를 포함하는, 제 1 폴리머의 존재하에 생성된 제 2 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 25 중량% 내지 90 중량% 포함하는 다단계 아크릴 폴리머 및 필름의 중량에 대하여, 안료 1 중량% 내지 20 중량%를 포함하는 필름; 및 필름에 부착된 폴리에스테르층을 포함하는 태양전지 어레이 백시트가 제공된다.
본 발명의 제 4 측면에 있어서, 공중합 단위로서, 제 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량% 및 제 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 80 중량% 내지 100 중량%를 포함하는 제 1 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 10 중량% 내지 75 중량%; 및 공중합 단위로서, 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 50 중량% 내지 100 중량%, 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량% 및 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 120℃를 초과하는 모노머 0 중량% 내지 30 중량%를 포함하는, 제 1 폴리머의 존재하에 생성된 제 2 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 25 중량% 내지 90 중량% 포함하는 다단계 아크릴 폴리머 및 필름의 중량에 대하여, 안료 1 중량% 내지 20 중량%를 포함하는 아크릴 필름 조성물을 형성하고; 상기 조성물로부터 캘린더링 또는 캐스트 필름 형성에 의해 아크릴 필름을 형성하며; 아크릴 필름에 폴리에스테르층을 부착시키는 것을 포함하는 태양전지 어레이 백시트 형성 방법이 제공된다.
본 발명은 필름의 중량에 대하여, 다단계 아크릴 폴리머 70 중량% 내지 99 중량%, 바람직하게는 85 중량% 내지 95 중량%를 포함하는 아크릴 필름에 관한 것이다. 본 명세서에서 "아크릴 폴리머"는 공중합 단위로서, 산, 아크릴산 또는 메타크릴산의 에스테르, 아미드, 및 니트릴 중에서 선택되는 모노머를 폴리머 중량에 대하여, 적어도 70% 포함하는 폴리머를 의미한다. 본 명세서에서 "다단계 아크릴 폴리머"는 2개 이상의 상이한 조성물이 순차적으로 중합되는 에멀젼 중합에 의해 제조된 폴리머를 의미한다.
본 발명의 다단계 아크릴 폴리머는 공중합 단위로서, 제 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 10 중량% 및 제 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 80 중량% 내지 100 중량%, 바람직하게는 90 중량% 내지 100 중량%를 포함하는 제 1 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 10 중량% 내지 75 중량%, 바람직하게는 15 중량% 내지 40 중량%; 및 공중합 단위로서, 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 50 중량% 내지 100 중량%, 바람직하게는 60 중량% 내지 80 중량%, 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 2 중량% 내지 10 중량% 및 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 120℃를 초과하는 모노머 0 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 3 중량% 내지 25 중량%를 포함하는, 제 1 폴리머의 존재하에 생성된 제 2 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 25 중량% 내지 90 중량%, 바람직하게는 60 중량% 내지 85 중량% 포함한다.
특정한 실시형태에 있어서, 다단계 아크릴 폴리머는 4 단계를 포함할 수 있다. 전형적인 4단계 폴리머는 (1) 공중합 단위로서, 단계 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 10 중량% 및 단계 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 80 중량% 내지 100 중량%, 바람직하게는 90 중량% 내지 100 중량%를 포함하는 단계 1 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 10 중량% 내지 35 중량%, 바람직하게는 15 중량% 내지 30 중량%; (2) 공중합 단위로서, 단계 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 50 중량% 내지 90 중량%, 바람직하게는 50 중량% 내지 70 중량% 및 단계 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 0 중량% 내지 50 중량%, 바람직하게는 30 중량% 내지 50 중량%를 포함하는, 단계 1 폴리머의 존재하에 생성된 단계 2 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 10 중량% 내지 35 중량%, 바람직하게는 15 중량% 내지 30 중량%; (3) 공중합 단위로서, 단계 3 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 50 중량% 내지 100 중량%, 바람직하게는 60 중량% 내지 80 중량%, 단계 3 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 2 중량% 내지 10 중량% 및 단계 3 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 120℃를 초과하는 모노머 0 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 3 중량% 내지 25 중량%를 포함하는, 단계 2 폴리머의 존재하에 생성된 단계 3 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 10 중량% 내지 35 중량%, 바람직하게는 15 중량% 내지 30 중량%; 및 (4) 공중합 단위로서, 단계 4 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 50 중량% 내지 100 중량%, 바람직하게는 60 중량% 내지 80 중량%, 단계 4 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 2 중량% 내지 10 중량% 및 단계 4 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 120℃를 초과하는 모노머 0 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 3 중량% 내지 25 중량%를 포함하는, 단계 3 폴리머의 존재하에 생성된 단계 4 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 10 중량% 내지 35 중량%, 바람직하게는 15 중량% 내지 30 중량%를 포함한다.
아크릴 모노머로는 모노머 아크릴산 또는 메타크릴산에스테르를 들 수 있다. 적절한 아크릴레이트 모노머로는 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산 n-부틸, 아크릴산라우릴, 아크릴산2-에틸헥실, 아크릴산사이클로헥실, 아크릴산이소옥틸, 아크릴산옥타데실, 아크릴산노닐, 아크릴산데실, 아크릴산이소보닐, 아크릴산도데실, 아크릴산페닐, 및 아크릴산벤질을 들 수 있다. 적절한 메타크릴레이트 모노머로는 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산 n-부틸, 메타크릴산라우릴, 메타크릴산2-에틸헥실, 메타크릴산사이클로헥실, 메타크릴산이소옥틸, 메타크릴산옥타데실, 메타크릴산노닐, 메타크릴산데실, 메타크릴산이소보닐, 및 메타크릴산도데실을 들 수 있다. 다른 유용한 모노머로는 스티렌, α-메틸스티렌 및 비닐톨루엔: 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴: 비닐 에스테르, 예컨대 아세트산비닐; 및 산무수물, 예컨대 무수 말레산을 들 수 있다.
특정한 실시형태에 있어서, 모든 단계는 독립적으로 단계 폴리머의 중량에 대하여, 공중합 멀티에틸렌성 불포화 모노머 0% 내지 10%, 바람직하게는 0% 내지 5%, 더욱 바람직하게는 0% 내지 2%를 포함한다. 특정한 실시형태에 있어서, 모든 단계는 최종 단계 폴리머 이외에, 공중합 멀티에틸렌성 불포화 모노머 0.1% 내지 5%, 더욱 바람직하게는 0.1% 내지 2%를 포함한다. 특정한 실시형태에 있어서, 최종 단계 폴리머는 독립적으로 공중합 멀티에틸렌성 불포화 모노머를 포함하지 않는다. 멀티에틸렌성 불포화 모노머로는 예를 들면, 알릴 (메트)아크릴레이트, 디알릴 프탈레이트, 1,4-부틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,3-부탄디올 디메타크릴레이트, 트리알릴 시아누레이트, 1,2-에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 및 디비닐 벤젠을 들 수 있다.
특정한 실시형태에 있어서, 모든 단계는 독립적으로 제 1 폴리머의 중량에 대하여, 공중합 모노에틸렌성 불포화 산 모노머 0% 내지 5%, 바람직하게는 0% 내지 1%를 포함한다. 산 모노머로는 카복실산 모노머, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 이타콘산, 푸마르산, 말레산, 모노메틸 이타코네이트, 모노메틸 푸마레이트, 모노부틸 푸마레이트, 및 무수 말레산; 및 황 및 인 함유 산 모노머를 들 수 있다.
호모폴리머의 유리전이온도 ("Tg")는 예를 들면, 문헌 [참조: "Polymer Handbook", edited by J. Brandrup and E.H. Immergut, Interscience Publishers]에서 발견될 수 있다.
다단계 에멀젼 중합 프로세스에서, 조성이 상이한 적어도 2개의 단계는 순차적으로 형성된다. 이러한 수성 다단계 에멀젼 폴리머를 제조하는데 사용되는 중합 기술은 예를 들면, 미국 특허 제3,562,235호; 제4,141,935호; 제4,325,856호; 제4,654,397호; 및 제4,814,373호에 개시된 바와 같이, 당해 기술분야에 주지되어 있다. 통상적인 계면활성로서, 예를 들면, 음이온성 및/또는 비이온성 유화제, 예를 들면, 알칼리 금속 또는 암모늄 알킬 설페이트, 알킬설폰산, 지방산, 및 옥시에틸화된 알킬 페놀이 사용될 수 있다. 사용된 계면활성제의 양은 통상 전체 모노머의 중량에 대하여, 0.1 중량% 내지 6 중량%이다. 열 또는 산화환원 개시 프로세스가 사용될 수 있다. 통상적인 자유 라디칼 개시제로서, 예를 들면 과산화수소, t-부틸 하이드로퍼옥사이드, t-아밀 하이드로퍼옥사이드, 암모늄 및/또는 알칼리 퍼설페이트가 통상 전체 모노머의 중량에 대하여, 0.01% 내지 3.0 중량%의 레벨로 사용될 수 있다. 적절한 환원제, 예를 들면 포름알데히드설폭실산나트륨, 하이드로아황산나트륨, 이소아스코르브산, 황산하이드록실아민 및 아황산수소나트륨과 결합된 동일한 개시제를 이용한 산화환원계가 임의로 금속 이온, 예를 들면 임의로 금속 착화제를 추가로 포함하는 철 및 구리와 병용하여, 유사한 레벨로 사용될 수 있다. 연쇄 이동제, 예를 들면 머캅탄이 하나 이상의 폴리머 단계의 분자량을 감소시키도록 단계 모노머의 중량에 대하여, 0 중량% 내지 5 중량%의 레벨로 사용될 수 있다. 최종 단계에서의 연쇄 이동제의 레벨이 단계 모노머의 중량에 대하여, 0.1 중량% 내지 2 중량%인 것이 바람직하다. 단계 모노머 혼합물은 그 자체로 또는 수중의 에멀젼으로서 첨가될 수 있다. 단계 모노머 혼합물은 균일하거나 변동 조성을 이용한 단계에 할당된 반응 시간에 걸쳐서 연속적으로 또는 단독 첨가 또는 복합 첨가로 첨가될 수 있으며; 단독 첨가로서 제 1 및/또는 제 2 폴리머 모노머 에멀젼을 첨가하는 것이 바람직하다. 추가의 성분, 예를 들면 자유 라디칼 개시제, 산화제, 환원제, 연쇄 이동제, 중화제, 계면활성제, 및 분산제가 임의의 단계 전에, 임의의 단계 시에 또는 임의의 단계 후에 첨가될 수 있다. 폴리모달 입경 분포를 산출하는 프로세스, 예를 들면 미국 특허 제4,384,056호 및 제4,539,361호에 개시된 것이 사용될 수 있다.
다단계 에멀젼 중합 프로세스는 통상 서로 비상용성을 나타내는 적어도 2개의 폴리머 조성물을 생성시키므로, 적어도 2개의 상을 형성시킨다. 2개의 폴리머 조성물의 상호 비상용성 및 얻어진 폴리머 입자의 다상 구조는 당해 기술분야에 공지된 각종 방법으로 측정될 수 있다. 이러한 기술로서, 상 차이를 강조하도록 염색법을 이용한 주사 전자현미경법이 사용된다.
다단계 아크릴 폴리머 입자의 평균 입경은 통상 30 나노미터 내지 500 나노미터이다.
본 발명의 아크릴 필름은 필름의 중량에 대하여, 안료 1 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 10 중량%를 포함한다. 본 명세서에서 "안료"는 본 명세서에 기재된 다단계 아크릴 폴리머에 매입되는 경우에 적어도 일부분의 일광 스펙트럼을 산란시킬 수 있는 고체 미립자 재료를 포함한다. 유용한 안료 입경은 통상 100 nm 내지 50 마이크로미터의 범위이며; 안료 직경은 아크릴 필름 두께를 초과해서는 안된다. 무기 입자로는 금속 산화물, 예컨대 산화아연, 산화세륨, 산화주석, 산화안티몬, 산화지르코늄, 산화크롬, 산화철, 산화마그네슘, 산화납, 산화알루미늄, 산화규소, 이산화티탄; 탄산염, 예컨대 중질 탄산칼슘, 침강 탄산칼슘 및 콜로이드상 탄산칼슘; 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 제올라이트, 실리카, 퓸드 실리카, 카본 블랙, 그래파이트, 황화아연, 리소폰, 탄산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨, 운모, 점토, 소성 점토, 나노클레이, 장석, 하석 섬장암, 규회석, 규조토, 알루미나 실리케이트, 탤크, 나트륨 칼륨 알루미늄 실리케이트 입자, 글래스 비드, 세라믹 구형 입자; 소다 석회 입자; 중공 글래스 입자; 세라믹 중공 스피어, 글래스 섬유, 카본 섬유 및 금속 섬유를 들 수 있다. 임의의 유기 입자로는 착색 안료, 예컨대 블루 안료, 플라스틱 안료, 고체 비드 안료, 및 공극 또는 소포를 포함하는 마이크로스피어 안료를 들 수 있다. 고체 비드 안료의 예로는 폴리스티렌 및 폴리비닐클로라이드 비드를 들 수 있다. 하나 이상의 공극을 포함하는 폴리머 입자를 포함하는 마이크로스피어 안료의 예로는 로파크 (Ropaque)TM 불투명 폴리머를 들 수 있다. 다른 적절한 안료로는 예를 들면, 아크릴로니트릴/비닐 클로라이드 팽창 입자 (expanded particle); CaCO3 입자로 코팅된 폴리비닐리덴 클로라이드 코폴리머, 및 유기 섬유, 예컨대 폴리아미드 섬유를 들 수 있다. 안료는 태양전지 어레이 백시트 성능을 향상시키고, 독립적으로 임의로, 아크릴 시트가 이러한 구성에 사용되는 경우, 광전자 어레이의 외관 (색상)을 조절하기 위해 후방 산란 특성을 제공하도록 선택된다. 안료 혼합물이 사용될 수 있다.
중공 글래스 마이크로스피어가 필름의 중량에 대하여, 0 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 10 중량% 레벨로 본 발명의 아크릴 필름에 사용될 수 있다. 이러한 중공 글래스 마이크로스피어의 직경은 통상 10 내지 100 마이크로미터, 또는 20 내지 80 마이크로미터이다. 마이크로스피어 혼합물이 사용될 수 있다. 적절한 시판용 중공 글래스 마이크로스피어의 예로는 스피리셀 (SPHERICEL)TM 110P8 또는 스피리셀TM 60P18의 상표명 하에 시판되는 것 (Potters Industries 제)을 들 수 있다.
예를 들면, 윤활제, 난연제, 대전방지제, 김서림 방지제, 항균제, 산화방지제 (필름의 중량에 대하여, 0 중량% 내지 1.5 중량%, 바람직하게는 0.2 중량% 내지 0.8 중량%의 레벨로), UV 흡수제/안정화제 (필름의 중량에 대하여, 0 중량% 내지 3 중량%, 바람직하게는 1 중량% 내지 2 중량%의 레벨로), 및 가소제 (예를 들면, DEHP)를 포함하는 첨가제가 임의로 아크릴 필름에 첨가될 수 있다.
본 발명에 유용한 윤활제로는 예를 들면, 순수 탄화수소 윤활제, 예컨대 유동 파라핀, 천연 파라핀, 미결정 왁스, 합성 파라핀 및 저분자량 폴리에틸렌; 할로겐화 탄화수소 윤활제; 지방산 윤활제, 예컨대 고급 지방산 및 하이드록시 지방산; 지방산 아미드 윤활제, 예컨대 지방산 아미드 및 비스(지방산 아미드)류: 및 에스테르 윤활제, 예컨대 지방산의 저급 알콜 에스테르, 지방산의 다가 알콜 에스테르 (예를 들면, 글리세리드), 지방산의 폴리글리콜 에스테르, 및 지방산의 지방 알콜 에스테르 (즉, 에스테르 왁스)를 들 수 있다. 또한, 이들은 금속 비누, 지방 알콜, 다가 알콜, 폴리글리콜, 폴리글리세롤, 지방산 및 다가 알콜로부터 유도된 부분 에스테르, 및 지방산 및 폴리글리콜 또는 폴리글리세롤로부터 유도된 부분 에스테르도 포함한다. 이들 윤활제는 단독으로 또는 2개 이상을 혼합하여 사용될 수 있다. 윤활제는 통상 용융 폴리머의 레올로지를 변경하는데 사용된다. 내부 윤활제는 주로 용융 폴리머의 전단 점도를 감소시키는 것으로 주지되어 있는 반면에, 외부 윤활제는 용융 폴리머와 처리 장치의 금속 벽 사이에 일어나는 마찰을 감소시키는 것으로 주지되어 있다. 윤활제는 완성된 플라스틱 제품의 표면을 변경시키는데 사용될 수 있다. 윤활제는 필름의 중량에 대하여, 0 중량% 내지 5 중량%, 또는 1 중량% 내지 2 중량%로 본 발명에 존재할 수 있다. 윤활제 혼합물이 사용될 수 있다.
난연제로는 염소화 파라핀, 수산화알루미늄, 삼산화안티몬 및 할로겐 화합물을 들 수 있다. 적절한 난연제의 예로는 유기 인 화합물을 기제로 하는 상표명 엑솔리트 (EXOLIT)TM IFR 23, 엑솔리트TM AP 750, 엑솔리트TM OP 등급 재료, 및 적인 재료의 엑솔리트TM RP 등급; 비할로겐화 난연제, 예컨대 파이어브레이크 (FIREBRAKE)TM ZB 및 보가드 (BORGARD)TM ZB, 및 FR 370 (트리스(트리브로모네오펜틸) 포스페이트) (Dead Sea Bromine Group 제 (Beer Shiva, Israel))를 포함하여, 시판되는 것 (Clariant Corporation 제 (Charlotte, NC))을 들 수 있다. 열전도성 안료로서도 기능하는 적절한 난연제의 예로는 수산화알루미늄 및 수산화마그네슘을 들 수 있다. 난연제 혼합물이 사용될 수 있다.
본 발명의 아크릴 필름은 상술한 다단계 폴리머 및 안료를 포함하는 조성물로 제조된다. 전형적으로 처리 기술의 선택은 고 치수안정성 값 때문에 중요하다. 본 발명에서, 고 치수안정성은 필름이 후처리 작업시에 가열되는 경우에 저수축율을 나타내는 것을 의미한다.
수축율은 주로 용융 가공에 의해 유도된 분자 배향과 관련되는 것으로 여겨진다. 특정 프로세스에서, 이러한 분자 배향은 압출 필름의 급속 냉각에 의해 "동결"된다. 환언하면, 수축 문제는 이의 가공 시에 필름의 "스트레스하에서의 냉각"과 관련되어 있다. 캘린더링 또는 캐스트 필름 프로세스에 의해 본 발명의 아크릴 필름을 제조하는 것이 바람직하다. 이용가능한 다른 필름 처리 기술 (예컨대, 인플레이션 필름 또는 플랫 다이 압출)에 대하여 이러한 선택을 한 이유는 캘린더링 및 캐스트 필름이 최저 분자 배향을 갖는 필름을 제공하는 것으로 공지되어 있기 때문이다. 또한, 캘린더링 및 캐스트 필름은 일배향 필름 (종방향)을 제공하는 반면에, 프로세스, 예컨대 인플레이션 필름은 이배향 필름 (종방향 및 횡방향)을 제공한다.
그러나, 통상적인 캘린더링 및 캐스트 필름 프로세스는 여전히 현행 EU 및 US 기준에 의해 정의된 저수축율 (150℃에서 30 분 후에 <1%) 보다 큰 수축율 (150℃에서 30 분 후에
Figure 112010000622498-pat00001
10%)을 갖는 필름을 제공한다.
또한, 냉각을 감속시키거나 (예를 들면, 가열 롤을 사용하여), 스트레스를 감소시키거나 (예컨대, 저속 테이크오프 속도 또는 드로다운비
Figure 112010000622498-pat00002
1, 즉, 용융 속도 = 필름 속도를 사용하여), 또는 동시에 행하는 것이 바람직하다.
잔류 응력은 어닐링 (스트레스 릴리스, 템퍼링, 물리적 에이징, 열처리로도 명명됨)으로 불리우는 추가의 처리 단계를 통합하여 완화될 수 있다. 아크릴 필름이 형성된 후에, 인라인 어닐링 프로세스를 사용하는 것이 바람직하다. 분자적 관점에서, 응력 완화는 연신 및 고도로 배향된 형태를 랜덤 코일 형태에로의 폴리머쇄의 완화에 해당하는 것으로 여겨진다. 이러한 현상은 스트레스되지 않은 폴리머가 이의 유리전이온도 Tg 이상으로 가열되는 경우에 자연적으로 나타난다.
어닐링 단계는 연속/온라인 가열 시스템에 의해 이뤄질 수 있다. 가열 시스템은 40℃ 내지 230℃, 바람직하게는 130℃ 내지 200℃로 된 필름 표면 온도를 제공할 수 있도록 방사, 대류 또는 전도 가열 장치를 기본으로 할 수 있다.
본 발명에 유용한 가열 시스템으로는 예를 들면, 전기 적외선 시스템, 가스 연소 적외선 시스템, 세라믹 히터, 핫 에어 블로어, 워터/오일/전기 가열 롤 등을 들 수 있다. 이러한 가열 시스템은 단독으로 또는 2개 이상을 병용하여 사용될 수 있다.
적절한 시판용 가열 시스템의 예로는 상표명 "세라믹 제너레이터 (Ceramic Generator), 코일 (Coil)-O-로드 (Rod)TM 제너레이터, 세라믹 패널 히터, 석영 튜브, 시리즈 FS 히터, V 시리즈 히터, 가스 촉매 히터 하에 시판되는 것 (Blasdel Enterprises, Inc. 제)을 들 수 있다.
실험실 실험은 캘린더링을 시뮬레이션하는 것으로 여겨지는 투 롤 밀에서 행해진다. 투 롤 밀은 기본적으로 반대 방향으로 회전하는 2개의 가열 금속 롤로 이루어진다. 롤 사이의 갭은 0.15 mm 내지 5.0 mm로 조절될 수 있다. 펠릿 또는 분말 형태의 폴리머 및 첨가제를 함유하는 제제는 롤에 직접 첨가된다. 가소화 및 혼합 후에, 용융 재료는 프런트 롤 주위에 균일 필름을 형성한다. 특정 기간에 걸쳐서, 필름은 "테이크오프" 방법에 따라, 프런트 롤로부터 제거된다. 본 발명자들은 오퍼레이터가 필름을 "테이크오프"할 때의 속도를 감소시키는 경우에, 수축율이 상당히 감소됨을 알아냈다. 공업 규모상, 이것은 저 아웃풋 및/또는 저 드로다운비로 해석될 것이다. 수축율을 최소화하기 위해 처리하기 전에 아크릴 폴리머 및 안료 (예를 들면, 이산화티탄)를 예비건조하는 것이 바람직하다.
본 발명의 한 측면에 있어서, 공중합 단위로서, 제 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량% 및 제 1 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 80 중량% 내지 100 중량%를 포함하는 제 1 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 10 중량% 내지 75 중량%; 및 공중합 단위로서, 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬 50 중량% 내지 100 중량%, 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬 0 중량% 내지 20 중량% 및 제 2 폴리머의 중량에 대하여, 호모폴리머 Tg가 120℃를 초과하는 모노머 0 중량% 내지 30 중량%를 포함하는, 제 1 폴리머의 존재하에 생성된 제 2 폴리머를 다단계 폴리머의 중량에 대하여, 25 중량% 내지 90 중량% 포함하는 다단계 아크릴 폴리머 및 아크릴 층의 중량에 대하여, 안료 1 중량% 내지 20 중량%를 포함하는 아크릴 층; 및 아크릴 층에 부착된 폴리에스테르층을 포함하는 태양전지 어레이 백시트가 제공된다. 다단계 아크릴 폴리머 및 안료는 상술한 바와 같다. 백시트 구조는 통상 적절한 접착제를 사용하여, 임의로 코로나 방전 처리된 하나 이상의 아크릴 층에 부착된, 임의로 코로나 방전 처리된 하나 이상의 폴리에스테르층 (미국 특허공개 제2007/0166469호 및 제2008/0264484호 및 일본 특허공개 제2007-007885호에 기재됨)을 포함하며, 이러한 구조는 전형적으로 적어도 1개의 아크릴 필름 및 적어도 1개의 폴리에스테르 필름을 사용하는 라미네이팅 기술에 의해 형성된다. 전체 아크릴 층(들) 두께는 통상 50 마이크로미터 내지 250 마이크로미터이고, 전체 폴리에스테르층(들) 두께는 통상 25 마이크로미터 내지 250 마이크로미터이다.
본 발명의 아크릴 필름은 용이하게 형성될 수 있으며, 바람직한 태양열 반사율 및 저수축율을 나타내며, 유용한 태양전지 어레이용 백시트로 형성되는 성분으로서 사용될 수 있다
실험 방법
처리 방법
믹서에서 펠릿 또는 분말 형태의 모든 성분을 블렌드하여, 아크릴 필름 조성물을 제조하였다. 실시예에 사용된 시판용 재료 및 공급업자는 하기에 나타낸다.
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필름 캘린더링
콜린 (Collin) 투 롤 밀 (W. H. Collin GmbH Maschienefabrik, Aichach, Germany)을 사용하여, 필름을 제조하였다. 프런트 롤의 온도를 185℃로 세팅하는 반면에, 리어 롤의 온도를 183℃로 세팅하였다. 조성물 110 g을 투 롤 밀의 밀폐된 가열 롤에 직접 부었다. 각 필름을 제조하기 위한 전체 처리 시간은 300초이었고, 하기 파라미터를 갖는 2개의 연속 단계로 분할하였다:
- 단계 1
단계 시간: 280 초
롤 사이의 갭: 0.25 mm
프런트 롤 속도: 26 rpm
마찰율: -23%
- 단계 2
단계 시간: 20 초
롤 사이의 갭: 0.15 mm
프런트 롤 속도: 5 rpm
마찰율: -23%
처리 후에, 후술하는 바와 같이, 프런트 롤 주위에 형성된 시트를 보통 테이크오프 방법 또는 저속 테이크오프 방법에 따라 롤로부터 제거하였다.
보통 테이크오프 방법
보통 테이크오프 방법은 6개의 하기 단계를 포함한다:
- 오퍼레이터가 롤 사이의 갭이 밀폐되어 있는 동안에 양 롤의 회전을 중지시키고,
- 오퍼레이터가 목제 나이프를 사용하여 횡방향으로 오퍼레이터 앞에서 필름을 컷하며,
- 오퍼레이터가 그의 손으로 컷된 필름의 하반부의 양단부를 잡고,
- 제 2 오퍼레이터가 양 롤의 회전을 재개하며 (5 rpm의 속도로 세팅),
- 오퍼레이터가 미국 특허 제6,551,688호에 기재된 바와 같이, 필름과 롤 사이의 접촉 전면 (contact front)을 30°와 60°사이의 근사한 각도로 유지하도록 필름을 테이크오프하여 연신하고,
- 일단 완전히 릴리스되면, 오퍼레이터가 편평한 금속 표면에 필름을 배치하여, 스트레스없이 냉각시킬 수 있다.
저속 테이크오프 방법
저속 테이크오프 방법은 7개의 하기 단계를 포함한다:
- 오퍼레이터가 롤 사이의 갭을 개방시키고,
- 오퍼레이터가 롤링 백 (플럭스로도 명명됨)이 오퍼레이터의 앞에 있는 경우에, 프런트 롤의 회전을 중지시키며,
- 오퍼레이터가 목제 나이프를 사용하여 횡방향으로 롤링 백 (플럭스로도 명명됨) 위쪽에서 필름을 컷하며,
- 오퍼레이터가 그의 손으로 롤링 백 (플럭스로도 명명됨)의 양단부를 잡고,
- 제 2 오퍼레이터가 프런트 롤의 회전을 재개하며 (5 rpm의 속도로 세팅),
- 오퍼레이터가 미국 특허 제6,551,688호에 기재된 바와 같이, 필름과 롤 사이의 접촉 전면을 60°와 90°사이의 근사한 각도로 유지하도록 필름을 연신하지 않고서 서서히 테이크오프하고,
- 일단 완전히 릴리스되면, 오퍼레이터가 편평한 금속 표면에 필름을 배치하여, 스트레스없이 냉각시킬 수 있다.
시험 방법
시험 방법 및 하기 실시예에서, 샘플 치수 (통상적으로 길이)를 측정 도구의 정확도로 측정하였다. 실시예 및 명세서에서, 모든 부, 백분율, 비율 등은 달리 지시하지 않는 한, 중량으로 나타낸 것이다.
열수축 시험
각 샘플에 대하여, 76.2 mm x 76.2 mm의 5개의 시료를 준비하였다. 종방향 (MD) 및 횡방향 (TD)의 길이 및 초기 두께를 정밀도가 0.01 mm인 전자 캘리퍼스를 사용하여 정확하게 측정하였다 (Brown & Sharpe, Model Digit-CAL MM2000). 5개의 시료 각각을 150℃의 세트 온도에서 30 분간 환기된 오븐에 함께 두었다.
본 명세서에서, 열수축율 (S)은 150℃에서의 오븐에서 30분 후에 하나의 특정 방향으로의 길이 변화율로서 정의되며, 다음과 같이 계산된다:
Figure 112010000622498-pat00004
여기서,
L0: 하나의 특정 방향으로의 시료의 초기 길이 (mm)
L: 150℃에서의 환기된 오븐에서 30분 후의 하나의 특정 방향으로의 시료 길이 (mm)이다.
5회의 레플리케이트 (replicate)의 결과를 평균하여, 열수축율을 얻었다.
태양열 반사율 측정
각 샘플에 대하여, 약 76.2 mm x 76.2 mm의 1개의 시료를 준비하였다. 태양열 반사율을 태양 스펙트럼 반사율계 (Solar Spectrum Reflectometer) 모델 SSR-ER을 사용하여, ASTM 기준 C1549-02에 기재된 방법에 따라 측정하였다.
에어 매스 (air mass) 0을 통한 태양 스펙트럼의 4개의 파장 (380 nm, 500 nm, 650 nm 및 1220 nm)에서의 태양열 반사율의 평균값을 각 시료의 3개의 상이한 스폿에서 측정하였다. 3개의 측정값 결과를 평균하여, 태양열 반사율을 얻었다.
필름 특성 시험:
IEC 61215: 결정 실리콘 지상 (terrestrial) 태양전지 (PV) 모듈에 대한 국제 시험 기준.
열사이클 시험: 온도: -40℃ ± 2℃ 및 85℃ ± 2℃
내습성 (damp-heat) 시험: 온도: 85℃ ± 2℃, 상대습도: 85% ± 5%
가습 동결 (Humidity-freeze) 시험: 온도: -40℃ ± 2℃ 및 85℃ ± 2℃, 85℃에서의 상대습도: 85% ± 5%
아크릴 폴리머 및 분말의 생성
미국 특허 제4,141,935호의 실시예 1의 교시에 따라 제조된 아크릴 에멀젼 코폴리머 (폴리머 A)를 단계 3 및 단계 4의 조성을 변화시켜, 즉, 25 (MMA/BA: 93/7) 및 25 (MMA/BA/n-DDM: 9.5/7/0.5)로 제조하였다. 그 다음에, 에멀젼을 실험실 분무 건조기 (NIRO Inc., Soeborg, Denmark)를 사용하여 분무 건조하여, 폴리머 A 분말을 얻었다.
미국 특허 제4,141,935호의 실시예 1의 교시에 따라 제조된 아크릴 에멀젼 코폴리머 (폴리머 B)를 단계 3 및 단계 4의 조성을 변화시켜, 즉, 25 (MMA/EA/알파-메틸스티렌:71/4/25)//25(MMA/EA/알파-메틸스티렌/n-DDM:70.5/4/25/0.5)로 제조하였다. 그 다음에, 에멀젼을 실험실 분무 건조기 (NIRO Inc., Soeborg, Denmark)를 사용하여 분무 건조하여, 폴리머 B 분말을 얻었다.
실시예 1 내지 4: 아크릴 필름의 형성 및 평가
그 다음에, 폴리머 A 및 B 분말을 상이한 레벨의 Ti02로 제형화한 다음에, 처리하였다. 각 실시예에 대한 조성 및 테이크오프 방법의 상세 내용은 표 2.1에 나타낸다.
표 2.1: 아크릴 필름의 형성
Figure 112010000622498-pat00005
캘린더링 후에, 얻어진 필름에 대하여 열수축율을 테스트하였다.
결과 상세 내용은 표 2.2에 나타낸다.
표 2.2: 아크릴 필름의 평가
Figure 112010000622498-pat00006
실시예 3 및 4의 아크릴 필름도 가습 (humidity) 오븐에 배치하여, 상술한 조건하에 IEC 61215 (결정 실리콘 지상 태양전지 (PV) 모듈에 대한 국제 시험 기준)에 의해 요구된 테스트를 행하여, 그 결과를 표 2.3에 요약한다.
표 2.3: 아크릴 필름의 평가
Figure 112010000622498-pat00007
실시예 5 내지 8: 아크릴 필름의 형성 및 평가
폴리머 A를 중공 글래스 마이크로스피어로 제형화한 다음에, 처리하였다. 각 실시예에 사용된 제제 및 테이크오프 방법의 상세 내용은 표 5.1에 나타낸다.
표 5.1: 아크릴 필름의 형성
Figure 112010000622498-pat00008
캘린더링 후에, 얻어진 필름에 대하여 열수축율을 테스트하였다.
결과 상세 내용은 표 5.2에 나타낸다.
표 5.2: 아크릴 필름의 평가
Figure 112010000622498-pat00009
실시예 9 내지 12 및 비교예 A: 아크릴 필름의 형성 및 평가
상술한 방법에 따라, 폴리머 A 분말을 상이한 레벨의 Ti02로 제형화한 다음에, 처리하였다. 각 실시예에 사용된 제제 및 테이크오프 방법의 상세 내용은 표 9.1에 나타낸다.
표 9.1: 아크릴 시트의 형성
Figure 112010000622498-pat00010
캘린더링 후에, 상술한 대응하는 시험 방법에 따라, 얻어진 필름에 대하여 태양열 반사율을 테스트하였다.
결과 상세 내용은 표 9.2에 나타낸다.
표 9.2: 태양열 반사율에 대한 아크릴 시트의 평가
Figure 112010000622498-pat00011
본 발명의 실시예 9 내지 12의 아크릴 필름은 태양전지 어레이 백시트에 사용하기에 유용한 레벨의 태양열 반사율을 나타내는 반면에, 비교예 A의 아크릴 필름은 그렇지 않다.
비교예 B: 아크릴 필름의 형성
미국 특허 제4,141,935호의 실시예 1의 교시에 따라 제조된 아크릴 에멀젼 코폴리머 (폴리머 C)를 25 (MMA/EA: 96/4)// 25(MMA/EA/n-DDM: 95.5/4/0.5)의 단계 3 및 단계 4의 조성을 변화시켜 제조하였다. 그 다음에, 에멀젼을 실험실 분무 건조기 (NIRO Inc., Soeborg, Denmark)를 사용하여 분무 건조하여, 폴리머 C 분말을 얻었다.
그 다음에, 폴리머 C의 분말을 30 mm 이축 압출기 및 4 mm 3-스트랜드 다이 (Werner & Pfleiderer, Ramsey, New Jersey)로 펠릿화하였다. 배럴 온도를 200℃로 세팅하고, 공급 속도를 20 lbs/hour로 세트하며, 스크루 속도를 150 rpm으로 세팅하였다.
그 다음에, 30 mm 다이 (Dr. Collin GmbH, Ebersberg, Germany)를 갖는 인플레이션 필름 라인을 사용하여, 폴리머 C의 펠릿을 처리하여, 단층 인플레이션 필름을 제조하였다.
인플레이션 필름 압출 후에, 상술한 대응하는 시험 방법에 따라, 얻어진 필름에 대하여 열수축율을 테스트하였다.
결과 상세 내용은 표 B.1에 나타낸다.
표 B.1: 아크릴 필름의 평가
Figure 112010000622498-pat00012
인플레이션 필름 압출에 의한 아크릴 필름 비교예 B의 형성은 허용불가능한 열수축율 결과를 제공한다.
실시예 13 내지 17: 아크릴 필름의 형성 및 시험
폴리머 A 분말을 4 wt% PARALOIDTM K130D 및 0.5 wt% IRGANOXTM 245로 제형화하였다. 그 다음에, 조성물을 30 mm 이축 압출기 및 4 mm 3-스트랜드 다이 (Werner & Pfleiderer, Ramsey, New Jersey)로 펠릿화하였다. 조성물을 안료 없이 제조하나, 본 발명의 아크릴 필름의 가공처리를 시뮬레이션하는 것으로 여겨진다. 배럴 온도를 200℃로 세팅하고, 공급 속도를 50 lbs/hour로 세트하며, 스크루 속도를 210 rpm으로 세팅하였다.
그 다음에, 펠릿을 3.5 인치 단축 압출기 (30:1 L/D) 및 60 인치 폭 플랫 다이를 갖는 캐스트 필름 라인 (Black Clawson, Fulton, New York)을 사용하여 처리하여, 단층 필름을 제조하였다. 압출기는 각각 395F / 425F / 450F / 450F /480F /480F로 세팅된 6개의 가열/냉각 존을 갖고 있다. 상이한 공급 파이프 엘리먼트의 온도를 490F로 세팅하였다. 다이는 각각 490F /480F /470F /480F /490F로 세팅된 횡방향을 통한 5개의 상이한 가열 존을 갖고 있다. 냉각 롤 온도를 180F로 세팅하였다.
5개의 필름을 상이한 처리 파라미터로 압출하였다. "아웃풋"은 시간당 kg으로 제조된 필름의 중량에 해당한다. 스크루 속도 및 라인 속도를 원하는 아웃풋을 얻도록 조절하였다.
"드로다운비" (DDR)는 다음과 같이 정의된다:
Figure 112010000622498-pat00013
여기서,
LD: 다이 립에서의 갭 (mm),
LF: 최종 필름 두께 (mm)이다.
"어닐링 온도"는 와인딩하기 전에 필름을 어닐링하는데 사용되는 온라인 방사 가열 시스템의 앞에서 필름을 통과시킨 후의 필름 표면 온도로서 정의된다. "어닐링 온도"의 값이 NA (적용불가능함)인 경우에는, 온라인 방사 가열 시스템이 턴오프된 것을 의미한다.
그 다음에, 30분 대신에 10분의 시험 시간을 제외하고는, 상술한 시험 방법에 따라, 얻어진 필름에 대하여 열수축율을 테스트하였다.
처리 파라미터의 상세 내용 및 결과는 표 13.1에 나타낸다.
표 13.1: 아크릴 필름의 형성 및 평가
Figure 112010000622498-pat00014
실시예 15 내지 17의 저 드로다운비 (<2)는 우수한 열수축율 결과를 제공한다.
실시예 18 내지 21: 태양전지 어레이 백시트의 형성 및 시험
시트 (안료가 아크릴 필름에 존재하지 않으나, 본 발명의 백시트를 형성하는프로세스를 나타내는 것으로 간주됨) 약 9" x 12"를 두께가 약 0.003 인치인 폴리머 A 필름 및 두께가 0.005 인치인 폴리에스테르 필름 (MYLARTM A)으로부터 컷하였다. 폴리에스테르 시트를 코로나 처리하였다. 폴리머 A 필름의 일부 샘플을 코로나 처리하고, 일부 샘플을 처리없이 테스트하였다. 접착제, ADCOTETM 76R36B-33 (Rohm and Haas)를 코리액턴트 (Coreactant) 9L7과 100/3.3 중량부의 추천 비율로 배합하였다. 접착제를 #6 권선 로드 (wire wound rod)로 폴리에스테르 필름에 도포하고, 코팅된 시트를 80℃ 오븐에 1분간 둠으로써 용매를 증발시켰다. 코팅량은 1.5 내지 1.7 파운드/연 (ream)이었다. 폴리머 A 필름을 표 18.1에 나타낸 닙 온도에서 가열 롤로 플랫 베드 라미네이터 상의 폴리에스테르에 라미네이트하였다. 라미네이트된 시트를 시험 전에 적어도 3일간 실온으로 유지하였다. 1인치 폭의 스트립을 시트로부터 컷하여, T 박리 시험을 10"/min의 속도로 행하였다. 결과를 표에 요약한다.
표 18.1: 백시트의 평가
Figure 112010000622498-pat00015
실시예 22: 태양전지 어레이 백시트의 형성
시트 약 9" x 12"를, 폴리머 A 8 중량부 및 Ti02 92 중량부를 포함하고, 두께가 0.003 인치인 아크릴 필름 및 두께가 0.005 인치인 폴리에스테르 필름 (MYLARTM A)으로부터 컷하였다. 아크릴 및 폴리에스테르 시트를 코로나 처리하였다. 접착제, ADCOTETM 76R36B-33를 코리액턴트 9L7과 100/3.3 중량부의 비율로 배합하였다. 접착제를 #6 권선 로드로 폴리에스테르 필름에 도포하고, 코팅된 시트를 80℃ 오븐에 1분간 둠으로써 용매를 증발시켰다. 코팅량은 1.5 파운드/연이었다. 폴리머 A 필름을 175 F의 가열 닙 롤로 플랫 베드 라미네이터 상의 폴리에스테르 필름에 라미네이트하여, 본 발명의 태양전지 어레이 백시트를 얻었다.

Claims (6)

  1. (1) 필름의 중량에 대하여 70중량% 내지 99중량%의 다단계 아크릴 폴리머 및 (2) 필름의 중량에 대하여 1중량% 내지 20중량%의 안료를 포함하는 아크릴 필름으로서,
    상기 다단계 아크릴 폴리머(1)이, (a) 다단계 아크릴 폴리머(1)의 중량에 대하여 10중량% 내지 75중량%의 제1폴리머 및 (b) 제1폴리머의 존재하에 생성되며 다단계 아크릴 폴리머(1)의 중량에 대하여 25중량% 내지 90중량%의 제2폴리머를 포함하고,
    상기 제1폴리머(a)가, 공중합 단위로서, (a-i) 제1폴리머(a)의 중량에 대하여 0중량% 내지 20중량%의, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬; 및 (a-ii) 제1폴리머(a)의 중량에 대하여 80중량% 내지 100중량%의, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬을 포함하며,
    상기 제2폴리머(b)가, 공중합 단위로서, (b-i) 제2폴리머(b)의 중량에 대하여 50중량% 내지 100중량%의, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬; (b-ii) 제2폴리머(b)의 중량에 대하여 0중량% 내지 20중량%의, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬; 및 (b-iii) 제2폴리머(b)의 중량에 대하여 0중량% 내지 30중량%의, 호모폴리머 Tg가 120℃를 초과하는 모노머를 포함하고,
    여기에서,
    상기 다단계 아크릴 폴리머(1)은 2개 이상의 상이한 조성물이 순차적으로 중합되는 에멀젼 중합에 의해 제조된 아크릴 폴리머이고,
    상기 아크릴 폴리머는, 공중합 단위로서, 아크릴산, 메타크릴산, 및 이들의 에스테르, 아미드 및 니트릴 중에서 선택되는 모노머를 아크릴 폴리머 중량에 대하여 적어도 70% 포함하는 폴리머인,
    아크릴 필름.
  2. - 조성물을 형성하는 단계, 및
    - 상기 조성물로부터 캘린더링 또는 캐스트 필름 형성에 의해 아크릴 필름을 형성하는 단계를 포함하는 아크릴 필름 형성 방법으로서,
    상기 조성물이 (1) 상기 필름의 중량에 대하여 70중량% 내지 99중량%의 다단계 아크릴 폴리머 및 (2) 상기 필름의 중량에 대하여 1중량% 내지 20중량%의 안료를 포함하며,
    상기 다단계 아크릴 폴리머(1)이, (a) 다단계 아크릴 폴리머(1)의 중량에 대하여 10중량% 내지 75중량%의 제1폴리머 및 (b) 제1폴리머의 존재하에 생성되며 다단계 아크릴 폴리머(1)의 중량에 대하여 25중량% 내지 90중량%의 제2폴리머를 포함하고,
    상기 제1폴리머(a)가, 공중합 단위로서, (a-i) 제1폴리머(a)의 중량에 대하여 0중량% 내지 20중량%의, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬; 및 (a-ii) 제1폴리머(a)의 중량에 대하여 80중량% 내지 100중량%의, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬을 포함하며,
    상기 제2폴리머(b)가, 공중합 단위로서, (b-i) 제2폴리머(b)의 중량에 대하여 50중량% 내지 100중량%의, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬; (b-ii) 제2폴리머(b)의 중량에 대하여 0중량% 내지 20중량%의, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬; 및 (b-iii) 제2폴리머(b)의 중량에 대하여 0중량% 내지 30중량%의, 호모폴리머 Tg가 120℃를 초과하는 모노머를 포함하고,
    여기에서,
    상기 다단계 아크릴 폴리머(1)은 2개 이상의 상이한 조성물이 순차적으로 중합되는 에멀젼 중합에 의해 제조된 아크릴 폴리머이고,
    상기 아크릴 폴리머는, 공중합 단위로서, 아크릴산, 메타크릴산, 및 이들의 에스테르, 아미드 및 니트릴 중에서 선택되는 모노머를 아크릴 폴리머 중량에 대하여 적어도 70% 포함하는 폴리머인,
    아크릴 필름 형성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 형성된 아크릴 필름을 인라인 어닐링 프로세스에 의해 처리하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  4. - 아크릴 필름, 및
    - 상기 아크릴 필름에 부착된 폴리에스테르층을 포함하는 태양전지 어레이 백시트로서,
    상기 아크릴 필름이 (1) 필름의 중량에 대하여 70중량% 내지 99중량%의 다단계 아크릴 폴리머 및 (2) 필름의 중량에 대하여 1중량% 내지 20중량%의 안료를 포함하며,
    상기 다단계 아크릴 폴리머(1)이, (a) 다단계 아크릴 폴리머(1)의 중량에 대하여 10중량% 내지 75중량%의 제1폴리머 및 (b) 제1폴리머의 존재하에 생성되며 다단계 아크릴 폴리머(1)의 중량에 대하여 25중량% 내지 90중량%의 제2폴리머를 포함하고,
    상기 제1폴리머(a)가, 공중합 단위로서, (a-i) 제1폴리머(a)의 중량에 대하여 0중량% 내지 20중량%의, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬; 및 (a-ii) 제1폴리머(a)의 중량에 대하여 80중량% 내지 100중량%의, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬을 포함하며,
    상기 제2폴리머(b)가, 공중합 단위로서, (b-i) 제2폴리머(b)의 중량에 대하여 50중량% 내지 100중량%의, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬; (b-ii) 제2폴리머(b)의 중량에 대하여 0중량% 내지 20중량%의, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬; 및 (b-iii) 제2폴리머(b)의 중량에 대하여 0중량% 내지 30중량%의, 호모폴리머 Tg가 120℃를 초과하는 모노머를 포함하고,
    여기에서,
    상기 다단계 아크릴 폴리머(1)은 2개 이상의 상이한 조성물이 순차적으로 중합되는 에멀젼 중합에 의해 제조된 아크릴 폴리머이고,
    상기 아크릴 폴리머는, 공중합 단위로서, 아크릴산, 메타크릴산, 및 이들의 에스테르, 아미드 및 니트릴 중에서 선택되는 모노머를 아크릴 폴리머 중량에 대하여 적어도 70% 포함하는 폴리머인,
    태양전지 어레이 백시트.
  5. - 아크릴 필름 조성물을 형성하는 단계,
    - 상기 조성물로부터 캘린더링 또는 캐스트 필름 형성에 의해 아크릴 필름을 형성하는 단계, 및
    - 상기 아크릴 필름에 폴리에스테르층을 부착시키는 단계를 포함하는 태양전지 어레이 백시트 형성 방법으로서,
    상기 아크릴 필름 조성물이 (1) 상기 필름의 중량에 대하여 70중량% 내지 99중량%의 다단계 아크릴 폴리머 및 (2) 상기 필름의 중량에 대하여 1중량% 내지 20중량%의 안료를 포함하며,
    상기 다단계 아크릴 폴리머(1)이, (a) 다단계 아크릴 폴리머(1)의 중량에 대하여 10중량% 내지 75중량%의 제1폴리머 및 (b) 제1폴리머의 존재하에 생성되며 다단계 아크릴 폴리머(1)의 중량에 대하여 25중량% 내지 90중량%의 제2폴리머를 포함하고,
    상기 제1폴리머(a)가, 공중합 단위로서, (a-i) 제1폴리머(a)의 중량에 대하여 0중량% 내지 20중량%의, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬; 및 (a-ii) 제1폴리머(a)의 중량에 대하여 80중량% 내지 100중량%의, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬을 포함하며,
    상기 제2폴리머(b)가, 공중합 단위로서, (b-i) 제2폴리머(b)의 중량에 대하여 50중량% 내지 100중량%의, 호모폴리머 유리전이온도 ("Tg")가 60℃ 내지 120℃인 C1-C6 메타크릴산알킬; (b-ii) 제2폴리머(b)의 중량에 대하여 0중량% 내지 20중량%의, 호모폴리머 Tg가 10℃ 미만인 C1-C12 아크릴산알킬; 및 (b-iii) 제2폴리머(b)의 중량에 대하여 0중량% 내지 30중량%의, 호모폴리머 Tg가 120℃를 초과하는 모노머를 포함하고,
    여기에서,
    상기 다단계 아크릴 폴리머(1)은 2개 이상의 상이한 조성물이 순차적으로 중합되는 에멀젼 중합에 의해 제조된 아크릴 폴리머이고,
    상기 아크릴 폴리머는, 공중합 단위로서, 아크릴산, 메타크릴산, 및 이들의 에스테르, 아미드 및 니트릴 중에서 선택되는 모노머를 아크릴 폴리머 중량에 대하여 적어도 70% 포함하는 폴리머인,
    태양전지 어레이 백시트 형성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 폴리에스테르층을 형성된 아크릴 필름에 부착하기 전에 아크릴 필름을 인라인 어닐링 프로세스에 의해 처리하는 것을 추가로 포함하는 방법.
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