KR101458668B1 - 미립자를 포함하는 태양광 전지용 ｅｖａ시트 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에틸렌비닐아세테이트 수지를 주성분으로 하는 미립자를 포함하는 태양광 모듈용 EVA시트를 제공한다.
또한, (a) 에틸렌비닐아세테이트 수지를 주성분으로 하는 미립자를 제조하는 단계; (b) 상기 미립자를 산포하는 단계; 및 (c) 상기 산포된 미립자를 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 EVA시트 제조방법을 제공한다.
또한, (a) 에틸렌비닐아세테이트 수지를 주성분으로 하는 미립자를 제조하는 단계; (b) 상기 미립자를 산포하는 단계; 및 (c) 상기 산포된 미립자를 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 EVA시트 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 태양광 전지용 EVA시트 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미립자 소결 공법으로 EVA시트 내 미립자 크기를 최적화하여 일정 두께를 포함하는 EVA시트를 제공한다.
기존 태양광 전지용 EVA시트는 압출 또는 캘린더링 공법으로 제조되고 있다. 하지만 이것은 시트의 두께를 조절하는데 어려움이 있으며 EVA 시트 내에 열 이력(Thermal History)을 남겨 추후 태양전지의 모듈화 과정에서 MD(Machine Direction)방향으로의 열 수축을 유발한다. 또한 치밀한 구조로 인해 기포 제거에 어려움이 있어 모듈화 공정시간이 길어지는 문제점이 있었다.
대한민국공개공보 제10-2010-0117271호에서도 압출된 원료를 벨트식 카렌다롤에 도포하여 시트를 제조하는 시트제조단계에 대해서 기재되어 있고, 대한민국공개공보 제10-2010-0137634호에서도 성형완료 후 제조된 EVA시트를 언와인딩하고, 인간된 엠보롤로 상온 또는 가온에서 가압하여 인각되는 단계를 포함하고 있어, 종래의 압출 및 카렌다링 EVA시트의 제조방법과 구별된 뿐, 상기의 문제점을 극복하기 위한 어떠한 해결책도 개시되어 있지 않다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 모듈화 이후 일정두께를 가지는 EVA시트를 제조하기 위해 미립자의 크기를 최적화하여 균일한 산포도를 가질 수 있게 하는 태양광 모듈용 EVA 시트 제조방법을 제공하고자 하였다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 에틸렌비닐아세테이트 수지를 주성분으로 하는 미립자를 포함하는 태양광 모듈용 EVA시트를 제공한다.
본 발명은 또 다른 목적을 달성하기 위하여, (a) 에틸렌비닐아세테이트 수지를 주성분으로 하는 미립자를 제조하는 단계; (b) 상기 미립자를 산포하는 단계; 및 (c) 상기 산포된 미립자를 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 EVA시트 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 태양광 전지용 EVA 시트가 포함하는 미립자는 미립자 소결 공법에 의하는바 어느 정도의 기공이 존재하여 기포제거 시간을 단축할 수 있어, 모듈화 공정 시간을 단축시키고 EVA시트의 두께 조절이 용이하다는 장점이 있다.
또한 미립자를 이용한 태양광 전지용 EVA시트의 제조방법으로써, 모듈화 이후 두께 또는 라미네이션 공정 이후 두께보다 모듈화 이전의 초기 두께가 2배 가량 두꺼워서 압출 및 캘린더링 공법에 의한 제조방법에 비해 모듈화 공정에서의 태양전지 셀 파손을 막을 수 있다.
도 1은 냉동분쇄 후 입자크기에 따른 미립자의 분포 및 안식각을 나타낸 그래프이다.
도 2(a)는 실시예 1, 도 2(b)는 실시예 2, 도 2(c)는 비교예1, 도 2(d)는 비교예2, 도 2(e)는 비교예3의 EVA시트 열수축률에 대한 실험결과를 사진으로 촬영하여 나타낸 것이다.
도 3은 입자크기가 385.547㎛인 미립자를 포함한 두께가 250㎛인 EVA시트의 (a)단면, (b)표면 및 (c) 라미네이션된 EVA시트의 단면을 SEM으로 촬영하여 나타낸 것이다.
도 2(a)는 실시예 1, 도 2(b)는 실시예 2, 도 2(c)는 비교예1, 도 2(d)는 비교예2, 도 2(e)는 비교예3의 EVA시트 열수축률에 대한 실험결과를 사진으로 촬영하여 나타낸 것이다.
도 3은 입자크기가 385.547㎛인 미립자를 포함한 두께가 250㎛인 EVA시트의 (a)단면, (b)표면 및 (c) 라미네이션된 EVA시트의 단면을 SEM으로 촬영하여 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현된 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 본 발명에 대해서 자세히 설명한다.
태양광
모듈용
EVA
시트
본 발명은 에틸렌비닐아세테이트(Ethylene Vinyl Acetate, 이하 “EVA”라고 한다) 수지를 주성분으로 하는 미립자를 포함하는 태양광 모듈용 EVA시트를 제공한다.
상기 EVA수지는 에틸렌비닐아세테이트로 그 물성은 중합도와 비닐아세테이트의 함량에 의해 결정된다. 분자량이 클수록 강인성과 가소성, 내스트레스 크래킹성, 내충격성이 향상되며, 성형성이나 표면광택은 저하한다. 한편 비닐아세테이트의 함량이 증가하면 밀도와 고무탄성, 유연성이 다른 폴리머나 가소제와의 상용성이 향상하여 연화온도는 저하한다.
본 발명의 미립자의 주성분이 EVA 수지는 비닐아세테이트 함량이 25~35중량%이다. 본 발명에 사용되는 EVA 수지의 비닐아세테이트 함량이 25중량% 미만이면 투명성이 낮아져 태양광 투과율이 낮아지고 접착력이 저하되어 바람직하지 않고, 35중량%를 초과하면 점성이 증가하여 EVA시트 제조시 접착성이 증가하여 가공성이 저하되어 바람직하지 않다.
또한, 본 발명의 에틸렌비닐아세테이트 수지를 주성분으로 하는 미립자는 서로 융착된 상태로 존재할 수 있다. 본 발명의 EVA시트 제조공정에 있어, 소결하는 단계를 포함함으로써 미립자의 일부가 융착 될 수 있는바, 보다 구체적으로, 미립자의 형태로 존재하거나, 하나 이상의 복수 개의 미립자가 서로 융착된 상태로 존재할 수 있고, 미립자 및 상기 미립자가 서로 융착된 형태가 혼재하여 존재할 수 있다.
상기 EVA수지를 주성분으로하는 미립자를 포함하는바, EVA수지에 가교제, 가교조제, 자외선 차단제 등을 추가로 포함할 수 있다. EVA수지에 첨가제를 첨가함으로써, EVA시트의 변색, 자외선 및 모듈화에 의한 변형을 최소화할 수 있다.
상기 첨가제는 가교제 또는 자외선 차단제 등을 포함하나, 필요에 따라 기타 각종의 첨가제를 더 포함시킬 수 있다. 구체적으로 상기 첨가제로는 실란커플링제, 활제, 산화방지제, 난연제, 변색 방지제 등을 예시할 수 있다.
본 발명에서 가교제로 사용되는 퍼옥시케탈의 예로는, 1,1-디(tert-아밀퍼옥시)시클로헥산, 1,1-디(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-디(tert-부틸퍼옥시)시클로헥산을 들 수 있고, 퍼옥시카보네이트의 예로는 2,5-디메틸-2.5-디-(2-에틸헥사노닐퍼옥시)헥산, tert-아밀퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, tert-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, tert-아밀(2-에틸헥실)모노퍼옥시카보네이트, tert-부틸이소프로필모노퍼옥시카보네이트, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, tert-부틸-(2-에틸헥실)모노퍼옥시카보네이트, tert-아밀퍼옥시벤조에이트, tert-부틸퍼옥시아세테이트, tert-부틸퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥사노에이트, tert-부틸퍼옥시벤조에이트를들 수 있다.
상기 가교제의 사용량은 EVA수지 100중량부당 0.1~5중량부인 것이 바람직한바, 상기 가교제를 0.1미만으로 포함하는 경우 EVA시트 형성시 목표하는 겔화도에 도달하기 어렵고, 시간이 많이 소요된다는 문제점이 있고, 5중량부를 초과하는 경우 가교제에 의한 라디칼로 인해 UV차단제를 다량 소모시킴으로써 UV에 의한 황변현상이 발생할 우려가 있다.
아울러, 상기 가교제와 더불어 가교조제를 사용할 수도 있는바, 상기 가교조제는 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸프로판 트리메타크릴레이트, 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 펜타에릴스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트, 트리아릴이소시아누레이트를 포함할 수 있다. 상기 가교조제의 사용량은 EVA 수지 100중량부당 0.1~3중량부인 것이 바람직하다. 상기 가교조제를 0.1미만으로 포함하는 경우 가교속도 및 가교밀도의 저하를 유발하여 결과적으로 내구 및 내열성을 저하시킬 염려가 있고, 3중량부를 초과하는 경우 유연성이 저하되는 문제가 있다.
상기 자외선 차단제로는 자외선 흡수제 및 자외선 안정제를 포함할 수 있다. 상기 자외선 흡수제로는 2-히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시- 2'-카르복시벤조페논, 2-히드록시-4-옥톡시벤조페논, 2-히드록시-4-n-도데실옥시벤조페논, 2-히드록시-4-n-옥타데실옥시벤조페논, 2-히드록시-4-벤질옥시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시-5-술포벤조페논, 2-히드록시-5-클로로벤조페논, 2,4-디히드록시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4-메톡시벤조페논, 2,2'-디히드록시-4,4'-디메톡시벤조페논, 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으며, 상기 자외선 안정제로는, 4-메톡시페닐-메틸렌-비스-1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐세바케이트, 비스-2,2,6,6,-테트라메틸-4-피페리디닐세바케이트, 비스-1-메틸-2,2,6,6,-테트라 메틸-4-피페리디닐세바케이트, 2-(2'히드록시-3', 5'-디터부틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-3,5-디-tert-아밀페닐)-2H-벤조트리아졸, 폴리메틸프로필-3-옥소-(4(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리디닐)실록산, 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 자외선 차단제의 사용량은 각 영역에서 EVA 수지 100중량부당 0.1~3중량부인 것이 바람직하다. 상기 자외선 차단제를 0.1중량부 미만으로 첨가할 경우, 자외선에 의한 EVA시트의 황변이 유발되어 장기내후성을 확보하기 어렵다.
또한, 상기 자외선 차단제가 3중량부를 초과하여 과량으로 포함되는 경우, 이로 인해 EVA수지의 변색이 발생할 수 있다. 태양전지의 경우 20년 가량의 장시간 동안 그 효율을 유지해야 하는 바, EVA시트가 황변되는 경우 태양빛의 투과도를 저하시켜 태양전지 셀로 입사되는 태양빛을 차단하여 태양전지의 효율을 감소시킬 수 있다.
실란커플링제, 활제, 산화방지제, 난연제, 변색 방지제등이 기타 각종 첨가제로 포함될 수 있는바, 상기 실란 커플링제는 제조된 EVA 시트와 유리 또는 셀과의 접착성을 증진시키기 위해 사용될 수 있는데, 구체적으로는 γ-메타크릴록시프로필 트리메톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, γ-아미노프로필트리 에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란 중에서 1종 이상 선택되어 사용될 수 있으며, 그 사용량은 각 영역에서 EVA 수지 100중량부당 0.01~0.5중량부인 것이 바람직하다.
상기 미립자는 200~400㎛의 평균입자직경을 갖는 것을 특징으로 한다. 미립자 소결공법에 의한 EVA시트 제조방법에 있어서, 일정두께로 미립자를 산포하기 위해서는 미립자 위에 또 다른 미립자가 적어도 2개 이상 적층될 수 있어야 안정적인 구조를 가진다. 그러므로, 미립자 크기의 한정은 미립자 소결공법에 있어, 중요한 요소이다.
상기 미립자의 평균입자직경이 200㎛의 미만인 경우 추후 소결공정 후의 EVA시트의 치밀함이 증가하여 기공의 감소로 인한 모듈화 공정시간이 길어질 염려가 있고, 400㎛를 초과하는 경우 최종 EVA시트의 두께에 영향을 줄 수 있다.
특히, EVA수지는 수분을 흡수하는 성질을 가지고 있어 미립자들끼리 뭉치기 쉽기 때문에 미립자의 입자크기 조절이 더욱 중요하다. 그러므로 미립자의 평균입자직경이 100㎛미만인 경우 그 흐름성이 현저히 떨어질 수 있어, 최소 200~300㎛의 평균입자직경을 유지하는 것이 가장 바람직하다.
아울러, 본 발명의 제조방법이 포함하는 미립자 소결 공법은 적정크기의 미립자가 요구되는바, 미립자는 EVA시트 내에 어느 정도의 기공이 존재하게 하여, 압출이나 카렌더링 등의 공법으로 인한 치밀한 구조의 EVA시트 구조에 비해 태양전지 모듈화 공정에서 기포 제거 시간을 단축할 수 있게 해주기 때문이다.
또한, 상기 미립자는 안식각이 40° 이하인 것을 특징으로 한다. 본 발명에서의 안식각은 입자를 수평판 위에 쌓아 올렸을 때, 그 경사를 유지하는 최대 경사각을 의미하는 바, 즉 분자입자를 쌓을 경우 그 사면과 수평면으로 된 각을 일컫는다. 안식각의 측정법으로는 배출법, 낙하법, 주입법, 경사법 등이 있다. 안식각 측정은 화학분석이나 입도분석에서 확인되지 않은 분체의 특성을 파악하기 위한 것으로써, 미립자의 입자직경이 작을수록, 또 보다 모난 것일수록 안식각은 커질 수 있다.
안식각에 의하여 미립자의 흐름성이 예측 가능한바, EVA수지는 수분을 흡수하는 성질을 가지고 있어 미립자들끼리 뭉치기 쉽기 때문에, 미립자의 입자크기가 안식각의 조절에 있어 중요한 요소가 될 수 있다. 안식각은 미립자의 크기에 따라 크게 달라지며, 미립자가 너무 작아지는 경우 EVA수지의 수분 흡수 성질에 의하여 잘 흐르지 못하고 입자끼리 달라붙을 수 있다.
그러므로, 상기 미립자의 한정된 평균입자직경에 의한 안식각을 40° 이하로 함으로써 적절한 흐름성을 확보할 수 있고, 이후 균일한 산포도를 가지는 소결된 EVA시트를 제조할 수 있다.
본 발명의 태양광 모듈용 EVA시트는 250~400㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 한다. 종래의 EVA시트의 경우 압축이나 캘린더링 방법에 의해 제조되어 450㎛이상의 두께를 포함하는 EVA시트가 제조될 수밖에 없는 것에 비해, 에틸렌비닐아세테이트 수지를 주성분으로 하는 미립자를 포함하는 본 발명의 EVA시트의 경우, 초기두께는 미립자가 산포됨에 의해 두꺼운 두께를 유지하여 태양전지 셀 파손등을 더 잘 막을 수 있고, 모듈화 공정 이후에는 최종두께가 더 얇음에도 불구하고 열수축률에 탁월한 효과를 보일 수 있다.
태양광
모듈용
EVA
시트 제조방법
본 발명은 (a) 에틸렌비닐아세테이트 수지를 주성분으로 하는 미립자를 제조하는 단계; (b) 상기 미립자를 산포하는 단계; 및 (c) 상기 산포된 미립자를 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 EVA시트 제조방법을 포함한다.
본 발명의 EVA시트 제조방법은 기존의 압출이나 캘린더링 공법과는 차별화된 공법으로 EVA 수지와 첨가제의 혼합물을 냉동 분쇄하여 미립자를 제조하고, 이를 산포 및 소결하는 방법을 포함하고 있다. 이때 균일한 산포도를 가지는 특정 두께의 시트를 만들기 위해서는 상기 미립자의 크기를 결정하는 것이 중요하다.
상기 미립자는 냉동분쇄에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 에틸렌비닐아세테이트 수지 100중량부에 대하여, 가교제 0.1~5중량부, 가교조제 0.1~3중량부, 자외선 차단제 0.1~3중량부를 추가로 포함하여 냉동분쇄할 수 있다.
이 때, 상기 냉동분쇄는 -150~-100℃의 온도로 수행하는 것을 특징으로 한다. 냉동분쇄온도에 따라 미립자의 크기를 조절할 수 있으나, -150℃미만으로 냉동분쇄하는 경우 분쇄된 미립자의 크기가 작아져 소결공정 이후 EVA시트의 치밀함이 증가하여 모듈화 공정시 기포 제거의 어려움이 있고, -100℃을 초과하여 냉동분쇄하는 경우 미립자의 크기가 커지게 되어 미립자를 재분쇄 하여야 할 우려가 있다.
본 발명의 태양광 모듈용 EVA시트 제조방법은 상기 냉동분쇄 단계를 통하여 제조된 미립자를 산포하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 미립자를 750~1200㎛의 두께로 산포하는 것을 특징으로 한다. 이는 일정한 두께를 포함하는 EVA시트를 제조하기 위한 공정조건 중의 하나로, 상기 미립자를 750㎛미만의 두께로 산포하는 경우 모듈화 공정시 셀을 충격으로 보호할 수 있는 EVA시트의 최소 두께를 확보할 수 없고, 1200㎛를 초과하는 두께로 산포하는 경우, 모듈화 공정과정에서의 압축으로 인해 셀에 미세한 균열이 생길 우려가 있다.
미립자 소결 공법으로 제조된 EVA시트는 초기에 기공이 많은 구조에서 최종적으로는 기공이 없는 치밀한 시트로 제조되는 바, EVA시트 제조의 초기단계에서 미립자를 균일하게 산포할 필요가 있다. 미립자의 불균일한 산포로 인해 최종 상태에서 치밀한 구조가 되지 않을 시에는 수분투과방지 등의 차단 특성이 떨어져 결과적으로 태양전지의 효율이 저하되기 때문이다. 따라서, 보다 구체적으로는 수직방향으로 적어도 2개 이상의 미립자가 균일하게 배열되어있어야 한다.
아울러, 미립자의 균일한 산포도를 유지함으로써, 모듈화 이전의 두께가 라미네이션 공정 이후 두께보다 두꺼워 모듈화 공정에서의 태양전지 셀 파손을 막을 수 있다.
결과적으로, 미립자 소결공법은 냉동분쇄로 인해 제조된 미립자를 균일하게 산포하는 방식으로 기존의 압출 또는 캘린더링 공법에서 시도하기 어려운 얇은 두께의 EVA시트의 제조가 가능하다. 보다 구체적으로, 기존의 압출 또는 캘린더링 공법은 열을 가하면 시트를 잡아당겨 롤에 말아주는 공정을 포함하는바, EVA시트에 MD방향으로 장력이 걸리게 되어, 시트에 열을 받은 경우 원래의 상태로 돌아가려는 성질에 의해 라미네이션 공정 시 수축이 발생한다. 이로 인하여 태양전지 셀의 배열이 틀어져 효율을 저하시킬 우려가 있다. 그러나 이에 비해 본 발명의 미립자 소결공법에 의한 EVA시트의 경우 연신 과정을 포함하지 않는바, 공정 시 수축이 발생하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석할 수 없다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명은 생략하기로 한다.
<
실험예1
> 냉동분쇄/ 입자 크기의 최적화
1Kg EVA수지(Photovoltaic PV1300Z / DuPont) 및 상기 EVA수지 100중량부에 대하여, 가교제(t-부틸 1-(2-에틸헥실) 모노퍼옥시카보네이트, t-Butyl 1-(2-ethylhexyl) Monoperoxycarbonate,TBEC) 2중량부, 가교조제(트리아릴이소시아 누레이트,TriallylIsocyanurate,TAIC) 2중량부, 실란커플링제(3-(메타크릴록시프로필) 트라이메톡시실란, 3-(Methacryloxypropyl) trimethoxysilane, KBM 503) 0.3중량부, 활제(글리세린 트리-18-하이드록시스테아레이트, glycerin tri-18-hydroxystearate, TG-12) 0.2중량부, UV 안정제(4-메톡시페닐-메틸렌-비스-1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리디닐세바케이트, 4-methoxyphenyl-methylene-bis-1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinylsebacate, PR31) 0.25중량부, UV 흡수제(2- 히드록시 -4- 옥톡시벤조페논, 2-Hydroxy-4-octoxy benzophenone, UV531) 0.25중량부로 구성되는 첨가제를 5kg의 액체질소를 소모하여 -120℃의 온도로 냉동분쇄하여 50~450㎛의 입자직경을 갖는 미립자를 제조하였다.
도 1을 참고하면, 상기 냉동분쇄를 통하여 얻어진 미립자는 50~450㎛의 입자직경의 분포를 나타내었으나, 200~400㎛의 입자직경을 가진 미립자가 가장 많이 분포되어 있는바, 미립자의 평균입자직경은 200~400㎛인 것을 알 수 있었다. 보다 구체적으로 살펴보면 105㎛이하의 입자직경을 갖는 미립자가 제조되는 경우 이를 재컴파운딩 해야 하고, 105~199㎛의 입자직경을 갖는 미립자가 제조되는 경우 실리카 처리가 별도로 필요하며, 아울러, 입자직경이 400㎛를 초과하는 미립자가 제조되는 경우 그 크기가 너무 커서 상기 미립자를 재분쇄하여야 한다. 그러므로 평균입자직경이 200~400㎛인 것이 미립자의 최적입자크기라고 봄이 타당하다.
또한, 상기 미립자의 입자직경에 따른 안식각을 측정하였는바, 상기 안식각 측정은 완전 평면인 기준판 위의 일정한 높이에 고정된 특수한 깔대기를 통해 EVA시트를 구성하는 미립자의 일정부피를 통과시켜 얻어진 원뿔에 의하였다. 원뿔모양으로 상기 미립자가 쌓이고 흘러 넘치면 미립자의 공급을 멈추고, 상기 원뿔에 디지털 각도기(아르 200, 안젤로)를 사용하여 각도를 측정하였고 3개의 각각 다른 지점을 측정해 안식각의 평균값을 얻었다.
이 때, 도1을 참고하면, 미립자의 입자직경에 따른 미립자의 안식각을 나타내었는바, 입자직경이 105㎛이하인 미립자들의 안식각은 46°, 입자직경이 105~199㎛이하인 미립자들의 안식각은 42°를 나타내었다. 이와 상이하게 입자직경이 200~260㎛, 270~330㎛, 340~400㎛이하인 미립자들의 안식각은 순서대로 40°, 38°, 40°를 나타내었는바, 냉동분쇄에 얻어진 200~400㎛의 입자직경을 갖는 미립자의 안식각은 40° 이하인 것을 확인할 수 있었다. 이처럼, 미립자가 일정 안식각을 가짐으로써 추후 미립자를 산포하는 단계에 있어서 최적의 흐름성을 가질 수 있다.
<
실험예2
>
EVA
시트 두께의 최적화
상기 실험예1의 냉동분쇄된 미립자를 1200㎛의 두께로 산포하고, 100℃에서 1분간 상기 산포된 미립자를 소결하였다. 상기 소결된 미립자를 하기 표1의 실시예 1 내지 4의 온도로 라미네이션하여 일정한 두께를 가진 EVA시트를 제조하였다.
이 때, 비교예은 1 한화 EVA시트(1628-EVA), 비교예 2는 SK EVA시트(EF2N), 비교에 3은 B/S EVA시트(EVASKY)로써 압출 및 카렌더링 방법에 의해서 제조된 EVA시트이다.
본 실험예에서는 상기 EVA시트의 투습도를 측정하여 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 EVA시트의 투습정도를 확인하고자 하였는바, 이 때의 투습도는 38℃, RH 90%의 조건에서 24시간 투과되는 수분의 질량을 사용하여 측정하였다.
| 라미네이션온도(℃) | EVA시트 두께(㎛) | 투습도(g/m2·24hr) | |
| 실시예1 | 150 | 400 | 19.555 |
| 실시예2 | 160 | 400 | 19.716 |
| 실시예3 | 150 | 250 | 27.930 |
| 실시예4 | 160 | 250 | 24.228 |
| 비교예1 | 150 | 500 | 14.817 |
| 비교예2 | 150 | 450 | 21.50 |
| 비교예3 | 160 | 500 | 14.945 |
투습도는 EVA시트 안쪽에 증기 형태의 수분을 물리적으로 방출해 내는 성질을 수치화 한 것으로 상기 표 1에 의하면 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3의 투습도가 유사하게 측정되었다. 그러나, 압출이나 카렌더링 공법에 의해 제조된 비교예 1 내지 3의 EVA시트 최종두께는 실시예 1 내지 4에 비해 두꺼운 것을 알 수 있었다.
결과적으로, 상기 실시예1 내지 4 및 비교예 1 내지 3의 투습도가 큰 차이 없이 측정된 것으로 보아 미립자를 이용하여 제조된 EVA시트의 경우도 투습이 어느 정도 잘 이루어지고, 미립자로 인하여 어느 정도의 기공이 존재하는바, 치밀한 구조에 비해 기공제거 공정시간을 더 단축할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 압 확인하였다.
<
실험예3
>
EVA
시트의
열수축율
측정
상기 실험예 2의 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1 내지 3의 EVA시트를 20cm X 20cm(가로 X 세로)로 제작하여 78℃의 뜨거운 물에 3분 동안 방치 후 사이즈를 측정하여, 열 수축율을 측정하였다. 이때 열수출율의 측정결과를 하기 표2에 나타내었다.
| EVA 시트 두께 | 수축율 (%) | |
| 실시예1 | 400 ㎛ | 0 % |
| 실시예2 | 400 ㎛ | 0 % |
| 실시예3 | 250 ㎛ | 0 % |
| 실시예4 | 250 ㎛ | 0 % |
| 비교예1 | 500 ㎛ | 4.6 % |
| 비교예2 | 500 ㎛ | 2 % |
| 비교예3 | 450 ㎛ | 1 % |
그 결과 상기 실시예 1 내지 4의 수축율이 거의 0%에 가깝게 측정되었는바, 본 발명의 태양광 모듈용 EVA시트는 열 등에 노출되어도 열에 의해 영향을 받지 않아 좋은 내구성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 그러나 이에 비해 비교예 1 내지 3의 EVA시트의 열수축율은 실시예 1 내지 4에 비해 높게 측정되었는바, 열에 의한 변화가 있음을 알 수 있었다.
이는 상기 비교예 1 내지 3의 경우, 미립자 소결 공법이 아닌 일반적인 압출 및 카렌더링 공법에 의해 제조되었는바, 이는 제조공정에서 연신 과정을 포함하여 원래 시트의 모양대로 돌아가려고 하는 수축현상이 발생하기 때문이다. 그러나, 상기 실시예 1 내지 4의 경우 제조과정에서 연신 과정을 포함하지 않는 무연신 시트로 수축이 발생하지 않는다는 점에서 차이가 있다.
도 2을 참고하면, 도2(a)는 실시예 1, 도2(b)는 실시예 2, 도2(c)는 비교예 1, 도2(d)는 비교예 2, 도2(e)는 비교예 3의 EVA시트 열수축률에 대한 실험결과를 사진으로 촬영하여 나타낸 것이다. 실시예 1 및 실시예 2의 EVA시트는 열에 의한 어떠한 변화가 없는 것을 알 수 있으나, 반면에 비교예 1 내지 3의 경우는 EVA시트가 열에 의해 우글우글해지거나 주름이 잡히게 되어 초기 EVA시트의 형상을 그대로 유지하지 못함을 확인할 수 있었다. 특히 제조공정 시 연신이 발생하는 공정이 진행하는 기계 방향(MD 방향)으로의 수축이 많음을 알 수 있었다.
도 3를 참고하면, 도 3는 입자크기가 385.547㎛인 미립자를 포함하고, 두께가 250㎛인 EVA시트의 (a)단면, (b)표면 및 (c) 라미네이션된 EVA시트의 단면을 SEM으로 촬영하여 나타낸 것이다. 상기의 미립자를 사용하여 EVA시트를 제조하는바, (a), (b)에 나타난 바와 같이 기공이 어느 정도 존재하나 라미네이션 후에는 균일한 형태의 EVA시트를 확인할 수 있었다.
Claims (10)
- 에틸렌비닐아세테이트를 포함하고, 평균입자직경이 200~400㎛이고, 안식각이 40°이하인 미립자를 포함하고, 두께가 250~400㎛인 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 EVA시트.
- 제 1항에 있어서,
상기 미립자가 서로 융착된 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 EVA시트.
- 제 1항에 있어서,
상기 미립자는 상기 에틸렌비닐아세테이트 수지 100중량부에 대하여, 가교제 0.1~5중량부, 가교조제 0.1~3중량부, 자외선 차단제 0.1~3중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 EVA시트.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- (a) 에틸렌비닐아세테이트 수지를 포함하고, 평균입자직경이 200~400㎛이고, 안식각이 40 이하인 미립자를 제조하는 단계;
(b) 상기 미립자를 산포하는 단계; 및
(c) 상기 산포된 미립자를 소결하는 단계를 포함하고,
상기 (b)단계에 있어서, 상기 미립자를 750~1200㎛의 두께로 산포하는 것을 특징으로 하는 두께가 250~400㎛인 태양광 모듈용 EVA시트 제조방법.
- 제 7항에 있어서,
상기 (a)단계에 있어서,
상기 미립자는 냉동분쇄에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 EVA시트 제조방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 냉동분쇄는 -150~-100℃의 온도로 수행하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 EVA시트 제조방법.
- 삭제
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