KR102372758B1 - 광발전 모듈의 봉합재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기를 포함하는 광발전 전지 (10) 를 코팅하는 것으로 의도되는 광발전 모듈 (20) 의 봉합재 (22) 로서:
- 에틸렌 - 알킬 아크릴레이트 코폴리머 (상기 코폴리머의 용융 유동 지수 (MFI) 는 1 g/10 min 내지 40 g/10 min 임); 및
- 실란 (상기 조성물의 중량의 0.1% 내지 0.5% 를 구성함);
상기 봉합재가 또한 조성물의 중량의 0.1% 내지 0.4% 를 구성하는 가교제를 포함하고, 상기 코폴리머가 상기 조성물의 중량의 99% 이상을 구성하는 것을 특징으로 하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 또한 광발전 모듈에서의 상기 봉합재의 용도, 뿐만 아니라 상기 봉합재를 포함하는 광발전 모듈에 관한 것이다.

Description

광발전 모듈의 봉합재 {ENCAPSULANT OF A PHOTOVOLTAIC MODULE}
본 발명의 하나의 주제는 가교제 (퍼옥시드 또는 이소시아네이트 또는 가교 기능을 갖는 임의의 기타 성분) 가 단지 매우 소량 존재하는 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머 기재의 광발전 모듈 봉합재이다. 본 발명은 또한 광발전 모듈, 또는 봉합재 층 외에 "프론트시이트" 또는 "백시이트" 를 형성하는 하나 이상의 인접한 층, 더 일반적으로 이들 3 개의 연속 층: "프론트시이트", 봉합재 및 "백시이트" 를 포함하는, 상기 모듈에서의 상기 봉합재 조성물의 용도에 관한 것이다.
화석 연료에 의해 배출되는 온실 기체에 관한 지구 온난화는, 예를 들어 광발전 모듈과 같은 그 작동시 상기 기체를 배출하지 않는 대안 에너지 해결책의 개발을 이끌었다. 광발전 모듈은 "광발전 전지" 를 포함하며, 상기 전지는 광 에너지를 전기로 전환할 수 있다.
수많은 유형의 광발전 패널 구조가 존재한다.
종래의 광발전 전지가 도 1 에 나타나 있고; 상기 광발전 전지 (10) 은 광발전 센서의 위 (상부 콜렉터) 및 아래 (하부 콜렉터) 위치한 전자 콜렉터 (16) 과 접촉된, 일반적으로 광전자 특성의 수득을 위해 처리되는 규소 기재의 광발전 센서 (14) 를 함유하는 하나의 별개 전지인 별개 전지 (12) 를 포함한다. 별개 전지의 상부 콜렉터 (16) 은 일반적으로 금속 합금으로 구성된, 도전 바 (18) 을 통해 또다른 전지 (12) 의 하부 콜렉터 (16) 에 연결된다. 모든 이들 별개 전지 (12) 는 직렬 및/또는 병렬로 서로 연결되어 광발전 전지 (10) 을 형성한다. 광발전 전지 (10) 이 광 공급원 하에 있는 경우, 이는 전지 (10) 의 말단 (19) 에서 회수될 수 있는 직접 전류을 전달한다.
도 2 를 참조하면, 광발전 모듈 (20) 은 "봉합재" (상부 부 (22) 및 하부 부 (23) 로 구성됨) 중에 매입된 도 1 의 광발전 전지 (10) 을 포함한다. 상부 보호 층 (24) (용어 "프론트시이트" 로 공지됨, 이하에서 사용됨) 및 모듈 뒤쪽을 보호하는 층 (26) (용어 "백시이트" 로 공지됨, 또한 이하에서 사용됨) 은 봉합된 전지의 둘 중 한쪽 측에 위치한다.
광발전 전지 (10) 의 충격 및 수분 보호가 일반적으로 유리로 만들어진 상부 보호 층 (24) 로 제공된다.
백시이트 (26), 예를 들어 플루오로폴리머 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기재의 다중층 필름은 광발전 모듈 (20) 의 수분 보호 및 전지 (12) 의 전기 절연에 기여하여 외부 환경과의 임의의 접촉을 방지한다.
봉합재 (22) 는 광발전 전지 (10) 및 보호 층 (24) 및 (26) 사이에 존재하는 공간 모양에 완벽히 맞춰져 광발전 모듈의 효율을 제한하는 공기의 존재를 피해야 한다. 봉합재 (22) 는 또한 대기 산소 및 물과 별개 전지 (12) 의 접촉을 막아 그 부식을 제한해야 한다. 봉합재 (22) 의 상부 부는 전지 (10) 및 상부 보호 층 (24) 사이이다. 봉합재 (22) 의 하부 부는 전지 (10) 및 백시이트 (26) 사이이다.
태양 방사의 존재 하에, 가열은 태양 모듈 내에서 일어나고, 80℃ (그 이상) 의 온도에 도달할 수 있는데, 이는 층이 모듈의 라이프 사이클을 통틀어 서로 완벽히 결합되어야 하는 것을 요구한다.
현재, 대다수의 광발전 봉합 시장은 퍼옥시드, 실란 및 각종 관능성 첨가제가 첨가된 EVA 기재의 제형에 상응한다.
EVA 는 상기 적용에 유리한 수많은 품질 및 특성을 나타낸다. 이는 주로 매우 양호한 투명성, 기계적 강도 및 에이징에 대한 저항성 및 일반적으로 탁월한 열기계적 및 기계적 특성을 부여하기 때문이다. 나아가, 상기 열가소물은 비교적 저렴하여 상기 적용에서 그 사용이 사실상 피할 수 없다.
그럼에도 불구하고, 퍼옥시드 및 실란을 포함한 EVA 기재의 봉합재 유형은 하나의 주요 단점을 갖는다.
구체적으로는, 환경 조건이 악화된 경우, 다시 말해 EVA 봉합재가 고온 및 습윤 조건 하에 에이징되는 경우 (DHT (습도 시험; damp heat test): 85℃/85% RH (상대 습도)), 상기 성분은 아세트산, 봉합재의 황색화 공급원 및 광발전 모듈의 금속 연결부의 부식이 나타나는 것을 야기하는 가수분해에 놓이게 된다.
당업자는 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머에 의한 EVA 의 대체를 예상할 수 있지만, 곤란한 환경에 존재시 EVA 관련 특정 문제들을 명백히 피할지라도 상기 용액은 올바른 광발전 모듈의 수득을 가능케 하지 않는다. 이는 라미네이션 동안 상당량 존재하는 퍼옥시드로 인해 가교시 수많은 버블이 형성되기 때문이다.
나아가, 문헌 WO 2006/095911 은 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머 기재의 제형의 사용에 의한 용액을 제공하는데, 표준 JIS K 7121 에 따라 수득한 이의 용융점 (T (℃)) 은 하기 식에 상응할 것이다: -3.0X+125 > T > -3.0X+109, 성분 X 는 극성 코모노머 (아크릴레이트) 의 몰 함량을 나타냄. 나아가, 상기 문헌은 유리에 대한 접착제 특성의 도입을 위해 상기 코폴리머와 실란의 조합을 제공한다.
그러나, 상기 제형은 장기간에 걸쳐 효과적인 봉합재의 수득을 가능케 하지 않을 것이다. 이는 실란이 폴리머에 화학적 결합되지 않는 경우 유리에 대한 양호한 수준의 접착이 가능하지 않는다는 단점을 나타내기 때문이다.
따라서, EVA 에 대한 대안 성분 기재이지만, 아세트산을 배출한다는 위험을 제거하면서 단지 유리한 특성을 나타내는 봉합 용액이 현재 추구되고 있다.
나아가, 상기 용액은 프론트시이트, 다시 말해 특히 유리-세라믹 또는 합성 유리 (종래적으로, PMMA) 로 만들어진 성분의 벽에 대한 부착을 가능케 하는 실란의 사용이 가능해야 한다.
출원인에 의해, 각종 실험 후에, 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머 및 실란 기재의 조성물이 매우 낮은 함량의 가교제(들) 의 사용으로 매우 만족스런 열기계적 특성 및 물리화학적 특성을 나타내는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 본 발명은 하기를 포함하는 광발전 전지를 매입하는 것으로 의도되는 광발전 모듈 봉합재로서:
- 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머 (상기 코폴리머의 용융 유동 지수, MFI 는 1 g/10 min 내지 40 g/10 min 임);
- 실란 (상기 조성물의 중량의 0.1% 내지 0.5% 를 나타냄);
조성물의 중량의 0.1% 내지 0.5% 를 나타내는 가교제를 추가로 포함하고, 상기 코폴리머가 상기 조성물의 중량의 99% 이상을 나타내는 것을 특징으로 하는 것에 관한 것이다.
출원인은 사실상 "불완전한 가교" 를 수행하는데 있어서 매우 특정한 이점이 존재한다는 점을 발견하였다. 바람직하게는 모노퍼옥시카르보네이트 부류로부터 선택되고 더 구체적으로는 소량으로 존재하는 Luperox® TBEC 또는 (OO-tert-부틸 O-(2-에틸헥실) 모노퍼옥시카르보네이트) 로 이루어진 가교제는 코폴리머에 대한 실란의 그래프팅을 가능하게 하고, 이를 충분히 가교시켜 유의한 겔 수준을 달성할 필요 없이 크리프(creep) 저항성있게 만든다. 상기 매우 적은 함량의 퍼옥시드는 라미네이션 단계에서 버블이 나타난다는 임의의 단점을 피한다.
상기 "불완전한 가교" 는 현재 수행되는바 라미네이션 단계에서 수행될 수 있지만, 또한 봉합재 필름의 압출로부터 개시함으로써 보다 신속한 라미네이션을 가능케 한다는 이점을 갖는다.
본 발명에 따른 조성물은 우선 하기 이점을 나타낸다:
- 아세트산, 더 일반적으로 임의의 산이 그 사용시에 어떤 환경 조건이든지간에 나타날 수 없음;
- 특히 광발전 모듈의 봉합재로서 사용시에 조성물의 수명을 통틀어 조성물의 탁월한 접착제 특성의 유지;
- 곤란한 환경에서 에이징시 광학 특성의 개선;
- 적어도 현 EVA 기재의 용액 (가교제 및 실란) 만큼 만족스러운 탁월한 열기계적 특성 및 물리화학적 특성의 유지.
본 발명의 1 차 혼합물의 기타 특성 및 별개의 특성이 하기 제시되어 있다:
- 유리하게는, 가교제는 모노퍼옥시카르보네이트 부류에 속하고, 바람직하게는 OO-tert-부틸 O-(2-에틸헥실) 모노퍼옥시카르보네이트로 이루어짐;
- 바람직하게는, 상기 언급된 코폴리머의 경우, 에틸렌의 중량 함량은 50% 내지 85%, 바람직하게는 60% 내지 84% 이고, 알킬 아크릴레이트의 중량 함량은 15% 내지 50%, 바람직하게는 16% 내지 40% 임;
- 유리하게는, 실란은 비닐 실란 또는 (메트)아크릴 실란으로 이루어짐;
- 본 발명의 비제한적인 명세서에 따라, 실란은 메타크릴옥시프로필실란으로 이루어짐;
- 유리하게는, 가교제는 조성물의 중량의 0.3% 미만을 나타냄;
- 바람직하게는, 상기 언급된 코폴리머의 용융 유동 지수, MFI 는 2 g/10 min 내지 10 g/10 min 임;
- 본 발명에 의해 제공되는 하나의 가능성에 따라, 조성물은 단지 상기 언급된 코폴리머, 상기 언급된 가교제 및 상기 언급된 실란으로 이루어짐;
- 본 발명에 의해 제공되는 또다른 가능성에 따라, 조성물은 추가의 특정한 특성을 부여하는 것으로 의도되는 첨가제, 특히 가소제, 접착력 촉진제, UV 안정화제 및 흡수제, 항산화제, 난연제 및/또는 충전제를 추가로 포함함.
본 발명은 또한 광발전 모듈에서 상기 기재된 바와 같은 봉합재의 용도에 관한 것이다.
마지막으로, 본 발명은 봉합재가 상기 기재된 바와 같은 것을 특징으로 하는, 하나 이상의 봉합재 및 프론트시이트 또는 백시이트의 조합으로 이루어진 구조를 포함하는 광발전 모듈에 관한 것이다.
하기와 같은 설명은 단지 하기와 같은 첨부 도면을 참조함으로 암묵적인 제한 없이 예시의 방식으로 제시된다:
이미 기재되어 있는 도 1 은 부 (a) 및 (b) 가 ¾ 그림인 것으로서, 부 (a) 가 연결 전의 별개 전지를 나타내고, 부 (b) 가 2 개의 별개 전지의 연결 후의 그림이고; 부 (c) 는 완전한 광발전 전지의 상면도인 광발전 전지의 예를 나타낸다.
이미 기재되어 있는 도 2 는 상부 봉합재 필름 및 하부 봉합재 필름에 의해 봉합된 "종래의" 광발전 센서인 광발전 모듈의 단면도를 나타낸다.
에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머에 있어서, 이는 당업자에 익히 공지된 성분이다. 본 발명의 맥락상 상기 코폴리머에 특수한 별개의 특성은 본질적으로 에틸렌 및 알킬 아크릴레이트의 중량비, 및 코폴리머의 용융 유동 지수, MFI (10 분 당 그램으로 표현되고 2.16 kg 하중 하에 190℃ 에서 측정됨) 유래이다.
에틸렌의 중량 함량은 50% 내지 85%, 바람직하게는 60% 내지 84% 이고, 알킬 아크릴레이트의 중량 함량은 15% 내지 50%, 바람직하게는 16% 내지 40% 이다.
코폴리머의 용융 유동 지수 (MFI) 는 1 g/10 min 내지 40 g/10 min, 바람직하게는 2 g/10 min 내지 10 g/10 min 이다.
비제한적 예로서, 출원인은 시중에서 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머인 LOTRYL® 로서 공지된 성분을 사용한다.
당업자는 2 개의 모노머 각각의 상이한 양에 따른 상기 코폴리머의 제조/제작 방법을 완전히 알고 있다. 이하에서, 본 발명에서는 특정한 유형의 에틸렌/알킬 아크릴레이트 코폴리머가 제시되지만, 코폴리머가 상기 정의된 에틸렌 및 알킬 아크릴레이트의 함량 범위 내에서 가변적인 경우, 가능하다면 약간 더 양호한 방식으로 상기 코폴리머가 이들 2 개의 모노머에서 바람직한 범위 내에서 선택되는 함량의 에틸렌 및 알킬 아크릴레이트를 갖는 경우 설정되는 목적에 본 발명에 따른 봉합재 조성물이 부합되는 것으로 소유주에 의해 제시되었다.
실란에 대하여, 이들은 봉합재 및 유리 사이에 접착 상호작용을 가능케 하는 화학 화합물이다. 실란의 예로서, 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트, 비닐트리메톡시실란 또는 퍼옥시드-유형 가교제에 대해 반응성인 관능기를 지닌 임의의 기타 실란이 언급될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물 중 실란은 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트이다. 그럼에도 불구하고, 비닐실란 또는 (메트)아크릴 실란 부류로부터 또다른 실란을 선택함으로써 등량 또는 실질적 등량 결과가 수득될 것이다.
가교제에 대하여, 화학 반응 (코폴리머 사슬에 대한 이의 그래프팅을 위해 실란을 사용함) 및 (코폴리머의) 가교 반응을 개시하고 전파하도록 분해되는 상기 요소가 당업자에 익히 공지되어 있고, 이는 그 제작/제조에 어떠한 곤란함을 제공하지 않는다.
특정한 부류의 가교제가 본 특허 출원의 맥락상 설정된 목적에 최적으로 해당하는 것에 주목되어야 한다: 이들은 모노퍼옥시카르보네이트 및 이들 중에서 특히 상표 Luperox® TBEC 하에 출원인에 의해 특히 시판되는 OO-tert-부틸 O-(2-에틸헥실) 모노퍼옥시카르보네이트임.
본 발명에 따른 봉합재를 형성하는 조성물은 추가의 특정한 특성을 부여하도록 의도되는 일정수의 첨가제를 임의 포함할 수 있다.
가소제는 가공의 촉진 및 조성물 및 구조의 제조 방법의 생산성의 개선을 위해 첨가될 수 있다. 예로서, 본 발명에 따른 조성물의 접착 개선을 또한 가능케 하는 파라핀성, 방향족 또는 나프탈렌성 미네랄 오일이 언급될 것이다. 또한, 가소제로서 프탈레이트, 아젤레이트, 아디페이트 또는 트리크레실 포스페이트가 언급될 수 있다.
접착력 촉진제는 필수적이지 않지만 유리하게는 접착이 특히 높아야 하는 경우 조성물의 접착성을 개선하는데 첨가될 수 있다. 접착력 촉진제는 비폴리머성 성분이고; 유기, 결정성, 무기, 더 바람직하게는 반무기 반유기일 수 있다. 이들 중에서, 티타네이트가 언급될 수 있다.
광발전 모듈에 조성물의 상기 특정한 적용에서, UV 방사선이 상기 모듈의 봉합재로서 사용되는 조성물의 약간의 황색화를 야기할 수 있기 때문에, UV 안정화제 및 UV 흡수제, 예컨대 벤조트리아졸, 벤조페논 및 기타 힌더드(hindered) 아민을 그 수명 동안 봉합재의 투명도의 보장을 위해 첨가할 수 있다. 이들 화합물은, 예를 들어 벤조페논 또는 벤조트리아졸 기재일 수 있다. 이들은 조성물의 전체 중량의 10 중량% 미만, 바람직하게는 0.05 중량% 내지 3 중량% 의 양으로 첨가될 수 있다.
또한, 봉합재의 제조 동안 황색화를 제한하기 위해 항산화제, 예컨대 인-기재 화합물 (포스포나이트 및/또는 포스파이트) 및 힌더드 페놀성 화합물을 첨가할 수 있을 것이다. 이들 항산화제는 조성물의 전체 중량의 10 중량% 미만, 바람직하게는 0.05 중량% 내지 3 중량% 의 양으로 첨가될 수 있다.
난연제가 또한 첨가될 수 있다. 이들 지연제는 할로겐화 또는 비할로겐화될 수 있다. 할로겐화 지연제 중에서, 브롬화 생성물이 언급될 수 있다. 또한, 비할로겐화 지연제로서, 인-기재 첨가제, 예컨대 암모늄 포스페이트, 폴리포스페이트, 포스피네이트 또는 피로포스페이트, 멜라민 시아누레이트, 펜타에리트리톨, 제올라이트 및 이들 지연제의 혼합물을 사용할 수 있다. 조성물은 이들 지연제를 조성물의 전체 중량에 대해 3% 내지 40% 범위의 비로 포함할 수 있다.
또한, 조성물의 전체 중량에 대해 일반적으로 5% 내지 15% 범위의 비로 화합물을 염색하거나 또는 화합물을 브라이트닝하는, 예를 들어 티타늄 디옥시드와 같은 안료를 첨가할 수 있다.
충전제, 특히 무기 충전제는 또한 조성물의 열기계적 강도의 개선을 위해 첨가될 수 있다. 제시되는 예는 암묵적인 제한 없이 실리카, 알루미나 또는 칼슘 카르보네이트 또는 탄소 나노튜브 또는 또한 유리 섬유이다. 또한, 나노스케일로 혼합되는 개질 또는 비개질된 점토를 사용할 수 있고; 이는 보다 투명한 조성물의 수득을 가능케 한다.
봉합재의 가교/제조 및 본 발명에 따른 봉합재 필름 (광발전 모듈에 혼입되는 것으로 의도됨) 의 생성:
종래적으로, 가교는 특히 온도가 매우 높아진 경우 EVA-기재 봉합재의 열기계적 특성의 조정을 위해 필수적이다. 상기 특정한 경우, 본 발명의 맥락상, 가교는 매우 낮은 함량의 가교제(들) 로 인해 완전하지 않지만, 코폴리머 사슬에 대한 실란의 그래프팅 및 상기 코폴리머의 부분 가교를 가능하게 한다.
조성물의 기타 요소, 즉 실란 및 임의로는 충전제를 가교제 및 상기 언급된 코폴리머에 종래의 방식으로 첨가한다 (당업자에 익히 공지됨).
상기 표적화된 양태에 있어서, "Handbook of Polymer Foams and Technology" 라는 제목의 핸드북은 특히 198 내지 204 쪽에서 당업자가 참조할 수 있는 추가의 지시사항을 제공한다.
광발전 모듈에서 열가소성 조성물의 사용에 관한 본 발명의 양태에 있어서, 당업자는, 예를 들어 "Handbook of Photovoltaic Science and Engineering", Wiley, 2003 을 참조할 수 있다. 이는 본 발명의 조성물이 광발전 모듈에서 봉합재 또는 봉합재-백시이트로서 사용될 수 있기 때문이며, 상기 구조가 첨부된 도면와 함께 기재되어 있다.
시험 제형의 형성에 활용되는 재료:
Lotryl® 17BA07: 에틸렌/부틸 아크릴레이트 코폴리머, 상기의 아크릴레이트 함량은 코폴리머의 17 중량% 이고, 상기의 MFI 는 7 g/10 min (190℃, 2.13 kg) 임. 이는 오토클레이브 방법에 따라 수득되고, 그 용융점은 89℃ 임.
하기 제시되는 결과의 표에서, 상기 Lotryl® 은 이니셜 17BA07 로 나타낸다.
Lotryl® 20MA08: 에틸렌/메틸 아크릴레이트 코폴리머, 상기의 아크릴레이트 함량은 코폴리머의 20 중량% 이고, 상기의 MFI 는 8 g/10 min (190℃, 2.13 kg) 임. 이는 오토클레이브 방법에 따라 수득되고, 그 용융점은 75℃ 임.
하기 제시되는 결과의 표에서, 상기 Lotryl® 은 이니셜 20MA08 로 나타낸다.
Lotryl® 35BA40: 에틸렌/부틸 아크릴레이트 코폴리머, 상기의 아크릴레이트 함량은 코폴리머의 35 중량% 이고, 상기의 MFI 는 40 g/10 min (190℃, 2.13 kg) 임. 이는 오토클레이브 방법에 따라 수득되고, 그 용융점은 66℃ 임.
하기 제시되는 결과의 표에서, 상기 Lotryl® 은 이니셜 35BA40 로 나타낸다.
Lotryl® 35BA320: 에틸렌/부틸 아크릴레이트 코폴리머, 상기의 아크릴레이트 함량은 코폴리머의 35 중량% 이고, 상기의 MFI 는 320 g/10 min (190℃, 2.13 kg) 임. 이는 오토클레이브 방법에 따라 수득되고, 그 용융점은 65℃ 임.
하기 제시되는 결과의 표에서, 상기 Lotryl® 은 이니셜 35BA320 로 나타낸다.
Lotryl® 28MA07: 에틸렌/메틸 아크릴레이트 코폴리머, 상기의 아크릴레이트 함량은 코폴리머의 28 중량% 이고, 상기의 MFI 는 7 g/10 min (190℃, 2.13 kg) 임. 이는 오토클레이브 방법에 따라 수득되고, 그 용융점은 68℃ 임.
하기 제시되는 결과의 표에서, 상기 Lotryl® 은 이니셜 28MA07 로 나타낸다.
Lotryl® 7BA01: 에틸렌/부틸 아크릴레이트 코폴리머, 상기의 아크릴레이트 함량은 코폴리머의 7 중량% 이고, 상기의 MFI 는 1 g/10 min (190℃, 2.13 kg) 임. 이는 오토클레이브 방법에 따라 수득되고, 그 용융점은 105℃ 임.
하기 제시되는 결과의 표에서, 상기 Lotryl® 은 이니셜 7BA01 로 나타낸다.
Evatane® 3345PV: 에틸렌/비닐 아세테이트 코폴리머, 상기의 아세테이트 함량은 코폴리머의 33 중량% 이고, 상기의 MFI 는 45 g/10 min (190℃, 2.13 kg) 임. 하기 제시되는 결과의 표에서, 상기 Evatane® 은 이니셜 3345PV 로 나타낸다.
Dynasylan MEMO: 3-메타크릴로일옥시프로필트리메톡시실란 (Evonik). 하기 제시되는 결과의 표에서, 상기 실란은 이니셜 MTS 로 나타낸다.
Luperox® TBEC: OO-tert-부틸 O-(2-에틸헥실) 모노퍼옥시카르보네이트 (출원인 Arkema 에 의해 시판, 이하에서 TBEC 로 나타냄).
Luperox® 101: 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥산 (출원인 Arkema 에 의해 시판, 이하에서 101 로 나타냄).
시험 필름 및 제형의 제조:
필름의 제조:
봉합재 필름을 함침된 폴리머 과립의 압출로 수득한다:
실란 및 적절하다면 퍼옥시드를 Lotryl 또는 Evatane 과립의 함침에 의해 첨가한다. 과립 및 액체를 플라스크에 두고, 플라스크를 3 시간 동안 분 당 60 회 회전 속도로 롤 믹서에 위치시킨다.
함침 후에, 이들 과립, 및 또한 임의의 추가 과립을 너비 10 cm 를 갖는 슬롯 다이를 지닌 압출기의 공급 호퍼(hopper) 에 둔다.
압출을 조성물에 대한 적절한 온도에서 수행하고; 따라서 Luperox TBEC 기재의 조성물의 경우, 상기 온도를 90℃ 로 제한하는데, 상기 온도 초과에서 퍼옥시드가 분해되기 때문이다. Luperox 101 기재의 조성물에서는, 상기 온도는 100℃ 내지 110℃ 에 도달할 수 있다.
상기 압출은 필름의 릴(reel) 의 수득을 가능케 하는데, 압출기 배출구에서 상기의 드로잉(drawing) 은 350 내지 550 μm (마이크로미터) 의 두께를 갖는 필름의 수득을 위해 조정된다.
시험 모듈의 제조:
제형의 특성화를 위해, 시험 모듈을 고온 라미네이션으로 수득한다.
시험 모듈 구조는 수행되어야 하는 특성화에 따라 가변적일 수 있다:
· 크리프 및 투과율에 의한 광학 특성의 측정: 유리 (4 mm)/봉합재 필름/유리 (4 mm)
· 접착력의 측정: 유리 (4 mm)/봉합재 필름/Apolhya 백시이트
사용되는 라미네이터는 P energy 에 의해 제공된다. 라미네이션 조건은 라미네이션된 필름의 조성에 따라 다르다.
따라서, TBEC 기재의 제형의 경우, 관찰되는 사이클은 하기이다:
Figure 112017010004366-pct00001
나아가, Luperox 101 기재의 제형의 경우, 상기 퍼옥시드의 보다 높은 분해 온도로 인해 온도를 조정한다. 따라서, 관찰되는 사이클은 하기이다:
Figure 112017010004366-pct00002
시편에서 수행되는 시험 (조성물 E1 내지 E4 및 CE1 내지 CE5):
본 발명은 하기 비제한적 예로 보다 상세히 예시된다:
하기 표에서 E1, E2, E3 및 E4 로 나타내는 조성물은 본 발명에 따른 조성물이지만, 조성물 CE1, CE2, CE3, CE4 및 CE5 는 선행 기술에 따른 조성물이고/거나 본 발명에 따르지 않는 것이다.
Figure 112017010004366-pct00003
상기 표적화된 시편이 조성물의 중량의 0.3% 로 고정된 동일한 양의 실란을 나타내는 것이 주목될 것이다. 그럼에도 불구하고, 추가의 시험은 조성물 중 실란의 양이 상기 조성물의 0.1 중량% 내지 0.5 중량% 일 수 있는 것을 확인할 수 있게끔 한다.
본 발명에 따른 조성물의 실시예 모두는 동일한 두께를 갖지만, 당업자가 이들을 광발전 모듈의 적용 및 이의 수행성에 따라 가변적일 수 있는 것으로 분명히 여긴다.
투과율에 의한 광학 특성의 측정:
투과율에 의한 광학 특성을 Minolta 브랜드의 분광비색계를 사용해 유리/봉합재/유리 구조 상에서 측정한다. 측정 조건은 하기와 같다:
· 파장: 360 nm - 740 nm (나노미터)
· 광원: C
· 각: 2°
· 측정 오프닝: LAV 25 mm (밀리미터)
· 백그라운드: "Cera" 화이트 플레이트 + 라이트 웰(light well)
수치 데이터 중 2 개를 상기 측정으로부터 취한다:
· 헤이즈: 헤이즈는 연구되는 구조의 헤이즈 정도에 상응함. 이는 표준 ASTM D-1003-007 에 따라 산출됨.
· 투명도: 투명도는 유리 층 및 유리/공기 및 유리/봉합재 계면의 각각의 기여로 보정된 후 두께 200 μm 로 표준화된, 평균 투과율 값이 400 내지 740 nm 인 것으로서 산출됨. 투명도는 또한 DHT (습도 시험 - 85℃ / 85% 상대 습도 / 2000 h) 에이징 동안 평가되었음.
본 발명의 요건에 부합하기 위해서, 투명도 시험은 96% 초과의 결과를 나타내고 헤이즈 시험은 20 미만의 결과를 나타내야 한다.
크리프 시험:
크리프 시험을 유리/봉합재/유리 구조 (길이 L = 70 mm 를 갖는 유리 시이트 포함) 상에서 수행한다. 라미네이션 후에, 시험 모듈을 수평으로 70°각도를 형성하는 금속 구조에 둔다. 제 1 유리 층 두께 부분을 커버하는 엣지(edge) 에 의해 각 모듈은 고정된다.
상기 구조를 100℃ 의 오븐에 둔다. 크리프를 제 2 유리 층의 중량 하에 관찰할 수 있다. 따라서, 측정되는 크리프 값은 이들 조건 하에 500 시간 후 제 2 유리 시이트가 지나간 거리이다. 상기 거리는 0 mm (크리프 없음) 내지 70 mm (완전 크리프, 구조 분리) 이다.
본 발명의 요건에 부합하기 위해서, 크리프 측정은 4 mm 미만의 결과를 나타내야 한다.
유리 층에 대한 접착력 시험:
봉합재 및 유리 사이의 접착력 정도를 Zwick 1445 보편 시험기로 50 mm/min (분 당 밀리미터) 에서 수행되는 90° 박리 시험을 사용해 유리/봉합재/백시이트 구조 상에서 측정한다. 상기 측정에 사용되는 백시이트는 출원인에 의해 제조되고 시판되는 Apolhya® 로 이루어진 단층이다. 측정 조건은 하기와 같다:
· 크로스피스(crosspiece) 의 이동 속도: 50 mm/min
· 시편 절단 너비: 10 mm
· 박리 각: 90°
접착력 결과는 N/mm 로 표현된다.
본 발명의 요건에 부합하기 위해서, 접착력 측정은 3.5 N/mm 초과의 결과를 나타내야 한다.
봉합재에 대한 시험을 또한 상기 신규 구조가 탁월한 특성, 다시 말해 문헌 WO 09138679 에 기재된 바에 따른 봉합재의 특성, 즉 특히 그 기계적, 열기계적 및 발화 지연제 특성 및 그 전기 절연 특성에 관한 특성에 대해 동일한 특성을 보유한다는 점을 확인하기 위해 수행하였다. 이들 시험은 긍정적인 것으로 입증되었다.
본 발명에 기재된 바와 같이 제형화된 봉합재의 황색도 특성을 DHT (습도 시험 - 85℃ / 85% 상대 습도 / 2000 h) 에이징 동안 평가하였다. 수득한 결과는 선행 기술에 따른 제형에서 수득한 것들보다 양호한 것으로 입증되었다.
따라서, 본 발명에 따른 조성물은 태양 모듈에서 결합제 또는 봉합재로서 매우 유리하게 사용될 수 있는 기준에 부합한다.
상이한 제형의 시편 상에서 수행된 시험의 결과:
Figure 112017010004366-pct00004
* CE1 시편 (선행 기술에 따른 제형) 에서 수득한 결과는 양호하지만, DHT 에이징 동안 아세트산의 형성이 검출되고, 상기 봉합재의 진한 황색화가 발생한다.
상기 현상이 본 발명에 따라 제조한 샘플 어느 하나에도 관찰되지 않는다.

Claims (11)

  1. 하기를 포함하는, 광발전 전지(10)를 매입하는 것으로 의도되는 광발전 모듈(20)의 봉합재 (22)로서:
    - 용융 유동 지수, MFI는 1g/10min 내지 40g/10min인 에틸렌/알킬아크릴레이트 코폴리머;
    - 조성물의 중량의 0.1% 내지 0.5% 포함되는 실란;
    - 조성물의 중량의 0.1% 내지 0.4% 포함되는 가교제를 포함하고,
    - 상기 코폴리머가 상기 조성물의 중량의 99% 이상
    포함하는 봉합재 (22).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가교제가 OO-tert-부틸 O-(2-에틸헥실) 모노퍼옥시카르보네이트인 봉합재 (22).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 에틸렌/알킬아크릴레이트 코폴리머는 에틸렌 중량 함량이 50% 내지 85% 및 알킬아크릴레이트의 중량 함량이 15% 내지 50%, 또는 에틸렌의 중량 함량이 60% 내지 84% 및 알킬아크릴레이트의 중량 함량이 16% 내지 40%를 포함하는 봉합재 (22).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실란이 비닐실란 또는 (메트)아크릴실란으로 이루어지는 봉합재 (22).
  5. 제 4 항에 있어서,
    실란이 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트로 이루어진 것을 특징으로 하는 봉합재 (22).
  6. 제 1 항에 있어서,
    가교제가 상기 조성물의 중량의 0.3% 미만인 봉합재 (22).
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 코폴리머의 용융 유동 지수, MFI가 2g/10min 내지 10g/10min인 봉합재 (22).
  8. 제 1 항에 있어서,
    조성물은 상기 코폴리머, 상기 가교제 및 상기 실란으로만 이루어지는 봉합재 (22).
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물에 가소제, 접착력 촉진제, UV 안정제와 흡수제, 항산화제, 난연제 및/또는 충전제를 추가로 포함하는 봉합재 (22).
  10. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 봉합재 (22)를 광발전 모듈 (20)에서 사용하는 방법.
  11. 하나 이상의 봉합재 (22) 및 프론트시이트 (24) 또는 백시이트 (26)의 조합으로 이루어진 구조를 포함하는 광발전 모듈 (20)로서, 상기 봉합재 (22)가 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 봉합재 (22)인 광발전 모듈 (20).
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