KR20100069619A

KR20100069619A - 광전자 부품을 결합시키기 위한 접착 테이프

Info

Publication number: KR20100069619A
Application number: KR1020090125344A
Authority: KR
Inventors: 악셀 부름마이스터; 베른트 분데
Original assignee: 테사 소시에타스 유로파에아
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2010-06-24
Also published as: EP2199354B1; CA2688615A1; CN101831250A; CN101831250B; ES2573905T3; JP2010144167A; JP5766908B2; EP2199354A1; US20100151238A1; DE102008062131A1

Abstract

본 발명은 발포 층과 그 외측 상에 두 개의 접착제 층을 포함하는 접착 테이프에 관한 것으로서, 발포 층이 상부 접착제 층과 하부 접착제 층 사이에 위치되어 있는 접착 테이프에 관한 것이다. 추가적으로 배리어 필름이 상기 접착제 층들 사이에 존재하는 접착 테이프가 제안된다.

Description

광전자 부품을 결합시키기 위한 접착 테이프 {ADHESIVE TAPE, PARTICULARLY FOR BONDING OPTOELECTRONIC COMPONENTS}

본 발명은 광전자 부품, 바람직하게는 광전지 라미네이트(photovoltaic laminate)의 접착 결합을 위해 의도된 청구항 제 1항의 전문(preamble)에 따른 접착 테이프에 관한 것이다.

전자 시스템 및 광전자 시스템들은 상업적 제품에서 더욱 더 자주 사용되고 있으며, 또한 시장에 도입될 예정이다. 용어 광전자 공학(optoelectronics)(옵트로닉스(optronics) 또는 옵토트로닉스(optotronics)라고도 칭함)은 광학(optics)과 마이크로전자공학(microelectronics)이 결합하여 이루어진 용어로서, 이의 가장 넓은 의미에는 전자적으로 발생된 데이타 및/또는 에너지를 빛 방출(light emission)로 전환시키고, 반대로도 전환시킬 수 있는 모든 제품 및 공정을 포함한다. 이러한 시스템은 유기 또는 무기 전자 구조물, 예로서 유기, 유기금속 또는 폴리머 반도체 또는 그밖에 이러한 것들의 조합물을 포함한다. 요망되는 적용에 따라서, 이러한 시스템 및 제품은 강성 또는 가요성 디자인을 갖는다. 유기 및/또는 무기 (광)전자공학 분야, 특히 유기 (광)전자공학 분야에서 (광)전자 시스템의 충분한 작동 수명(working life) 및 기능을 달성하기 위한 기술적 과제는 이러한 시스템에 존재하는 부품을 침투물(permeant)에 대해 보호하는 것으로 보인다. 침투물은 다수의 저분자량의 유기 또는 무기 화합물, 더욱 특히 수증기 및 산소일 수 있다.

유기 및/또는 무기 (광)전자공학 분야에서 많은 (광)전자 시스템은 수증기에 특히 민감하다. 그러므로, 전자 시스템의 유효 수명 동안에, 캡슐화(encapsulation)에 의한 보호가 필수적인데, 이는 그렇지 않으면 이러한 시스템의 성능이 적용 기간에 걸쳐서 떨어지기 때문이다. 이에 따라, 예를 들어, 구성성분의 산화는 발광 시스템, 예를 들어 전계발광 램프(EL 램프) 또는 유기 발광 다이오드(OLED)의 경우에, 광도 출력(luminosity power)을, 전기영동 디스플레이(EP 디스플레이)의 경우에 콘트라스트(contrast)를, 또는 태양광 전지의 경우에 효율을, 짧은 시간내에 급격히 감소시킬 수 있다.

이에 따라, 종래 기술에서 일반적인 한 가지 방법은 침투물, 더욱 특히 수증기에 대해 불침투성인 두 개의 기재 사이에 전자 시스템을 배치시키는 것이다. 비가요성 구조물의 경우에, 유리 또는 금속 기재가 주로 사용되는데, 이는 높은 투과 배리어(high permeation barrier)를 제공한다. 다른 한편으로, 가요성 시스템의 경우에, 다층 배치일 수 있는 시트 기재, 예를 들어 투명하거나 불투명한 필름이 사용된다. 이러한 상황에서, 상이한 폴리머의 조합 뿐만 아니라 유기 및/또는 무기층들을 사용하는 것이 가능하다. 상이한 적용 및 상이한 측면에 대하여, 매우 다양한 상이한 기재, 예를 들어 필름, 섬유, 부직포, 페이퍼 또는 이의 조합물의 사용이 가능하다.

특히 OLED와 같은 특히 민감한 (광)전자 부품의 경우에서 효과적인 모서리 실링(edge sealing)을 얻기 위하여, 반응성 접착제가 사용된다. 양호한 접착제는 특히 산소 및 수증기에 대한 낮은 투과성을 가지고, 시스템에 대한 적절한 접착성을 나타내고, 나중까지 잘 이어지게 할 수 있다. 기재와 접착제 사이의 경계에서 산소와 수증기가 들어가는 경우, 시스템에 대한 낮은 수준의 접착성은 배리어 효과를 감소시킨다. 산소에 대해 민감한 유기 화합물을 포함하는 광전자 부품과는 대조적으로, 태양광 전지 모듈(solar module)의 제조업체의 경우에 접착제, 또는 심지어 배리어 필름을 포함하는 접착 테이프로의 모서리 실링이 수행되지 않는데, 이는 오늘날 별로 필요치 않기 때문이다. 지금까지는 라미네이트를 실리콘 밀봉제 또는 발포 접착 테이프(foam adhesive tape)에 의해 알루미늄 프레임의 모서리에 결합시킴으로써 라미네이트의 측면 모서리가 빗(물)로부터 충분히 보호되기 때문에 산소 배리어가 필요치 않다고 여겨졌다.

OLED와 같은 (광)전자 부품의 캡슐화를 위하여, 현재까지 접착제로 주로 액체 접착제 및 에폭시드-기재 접착제가 사용되고 있다 (WO 98/21287 A1; US 4,051,195 A; US 4,552,604 A). 높은 수준의 가교의 결과로서, 이러한 접착제는 낮은 투과성을 나타낸다. 이들의 주요 사용 분야는 강성 시스템의 모서리 결합이다. 경화는 열적으로 또는 UV선에 의해 일어난다.

특정 광전자 부품으로는 광전지 모듈이 있다. 광전변환공학(Photovoltaics)은 복사 에너지, 주로 태양의 에너지를 태양광 전지를 이용하여 전기 에너지로 직접 전환시키는 것이다. 태양광 전지의 여러 구체예가 있는데, 단결정상 전지 (c- Si) 또는 다결정상 전지(mc-Si)로서의 두꺼운 층 실리콘 전지(thick-layer silicon cell)가 가장 널리 이용되고 있다. 비정질 실리콘(a-Si), GaAs (갈륨 아르세나이드), CdTe (카드뮴 텔루라이드), CIS (구리, 인듐, 셀레늄), CIGS (구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄)로 제조된 박막 전지, 및 유기 태양광 전지와 염료 전지(dye cell)가 점차적으로 널리 이용되고 있다.

에너지를 얻을 목적으로, 태양광 전지들이 일반적으로 연결되어 PV 모듈로서 공지된 거대한 태양 모듈을 형성한다. 이를 위하여, 전지들은 이들의 앞뒤에 전도체 트랙을 이용하여 직렬로 연결된다. 이는 개개 전지의 전압의 부가를 초래한다. 또한, 태양광 전지는 통상적으로 라미네이트, 즉, 특히, 상부면 및 하부면 상에 배리어 물질(유리, 필름 등)이 제공된 라미네이트로서 가공된다.

태양광 전지 모듈의 제작은 가장 흔하게 광학적 활성 면이 아래를 향하게 이루어진다. 일반적으로, 상응하는 유리가 세정되고 즉시 배치된다. 상기 유리는 통상적으로 350 nm 내지 1150 nm에서 매우 낮은 흡수를 갖는 3 내지 4 mm 두께의 낮은 철함량(low-iron)의 템퍼링된 화이트 유리(tempered white glass)이다. 상기 유리 위에, 에틸렌-비닐 아세테이트 필름 (EVA 필름)의 크기 맞춤 절단(cut-to-size) 시트가 놓이게 된다. 태양광 전지들은 납땜 리본(solder ribbon)에 의해 연결되어 개개의 스트랜드(strand)(스트링(string)이라 칭함)를 형성하고, 상기 EVA 필름의 상부면 상에 위치된다. 이후, 개개 스트링을 서로 연결시키기 위해 의도되고 연결 소켓의 부위에 이르게 하는 인터커넥트(interconnect)가 정위되고 납땜된다. 이후에 전체가 크기 맞춤 절단 EVA 필름과 폴리비닐 플루오라이드 필름 (예를 들어, Tedlar™)으로 또는 EVA, 폴리에스테르 및 폴리비닐 플루오라이드의 어셈블리로 연속적으로 덮혀진다. 생산에 있어 다음 단계는 대략 20 mbar의 감소된 압력하 및 대략 150℃에서 모듈을 라미네이팅하는 것이다. 라미네이팅 단계에서, 이때까지 유백색인 EVA 필름은 더 이상 용융되지 않을 수 있는 투명한(clear) 3차원적으로 가교된 플라스틱 층으로 변하고, 이러한 층에 태양광 전지가 끼워지고, 상기 층은 유리 스크린과 후면 필름에 견고하게 연결된다. 라미네이팅 후에, 모서리가 다듬어지고, 연결 소켓은 끼워 맞추어지고, 라미네이트에 프리휠링 다이오드(freewheeling diode)가 구비된다. 이에 따라 라미네이트는 완성된다.

PV 모듈에는 안정성을 이유로 프레임(frame), 더욱 특히 알루미늄 프레임이 제공되는데, 이러한 프레임은 PV 모듈의 조립, 및 과도한 굽힘의 결과로 인한 파손으로부터의 PV 모듈의 보호 둘 모두를 제공한다. 통상적으로 프레임과, 유리, 폴리머 필름, 후면 필름 및 태양광 전지를 포함하는 라미네이트 사이의 연결은 예를 들어, 양면 발포 접착 테이프(double-sided foam adhesive tape)의 도포를 통해 해결된다. 이러한 테이프는 통상적으로 라미네이트 모서리에 결합되고 또한 임의적으로 라미네이트의 하부면 및/또는 상부면 상에서 둘러싸여지게 랩핑되고, 여기서 가압된다. 이에 따라 장착된 라미네이트는 이후 프레임 그루브(frame groove)에서 매우 큰 힘으로 가압된다. 상기에 기술된 민감한 라미네이트(sensitive laminate)는 일반적으로 수증기 또는 물에 대해, 이의 상부면, 즉 광학적 활성면이 유리층에 의해 보호되고, 하부면이 제 2 유리층에 의해 또는 배리어 효과를 갖는 필름 또는 필름 복합체에 의해 보호된다. 대조적으로, 라미네이트 모서리는 발포 접착 테이 프에 의해서만 물의 유입에 대해 보호된다. PV 모듈의 크기가 커짐에 따라, 특히 트래커 모듈(tracker module), 즉 태양의 위치를 추적하기 위해 모터를 사용하는 모듈의 경우에, 라미네이트를 프레임에 가압하기 위해 더욱 큰 힘이 요구된다. 가압은 라미네이트의 코너(corner)에서 특히 중요한데, 이는 랩핑(wrapping) 또는 중첩(overlapping)의 경우에, 코너에서 접착 테이프의 두께가 두배가 되기 때문이다. 이에 따라, 모듈이 가압될 때, 접착 테이프가 손상되어, 발포체(foam)에 균열을 형성시킬 수 있고, 이를 통해 빗물이 라미네이트 모서리로 스며들 수 있다. 물이 라미네이트로 스며드는 경우, 유리와 EVA 간의 접착성이 손상될 수 있다. EVA 캡슐화 필름을 구비한 모듈의 경우에서, 모듈의 성능이 시간에 따라 떨어지는 것을 발견하였다. EVA 필름의 황변(yellowing) 또는 혼탁(clouding) 뿐만 아니라, 영향을 미치는 또 다른 원인으로는 전지 커넥터(cell connector)의 납땜 연결부의 부식, 및 크리프 전류(creep current)가 있다. 외관상 EVA의 가수분해에 의한 수분은 아세트산 방출의 원인이 되며, 이는 한편으로 부식성이면서 다른 한편으로 전도성을 상당히 증가시킨다. 이러한 결과로서, 특히 라미네이트 모서리와 프레임 사이에 전기적 손실을 나타낼 수 있다.

발포 접착 테이프로의 접착 결합에 대한 대안으로서, 프레임과 라미네이트 간의 연결은 프레임 그루브에 가교가능한 실리콘 또는 액체 접착제의 도입에 의해 실현될 수 있다. 이는 팽윤성 실리콘 또는 액체 접착제가 용매를 이용한 어려운 제거를 요구한다는 단점을 갖는다. 더욱이, 라미네이트의 후면 배리어 필름에 대한 손상의 경우에, 프레임은 복구 공정을 위해 더 이상 제거될 수 없다.

그러므로, 본 발명은 라미네이트의 접착제 설비(adhesive installation)와 동시에, PV 모듈을 위한 라미네이트의 모서리에 방수성을 제공하는 수단에 제공되는 문제점을 해소한다.

본 목적은 청구항 제1항에 따른 접착 테이프에 의해 달성된다. 상기 문제점을 해결하기 위한 대안적인 접착 테이프는 청구항 제4항에 의해 기술된다. 바람직한 구체예 및 개발예는 개개의 종속항의 대상이다.

도포하기에 용이하고 어려운 실리콘 실링에 의해 확보되는 것과 같은 수준의 물/수증기 침투로부터의 라미네이트 모서리의 보호를 확보하는 접착 테이프가 제안된다.

프레임화(enframing) 과정에서 발포체에 대한 손상의 위험성에도 불구하고, 추가적으로 적합한 배리어 필름을 포함한 발포 접착 테이프가 실링을 위해 적합한 것으로 나타났다. 적절한 배열이 제공된 경우에, 배리어 필름은 충분히 보호되고, 이에 일반적으로 기계적으로 민감한 발포체에 대한 손상의 경우에서도, 필름은 영향을 받지 않으며, 이에 따라 접착 테이프의 배리어 효과가 유지된다. 또한, 모든 예상과는 반대로, 접착 테이프는 상당히 증가된 복원력에도 불구하고 접착 테이프 리프팅(lifting) 없이 라미네이트 코너 및 모서리 둘레에 용이하게 배치될 수 있다. 이는 특히 배리어 필름을 지닌 면이 라미네이트 모서리에 접하고, 발포체를 지닌 면이 프레임에 접하는 바람직한 도포 형태에 적용된다.

또한, 배리어 필름은 이러한 필름의 결과로서 특히 신장(extension)과 관련 하여 접착 테이프 전체가 더욱 치수적으로 안정한 디자인을 갖는다는 장점을 제공한다. 이는 특히, 배리어 필름이 바람직하게는 배향된 필름, 예를 들어 기계 방향으로 이축으로, 또는 바람직하게는 일축으로 배향된 금속처리된 폴리에스테르 필름 또는 폴리올레핀 필름의 층으로 이루어질 때의 경우이다. 이는 접착 테이프를 보다 용이하게 도포하게 할 수 있을 뿐만 아니라 신장에 대한 이러한 부류의 보호가 또한 크리프 전류에 기인하여 보다 낮은 손실로 전환되게 한다. 이에 대한 이유는 대체로 과신장(overstretch)에 대한 보호가 접착 테이프의 보다 정확한 길이를 야기시키기 때문이다. 과도한 길이연장(overlengthening)을 방지함으로써, 접착 테이프의 두꺼운 중첩을 방지하고, 이에 따라 테이프가 프레임 그루브에 가압될 때 과도한 힘을 방지하는 것이 가능하다. 반대로, 접착 테이프가 심지어 약간 짧은 경우에, 채널은 모듈 모서리의 코너에 형성되고, 여기서에서 접착 테이프는 서로 접하고, 빗물은 상기 채널로 진행하고, 이로부터 물은 EVA 층으로 스며들 수 있다. 빗물의 전도성으로 인하여, 이는 EVA층과 채널을 통하여 전지와 금속 프레임 사이에 크리프 전류를 야기시켜, 전기적 성능의 손실을 나타낸다.

특히 놀라운 것은 낮은 체적 저항을 갖는, 배리어 필름의 특정 폴리머 층의 사용으로 인하여, EVA 층이 이미 수분을 흡수한 경우에도, 태양광 전지와 (토류(earthed)) 금속 프레임 사이의 크리프 전류의 현저한 감소를 달성시키는 것이 가능하다는 것이다. 층이 비-가수분해가능한 폴리머로 구성된 경우, 전기 절연 효과는 장기간의 물 노출 후에도 그대도 유지된다.

청구항 제1항에 따른 본 발명의 접착 테이프는 두개의 감압 접착제 층 사이 에 발포 층(foam layer) 및 배리어 필름을 갖는다. 하나의 접착제 층은 라미네이트 모서리에 대한 결합을 위해 제공되며, 다른 접착제 층은 프레임에 대한 결합을 위해 제공된다. 접착 테이프는 바람직하게는 하나의 접착제 층으로 라미네이트 모서리 상에 가압되고, 이후에 라미네이트의 상부면 및/또는 하부면 상에 둘러싸여지게 랩핑된다. 양호한 배리어 층과 접착제의 충분한 접착성이 제공되는 경우, 접착제층을 통한 물의 확산이 배리어의 약한 지점에서 이루어지는 것으로 확인되었다. 이에 따라, 확산을 위한 단면적은 가능한 한 작고 확산 경로는 특히 길어야 하며, 다시 말해서, 접착 테이프는 가능한 한 라미네이트 모서리 뿐만 아니라 유리판 및 후면에 결합되도록 이루어져야 한다. 확산을 위한 단면적을 작게 만들기 위하여, 접착제 층의 두께는 바람직하게는 100 ㎛ 미만, 더욱 바람직하게는 60 ㎛ 미만이다.

생산을 단순화하기 위하여, 접착 테이프의 배리어 필름 및 발포 층은 바람직하게는 동일한 두께를 갖는다. 그러나, 구체적인 일 구체예에서, 발포 층, 또는 바람직하게는 배리어 필름은 접착 테이프의 모서리에서 돌출될 수 있다.

또 다른 바람직한 구체예에서, 발포 층은 단지, 바람직하게는 접착 테이프의 도포 이후에, 폴리머 층에서의 발포제(foaming agent)의 활성에 의해서 형성된다. 열의 공급에 의해 활성화가 일어나자 마자, 예를 들어 밀폐된 셀(closed cell)이 폴리머 층 내에 형성되고, 이에 따라 발포 층이 형성된다. 삽입의 과정에서 임의의 기계적 하중을 방지하기 위하여, 활성화는 바람직하게는 단지 라미네이트가 프레임에 삽입된 후에 일어난다. 발포화(foaming)는 접착 테이프와 프레임 및/또는 라미네이트 사이에 특히 양호한 밀봉을 형성시킨다. 접착 테이프 스트립이 약간 짧은 결과로서 인접한 모서리에서 형성된 임의의 작은 채널은 발포 공정(foaming process)에 의해 밀봉된다.

대안적인 일 구체예에서, 청구항 제4항에 따라, 접착 테이프는 추가적인 발포 층 또는 발포성(foamable) 폴리머 층을 지니지 않으며; 대신에 접착제 층 중 적어도 하나는 발포 층의 기능을 갖기 위한 방식으로 디자인된다. 이는 발포 후에 자체내에 밀폐된 셀을 갖는 접착제 층을 야기시키는 발포제를 포함하는 접착제 층에 의해 달성된다. 활성화는 바람직하게는 열 공급에 의해 일어난다.

발포제를 포함한 접착제 또는 폴리머 층이 발포 후에 적어도 30%, 바람직하게는 적어도 50% 증가된 체적을 갖는 일 구체예가 바람직하다.

발포 층 또는 발포성 폴리머 층 또는 접착제가 발포 후, 약 100 ㎛ 내지 약 3000 ㎛ 범위의 층 두께를 갖는 일 구체예가 우선적인 적합성을 나타낸다.

접착 테이프의 두가지 대안과 관련하여, 기술된 층들 이외에 추가 층들이 제공되는 것이 가능하다. 바람직한 구체예에서, 발포 층에 배리어 필름의 연결은 추가 접착제 층을 통해 일어난다. 접착제와, 층들 중 적어도 하나 사이의 접착성을 개선시키기 위하여, 물리적 사전처리, 예를 들어 코로나 또는 플라즈마 및/또는 화학적 접착 증진제 층이 바람직하다.

또한, 접착제 층은 통상적으로 도포 이전에 제거되는 라이너 (예를 들어, 실리콘 이형지 또는 이형 필름)로 라이닝된다.

접착제로서, 감압 접착제 뿐만 아니라 열-활성가능한 접착제를 사용하는 것 이 가능하다. 이러한 측면에서 감압 접착제는 또한 실온에서 점착성을 거의 또는 전혀 나타내지 않지만 실온 보다 높은 온도에서 점착성 성질을 나타내는 접착제를 포함한다. 그러나, 특히, 도포능력의 용이성이 주된 관심사인 경우에, 23℃에서 이미 점착성을 나타내는 감압 접착제가 바람직하다. 열-활성가능한 접착제는 특히 발포제를 활성화시키기 위해 단지 가열이 요구되는 경우에 적합하다. 또한, 접착 테이프에 존재하는 접착제 층 각각은 상이한 구조를 가질 수 있고, 즉 상이한 접착제 조성을 함유하거나 상이한 층 두께 등을 가질 수 있다. 본 발명의 목적을 위한 접착 테이프는 접착 테이프 롤 및 이의 섹션이다. 라이너로 라이닝된 섹션은 또한 통상적으로 거래에서 라벨로서 칭하여 지고, 이에 의해 명시적으로 포함된다. 그러나, 롤 형태의 접착 테이프가 바람직하다.

적합한 발포제는 특히 마이크로벌룬(microballoon)을 포함하며, 이는 폴리머 층, 더욱 특히 접착제 층에 존재한다. 마이크로벌룬에 의해 발포된 (자가-)접착제는 오랫 동안 공지되었고 기술되어 있다 (DE 10 2004 037 910 A1). 이러한 것들은 발포 셀(foam cell)의 균일한 크기 분포를 갖는 규정된 셀 구조를 특징으로 한다. 이러한 경우에 공동(cavity)이 존재하지 않는 밀폐된-셀 마이크로 발포체가 형성되고, 이에 따라 개방-셀 마이크로 발포체와 비교하여 먼지 및 액체 매질에 대한 민감한 생성물의 보다 양호한 실링을 얻는 것을 가능하게 한다.

마이크로벌룬은, 특히 열가소성 폴리머 쉘을 갖는 탄성있는 구체이다. 이러한 구체는 저비등 액체 또는 액화 가스로 충전된다. 사용된 쉘 물질로는 특히, 폴리아크릴로니트릴, PVDC, PVC 또는 폴리아크릴레이트가 있다. 특히 적합한 저비등 점 액체로는 저급 알칸의 탄화수소, 예를 들어 이소부탄 또는 이소펜탄이 있으며, 이는 폴리머 쉘에서 압력하에 액화 가스의 형태로 둘러싸여 있다. 마이크로벌룬 상에서의 작용, 특히 열의 작용은 외부 폴리머 쉘을 연화시키는 효과를 갖는다. 동시에, 쉘에 위치된 액체 배척 가스(liquid repellent gas)는 이의 가스 상태로 전환시킨다. 이러한 공정에서, 마이크로벌룬은 비가역적이고 3-차원적으로 팽창한다. 팽창은 내부 압력이 외부 압력과 동일할 때 끝난다. 폴리머 쉘이 그대로 유지되기 때문에, 밀폐된-셀 발포체가 이러한 방식으로 얻어진다.

이들의 가요성의 열가소성 폴리머 쉘 때문에, 이러한 부류의 발포체는 비-팽창가능한, 비-폴리머 중공 마이크로비드(예를 들어, 중공 유리 비드)로 채워진 것 보다 큰 적합성(conformability)을 갖는다. 또한, 이러한 부류의 발포체는 사출 성형의 경우에 예를 들어 관례 상의 이러한 부류의 제조 허용범위를 보다 잘 보상할 수 있으며, 이러한 발포 특징으로 인하여, 상기 발포체는 또한 열적 응력을 보다 잘 보상할 수 있다.

또한, 폴리머 쉘의 열가소성 수지의 선택에 의하여, 발포체의 기계적 성질에 또다른 영향을 미치는 것이 가능하다. 이에 따라, 예를 들어 발포체가 매트릭스 보다 덜 조밀할 때에도, 폴리머 매트릭스 만을 지닌 것 보다 높은 응집 강도(cohesive strength)를 갖는 발포체를 형성시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 통상적인 발포 성질, 예를 들어 거친 기재에 대한 적합성은 PSA 발포체에 대한 높은 응집 강도와 합쳐질 수 있다.

대조적으로, 통상적으로 화학적 또는 물리적으로 발포된 물질은 압력 및 온 도 하에서 비가역적으로 붕괴되기가 더욱 쉽다. 또한, 응집 강도가 더욱 낮다.

많은 타입의 마이크로벌룬, 예를 들어 필수적으로 이들의 크기가 상이하고(팽창되지 않은 상태에서의 직경, 6 ㎛ 내지 45 ㎛) 초기 온도에서 이들이 팽창을 요구하는(75℃ 내지 220℃) 아크조 노벨(Akzo Nobel)로부터의 엑스판셀 DU (Expancel DU)(건조상태에서 팽창되지 않음) 타입이 상업적으로 입수가능하다. 마이크로벌룬의 타입 및/또는 발포 온도가 조성물을 배합하기 위해 필요한 기계 파라미터 및 온도 프로필과 매칭될 때, 조성물의 배합 및 코팅은 마이크로벌룬이 가공 과정에서 발포되지 않고 도포를 위해 가능한 이들의 전체 팽창을 유지하도록 수행될 수 있다.

또한, 팽창되지 않은 타입의 마이크로벌룬은 또한 약 40 중량% 내지 45 중량%의 고형물 비율 또는 마이크로벌룬 비율을 갖는 수성 분산액 형태, 및 추가적으로 폴리머-결합된 마이크로벌룬 (마스터배치), 예를 들어 약 65 중량%의 마이크로벌룬 농도를 갖는 에틸렌-비닐 아세테이트 형태로 얻어질 수 있다. 마이크로벌룬 분산액 뿐만 아니라 마스터배치는 DU 제품과 같이 접착제의 발포를 위해 특히 적합하다.

마이크로벌룬과 함께 발포된 접착제 및 폴리머 뿐만 아니라, 접착 테이프에서 발포 층 형태로 제공된 다른 발포체가 또한 매우 적합하다. 방사선-가교된 밀폐된-셀 EVA 발포체, 및 특히 폴리에틸렌 발포체, 예를 들어 세키수이-알베오(Sekisui-Alveo)로부터 입수가능한 발포체가 특히 적합하다. 또한, 폴리프로필렌, 폴리우레탄 또는 클로로프렌 고무의 발포체를 사용하는 것이 가능하다.

태양광 전지 모듈에서의 적용을 위해 적어도 50 ㎏/㎥, 바람직하게는 적어도 67 ㎏/㎥의 밀도를 갖는 발포체가 특히 적합하다. 또한, 발포체는 가능한 한 500 ㎏/㎥의 밀도를 초과하지 않아야 한다. 특히 바람직하게는 발포체의 밀도는 200 ㎏/㎥ 이하이다.

외부층을 위한 적합한 감압 접착제는 예를 들어 폴리이소부틸렌, 부틸 고무, 수소첨가된 스티렌 블록 코폴리머, 특히 폴리올레핀, 용매-계열 아크릴레이트 폴리머 및 핫멜트 아크릴레이트 폴리머를 기재로 한 접착제를 포함한다. 감압 접착제는 화학적 가교 및/또는 전자선 및/또는 UV선에 의해 가교될 수 있다.

점착제로서 점착제 수지를 사용하는 것이 가능하다. 적합한 점착제 수지로는 로신 또는 로신 유도체, 디시클로펜타디엔의 폴리머, 지방족 C5 또는 방향족 C9 탄화수소 수지의 폴리머, α-피넨, β-피넨 또는 δ-리모넨을 기재로 한 수지가 있다. 상기 점착제 수지는 단독으로 또는 혼합물로 사용될 수 있다. 바람직한 수지는 적어도 일부, 더욱 바람직하게는 전부 수소첨가된 수지이다.

통상적으로 접착제용으로 사용될 수 있는 또다른 첨가제는 하기를 포함한다:

● 1차 항산화제, 예를 들어 입체적으로 방해된 페놀,

● 2차 항산화제, 예를 들어 포스파이트 또는 티오에테르,

● 인-프로세스(in-process) 안정화제, 예를 들어 C-라디칼 스캐빈저(C-radical scavenger),

● 광안정화제, 예를 들어 UV 흡수제 또는 입체적으로 방해된 아민,

● 가공 보조제,

● 말단블록 강화제 수지, 및

● 가소제, 예를 들어 액체 폴리이소부틸렌, 미네랄 오일 또는 액체 수지.

바람직한 일 구체예에서, 적어도 하나의 접착제는 폴리아크릴레이트 또는 EVM (에틸렌-비닐 아세테이트 엘라스토머)을 기재로 한다; 이러한 시스템들은 높은 에이징 안정성, 즉시 이용가능성(ready availability), 및 매우 높은 결합 강도에 대해 주목할 만하다.

0.86 내지 0.89 g/㎤, 바람직하게는 0.86 내지 0.88 g/㎤, 더욱 바람직하게는 0.86 내지 0.87 g/㎤의 밀도, 및 적어도 90℃, 바람직하게는 적어도 115℃, 더욱 바람직하게는 135℃의 미결정 융점(crystallite melting point)을 갖는 부분 결정상 폴리올레핀으로 구성된 접착제가 특히 바람직하다. 또한, 바람직한 구체예에서, 부분 결정상 폴리올레핀은 적어도 하나의 점착제 수지와 조합된다. 완전히 혁신적인 이러한 부류의 접착제는 높은 에이징 저항, 낮은 비용, 및 통상적인 감압 접착제, 예를 들어 폴리아크릴레이트와 비교하여 매우 낮은 비체적 저항 및 WVTR을 갖는다. 수지의 양이 많거나 수지의 연화점이 높을 수록, WVTR은 낮아진다.

사용된 배리어 필름은 민감한 라미네이트 모서리를 보호하기 위해, 낮은 수증기 침투에 의해 구별된다. 침투(permeation)는 물질(침투물)이 고형물을 통해 스며들거나 이동하는 공정으로서 이해된다. 구동력은 농도 구배이다. 배리어 효과는 통상적으로 수증기 투과율(water vapour transmission rate; WVTR)을 기술함으로써 특징된다. 이러한 투과율은 온도 및 부분압의 특정 조건, 및 적절한 경우 상대 대기 습도와 같은 추가 측정 조건 하에서 평면 물체를 통해 단위 면적 및 단 위 시간 당 수증기의 흐름을 지시하는 것이다. WVTR이 낮을 수록, 캡슐화를 위한 개개 물질은 보다 적합하다. 본 발명의 목적을 위한 배리어 필름은 37.8℃ 및 90% 상대 습도 (d=일=24시)에서 측정하여, 5 미만, 바람직하게는 0.7 미만, 및 더욱 바람직하게는 0.01 g/㎡ 미만의 WVTR을 갖는 것으로 이해된다.

배리어 필름은 폴리올레핀, 20 중량% 미만의 VA 비율을 갖는 EVA, PVC, PVDC, 폴리스티렌, ABS, 폴리아크릴로니트릴 (예를 들어, Barex™), LCP, 플루오로폴리머, 예를 들어 ETFE 또는 PVF, 또는 유기-무기 졸 겔로 구성될 수 있다. 바람직한 필름은 적어도 10¹⁶ Ωcm의 20℃에서의 비체적 저항을 갖는 폴리머로부터 제조된 것, 더욱 특히 수분 흡수 및/또는 가수분해의 결과로서 비체적 저항이 용이하게 감소되지 않는 것이다. 이에 따라, 폴리에스테르, 예를 들어 PET 또는 PEN, EVOH, 폴리아미드 및 폴리우레탄이 보다 덜 바람직하다. 특히 바람직한 필름은 에틸렌, 프로필렌, 또는 1-부텐의 호모-, 코-, 또는 테르폴리머를 기재로 한 것인데, 이는 실제로 물을 전혀 흡수하거나 투과시키지 않고 더욱 전도성인 물질로 가수분해되지 않고, 이에 따라, 본질적으로 비체적 저항을 갖기 때문이다. 코- 또는 테르폴리머의 경우에, 바람직한 코모노머는 α-올레핀, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 4-메틸펜텐 또는 1-옥텐이다.

배리어 효과는 충전제, 더욱 특히 판상형 충전제, 예를 들어 탈크의 첨가를 통해 개선될 수 있는데, 이는 이러한 입자들이 압출 과정에서 배향될 수 있기 때문이다. 이러한 공정에서 형성된 층 구조는 확산 경로의 연장을 야기시킨다. 유리 와 같은, 입자 자체는 가스에 대해 완전히 불투과성이다. 투명성을 필요로 하는 경우, 이러한 충전제는 나노스케일일 수 있다.

접착 테이프의 강성(stiffness)을 크게 증가시키지 않으면서 충분한 투과 효과를 얻기 위해 바람직하게는 0.5 ㎛ 내지 120 ㎛의 두께를 갖는 배리어 필름이 사용된다.

예를 들어, 특히 폴리에스테르의 적어도 하나의 폴리머 필름에 의해 형성된 필름부를 포함하고 또한 필름부에 도포되고 특히 알루미늄의 금속성 층으로 형성된 금속부를 포함하는 필름에 의해 적합성(suitability)을 지니게 된다. 하부 접착제 층은 바람직하게는 금속성 층의 노출면 상에 도포된다.

유리한 일 구체예에서, 배리어 필름은 알루미늄과 같은 금속 호일 또는 라미네이트 또는 금속으로 증기 코팅된 필름과 같은 폴리머 필름의 압출-코팅된 어셈블리, 및 폴리올레핀 층으로 구성된다. 이러한 경우에, 금속성 층은 배리어 층으로서 제공되어, 생성물을 산소, 이산화황, 이산화탄소 및 특히 물 또는 수증기와 같은 부식-증진 물질로부터 보호되게 한다.

특히 바람직한 배리어 필름은 금속처리된 폴리올레핀 또는 폴리에스테르 필름이다. 본 발명의 유리한 제 1 구체예에서, 금속성 층은 10 nm 내지 50 ㎛, 더욱 특히 20 nm 내지 25 ㎛의 두께를 갖는다. 금속성 층은 예를 들어 증기 코팅에 의해 다시 말해서, 진공하에서 열 증발에 의해(완전히 열적으로, 전자빔으로 전기적으로, 음극 스퍼터링(cathodic sputtering) 또는 와이어 폭발(wire explosion)에 의해, 요망되는 경우 레이저 빔을 이용) 폴리머 필름 상에 코팅을 발생시킴으로써 필름에 도포된다.

또한, 3개 이상의 층을 갖는 라미네이트를 이용하는 것이 가능하다. 또한, 금속층의 코어 주변의 대칭 라미네이트 구조는 특히 도포 분야에서 유리할 수 있다. 금속층이 폴리머층들 사이를 둘러싸여 지는 경우에 라미네이션 또는 압출 코팅은 금속의 부식을 억제하며, 이에 따라 이러한 것이 바람직하다.

본 발명의 추가 설명, 목적, 특징 및 장점들은 실시예를 참고로 하여, 하기에서 보다 상세히 설명될 것이다. 도면에서,

도 1은 전도도를 결정하기 위한 시험 라미네이트의 도식적 표현을 도시한 것이다.

도 2는 PV 모듈의 모서리 결합을 도식적 표현으로 도시한 것이다.

도 3은 전도도를 결정하기 위한 측정 셋업을 도시한 것이다.

플러싱 가스법(flushing gas method)에 의한 투과 측정

파이프, 필름 및 멤브레인을 위한 적절한 측정 셀에서, 이러한 것들을 임의의 요망되는 가스와 모든 부류의 액체 모두에 대한 투과성에 대해 시험할 수 있다. 모든 가스에 대한 측정 기술은 시험 하에서 멤브레인에 의해 분리된 중심 모듈을 포함한다: 공급측면 상에, 측정 셀을 시험 가스로 가득차게 하고, 잔류하는 잔류물을 제거하였다. 다른 측면에 도착하는 가스(침투물)의 양을, 가스를 검출기로 플러싱하여 진행시켰으며, 여기서 농도를 측정하였다. 셀의 상부 및 하부는 중심 멤브레인을 둘러싼다. 샘플 상에 놓여진 O-링은 경계를 밀봉한다. 이러한 부류의 셀을 일반적으로 스테인레스 스틸과 같은 금속으로 제조하였다.

전도도 측정:

전도도 측정을 위하여, 195 mm × 50 mm의 치수를 갖는 하기 시험 엘리먼트를 제조하였다. 시험 엘리먼트 (라미네이트 (1))는 하기를 갖는다: 4.2 mm 유리층 (2), 2층의 460 ㎛ EVA 필름 (3, 4)(Etimex Vistasolar FC 486.10), 그 사이에 50 ㎛ 두께 및 25 mm 폭의 알루미늄 필름(5), 및 후면 필름으로서 23 ㎛ 폴리에스테르 필름(6). 알루미늄 필름(5)을 EVA 필름(4)과 후면 필름(6)을 통해 라미네이트의 짧은 면으로 17 mm의 거리로 진행시켰으며; 긴 모서리 상에, 알루미늄 필름(5)은 17 mm의 거리를 갖는다. 라미네이트(1)의 두께는 5 mm이다. 기술된 라미네이트(1)는 하기와 같이 제조되었다:

1) 40℃에서 2.5분, 20 mbar로 흡인시키고,

2) 베이스 온도를 3.5분에 걸쳐 40℃에서 133℃로 상승시키고; 동시에 라미네이터의 상부 구역을 780 mbar에 도달할 때까지 모듈 상으로 가압하고,

3) 780 mbar에 도달하였을 때, 133℃ 및 780 mbar에서 13분 동안 가교를 수행하고,

4) 라미네이트를 약 7분 동안 40℃로 냉각시켰다.

모서리, 및 상부면과 하부면에 19 mm 폭의 시험 접착 테이프(8)가 제공된 라미네이트(1)를 6 mm의 그루브 및 10 mm의 깊이를 가지고 2 mm 두께의 알루미늄 (짧게 프레임(7))로부터 제조된 U-형상 알루미늄 프로필(도 2)로 가압하였다. 프레임(7)에 의해 보호되지 않은 라미네이트(1)의 모서리를 실리콘(Lugato "Wie Gummi" 배스-실리콘)으로 실링하였다. 프레임(7)을 구비한 시험 엘리먼트를 Alconox(White Plains, NY 10603)로부터 입수가능한 Liqui Nox/증류수 (1:500)로 제조된 계면활성제 용액(9)에 배치시키고(도 3), 체적 저항을 테라옴미터(teraohmmeter; Megaohmmeter Insulation Tester MD 508)를 이용하여 2분 후에 500 V에서 측정하였다.

실시예 1(비교예)

1000 ㎛의 두께의 PE 발포체 (Alveo)를 구비한 67 kg/㎥의 밀도의 접착 테이프를 코로나-처리한 후에 양면에 50 g/㎡의 수지-개질된 접착제 (tesa 4957)를 제공하고, 측정하였다.

물의 투과: 12 g/㎡d

전도도 측정: 단락(shor circuit) (저항 < 0.1 kohm)

접착 테이프는 충분한 배리어 효과를 가지고 있지 않으며; 물은 조인트로 확산되고 프레임을 지닌 전도체(알루미늄 호일)을 단락시킬 수 있다.

실시예 2(비교예)

1000 ㎛의 두께의 PE 발포체를 구비한 67 kg/㎥의 밀도의 접착 테이프를 코로나-처리한 후에 양면에 50 g/㎡의 수지-개질된 접착제 (tesa 4957)를 제공하였다. 또한, 라미네이트 모서리를 접하는 면 상에 23 ㎛ 폴리에스테르 필름과 상기 기술된 것과 동일한 추가 접착제 층을 갖는 접착 테이프를 제공하였다. 얻어진 생성물 구조는 하기와 같다:

a) 접착제

b) 발포체

c) 접착제

d) 폴리에스테르 필름

e) 접착제

접착제 e)는 라미네이트 모서리에 접하여 있다.

물의 투과: 10 g/㎡d

전도도 측정: 단락 (저항 < 0.1 kohm)

실시예 3(본 발명)

1000 ㎛의 두께의 PE 발포체를 구비한 67 kg/㎥의 밀도의 접착 테이프를 코로나-처리한 후에 양면에 50 g/㎡의 수지-개질된 접착제 (tesa 4957)를 제공하였다. 추가적으로, 라미네이트 모서리에 접한 면 상에, 20 nm 두께의 알루미늄(Donmore Europe in 79111 Freiburg) 층으로 증기-코팅된 23 ㎛ 폴리에스테르 필름 및 상기에 기술된 것과 동일한 추가적인 접착제 층을 도포하였다. 얻어진 생성물 구조는 하기와 같다:

a) 접착제

b) 발포체

c) 접착제

d) 금속처리된 폴리에스테르 필름

e) 접착제

접착제 e)는 라미네이트 모서리에 접하여 있다.

물의 투과: 1 g/㎡d

전도도 측정: 25 Mohm

접착 테이프는 충분한 배리어 효과를 가지며; 물/수증기가 라미네이트의 조인트로 확산되고 프레임을 구비한 전도체(알루미늄 호일)을 단락시키지 않는다.

실시예 4(본 발명)

1000 ㎛의 두께의 PE 발포체를 구비한 67 kg/㎥의 밀도의 접착 테이프를 코로나-처리한 후에 양면에 50 g/㎡의 수지-개질된 접착제 (tesa 4957)를 제공하였다. 추가적으로, 라미네이트 모서리에 접한 면 상에, 12 ㎛ 두께의 알루미늄 호일(Alcan Packaging Singen GmbH in 78221 Singen)을 갖는 12 ㎛ 폴리에스테르 필름 및 상기에 기술된 것과 동일한 추가적인 접착제 층을 도포하였다. 얻어진 생성물 구조는 하기와 같다:

a) 접착제

b) 발포체

c) 접착제

d) 12 ㎛ 폴리에스테르 필름/라미네이팅 접착제/12 ㎛ 알루미늄 호일

e) 접착제

접착제 e)는 라미네이트 모서리에 접하여 있다.

물의 투과: 0.6 g/㎡d

전도도 측정: 225 Mohm

실시예 5(본 발명)

접착 테이프를 실시예 4에 따라 제조하였으며, 각 경우에 사용된 감압 접착제는 하기 조성을 갖는 접착제이다:

a) 24 중량부의 Notio PN 0040 (프로필렌, 부트-(1)-엔 및 4-메틸펜트-1-엔의 코폴리머, 용융지수 4 g/10 분, 밀도 0.868 g/㎤, 굴곡 탄성율 42 MPa, 미결정 융점 159℃, 융해 엔탈피 5.2 J/g)

b) 20 중량부의 Oppanol B10 (액체 폴리이소부텐 가소제, 밀도=0.93 g/㎤; M_n = 40,000 g/mol)

c) 54 중량부의 Regalite 1100 (전부 수소첨가된 C9 탄화수소 수지, 융점 100℃, 다분산도 1.4), 및

d) 2 중량부의 Irganox 1076 (페놀성 항산화제).

물의 투과: 0.1 g/㎡d

전도도 측정: 430 Mohm

접착 테이프는 외부로 노출된 접착제 모서리를 통한 물의 확산에 대해 접착제의 조성물의 중요성을 강조하는 개선된 배리어 효과를 갖는다.

도 3은 전도도를 결정하기 위한 측정 셋업(measurement setup)을 도시한 것이다.

Claims

적어도 발포 층(foam layer) 및 그 외측 상에 두 개의 접착제 층을 포함하고, 상기 발포 층이 상부 접착제 층과 하부 접착제 층 사이에 배치되어 있는 접착 테이프로서,

상기 접착제 층들 사이에 배리어 필름(barrier film)이 추가적으로 존재함을 특징으로 하는 접착 테이프.
제 1항에 있어서, 발포 층과 배리어 필름 사이에, 더욱 특히 발포 층과 배리어 필름 사이에 바로 추가 접착제 층이 존재함을 특징으로 하는 접착 테이프.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 발포 층이 발포제(foaming agent)를 포함하는 폴리머 층에 의해 형성됨을 특징으로 하는 접착 테이프.
외측 상에 두개의 접착제 층을 포함하고, 상기 하나 이상의 접착제 층이 발포제(foaming agent)를 포함하는 폴리머 층에 의해 형성되는 접착 테이프로서,

상기 접착제 층들 사이에 배리어 필름이 추가적으로 존재함을 특징으로 하는 접착 테이프.
제 3항 또는 제 4항에 있어서, 폴리머 층이 열의 공급에 의해 발포될 수 있 고/거나,

발포제를 포함한 폴리머 층이 발포 후에, 30 % 이상, 바람직하게는 50% 이상 증가된 부피를 나타냄을 특징으로 하는 접착 테이프.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 발포 층 또는 발포성 폴리머 층 또는 접착제가, 발포 후에, 약 100 ㎛ 내지 약 3000 ㎛ 범위의 층 두께를 가짐을 특징으로 하는 접착 테이프.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 배리어 필름이 약 0.5 ㎛ 내지 약 160 ㎛ 범위의 층 두께를 가지고/거나 배리어 필름이 5 g/㎡d 미만, 바람직하게는 0.7 g/㎡d 미만, 더욱 바람직하게는 0.01 g/㎡d 미만의 WVTR(water vapour transmission rate)을 가짐을 특징으로 하는 접착 테이프.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 배리어 필름이 금속성 층, 더욱 특히 증착된 금속성 층의 형태의 금속성 층을 가지고, 더욱 특히 폴리머 필름에 추가로 그러한 금속성 층을 지니며, 바람직하게는 10 nm 내지 약 50 ㎛ 범위, 더욱 바람직하게는 약 20 nm 내지 약 25 ㎛ 범위의 두께의 금속성 층을 가짐을 특징으로 하는 접착 테이프.
제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 배리어 필름이 다층 구조로 이 루어지고, 바람직하게는 배리어 필름이 제 1 폴리머 층과 제 2 폴리머 층 사이에 금속성 층을 갖는 다층 구조임을 특징으로 하는 접착 테이프.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 배리어 필름이 10¹⁶ Ωcm 이상의 20℃에서의 비체적 저항(specific volume resistance)을 갖는 폴리머 층을 가짐을 특징으로 하는 접착 테이프.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 배리어 필름이 폴리올레핀, 바람직하게는 에틸렌 또는 프로필렌의 호모-, 코- 또는 테르폴리머의 폴리머 층을 포함하며, 더욱 바람직하게는 배향된 폴리머 층을 포함함을 특징으로 하는 접착 테이프.
광전자 부품을 결합시키기 위한, 더욱 특히 광전지 모듈(photovoltaic module)의 프레임에 광전지 라미네이트(photovoltaic laminate)를 결합시키기 위한 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 접착 테이프의 용도.