KR20140082580A - 광전자 장치용 이면시트, 이를 포함하는 광전자 장치 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 광전자 장치용 이면시트, 이를 포함하는 광전자 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 출원은 폴리올레핀(Polyolefin) 소재 기반의 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트로서, 폴리올레핀 기재층, 및 상기 폴리올레핀 기재층 상에 형성된 폴리올레핀 봉지재층을 포함하는 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트, 이를 포함하는 광전자 장치 및 그 제조방법을 제공한다. 본 출원에 따르면, 접착력이 우수하고 저렴한 가격으로 보급될 수 있다.
Description
본 출원은 광전자 장치용 이면시트, 이를 포함하는 광전자 장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리올레핀(Polyolefin) 소재 기반의 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트, 이를 포함하는 광전자 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근, 지구 환경 문제와 화석 연료의 고갈 등으로 인해 신재생 에너지 및 청정 에너지에 대한 관심이 고조되고 있다. 그 중에서 광을 이용한 장치, 예를 들어 광전지(Photovoltaic cell), 발광다이오드(LED: Light emitting diode) 또는 유기 발광다이오드(Organic LED) 등과 같은 광전자 장치(Optoelectronic device)는 무공해 에너지 장치로 주목을 받고 있다. 특히, 태양 전지(solar cell) 등의 광전지(Photovoltaic cell)는 주택용, 공업용 등으로 급속하게 보급되고 있다.
광전지는 광을 전기 에너지로 전환시키는 소자로서, 이는 일반적으로 광을 용이하게 흡수할 수 있도록 외부환경에 장기간 노출되어야 하므로, 내부 소자를 보호하기 위한 여러 가지 패키징이 수행되어 유닛(unit) 형태로 제조되며, 이러한 유닛을 통상 광전지 모듈이라 한다.
대부분의 광전지 모듈, 예를 들어 태양전지 모듈(solar cell module) 등의 광전지 모듈은 광전자 소자(예를 들어, 태양전지 셀)를 보호하기 위한 이면시트(back sheet)를 포함한다. 도 1은 종래의 광전지 모듈을 보인 것으로서, 이는 구체적으로 태양전지 모듈을 보인 단면 구성도이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로 태양전지 모듈은 광이 입사되는 투명 강화 유리(3), 전면 봉지재층(2a), 복수의 태양전지 셀(C), 후면 봉지재층(2b) 및 이면시트(1)가 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 그리고 상기 복수의 태양전지 셀(C)은 서로 전기적으로 연결되어 있되, 상기 전면 및 후면 봉지재층(2a)(2b)에 의해 캡슐화((Encapsulation)되어 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지 셀(C)은 전면 봉지재층(2a)과 후면 봉지재층(2b)의 사이에 패킹, 고정되어 있다.
상기 전면 및 후면 봉지재층(2a)(2b)은 주로 에틸렌-비닐아세테이트 수지(EVA 수지) 등의 봉지재(Encapsulant)가 사용된다. 에틸렌-비닐아세테이트 수지(EVA 수지)는 태양전지 셀(C)의 패킹(고정)에 유리한 특성을 가져 봉지재로 유용하다. 상기 이면시트(1)는 태양전지 모듈의 하측면, 즉 상기 후면 봉지재층(2b)의 하부 면에 부착되어 태양전지 셀(C)을 보호한다. 이때, 상기 이면시트(1)는 상기 후면 봉지재층(2b)과 접착제를 통해 부착되거나, 대부분의 경우에는 가열 압착을 통한 열 라미네이션(heat lamination) 방법으로 부착된다.
태양전지 모듈 등의 광전자 모듈은 장시간에 걸쳐 출력 저하가 없는 장수명화가 요구된다. 이러한 장수명화 등을 위해, 상기 이면시트(1)는 셀(C)에 악영향을 주는 수분이나 산소를 차단할 수 있고, 자외선 등에 의한 열화를 방지할 수 있어야 한다. 이에 따라, 이면시트(1)는 모듈의 장수명화를 위해 높은 온도나 습도, 그리고 자외선 등에 잘 견딜 수 있는 재질이어야 한다. 또한, 이면시트(1)는 제조 원가가 고려되어, 저렴한 가격으로 보급될 수 있어야 한다.
일반적으로, 상기 이면시트(1)는 기재층(1a)과, 상기 기재층(1a)의 양면에 형성된 표면층(1b)을 포함한다. 이때, 상기 기재층(1a)은 주로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름이 사용된다. 그리고 상기 표면층(1b)은 내구성(내후성)을 위해, 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF ; Polyvinylidene fluoride)나 폴리비닐플로라이드(PVF ; Polyvinyl fluoride) 등과 같은 주로 고가의 불소 수지 필름이 사용되고 있다.
예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1022820호 및 대한민국 공개특허 제10-2011-0020227호 등에는 위와 관련한 기술이 제시되어 있다.
그러나 종래 기술에 따른 이면시트(1)는 구성 재질의 가격이 높아 가격 경쟁력이 떨어지는 문제점이 있다. 구체적으로, 종래 이면시트(1)를 구성함에 있어서는, 상기한 바와 같이 표면층(1a)으로서 고가의 PVDF나 PVF 등의 불소수지 필름을 사용하여 기재층(1a)에 접착제를 통해 접착하고 있는데, 이때 상기 PVDF나 PVF 등의 불소 수지 필름은 필름 자체의 가격이 매우 높아 이면시트(1)의 저가격화를 도모하지 못하고 있는 문제점이 있다.
또한, 종래의 이면시트(1)는 적어도 3층 이상의 다층구조를 가짐으로 인하여, 제조공정이 복잡하다. 이러한 다층구조로 인해 슬림(slim)화의 구현이 어렵고, 이에 따라 박막형 태양전지 등에 적용하기가 다소 어렵다. 아울러, 종래의 이면시트(1)는, 접착력이 약하여 내구성 등이 떨어지는 문제점이 있다. 구체적으로, PET 필름의 기재층(1a)과 불소 수지의 표면층(1b) 간의 층간 접착력; 및 상기 불소 수지의 표면층(1b)과 후면 봉지재층(2b) 간의 접착력이 약하여 내구성 등이 떨어진다. 아울러, 종래의 이면시트(1)는 반사율이나 절연성(전기 저항성)에 있어서도 그리 양호하지 않다.
부가적으로, 종래에 기술에 따른 광전자 모듈의 제조는 전체적인 공정에서 생산성이 떨어지는 문제점이 있다. 구체적으로, 이면시트(1)의 제조공정이 복잡하여 광전자 모듈의 생산성이 떨어지기도 하지만, 광전자 모듈의 전체 구성 요소를 적층, 제조함에 있어도 투명 강화 유리(3) 상에 전면 봉지재층(2a)을 형성하고, 상기 전면 봉지재층(2a) 상에 복수의 태양전지 셀(C)을 배열한 다음, 후면 봉지재층(2b)을 적층 형성하고, 이후 상기 후면 봉지재층(2b) 상에 이면시트(1)를 적층 형성하는 공정으로 진행되어, 종래의 기술은 광전자 모듈의 제조공정이 복잡한 문제점이 있다.
이에, 본 출원은 개선된 광전자 장치용 이면시트, 이를 포함하는 광전자 장치 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
구체적으로, 본 출원은, 예를 들어 접착력이 우수하고 저렴한 가격으로 보급될 수 있는 광전자 장치용 이면시트 및 이를 포함하는 광 모듈을 제공하는데 목적이 있다. 또한, 본 출원은, 제조공정이 간략화되어 생산성을 향상시킬 수 있는 광전자 장치용 이면시트 및 광전자 장치의 제조방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
본 출원은, 하나의 구현예에 따라서, 폴리올레핀 기재층; 및 상기 폴리올레핀 기재층의 일면에 일체로 형성된 폴리올레핀 봉지재층을 포함하는 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트를 제공한다.
이때, 상기 폴리올레핀 봉지재층은 올레핀 단량체의 중합단위를 포함하는 주쇄; 및 상기 주쇄에 결합되고 하기 화학식 1로 표시되는 분지를 포함하는 공중합체를 포함한다.
[화학식 1]
-SiR1 lR2 (2-l)R3
상기 화학식 1에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 규소 원자에 결합되어 있는 할로겐, 아민기, -R4R5 또는 -R5를 나타내고,
R4는 산소 또는 황 원자이며,
R5는 수소, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 아실기를 나타내고,
l은 1 또는 2의 정수이며,
R3는 규소원자에 결합되어 있는 -OSiR6 mR7 (2-m)R8를 나타내고,
R6 및 R7은 각각 독립적으로 규소 원자에 결합되어 있는 할로겐, 아민기, -R9R10 또는 -R10를 나타내며,
R9는 산소 또는 황 원자이고,
R10는 수소, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 아실기를 나타내며,
R8은 규소원자에 결합되어 있는 -(CH2)nNR11R12를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 질소 원자에 결합되어 있는 수소 또는 R13NH2를 나타내며,
R13은 알킬렌을 나타내고,
상기 m은 1 또는 2의 정수이고, n은 0 이상의 정수이다.
본 출원에 따른 광전자 장치용 이면시트는, 예시적인 형태에 따라서 상기 폴리올레핀 기재층과 폴리올레핀 봉지재층의 사이에 형성된 접착층을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 접착층은, 예를 들어 폴리올레핀 접착층으로부터 선택된다.
또한, 본 출원은, 폴리올레핀 기재층 상에 폴리올레핀 봉지재층을 형성하는 단계를 포함하는 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트의 제조방법을 제공한다.
본 출원에 따른 광전자 장치용 이면시트의 제조방법은, 예시적인 형태에 따라서, 상기 폴리올레핀 기재층과 폴리올레핀 봉지재층의 사이에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
아울러, 본 출원은, 상기 이면시트를 포함하는 광전자 장치를 제공한다.
본 출원에 따른 광전자 장치는, 예시적인 형태에 따라서, 전면 기판; 상기 전면 기판 상에 형성된 전면 봉지재층; 상기 전면 봉지재층 상에 적층된 상기 본 출원의 이면시트; 및 상기 전면 봉지재층과, 상기 이면시트의 폴리올레핀 봉지재층에 의하여 캡슐화된 광전자 소자를 포함한다.
이에 더하여, 본 출원은, 전면 기판 상에 형성된 전면 봉지재층 상에 상기 본 출원의 이면 시트를 적층하여 광전자 소자를 캡슐화하는 단계를 포함하는 광전자 장치의 제조방법을 제공한다.
본 출원에 따르면, 개선된 광전자 장치용 이면시트, 이를 포함하는 광전자 장치 및 그 제조방법을 제공한다.
본 출원은, 예를 들어 접착력이 우수하고 저렴한 가격으로 보급될 수 있는 광전자 장치용 이면시트, 이를 포함하는 광전자 장치 및 그 제조방법을 제공한다.
도 1은 종래 기술에 따른 광 모듈의 단면 구성도를 보인 것이다.
도 2는 본 출원의 제1형태에 따른 광 모듈용 이면시트의 단면 구성도이다.
도 3은 본 출원의 제2형태에 따른 광 모듈용 이면시트의 단면 구성도이다.
도 4는 본 출원의 제1형태에 따른 광 모듈의 단면 구성도 및 제조 공정도이다.
도 5는 본 출원의 제2형태에 따른 광 모듈의 단면 구성도이다.
도 6은 본 출원의 제3형태에 따른 광 모듈의 단면 구성도이다.
도 2는 본 출원의 제1형태에 따른 광 모듈용 이면시트의 단면 구성도이다.
도 3은 본 출원의 제2형태에 따른 광 모듈용 이면시트의 단면 구성도이다.
도 4는 본 출원의 제1형태에 따른 광 모듈의 단면 구성도 및 제조 공정도이다.
도 5는 본 출원의 제2형태에 따른 광 모듈의 단면 구성도이다.
도 6은 본 출원의 제3형태에 따른 광 모듈의 단면 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 예시적인 실시 형태들을 설명한다. 본 출원을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 출원에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 출원에서 '상에' 형성된다라는 것은 제1구성요소 상에 제2구성요소가 직접 형성되는 의미는 물론, 상기 제1구성요소와 제2구성요소의 상에 제3구성요소가 더 형성될 수 있다는 의미를 포함한다.
또한, 본 출원에서, 첨부된 도면은 본 출원의 이해를 돕도록 하기 위해 개략적으로 도시한 것으로서, 이에 의해 본 출원의 범위가 한정되는 것은 아니다. 첨부된 도면에서, 본 출원을 보다 명확하게 설명하기 위해 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 첨부된 도면에서, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께는 확대하여 나타내었고, 도면에 표시된 두께, 크기 및 비율 등에 의해 본 출원의 범위가 제한되는 것은 아니다.
도 2에는 본 출원의 제1형태에 따른 광전자 장치용 이면시트(이하, '이면시트'로 약칭한다.)가 도시되어 있다.
본 출원에 따른 이면시트(100)는 폴리올레핀(Polyolefin) 소재를 기반으로 한 봉지재 일체형 구조를 갖는다. 본 출원에서, '일체형'이란 봉지재층(20)이 이면시트(100)에 쉽게 분리되지 않도록 일체 구조로 접합되어, 하나의 제품으로 사용될 수 있음을 의미한다. 구체적으로, 본 출원에 따른 이면시트(100)는, 이면시트(100) 자체를 구성하는 구성 요소로서, 태양전지 셀(C, 도 4 참조) 등의 광전자 소자를 캡슐화하는 봉지재층(20)을 포함한다. 이때, 본 출원에서, 상기 봉지재층(20)은 종래의 후면 봉지재층(2b, 도 1참조)과 대응될 수 있다.
본 출원에 따른 이면시트(100)는 2층 또는 3층 이상의 적층 구조를 가질 수 있다. 도 2는 본 출원의 제1형태에 따른 이면시트(100)로서, 이는 2층 구조의 이면시트(100)를 예시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 출원에 따른 이면시트(100)는 기재층(10)과, 상기 기재층(10)의 일면에 형성된 봉지재층(20)을 포함한다. 이때, 상기 기재층(10) 및 봉지재층(20)은 폴리올레핀 수지를 기반으로 한다. 즉, 본 출원에 따른 이면시트(100)는 폴리올레핀 기재층(10)과 폴리올레핀 봉지재층(20)을 포함하여, 폴리올레핀 수지를 기반으로 한 봉지재 일체형 구조를 갖는다. 본 출원에 따르면, 상기 기재층(10)과 봉지재층(20)이 동종계의 수지, 즉 폴리올레핀 수지를 포함하여, 우수한 층간 접착력을 갖는다.
상기 기재층(10)과 봉지재층(20)은 코팅층 및 필름층 등으로부터 선택될 수 있다. 구체적으로, 상기 기재층(10)과 봉지재층(20)은, 폴리올레핀 수지 조성물이 코팅되어 형성된 코팅층이거나, 폴리올레핀 수지 필름이 접합되어 형성된 필름층으로부터 선택될 수 있다. 예시적인 형태에 따라서, 상기 기재층(10)의 경우에는 폴리올레핀 수지 필름으로 구성되고, 상기 봉지재층(20)의 경우에는 기재층(10)의 표면에 폴리올레핀 수지 조성물이 코팅되어 형성된 코팅층으로 구성되거나, 폴리올레핀 수지 필름이 접합된 필름층으로 구성될 수 있다. 또한, 예시적인 형태에 따라서, 상기 기재층(10)과 봉지재층(20)은 공압출을 통해 형성될 수 있다.
본 출원에서, 사용되어 용어 '접합'은 층간 결합력을 갖게 하는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 본 출원에서, '접합'은, 예를 들어 물리적인 가공에 의한 결합(예를 들어, 미세한 홈-돌기 구조에 의한 끼움 결합이나 가압에 의한 압착 등); 열 라미네이션(가열 압착에 의한 융착); 및 접착 등을 포함한다.
상기 접합은, 본 출원의 예시적인 구현예에 따라서, 열 라미네이션이나 접착으로부터 선택될 수 있다. 아울러, 본 출원에서, 상기 접착은 폴리올레핀 수지 조성물의 자체 접착력에 의한 접착과, 별도의 접착제를 통한 접착 등으로부터 선택될 수 있다. 이때, 상기 접착제는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 올레핀계, 아크릴계, 실리콘계, 우레탄계, 에폭시계 및/또는 이들이 복합된 수지 접착제 등으로부터 선택될 수 있다. 여기서, 상기 복합은 상기 나열된 수지계들로부터 선택된 2종 이상의 블렌딩(blending), 및/또는 상기 나열된 수지계들로부터 선택된 2종 이상이 공중합된 공중합체(co-polymer)를 포함한다.
도 3에는 본 출원의 제2형태에 따른 이면시트(100)가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 본 출원에 따른 이면시트(100)는, 상기 기재층(10)과 봉지재층(20)의 사이에 일체로 형성된 접착층(30)을 더 포함할 수 있다. 본 출원에서, 상기 접착층(30)은 선택적인 구성 요소로서, 이는 기재층(10)과 봉지재층(20) 간의 층간 접착력을 향상시킬 수 있는 것이면 좋다.
본 출원의 예시적인 형태에 따라서, 상기 접착층(30)은 폴리올레핀 수지로부터 선택된다. 이에 따라, 본 출원의 제2형태에 따른 이면시트(100)는 폴리올레핀 기재층(10), 상기 폴리올레핀 기재층(10) 상에 형성된 폴리올레핀 접착층(30), 및 상기 폴리올레핀 접착층(30) 상에 형성된 폴리올레핀 봉지재층(20)을 포함하는 적층 구조로서, 폴리올레핀 수지 기반의 봉지재 일체형 구조를 갖는다.
본 출원에서, '폴리올레핀 기재층'이란 기재층(10)이 폴리올레핀 수지를 주성분으로 포함하는 것을 의미한다. 이때, 기재층(10)은 폴리올레핀 수지를 기재층(10)의 전체 중량 기준으로, 예를 들어 80중량% 이상, 구체적인 예를 들어 80 내지 100중량%, 또는 80 내지 98중량%, 또는 85 내지 98중량%, 또는 85 내지 95중량%로 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 출원에서, '폴리올레핀 봉지재층' 및 '폴리올레핀 접착층'의 의미도 위와 같다. 구체적으로, 본 출원에서, '폴리올레핀 봉지재층'이란 봉지재층(20)이 폴리올레핀 수지를 주성분으로 포함하는 것을 의미하고, '폴리올레핀 접착층'이란 접착층(30)이 폴리올레핀 수지를 주성분으로 포함하는 것을 의미하며, 폴리올레핀 수지의 구체적인 함량은 상기 기재층(10)에서 예시한 바와 같다. 구체적으로, 상기 봉지재층(20)은 폴리올레핀 수지를 봉지재층(20)의 전체 중량 기준으로, 예를 들어 80중량% 이상, 구체적인 예를 들어 80 내지 100중량%, 또는 80 내지 98중량%, 또는 85 내지 98중량%, 또는 85 내지 95중량%로 포함할 수 있으며, 상기 접착층(30)은 폴리올레핀 수지를 접착층(30)의 전체 중량 기준으로, 예를 들어 80중량% 이상, 구체적인 예를 들어 80 내지 100중량%, 또는 80 내지 98중량%, 또는 85 내지 98중량%, 또는 85 내지 95중량%로 포함할 수 있다.
아울러, 본 출원의 예시적인 형태에 따라서, 상기 기재층(10), 봉지재층(20) 및 접착층(30)은 각각 폴리올레핀 수지를 주성분으로 하되, 필요에 따라 다른 수지 성분이나 첨가제 등을 소정 함량으로 추가로 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 특별히 제한되지 않는다. 상기 첨가제는 예를 들어 광안정제, UV(자외선) 흡수제, 열안정제, 색상 안료, 무기 필러, 및 반사 재료 등으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 상기 첨가제의 함량은 사용 목적 및 그 종류 등에 따라 적절히 조절될 수 있다. 상기 첨가제들은 폴리올레핀 수지 100중량부에 대하여, 예를 들어 0.001 내지 10중량부 범위 내에서 각각 적절히 조절될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 하나의 예시적인 형태에 따라서, 상기 기재층(10), 봉지재층(20) 및 접착층(30) 중에서, 적어도 기재층(10)은 첨가제로서 광안정제, UV 흡수제, 열안정제, 색상 안료, 무기 필러, 및 반사 재료 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 형태에 따라서, 상기 기재층(10), 봉지재층(20) 및 접착층(30) 중에서, 적어도 봉지재층(20)은 첨가제로서 광안정제, UV 흡수제 및 열안정제 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 광안정제는 폴리올레핀 수지의 광열화 개시의 활성종을 포착하여, 광산화를 방지하는 역할을 할 수 있다. 사용할 수 있는 광안정제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 힌더드 아민계 화합물 또는 힌더드 피페리딘계 화합물 등과 같은 공지의 화합물을 사용할 수 있다.
상기 UV 흡수제는, 태양광 등으로부터의 자외선을 흡수하여, 폴리올레핀 수지 중의 광열화 개시의 활성종이 여기되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 사용할 수 있는 UV 흡수제의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 아크릴니트릴계, 금속 착염계, 힌더드 아민계, 초미립자 산화 티탄 또는 초미립자 산화 아연 등의 무기계 UV 흡수제 등의 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 열안정제는, 예를 들어 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트, 비스[2,4-비스(1,1-디메틸에틸)-6-메틸페닐]에틸에스테르 아인산, 테트라키스(2,4-디-tert-부틸페닐)[1,1-비페닐]-4,4'-디일비스포스포네이트 및 비스(2,4-디-tert-부틸페닐)펜타에리쓰리톨디포스파이트 등의 인계 열안정제; 및 8-히드록시-5,7-디-tert-부틸-푸란-2-온과 o-크실렌과의 반응 생성물 등의 락톤계 열안정제 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 색상 안료는 광전자 장치의 사용 목적 및 용도(설치 위치) 등에 따라 블랙이나 흰색 등의 다양한 색상 안료로부터 선택될 수 있으며, 예를 들어 카본 블랙 등의 블랙 색상 안료나, 산화티탄 등의 백색 색상 안료 등으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 무기 필러는, 예를 들어 기재층(10)의 기계적 강도 등을 보강하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 구체적인 예를 들어 실리카, 산화티탄, 산화마그네슘 및 산화알루미늄 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 아울러, 상기 반사 재료는 광을 반사시킬 수 있는 것으로서, 이는 예를 들어 산화티탄 등의 무기물 입자로부터 선택될 수 있다.
본 출원에서, 상기 폴리올레핀 수지는 올레핀으로 분류될 수 있는 수지라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 폴리올레핀 수지는 변성 폴리올레핀 수지 및 비변성 폴리올레핀 수지를 포함한다.
본 출원에서, 상기 폴리올레핀 수지는, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 4-페닐-1-부텐, 6-페닐-1-헥센, 2-메틸-1-부텐, 3-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-부텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-헥센, 5-메틸-1-헥센, 3,3-디메틸-1-펜텐, 3,4-디메틸-1-펜텐, 4,4-디메틸-1-펜텐 및 비닐시클로헥산 등의 α(알파)-올레핀류; 1,3-부타디엔, 1,4-부타디엔 및 1,5-헥사디엔 등의 디엔류; 헥사플루오로프로펜, 테트라플루오로에틸렌, 2-플루오로프로펜, 플루오로에틸렌, 1,1-디플루오로에틸렌, 3-플루오로프로펜, 트리플루오로에틸렌 또는 3,4-디클로로-1-부텐 등의 할로겐 치환 α-올레핀류; 시클로펜텐, 시클로헥센, 노르보넨, 5-메틸노르보넨, 5-에틸노르보넨, 5-프로필노르보넨, 5,6-디메틸노르보넨 및 5-벤질노르보넨 등의 고리형 올렌핀류 등으로부터 선택된 1종 이상의 올레핀계 단량체의 단독 중합체 및/또는 공중합체일 수 있다.
또한, 상기 폴리올레핀 수지는 동일한 종류의 단량체(들)로부터 제조되었더라도 배열의 형태가 상이한 중합체를 포함한다. 상기 폴리올레핀 수지는, 예를 들어 랜덤 형태, 교차 형태, 블록 형태 또는 상이한 세그먼트 등으로 조절되어 중합된 중합체를 포함한다. 아울러, 상기 폴리올레핀 수지는, 예를 들어 변성을 통한 엘라스토머(elastomer)형을 포함한다.
상기 폴리올레핀 수지는, 구체적인 예를 들어 에틸렌 중합체, 프로필렌 중합체, 및 에틸렌/α-올레핀계 공중합체 등으로부터 선택될 수 있다.
이때, 상기 에틸렌 중합체는 에틸렌 단독 중합체(폴리에틸렌) 및 에틸렌 공중합체를 포함한다. 그리고 상기 에틸렌 공중합체는 에틸렌/프로필렌 공중합체, 에틸렌/부타디엔 공중합체 등의 2원 공중합체; 및 에틸렌/프로필렌/부타디엔 등의 터폴리머(3원 공중합체) 등으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 프로필렌 중합체는 프로필렌 단독 중합체(폴리프로필렌) 및 프로필렌 공중합체를 포함한다. 그리고 프로필렌 공중합체는 프로필렌/에틸렌 공중합체, 프로필렌/부타디엔 공중합체 등의 2원 공중합체; 및 프로필렌/에틸렌/부타디엔 등의 터폴리머(3원 공중합체) 등으로부터 선택될 수 있다.
또한, 본 출원에서, 상기 에틸렌/α-올레핀계 공중합체는 주성분으로 에틸렌과 α-올레핀계가 중합된 공중합체를 포함하는 폴리올레핀 수지를 의미한다. 상기 에틸렌/α-올레핀계 공중합체는, 에틸렌의 단독 중합체(폴리에틸렌)는 물론, 적어도 50 mol% 이상의 에틸렌을 중합 단위로 포함하면서 3개 이상의 탄소 원자를 가지는 올레핀 단량체를 포함하는 중합체, 또는 그 외의 다른 공단량체를 중합 단위로 함께 포함하고 있는 공중합체(copolymer)를 의미할 수 있다. 상기 에틸렌/α-올레핀계 공중합체는, 구체적인 예를 들어 50 내지 95 mol%의 에틸렌을 중합 단위로 포함할 수 있다. 이러한 에틸렌/α-올레핀계를 구성하는 α-올레핀계는 상기 예시한 바와 같으며, 이는 구체적으로 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 4-페닐-1-부텐, 6-페닐-1-헥센, 2-메틸-1-부텐, 3-메틸-1-부텐, 4-메틸-1-부텐, 3-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-헥센, 5-메틸-1-헥센, 3,3-디메틸-1-펜텐, 3,4-디메틸-1-펜텐, 4,4-디메틸-1-펜텐 및 비닐시클로헥산 등의 α(알파)-올레핀류; 1,3-부타디엔, 1,4-부타디엔 및 1,5-헥사디엔 등의 디엔류; 및 헥사플루오로프로펜, 테트라플루오로에틸렌, 2-플루오로프로펜, 플루오로에틸렌, 1,1-디플루오로에틸렌, 3-플루오로프로펜, 트리플루오로에틸렌 또는 3,4-디클로로-1-부텐 등의 할로겐 치환 α-올레핀류 등으로부터 선택될 수 있다.
아울러, 상기 에틸렌/α-올레핀계 공중합체는, 예를 들어 저밀도 에틸렌/α-올레핀계 공중합체, 중밀도 에틸렌/α-올레핀계 공중합체, 고밀도 에틸렌/α-올레핀계 공중합체, 초저밀도 에틸렌/α-올레핀계 공중합체, 극초저밀도 에틸렌/α-올레핀계 공중합체 및 직쇄상 저밀도 에틸렌/α-올레핀계 공중합체 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.
또한, 상기 에틸렌/α-올레핀계 공중합체는 약 0.82g/㎤ 내지 0.96g/㎤, 또는 약 0.85g/㎤ 내지 0.92g/㎤의 밀도를 가지는 것으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 아울러, 상기 에틸렌/α-올레핀 공중합체는, MFR(용융 유동 속도, Melt Flow Rate)이 190℃의 온도 및 2.16kg의 하중 하에서, 약 1.0 g/10분 내지 약 50.0 g/10분, 약 1.0 g/10분 내지 30.0 g/10분, 약 1.0 g/10분 내지 약 10.0 g/10분, 약 1.0 g/10분 내지 8.0 g/10분, 또는 약 3.0 g/10분 내지 7.0 g/10분인 것을 사용할 수 있다. 이러한 범위의 MFR을 가지는 경우, 에틸렌/α-올레핀 공중합체는 우수한 성형성 등을 나타낼 수 있다.
본 출원에서, 밀도와 MFR(용융 유동 속도)를 설명함에 있어, 에틸렌/α-올레핀계 공중합체를 예로 하여 설명하였으나, 상기 예시한 밀도와 MFR의 범위는 에틸렌/α-올레핀계 공중합체로만으로 한정되는 것은 아니며, 이는 본 출원에서 사용될 수 있는 폴리올레핀 수지에 대해 적용될 수 있다. 그리고 MFR의 경우, 190℃에서 2.16kg의 하중을 기준으로 하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 기재층(10), 봉지재층(20) 및 접착층(30)은 위와 같은 폴리올레핀 수지를 사용할 수 있으며, 각 층(10)(20)(30)에 따라 상기 예시한 바와 같은 폴리올레핀 수지 중에서 적절히 선택될 수 있다.
본 출원의 예시적인 형태에 따라서, 상기 기재층(10)의 경우에는 프로필렌 중합체로부터 선택될 수 있다. 구체적으로, 상기 기재층(10)은 프로필렌 단독 중합체(폴리프로필렌) 및 프로필렌 공중합체 등으로부터 선택될 수 있으며, 보다 구체적인 예를 들어 폴리프로필렌(PP)을 사용할 수 있다. 상기 폴리프로필렌(PP)는 가격이 저렴하여 경제성에서 유리함은 물론 인장강도, 표면경도 및 내충격 강도 등의 기계적 물성과, 수분이나 가스 차단 등의 배리어(barrier)성, 그리고 내약품성 등의 내화학성이 뛰어나 기재층(10)으로서 유용할 수 있다.
상기 접착층(30)은, 예를 들어 에틸렌 중합체 및 에틸렌/α-올레핀계 공중합체 등으로부터 선택될 수 있으며, 이러한 폴리올레핀 수지는 기재층(10)과 봉지재층(20)의 층간 접착력에서 유리할 수 있다.
또한, 상기 봉지재층(20)은 이하에서 설명되는 변성된 폴리올레핀 수지를 포함한다. 본 명세서에서 「변성 올레핀 수지」 및 「변성 에틸렌/α-올레핀 공중합체」는 하기 화학식 1로 표시되는 분지(branched chain)를 포함하는 공중합체와 동일한 의미로 사용된다. 또한, 상기와 같은 변성 올레핀 수지 또는 변성 에틸렌/α-올레핀 공중합체와 구분하기 위하여 아미노 실란 화합물의 존재 없이 불포화 실란 화합물만이 그래프팅된 에틸렌/α-올레핀 공중합체는 「실란 변성 올레핀 수지」 또는 「실란 변성 에틸렌/α-올레핀 공중합체」로 정의한다.
상기 봉지재층(20)은 하기 화학식 1로 표시되는 분지(branched chain)를 포함하는 공중합체를 포함한다. 구체적으로, 상기 공중합체는 올레핀 단량체의 중합단위를 포함하는 주쇄(main chain); 및 상기 주쇄에 결합되고 하기 화학식 1로 표시되는 분지(branched chain)를 적어도 하나 이상 포함한다.
[화학식 1]
-SiR1 lR2 (2-l)R3
상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 규소 원자에 결합되어 있는 할로겐, 아민기, -R4R5 또는 -R5를 나타내고, R4는 산소 또는 황 원자이며, R5는 수소, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 아실기를 나타내고, l은 1 또는 2의 정수이며,
R3는 규소원자에 결합되어 있는 -OSiR6 mR7 (2-m)R8를 나타내고,
R6 및 R7은 각각 독립적으로 규소 원자에 결합되어 있는 할로겐, 아민기, -R9R10 또는 -R10를 나타내며, R9는 산소 또는 황 원자이고, R10는 수소, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 아실기를 나타내며,
R8은 규소원자에 결합되어 있는 -(CH2)nNR11R12를 나타내고, R11 및 R12는 각각 독립적으로 질소 원자에 결합되어 있는 수소 또는 R13NH2를 나타내며, R13은 알킬렌을 나타내고,
상기 m은 1 또는 2의 정수이다. 그리고 상기 n은 0 이상의 정수이다. 상기 n은 0 이상의 정수이면 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 1 내지 500만이 될 수 있다.
상기 공중합체는 올레핀 단량체의 중합단위를 포함하는 주쇄에 그래프팅된 상기 화학식 1로 표시되는 분지를 포함하되, 상기 분지는, 일부 실릴기의 탄화수소기가 히드록시기로 전환된 모이어티를 포함하면서도, 아민 관능기를 가지는 모이어티도 함께 포함하는 구조를 갖는다. 상기 공중합체는 히드록시기로 전환된 모이어티 뿐만 아니라, 아민 관능기까지 포함함으로써, 광전자 장치를 구성하는 전면 기판의 표면, 예를 들어 유리기판 표면의 히드록시기와 아민 관능기 간에 수소결합이 형성되어 보다 우수한 접착 강도를 제공할 수 있으며, 이와 함께 기재층(10) 및/또는 접착층(30)과도 우수한 접착 강도를 제공할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 화학식 1에서 알킬기의 탄소수는 1 내지 20, 1 내지 12, 1 내지 8 또는 1 내지 4일 수 있다. 알킬기는, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 부틸기일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20, 6 내지 18 또는 6 내지 12일 수 있다. 아릴기는, 예를 들어 페닐기 또는 나프틸기 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 아랄킬기는 상기 알킬기의 탄화수소기의 수소 원자 중 적어도 하나 이상이 아릴 라디칼에 의해 치환된 알킬기를 의미하며, 상기 아랄킬기의 탄소수는 7 내지 40, 7 내지 19 또는 7 내지 13일 수 있다. 상기 아랄킬기의 탄소수는 알킬기와 아릴 라디칼에 포함된 탄소수를 모두 합친 개수를 의미한다.
상기 알킬렌기는 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 6 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄상 알킬렌기일 수 있으며, 이는 예를 들어 에틸렌기 또는 프로필렌기일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 아실기는, RC=O로 표현되는 작용기로서, 여기서 상기 R은 알킬기 또는 아릴기를 나타내며, 예를 들어 포르밀, 아세틸, 프로피오닐 또는 벤조일을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 상기 아실기에 포함되는 알킬기 및 아릴기의 탄소수는 전술한 바와 동일하다,
하나의 예시에서, 상기 R1 및 R2 중 적어도 하나 이상은 계에 존재하는 수분의 접근에 의해 가수분해될 수 있는 반응성 관능기일 수 있으며, 상기 R1 및/또는 R2는 예를 들어, 알콕시기, 알킬티오기, 아릴옥시기, 아실옥시기, 할로겐기, 또는 아민기일 수 있다. 이 경우, 알콕시기의 예로는, 탄소수1 내지 20, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 들 수 있으며, 아실옥시기의 예로는 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 아실옥시기를 들 수 있고, 알킬티오기의 예로는, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수1 내지 4의 알킬티오기를 들 수 있다.
또한, 하나의 구현예에서는, 상기 화학식 1에서의 R1 및/또는 R2는 알콕시기일 수 있으며, 구체적으로는 탄소수 1 내지 12, 또는 탄소수 1 내지 8의 알콕시기일 수 있으며, 다른 구현예들에서는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기일 수 있고, 예를 들면 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기 또는 부톡시기 등을 들 수 있으며, 구체적인 예를 들어 일부 구현예들에서 메톡시기 또는 에톡시기 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 R1 및/또는 R2는 비반응성 관능기일 수 있으며, 예를 들어, 상기 R1 및/또는 R2는 수소, 알킬기, 아릴기 또는 아랄킬기(aralkyl group)일 수 있다. 상기에서 알킬기는, 예를 들면, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수1 내지 4의 알킬기일 수 있다. 또한, 상기 아릴기는 탄소수 6 내지 18, 또는 탄소수6 내지 12의 아릴기, 예를 들면 페닐기일 수 있고, 아랄킬기는 탄소수 7 내지 19, 또는 탄소수 7 내지 13의 아랄킬, 예를 들면 벤질기일 수 있다.
상기에서 R3는 전술한 히드록시기로 전환된 모이어티와 아민 관능기를 가지는 모이어티를 함께 포함하는 관능기로서, 이를 통하여 상기 공중합체는, 전술한 바와 같이 유리기판 표면의 히드록시기와 아민 관능기 간에 수소결합이 형성되어 보다 우수한 접착 강도를 제공할 수 있으며, 이와 더불어 기재층(10) 및/또는 접착층(30)과도 접착 강도를 제공할 수 있다.
또한, 상기 화학식 1에서 l은 1 또는 2의 정수이고, 일부 구현예에서는 2일 수 있다.
하나의 예시에서, 바람직하게는, 상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 규소 원자에 결합되어 있는 히드록시기 또는 -R4R5를 나타내고, R4는 산소이며, R5는 알킬기를 나타내며, R3는 규소원자에 결합되어 있는 -OSiR6 mR7 (2-m)R8를 나타내고, R6 및 R7은 각각 독립적으로 규소 원자에 결합되어 있는 히드록시기 또는 -R9R10를 나타내며, R9는 산소이고, R10는 알킬기를 나타내며, R8은 규소원자에 결합되어 있는 -(CH2)nNR11R12를 나타내고, R11 및 R12는 각각 독립적으로 질소 원자에 결합되어 있는 수소 또는 R13NH2를 나타내며, R13은 알킬렌을 나타낼 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 화학식 1에서, R1 및 R2는 히드록시기를 나타내고, R3는 규소원자에 결합되어 있는 -OSiR6 mR7 (2-m)R8를 나타내고, R6 및 R7은 히드록시기를 나타내며, R8은 규소원자에 결합되어 있는 -(CH2)nNR11R12를 나타내고, R11은 수소, R12는 R13NH2를 나타내며. R13은 알킬렌을 나타낼 수 있다. 상기에서 알킬기 및 알킬렌은 전술한 바와 동일하다.
또한, 하나의 예시에서, 상기 공중합체는 주쇄에 결합되고 하기 화학식 2로 표시되는 분지를 추가로 포함할 수 있다.
[화학식 2]
-SiR14 oR15 (3-o)
상기 화학식 2에서,
R14 및 R15는 각각 독립적으로 규소 원자에 결합되어 있는 할로겐, 아민기, -R16R17또는 -R17을 나타내고, R16은 산소 또는 황 원자이며, R17은 수소, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 아실기를 나타내고, o는 1 내지 3의 정수이다.
바람직하게는, 상기 화학식 2에서, R14 및 R15는 각각 독립적으로 규소 원자에 결합되어 있는 히드록시기 또는 -R16R17을 나타내고, R16은 산소이며, R17은 알킬기를 나타낼 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 공중합체는, 히드록시기로 전환된 모이어티 뿐만 아니라, 아민 관능기까지 포함함으로써, 상기 화학식 2로 표시되는 분지만을 포함하는 공중합체, 예를 들어, 올레핀 수지에 비닐기를 가지는 불포화 실란 화합물만이 공중합된 공중합체에 비하여, 실릴기의 일부 탄화수소기가 히드록시기로 전환되는 속도가 매우 빨라질 수 있다. 이에 따라, 상기 화학식 1의 분지를 포함하는 공중합체는 봉지재층(20)에 포함되어, 화학식 2로 표시되는 분지만을 포함하는 공중합체에 비하여, 유리기판 표면의 히드록시기와 아민 관능기 간에 수소결합이 더 많이 형성되어 보다 우수한 접착 강도를 제공할 수 있으며, 이와 함께 기재층(10) 및/또는 접착층(30)과도 더욱 우수한 접착 강도를 제공할 수 있다.
상기한 바와 같은 공중합체는 폴리올레핀 수지, 불포화 실란 화합물, 아미노 실란 화합물 및 라디칼 개시제를 포함하는 폴리올레핀 수지 조성물을 반응기 내에 첨가하고, 상기 폴리올레핀 수지 조성물을 압출 반응시키는 단계를 포함하여 제조할 수 있다.
상기 공중합체의 제조에 사용되는 폴리올레핀 수지는 상기 예시한 바와 같다. 상기 폴리올레핀 수지는, 전술한 바와 같이 올레핀으로 분류될 수 있는 수지라면 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 에틸렌 중합체, 프로필렌 중합체 또는 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체일 수 있고, 하나의 구현예에서는 에틸렌/α-올레핀 공중합체일 수 있다. 이때, 측쇄가 많은 에틸렌/α-올레핀계 공중합체의 경우에는 대부분 밀도가 낮고, 측쇄가 적은 에틸렌/α-올레핀계 공중합체의 경우에는 대부분 밀도가 높다. 그리고 측쇄가 많을수록 그래프팅의 효율이 높아진다. 이에 따라, 본 출원의 예시적인 형태에 따라서, 상기 공중합체의 제조에 사용되는 폴리올레핀 수지는, 측쇄가 많은 저밀도의 에틸렌/α-올레핀계 공중합체를 사용할 수 있다. 그리고 에틸렌/α-올레핀계 공중합체는, 상기 예시한 바와 같은 밀도 및/또는 MFR를 가질 수 있다. 이를 통해 그래프팅의 효율을 높여 봉지재층(20)의 접착력 등의 물성을 보다 향상시킬 수 있다.
상기 불포화 실란 화합물은 분자 내에 하나 이상의 불포화기를 가지는 것이면 좋다. 상기 불포화 실란 화합물은, 예를 들어 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물로부터 선택될 수 있다.
[화학식 3]
DSiR18 pR19 (3-p)
상기 화학식 3에서, D는 규소 원자에 결합되어 있는 알케닐을 나타낸다. 상기 알케닐은 적어도 하나 이상의 불포화기, 예를 들면 이중 결합을 가지는 작용기를 의미하며, 상기 알케닐의 탄소수는 2 내지 20, 2 내지 12 또는 2 내지 6일 수 있다. 상기 알케닐은, 예를 들어, 상기 D는 비닐, 알릴, 프로페닐, 이소프로페닐, 부테닐, 헥세닐, 사이클로헥세닐 또는 γ-메타크릴옥시프로필 등일 수 있고, 일례로 비닐일 수 있다.
R18은 규소 원자에 결합되어 있는 히드록시기, 할로겐, 아민기 또는 -R20R21을 나타내며, R20은 산소 또는 황 원자이고, R21은 알킬기, 아릴기 또는 아실기를 나타내며, R19는 규소 원자에 결합되어 있는 수소, 알킬기, 아릴기 또는 아랄킬기를 나타낼 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 R18은 계에 존재하는 수분의 접근에 의해 가수분해될 수 있는 반응성 관능기일 수 있으며, 이에 대한 설명은 전술한 반응성 관능기와 동일한 바 생략한다.
또한, 상기 R19는 비반응성 관능기일 수 있으며, 이에 대한 설명은 전술한 비반응성 관능기와 동일한 바 생략한다.
상기 화학식 3에서 p는 1 내지 3의 정수이고, 일부 구현예에서는 3일 수 있다.
상기 화학식 3의 불포화 실란 화합물의 구체적인 예는 분자 내에 하나 이상의 비닐기를 가지는 비닐 알콕시 실란일 수 있다. 예를 들어, 상기 불포화 실란 화합물은 비닐트리메톡시 실란, 비닐트리에톡시 실란, 비닐트리프로폭시 실란, 비닐트리이소프로폭시 실란, 비닐트리부톡시 실란, 비닐트리펜톡시 실란, 비닐트리페녹시 실란, 또는 비닐트리아세톡시 실란 등을 들 수 있고, 일례로는 이 중 비닐트리메톡시 실란 또는 비닐트리에톡시 실란을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
하나의 예시에서, 상기 폴리올레핀 수지 조성물은 상기 화학식 3의 불포화 실란 화합물을 전체 폴올레핀계 수지 조성물 중 고형분 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 10.0 중량부, 0.5 중량부 내지 7.0 중량부, 1.0 중량부 내지 5.5 중량부 또는 0.5 내지 5.0 중량부로 포함할 수 있다. 이러한 범위에서, 상기 공중합체의 접착성, 예를 들면, 유리기판, 기재층(10) 및/또는 접착층(30)에 대한 접착성을 우수하게 유지할 수 있다.
상기 아미노 실란 화합물은 폴리올레핀 수지, 예를 들어, 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 그래프팅 변성 단계에서 상기 폴리올레핀 수지에 그래프팅된 불포화 실란 화합물의 알콕시기와 같은 반응성 관능기를 히드록시기로 전환하는 가수분해 반응을 촉진시키는 촉매로서 작용함으로써, 접착 강도를 보다 향상시킬 수 있다. 또한 이와 동시에, 상기 아미노 실란 화합물은 직접 공중합 반응에 반응물로서도 관여함으로써, 전술한 바와 같은 공중합체에 아민 관능기를 가지는 모이어티를 제공할 수 있다.
상기 아미노 실란 화합물은 분자 내에 하나 이상의 아민기를 가지는 것이면 제한되지 않는다. 이때, 상기 아민기는 1차 아민 및 2차 아민으로부터 선택될 수 있다. 상기 아미노 실란 화합물은, 예를 들어 하기 화학식 4로 표시되는 화합물로부터 선택될 수 있다.
[화학식 4]
SiR22 qR23 (4-q)
상기 화학식 4에서, R22는 규소원자에 결합되어 있는 -(CH2)rN R24R25를 나타내고, R24 및 R25는 각각 독립적으로 질소 원자에 결합되어 있는 수소 또는 R26NH2를 나타내며. R26은 탄소수 1 내지 6의 알킬렌을 나타낸다.
또한, R23은 규소 원자에 결합되어 있는 할로겐, 아민기 -R27R28 또는 -R28을 나타내며, R27은 산소 또는 황 원자이고, R28은 수소, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 아실기를 나타낸다.
상기 q는 1 내지 4의 정수이다. 그리고 상기 r은 0 이상의 정수이다. 상기 r은 0 이상의 정수이면 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 1 내지 50이 될 수 있다.
상기에서 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 아실기 및 알킬렌은 상술한 바와 동일한 바, 이에 관한 설명은 생략한다.
바람직하게는, 상기 화학식 4에서, R23은 규소 원자에 결합되어 있는 ?27R28을 나타내며, R27은 산소 원자이고, R28은 수소, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 아실기를 나타낼 수 있으며, R22는 규소원자에 결합되어 있는 -(CH2)rNR24R25를 나타내고, R24 및 R25는 수소이거나, 또는 R24는 수소, R25는 R26NH2를 나타낼 수 있으며, 상기에서 R26은 탄소수 1 내지 3의 알킬렌일 수 있다. 또한, 이 경우, r은 2 내지 5의 정수일 수 있다.
본 출원의 하나의 예시적인 형태에서, 본 명세서에 기재된 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 알킬렌기 및 아실기는 다음과 같다. 즉, 상기 화학식 1 내지 4에서 알킬기, 아릴기, 아랄킬기, 알킬렌기 및 아실기는 다음과 같은 것을 예로 들 수 있다.
상기 알킬기는 1 내지 20, 1 내지 12, 1 내지 8 또는 1 내지 4의 탄소수를 가질 수 있으며, 이는 구체적인 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 부틸기로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 아릴기는 6 내지 20, 6 내지 18 또는 6 내지 12의 탄소수를 가질 수 있으며, 이는 예를 들어, 페닐기 또는 나프틸기로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 아랄킬기는 상기 알킬기의 탄화수소기의 수소 원자 중 적어도 하나 이상이 아릴 라디칼에 의해 치환된 알킬기를 의미하며, 이는 7 내지 40, 7 내지 19 또는 7 내지 13의 탄소수를 가질 수 있다. 그리고 이러한 아랄킬기의 탄소수는 알킬기와 아릴 라디칼에 포함된 탄소수를 모두 합친 개수를 의미할 수 있다.
상기 알킬렌기는 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 6 또는 탄소수 1 내지 4의 탄소수를 가질 수 있다. 또한, 알킬렌기는 직쇄 또는 분지쇄상 알킬렌기일 수 있으며, 이는 구체적인 예를 들어 에틸렌기 또는 프로필렌기로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 아실기는, RC=O로 표현되는 작용기로서, 여기서 R은 알킬기 또는 아릴기로부터 선택될 수 있다. 상기 아실기는, 예를 들어 포르밀, 아세틸, 프로피오닐 또는 벤조일로부터 선택될 수 있으나, 이들에 의해 제한되지 않는다. 그리고 상기 아실기에 포함되는 알킬기 및 아릴기의 탄소수는 전술한 바와 같다.
상기 아미노 실란 화합물은 폴리올레핀 수지의 변성 단계, 즉, 변성 올레핀 수지(공중합체)의 제조 단계에서 투입될 수 있다.
또한, 상기 아미노 실란 화합물은 조성물에 포함되는 다른 성분, 예를 들면, 후술하는 바와 같은 UV 안정제 등에도 악영향을 미치지 않고, 전체적인 조성물의 물성을 의도한 대로 안정적으로 유지할 수 있다.
본 출원의 구현예들에서 사용 가능한 아미노 실란 화합물로는 아민기를 포함하는 실란 화합물로서, 1차 아민, 2차 아민이면, 특별히 제한되지 아니한다. 예를 들어, 아미노 실란 화합물로는 아미노트리알콕시실란, 아미노디알콕시실란 등을 사용할 수 있으며, 예로는 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane; APTMS), 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-aminopropyltriethoxysilane; APTES), 비스[(3-트리에톡시실릴)프로필]아민, 비스[(3-트리메톡시실릴)프로필]아민, 3-아미노프로필메틸디에톡시실란, 3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-[3-(트리메톡시실릴)프로필]에틸렌디아민 (N-[3-(Trimethoxysilyl)propyl]ethylenediamine; DAS), 아미노에틸아미노프로필트리에톡시실란, 아미노에틸아미노프로필메틸디메톡시실란, 아미노에틸아미노프로필메틸디에톡시실란, 아미노에틸아미노메틸트리에톡시실란, 아미노에틸아미노메틸메틸디에톡시실란, 디에틸렌트리아미노프로필트리메톡시실란, 디에틸렌트리아미노프로필트리에톡시실란, 디에틸렌트리아미노프로필메틸디메톡시실란, 디에틸렌아미노메틸메틸디에톡시실란, (N-페닐아미노)메틸트리메톡시실란, (N-페닐아미노)메틸트리에톡시실란, (N-페닐아미노)메틸메틸디메톡시실란, (N-페닐아미노)메틸메틸디에톡시실란, 3-(N-페닐아미노)프로필트리메톡시실란, 3-(N-페닐아미노)프로필트리에톡시실란, 3-(N-페닐아미노)프로필메틸디메톡시실란, 3-(N-페닐아미노)프로필메틸디에톡시실란, 및 N-(N-부틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있다.
상기 아미노 실란 화합물은 전체 폴리올레핀 수지 조성물 중 고형분 100 중량부를 기준으로, 예를 들어 0.01 내지 2.0 중량부로 포함될 수 있으며, 구체적인 예를 들어 0.01 내지 1.0 중량부, 0.01 내지 0.5 중량부, 0.1 내지 0.25 중량부, 0.2 내지 0.5 중량부, 0.5 내지 1.25 중량부, 0.1 내지 1.5 중량부 또는 0.2 내지 2.0 중량부로 포함될 수도 있다. 이러한 중량 비율에서 수지 조성물의 물성을 효과적으로 조절하고, 접착력을 높이며, 수지 조성물에 포함되는 다른 첨가제의 활성도 우수하게 유지할 수 있다. 이때, 첨가되는 아미노 실란 화합물의 함량이 과량일 경우, 수지가 조기에 변색이 일어나거나 공정 중에 다량의 겔이 형성되어, 제조되는 봉지재층(20)의 외형에 악영향을 줄 수 있다.
상기 아미노 실란 화합물은, 다른 예를 들어 전체 폴리올레핀 수지 조성물 중 불포화 실란 화합물 100 중량부에 대하여 1 내지 35 중량부, 예를 들어, 예를 들어, 2 내지 6 중량부, 2 내지 5.5 중량부, 5 내지 5.5 중량부, 2 내지 15 중량부, 5 내지 15 중량부, 10 내지 35 중량부, 5 내지 35 중량부, 15 내지 33.3 중량부 또는 2 내지 33.3 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 또한, 상기 아미노 실란 화합물은 전체 실란 화합물 100 중량부에 대하여, 예를 들어 1 내지 40 중량부, 다른 예를 들어, 2 내지 30 중량부, 2 내지 25 중량부, 1 내지 25 중량부, 2 내지 6 중량부, 1 내지 10 중량부, 4 내지 12 중량부, 5 내지 10 중량부, 2 내지 10 중량부 또는 2 내지 5 중량부 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 아미노 실란 화합물를 위와 같은 함량 범위로 조절된 폴리올레핀 수지 조성물을 반응 압출 시킬 경우, 접착력이 우수하게 나타날 수 있다. 이때, 상기 아미노 실란 화합물이 지나치게 많이 포함될 경우, 봉지재층(20)의 황변 지수(Yellowness Index, YI)가 높아지고, 봉지재층(20)의 다른 물성에 영향을 미칠 수 있다.
상기 아미노 실란 화합물과 상기 불포화 실란 화합물은 실릴기를 포함하는 측면에서는 유사하나, 각각 아민 관능기를 포함하고, 불포화기를 가지는 점에서 상이한 것으로서, 상기 폴리올레핀 수지 조성물에는 두 물질이 모두 포함되어 중합되는 바람직하며, 이 경우, 둘 중 한 가지 물질만 포함된 경우에 비하여 우수한 접착성능을 제공할 수 있다. 여기서, 아미노 실란 화합물이 첨가됨에 따라 불포화 실란 화합물의 함량과 무관하게 절대적으로 접착 성능이 향상될 수도 있으나, 동일 함량 조건의 불포화 실란 화합물을 사용하는 경우에도, 아미노 실란 화합물이 첨가된 경우, 접착 성능이 보다 향상될 수 있다.
또한, 본 출원에 따르면, 단순히 알킬실란만을 사용하거나, 알킬아민만을 사용한 경우에 비해서 월등히 우수한 접착 성능을 가지는 봉지재층(20)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 알킬아민만을 사용한 경우에는, 상기 알킬아민이 비닐 실란 또는 아미노 실란 화합물과 달리, 그래프팅 중합 반응에 참여하지 않고, 계에 잔존하는 물질로 남게 되어, 추후 변성 올레핀계 수지의 표면으로 이동하거나, 시트상의 봉지재로 제조 시 시트의 표면으로 이동하게 된다. 따라서, 계에 잔존하는 물질들로 인해 장기 내구성이 저하되는 결과를 가져오게 된다. 나아가, 일부 알킬아민의 경우에는, 녹는점이 약 27 내지 29℃로 그 이하의 온도범위에서는 다른 반응 물질, 예를 들어 액상의 실란 화합물과 혼화성이 떨어지는 문제점도 존재할 수 있다.
상기 라디칼 개시제는 상기 폴리올레핀 수지에 불포화 실란 화합물이 그래프트되는 반응을 개시하는 역할을 할 수 있다.
상기 라디칼 개시제로는 비닐기의 라디칼 중합을 개시할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 유기 과산화물, 히드로과산화물 또는 아조 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다. 구체적으로는, t-부필큐밀퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드, 디-큐밀 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)-3-헥신 등의 디알킬 퍼옥사이드류; 큐멘 히드로퍼옥사이드, 디이소프로필 벤젠 히드로 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(히드로퍼옥시)헥산, t-부틸히드로퍼옥사이드 등의 히드로 퍼옥사이드류; 비스-3,5,5-트리메틸헥사노일 퍼옥사이드, 옥타노일퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, o-메틸벤조일퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드 등의 디아실퍼옥사이드류; t-부틸퍼옥시 아이소 부틸레이트, t-부틸퍼옥시 아세테이트, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시 피바레이트, t-부틸퍼옥시 옥토에이트, t-부틸퍼옥시아이소프로필 카보네이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디-t-부틸퍼옥시프탈레이트, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)-3-헥신 등의 퍼옥시 에스터류; 및 메틸에틸케톤 퍼옥사이드, 사이클로헥사논 퍼옥사이드 등의 케톤 퍼옥사이드류; 라우릴 퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴 및 아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 등의 아조 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기와 같은 라디칼 개시제는 전체 올레핀 수지 조성물 중 고형분 100 중량부를 기준으로 0.001 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 상기 폴리올레핀 수지 조성물은, 필요에 따라서 광안정제(UV 안정제), UV 흡수제 및 열안정제 등으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 첨가제의 구체적인 종류는 상기 예시한 바와 같다. 상기 첨가제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 첨가제의 형상이나 밀도 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 상기 첨가제는 수지 조성물의 전체 고형분 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 5 중량부의 범위 내에서 각각 적절히 조절될 수 있다. 또한, 상기 폴리올레핀 수지 조성물은, 상기 성분 외에도, 당분야에서 공지되어 있는 다양한 첨가제를 적절히 추가로 포함할 수 있다.
상기 공중합체의 제조방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 공중합체는 전술한 폴올레핀계 수지 조성물을 반응기에 투입하고, 반응기 내에서 혼합한 뒤, 적절한 라디칼 개시제의 존재 하에서 가열 용융을 통해 그래프팅 압출 반응함으로써 제조할 수 있다.
상기 공중합체의 제조에 사용되는 반응기의 종류는, 가열 용융 또는 액상 상태의 반응물을 반응시켜 목적하는 수지를 제조할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 반응기는 압출기 또는 호퍼를 구비한 실린더일 수 있다. 이러한 반응기를 사용하는 경우, 예를 들면, 상기 공중합체는 압출기를 통해 가열 용융된 폴리올레핀 수지에 액상의 불포화 실란 화합물, 아미노 실란 화합물 및 라디칼 개시제를 투입하여 압출 가공하거나, 또는 호퍼에서 올레핀 수지, 라디칼 개시제, 아미노 실란 화합물 및 불포화 실란 화합물을 혼합하여 투입한 후에 실린더 내에서 가열 용융하여 반응시킴으로써 제조할 수도 있다.
또한, 전술한 바와 같이 상기 제조된 공중합체에 자외선 흡수제, 열안정제 또는 UV 안정제 등의 첨가제를 첨가할 수 있으며, 상기 첨가제들은 변성 올레핀 수지(공중합체)가 형성되기 전 또는 형성된 후에 상기 반응기 내로 첨가될 수 있다. 일례로, 하나의 반응기 내에서 변성 올레핀 수지의 제조 및 첨가제와의 혼합을 동시에 수행함으로써 공정을 단순화할 수도 있다.
상기 첨가제는, 반응기 내로 그대로 투입되거나, 또는 마스터 배치(master batch)의 형태로 투입되어 혼합될 수 있다. 상기에서 마스터 배치는 통상적으로 압출 또는 사출 등의 방법으로 플라스틱 원료를 가공 성형함에 있어서, 완성 제품에 특정 기능의 첨가제를 도입하고자 할 때 사용되는 것으로서, 이는 투입하고자 하는 상기 첨가제를 고농도로 농축하여 분산시켜 놓은 펠릿(pellet) 형상의 원료를 의미할 수 있다.
상기에서 변성 올레핀 수지가 형성되는 반응기 내에 첨가제를 투입하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 압출기 또는 실린더의 적절한 위치에 측면 공급기(side feeder)를 설치하고, 상기 공급기를 통하여 마스터 배치 형태의 첨가제를 투입하는 방법 또는 호퍼에서 올레핀 수지 등과 혼합하여 투입하는 방법 등을 사용할 수 있다.
상기의 방법에서, 반응기의 구체적인 종류 및 설계, 가열 용융, 혼합 또는 반응의 온도 및 시간 등의 조건이나, 마스터 배치의 제조 방법은 특별히 제한되지 않고, 사용되는 원료 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.
본 출원에 따르면, 상기 봉지재층(20)이 전술한 공중합체, 즉 폴리올레핀 수지 조성물을 그래프팅 압출 반응시켜 제조된 변성 올레핀 수지를 포함하여 우수한 물성을 갖는다. 구체적으로, 상기 공중합체가 주쇄와 분지를 포함하되, 상기 분지가 전술한 바와 같은 화학식 1의 화합물을 포함하여, 우수한 접착력 및 봉지성을 갖는다. 그리고 절연성(전기 저항성) 및 장기 내구성 등의 우수한 물성을 갖는다.
본 출원의 예시적인 형태에 따라서, 상기 봉지재층(20)은 전술한 바와 같은 공중합체, 즉, 변성 올레핀 수지 이외에, 다른 수지 성분을 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 봉지재층(20)을 형성하기 위한 수지 조성물(이하, '봉지재 조성물'이라 한다.)은 전술한 바와 같은 공중합체 이외에, 다른 수지 성분을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 다른 수지 성분은 비변성 올레핀계 수지를 예로 들 수 있다. 상기 비변성 올레핀계 수지의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계, 및 에틸렌/α-올레핀계 공중합체를 사용할 수 있으며, 하나의 구현예에서는 에틸렌/α-올레핀계 공중합체를 사용할 수 있다.
상기 공중합체와 비변성 올레핀계 수지는 적절한 함량으로 배합하여 사용될 수 있다. 비변성 올레핀계 수지(예를 들어, 에틸렌/α-올레핀계 공중합체)의 함량이 너무 많으면 상기 공중합체에 의해 발현되는 접착력 및 봉지성 등이 다소 미미해질 수 있다. 그리고 비변성 올레핀계 수지의 함량이 너무 적으면, 상대적으로 상기 공중합체의 함량이 너무 많아, 예를 들어 초기 접착성 증가 또는 높은 점성으로 성형성이 떨어질 수 있다. 이를 고려할 때, 상기 봉지재층(20)은 주성분으로서 전술한 공중합체와 비변성 올레핀계 수지를 포함하되, 상기 공중합체와 비변성 올레핀계 수지를 1 : 1 내지 1 : 20의 중량비로 포함할 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 상기 봉지재층(20)은 공중합체와 비변성 올레핀계 수지를 1 : 1 내지 1 : 10, 또는 1 : 1 내지 1 : 5의 중량비로 포함할 수 있다.
또한, 상기 봉지재 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 첨가제는 전술한 바와 같다. 상기 첨가제는, 예를 들어 광안정제, UV 흡수제 및 열안정제 등으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 예로 들 수 있다. 아울러, 첨가제는 이들 이외에, 당분야에서 공지되어 있는 다양한 첨가제(예를 들어, 산화 방지제 등)를 적절히 추가로 사용될 수 있다. 그리고 첨가제는 전술한 공중합체(또는 비변성 올레핀계 수지) 100중량부에 대하여, 예를 들어 0.001 내지 10중량부 범위 내에서 각각 적절히 조절될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 출원에 따른 이면시트(100)의 제조방법은, 본 출원의 제1형태에 따라서, 폴리올레핀 기재층(10) 상에 폴리올레핀 봉지재층(20)을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 본 출원의 제2형태에 따라서, 상기 폴리올레핀 기재층(10)과 폴리올레핀 봉지재층(20)의 사이에 접착층(30)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 기재층(10), 봉지재층(20) 및 접착층(30)을 형성함에 있어서, 사용되는 성분들, 즉 각 층들(10)(20)(30)을 구성하는 수지 조성물은 상기한 바와 같으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
또한, 상기 각 층들(10)(20)(30)을 형성하는 방법은 일체형 구조를 구현할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 각 층들(10)(20)(30)은 앞서 언급한 바와 같이 수지 조성물의 코팅이나 공압출을 통해, 또는 필름의 접합을 통해 형성할 수 있다.
예를 들어, 기재층(10)과 봉지재층(20)을 포함하는 2층 구조의 경우, 기재층(10)과 봉지재층(20)을 각각 필름으로 성형한 후, 라미네이션하는 방법; 기재층(10)을 필름으로 성형한 후, 그 위에 봉지재 조성물을 코팅하여 형성하는 방법; 기재층(10)과 봉지재층(20)을 공압출하는 방법 등을 예로 들 수 있다. 기재층(10), 봉지재층(20) 및 접착층(30)을 포함하는 3층 구조의 경우에도 위와 같다. 예를 들어, 기재층(10)과 봉지재층(20)의 사이에 접착층(30)용 폴리올레핀 수지 조성물을 코팅하거나, 접착층(30)용 폴리올레핀 수지 필름을 라미네이션하여 형성할 수 있으며, 다른 예를 들어 기재층(10), 봉지재층(20) 및 접착층(30)을 3개의 압출기로 공압출하는 방법으로 형성할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 기재층(10), 봉지재층(20) 및 접착층(30)은 필름으로 성형된 것이 사용될 수 있는데, 이때 본 출원에서 필름은 통상의 '시트(sheet)'의 의미를 포함한다. 그리고 상기 필름의 성형 방법은 제한되지 않는다. 예를 들어, T 다이 압출 등과 같은 통상적인 압출 공정을 통해 필름(또는 시트)로 성형될 수 있다. 그리고 봉지재층(20)의 경우, 전술한 공중합체의 제조, 이를 포함하는 봉지재 조성물의 제조 및 필름 성형 장치가 서로 연결되어 있는 설비를 사용하여, 인 시츄(in situ) 공정으로 제조될 수 있다.
아울러, 본 출원에서, 상기 각 층(10)(20)(30)의 두께는 특별히 제한되지 않는다. 각 층(10)(20)(30)의 두께는 목적하는 물성, 광전자 장치의 종류 및 설치 위치, 그리고 경량화나 작업성 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
상기 기재층(10)은 배리어성(습기 차단성 등), 내열성, 기계적 강도(인장 강도 등), 치수 안정성, 유연성(flexible), 및/또는 비용 등을 고려하여, 예를 들어 10㎛ 내지 5mm의 두께 범위에서 선택될 수 있다. 상기 기재층(10)은, 구체적인 예를 들어 30㎛ 내지 2mm, 50㎛ 내지 1000㎛, 또는 80㎛ 내지 300㎛의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 봉지재층(20)은 접착력, 봉지성, 광전자 소자(예를 들어, 태양전지 셀)의 종류나 두께, 경량성 및/또는 작업성 등을 고려하여, 예를 들어 10㎛ 내지 2,000㎛, 또는 50㎛ 내지 1500㎛, 또는 100㎛ 내지 1250㎛ 등의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 접착층(30)은 접착력, 경량성 및/또는 작업성 등을 고려하여, 예를 들어 50㎛ 이하, 구체적인 예를 들어 0.1㎛ 내지 50㎛, 또는 0.5㎛ 내지 20㎛의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 봉지재층(20)은 전술한 공중합체를 포함함으로써, 낮은 라미네이션 온도에서 라미네이트되더라도 전면 기판, 예를 들어, 유리 기판에 대하여 우수한 접착력을 갖는다. 상기 봉지재층(20)은, 예를 들어 100 내지 180℃의 온도, 구체적인 예를 들어, 110℃, 130℃, 140℃, 150℃ 또는 160℃의 온도에서 유리 기판에 라미네이션된 후에, 90°의 박리 각도 및 50mm/min의 박리 속도에서 측정된 상기 유리 기판에 대한 박리력(접착력)은, 예를 들어 40 N/15mm 이상, 50 N/15mm 이상, 60 N/15mm 이상, 70 N/15mm 이상, 80 N/15mm 이상, 90 N/15mm 이상, 100 N/15mm 이상, 110 N/15mm 이상, 60 N/15mm 이상, 120 N/15mm 이상, 130 N/15mm 이상, 140 N/15mm 이상, 150 N/15mm 이상, 160 N/15mm 이상, 165 N/15mm 이상, 170 N/15mm 이상, 180 N/15mm 이상, 또는 200 N/15mm 이상일 수 있다. 이러한 박리력(접착력)의 상한치는 제한되지 않으며, 예를 들어 1000 N/15mm 이하일 수 있다.
이상에서 설명한본 출원에 따른 이면시트(100)는 폴리올레핀 소재를 기반으로 한 봉지재 일체형 구조로서, 우수한 물성을 갖는다.
구체적으로, 전술한 바와 같이 기재층(10)과 봉지재층(20)이 동종계의 수지, 즉 폴리올레핀 수지를 포함하여, 양호한 층간 접착력을 갖는다. 그리고 기재층(10)과 봉지재층(20)의 사이에 폴리올레핀 접착층(30)이 더 형성된 경우, 보다 개선된 층간 접착력을 갖는다. 아울러, 상기 봉지재층(20)이 전술한 바와 같은 공중합체를 포함하여, 우수한 접착력 및 봉지성 등을 가지며, 이와 함께 광 반사율, 절연성(전기 저항성) 및 황변 지수(YI) 등의 기타 물성 등이 개선된다.
본 출원에 따른 이면시트(100)는, 예를 들어 70% 이상, 다른 예를 들어 75% 이상의 광 반사율(Reflectance)을 가질 수 있다. 구체적인 예를 들어, 75% 내지 98%의 광 반사율을 가질 수 있다. 이때, 상기 광 반사율은, 봉지재층(20)가 적층되어 일체화된 면을 UV/Vis/Near IR 스펙트로미터(spectrometer)로 반사율(Reflectance)를 측정할 경우에, 560nm 파장에서 측정된 광 반사율일 수 있다.
또한, 본 출원에 따른 이면시트(100)는, 예를 들어 0.8 x 1015 Ωㆍcm 이상의 체적 저항(Volume Resistivity)을 가질 수 있다. 본 출원에 따른 이면시트(100)는 구체적인 예를 들어, 0.8 x 1015 Ωㆍcm 내지 1.0 x 1016 Ωㆍcm, 또는 1.0 x 1015 Ωㆍcm 내지 0.6 x 1016 Ωㆍcm의 체적 저항을 가질 수 있다. 이때, 상기 체적 저항은 ASTM D257에 준거하여, 단위 길이를 10 mm로 설정하고, 상기 이면시트(100)의 상부와 하부에 전극을 각각 배치한 후에, 500 V의 전압을 120초 동안 인가하면서 상기 전극 사이에서 상기 단위 길이 10mm를 한 변으로 하는 입방체의 저항 측정 값이다.
아울러, 본 출원에 따른 이면시트(100)는 0.2 이하의 황변 지수(YI)를 가질 수 있다. 본 출원에 따른 이면시트(100)는 구체적인 예를 들어 -3 내지 0.2, 또는 -2 내지 0(zero)의 황변 지수(YI)를 가질 수 있다.
상기 황변 지수(YI)는 자외선에 노출될 경우, 이면시트(100)의 황변 현상을 정량화한 값으로서, 이는 ASTM D1925에 준거하여, 분광 광도계(spectrophotometer)를 이용하여 400 nm 내지 700 nm의 파장 영역의 반사율을 측정하고, 상기 반사율을 이용하여 하기 식 1에 의하여 계산된 값이다.
[식 1]
YI = [100(1.28XCIE - 1.06ZCIE)] / YCIE
상기 식 1에서, YI는 분광 광도계(spectrophotometer)에서 색차 분석 프로그램을 이용하여 계산된 값으로, XCIE, YCIE, ZCIE는 각각 빨강, 초록, 파랑 색 좌표가 나타내는 상대적인 값이다. 이때, 상기 분광 광도계(spectrophotometer)는 일례를 들어 Hunterlab Colorflex 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 출원에 따르면, 상기 기재층(10)이 종래의 불소 수지 대비 가격이 저렴한 폴리올레핀 수지를 기반으로 함으로 인해, 가격 경쟁력을 확보하여 저렴한 가격으로 보급될 수 있다.
부가적으로, 본 출원에 따른 이면시트(100)는 광전자 장치의 제조 시 제조공정을 현저히 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은, 본 출원에 따른 광전자 장치 및 그 제조방법의 설명을 통해 설명한다.
이하, 본 출원에 따른 광전자 장치 및 그 제조방법을 설명한다.
본 출원에 따른 광전자 장치는, 상기한 바와 같은 본 출원의 이면시트(100)를 포함한다. 본 출원에 따른 광전자 장치는, 구체적으로 전면 기판(210); 상기 전면 기판(210) 상에 형성된 전면 봉지재층(220); 상기 전면 봉지재층(220) 상에 적층된 상기 본 출원의 이면시트(100), 및 상기 전면 봉지재층(220)과 상기 이면 시트(100)의 폴리올레핀 봉지재층(20)에 의하여 캡슐화된 광전자 소자를 포함한다. 상기 광전자 소자는, 예를 들어 태양전지 등의 광전지 소자, 발광다이오드 또는 유기 발광다이오드 등의 광 방출 소자, 및 광을 감지하는 광 센서 등으로부터 선택될 수 있다.
도 4에는 본 출원의 제1형태에 따른 광전자 장치의 단면 구성도 및 제조 공정도가 도시되어 있다. 그리고 도 5에는 본 출원의 제2형태에 따른 광전자 장치의 단면 구성도가 도시되어 있다. 도 4 및 도 5는, 구체적으로 태양전지 모듈을 예시적으로 도시한 것이다. 이하, 본 출원에 따른 광전자 장치를 설명함에 있어, 태양전지 모듈을 예로 들어 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 출원에 따른 광전자 장치는, 예시적인 형태에 따라서 태양전지 모듈로부터 선택되며, 이는 전면 기판(210), 전면 봉지재층(220), 태양전지 셀(C), 및 상기한 바와 같은 본 출원의 이면시트(100)를 포함한다.
이때, 상기 전면 기판(210)은 태양전지 셀(C)의 전면 쪽(도면에서, 상부 측)을 보호하며, 수광면을 제공하는 것이면 좋다. 상기 전면 기판(210)은, 광투과율이 우수한 것이면 좋다. 상기 전면 기판(210)은, 구체적으로 광의 입사에 유리한 투명 기판으로서, 이는 예를 들어 유리 기판(일례로, 강화 유리 기판) 또는 투명 플라스틱판 등의 경질 기판으로부터 선택될 수 있다.
상기 전면 봉지재층(220)은 태양전지 셀(C)을 캡슐화할 수 있는 것으로서, 이는 도 4 및 도 5에 예시한 바와 같이 전면 기판(210) 상에 형성된다. 즉, 상기 전면 봉지재층(220)은 전면 기판(210)과 태양전지 셀(C)의 사이에 형성되며, 이는 본 출원의 이면시트(100)를 구성하는 봉지재층(20)과 한 짝을 이루어 태양전지 셀(C)을 캡슐화한다.
본 출원에서, 상기 전면 봉지재층(220)을 구성하는 봉지재는 제한되지 않는다. 상기 전면 봉지재층(220)을 구성하는 봉지재는 접착성을 가지는 것이면 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 통상적으로 사용되고 있는 EVA 수지, 즉 에틸렌-비닐아세테이트 수지를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전면 봉지재층(220)을 구성하는 봉지재는, 다른 수지가 가능하다.
본 출원의 예시적인 형태에 따라서, 상기 전면 봉지재층(220)을 구성하는 봉지재는 폴리올레핀 수지를 포함할 수 있다. 즉, 본 출원의 이면시트(100)를 구성하는 봉지재층(20)이 폴리올레핀 수지를 기반으로 함으로 인하여, 상기 전면 봉지재층(220)을 폴리올레핀 수지로 구성하여도 양자 간은 우수한 접착성을 갖는다. 따라서, 본 출원에서, 상기 전면 봉지재층(220)은 에틸렌-비닐아세테이트(EVA) 수지 및 폴리올레핀 수지 중에서 선택된 하나 이상의 봉지재를 포함할 수 있다.
또한, 하나의 예시에서, 상기 전면 봉지재층(220)을 구성하는 봉지재는, 상기 본 출원의 이면시트(100)를 구성하는 봉지재층(20)과 동일하게 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 전면 봉지재층(220)은 봉지재의 성분으로서, 전술한 바와 같은 공중합체(변성 올레핀 수지)를 포함할 수 있다.
상기 태양전지 셀(C)은 전면 봉지재층(220)과 이면시트(100)의 사이에 복수 개로 배열된다. 즉, 상기 태양전지 셀(C)은 전면 봉지재층(220)과, 상기 이면시트(100)에 형성된 봉지재층(20)의 사이에 복수개로 배열된 상태에서 캡슐화된다. 그리고 상기 태양전지 셀들(C)은 통상과 같이 서로 전기적으로 연결된다.
본 출원에서, 상기 태양전지 셀(C)은 특별히 제한되지 않는다. 상기 태양전지 셀(C)은 통상의 결정형 태양전지로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 태양전지 셀(C)은 본 출원의 하나의 예시에서 박막형 태양전지로부터 선택될 수 있다. 본 출원에 따르면, 이면시트(100)가 봉지재 일체형으로서, 슬림화가 구현되어, 박막형 태양전지의 모듈화가 가능하다. 아울러, 본 출원에서, 상기 태양전지 셀(C)은 전면 전극형, 후면 전극형 및 이들의 조합을 포함한다.
위와 같은 태양전지 셀(C)의 후면 쪽(도면에서, 하부 측)에는 상기 본 출원의 이면시트(100)가 형성된다. 본 출원의 이면시트(100)는, 전술한 바와 같이 봉지재 일체형 구조로서, 기재층(10)과 봉지재층(20)을 포함하는데, 이때 상기 봉지재층(20)이 태양전지 셀(C)의 후면에 접하여 형성된다. 따라서, 본 출원의 이면시트(100)를 구성하는 상기 봉지재층(20)은 태양전지 모듈의 후면 봉지재층을 구성한다.
이때, 도 4에 보인 태양전지 모듈은 도 2에 보인 본 출원의 이면시트(100)가 적용된 모습을 보인 것이다. 그리고 도 5에 보인 태양전지 모듈은, 이면시트(100)가 접착층(30)을 더 포함하는 구조로서, 도 3에 보인 본 출원의 이면시트(100)가 적용된 모습을 보인 것이다.
한편, 도 4를 참조하면, 본 출원에 따른 광전자 장치의 제조방법은, 전면 기판(210) 상에 형성된 전면 봉지재층(220) 상에 상기 본 출원의 이면시트(100)를 적층하여 광전자 소자를 캡슐화하는 단계를 포함한다.
예시적인 실시 형태에 따라서, 본 출원에 따른 광전자 장치의 제조방법은, 전면 기판(210) 상에 전면 봉지재층(220)을 형성하는 제1단계; 상기 전면 봉지재층(220) 상에 태양전지 셀(C)을 배열 형성하는 제2단계; 및 상기 태양전지 셀(C) 상에, 상기 본 출원의 이면시트(100)를 형성하는 제3단계를 포함한다.
이때, 상기 제1단계는, 예를 들어 전면 기판(210) 상에 봉지재 필름을 접합하거나, 전면 기판(210) 상에 봉지재 조성물을 코팅하여 전면 봉지재층(220)을 형성할 수 있다. 그리고 이러한 전면 봉지재층(220)을 형성하기 위한 봉지재 필름(또는 봉지재 조성물은)은 전술한 바와 같이 EVA 수지 및 폴리올레핀 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 봉지재를 포함할 수 있다.
그리고 상기 제2단계는 태양전지 셀(C)을 복수개 배열하여 전기적으로 연결시키는 것이라면 다양한 방법으로 진행될 수 있다.
상기 제3단계는 태양전지 셀(C) 상에 이면시트(100)를 적층하되, 태양전지 셀(C)과 이면시트(100)의 봉지재층(20)이 접하도록 적층한 다음, 접합시키는 방법으로 진행할 수 있으며, 이때 접합은 예를 들어 열 라미네이션(가열 압착)을 예로 들 수 있다. 이때, 열 라미네이션은, 예를 들어 90℃ 내지 230℃, 또는 110℃ 내지 200℃의 온도에서 1분 내지 30분, 또는 1분 내지 10분 동안 진행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적인 형태에 따라서, 상기 태양전지 모듈의 제조는, 전면 기판(210), 전면 봉지재층(220), 전기적으로 연결된 태양전지 셀(C), 및 이면시트(100)를 순차적으로 적층한 후, 이들을 일체로 진공 흡인하면서 열 라미네이션하는 방법으로 진행할 수 있다.
상기와 같은 본 출원에 따르면, 종래 대비 간략화된 공정으로 광전자 장치(태양전지 모듈 등)을 용이하게 제조할 수 있다. 즉, 태양전지 셀(C)을 배열 형성하는 다음에는, 종래와 같이 후면 봉지재층(2b, 도 1 참조)을 형성하지 않고도, 이면시트(100)의 접합을 통해 태양전지 셀(C)을 우수한 접착력으로 캡슐화할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 출원에 따르면, 종래와 대비하여 이면시트(100)의 적층 구조가 단조로움으로 인해 이면시트(100)의 제조공정이 간소화됨은 물론, 후면 봉지재층(2b, 도 1 참조)의 형성 공정이 배재되어, 태양전지 모듈의 전체적인 제조공정이 매우 간략화되어 생산성이 향상된다. 또한, 전면 봉지재층(220)과 이면시트(100) 간에는 상기한 바와 같은 이유로 우수한 접착력을 가지며, 이와 함께 우수한 봉지성, 절연성 및 장기 내구성 등을 갖는다.
본 출원에 따른 광전자 장치(태양전지 모듈 등)의 제조방법은, 다른 형태에 따라서, 상기 본 출원의 이면시트(100) 상에 태양전지 셀(C)을 배열 형성하는 단계; 상기 태양전지 셀(C) 상에 전면 봉지재층(220)을 형성하는 단계; 및 상기 전면 봉지재층(220) 상에 전면 기판(210)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 도 6에는 본 출원의 제3형태에 따른 광전자 장치의 단면 구성도가 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 본 출원에 따른 광전자 장치(태양전지 모듈)는 전면 기판(210), 태양전지 셀(C), 및 상기한 바와 같은 본 출원의 이면시트(100)를 포함한다. 즉, 도 6에 보인 광전자 장치는, 상기 태양전지 셀(C)이 전면 기판(210)에 직접 접촉된 상태에서, 본 출원의 이면시트(100)를 통해 캡슐화된 형태, 즉 본 출원의 이면시트(100)을 구성하는 봉지재층(20)을 통해 캡슐화된 형태를 예시한 것이다.
또한, 도 6에 보인 광전자 장치는, 예를 들어 전면 기판(210) 상에 태양전지 셀(C)을 배열 형성하는 제1단계; 및 상기 태양전지 셀(C) 상에, 상기 본 출원의 이면시트(100)를 형성하는 제2단계를 포함하여 제조될 수 있다. 그리고 각 단계의 구체적인 공정은 상기 예시한 바와 같다.
본 출원에 따른 광전자 장치의 제조는 상기 본 출원의 이면시트(100)를 이용하는 것이라면 다양한 변형이 가능하며, 광전자 장치의 형태 및 구조 또한 다양한 변형이 가능하다.
이하, 본 출원의 제조예, 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 제조예 및 실시예는 본 출원의 이해를 돕도록 하기 위해, 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 출원의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
< 변성 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 제조 >
< 제조예 1 >
밀도가 0.870 g/cm3이고, MFR이 190℃, 2.16kg의 하중 하에서 5 g/10분인 에틸렌/α-올레핀 공중합체(에틸렌/1-옥텐 공중합체) 95.01 중량부, 비닐트리메톡시실란(vinyltrimethoxysilane; VTMS) 4.79 중량부, 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-aminopropyltrimethoxysilane; APTMS) 0.1 중량부 및 2,5-비스(t-부틸퍼옥시)-2,5-디메틸헥산(2,5-Bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane, Luperox®01) 0.1 중량부를 이축 압출기를 사용하여 220℃의 온도에서 그래프팅 반응 압출(가열 용융 교반)하여, 변성 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 마스터 배치를 제조하였다. (전체 100 중량부를 기준으로, 각각의 중량부는 wt%를 나타냄)
< 제조예 2 및 3 >
제조예 1에서 사용한 비닐트리메톡시실란 및 3-아미노프로필트리메톡시실란의 함량을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 실시하여 변성 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 마스터 배치를 제조하였다.
< 비교 제조예 1 >
제조예 1과 비교하여, 3-아미노프로필트리메톡시실란을 사용하지 않고, 비닐트리메톡시실란을 4.89 중량부로 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 실시하여 실란 변성 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 마스터 배치를 제조하였다.
< 비교 제조예 2 및 3 >
제조예 1과 비교하여, 비닐트리메톡시실란을 사용하지 않고, 3-아미노프로필트리메톡시실란만을 4.89 중량부 및 0.49 중량부로 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하게 실시하여 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 마스터 배치를 제조하였다.
| 비 고 | 베이스 수지 (함량, 밀도) |
VTMS (함량) |
Luperox®01 (함량) |
아미노실란 (함량) |
아미노실란 함량 (전체 실란 기준) |
| 제조예 1 | 95.01 wt% (d=0.870) |
4.79 wt% | 0.1 wt% | APTMS 0.1 wt% |
2wt% |
| 제조예 2 | 95.01 wt% (d=0.870) |
4.65 wt% | 0.1 wt% | APTMS 0.24 wt% |
5 wt% |
| 제조예 3 | 95.01 wt% (d=0.870) |
4.40 wt% | 0.1 wt% | APTMS 0.49 wt% |
10 wt% |
| 비교 제조예 1 |
95.01 wt% (d=0.870) |
4.89 wt% | 0.1 wt% | - | - |
| 비교 제조예 2 |
95.01 wt% (d=0.870) |
- | 0.1 wt% | APTMS 4.89 wt% |
100 wt% |
| 비교 제조예 3 |
95.01 wt% (d=0.870) |
- | 0.1 wt% | APTMS 0.49 wt% |
100 wt% |
| VTMS: 비닐트리메톡시실란 APTMS: 3-아미노프로필트리메톡시실란 |
|||||
< 이면시트 제조>
[실시예 1 내지 3]
상기 제조예 1 내지 3에서 제조된 변성 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 마스터 배치와, 밀도가 0.870 g/cm3이고, MFR이 190℃, 2.16kg의 하중 하에서 5 g/10분인 에틸렌/α-올레핀 공중합체(에틸렌/1-옥텐 공중합체)를 각각 200g 및 400g을 준비하여 1:2의 중량 비율로 혼합한 수지에 첨가제 마스터 배치 18g를 첨가하여 혼합한 다음, 이를 이축 압출기(Φ 19 mm) 및 T 다이스(폭: 200 mm)를 가지는 필름 성형기의 호퍼에 투입하여, 압출 온도 180℃, 취출 속도 3 m/min으로 가공하여 두께 약 500㎛의 봉지재 시트를 제조하였다. 이때, 상기 첨가제 마스터는 최종 시트 내에서 광안정제 (Uvinul 5050H) 1000ppm, UV 흡수제 (TINUVIN UV531) 1000ppm, 산화 방지제 1 (Irganox1010) 500 ppm 및 산화 방지제 2 (Irgafos168) 500 ppm을 포함하도록 사용되었다.
또한, 밀도가 0.91 g/cm3이고, MFR이 190℃, 2.16kg의 하중 하에서 1.9 g/10분이며, 말레익 에시드 언하이드라이드 (Maleic acid anhydride)가 1.0 중량(weight)%로 그래프팅된 폴리프로필렌과, 밀도가 0.9 g/cm3이고, MFR이 230℃, 2.16kg의 하중 하에서 1.9 g/10분인 폴리프로필렌(Novatec사 PP-FY6H)을 각각 416g및 240g을 준비하여 혼합한 수지에 첨가제 마스터배치 80g 및 백색안료 마스터배치 64g을 혼합한 다음, 이를 이축 압출기(Φ 19 mm) 및 T 다이스(폭: 200 mm)를 가지는 필름 성형기의 호퍼에 투입하여, 압출 온도 220℃, 취출 속도 2 m/min으로 가공하여 두께 약 200㎛의 이면시트 기재층을 제조하였다. 이때, 상기 첨가제 마스터는 마스터배치 전체 중량부에 대하여 폴리프로필렌 87.5 wt%, Cyasorb UV3853PP5 6.0wt%, Cyasorb THT2002 3.0wt%, Uvinul 5050H 2.0wt%, Tinuvin 770 1.0wt%, Irganox 1010 0.25wt%, Irganox 168 0.25wt%를 혼합한 다음, 이를 이축 압출기(Φ 19 mm) 및 T 다이스(폭: 200 mm)를 가지는 필름 성형기의 호퍼에 투입하여, 압출 온도 220℃, 취출 속도 5 m/min으로 가공하여 제조하였다.
다음으로, 상기 폴리프로필렌 이면시트 기재층의 일면에 접착층용 필름을 적층한 다음, 그 위에 상기 봉지재 시트를 적층하였다. 이때, 상기 접착층용 필름은 폴리(에틸렌-코-메틸아크릴레이트-코-글리시딜메타크릴레이트 [Poly(ethylene-co-methylacrylate-co -glycidylmethacrylate)]수지를 가열 시편 제작기(Hydraulic Hot press)를 이용하여 약 100㎛의 두께로 제조하여 사용하였다. 이후, 상기 시트 적층체를 진공 라미네이터에서 150℃로 15분 30초 동안 열 라미네이션하여 봉지재 일체형 이면시트를 제조하였다.
[실시예 4]
상기 제조예 3에서 제조된 변성 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 마스터 배치와, 밀도가 0.870 g/cm3이고, MFR이 190℃, 2.16kg의 하중 하에서 5 g/10분인 에틸렌/α-올레핀 공중합체를 각각 100g 및 500g을 준비하여 1:5의 중량 비율로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 봉지재 시트, 및 이를 포함하는 이면시트를 제조하였다.
[실시예 5]
상기 제조예 3에서 제조된 변성 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 마스터 배치와, 밀도가 0.870 g/cm3이고, MFR이 190℃, 2.16kg의 하중 하에서 5 g/10분인 에틸렌/α-올레핀 공중합체를 각각 54.5g 및 545.5g을 준비하여 1:10의 중량 비율로 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 봉지재 시트, 및 이를 포함하는 이면시트를 제조하였다.
[비교예 1 내지 3]
변성 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 마스터 배치 대신에 각각 상기 비교 제조예 1 내지 3에서 제조된 실란 변성 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 마스터 배치를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 봉지재 시트, 및 이를 포함하는 이면시트를 제조하였다.
상기 각 실시예 및 비교예에 따른 봉지재 시트의 성분 및 함량을 하기 표 2에 나타내었다.
| 비 고 | 베이스 수지 (함량, 밀도) | 변성 마스터 배치 | 첨가제 마스터 배치 (함량) |
|||
| 함량 | VTMS (wt%) |
아미노실란 (wt%) | 아미노실란 함량 (전체 실란 기준) | |||
| 실시예 1 | 400g (d=0.870) |
200g | 4.79 wt% | APTMS 0.1 wt% |
2 wt% | 18g |
| 실시예 2 | 400g (d=0.870) |
200g | 4.65 wt% | APTMS 0.24 wt% |
5 wt% | 18g |
| 실시예 3 | 400g (d=0.870) |
200g | 4.40 wt% | APTMS 0.49 wt% |
10 wt% | 18g |
| 실시예 4 | 500g (d=0.870) |
100g | 4.40 wt% | APTMS 0.49 wt% |
10 wt% | 18g |
| 실시예 5 | 545.5g (d=0.870) |
54.5g | 4.40 wt% | APTMS 0.49 wt% |
10 wt% | 18g |
| 비교예 1 | 400g (d=0.870) |
200g | 4.89 wt% | - | - | 18g |
| 비교예 2 | 400g (d=0.870) |
200g | - | APTMS 4.89 wt% |
100 wt% | 18g |
| 비교예 3 | 400g (d=0.870) |
200g | - | APTMS 0.49 wt% |
100 wt% | 18g |
[비교예 4]
기존의 일반적인 이면시트로서, 250㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 기재로 하고, 상기 PET 필름의 양면에 20㎛ 두께의 불소 수지(PVDF) 필름이 접착되어, PVDF(20㎛)/PET(250㎛)/PVDF(20㎛)의 적층 구조를 가지는 이면시트를 본 비교예 4에 따른 시편으로 사용하였다.
[비교예 5]
상기 비교예 4의 이면시트에, 실시예 1에서 제조한 봉지재를 적층한 후, 이를 진공 라미네이터에서 150℃로 15분 30초 동안 열 라미네이션하여 이면시트를 제조하였다.
<
실험예
>
90도 박리 강도의 측정
상기 각 실시예 및 비교예에 따른 봉지재 시트의 박리력(접착력)을 알아보기 위하여, 각 봉지재 시트를 유리 기판(두께: 약 3 mm)에 적층하고, 진공 라미네이터에서 150℃로 15분 동안 라미네이션하여 접착하였다. 이후, ASTM D1897에 준거하여, 50 mm/min의 인장속도 및 90도의 박리 각도로 박리하면서 유기 기판과 봉지재 시트 간의 박리 강도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이때, 하기 표 3에서, 비교 시편은 종래의 상용 EVA 시트에 대해 측정한 결과이다.
| 비 고 | 베이스 수지 (함량, 밀도) | 변성 마스터 배치 | 90도 박리강도 (N/15mm) |
|||
| 함량 | VTMS (wt%) |
아미노실란 (wt%) | 아미노실란 함량 (전체 실란 기준) | |||
| 실시예 1 | 400g (d=0.870) |
200g | 4.79 wt% | APTMS 0.1 wt% |
2 wt% | 176.1 |
| 실시예 2 | 400g (d=0.870) |
200g | 4.65 wt% | APTMS 0.24 wt% |
5 wt% | 273.3 |
| 실시예 3 | 400g (d=0.870) |
200g | 4.40 wt% | APTMS 0.49 wt% |
10 wt% | 300.0 |
| 실시예 4 | 500g (d=0.870) |
100g | 4.40 wt% | APTMS 0.49 wt% |
10 wt% | 228.7 |
| 실시예 5 | 545.5g (d=0.870) |
54.5g | 4.40 wt% | APTMS 0.49 wt% |
10 wt% | 87.0 |
| 비교예 1 | 400g (d=0.870) |
200g | 4.89 wt% | - | - | 77.0 |
| 비교예 2 | 400g (d=0.870) |
200g | - | APTMS 4.89 wt% |
100 wt% | 83.4 |
| 비교예 3 | 400g (d=0.870) |
200g | - | APTMS 0.49 wt% |
100 wt% | 68.0 |
| 비교 시편 |
EVA 시트 | 120.4 | ||||
상기 표 3에서와 같이, 비닐트리메톡시실란 및 아미노 실란을 모두 사용하여 제조한 변성 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 마스터 배치를 사용한 봉지재 시트의 박리 강도가 비닐트리메톡시실란이나 아미노 실란을 단독으로 사용한 경우에 비하여 우수함을 확인할 수 있다.
또한, 아미노 실란의 사용량이 많을수록 박리 강도가 증가됨을 확인할 수 있다. 아울러, 변성 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 마스터 배치와 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 사용량이 1:2인 경우에 박리 강도가 가장 우수함을 확인할 수 있다.
한편, 하기 표 4는 상기 실시예 1, 2및 비교예 2 내지 5에 따른 이면시트 시편에 대하여, 광 반사율(Reflectance), 체적 저항(Volume Resistivity) 및 황변 지수(YI, Yellowness Index)를 측정한 결과를 보인 것이다. 측정 방법은 아래와 같다.
< 광 반사율 >
UV/Vis/Near IR spectrometer를 이용하여 560nm 파장에서의 광 반사율을 측정하였다.
< 체적 저항 >
ASTM D257에 준거하여, 이면시트 시편의 단위 길이를 10 mm로 설정하고, 이면시트 시편의 상부와 하부에 전극을 각각 배치한 후에, 500 V의 전압을 120초 동안 인가하면서 상기 전극 사이에서 상기 단위 길이 10mm를 한 변으로 하는 입방체의 체적 저항값을 측정하였다.
<
황변
지수(
YI
) >
ASTM D1925에 준거하여, 각 이면시트 시편에 대해 400 nm 내지 700 nm 파장 영역에서의 반사율을 분광 광도계(spectrophotometer) Hunterlab Colorflex를 이용하여 측정하였다. 그리고 상기 측정된 반사율을 이용하여 하기 수학식에 따라 YI를 계산하였다.
[수학식]
YI = [100(1.28XCIE - 1.06ZCIE)] / YCIE
상기 수학식에서, YI는 분광 광도계(spectrophotometer) Hunterlab Colorflex에서 색차 분석 프로그램을 이용하여 계산된 값으로, XCIE, YCIE, ZCIE는 각각 빨강, 초록, 파랑 색 좌표가 나타내는 상대적인 값이다.
| 비 고 | 광 반사율 [%] |
체적 저항 [Ωㆍ㎝] |
황변 지수(YI) |
| 실시예 1 | 78.2 | 1.2 x 1015 | -1.2 |
| 실시예 2 | 75.7 | 1.1 x 1015 | -0.8 |
| 비교예 2 | 74 | 0.78 x 1015 | 1.42 |
| 비교예 4 | 88.4 | 1.2 x 1016 | -1.4 |
| 비교예 5 | 82.5 | 1.1 x 1015 | -0.7 |
상기 [표 4]에 보인 바와 같이, 실시예들에 따른 이면시트가 비교예 2에 비하여 우수한 물성을 가짐을 확인할 수 있으며, 아미노 실란의 함량이 많은 경우에는 봉지재 일체형 이면시트의 황변 지수(YI)가 증가함을 확인할 수 있다. 또한, 종래의 상용 이면시트에 봉지재 시트를 일체화시킨 비교예 5와 대비하여, 동등 또는 그 이상의 물성을 가짐을 알 수 있다. 이때, 가격이 높은 불소 수지를 사용한 비교예 5와 대비하여, 본 출원의 실시예들에 따른 이면시트는 가격이 저렴한 폴리올레핀 수지를 기반으로 함으로 인해 저렴한 가격으로 보급될 수 있다.
10 : 기재층 20 : 봉지재층
30 : 접착층 100 : 이면시트
210 : 전면 기판 220 : 전면 봉지재층
30 : 접착층 100 : 이면시트
210 : 전면 기판 220 : 전면 봉지재층
Claims (22)
- 폴리올레핀 기재층; 및
상기 폴리올레핀 기재층의 일면에 일체로 형성된 폴리올레핀 봉지재층을 포함하고,
상기 폴리올레핀 봉지재층은 올레핀 단량체의 중합단위를 포함하는 주쇄; 및 상기 주쇄에 결합되고 하기 화학식 1로 표시되는 분지를 포함하는 공중합체를 포함하는 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트:
[화학식 1]
-SiR1 lR2 (2-l)R3
상기 화학식 1에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 규소 원자에 결합되어 있는 할로겐, 아민기, -R4R5 또는 -R5를 나타내고,
R4는 산소 또는 황 원자이며,
R5는 수소, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 아실기를 나타내고,
l은 1 또는 2의 정수이며,
R3는 규소원자에 결합되어 있는 -OSiR6 mR7 (2-m)R8를 나타내고,
R6 및 R7은 각각 독립적으로 규소 원자에 결합되어 있는 할로겐, 아민기, -R9R10 또는 -R10를 나타내며,
R9는 산소 또는 황 원자이고,
R10는 수소, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 아실기를 나타내며,
R8은 규소원자에 결합되어 있는 -(CH2)nNR11R12를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 질소 원자에 결합되어 있는 수소 또는 R13NH2를 나타내며,
R13은 알킬렌을 나타내고,
상기 m은 1 또는 2의 정수이고, n은 0 이상의 정수이다.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리올레핀 기재층과 폴리올레핀 봉지재층의 사이에 형성된 접착층을 더 포함하는 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트.
- 제2항에 있어서,
상기 접착층은 폴리올레핀 접착층인 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트.
- 제1항에 있어서,
상기 기재층은 폴리프로필렌인 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트.
- 제1항에 있어서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 규소 원자에 결합되어 있는 히드록시기 또는 -R4R5를 나타내고,
R4는 산소이며, R5는 알킬기를 나타내고,
R3는 규소원자에 결합되어 있는 -OSiR6 mR7 (2-m)R8를 나타내고,
R6 및 R7은 각각 독립적으로 규소 원자에 결합되어 있는 히드록시기 또는 -R9R10를 나타내며,
R9는 산소이고, R10는 알킬기를 나타내며,
R8은 규소원자에 결합되어 있는 -(CH2)nNR11R12를 나타내고,
R11 및 R12는 각각 독립적으로 질소 원자에 결합되어 있는 수소 또는 R13NH2를 나타내며,
R13은 알킬렌을 나타내는 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트.
- 제1항에 있어서,
R1 및 R2는 히드록시기를 나타내고,
R3는 규소원자에 결합되어 있는 -OSiR6 mR7 (2-m)R8를 나타내고,
R6 및 R7은 히드록시기를 나타내며,
R8은 규소원자에 결합되어 있는 -(CH2)nNR11R12를 나타내고,
R11은 수소, R12는 R13NH2를 나타내며,
R13은 알킬렌을 나타내는 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트.
- 제1항에 있어서,
상기 공중합체는 주쇄에 결합되고 하기 화학식 2로 표시되는 분지를 추가로 포함하는 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트:
[화학식 2]
-SiR14 oR15 (3-o)
상기 화학식 2에서,
R14 및 R15는 각각 독립적으로 규소 원자에 결합되어 있는 할로겐, 아민기, -R16R17 또는 - R17을 나타내고,
R16은 산소 또는 황 원자이며,
R17은 수소, 알킬기, 아릴기, 아랄킬기 또는 아실기를 나타내고
o는 1 내지 3의 정수이다.
- 제7항에 있어서,
R14 및 R15는 각각 독립적으로 규소 원자에 결합되어 있는 히드록시기 또는 -R16R17을 나타내고,
R16은 산소이며, R17은 알킬기를 나타내는 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리올레핀 봉지재층은 에틸렌/α-올레핀 공중합체를 추가로 포함하는 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트.
- 제9항에 있어서,
상기 폴리올레핀 봉지재층은 공중합체와 에틸렌/α-올레핀 공중합체를 1 : 1 내지 1 : 20의 중량비로 포함하는 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리올레핀 봉지재층은 유리 기판에 라미네이션한 후, 90°의 박리 각도 및 50mm/min의 박리 속도에서 측정한 박리력이 40 N/15mm 이상인 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트.
- 제1항에 있어서,
상기 이면시트는, 560 nm 파장에서 측정된 광 반사율이 70% 이상인 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트.
- 제1항에 있어서,
상기 이면시트는 상부와 하부에 전극을 각각 배치한 후에, 500 V의 전압을 120초 동안 인가하면서 상기 전극 사이에서 단위 길이 10mm를 한 변으로 하는 입방체의 저항을 측정한 체적 저항이 0.8 x 1015 Ωㆍcm 이상인 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트.
- 제1항에 있어서,
상기 이면시트는 분광 광도계(spectrophotometer)를 이용하여 400 nm 내지 700 nm의 파장 영역의 반사율을 측정하고, 상기 반사율을 이용하여 하기 식 1에 의하여 계산된 황변 지수(YI) 값이 -2 내지 0인 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트:
[식 1]
YI = [100(1.28XCIE - 1.06ZCIE)] / YCIE
상기 식 1에서, YI는 분광 광도계(spectrophotometer)에서 색차 분석 프로그램을 이용하여 계산된 값으로, XCIE, YCIE, ZCIE는 각각 빨강, 초록, 파랑 색 좌표가 나타내는 상대적인 값이다.
- 폴리올레핀 기재층 상에 폴리올레핀 봉지재층을 형성하는 단계를 포함하는 제 1 항의 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트의 제조방법.
- 제15항에 있어서,
상기 폴리올레핀 기재층과 폴리올레핀 봉지재층을 공압출하여 형성하는 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트의 제조방법.
- 15항에 있어서,
상기 폴리올레핀 기재층과 폴리올레핀 봉지재층의 사이에 접착층을 형성하는 단계를 더 포함하는 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트의 제조방법.
- 제17항에 있어서,
상기 접착층을 형성하는 단계는, 폴리올레핀 수지 조성물을 기재층 상에 코팅하여 형성하는 봉지재 일체형 광전자 장치용 이면시트의 제조방법.
- 제1항의 이면시트를 포함하는 광전자 장치.
- 전면 기판, 상기 전면 기판 상에 형성된 전면 봉지재층, 상기 전면 봉지재층 상에 적층된 제 1 항의 이면시트, 및 상기 전면 봉지재층과 상기 이면 시트의 폴리올레핀 봉지재층에 의하여 캡슐화된 광전자 소자를 포함하는 광전자 장치.
- 제20항에 있어서,
상기 전면 봉지재층은 에틸렌-비닐아세테이트 수지 및 폴리올레핀 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 수지를 포함하는 광전자 장치.
- 전면 기판 상에 형성된 전면 봉지재층 상에 제1항의 이면 시트를 적층하여 광전자 소자를 캡슐화하는 단계를 포함하는 광전자 장치의 제조방법.
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