KR20140095060A - 태양 배터리 백 시트용 접착제 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 태양 배터리 백 시트의 제조시 필름에 대한 만족스러운 초기 접착력, 경화 후 만족스러운 초기 접착성 및 고온에서의 높은 접착성을 갖고, 또한 장기간에 걸친 충분한 가수분해 저항성을 갖고, 전체적 균형에서 우수한 태양 배터리 백 시트용 우레탄 접착제; 상기 접착제를 사용하여 수득가능한 태양 배터리 백 시트; 및 상기 태양 배터리 백 시트를 사용하여 수득가능한 태양 배터리 모듈을 제공하는 것이다. 공개되는 것은 아크릴계 폴리올과 이소시아네이트 화합물의 반응으로 수득가능한 우레탄 수지를 포함하는 태양 배터리 백 시트용 접착제이며, 여기서 아크릴계 폴리올은 중합성 단량체를 중합하여 수득가능하고, 중합성 단량체는 히드록실 기를 갖는 단량체 및 기타 단량체를 포함하고, 히드록실 기를 갖는 단량체는 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트를 포함하고, 기타 단량체는 아크릴로니트릴 및 (메트)아크릴산 에스테르(들)을 포함한다.

Description

태양 배터리 백 시트용 접착제 {ADHESIVE FOR SOLAR BATTERY BACK SHEETS}
관련 출원에 대한 교차-참조
본 출원은 전문이 본원에 참조로 포함되는 2011 년 11 월 25 일자에 출원된 일본 특허 출원 제 2011-257268 호에 대해 파리 조약에 의한 우선권을 주장한다.
기술 분야
본 발명은 태양 배터리 백 시트용 접착제 (adhesive for solar battery back sheets) 에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 접착제를 사용하여 수득가능한 태양 배터리 백 시트, 및 태양 배터리 백 시트를 사용하여 수득가능한 태양 배터리 모듈에 관한 것이다.
유용한 에너지 자원으로서의 태양 배터리의 실용화가 진보하고 있다. 태양 배터리는 다양한 유형을 포함하고, 규소-기반 태양 배터리, 무기 화합물-기반 태양 배터리, 유기 태양 배터리 등이 전형적인 태양 배터리로서 알려져 있다.
이들 태양 배터리에서, 표면을 보호하기 위한 목적으로 통상적으로 태양광선이 내리쬐는 표면 위에 표면 보호 시트가 제공된다. 또한 태양 배터리 셀을 보호하기 위한 목적으로 태양광선이 내리쬐는 표면의 반대쪽 표면 위에 후면 보호 시트 (백 시트) 가 제공되고, 태양 배터리의 장기간 성능 저하를 최소한으로 억제하도록 백 시트가 다양한 우수한 물리적 특성 예컨대 내후성, 내수성, 내열성, 방습 특성 및 기체 차단 특성을 가질 것이 요구된다.
이들 다양한 물리적 특성을 갖는 시트를 수득하기 위해, 다양한 필름이 사용되고, 그의 예는 금속 포일, 금속 플레이트 및 금속 침적된 필름, 예컨대 알루미늄, 구리 및 강철 플레이트; 플라스틱 필름 예컨대 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로리드, 폴리에스테르, 불소 수지 및 아크릴계 수지 필름; 등을 포함한다.
성능을 더욱 개선하기 위해, 이들 필름을 라미네이팅하여 수득가능한 라미네이트 (laminate) 가 또한 태양 배터리의 백 시트로서 사용된다.
필름을 라미네이팅하여 수득된 라미네이트의 예가 도 1 에 제시되어 있다. 백 시트 (10) 은 복수의 필름 (11) 및 (12) 의 라미네이트이고, 필름 (11) 및 (12) 는 접착제 (13) 을 그들 사이에 개재시킴으로써 라미네이팅되어 있다.
필름의 라미네이션 방법은 통상적으로 건식 라미네이션 방법이고, 접착제 (13) 이 필름 (11) 및 (12) 에 대해 충분한 접착성을 가질 것이 요구된다.
백 시트 (10) 은 실링 재료 (20), 태양 배터리 셀 30, 및 유리 플레이트 (40) 과 함께 태양 배터리 모듈 1 을 구성한다 (도 3 참조).
태양 배터리 모듈 1 은 장기간에 걸쳐 야외에 노출되므로, 높은 온도, 높은 습도 및 태양광선에 대한 충분한 내구성이 요구된다. 특히, 접착제 (13) 이 낮은 성능을 가질 때, 필름 (11) 및 (12) 는 박리되고, 이에 따라 라미네이팅된 백 시트 (10) 의 외관이 손상된다. 그러므로, 태양 배터리 백 시트용 접착제가 장기간에 걸쳐 노출될 때에도 필름의 박리를 겪지 않을 것이 요구된다.
태양 배터리 백 시트용 접착제는 예를 들어 우레탄 접착제를 포함한다. 특허 문헌 1 ~ 3 은 태양 배터리 백 시트용 접착제를 개시하는데, 여기서 경화제 예컨대 이소시아네이트가 내구성 및 가수분해 저항성을 개선하기 위한 목적으로 아크릴계 폴리올에 배합되고, 태양 배터리 백 시트의 제조에 사용된다.
특허 문헌 1 및 2 는 이소시아네이트 경화제를 아크릴계 폴리올에 배합함으로써 접착제가 제조되고 (특허 문헌 1, 표 1 및 2, 특허 문헌 2, 표 1 및 2 참조), 이러한 접착제를 사용하여 우수한 장기간 내후성 및 가수분해 저항성을 갖는 태양 배터리 백 시트가 제조되는 것을 개시한다.
특허 문헌 3 은 특정 아크릴계 폴리올을 접착제의 원료로 사용함으로써 만족스러운 초기 접착성 및 장기간 내구성을 갖는 태양 배터리 백 시트가 제조되는 것을 개시한다.
그러나, 해가 갈수록 태양 배터리 백 시트용 접착제에 요구되는 내구성은 증가하고, 백 시트용 접착제에 더 높은 접착성이 요구된다. 태양 배터리 모듈은 주로 야외에서 사용되므로, 고온에서의 높은 접착성이 요망된다.
그러므로, 태양 배터리 백 시트용 접착제는 충분한 가수분해 저항성, 뿐만 아니라 필름 베이스 재료에 대한 더 높은 접착성 및 고온에서의 충분한 접착성을 갖는 것이 중요한데, 특허 문헌 1 ~ 3 의 접착제가 위에 언급된 성능을 반드시 만족시키는 것은 아니다. 태양 배터리 백 시트가 특허 문헌 1 ~ 3 의 접착제를 사용하여 제조될 때, 백 시트를 구성하는 복수의 필름은 가혹한 야외 환경에서 서로 박리될 수 있다.
태양 배터리 백 시트는 통상적으로 적당한 점도를 갖는 접착제를 필름에 도포하고, 접착제를 건조시키고, 필름을 라미네이팅하고 (건식 라미네이션 방법), 그 후 수득가능한 라미네이트를 수일 동안 경화시킴으로써 제조된다. 그러므로, 또한 태양 배터리 백 시트용 접착제가 코팅에 적합한 용액 점도, 및 라미네이션시 필름에 대한 초기 접착력에서 우수할 것이 요구된다.
특허 문헌 1: JP2010-263193A
특허 문헌 2: JP2010-238815A
특허 문헌 3: JP2011-105819A
본 발명은 그러한 문제를 해결하기 위해 완성되었고, 본 발명의 목적은 태양 배터리 백 시트의 제조시 필름에 대한 만족스러운 초기 접착력, 경화 (또는 에이징) 후 만족스러운 초기 접착성 및 고온에서의 높은 접착성을 갖고, 또한 장기간에 걸친 충분한 가수분해 저항성을 갖고, 전체적 균형에서 우수한 태양 배터리 백 시트용 우레탄 접착제; 상기 접착제를 사용하여 수득가능한 태양 배터리 백 시트; 및 상기 태양 배터리 백 시트를 사용하여 수득가능한 태양 배터리 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 집중 연구하여, 놀랍게도, 특정 아크릴계 폴리올을 우레탄 수지의 원료로서 사용함으로써, 필름에 대한 개선된 초기 접착력 및 경화 후 개선된 초기 접착성을 갖고, 또한 장기간 가수분해 저항성 및 전체적 균형에서 우수한, 태양 배터리 백 시트용 접착제를 수득할 수 있음을 발견했고, 이에 따라 본 발명이 완성되었다.
즉, 본 발명은, 일 양상에서, 아크릴계 폴리올과 이소시아네이트 화합물의 반응으로 수득가능한 우레탄 수지를 포함하는, 태양 배터리 백 시트용 접착제를 제공하며, 여기서 아크릴계 폴리올은 중합성 단량체를 중합하여 수득가능하고, 중합성 단량체는 히드록실 기를 갖는 단량체 및 기타 단량체를 포함하고, 히드록실 기를 갖는 단량체는 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트를 포함하고, 기타 단량체는 아크릴로니트릴 및 (메트)아크릴산 에스테르(들)을 포함한다.
본 발명은, 일 구현예에서, 아크릴로니트릴의 함량이 중합성 단량체 100 중량부를 기준으로 1 ~ 40 중량부인 태양 배터리 백 시트용 접착제를 제공한다.
본 발명은, 또다른 구현예에서, 아크릴계 폴리올의 유리 전이 온도가 20℃ 이하인 태양 배터리 백 시트용 접착제를 제공한다.
본 발명은, 바람직한 구현예에서, 아크릴계 폴리올의 히드록실 값이 0.5 ~ 45 ㎎KOH/g 인 태양 배터리 백 시트용 접착제를 제공한다.
본 발명은, 또다른 양상에서, 상기 태양 배터리 백 시트용 접착제를 사용하여 수득가능한 태양 배터리 백 시트를 제공한다.
본 발명은, 바람직한 양상에서, 상기 태양 배터리 백 시트를 사용하여 수득가능한 태양 배터리 모듈을 제공한다.
본 발명에 따른 태양 배터리 백 시트용 접착제는 아크릴계 폴리올과 이소시아네이트 화합물의 반응으로 수득가능한 우레탄 수지를 포함하고, 여기서 아크릴계 폴리올은 중합성 단량체를 중합하여 수득가능하고, 중합성 단량체는 히드록실 기를 갖는 단량체 및 기타 단량체를 포함하고, 히드록실 기를 갖는 단량체는 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트를 포함하고, 기타 단량체는 아크릴로니트릴 및 (메트)아크릴산 에스테르(들)을 포함한다.
이를 통해, 태양 배터리 백 시트용 접착제는 우수한 가수분해 저항성을 유지하면서도 필름에 대한 충분한 초기 접착력을 갖고, 또한 경화 (또는 에이징) 후 개선된 초기 접착성 및 고온에서의 개선된 접착성을 갖고, 전체적 균형에서 우수하다.
아크릴로니트릴의 함량이 중합성 단량체 100 중량부를 기준으로 1 ~ 40 중량부일 때, 백 시트의 제조시 적당한 용액 점도를 갖고, 필름에 대한 추가로 개선된 초기 접착력을 갖는, 태양 배터리 백 시트용 접착제를 수득할 수 있다.
본 발명의 태양 배터리 백 시트용 접착제에 관하여, 아크릴계 폴리올의 유리 전이 온도가 20℃ 이하일 때, 필름에 대한 초기 접착력 및 경화 후 초기 접착성이 추가로 개선되고, 이를 통해, 접착제는 더욱 바람직한 접착제가 된다.
본 발명의 태양 배터리 백 시트용 접착제에 관하여, 아크릴계 폴리올의 히드록실 값이 0.5 ~ 45 ㎎KOH/g 일 때, 가수분해 저항성 및 고온에서의 접착성이 현저히 개선되고, 접착제는 더욱 바람직하다.
태양 배터리 백 시트는 상기 태양 배터리 백 시트용 접착제를 사용하여 수득가능하므로, 생산성에서 더욱 우수하고, 라미네이션의 초기 단계로부터 장기간 야외 노출 하에 필름이 접착제로부터 박리되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 태양 배터리 모듈은 상기 태양 배터리 백 시트를 사용하여 수득가능하므로, 생산성에서 더욱 우수하고, 불량한 외관을 야기할 가능성이 더 적고, 또한 내구성에서 우수하다.
도 1 은 본 발명에 따른 태양 배터리 백 시트의 구현예를 보여주는 단면도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 태양 배터리 백 시트의 또다른 구현예를 보여주는 단면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 태양 배터리 모듈의 구현예를 보여주는 단면도이다.
본 발명에 따른 태양 배터리 백 시트용 접착제는 아크릴계 폴리올과 이소시아네이트 화합물의 반응으로 수득가능한 우레탄 수지를 포함한다.
본 발명에 따른 우레탄 수지는 아크릴계 폴리올과 이소시아네이트 화합물의 반응으로 수득가능한 중합체이고, 우레탄 결합을 갖는다. 아크릴계 폴리올의 히드록실 기는 이소시아네이트 기와 반응한다.
아크릴계 폴리올은 중합성 단량체의 첨가 중합으로 수득가능하고, 중합성 단량체는 "히드록실 기를 갖는 단량체" 및 "기타 단량체" 를 포함한다.
"히드록실 기를 갖는 단량체" 는 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트를 포함하고, 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트는 단독으로 사용되거나, 둘 이상의 종류의 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트가 조합으로 사용될 수 있다. 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트는 또한, 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트 이외의, 히드록실 기를 갖는 단량체와 조합으로 사용될 수 있다.
"히드록시알킬 (메트)아크릴레이트" 의 예는 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 3-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트 등을 포함하나 그에 한정되지 않는다.
"히드록실알킬 (메트)아크릴레이트 이외의, 히드록실 기를 갖는 중합성 단량체" 의 예는 폴리에틸렌 글리콜 모노(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 모노(메트)아크릴레이트 등을 포함한다.
"기타 단량체" 는 히드록실 기를 갖는 단량체 이외의 "에틸렌계 이중 결합을 갖는 라디칼 중합성 단량체" 이다. 아크릴계 폴리올에서 기타 단량체는 오직 아크릴로니트릴 및 (메트)아크릴산 에스테르일 수 있거나, 또는 아크릴로니트릴 및 (메트)아크릴산 에스테르 이외의, 에틸렌계 이중 결합을 갖는 라디칼 중합성 단량체를 추가로 포함할 수 있다.
"(메트)아크릴산 에스테르" 는 (메트)아크릴산과 모노알코올의 축합 반응으로 수득가능한 화합물이고, 에스테르 결합을 갖는다. 그의 구체적 예는 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 시클로헥실 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 디시클로펜타닐 (메트)아크릴레이트, 글리시딜 (메트)아크릴레이트, 이소보르닐 (메트)아크릴레이트 등을 포함한다. 본 발명에서, 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 시클로헥실 (메트)아크릴레이트 및 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트로부터 선택되는 하나 이상의 종류를 포함하는 것이 바람직하고, 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트 및 부틸 (메트)아크릴레이트로부터 선택되는 하나 이상의 종류를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
"아크릴로니트릴 및 (메트)아크릴산 에스테르 이외의, 에틸렌계 이중 결합을 갖는 라디칼 중합성 단량체" 의 예는 (메트)아크릴산, 스티렌, 비닐톨루엔 등을 포함하나 그에 한정되지 않는다.
"아크릴로니트릴" 은 일반식: CH2=CH-CN 으로 표시되는 화합물이고, 또한 아크릴계 니트릴, 아크릴산 니트릴 또는 비닐 시아니드로 호칭된다.
중합성 단량체 중 아크릴로니트릴의 함량은 중합성 단량체 100 중량부를 기준으로 바람직하게는 1 ~ 40 중량부, 더욱 바람직하게는 5 ~ 35 중량부, 특히 바람직하게는 5 ~ 25 중량부이다. 아크릴로니트릴의 함량이 상기 범위 내일 때, 코팅성 (coatability), 경화 후 필름에 대한 초기 접착성, 및 고온에서의 접착성 사이의 균형에서 우수한, 태양 배터리 백 시트용 접착제를 수득할 수 있다.
본 명세서에서, 아크릴산 및 메타크릴산은 집합적으로 "(메트)아크릴산" 으로 언급되고, "아크릴산 에스테르 및 메타크릴산 에스테르" 는 집합적으로 "(메트)아크릴산 에스테르" 또는 "(메트)아크릴레이트" 로 언급된다.
본 발명의 목적인 태양 배터리 백 시트용 접착제가 수득될 수 있는 한, 중합성 단량체의 중합 방법에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 상기 중합성 단량체는 종래의 용액 중합 방법을 사용하여 유기 용매에서 적당한 촉매의 존재 하에 라디칼 중합으로 중합될 수 있다. 여기에서, "유기 용매" 가 사용되어 중합성 단량체를 중합할 수 있고, 중합 반응 후 태양 배터리 백 시트용 접착제로서의 특성에 실질적으로 악영향을 미치지 않는 한 유기 용매에는 특별한 제한이 없다. 그러한 용매의 예는 방향족-기반 용매 예컨대 톨루엔 및 크실렌; 알코올-기반 용매 예컨대 이소프로필 알코올 및 n-부틸 알코올; 에스테르-기반 용매 예컨대 에틸 아세테이트 및 부틸 아세테이트; 및 그들의 조합을 포함한다.
중합성 단량체의 중합에서 중합 반응 조건 예컨대 반응 온도, 반응 시간, 유기 용매의 종류, 단량체의 종류 및 농도, 교반 속도, 뿐만 아니라 촉매의 종류 및 농도는 목적하는 접착제의 특성에 따라 적당히 선택될 수 있다.
"촉매" 는 바람직하게는 소량을 첨가하여 중합성 단량체의 중합을 촉진할 수 있고, 유기 용매에서 사용될 수 있는 화합물이다. 촉매의 예는 암모늄 퍼술페이트, 나트륨 퍼술페이트, 칼륨 퍼술페이트, t-부틸 퍼옥시벤조에이트, 2,2-아조비스이소부티로니트릴 (AIBN), 2,2-아조비스(2-아미노디프로판) 디히드로클로리드 및 2,2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)을 포함하고, 2,2-아조비스이소부티로니트릴 (AIBN) 이 특히 바람직하다.
본 발명에서 중합 동안 연쇄 이동제가 적당히 사용되어 분자량을 조정할 수 있다. "연쇄 이동제" 로서, 당업자에게 잘 알려진 화합물을 사용할 수 있다. 그의 예는 메르캅탄 예컨대 n-도데실메르캅탄 (nDM), 라우릴메틸메르캅탄 및 메르캅토에탄올을 포함한다.
상기와 같이, 아크릴계 폴리올은 중합성 단량체를 중합하여 수득가능하다. 접착제의 코팅성의 관점에서, 아크릴계 폴리올의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 200,000 이하, 더욱 바람직하게는 5,000 ~ 100,000 이다. 중량 평균 분자량은 폴리스티렌 표준에 관해서 겔 투과 크로마토그래피 (GPC) 로 측정되는 값이다. 구체적으로, 그 값은 하기 GPC 장비 및 측정 방법을 사용하여 측정될 수 있다. HCL-8220GPC (TOSOH CORPORATION 사제) 가 GPC 장비로서 사용되고, RI 가 탐지기로서 사용된다. 2 개의 TSK 겔 SuperMultipore HZ-M (TOSOH CORPORATION 사제) 이 GPC 칼럼으로서 사용된다. 샘플이 테트라히드로푸란에 용해되고, 수득되는 용액은 유속 0.35 ml/분 및 칼럼 온도 40℃ 에서 유동되고, 그 후 단순분산 분자량을 갖는 폴리스티렌을 표준 레퍼런스 재료로서 사용하여 수득되는 보정 곡선에 기초하여 분자량을 전환하여 Mw 이 확인된다.
아크릴계 폴리올의 유리 전이 온도는 사용되는 단량체의 질량 분율을 조정함으로써 설정될 수 있다. 아크릴계 폴리올의 유리 전이 온도는 각각의 단량체로부터 수득가능한 단독중합체의 유리 전이 온도 및 아크릴계 폴리올에서 사용되는 단독중합체의 질량 분율에 기초하여 하기 계산식 (i) 을 사용하여 확인될 수 있다. 계산으로 확인되는 유리 전이 온도를 사용하여 단량체의 조성을 확인하는 것이 바람직하다:
(i): 1/Tg = W1/Tg1 + W2/Tg2 + … + Wn/Tgn
[상기 식 (i) 에서, Tg 는 아크릴계 폴리올의 유리 전이 온도를 나타내고, 각각의 W1, W2, …, Wn 은 각각의 단량체의 질량 분율을 나타내고, 각각의 Tg1, Tg2, …, 및 Tgn 은 상응하는 각각의 단량체의 단독중합체의 유리 전이 온도를 나타냄].
문헌에 개시된 값이 단독중합체의 Tg 로서 사용될 수 있다. 그러한 문헌으로서, 예를 들어, 하기 문헌이 언급될 수 있다: Acrylic Ester Catalog of Mitsubishi Rayon Co., Ltd. (1997 Version); 편집자 Kyozo Kitaoka, "Shin Kobunshi Bunko 7, Guide to Synthetic Resin for Coating Material", Kobunshi Kankokai, 1997 년도 출판, pp.168-169; 및 "POLYMER HANDBOOK", 제 3 판, pp.209-277, John Wiley & Sons, Inc. 1989 년도 출판.
본 명세서에서, 하기 단량체의 단독중합체의 유리 전이 온도는 하기와 같다.
메틸 메타크릴레이트: 105℃
n-부틸 아크릴레이트: -54℃
에틸 아크릴레이트: -20℃
2-히드록시에틸 메타크릴레이트: 55℃
2-히드록시에틸 아크릴레이트: -15℃
글리시딜 메타크릴레이트: 41℃
아크릴로니트릴: 130℃
스티렌: 105℃
본 발명에서, 아크릴계 폴리올의 유리 전이 온도는 라미네이션시 필름에 대한 초기 접착력의 관점에서 바람직하게는 20℃ 이하, 더욱 바람직하게는 -55℃ ~ 10℃, 특히 바람직하게는 -30℃ ~ 0℃ 이다.
아크릴계 폴리올의 히드록실 값은 바람직하게는 0.5 ~ 45 ㎎KOH/g, 더욱 바람직하게는 1 ~ 40 ㎎KOH/g, 특히 바람직하게는 5 ~ 35 ㎎KOH/g 이다. 아크릴계 폴리올의 히드록실 값이 상기 범위 내일 때, 경화 후 초기 접착성, 고온에서의 접착성, 및 가수분해 저항성에서 우수한 태양 배터리 백 시트용 접착제를 수득할 수 있다.
본 명세서에서, 히드록실 값은 수지 1 g 이 아세틸화될 때 히드록실 기와 조합된 아세트산을 중화시키는데 요구되는 칼륨 히드록시드의 ㎎ 수이다.
본 발명에서, 히드록실 값은 구체적으로 하기 식 (ii) 로 계산된다.
(ii): 히드록실 값 = [(히드록실 기를 갖는 (메트)아크릴레이트의 중량)/(히드록실 기를 갖는 (메트)아크릴레이트의 분자량)]×(히드록실 기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체 1 mol 에 함유된 히드록실 기의 몰수)×[(KOH 의 화학식량×1,000)/(아크릴계 폴리올의 중량)]
이소시아네이트 화합물의 예는 지방족 이소시아네이트, 지환식 이소시아네이트 및 방향족 이소시아네이트를 포함하고, 본 발명의 목적인 태양 배터리 백 시트용 접착제가 수득될 수 있는 한 이소시아네이트 화합물에는 특별한 제한이 없다.
본 명세서에서, "지방족 이소시아네이트" 는 내부에서 이소시아네이트 기가 탄화수소 사슬에 직접 조합되어 있는 사슬-같은 탄화수소 사슬을 갖고, 또한 시클릭 탄화수소 사슬을 갖지 않는 화합물을 언급한다. "지방족 이소시아네이트" 는 방향족 고리를 가질 수 있지만, 방향족 고리는 이소시아네이트 기와 직접 조합되지 않는다.
본 명세서에서, 방향족 고리는 시클릭 탄화수소 사슬에 포함되지 않는다.
"지환식 이소시아네이트" 는 시클릭 탄화수소 사슬을 갖고 사슬-같은 탄화수소 사슬을 가질 수 있는 화합물이다. 이소시아네이트 기는 시클릭 탄화수소 사슬과 직접 조합될 수 있거나, 또는 존재할 수 있는 사슬-같은 탄화수소 사슬과 직접 조합될 수 있다. "지환식 이소시아네이트" 는 방향족 고리를 포함할 수 있지만, 방향족 고리는 이소시아네이트 기에 직접 조합되지 않는다.
"방향족 이소시아네이트" 는 내부에서 이소시아네이트 기가 방향족 고리에 직접 조합되어 있는 방향족 고리를 갖는 화합물을 언급한다. 그러므로, 내부에서 이소시아네이트 기가 방향족 고리에 직접 조합되어 있지 않는 화합물은 분자 내에 방향족 고리를 포함하더라도 지방족 이소시아네이트 또는 지환식 이소시아네이트로 분류된다.
그러므로, 예를 들어, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 (OCN-C6H4-CH2-C6H4-NCO) 는 이소시아네이트 기가 방향족 고리와 조합되어 있으므로 방향족 이소시아네이트에 해당한다. 다른 한편으로는, 예를 들어, 크실리렌 디이소시아네이트 (OCN-CH2-C6H4-CH2-NCO) 는 방향족 고리를 포함하지만, 이소시아네이트 기가 방향족 고리와 직접 조합되어 있지 않고 메틸렌 기와 조합되어 있으므로, 지방족 이소시아네이트에 해당한다.
방향족 고리는 둘 이상 벤젠 고리와 융합될 수 있다.
지방족 이소시아네이트의 예는 1,4-디이소시아나토부탄, 1,5-디이소시아나토펜탄, 1,6-디이소시아나토헥산 (이후 또한 HDI 로서 호칭됨), 1,6-디이소시아나토-2,2,4-트리메틸헥산, 2,6-디이소시아나토헥산산 메틸 에스테르 (라이신 디이소시아네이트), 1,3-비스(이소시아나토메틸)벤젠 (크실리렌 디이소시아네이트) 등을 포함한다.
지환식 이소시아네이트의 예는 5-이소시아나토-1-이소시아나토메틸-1,3,3-트리메틸시클로헥산 (이소포론 디이소시아네이트), 1,3-비스(이소시아나토메틸)시클로헥산 (수소첨가된 크실리렌 디이소시아네이트), 비스(4-이소시아나토시클로헥실)메탄 (수소첨가된 디페닐메탄 디이소시아네이트), 1,4-디이소시아나토시클로헥산 등을 포함한다.
방향족 이소시아네이트의 예는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, m-페닐렌 디이소시아네이트 등을 포함한다. 이들 이소시아네이트 화합물은 단독으로, 또는 조합으로 사용될 수 있다.
본 발명에서, 본 발명에 따른 목적인 우레탄 접착제가 수득될 수 있는 한 이소시아네이트 화합물에는 특별한 제한이 없다. 내후성 관점에서, 지방족 및 지환식 이소시아네이트로부터 선택하는 것이 바람직하다. 특히, HDI, 이소포론 디이소시아네이트 및 크실리렌 디이소시아네이트가 바람직하고, HDI 의 삼량체가 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 우레탄 수지는 아크릴계 폴리올과 이소시아네이트 화합물을 반응시킴으로써 수득될 수 있다. 그 반응에서, 알려진 방법이 사용될 수 있고, 반응은 통상적으로 아크릴계 폴리올과 이소시아네이트 화합물을 혼합함으로써 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 우레탄 수지가 수득될 수 있는 한 혼합 방법에는 특별한 제한이 없다.
본 발명의 태양 배터리 백 시트용 접착제는 장기간 내후성을 개선하기 위한 목적으로 자외선 흡수체를 함유할 수 있다. 자외선 흡수체로서, 히드록시페닐트리아진-기반 화합물 및 기타 상업적으로 입수가능한 자외선 흡수체를 사용할 수 있다. "히드록시페닐트리아진-기반 화합물" 은 내부에서 히드록시페닐 유도체가 트리아진 유도체의 탄소 원자와 조합되어 있는 트리아진 유도체의 종류이고, 그의 예는 TINUVIN 400, TINUVIN 405, TINUVIN 479, TINUVIN 477 및 TINUVIN 460 (이들은 모두 상품명이고, BASF Corp 로부터 입수가능함) 을 포함한다.
태양 배터리 백 시트용 접착제는 장애 (hindered) 페놀-기반 화합물을 추가로 함유할 수 있다. "장애 페놀-기반 화합물" 은 통상적으로 장애 페놀-기반 화합물로서 언급되고, 본 발명에 따른 목적인 태양 배터리 백 시트용 접착제가 수득될 수 있는 한 특별한 제한이 없다.
상업적으로 입수가능한 제품이 장애 페놀-기반 화합물로서 사용될 수 있다. 장애 페놀-기반 화합물은, 예를 들어, BASF Corp 로부터 상업적으로 입수가능하다. 그의 예는 IRGANOX1010, IRGANOX1035, IRGANOX1076, IRGANOX1135, IRGANOX1330 및 IRGANOX1520 (이들은 모두 상품명임) 을 포함한다. 장애 페놀-기반 화합물은 접착제에 항산화제로서 첨가되고, 예를 들어, 포스파이트-기반 항산화제, 티오에테르-기반 항산화제, 아민-기반 항산화제 등과 조합으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 태양 배터리 백 시트용 접착제는 장애 아민-기반 화합물을 추가로 함유할 수 있다.
"장애 아민-기반 화합물" 은 통상적으로 장애 아민-기반 화합물로서 언급되고, 본 발명에 따른 목적인 태양 배터리 백 시트용 접착제가 수득될 수 있는 한 특별한 제한이 없다.
상업적으로 입수가능한 제품이 장애 아민-기반 화합물로서 사용될 수 있다. 장애 아민-기반 화합물의 예는 TINUVIN 765, TINUVIN 111FDL, TINUVIN 123, TINUVIN 144, TINUVIN 152, TINUVIN 292 및 TINUVIN 5100 (이들은 모두 상품명이고, BASF Corp 로부터 상업적으로 입수가능함) 을 포함한다. 장애 아민-기반 화합물은 접착제에 광 안정화제로서 첨가되고, 예를 들어, 벤조트리아졸-기반 화합물, 벤조에이트-기반 화합물 등과 조합으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 태양 배터리 백 시트용 접착제는 실란 화합물을 추가로 함유할 수 있다.
실란 화합물로서, 예를 들어, (메트)아크릴옥시알킬트리알콕시실란, (메트)아크릴옥시알킬알킬알콕시실란, 비닐트리알콕시실란, 비닐알킬알콕시실란, 에폭시실란, 메르캅토실란 및 이소시아누레이트실란을 사용할 수 있다. 그러나, 실란 화합물이 이들 실란 화합물에만 한정되는 것은 아니다.
"(메트)아크릴옥시알킬트리알콕시실란" 의 예는 3-(메트)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 4-(메트)아크릴옥시에틸트리메톡시실란 등을 포함한다.
"(메트)아크릴옥시알킬알킬알콕시실란" 의 예는 3-(메트)아크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필에틸디에톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시에틸메틸디메톡시실란 등을 포함한다.
"비닐트리알콕시실란" 의 예는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐디메톡시에톡시실란, 비닐트리(메톡시에톡시)실란, 비닐트리(에톡시메톡시)실란 등을 포함한다.
"비닐알킬알콕시실란" 의 예는 비닐메틸디메톡시실란, 비닐에틸디(메톡시에톡시)실란, 비닐디메틸메톡시실란, 비닐디에틸(메톡시에톡시)실란 등을 포함한다.
예를 들어, "에폭시실란" 은 글리시딜-기반 실란 및 에폭시시클로헥실-기반 실란으로 분류될 수 있다. "글리시딜-기반 실란" 은 글리시독시 기를 갖고, 그의 구체적 예는 3-글리시독시프로필메틸디이소프로페녹시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필디에톡시실란 등을 포함한다.
"에폭시시클로헥실-기반 실란" 은 3,4-에폭시시클로헥실 기를 갖고, 그의 구체적 예는 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란 등을 포함한다.
"메르캅토실란" 의 예는 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리에톡시실란 등을 포함한다.
"이소시아누레이트실란" 의 예는 트리스(3-(트리메톡시실릴)프로필)이소시아누레이트 등을 포함한다.
본 발명에 따른 태양 배터리 백 시트용 접착제는 본 발명의 목적인 태양 배터리 백 시트용 접착제가 수득될 수 있는 한 기타 성분을 추가로 함유할 수 있다.
태양 배터리 백 시트용 접착제에 "기타 성분" 을 첨가하는 시기의 선택에는 본 발명에 따른 목적인 태양 배터리 백 시트용 접착제가 수득될 수 있는 한 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 기타 성분은 우레탄 수지의 합성에서 아크릴계 폴리올 및 이소시아네이트 화합물과 함께 첨가될 수 있거나, 또는 아크릴계 폴리올과 이소시아네이트 화합물을 반응시킴으로써 우레탄 수지를 합성한 후에 첨가될 수 있다.
"기타 성분" 의 예는 점착부여제 (tackifier) 수지, 색소, 가소제, 난연제, 촉매, 왁스 등을 포함한다.
"점착부여제 수지" 의 예는 스티렌-기반 수지, 테르펜-기반 수지, 지방족 페트롤륨 수지, 방향족 페트롤륨 수지, 로신 에스테르, 아크릴계 수지, 폴리에스테르 수지 (폴리에스테르폴리올은 배제함) 등을 포함한다.
"색소" 의 예는 티타늄 옥시드, 카본 블랙 등을 포함한다.
"가소제" 의 예는 디옥틸 프탈레이트, 디부틸 프탈레이트, 디이소노닐 아디페이트, 디옥틸 아디페이트, 미네랄 스피릿 (mineral spirit) 등을 포함한다.
"난연제" 의 예는 할로겐-기반 난연제, 인-기반 난연제, 안티몬-기반 난연제, 금속 히드록시드-기반 난연제 등을 포함한다.
"촉매" 의 예는 금속 촉매 예컨대 주석 촉매 (트리메틸주석 라우레이트, 트리메틸주석 히드록시드, 제 1 주석 (stannous) 옥토에이트, 디부틸주석 디라우레이트, 디부틸주석 디아세테이트, 디부틸주석 말레에이트 등), 납-기반 촉매 (납 올레에이트, 납 나프테네이트, 납 옥테노에이트 등), 및 기타 금속 촉매 (나프텐산 금속 염 예컨대 코발트 나프테네이트) 및 아민-기반 촉매 예컨대 트리에틸렌디아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 테트라메틸헥실렌디아민, 디아자바이시클로알켄, 디알킬아미노알킬아민 등을 포함한다.
"왁스" 는 바람직하게는 왁스 예컨대 파라핀 왁스 및 미세결정질 왁스를 포함한다.
태양 배터리 백 시트용 접착제의 점도는 회전 점도계 (Model BM, TOKIMEC Inc. 사제) 를 사용하여 측정된다. 고체 함량 40% 에서의 용액 점도가 4,000 mPa·s 이상일 때, 접착제의 코팅성이 저하될 수 있다. 용매가 추가로 첨가되어 점도를 감소시키는 경우, 코팅은 낮은 고체 성분 농도에서 수행되고, 이에 따라 태양 배터리 백 시트의 생산성이 저하될 수 있다.
본 발명의 태양 배터리 백 시트용 접착제는 상기 우레탄 수지 및 임의로 첨가되는 기타 성분을 혼합함으로써 제조될 수 있다. 본 발명의 목적인 태양 배터리 백 시트용 접착제가 수득될 수 있는 한 혼합 방법에는 특별한 제한이 없다. 성분들의 혼합 순서에도 특별한 제한이 없다. 본 발명에 따른 태양 배터리 백 시트용 접착제는 특수한 혼합 방법 및 특수한 혼합 순서를 요구하지 않고 제조될 수 있다. 수득되는 태양 배터리 백 시트용 접착제는 우수한 가수분해 저항성을 유지하면서도 필름에 대한 충분한 초기 접착력을 갖고, 또한 경화 후 개선된 초기 접착성 및 고온에서 개선된 접착성을 갖고, 전체적 균형에서 우수하다.
태양 배터리 모듈 제조용 접착제는 특히 높은 수준의 접착성 및 가수분해 저항성을 가질 것이 요구된다. 본 발명의 태양 배터리 백 시트용 접착제는 필름에 대한 초기 접착력 및 고온에서의 필름에 대한 접착성에서 우수하고, 또한 경화 후 만족스러운 초기 접착성 및 우수한 가수분해 저항성을 갖고, 이에 따라 접착제는 태양 배터리 백 시트용 접착제로서 적합하다.
태양 배터리 백 시트를 제조하는 경우, 본 발명의 접착제는 필름에 도포된다. 도포는 다양한 방법 예컨대 그라비어 코팅 (gravure coating), 와이어 바 코팅 (wire bar coating), 에어 나이프 코팅 (air knife coating), 다이 코팅 (die coating), 립 코팅 (lip coating) 및 콤마 코팅 (comma coating) 방법에 의해 수행될 수 있다. 본 발명의 태양 배터리 백 시트용 우레탄 접착제로 코팅된 복수의 필름은 서로 라미네이팅되어 태양 배터리 백 시트가 수득된다.
본 발명의 태양 배터리 백 시트의 구현예가 도 1 ~ 3 에 제시되어 있으나, 본 발명이 이들 구현예에 한정되지는 않는다.
도 1 은 본 발명의 태양 배터리 백 시트의 단면도이다. 태양 배터리 백 시트 (10) 은 2 개의 필름 및 그들 사이에 개재되어 있는 태양 배터리 백 시트용 접착제 (13) 으로 형성되고, 2 개의 필름 (11) 및 (12) 는 태양 배터리 백 시트용 접착제 (13) 에 의해 서로 라미네이팅되어 있다. 필름 (11) 및 (12) 는 동일 또는 상이한 재료로 제조될 수 있다. 도 1 에서, 2 개의 필름 (11) 및 (12) 는 서로 라미네이팅되어 있거나, 3 개 이상의 필름이 서로 라미네이팅되어 있을 수 있다.
본 발명에 따른 태양 배터리 백 시트의 또다른 구현예가 도 2 에 제시되어 있다. 도 2 에서, 얇은 필름 (11a) 가 필름 (11) 과 태양 배터리 백 시트용 접착제 (13) 사이에 형성되어 있다. 예를 들어, 도면은 필름 (11) 이 플라스틱 필름일 때 필름 (11) 의 표면에 금속 얇은 필름 (11a) 가 형성되어 있는 구현예를 보여준다. 금속 얇은 필름 (11a) 는 플라스틱 필름 (11) 의 표면에 증착에 의해 형성될 수 있고, 도 2 의 태양 배터리 백 시트는 표면에 금속 얇은 필름 (11a) 가 형성되어 있는 금속 얇은 필름 (11) 을 필름 (12) 와, 태양 배터리 백 시트용 접착제 (13) 을 그들 사이에 개재시켜, 라미네이팅함으로써 수득될 수 있다.
플라스틱 필름 위에 침적되는 금속의 예는 알루미늄, 강철, 구리 등을 포함한다. 필름을 증착에 적용함으로써 플라스틱 필름에 장벽 특성을 부여할 수 있다. 산화 규소 또는 산화 알루미늄이 증착 재료로서 사용된다. 베이스 재료로서의 플라스틱 필름 (11) 은 투명, 또는 백색 또는 흑색일 수 있다.
폴리비닐 클로리드, 폴리에스테르, 불소 수지 또는 아크릴계 수지로 제조된 플라스틱 필름이 필름 (12) 로서 사용된다. 내열성, 내후성, 강성, 절연 특성 등을 부여하기 위해, 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 필름이 사용된다. 필름 (11) 및 (12) 는 투명, 또는 유색일 수 있다.
필름 (11) 및 필름 (12) 의 침적된 얇은 필름 (11a) 는 본 발명에 따른 태양 배터리 백 시트용 접착제 (13) 을 사용하여 서로 라미네이팅되어 있고, 필름 (11) 및 (12) 는 종종 건식 라미네이션 방법에 의해 서로 라미네이팅되어 있다. 그러므로, 태양 배터리 백 시트용 접착제 (13) 은 라미네이션시 필름에 대한 우수한 초기 접착력 및 경화 후 필름에 대한 우수한 초기 접착성을 가질 것이 요구된다.
도 3 은 본 발명의 태양 배터리 모듈의 예의 단면도를 보여준다. 도 3 에서, 유리 플레이트 (40), 실링 재료 (20) 예컨대 에틸렌-비닐 아세테이트 수지 (EVA), 복수의 태양 배터리 셀 (30) (이들은 통상 서로 연결되어 원하는 전압을 생성함), 및 백 시트 (10) 을 서로 겹쳐 놓고, 그 후 이들 구성요소 (10), (20), (30) 및 (40) 을 스페이서 (50) 을 사용하여 고정시킴으로써 태양 배터리 모듈 1 을 수득할 수 있다.
상기와 같이, 백 시트 (10) 은 복수의 필름 (11) 및 (12) 의 라미네이트이므로, 우레탄 접착제 (13) 은 백 시트 (10) 이 장기간에 걸쳐 야외에 노출될 때에도 필름 (11) 및 (12) 의 박리를 야기하지 않고, 가수분해 저항성 및 고온에서의 접착성에서 우수할 것이 요구된다.
본 발명의 주요 구현예가 아래 제시된다.
1. 아크릴계 폴리올과 이소시아네이트 화합물의 반응으로 수득가능한 우레탄 수지를 포함하는, 태양 배터리 백 시트용 접착제, 여기서
아크릴계 폴리올은 중합성 단량체를 중합하여 수득가능하고,
중합성 단량체는 히드록실 기를 갖는 단량체 및 기타 단량체를 포함하고,
히드록실 기를 갖는 단량체는 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트를 포함하고,
기타 단량체는 아크릴로니트릴 및 (메트)아크릴산 에스테르(들)을 포함함.
2. 상기 1 에 있어서, 아크릴로니트릴의 함량이 중합성 단량체 100 중량부를 기준으로 1 ~ 40 중량부인 태양 배터리 백 시트용 접착제.
3. 상기 1 또는 2 에 있어서, 아크릴계 폴리올의 유리 전이 온도가 20℃ 이하인 태양 배터리 백 시트용 접착제.
4. 상기 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 아크릴계 폴리올의 히드록실 값이 0.5 ~ 45 ㎎KOH/g 인 태양 배터리 백 시트용 접착제.
5. 상기 1 내지 4 중 어느 하나에 따른 태양 배터리 백 시트용 접착제를 사용하여 수득가능한 태양 배터리 백 시트.
6. 상기 5 에 따른 태양 배터리 백 시트를 사용하여 수득가능한 태양 배터리 모듈.
실시예
본 발명은 이하에서 실시예 및 비교예를 이용하여 설명될 것이고, 이들 실시예는 단지 설명하기 위한 것이지 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.
<아크릴계 폴리올의 합성>
합성예 1 (아크릴계 폴리올 (중합체 1))
교반 블레이드, 온도계 및 환류 응축기 튜브를 갖춘 4-목 플라스크 내에, 150 g 의 에틸 아세테이트 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 사제) 를 채우고, 약 80℃ 에서 환류시켰다. 플라스크 내에, 1 g 의 2,2-아조비스이소부티로니트릴을 중합 개시제로서 첨가하고, 각각 표 1 에 제시된 양의 단량체의 혼합물을 1 시간 30 분에 걸쳐 연속적으로 드롭 방식으로 첨가했다. 2 시간 동안 가열 후에, 비-휘발물 함량 (고체 함량) 이 40.0 중량% 인 아크릴계 폴리올의 용액이 수득되었다.
아크릴계 폴리올 (중합체 1) 의 중합성 단량체 성분의 조성 및 수득된 중합체 1 의 물리적 특성이 표 1 에 제시되어 있다.
합성예 2 ~ 15
합성예 1 에서 아크릴계 폴리올의 합성에 사용된 단량체의 조성을 표 1 및 표 2 에 제시된 바와 같이 변화시킨 것을 제외하고는, 합성예 1 과 동일한 방식으로, 아크릴계 폴리올 (중합체 2 ~ 중합체 14) 및 아크릴계 중합체 (중합체 15) 가 수득되었다. 수득된 중합체 2 ~ 15 의 물리적 특성이 표 1 및 표 2 에 제시되어 있다.
표 1 및 표 2 에 제시된 중합성 단량체, 및 기타 성분이 아래 제시되어 있다.
메틸 메타크릴레이트 (MMA): Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 사제
부틸 아크릴레이트 (BA): Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 사제
에틸 아크릴레이트 (EA): Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 사제
글리시딜 메타크릴레이트 (GMA): Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 사제
아크릴로니트릴 (AN): Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 사제
2-히드록시에틸 메타크릴레이트 (HEMA): Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 사제
2-히드록시에틸 아크릴레이트 (HEA): Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 사제
스티렌 (St): Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 사제
2,2-아조비스이소부티로니트릴 (AIBN): Otsuka Chemical Co., Ltd. 사제
n-도데실메르캅탄 (nDM): NOF CORPORATION 사제
표 1
Figure pct00001
표 2
Figure pct00002
<중합체의 유리 전이 온도 (Tg) 의 계산>
중합체 1 ~ 15 의 Tg 를 각각의 중합체의 원료로서의 "중합성 단량체" 의 단독중합체의 유리 전이 온도를 사용하여 상기 식 (i) 에 의해 계산했다.
문헌 값을 메틸 메타크릴레이트 등의 각각의 단독중합체의 Tg 로서 사용했다.
<태양 배터리 백 시트용 접착제의 제조>
실시예 및 비교예에서 사용된 태양 배터리 백 시트용 접착제의 원료가 아래 제시되어 있다.
아크릴계 폴리올(들)
아크릴계 폴리올은 표 1 및 2 에 제시된 중합체 1 ~ 12 에 해당한다.
아크릴계 폴리올(들)'
아크릴계 폴리올' 은 표 2 에 제시된 중합체 13 및 14 에 해당한다.
아크릴계 중합체는 표 2 에 제시된 중합체 15 에 해당한다.
이소시아네이트 화합물
SUMIDULE N3300 (상품명) (Sumika Bayer Urethane Co., Ltd. 사제): 지방족 이소시아네이트 (1,6-디이소시아나토헥산 (HDI) 의 삼량체)
우레탄 수지는 아크릴계 폴리올과 이소시아네이트 화합물을 반응시킴으로써 수득된다.
아래 언급된 실시예 1 ~ 12 및 비교예 1 ~ 3 의 태양 배터리 백 시트용 접착제를 상기 성분을 사용하여 제조했고, 수득된 태양 배터리 백 시트용 접착제의 성능을 평가했다. 제조 방법 및 평가 방법이 아래 제시되어 있다.
실시예 1
<태양 배터리 백 시트용 접착제의 제조>
표 3 에 제시된 바와 같이, 83.1 g 의 중합체 1 [중합체 1 의 에틸 아세테이트 용액 208 g (고체 함량: 40.0중량%)] 및 16.9 g 의 SUMIDULE N3300 (상품명) (Sumika Bayer Urethane Co., Ltd. 사제) 를 칭량하고, 그 후 혼합하여 접착제 용액을 제조했다. 이와 같이 제조된 용액을 태양 배터리 백 시트용 접착제로서 사용하여, 하기 시험을 수행했다.
<접착제-코팅된 PET 시트 1 및 필름 라미네이트 2 의 제조>
먼저, 실시예 1 의 태양 배터리 백 시트용 접착제를 투명 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 시트 (Mitsubishi Polyester Film Corporation 사제, 상품명 O300EW36) 에 도포하여 고체 성분의 중량이 10 g/㎡ 이 되게 하고, 그 후 80℃ 에서 10 분 동안 건조시켜 접착제-코팅된 PET 시트 1 을 수득했다.
그 후, 표면-처리된 투명 폴리올레핀 필름 (선형 저밀도 폴리에틸렌 필름, Futamura Chemical Co., Ltd. 사제, 상품명 LL-XUMN #30) 을 접착제-코팅된 PET 시트 1 의 접착제-코팅된 표면 위에 놓아서, 표면-처리된 표면이 접착제-코팅된 표면과 접촉되게 하고, 그 후 2 개의 필름을 평면 프레스 기계 (SHINTO Metal Industries Corporation 사제, 상품명 ASF-5) 를 사용하여 가압 압력 (또는 폐쇄 압력) 1.0 MPa 하에 50℃ 에서 30 분 동안 가압했다. 가압하면서, 2 개의 필름을 40℃ 에서 1 일 동안 경화시키고, 그 후 60℃ 에서 3 일 동안 경화시켜, 필름 라미네이트 2 를 수득했다.
<평가>
태양 배터리 백 시트용 접착제를 하기 방법으로 평가했다. 평가 결과가 표 3 에 제시되어 있다.
1. 필름에 대한 초기 접착력의 평가
실온 환경 하에, 접착제-코팅된 시트 1 을 너비 15 ㎜ 조각으로 절단하고, 표면-처리된 투명 폴리올레핀 필름 (선형 저밀도 폴리에틸렌 필름, Futamura Chemical Co., Ltd. 사제, 상품명 LL-XUMN #30) 의 표면-처리된 표면을 접착제-코팅된 시트 1 을 접착제-코팅된 표면 위에 놓고, 그 후 2 ㎏ 롤러를 단일 왕복 운동 (single reciprocal motion) 으로 사용하여 가압함으로써 양 필름을 서로 라미네이팅했다. 인장 강도 시험 기계 (ORIENTEC Co., Ltd. 사제, 상품명 TENSILON RTM-250) 를 사용하여, 180°박리 시험을 실온 환경 하에 시험 속도 100 ㎜/min 에서 수행했다. 평가 기준이 아래 제시되어 있다.
A: 박리 강도가 1 N/15 ㎜ 이상임
B: 박리 강도가 0.5 N/15 ㎜ 이상 및 1 N/15 ㎜ 미만임
C: 박리 강도가 0.1 N/15 ㎜ 이상 및 0.5 N/15 ㎜ 미만임
D: 박리 강도가 0.1 N/15 ㎜ 미만임
2. 경화 후 필름에 대한 초기 접착성의 측정
필름 라미네이트 2 를 너비 15 ㎜ 조각으로 절단하고, 그 후 인장 강도 시험 기계 (ORIENTEC Co., Ltd. 사제, 상품명 TENSILON RTM-250) 를 사용하여 180°박리 시험을 실온 환경 하에 시험 속도 100 ㎜/min 에서 수행했다. 평가 기준이 아래 제시되어 있다.
A: 박리 강도가 10 N/15 ㎜ 이상임
B: 박리 강도가 6 N/15 ㎜ 이상 및 10 N/15 ㎜ 미만임
C: 박리 강도가 1 N/15 ㎜ 이상 및 6 N/15 ㎜ 미만임
3. 고온에서의 접착성의 평가
필름 라미네이트 2 를 너비 15 ㎜ 조각으로 절단하고, 50℃ 환경 하에 10 시간 동안 가만히 놔두고, 그 후 수동 박리 시험을 50℃ 환경 하에 수행했다. 평가 기준이 아래 제시되어 있다.
A: 폴리올레핀 필름의 재료 파괴 (또는 파단) 가 발생함.
B: 폴리에틸렌 필름의 신장시 박리가 발생함.
C: 폴리올레핀 필름의 신장시 및 재료 파괴시 둘다 박리가 발생하지 않음.
4. 가수분해 저항성의 평가
가압된 증기를 사용하는 가속된 평가 방법으로 평가를 수행했다. 필름 라미네이트 2 를 너비 15 ㎜ 조각으로 절단하고, 가압 환경 하에 121℃ 에서 0.1 MPa 하에 100 시간 및 150 시간 동안 고압 쿠커 (Yamato Scientific Co., Ltd. 사제, 상품명 Autoclave SP300) 를 사용하여 가만히 놔두고, 그 후 실온 환경 하에 1 일 동안 에이징시켰다. 샘플의 PET 필름 및 폴리올레핀 필름의 리프팅 및 박리를 시각적으로 관찰했다. 평가 기준은 다음과 같다.
A: 150 시간 동안 가만히 놔둔 후 필름의 리프팅 및 박리 둘다 발생하지 않음.
B: 100 ~ 150 시간 내에 필름의 리프팅 및 박리 둘다 발생함.
D: 100 시간 내에 필름의 리프팅 및 박리 둘다 발생함.
5. 용액 점도의 평가
실시예 1 ~ 12 및 비교예 1 ~ 3 각각의 용액 점도를 20℃ 및 회전수 30 rpm 에서, 회전 점도계 (Model BM, TOKIMEC Inc. 사제) 및 스핀들 No. 3 을 사용하여 측정했다.
A: 500 mPa·s 미만
B: 500 mPa·s 이상 및 3,000 mPa·s 이하
C: 3,000 mPa·s 이상
실시예 2 ~ 12 및 비교예 1 ~ 3
실시예 1 과 동일한 방식으로, 태양 배터리 백 시트용 접착제를 표 3 및 4 에 제시된 조성에 따라 제조하고, 그 후 평가했다. 평가 결과가 표 3 및 4 에 제시되어 있다.
표 3
Figure pct00003
표 4
Figure pct00004
표 1 ~ 4 에 제시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 12 의 태양 배터리 백 시트용 접착제는 아크릴계 폴리올과 이소시아네이트 화합물의 반응에 의해 수득가능한 우레탄 수지를 함유하고, 아크릴계 폴리올 합성을 위한 중합성 단량체로서 아크릴로니트릴 및 (메트)아크릴산 에스테르를 포함하는 단량체와 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트를 중합하여 수득가능하므로, 수득된 접착제는 코팅시 필름에 대한 초기 접착력, 경화 후 초기 접착성 및 고온에서의 접착성에서 우수하고, 또한 가수분해 저항성에서 우수하고, 만족스러운 전체적 균형을 갖는다. 그러므로, 실시예의 접착제는 태양 배터리 백 시트용 접착제로서 사용하기에 적합하다.
특히, 실시예 3, 7 및 9 의 태양 배터리 백 시트용 접착제는 코팅에 적합한 점도를 갖고, 코팅시 필름에 대한 초기 접착력, 경화 후 초기 접착성, 고온에서의 접착성 및 가수분해 저항성 모두에서 우수하고, 따라서 그들은 태양 배터리 백 시트용 접착제로서 사용하기에 가장 적합하다.
반대로, 비교예 1 의 접착제는 중합성 단량체가 아크릴로니트릴을 함유하지 않으므로 경화 후 필름에 대한 충분한 초기 접착성을 갖지 않고, 고온에서의 접착성에서 열등하다.
비교예 2 의 접착제는 중합성 단량체가 (메트)아크릴산 에스테르를 함유하지 않으므로 필름에 대한 초기 접착력 및 가수분해 저항성에서 열등하다.
비교예 3 의 접착제는 중합성 단량체가 히드록실 기를 갖는 단량체를 함유하지 않으므로 고온에서의 접착성 및 가수분해 저항성에서 열등하다.
이들 결과는 아크릴계 폴리올의 원료로서의 중합성 단량체가 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트, 아크릴로니트릴 및 (메트)아크릴산 에스테르(들)을 함유할 때 태양 배터리 백 시트에서 사용하기에 적합한 우레탄 접착제를 수득할 수 있음을 보여줬다.
본 발명은 태양 배터리 백 시트용 접착제를 제공한다. 본 발명에 따른 태양 배터리 백 시트용 접착제는 생산성에서 우수하고, 백 시트 필름에 대한 높은 접착성 및 장기간 내구성을 갖고, 태양 배터리 백 시트 및 태양 배터리 모듈에서 적합하게 사용될 수 있다.
1: 태양 배터리 모듈, 10: 백 시트, 11: 필름
11a: 침적된 얇은 필름, 12: 필름, 13: 접착제 층
20: 실링 재료 (EVA), 30: 태양 배터리 셀
40: 유리 플레이트, 50: 스페이서

Claims (6)

  1. 아크릴계 폴리올과 이소시아네이트 화합물의 반응으로 수득가능한 우레탄 수지를 포함하는 태양 배터리 백 시트용 접착제, 여기서
    아크릴계 폴리올은 중합성 단량체를 중합하여 수득가능하고,
    중합성 단량체는 히드록실 기를 갖는 단량체 및 기타 단량체를 포함하고,
    히드록실 기를 갖는 단량체는 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트를 포함하고,
    기타 단량체는 아크릴로니트릴 및 (메트)아크릴산 에스테르(들)을 포함함.
  2. 제 1 항에 있어서, 아크릴로니트릴의 함량이 중합성 단량체 100 중량부를 기준으로 1 ~ 40 중량부인 태양 배터리 백 시트용 접착제.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 아크릴계 폴리올의 유리 전이 온도가 20℃ 이하인 태양 배터리 백 시트용 접착제.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 아크릴계 폴리올의 히드록실 값이 0.5 ~ 45 ㎎KOH/g 인 태양 배터리 백 시트용 접착제.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 태양 배터리 백 시트용 접착제를 사용하여 수득가능한 태양 배터리 백 시트.
  6. 제 5 항에 따른 태양 배터리 백 시트를 사용하여 수득가능한 태양 배터리 모듈.
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