WO2012077559A1 - ポリエステルフィルム及びその製造方法、太陽電池用バックシート、及び太陽電池モジュール - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for producing a polyester film, a polyester film obtained thereby, a solar cell backsheet, and a solar cell module.
- the solar cell module used for this photovoltaic power generation has a structure in which (sealing agent) / solar cell element / sealing agent / back sheet are laminated in this order on glass on which sunlight is incident. .
- Solar cell modules must have high weather resistance so that they can maintain battery performance such as power generation efficiency over a long period of several decades even in harsh usage environments exposed to wind and rain and direct sunlight. It is said. In order to provide such weather resistance, weather resistance is also required for various materials such as a back sheet constituting the solar cell module and a sealing material for sealing the element.
- a resin material such as polyester is used for the back sheet constituting the solar cell module.
- the surface of the polyester film usually contains a large amount of carboxyl groups and hydroxyl groups, tends to undergo hydrolysis in an environment where moisture exists, and tends to deteriorate over time. Therefore, the polyester film used in the solar cell module placed in an environment that is constantly exposed to wind and rain such as outdoors is required to have a hydrolyzable property suppressed. Moreover, withstand voltage property is also calculated
- a solar cell back surface sealing film in which a thermal adhesive layer is laminated on a polyester film is disclosed (for example, see JP-A-2003-60218).
- Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-204538 discloses a solar system in which the content of the catalyst-derived titanium compound and phosphorus compound is within a specific range, and the concentration of the terminal carboxyl group is 40 equivalents / ton (eq / t) or less.
- a battery backside sealing polyester film is disclosed.
- thermoplastic resin films In the production of thermoplastic resin films, a method in which an unstretched film is formed from a molten thermoplastic resin material and then stretched is conventionally used.
- Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-233828 discloses a method for producing a thermoplastic resin film with few defects such as wrinkles, scratches, and lateral edges generated at the time of producing a thermoplastic resin film.
- a manufacturing method is disclosed in which a thermoplastic resin sheet is heated and stretched using a radiant heat source in which a heat insulating material is arranged around the glass transition temperature of the thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin sheet.
- hydrolysis resistance and voltage resistance are given as physical properties required for a polyester film applied to a solar cell backsheet.
- the withstand voltage can be improved by increasing the thickness of the polyester film.
- a polyester film having a large thickness has high rigidity, and when the film is stretched during film production, the force with which the film is pressed against the stretching roll becomes larger, so that the film surface is likely to be damaged. Scratches generated on the surface of the polyester film impair the smoothness of the film surface, and as a result, impair the voltage resistance.
- Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-233828 discloses a technique for suppressing wrinkles and scratches at an end portion that is generated when a thermoplastic resin film is produced. In the technique disclosed in the same document, a thick polyester film is disclosed.
- the present invention has been made in view of the above situation, and even when a polyester film having a large thickness is produced, the polyester film has excellent film surface smoothness and excellent hydrolysis resistance and voltage resistance. It aims at providing the manufacturing method of the polyester film from which is obtained.
- the present invention provides a polyester film excellent in hydrolysis resistance and voltage resistance and suitable for long-term use in harsh environments such as solar cell applications, a back sheet for solar cells and a solar cell module using the polyester film. The purpose is to provide.
- the formed unstretched polyester film was heated so that the average temperature T1 (° C.) satisfies the relationship represented by the following formula (1), and the surface temperature is higher than the center temperature by 0.3 ° C. or more and less than 15 ° C.
- a stretching step of stretching in at least one direction The manufacturing method of the polyester film which has this. Tg ⁇ 20 ° C. ⁇ T1 ⁇ Tg + 25 ° C.
- Tg represents the glass transition temperature (degreeC) of the said unstretched polyester film.
- the stretching step is performed by heating the unstretched polyester film using a preheating roll, and then stretching the unstretched polyester film with a stretching roll while heating with a near infrared heater or a far infrared heater.
- Tg ⁇ 25 ° C. ⁇ T2 ⁇ Tg + 40 ° C.
- Formula (2) [In formula (2), Tg represents the glass transition temperature (° C.) of the unstretched polyester film.
- ⁇ 3> The method for producing a polyester film according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the intrinsic viscosity of the polyester resin is in a range of 0.6 dl / g to 0.9 dl / g.
- ⁇ 4> The method for producing a polyester film according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the polyester resin has a terminal COOH amount of 5 eq / t or more and 25 eq / t or less.
- ⁇ 5> The method for producing a polyester film according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein in the stretching step, the unstretched polyester film is stretched in a transport direction.
- a solar cell backsheet comprising the polyester film according to ⁇ 6>.
- a solar cell module including the polyester film according to ⁇ 6>.
- a method for producing a polyester film which is capable of obtaining a polyester film having excellent film surface smoothness, hydrolysis resistance and voltage resistance even when producing a thick polyester film.
- a polyester film that is excellent in hydrolysis resistance and voltage resistance and suitable for long-term use in harsh environments such as solar cell applications, solar cell backsheets and solar cells using the same. Module can be provided.
- the method for producing a polyester film of the present invention (hereinafter also referred to as the production method of the present invention) is an unstretched film having a thickness of 2.5 mm or more and 5.0 mm or less by melting and extruding a polyester resin with an extruder and cooling.
- the average temperature T1 (° C.) satisfies the relationship represented by the following formula (1), and the surface temperature is less than the center temperature by 0.00.
- Tg represents the glass transition temperature (degreeC) of the said unstretched polyester film.
- the production method of the present invention has the above-described steps, so that even when a polyester film having a large thickness is produced, the polyester film is excellent in smoothness of the film surface and excellent in hydrolysis resistance and voltage resistance. Can be manufactured.
- excellent smoothness of the film surface means that the occurrence of scratches such as cracks, protrusions due to adhesion with a stretching roll, and the like are suppressed on the surface of the polyester film.
- Unstretched film formation process In an unstretched film formation process, a polyester resin is melt-extruded by an extruder and cooled to form an unstretched polyester film having a thickness of 2.5 mm to 5.0 mm.
- the melting of the polyester resin in the unstretched film forming step may be performed by, for example, using a polyester resin, which will be described later, as a raw material resin, drying it to make the residual moisture 100 ppm or less, and then melting it using an extruder.
- the melting temperature is preferably 250 ° C. or higher and 320 ° C. or lower, more preferably 260 ° C. or higher and 310 ° C. or lower, and further preferably 270 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
- the extruder may be uniaxial or multi-axial. More preferably, the inside of the extruder is replaced with nitrogen from the viewpoint that generation of terminal COOH due to thermal decomposition can be further suppressed.
- polyester resin used in the production method of the present invention The details of the polyester resin used in the production method of the present invention will be described later.
- melt The melt of polyester resin (hereinafter also referred to as “melt”) is extruded from an extrusion die onto a chill roll (cooling cast drum) through a gear pump, a filter, or the like. At this time, it may be extruded as a single layer or may be extruded as a multilayer.
- the melt extruded from the extruder has a thickness of 2.5 mm to 5.0 mm, preferably 2.8 mm to 4.5 mm, more preferably 3 mm to 4 mm.
- a thick film for example, 200 ⁇ m or more
- a sufficient voltage resistance improvement in the polyester film cannot be obtained.
- the thickness of the melt is 5.0 mm or less, generation of scratches in the stretching process is suppressed.
- the thickness is larger than 5.0 mm, the occurrence of scratches cannot be sufficiently suppressed due to the increased rigidity inside the film.
- melt thickness is 2.5 mm or more
- OH groups and COOH groups in the polyester are diffused into the polyester during extrusion and cooling, and OH groups that cause hydrolysis are generated. Exposure of the COOH group to the surface of the polyester film is suppressed.
- the shear rate during extrusion is preferably from 1 s ⁇ 1 to 300 s ⁇ 1 , more preferably from 10 s ⁇ 1 to 200 s ⁇ 1 , and even more preferably from 30 s ⁇ 1 to 150 s ⁇ 1 .
- This causes die swell (a phenomenon in which the melt expands in the thickness direction) when extruded from the die. That is, since stress acts in the thickness direction (film normal direction), molecular motion in the melt thickness direction is promoted.
- the melt comes into contact with the die lip and a die line is easily generated. Therefore, by giving a fluctuation (pulsation) of preferably 0.1% or more and 5% or less, more preferably 0.3% or more and 4% or less, and further preferably 0.5% or more and 3% or less in the extrusion amount of the melt.
- Pulsation preferably 0.1% or more and 5% or less, more preferably 0.3% or more and 4% or less, and further preferably 0.5% or more and 3% or less in the extrusion amount of the melt.
- the amount of die swell also varies according to the variation. That is, since the time for the melt (melt) to contact the extrusion die can be suppressed, a continuous die line does not occur. Within this range, it is possible to suppress an increase in the width due to thickness unevenness.
- Such an intermittent die line can be eliminated by the melt viscosity effect and is practically unlikely to be a problem. Further, such a variation of the die swell also has an effect of accelerating the movement of COOH and OH by changing the stress in the thickness direction. Such fluctuations in the amount of extrusion may cause fluctuations in the screw rotational speed of the extruder, and a gear pump may be provided between the extruder and the die to vary the rotational speed.
- the melt extruded from the extruder is cooled using a chill roll (cooling cast drum) and an auxiliary cooling device installed facing the cooling cast drum.
- a cooling rate a rate of 100 ° C./min to 800 ° C./min is preferable.
- Thick molten film (specifically, the thickness before stretching is 2.0 mm or more and the thickness after stretching is 100 ⁇ m or more by applying cold air from the opposite surface of the chill roll or bringing a cooling roll into contact with it to promote cooling.
- even a film of 255 ⁇ m or more is effectively cooled and can be rapidly cooled at the above cooling rate.
- the cooling rate can be obtained by forcibly cooling with a cooling cast drum and an auxiliary cooling device (a device that blows cooling air into the melt) installed facing the cooling cast drum.
- auxiliary cooling device auxiliary cooling devices described in JP-A-7-266406, JP-A-9-204004, JP-A-2006-281531, and the like can be used.
- an auxiliary cooling device such as a water mist blowing type, a mist blowing type, or a water tank can be used.
- the temperature of the chill roll during cooling is preferably ⁇ 10 ° C. or higher and 30 ° C. or lower, more preferably ⁇ 5 ° C. or higher and 25 ° C. or lower, and further preferably 0 ° C. or higher and 15 ° C. or lower. Furthermore, from the viewpoint of improving the adhesion between the melt and the chill roll and increasing the cooling efficiency, it is preferable to apply static electricity before the melt contacts the chill roll.
- a coolant can be passed through the cast drum and controlled to a predetermined surface temperature.
- the cooling rate on the cooling cast drum is reduced, so that spherulites are generated and uneven stretching tends to occur.
- stretching unevenness is eliminated by applying temperature unevenness in the cooling cast drum to 0.1 ° C. or more and 5 ° C. or less, more preferably 0.3 ° C. or more and 4 ° C. or less, and further preferably 0.5 ° C. or more and 3 ° C. or less.
- the temperature unevenness refers to the difference between the maximum temperature and the minimum temperature when the temperature of the cooling cast drum is measured in the drum width direction. When there is such a temperature difference, a temperature difference is generated in the melt on the cooling cast drum, and an expansion / contraction stress acts on the melt.
- the air layer is entangled to cause temperature unevenness.
- the melt contracts / extends to eliminate the air layer and promote adhesion and promote cooling.
- temperature unevenness exceeding the above range is imparted, shrinkage unevenness due to cooling temperature unevenness at the time of casting is generated, and unevenness occurs in the cast film, which is not preferable.
- Such temperature distribution on the cooling cast drum can cause temperature unevenness by providing a baffle plate inside the drum, passing a heat medium through the drum, and disturbing the flow path.
- the humidity is 5% RH to 60% RH, more preferably 10% RH to 55% RH, more preferably It is preferable to adjust to 15% RH or more and 50% RH or less.
- the surface carboxylic acid amount and the surface OH amount can be adjusted. That is, by adjusting the hydrophobicity of air as described above, the penetration of COOH groups and OH groups from the film surface can be adjusted. At this time, the surface OH amount and the surface carboxylic acid amount are increased by increasing the humidity, and the surface OH amount and the surface carboxylic acid amount are decreased by decreasing the humidity.
- the effect of the air gap particularly affects the surface COOH amount. This is because the COOH group is more polar than the OH group and is more susceptible to the air gap humidity. In such extrusion at low humidity, the adhesion to the cooling cast drum is reduced and cooling unevenness is likely to occur. However, as described above, the temperature distribution is given to the cast roll at 0.1 ° C. or more and 5 ° C. or less. Cooling unevenness can be reduced.
- the unstretched polyester film having a thickness of 2.5 mm or more and 5.0 mm or less obtained as described above is stretched in a stretching process described later.
- the unstretched polyester film obtained in the unstretched film formation step satisfies the relationship represented by the following formula (1) in the average temperature T1 (° C), and the surface temperature is higher than the center temperature. After heating to be higher than 0.3 ° C. and lower than 15 ° C., the film is stretched in at least one direction. Tg ⁇ 20 ° C. ⁇ T1 ⁇ Tg + 25 ° C.
- Tg represents the glass transition temperature (degreeC) of the said unstretched polyester film. ]
- the stretching step is preferably a step in which an unstretched polyester film is heated by a preheating roll and then stretched by a stretching roll while being heated by a near infrared heater or a far infrared heater.
- the unstretched polyester film to be stretched has an average temperature T1 (° C.) satisfying the relationship represented by the above formula (1), and its surface temperature is higher than its center temperature by 0.3 ° C. or more and less than 15 ° C. It is heated to become.
- T1 ° C.
- the unstretched polyester film to be stretched has an average temperature T1 (° C.) satisfying the relationship represented by the above formula (1), and its surface temperature is higher than its center temperature by 0.3 ° C. or more and less than 15 ° C. It is heated to become.
- the unstretched polyester film does not satisfy at least one of the relationship represented by the formula (1) and the relationship between the surface temperature and the center temperature, the film surface is caused by adhesion with a scratch, a stretching roll, or the like. Protrusions are generated and the smoothness of the film surface is impaired or the orientation is lowered, and the stretched polyester film cannot exhibit hydrolysis resistance and voltage resistance.
- the average temperature T1 (° C.) of the unstretched polyester film is an average value of the surface temperature and the center temperature of the heated unstretched polyester film.
- the details of the temperature-related measurement method according to the present invention are as follows.
- the surface temperature of the film is measured by attaching a thermocouple to two surfaces of the film to be measured.
- the center temperature of the film is measured by embedding a thermocouple in the center in the film thickness direction of the film to be measured.
- the measurement range is set so that the measurement start point is 3 m before the stretching start point (length in the film transport direction) and extends from the measurement starting point to the stretching start point for both the surface temperature and the center temperature of the film.
- the “stretch start point” means a point where the conveyed unstretched polyester film comes into contact with the stretching roll.
- the measurement is performed by measuring both the surface temperature and the center temperature of the film every time 100 msec elapses from the measurement start point and the measurement start.
- the average temperature T1 (° C.) is calculated by calculating an average value of the measured surface temperature and center temperature for each measurement point and arithmetically averaging them.
- the difference between the surface temperature and the center temperature of the film is calculated by calculating a value obtained by subtracting the center temperature from the measured surface temperature for each measurement point, and averaging these values.
- the aspect which adjusts the temperature of a preheating roll the aspect which adjusts the temperature of a preheating roll and the temperature around a preheating roll, the aspect which adjusts the distance between rolls, and a film conveyance speed are mentioned.
- the average temperature T1 (° C.) of the unstretched polyester film more preferably satisfies the relationship of the following formula (1-2).
- Tg ⁇ 10 ° C. ⁇ T1 ⁇ Tg + 20 ° C.
- Formula (1-2) [In formula (2), Tg represents the glass transition temperature (° C.) of the unstretched polyester film. ]
- the relationship between the surface temperature of the unstretched polyester film heated by the preheating roll and the center temperature is more preferably 1 to 10 ° C. higher than the center temperature.
- the surface temperature of the preheating roll used for heating the unstretched polyester film and the ambient atmosphere temperature are both temperatures T2 (° C.) satisfying the relationship represented by the following formula (2).
- Tg ⁇ 25 ° C. ⁇ T2 ⁇ Tg + 40 ° C.
- Formula (2) [In formula (2), Tg represents the glass transition temperature (° C.) of the unstretched polyester film. ]
- the surface temperature in all the preheating rolls and the ambient atmosphere temperature of these preheating rolls satisfy the relationship represented by the above formula (2).
- the surface temperature of the preheating roll and the ambient atmosphere temperature are the temperature T2 (° C.) satisfying the relationship represented by the above formula (2), the generation of scratches during stretching can be more effectively suppressed.
- the surface temperature of the preheating roll can be measured with a radiation thermometer (manufactured by Chino Co., Ltd., model number: RT60).
- the ambient temperature of the preheating roll is a measurement value obtained by measuring a temperature (° C.) at a position in the surrounding space on the surface of the preheating roll and not affected by heat radiation from the preheating roll with a thermocouple.
- the unstretched polyester film heated by the preheating roll is stretched in at least one direction by the stretching roll.
- the stretching method may be uniaxial stretching or biaxial stretching.
- One of the preferred embodiments of the stretching method in the present invention is that while the atmospheric temperature of the preheating roll is controlled, the unstretched polyester film is preheated with the preheating roll, and the heating is started with the near infrared heater.
- This is a stretching method in which longitudinal uniaxial stretching in the transport direction is performed by a stretching roll adjusted to a speed ratio of the above, followed by lateral stretching with a tenter.
- biaxial stretching may be performed.
- a longitudinal stretching of the polyester sheet in the longitudinal direction of the polyester sheet is performed with a stretching stress of 5 MPa to 15 MPa and a stretching ratio of 2.5 times to 4.5 times.
- Transverse stretching may be performed in the direction with a stretching ratio of 2.5 to 5 times.
- the polyester sheet is led to a group of rolls heated to a temperature of 70 ° C. or more and 120 ° C. or less, and the stretching stress is 5 MPa or more and 15 MPa or less in the longitudinal direction (longitudinal direction, that is, the film traveling direction), and
- the longitudinal stretching is performed at a stretching ratio of 2.5 to 4.5 times, more preferably at a stretching stress of 8 to 14 MPa and a stretching ratio of 3.0 to 4.0 times. It is preferable to cool with the roll group of the temperature of 20 to 50 degreeC after longitudinal stretching.
- the stretching stress is 8 MPa or more and 20 MPa in the direction perpendicular to the longitudinal direction, that is, in the width direction. It is preferable that the transverse stretching is performed at a stretching ratio of 3.4 times or more and 4.5 times or less, a stretching stress of 10 MPa or more and 18 MPa or less, and a stretching ratio of 3.6 times or more and 5 times or less. More preferably, transverse stretching is performed.
- the stretching area ratio (longitudinal stretching ratio ⁇ lateral stretching ratio) by biaxial stretching is preferably 9 to 20 times.
- the area magnification is 9 to 20 times
- the thickness after stretching is 250 to 500 ⁇ m
- the degree of plane orientation is high
- the crystallinity is 30 to 40%
- the equilibrium moisture content is 0.
- a biaxially oriented polyester film having a content of 1% by mass or more and 0.25% by mass or less is obtained.
- the simultaneous biaxial stretching method in addition to the sequential biaxial stretching method in which the longitudinal direction and the width direction are separated separately, the simultaneous biaxial stretching method in which the longitudinal direction and the width direction are simultaneously stretched. Either may be sufficient.
- the film after biaxial stretching is preferably subjected to heat setting treatment at a tension of 1 kg / m to 10 kg / m and 170 ° C. to 230 ° C.
- the heat setting treatment under such conditions, the flatness and dimensional stability are improved, and the difference in moisture content measured at an arbitrary 10 cm interval is set to 0.01 mass% or more and 0.06 mass% or less. be able to.
- a heat setting treatment is performed for 1 second to 30 seconds at a temperature not lower than the glass transition temperature (Tg) and lower than the melting point (Tm) of the unstretched polyester film, and after uniform cooling, it is cooled to room temperature.
- Tg glass transition temperature
- Tm melting point
- the heat treatment temperature is preferably high.
- the heat setting temperature (Ts) of the polyester film of the present invention is preferably 40 ° C.
- the heat setting temperature (Ts) is 50 ° C. ⁇ (Tm ⁇ Ts) ⁇ 80 ° C., more preferably 55 ° C. ⁇ (Tm ⁇ Ts) ⁇ 75 ° C.
- the obtained polyester film can be used as a back sheet constituting a solar cell module.
- the atmospheric temperature may rise to about 100 ° C., so that the heat fixing treatment temperature (Ts) is 160. It is preferably not lower than T ° C and not higher than Tm-40 ° C (where Tm-40 ° C> 160 ° C). More preferably, it is 170 ° C. or higher and Tm ⁇ 50 ° C. (where Tm ⁇ 50 ° C.> 170 ° C.), and more preferably Ts is 180 ° C. or higher and Tm ⁇ 55 ° C. (where Tm ⁇ 55 ° C.> 180 ° C.).
- the heat setting treatment temperature is preferably set in two or more regions, and the heat setting is performed while the temperature difference is sequentially lowered within a range of 1 to 100 ° C.
- a relaxation treatment of 1 to 12% may be performed in the width direction or the longitudinal direction.
- the heat-set polyester film is usually cooled to Tg or less, and the clip gripping portions at both ends of the polyester film are cut and wound into a roll.
- the cooling is preferably performed by gradually cooling from the final heat setting temperature to room temperature at a cooling rate of 1 ° C. to 100 ° C. per second.
- the means for cooling and relaxation treatment is not particularly limited and can be performed by a conventionally known means. However, it is preferable to perform these treatments while sequentially cooling in a plurality of temperature regions in view of improving the dimensional stability of the polyester film. .
- stretching used for known stretched films such as multi-stage longitudinal stretching, re-longitudinal stretching, re-longitudinal and transverse stretching, and transverse / longitudinal stretching may be performed. The order of longitudinal stretching and lateral stretching may be reversed.
- the polyester resin used in the production method of the present invention is a polycondensation product obtained by subjecting an esterification reaction product obtained by reacting (A) a dicarboxylic acid component and (B) a diol component by an esterification reaction to a polycondensation reaction. It can synthesize
- a polyester resin you may use a commercial item.
- dicarboxylic acid component (A) used as a raw material for the polyester resin examples include malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, suberic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, dimer acid, eicosandioic acid, pimelic acid, Aliphatic dicarboxylic acids such as azelaic acid, methylmalonic acid and ethylmalonic acid, adamantane dicarboxylic acid, norbornene dicarboxylic acid, isosorbide, cyclohexanedicarboxylic acid, decalin dicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalate Acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,5-naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,8-naphthalenedicarboxylic acid, 4,4′-diphen
- diol component examples include aliphatic diols such as ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,2-butanediol, and 1,3-butanediol. , Cycloaliphatic diols such as cyclohexanedimethanol, spiroglycol, isosorbide, bisphenol A, 1,3-benzenedimethanol, 1,4-benzendimethanol, 9,9'-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene And diol compounds such as aromatic diols.
- aliphatic diols such as ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,2-butanediol, and 1,3-butanediol.
- Cycloaliphatic diols such as cyclohexanedimethanol,
- the dicarboxylic acid component contains an aromatic dicarboxylic acid as a main component.
- the “main component” means that the proportion of aromatic dicarboxylic acid in the dicarboxylic acid component is 80% by mass or more.
- a dicarboxylic acid component other than the aromatic dicarboxylic acid may be included. Examples of such a dicarboxylic acid component include ester derivatives such as aromatic dicarboxylic acids.
- the (B) diol component at least one kind of aliphatic diol is preferably used.
- the aliphatic diol can contain ethylene glycol, and preferably contains ethylene glycol as a main component.
- the main component means that the proportion of ethylene glycol in the diol component is 80% by mass or more.
- the amount of the aliphatic diol (for example, ethylene glycol) used is in the range of 1.015 to 1.50 mol with respect to 1 mol of the aromatic dicarboxylic acid (for example, terephthalic acid) and, if necessary, its ester derivative. Is preferred.
- the amount used is more preferably in the range of 1.02 to 1.30 mol, and still more preferably in the range of 1.025 to 1.10 mol.
- the esterification reaction proceeds favorably, and if it is in the range of 1.50 mol or less, for example, by-production of diethylene glycol due to dimerization of ethylene glycol is suppressed, Many characteristics such as melting point, glass transition temperature, crystallinity, heat resistance, hydrolysis resistance, and weather resistance can be kept good.
- reaction catalysts For the esterification reaction, conventionally known reaction catalysts can be used.
- the reaction catalyst include alkali metal compounds, alkaline earth metal compounds, zinc compounds, lead compounds, manganese compounds, cobalt compounds, aluminum compounds, antimony compounds, titanium compounds, and phosphorus compounds.
- an antimony compound, a germanium compound, or a titanium compound as a polymerization catalyst at an arbitrary stage before the polyester production method is completed.
- a germanium compound is taken as an example, it is preferable to add the germanium compound powder as it is.
- an aromatic dicarboxylic acid and an aliphatic diol are polymerized in the presence of a catalyst containing a titanium compound.
- an organic chelate titanium complex having an organic acid as a ligand is used as a catalyst titanium compound, and at least an organic chelate titanium complex, a magnesium compound, and an aromatic ring as a substituent are used in the process. It is preferable to provide a process of adding a pentavalent phosphate ester not included in this order.
- an aromatic dicarboxylic acid and an aliphatic diol are mixed with a catalyst containing an organic chelate titanium complex, which is a titanium compound, prior to addition of a magnesium compound and a phosphorus compound.
- Titanium compounds such as organic chelate titanium complexes have high catalytic activity for esterification reactions, so that esterification reactions can be performed satisfactorily.
- the titanium compound may be added to the mixture of the dicarboxylic acid component and the diol component, or after mixing the dicarboxylic acid component (or diol component) and the titanium compound, the diol component (or dicarboxylic acid component) is mixed. May be. Further, the dicarboxylic acid component, the diol component, and the titanium compound may be mixed at the same time.
- the mixing is not particularly limited, and can be performed by a conventionally known method.
- polyesters are polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene-2,6-naphthalate (PEN), and still more preferable is PET.
- PET is polymerized using one or more selected from a germanium (Ge) -based catalyst, an antimony (Sb) -based catalyst, an aluminum (Al) -based catalyst, and a titanium (Ti) -based catalyst.
- Ge germanium
- Sb antimony
- Al aluminum
- Ti titanium
- Ti-based catalyst has high reaction activity and can lower the polymerization temperature. Therefore, in particular, it is possible to suppress the thermal decomposition of PET and the generation of COOH during the polymerization reaction, which is suitable for adjusting the amount of terminal COOH to a predetermined range in the polyester film obtained by the present invention. is there.
- Ti-based catalyst examples include oxides, hydroxides, alkoxides, carboxylates, carbonates, oxalates, organic chelate titanium complexes, and halides.
- the Ti-based catalyst may be used in combination of two or more titanium compounds as long as the effects of the present invention are not impaired.
- Ti-based catalysts include tetra-n-propyl titanate, tetra-i-propyl titanate, tetra-n-butyl titanate, tetra-n-butyl titanate tetramer, tetra-t-butyl titanate, tetracyclohexyl titanate, tetraphenyl Titanium alkoxide such as titanate and tetrabenzyl titanate, titanium oxide obtained by hydrolysis of titanium alkoxide, titanium-silicon or zirconium composite oxide obtained by hydrolysis of a mixture of titanium alkoxide and silicon alkoxide or zirconium alkoxide, titanium acetate , Titanium oxalate, potassium potassium oxalate, sodium oxalate, potassium titanate, sodium titanate, titanium titanate-aluminum hydroxide mixture, titanium chloride, titanium chloride-aluminum chloride Miniumu mixture, titanium acetylacetonate, an organic
- Ti catalyst-based PET obtained by polymerization using a Ti-based catalyst
- JP 2005-340616 A JP 2005-239940 A
- JP 2004-319444 A Patent 3436268
- the polymerization methods described in Japanese Patent No. 3978666, Japanese Patent No. 3780137, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-204538 and the like can be used.
- the polyester film of the present invention contains 1 ppm to 30 ppm of titanium.
- the amount of the Ti compound is 1 ppm or more, preferable IV is obtained, and when it is 30 ppm or less, the terminal COOH can be adjusted so as to satisfy the above range.
- Examples of the synthesis of a Ti polyester polymerized using such a Ti compound include, for example, Japanese Patent Publication No. 8-30119, Japanese Patent No. 2543624, Japanese Patent No. 3335683, Japanese Patent No. 3717380, Japanese Patent No. 3897756, Japanese Patent No. 396226, The methods described in Japanese Patent No. 3997866, Japanese Patent No. 3996871, Japanese Patent No. 40000867, Japanese Patent No. 4053837, Japanese Patent No. 4127119, Japanese Patent No. 4134710, Japanese Patent No. 4159154, Japanese Patent No. 4269704, and Japanese Patent No. 431538 can be applied.
- Tianium compound As the titanium compound as the catalyst component, at least one kind of organic chelate titanium complex having an organic acid as a ligand is used.
- the organic acid include citric acid, lactic acid, trimellitic acid, malic acid and the like. Among them, an organic chelate complex having citric acid or citrate as a ligand is preferable.
- the titanium catalyst also has a catalytic effect on the esterification reaction. By adding it at the esterification stage, the oligomer acid value at the end of the esterification reaction is lowered, and the subsequent polycondensation reaction is performed more efficiently.
- the complex with citric acid as a ligand is more resistant to hydrolysis than titanium alkoxide, etc., and does not hydrolyze in the esterification reaction process, and maintains the original activity while maintaining the original activity. It is estimated to function effectively as In general, it is known that as the amount of terminal COOH increases, the hydrolysis resistance deteriorates. By reducing the amount of terminal carboxyl groups, the hydrolysis resistance is expected to be improved.
- citric acid chelate titanium complex examples are easily available as commercial products such as VERTEC® AC-420 manufactured by Johnson Matthey.
- the aromatic dicarboxylic acid and the aliphatic diol can be introduced by preparing a slurry containing them and continuously supplying it to the esterification reaction step.
- a titanium compound is used as a catalyst, and the amount of Ti added is 1 ppm or more and 30 ppm or less, more preferably 3 ppm or more and 20 ppm or less, more preferably 5 ppm or more and 15 ppm or less in terms of element. Is preferred. If the amount of titanium added is 1 ppm or more, it is advantageous in that the polymerization rate is increased, and if it is 30 ppm or less, it is advantageous in that a good color tone is obtained.
- examples of the titanium compound generally include oxides, hydroxides, alkoxides, carboxylates, carbonates, oxalates, and halides.
- Other titanium compounds may be used in combination with the organic chelate titanium complex as long as the effects of the present invention are not impaired.
- titanium compounds examples include tetra-n-propyl titanate, tetra-i-propyl titanate, tetra-n-butyl titanate, tetra-n-butyl titanate tetramer, tetra-t-butyl titanate, tetracyclohexyl titanate, Titanium alkoxide such as tetraphenyl titanate and tetrabenzyl titanate, titanium oxide obtained by hydrolysis of titanium alkoxide, titanium-silicon or zirconium composite oxide obtained by hydrolysis of a mixture of titanium alkoxide and silicon alkoxide or zirconium alkoxide, Titanium acetate, titanium oxalate, potassium potassium oxalate, sodium titanium oxalate, potassium titanate, sodium titanate, titanium titanate-aluminum hydroxide mixture, titanium chloride, titanium chloride Down - aluminum chloride mixture, and titanium acetylacetonate.
- Titanium alkoxide such
- Examples of the synthesis of Ti-based polyesters using such a titanium compound include, for example, Japanese Patent Publication No. 8-30119, Japanese Patent No. 2543624, Japanese Patent No. 3335683, Japanese Patent No. 3717380, Japanese Patent No. 3897756, Japanese Patent No. 396226, No. 3978666,
- the methods described in Japanese Patent No. 3,996,871, Patent No. 40000867, Japanese Patent No. 4053837, Japanese Patent No. 4127119, Japanese Patent No. 4134710, Japanese Patent No. 4159154, Japanese Patent No. 4269704, Japanese Patent No. 431538, and the like can be applied.
- an aromatic dicarboxylic acid and an aliphatic diol are polymerized in the presence of a catalyst containing a titanium compound, and at least one of the titanium compounds is an organic chelate titanium complex having an organic acid as a ligand.
- An esterification reaction step including at least a step of adding an organic chelate titanium complex, a magnesium compound, and a pentavalent phosphate ester having no aromatic ring as a substituent in this order, and an ester formed in the esterification reaction step
- a polycondensation step in which a polycondensation product is produced by a polycondensation reaction of the polymerization reaction product, and is preferably produced by a method for producing a polyester resin.
- This polyester resin can be used for applications requiring high transparency (for example, optical film, industrial squirrel, etc.), and it is not necessary to use an expensive germanium-based catalyst, so that the cost can be greatly reduced.
- the occurrence of failures and quality defects in the film forming process can be reduced, and the cost can be reduced by improving the yield.
- esterification reaction a process of adding an organic chelate titanium complex which is a titanium compound and a magnesium compound and a pentavalent phosphorus compound as additives in this order is provided. At this time, the esterification reaction proceeds in the presence of the organic chelate titanium complex, and thereafter, the addition of the magnesium compound is started before the addition of the phosphorus compound.
- pentavalent phosphorus compound it is preferable to use at least one pentavalent phosphate having no aromatic ring as a substituent.
- pentavalent phosphate ester in the present invention include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tri-n-butyl phosphate, trioctyl phosphate, tris phosphate (triethylene glycol), methyl acid phosphate, and phosphoric acid. Examples include ethyl acid, isopropyl acid phosphate, butyl acid phosphate, monobutyl phosphate, dibutyl phosphate, dioctyl phosphate, and triethylene glycol acid phosphate.
- trimethyl phosphate and triethyl phosphate are particularly preferable.
- the pentavalent phosphate ester when a chelate titanium complex coordinated with citric acid or a salt thereof is used as a catalyst as the titanium compound, the pentavalent phosphate ester has better polymerization activity and color tone than the trivalent phosphate ester, Furthermore, in the case of adding a pentavalent phosphate having 2 or less carbon atoms, the balance of polymerization activity, color tone, and heat resistance can be particularly improved.
- the amount of phosphorus compound added is preferably such that the P element conversion value is in the range of 50 ppm to 90 ppm.
- the amount of the phosphorus compound is more preferably 60 ppm to 80 ppm, and still more preferably 65 ppm to 75 ppm.
- magnesium compound improves electrostatic applicability. In this case, although it is easy to color, in this invention, coloring is suppressed and the outstanding color tone and heat resistance are obtained.
- the magnesium compound include magnesium salts such as magnesium oxide, magnesium hydroxide, magnesium alkoxide, magnesium acetate, and magnesium carbonate. Among these, magnesium acetate is most preferable from the viewpoint of solubility in ethylene glycol.
- the Mg element conversion value is preferably 50 ppm or more, and more preferably 50 ppm or more and 100 ppm or less.
- the addition amount of the magnesium compound is preferably an amount that is in the range of 60 ppm to 90 ppm, more preferably 70 ppm to 80 ppm in terms of imparting electrostatic applicability.
- the titanium compound as the catalyst component and the magnesium compound and the phosphorus compound as the additive are set so that the value Z calculated from the following formula (i) satisfies the following relational expression (ii): Particularly preferred is the case of adding and melt polymerizing.
- the P content is the amount of phosphorus derived from the entire phosphorus compound including the pentavalent phosphate ester having no aromatic ring
- the Ti content is the amount of titanium derived from the entire Ti compound including the organic chelate titanium complex. It is.
- (I) Z 5 ⁇ (P content [ppm] / P atomic weight) ⁇ 2 ⁇ (Mg content [ppm] / Mg atomic weight) ⁇ 4 ⁇ (Ti content [ppm] / Ti atomic weight) (Ii) + 0 ⁇ Z ⁇ + 5.0
- the formula (i) expresses the amount of phosphorus that can act on titanium by excluding the phosphorus content that acts on magnesium from the total amount of phosphorus that can be reacted.
- a chelate titanium complex having 1 ppm or more and 30 ppm or less of citric acid or citrate as a ligand to the aromatic dicarboxylic acid and the aliphatic diol
- a magnesium salt of weak acid of 60 ppm to 90 ppm (more preferably 70 ppm to 80 ppm) is added, and after the addition, 60 ppm to 80 ppm (more preferably 65 ppm to 75 ppm).
- 60 ppm to 80 ppm more preferably 65 ppm to 75 ppm.
- a pentavalent phosphate having no aromatic ring as a substituent is added.
- the esterification reaction may be carried out using a multistage apparatus in which at least two reactors are connected in series under conditions where ethylene glycol is refluxed while removing water or alcohol produced by the reaction from the system. it can.
- the esterification reaction may be performed in one stage or may be performed in multiple stages.
- the esterification reaction temperature is preferably 230 to 260 ° C, more preferably 240 to 250 ° C.
- the temperature of the esterification reaction in the first reaction tank is preferably 230 to 260 ° C, more preferably 240 to 250 ° C, and the pressure is 1.0 to 5.0 kg / cm 2 is preferable, and 2.0 to 3.0 kg / cm 2 is more preferable.
- the temperature of the esterification reaction in the second reaction tank is preferably 230 to 260 ° C., more preferably 245 to 255 ° C., and the pressure is 0.5 to 5.0 kg / cm 2 , more preferably 1.0 to 3. 0 kg / cm 2 . Furthermore, when carrying out by dividing into three or more stages, it is preferable to set the conditions for the esterification reaction in the intermediate stage to the conditions between the first reaction tank and the final reaction tank.
- a polycondensation product is produced by subjecting an esterification reaction product produced by the esterification reaction to a polycondensation reaction.
- the polycondensation reaction may be performed in one stage or may be performed in multiple stages.
- the esterification reaction product such as an oligomer generated by the esterification reaction is subsequently subjected to a polycondensation reaction.
- This polycondensation reaction can be suitably performed by supplying it to a multistage polycondensation reaction tank.
- the polycondensation reaction conditions in a three-stage reaction tank are as follows: the first reaction tank has a reaction temperature of 255 to 280 ° C., more preferably 265 to 275 ° C., and a pressure of 100 to 10 torr (13.3). ⁇ 10 ⁇ 3 to 1.3 ⁇ 10 ⁇ 3 MPa), more preferably 50 to 20 torr (6.67 ⁇ 10 ⁇ 3 to 2.67 ⁇ 10 ⁇ 3 MPa). The temperature is 265 to 285 ° C., more preferably 270 to 280 ° C., and the pressure is 20 to 1 torr (2.67 ⁇ 10 ⁇ 3 to 1.33 ⁇ 10 ⁇ 4 MPa), more preferably 10 to 3 torr (1.
- the third reaction vessel in the final reaction vessel has a reaction temperature of 270 to 290 ° C., more preferably 275 to 285 ° C., and a pressure of 10-0.1tor (1.33 ⁇ 10 -3 ⁇ 1.33 ⁇ 10 -5 MPa), aspect is preferably more preferably 5 ⁇ 0.5torr (6.67 ⁇ 10 -4 ⁇ 6.67 ⁇ 10 -5 MPa) .
- the polycondensate obtained in the polycondensation may be in the form of small pieces such as pellets.
- the polyester resin satisfies + 0 ⁇ Z ⁇ + 5.0, the balance of the three elements of Ti, P, and Mg is appropriately adjusted. It is excellent in heat resistance (reduction of yellow coloring under high temperature) and can maintain high electrostatic applicability. Moreover, in this invention, it has high transparency, without using color tone adjusting materials, such as a cobalt compound and a pigment
- the formula (i) is a quantitative expression of the balance between the phosphorus compound, the magnesium compound, and the phosphorus compound, and the phosphorus content acting on the magnesium from the total amount of phosphorus that can be reacted. This represents the amount of phosphorus that can act on titanium. If the value Z is less than +0, that is, if the amount of phosphorus acting on titanium is too small, the catalytic activity (polymerization reactivity) of titanium will increase, but the heat resistance will decrease, and the resulting polyester resin will have a yellowish color and polymerize. For example, it is colored at the time of film formation (melting) later, and the color tone is lowered.
- the formula (ii) preferably satisfies 1.0 ⁇ Z ⁇ 4.0, and more preferably satisfies 1.5 ⁇ Z ⁇ 3.0.
- Measurement of each element of Ti, Mg, and P is obtained by quantifying each element in PET using high resolution high frequency inductively coupled plasma-mass spectrometry (HR-ICP-MS; AttoM manufactured by SII Nanotechnology). It can carry out by calculating content [ppm] from the obtained result.
- HR-ICP-MS high resolution high frequency inductively coupled plasma-mass spectrometry
- generated polyester resin satisfy
- the polyester resin obtained by polycondensation is pelletized and the b value of the pellet is 4.0 or less, yellowness is small and the transparency is excellent.
- the b value is 3.0 or less, the color tone is comparable to that of a polyester resin polymerized with a Ge catalyst.
- the b value is an index representing color and is a value measured using ND-101D (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.).
- the polyester resin preferably satisfies the relationship represented by the following relational expression (iv).
- Color tone change rate [ ⁇ b / min] ⁇ 0.15 (iv)
- the color change rate [ ⁇ b / min] is 0.15 or less, so that yellow coloring when exposed to heating is low. Can be suppressed.
- the color tone change rate is preferably as the value is small, and is particularly preferably 0.10 or less.
- the color tone change rate is an index representing a color change due to heat, and is a value obtained by the following method. That is, The polyester resin pellets are put into a hopper of an injection molding machine (for example, EC100NII manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.) and melted and held in a cylinder (300 ° C.). The plate b value at this time is measured by ND-101D (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). The rate of change [ ⁇ b / min] is calculated based on the change in the b value.
- an injection molding machine for example, EC100NII manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.
- ND-101D manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.
- the rate of change [ ⁇ b / min] is calculated based on the change in the b value.
- the polyester resin obtained as described above contains additives such as light stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, flame retardants, lubricants (fine particles), nucleating agents (crystallization agents), crystallization inhibitors and the like. Can further be contained.
- the polyester resin used in the production method of the present invention may further undergo solid phase polymerization.
- the solid-phase polymerization can be suitably performed using a polyester resin obtained by the above-described synthesis method or a commercially available polyester resin in the form of a small piece such as a pellet.
- the solid phase polymerization is performed at 150 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, more preferably 170 ° C. or higher and 240 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or higher and 230 ° C. or lower for 1 hour or longer and 50 hours or shorter, more preferably 5 hours or longer and 40 hours or shorter, It is preferable to carry out under conditions of 10 hours or more and 30 hours or less.
- the solid phase polymerization is preferably performed in a vacuum or a nitrogen stream.
- the moisture content, crystallinity, terminal carboxyl group concentration (AV: Acid value), and intrinsic viscosity (IV: Interisic value) can be controlled within the preferred ranges of the present invention. .
- Solid-phase polymerization may be a continuous method (a method in which a tower is filled with a resin, which is slowly heated for a predetermined time while being heated, and then sent out sequentially), or a batch method (a resin is charged into a container). , A method of heating for a predetermined time).
- the temperature of the solid phase polymerization is preferably 170 ° C. or higher and 240 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or higher and 230 ° C. or lower, and further preferably 190 ° C. or higher and 220 ° C. or lower.
- the amount of terminal COOH (AV) is preferably reduced.
- the solid phase polymerization time is preferably 5 hours to 100 hours, more preferably 10 hours to 75 hours, and still more preferably 15 hours to 50 hours. When the time is within the above range, it is preferable in that the amount of terminal COOH (AV) and intrinsic viscosity (IV) can be easily controlled within the preferable ranges in the present invention.
- the solid phase polymerization is preferably performed in a vacuum or in a nitrogen atmosphere.
- the polyester resin used in the production method of the present invention preferably has an intrinsic viscosity (IV) of 0.6 dl / g or more and 0.9 dl / g or less, and more preferably 0.75 dl / g or more and 0.88 dl / g. It is as follows.
- the polyester resin used in the production method of the present invention preferably has a terminal COOH amount (AV) of 5 eq / t or more and 25 eq / t or less, and an intrinsic viscosity (IV) of 0.6 dl / g or more and 0.9 dl / g. Or less, and more preferably 0.75 dl / g or more and 0.88 dl / g or less.
- the amount of terminal COOH is H.264. A. Pohl, Anal. Chem. 26 (1954) p. 2 is a value measured by a titration method according to the method described in 2145.
- the polyester film of the present invention is a polyester film obtained by the production method of the present invention described above, and the thickness is preferably 100 ⁇ m or more and 350 ⁇ m or less, more preferably 240 ⁇ m or more and 350 ⁇ m or less, and further preferably 250 ⁇ m or more and 340 ⁇ m or less. It is.
- the thickness of the polyester film in this specification is the average thickness of the film measured using the contact-type film thickness meter (Yamabun). Specifically, with a contact-type film thickness meter, 50 points were sampled at equal intervals over the length of 0.5 m in the length direction of the polyester film, and were equally spaced over the entire width of the film in the width direction (divided into 50 equal parts in the width direction). 50 points are sampled at point), and the thicknesses of these 100 points are measured. The average value of the obtained 100 points of thickness is calculated
- the polyester film of the present invention is a polyester film excellent in hydrolysis resistance and voltage resistance.
- the hydrolysis resistance of the polyester film of the present invention can be evaluated by the breaking elongation retention time.
- the breaking elongation retention time is determined from a decrease in breaking elongation when hydrolysis is accelerated by forcibly heat-treating (thermo-treatment).
- the polyester film of the present invention preferably has a breaking elongation retention time of 70 hours to 150 hours [hr].
- the breaking elongation holding time is 70 hours or longer, the progress of hydrolysis is suppressed as described above, and peeling and poor adhesion can be prevented.
- the elongation at break is 150 hours or less, the film moisture content is reduced, so that the crystal structure is prevented from developing excessively, and the elastic modulus and tensile stress are kept to such an extent that peeling does not occur. Can do.
- the preferred breaking elongation retention time is 80 hours to 145 hours, and more preferably 80 to 140 hours.
- the breaking elongation retention time is such that the breaking elongation retention after the wet heat treatment (thermo treatment) at 85 ° C. and 85% RH can be maintained within a range of 50% or more of the breaking elongation before the wet heat treatment. Degree half time [hr].
- the breaking elongation of each thermo-treated sample is determined. Measure and divide the obtained measured value by the breaking elongation before the thermo treatment to obtain the breaking elongation retention at each thermo treatment time. Then, the abscissa represents the thermo time, and the ordinate represents the breaking elongation retention, and the results are connected to determine the processing time [hr] until the breaking elongation retention reaches 50%.
- the breaking elongation is determined by setting the polyester film sample in a tensile tester and pulling the polyester film at a rate of 20 mm / min in an environment of 25 ° C. and 60% RH. At each point divided into 10 (Transverse Direction), repeat the measurement 5 times while shifting the position in the MD direction (vertical direction; Machine20Direction) at 20cm intervals, measure a total of 50 points, and average the obtained values This is the value obtained by The difference between the maximum value and the minimum value of the 50-point breaking elongation retention time (absolute value) obtained above is divided by the average value of the 50-point breaking elongation retention time, and expressed as a percentage. Degree retention time distribution [%] can be obtained.
- the withstand voltage of the polyester film of the present invention can be evaluated by obtaining a partial discharge voltage using a partial discharge tester KPD2050 (manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd.).
- the solar cell backsheet of the present invention comprises a polyester film (polyester film of the present invention) obtained by the production method of the present invention, and is easy to adhere to an adherend. At least one functional layer such as a layer, an ultraviolet absorbing layer, or a light-reflecting white layer can be provided. Since the solar cell backsheet of the present invention includes the polyester film of the present invention, it exhibits stable durability performance during long-term use.
- the back sheet for solar cells of the present invention may be coated with the following functional layer on, for example, a polyester film obtained by the production method of the present invention.
- a known coating technique such as a roll coating method, a knife edge coating method, a gravure coating method, or a curtain coating method can be used.
- surface treatment flame treatment, corona treatment, plasma treatment, ultraviolet treatment, etc.
- the solar cell backsheet has an easy-adhesive layer on the side facing the sealing material of the battery-side substrate in which the solar cell element is sealed with a sealing agent when constituting a solar cell module.
- Easy adhesion showing adhesion to an adherend containing an encapsulant (especially ethylene-vinyl acetate copolymer) (for example, the surface of the encapsulant on the battery side substrate in which the solar cell element is encapsulated with the encapsulant).
- the easily adhesive layer has an adhesive force of 10 N / cm or more, preferably 20 N / cm or more, particularly with EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer) used as a sealing material.
- EVA ethylene-vinyl acetate copolymer
- the easy-adhesive layer needs to prevent the backsheet from peeling off during use of the solar cell module, and therefore, the easy-adhesive layer desirably has high moisture and heat resistance.
- Binder The easy-adhesion layer can contain at least one binder.
- the binder for example, polyester, polyurethane, acrylic resin, polyolefin, or the like can be used. Among these, acrylic resins and polyolefins are preferable from the viewpoint of durability.
- acrylic resin a composite resin of acrylic and silicone is also preferable. The following can be mentioned as an example of a preferable binder.
- the polyolefin include Chemipearl S-120 and S-75N (both manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.).
- the acrylic resin include Julimer ET-410 and SEK-301 (both manufactured by Nippon Pure Chemical Industries, Ltd.).
- Examples of the composite resin of acrylic and silicone include Ceranate WSA 1060 and WSA 1070 (both manufactured by DIC Corporation), and H7620, H7630, and H7650 (both manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation).
- the amount of the binder is preferably in the range of 0.05 to 5 g / m 2 and particularly preferably in the range of 0.08 to 3 g / m 2 .
- the binder amount is more good adhesion is obtained by at 0.05 g / m 2 or more, a better surface is obtained by at 5 g / m 2 or less.
- the easy-adhesion layer can contain at least one kind of fine particles.
- the easy-adhesion layer preferably contains 5% by mass or more of fine particles with respect to the mass of the entire layer.
- inorganic fine particles such as silica, calcium carbonate, magnesium oxide, magnesium carbonate, tin oxide and the like are preferably exemplified.
- fine particles of tin oxide and silica are preferable in that the decrease in adhesiveness when exposed to a humid heat atmosphere is small.
- the particle size of the fine particles is preferably about 10 to 700 nm, more preferably about 20 to 300 nm. By using fine particles having a particle size in the above range, good easy adhesion can be obtained.
- the addition amount of the fine particles in the easy-adhesive layer is preferably 5 to 400% by mass, more preferably 50 to 300% by mass, based on the binder in the easy-adhesive layer.
- the addition amount of the fine particles is 5% by mass or more, the adhesiveness when exposed to a moist heat atmosphere is excellent, and when it is 1000% by mass or less, the surface state of the easy-adhesive layer is better.
- the easy-adhesion layer can contain at least one crosslinking agent.
- the crosslinking agent include epoxy-based, isocyanate-based, melamine-based, carbodiimide-based, and oxazoline-based crosslinking agents.
- an oxazoline-based cross-linking agent is particularly preferable from the viewpoint of securing adhesiveness after aging with wet heat.
- Specific examples of the oxazoline-based crosslinking agent include 2-vinyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4-methyl-2-oxazoline, 2-vinyl-5-methyl-2-oxazoline, 2-isopropenyl-2-oxazoline.
- (co) polymers of these compounds can also be preferably used.
- a compound having an oxazoline group Epocros K2010E, K2020E, K2030E, WS500, WS700 (all manufactured by Nippon Shokubai Chemical Co., Ltd.) and the like can be used.
- a preferable addition amount of the crosslinking agent in the easy-adhesion layer is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 20 to 40% by mass, based on the binder of the easy-adhesion layer.
- the addition amount of the crosslinking agent is 5% by mass or more, a good crosslinking effect is obtained, and the strength of the reflective layer is not reduced and adhesion failure hardly occurs, and when it is 50% by mass or less, the pot life of the coating liquid is further increased. I can keep it long.
- the easily adhesive layer may be added with a known matting agent such as polystyrene, polymethylmethacrylate, or silica, or a known surfactant such as anionic or nonionic, if necessary. Good.
- Method for forming an easy-adhesive layer there are a method for pasting a polymer sheet having easy adhesion to a polyester film and a method by coating, but the method by coating is simple. And it is preferable at the point which can be formed with a highly uniform thin film.
- a coating method for example, a known method such as a gravure coater or a bar coater can be used.
- the solvent of the coating solution used for coating may be water or an organic solvent such as toluene or methyl ethyl ketone.
- a solvent may be used individually by 1 type and may be used in mixture of 2 or more types.
- the thickness of the easy-adhesion layer is not particularly limited, but is usually preferably 0.05 ⁇ m to 8 ⁇ m, more preferably 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
- the thickness of the easy-adhesive layer is 0.05 ⁇ m or more, the required easy adhesion can be easily obtained, and when the thickness is 8 ⁇ m or less, the planar shape can be maintained better.
- an easily bonding layer has transparency from a viewpoint which does not impair the effect of this colored layer when a colored layer (especially reflective layer) is arrange
- the solar cell backsheet of the present invention may be provided with an ultraviolet absorbing layer containing the above-described ultraviolet absorber.
- An ultraviolet absorption layer can be arrange
- the ultraviolet absorber is preferably dissolved and dispersed together with an ionomer resin, polyester resin, urethane resin, acrylic resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyamide resin, vinyl acetate resin, cellulose ester resin, and the like.
- the transmittance is preferably 20% or less.
- a colored layer can be provided in the solar cell backsheet of the present invention.
- the colored layer is a layer arranged in contact with the surface of the polyester film or through another layer, and can be constituted using a pigment or a binder.
- the first function of the colored layer is to increase the power generation efficiency of the solar cell module by reflecting the light that has reached the back sheet without being used for power generation in the solar cell out of the incident light and returning it to the solar cell. is there.
- the second function is to improve the decorativeness of the appearance when the solar cell module is viewed from the front side. In general, when a solar cell module is viewed from the front side, a back sheet can be seen around the solar cell, and the decorativeness can be improved by providing a colored layer on the back sheet.
- the colored layer can contain at least one pigment.
- the pigment is preferably contained in the range of 2.5 g / m 2 to 8.5 g / m 2 .
- a more preferable pigment content is in the range of 4.5 g / m 2 to 7.5 g / m 2 .
- the pigment content is 2.5 g / m 2 or more, necessary coloring can be easily obtained, and the light reflectance and decorativeness can be adjusted to be more excellent.
- the pigment content is 8.5 g / m 2 or less, the planar shape of the colored layer can be maintained better.
- the pigment examples include inorganic pigments such as titanium oxide, barium sulfate, silicon oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, calcium carbonate, kaolin, talc, ultramarine blue, bitumen, and carbon black, and organic pigments such as phthalocyanine blue and phthalocyanine green. It is done.
- a white pigment is preferable from the viewpoint of constituting a colored layer as a reflective layer that reflects incident sunlight.
- titanium oxide, barium sulfate, silicon oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, calcium carbonate, kaolin, talc and the like are preferable.
- the average particle size of the pigment is preferably 0.03 ⁇ m to 0.8 ⁇ m, more preferably about 0.15 ⁇ m to 0.5 ⁇ m. If the average particle size is out of the above range, the light reflection efficiency may decrease.
- the preferred addition amount of pigment in the reflective layer varies depending on the type of pigment used and the average particle diameter, but cannot be generally stated, but 1.5 g / M 2 to 15 g / m 2 is preferable, and about 3 to 10 g / m 2 is more preferable.
- the addition amount is 1.5 g / m 2 or more, the required reflectance is easily obtained, and when the addition amount is 15 g / m 2 or less, the strength of the reflection layer can be kept higher.
- the colored layer can contain at least one binder.
- the binder is included, the amount is preferably in the range of 15 to 200% by mass, more preferably in the range of 17 to 100% by mass with respect to the pigment. When the amount of the binder is 15% by mass or more, the strength of the colored layer can be more favorably maintained, and when it is 200% by mass or less, good reflectance and decorativeness can be obtained.
- a binder suitable for the colored layer for example, polyester, polyurethane, acrylic resin, polyolefin, or the like can be used.
- the binder is preferably an acrylic resin or a polyolefin from the viewpoint of durability.
- the acrylic resin a composite resin of acrylic and silicone is also preferable. Examples of preferred binders include the following.
- Examples of the polyolefin include Chemipearl S-120 and S-75N (both manufactured by Mitsui Chemicals).
- Examples of the acrylic resin include Julimer ET-410 and SEK-301 (both manufactured by Nippon Pure Chemical Industries, Ltd.).
- Examples of the composite resin of acrylic and silicone include Ceranate WSA1060, WSA1070 (both manufactured by DIC Corporation), H7620, H7630, H7650 (both manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation) and the like.
- ком ⁇ онент In addition to the binder and the pigment, a crosslinking agent, a surfactant, a filler, and the like may be further added to the colored layer as necessary.
- crosslinking agent examples include epoxy-based, isocyanate-based, melamine-based, carbodiimide-based, and oxazoline-based crosslinking agents.
- the addition amount of the crosslinking agent in the colorant is preferably 5 to 50% by mass, more preferably 10 to 40% by mass, per binder of the colored layer.
- the addition amount of the crosslinking agent is 5% by mass or more, a good crosslinking effect can be obtained, the strength and adhesiveness of the colored layer can be maintained high, and when it is 50% by mass or less, the coating solution The pot life can be maintained longer.
- the surfactant known anionic or nonionic surfactants can be used.
- the addition amount of the surfactant is preferably 0.1 to 15 mg / m 2 , more preferably 0.5 to 5 mg / m 2 .
- the amount of the surfactant added is 0.1 mg / m 2 or more to effectively suppress the occurrence of repelling, and the amount added is 15 mg / m 2 or less to provide excellent adhesion.
- a filler such as silica may be added to the colored layer in addition to the above pigment.
- the addition amount of the filler is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less per binder of the colored layer.
- the strength of the colored layer can be increased.
- the ratio of a pigment can be maintained because the addition amount of a filler is 20 mass% or less, favorable light reflectivity (reflectance) and decorativeness are obtained.
- a forming method of the colored layer there are a method of pasting a polymer sheet containing a pigment on a polyester film, a method of co-extruding a colored layer at the time of forming a polyester film, a method by coating, and the like.
- the method by coating is preferable in that it can be formed with a simple and highly uniform thin film.
- a coating method for example, a known method such as a gravure coater or a bar coater can be used.
- the solvent of the coating solution used for coating may be water or an organic solvent such as toluene or methyl ethyl ketone. However, from the viewpoint of environmental burden, it is preferable to use water as a solvent.
- a solvent may be used individually by 1 type and may be used in mixture of 2 or more types.
- a colored layer contains a white pigment and is comprised as a white layer (light reflection layer).
- the light reflectance at 550 nm in the case of the reflective layer is preferably 75% or more. When the reflectance is 75% or more, sunlight that has passed through the solar battery cell and has not been used for power generation can be returned to the cell, and the effect of increasing power generation efficiency is high.
- the thickness of the white layer is preferably 1 ⁇ m to 20 ⁇ m, more preferably 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, and still more preferably about 1.5 ⁇ m to 10 ⁇ m.
- the film thickness is 1 ⁇ m or more, necessary decorative properties and reflectivity are easily obtained, and when it is 20 ⁇ m or less, a good surface shape can be obtained.
- An undercoat layer can be provided on the solar cell backsheet of the present invention.
- the undercoat layer may be provided between the colored layer and the polyester film.
- the undercoat layer can be formed using a binder, a crosslinking agent, a surfactant, and the like.
- binder contained in the undercoat layer examples include polyester, polyurethane, acrylic resin, and polyolefin.
- epoxy, isocyanate, melamine, carbodiimide, oxazoline and other crosslinking agents, anionic and nonionic surfactants, silica and other fillers may be added to the undercoat layer.
- the solvent may be water or an organic solvent such as toluene or methyl ethyl ketone.
- a solvent may be used individually by 1 type and may be used in mixture of 2 or more types.
- the application may be applied to the polyester film after biaxial stretching or may be applied to the polyester film after uniaxial stretching.
- the film may be further stretched in a direction different from the initial stretching after coating.
- the thickness of the undercoat layer is preferably 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m, more preferably about 0.1 ⁇ m to 1.5 ⁇ m. When the film thickness is 0.05 ⁇ m or more, necessary adhesiveness can be easily obtained, and when the film thickness is 2 ⁇ m or less, the surface shape can be favorably maintained.
- the solar cell backsheet of the present invention is preferably provided with at least one of a fluorine-based resin layer and a silicon-based (Si-based) resin layer.
- a fluorine-based resin layer or the Si-based resin layer it is possible to prevent contamination of the polyester surface and improve weather resistance.
- it is also preferable to stick together fluorine resin films such as Tedlar (manufactured by DuPont).
- the thicknesses of the fluorine-based resin layer and the Si-based resin layer are each preferably in the range of 1 ⁇ m to 50 ⁇ m, more preferably in the range of 1 ⁇ m to 40 ⁇ m, and still more preferably in the range of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
- the solar cell backsheet of the present invention preferably further has a form in which an inorganic layer is provided.
- an inorganic layer By providing the inorganic layer, it is possible to provide a moisture-proof and gas barrier function to prevent water and gas from entering the polyester.
- the inorganic layer may be provided on either the front or back side of the polyester film, but is opposite to the side of the polyester film facing the battery side substrate (the surface on which the colored layer or easy-adhesion layer is formed) from the viewpoint of waterproofing and moisture proofing It is suitably provided on the side.
- the water vapor transmission rate (moisture permeability) of the inorganic layer is preferably 10 0 g / m 2 ⁇ d to 10 -6 g / m 2 ⁇ d, more preferably 10 1 g / m 2 ⁇ d to 10 -5 g. / M 2 ⁇ d, and more preferably 10 2 g / m 2 ⁇ d to 10 -4 g / m 2 ⁇ d.
- the following dry method is suitable.
- a gas barrier inorganic layer (hereinafter also referred to as a gas barrier layer) by a dry method, resistance heating vapor deposition, electron beam vapor deposition, induction heating vapor deposition, vacuum vapor deposition methods such as plasma or ion beam assist methods, and reactions Sputtering methods such as reactive sputtering method, ion beam sputtering method, ECR (electron cyclotron) sputtering method, physical vapor deposition method such as ion plating method (PVD method), chemical vapor using heat, light, plasma, etc. Examples include a phase growth method (CVD method). Among these, a vacuum vapor deposition method in which a film is formed by a vapor deposition method under vacuum is preferable.
- CVD method phase growth method
- the material forming the gas barrier layer is mainly composed of inorganic oxide, inorganic nitride, inorganic oxynitride, inorganic halide, inorganic sulfide, etc.
- the composition of the gas barrier layer to be formed it is the same as the composition of the gas barrier layer to be formed. It is possible to directly volatilize the material and deposit it on a substrate or the like. However, when this method is used, the composition changes during volatilization, and as a result, the formed film does not exhibit uniform characteristics. There is a case. Therefore, 1) As a volatilization source, a material having the same composition as the barrier layer to be formed is used.
- oxygen gas in the case of inorganic nitride, nitrogen gas, in the case of inorganic oxynitride, oxygen gas A method of volatilizing a mixed gas of nitrogen gas, halogen gas in the case of inorganic halide, and sulfur gas in the case of inorganic sulfide while being introduced into the system, and 2) inorganic substance group as a volatile source And volatilizing this, oxygen gas in the case of inorganic oxide, nitrogen gas in the case of inorganic nitride, mixed gas of oxygen gas and nitrogen gas in the case of inorganic oxynitride, and inorganic halide
- sulfur-based gas is introduced into the system, and the inorganic substance and the introduced gas are reacted and deposited on the surface of the substrate.
- an inorganic group layer and in the case of inorganic oxide, it is in an oxygen gas atmosphere, in the case of inorganic nitride, in a nitrogen gas atmosphere, in the case of inorganic oxynitride, oxygen gas and nitrogen gas
- a mixed gas atmosphere in the case of an inorganic halide, a method of reacting an introduced gas with an inorganic layer by holding in a halogen-based gas atmosphere, and in the case of an inorganic sulfide, a sulfur-based gas atmosphere, and the like.
- 2) or 3) is more preferably used because it is easy to volatilize from a volatile source.
- the method 2) is more preferably used because the film quality can be easily controlled.
- the inorganic group is used as a volatilization source, volatilized to form an inorganic group layer, and then left in the air to naturally oxidize the inorganic group.
- the method is also preferable because it is easy to form.
- the thickness is preferably 1 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
- the thickness is 1 ⁇ m or more, water hardly penetrates into the polyester film during the lapse of time (thermo) and hardly causes hydrolysis, and when it is 30 ⁇ m or less, the thickness of the barrier layer does not become too thick, and the barrier layer The stress does not cause the film to bend.
- the solar cell module of the present invention comprises a solar cell element that converts light energy of sunlight into electric energy, a transparent substrate on which sunlight is incident, and the polyester film (back sheet for solar cell) of the present invention described above. It is arranged and arranged between.
- the substrate and the polyester film can be formed by sealing with a resin (so-called sealing material) such as an ethylene-vinyl acetate copolymer.
- the solar cell module is composed of a power generation element (solar cell element) 3 connected by metal wiring (not shown) for taking out electricity, an ethylene / vinyl acetate copolymer (EVA) resin, etc. It may be constituted by sealing with a sealing agent 2 and sandwiching this between a transparent substrate 4 such as glass and a back sheet 1 provided with the polyester film of the present invention and sticking them together.
- a power generation element solar cell element
- EVA ethylene / vinyl acetate copolymer
- the transparent substrate only needs to have a light-transmitting property through which sunlight can be transmitted, and can be appropriately selected from base materials that transmit light. From the viewpoint of power generation efficiency, the higher the light transmittance, the better.
- a transparent resin such as an acrylic resin, or the like can be suitably used.
- Solar cell elements include silicon-based materials such as single crystal silicon, polycrystalline silicon, and amorphous silicon, III-V groups such as copper-indium-gallium-selenium, copper-indium-selenium, cadmium-tellurium, gallium-arsenic, and II Various known solar cell elements such as a group VI compound semiconductor can be applied.
- the reaction product was transferred to a second esterification reaction vessel and reacted with stirring at a temperature in the reaction vessel of 250 ° C. and an average residence time of 1.2 hours to obtain an oligomer having an acid value of 200 equivalents / ton.
- the inside of the second esterification reaction tank is partitioned into three zones, and an ethylene glycol solution of magnesium acetate is continuously supplied from the second zone so that the amount of Mg added is 75 ppm in terms of element, From the third zone, an ethylene glycol solution of trimethyl phosphate was continuously supplied so that the added amount of P was 65 ppm in terms of element.
- reaction tank temperature was 276 ° C.
- reaction tank pressure was 5 torr (6.67 ⁇ 10 ⁇ 4 MPa)
- residence time was about 1.2 hours.
- the reaction (polycondensation) was performed under the conditions.
- the reaction product (polyethylene terephthalate (PET)) was obtained by reaction (polycondensation) under the following conditions.
- polyester resin pellets cross section: major axis: about 4 mm, minor axis: about 2 mm, length: about 3 mm. Further, the pellets can be vacuum-dried at 180 ° C., and then put into a raw material hopper of a single-screw kneading extruder equipped with a screw in a cylinder and extruded to form a film.
- the PET sample polymerized above was pelletized (diameter 3 mm, length 7 mm), and a part of the obtained resin pellet was subjected to solid phase polymerization by a batch method.
- the solid phase polymerization was performed under the following conditions while putting the resin pellets into a container and then stirring under vacuum. After precrystallization at 150 ° C., a solid state polymerization reaction was performed at 190 ° C. for 30 hours.
- the PET-1 was dried to a water content of 20 ppm or less, then charged into a hopper of a single-screw kneading extruder having a diameter of 50 mm, and melted and extruded at 300 ° C.
- the melt (melt) was passed through a gear pump and a filter (pore diameter 20 ⁇ m), and then extruded from a die to a cooled (chill) cast drum under the following conditions (a) to (c).
- the extruded melt was brought into close contact with the cooling cast drum using an electrostatic application method.
- (C) Temperature unevenness in the cooling roll A hollow chill roll (cooling cast drum) is used, and the temperature is controlled through a refrigerant (for example, water). At this time, a baffle plate is installed in the chill roll to generate temperature unevenness. For temperature unevenness, the baffle plate is adjusted while measuring the temperature of the chill roll surface with a non-contact thermometer (thermoviewer). The glass transition temperature of the obtained unstretched polyester film was 75 ° C.
- the temperature of the atmosphere around the preheating roll was controlled by a hot air generator using a ceramic heater, and adjusted to 30 ° C. by supplying hot air of 42 ° C. Subsequently, the unstretched film obtained above was transported by 15 preheating rolls having a diameter of 180 mm to 200 mm, an installation interval (distance between rollers) of 10 mm, and a surface temperature of 75 to 85 ° C. . At this time, the difference between the surface temperature of the film and the center temperature measured by the measurement method was 3.5 ° C.
- the stretching ratio was 3.5 times by two stretching rolls with different peripheral speeds installed before and after the near infrared heater. Stretched in the direction (conveyance direction).
- the thickness of the unstretched film was measured by an automatic thickness meter (“WEBFREX” manufactured by Yokogawa Electric Corporation) installed at the exit of the cast drum.
- thermocouple As the thermocouple, “K thermocouple” manufactured by Nagoya Scientific Instruments Co., Ltd. was used.
- the measurement range is about 5 m before the stretching start point (length in the film transport direction) to the stretching start point for both the surface temperature and the center temperature of the film, and the data obtained in the measurement range is taken every 100 ms, The average value of the difference between the surface temperature and the center temperature at each point was defined as the difference between the surface temperature and the center temperature of the film.
- ⁇ Average temperature (°C)> The average value of the surface temperature and the center temperature of the unstretched polyester film measured as described above was defined as the average temperature T1 (° C.) of the unstretched polyester film.
- Measuring point is the center position of the distance between the stretching roll arranged on the upstream side in the conveying direction and the preheating roll arranged one before the stretching roll, and the center position in the width direction of the film. The temperature in a space 10 cm away from the film surface at the measurement point in the vertical direction was measured with a thermocouple.
- the stretched film after finishing longitudinal stretching and lateral stretching was heat-set at 210 ° C. (heat setting time: 10 seconds). Further, after heat setting, the tenter width was reduced and the heat was relaxed (thermal relaxation temperature: 210 ° C.).
- Example 7 (Production of polyether films of Examples 4 to 7)
- Example 1 by adjusting the temperature of the preheating roll, the difference between the surface temperature of the film subjected to stretching and the center temperature was changed to the temperature described in Table 1 below, in the same manner as in Example 1.
- Table 1 Table 1 below
- Example 1 (Preparation of polyether films of Examples 8 to 10) Example 1 except that the average temperature T1 of the film subjected to stretching was changed to the average temperature T1 described in Table 1 below by adjusting the preheating roll temperature and the ambient temperature around the preheating roll in Example 1. In the same manner as described above, the polyether films of Examples 8 to 10 were obtained.
- Example 1 (Preparation of polyether films of Examples 11 to 14)
- the polyether films of Examples 11 to 14 were obtained in the same manner as Example 1 except that the ambient temperature around the preheating roll was changed to the temperature shown in Table 1 below.
- Example 1 preparation of the polyester films of Examples 15 to 20
- each of the polyesters of Examples 15 to 20 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the intrinsic viscosity or the amount of terminal COOH of the polyester resin constituting the unstretched film was adjusted to the values shown in Table 1. A tellurium film was obtained.
- Example 1 (Production of polyether films of Comparative Examples 1 and 2)
- the polyester films of Comparative Examples 1 and 2 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the unstretched film was changed to the thickness shown in Table 1.
- Example 1 (Preparation of polyether films of Comparative Examples 3 and 4)
- the polyester films of Comparative Examples 3 and 4 were the same as Example 1 except that the difference between the surface temperature and the center temperature of the film in the stretching step was adjusted to the values shown in Table 1.
- Example 1 (Production of polyether films of Comparative Examples 5 and 6)
- the polyester films of Comparative Examples 5 and 6 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the average temperature T1 of the films subjected to stretching was adjusted to the values shown in Table 1.
- the amount of terminal COOH was measured by the neutralization titration method as follows.
- the unstretched polyester film was dissolved in benzyl alcohol, phenol red indicator was added, and titrated with a water / methanol / benzyl alcohol solution of sodium hydroxide.
- a fracture elongation retention rate of 50% or more can be maintained for 2000 hours or more and less than 3000 hours, and more preferably 3000 hours or more.
- the output voltage application pattern on the output sheet is a pattern in which the first stage simply increases the voltage from 0 V to a predetermined test voltage, the second stage is a pattern that maintains a predetermined test voltage, and the third stage is a predetermined test A pattern composed of three stages of patterns in which the voltage is simply dropped from 0 to 0 V is selected.
- the frequency is 50 Hz.
- the test voltage is 1 kV.
- the first stage time T1 is 10 seconds
- the second stage time T2 is 2 seconds
- the third stage time T 3 is 10 sec.
- Counting method on pulse count sheet is “+” (plus)
- detection level is 50%
- -The amount of charge in the range sheet is in the range 1000 pc.
- ⁇ In the protection sheet enter 2 kV after checking the voltage check box.
- the pulse count is 100,000.
- the start voltage is 1.0 pc and the extinction voltage is 1.0 pc.
- the target range is that the partial discharge voltage V0 measured as described above is 700 V or more, and more preferably 1000 V or more.
- Undercoat layer Various components having the following composition are mixed to prepare a coating solution for an undercoat layer, this coating solution is applied to a sample film, dried at 180 ° C. for 1 minute, and an undercoat layer (dry coating amount: about 0.1 g / m 2 ) was formed.
- (V) Antifouling Layer As shown below, a coating solution for forming the first and second antifouling layers is prepared, and the first antifouling layer coating solution and the second antifouling layer are formed on the barrier layer. The coating solution was applied in the order, and a two-layer antifouling layer was applied.
- First antifouling layer> Preparation of coating solution for first antifouling layer- Components in the following composition were mixed to prepare a first antifouling layer coating solution.
- Composition of coating solution> Ceranate WSA1070 (manufactured by DIC Corporation) ...
- Oxazoline compound (crosslinking agent) 7.7 parts by mass (Epocross WS-700, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., solid content: 25% by mass)
- Polyoxyalkylene alkyl ether 2.0 parts (Naroacty CL95, manufactured by Sanyo Chemical Industries, solid content: 1% by mass)
- Pigment dispersion used in the reflective layer 33.0 parts
- Distilled water 11.4 parts
- the obtained coating solution was coated on the barrier layer so that the binder coating amount was 3.0 g / m 2 and dried at 180 ° C. for 1 minute to form a first antifouling layer.
- composition of coating solution > Fluorine-based binder: Obligard (manufactured by AGC Co-Tech Co., Ltd.) 45.9 parts Oxazoline compound 7.7 parts (Epocross WS-700, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., solid content: 25 mass) %: Crosslinking agent) ⁇ Polyoxyalkylene alkyl ether: 2.0 parts (Naroacty CL95, manufactured by Sanyo Chemical Industries, solid content: 1% by mass) -The pigment dispersion prepared for the reflective layer ... 33.0 parts-Distilled water ... 11.4 parts
- Second antifouling layer The prepared coating solution for the second antifouling layer was applied on the first antifouling layer formed on the barrier layer so that the binder coating amount was 2.0 g / m 2 , and the mixture was applied at 180 ° C. for 1 minute. A second antifouling layer was formed by drying.
- a back sheet having a reflective layer and an easy adhesion layer on one side of the polyester film and having an undercoat layer, a barrier layer, and an antifouling layer on the other side was produced.
- the backsheet provided with the layers (i) to (v) was subjected to a thermo treatment (120 ° C., 100% RH, 80 hours), and then evaluated by the same method as described above.
- the back sheet produced using the polyester film of the example was found to have better hydrolysis resistance and voltage resistance than those produced using the polyester film of the comparative example.
- the polyester film obtained in each example is superior in surface smoothness in that the generation of scratches and adhesion-derived protrusions is suppressed during production in comparison with the comparative example. It can be seen that it is excellent in hydrolysis resistance and withstand voltage.
- the polyester film for solar cells to which the polyester film of the example is applied has excellent weather resistance, and the solar cell power generation module having such a polyester film for solar cells has a stable power generation over a long period of time. It means that performance is obtained.
- the polyester film of this invention is used suitably for the use of the back surface sheet
- seat sheet
- the disclosure of Japanese application 2010-274008 is incorporated herein by reference. All documents, patent applications, and technical standards mentioned in this specification are to the same extent as if each individual document, patent application, and technical standard were specifically and individually described to be incorporated by reference, Incorporated herein by reference.
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Abstract
溶融したポリエステル樹脂を押出機から溶融押出しする押出工程と、 溶融押出しされたポリエステル樹脂をキャスティングドラム上で冷却固化することにより、厚みが2.5mm以上5.0mm以下の未延伸ポリエステルフィルムを形成する未延伸フィルム形成工程と、 形成された未延伸ポリエステルフィルムを、平均温度T1(℃)が下記式(1)で示す関係を満たし、且つ、表面温度が中心温度よりも0.3℃以上15℃未満高くなるように加熱した後、少なくとも一方向に延伸する延伸工程と、 を有するポリエステルフィルムの製造方法。 Tg-20<T1<Tg+25 ・・・式(1) [式(1)中、Tgは前記未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(℃)を表す。]。
Description
本発明は、ポリエステルフィルムの製造方法、それにより得られたポリエステルフィルム、太陽電池用バックシート、及び太陽電池モジュールに関する。
近年、地球環境の保護の観点から、太陽光を電気に変換する太陽光発電が注目されている。この太陽光発電に用いられる太陽電池モジュールは、太陽光が入射するガラスの上に、(封止剤)/太陽電池素子/封止剤/バックシートがこの順に積層された構造を有している。
太陽電池モジュールは、風雨や直射日光に曝される過酷な使用環境下でも、数十年もの長期間に亘って発電効率などの電池性能を保持できるよう、高い耐候性能を備えていることが必要とされる。このような耐候性能を与えるためには、太陽電池モジュールを構成するバックシートや素子を封止する封止材などの諸材料も耐候性が求められる。
太陽電池モジュールを構成するバックシートには、一般に、ポリエステルなどの樹脂材料が使用されている。ポリエステルフィルムの表面には、通常カルボキシル基や水酸基が多く存在しており、水分が存在する環境では加水分解を起こしやすく、経時で劣化する傾向にある。そのため、屋外等の常に風雨に曝されるような環境に置かれる太陽電池モジュールに用いられるポリエステルフィルムには、その加水分解性が抑えられていることが求められる。また、太陽電池モジュールに用いられるポリエステルフィルムには、耐電圧性も求められる。
ポリエステルフィルムを適用した太陽電池裏面封止用フィルムとしては、ポリエステルフィルム上に熱接着層を積層した太陽電池裏面封止用フィルムが開示されている(例えば、特開2003-60218号公報参照)。また、特開2007-204538号公報には、触媒由来のチタン化合物とリン化合物の含有量が特定の範囲内であり、末端カルボキシル基の濃度が40当量/トン(eq/t)以下である太陽電池裏面封止用ポリエステルフィルムが開示されている。
熱可塑性樹脂フィルムの製造においては、溶融した熱可塑性樹脂材料により未延伸フィルムを形成した後、これを延伸する方法が従来より用いられている。特開2009-233928号公報には、熱可塑性樹脂フィルムを製造する際に発生する端部のシワやキズ、横段等の欠点の少ない熱可塑性樹脂フィルムの製造方法として、予熱ロールの温度を熱可塑性樹脂シートを構成する熱可塑性樹脂のガラス転移温度以下にするとともに、周囲に断熱材を配置した輻射加熱源を用いて熱可塑性樹脂シートを加熱し延伸する製造方法が開示されている。
前述のごとく、太陽電池用バックシートに適用されるポリエステルフィルムに求められる物性として、耐加水分解性と耐電圧性とが挙げられる。
耐電圧性については、ポリエステルフィルムの厚みを大きくすることで向上させることができる。しかし、厚みの大きなポリエステルフィルムは剛性が高く、フィルム製造時に延伸する際に、フィルムが延伸ロールに押し付けられる力がより大きくなることから、フィルム表面に傷が発生し易くなる。ポリエステルフィルム表面に発生した傷は、フィルム表面の平滑性を損ね、延いては耐電圧性を損なう要因となる。
特開2009-233928号公報には、熱可塑性樹脂フィルムを製造する際に発生する端部のシワやキズ等を抑制する技術が開示されるが、同文献に開示の技術では、厚手のポリエステルフィルム(例えば、2500μm以上)の製造に適用した場合において、傷の発生を抑制しえず、フィルム表面の平滑性が損われる。また、延伸時におけるポリエステルフィルム表面の傷の発生を低減する方策としては、未延伸フィルムの温度を上げることも考えられる。しかし、未延伸フィルムの温度を単に上昇させることは、フィルムの配向性を低下させてしまい、延いては耐加水分解性の低下を来す。
特開2009-233928号公報には、熱可塑性樹脂フィルムを製造する際に発生する端部のシワやキズ等を抑制する技術が開示されるが、同文献に開示の技術では、厚手のポリエステルフィルム(例えば、2500μm以上)の製造に適用した場合において、傷の発生を抑制しえず、フィルム表面の平滑性が損われる。また、延伸時におけるポリエステルフィルム表面の傷の発生を低減する方策としては、未延伸フィルムの温度を上げることも考えられる。しかし、未延伸フィルムの温度を単に上昇させることは、フィルムの配向性を低下させてしまい、延いては耐加水分解性の低下を来す。
このように、耐加水分解性と耐電圧性とを兼ね備えた厚手のポリエステルフィルムを製造しうる方法は、未だ提供されていないのが現状である。
本発明は、上記の状況に鑑みなされたものであり、厚みの大きいポリエステルフィルムを製造する場合であっても、フィルム表面の平滑性に優れ、耐加水分解性及び耐電圧性に優れたポリエステルフィルムが得られるポリエステルフィルム製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、耐加水分解性及び耐電圧性に優れ、太陽電池用途などの過酷な環境下での長期使用に適したポリエステルフィルム、これを用いた太陽電池用バックシート及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
また、本発明は、耐加水分解性及び耐電圧性に優れ、太陽電池用途などの過酷な環境下での長期使用に適したポリエステルフィルム、これを用いた太陽電池用バックシート及び太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
前記課題を解決するための具体的手段は、以下の通りである。
<1> ポリエステル樹脂を押出機により溶融押出して、冷却することにより、厚みが2.5mm以上5.0mm以下の未延伸ポリエステルフィルムを形成する未延伸フィルム形成工程と、
形成された未延伸ポリエステルフィルムを、平均温度T1(℃)が下記式(1)で示す関係を満たし、且つ、表面温度が中心温度よりも0.3℃以上15℃未満高くなるように加熱した後、少なくとも一方向に延伸する延伸工程と、
を有するポリエステルフィルムの製造方法。
Tg-20℃<T1<Tg+25℃ ・・・式(1)
[式(1)中、Tgは前記未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(℃)を表す。]
<2> 前記延伸工程が、未延伸ポリエステルフィルムを、予熱ロールを用いて加熱した後、近赤外ヒーター又は遠赤外ヒーターによって加熱しながら延伸ロールにより延伸することにより行われ、該予熱ロールの表面温度及び周辺雰囲気温度が、いずれも下記式(2)で示す関係を満たす温度T2(℃)である<1>に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
Tg-25℃<T2<Tg+40℃ ・・・式(2)
[式(2)中、Tgは前記未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(℃)を表す。]
<3> 前記ポリエステル樹脂の固有粘度が、0.6dl/g以上0.9dl/g以下の範囲である<1>又は<2>に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
<4> 前記ポリエステル樹脂が有する末端COOH量が、5eq/t以上25eq/t以下である<1>~<3>のいずれかに記載のポリエステルフィルムの製造方法。
<5> 前記延伸工程において、前記未延伸ポリエステルフィルムを搬送方向に延伸する<1>~<4>のいずれかに記載のポリエステルフィルムの製造方法。
<6> <1>~<5>のいずれかに記載のポリエステルフィルムの製造方法により得られたポリエステルフィルム。
<7> <6>に記載のポリエステルフィルムを含む太陽電池用バックシート。
<9> <6>に記載のポリエステルフィルムを備えた太陽電池モジュール。
<1> ポリエステル樹脂を押出機により溶融押出して、冷却することにより、厚みが2.5mm以上5.0mm以下の未延伸ポリエステルフィルムを形成する未延伸フィルム形成工程と、
形成された未延伸ポリエステルフィルムを、平均温度T1(℃)が下記式(1)で示す関係を満たし、且つ、表面温度が中心温度よりも0.3℃以上15℃未満高くなるように加熱した後、少なくとも一方向に延伸する延伸工程と、
を有するポリエステルフィルムの製造方法。
Tg-20℃<T1<Tg+25℃ ・・・式(1)
[式(1)中、Tgは前記未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(℃)を表す。]
<2> 前記延伸工程が、未延伸ポリエステルフィルムを、予熱ロールを用いて加熱した後、近赤外ヒーター又は遠赤外ヒーターによって加熱しながら延伸ロールにより延伸することにより行われ、該予熱ロールの表面温度及び周辺雰囲気温度が、いずれも下記式(2)で示す関係を満たす温度T2(℃)である<1>に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
Tg-25℃<T2<Tg+40℃ ・・・式(2)
[式(2)中、Tgは前記未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(℃)を表す。]
<3> 前記ポリエステル樹脂の固有粘度が、0.6dl/g以上0.9dl/g以下の範囲である<1>又は<2>に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
<4> 前記ポリエステル樹脂が有する末端COOH量が、5eq/t以上25eq/t以下である<1>~<3>のいずれかに記載のポリエステルフィルムの製造方法。
<5> 前記延伸工程において、前記未延伸ポリエステルフィルムを搬送方向に延伸する<1>~<4>のいずれかに記載のポリエステルフィルムの製造方法。
<6> <1>~<5>のいずれかに記載のポリエステルフィルムの製造方法により得られたポリエステルフィルム。
<7> <6>に記載のポリエステルフィルムを含む太陽電池用バックシート。
<9> <6>に記載のポリエステルフィルムを備えた太陽電池モジュール。
本発明によれば、厚みの大きいポリエステルフィルムを製造する場合であっても、フィルム表面の平滑性に優れ、耐加水分解性及び耐電圧性に優れたポリエステルフィルムが得られるポリエステルフィルムの製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、耐加水分解性及び耐電圧性に優れ、太陽電池用途などの過酷な環境下での長期使用に適したポリエステルフィルム、これを用いた太陽電池用バックシート及び太陽電池モジュールを提供することができる
また、本発明によれば、耐加水分解性及び耐電圧性に優れ、太陽電池用途などの過酷な環境下での長期使用に適したポリエステルフィルム、これを用いた太陽電池用バックシート及び太陽電池モジュールを提供することができる
以下、本発明について詳細に説明する。
[ポリエステルフィルム及びその製造方法]
本発明のポリエステルフィルムの製造方法(以下、本発明の製造方法とも称する。)は、ポリエステル樹脂を押出機により溶融押出して、冷却することにより、厚みが2.5mm以上5.0mm以下の未延伸ポリエステルフィルムを形成する未延伸フィルム形成工程と、形成された未延伸ポリエステルフィルムを、平均温度T1(℃)が下記式(1)で示す関係を満たし、且つ、表面温度が中心温度よりも0.3℃以上15℃未満高くなるように加熱した後、少なくとも一方向に延伸する延伸工程と、を有する。
Tg-20℃<T1<Tg+25℃ ・・・式(1)
[式(1)中、Tgは前記未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(℃)を表す。]
本発明のポリエステルフィルムの製造方法(以下、本発明の製造方法とも称する。)は、ポリエステル樹脂を押出機により溶融押出して、冷却することにより、厚みが2.5mm以上5.0mm以下の未延伸ポリエステルフィルムを形成する未延伸フィルム形成工程と、形成された未延伸ポリエステルフィルムを、平均温度T1(℃)が下記式(1)で示す関係を満たし、且つ、表面温度が中心温度よりも0.3℃以上15℃未満高くなるように加熱した後、少なくとも一方向に延伸する延伸工程と、を有する。
Tg-20℃<T1<Tg+25℃ ・・・式(1)
[式(1)中、Tgは前記未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(℃)を表す。]
本発明の製造方法は、上記の工程を有することで、厚みの大きいポリエステルフィルムを製造する場合であっても、フィルム表面の平滑性に優れ、耐加水分解性及び耐電圧性に優れたポリエステルフィルムを製造することができる。
ここで、「フィルム表面の平滑性が優れる」とは、ポリエステルフィルムの表面において、亀裂等の傷、延伸ロール等との粘着に起因する突起、等の発生が抑制されていることを意味する。
以下、本発明の製造方法が有する各工程について順次説明する。
(1)未延伸フィルム形成工程
未延伸フィルム形成工程では、ポリエステル樹脂を押出機により溶融押出して、冷却することにより、厚みが2.5mm以上5.0mm以下の未延伸ポリエステルフィルムを形成する。
未延伸フィルム形成工程では、ポリエステル樹脂を押出機により溶融押出して、冷却することにより、厚みが2.5mm以上5.0mm以下の未延伸ポリエステルフィルムを形成する。
未延伸フィルム形成工程におけるポリエステル樹脂の溶融は、例えば、後述するポリエステル樹脂を原料樹脂とし、これを乾燥して、残留水分を100ppm以下にした後、押出機を用いて溶融すればよい。溶融温度は、250℃以上320℃以下が好ましく、260℃以上310℃以下がより好ましく、270℃以上300℃以下がさらに好ましい。押出し機は、1軸でも多軸でもよい。熱分解による末端COOHの発生をより抑制できる点で、押出し機内を窒素置換して行なうのがより好ましい。
なお、本発明の製造方法に用いるポリエステル樹脂の詳細については後述する。
ポリエステル樹脂の溶融物(以下、「メルト」とも称する。)は、ギアポンプ、濾過器等を通して、押出ダイから、チルロール(冷却キャストドラム)上に押出す。このとき、単層で押出してもよいし、多層で押出してもよい。
押出機から押出されたメルトは、その厚みが2.5mm以上5.0mm以下、好ましくは2.8mm以上4.5mm以下、より好ましくは3mm以上4mm以下にする。
メルトの厚みを2.5mm以上とすることで、延伸工程において延伸倍率を高くしても、厚膜(例えば、200μm以上)のポリエステルフィルムが得られ、耐電圧性を向上させることができる。一方、2.5mm未満の厚みでは、ポリエステルフィルムにおける充分な耐電圧性の向上が得られない。
メルトの厚みを5.0mm以下とすることで、延伸工程における傷の発生が抑制される。一方、5.0mmよりも大きな厚みでは、フィルム内部の剛性が高くなることに起因して、傷の発生を充分に抑制することができなくなる。
また、メルトの厚みを2.5mm以上とすることは、押出しから冷却までの間に、ポリエステル中のOH基やCOOH基がポリエステル内部に拡散されて、加水分解の発生の要因となるOH基やCOOH基が、ポリエステルフィルムの表面に露出することが抑制される。
メルトの厚みを2.5mm以上とすることで、延伸工程において延伸倍率を高くしても、厚膜(例えば、200μm以上)のポリエステルフィルムが得られ、耐電圧性を向上させることができる。一方、2.5mm未満の厚みでは、ポリエステルフィルムにおける充分な耐電圧性の向上が得られない。
メルトの厚みを5.0mm以下とすることで、延伸工程における傷の発生が抑制される。一方、5.0mmよりも大きな厚みでは、フィルム内部の剛性が高くなることに起因して、傷の発生を充分に抑制することができなくなる。
また、メルトの厚みを2.5mm以上とすることは、押出しから冷却までの間に、ポリエステル中のOH基やCOOH基がポリエステル内部に拡散されて、加水分解の発生の要因となるOH基やCOOH基が、ポリエステルフィルムの表面に露出することが抑制される。
押出機から溶融物(メルト)を押出す場合、押出し時の剪断速度を所望の範囲に調整することが好ましい。押出し時の剪断速度は、1s-1以上300s-1以下が好ましく、より好ましくは10s-1以上200s-1以下であり、さらに好ましくは30s-1以上150s-1以下である。これにより、ダイから押出された際に、ダイスエル(メルトが厚み方向に膨張する現象)が発生する。すなわち、厚み方向(フィルム法線方向)に応力が働くため、メルトの厚み方向の分子運動が促進される。
このような高剪断での溶融物(メルト)の押出しによるダイスエルの影響により、メルトがダイリップと接触しダイラインが発生し易い。そのため、メルトの押出し量に好ましくは0.1%以上5%以下、より好ましくは0.3%以上4%以下、さらに好ましくは0.5%以上3%以下の変動(脈動)を与えることで対策できる。
すなわち、変動に合せてダイスエルの量も変動する。つまり、溶融物(メルト)が押出ダイに接触する時間を抑制できるため、連続したダイラインが発生しない。この範囲内であると、厚みムラに起因するベコの増加が抑えられる。このような断続的なダイラインであれば、メルトの粘性効果により解消でき、事実上問題となることは少ない。さらに、このようなダイスエルの変動は厚み方向の応力を変動させ、これによりCOOHやOHの運動を促す効果も有する。
このような押出し量の変動は、押出機のスクリュー回転数に変動を与えてもよく、押出機とダイとの間にギアポンプを設け、これの回転数を変動させてもよい。
すなわち、変動に合せてダイスエルの量も変動する。つまり、溶融物(メルト)が押出ダイに接触する時間を抑制できるため、連続したダイラインが発生しない。この範囲内であると、厚みムラに起因するベコの増加が抑えられる。このような断続的なダイラインであれば、メルトの粘性効果により解消でき、事実上問題となることは少ない。さらに、このようなダイスエルの変動は厚み方向の応力を変動させ、これによりCOOHやOHの運動を促す効果も有する。
このような押出し量の変動は、押出機のスクリュー回転数に変動を与えてもよく、押出機とダイとの間にギアポンプを設け、これの回転数を変動させてもよい。
押出機から押出されたメルトは、チルロール(冷却キャストドラム)及び冷却キャストドラムに対面して設置された補助冷却装置を用いて冷却する。冷却速度としては、100℃/分以上800℃/分以下の速度が好ましい。チルロール反対面から冷風を当てたり、冷却ロールを接触させ、冷却を促すことにより、厚手の溶融フィルム(具体的には、延伸前の厚みが2.0mm以上であり、延伸後の厚みが100μm以上、更には255μm以上のフィルム)であっても、効果的に冷却が行われ、上記の冷却速度で急冷することができる。
冷却速度は、冷却キャストドラムおよび冷却キャストドラムに対面して設置された補助冷却装置(メルトに冷却風を吹き出す装置)により強制的に冷却することにより得られる。補助冷却装置としては、特開平7-266406号公報、特開平9-204004号公報、特開2006-281531号公報などに記載の補助冷却装置を用いることができる。また、水のミスト吹き型や霧吹型や水槽などの補助冷却装置を用いることができる。
冷却時のチルロールの温度は、-10℃以上30℃以下が好ましく、より好ましくは-5℃以上25℃以下、さらに好ましくは0℃以上15℃以下である。さらに、メルトとチルロールとの間で密着性を高め、冷却効率を上げる観点からは、チルロールにメルトが接触する前に静電気を印加しておくことが好ましい。キャストドラム内部に冷媒を通し、所定の表面温度に制御できる。
厚手フィルムの製膜では、冷却キャストドラム上での冷却速度が低下することで、球晶が生成して延伸ムラが発生し易い。しかし、延伸ムラは、冷却キャストドラムにおける温度ムラを0.1℃以上5℃以下、より好ましくは0.3℃以上4℃以下、さらに好ましくは0.5℃以上3℃以下付与することで解消できる。
ここで、温度ムラとは、冷却キャストドラムの温度をドラム幅方向に測定し、最高温度と最低温度との差をさす。
このように温度差があると、冷却キャストドラム上でメルトに温度差が発生しメルトに伸張/収縮応力が働く。メルトが冷却キャストドラムに接触した際、空気層を巻き込み温度ムラを生じるが、上記範囲の温度ムラを付与すると、メルトが収縮/伸張することで空気層を排除して密着を促し、冷却を促す。一方、上記範囲を超える温度ムラを付与すると、キャスト時の冷却温度ムラに起因する収縮ムラが発生し、キャストフィルムにベコが発生し好ましくない。
このような冷却キャストドラム上の温度分布は、ドラム内部に邪魔板を設け、この中に熱媒を通し、この流路を乱すことで温度ムラを発現させることができる。
ここで、温度ムラとは、冷却キャストドラムの温度をドラム幅方向に測定し、最高温度と最低温度との差をさす。
このように温度差があると、冷却キャストドラム上でメルトに温度差が発生しメルトに伸張/収縮応力が働く。メルトが冷却キャストドラムに接触した際、空気層を巻き込み温度ムラを生じるが、上記範囲の温度ムラを付与すると、メルトが収縮/伸張することで空気層を排除して密着を促し、冷却を促す。一方、上記範囲を超える温度ムラを付与すると、キャスト時の冷却温度ムラに起因する収縮ムラが発生し、キャストフィルムにベコが発生し好ましくない。
このような冷却キャストドラム上の温度分布は、ドラム内部に邪魔板を設け、この中に熱媒を通し、この流路を乱すことで温度ムラを発現させることができる。
押出ダイからメルトを押出した後、冷却キャストドラムに接触させるまでの間(エアギャップ)は、湿度を5%RH以上60%RH以下、さらに好ましくは10%RH以上55%RH以下、さらに好ましくは15%RH以上50%RH以下に調整することが好ましい。
エアギャップでの湿度を上記範囲にすることで、表面カルボン酸量や表面OH量を調節することができる。
すなわち、上述のように空気の疎水性を調整することで、COOH基やOH基のフィルム表面からの潜り込みを調整できる。
このとき、高湿度にすることで表面OH量、表面カルボン酸量は増加し、低湿度にすることで表面OH量、表面カルボン酸量は減少する。
エアギャップでの湿度を上記範囲にすることで、表面カルボン酸量や表面OH量を調節することができる。
すなわち、上述のように空気の疎水性を調整することで、COOH基やOH基のフィルム表面からの潜り込みを調整できる。
このとき、高湿度にすることで表面OH量、表面カルボン酸量は増加し、低湿度にすることで表面OH量、表面カルボン酸量は減少する。
このエアギャップの効果は、特に表面COOH量に影響する。これは、OH基よりCOOH基の方が極性が強く、エアギャップの湿度の影響を受け易いためである。
このような低湿度での押出しでは、冷却キャストドラムへの密着が低下し、冷却ムラが発生しやすいが、キャストロールに温度分布を0.1℃以上5℃以下で与えることで上記のように冷却ムラを低減できる。
このような低湿度での押出しでは、冷却キャストドラムへの密着が低下し、冷却ムラが発生しやすいが、キャストロールに温度分布を0.1℃以上5℃以下で与えることで上記のように冷却ムラを低減できる。
以上のようにして得られた厚みが2.5mm以上5.0mm以下の未延伸ポリエステルフィルムを、後述する延伸工程において延伸する。
(2)延伸工程
延伸工程では、未延伸フィルム形成工程により得られた未延伸ポリエステルフィルムを、平均温度T1(℃)が下記式(1)で示す関係を満たし、且つ、表面温度が中心温度よりも0.3℃以上15℃未満高くなるように加熱した後、少なくとも一方向に延伸する。
Tg-20℃<T1<Tg+25℃ ・・・式(1)
[式(1)中、Tgは前記未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(℃)を表す。]
延伸工程では、未延伸フィルム形成工程により得られた未延伸ポリエステルフィルムを、平均温度T1(℃)が下記式(1)で示す関係を満たし、且つ、表面温度が中心温度よりも0.3℃以上15℃未満高くなるように加熱した後、少なくとも一方向に延伸する。
Tg-20℃<T1<Tg+25℃ ・・・式(1)
[式(1)中、Tgは前記未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(℃)を表す。]
延伸工程は、未延伸ポリエステルフィルムを、予熱ロールにより加熱した後、近赤外ヒーター又は遠赤外ヒーターによって加熱しながら延伸ロールにより延伸する工程であることが好ましい。
延伸に供される未延伸ポリエステルフィルムは、その平均温度T1(℃)が上記式(1)で示す関係を満たし、且つ、その表面温度がその中心温度よりも0.3℃以上15℃未満高くなるように加熱される。2.5mm以上5.0mm以下の未延伸ポリエステルフィルムを用い、且つ、該フィルムの温度を特定の範囲に制御することにより、延伸時における傷の発生を抑制しうる程度にフィルム表面の近傍を柔らかくできる一方、フィルムの内部においては配向性を保つことができる。このため、2.5mm以上5.0mm以下の厚手の未延伸ポリエステルフィルムを、傷の発生を抑制し且つフィルムの配向性を低下させることなく延伸することができることから、本発明の製造方法により得られた延伸後のポリエステルフィルムは、フィルム表面の平滑性を保持しつつも、耐加水分解性及び耐電圧性の双方に優れたものとなる。
一方、未延伸ポリエステルフィルムが、前記式(1)で示す関係及び表面温度と中心温度との関係の少なくとも1つを満たさない場合には、フィルム表面に傷や延伸ロール等との粘着に起因する突起が発生して、フィルム表面の平滑性が損なわれたり、配向性の低下が生じてしまい、延伸後のポリエステルフィルムは耐加水分解性及び耐電圧性を発揮しえないものとなる。
未延伸ポリエステルフィルムの平均温度T1(℃)とは、加熱された未延伸ポリエステルフィルムの表面温度と中心温度との平均値である。
本発明に係る温度に関する測定方法の詳細は、以下に示す通りである。
本発明に係る温度に関する測定方法の詳細は、以下に示す通りである。
フィルムの表面温度は、測定対象となるフィルムの表面2面に、熱電対を貼り付けて測定する。フィルムの中心温度は、測定対象となるフィルムの膜厚方向における中心部に、熱電対を埋め込むことによって測定する。
測定範囲は、フィルムの表面温度及び中心温度のいずれについても、測定開始点を延伸開始点より3m前(フィルム搬送方向長)とし、該測定開始点から延伸開始点までとする。ここで、「延伸開始点」とは、搬送された未延伸ポリエステルフィルムが、延伸ロールと接触する点を意味する。
測定は、測定開始点及び測定開始から100msec経過する毎に、フィルムの表面温度及び中心温度の双方を測定することにより行う。
平均温度T1(℃)は、測定された表面温度及び中心温度の平均値を各測定点毎に算出し、それらを相加平均することにより算出する。
フィルムの表面温度と中心温度との差は、測定された表面温度から中心温度を減じた値を各測定点毎に算出し、それらの値を相加平均することにより算出する。
測定範囲は、フィルムの表面温度及び中心温度のいずれについても、測定開始点を延伸開始点より3m前(フィルム搬送方向長)とし、該測定開始点から延伸開始点までとする。ここで、「延伸開始点」とは、搬送された未延伸ポリエステルフィルムが、延伸ロールと接触する点を意味する。
測定は、測定開始点及び測定開始から100msec経過する毎に、フィルムの表面温度及び中心温度の双方を測定することにより行う。
平均温度T1(℃)は、測定された表面温度及び中心温度の平均値を各測定点毎に算出し、それらを相加平均することにより算出する。
フィルムの表面温度と中心温度との差は、測定された表面温度から中心温度を減じた値を各測定点毎に算出し、それらの値を相加平均することにより算出する。
未延伸ポリエステルフィルムの温度を、平均温度T1(℃)が前記式(1)で示す関係を満たし、且つ、表面温度が中心温度よりも0.3℃以上15℃未満高くなるように制御する方法としては、予熱ロールの温度を調整する態様、予熱ロールの温度及び予熱ロール周囲の温度を調整する態様、ロール間距離、フィルム搬送速度を調整する態様が挙げられる。
未延伸ポリエステルフィルムの平均温度T1(℃)は、下記式(1-2)の関係を満たすことがより好ましい。
Tg-10℃<T1<Tg+20℃ ・・・式(1-2)
[式(2)中、Tgは前記未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(℃)を表す。]
Tg-10℃<T1<Tg+20℃ ・・・式(1-2)
[式(2)中、Tgは前記未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(℃)を表す。]
また、予熱ロールにより加熱された未延伸ポリエステルフィルムの表面温度と中心温度との関係は、表面温度が中心温度よりも1℃以上10℃以下高いことがより好ましい。
延伸工程においては、未延伸ポリエステルフィルムの加熱に用いる予熱ロールの表面温度及び周辺雰囲気温度が、いずれも下記式(2)で示す関係を満たす温度T2(℃)であることが好ましい。
Tg-25℃<T2<Tg+40℃ ・・・式(2)
[式(2)中、Tgは前記未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(℃)を表す。]
Tg-25℃<T2<Tg+40℃ ・・・式(2)
[式(2)中、Tgは前記未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(℃)を表す。]
なお、予熱ロールが2本以上設置される場合には、すべての予熱ロールにおける表面温度、及び、これらの予熱ロールの周辺雰囲気温度が、上記式(2)で示す関係を満たすことが好ましい。
予熱ロールの表面温度及び周辺雰囲気温度の双方が、上記式(2)で示す関係を満たす温度T2(℃)であることで、延伸時における傷の発生をより効果的に抑制することができる。
予熱ロールの表面温度及び周辺雰囲気温度の双方が、上記式(2)で示す関係を満たす温度T2(℃)であることで、延伸時における傷の発生をより効果的に抑制することができる。
予熱ロールの表面温度は、予熱ロールの表面を、放射温度計((株)チノー製、型番:RT60)にて測定することができる。
予熱ロールの周辺雰囲気温度は、予熱ロール表面の周辺空間であって、予熱ロールからの熱放射の影響を受けない位置における温度(℃)を、熱電対にて測定した測定値である。
予熱ロールの周辺雰囲気温度は、予熱ロール表面の周辺空間であって、予熱ロールからの熱放射の影響を受けない位置における温度(℃)を、熱電対にて測定した測定値である。
予熱ロールの周辺雰囲気温度を、式(2)で示す関係を満たすように調整する方法としては、熱風の送風、IRヒータでの加熱、予熱ロール周辺の断熱材によるケーシング等が挙げられる。
予熱ロールにより加熱された未延伸ポリエステルフィルムは、延伸ロールにより少なくとも一方向に延伸される。延伸方法は、一軸延伸であってもよいし、二軸延伸であってもよい。
本発明における延伸方法の好適な態様の一つは、予熱ロールの雰囲気温度を管理した中で、未延伸ポリエステルフィルムを予熱ロールにて予熱し、近赤外ヒーターにて加熱を開始した箇所から所定の速度比に調整した延伸ロールによって搬送方向に延伸する縦一軸延伸を行った後、テンターにて横延伸する延伸方法である。
また、本発明においては二軸延伸を行ってもよい。
二軸延伸では、例えば、ポリエステルシートに対して、ポリエステルシートの長手方向に、延伸応力が5MPa以上15MPa以下、かつ、延伸倍率が2.5倍以上4.5倍以下の縦延伸を行い、幅方向に延伸倍率が2.5倍以上5倍以下の横延伸を行えばよい。
二軸延伸では、例えば、ポリエステルシートに対して、ポリエステルシートの長手方向に、延伸応力が5MPa以上15MPa以下、かつ、延伸倍率が2.5倍以上4.5倍以下の縦延伸を行い、幅方向に延伸倍率が2.5倍以上5倍以下の横延伸を行えばよい。
より具体的には、ポリエステルシートを、70℃以上120℃以下の温度に加熱されたロール群に導き、長手方向(縦方向、すなわちフィルムの進行方向)に、延伸応力が5MPa以上15MPa以下、かつ、延伸倍率が2.5倍以上4.5倍以下、より好ましくは、延伸応力が8MPa以上14MPa以下、かつ、延伸倍率が3.0倍以上4.0倍以下の縦延伸を行う。縦延伸後、20℃以上50℃以下の温度のロール群で冷却することが好ましい。
続いて、ポリエステルシートの両端をクリップで把持しながらテンターに導き80℃以上180℃以下の温度に加熱された雰囲気中で、長手方向に直角な方向、すなわち、幅方向に延伸応力が8MPa以上20MPa以下であり、かつ、延伸倍率が3.4倍以上4.5倍以下の横延伸を行うことが好ましく、延伸応力が10MPa以上18MPa以下、かつ、延伸倍率が3.6倍以上5倍以下の横延伸を行うことがより好ましい。
上記二軸延伸による延伸面積倍率(縦延伸倍率×横延伸倍率)は、9倍以上20倍以下であることが好ましい。面積倍率が9倍以上20倍以下であると、延伸後の厚みが250μm以上500μm以下であり、面配向度が高く、30%以上40%以下の結晶化度を有し、平衡含水率が0.1質量%以上0.25質量%以下である二軸配向したポリエステルフィルムが得られる。
二軸延伸する方法としては、上述のように、長手方向と幅方向の延伸とを分離して行なう逐次二軸延伸方法のほか、長手方向と幅方向の延伸を同時に行なう同時二軸延伸方法のいずれであってもよい。
(3)熱固定工程
得られた二軸延伸フィルムの結晶配向を完了させて、平面性と寸法安定性を付与するために、引き続きテンター内にて、熱固定処理を行うことが好ましい。二軸延伸後のフィルムを、張力が1kg/m以上10kg/m以下、かつ、170℃以上230℃以下で熱固定処理を行うことが好ましい。このような条件下で熱固定処理を行うことで、平面性と寸法安定性が向上し、任意の10cm間隔で測定した含水率の差を0.01質量%以上0.06質量%以下にすることができる。
得られた二軸延伸フィルムの結晶配向を完了させて、平面性と寸法安定性を付与するために、引き続きテンター内にて、熱固定処理を行うことが好ましい。二軸延伸後のフィルムを、張力が1kg/m以上10kg/m以下、かつ、170℃以上230℃以下で熱固定処理を行うことが好ましい。このような条件下で熱固定処理を行うことで、平面性と寸法安定性が向上し、任意の10cm間隔で測定した含水率の差を0.01質量%以上0.06質量%以下にすることができる。
好ましくは、未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(Tg)以上融点(Tm)未満の温度で1秒以上30秒以下の熱固定処理を行ない、均一に徐冷後、室温まで冷却する。一般に、熱固定処理温度(Ts)が低いとフィルムの熱収縮が大きいため、高い熱寸法安定性を付与するためには、熱処理温度は高い方が好ましい。しかしながら、熱処理温度を高くし過ぎると配向結晶性が低下し、その結果形成されたフィルム中の含水率が上昇して耐加水分解性に劣ることがある。そのため、本発明のポリエステルフィルムの熱固定処理温度(Ts)としては、40℃≦(Tm-Ts)≦90℃であるのが好ましい。より好ましくは、熱固定処理温度(Ts)を50℃≦(Tm-Ts)≦80℃、更に好ましくは55℃≦(Tm-Ts)≦75℃とすることが好ましい。
得られたポリエステルフィルムは、太陽電池モジュールを構成するバックシートとして用いることができるが、モジュール使用時には雰囲気温度が100℃程度まで上昇することがあるため、熱固定処理温度(Ts)としては、160℃以上Tm-40℃(但し、Tm-40℃>160℃)以下であるのが好ましい。より好ましくは170℃以上Tm-50℃(但し、Tm-50℃>170℃)以下、更に好ましくはTsが180℃以上Tm-55℃(但し、Tm-55℃>180℃)以下である。上記の熱固定処理温度は、2つ以上に分割された領域で、温度差を1~100℃の範囲で順次降温しながら熱固定することが好ましい。
また必要に応じて、幅方向あるいは長手方向に1~12%の弛緩処理を施してもよい。
熱固定されたポリエステルフィルムは通常Tg以下まで冷却され、ポリエステルフィルム両端のクリップ把持部分をカットしロール状に巻き取られる。この際、最終熱固定処理温度以下、Tg以上の温度範囲内で、幅方向及び/または長手方向に1~12%弛緩処理することが好ましい。
また、冷却は、最終熱固定温度から室温までを毎秒1℃以上100℃以下の冷却速度で徐冷することが寸法安定性の点で好ましい。特に、Tg+50℃からTgまでを、毎秒1℃以上100℃以下の冷却速度で徐冷することが好ましい。冷却、弛緩処理する手段は特
に限定はなく、従来公知の手段で行えるが、特に複数の温度領域で順次冷却しながら、これらの処理を行うことが、ポリエステルフィルムの寸法安定性向上の点で好ましい。
また、上記ポリエステルフィルムの製造に際し、ポリエステルフィルムの強度を向上させる目的で、多段縦延伸、再縦延伸、再縦横延伸、横・縦延伸など公知の延伸フィルムに用いられる延伸を行ってもよい。縦延伸と横延伸の順序を逆にしてもよい。
熱固定されたポリエステルフィルムは通常Tg以下まで冷却され、ポリエステルフィルム両端のクリップ把持部分をカットしロール状に巻き取られる。この際、最終熱固定処理温度以下、Tg以上の温度範囲内で、幅方向及び/または長手方向に1~12%弛緩処理することが好ましい。
また、冷却は、最終熱固定温度から室温までを毎秒1℃以上100℃以下の冷却速度で徐冷することが寸法安定性の点で好ましい。特に、Tg+50℃からTgまでを、毎秒1℃以上100℃以下の冷却速度で徐冷することが好ましい。冷却、弛緩処理する手段は特
に限定はなく、従来公知の手段で行えるが、特に複数の温度領域で順次冷却しながら、これらの処理を行うことが、ポリエステルフィルムの寸法安定性向上の点で好ましい。
また、上記ポリエステルフィルムの製造に際し、ポリエステルフィルムの強度を向上させる目的で、多段縦延伸、再縦延伸、再縦横延伸、横・縦延伸など公知の延伸フィルムに用いられる延伸を行ってもよい。縦延伸と横延伸の順序を逆にしてもよい。
(ポリエステル樹脂)
以下、本発明の製造方法に用いるポリエステル樹脂について詳細に説明する。
本発明の製造方法に用いるポリエステル樹脂は、(A)ジカルボン酸成分と(B)ジオール成分とをエステル化反応により反応させて得られたエステル化反応生成物を、重縮合反応させて重縮合物を得る工程を経ることで合成することができる。
なお、ポリエステル樹脂としては、市販品を用いてもよい。
以下、本発明の製造方法に用いるポリエステル樹脂について詳細に説明する。
本発明の製造方法に用いるポリエステル樹脂は、(A)ジカルボン酸成分と(B)ジオール成分とをエステル化反応により反応させて得られたエステル化反応生成物を、重縮合反応させて重縮合物を得る工程を経ることで合成することができる。
なお、ポリエステル樹脂としては、市販品を用いてもよい。
-エステル化反応-
ポリエステル樹脂の原料物質として用いられる(A)ジカルボン酸成分としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ダイマー酸、エイコサンジオン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸等の脂肪族ジカルボン酸類、アダマンタンジカルボン酸、ノルボルネンジカルボン酸、イソソルビド、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、などの脂環族ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、1,8-ナフタレンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸、フェニルエンダンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、フェナントレンジカルボン酸、9,9’-ビス(4-カルボキシフェニル)フルオレン酸等の芳香族ジカルボン酸などのジカルボン酸もしくはそのエステル誘導体が挙げられる。
ポリエステル樹脂の原料物質として用いられる(A)ジカルボン酸成分としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ダイマー酸、エイコサンジオン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸等の脂肪族ジカルボン酸類、アダマンタンジカルボン酸、ノルボルネンジカルボン酸、イソソルビド、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、などの脂環族ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、1,8-ナフタレンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸、フェニルエンダンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、フェナントレンジカルボン酸、9,9’-ビス(4-カルボキシフェニル)フルオレン酸等の芳香族ジカルボン酸などのジカルボン酸もしくはそのエステル誘導体が挙げられる。
(B)ジオール成分としては、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール等の脂肪族ジオール類、シクロヘキサンジメタノール、スピログリコール、イソソルビドなどの脂環式ジオール類、ビスフェノールA、1,3―ベンゼンジメタノール,1,4-ベンセンジメタノール、9,9’-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン、などの芳香族ジオール類等のジオール化合物が挙げられる。
(A)ジカルボン酸成分としては、芳香族ジカルボン酸の少なくとも1種が用いられる場合が好ましい。より好ましくは、ジカルボン酸成分のうち、芳香族ジカルボン酸を主成分として含有する。なお、「主成分」とは、ジカルボン酸成分に占める芳香族ジカルボン酸の割合が80質量%以上であることをいう。芳香族ジカルボン酸以外のジカルボン酸成分を含んでもよい。このようなジカルボン酸成分としては、芳香族ジカルボン酸などのエステル誘導体等である。
また、(B)ジオール成分としては、脂肪族ジオールの少なくとも1種が用いられる場合が好ましい。脂肪族ジオールとして、エチレングリコールを含むことができ、好ましくはエチレングリコールを主成分として含有する。なお、主成分とは、ジオール成分に占めるエチレングリコールの割合が80質量%以上であることをいう。
また、(B)ジオール成分としては、脂肪族ジオールの少なくとも1種が用いられる場合が好ましい。脂肪族ジオールとして、エチレングリコールを含むことができ、好ましくはエチレングリコールを主成分として含有する。なお、主成分とは、ジオール成分に占めるエチレングリコールの割合が80質量%以上であることをいう。
脂肪族ジオール(例えばエチレングリコール)の使用量は、前記芳香族ジカルボン酸(例えばテレフタル酸)及び必要に応じそのエステル誘導体の1モルに対して、1.015~1.50モルの範囲であるのが好ましい。該使用量は、より好ましくは1.02~1.30モルの範囲であり、更に好ましくは1.025~1.10モルの範囲である。該使用量は、1.015以上の範囲であると、エステル化反応が良好に進行し、1.50モル以下の範囲であると、例えばエチレングリコールの2量化によるジエチレングリコールの副生が抑えられ、融点やガラス転移温度、結晶性、耐熱性、耐加水分解性、耐候性など多くの特性を良好に保つことができる。
エステル化反応には、従来から公知の反応触媒を用いることができる。該反応触媒としては、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、亜鉛化合物、鉛化合物、マンガン化合物、コバルト化合物、アルミニウム化合物、アンチモン化合物、チタン化合物、リン化合物などを挙げることができる。通常、ポリエステルの製造方法が完結する以前の任意の段階において、重合触媒としてアンチモン化合物、ゲルマニウム化合物、チタン化合物を添加することが好ましい。このような方法としては、例えば、ゲルマニウム化合物を例に取ると、ゲルマニウム化合物粉体をそのまま添加することが好ましい。
例えば、エステル化反応は、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジオールとを、チタン化合物を含有する触媒の存在下で重合する。このエステル化反応では、触媒であるチタン化合物として、有機酸を配位子とする有機キレートチタン錯体を用いると共に、工程中に少なくとも、有機キレートチタン錯体と、マグネシウム化合物と、置換基として芳香環を有しない5価のリン酸エステルとをこの順序で添加する過程を設けて構成されることが好ましい。
まず初めに、芳香族ジカルボン酸及び脂肪族ジオールを、マグネシウム化合物及びリン化合物の添加に先立って、チタン化合物である有機キレートチタン錯体を含有する触媒と混合する。有機キレートチタン錯体等のチタン化合物は、エステル化反応に対しても高い触媒活性を持つので、エステル化反応を良好に行なわせることができる。このとき、ジカルボン酸成分及びジオール成分を混合した中にチタン化合物を加えてもよいし、ジカルボン酸成分(又はジオール成分)とチタン化合物を混合してからジオール成分(又はジカルボン酸成分)を混合してもよい。また、ジカルボン酸成分とジオール成分とチタン化合物とを同時に混合するようにしてもよい。混合は、その方法に特に制限はなく、従来公知の方法により行なうことが可能である。
より好ましいポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン-2,6-ナフタレート(PEN)であり、さらに好ましいものはPETである。さらに、PETは、ゲルマニウム(Ge)系触媒、アンチモン(Sb)系触媒、アルミニウム(Al)系触媒、及びチタン(Ti)系触媒から選ばれる1種又は2種以上を用いて重合されるものが好ましく、より好ましくはTi系触媒である。
Ti系触媒は、反応活性が高く、重合温度を低くすることができる。そのため、特に重合反応中にPETが熱分解し、COOHが発生するのを抑制することが可能であり、本発明により得られるポリエステルフィルムにおいて、末端COOH量を所定の範囲に調整するのに好適である。
Ti系触媒としては、酸化物、水酸化物、アルコキシド、カルボン酸塩、炭酸塩、蓚酸塩、有機キレートチタン錯体、及びハロゲン化物等が挙げられる。Ti系触媒は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、二種以上のチタン化合物を併用してもよい。
Ti系触媒の例としては、テトラ-n-プロピルチタネート、テトラ-i-プロピルチタネート、テトラ-n-ブチルチタネート、テトラ-n-ブチルチタネートテトラマー、テトラ-t-ブチルチタネート、テトラシクロヘキシルチタネート、テトラフェニルチタネート、テトラベンジルチタネート等のチタンアルコキシド、チタンアルコキシドの加水分解により得られるチタン酸化物、チタンアルコキシドと珪素アルコキシドもしくはジルコニウムアルコキシドとの混合物の加水分解により得られるチタン-珪素もしくはジルコニウム複合酸化物、酢酸チタン、蓚酸チタン、蓚酸チタンカリウム、蓚酸チタンナトリウム、チタン酸カリウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸-水酸化アルミニウム混合物、塩化チタン、塩化チタン-塩化アルミニウム混合物、チタンアセチルアセトナート、有機酸を配位子とする有機キレートチタン錯体、等が挙げられる。
Ti系触媒の例としては、テトラ-n-プロピルチタネート、テトラ-i-プロピルチタネート、テトラ-n-ブチルチタネート、テトラ-n-ブチルチタネートテトラマー、テトラ-t-ブチルチタネート、テトラシクロヘキシルチタネート、テトラフェニルチタネート、テトラベンジルチタネート等のチタンアルコキシド、チタンアルコキシドの加水分解により得られるチタン酸化物、チタンアルコキシドと珪素アルコキシドもしくはジルコニウムアルコキシドとの混合物の加水分解により得られるチタン-珪素もしくはジルコニウム複合酸化物、酢酸チタン、蓚酸チタン、蓚酸チタンカリウム、蓚酸チタンナトリウム、チタン酸カリウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸-水酸化アルミニウム混合物、塩化チタン、塩化チタン-塩化アルミニウム混合物、チタンアセチルアセトナート、有機酸を配位子とする有機キレートチタン錯体、等が挙げられる。
Ti系触媒を用いた重合により得たTi触媒系PETの製造には、例えば、特開2005-340616号公報、特開2005-239940号公報、特開2004-319444号公報、特許3436268号公報、特許3979866号公報、特許3780137号、特開2007-204538号公報等に記載の重合方法を用いることができる。
ポリエステルを重合する際においては、触媒としてチタン(Ti)系化合物を、1ppm以上30ppm以下、より好ましくは2ppm以上20ppm以下、さらに好ましくは3ppm以上15ppm以下の範囲で用いて重合を行なうことが好ましい。この場合、本発明のポリエステルフィルムには、1ppm以上30ppm以下のチタンが含まれる。
Ti系化合物の量は、1ppm以上であると好ましいIVが得られ、30ppm以下であると、末端COOHを上記の範囲を満足するように調節することが可能である。
Ti系化合物の量は、1ppm以上であると好ましいIVが得られ、30ppm以下であると、末端COOHを上記の範囲を満足するように調節することが可能である。
このようなTi系化合物を用いて重合されたTi系ポリエステルの合成には、例えば、特公平8-30119号公報、特許2543624号、特許3335683号、特許3717380号、特許3897756号、特許3962226号、特許3979866号、特許3996871号、特許4000867号、特許4053837号、特許4127119号、特許4134710号、特許4159154号、特許4269704号、特許4313538号等に記載の方法を適用することができる。
<チタン化合物>
触媒成分であるチタン化合物としては、有機酸を配位子とする有機キレートチタン錯体の少なくとも1種が用いられる。有機酸としては、例えば、クエン酸、乳酸、トリメリット酸、リンゴ酸等を挙げることができる。中でも、クエン酸又はクエン酸塩を配位子とする有機キレート錯体が好ましい。
触媒成分であるチタン化合物としては、有機酸を配位子とする有機キレートチタン錯体の少なくとも1種が用いられる。有機酸としては、例えば、クエン酸、乳酸、トリメリット酸、リンゴ酸等を挙げることができる。中でも、クエン酸又はクエン酸塩を配位子とする有機キレート錯体が好ましい。
例えば、クエン酸を配位子とするキレートチタン錯体を用いた場合、微細粒子等の異物の発生が少なく、他のチタン化合物に比べ、重合活性と色調の良好なポリエステル樹脂が得られる。更に、クエン酸キレートチタン錯体を用いる場合でも、エステル化反応の段階で添加することにより、エステル化反応後に添加する場合に比べ、重合活性と色調が良好で、末端カルボキシル基の少ないポリエステル樹脂が得られる。この点については、チタン触媒はエステル化反応の触媒効果もあり、エステル化段階で添加することでエステル化反応終了時におけるオリゴマー酸価が低くなり、以降の重縮合反応がより効率的に行なわれること、またクエン酸を配位子とする錯体はチタンアルコキシド等に比べて加水分解耐性が高く、エステル化反応過程において加水分解せず、本来の活性を維持したままエステル化及び重縮合反応の触媒として効果的に機能するものと推定される。
また、一般に、末端COOH量が多いほど耐加水分解性が悪化することが知られており、末端カルボキシル基量が少なくなることで、耐加水分解性の向上が期待される。
また、一般に、末端COOH量が多いほど耐加水分解性が悪化することが知られており、末端カルボキシル基量が少なくなることで、耐加水分解性の向上が期待される。
クエン酸キレートチタン錯体としては、例えば、ジョンソン・マッセイ社製のVERTEC AC-420など市販品として容易に入手可能である。
芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジオールは、これらが含まれたスラリーを調製し、これをエステル化反応工程に連続的に供給することにより導入することができる。
エステル化反応させる際においては、チタン化合物を触媒として用い、Ti添加量が元素換算値で1ppm以上30ppm以下、より好ましくは3ppm以上20ppm以下、さらに好ましくは5ppm以上15ppm以下の範囲で重合反応させる態様が好ましい。チタン添加量は、1ppm以上であると、重合速度が速くなる点で有利であり、30ppm以下であると、良好な色調が得られる点で有利である。
また、チタン化合物としては、有機キレートチタン錯体以外には、一般に、酸化物、水酸化物、アルコキシド、カルボン酸塩、炭酸塩、蓚酸塩、及びハロゲン化物等が挙げられる。本発明の効果を損なわない範囲であれば、有機キレートチタン錯体に加えて、他のチタン化合物を併用してもよい。
このようなチタン化合物の例としては、テトラ-n-プロピルチタネート、テトラ-i-プロピルチタネート、テトラ-n-ブチルチタネート、テトラ-n-ブチルチタネートテトラマー、テトラ-t-ブチルチタネート、テトラシクロヘキシルチタネート、テトラフェニルチタネート、テトラベンジルチタネート等のチタンアルコキシド、チタンアルコキシドの加水分解により得られるチタン酸化物、チタンアルコキシドと珪素アルコキシドもしくはジルコニウムアルコキシドとの混合物の加水分解により得られるチタン-珪素もしくはジルコニウム複合酸化物、酢酸チタン、蓚酸チタン、蓚酸チタンカリウム、蓚酸チタンナトリウム、チタン酸カリウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸-水酸化アルミニウム混合物、塩化チタン、塩化チタン-塩化アルミニウム混合物、チタンアセチルアセトナート等が挙げられる。
このようなチタン化合物の例としては、テトラ-n-プロピルチタネート、テトラ-i-プロピルチタネート、テトラ-n-ブチルチタネート、テトラ-n-ブチルチタネートテトラマー、テトラ-t-ブチルチタネート、テトラシクロヘキシルチタネート、テトラフェニルチタネート、テトラベンジルチタネート等のチタンアルコキシド、チタンアルコキシドの加水分解により得られるチタン酸化物、チタンアルコキシドと珪素アルコキシドもしくはジルコニウムアルコキシドとの混合物の加水分解により得られるチタン-珪素もしくはジルコニウム複合酸化物、酢酸チタン、蓚酸チタン、蓚酸チタンカリウム、蓚酸チタンナトリウム、チタン酸カリウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸-水酸化アルミニウム混合物、塩化チタン、塩化チタン-塩化アルミニウム混合物、チタンアセチルアセトナート等が挙げられる。
このようなチタン化合物を用いたTi系ポリエステルの合成には、例えば、特公平8-30119号公報、特許2543624号、特許3335683号、特許3717380号、特許3897756号、特許3962226号、特許3979866号、特許3996871号、特許4000867号、特許4053837号、特許4127119号、特許4134710号、特許4159154号、特許4269704号、特許4313538号等に記載の方法を適用することができる。
本発明においては、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジオールとを、チタン化合物を含有する触媒の存在下で重合するとともに、チタン化合物の少なくとも一種が有機酸を配位子とする有機キレートチタン錯体であって、有機キレートチタン錯体とマグネシウム化合物と置換基として芳香環を有しない5価のリン酸エステルとをこの順序で添加する過程を少なくとも含むエステル化反応工程と、エステル化反応工程で生成されたエステル化反応生成物を重縮合反応させて重縮合物を生成する重縮合工程と、を設けて構成されているポリエステル樹脂の製造方法により作製されるのが好ましい。
この場合、エステル化反応の過程において、チタン化合物として有機キレートチタン錯体を存在させた中に、マグネシウム化合物を添加し、次いで特定の5価のリン化合物を添加する添加順とすることで、チタン触媒の反応活性を適度に高く保ち、マグネシウムによる静電印加特性を付与しつつ、かつ重縮合における分解反応を効果的に抑制することができるため、結果として着色が少なく、高い静電印加特性を有するとともに高温下に曝された際の黄変色が改善されたポリエステル樹脂が得られる。
これにより、重合時の着色及びその後の溶融製膜時における着色が少なくなり、従来のアンチモン(Sb)触媒系のポリエステル樹脂に比べて黄色味が軽減され、また、透明性の比較的高いゲルマニウム触媒系のポリエステル樹脂に比べて遜色のない色調、透明性を持ち、しかも耐熱性に優れたポリエステル樹脂を提供できる。また、コバルト化合物や色素などの色調調整材を用いずに高い透明性を有し、黄色味の少ないポリエステル樹脂が得られる。
これにより、重合時の着色及びその後の溶融製膜時における着色が少なくなり、従来のアンチモン(Sb)触媒系のポリエステル樹脂に比べて黄色味が軽減され、また、透明性の比較的高いゲルマニウム触媒系のポリエステル樹脂に比べて遜色のない色調、透明性を持ち、しかも耐熱性に優れたポリエステル樹脂を提供できる。また、コバルト化合物や色素などの色調調整材を用いずに高い透明性を有し、黄色味の少ないポリエステル樹脂が得られる。
このポリエステル樹脂は、透明性に関する要求の高い用途(例えば、光学用フィルム、工業用リス等)に利用が可能であり、高価なゲルマニウム系触媒を用いる必要がないため、大幅なコスト低減が図れる。加えて、Sb触媒系で生じやすい触媒起因の異物の混入も回避されるため、製膜過程での故障の発生や品質不良が軽減され、得率向上による低コスト化も図ることができる。
エステル化反応させるにあたり、チタン化合物である有機キレートチタン錯体と添加剤としてマグネシウム化合物と5価のリン化合物とをこの順に添加する過程を設ける。このとき、有機キレートチタン錯体の存在下、エステル化反応を進め、その後はマグネシウム化合物の添加を、リン化合物の添加前に開始する。
<リン化合物>
5価のリン化合物としては、置換基として芳香環を有しない5価のリン酸エステルの少なくとも一種が用いられることが好ましい。本発明における5価のリン酸エステルとしては、例えば、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリ-n-ブチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリス(トリエチレングリコール)、リン酸メチルアシッド、リン酸エチルアシッド、リン酸イソプロピルアシッド、リン酸ブチルアシッド、リン酸モノブチル、リン酸ジブチル、リン酸ジオクチル、リン酸トリエチレングリコールアシッド等が挙げられる。
5価のリン化合物としては、置換基として芳香環を有しない5価のリン酸エステルの少なくとも一種が用いられることが好ましい。本発明における5価のリン酸エステルとしては、例えば、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリ-n-ブチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリス(トリエチレングリコール)、リン酸メチルアシッド、リン酸エチルアシッド、リン酸イソプロピルアシッド、リン酸ブチルアシッド、リン酸モノブチル、リン酸ジブチル、リン酸ジオクチル、リン酸トリエチレングリコールアシッド等が挙げられる。
5価のリン酸エステルの中では、炭素数2以下の低級アルキル基を置換基として有するリン酸エステル〔(RO)3P=O;R=炭素数1又は2のアルキル基〕が好ましく、具体的には、リン酸トリメチル、リン酸トリエチルが特に好ましい。
特に、チタン化合物として、クエン酸又はその塩が配位するキレートチタン錯体を触媒として用いる場合、5価のリン酸エステルの方が3価のリン酸エステルよりも重合活性、色調が良好であり、更に炭素数2以下の5価のリン酸エステルを添加する態様の場合に、重合活性、色調、耐熱性のバランスを特に向上させることができる。
リン化合物の添加量としては、P元素換算値が50ppm以上90ppm以下の範囲となる量が好ましい。リン化合物の量は、より好ましくは60ppm以上80ppm以下となる量であり、さらに好ましくは65ppm以上75ppm以下となる量である。
<マグネシウム化合物>
マグネシウム化合物を含めることにより、静電印加性が向上する。この場合に着色がおきやすいが、本発明においては、着色を抑え、優れた色調、耐熱性が得られる。
マグネシウム化合物としては、例えば、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムアルコキシド、酢酸マグネシウム、炭酸マグネシウム等のマグネシウム塩が挙げられる。中でも、エチレングリコールへの溶解性の観点から、酢酸マグネシウムが最も好ましい。
マグネシウム化合物を含めることにより、静電印加性が向上する。この場合に着色がおきやすいが、本発明においては、着色を抑え、優れた色調、耐熱性が得られる。
マグネシウム化合物としては、例えば、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムアルコキシド、酢酸マグネシウム、炭酸マグネシウム等のマグネシウム塩が挙げられる。中でも、エチレングリコールへの溶解性の観点から、酢酸マグネシウムが最も好ましい。
マグネシウム化合物の添加量としては、高い静電印加性を付与するためには、Mg元素換算値が50ppm以上となる量が好ましく、50ppm以上100ppm以下の範囲となる量がより好ましい。マグネシウム化合物の添加量は、静電印加性の付与の点で、好ましくは60ppm以上90ppm以下の範囲となる量であり、さらに好ましくは70ppm以上80ppm以下の範囲となる量である。
エステル化反応工程においては、触媒成分であるチタン化合物と、添加剤であるマグネシウム化合物及びリン化合物とを、下記式(i)から算出される値Zが下記の関係式(ii)を満たすように、添加して溶融重合させる場合が特に好ましい。ここで、P含有量は芳香環を有しない5価のリン酸エステルを含むリン化合物全体に由来するリン量であり、Ti含有量は、有機キレートチタン錯体を含むTi化合物全体に由来するチタン量である。このように、チタン化合物を含む触媒系でのマグネシウム化合物及びリン化合物の併用を選択し、その添加タイミング及び添加割合を制御することによって、チタン化合物の触媒活性を適度に高く維持しつつも、黄色味の少ない色調が得られ、重合反応時やその後の製膜時(溶融時)などで高温下に曝されても黄着色を生じ難い耐熱性を付与することができる。
(i)Z=5×(P含有量[ppm]/P原子量)-2×(Mg含有量[ppm]/Mg原子量)-4×(Ti含有量[ppm]/Ti原子量)
(ii)+0≦Z≦+5.0
これは、リン化合物はチタンに作用するのみならずマグネシウム化合物とも相互作用することから、3者のバランスを定量的に表現する指標となるものである。
前記式(i)は、反応可能な全リン量から、マグネシウムに作用するリン分を除き、チタンに作用可能なリンの量を表現したものである。値Zが正の場合は、チタンを阻害するリンが余剰な状況にあり、逆に負の場合はチタンを阻害するために必要なリンが不足する状況にあるといえる。反応においては、Ti、Mg、Pの各原子1個は等価ではないことから、式中の各々のモル数に価数を乗じて重み付けを施してある。
(i)Z=5×(P含有量[ppm]/P原子量)-2×(Mg含有量[ppm]/Mg原子量)-4×(Ti含有量[ppm]/Ti原子量)
(ii)+0≦Z≦+5.0
これは、リン化合物はチタンに作用するのみならずマグネシウム化合物とも相互作用することから、3者のバランスを定量的に表現する指標となるものである。
前記式(i)は、反応可能な全リン量から、マグネシウムに作用するリン分を除き、チタンに作用可能なリンの量を表現したものである。値Zが正の場合は、チタンを阻害するリンが余剰な状況にあり、逆に負の場合はチタンを阻害するために必要なリンが不足する状況にあるといえる。反応においては、Ti、Mg、Pの各原子1個は等価ではないことから、式中の各々のモル数に価数を乗じて重み付けを施してある。
本発明においては、特殊な合成等が不要であり、安価でかつ容易に入手可能なチタン化合物、リン化合物、マグネシウム化合物を用いて、反応に必要とされる反応活性を持ちながら、色調及び熱に対する着色耐性に優れたポリエステル樹脂を得ることができる。
式(ii)においては、重合反応性を保った状態で、色調及び熱に対する着色耐性をより高める観点から、+1.0≦Z≦+4.0を満たす場合が好ましく、+1.5≦Z≦+3.0を満たす場合がより好ましい。
本発明における好ましい態様として、エステル化反応が終了する前に、芳香族ジカルボン酸及び脂肪族ジオールに、1ppm以上30ppm以下のクエン酸又はクエン酸塩を配位子とするキレートチタン錯体を添加後、該キレートチタン錯体の存在下に、60ppm以上90ppm以下(より好ましくは70ppm以上80ppm以下)の弱酸のマグネシウム塩を添加し、該添加後にさらに、60ppm以上80ppm以下(より好ましくは65ppm以上75ppm以下)の、芳香環を置換基として有しない5価のリン酸エステルを添加する態様が挙げられる。
エステル化反応は、少なくとも2個の反応器を直列に連結した多段式装置を用いて、エチレングリコールが還流する条件下で、反応によって生成した水又はアルコールを系外に除去しながら実施することができる。
また、エステル化反応は、一段階で行なってもよいし、多段階に分けて行なうようにしてもよい。
エステル化反応を一段階で行なう場合、エステル化反応温度は230~260℃が好ましく、240~250℃がより好ましい。
エステル化反応を多段階に分けて行なう場合、第一反応槽のエステル化反応の温度は230~260℃が好ましく、より好ましくは240~250℃であり、圧力は1.0~5.0kg/cm2が好ましく、より好ましくは2.0~3.0kg/cm2である。第二反応槽のエステル化反応の温度は230~260℃が好ましく、より好ましくは245~255℃であり、圧力は0.5~5.0kg/cm2、より好ましくは1.0~3.0kg/cm2である。さらに3段階以上に分けて実施する場合は、中間段階のエステル化反応の条件は、前記第一反応槽と最終反応槽の間の条件に設定するのが好ましい。
エステル化反応を一段階で行なう場合、エステル化反応温度は230~260℃が好ましく、240~250℃がより好ましい。
エステル化反応を多段階に分けて行なう場合、第一反応槽のエステル化反応の温度は230~260℃が好ましく、より好ましくは240~250℃であり、圧力は1.0~5.0kg/cm2が好ましく、より好ましくは2.0~3.0kg/cm2である。第二反応槽のエステル化反応の温度は230~260℃が好ましく、より好ましくは245~255℃であり、圧力は0.5~5.0kg/cm2、より好ましくは1.0~3.0kg/cm2である。さらに3段階以上に分けて実施する場合は、中間段階のエステル化反応の条件は、前記第一反応槽と最終反応槽の間の条件に設定するのが好ましい。
-重縮合-
重縮合は、エステル化反応で生成されたエステル化反応生成物を重縮合反応させて重縮合物を生成する。重縮合反応は、1段階で行なってもよいし、多段階に分けて行なうようにしてもよい。
重縮合は、エステル化反応で生成されたエステル化反応生成物を重縮合反応させて重縮合物を生成する。重縮合反応は、1段階で行なってもよいし、多段階に分けて行なうようにしてもよい。
エステル化反応で生成したオリゴマー等のエステル化反応生成物は、引き続いて重縮合反応に供される。この重縮合反応は、多段階の重縮合反応槽に供給することにより好適に行なうことが可能である。
例えば、3段階の反応槽で行なう場合の重縮合反応条件は、第一反応槽は、反応温度が255~280℃、より好ましくは265~275℃であり、圧力が100~10torr(13.3×10-3~1.3×10-3MPa)、より好ましくは50~20torr(6.67×10-3~2.67×10-3MPa)であって、第二反応槽は、反応温度が265~285℃、より好ましくは270~280℃であり、圧力が20~1torr(2.67×10-3~1.33×10-4MPa)、より好ましくは10~3torr(1.33×10-3~4.0×10-4MPa)であって、最終反応槽内における第三反応槽は、反応温度が270~290℃、より好ましくは275~285℃であり、圧力が10~0.1torr(1.33×10-3~1.33×10-5MPa)、より好ましくは5~0.5torr(6.67×10-4~6.67×10-5MPa)である態様が好ましい。
重縮合において得られた重縮合物は、ペレット状などの小片形状の形状にしてもよい。
上記のエステル化反応及び重縮合を行うことにより、チタン原子(Ti)、マグネシウム原子(Mg)、及びリン原子(P)を含むと共に、下記式(i)から算出される値Zが、下記の関係式(ii)を満たすポリエステル樹脂を得ることができる。
(i)Z=5×(P含有量[ppm]/P原子量)-2×(Mg含有量[ppm]/Mg原子量)-4×(Ti含有量[ppm]/Ti原子量)
(ii)+0≦Z≦+5.0
(i)Z=5×(P含有量[ppm]/P原子量)-2×(Mg含有量[ppm]/Mg原子量)-4×(Ti含有量[ppm]/Ti原子量)
(ii)+0≦Z≦+5.0
ポリエステル樹脂は、+0≦Z≦+5.0を満たすものであることで、Ti、P、及びMgの3元素のバランスが適切に調節されているので、重合反応性を保った状態で、色調と耐熱性(高温下での黄着色の低減)とに優れ、かつ高い静電印加性を維持することができる。また、本発明では、コバルト化合物や色素などの色調調整材を用いずに高い透明性を有し、黄色味の少ないポリエステル樹脂を得ることができる。
前記式(i)は既述のように、リン化合物、マグネシウム化合物、及びリン化合物の3者のバランスを定量的に表現したものであり、反応可能な全リン量から、マグネシウムに作用するリン分を除き、チタンに作用可能なリンの量を表したものである。値Zが+0未満、つまりチタンに作用するリン量が少な過ぎると、チタンの触媒活性(重合反応性)は高まるが、耐熱性が低下し、得られるポリエステル樹脂の色調は黄色味を帯び、重合後の例えば製膜時(溶融時)にも着色し、色調が低下する。また、値Zが+5.0を超える、つまりチタンに作用するリン量が多過ぎると、得られるポリエステルの耐熱性及び色調は良好なものの、触媒活性が低下しすぎ、生成性に劣る。
本発明においては、上記同様の理由から、前記式(ii)は、1.0≦Z≦4.0を満たす場合が好ましく、1.5≦Z≦3.0を満たす場合がより好ましい。
本発明においては、上記同様の理由から、前記式(ii)は、1.0≦Z≦4.0を満たす場合が好ましく、1.5≦Z≦3.0を満たす場合がより好ましい。
Ti、Mg、及びPの各元素の測定は、高分解能型高周波誘導結合プラズマ-質量分析(HR-ICP-MS;SIIナノテクノロジー社製AttoM)を用いてPET中の各元素を定量し、得られた結果から含有量[ppm]を算出することにより行なうことができる。
また、生成されるポリエステル樹脂は、更に、下記の関係式(iii)で表される関係を満たすものであることが好ましい。
重縮合後にペレットとしたときのb値 ≦ 4.0 ・・・(iii)
重縮合して得られたポリエステル樹脂をペレット化し、該ペレットのb値が4.0以下であることにより、黄色味が少なく、透明性に優れる。b値が3.0以下である場合、Ge触媒で重合したポリエステル樹脂と遜色ない色調になる。
重縮合後にペレットとしたときのb値 ≦ 4.0 ・・・(iii)
重縮合して得られたポリエステル樹脂をペレット化し、該ペレットのb値が4.0以下であることにより、黄色味が少なく、透明性に優れる。b値が3.0以下である場合、Ge触媒で重合したポリエステル樹脂と遜色ない色調になる。
b値は、色味を表す指標となるものであり、ND-101D(日本電色工業(株)製)を用いて計測される値である。
また更に、ポリエステル樹脂は、下記の関係式(iv)で表される関係を満たしていることが好ましい。
色調変化速度[Δb/分]≦ 0.15 ・・・(iv)
重縮合して得られたポリエステル樹脂ペレットを、300℃で溶融保持した際の色調変化速度[Δb/分]が0.15以下であることにより、加熱下に曝された際の黄着色を低く抑えることができる。これにより、例えば押出機で押し出して製膜する等の場合に、黄着色が少なく、色調に優れたフィルムを得ることができる。
色調変化速度[Δb/分]≦ 0.15 ・・・(iv)
重縮合して得られたポリエステル樹脂ペレットを、300℃で溶融保持した際の色調変化速度[Δb/分]が0.15以下であることにより、加熱下に曝された際の黄着色を低く抑えることができる。これにより、例えば押出機で押し出して製膜する等の場合に、黄着色が少なく、色調に優れたフィルムを得ることができる。
前記色調変化速度は、値が小さいほど好ましく、0.10以下であることが特に好ましい。
色調変化速度は、熱による色の変化を表す指標となるものであり、下記方法により求められる値である。すなわち、
ポリエステル樹脂のペレットを、射出成形機(例えば東芝機械(株)製のEC100NII)のホッパーに投入し、シリンダ内(300℃)で溶融保持させた状態で、その保持時間を変更してプレート状に成形し、このときのプレートb値をND-101D(日本電色工業(株)製)により測定する。b値の変化をもとに変化速度[Δb/分]を算出する。
ポリエステル樹脂のペレットを、射出成形機(例えば東芝機械(株)製のEC100NII)のホッパーに投入し、シリンダ内(300℃)で溶融保持させた状態で、その保持時間を変更してプレート状に成形し、このときのプレートb値をND-101D(日本電色工業(株)製)により測定する。b値の変化をもとに変化速度[Δb/分]を算出する。
以上のようにして得られたポリエステル樹脂は、光安定化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、易滑剤(微粒子)、核剤(結晶化剤)、結晶化阻害剤などの添加剤を更に含有することができる。
-固相重合-
本発明の製造方法に用いるポリエステル樹脂は、更に、固相重合を経たものであってもよい。固相重合は、既述の合成方法により得られたポリエステル樹脂又は市販のポリエステル樹脂をペレット状などの小片形状にし、これを用いて好適に行なえる。固相重合は、150℃以上250℃以下、より好ましくは170℃以上240℃以下、さらに好ましくは180℃以上230℃以下で1時間以上50時間以下、より好ましくは5時間以上40時間以下、さらに好ましくは10時間以上30時間以下の条件で行なうのが好ましい。また、固相重合は、真空中あるいは窒素気流中で行なうことが好ましい。
本発明の製造方法に用いるポリエステル樹脂は、更に、固相重合を経たものであってもよい。固相重合は、既述の合成方法により得られたポリエステル樹脂又は市販のポリエステル樹脂をペレット状などの小片形状にし、これを用いて好適に行なえる。固相重合は、150℃以上250℃以下、より好ましくは170℃以上240℃以下、さらに好ましくは180℃以上230℃以下で1時間以上50時間以下、より好ましくは5時間以上40時間以下、さらに好ましくは10時間以上30時間以下の条件で行なうのが好ましい。また、固相重合は、真空中あるいは窒素気流中で行なうことが好ましい。
固相重合を行うことにより、ポリエステルフィルムの含水率、結晶化度、末端カルボキシル基の濃度(AV:Acid value)、固有粘度(IV:Interisic viscosity)を、それぞれ本発明における好適な範囲に制御できる。
固相重合は、連続法(タワーの中に樹脂を充満させ、これを加熱しながらゆっくり所定の時間滞流させた後、順次送り出す方法)でもよく、バッチ法(容器の中に樹脂を投入し、所定の時間加熱する方法)でもよい。具体的には、固相重合として、特許第2621563号、特許第3121876号、特許第3136774号、特許第3603585号、特許第3616522号、特許第3617340号、特許第3680523号、特許第3717392号、特許第4167159号等に記載の方法を用いることができる。
固相重合の温度は、170℃以上240℃以下が好ましく、より好ましくは180℃以上230℃以下であり、さらに好ましくは190℃以上220℃以下である。温度が上記範囲内であると、末端COOH量(AV)がより大きく低減することの点で好ましい。また、固相重合時間は、5時間以上100時間以下が好ましく、より好ましくは10時間以上75時間以下であり、さらに好ましくは15時間以上50時間以下である。時間が上記範囲内であると、末端COOH量(AV)と固有粘度(IV)を本発明における好ましい範囲に容易に制御できる点で好ましい。固相重合は、真空中あるいは窒素雰囲気下で行なうことが好ましい。
本発明の製造方法に用いるポリエステル樹脂は、固有粘度(IV)が0.6dl/g以上0.9dl/g以下であることが好ましく、更に好ましくは、0.75dl/g以上0.88dl/g以下である。
固有粘度(IV)は、溶液粘度(η)と溶媒粘度(η0)の比ηr(=η/η0;相対粘度)から1を引いた比粘度(ηsp=ηr-1)を濃度で割った値を濃度がゼロの状態に外挿した値である。IVは、ウベローデ型粘度計を用い、ポリエステルを1,1,2,2-テトラクロルエタン/フェノール(=2/3[質量比])混合溶媒に溶解させ、25℃の溶液粘度から求められる。
本発明の製造方法に用いるポリエステル樹脂は、末端COOH量(AV)が、5eq/t以上25eq/t以下であることが好ましく、固有粘度(IV)が0.6dl/g以上0.9dl/g以下であることが好ましく、更に好ましくは、0.75dl/g以上0.88dl/g以下である。
末端COOH量は、H. A. Pohl, Anal. Chem. 26 (1954) p.2145に記載の方法に従って、滴定法にて測定される値である。
末端COOH量は、H. A. Pohl, Anal. Chem. 26 (1954) p.2145に記載の方法に従って、滴定法にて測定される値である。
本発明のポリエステルフィルムは、以上述べた本発明の製造方法により得られたポリエステルフィルムであり、その厚みは、100μm以上350μm以下が好ましく、より好ましくは240μm以上350μm以下、更に好ましくは250μm以上340μm以下である。
なお、本明細書におけるポリエステルフィルムの厚みは、接触式膜厚測定計(ヤマブン)を用いて測定した、フィルムの平均厚みである。具体的には、接触式膜厚測定計により、ポリエステルフィルムの長手方向に0.5mに渡り等間隔に50点をサンプリングし、幅方向に製膜全幅にわたり等間隔(幅方向に50等分した点)に50点をサンプリングし、これらの100点の厚みを測定する。得られた100点の厚みの平均値を求め、これをポリエステルフィルムの厚みとする。
本発明のポリエステルフィルムは、耐加水分解性及び耐電圧性に優れたポリエステルフィルムである。
本発明のポリエステルフィルムの耐加水分解性については、破断伸度保持時間により評価することができる。破断伸度保持時間は、強制的に加熱処理(サーモ処理)することで加水分解を促進させた際の破断伸度の低下から求められる。
本発明のポリエステルフィルムは、70時間~150時間[hr]の破断伸度保持時間を持つことが好ましい。破断伸度保持時間が70時間以上であると、上記のように加水分解の進行が抑えられており、剥がれ、密着不良を防ぐことができる。また、破断伸度保持時間が150時間以下であると、フィルム含水率が少なくなるためにフィルムに結晶構造が発達し過ぎるのが抑えられ、弾性率、伸張応力を剥がれが生じない程度に保つことができる。
中でも、好ましい破断伸度保持時間は、80時間~145時間であり、さらに好ましくは80~140時間である。
中でも、好ましい破断伸度保持時間は、80時間~145時間であり、さらに好ましくは80~140時間である。
破断伸度保持時間は、85℃、85%RHで湿熱処理(サーモ処理)した後の破断伸度保持率が、湿熱処理前の破断伸度に対して50%以上の範囲に保持できる破断伸度半減時間[hr]である。破断伸度保持率は、下記式で求められる。
破断伸度保持率[%]=(85℃サーモ処理後の破断伸度)/(サーモ処理前の破断伸度)×100
破断伸度保持率[%]=(85℃サーモ処理後の破断伸度)/(サーモ処理前の破断伸度)×100
本明細書では、具体的には、85℃、85%RHで、10時間~300時間[hr]の熱処理(サーモ処理)を10時間間隔で実施した後、各サーモ処理サンプルの破断伸度を測定し、得られた測定値をサーモ処理前の破断伸度で除算し、各サーモ処理時間での破断伸度保持率を求める。そして、横軸にサーモ時間、縦軸に破断伸度保持率をとってプロットし、これを結んで破断伸度保持率が50%となるまでの処理時間[hr]を求める。
破断伸度は、引っ張り試験機にポリエステルフィルムのサンプルをセットし、25℃、60%RH環境下で20mm/分で引っ張ることにより破断するまでの伸度を、ポリエステルフィルムをTD方向(横方向;Transverse Direction)に10等分した各点にて、20cm間隔でMD方向(縦方向;Machine Direction)に位置をずらしながら5回繰り返し測定して、計50点を測定し、得られた値を平均して求められる値である。なお、上記で得られる50点の破断伸度保持時間の最大値と最小値の差(絶対値)を、50点の破断伸度保持時間の平均値で除算し百分率で示すことにより、破断伸度保持時間分布[%]を得ることができる。
また、本発明のポリエステルフィルムの耐電圧は、部分放電試験器KPD2050(菊水電子工業(株)製)を用い、部分放電電圧を求めることで評価することができる。
[太陽電池用バックシート]
本発明の太陽電池用バックシートは、本発明の製造方法により得られたポリエステルフィルム(本発明のポリエステルフィルム)を備えて構成されたものであり、被着物に対して易接着性の易接着性層、紫外線吸収層、光反射性のある白色層などの機能性層を少なくとも1層設けて構成することができる。
本発明の太陽電池用バックシートは、本発明のポリエステルフィルムを備えるので、長期使用時において安定した耐久性能を示す。
本発明の太陽電池用バックシートは、本発明の製造方法により得られたポリエステルフィルム(本発明のポリエステルフィルム)を備えて構成されたものであり、被着物に対して易接着性の易接着性層、紫外線吸収層、光反射性のある白色層などの機能性層を少なくとも1層設けて構成することができる。
本発明の太陽電池用バックシートは、本発明のポリエステルフィルムを備えるので、長期使用時において安定した耐久性能を示す。
本発明の太陽電池用バックシートは、例えば、本発明の製造方法により得られたポリエステルフィルムに下記の機能性層を塗設してもよい。塗設には、ロールコート法、ナイフエッジコート法、グラビアコート法、カーテンコート法等の公知の塗布技術を用いることができる。
また、これらの塗設前に表面処理(火炎処理、コロナ処理、プラズマ処理、紫外線処理等)を実施してもよい。さらに、粘着剤を用いて貼り合わせることも好ましい。
また、これらの塗設前に表面処理(火炎処理、コロナ処理、プラズマ処理、紫外線処理等)を実施してもよい。さらに、粘着剤を用いて貼り合わせることも好ましい。
-易接着性層-
太陽電池用バックシートは、太陽電池モジュールを構成する場合に太陽電池素子が封止剤で封止された電池側基板の該封止材と向き合う側に、易接着性層を有していることが好ましい。封止剤(特にエチレン-酢酸ビニル共重合体)を含む被着物(例えば太陽電池素子が封止材で封止された電池側基板の封止剤の表面)に対して接着性を示す易接着性層を設けることにより、バックシートと封止材との間を強固に接着することができる。具体的には、易接着性層は、特に封止材として用いられるEVA(エチレン-酢酸ビニル共重合体)との接着力が10N/cm以上、好ましくは20N/cm以上であることが好ましい。
さらに、易接着性層は、太陽電池モジュールの使用中にバックシートの剥離が起こらないことが必要であり、そのために易接着性層は高い耐湿熱性を有することが望ましい。
太陽電池用バックシートは、太陽電池モジュールを構成する場合に太陽電池素子が封止剤で封止された電池側基板の該封止材と向き合う側に、易接着性層を有していることが好ましい。封止剤(特にエチレン-酢酸ビニル共重合体)を含む被着物(例えば太陽電池素子が封止材で封止された電池側基板の封止剤の表面)に対して接着性を示す易接着性層を設けることにより、バックシートと封止材との間を強固に接着することができる。具体的には、易接着性層は、特に封止材として用いられるEVA(エチレン-酢酸ビニル共重合体)との接着力が10N/cm以上、好ましくは20N/cm以上であることが好ましい。
さらに、易接着性層は、太陽電池モジュールの使用中にバックシートの剥離が起こらないことが必要であり、そのために易接着性層は高い耐湿熱性を有することが望ましい。
(1)バインダー
易接着性層はバインダーの少なくとも1種を含有することができる。
バインダーとしては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリオレフィン等を用いることができる。中でも、耐久性の観点から、アクリル樹脂、ポリオレフィンが好ましい。また、アクリル樹脂として、アクリルとシリコーンとの複合樹脂も好ましい。好ましいバインダーの例として、以下のものを挙げることができる。
前記ポリオレフィンの例として、ケミパールS-120、同S-75N(ともに三井化学(株)製)が挙げられる。前記アクリル樹脂の例として、ジュリマーET-410、同SEK-301(ともに日本純薬工業(株)製)が挙げられる。また、前記アクリルとシリコーンとの複合樹脂の例として、セラネートWSA1060、同WSA1070(ともにDIC(株)製)、及びH7620、H7630、H7650(ともに旭化成ケミカルズ(株)製)が挙げられる。
前記バインダーの量は、0.05~5g/m2の範囲が好ましく、0.08~3g/m2の範囲が特に好ましい。バインダー量は、0.05g/m2以上であることでより良好な接着力が得られ、5g/m2以下であることでより良好な面状が得られる。
易接着性層はバインダーの少なくとも1種を含有することができる。
バインダーとしては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリオレフィン等を用いることができる。中でも、耐久性の観点から、アクリル樹脂、ポリオレフィンが好ましい。また、アクリル樹脂として、アクリルとシリコーンとの複合樹脂も好ましい。好ましいバインダーの例として、以下のものを挙げることができる。
前記ポリオレフィンの例として、ケミパールS-120、同S-75N(ともに三井化学(株)製)が挙げられる。前記アクリル樹脂の例として、ジュリマーET-410、同SEK-301(ともに日本純薬工業(株)製)が挙げられる。また、前記アクリルとシリコーンとの複合樹脂の例として、セラネートWSA1060、同WSA1070(ともにDIC(株)製)、及びH7620、H7630、H7650(ともに旭化成ケミカルズ(株)製)が挙げられる。
前記バインダーの量は、0.05~5g/m2の範囲が好ましく、0.08~3g/m2の範囲が特に好ましい。バインダー量は、0.05g/m2以上であることでより良好な接着力が得られ、5g/m2以下であることでより良好な面状が得られる。
(2)微粒子
易接着性層は、微粒子の少なくとも1種を含有することができる。易接着性層は、微粒子を層全体の質量に対して5質量%以上含有することが好ましい。
微粒子としては、シリカ、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化錫等の無機微粒子が好適に挙げられる。特にこの中でも、湿熱雰囲気に曝されたときの接着性の低下が小さい点で、酸化錫、シリカの微粒子が好ましい。
微粒子の粒径は、10~700nm程度が好ましく、より好ましくは20~300nm程度である。粒径が前記範囲の微粒子を用いることにより、良好な易接着性を得ることができる。微粒子の形状には特に制限はなく、球形、不定形、針状形等のものを用いることができる。
微粒子の易接着性層中における添加量としては、易接着性層中のバインダー当たり5~400質量%が好ましく、より好ましくは50~300質量%である。微粒子の添加量は、5質量%以上であると、湿熱雰囲気に曝されたときの接着性に優れており、1000質量%以下であると、易接着性層の面状がより良好である。
易接着性層は、微粒子の少なくとも1種を含有することができる。易接着性層は、微粒子を層全体の質量に対して5質量%以上含有することが好ましい。
微粒子としては、シリカ、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化錫等の無機微粒子が好適に挙げられる。特にこの中でも、湿熱雰囲気に曝されたときの接着性の低下が小さい点で、酸化錫、シリカの微粒子が好ましい。
微粒子の粒径は、10~700nm程度が好ましく、より好ましくは20~300nm程度である。粒径が前記範囲の微粒子を用いることにより、良好な易接着性を得ることができる。微粒子の形状には特に制限はなく、球形、不定形、針状形等のものを用いることができる。
微粒子の易接着性層中における添加量としては、易接着性層中のバインダー当たり5~400質量%が好ましく、より好ましくは50~300質量%である。微粒子の添加量は、5質量%以上であると、湿熱雰囲気に曝されたときの接着性に優れており、1000質量%以下であると、易接着性層の面状がより良好である。
(3)架橋剤
易接着性層は、架橋剤の少なくとも1種を含有することができる。
架橋剤の例としては、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤を挙げることができる。湿熱経時後の接着性を確保する観点から、これらの中でも特にオキサゾリン系架橋剤が好ましい。
前記オキサゾリン系架橋剤の具体例として、2-ビニル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-エチル-2-オキサゾリン、2,2’-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-メチレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-エチレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-トリメチレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-テトラメチレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2、2’-ヘキサメチレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-オクタメチレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-エチレン-ビス-(4,4’-ジメチル-2-オキサゾリン)、2,2’-p-フェニレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-m-フェニレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-m-フェニレン-ビス-(4,4’-ジメチル-2-オキサゾリン)、ビス-(2-オキサゾリニルシクロヘキサン)スルフィド、ビス-(2-オキサゾリニルノルボルナン)スルフィド等が挙げられる。さらに、これらの化合物の(共)重合体も好ましく利用することができる。
また、オキサゾリン基を有する化合物として、エポクロスK2010E、同K2020E、同K2030E、同WS500、同WS700(いずれも日本触媒化学工業(株)製)等も利用できる。
架橋剤の易接着性層中における好ましい添加量は、易接着性層のバインダー当たり5~50質量%が好ましく、より好ましくは20~40質量%である。架橋剤の添加量は、5質量%以上であることで良好な架橋効果が得られ、反射層の強度低下や接着不良が起こりにくく、50質量%以下であることで塗布液のポットライフをより長く保てる。
易接着性層は、架橋剤の少なくとも1種を含有することができる。
架橋剤の例としては、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤を挙げることができる。湿熱経時後の接着性を確保する観点から、これらの中でも特にオキサゾリン系架橋剤が好ましい。
前記オキサゾリン系架橋剤の具体例として、2-ビニル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-エチル-2-オキサゾリン、2,2’-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-メチレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-エチレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-トリメチレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-テトラメチレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2、2’-ヘキサメチレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-オクタメチレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-エチレン-ビス-(4,4’-ジメチル-2-オキサゾリン)、2,2’-p-フェニレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-m-フェニレン-ビス-(2-オキサゾリン)、2,2’-m-フェニレン-ビス-(4,4’-ジメチル-2-オキサゾリン)、ビス-(2-オキサゾリニルシクロヘキサン)スルフィド、ビス-(2-オキサゾリニルノルボルナン)スルフィド等が挙げられる。さらに、これらの化合物の(共)重合体も好ましく利用することができる。
また、オキサゾリン基を有する化合物として、エポクロスK2010E、同K2020E、同K2030E、同WS500、同WS700(いずれも日本触媒化学工業(株)製)等も利用できる。
架橋剤の易接着性層中における好ましい添加量は、易接着性層のバインダー当たり5~50質量%が好ましく、より好ましくは20~40質量%である。架橋剤の添加量は、5質量%以上であることで良好な架橋効果が得られ、反射層の強度低下や接着不良が起こりにくく、50質量%以下であることで塗布液のポットライフをより長く保てる。
(4)添加剤
易接着性層には、必要に応じて、更にポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、シリカ等の公知のマット剤、アニオン系やノニオン系などの公知の界面活性剤などを添加してもよい。
易接着性層には、必要に応じて、更にポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、シリカ等の公知のマット剤、アニオン系やノニオン系などの公知の界面活性剤などを添加してもよい。
(5)易接着性層の形成方法
易接着性層の形成方法としては、易接着性を有するポリマーシートをポリエステルフィルムに貼合する方法や塗布による方法があるが、塗布による方法は、簡便でかつ均一性の高い薄膜での形成が可能である点で好ましい。塗布方法としては、例えば、グラビアコーターやバーコーターなどの公知の方法を利用することができる。塗布に用いる塗布液の溶媒としては、水でもよいし、トルエンやメチルエチルケトンのような有機溶媒でもよい。溶媒は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
易接着性層の形成方法としては、易接着性を有するポリマーシートをポリエステルフィルムに貼合する方法や塗布による方法があるが、塗布による方法は、簡便でかつ均一性の高い薄膜での形成が可能である点で好ましい。塗布方法としては、例えば、グラビアコーターやバーコーターなどの公知の方法を利用することができる。塗布に用いる塗布液の溶媒としては、水でもよいし、トルエンやメチルエチルケトンのような有機溶媒でもよい。溶媒は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
(6)物性
易接着性層の厚みには特に制限はないが、通常は0.05μm~8μmが好ましく、より好ましくは0.1μm~5μmの範囲である。易接着性層の厚みは、0.05μm以上であることで必要とする易接着性が得られやすく、8μm以下であることで面状をより良好に維持することができる。
また、易接着性層は、ポリエステルフィルムとの間に着色層(特に反射層)が配置された場合の該着色層の効果を損なわない観点から、透明性を有していることが好ましい。
易接着性層の厚みには特に制限はないが、通常は0.05μm~8μmが好ましく、より好ましくは0.1μm~5μmの範囲である。易接着性層の厚みは、0.05μm以上であることで必要とする易接着性が得られやすく、8μm以下であることで面状をより良好に維持することができる。
また、易接着性層は、ポリエステルフィルムとの間に着色層(特に反射層)が配置された場合の該着色層の効果を損なわない観点から、透明性を有していることが好ましい。
-紫外線吸収層-
本発明の太陽電池用バックシートには、上記の紫外線吸収剤を含む紫外線吸収層が設けられてもよい。紫外線吸収層は、ポリエステルフィルム上の任意の位置に配置することができる。
紫外線吸収剤は、アイオノマー樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、酢酸ビニル樹脂、セルロースエステル樹脂等とともに、溶解、分散させて用いることが好ましく、400nm以下の光の透過率を20%以下にするのが好ましい。
本発明の太陽電池用バックシートには、上記の紫外線吸収剤を含む紫外線吸収層が設けられてもよい。紫外線吸収層は、ポリエステルフィルム上の任意の位置に配置することができる。
紫外線吸収剤は、アイオノマー樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、酢酸ビニル樹脂、セルロースエステル樹脂等とともに、溶解、分散させて用いることが好ましく、400nm以下の光の透過率を20%以下にするのが好ましい。
-着色層-
本発明の太陽電池用バックシートには、着色層を設けることができる。着色層は、ポリエステルフィルムの表面に接触させて、あるいは他の層を介して配置される層であり、顔料やバインダーを用いて構成することができる。
本発明の太陽電池用バックシートには、着色層を設けることができる。着色層は、ポリエステルフィルムの表面に接触させて、あるいは他の層を介して配置される層であり、顔料やバインダーを用いて構成することができる。
着色層の第一の機能は、入射光のうち太陽電池セルで発電に使われずにバックシートに到達した光を反射させて太陽電池セルに戻すことにより、太陽電池モジュールの発電効率を上げることにある。第二の機能は、太陽電池モジュールをオモテ面側から見た場合の外観の装飾性を向上することにある。一般に太陽電池モジュールをオモテ面側から見ると、太陽電池セルの周囲にバックシートが見えており、バックシートに着色層を設けることにより装飾性を向上させることができる。
(1)顔料
着色層は、顔料の少なくとも1種を含有することができる。顔料は、2.5g/m2~8.5g/m2の範囲で含有されるのが好ましい。より好ましい顔料含有量は、4.5g/m2~7.5g/m2の範囲である。顔料の含有量が2.5g/m2以上であることで、必要な着色が得られやすく、光の反射率や装飾性をより優れたものに調整することができる。顔料の含有量が8.5g/m2以下であることで、着色層の面状をより良好に維持することができる。
着色層は、顔料の少なくとも1種を含有することができる。顔料は、2.5g/m2~8.5g/m2の範囲で含有されるのが好ましい。より好ましい顔料含有量は、4.5g/m2~7.5g/m2の範囲である。顔料の含有量が2.5g/m2以上であることで、必要な着色が得られやすく、光の反射率や装飾性をより優れたものに調整することができる。顔料の含有量が8.5g/m2以下であることで、着色層の面状をより良好に維持することができる。
顔料としては、例えば、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、群青、紺青、カーボンブラック等の無機顔料、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等の有機顔料が挙げられる。これら顔料のうち、入射する太陽光を反射する反射層として着色層を構成する観点からは、白色顔料が好ましい。白色顔料としては、例えば、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、カオリン、タルクなどが好ましい。
顔料の平均粒径としては、0.03μm~0.8μmが好ましく、より好ましくは0.15μm~0.5μm程度が好ましい。平均粒径が前記範囲外であると、光の反射効率が低下する場合がある。
入射した太陽光を反射する反射層として着色層を構成する場合、顔料の反射層中における好ましい添加量は、用いる顔料の種類や平均粒径により変化するため一概には言えないが、1.5g/m2~15g/m2が好ましく、より好ましくは3~10g/m2程度である。添加量は、1.5g/m2以上であることで必要な反射率が得られやすく、15g/m2以下であることで反射層の強度をより一層高く維持することができる。
入射した太陽光を反射する反射層として着色層を構成する場合、顔料の反射層中における好ましい添加量は、用いる顔料の種類や平均粒径により変化するため一概には言えないが、1.5g/m2~15g/m2が好ましく、より好ましくは3~10g/m2程度である。添加量は、1.5g/m2以上であることで必要な反射率が得られやすく、15g/m2以下であることで反射層の強度をより一層高く維持することができる。
(2)バインダー
着色層は、バインダーの少なくとも1種を含有することができる。バインダーを含む場合の量としては、前記顔料に対して、15~200質量%の範囲が好ましく、17~100質量%の範囲がより好ましい。バインダーの量は、15質量%以上であることで着色層の強度を一層良好に維持することができ、200質量%以下であることで良好な反射率や装飾性を得ることができる。
着色層に好適なバインダーとしては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリオレフィン等を用いることができる。バインダーは、耐久性の観点から、アクリル樹脂、ポリオレフィンが好ましい。また、アクリル樹脂として、アクリルとシリコーンとの複合樹脂も好ましい。好ましいバインダーの例として、以下のものが挙げられる。
前記ポリオレフィンの例としては、ケミパールS-120、同S-75N(ともに三井化学(株)製)などが挙げられる。前記アクリル樹脂の例としては、ジュリマーET-410、SEK-301(ともに日本純薬工業(株)製)などが挙げられる。前記アクリルとシリコーンとの複合樹脂の例としては、セラネートWSA1060、WSA1070(ともにDIC(株)製)、H7620、H7630、H7650(ともに旭化成ケミカルズ(株)製)等を挙げることができる。
着色層は、バインダーの少なくとも1種を含有することができる。バインダーを含む場合の量としては、前記顔料に対して、15~200質量%の範囲が好ましく、17~100質量%の範囲がより好ましい。バインダーの量は、15質量%以上であることで着色層の強度を一層良好に維持することができ、200質量%以下であることで良好な反射率や装飾性を得ることができる。
着色層に好適なバインダーとしては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリオレフィン等を用いることができる。バインダーは、耐久性の観点から、アクリル樹脂、ポリオレフィンが好ましい。また、アクリル樹脂として、アクリルとシリコーンとの複合樹脂も好ましい。好ましいバインダーの例として、以下のものが挙げられる。
前記ポリオレフィンの例としては、ケミパールS-120、同S-75N(ともに三井化学(株)製)などが挙げられる。前記アクリル樹脂の例としては、ジュリマーET-410、SEK-301(ともに日本純薬工業(株)製)などが挙げられる。前記アクリルとシリコーンとの複合樹脂の例としては、セラネートWSA1060、WSA1070(ともにDIC(株)製)、H7620、H7630、H7650(ともに旭化成ケミカルズ(株)製)等を挙げることができる。
(3)添加剤
着色層には、バインダー及び顔料以外に、必要に応じて、さらに架橋剤、界面活性剤、フィラー等を添加してもよい。
着色層には、バインダー及び顔料以外に、必要に応じて、さらに架橋剤、界面活性剤、フィラー等を添加してもよい。
架橋剤としては、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤を挙げることができる。架橋剤の着色剤中における添加量は、着色層のバインダーあたり5~50質量%が好ましく、より好ましくは10~40質量%である。架橋剤の添加量は、5質量%以上であることで良好な架橋効果が得られ、着色層の強度や接着性を高く維持することができ、また50質量%以下であることで、塗布液のポットライフをより長く維持することができる。
界面活性剤としては、アニオン系やノニオン系等の公知の界面活性剤を利用することができる。界面活性剤の添加量は、0.1~15mg/m2が好ましく、より好ましくは0.5~5mg/m2が好ましい。界面活性剤の添加量は、0.1mg/m2以上であることでハジキの発生が効果的に抑制され、また、15mg/m2以下であることで接着性に優れる。
さらに、着色層には、上記の顔料とは別に、シリカ等のフィラーなどを添加してもよい。フィラーの添加量は、着色層のバインダーあたり20質量%以下が好ましく、より好ましくは15質量%以下である。フィラーを含むことにより、着色層の強度を高めることができる。また、フィラーの添加量が20質量%以下であることで、顔料の比率が保てるため、良好な光反射性(反射率)や装飾性が得られる。
(4)着色層の形成方法
着色層の形成方法としては、顔料を含有するポリマーシートをポリエステルフィルムに貼合する方法、ポリエステルフィルム成形時に着色層を共押出しする方法、塗布による方法等がある。このうち、塗布による方法は、簡便でかつ均一性の高い薄膜での形成が可能である点で好ましい。塗布方法としては、例えば、グラビアコーターやバーコーターなどの公知の方法を利用することができる。塗布に用いられる塗布液の溶媒としては、水でもよいし、トルエンやメチルエチルケトンのような有機溶媒でもよい。しかし、環境負荷の観点から、水を溶媒とすることが好ましい。
溶媒は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
着色層の形成方法としては、顔料を含有するポリマーシートをポリエステルフィルムに貼合する方法、ポリエステルフィルム成形時に着色層を共押出しする方法、塗布による方法等がある。このうち、塗布による方法は、簡便でかつ均一性の高い薄膜での形成が可能である点で好ましい。塗布方法としては、例えば、グラビアコーターやバーコーターなどの公知の方法を利用することができる。塗布に用いられる塗布液の溶媒としては、水でもよいし、トルエンやメチルエチルケトンのような有機溶媒でもよい。しかし、環境負荷の観点から、水を溶媒とすることが好ましい。
溶媒は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
(5)物性
着色層は、白色顔料を含有して白色層(光反射層)として構成されることが好ましい。反射層である場合の550nmの光反射率としては、75%以上であるのが好ましい。反射率が75%以上であると、太陽電池セルを素通りして発電に使用されなかった太陽光をセルに戻すことができ、発電効率を上げる効果が高い。
着色層は、白色顔料を含有して白色層(光反射層)として構成されることが好ましい。反射層である場合の550nmの光反射率としては、75%以上であるのが好ましい。反射率が75%以上であると、太陽電池セルを素通りして発電に使用されなかった太陽光をセルに戻すことができ、発電効率を上げる効果が高い。
白色層(光反射層)の厚みは、1μm~20μmが好ましく、1μm~10μmがより好ましく、更に好ましくは1.5μm~10μm程度である。膜厚が1μm以上である場合、必要な装飾性や反射率が得られやすく、20μm以下であると良好な面状を得ることができる。
-下塗り層-
本発明の太陽電池用バックシートには、下塗り層を設けることができる。下塗り層は、例えば、着色層が設けられるときには、着色層とポリエステルフィルムとの間に下塗り層を設けてもよい。下塗り層は、バインダー、架橋剤、界面活性剤等を用いて構成することができる。
本発明の太陽電池用バックシートには、下塗り層を設けることができる。下塗り層は、例えば、着色層が設けられるときには、着色層とポリエステルフィルムとの間に下塗り層を設けてもよい。下塗り層は、バインダー、架橋剤、界面活性剤等を用いて構成することができる。
下塗り層中に含有するバインダーとしては、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル樹脂、ポリオレフィン等が挙げられる。下塗り層には、バインダー以外にエポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤、アニオン系やノニオン系等の界面活性剤、シリカ等のフィラーなどを添加してもよい。
下塗り層を塗布形成するための方法や用いる塗布液の溶媒には、特に制限はない。
塗布方法としては、例えば、グラビアコーターやバーコーターを利用することができる。前記溶媒は、水でもよいし、トルエンやメチルエチルケトンのような有機溶媒でもよい。溶媒は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
塗布方法としては、例えば、グラビアコーターやバーコーターを利用することができる。前記溶媒は、水でもよいし、トルエンやメチルエチルケトンのような有機溶媒でもよい。溶媒は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
塗布は、2軸延伸した後のポリエステルフィルムに塗布してもよいし、1軸延伸後のポリエステルフィルムに塗布してもよい。この場合、塗布後に初めの延伸と異なる方向に更に延伸してフィルムとしてもよい。さらに、延伸前のポリエステルフィルムに塗布した後に、2方向に延伸してもよい。
下塗り層の厚みは、0.05μm~2μmが好ましく、より好ましくは0.1μm~1.5μm程度の範囲が好ましい。膜厚が0.05μm以上であることで必要な接着性が得られやすく、2μm以下であることで、面状を良好に維持することができる。
下塗り層の厚みは、0.05μm~2μmが好ましく、より好ましくは0.1μm~1.5μm程度の範囲が好ましい。膜厚が0.05μm以上であることで必要な接着性が得られやすく、2μm以下であることで、面状を良好に維持することができる。
-フッ素系樹脂層・ケイ素系樹脂層-
本発明の太陽電池用バックシートには、フッ素系樹脂層及びケイ素系(Si系)樹脂層の少なくとも一方を設けることが好ましい。フッ素系樹脂層やSi系樹脂層を設けることで、ポリエステル表面の汚れ防止、耐候性向上が図れる。具体的には、特開2007-35694号公報、特開2008-28294号公報、WO2007/063698明細書に記載のフッ素樹脂系塗布層を有していることが好ましい。
また、テドラー(DuPont社製)等のフッ素系樹脂フィルムを張り合わせることも好ましい。
本発明の太陽電池用バックシートには、フッ素系樹脂層及びケイ素系(Si系)樹脂層の少なくとも一方を設けることが好ましい。フッ素系樹脂層やSi系樹脂層を設けることで、ポリエステル表面の汚れ防止、耐候性向上が図れる。具体的には、特開2007-35694号公報、特開2008-28294号公報、WO2007/063698明細書に記載のフッ素樹脂系塗布層を有していることが好ましい。
また、テドラー(DuPont社製)等のフッ素系樹脂フィルムを張り合わせることも好ましい。
フッ素系樹脂層及びSi系樹脂層の厚みは、各々、1μm以上50μm以下の範囲が好ましく、より好ましくは1μm以上40μm以下の範囲が好ましく、更に好ましくは1μm以上10μm以下である。
-無機層-
本発明の太陽電池用バックシートは、更に、無機層が設けられた形態も好ましい。無機層を設けることで、ポリエステルへの水やガスの浸入を防止する防湿性やガスバリア性の機能を与えることができる。無機層は、ポリエステルフィルムの表裏いずれに設けてもよいが、防水、防湿等の観点から、ポリエステルフィルムの電池側基板と対向する側(前記着色層や易接着層の形成面側)とは反対側に好適に設けられる。
本発明の太陽電池用バックシートは、更に、無機層が設けられた形態も好ましい。無機層を設けることで、ポリエステルへの水やガスの浸入を防止する防湿性やガスバリア性の機能を与えることができる。無機層は、ポリエステルフィルムの表裏いずれに設けてもよいが、防水、防湿等の観点から、ポリエステルフィルムの電池側基板と対向する側(前記着色層や易接着層の形成面側)とは反対側に好適に設けられる。
無機層の水蒸気透過量(透湿度)としては、100g/m2・d~10-6g/m2・dが好ましく、より好ましくは101g/m2・d~10-5g/m2・dであり、さらに好ましくは102g/m2・d~10-4g/m2・dである。
このような透湿度を有する無機層を形成するには、下記の乾式法が好適である。
このような透湿度を有する無機層を形成するには、下記の乾式法が好適である。
乾式法によりガスバリア性の無機層(以下、ガスバリア層ともいう。)を形成する方法としては、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、誘導加熱蒸着、プラズマやイオンビームによるアシスト法などの真空蒸着法、反応性スパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、ECR(電子サイクロトロン)スパッタリング法などのスパッタリング法、イオンプレーティング法などの物理的気相成長法(PVD法)、熱や光、プラズマなどを利用した化学的気相成長法(CVD法)などが挙げられる。中でも、真空下で蒸着法により膜形成する真空蒸着法が好ましい。
ここで、ガスバリア層を形成する材料が無機酸化物、無機窒化物、無機酸窒化物、無機ハロゲン化物、無機硫化物などを主たる構成成分とする場合は、形成しようとするガスバリア層の組成と同一の材料を直接揮発させて基材などに堆積させることも可能であるが、この方法で行なう場合には、揮発中に組成が変化し、その結果、形成された膜が均一な特性を呈さない場合がある。そのため、1)揮発源として、形成するバリア層と同一組成の材料を用い、無機酸化物の場合は酸素ガスを、無機窒化物の場合は窒素ガスを、無機酸窒化物の場合は酸素ガスと窒素ガスの混合ガスを、無機ハロゲン化物の場合はハロゲン系ガスを、無機硫化物の場合は硫黄系ガスを、それぞれ系内に補助的に導入しながら揮発させる方法、2)揮発源として無機物群を用い、これを揮発させながら、無機酸化物の場合は酸素ガスを、無機窒化物の場合は窒素ガスを、無機酸窒化物の場合は酸素ガスと窒素ガスの混合ガスを、無機ハロゲン化物の場合はハロゲン系ガスを、無機硫化物の場合は硫黄系ガスを、それぞれ系内に導入し、無機物と導入したガスを反応させながら基材表面に堆積させる方法、3)揮発源として無機物群を用い、これを揮発させて、無機物群の層を形成させた後、それを無機酸化物の場合は酸素ガス雰囲気下、無機窒化物の場合は窒素ガス雰囲気下、無機酸窒化物の場合は酸素ガスと窒素ガスの混合ガス雰囲気下、無機ハロゲン化物の場合はハロゲン系ガス雰囲気下、無機硫化物の場合は硫黄系ガス雰囲気下で保持することにより無機物層と導入したガスを反応させる方法、等が挙げられる。
これらのうち、揮発源から揮発させることが容易であるという点で、2)又は3)がより好ましく用いられる。さらには、膜質の制御が容易である点で2)の方法が更に好ましく用いられる。また、バリア層が無機酸化物の場合は、揮発源として無機物群を用い、これを揮発させて、無機物群の層を形成させた後、空気中で放置することで、無機物群を自然酸化させる方法も、形成が容易であるという点で好ましい。
これらのうち、揮発源から揮発させることが容易であるという点で、2)又は3)がより好ましく用いられる。さらには、膜質の制御が容易である点で2)の方法が更に好ましく用いられる。また、バリア層が無機酸化物の場合は、揮発源として無機物群を用い、これを揮発させて、無機物群の層を形成させた後、空気中で放置することで、無機物群を自然酸化させる方法も、形成が容易であるという点で好ましい。
また、アルミ箔を貼り合わせてバリア層として使用することも好ましい。厚みは、1μm以上30μm以下が好ましい。厚みは、1μm以上であると、経時(サーモ)中にポリエステルフィルム中に水が浸透し難くなって加水分解を生じ難く、30μm以下であると、バリア層の厚みが厚くなり過ぎず、バリア層の応力でフィルムにベコが発生することもない。
[太陽電池モジュール]
本発明の太陽電池モジュールは、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池素子を、太陽光が入射する透明性の基板と既述の本発明のポリエステルフィルム(太陽電池用バックシート)との間に配置して構成されている。基板とポリエステルフィルムとの間は、例えばエチレン-酢酸ビニル共重合体等の樹脂(いわゆる封止材)で封止して構成することができる。
本発明の太陽電池モジュールは、太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池素子を、太陽光が入射する透明性の基板と既述の本発明のポリエステルフィルム(太陽電池用バックシート)との間に配置して構成されている。基板とポリエステルフィルムとの間は、例えばエチレン-酢酸ビニル共重合体等の樹脂(いわゆる封止材)で封止して構成することができる。
太陽電池モジュールは、例えば、図1に示されるように、電気を取り出す金属配線(不図示)で接続された発電素子(太陽電池素子)3をエチレン・酢酸ビニル共重合体系(EVA系)樹脂等の封止剤2で封止し、これを、ガラス等の透明基板4と、本発明のポリエステルフィルムを備えたバックシート1とで挟んで互いに張り合わせることにより構成されてもよい。
太陽電池モジュール、太陽電池セル、バックシート以外の部材については、例えば、「太陽光発電システム構成材料」(杉本栄一監修、(株)工業調査会、2008年発行)に詳細に記載されている。
透明性の基板は、太陽光が透過し得る光透過性を有していればよく、光を透過する基材から適宜選択することができる。発電効率の観点からは、光の透過率が高いものほど好ましく、このような基板として、例えば、ガラス基板、アクリル樹脂などの透明樹脂などを好適に用いることができる。
太陽電池素子としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンなどのシリコン系、銅-インジウム-ガリウム-セレン、銅-インジウム-セレン、カドミウム-テルル、ガリウム-砒素などのIII-V族やII-VI族化合物半導体系など、各種公知の太陽電池素子を適用することができる。
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。
[実施例1~20、比較例1~6]
以下のようにして、実施例及び比較例の各ポリエステルフィルムを作製した後、該ポリエステルフィルムを備えたバックシート、及び該バックシートを備えた太陽電池モジュールを作製した。
以下のようにして、実施例及び比較例の各ポリエステルフィルムを作製した後、該ポリエステルフィルムを備えたバックシート、及び該バックシートを備えた太陽電池モジュールを作製した。
〔ポリエテルフィルムの作製〕
(実施例1のポリエテルフィルムの作製)
<原料ポリエステル樹脂1の合成>
以下に示すように、テレフタル酸及びエチレングリコールを直接反応させて水を留去し、エステル化した後、減圧下で重縮合を行なう直接エステル化法を用いて、連続重合装置によりポリエステル樹脂(Ti触媒系PET)を得た。
(実施例1のポリエテルフィルムの作製)
<原料ポリエステル樹脂1の合成>
以下に示すように、テレフタル酸及びエチレングリコールを直接反応させて水を留去し、エステル化した後、減圧下で重縮合を行なう直接エステル化法を用いて、連続重合装置によりポリエステル樹脂(Ti触媒系PET)を得た。
(1)エステル化反応
第一エステル化反応槽に、高純度テレフタル酸4.7トンとエチレングリコール1.8トンを90分かけて混合してスラリー形成させ、3800kg/hの流量で連続的に第一エステル化反応槽に供給した。更にクエン酸がTi金属に配位したクエン酸キレートチタン錯体(VERTEC AC-420、ジョンソン・マッセイ社製)のエチレングリコール溶液を連続的に供給し、反応槽内温度250℃、攪拌下で平均滞留時間約4.3時間で反応を行なった。このとき、クエン酸キレートチタン錯体は、Ti添加量が元素換算値で9ppmとなるように連続的に添加した。このとき、得られたオリゴマーの酸価は600当量/トンであった。
第一エステル化反応槽に、高純度テレフタル酸4.7トンとエチレングリコール1.8トンを90分かけて混合してスラリー形成させ、3800kg/hの流量で連続的に第一エステル化反応槽に供給した。更にクエン酸がTi金属に配位したクエン酸キレートチタン錯体(VERTEC AC-420、ジョンソン・マッセイ社製)のエチレングリコール溶液を連続的に供給し、反応槽内温度250℃、攪拌下で平均滞留時間約4.3時間で反応を行なった。このとき、クエン酸キレートチタン錯体は、Ti添加量が元素換算値で9ppmとなるように連続的に添加した。このとき、得られたオリゴマーの酸価は600当量/トンであった。
この反応物を第二エステル化反応槽に移送し、攪拌下、反応槽内温度250℃で、平均滞留時間で1.2時間反応させ、酸価が200当量/トンのオリゴマーを得た。第二エステル化反応槽は内部が3ゾーンに仕切られており、第2ゾーンから酢酸マグネシウムのエチレングリコール溶液を、Mg添加量が元素換算値で75ppmになるように連続的に供給し、続いて第3ゾーンから、リン酸トリメチルのエチレングリコール溶液を、P添加量が元素換算値で65ppmになるように連続的に供給した。
(2)重縮合反応
上記で得られたエステル化反応生成物を連続的に第一重縮合反応槽に供給し、攪拌下、反応温度270℃、反応槽内圧力20torr(2.67×10-3MPa)で、平均滞留時間約1.8時間で重縮合させた。
上記で得られたエステル化反応生成物を連続的に第一重縮合反応槽に供給し、攪拌下、反応温度270℃、反応槽内圧力20torr(2.67×10-3MPa)で、平均滞留時間約1.8時間で重縮合させた。
更に、第二重縮合反応槽に移送し、この反応槽において攪拌下、反応槽内温度276℃、反応槽内圧力5torr(6.67×10-4MPa)で滞留時間約1.2時間の条件で反応(重縮合)させた。
次いで、更に第三重縮合反応槽に移送し、この反応槽では、反応槽内温度278℃、反応槽内圧力1.5torr(2.0×10-4MPa)で、滞留時間1.5時間の条件で反応(重縮合)させ、反応物(ポリエチレンテレフタレート(PET))を得た。
次に、得られた反応物を、冷水にストランド状に吐出し、直ちにカッティングしてポリエステル樹脂のペレット<断面:長径約4mm、短径約2mm、長さ:約3mm>を作製した。また、このペレットを180℃で真空乾燥した後、シリンダ内にスクリュを備えた一軸混練押出機の原料ホッパーに投入し、押し出すことによりフィルム成形することができる。
得られたポリエステル樹脂について、高分解能型高周波誘導結合プラズマ-質量分析(HR-ICP-MS;SIIナノテクノロジー社製AttoM)を用いて以下に示すように測定した結果、Ti=9ppm、Mg=75ppm、P=60ppmであった。Pは当初の添加量に対して僅かに減少しているが、重合過程において揮発したものと推定される。
得られたポリマーは、固有粘度(IV)=0.65、末端COOH量(AV)=22当量/トン、融点=257℃、溶液ヘイズ=0.3%であった。
得られたポリマーは、固有粘度(IV)=0.65、末端COOH量(AV)=22当量/トン、融点=257℃、溶液ヘイズ=0.3%であった。
-固相重合-
上記で重合したPETサンプルをペレット化(直径3mm、長さ7mm)し、得られた樹脂ペレットの一部は、バッチ法で固相重合を実施した。
固相重合は、樹脂ペレットを容器に投入した後、真空にして撹拌しながら、以下の条件で行った。
150℃で予備結晶化処理した後、190℃で30時間の固相重合反応を行った。
得られた固相重合後のポリエステル樹脂(PET-1)は、固有粘度(IV)=0.78dl/g、末端COOH量(AV)=27当量/トンであった。
上記で重合したPETサンプルをペレット化(直径3mm、長さ7mm)し、得られた樹脂ペレットの一部は、バッチ法で固相重合を実施した。
固相重合は、樹脂ペレットを容器に投入した後、真空にして撹拌しながら、以下の条件で行った。
150℃で予備結晶化処理した後、190℃で30時間の固相重合反応を行った。
得られた固相重合後のポリエステル樹脂(PET-1)は、固有粘度(IV)=0.78dl/g、末端COOH量(AV)=27当量/トンであった。
-未延伸フィルムの形成-
上記のように固相重合を終えたPET-1を、含水率20ppm以下に乾燥させた後、直径50mmの1軸混練押出し機のホッパーに投入し、300℃で溶融して押出した。この溶融物(メルト)をギアポンプ、濾過器(孔径20μm)を通した後、下記(a)~(c)の条件でダイから冷却(チル)キャストドラムに押出した。なお、押出されたメルトは、静電印加法を用い冷却キャストドラムに密着させた。
<条件>
(a)ダイから押出されたメルトの厚み
押出し機の吐出量、ダイのスリット高さを調整する。これにより、2.52mm厚みを有する未延伸フィルムに調節した。
(b)メルトの冷却速度
冷却キャストドラムの温度、及び冷却キャストドラムに対面して設置された補助冷却装置から吹き出した冷風の温度と風量を調整し、メルト膜状物に当てて冷却を促進させることで、冷却速度を600℃/分に調整した。冷却速度は、押し出されたメルトのキャストドラムの着地点の温度及びキャストドラムから剥離点の温度から求める。
(c)冷却ロール中の温度ムラ
中空のチルロール(冷却キャストドラム)を用い、この中に冷媒(例えば水)を通して温調する。この際、チルロール内に邪魔板を設置し、温度ムラを発生させる。温度ムラは、チルロール表面の温度を非接触温度計(サーモビュアー)で測定しながら、邪魔板を調整する。
得られた未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度は、75℃であった。
上記のように固相重合を終えたPET-1を、含水率20ppm以下に乾燥させた後、直径50mmの1軸混練押出し機のホッパーに投入し、300℃で溶融して押出した。この溶融物(メルト)をギアポンプ、濾過器(孔径20μm)を通した後、下記(a)~(c)の条件でダイから冷却(チル)キャストドラムに押出した。なお、押出されたメルトは、静電印加法を用い冷却キャストドラムに密着させた。
<条件>
(a)ダイから押出されたメルトの厚み
押出し機の吐出量、ダイのスリット高さを調整する。これにより、2.52mm厚みを有する未延伸フィルムに調節した。
(b)メルトの冷却速度
冷却キャストドラムの温度、及び冷却キャストドラムに対面して設置された補助冷却装置から吹き出した冷風の温度と風量を調整し、メルト膜状物に当てて冷却を促進させることで、冷却速度を600℃/分に調整した。冷却速度は、押し出されたメルトのキャストドラムの着地点の温度及びキャストドラムから剥離点の温度から求める。
(c)冷却ロール中の温度ムラ
中空のチルロール(冷却キャストドラム)を用い、この中に冷媒(例えば水)を通して温調する。この際、チルロール内に邪魔板を設置し、温度ムラを発生させる。温度ムラは、チルロール表面の温度を非接触温度計(サーモビュアー)で測定しながら、邪魔板を調整する。
得られた未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度は、75℃であった。
-未延伸フィルムの延伸-
予熱ロール周辺の雰囲気温度を、セラミックヒーターを利用した温風発生器により温度制御を行い、42℃の温風を供給することで30℃に調整した。次いで、直径:180mm~200mm、設置間隔(ローラーの面間距離):10mm、表面温度:75~85℃の範囲とした予熱ロール15本にて、上記にて得られた未延伸フィルムを搬送した。このとき、前記の測定方法により測定したフィルムの表面温度と中心温度との差は3.5℃であった。
その後、近赤外ヒーターにより予熱後フィルムを、90℃に加熱しながら、近赤外ヒーターの前後に設置した周速の異なる2本の延伸ロールにより、延伸倍率:3.5倍、で、縦方向(搬送方向)に延伸した。
予熱ロール周辺の雰囲気温度を、セラミックヒーターを利用した温風発生器により温度制御を行い、42℃の温風を供給することで30℃に調整した。次いで、直径:180mm~200mm、設置間隔(ローラーの面間距離):10mm、表面温度:75~85℃の範囲とした予熱ロール15本にて、上記にて得られた未延伸フィルムを搬送した。このとき、前記の測定方法により測定したフィルムの表面温度と中心温度との差は3.5℃であった。
その後、近赤外ヒーターにより予熱後フィルムを、90℃に加熱しながら、近赤外ヒーターの前後に設置した周速の異なる2本の延伸ロールにより、延伸倍率:3.5倍、で、縦方向(搬送方向)に延伸した。
なお、実施例及び比較例における各未延伸フィルムの厚み(mm)、表面温度(℃)と中心温度(℃)との差、平均温度(℃)、予熱ロール周辺雰囲気温度(℃)は、以下のようにして求めた。結果を表1にまとめて示す。
<厚み>
未延伸フィルムの厚みは、キャストドラムの出口に設置した自動厚み計(横河電機(株)製「WEBFREX」)により測定した。
未延伸フィルムの厚みは、キャストドラムの出口に設置した自動厚み計(横河電機(株)製「WEBFREX」)により測定した。
<表面温度と中心温度との差>
フィルムの表面温度は、実施例及び比較例のポリエステルフィルムの各々について、その表面2面に熱電対を貼り付けて測定した。
フィルムの中心温度は、測定対象となるフィルムの膜厚方向における中心部に、熱電対を埋め込むことによって測定した。
表面温度と中心温度との差は、表面温度の測定値から中心温度の測定値を減じた値(℃)である。
なお、熱電対としては、名古屋科学機器(株)製「K熱電対」を用いた。
測定範囲は、フィルムの表面温度及び中心温度のいずれについても、延伸開始点より5m前(フィルム搬送方向長)から延伸開始点までとし、当該測定範囲にて得られたデータを100ms毎に取り込み、各点での表面温度と中心温度との差の平均値を、フィルムの表面温度と中心温度との差とした。
フィルムの表面温度は、実施例及び比較例のポリエステルフィルムの各々について、その表面2面に熱電対を貼り付けて測定した。
フィルムの中心温度は、測定対象となるフィルムの膜厚方向における中心部に、熱電対を埋め込むことによって測定した。
表面温度と中心温度との差は、表面温度の測定値から中心温度の測定値を減じた値(℃)である。
なお、熱電対としては、名古屋科学機器(株)製「K熱電対」を用いた。
測定範囲は、フィルムの表面温度及び中心温度のいずれについても、延伸開始点より5m前(フィルム搬送方向長)から延伸開始点までとし、当該測定範囲にて得られたデータを100ms毎に取り込み、各点での表面温度と中心温度との差の平均値を、フィルムの表面温度と中心温度との差とした。
<平均温度(℃)>
上記により測定された未延伸ポリエステルフィルムの表面温度と中心温度との平均値を、未延伸ポリエステルフィルムの平均温度T1(℃)とした。
上記により測定された未延伸ポリエステルフィルムの表面温度と中心温度との平均値を、未延伸ポリエステルフィルムの平均温度T1(℃)とした。
<予熱ロール周辺雰囲気温度(℃)>
搬送方向の上流側に配置された延伸ロールと該延伸ロールの1本前に配置された予熱ロールとの間の距離の中心位置であり、かつフィルムの幅方向の中心位置である点を測定点とし、該測定点におけるフィルム表面から垂直方向に10cm離れた空間における温度を熱電対にて測定した。
搬送方向の上流側に配置された延伸ロールと該延伸ロールの1本前に配置された予熱ロールとの間の距離の中心位置であり、かつフィルムの幅方向の中心位置である点を測定点とし、該測定点におけるフィルム表面から垂直方向に10cm離れた空間における温度を熱電対にて測定した。
-熱固定・熱緩和-
続いて、縦延伸及び横延伸を終えた後の延伸フィルムを、210℃で熱固定した(熱固定時間:10秒)。さらに、熱固定した後、テンター幅を縮め熱緩和した(熱緩和温度:210℃)。
続いて、縦延伸及び横延伸を終えた後の延伸フィルムを、210℃で熱固定した(熱固定時間:10秒)。さらに、熱固定した後、テンター幅を縮め熱緩和した(熱緩和温度:210℃)。
-巻き取り-
熱固定及び熱緩和の後、両端を20cmずつトリミングした。その後、両端に幅10mmで押出し加工(ナーリング)を行なった後、張力25kg/mで巻き取った。なお、製膜幅は2.5m、巻長は2000mであった。
以上のようにして、実施例1のポリエテルフィルムを得た。
熱固定及び熱緩和の後、両端を20cmずつトリミングした。その後、両端に幅10mmで押出し加工(ナーリング)を行なった後、張力25kg/mで巻き取った。なお、製膜幅は2.5m、巻長は2000mであった。
以上のようにして、実施例1のポリエテルフィルムを得た。
(実施例2~3のポリエテルフィルムの作製)
実施例1の未延伸フィルムの形成において、押出し機の吐出量、ダイのスリット高さ、ラインを調整することにより、未延伸フィルムの厚みを下記表1に記載の厚みとし、各厚みに適した冷却速度にした以外は、実施例1と同様にして、実施例2及び3の各ポリエテルフィルムを得た。
実施例1の未延伸フィルムの形成において、押出し機の吐出量、ダイのスリット高さ、ラインを調整することにより、未延伸フィルムの厚みを下記表1に記載の厚みとし、各厚みに適した冷却速度にした以外は、実施例1と同様にして、実施例2及び3の各ポリエテルフィルムを得た。
(実施例4~7のポリエテルフィルムの作製)
実施例1において、予熱ロールの温度を調節することによって、延伸に供したフィルムの表面温度と中心温度との差を、下記表1に記載の温度にした以外は、実施例1と同様にして、実施例4~7の各ポリエテルフィルムを得た。
実施例1において、予熱ロールの温度を調節することによって、延伸に供したフィルムの表面温度と中心温度との差を、下記表1に記載の温度にした以外は、実施例1と同様にして、実施例4~7の各ポリエテルフィルムを得た。
(実施例8~10のポリエテルフィルムの作製)
実施例1において、予熱ロール温度及び予熱ロール周辺雰囲気温度を調節することによって、延伸に供されたフィルムの平均温度T1を、下記表1に記載の平均温度T1に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例8~10の各ポリエテルフィルムを得た。
実施例1において、予熱ロール温度及び予熱ロール周辺雰囲気温度を調節することによって、延伸に供されたフィルムの平均温度T1を、下記表1に記載の平均温度T1に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例8~10の各ポリエテルフィルムを得た。
(実施例11~14のポリエテルフィルムの作製)
実施例1において、予熱ロール周辺雰囲気温度を、下記表1に記載の温度に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例11~14の各ポリエテルフィルムを得た。
実施例1において、予熱ロール周辺雰囲気温度を、下記表1に記載の温度に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例11~14の各ポリエテルフィルムを得た。
(実施例15~20のポリエテルフィルムの作製)
実施例1において、未延伸フィルムを構成するポリエステル樹脂の固有粘度又は末端COOH量を、表1に記載の値に調節した以外は、実施例1と同様にして、実施例15~20の各ポリエテルフィルムを得た。
実施例1において、未延伸フィルムを構成するポリエステル樹脂の固有粘度又は末端COOH量を、表1に記載の値に調節した以外は、実施例1と同様にして、実施例15~20の各ポリエテルフィルムを得た。
(比較例1、2のポリエテルフィルムの作製)
実施例1において、未延伸フィルムの厚みを、表1に記載の厚みとした以外は、実施例1と同様にして、比較例1及び2の各ポリエテルフィルムを得た。
実施例1において、未延伸フィルムの厚みを、表1に記載の厚みとした以外は、実施例1と同様にして、比較例1及び2の各ポリエテルフィルムを得た。
(比較例3、4のポリエテルフィルムの作製)
実施例1において、延伸工程におけるフィルムの表面温度と中心温度との差を、表1に記載の値に調節した以外は、実施例1と同様にして、比較例3及び4の各ポリエテルフィルムを得た。
実施例1において、延伸工程におけるフィルムの表面温度と中心温度との差を、表1に記載の値に調節した以外は、実施例1と同様にして、比較例3及び4の各ポリエテルフィルムを得た。
(比較例5、6のポリエテルフィルムの作製)
実施例1において、延伸に供したフィルムの平均温度T1を、表1に記載の値に調節した以外は、実施例1と同様にして、比較例5及び6の各ポリエテルフィルムを得た。
実施例1において、延伸に供したフィルムの平均温度T1を、表1に記載の値に調節した以外は、実施例1と同様にして、比較例5及び6の各ポリエテルフィルムを得た。
-フィルムの評価-
また、実施例及び比較例にて得られた延伸後の各ポリエテルフィルムについて、フィルムの表面平滑性(傷の発生の有無、粘着由来の突起の有無)、破断伸度保持時間、耐電圧を評価した。
さらに、破断伸度保持時間の評価結果と耐電圧の評価結果とから、各ポリエテルフィルムの総合評価として耐候性を評価した。
それぞれの測定結果及び評価結果を、下記表1に示す。
各物性の測定、評価は、以下の方法により行なった。
また、実施例及び比較例にて得られた延伸後の各ポリエテルフィルムについて、フィルムの表面平滑性(傷の発生の有無、粘着由来の突起の有無)、破断伸度保持時間、耐電圧を評価した。
さらに、破断伸度保持時間の評価結果と耐電圧の評価結果とから、各ポリエテルフィルムの総合評価として耐候性を評価した。
それぞれの測定結果及び評価結果を、下記表1に示す。
各物性の測定、評価は、以下の方法により行なった。
(AV:末端COOH量の測定)
中和滴定法によって、末端COOHの量を、以下のごとく測定した。
未延伸ポリエステルフィルムをベンジルアルコールに溶解し、フェノールレッド指示薬を加え、水酸化ナトリウムの水/メタノール/ベンジルアルコール溶液で滴定した。
中和滴定法によって、末端COOHの量を、以下のごとく測定した。
未延伸ポリエステルフィルムをベンジルアルコールに溶解し、フェノールレッド指示薬を加え、水酸化ナトリウムの水/メタノール/ベンジルアルコール溶液で滴定した。
(IV:固有粘度の測定)
固有粘度(IV)は、溶液粘度(η)と溶媒粘度(η0)の比ηr(=η/η0;相対粘度)から1を引いた比粘度(ηsp=ηr-1)を濃度で割った値を濃度がゼロの状態に外挿した値である。IVは、ウベローデ型粘度計を用い、実施例又は比較例にて用いた原料ポリエステル樹脂を、1,1,2,2-テトラクロルエタン/フェノール(=2/3[質量比])混合溶媒に溶解させ、25℃の溶液粘度から求めた。
固有粘度(IV)は、溶液粘度(η)と溶媒粘度(η0)の比ηr(=η/η0;相対粘度)から1を引いた比粘度(ηsp=ηr-1)を濃度で割った値を濃度がゼロの状態に外挿した値である。IVは、ウベローデ型粘度計を用い、実施例又は比較例にて用いた原料ポリエステル樹脂を、1,1,2,2-テトラクロルエタン/フェノール(=2/3[質量比])混合溶媒に溶解させ、25℃の溶液粘度から求めた。
(フィルム表面の平滑性の評価)
延伸後の各ポリエステルフィルムについて、キーエンス社製レーザー顕微鏡により目視で観察し、幅方向の中心部分である100mm×100mmの範囲における傷の発生個数及び粘着に由来する突起の発生個数を計数した。
傷の発生については、長さ1mm以上かつ深さ0.1μm以上の傷が5本以上あった場合、粘着に由来する突起については、長さ1mm以上かつ5mm未満、高さ0.1μm以上の突起が5個以上あった場合に、フィルム表面の平滑性がないと判断する。
延伸後の各ポリエステルフィルムについて、キーエンス社製レーザー顕微鏡により目視で観察し、幅方向の中心部分である100mm×100mmの範囲における傷の発生個数及び粘着に由来する突起の発生個数を計数した。
傷の発生については、長さ1mm以上かつ深さ0.1μm以上の傷が5本以上あった場合、粘着に由来する突起については、長さ1mm以上かつ5mm未満、高さ0.1μm以上の突起が5個以上あった場合に、フィルム表面の平滑性がないと判断する。
(破断伸度保持率半減期による耐加水分解性の評価)
延伸後の各ポリエステルフィルムに対し、85℃、85%RHの雰囲気下で、105時間[hr]サーモ処理し、サーモ処理後の各サンプルの破断伸度とサーモ処理前の各サンプルの破断伸度とを測定した。
破断伸度(%)は、ポリエステルフィルムから、10mm×200mmの大きさのサンプル片を切り出し、このサンプル片を、初期試料長50mm、0.5mm/分にて引っ張って測定した。
得られた測定値をもとに、サーモ処理後の破断伸度をサーモ処理前の破断伸度で除算し、各サーモ処理時間での破断伸度保持率を下記式から求めた。横軸にサーモ時間、縦軸に破断伸度保持率をとってプロットし、これを結んで破断伸度保持率が50%になるまでの熱処理の時間(hr;破断伸度保持率半減期)を求めた。
破断伸度保持率[%]=(85℃サーモ処理後の破断伸度)/(サーモ処理前の破断伸度)×100
破断伸度保持率半減期(hr)は、その時間が長いほど、ポリエステルフィルムが耐加水分解性に優れることを示す。
延伸後の各ポリエステルフィルムに対し、85℃、85%RHの雰囲気下で、105時間[hr]サーモ処理し、サーモ処理後の各サンプルの破断伸度とサーモ処理前の各サンプルの破断伸度とを測定した。
破断伸度(%)は、ポリエステルフィルムから、10mm×200mmの大きさのサンプル片を切り出し、このサンプル片を、初期試料長50mm、0.5mm/分にて引っ張って測定した。
得られた測定値をもとに、サーモ処理後の破断伸度をサーモ処理前の破断伸度で除算し、各サーモ処理時間での破断伸度保持率を下記式から求めた。横軸にサーモ時間、縦軸に破断伸度保持率をとってプロットし、これを結んで破断伸度保持率が50%になるまでの熱処理の時間(hr;破断伸度保持率半減期)を求めた。
破断伸度保持率[%]=(85℃サーモ処理後の破断伸度)/(サーモ処理前の破断伸度)×100
破断伸度保持率半減期(hr)は、その時間が長いほど、ポリエステルフィルムが耐加水分解性に優れることを示す。
耐加水分解性としては、50%以上の破断伸度保持率を2000時間以上3000時間未満保持できることが実用上許容できる範囲であり、3000時間以上保持できることがより好ましい。
(耐電圧の評価)
延伸後の各ポリエステルフィルムを、23℃、65%RHの室内で一晩放置したものを用いて試料として、部分放電試験器KPD2050(菊水電子工業(株)製)を用い、部分放電電圧を測定した。
測定は、試料としたフィルムの一方の面を上部電極側にした場合と下部電極側にした場合のそれぞれについて、フィルム面内において任意の10カ所で実施し、得られた測定値の平均値を求め、それぞれの平均値のうち、より高い方の値をもって、部分放電電圧V0とした。試験条件は下記の通りである。
<試験条件>。
・出力シートにおける出力電圧印加パターンは、1段階目が0Vから所定の試験電圧までの単純に電圧を上昇させるパターン、2段階目が所定の試験電圧を維持するパターン、3段階目が所定の試験電圧から0Vまでの単純に電圧を降下させるパターンの3段階からなるパターンのものを選択する。
・周波数は50Hzとする。
・試験電圧は1kVとする。
・1段階目の時間T1は10sec、2段階目の時間T2は2sec、3段階目の時間T
3は10secとする。
・パルスカウントシートにおけるカウント方法は「+」(プラス)、検出レベルは50%
とする。
・レンジシートにおける電荷量はレンジ1000pcとする。
・プロテクションシートでは、電圧のチェックボックスにチェックを入れた上で2kVを入力する。また、パルスカウントは100000とする。
・計測モードにおける開始電圧は1.0pc、消滅電圧は1.0pcとする。
延伸後の各ポリエステルフィルムを、23℃、65%RHの室内で一晩放置したものを用いて試料として、部分放電試験器KPD2050(菊水電子工業(株)製)を用い、部分放電電圧を測定した。
測定は、試料としたフィルムの一方の面を上部電極側にした場合と下部電極側にした場合のそれぞれについて、フィルム面内において任意の10カ所で実施し、得られた測定値の平均値を求め、それぞれの平均値のうち、より高い方の値をもって、部分放電電圧V0とした。試験条件は下記の通りである。
<試験条件>。
・出力シートにおける出力電圧印加パターンは、1段階目が0Vから所定の試験電圧までの単純に電圧を上昇させるパターン、2段階目が所定の試験電圧を維持するパターン、3段階目が所定の試験電圧から0Vまでの単純に電圧を降下させるパターンの3段階からなるパターンのものを選択する。
・周波数は50Hzとする。
・試験電圧は1kVとする。
・1段階目の時間T1は10sec、2段階目の時間T2は2sec、3段階目の時間T
3は10secとする。
・パルスカウントシートにおけるカウント方法は「+」(プラス)、検出レベルは50%
とする。
・レンジシートにおける電荷量はレンジ1000pcとする。
・プロテクションシートでは、電圧のチェックボックスにチェックを入れた上で2kVを入力する。また、パルスカウントは100000とする。
・計測モードにおける開始電圧は1.0pc、消滅電圧は1.0pcとする。
耐電圧としては、上記により測定された部分放電電圧V0が、700V以上であることが目標範囲であり、1000V以上であることがより好ましい。
(総合評価:耐候性)
総合評価は、以下の評価基準により判断した。
-評価基準-
◎:破断伸度保持時間が3000時間以上であり、かつ部分放電電圧が1000V以上である場合
○:破断伸度保持時間が2000時間以上であり、かつ部分放電電圧が700V以上である場合
×:◎及び○以外の場合
総合評価が、◎又は○であることは、ポリエステルフィルムが耐候性に優れていることを意味する。
総合評価は、以下の評価基準により判断した。
-評価基準-
◎:破断伸度保持時間が3000時間以上であり、かつ部分放電電圧が1000V以上である場合
○:破断伸度保持時間が2000時間以上であり、かつ部分放電電圧が700V以上である場合
×:◎及び○以外の場合
総合評価が、◎又は○であることは、ポリエステルフィルムが耐候性に優れていることを意味する。
〔バックシートの作製〕
実施例及び比較例の各ポリエステルフィルムの片面に、下記の(i)反射層と(ii)易接着性層をこの順に塗設した。
実施例及び比較例の各ポリエステルフィルムの片面に、下記の(i)反射層と(ii)易接着性層をこの順に塗設した。
(i)反射層(着色層)
まず初めに、下記組成の諸成分を混合し、ダイノミル型分散機により1時間分散処理して顔料分散物を調製した。
<顔料分散物の処方>
・二酸化チタン ・・・39.9質量%
(タイペークR-780-2、石原産業(株)製、固形分100%)
・ポリビニルアルコール ・・・8.0質量%
(PVA-105、(株)クラレ製、固形分10%)
・界面活性剤(デモールEP、花王(株)製、固形分:25%)・・・0.5質量%
・蒸留水 ・・・51.6質量%
まず初めに、下記組成の諸成分を混合し、ダイノミル型分散機により1時間分散処理して顔料分散物を調製した。
<顔料分散物の処方>
・二酸化チタン ・・・39.9質量%
(タイペークR-780-2、石原産業(株)製、固形分100%)
・ポリビニルアルコール ・・・8.0質量%
(PVA-105、(株)クラレ製、固形分10%)
・界面活性剤(デモールEP、花王(株)製、固形分:25%)・・・0.5質量%
・蒸留水 ・・・51.6質量%
次いで、得られた顔料分散物を用い、下記組成の諸成分を混合することにより反射層形成用塗布液を調製した。
<反射層形成用塗布液の処方>
・上記の顔料分散物 ・・・71.4質量部
・ポリアクリル樹脂水分散液 ・・・17.1質量部
(バインダー:ジュリマーET410、日本純薬(株)製、固形分:30質
量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・2.7質量部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・オキサゾリン化合物 ・・・1.8質量部
(エポクロスWS-700、日本触媒(株)製、固形分:25質量%;架橋剤)
・蒸留水 ・・・7.0質量部
<反射層形成用塗布液の処方>
・上記の顔料分散物 ・・・71.4質量部
・ポリアクリル樹脂水分散液 ・・・17.1質量部
(バインダー:ジュリマーET410、日本純薬(株)製、固形分:30質
量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・2.7質量部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・オキサゾリン化合物 ・・・1.8質量部
(エポクロスWS-700、日本触媒(株)製、固形分:25質量%;架橋剤)
・蒸留水 ・・・7.0質量部
上記より得られた反射層形成用塗布液をサンプルフィルムに塗布し、180℃で1分間乾燥して、二酸化チタン塗布量が6.5g/m2の反射層(乾燥厚み=5μm;白色層)を形成した。
(ii)易接着性層
下記組成の諸成分を混合して易接着性層用塗布液を調製し、これをバインダー塗布量が0.09g/m2になるように反射層の上に塗布した。その後、180℃で1分間乾燥させ、乾燥厚み1μmの易接着性層を形成した。
<易接着性層用塗布液の組成>
・ポリオレフィン樹脂水分散液 ・・・5.2質量%
(バインダー:ケミパールS75N、三井化学(株)製、固形分:24%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・7.8質量%
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・オキサゾリン化合物 ・・・0.8質量%
(エポクロスWS-700、日本触媒(株)製、固形分25質量%)
・シリカ微粒子水分散物 ・・・2.9質量%
(アエロジルOX-50、日本アエロジル(株)製、固形分:10質量%)
・蒸留水 ・・・83.3質量%
下記組成の諸成分を混合して易接着性層用塗布液を調製し、これをバインダー塗布量が0.09g/m2になるように反射層の上に塗布した。その後、180℃で1分間乾燥させ、乾燥厚み1μmの易接着性層を形成した。
<易接着性層用塗布液の組成>
・ポリオレフィン樹脂水分散液 ・・・5.2質量%
(バインダー:ケミパールS75N、三井化学(株)製、固形分:24%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・7.8質量%
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・オキサゾリン化合物 ・・・0.8質量%
(エポクロスWS-700、日本触媒(株)製、固形分25質量%)
・シリカ微粒子水分散物 ・・・2.9質量%
(アエロジルOX-50、日本アエロジル(株)製、固形分:10質量%)
・蒸留水 ・・・83.3質量%
次に、サンプルフィルムの反射層及び易接着性層が形成されている側と反対側の面に、下記の(iii)下塗り層、(iv)バリア層、及び(v)防汚層をサンプルフィルム側から順次、塗設した。
(iii)下塗り層
下記組成の諸成分を混合して下塗り層用塗布液を調製し、この塗布液をサンプルフィルムに塗布し、180℃で1分間乾燥させ、下塗り層(乾燥塗設量:約0.1g/m2)を形成した。
<下塗り層用塗布液の組成>
・ポリエステル樹脂 ・・・1.7質量%
(バイロナールMD-1200、東洋紡(株)製、固形分:17質量%)
・ポリエステル樹脂 ・・・3.8質量%
(ペスレジンA-520、高松油脂(株)製、固形分:30質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・1.5質量%
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・カルボジイミド化合物 ・・・1.3質量%
(カルボジライトV-02-L2、日清紡(株)製、固形分:10質量%)
・蒸留水 ・・・91.7質量%
下記組成の諸成分を混合して下塗り層用塗布液を調製し、この塗布液をサンプルフィルムに塗布し、180℃で1分間乾燥させ、下塗り層(乾燥塗設量:約0.1g/m2)を形成した。
<下塗り層用塗布液の組成>
・ポリエステル樹脂 ・・・1.7質量%
(バイロナールMD-1200、東洋紡(株)製、固形分:17質量%)
・ポリエステル樹脂 ・・・3.8質量%
(ペスレジンA-520、高松油脂(株)製、固形分:30質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・1.5質量%
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・カルボジイミド化合物 ・・・1.3質量%
(カルボジライトV-02-L2、日清紡(株)製、固形分:10質量%)
・蒸留水 ・・・91.7質量%
(iv)バリア層
続いて、形成された下塗り層の表面に下記の蒸着条件にて厚み800Åの酸化珪素の蒸着膜を形成し、バリア層とした。
<蒸着条件>
・反応ガス混合比(単位:slm):ヘキサメチルジシロキサン/酸素ガス/ヘリウム=1/10/10
・真空チャンバー内の真空度:5.0×10-6mbar
・蒸着チャンバー内の真空度:6.0×10-2mbar
・冷却・電極ドラム供給電力:20kW
・フィルムの搬送速度 :80m/分
続いて、形成された下塗り層の表面に下記の蒸着条件にて厚み800Åの酸化珪素の蒸着膜を形成し、バリア層とした。
<蒸着条件>
・反応ガス混合比(単位:slm):ヘキサメチルジシロキサン/酸素ガス/ヘリウム=1/10/10
・真空チャンバー内の真空度:5.0×10-6mbar
・蒸着チャンバー内の真空度:6.0×10-2mbar
・冷却・電極ドラム供給電力:20kW
・フィルムの搬送速度 :80m/分
(v)防汚層
以下に示すように、第1及び第2防汚層を形成するための塗布液を調製し、バリア層の上に第1防汚層用塗布液、第2防汚層用塗布液の順に塗布し、2層構造の防汚層を塗設した。
以下に示すように、第1及び第2防汚層を形成するための塗布液を調製し、バリア層の上に第1防汚層用塗布液、第2防汚層用塗布液の順に塗布し、2層構造の防汚層を塗設した。
<第1防汚層>
-第1防汚層用塗布液の調製-
下記組成中の成分を混合し、第1防汚層用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・セラネートWSA1070(DIC(株)製)・・・45.9部
・オキサゾリン化合物(架橋剤)・・・7.7質量部
(エポクロスWS-700、日本触媒(株)製、固形分:25質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・2.0部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・反射層で用いた顔料分散物 ・・・33.0部
・蒸留水 ・・・11.4部
-第1防汚層用塗布液の調製-
下記組成中の成分を混合し、第1防汚層用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・セラネートWSA1070(DIC(株)製)・・・45.9部
・オキサゾリン化合物(架橋剤)・・・7.7質量部
(エポクロスWS-700、日本触媒(株)製、固形分:25質量%)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・2.0部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・反射層で用いた顔料分散物 ・・・33.0部
・蒸留水 ・・・11.4部
-第1防汚層の形成-
得られた塗布液を、バインダー塗布量が3.0g/m2になるように、バリア層の上に塗布し、180℃で1分間乾燥させて第1防汚層を形成した。
得られた塗布液を、バインダー塗布量が3.0g/m2になるように、バリア層の上に塗布し、180℃で1分間乾燥させて第1防汚層を形成した。
-第2防汚層用塗布液の調製-
下記組成中の成分を混合し、第2防汚層用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・フッ素系バインダー:オブリガード(AGCコーテック(株)製)・・・45.9部
・オキサゾリン化合物 ・・・7.7部
(エポクロスWS-700、日本触媒(株)製、固形分:25質量%;架橋剤)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・2.0部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・前記反射層用に調製した前記顔料分散物 ・・・33.0部
・蒸留水 ・・・11.4部
下記組成中の成分を混合し、第2防汚層用塗布液を調製した。
<塗布液の組成>
・フッ素系バインダー:オブリガード(AGCコーテック(株)製)・・・45.9部
・オキサゾリン化合物 ・・・7.7部
(エポクロスWS-700、日本触媒(株)製、固形分:25質量%;架橋剤)
・ポリオキシアルキレンアルキルエーテル ・・・2.0部
(ナロアクティーCL95、三洋化成工業(株)製、固形分:1質量%)
・前記反射層用に調製した前記顔料分散物 ・・・33.0部
・蒸留水 ・・・11.4部
-第2防汚層の形成-
調製した第2防汚層用塗布液を、バインダー塗布量が2.0g/m2になるように、バリア層上に形成された第1防汚層の上に塗布し、180℃で1分間乾燥させて第2防汚層を形成した。
調製した第2防汚層用塗布液を、バインダー塗布量が2.0g/m2になるように、バリア層上に形成された第1防汚層の上に塗布し、180℃で1分間乾燥させて第2防汚層を形成した。
以上のようにして、ポリエステルフィルムの一方の側に反射層及び易接着層を有し、他方の側に下塗り層、バリア層、及び防汚層を有するバックシートを作製した。
-バックシートの評価-
前記(i)~(v)の各層が設けられたバックシートを、サーモ処理(120℃、100%RH、80時間)した後、上記同様の方法で評価した。実施例のポリエステルフィルムを用いて作製したバックシートは、比較例のポリエステルフィルムを用いて作製したものと比べ、いずれも良好な耐加水分解性及び耐電圧性を有することを分かった。
前記(i)~(v)の各層が設けられたバックシートを、サーモ処理(120℃、100%RH、80時間)した後、上記同様の方法で評価した。実施例のポリエステルフィルムを用いて作製したバックシートは、比較例のポリエステルフィルムを用いて作製したものと比べ、いずれも良好な耐加水分解性及び耐電圧性を有することを分かった。
〔太陽電池モジュールの作製〕
上記のようにして作製したバックシートの各々を用い、特開2009-158952号公報の図1に示す構造になるように透明充填剤に貼り合わせ、太陽電池モジュールを作製した。このとき、バックシートの易接着性層が、太陽電池素子を包埋する透明充填剤に接するように貼り付けた。
上記のようにして作製したバックシートの各々を用い、特開2009-158952号公報の図1に示す構造になるように透明充填剤に貼り合わせ、太陽電池モジュールを作製した。このとき、バックシートの易接着性層が、太陽電池素子を包埋する透明充填剤に接するように貼り付けた。
表1に示される結果から、各実施例にて得られたポリエステルフィルムは、比較例との対比において、製造時に傷や粘着由来の突起の発生が抑制されて、表面の平滑性に優れており、耐加水分解性及び耐電圧に優れたものであることが分る。
このことは、実施例のポリエステルフィルムを適用した太陽電池用ポリエステルフィルムは優れた耐候性を有し、そのような太陽電池用ポリエステルフィルムを備えた太陽電池発電モジュールは、長期に亘り安定的な発電性能が得られることを意味する。
このことは、実施例のポリエステルフィルムを適用した太陽電池用ポリエステルフィルムは優れた耐候性を有し、そのような太陽電池用ポリエステルフィルムを備えた太陽電池発電モジュールは、長期に亘り安定的な発電性能が得られることを意味する。
本発明のポリエステルフィルムは、例えば、太陽電池モジュールを構成する裏面シート(太陽電池素子に対し太陽光の入射側と反対側に配置されるシート;いわゆるバックシート)の用途に好適に用いられる。
日本出願2010-274008の開示は、参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
日本出願2010-274008の開示は、参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (8)
- ポリエステル樹脂を押出機により溶融押出して、冷却することにより、厚みが2.5mm以上5.0mm以下の未延伸ポリエステルフィルムを形成する未延伸フィルム形成工程と、
形成された未延伸ポリエステルフィルムを、平均温度T1(℃)が下記式(1)で示す関係を満たし、且つ、表面温度が中心温度よりも0.3℃以上15℃未満高くなるように加熱した後、少なくとも一方向に延伸する延伸工程と、
を有するポリエステルフィルムの製造方法。
Tg-20℃<T1<Tg+25℃ ・・・式(1)
[式(1)中、Tgは前記未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(℃)を表す。] - 前記延伸工程が、未延伸ポリエステルフィルムを、予熱ロールを用いて加熱した後、近赤外ヒーター又は遠赤外ヒーターによって加熱しながら延伸ロールにより延伸することにより行われ、該予熱ロールの表面温度及び周辺雰囲気温度が、いずれも下記式(2)で示す関係を満たす温度T2(℃)である請求項1に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
Tg-25℃<T2<Tg+40℃ ・・・式(2)
[式(2)中、Tgは前記未延伸ポリエステルフィルムのガラス転移温度(℃)を表す。] - 前記ポリエステル樹脂の固有粘度が、0.6dl/g以上0.9dl/g以下の範囲である請求項1又は請求項2に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
- 前記ポリエステル樹脂が有する末端COOH量が、5eq/t以上25eq/t以下である請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
- 前記延伸工程において、前記未延伸ポリエステルフィルムを搬送方向に延伸する請求項1~請求項4のいずれか1項に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
- 請求項1~請求項5のいずれか1項に記載のポリエステルフィルムの製造方法により得られたポリエステルフィルム。
- 請求項6に記載のポリエステルフィルムを含む太陽電池用バックシート。
- 請求項6に記載のポリエステルフィルムを備えた太陽電池モジュール。
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