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JP2010109348A - 太陽電池用裏面保護フィルム及びそれを備える太陽電池モジュール - Google Patents

太陽電池用裏面保護フィルム及びそれを備える太陽電池モジュール Download PDF

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JP2010109348A
JP2010109348A JP2009225438A JP2009225438A JP2010109348A JP 2010109348 A JP2010109348 A JP 2010109348A JP 2009225438 A JP2009225438 A JP 2009225438A JP 2009225438 A JP2009225438 A JP 2009225438A JP 2010109348 A JP2010109348 A JP 2010109348A
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JP2009225438A
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Atsushi Watanabe
篤史 渡邉
Masanori Hashimoto
昌典 橋本
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Techno UMG Co Ltd
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Techno Polymer Co Ltd
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Abstract

【課題】太陽電池素子を包埋する、エチレン・酢酸ビニル共重合体組成物等を含む充填材部との接着性、耐熱性及び耐候性に優れた太陽電池用裏面保護フィルム及びそれを備える太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】本発明の太陽電池用裏面保護フィルムは、熱可塑性樹脂及びシランカップリング剤を含む原料組成物を溶融混練してなる熱可塑性樹脂組成物を用いて得られた樹脂層を備えることを特徴とする。また、本発明の太陽電池モジュールは、上記太陽電池用裏面保護フィルムを備えることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、太陽電池用裏面保護フィルム及びそれを備える太陽電池モジュールに関し、更に詳しくは、エチレン・酢酸ビニル共重合体組成物等を含む、太陽電池モジュールの充填材部との接着性に優れた太陽電池用裏面保護フィルム及びそれを用いた太陽電池モジュールに関する。
近年、クリーンエネルギーを利用する発電手段の一つとして、太陽電池モジュールを備える太陽光発電システムが普及している。太陽電池モジュールは、板状の太陽電池素子を多数配置するとともに、これらを、直列、並列に配線し、この素子を保護するためにパッケージして、ユニット化させたものである。そして、この太陽電池モジュールは、通常、太陽電池素子における、太陽光が当たる面をガラス板で覆い、例えば、透明性が高く耐湿性に優れるエチレン・酢酸ビニル共重合体等を含む組成物を用いて、太陽電池素子周辺の間隙を充填して充填材部を形成させた後、裏面、即ち、充填材部の露出面を樹脂材料からなる保護フィルムで封止させた構造となっている。
太陽電池用裏面保護フィルムとしては、従来、フッ素樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等を含むフィルムが知られているが、充填材部との接着性及び長期耐久性が十分ではなかった。
特許文献1には、ポリエチレンテレフタレートからなるベースフィルムに、エチレン・酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂との熱接着性を有するスチレン・オレフィン共重合体を含む熱接着層が形成された太陽電池裏面封止用フィルムが開示されている。
特許文献2には、ポリエチレンテレフタレートからなるベースフィルムに、ポリウレタン系樹脂又は有機シラン化合物を含む塗布層が形成されたフィルムが開示されている。
また、特許文献3には、エチレンテレフタレート単位を含むポリエステルフィルム、並びに、このフィルムに、架橋剤と、ガラス転移点が20℃〜100℃のポリエステル樹脂、アクリル樹脂等とを含む塗料を用いて形成された塗膜を備える太陽電池裏面保護膜用ポリエステルフィルムが開示されている。
特開2003−60218号 特開2006−175764号 特開2007−268710号
上記の特許文献1〜3のように、接着層を備えるフィルムとした場合、エチレン・酢酸ビニル共重合体組成物等を含む充填材部との一定の接着性が得られるものの、この接着層を形成する工程を、別途、必要とし、また、塗布むら等による欠陥が生じることもあり、充填材部の保護について、必ずしも満足できるものではなかった。
本発明の目的は、その表面に、太陽電池素子を包埋する充填材部と接着させるための接着層を有さないフィルムであって、この充填材部との接着性、耐熱性及び耐候性に優れた太陽電池用裏面保護フィルム及びそれを備える太陽電池モジュールを提供することにある。
また、上記のように、太陽電池モジュールは、板状の太陽電池素子が多数配置されてなるものであるが、太陽光が、隣り合う太陽電池素子の隙間から、太陽電池用裏面保護フィルムの方へ漏れることがあった。そして、近年、表裏両面で光電変換することができる太陽電池素子を備える太陽電池モジュールにおいて、太陽電池用裏面保護フィルムに、太陽光に対する反射機能を付与し、発電効率を向上させる検討がされている。
本発明の他の目的は、その表面に、太陽電池素子を包埋する充填材部と接着させるための接着層を有さないフィルムであって、この充填材部との接着性、耐熱性及び耐候性に優れ、太陽光、特に、波長400〜1,400nmの光に対する反射性に優れた樹脂層を備える太陽電池用裏面保護フィルム及びそれを備える太陽電池モジュールを提供することにある。
また、太陽電池モジュールにおける太陽電池素子等の部材は、エチレン・酢酸ビニル共重合体組成物等を含む充填材部を通して透視しやすいことから、それを抑制し、太陽電池モジュールの外観性を向上させるために、暗色系着色層を太陽電池用裏面保護フィルムとして配設することが検討されている。しかしながら、暗色系着色層の構成材料によっては、太陽電池素子の隙間から漏れた太陽光を吸収し、蓄熱され、発電効率が低下する場合があった。
本発明の他の目的は、その表面に、太陽電池素子を包埋する充填材部と接着させるための接着層を有さないフィルムであって、この充填材部との接着性、耐熱性及び耐候性に優れ、波長800〜1,400nmの光に対する透過性、及び、波長400〜700nmの光に対する吸収性の両方に優れた樹脂層を備える太陽電池用裏面保護フィルム及びそれを備える太陽電池モジュールを提供することにある。
本発明は、以下に示される。
1.熱可塑性樹脂(以下、「第1熱可塑性樹脂」ともいう。)及びシランカップリング剤を含む原料組成物を溶融混練してなる熱可塑性樹脂組成物(以下、「第1熱可塑性樹脂組成物」ともいう。)を用いて得られた樹脂層(以下、「第1樹脂層」ともいう。)を備えることを特徴とする太陽電池用裏面保護フィルム。
2.波長400〜1,400nmの光を、上記太陽電池用裏面保護フィルムにおける上記樹脂層(第1樹脂層)の表面に放射した場合、該光に対する反射率が50%以上である上記1に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
3.上記熱可塑性樹脂組成物(第1熱可塑性樹脂組成物)が、更に、白色系着色剤を含む上記1又は2に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
4.上記樹脂層(第1樹脂層)において、波長800〜1,400nmの光に対する透過率が60%以上であり、且つ、波長400〜700nmの光に対する吸収率が60%以上である上記1に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
5.上記熱可塑性樹脂組成物(第1熱可塑性樹脂組成物)が、更に、赤外線透過性着色剤を含む上記4に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
6.上記熱可塑性樹脂(第1熱可塑性樹脂)がゴム強化芳香族ビニル系樹脂を含む上記1乃至5のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
7.更に、上記樹脂層(第1樹脂層)に接合された他の樹脂層を備える上記1乃至6のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
8.上記他の樹脂層が白色樹脂層である上記7に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
9.厚さが10〜1,000μmである上記1乃至8のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
10.上記1乃至9のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルムを備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
本発明の太陽電池用裏面保護フィルムによれば、第1熱可塑性樹脂及びシランカップリング剤を含む原料組成物を溶融混練してなる第1熱可塑性樹脂組成物を用いて得られた第1樹脂層を備えることから、この第1樹脂層と、太陽電池素子を包埋する、エチレン・酢酸ビニル共重合体組成物等を含む充填材部との接着性、耐熱性及び耐候性に優れる。従って、充填材部が確実に保護された太陽電池モジュールを与えることができる。
波長400〜1,400nmの光を、上記太陽電池用裏面保護フィルムにおける上記第1樹脂層の表面に放射したときに、上記光に対する反射率が50%以上である場合には、この第1樹脂層において、太陽光に対する反射性が優れるので、太陽光が、隣り合う太陽電池素子の隙間から、太陽電池用裏面保護フィルムの方へ漏れたときに、反射光を太陽電池素子の裏面に供給して、光電変換に利用し、発電効率を向上させることができる。
また、上記第1熱可塑性樹脂組成物が、更に、白色系着色剤を含む場合には、上記第1樹脂層において、太陽光に対する反射性が特に優れる。従って、単層型フィルムである場合のみならず、目的、用途により、第1樹脂層及び他の樹脂層を備える積層型フィルム等とした場合、並びに、第1樹脂層における上記充填材部と面しない側に部材を配設した場合、においても、他の樹脂層等の構成に関わりなく、発電効率の改良効果に優れる。
上記第1樹脂層において、波長800〜1,400nmの光に対する透過率が60%以上であり、且つ、波長400〜700nmの光に対する吸収率が60%以上である場合には、太陽光が、隣り合う太陽電池素子の隙間から、太陽電池用裏面保護フィルムの方へ漏れたときに、第1樹脂層において、上記波長800〜1,400nmの光による蓄熱が抑制されるので、この第1樹脂層に接着する充填材部の蓄熱も抑制される。そして、このフィルムを用いて形成される太陽電池モジュールにおける蓄熱が抑制され、フィルムをはじめとする構成部材の変形及び発電効率の低下を抑制することができる。尚、上記第1樹脂層の、上記充填材部と面しない側に光反射性に優れた部材を配設した場合には、上記第1樹脂層を透過した光が、この部材の表面から反射し、反射光を太陽電池素子の裏面に供給して、光電変換に利用し、発電効率を向上させることができる。また、本発明の太陽電池用裏面保護フィルムが、この性質を有する第1樹脂層と、上記部材として他の樹脂層とを備える積層型フィルムであって、他の樹脂層が白色樹脂層である場合には、同様の効果を確実に得ることができる。
また、上記第1熱可塑性樹脂組成物が、更に、赤外線透過性着色剤を含む場合には、第1樹脂層が、波長800〜1,400nmの光に対する透過率が60%以上であり、且つ、波長400〜700nmの光に対する吸収率が60%以上である性質を有し、優れた暗色系外観を有する太陽電池モジュールを与えることができる。そして、太陽光がフィルムに当たった際に、フィルムをはじめとする構成部材の変形及び発電効率の低下を抑制するだけでなく、本発明の太陽電池用裏面保護フィルムを備える太陽電池を、家屋の屋根等に配設したとき、太陽電池の外観性に優れる。更に、本発明の太陽電池用裏面保護フィルムが、赤外線透過性着色剤を含む第1樹脂層と、他の樹脂層とを備える積層型フィルムであって、他の樹脂層が白色樹脂層である場合には、第1樹脂層における蓄熱及びその変形が抑制され、太陽電池モジュールにおける蓄熱が抑制され、発電効率の改良効果に優れる。
上記第1熱可塑性樹脂がゴム強化芳香族ビニル系樹脂を含む場合には、太陽電池用裏面保護フィルムの耐加水分解性、寸法安定性、耐衝撃性等に優れる。
本発明の太陽電池モジュールによれば、上記本発明の太陽電池用裏面保護フィルムを備えることから、形状安定性に優れ、これにより、光電変換効率が改良された太陽電池を形成することができる。
本発明の太陽電池用裏面保護フィルム(単層型)の一例を示す概略断面図である。 本発明の太陽電池用裏面保護フィルム(積層型)の一例を示す概略断面図である。 本発明の太陽電池用裏面保護フィルム(積層型)の他の例を示す概略断面図である。 本発明の太陽電池モジュールの一例を示す概略断面図である。
以下、本発明を詳しく説明する。尚、本明細書において、「(共)重合」とは、単独重合及び共重合を意味し、「(メタ)アクリル」とは、アクリル及びメタクリルを意味し、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート及びメタクリレートを意味する。
本発明の太陽電池用裏面保護フィルムは、熱可塑性樹脂(以下、「第1熱可塑性樹脂」ともいう。)及びシランカップリング剤を含む原料組成物を溶融混練してなる熱可塑性樹脂組成物(以下、「第1熱可塑性樹脂組成物」ともいう。)を用いて得られた樹脂層(以下、「第1樹脂層」という。)を備えることを特徴とする。
本発明の太陽電池用裏面保護フィルムは、上記第1樹脂層のみを備える単層型フィルム1Aであってよいし(図1参照)、上記第1樹脂層11と、この第1樹脂層11に接合された他の層15とを備える積層型フィルム(積層型シートを含む)1Bであってもよい(図2及び図3参照)。他の層15は、後述される。
本発明において、太陽電池用裏面保護フィルムは、単層型フィルム及び積層型フィルムのいずれであっても、第1樹脂層の表面で、太陽電池モジュールの充填材部の露出面と接着させるために用いられる。
上記第1樹脂層は、第1熱可塑性樹脂及びシランカップリング剤を含む原料組成物を溶融混練してなる第1熱可塑性樹脂組成物を用いて得られた層である。本発明の太陽電池用裏面保護フィルムは、上記のように、第1樹脂層のみからなる単層型フィルムとすることができるので、上記第1熱可塑性樹脂組成物は、好ましくは、フィルム形成性を有する組成物である。
上記第1樹脂層のガラス転移温度(以下、「Tg」という。)は、好ましくは100℃〜220℃、より好ましくは110℃〜200℃である。このガラス転移温度Tgが上記範囲にあると、耐熱性に優れる。ガラス転移温度は、示差走査熱量計(DSC)により測定することができる。
上記原料組成物に含まれる第1熱可塑性樹脂は、熱可塑性を有する樹脂であれば、特に限定されず、ABS樹脂、ASA樹脂、AES樹脂等のゴム強化芳香族ビニル系樹脂;アクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等の芳香族ビニル系(共)重合体;ポリメタクリル酸メチル等の(メタ)アクリル酸エステル化合物の1種以上を用いた(共)重合体等のアクリル系樹脂;ポリ塩化ビニル等の塩化ビニル系樹脂;ポリ塩化ビニリデン等の塩化ビニリデン系樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、アイオノマー等のオレフィン系樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリアリレート樹脂;ポリ酢酸ビニル等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記第1熱可塑性樹脂としては、ゴム強化芳香族ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂及びオレフィン系樹脂が好ましく、ゴム強化芳香族ビニル系樹脂が特に好ましい。上記第1熱可塑性樹脂がゴム強化芳香族ビニル系樹脂を含むことにより、耐加水分解性、寸法安定性、耐衝撃性等に優れる。
上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂は、通常、ゴム質重合体(以下、「ゴム質重合体(a)」ともいう。)の存在下に、芳香族ビニル化合物を含む単量体(以下、「ビニル系単量体(b1)」という。)を重合して得られた共重合樹脂(A11)、又は、この共重合樹脂(A11)と、ゴム質重合体の非存在下に、芳香族ビニル化合物を含む単量体(以下、「ビニル系単量体(b2)」という。)を重合して得られた芳香族ビニル系(共)重合体(A12)との混合物である。
上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂に含まれるゴム質重合体(a)の含有量は、好ましくは1〜55質量%、より好ましくは5〜40質量%である。上記ゴム質重合体(a)の含有量であれば、得られる第1樹脂層において、太陽電池素子を包埋する充填材部との接着性、耐加水分解性、寸法安定性、耐衝撃性等に優れる。
上記ゴム質重合体(a)は、室温でゴム質であれば、特に限定されず、単独重合体であってもよいし、共重合体であってもよい。また、上記ゴム質重合体(a)は、架橋重合体であってもよいし、非架橋重合体であってもよい。
本発明においては、上記ゴム質重合体(a)は、ジエン系重合体及び非ジエン系重合体が好ましい。これらの重合体は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記ジエン系重合体としては、ポリブタジエン、ポリイソプレン等の単独重合体;スチレン・ブタジエン系共重合体ゴム;スチレン・イソプレン系共重合体ゴム;天然ゴム等が挙げられる。これらの共重合体は、ブロック共重合体でもよいし、ランダム共重合体でもよい。また、これらの共重合体は水素添加(但し、水素添加率は50%未満。)されたものであってもよい。上記ジエン系重合体は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、上記非ジエン系重合体としては、エチレン単位と、炭素数3以上のα−オレフィンに由来する構造単位を含むエチレン・α−オレフィン系共重合体ゴム;ウレタン系ゴム;アクリル系ゴム;シリコーンゴム;シリコーン・アクリル複合ゴム;共役ジエン系化合物に由来する構造単位を含む(共)重合体を水素添加してなる重合体(但し、水素添加率は、通常、50%以上。)等が挙げられる。これらの共重合体は、ブロック共重合体であってもよいし、ランダム共重合体であってもよい。上記非ジエン系重合体としては、耐候性の観点から、アクリル系ゴムが好ましい。また、上記非ジエン系重合体は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記アクリル系ゴムは、通常、アルキル基の炭素数が2〜8のアクリル酸アルキルエステルに由来する構造単位を含む(共)重合体である。この構造単位の含有量は、構造単位の全量に対して、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上である。
上記アクリル酸アルキルエステルとしては、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル等が挙げられる。これらの化合物は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。また、これらのうち、アクリル酸アルキルエステルは、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル及びアクリル酸2−エチルヘキシルが好ましい。
上記アクリル系ゴムが、他の単量体に由来する構造単位を含む場合、他の単量体としては、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、ビニルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸、スチレン等の単官能性単量体;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のモノ又はポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、ジアリルマレエート、ジアリルサクシネート、トリアリルトリアジン等のジ又はトリアリル化合物、アリル(メタ)アクリレート等のアリル化合物、1,3−ブタジエン等の共役ジエン化合物等の架橋性単量体等が挙げられる。
上記アクリル系ゴムのTgは、好ましくは−10℃以下である。従って、本発明において好ましいアクリル系ゴムは、上記架橋性単量体に由来する構造単位を含む共重合体であることが好ましい。
好ましいアクリル系ゴムを構成する、架橋性単量体に由来する構造単位の含有量は、構造単位の全量に対して、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは0.05〜8質量%、更に好ましくは0.1〜5質量%である。
上記ゴム質重合体(a)の形状は、特に限定されないが、粒子状である場合、その体積平均粒子径は、好ましくは50〜2,000nm、より好ましくは70〜1,500nmである。体積平均粒子径が上記範囲にあれば、上記第1熱可塑性樹脂組成物の加工性及び得られる第1樹脂層の耐衝撃性に優れる。尚、上記体積平均粒子径は、電子顕微鏡写真を用いた画像解析法、レーザー回折法、光散乱法等により測定することができる。
上記ゴム質重合体(a)が粒子状である場合、体積平均粒子径が上記範囲内にある限り、例えば、特開昭61−233010号公報、特開昭59−93701号公報、特開昭56−167704号公報等に記載されている公知の方法により肥大化したものを用いることもできる。
上記ゴム質重合体(a)を製造する方法としては、平均粒子径の調整等を考慮し、乳化重合が好ましい。この場合、平均粒子径は、乳化剤の種類及びその使用量、開始剤の種類及びその使用量、重合時間、重合温度、攪拌条件等の製造条件を選択することにより調整することができる。また、上記平均粒子径(粒子径分布)の他の調整方法としては、異なる粒子径を有する上記ゴム質重合体(a)の2種以上をブレンドする方法でもよい。
上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂を構成する共重合樹脂(A11)の形成に用いるビニル系単量体(b1)は、上記のように、芳香族ビニル化合物を含む。このビニル系単量体(b1)は、芳香族ビニル化合物のみであってよいし、この芳香族ビニル化合物と、他の単量体との組合せであってもよい。他の単量体としては、シアン化ビニル化合物、(メタ)アクリル酸エステル化合物、マレイミド系化合物、不飽和酸無水物、カルボキシル基含有不飽和化合物、ヒドロキシル基含有不飽和化合物、アミノ基含有不飽和化合物、アミド基含有不飽和化合物、エポキシ基含有不飽和化合物、オキサゾリン基含有不飽和化合物等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記芳香族ビニル化合物としては、少なくとも1つのビニル結合と、少なくとも1つの芳香族環とを有する化合物であれば、特に限定されない。その例としては、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、β−メチルスチレン、エチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルキシレン、ビニルナフタレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、モノブロモスチレン、ジブロモスチレン、トリブロモスチレン、フルオロスチレン等が挙げられる。これらの化合物は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。また、これらのうち、スチレン及びα−メチルスチレンが好ましく、スチレンが特に好ましい。
上記シアン化ビニル化合物としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリル、α−イソプロピルアクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、α−フルオロアクリロニトリル等が挙げられる。これらのうち、アクリロニトリルが好ましい。また、これらの化合物は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。
上記(メタ)アクリル酸エステル化合物としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸sec−ブチル、(メタ)アクリル酸tert−ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル等が挙げられる。これらの化合物は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。
上記マレイミド系化合物としては、マレイミド、N−メチルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド、N−ブチルマレイミド、N−ドデシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミド、N−(4−メチルフェニル)マレイミド、N−(2、6−ジメチルフェニル)マレイミド、N−(2、6−ジエチルフェニル)マレイミド、N−(2−メトキシフェニル)マレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)マレイミド、N−ナフチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。これらのうち、N−フェニルマレイミドが好ましい。また、これらの化合物は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。尚、上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂に、マレイミド系化合物に由来する構造単位を導入する他の方法としては、例えば、無水マレイン酸の不飽和ジカルボン酸無水物を共重合し、その後イミド化する方法でもよい。
上記不飽和酸無水物としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等が挙げられる。これらの化合物は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。
上記カルボキシル基含有不飽和化合物としては、(メタ)アクリル酸、エタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、桂皮酸等が挙げられる。これらの化合物は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。
上記ヒドロキシル基含有不飽和化合物としては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシメチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルにε−カプロラクトンを付加して得られた化合物等のヒドロキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル;o−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、p−ヒドロキシスチレン、o−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、m−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、p−ヒドロキシ−α−メチルスチレン、2−ヒドロキシメチル−α−メチルスチレン、3−ヒドロキシメチル−α−メチルスチレン、4−ヒドロキシメチル−α−メチルスチレン、4−ヒドロキシメチル−1−ビニルナフタレン、7−ヒドロキシメチル−1−ビニルナフタレン、8−ヒドロキシメチル−1−ビニルナフタレン、4−ヒドロキシメチル−1−イソプロペニルナフタレン、7−ヒドロキシメチル−1−イソプロペニルナフタレン、8−ヒドロキシメチル−1−イソプロペニルナフタレン、p−ビニルベンジルアルコール等が挙げられる。これらの化合物は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。
上記アミノ基含有不飽和化合物としては、(メタ)アクリル酸アミノエチル、(メタ)アクリル酸プロピルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノメチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノメチル、(メタ)アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸2−ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸2−(ジ−n−プロピルアミノ)エチル、(メタ)アクリル酸2−ジメチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸2−ジエチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸2−(ジ−n−プロピルアミノ)プロピル、(メタ)アクリル酸3−ジメチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸3−ジエチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸3−(ジ−n−プロピルアミノ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−tert−ブチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸フェニルアミノエチル、4−アミノスチレン、4−ジメチルアミノスチレン、N−ビニルジエチルアミン、N−アセチルビニルアミン、(メタ)アクリルアミン、N−メチル(メタ)アクリルアミン等が挙げられる。これらの化合物は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。
上記アミド基含有不飽和化合物としては、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、3−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。これらの化合物は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。
上記エポキシ基含有不飽和化合物としては、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸3,4−オキシシクロヘキシル、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、メタリルグリシジルエーテル等が挙げられる。これらの化合物は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。
また、他の単量体としては、シアン化ビニル化合物及びマレイミド系化合物が好ましく、シアン化ビニル化合物を含むことが特に好ましい。シアン化ビニル化合物としては、アクリロニトリルが好ましい。また、マレイミド系化合物としては、N−フェニルマレイミドが好ましい。
上記ビニル系単量体(b1)が、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物を含む場合、これらの合計量は、上記ビニル系単量体(b1)全体に対して、好ましくは70〜100質量%、より好ましくは80〜100質量%である。また、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物の使用比率は、耐加水分解性、成形加工性及び靭性の観点から、これらの合計を100質量%とした場合、それぞれ、好ましくは5〜95質量%及び5〜95質量%、より好ましくは20〜90質量%及び10〜80質量%、更に好ましくは30〜85質量%及び15〜70質量%である。
また、上記ビニル系単量体(b1)が、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物及びマレイミド系化合物からなる場合、これらの化合物の使用比率は、耐加水分解性、耐薬品性、耐熱性等の観点から、これらの合計を100質量%とした場合、それぞれ、好ましくは20〜90質量%、5〜45質量%及び1〜50質量%、より好ましくは30〜85質量%、10〜40質量%及び2〜40質量%、更に好ましくは40〜80質量%、15〜35質量%及び3〜30質量%である。
上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂を構成する共重合樹脂(A11)として、好ましい樹脂は、以下の通りである。
[1]ゴム質重合体(a)の存在下に、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物からなるビニル系単量体(b1)を重合して得られた共重合樹脂
[2]ゴム質重合体(a)の存在下に、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物及びマレイミド系化合物からなるビニル系単量体(b1)を重合して得られた共重合樹脂
[3]ゴム質重合体(a)の存在下に、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物及びメタクリル酸エステル化合物からなるビニル系単量体(b1)を重合して得られた共重合樹脂
上記共重合樹脂(A11)は、上記ゴム質重合体(a)の存在下に、上記ビニル系単量体(b1)を重合することにより製造することができる。重合方法としては、乳化重合、溶液重合、塊状重合、及び、塊状−懸濁重合が好ましい。
尚、上記共重合樹脂(A11)の製造の際には、ゴム質重合体(a)及び上記ビニル系単量体(b1)は、反応系において、上記ゴム質重合体(a)全量の存在下に、上記ビニル系単量体(b1)を一括添加して重合を開始してよいし、分割して又は連続的に添加しながら重合を行ってもよい。また、上記ゴム質重合体(a)の一部存在下、又は、非存在下に、上記ビニル系単量体(b1)を一括添加して重合を開始してよいし、分割して又は連続的に添加してもよい。このとき、上記ゴム質重合体(a)の残部は、反応の途中で、一括して、分割して又は連続的に添加してもよい。
上記共重合樹脂(A11)を100質量部製造する場合、上記ゴム質重合体(a)の使用量は、通常、10〜70質量部である。また、上記ビニル系単量体(b1)の使用量は、上記ゴム質重合体(a)100質量部に対し、通常、43〜900質量部である。
乳化重合により共重合樹脂(A11)を製造する場合には、重合開始剤、連鎖移動剤(分子量調節剤)、乳化剤、水等が用いられる。
上記重合開始剤としては、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、パラメンタンハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物と、含糖ピロリン酸処方、スルホキシレート処方等の還元剤とを組み合わせたレドックス系開始剤;過硫酸カリウム等の過硫酸塩;ベンゾイルパーオキサイド(BPO)、ラウロイルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシラウレイト、tert−ブチルパーオキシモノカーボネート等の過酸化物等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、上記重合開始剤の使用量は、上記ビニル系単量体(b1)全量に対し、通常、0.1〜1.5質量%である。
尚、上記重合開始剤は、反応系に一括して、又は、連続的に添加することができる。
上記連鎖移動剤としては、オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン、n−ヘキシルメルカプタン、n−ヘキサデシルメルカプタン、n−テトラデシルメルカプタン、tert−テトラデシルメルカプタン等のメルカプタン類;ターピノーレン類、α−メチルスチレンのダイマー等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。上記連鎖移動剤の使用量は、上記ビニル系単量体(b1)全量に対し、通常、0.05〜2.0質量%である。
尚、上記連鎖移動剤は、反応系に一括して、又は、連続的に添加することができる。
上記乳化剤としては、アニオン系界面活性剤及びノニオン系界面活性剤が挙げられる。アニオン系界面活性剤としては、高級アルコールの硫酸エステル;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩;ラウリル硫酸ナトリウム等の脂肪族スルホン酸塩;高級脂肪族カルボン酸塩、脂肪族リン酸塩等が挙げられる。また、ノニオン系界面活性剤としては、ポリエチレングリコールのアルキルエステル型化合物、アルキルエーテル型化合物等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。上記乳化剤の使用量は、上記ビニル系単量体(b1)全量に対し、通常、0.3〜5.0質量%である。
乳化重合は、ビニル系単量体(b1)、重合開始剤等の種類に応じ、公知の条件で行うことができる。この乳化重合により得られたラテックスは、通常、凝固剤により凝固させ、重合体成分を粉末状とし、その後、これを水洗、乾燥することによって精製される。この凝固剤としては、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、塩化ナトリウム等の無機塩;硫酸、塩酸等の無機酸;酢酸、乳酸等の有機酸等が用いられる。
尚、上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂に、共重合樹脂(A11)を2種以上含有させる場合には、各ラテックスから樹脂を単離した後、混合してもよいが、他の方法として、各樹脂をそれぞれ含むラテックスの混合物を凝固する等の方法がある。
溶液重合、塊状重合及び塊状−懸濁重合による共重合樹脂(A11)の製造方法は、公知の方法を適用することができる。
上記ゴム質重合体(a)として、ジエン系重合体を用いた場合に得られる共重合樹脂(A11)を含有するゴム強化芳香族ビニル系樹脂は、一般に、「ABS樹脂」といわれている。また、上記ゴム質重合体(a)として、エチレン・α−オレフィン系共重合体ゴムを用いた場合に得られる共重合樹脂(A11)を含有するゴム強化芳香族ビニル系樹脂は、一般に、「AES樹脂」といわれている。上記ゴム質重合体(a)として、アクリル系ゴムを用いた場合に得られる共重合樹脂(A11)を含有するゴム強化芳香族ビニル系樹脂は、一般に、「ASA樹脂」といわれている。
上記共重合樹脂(A11)のグラフト率は、好ましくは20〜170質量%、より好ましくは30〜170質量%、更に好ましくは40〜150質量%である。グラフト率が低すぎると、上記第1熱可塑性樹脂組成物を用いて得られる第1樹脂層の可撓性が十分でない場合がある。一方、グラフト率が高すぎると、上記第1熱可塑性樹脂組成物の粘度が高くなり、薄肉化が困難となる場合がある。
グラフト率は、下記式により求めることができる。
グラフト率(質量%)={(S−T)/T}×100
上記式において、Sは、1グラムのゴム強化芳香族ビニル系樹脂をアセトン(ゴム質重合体がアクリル系ゴムの場合、アセトニトリル)20ミリリットルに投入し、25℃で、振とう機により2時間振とうした後、5℃で、遠心分離機(回転数;23,000rpm)で60分間遠心分離し、不溶分と可溶分とを分離して得られる不溶分の質量(グラム)であり、Tは、1グラムのゴム強化芳香族ビニル系樹脂に含まれるゴム質重合体の質量(グラム)である。このゴム質重合体の質量は、重合処方及び重合転化率から算出する方法、赤外線吸収スペクトル(IR)により求める方法等により得ることができる。
上記共重合樹脂(A11)は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂としては、ABS樹脂、ASA樹脂及びAES樹脂が好ましく、ABS樹脂及びASA樹脂がより好ましく、ASA樹脂が特に好ましい。
次に、上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂が、共重合樹脂(A11)と、芳香族ビニル系(共)重合体(A12)との混合物である場合、この芳香族ビニル系(共)重合体(A12)は、ゴム質重合体の非存在下に、芳香族ビニル化合物を含むビニル系単量体(b2)を重合して得られた(共)重合体であれば、特に限定されない。即ち、上記芳香族ビニル系(共)重合体(A12)は、単独重合体及び共重合体のいずれでもよく、これらの組合せでもよい。
上記ビニル系単量体(b2)は、芳香族ビニル化合物のみであってよいし、この芳香族ビニル化合物と、他の単量体との組合せであってもよい。他の単量体としては、シアン化ビニル化合物、(メタ)アクリル酸エステル化合物、マレイミド系化合物、不飽和酸無水物、カルボキシル基含有不飽和化合物、ヒドロキシル基含有不飽和化合物、アミノ基含有不飽和化合物、アミド基含有不飽和化合物、エポキシ基含有不飽和化合物、オキサゾリン基含有不飽和化合物等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記芳香族ビニル系(共)重合体(A12)は、好ましくは共重合体である。本発明においては、上記ビニル系単量体(b2)は、芳香族ビニル化合物と、他の単量体とからなることが好ましい。他の単量体は、好ましくはシアン化ビニル化合物及びマレイミド系化合物である。
上記ビニル系単量体(b2)が、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物を含む場合、これらの合計量は、上記ビニル系単量体(b2)全体に対して、好ましくは70〜100質量%、より好ましくは80〜100質量%である。また、芳香族ビニル化合物及びシアン化ビニル化合物の使用比率は、耐加水分解性、耐薬品性等の観点から、これらの合計を100質量%とした場合、それぞれ、好ましくは5〜95質量%及び5〜95質量%、より好ましくは50〜95質量%及び5〜50質量%、更に好ましくは60〜95質量%及び5〜40質量%、特に好ましくは65〜85質量%及び15〜35質量%である。
上記芳香族ビニル系(共)重合体(A12)が共重合体である場合、好ましい重合体は以下の通りである。
[1]芳香族ビニル化合物に由来する構造単位(以下、「構造単位(s)」という。)と、シアン化ビニル化合物に由来する構造単位(以下、「構造単位(t)」という。)とからなる共重合体
[2]芳香族ビニル化合物に由来する構造単位(s)と、シアン化ビニル化合物に由来する構造単位(t)と、マレイミド系化合物に由来する構造単位(以下、「構造単位(u)」という。)とからなる共重合体
上記芳香族ビニル系(共)重合体(A12)が、上記態様[1]の場合、構造単位(s)及び構造単位(t)の含有割合は、耐加水分解性、耐薬品性等の観点から、これらの合計を100質量%とした場合、それぞれ、好ましくは5〜95質量%及び5〜95質量%、より好ましくは50〜95質量%及び5〜50質量%、更に好ましくは60〜95質量%及び5〜40質量%、特に好ましくは65〜85質量%及び15〜35質量%である。
上記態様[1]の共重合体としては、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・α−メチルスチレン共重合体等が挙げられる。
上記芳香族ビニル系(共)重合体(A12)が、上記態様[2]の場合、構造単位(s)、構造単位(t)及び構造単位(u)の含有割合は、耐加水分解性、耐薬品性及び耐熱性の観点から、これらの合計を100質量%とした場合、それぞれ、好ましくは20〜85質量%、2〜50質量%及び3〜60質量%、より好ましくは25〜80質量%、4〜40質量%及び5〜55質量%、更に好ましくは30〜75質量%、5〜35質量%及び10〜50質量%である。
上記態様[2]としては、アクリロニトリル・スチレン・N−フェニルマレイミド共重合体等が挙げられる。
その他、アクリロニトリル・スチレン・メタクリル酸メチル共重合体等を用いることができる。
上記芳香族ビニル系(共)重合体(A12)は、重合開始剤の存在下又は非存在下に、芳香族ビニル化合物を含むビニル系単量体(b2)を重合することにより製造することができる。重合方法は、重合開始剤を用いる場合には、溶液重合、塊状重合、乳化重合、懸濁重合等が好適であり、これらの重合方法を組み合わせて用いてもよい。また、重合開始剤を用いない場合は、熱重合とすることができる。
上記重合開始剤としては、上記共重合樹脂(A11)の製造方法の説明にて例示した化合物を、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。上記重合開始剤の使用量は、上記ビニル系単量体(b2)全量に対し、通常、0.1〜1.5質量%である。
尚、必要に応じて、上記共重合樹脂(A11)の製造方法の説明にて例示した連鎖移動剤、乳化剤等を用いることができる。
上記芳香族ビニル系(共)重合体(A12)の製造の際には、ビニル系単量体(b2)の全量を反応系に収容した状態で重合を開始してよいし、任意に選択した単量体成分を分割添加又は連続添加して重合を行ってもよい。更に、上記重合開始剤を用いる場合には、反応系に一括して又は連続的に添加することができる。
上記芳香族ビニル系(共)重合体(A12)は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂が、共重合樹脂(A11)からなる場合、並びに、共重合樹脂(A11)及び芳香族ビニル系(共)重合体(A12)の混合物からなる場合、のいずれにおいても、このゴム強化芳香族ビニル系樹脂のアセトン(但し、ゴム質重合体がアクリル系ゴムである場合には、アセトニトリル)に可溶な成分の極限粘度[η](メチルエチルケトン中、30℃で測定)は、好ましくは0.1〜2.5dl/g、より好ましくは0.2〜1.5dl/g、更に好ましくは0.2〜1.2dl/gである。この極限粘度[η]が上記範囲内であると、上記第1熱可塑性樹脂組成物の成形加工性に優れ、第1樹脂層の肉厚精度にも優れる。
ここで、極限粘度[η]は、以下の要領で求めることができる。
上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂(共重合樹脂(A11))におけるグラフト率を求める際に、遠心分離後に回収されたアセトン可溶分(ゴム質重合体がアクリル系ゴムの場合、アセトニトリル可溶分)をメチルエチルケトンに溶解させ、濃度の異なるものを5点調製し、ウベローデ粘度管を用いて、30℃で各濃度の還元粘度を測定し、極限粘度[η]が求められる。
上記のグラフト率及び極限粘度[η]は、上記共重合樹脂(A11)及び上記芳香族ビニル系(共)重合体(A12)を製造する際に用いる、重合開始剤、連鎖移動剤、乳化剤、溶剤等の種類や量、更には重合時間、重合温度等を調整することにより、容易に制御することができる。
上記第1樹脂層に十分な耐熱性を付与する場合には、上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂は、マレイミド系化合物に由来する構造単位(u)を含むことが好ましい。この構造単位(u)は、共重合樹脂(A11)に由来するものであってよいし、芳香族ビニル系(共)重合体(A12)に由来するものであってもよい。また、両方に由来するものであってもよい。
耐熱性に優れた第1樹脂層とするための構造単位(u)の含有量は、上記ゴム強化芳香族ビニル系樹脂を100質量%とした場合、好ましくは1〜30質量%、より好ましくは5〜28質量%である。上記構造単位(u)の含有量が多すぎると、第1樹脂層の可撓性が低下する場合がある。
上記ポリエステル系樹脂は、分子の主鎖中にエステル結合を有する樹脂であれば、特に限定されないが、通常、飽和ポリエステル樹脂が用いられる。この飽和ポリエステル樹脂は、単独重合ポリエステルであってよいし、共重合ポリエステルであってもよい。
上記ポリエステル系樹脂は、例えば、ジカルボン酸成分とジヒドロキシ成分との重縮合、オキシカルボン酸成分又はラクトン成分の重縮合等により得られたものを用いることができる。
上記ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸(2,6−ナフタレンジカルボン酸等)、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルメタンジカルボン酸、ジフェニルエタンジカルボン酸、ジフェニルケトンジカルボン酸等の炭素数8〜16程度の芳香族ジカルボン酸又はその誘導体等、シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ハイミック酸等の炭素数8〜12程度の脂環式ジカルボン酸又はその誘導体等、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、ヘキサデカンジカルボン酸、ダイマー酸等の炭素数2〜40程度の脂肪族ジカルボン酸又はその誘導体等が挙げられる。
尚、上記誘導体には、エステル形成可能な誘導体、例えば、ジメチルエステル等の低級アルキルエステル、酸無水物、酸クロライド等の酸ハライド等が含まれる。
これらジカルボン酸成分は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、上記ジヒドロキシ成分としては、エチレングリコール、トリメチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール等の直鎖状又は分岐鎖状の炭素数2〜12程度のアルキレンジオール等の脂肪族アルキレンジオール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水素化ビスフェノールA等の脂環族ジオール、ハイドロキノン、レゾルシン、ジヒドロキシフェニル、ナフタレンジオール、ジヒドロキシジフェニルエーテル、ビスフェノールA、ビスフェノールAに対してエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドが付加した付加体(ジエトキシ化ビスフェノールA等)等の芳香族ジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ジテトラメチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール等のポリオキシアルキレングリコール等が挙げられる。
尚、上記ジヒドロキシ成分は、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン等の置換体であってもよい。
これらジヒドロキシ成分は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記オキシカルボン酸成分としては、オキシ安息香酸、オキシナフトエ酸、ジフェニレンオキシカルボン酸等のオキシカルボン酸及びその誘導体等が挙げられる。
これらオキシカルボン酸成分は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記ラクトン成分としては、プロピオラクトン、ブチロラクトン、バレロラクトン、ε−カプロラクトン等が挙げられる。
これらラクトン酸成分は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、上記ポリエステル系樹脂が共重合ポリエステルである場合、その形成に用いられる共重合可能な単量体としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール等の直鎖状アルキレングリコール等のアルキレングリコール、ジエチレングリコール等のポリ(オキシ−アルキレン)単位を含み、繰り返し数が2〜4程度のオキシアルキレン単位を有するポリオキシアルキレングリコール、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸等の非対称構造の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。
更に、上記化合物以外に、必要に応じて、トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸等の多価カルボン酸、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコール等の多官能性単量体を併用してもよい。
上記ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレンテレフタレート(PPT)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリヘキサメチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサン−1,4−ジメチルテレフタレート、ポリネオペンチルテレフタレート等のポリアルキレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリヘキサメチレンナフタレート等のポリアルキレンナフタレート等の単独重合ポリエステル、アルキレンテレフタレート単位及び/又はアルキレンナフタレート単位を主として含有する共重合ポリエステル、液晶ポリエステル等が挙げられる。これらのうち、ポリブチレンテレフタレートが好ましい。また、これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記オレフィン系樹脂は、炭素数が2以上のα−オレフィンに由来する構造単位を含む重合体であれば、特に限定されない。好ましいオレフィン系樹脂は、炭素数2〜10のα−オレフィンからなる構造単位を含む重合体である。従って、上記オレフィン系樹脂としては、炭素数2〜10のα−オレフィンからなる構造単位の1種以上を主として含む(共)重合体;炭素数2〜10のα−オレフィンからなる構造単位の1種以上と、このα−オレフィンと共重合可能な化合物からなる構造単位の1種以上とを主として含む共重合体等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記α−オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1、3−メチルブテン−1、4−メチルペンテン−1、3−メチルヘキセン−1、酢酸ビニル、塩化ビニル、ビニルアルコール等が挙げられる。これらは、単独で用いてよいし、2つ以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらのうち、エチレン、プロピレン、ブテン−1、3−メチルブテン−1及び4−メチルペンテン−1が好ましい。
また、上記オレフィン系樹脂を構成する他の構造単位の形成に用いられる化合物としては、4−メチル−1,4−ヘキサジエン、5−メチル−1,4−ヘキサジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、1,9−デカジエン等の非共役ジエンが挙げられる。これらは、単独で用いてよいし、2つ以上を組み合わせて用いてもよい。
上記オレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、ポリブテン−1、エチレン・ブテン−1共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、アイオノマー等が挙げられる。
上記オレフィン系樹脂は、結晶性であってよいし、非晶性であってもよい。
上記オレフィン系樹脂の融点(JIS K7121に準拠)は、好ましくは40℃以上である。
また、上記オレフィン系樹脂の分子量は、特に限定されないが、成形性の観点から、メルトフローレート(JIS K7210に準拠。以下、「MFR」ともいう。)は、好ましくは0.01〜500g/10分、より好ましくは0.05〜100g/10分であり、各値に相当する分子量を有するものが好ましい。
次に、上記原料組成物に含まれるシランカップリング剤は、特に限定されず、水溶性及び水不溶性のいずれでもよい。本発明においては、下記一般式(1)で表される有機シラン化合物が好ましい。
Figure 2010109348
〔式中、Rは、ビニル基、アミノ基、アクリロイル基、メタクリロイル基及びエポキシ結合のうちの少なくとも1種を含む有機基であり、R、R及びRは、互いに同一又は異なって、1又は2以上のハロゲン原子が置換してもよい炭化水素基であり、nは0又は1である。〕
上記一般式(1)におけるRとして用いられるアミノ基としては、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基及びアルキレンポリアミノ基のいずれでもよい。
また、エポキシ結合を含む有機基としては、γ−グリシドキシプロピル基等が挙げられる。
また、上記一般式(1)におけるR、R及びRとして用いられる、ハロゲン原子が置換してもよい炭化水素基は、好ましくは、炭素数1〜10の有機基であり、直鎖状又は分岐状の脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基のいずれでもよい。
上記一般式(1)で表される有機シラン化合物としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、アリルトリメトキシシラン等のビニルシランカップリング剤;3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノシランカップリング剤;3−アクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロイロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロイロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−アクリロイロキシプロピルメチルジエトキシシラン等のアクリルシランカップリング剤;3−メタクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロイロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロイロキシプロピルメチルジエトキシシラン等のメタクリルシランカップリング剤;γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等のエポキシシランカップリング剤等が挙げられる。これらは、単独で用いてよいし、2つ以上を組み合わせて用いてもよい。また、上記化合物のうち、アクリルシランカップリング剤及びメタクリルシランカップリング剤が好ましい。
上記原料組成物に含有されるシランカップリング剤の含有量は、上記第1熱可塑性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.05〜20質量部であり、より好ましくは0.07〜15質量部であり、更に好ましくは0.1〜10質量部である。上記シランカップリング剤の含有量が上記範囲にあると、得られる第1樹脂層において、太陽電池素子を包埋する、エチレン・酢酸ビニル共重合体組成物等を含む充填材部との接着性に優れる。尚、上記シランカップリング剤の含有量が多すぎると、得られる第1樹脂層を備える本発明の太陽電池用裏面保護フィルムの外観が低下する傾向にあり、少なすぎると、上記充填材部との接着性が低下する傾向にある。
上記原料組成物は、目的、用途等に応じて、添加剤を含有したものとすることができる。この添加剤としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、着色剤、蛍光増白剤、耐候剤、充填剤、帯電防止剤、難燃剤、防曇剤、抗菌剤、防かび剤、防汚剤、粘着付与剤等が挙げられる。
上記酸化防止剤としては、ヒンダードアミン系化合物、ハイドロキノン系化合物、ヒンダードフェノール系化合物、含硫黄化合物、含リン化合物等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記酸化防止剤の含有量は、上記第1熱可塑性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.05〜10質量部である。
上記紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記紫外線吸収剤の含有量は、上記第1熱可塑性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.05〜10質量部である。
上記老化防止剤としては、ナフチルアミン系化合物、ジフェニルアミン系化合物、p−フェニレンジアミン系化合物、キノリン系化合物、ヒドロキノン誘導体系化合物、モノフェノール系化合物、ビスフェノール系化合物、トリスフェノール系化合物、ポリフェノール系化合物、チオビスフェノール系化合物、ヒンダードフェノール系化合物、亜リン酸エステル系化合物、イミダゾール系化合物、ジチオカルバミン酸ニッケル塩系化合物、リン酸系化合物等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記老化防止剤の含有量は、上記第1熱可塑性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.05〜10質量部である。
上記可塑剤としては、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジイソブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ブチルオクチルフタレート、ジ−(2−エチルヘキシル)フタレート、ジイソオクチルフタレート、ジイソデシルフタレート等のフタル酸エステル類;ジメチルアジペート、ジイソブチルアジペート、ジ−(2−エチルヘキシル)アジペート、ジイソオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、オクチルデシルアジペート、ジ−(2−エチルヘキシル)アゼレート、ジイソオクチルアゼレート、ジイソブチルアゼレート、ジブチルセバケート、ジ−(2−エチルヘキシル)セバケート、ジイソオクチルセバケート等の脂肪酸エステル類;トリメリット酸イソデシルエステル、トリメリット酸オクチルエステル、トリメリット酸n−オクチルエステル、トリメリット酸イソノニルエステル等のトリメリット酸エステル類;ジ−(2−エチルヘキシル)フマレート、ジエチレングリコールモノオレート、グリセリルモノリシノレート、トリラウリルホスフェート、トリステアリルホスフェート、トリ−(2−エチルヘキシル)ホスフェート、エポキシ化大豆油等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記可塑剤の含有量は、上記第1熱可塑性樹脂100質量部に対して、好ましくは0.05〜10質量部である。
上記第1樹脂層は、第1熱可塑性樹脂及びシランカップリング剤を含む原料組成物を溶融混練してなる第1熱可塑性樹脂組成物を用いて得られた層である。
上記原料組成物の溶融混練法は、特に限定されず、第1熱可塑性樹脂及びシランカップリング剤を含む全成分を、溶融混練する方法;第1熱可塑性樹脂及びシランカップリング剤を溶融混練しながら、他の原料成分を、分割して又は連続して添加し、溶融混練を継続する方法;第1熱可塑性樹脂及び他の原料成分を溶融混練しながら、シランカップリング剤を、分割して又は連続して添加し、溶融混練を継続する方法;第1熱可塑性樹脂を溶融混練しながら、シランカップリング剤及び他の原料成分を、分割して又は連続して添加し、溶融混練を継続する方法等が挙げられる。
溶融混練に用いる装置としては、一軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、連続ニーダー等が挙げられる。
本発明の太陽電池用裏面保護フィルムが、図1に示すような単層型フィルム1Aである場合、このフィルム1Aの製造方法は、特に限定されず、押出法(インフレーションフィルム成形法、Tダイキャストフィルム成形法)、カレンダー成形法、プレス成形法等の方法が挙げられる。
本発明の太陽電池用裏面保護フィルムは、上記第1熱可塑性樹脂組成物を用いて得られた第1樹脂層を備えることから、第1樹脂層側の表面に、太陽電池素子を包埋する充填材部と接着させるための接着層を設けることなく、この第1樹脂層と、太陽電池素子を包埋する、エチレン・酢酸ビニル共重合体組成物等を含む充填材部との接着性に優れる。また、この第1樹脂層が上記構成を有することから、本発明の太陽電池用裏面保護フィルムが積層型フィルムである場合に、第1樹脂層と、この第1樹脂層に面する他の樹脂層等との接着性にも優れる。
本発明の太陽電池用裏面保護フィルムの厚さは、好ましくは10〜1,000μmである。厚さの下限は、好ましくは15μm、より好ましくは20μm、更に好ましくは25μmである。また、厚さの上限は、好ましくは950μm、より好ましくは900μm、更に好ましくは850μmである。
本発明の太陽電池用裏面保護フィルムが、単層型フィルム(第1樹脂層のみ)である場合、その厚さの下限は、上記充填材部との接着性の観点から、好ましくは10μm、より好ましくは15μm、更に好ましくは20μmである。また、厚さの上限は、通常、1,000μm、好ましくは800μm、より好ましくは600μm、更に好ましくは500μmである。
本発明の太陽電池用裏面保護フィルムは、上記のように、第1樹脂層のみからなるフィルム、即ち、単層型フィルムであってよいし(図1参照)、第1樹脂層11と、この第1樹脂層11に接合された他の層15とからなる積層型フィルムであってもよい(図2及び図3参照)。
上記他の層15は、目的、用途等に応じて、耐加水分解性、耐水性(防湿性)、光反射性及び難燃性の少なくとも1つの作用を付与する層等とすることができる。そして、この他の層15は、単一層であってよいし、2以上の層からなるものであってもよい。
上記他の層15の構成材料は、樹脂組成物(熱可塑性樹脂組成物又は硬化樹脂組成物)、無機化合物、金属等とすることができる。
積層型フィルムを表す図2のフィルム1Bは、第1樹脂層11と、この第1樹脂層11に接合された他の層15とを備える。この図2において、他の層15は、他の樹脂層を表している。
また、図3のフィルム1Cは、他の層15が、金属層151及び樹脂層153からなり、第1樹脂層11、金属層151及び樹脂層153が、順次、接合されたフィルムである。
本発明の太陽電池用裏面保護フィルムが、図2及び図3に示すような積層型フィルム1Bである場合、第1樹脂層11及び他の層15の厚さは、それぞれ、好ましくは5〜600μm及び5〜800μm、より好ましくは10〜500μm及び8〜700μmである。
本発明の太陽電池用裏面保護フィルムは、以下に例示される。
(1)波長400〜1,400nmの光を、太陽電池用裏面保護フィルムにおける第1樹脂層の表面に放射した場合、上記光に対する反射率が50%以上であるフィルム(以下、「本発明のフィルム(I)」という。)
(2)波長800〜1,400nmの光に対する透過率が60%以上であり、且つ、波長400〜700nmの光に対する吸収率が60%以上である第1樹脂層を有するフィルム(以下、「本発明のフィルム(II)」という。)
本発明のフィルム(I)において、波長400〜1,400nmの光に対する反射率は、本発明の太陽電池用裏面保護フィルム(厚さ10〜1,000μm)の第1樹脂層の表面に上記光を放射して測定されるものである。上記反射率は、50%以上であり、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上である。この反射率が高いほど、上記光を、充填材部に配された太陽電池素子の方へ反射させることができ、光電変換効率を向上させることができる。
本発明において、「波長400〜1,400nmの光に対する反射率が50%以上である」とは、400nmから1,400nmまでの波長域における光の反射率を、400nm又は1,400nmから20nm毎に測定し、各反射率を用いて算出される平均値が50%以上であることを意味し、上記波長域における光の反射率が全て50%以上であることを要求するものではない。
本発明のフィルム(I)において、第1樹脂層を構成するフィルムのみ(厚さ5〜1,000μm)に、波長400〜1,400nmの光を放射した場合、この光に対する反射率は、好ましくは50%以上であり、より好ましくは60%以上、更に好ましくは70%以上である。
本発明のフィルム(I)において、波長400〜1,400nmの光に対する反射率を50%以上とするために、上記第1樹脂層の表面のL値(明度)が60以上であることが好ましい。
従って、上記性質を満足させる第1樹脂層を構成する第1熱可塑性樹脂組成物は、第1熱可塑性樹脂及びシランカップリング剤を含む原料組成物を溶融混練してなる組成物において、白色系着色剤を含む熱可塑性樹脂組成物であることが好ましい。
上記白色系着色剤としては、酸化チタン、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、アルミナ、シリカ、2PbCO・Pb(OH)、[ZnS+BaSO]、タルク、石膏等が挙げられる。これらのうち、酸化チタンが好ましい。また、これらは、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。上記第1熱可塑性樹脂組成物における白色系着色剤の含有割合は、上記光に対する反射性の観点から、上記第1熱可塑性樹脂100質量部に対して、好ましくは1〜45質量部、より好ましくは3〜40質量部、更に好ましくは5〜30質量部である。この白色系着色剤の含有量が多すぎると、本発明のフィルム(I)の可撓性が低下する場合がある。
尚、本発明のフィルム(I)の第1樹脂層の表面における、上記光に対する反射率を50%未満にまで低下させるものでなければ、目的、用途等に応じて、更に他の着色剤を用いることができる。他の着色剤を用いる場合、その含有割合は、上記第1熱可塑性樹脂100質量部に対して、通常、5質量部以下である。
尚、本発明においては、図2に示すような、第1樹脂層11と他の層15とを備える積層型フィルム1Bであって、上記第1樹脂層11を構成するフィルムのみにおける上記光の反射率が50%未満である場合(第1樹脂層が白色系着色剤等を含まない場合等)、他の層15の構成材料を選択することによって、第1樹脂層の表面における波長400〜1,400nmの光に対する反射率が50%以上である本発明のフィルム(I)とすることができ、これにより、光電変換効率を向上させることができる。
本発明のフィルム(I)が、単層型フィルムである場合、及び、積層型フィルムである場合、のいずれにおいても、光電変換に関与する光の反射性が優れるので、太陽光が、隣り合う太陽電池素子の隙間から、太陽電池用裏面保護フィルムの方へ漏れたときに、第1樹脂層から太陽光を反射させ、その反射光を太陽電池素子の裏面に供給して、光電変換に利用し、発電効率を向上させることができる。
一方、本発明のフィルム(II)において、波長800〜1,400nmの光に対する透過率、及び、波長400〜700nmの光に対する吸収率は、第1樹脂層の表面に、即ち、厚さ10〜1,000μmの単層型フィルム(第1樹脂層のみ)の表面、又は、積層型フィルムにおける第1樹脂層を構成するフィルム(厚さ5〜1,000μm)のみに、各光を放射して測定されるものである。
上記透過率は、60%以上であり、好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上である。この透過率が高いほど、第1樹脂層において、波長800〜1,400nmの光による蓄熱が抑制されるので、この第1樹脂層に接着する充填材部の蓄熱も抑制される。そして、このフィルム(II)を用いて形成される太陽電池モジュールの蓄熱が抑制され、発電効率を向上させることができる。
本発明において、「波長800〜1,400nmの光に対する透過率が60%以上」とは、第1樹脂層を構成するフィルムを用いて、800nmから1,400nmまでの波長域における光の透過率を、800nm又は1,400nmから20nm毎に測定し、各透過率を用いて算出される平均値が60%以上であることを意味し、上記波長域における光の透過率が全て60%以上であることを要求するものではない。
また、本発明のフィルム(II)において、上記第1樹脂層を構成するフィルムの上記光の吸収率は、60%以上であり、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上である。この吸収率が高いほど、第1樹脂層を構成するフィルムの明度が低下し、暗色系の第1樹脂層が形成されることとなる。即ち、この第1樹脂層により、暗色系の太陽電池用裏面保護フィルムが形成されることとなる。これにより、太陽電池を、家屋の屋根等に配設したとき、外観性に優れる。
本発明において、「波長400〜700nmの光に対する透過率が60%以上」とは、第1樹脂層を構成するフィルムを用いて、400nmから700nmまでの波長域における光の吸収率を、400nm又は700nmから20nm毎に測定し、各吸収率を用いて算出される平均値が60%以上であることを意味し、上記波長域における光の吸収率が全て60%以上であることを要求するものではない。
本発明のフィルム(II)では、第1樹脂層を構成するフィルムにおける、波長800〜1,400nmの光に対する透過率を60%以上、且つ、波長400〜700nmの光に対する吸収率を60%以上とするために、上記第1樹脂層を構成するフィルムは、可視光線を吸収し、赤外線を透過させる性質を有することが好ましい。
従って、上記性質を満足させる第1樹脂層を構成する第1熱可塑性樹脂組成物は、第1熱可塑性樹脂、シランカップリング剤、及び、可視光線を吸収し、赤外線を透過させる性質を有する着色剤(以下、「赤外線透過性着色剤」という。)を含む原料組成物を溶融混練してなる組成物であることが好ましい。
上記赤外線透過性着色剤は、通常、白色以外の有色を呈しており、好ましくは黒色、褐色、濃青色、深緑色等の暗色系化合物である。暗色系の赤外線透過性着色剤を用いることにより、第1樹脂層と充填材部の露出面との接着性を損なうことなく、優れた暗色系外観を有する太陽電池用裏面保護フィルム及びそれを備える太陽電池モジュールを与えることができる。
上記赤外線透過性着色剤としては、ペリレン系顔料等が挙げられる。このペリレン系顔料としては、下記一般式(2)〜(4)で表される化合物等を用いることができる。
Figure 2010109348
〔式中、R及びRは、互いに同一又は異なって、ブチル基、フェニルエチル基、メトキシエチル基又は4−メトキシフェニルメチル基である。〕
Figure 2010109348
〔式中、R及びRは、互いに同一又は異なって、フェニレン基、3−メトキシフェニレン基、4−メトキシフェニレン基、4−エトキシフェニレン基、炭素数1〜3のアルキルフェニレン基、ヒドロキシフェニレン基、4,6−ジメチルフェニレン基、3,5−ジメチルフェニレン基、3−クロロフェニレン基、4−クロロフェニレン基、5−クロロフェニレン基、3−ブロモフェニレン基、4−ブロモフェニレン基、5−ブロモフェニレン基、3−フルオロフェニレン基、4−フルオロフェニレン基、5−フルオロフェニレン基、ナフチレン基、ナフタレンジイル基、ピリジレン基、2,3−ピリジンジイル基、3,4−ピリジンジイル基、4−メチル−2,3−ピリジンジイル基、5−メチル−2,3−ピリジンジイル基、6−メチル−2,3−ピリジンジイル基、5−メチル−3,4−ピリジンジイル基、4−メトキシ−2,3−ピリジンジイル基又は4−クロロ−2,3−ピリジンジイル基である。〕
Figure 2010109348
〔式中、R及びRは、互いに同一又は異なって、フェニレン基、3−メトキシフェニレン基、4−メトキシフェニレン基、4−エトキシフェニレン基、炭素数1〜3のアルキルフェニレン基、ヒドロキシフェニレン基、4,6−ジメチルフェニレン基、3,5−ジメチルフェニレン基、3−クロロフェニレン基、4−クロロフェニレン基、5−クロロフェニレン基、3−ブロモフェニレン基、4−ブロモフェニレン基、5−ブロモフェニレン基、3−フルオロフェニレン基、4−フルオロフェニレン基、5−フルオロフェニレン基、ナフチレン基、ナフタレンジイル基、ピリジレン基、2,3−ピリジンジイル基、3,4−ピリジンジイル基、4−メチル−2,3−ピリジンジイル基、5−メチル−2,3−ピリジンジイル基、6−メチル−2,3−ピリジンジイル基、5−メチル−3,4−ピリジンジイル基、4−メトキシ−2,3−ピリジンジイル基又は4−クロロ−2,3−ピリジンジイル基である。〕
また、上記ペリレン系顔料としては、「Paliogen Black S 0084」、「Paliogen Black L 0086」、「Lumogen Black FK4280」、「Lumogen Black FK4281」(以上、いずれもBASF社製商品名)等の市販品を用いることができる。
上記赤外線透過性着色剤は、単独であるいは2つ以上を組み合わせて用いることができる。
上記第1熱可塑性樹脂組成物における赤外線透過性着色剤の含有割合は、上記各光に対する透過性及び吸収性の観点から、上記第1熱可塑性樹脂100質量部に対して、好ましくは5質量部以下、より好ましくは0.1〜5質量部である。
尚、本発明のフィルム(II)に含まれる第1樹脂層を構成する第1熱可塑性樹脂組成物は、上記透過性及び吸収性を低下させるものでなければ、目的、用途等に応じて、他の着色剤を含むことができる。例えば、赤外線透過性着色剤以外の着色剤として、黄色系顔料、青色系顔料等を用い、下記のような組合せにより、種々の外観を有する太陽電池モジュールとすることができる。
[1]黒色系赤外線透過性着色剤及び黄色系顔料の組合せによる褐色着色
[2]黒色系赤外線透過性着色剤及び青色系顔料の組合せによる濃青色着色
他の着色剤を用いる場合、上記第1熱可塑性樹脂組成物における含有割合は、上記赤外線透過性着色剤100質量部に対して、通常、200質量部以下、好ましくは0.01〜100質量部である。
尚、暗色系の着色剤としては、カーボンブラックが知られている。このカーボンブラックは、赤外線領域の波長の光を吸収するため、太陽光が、隣り合う太陽電池素子の隙間から、本発明のフィルム(II)の方へ漏れたときに、フィルムの温度が上昇しやすく、太陽電池素子を含む充填材部の温度を上昇させることがあり、発電効率を低下させる場合があるが、上記赤外線透過性着色剤を用いることにより、発電効率を低下させることなく、意匠性及び耐久性にも優れる。
本発明のフィルム(II)が、単層型フィルム、即ち、第1樹脂層からなるフィルム1A(図1参照)である場合、太陽光が、隣り合う太陽電池素子の隙間から、太陽電池用裏面保護フィルムの方へ漏れたときに、第1樹脂層において、上記波長800〜1,400nmの光が透過し、この光による蓄熱が抑制されるので、この第1樹脂層に接着する充填材部の蓄熱が抑制される。そして、このフィルム(II)を用いて形成される太陽電池モジュールにおける蓄熱も抑制され、発電効率の低下を抑制することができる。従って、このフィルム(II)を、別途、光反射性を有する部材と組み合わせて太陽電池モジュールとすることにより、隣り合う太陽電池素子の隙間から漏れて第1樹脂層を透過した一部の太陽光を上記部材から反射させ、その反射光を、第1樹脂層を透過させつつ、太陽電池素子の裏面に供給して、光電変換に利用し、発電効率を向上させることができる。
また、本発明のフィルム(II)が、図2に示すような、積層型フィルム、即ち、第1樹脂層11と、他の層15とを備えるフィルム1Bである場合、他の層15に、例えば、光反射性を付与することにより、隣り合う太陽電池素子の隙間から漏れて第1樹脂層を透過した一部の太陽光を上記部材から反射させ、その反射光を、第1樹脂層を透過させつつ、太陽電池素子の裏面に供給して、光電変換に利用し、発電効率を向上させることができる。
本発明のフィルム(II)が積層型フィルムである場合、第1樹脂層において、波長800〜1,400nmの光に対する透過率が60%以上であり、波長400〜700nmの光に対する吸収率が60%以上であり、且つ、波長800〜1,400nmの光を、上記太陽電池用裏面保護フィルムにおける第1樹脂層の表面に放射した場合、この光に対する反射率が50%以上であることが好ましい。この構成を備えることにより、暗色系外観を有し外観性に優れ、太陽光がフィルムに当たった際に、フィルムをはじめとする構成部材の変形を抑制し、発電効率を改良することができる。
このようなフィルム(II)とするためには、他の層が樹脂層であり、この樹脂層が白色樹脂層であることが好ましい。そして、この白色樹脂層を構成する組成物が、白色系着色剤を含むことが好ましい。この組成物が熱可塑性樹脂組成物であって、この熱可塑性樹脂組成物が白色系着色剤を含有する場合、白色系着色剤の種類、及び、熱可塑性樹脂に対するその含有量は、第1熱可塑性樹脂組成物における説明が適用される。
本発明の太陽電池用裏面保護フィルムが、第1樹脂層と、他の層とを備える積層型フィルムである場合、生産性、可撓性、作業性、反射性等の光特性等の観点から、他の層は、熱可塑性樹脂(以下、「第2熱可塑性樹脂」という。)を含有する熱可塑性樹脂組成物(以下、「第2熱可塑性樹脂組成物」という。)からなる樹脂層を含むことが好ましい。
上記第2熱可塑性樹脂は、熱可塑性を有する樹脂であれば、特に限定されず、上記第1熱可塑性樹脂の説明にて例示した熱可塑性樹脂を用いることができ、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。本発明においては、ゴム強化芳香族ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂及びオレフィン系樹脂が好ましく、ゴム強化芳香族ビニル系樹脂が特に好ましい。上記第2熱可塑性樹脂がゴム強化芳香族ビニル系樹脂を含むことにより、耐加水分解性、寸法安定性、耐衝撃性等に優れる。
上記第2熱可塑性樹脂組成物は、第2熱可塑性樹脂のみからなる組成物であってよいし、第2熱可塑性樹脂と、添加剤とを含有する組成物であってよいし、第2熱可塑性樹脂と、シランカップリング剤と、添加剤とを含有する組成物であってもよい。添加剤及びシランカップリング剤の含有割合は、上記第1熱可塑性樹脂組成物の場合と同様とすることができる。
本発明の太陽電池用裏面保護フィルムが、図2に示すような積層型フィルム1Bである場合、このフィルム1Bの製造方法は、他の層15の構成材料によって選択され、特に限定されないが、構成材料が熱可塑性樹脂組成物である場合には、共押出法(Tダイキャストフィルム成形法等)、熱融着法、ドライラミネーション法等の方法が挙げられ、硬化樹脂組成物、無機化合物、金属等である場合には、熱融着法、蒸着法、スパッタリング法等の方法が挙げられる。また、第1熱可塑性樹脂組成物を用いて得られたフィルムと、他の層15を構成することとなるフィルム等とを、ポリウレタン系樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、アクリル系樹脂組成物等の接着剤等により接合してもよい。
他の層15を構成することとなるフィルムとしては、ポリエステル系樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物からなるフィルム(以下、「ポリエステルフィルム」という。)、後述する水蒸気バリア層形成用フィルム等が挙げられる。ポリエステルフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム等が挙げられる。他の層15は、市販品を用いて形成されたものとすることができ、例えば、帝人デュポン社製「Melinex238」(商品名)、SKC社製「SR55」(商品名)、東レ社製「ルミラーX10P」、「ルミラーZV10」、「ルミラーX10S」、「ルミラーE20」(以上、商品名)等が挙げられ、これらの製品を用いた場合には、他の層15の表面に耐傷性が付与されたものとすることができる。
本発明の太陽電池用裏面保護フィルムが積層型フィルムである場合、他の層15が水蒸気バリア層を含むものとすることができる。他の層15が、水蒸気バリア層のみからなるものとすることができ、更には、水蒸気バリア層及び他の樹脂層からなるものとすることもできる。
上記水蒸気バリア層を備える太陽電池用裏面保護フィルム1Cは、図3に例示され、第1樹脂層11と、金属層151及び樹脂層153からなる水蒸気バリア層15とを、備え、第1樹脂層11及び金属層151が接合している。
上記水蒸気バリア層は、JIS K7129に準じて、温度40℃及び湿度90%RHの条件で測定した透湿度(「水蒸気透湿度」ともいう。)が、好ましくは3g/(m・day)以下、より好ましくは1g/(m・day)以下、更に好ましくは0.7g/(m・day)以下である性能を有する層である。
上記水蒸気バリア層は、好ましくは、電気絶縁性を有する材料からなる層である。
上記水蒸気バリア層は、1種の材料からなる単層構造又は多層構造であってよいし、2種以上の材料からなる単層構造又は多層構造であってもよい。本発明においては、その表面に金属及び/又は金属酸化物からなる膜が形成されてなる蒸着フィルムが、水蒸気バリア層形成用材料として用いられて、水蒸気バリア層が形成されたことが好ましい。金属及び金属酸化物は、いずれも、単一物質であってよいし、2種以上であってもよい。
上記水蒸気バリア層形成用材料は、金属及び/又は金属酸化物からなる膜が、上層側樹脂層と、下層側樹脂層の間に配された3層型フィルムであってもよい。
上記金属としては、アルミニウム等が挙げられる。
また、上記金属酸化物としては、ケイ素、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、カリウム、スズ、ナトリウム、ホウ素、チタン、鉛、ジルコニウム、イットリウム等の元素の酸化物が挙げられる。これらのうち、水蒸気バリア性の観点から、酸化珪素、酸化アルミニウム等が特に好ましい。
上記金属及び/又は金属酸化物からなる膜は、メッキ、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング、プラズマCVD、マイクロウェーブCVD等の方法により形成されたものとすることができる。これらのうちの2つ以上の方法を組み合わせてもよい。
上記蒸着フィルムにおける樹脂層としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンフィルム;ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、フッ素樹脂フィルム、ポリスルホンフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリアミドフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、ポリイミドフィルム等が挙げられる。この樹脂膜の厚さは、好ましくは5〜50μm、より好ましくは8〜20μmである。
上記水蒸気バリア層は、市販品を用いて形成されたものとすることができる。例えば、三菱樹脂社製「テックバリアAX」、凸版印刷社製「GXフィルム」、東洋紡社製「エコシアールVE500」(以上、商品名)等のフィルム又はシートを、水蒸気バリア層形成用材料として用いることができる。
上記第1樹脂層に面する水蒸気バリア層の配置は、特に限定されない。水蒸気バリア層形成用材料として蒸着フィルムを用いた場合、金属及び/又は金属酸化物からなる膜が、第1樹脂層に接合されていてよいし、蒸着膜が外側(表面側)にあってもよい。
上記水蒸気バリア層の厚さは、好ましくは5〜300μm、より好ましくは8〜250μm、更に好ましくは10〜200μmである。上記水蒸気バリア層が薄すぎると、水蒸気バリア性が不十分になる場合があり、厚すぎると、本発明の太陽電池用裏面保護フィルムとしての柔軟性が不十分でない場合がある。
上記他の層が水蒸気バリア層である積層型フィルムの製造方法は、以下に例示される。
(1)第1熱可塑性樹脂組成物を用いて、上記のようにして単層型フィルムを作製した後、この単層型フィルムの表面と、水蒸気バリア層形成用フィルムと、を熱融着又はドライラミネーション若しくは接着剤により接合する方法
(2)第1熱可塑性樹脂組成物を用いて、上記のようにして単層型フィルムを作製した後、この単層型フィルムの表面に、金属及び/又は金属酸化物からなる膜を形成する方法
(3)第1熱可塑性樹脂組成物を用いて、上記のようにして単層型フィルムを作製した後、この単層型フィルムの表面に、金属及び/又は金属酸化物からなる膜を形成し、次いで、この膜と、熱可塑性樹脂組成物を用いてなる他のフィルムとを、熱融着又はドライラミネーション若しくは接着剤により接合する方法
本発明の太陽電池モジュールは、上記本発明の太陽電池用裏面保護フィルムを備えることを特徴とする。本発明の太陽電池モジュールの概略図は、図4に示される。
図4の太陽電池モジュール2は、太陽光の受光面側(図面で上側)から、表面側透明保護部材21、表面側封止膜(表面側充填材部)23、太陽電池素子25、裏面側封止膜(裏面側充填材部)27、及び上記本発明の太陽電池用裏面保護フィルム1が、この順で配設されたものとすることができる。
上記表面側透明保護部材21としては、水蒸気バリア性に優れた材料からなるものが好ましく、通常、ガラス、樹脂等からなる透明基板が使用される。尚、ガラスは、透明性及び耐候性に優れるが、耐衝撃性が十分ではなく、重いため、家屋の屋根に載せる太陽電池とする場合には、耐候性の透明樹脂を用いることが好ましい。透明樹脂としては、フッ素系樹脂等が挙げられる。
上記表面側透明保護部材21の厚さは、ガラスを使用した場合は、通常、1〜5mm程度であり、透明樹脂を使用した場合は、通常、0.1〜5mm程度である。
上記太陽電池素子25は、太陽光の受光により発電機能を有するものである。このような太陽電池素子としては、光起電力としての機能を有するものであれば、特に限定されることなく、公知のものを用いることができる。例えば、単結晶シリコン型太陽電池素子、多結晶シリコン型太陽電池素子等の結晶シリコン太陽電池素子;シングル結合型若しくはタンデム構造型等からなるアモルファスシリコン太陽電池素子;ガリウムヒ素(GaAs)やインジウム燐(InP)等のIII−V族化合物半導体太陽電池素子;カドミウムテルル(CdTe)や銅インジウムセレナイド(CuInSe)等のII−VI族化合物半導体太陽電池素子等が挙げられる。これらのうち、結晶シリコン太陽電池素子が好ましく、多結晶シリコン型太陽電池素子が特に好ましい。尚、薄膜多結晶性シリコン太陽電池素子、薄膜微結晶性シリコン太陽電池素子、薄膜結晶シリコン太陽電池素子とアモルファスシリコン太陽電池素子とのハイブリッド素子等を用いることができる。
図4において、図示していないが、上記太陽電池素子25は、通常、配線電極及び取り出し電極を備える。配線電極は、太陽光の受光により、複数の太陽電池素子において生じた電子を集める作用を有するものであり、例えば、表面側封止膜(表面側充填材部)21側の太陽電池素子と、裏面側封止膜(裏面側充填材部)27側の太陽電池素子とを連結するように接続される。また、取り出し電極は、上記配線電極等により集められた電子を電流として取り出す作用を有するものである。
上記表面側封止膜(表面側充填材部)21及び上記裏面側封止膜(裏面側充填材部)27(以下、これらを併せて「封止膜」という。)は、通常、互いに同一又は異なる封止膜形成材料を用いて、予め、シート状又はフィルム状の封止膜とした後、上記表面側透明保護部材21及び太陽電池用裏面保護フィルム1の間において、太陽電池素子25等を熱圧着して形成される。
各封止膜(充填材部)の厚さは、通常、100μm〜4mm程度、好ましくは200μm〜3mm程度、より好ましくは300μm〜2mm程度である。厚さが薄すぎると、太陽電池素子25が損傷する場合があり、一方、厚さが厚すぎると、製造コストが高くなり好ましくない。
上記封止膜形成材料は、通常、樹脂組成物又はゴム組成物である。組成物に含有される樹脂としては、オレフィン系樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等が挙げられる。また、ゴムとしては、シリコーンゴム、水添共役ジエン系ゴム等が挙げられる。これらのうち、オレフィン系樹脂及び水添共役ジエン系ゴムが好ましい。
オレフィン系樹脂としては、エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソプレン等のオレフィン、又は、ジオレフィンを重合して得られた重合体等のほか、エチレンと、酢酸ビニル、アクリル酸エステル等の他のモノマーとの共重合体、アイオノマー等を用いることができる。具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、エチレン・塩化ビニル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン等が挙げられる。これらのうち、エチレン・酢酸ビニル共重合体及びエチレン・(メタ)アクリル酸エステル共重合体が好ましく、エチレン・酢酸ビニル共重合体が特に好ましい。
また、水添共役ジエン系ゴムとしては、水添スチレン・ブタジエンゴム、スチレン・エチレンブチレン・オレフィン結晶ブロックポリマー、オレフィン結晶・エチレンブチレン・オレフィン結晶ブロックポリマー、スチレン・エチレンブチレン・スチレンブロックポリマー等が挙げられる。好ましくは、下記の構造を有する共役ジエンブロック共重合体の水素添加物、即ち、芳香族ビニル化合物単位を含む重合体ブロックA;1,2−ビニル結合含量が25モル%を超える共役ジエン系化合物単位を含む重合体の二重結合部分を80モル%以上水素添加してなる重合体ブロックB;1,2−ビニル結合含量が25モル%以下の共役ジエン系化合物単位を含む重合体の二重結合部分を80モル%以上水素添加してなる重合体ブロックC;並びに芳香族ビニル化合物単位及び共役ジエン系化合物単位を含む共重合体の二重結合部分を80モル%以上水素添加してなる重合体ブロックD、から選ばれた少なくとも2種を有するブロック共重合体である。
上記封止膜形成材料は、必要に応じて、架橋剤、架橋助剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、ヒンダードフェノール系やホスファイト系の酸化防止剤、ヒンダードアミン系の光安定剤、光拡散剤、難燃剤、変色防止剤等の添加剤を含有することができる。
上記のように、表面側封止膜(表面側充填材部)23を形成する材料と、裏面側封止膜(裏面側充填材部)27を形成する材料は、同一であっても異なってもよいが、接着性の点から同じであることが好ましい。
本発明の太陽電池モジュールは、例えば、表面側透明保護部材、表面側封止膜、太陽電池素子、裏面側封止膜及び上記本発明の太陽電池用裏面保護フィルムを、この順に配置した後、これらを積層状態として、真空吸引しながら加熱圧着する、ラミネーション法等により製造することができる。
このラミネーション法におけるラミネート温度は、上記本発明の太陽電池用裏面保護フィルムの接着性の観点から、通常、100℃〜250℃程度である。また、ラミネート時間は、通常、3〜30分程度である。
以下に、実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明の主旨を超えない限り、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。尚、下記において、部及び%は、特に断らない限り、質量基準である。
1.評価方法
各種評価項目の測定方法を以下に示す。
1−1.熱可塑性樹脂中のゴム含有量
原料仕込み時の組成から計算した。
1−2.熱可塑性樹脂中のN−フェニルマレイミド単位含有率
原料仕込み時の組成から算出した。
1−3.ガラス転移温度(Tg)
JIS K 7121に準拠して、TA Instruments社製示差走査熱量計「DSC2910」(型式名)により測定した。
1−4.剥離強度
太陽電池用裏面保護フィルムを短冊状(長さ200mm、幅15mm、厚さは表に記載)に裁断し、2枚の評価用フィルムを得た。エチレン・酢酸ビニル共重合体からなる長さ100mm、幅15mm及び厚さ400μmのフィルム「ウルトラパール」(商品名、サンビック社製)を、2枚の評価用フィルムの間に配置し、積層状態でラミネーターに入れた。その後、ラミネーターの上部及び下部を真空状態にし、150℃で5分間予熱した。次いで、上部を大気圧に戻して15分間プレスし、剥離強度測定用試料を得た。
得られた剥離強度測定用試料において、評価用フィルムが、EVAフィルムと接着していない部分からT字剥離することにより、剥離強度を測定した。また、剥離状態を評価した。剥離状態は、EVAフィルムが破壊している場合を「○」、EVAフィルム及び評価用フィルム部分の界面で破壊している場合を「×」とした。
1−5.L値
太陽電池用裏面保護フィルム(50mm×50mm、厚さは表に記載)を測定試料とし、東洋精機製作所社製分光光度計「TCS−II」(型式名)を用いて、太陽電池用裏面保護フィルムにおける第1樹脂層表面のL値を測定した。
1−6.波長400〜1,400nmの光及び波長800〜1,400nmの光に対する反射率(%)
太陽電池用裏面保護フィルム(50mm×50mm、厚さは表に記載)を測定試料とし、日本分光社製紫外可視近赤外分光光度計「V−670」(型式名)により、反射率を測定した。即ち、測定試料の第1樹脂層表面に、光を放射し、400nm又は800nmから1,400nmまでの波長域における反射率を、20nm毎に測定し、これらの平均値を算出した。
1−7.波長800〜1,400nmの光に対する透過率(%)
赤外線透過性着色剤(ペリレン系黒色顔料)を含む第1熱可塑性樹脂組成物を用いて得られた第1樹脂層用フィルム(50mm×50mm、厚さは表に記載)を測定試料とし、日本分光社製紫外可視近赤外分光光度計「V−670」(型式名)により、透過率を測定した。即ち、測定試料に、光を放射し、800nmから1,400nmまでの波長域における透過率を、20nm毎に測定し、これらの平均値を算出した。
1−8.波長400〜700nmの光に対する吸収率(%)
赤外線透過性着色剤(ペリレン系黒色顔料)を含む第1熱可塑性樹脂組成物を用いて得られた第1樹脂層用フィルム(50mm×50mm、厚さは表に記載)を測定試料とし、日本分光社製紫外可視近赤外分光光度計「V−670」(型式名)により、透過率及び反射率を測定した。即ち、測定試料に、光を放射し、400nmから700nmまでの波長域における透過率及び反射率を、20nm毎に測定し、これらの平均値を算出した。吸収率は、透過率の平均値及び反射率の平均値を用いて、下記式により算出した。
吸収率(%)=100−{透過率(%)+反射率(%)}
1−9.引張強度保持率(湿熱老化試験)
所定の大きさの太陽電池用裏面保護フィルムを、下記曝露試験に供し、曝露前後の引張強度をJIS K7127に準じて測定して、その比を算出した。
Figure 2010109348
<曝露試験>
太陽電池用裏面保護フィルムを短冊状(長さ200mm、幅15mm、厚さは表1に記載)に裁断し、温度85℃及び湿度85%RHの条件下、2,000時間放置した。
1−10.寸法安定性
所定の大きさの太陽電池用裏面保護フィルムを、下記加熱試験に供し、加熱前後の標線の長さを測定し、下記式に基づいて、寸法変化率を算出した。
Figure 2010109348
算出値から、寸法安定性を、下記基準により判定した。
○:寸法変化率が1%未満である
△:寸法変化率が1%以上2%未満である
×:寸法変化率が2%以上である
<加熱試験>
太陽電池用裏面保護フィルムを正方形状(120mm×120mm)に裁断し、中央部に100mm×100mmの正方形の標線を引いた。このフィルムを、温度120℃の恒温槽に30分間放置した後、取り出して放冷した。
1−11.光電変換効率向上率
温度25℃±2℃、及び、湿度50±5%RHに調整された室において、ペクセル・テクノロジーズ社製Solar Simulator「PEC−11」(型式名)を用いて、予め、セル単体の光電変換効率を測定した1/4多結晶シリコンセルの表面に、厚さ3mmのガラスを、裏面に、太陽電池用裏面保護フィルムを配置して、シリコンセルを挟み、ガラス及び太陽電池用裏面保護フィルムの間にEVAを導入してシリコンセルを封止し太陽電池モジュールを作製した。その後、温度の影響を低減させるために、光を照射後すぐに光電変換効率を測定した。得られた光電変換効率と、セル単体の光電変換効率とを用いて、光電変換効率向上率を求めた。
光電変換効率向上率(%)={(モジュールの光電変換効率−セル単体の光電変換効率)÷(セル単体の光電変換効率)}×100
1−12.水蒸気バリア性
温度40℃、及び、湿度90%RHの条件下、MOCON社製水蒸気透過率測定装置「PERMATRAN W3/31」(型式名)を用いて、JIS K7129Bに準じて、水蒸気透湿度を測定した。尚、透過面として、第1樹脂層ではない側の表面を水蒸気側に配置した。
1−13.耐傷性
太陽電池用裏面保護フィルムにおける第1樹脂層ではない側の表面を、東測精密工業株式会社製往復動摩擦試験機を用いて、綿帆布かなきん3号、垂直荷重500gで500往復摩擦させた。その後の表面を目視で観察し、下記基準で判定した。
○:傷が観察されなかった
△:傷がわずかに観察された
×:傷が明確に観察された
2.太陽電池用裏面保護フィルムの製造原料
熱可塑性樹脂組成物の調製等に用いた原料成分を以下に示す。
2−1.アクリル系ゴム強化芳香族ビニル系樹脂
反応器に、アクリル酸n−ブチル99部と、アリルメタアクリレート1部とを乳化重合して得られたアクリル系ゴム質重合体(体積平均粒子径:100nm、ゲル含率:90%)を含む固形分濃度40%のラテックス50部(固形分換算)を入れ、更に、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1部及びイオン交換水150部を入れて希釈した。その後、反応器内を窒素ガスで置換し、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム0.02部、硫酸第一鉄0.005部及びホルムアルデヒドスルホキシル酸ナトリウム0.3部を加え、撹拌しながら、60℃まで昇温した。
一方、容器に、スチレン37.5部及びアクリロニトリル12.5部の混合物50部と、ターピノーレン1.0部及びクメンハイドロパーオキサイド0.2部とを入れ、容器内を窒素ガスで置換し、単量体組成物を得た。
次いで、上記単量体組成物を、5時間かけて、一定流量で上記反応器に添加し、70℃で重合を行い、ラテックスを得た。このラテックスに、硫酸マグネシウムを添加し、樹脂成分を凝固させた。その後、水洗、乾燥することにより、アクリル系ゴム強化芳香族ビニル系樹脂を得た。グラフト率は93%、極限粘度[η](メチルエチルケトン中、30℃)は0.30dl/gである。また、ガラス転移温度(Tg)は、101℃である。
2−2.ブタジエンゴム強化芳香族ビニル系樹脂
撹拌機を備えたガラス製反応容器に、イオン交換水75部、ロジン酸カリウム0.5部、tert−ドデシルメルカプタン0.1部、ポリブタジエンラテックス(体積平均粒子径:270nm、ゲル含率:90%)32部(固形分換算)、スチレン・ブタジエン共重合ラテックス(スチレン単位量:25%、体積平均粒子径:550nm、ゲル含率:50%)8部(固形分換算)、スチレン15部及びアクリロニトリル5部を入れ、窒素気流中、攪拌しながら昇温した。内温が45℃に達した時点で、ピロリン酸ナトリウム0.2部、硫酸第一鉄7水和物0.01部及びブドウ糖0.2部をイオン交換水20部に溶解した水溶液を加えた。その後、クメンハイドロパーオキサイド0.07部を加え、70℃で重合を開始し、1時間重合させた。
その後、イオン交換水50部、ロジン酸カリウム0.7部、スチレン30部、アクリロニトリル10部、tert−ドデシルメルカプタン0.05部及びクメンハイドロパーオキサイド0.01部を3時間かけて連続的に添加し、重合を継続した。1時間重合させた後、2,2’−メチレン−ビス(4−エチレン−6−tert−ブチルフェノール)0.2部を添加し、重合を完結させ、ラテックスを得た。
次いで、このラテックスに硫酸マグネシウムを添加し、樹脂成分を凝固させた。その後、水洗及び乾燥することにより、ブタジエンゴム強化芳香族ビニル系樹脂を得た。グラフト率は72%、アセトン可溶分の極限粘度[η]は0.47dl/gである。また、ガラス転移温度(Tg)は、105℃である。
2−3.アクリロニトリル・スチレン共重合体
テクノポリマー社製AS樹脂「SAN−H」(商品名)を用いた。ガラス転移温度(Tg)は、108℃である。
2−4.アクリロニトリル・スチレン・N−フェニルマレイミド共重合体
日本触媒社製アクリロニトリル・スチレン・N−フェニルマレイミド共重合体「ポリイミレックス PAS1460」(商品名)を用いた。N−フェニルマレイミド単位量は40%、スチレン単位量は51%、GPCによるポリスチレン換算のMwは120,000である。ガラス転移温度(Tg)は、173℃である。
2−5.ポリエチレンテレフタレート
三菱化学社製ポリエチレンテレフタレート「ノバペックス GM700Z」(商品名)を用いた。ガラス転移温度(Tg)は、75℃である。
2−6.ポリプロピレン
日本ポリプロ社製ポリプロピレン「EA9」(商品名)を用いた。
2−7.シランカップリング剤
下記の3種を用いた。
(x)3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
(y)3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
(z)ビニルメトキシシラン
2−8.白色系着色剤
石原産業社製酸化チタン「タイペークCR−50−2」(商品名)を用いた。平均一次粒子径は0.25μmである。
2−9.赤外線透過性着色剤
BASF社製ペリレン系黒色顔料「Lumogen BLACK FK4280」(商品名)を用いた。
2−10.黄色着色剤
BASF社製キノフタロン系黄色顔料「Paliotol Yellow K0961HD」(商品名)を用いた。
他の層を形成するフィルムとして、下記の水蒸気バリア層形成用フィルム及びポリエステルフィルムを用いた。
2−11.水蒸気バリア層形成用フィルム(R−1)
三菱樹脂社製透明蒸着フィルム「テックバリアAX」(商品名)を用いた。PETフィルムの片面にシリカ蒸着膜を有する透明フィルムであり、厚さは12μm、水蒸気透湿度(JIS K7129)は0.15g/(m・day)である。
2−12.水蒸気バリア層形成用フィルム(R−2)
東洋紡社製無機2元蒸着バリアフィルム「エコシアールVE500」(商品名)を用いた。PETフィルムの片面に(シリカ/アルミナ)の蒸着を施した透明フィルムであり、厚さは12μm、水蒸気透湿度は0.5g/(m・day)である。
2−13.樹脂層形成用フィルム(F−1)
東レ社製白色PETフィルム「ルミラーE20」(商品名)を用いた。厚さは50μmである。
2−14.樹脂層形成用フィルム(F−2)
東レ社製半透明PETフィルム「ルミラーX10S」(商品名)を用いた。厚さは50μmである。
2−15.樹脂層形成用フィルム(F−3)
帝人デュポン社製乳白色PETフィルム「Melinex238」(商品名)を用いた。厚さは75μmである。
3.太陽電池用裏面保護フィルムの製造及び評価
3−1.単層型太陽電池用裏面保護フィルムの製造及び評価
実施例1−1
アクリル系ゴム強化芳香族ビニル系樹脂30部と、アクリロニトリル・スチレン共重合体30部と、アクリロニトリル・スチレン・N−フェニルマレイミド共重合体40部と、シランカップリング剤(x)0.3部と、白色系着色剤20部とからなる第1原料組成物を、ブラベンダーを用いて250℃で混練し、第1熱可塑性樹脂組成物を得た。その後、Tダイを用いて、この第1熱可塑性樹脂組成物からなる単層型太陽電池用裏面保護フィルムを得た(厚さ400μm)。この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行った。その結果を表1に示す。
実施例1−2〜1−9及び比較例1−1〜1−5
表1に記載の成分を所定の割合で用いた以外は、実施例1−1と同様にして、単層型太陽電池用裏面保護フィルムを得た。混練温度及びフィルム厚さを、表1に示した。この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行った。その結果を表1に併記した。
Figure 2010109348
表1から明らかなように、シランカップリング剤を配合しない第1原料組成物を混練して得られた第1熱可塑性樹脂組成物を用いた比較例1−1〜1−5による太陽電池用裏面保護フィルムは、エチレン・酢酸ビニル共重合体からなるフィルムとの接着において、剥離強度が10〜15Nと低く、接着性が十分ではなかった。
一方、シランカップリング剤を配合した第1原料組成物を混練して得られた第1熱可塑性樹脂組成物を用いた実施例1−1〜1−9による太陽電池用裏面保護フィルムは、剥離強度が65〜82Nと高く、接着性に優れていた。
3−2.2層型太陽電池用裏面保護フィルムの製造及び評価
実施例2−1
表2に示した、第1樹脂層及び第2樹脂層を形成するための第1原料組成物及び第2原料組成物を、それぞれ、ヘンシェルミキサーにより調製した。その後、二軸押出機(型式名「TEX44」、日本製鋼所製)を用いて、バレル温度270℃で溶融混練し、第1熱可塑性樹脂組成物及び第2熱可塑性樹脂組成物の、2種のペレットを得た。
次に、ダイ幅1,400mm及びリップ間隔1.5mmのTダイを有し、スクリュー径65mmの押出機2機を備える多層フィルム成形機を用い、各押出機に、第1熱可塑性樹脂組成物及び第2熱可塑性樹脂組成物を供給した。そして、Tダイから、溶融温度270℃で溶融樹脂を吐出させ、2層型軟質フィルムとした。その後、この2層型軟質フィルムを、エアーナイフにより、表面温度が95℃に制御されたキャストロールに面密着させつつ、冷却固化させ、厚さ400μmの積層型太陽電池用裏面保護フィルム(白−白型)を得た。尚、第1樹脂層及び第2樹脂層の厚さは、表2に記載の通りである。フィルムの厚さは、シックネスゲージ(型式名「ID−C1112C」、ミツトヨ社製)を用い、フィルムの製造開始から1時間経過後のフィルムを切り取り、フィルム幅方向の中心、及び、中心より両端に向けて、10mm間隔で厚さを測定し(n=107)、その平均値とした。フィルムの端部から20mmの範囲にある測定点の値は、上記平均値の計算から除去した。
この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表2に併記した。
実施例2−2〜2−8及び比較例2−1〜2−5
表2及び表3に示した、第1樹脂層及び第2樹脂層を形成するための組成物の原料を用い、実施例2−1と同様にして、積層型太陽電池用裏面保護フィルム(白−白型)を得た。そして、これらの太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表2及び表3に併記した。
Figure 2010109348
Figure 2010109348
表2及び表3から以下のことが明らかである。シランカップリング剤を含有しない第1熱可塑性樹脂組成物を用いた実施例2−2、2−3、2−7及び2−8は、シランカップリング剤を含有しない第1熱可塑性樹脂組成物を用いた比較例2−1、2−2、2−4及び2−5に比べて、それぞれ、剥離強度が高く、剥離状態も良好であった。また、シランカップリング剤を含有しない第1熱可塑性樹脂組成物を用いた実施例2−5及び2−6は、シランカップリング剤を含有しない第1熱可塑性樹脂組成物を用いた比較例2−3に比べて、剥離強度が高く、剥離状態も良好であった。
実施例2−9〜2−16及び比較例2−6〜2−10
表4及び表5に示した、第1樹脂層及び第2樹脂層を形成するための組成物の原料を用い、実施例2−1と同様にして、積層型太陽電池用裏面保護フィルム(黒−白型)を得た。そして、これらの太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表4及び表5に併記した。
実施例2−17
表5に示した、第1樹脂層を形成するための第1原料組成物を、ブラベンダーを用いて250℃で混練し、第1熱可塑性樹脂組成物を得た。その後、Tダイを用いて、この第1熱可塑性樹脂組成物からなる軟質フィルムを得た(厚さ170μm)。
次に、上記軟質フィルムの表面に、樹脂層形成用フィルム(F−1)を、ポリウレタン系の接着剤を用いて接着させ、積層型の太陽電池用裏面保護フィルムを得た。そして、この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表5に併記した。
Figure 2010109348
Figure 2010109348
表4及び表5から以下のことが明らかである。シランカップリング剤を含有した第1熱可塑性樹脂組成物を用いた実施例2−10、2−12、2−15及び2−16は、シランカップリング剤を含有しない第1熱可塑性樹脂組成物を用いた比較例2−6、2−7、2−9及び2−10に比べて、それぞれ、剥離強度が高く、剥離状態も良好であった。また、シランカップリング剤を含有した第1熱可塑性樹脂組成物を用いた実施例2−13、2−14及び2−17は、シランカップリング剤を含有しない第1熱可塑性樹脂組成物を用いた比較例2−8に比べて、剥離強度が高く、剥離状態も良好であった。
3−3.水蒸気バリア層等を有する太陽電池用裏面保護フィルムの製造及び評価
実施例3−1
表6に示した、第1樹脂層を形成するための第1原料組成物を、ブラベンダーを用いて250℃で混練し、第1熱可塑性樹脂組成物を得た。その後、Tダイを用いて、この第1熱可塑性樹脂組成物からなる軟質フィルムを得た(厚さ120μm)。
次に、上記軟質フィルムの表面に、表6に記載の水蒸気バリア層形成用フィルム(R−1)を、蒸着膜が外表面となるようにして、ポリウレタン系の接着剤を用いて接着させ、水蒸気バリア層を有する太陽電池用裏面保護フィルムを得た。そして、この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表6に併記した。
実施例3−2〜3−4及び3−7〜3−10
表6及び表7に示した、第1樹脂層を形成するための第1原料組成物を用い、実施例3−1と同様にして、軟質フィルムを得た後、表6及び表7に記載の水蒸気バリア層形成用フィルム又は(第2)樹脂層形成用フィルムを、蒸着膜が外表面となるようにして、ポリウレタン系の接着剤を用いて接着させ、水蒸気バリア層又は第2樹脂層を有する太陽電池用裏面保護フィルムを得た。そして、この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表6及び表7に併記した。
実施例3−5
表6に示した、第1樹脂層を形成するための第1原料組成物を、ブラベンダーを用いて250℃で混練し、第1熱可塑性樹脂組成物を得た。その後、Tダイを用いて、この第1熱可塑性樹脂組成物からなる軟質フィルムを得た(厚さ170μm)。
次に、上記軟質フィルムの表面に、表6に記載の水蒸気バリア層形成用フィルム(R−1)を、蒸着膜が外表面となるようにして、ポリウレタン系の接着剤を用いて接着させた。更に、水蒸気バリア層における蒸着膜の表面に、表6に記載の樹脂層形成用フィルム(F−2)をポリウレタン系の接着剤を用いて接着させ、水蒸気バリア層及び第2樹脂層を有する太陽電池用裏面保護フィルムを得た。そして、この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表6に併記した。
実施例3−6、3−11〜3−13
表6及び表7に示した材料を用い、実施例3−5と同様にして、水蒸気バリア層及び第2樹脂層を有する太陽電池用裏面保護フィルムを得た。そして、この太陽電池用裏面保護フィルムについて、各種評価を行い、その結果を表6及び表7に併記した。
Figure 2010109348
Figure 2010109348
本発明の太陽電池用裏面保護フィルムは、その樹脂層(第1樹脂層)において、太陽電池モジュールを構成する太陽電池素子を包埋する、エチレン・酢酸ビニル共重合体組成物等を含む充填材部との接着性、耐熱性及び耐候性に優れており、また、フィルム全体として、光反射性あるいは意匠性に優れており、家屋の屋根等に用いられる太陽電池を構成する太陽電池モジュールはもちろんのこと、柔軟性を有する太陽電池モジュールにおける裏面保護用部材として有用である。
1、1A、1B及び1C:太陽電池用裏面保護フィルム
11:第1樹脂層
15:他の層(他の樹脂層、水蒸気バリア層等)
151:金属層
153:樹脂層
2:太陽電池モジュール
21:表面側透明保護部材
23:表面側封止膜
25:太陽電池素子
27:裏面側封止膜

Claims (10)

  1. 熱可塑性樹脂及びシランカップリング剤を含む原料組成物を溶融混練してなる熱可塑性樹脂組成物を用いて得られた樹脂層を備えることを特徴とする太陽電池用裏面保護フィルム。
  2. 波長400〜1,400nmの光を、上記太陽電池用裏面保護フィルムにおける上記樹脂層の表面に放射した場合、該光に対する反射率が50%以上である請求項1に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
  3. 上記熱可塑性樹脂組成物が、更に、白色系着色剤を含む請求項1又は2に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
  4. 上記樹脂層において、波長800〜1,400nmの光に対する透過率が60%以上であり、且つ、波長400〜700nmの光に対する吸収率が60%以上である請求項1に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
  5. 上記熱可塑性樹脂組成物が、更に、赤外線透過性着色剤を含む請求項1又は4に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
  6. 上記熱可塑性樹脂がゴム強化芳香族ビニル系樹脂を含む請求項1乃至5のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
  7. 更に、上記樹脂層に接合された他の樹脂層を備える請求項1乃至6のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
  8. 上記他の樹脂層が白色樹脂層である請求項7に記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
  9. 厚さが10〜1,000μmである請求項1乃至8のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルム。
  10. 請求項1乃至9のいずれかに記載の太陽電池用裏面保護フィルムを備えることを特徴とする太陽電池モジュール。
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