JP2011219569A - 湿気硬化性ホットメルト樹脂組成物および太陽電池パネル - Google Patents

Abstract

【課題】ガラスへの密着性、水分バリアー性、耐熱性等に優れ、複層ガラス型太陽電池パネルの端部シール材等として有用な湿気硬化性ホットメルト樹脂組成物を提供する。
【解決手段】湿気硬化性シリル基を有するオレフィン樹脂１００重量部に対して、水酸基価が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上である芳香族変性テルペン樹脂が１０〜１００重量部配合されている湿気硬化性ホットメルト樹脂組成物。また、これをシール材として用いてフレームレス複層ガラス型太陽電池パネルを製造する。
【選択図】図１

Description

本発明はガラスへの密着性、水分バリアー性、耐熱性等に優れ、複層ガラス型太陽電池パネルの端部シール材等として有用な湿気硬化性ホットメルト樹脂組成物に関する。

太陽電池は光エネルギーを電力に変換する発電装置であり、燃料等を必要とせず持続的に発電でき、可動部がなくメンテナンス性に優れ、二酸化炭素等の温室効果ガスを排出せず、屋根や壁に設置可能で場所を取らない等の特長を有し、宇宙空間、山岳地、離島のように他の発電、給電方法が困難な場所や、クリーンな発電装置として事業所や家庭にも設置されるようになっている。

太陽電池パネルは、ガラスに対してセルと呼ばれる発電素子を緩衝性に優れるＥＶＡ等の封止樹脂を用いて保護し、さらにフィルムでラミネートすることによって製造されているが、ＥＶＡ等の封止樹脂では水分バリアー性が十分ではないため、ブチルゴム等を含有するホットメルト樹脂によって封止樹脂の外層に水分バリアー層が設けられ、金属フレームで保持することによってパネル化されている。

近年、裏面のフィルムをガラスに置き換えることにより、採光部にも使用可能な複層ガラス型太陽電池パネルが検討されており（特許文献１）、さらに金属フレームを使用することなくパネル化する方法も検討されている。金属フレームを用いずに太陽電池パネルを製造する場合、そのままではガラス端部がむき出しの状態であり容易に破損するおそれがあるため、耐熱性に優れるシリコーン樹脂等を当たり止めとしてガラス端部に塗布している。

一方、シリコーン樹脂はＥＶＡ等の封止樹脂と同様に水分バリアー性が十分ではないため、依然として水分バリアー層が必要である。したがって、金属フレームを用いない構成とする場合、金属フレームをパネルにはめ込む工程は省略できるものの、別途シリコーン樹脂等を塗布する工程が新たに必要となり、生産性の点で問題があった。

ここで、ガラスへの密着性、水分バリアー性、耐熱性のいずれにも優れる樹脂が存在すれば、水分バリアー層をガラス端部に設けることで当たり止めの役目も果たすことができるため、金属フレームを用いた場合よりも工程を省略することができる。特許文献２には、複層ガラス等に用いられるシーリング材組成物が開示されているが、ガラスへの密着性が十分ではなかった。
特開2003-26455 特開2001-354949

本発明の課題は、ガラスへの密着性、水分バリアー性、耐熱性のいずれにも優れ、さらに塗布作業性にも優れる湿気硬化性ホットメルト樹脂組成物を提供することである。特にガラスへの密着性については、太陽電池パネルの大型化によって使用されるガラスパネルも大型化しているため、ガラスパネル自体の重量や、ねじれ、たわみ等の応力を受けても容易に剥離しないように高度な密着性を有することを課題とする。

本発明は、湿気硬化性シリル基を有するオレフィン樹脂、水酸基価が５０ ｍｇＫＯＨ／ｇ以上である芳香族変性テルペン樹脂を含有することを特徴とする湿気硬化性ホットメルト樹脂組成物である。また、前記湿気硬化性ホットメルト樹脂組成物を用いて製造されたことを特徴とする太陽電池パネルである。

本発明の湿気硬化性ホットメルト樹脂組成物は、ガラスへの密着性、水分バリアー性に優れるため、例えば複層ガラス型太陽電池パネルの防湿シール材として適している。また、耐熱性に優れていることから、高温下においても軟化してしまうことなく当たり止めの役目も果たすことが可能であり、複層ガラス型太陽電池パネルをフレームレス構成とすることができる。さらに、塗布作業性および硬化性に優れるホットメルト樹脂であるため、生産性を向上することができる。

くさび試験の模式図

以下、本発明で用いる湿気硬化性ホットメルト樹脂組成物の各必須成分について説明する。湿気硬化性シリル基を有するオレフィン樹脂は、オレフィン樹脂に対してアルコキシシリル基のような湿気硬化性シリル基をグラフトさせる等の方法により導入した樹脂である。ベースとなるオレフィン樹脂は特に限定されず、製法については特開平１０−８８０９６号公報に記載された方法等が例示される。湿気硬化性シリル基を有するオレフィン樹脂として市販品を用いることもでき、ｖｅｓｔｐｌａｓｔ ２０６（エボニック・デグサ社製、商品名）等が挙げられる。なお、湿気硬化性シリル基の硬化を促進するため、公知の錫触媒等を併せて用いることが好ましい。

水酸基価が５０ ｍｇＫＯＨ／ｇ以上である芳香族変性テルペン樹脂は、例えばフェノールとテルペン樹脂を共重合させる等の方法によって得られる樹脂である。前記湿気硬化性シリル基を有するオレフィン樹脂とともに用いることにより、ガラスに対する強い密着性を発現する。水酸基価が５０ ｍｇＫＯＨ／ｇ未満である芳香族変性テルペン樹脂は、ガラス密着性が劣るため好ましくない。なお、本発明における水酸基価はＪＩＳ Ｋ ００７０に基づくものである。また、前記湿気硬化性シリル基を有するオレフィン樹脂１００重量部に対して、１０〜１００重量部の範囲で配合すると、ガラスへの密着性、水分バリアー性、耐熱性のバランスに優れるため、この範囲で使用することが好ましい。

本発明の湿気硬化性ホットメルト樹脂組成物には、前記物性を損なわない範囲内で各種添加材を添加することができる。具体的には、液状ポリブタジエンや液状ポリブテン等の液状樹脂、前記芳香族変性テルペン樹脂以外の各種粘着付与樹脂、炭酸カルシウム、タルク、クレー、シリカ、酸化チタン等の無機充填材、顔料、反応触媒等が挙げられる。

また、酸化防止剤としては、銅系酸化防止剤、銅塩系酸化防止剤、ハロゲン化銅系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、ヒンダートアミン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、ラクトン系酸化防止剤、芳香族アミン、キレート化剤からなる金属不活性化剤等が挙げられる。

フェノール系酸化防止剤としては、２，６−ジ−ｔ−ブチルフェノール誘導体、２−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール誘導体、オクタデシル−３−（３，５−ジブチル−４−ビトロキシフェニル）プロピオネート、４，４−ブチリデン−ビス（６−ｔ−ブチル−ｍ−クレゾール）、ペンタエリスリチル・テトラキス｛３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４
−ヒドロキシフェニル）プロピオネート｝、２−｛１−（２−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ペンチルフェニル）−エチル｝−４，６−ジ−ｔ−ペンチルフェニルアクリレート等が挙げられる。

リン系酸化防止剤としては、トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ホスフェイト、サイクリックネオペンタンテトラビス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニルホスフェイト、ドステアリルペンタンエリスリトールジホスフェイト、リン酸２水素ナトリウム、リン酸１水素２ナトリウム等が挙げられる。

ヒンダートアミン系酸化防止剤としては、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジル）セバケート、１，２，３，４−テトラキス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジルオキシカルボニル）ブタン、コハク酸ジメチル−１−（２−ヒドロキシルエチル−４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン重縮合体、１−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）−１，１−ビス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジルオキシカルボニル）ペンタン、Ｎ，Ｎ−ビス（３−アミノプロピル）エチレンジアミン、４−ベンゾイルオキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン、ビス（オクチロン−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケート等が挙げられる。

ホットメルト組成物は上記各配合成分をバンバリーミキサー、加熱ニーダー、１軸ないし２軸エクストルーダーなどで混練りすることにより得られる。ホットメルト組成物の溶融粘度は、２０００Ｐａ・ｓ未満であることがより好ましい。２０００Ｐａ・ｓ以上であると、塗布作業に時間がかかったり、汎用的な塗布装置では負荷が大きくなるため装置の傷みが早くなる。また、溶融温度を上げれば溶融粘度は低下するものの、ホットメルト組成物が劣化しやすくなるため好ましくない。

本発明の湿気硬化性ホットメルト樹脂組成物はガラスへの密着性、水分バリアー性、耐熱性のいずれにも優れるため、複層ガラス型太陽電池パネルのシール材として用いればフレームレス構成とすることができる。また、ホットメルト樹脂のため塗布作業性および硬化性に優れ、通常のホットメルト樹脂よりも低温で溶融塗布が可能なため作業性や省エネルギー性に優れる。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。

実施例１
湿気硬化性シリル基を有するオレフィン樹脂としてｖｅｓｔｐｌａｓｔ ２０６（エボニック・デグサ社製、商品名）１２０重量部、水酸基価が１４０ ｍｇＫＯＨ／ｇであるフェノール変性テルペン樹脂であるマイティーエースG１２５（ヤスハラケミカル社製、商品名）４０重量部、軟化材であるニッセキポリブテンＨＶ−３００（新日本石油製、商品名）、錫触媒であるＵ７８０（日東化成社製、商品名）１．２重量部を窒素置換したフラスコに仕込み、１５０℃にて２時間加熱混合後に室温まで冷却することによって実施例１のホットメルト組成物を得た。

比較例１〜５
実施例１において、マイティーエースG１２５の代わりに水酸基価が約３０ ｍｇＫＯＨ／ｇであるフェノール変性テルペン樹脂であるＹＳポリスターＵ１１５（ヤスハラケミカル社製、商品名）、水酸基価が０ ｍｇＫＯＨ／ｇであるスチレン変性テルペン樹脂で
あるＹＳポリスターＴＯ１２５（ヤスハラケミカル社製、商品名）、水添テルペン樹脂であるクリアロンＰ１２５（ヤスハラケミカル社製、商品名）、石油樹脂であるエスコレッツ２２７Ｅ（エクソンモービル社製、商品名）をそれぞれ４０重量部添加した他は実施例１と同様に行い、比較例１〜４のホットメルト組成物を得た。また、非反応性ブチルゴム系ホットメルト組成物を比較例５とした。

溶融粘度
ブルックフィールド社製デジタル粘度計（型式：ＤＶＩ−Ｉ＋）を用いて、各ホットメルト組成物の１５０℃における溶融粘度（１０ｒｐｍ）を測定した。

せん断試験
各ホットメルト組成物を２０ｍｍ×２０ｍｍ（厚み１ｍｍ）の正方形のシート状に成型し、これを長さ６０ｍｍ×幅２０ｍｍ（厚み２ｍｍ）の２枚のガラス板ではさみ、養生テープで固定した状態にて１００℃雰囲気下で３分間放置し、取り出し後すぐに軽く圧締し、さらに５日間養生した。クロスヘッドスピード２０ｍｍ／分でせん断試験を行い、基材破壊（ガラス）または全面凝集破壊となったものを○、一部でも界面破壊となったものを×と評価した。

くさび試験
各ホットメルト組成物を１５０℃で３〜４ｇ程度ポリプロピレン板（６０×１１０×３ｍｍ）に塗布し、３０秒間放置後にガラス板（６０×１１０×３ｍｍ）をホットメルト組成物の厚みが１ｍｍとなるように圧着した。２３℃、５０％ＲＨ雰囲気下で５日間養生後、３ｍｍ厚のスペーサーをホットメルト組成物の端から５０ｍｍの位置に差し込み、２３℃、５０％ＲＨ雰囲気下で２４時間放置後、目視で界面破壊の有無を確認した。界面破壊がないものを○、一部でも界面破壊となったものを×と評価した。

透湿度の評価方法
各ホットメルト組成物を厚さ１ｍｍのフィルムとし、ＪＩＳ Ｚ０２０８に準拠して評価を実施した（条件Ｂ、温度４０℃）。

実施例１のホットメルト組成物はくさび試験においてもガラスへの密着性に優れており、実用的な溶融粘度を有している。また、透湿度についても非反応性ブチルゴム系ホットメルトよりは劣るものの防湿シール材として十分な値であった。一方、比較例１〜４はくさび試験においてはガラスへの密着性が十分ではなかった。非反応性ブチルゴム系ホットメルト組成物を用いた比較例５は、透湿度には優れているもののガラスへの耐熱性が十分ではなく、１５０℃での使用も困難であった。

１ ポリプロピレン板
２ ホットメルト組成物
３ ガラス板
４ スペーサー

Claims (4)

1. 湿気硬化性シリル基を有するオレフィン樹脂、水酸基価が５０ ｍｇＫＯＨ／ｇ以上である芳香族変性テルペン樹脂を含有することを特徴とする湿気硬化性ホットメルト樹脂組成物。
2. 前記湿気硬化性シリル基を有するオレフィン樹脂１００重量部に対して、水酸基価が５０ ｍｇＫＯＨ／ｇ以上である芳香族変性テルペン樹脂が１０〜１００重量部配合されていることを特徴とする請求項１記載の湿気硬化性ホットメルト樹脂組成物。
3. 請求項１または２記載の湿気硬化性ホットメルト樹脂組成物を用いて製造されたことを特徴とする太陽電池パネル。
4. 請求項１または２記載の湿気硬化性ホットメルト樹脂組成物をシール材として用いて製造されたことを特徴とするフレームレス複層ガラス型太陽電池パネル。

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