WO2012081243A1 - 活性エネルギー線硬化性接着剤、並びに太陽電池用裏面保護シート - Google Patents
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Definitions
- the urethane resin (D) preferably has a urethane bond equivalent of 200 to 3,000, more preferably 250 to 2,000 from the viewpoints of adhesive strength between sheet-like members and heat and humidity resistance. Further, 300 to 1,500, particularly 350 to 1250 is more preferable.
- the urethane bond equivalent referred to here is the number average molecular weight per urethane bond in one molecule of the urethane resin (D). In other words, the urethane bond equivalent is a value obtained by dividing the number average molecular weight of the urethane resin (D) by the average value of the number of urethane bonds contained in one molecule of the urethane resin (D).
- Examples of relatively low molecular weight (meth) acrylate monomers include monofunctional (meth) acrylate monomers such as 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, and acryloylmorpholine; 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, bisphenol A di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, tris ((meth) acryloxyethyl) isocyanurate, and dipentaerythritol hexa (meth)
- a polyfunctional (meth) acrylate monomer such as acrylate can be exemplified.
- the active energy ray-curable adhesive of the present invention is based on the solid content of the active energy ray-curable adhesive, 50 to 85% by weight of the urethane resin (D), 5 to 40% by weight of the epoxy resin (E), It is preferable to contain 0 to 30% by weight of a compound having a (meth) acryloyl group other than the urethane resin (D), 60 to 85% by weight of the urethane resin (D), and 10 to 34% by weight of the epoxy resin (E). It is more preferable to contain 0 to 15% by weight of a compound having a (meth) acryloyl group other than the urethane resin (D).
- FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view which is an example of the outline of the solar cell module according to the present invention.
- the solar cell module 100 includes a solar cell 1, which is a solar cell element, a solar cell surface protective sheet 2, a light-receiving surface side sealing material layer 3, a non-light-receiving surface side sealing material layer 4, The back surface protection sheet 5 for solar cells is provided.
- a solar cell 1 which is a solar cell element
- a solar cell surface protective sheet 2 a light-receiving surface side sealing material layer 3
- the back surface protection sheet 5 for solar cells is provided.
- FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view which is an example of the outline of the solar cell module according to the present invention.
- the solar cell module 100 includes a solar cell 1, which is a solar cell element, a solar cell surface protective sheet 2, a light-receiving surface side sealing material layer 3, a non-light-receiving surface side sealing material layer 4,
- Comparative Example 1 800.0 parts of methyl ethyl ketone (MEK) and polytetramethylene ether glycol PTMG-2000 (Mitsubishi Chemical) in a polymerization reactor of a polymerization reactor equipped with a polymerization vessel, a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a nitrogen introduction tube, and a dropping vessel 907.2 parts, 0.5 parts of dibutyltin dilaurate (DBTDL) as a catalyst, 0.3 parts of hydroquinone as a radical polymerization inhibitor, 0.1 parts of IRGANOX 1010 (manufactured by BASF) as an antioxidant. The temperature in the polymerization tank was raised to 80 ° C.
- DBTDL dibutyltin dilaurate
- hydroquinone as a radical polymerization inhibitor
- IRGANOX 1010 manufactured by BASF
- the cured adhesive sheet was prepared by applying an adhesive to a polyester film having a silicone release layer with a blade coater, drying the solvent, and then applying ultraviolet rays (120 W metal halide lamp, integrated light quantity of 500 mJ / UV-A region). cm 2 ), an active energy ray-curable adhesive layer was formed, and the polyester film was peeled off.
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Abstract
Description
また、ポリウレタン系接着剤を十分に硬化させる為に、高温に維持して、倉庫にて数日エージングさせる必要があった。このため、生産性が悪く、倉庫の温度を維持する為の電気代コストがかかるなどの生産コストが大きくなるという問題もあった。
さらに、硬化剤であるイソシアネート化合物は、主剤である水酸基含有樹脂と反応するだけでなく、空気中の水とも反応してしまうという問題があった。すなわち、水と反応することによって脱炭酸反応が生じ、シート状部材を積層した後に接着剤層に気泡が発生し、外観不良やデラミネーションが生じるという問題があった。
前記数平均分子量が500~5,000のポリエーテルポリオール(A1)の好ましい例として、
一般式(1):HO(-R-O)n-H
(式中Rは側鎖置換基を有していてもよい炭素数3~8の炭化水素基、nは任意の整数を示す。側鎖置換基としては、メチル基やエチル基等が挙げられる。)で表されるものを挙げることができる。
前記ウレタン樹脂(D)の好ましい数平均分子量は、5,000~150,000である。
前記ウレタン樹脂(D)のウレタン結合当量の好ましい範囲は、200~3,000である。
前記ウレタン樹脂中の前記(メタ)アクリロイル基当量の好ましい範囲は、500~40,000である。
前記エポキシ樹脂(E)の数平均分子量の好ましい範囲は、450~5,000である。
活性エネルギー線硬化性接着剤の固形分を基準として、前記ウレタン樹脂(D)の好ましい含有量は50~85重量%であり、前記エポキシ樹脂(E)の好ましい含有量は5~40重量%である。
前記ポリオール成分(B)の好ましい例として、(メタ)アクリロイル基を2個以上有するものが挙げられる。
また、前記ポリオール成分(B)の好ましい例として、2個以上のエポキシ基を有する化合物のエポキシ基に、(メタ)アクリル酸が付加した化合物が挙げられる。
前記積層体を構成する前記シート状部材は、水蒸気バリア層を有していることが好ましい。水蒸気バリア層は、金属箔、金属酸化物層付きプラスチックフィルム、及び非金属酸化物層付きプラスチックフィルムからなる群より選ばれることが好ましい。
活性エネルギー線硬化処理済み接着剤層のガラス転移温度の好ましい範囲は、-50~30℃である。
また、本明細書において「任意の数A~任意の数B」なる記載は、数Aおよび数Aより大きい範囲であって、数Bおよび数Bより小さい範囲を意味する。また、図中の各部材の比率等は、説明の便宜上のものであり何ら限定されるものではない。
さらに、本発明の太陽電池用裏面保護シートは、太陽電池に設けられている太陽電池素子の太陽光の入射面とは反対側の面を保護する太陽電池用裏面保護シートであって、2つ以上のシート状部材の積層体を備えるものである。そして、積層体を構成するシート状部材間の接着の少なくとも一部に、前述の活性エネルギー線硬化性接着剤から形成された活性エネルギー線硬化処理済み接着剤層が用いられているものである。
なお、本明細書の数平均分子量の値は、東ソー社製GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)「HPC-8020」を用い、溶媒としてテトラヒドロフランを用いて、標準ポリスチレン換算した値を示している。
(メタ)アクリロイル基当量を500以上とすることにより、活性エネルギー線硬化時の硬化収縮によるシート状部材間の接着力低下を効果的に抑制できる。また、(メタ)アクリロイル基当量を40,000以下とすることにより、耐湿熱性試験時に硬化処理済み接着剤層の凝集力不足を原因とする水蒸気による膨潤を抑制し、シート状部材間の接着力をより良好に保つことができる。
ウレタン樹脂(D)の末端を水酸基とするためには、例えば、(メタ)アクリロイル基を有しないポリオール成分(A)と、(メタ)アクリロイル基を有し水酸基を2個以上有するポリオール成分(B)と、ポリイソシアネート成分(C)とを、相対的にイソシアネート基が少ない条件下に反応させればよい。また、相対的にポリオール成分(A)及び(B)中の水酸基の合計がポリイソシアネート成分(C)のイソシアネート基に比して少ない条件下に反応させ、イソシアネート基を有するウレタン樹脂を得、前記イソシアネート基を、例えば水酸基又はアミノ基を1つ有する化合物と反応させることにより、末端を飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基で封止したものを得ることができる。
ウレタン結合当量を200以上とすることにより、硬化性接着剤層又は硬化処理済み接着剤層の凝集力を抑え、硬化性接着剤層又は硬化処理済み接着剤層の上層にシート状部材を重ねた際のシート状部材に対する接着剤層の濡れ性を良好とし、接着力を効果的に保つことができる。また、ウレタン結合当量を3,000以下とすることにより、耐湿熱性を良好に保ち、耐湿熱性試験後であってもシート状部材間の接着力低下が生じるのを抑制することができる。なお、「硬化性接着剤層」とは、活性エネルギー線照射前の接着層を指し、「硬化処理済み接着剤層」とは、活性エネルギー線照射後の硬化した接着層を指す。
ポリエーテルポリオール(A1)としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリンなどの多価アルコールにアルカリ触媒やカチオン触媒を用いてアルキレンオキシドを開環重合させた水酸基が2個以上のものなどが挙げられる。ポリエーテルポリオール(A1)を合成する材料は、それぞれ独立に単独又は2種以上の組合せを使用することができる。アルキレンオキシドとしては、炭素数3以上のアルキレンオキシドが好ましく、プロピレンオキシド、1,2-ブチレンオキシド、2,3-ブチレンオキシド、エピクロロヒドリン、オキセタン、テトラヒドロフランなどが挙げられ、これらは単独又は2種以上の組合せを使用することができる。また、1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール,1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリンなどの多価アルコールもしくはこれらの混合物を脱水縮合させた水酸基2個以上のものなどが挙げられ、これらは単独又は2種以上の組合せを使用することができる。
中でも、
一般式(1):HO(-R-O)n-H
(式中Rは側鎖置換基を有していてもよい炭素数3~8の炭化水素基、nは任意の整数で表わされる。側鎖置換基としては、メチル基やエチル基等が挙げられる)で示されるポリエーテルポリオールが良好な耐湿熱性を有するため好ましく、例えばポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどが挙げられる。
数平均分子量が500以上のポリエーテルポリオール(A1)を用いることにより、ウレタン結合基当量が小さくなるのを抑制し、硬化性接着剤層又は硬化処理済み接着剤層の凝集力が大きくなりすぎるのを防止できる。その結果、硬化性接着剤層又は硬化処理済み接着剤層にシート状部材を重ねた場合、シート状部材に対する接着剤層の濡れ性が良好となり、シート状部材間の接着力をより良好に保つことができる。また、ポリエーテルポリオール(A1)の数平均分子量を5,000以下とすることにより、凝集力を適切にして、シート状部材間の接着力をより良好に保つことができる。
ポリオール成分(A1)、(A2)を併用する場合、それらの合計量に占める(A1)以外のポリオール成分(A2)の割合は、全ポリオール成分(A)中40重量%以下であることが好ましく、30重量%以下であることがより好ましく、20重量%以下であることがより好ましい。換言すると、ポリオール成分(A1)の割合は、60重量%以上であることが好ましく、70重量%以上であることがより好ましく、80重量%以上であることがさらに好ましい。(A1)の割合を60重量%以上とすることにより、ポリエーテルポリオール骨格の接着力に対する効果を良好に保ち、優れた耐湿熱性と優れた接着力とをより効果的に両立することができる。また、(A2)として、低分子ポリオールを使用する場合、(A1)の割合を大きくすることによりウレタン結合当量を大きくし、溶解性悪化を抑制し、硬化性接着剤層又は硬化処理済み接着剤層の凝集力が大きくなるのを抑制することができる。そして、硬化性接着剤層又は硬化処理済み接着剤層にシート状部材を重ねた際、シート状部材に対する接着剤層の濡れ性を良好に保ち、接着力をより効果的に保つことができる。
ポリオール成分(B)として、(メタ)アクリロイル基を2個以上持つものを用いると、高分子量のウレタン樹脂(D)であっても、(メタ)アクリロイル基を効率的に導入することができる。従って、活性エネルギー線硬化性が向上し、耐湿熱性が向上できるという優れたメリットがある。
有機溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系化合物、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、酢酸メトキシエチル等のエステル系化合物、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系化合物、トルエン、キシレン等の芳香族化合物、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族化合物、塩化メチレン、クロロベンゼン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素化合物などの各種溶剤を使用することができる。
本発明の活性エネルギー線硬化性接着剤は、前述のウレタン樹脂(D)及びエポキシ樹脂(E)を含有するものである。
比較的低分子量の(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、及びアクリロイルモルフォリンなどの単官能(メタ)アクリレートモノマー;並びに、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリス((メタ)アクリロキシエチル)イソシアヌレート、及びジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどの多官能(メタ)アクリレートモノマーを例示することができる。
プレポリマー及びポリマーとしては、例えば、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリウレタン(メタ)アクリレート、ポリエポキシ(メタ)アクリレート、及び(メタ)アクリル化マレイン酸変性ポリブタジエンなどの(メタ)アクリロイル基を有するラジカル重合性プレポリマー又はポリマーを挙げることができる。
これらは単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
また、光重合開始剤とともに、増感剤としてn-ブチルアミン、トリエチルアミン、p-ジメチルアミノ安息香酸エチル等の脂肪族アミン、芳香族アミンを併用しても良い。
ウレタン樹脂(D)を50重量%以上とすることにより、接着剤層の凝集力の低下を抑制し、接着力および耐湿熱性をより効果的に保つことができる。また、85重量%以下とすることにより、耐湿熱性をより良好に保つことができる。
エポキシ樹脂(E)を5重量%以上とすることにより、耐湿熱性をより良好とし、40重量%以下とすることにより、(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂(D)を十分に硬化させ、耐湿熱性や接着力をより良好に保つことができる。
ウレタン樹脂(D)以外の(メタ)アクリロイル基を有する化合物を30重量%以下とすることにより、硬化時の収縮による接着力低下を効果的に防止することができる。
ガラス転移温度を30℃以下とすることにより、硬化性接着剤層又は硬化処理済み接着剤層にシート状部材を重ねた場合、シート状部材に対する接着剤層の濡れ性が乏しくなるのを抑制し、シート状部材間の接着力をより良好に保つことができる。また、ガラス転移温度を-50℃以上とすることにより、接着剤層の凝集力の低下を抑制し、接着力および耐湿熱性をより効果的に保つことができる。
これら図2A~2Cの場合、第2シート状部材12が水蒸気バリア層として機能する。無論、第1シート状部材11、第2シート状部材が共にプラスチックフィルム等によって構成されていてもよい。シートを2層積層することによって、太陽電池用裏面保護シートに要求される複数の特性を効果的に満足させることができる。なお、本明細書でいうフィルムは、特に厚みに制限はないものとする。
ポリエチレン系樹脂フィルム、ポリプロピレン系樹脂フィルム、ポリ塩化ビニル系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルム、ポリスルホン系樹脂フィルム、ポリ(メタ)アクリル系樹脂フィルム、
ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリエチレンテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ素系樹脂フィルム等が挙げられる。
これらのプラスチックフィルムを支持体として、アクリル系、フッ素系塗料がコーティングされてなるフィルムや、ポリフッ化ビニリデンやアクリル樹脂などが共押出しにより積層されてなる多層フィルムなどを使用することができる。さらに、ウレタン系接着剤層などを介して上記のプラスチックフィルムが複数積層されたシート状部材を用いても良い。
蒸着される金属酸化物もしくは非金属無機酸化物としては、例えば、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、イットリウムなどの酸化物が使用できる。
[1] 任意の一のシート状部材に活性エネルギー線硬化性接着剤を塗工し、形成された活性エネルギー線硬化性接着剤層に他のシート状部材を重ねた後、一方のシート状部材側から又は両シート状部材側から、活性エネルギー線を照射し、両シート状部材間に活性エネルギー線硬化処理済み接着剤層を形成したり、あるいは、
[2] 任意の一のシート状部材に活性エネルギー線硬化性接着剤を塗工し、活性エネルギー線硬化性接着剤層を形成し、該活性エネルギー線硬化性接着剤層側から及び/又はシート状部材側から活性エネルギー線を照射し、活性エネルギー線硬化処理済み接着剤層を形成した後、該活性エネルギー線硬化処理済み接着剤層に他のシート状部材を積層したり、あるいは、
[3] 任意の一のシート状部材に活性エネルギー線硬化性接着剤を塗工し、活性エネルギー線硬化性接着剤層を形成し、該活性エネルギー線硬化性接着剤層側から及び/又はシート状部材側から活性エネルギー線を照射し、活性エネルギー線硬化処理済み接着剤層を形成した後、該活性エネルギー線硬化処理済み接着剤層に、他のシート状部材形成用塗液を塗工し、熱もしくは活性エネルギー線により他のシート状部材を形成したりすることによって、本発明の太陽電池用裏面保護シートを製造することができる。
[3]の方法において用いられる他のシート状部材形成用塗液としては、プラスチックフィルムの形成に使用され得る、ポリエステル系樹脂溶液、ポリエチレン系樹脂溶液、ポリプロピレン系樹脂溶液、ポリ塩化ビニル系樹脂溶液、ポリカーボネート系樹脂溶液、ポリスルホン系樹脂溶液、ポリ(メタ)アクリル系樹脂溶液、フッ素系樹脂溶液等が好ましい例として挙げられる。
[2]の方法は、[1]の方法とは全く反対の特徴を有する。即ち、酸素阻害を受けやすい状況で活性エネルギー線を照射することになる反面、使用し得るシート状部材の選択肢が広がるという長所を有する。
[3]の方法は、最初の工程で酸素阻害を受けやすい状況で活性エネルギー線を照射することになる反面、形成された接着剤層に他のシート状部材形成用塗液を塗工し、他のシート状部材を形成するので、接着剤層と他のシート状部材との接着力を確保しやすいという長所を有する。
太陽電池用裏面保護シートとして要求される性能、価格、生産性等を勘案して、種々の製造方法を選択したり、さらに組み合わせたりすることができる。
なお、[1]、[2]の場合、硬化性接着剤層又は硬化処理済み接着剤層に他のシート状部材を重ねる際に、加熱及び/又は加圧条件下に重ね合わせることができる。
溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系化合物、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、酢酸メトキシエチル等のエステル系化合物、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系化合物、トルエン、キシレン等の芳香族化合物、ペンタン、ヘキサン等の脂肪族化合物、塩化メチレン、クロロベンゼン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素化合物、エタノール、イソプロピルアルコール、ノルマルブタノール等のアルコール類、水等が挙げられる。これら溶剤は単独でも、2種類以上を併用してもよい。
以下に実施例により本発明についてより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものでない。なお、実施例中の部および%は、すべて重量部および重量%を示している。
以下に(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂の合成、活性エネルギー線硬化性接着剤、および太陽電池用裏面保護シートの作製方法について示す。
重合槽、攪拌機、温度計、還流冷却器、窒素導入管、滴下槽を備えた重合反応装置の重合槽に、メチルエチルケトン(MEK)を800.0部、ポリテトラメチレンエーテルグリコールPTMG-2000(三菱化学社製)を857.4部、プロピレングリコールジグリシジルエーテルに2モルのアクリル酸が付加した化合物であるエポキシエステル70PA(共栄社化学社製)を31.2部、触媒としてジブチル錫ジラウレート(DBTDL)を0.5部、ラジカル重合禁止剤としてヒドロキノンを0.3部、酸化防止剤としてIRGANOX 1010(BASF社製)を0.1部仕込み、窒素気流下、攪拌しながら重合槽内の温度を80℃に上げた。80℃になったら、イソホロンジイソシアネート(IPDI)111.4部とMEK200.0部との混合物を滴下槽から、2時間かけて重合槽に滴下した。その後、80℃で4時間反応を続け、赤外分光光度計でイソシアネート基の吸収ピークが完全に消滅したことを確認して反応を終了し、固形分50%の(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂D-1を得た。D-1の性状を表1Aに示す。
表1A又は表1Bの組成に従って、合成例1と同様の方法で反応を行い(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂D-2~D-10、及びウレタン樹脂D-14~D-16を得た。ウレタン樹脂D-2~D-10、及びウレタン樹脂D-14~D-16の性状を表1A又は表1Bに示す。
重合槽、攪拌機、温度計、還流冷却器、窒素導入管、滴下槽を備えた重合反応装置の重合槽に、メチルエチルケトン(MEK)を800.0部、ポリテトラメチレンエーテルグリコールPTMG-2000(三菱化学社製)を907.2部、触媒としてジブチル錫ジラウレート(DBTDL)を0.5部、ラジカル重合禁止剤としてヒドロキノンを0.3部、酸化防止剤としてIRGANOX 1010(BASF社製)を0.1部仕込み、窒素気流下、攪拌しながら重合槽内の温度を80℃に上げた。80℃になったら、イソホロンジイソシアネート(IPDI)92.8部とMEK200.0部との混合物を滴下槽から、2時間かけて重合槽に滴下した。その後、80℃で4時間反応を続け、赤外分光光度計でイソシアネート基の吸収ピークが完全に消滅したことを確認して一次反応を終了した。
次に反応槽にアクリル酸を3.6部と触媒としてテトラブチルアンモニウムブロミドを1.0部投入し、重合槽内の温度を100℃に上げて反応を続けた。酸価が1.0mgKOH/g以下になるまで反応を続け、1.0mgKOH/g以下になったところで反応を終了し、固形分50%の(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂D-11を得た。ウレタン樹脂D-11の性状を表1Bに示す。
表1Bの組成に従って、比較例1と同様の方法で反応を行い(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂D-12を得た。ウレタン樹脂D-12の性状を表1Bに示す。
表1Bの組成に従って、合成例1と同様の方法で反応を行い(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂D-13を得た。ウレタン樹脂D-13の性状を表1Bに示す。
PTMG-3000:三菱化学社製ポリテトラメチレンエーテルグリコール 数平均分子量3,000
PTMG-2000:三菱化学社製ポリテトラメチレンエーテルグリコール 数平均分子量2,000
PTMG-1000:三菱化学社製ポリテトラメチレンエーテルグリコール 数平均分子量1,000
EXCENOL-2020:旭硝子社製ポリプロピレングリコール 数平均分子量2,000
C-1090:クラレ社製、ポリカーボネートジオール 数平均分子量=1,000
MPD:3-メチル-1,5-ペンタンジオール
1,9-ND:1,9-ノナンジオール
CHDM:シクロヘキサンジメタノール
エポキシエステル70AP:共栄社化学社製、プロピレングリコールジグリシジルエーテルに2モルのアクリル酸が付加した化合物
DBTDL:ジブチル錫ジラウレート
IRGANOX1010:BASF社製ヒンダードフェノール系酸化防止剤
IPDI:イソホロンジイソシアネート
AA:アクリル酸
TBAB:テトラブチルアンモニウムブロミド
MEK:メチルエチルケトン
Mn、Mwの測定は東ソー社製GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)「HPC-8020」を用い、溶媒はテトラヒドロフランを用いた。MnとMwはポリスチレン換算で行った。
上記合成により得られた(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂(D)の樹脂溶液、エポキシ樹脂(E)、(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂(D)以外の活性エネルギー線硬化性化合物、光重合開始剤およびその他の成分を表2A又は表2Bに示す重量部に従って配合し、活性エネルギー線硬化性接着剤1~7、12~17(以上、実施例11~20、実施例104~106)、活性エネルギー線硬化性接着剤8~10(比較例4~6)を得た。
エピコート834:エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製) 数平均分子量470エピコート1001:エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製) 数平均分子量900
エピコート1009:エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製) 数平均分子量3,800
M210:EO変性ビスフェノールAジアクリレート(東亞合成社製)
M305:ペンタエリスリトールトリアクリレート(東亞合成社製)
イルガキュア184:1-ヒドロキシーシクロヘキシルーフェニルーケトン(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製)
作製方法1
シート状部材(S1)に活性エネルギー線硬化性接着剤を塗布し、溶剤を揮散させた後、他のシート状部材(S2)を重ねつつ、60℃に設定した2つのロール間を通過させた。積層後、他のシート状部材(S1)側から紫外線(120Wメタルハライドランプ、UV-A領域の積算光量500mJ/cm2)を照射し、活性エネルギー線硬化処理済み接着剤層を形成させて太陽電池用裏面保護シートを作製した。なお、接着剤層の量は8~10g/m2とした。
シート状部材(S2)に活性エネルギー線硬化性接着剤を塗布し、溶剤を揮散させた後、塗布面側から紫外線(120W高圧水銀ランプ、UV-A領域の積算光量200mJ/cm2)を照射し活性エネルギー線硬化処理済み接着剤層を形成させた。その後、他のシート状部材(S1)を重ねつつ、60℃に設定した2つのロール間を通過させて積層することにより積層物を作製した。
次に、この積層物のS2側に活性エネルギー線硬化性接着剤を塗布し、溶剤を揮散させた後、塗布面側から紫外線(120W高圧水銀ランプ、UV-A領域の積算光量200mJ/cm2)を照射し活性エネルギー線硬化処理済み接着剤層を形成させた。その後、もう一つのシート状部材(S3)を重ねつつ、60℃に設定した2つのロール間を通過させ、積層後、太陽電池用裏面保護シートを作製した。なお、2つの接着剤層の量はいずれも8~10g/m2とした。
シート状部材(S4)に活性エネルギー線硬化性接着剤を塗布し、溶剤を揮散させた後、塗布面側から紫外線(120W高圧水銀ランプ、UV-A領域の積算光量200mJ/cm2)を照射し活性エネルギー線硬化処理済み接着剤層を形成させた。その後、他のシート状部材(S3)を重ねつつ、60℃に設定した2つのロール間を通過させ、積層後、積層物を作製した。
次に、この積層物のS3側に活性エネルギー線硬化性接着剤を塗布し、溶剤を揮散させた後、塗布面側から紫外線(120W高圧水銀ランプ、UV-A領域の積算光量200mJ/cm2)を照射し活性エネルギー線硬化処理済み接着剤層を形成させた。その後、もう一つのシート状部材(S2)を重ねつつ、60℃に設定した2つのロール間を通過させ、積層後、積層物を作製した。
次に、この積層物のS2側に活性エネルギー線硬化性接着剤を塗布し、溶剤を揮散させた後、塗布面側から紫外線(120W高圧水銀ランプ、UV-A領域の積算光量200mJ/cm2)を照射し活性エネルギー線硬化処理済み接着剤層を形成させた後、もう一つのシート状部材(S1)を重ねつつ、60℃に設定した2つのロール間を通過させ、積層した。その後、太陽電池用裏面保護シートを作製した。なお、2つの接着剤層の量はいずれも8~10g/m2とした。
シート状部材(S1)に熱硬化性ウレタン系接着剤を塗布し、溶剤を揮散させた後、他のシート状部材(S2)を重ねつつ、60℃に設定した2つのロール間を通過させ、積層した。その後、これを60℃の環境にて1週間エージングを行い、太陽電池用裏面保護シートを得た。なお、接着剤層の量は8~10g/m2とした。
シート状部材(S2)に熱硬化性ウレタン系接着剤を塗布し、溶剤を揮散させた後、他のシート状部材(S1)を重ねつつ、60℃に設定した2つのロール間を通過させ、積層物を作製した。
次に、この積層物のS2側に熱硬化性ウレタン系接着剤を塗布し、溶剤を揮散させた後、もう一つのシート状部材(S3)を重ねつつ、60℃に設定した2つのロール間を通過させ、積層した。その後、これを60℃の環境にて1週間エージングを行い、太陽電池用裏面保護シートを得た。なお、2つの接着剤層の量はいずれも8~10g/m2とした。
シート状部材(S4)に熱硬化性ウレタン系接着剤を塗布し、溶剤を揮散させた後、他のシート状部材(S3)を重ねつつ、60℃に設定した2つのロール間を通過させ、積層物を作製した。
次にこの積層物のS3側に熱硬化性ウレタン系接着剤を塗布し、溶剤を揮散させた後、もう一つのシート状部材(S2)を重ねつつ、60℃に設定した2つのロール間を通過させ、積層物を作製した。
次にこの積層物のS2側に熱硬化性ウレタン系接着剤を塗布し、溶剤を揮散させた後、もう一つのシート状部材(S1)を重ねつつ、60℃に設定した2つのロール間を通過させ、積層した。その後、これを60℃の環境にて1週間エージングを行い、太陽電池用裏面保護シートを得た。なお、2つの接着剤層の量はいずれも8~10g/m2とした。
表3A、表3B,表4に示す活性エネルギー線硬化性接着剤と、太陽電池用裏面保護シートの作製方法、シート状部材の組合せで、太陽電池用裏面保護シートを得た。後述する方法に従い、接着性、耐湿熱性、生産性、気泡の有無を評価した。結果を表3A,表3B,表4に示す。なお、実施例21、比較例7、12、16は、図2Cに示す積層構造の例であり、実施例22、比較例8、13、17は、図2Dに示す積層構造の例であり、実施例23、25~33、107~109、比較例9、11、14、18は、図2Eに示す積層構造の例であり、実施例24、比較例10、15、19は、図2Fに示す積層構造の例である。
ポリエステルジオールP-3010(クラレ社製)をイソホロンジイソシアネートと反応させてなる、数平均分子量15,000の水酸基を有するポリウレタンに、ヘキサメチレンジイソシアネートのビューレット体を固形分比で10:1になるように配合し、さらにエピコート1001を固形分比で30重量%配合し、熱硬化性ウレタン系接着剤11を作製した。これを使用して、表5に示す熱硬化性ウレタン系接着剤と、太陽電池用裏面保護シートの作製方法、シート状部材の組合せで、太陽電池用裏面保護シートを得た。後述する方法に従い、接着性、耐湿熱性、生産性、気泡の有無を評価した。結果を表5に示す。
・PET(250):透明のポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ250μm)
・PET(188):透明のポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ188μm)
・PET(125):透明のポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ125μm)
・PET(50):透明のポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ50μm)
・蒸着PET(12):ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ12μm)の片面に、珪素酸化物とフッ化マグネシウムの比率(モル%)が90/10の混合物を500Å(50nm)の厚さに蒸着したフィルム。
・AL(白コート):アルミニウム箔(厚さ30μm)の片面に10μmの耐候性樹脂層*を設けたもの。
耐候性樹脂層*:オブリガートPS2012(白) 主剤:硬化剤(13:1)(AGCコーテック社製)
・AL(20):アルミニウム箔(厚さ20μm)。
・PVF(30):ポリフッ化ビニルフィルム(厚さ30μm)
・LLDPE(50):ポリエチレンフィルム(厚さ50μm)
・EVA:エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂フィルム(厚さ100μm)
(1)接着性
太陽電池用裏面保護シートを200mm×15mmの大きさに切断し、ASTM D1876-61の試験法に準じ、引張り試験機を用いて荷重速度300mm/分でT型剥離試験を行った。各シート状部材間の剥離強度(N/15mm巾)を5個の試験片の平均値で示した。
◎・・・6N以上
○・・・4N以上~6N未満
△・・・2N以上~4N未満
×・・・2N未満
太陽電池用裏面保護シートを85℃、85%RH雰囲気下に1000時間保存した。保存した太陽電池用裏面保護シートを200mm×15mmの大きさに切断し、ASTM D1876-61の試験法に準じ、引張り試験機を用いて荷重速度300mm/分でT型剥離試験を行った。各シート状部材間の剥離強度(N/15mm巾)を5個の試験片の平均値で示した。
◎・・・6N以上
○・・・4N以上~6N未満
△・・・2N以上~4N未満
×・・・2N未満
50cm巾、500m長の太陽電池用裏面保護シートのロール状物を作製し、巻芯を天地方向にした状態に立て、外周をつかみ持ち上げた。
○・・・接着したシート内にズレが生じることはなく、ロールの形状も維持できた。
×・・・接着したシート内にズレが生じ、ロールの形状も維持できなかった。
50cm巾、500m長の太陽電池用裏面保護シートのロール状物を作製し、巻芯を天地方向にした状態に立て、60℃の環境に1週間保存した。
透明なシート状部材を通して接着剤層の状態を観察したり、シート状部材の浮きの有無を観察したりした。
○・・・異常なし
△・・・小さな気泡発生又は小さな浮きが発生。
×・・・大きな気泡発生又は大きな浮きが発生。
[付記1]
数平均分子量が500~5,000のポリエーテルポリオール(A1)を必須とする(メタ)アクリロイル基を有しないポリオール成分(A)と、
(メタ)アクリロイル基を有し水酸基を2個以上有するポリオール成分(B)と、
ポリイソシアネート成分(C)とを反応させることにより得られる(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂(D)。
[付記2]
前記数平均分子量が500~5,000のポリエーテルポリオール(A1)が、
一般式(1):HO(-R-O)n-H
(式中Rは、側鎖置換基を有していてもよい炭素数3~8の炭化水素基、nは任意の整数を示す。)で表されることを特徴とする付記1に記載の(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂(D)。
[付記3]
数平均分子量が5,000~150,000であることを特徴とする付記1又は付記2に記載の(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂(D)。
[付記4]
ウレタン結合当量が、200~3,000であることを特徴とする付記1~3のいずれかに記載の(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂(D)。
[付記5]
前記(メタ)アクリロイル基当量が500~40,000であることを特徴とする付記1~4のいずれかに記載の(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂(D)。
[付記6]
前記(メタ)アクリロイル基当量が1,200~20,000であることを特徴とする付記1~5のいずれかに記載の(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂(D)。
[付記7]
末端が、水酸基、飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基のいずれかであることを特徴とする付記1~6のいずれかに記載の(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂(D)
[付記8]
ウレタン結合間の主鎖骨格の原子数が3以上であることを特徴とする付記1~7のいずれかに記載の(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂(D)。
[付記9]
前記ポリオール成分(B)が、(メタ)アクリロイル基を2個以上有することを特徴とする付記1~8のいずれかに記載の(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂(D)。
[付記10]
前記ポリオール成分(B)が、2個以上のエポキシ基を有する化合物のエポキシ基に、(メタ)アクリル酸が付加した化合物であることを特徴とする付記1~9のいずれかに記載の(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂(D)。
2 太陽電池用表面封止シート
3 受光面側封止材層
4 非受光面側封止材層
5 太陽電池用裏面保護シート
11 第1シート状部材
12 第2シート状部材
13 第3シート状部材
14 第4シート状部材
21 プラスチックフィルム
22 蒸着層
23 金属箔
24 コーティング層
31 非金属酸化物層
51 第1接着剤層
52 第2接着剤層
53 第3接着剤層
100 太陽電池モジュール
Claims (13)
- 数平均分子量が500~5,000のポリエーテルポリオール(A1)を必須とする(メタ)アクリロイル基を有しないポリオール成分(A)と、
(メタ)アクリロイル基を有し水酸基を2個以上有するポリオール成分(B)と、
ポリイソシアネート成分(C)と、
を反応させて得られる(メタ)アクリロイル基を有するウレタン樹脂(D)、
及びエポキシ樹脂(E)を含有する活性エネルギー線硬化性接着剤。 - 前記数平均分子量が500~5,000のポリエーテルポリオール(A1)が、
一般式(1):HO(-R-O)n-H
(式中Rは側鎖置換基を有していてもよい炭素数3~8の炭化水素基、nは任意の整数を示す。)で表されることを特徴とする請求項1記載の活性エネルギー線硬化性接着剤。 - 前記ウレタン樹脂(C)の数平均分子量が、5,000~150,000であることを特徴とする請求項1又は2記載の活性エネルギー線硬化性接着剤。
- 前記ウレタン樹脂(D)のウレタン結合当量が、200~3,000であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性接着剤。
- 前記ウレタン樹脂中の前記(メタ)アクリロイル基当量が、500~40,000であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性接着剤。
- 前記エポキシ樹脂(E)の数平均分子量が、450~5,000であることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性接着剤。
- 前記エポキシ樹脂(E)の数平均分子量が、500~5,000であることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性接着剤。
- 活性エネルギー線硬化性接着剤の固形分を基準として、前記ウレタン樹脂(D)を50~85重量%、前記エポキシ樹脂(E)を5~40重量%含有することを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性接着剤。
- 前記ポリオール成分(B)が、(メタ)アクリロイル基を2個以上有することを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性接着剤。
- 前記ポリオール成分(B)が、2個以上のエポキシ基を有する化合物のエポキシ基に、(メタ)アクリル酸が付加した化合物であることを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性接着剤。
- 太陽電池に設けられている太陽電池素子の太陽光の入射面とは反対側の面を保護する太陽電池用裏面保護シートであって、
2つ以上のシート状部材の積層体を備え、
前記積層体を構成する前記シート状部材間の接着の少なくとも一部に、請求項1~10のいずれか1項に記載の活性エネルギー線硬化性接着剤から形成された活性エネルギー線硬化処理済み接着剤層が用いられている太陽電池用裏面保護シート。 - 前記積層体を構成する前記シート状部材の少なくとも1つが水蒸気バリア層を有し、
前記水蒸気バリア層は、金属箔、金属酸化物層付きプラスチックフィルム、及び非金属酸化物層付きプラスチックフィルムからなる群より選ばれることを特徴とする請求項11記載の太陽電池用裏面保護シート。 - 前記活性エネルギー線硬化処理済み接着剤層のガラス転移温度が、-50~30℃であることを特徴とする請求項11又は12に記載の太陽電池用裏面保護シート。
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