涂料、涂膜、太阳能电池组件背板以及太阳能电池组件的制作方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种可形成与太阳能电池组件中的密封材的密合性优异、同时耐粘连性也优异的涂膜的涂料、该涂膜、以及具有该涂膜的太阳能电池组件背板和太阳能电池组件。本发明的涂料的特征在于，其含有含固化性官能团的含氟聚合物以及多异氰酸酯化合物，该多异氰酸酯化合物衍生自选自由苯二亚甲基二异氰酸酯和双(异氰酸根合甲基)环己烷组成的组中的至少一种异氰酸酯。
【专利说明】涂料、涂膜、太阳能电池组件背板以及太阳能电池组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及涂料、涂膜、太阳能电池组件背板以及太阳能电池组件。更详细地说，本发明涉及适于太阳能电池组件背板的涂布的涂料、由该涂料得到的涂膜、以及具有该涂膜的太阳能电池组件背板和太阳能电池组件。
【背景技术】
[0002]太阳能电池组件通常由表面层、密封太阳能电池单元的密封材层以及背板构成。作为形成密封材层的密封材，通常使用乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物(下文中也称为EVA。)。
[0003]背板要求机械强度、耐候性、防水.防湿性、电气绝缘性等各种特性。通常背板的构成为多层结构，例如从与太阳能电池单元的密封材层相接一侧起依序由耐候层/电气绝缘层/防水.防湿层/位于太阳能电池内侧的背面层形成。
[0004]通常，出于耐候性、防水.防湿性以及电气绝缘性优异等理由，在耐候层和该背面层中使用聚氟化乙烯膜，在基材片材中使用PET膜。此外，在背板要求高防水?防湿效果的情况下，在基材片材的表面设置蒸镀有二氧化硅等金属化合物的PET膜或设置铝箔等金属层。
[0005]为了满足耐久性、遮光性等所要求的诸特性，背板厚度通常为20 μ m~500 μ m。但是，近年来，要求背板的轻量化和薄膜化。
[0006]因此，有人提出了不使用树脂片材而使用树脂涂料来形成同样的层。例如进行了使用环氧树脂涂料作为树脂涂料的研究(例如，参见专利文献I。)。但是，从固化涂膜的耐候性的方面考虑，环氧树脂涂料并不充分，尚未实用化。
[0007]此外还有人提出了一种2层结构的背板，该背板利用PVdF系涂料涂布金属基材(不透水性片材)而成的，PVdF系涂料在不具有官能团的PVdF中混配特定量的四烷氧基硅烷或其部分水解物而成的(例如，参见专利文献2。)。该PVdF系涂料中，由于PVdF不带有官能团，因而单独的PVdF与用作密封剂的EVA的粘接性较差。在专利文献2中，这一点可通过混配特定量的四烷氧基硅烷或其部分水解物、使四烷氧基硅烷或其部分水解物在其与EVA的界面处发生取向而得到改善。
[0008]此外还有人提出了一种太阳能电池组件背板，该太阳能电池组件背板是在不透水性片材的至少一个面形成含固化性官能团的含氟聚合物涂料的固化涂膜而成的(例如，参见专利文献3。)。作为该含固化性官能团的含氟聚合物，公开了固化性四氟乙烯(TFE)系共聚物(Zeffle GK570)。在专利文献3中记载了如下技术内容:通过使用该含固化性官能团的含氟聚合物涂料，使背板的厚度比现有的片材层状结构(貼D合4 )更薄，可在维持机械强度的同时谋求薄膜化.轻量化；通过在含氟聚合物中导入官能团，即使不添加四烷氧基硅烷等的情况下也可提高与不透水性片材的粘接性。
[0009]此外有人提出了一种太阳能电池组件用背板，其在基材片材的单侧或双侧形成含有含氟聚合物(A)的涂料的固化涂膜层，该含氟聚合物(A)具有基于氟代烯烃(a)的重复单元、基于含有交联性基团的单体(b)的重复单元以及基于含烷基单体(C)的重复单元，该含烷基单体(C)是不含有季碳原子的碳原子数为2~20的直链烷基或带支链烷基与聚合性不饱和基团通过醚键或酯键联结而成的(例如，参见专利文献4。)。在专利文献4中记载了，这样的固化涂膜层的柔软性、与基材的密合性特别优异，可得到不会产生破裂(e )或裂痕(割Λ )、白化、剥离的问题并且质量轻、生产率优异的太阳能电池组件用背板。
[0010]【现有技术文献】
[0011]【专利文献】
[0012]专利文献1:日本特开平7-176775号公报
[0013]专利文献2:日本特开2004-214342号公报
[0014]专利文献3:国际公开第2007/010706号小册子
[0015]专利文献4:国际公开第2009/157449号小册子
【发明内容】
[0016]【发明所要解决的课题】
[0017]如上所述，对于用于形成可适用于太阳能电池组件背板的固化涂膜层的涂料进行了各种研究，为了更高水平地实现所要求的各种特性，还有进行研究的余地。
[0018]例如，在专利文献2的PVdF系涂料中，固化涂膜与作为密封材的EVA的粘接性得到了改善，但还很难说得 到了充分的粘接性。
[0019]另外，对于专利文献3和4的含氟聚合物涂料，与密封材的密合性也有进一步改善的余地。
[0020]此外，对于现有的涂料，还要求更充分地抑制粘连。需要说明的是，粘连是指下述现象:在将涂布制品卷起或堆积的情况下，接触面之间(涂布面与非涂布面、涂布面与其它涂布面等)发生不必要的粘接而不易剥离、或者涂布面的涂膜附着在与该涂布面接触的面上。
[0021 ] 本发明是鉴于上述现状而进行的，其目的在于提供能够形成与太阳能电池组件中的密封材的密合性优异、同时耐粘连性也优异的涂膜的涂料、该涂膜、以及具有该涂膜的太阳能电池组件背板和太阳能电池组件。
[0022]【解决课题的手段】
[0023]本发明人对于能够形成与太阳能电池组件中的密封材的密合性优异、同时对接触面的耐粘连性也优异的涂膜的涂料进行了各种研究，在此期间发现，在含有含固化性官能团的含氟聚合物的涂料中，通过适当地选择固化剂的种类，可得到能够提供与密封材的密合性(粘接性)优异、对接触面的耐粘连性也优异的固化涂膜的涂料。即，固化剂为衍生自选自由苯二亚甲基二异氰酸酯和双(异氰酸根合甲基)环己烷组成的组中的至少一种异氰酸酯的多异氰酸酯化合物时，可显著提高涂膜与密封材、特别是由EVA形成的密封材的密合性；并且还发现，对这样的涂膜来说，在将形成有该涂膜的物品(片材等)卷起或进行堆积的情况下，可充分抑制该涂膜与进行接触的非涂布面或其它涂布面的粘连。此外还发现，通过在不透水性片材等基材上形成该涂膜，可得到与密封材的密合性以及对接触面的耐粘连性优异的太阳能电池组件背板，从而完成了本发明。
[0024]即，本发明涉及一种涂料，其特征在于，其含有含固化性官能团的含氟聚合物以及多异氰酸酯化合物，该多异氰酸酯化合物衍生自选自由苯二亚甲基二异氰酸酯和双(异氰酸根合甲基)环己烷组成的组中的至少一种异氰酸酯。
[0025]此外，本发明还涉及一种涂膜，其特征在于，其是由上述涂料得到的。
[0026]此外，本发明还涉及一种太阳能电池组件背板，其特征在于，其具有不透水性片材以及形成在上述不透水性片材的至少一个面上的涂膜，该涂膜由上述涂料形成。
[0027]此外，本发明还涉及一种太阳能电池组件，其特征在于，其具有不透水性片材、形成在上述不透水性片材的至少一个面上的涂膜、以及形成在上述涂膜之上的密封材层，该涂膜由上述涂料形成。
[0028]以下详细说明本发明。
[0029]本发明的涂料含有含固化性官能团的含氟聚合物。
[0030]作为含固化性官能团的含氟聚合物，可以举出在含氟聚合物中导入固化性官能团而成的聚合物。需要说明的是，含氟聚合物中包括具有明确熔点的树脂性聚合物、显示出橡胶弹性的弹性体性聚合物、介于两者之间的热塑性弹性体性聚合物。
[0031]作为对含氟聚合物赋予固化性的官能团，可以举出例如羟基(其中不包括羧基所含有的羟基。以下同样。)、羧基、-C00C0-所表示的基团、氰基、氨基、缩水甘油基、甲硅烷基、硅烷(9彳、一卜)基、异氰酸酯基等，可结合聚合物的制造容易性或固化体系进行酌情选择。其中，从固化反应性良好的方面考虑，优选为选自由羟基、羧基、-C00C0-所表示的基团、氰基、氨基以及甲硅烷基组成的组中的至少一种基团，更优选为选自由羟基、羧基、氨基以及甲硅烷基组成的组中的至少一种基团，特别是从聚合物容易获得的方面或反应性良好的方面考虑，更优选为选自由羟基以及羧基组成的组中的至少一种基团。这些固化性官能团通常通过含氟单体与含固化性官能团单体的共聚而被导入到含氟聚合物中。
[0032]作为含固化性官能团单体，可以举出例如含羟基单体、含羧基单体、含氨基单体以及硅酮系乙烯基单体，可以使用它们中的I种或2种以上。
[0033]上述含固化性官能团的含氟聚合物优选含有基于含氟单体的聚合单元以及基于含固化性官能团单体的聚合单元，该含固化性官能团单体为选自由含羟基单体、含羧基单体、含氨基单体以及硅酮系乙烯基单体组成的组中的至少一种。此外，上述含固化性官能团的含氟聚合物更优选含有基于含氟单体的聚合单元、以及基于选自由含羟基单体和含羧基单体组成的组中的至少一种含固化性官能团单体的聚合单元。
[0034]基于含固化性官能团单体的聚合单元相对于含固化性官能团的含氟聚合物的全部聚合单元优选为I摩尔％~20摩尔％。更优选的下限为2摩尔％、更优选的上限为10摩尔％。
[0035]作为含氟单体、即用于形成导入有固化性官能团的含氟聚合物的单体，可以举出例如四氟乙烯、三氟氯乙烯、偏二氟乙烯、氟乙烯以及氟乙烯基醚，可以使用它们中的I种或2种以上。
[0036]其中优选为选自由四氟乙烯、三氟氯乙烯以及偏二氟乙烯组成的组中的至少一种，更优选为选自由四氟乙烯和三氟氯乙烯组成的组中的至少一种。
[0037]关于含固化性官能团单体和导入有固化性官能团的含氟聚合物的具体例如下文所述。
[0038]本发明的涂料还含有衍生自选自由苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)和双(异氰酸根合甲基)环己烷(氢化XD1、H6XDI)组成的组中的至少一种异氰酸酯(下文中也简单称为异氰酸酯。)的多异氰酸酯化合物(下文中也简单称为多异氰酸酯化合物。)。该多异氰酸酯化合物在本发明的涂料中发挥出作为固化剂的功能。通过使用上述这样的多异氰酸酯化合物作为固化剂，可使由本发明的涂料得到的固化涂膜与太阳能电池组件密封材的密合性优异。进一步地，在上述固化涂膜与基材(不透水性片材)一起构成太阳能电池组件背板的情况下，在卷缠工序等中该固化涂膜对所接触的面的耐粘连性优异。
[0039]作为上述多异氰酸酯化合物，可以举出例如:上述异氰酸酯与3元以上的脂肪族多元醇经加成聚合而得到的加成物、由上述异氰酸酯形成的异氰脲酸酯结构体(三聚氰酸酯结构体(nurate structures))以及由上述异氰酸酯形成的缩二脲。
[0040]作为上述加成物，例如优选具有如下通式⑴所表示的结构:
[0041]【化I】
[0042]
RI^(~OCONH—CH2一r2—CH2一NCO ) ^ (1)
[0043](式中，R1表示碳原子数为3~20的脂肪族烃基。R2表示亚苯基或亚环己基。k为3~20的整数。)。
[0044]上述通式(I)中的R1为基于上述3元以上的脂肪族多元醇的烃基，更优选碳原子数为3~10的脂肪族烃基，进一步优选碳原子数为3~6的脂肪族烃基。
[0045]上述R2为亚苯基的情况下，可以为1，2-亚苯基(邻亚苯基)、1，3-亚苯基(间亚苯基)以及1，4-亚苯基(对亚苯基)中的任意一种。其中优选为1，3-亚苯基(间亚苯基)。此外，上述通式(I)中的全部的R2可以为相同的亚苯基，也可以共存2种以上。
[0046]上述R2为亚环己基的情况下，可以为1，2-亚环己基、1，3-亚环己基以及1，4_亚环己基中的任意一种。其中优选1，3-亚环己基。此外，上述通式(I)中的全部R2可以为相同的亚环己基，也可以共存2种以上。
[0047]上述k为与3元以上的脂肪族多元醇的元数对应的数。作为上述k，更优选为3~10的整数、进一步优选为3~6的整数。
[0048]上述异氰脲酸酯结构体在分子中具有I个或2个以上如下述通式(2)所表示的异氰脲酸酯环。
[0049]【化2】
[0050]
【权利要求】
1.一种涂料，其特征在于，其含有: 含固化性官能团的含氟聚合物以及多异氰酸酯化合物，该多异氰酸酯化合物衍生自选自由苯二亚甲基二异氰酸酯和双(异氰酸根合甲基)环己烷组成的组中的至少一种异氰酸酯。
2.如权利要求1所述的涂料，其中，含固化性官能团的含氟聚合物含有基于含氟单体的聚合单元和基于含固化性官能团的单体的聚合单元，该含固化性官能团的单体为选自由含羟基单体、含羧基单体、含氨基单体以及硅酮系乙烯基单体组成的组中的至少一种。
3.如权利要求2所述的涂料，其中，含氟单体为选自由四氟乙烯、三氟氯乙烯以及偏二氟乙烯组成的组中的至少一种。
4.如权利要求1、2或3所述的涂料，其中，多异氰酸酯化合物是将选自由苯二亚甲基二异氰酸酯和双(异氰酸根合甲基)环己烷组成的组中的至少一种异氰酸酯与3元以上的脂肪族多元醇加成聚合而得到的。
5.如权利要求1、2、3或4所述的涂料，其中，该涂料进一步含有颜料。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的涂料，其中，该涂料进一步含有紫外线吸收剂。
7.一种涂膜，其特征在于，其是由权利要求1、2、3、4、5或6所述的涂料得到的。
8.一种太阳能电池组件背板，其特征在于，其具有:不透水性片材；以及 形成在上述不透水性片材的至少一个面上的涂膜，该涂膜是由权利要求1、2、3、4、5或6所述的涂料形成的。
9.一种太阳能电池组件，其特征在于，其具有: 不透水性片材； 形成在上述不透水性片材的至少一个面上的涂膜，该涂膜是由权利要求1、2、3、4、5或6所述的涂料形成的；以及 形成在上述涂膜之上的密封材层。
【文档编号】C09D175/04GK103906816SQ201280053707
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年11月2日 优先权日:2011年11月4日
【发明者】中川秀人, 午坊健司, 尾崎秀典, 浅野和哉, 匂坂重仁 申请人:大金工业株式会社