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TW201345980A - 塗料、塗膜、太陽能電池模組之背板及太陽能電池模組 - Google Patents

塗料、塗膜、太陽能電池模組之背板及太陽能電池模組 Download PDF

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TW201345980A
TW201345980A TW101145026A TW101145026A TW201345980A TW 201345980 A TW201345980 A TW 201345980A TW 101145026 A TW101145026 A TW 101145026A TW 101145026 A TW101145026 A TW 101145026A TW 201345980 A TW201345980 A TW 201345980A
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TW
Taiwan
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coating
group
coating film
solar cell
functional group
Prior art date
Application number
TW101145026A
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English (en)
Inventor
Hideto Nakagawa
Kenji Gobou
Hidenori Ozaki
Kazuya Asano
Shigehito Sagisaka
Original Assignee
Daikin Ind Ltd
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Publication date
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Abstract

本發明之目的係提供可形成耐黏連性優異之塗膜的塗料、該塗膜、及具有該塗膜之太陽能電池模組之背板及太陽能電池模組。本發明之塗料，其特徵係含有含硬化性官能基之含氟聚合物、及由二異氰酸異佛爾酮所衍生之聚異氰酸酯化合物。

Description

塗料、塗膜、太陽能電池模組之背板及太陽能電池模組
本發明係關於塗料、塗膜、太陽能電池模組之背板、及太陽能電池模組。更詳細而言，係關於適合太陽能電池模組之背板之塗敷的塗料、由該塗料所得之塗膜、及具有該塗膜之太陽能電池模組之背板及太陽能電池模組。
太陽能電池模組通常係由表面層、密封太陽能電池單元之密封材層及背板所構成。形成密封材層之密封材通常使用乙烯與乙酸乙烯酯之共聚物(以下也稱為EVA)。
對於背板，要求機械強度、耐候性、防水‧防濕性、電絕緣性等各種特性。一般背板的構成係多層構造，例如由與太陽能電池單元之密封材層接觸之側起，依序由耐候層/電絕緣層/防水‧防濕層/位於太陽能電池背側之背面層所構成。
一般而言，耐候層及該背面層，由於耐候性、防水‧防濕性、及電絕緣性優良等理由，而使用聚氟乙烯薄膜，而基材薄片使用PET薄膜。又，背板要求高的防水‧防濕效果時，於基材薄片之表面設置蒸鍍有二氧化矽等金屬化合物的PET薄膜、或鋁箔等金屬層。
為了滿足要求特性或耐久性、遮光性等各要求特性，因此背板之厚度通常設為20~500μm。但是近年來，要求背板之輕量化及薄膜化。
因而，提案使用樹脂塗料來形成同樣的層以取代樹脂薄片。例如有探討使用環氧樹脂塗料作為樹脂塗料(參照例如專利文獻1)。但是環氧樹脂塗料在硬化塗膜之耐候性方面仍不充分，未達到實用化。
又，提案以不具有官能基之PVdF中摻合了特定量之四烷氧基矽烷或其部分水解物的PVdF系塗料，來塗佈金屬基材(不透水性薄片)的2層構造背板(參照例如專利文獻2)。此PVdF系塗料係因PVdF不具有官能基，因此單獨時，與密封材之EVA的接著性差。就此點上，在專利文獻2中，欲藉由摻合特定量之四烷氧基矽烷或其部分水解物，使四烷氧基矽烷或其部分水解物配向於與EVA之界面來改善。
此外，提案於不透水性薄片之至少一面形成有含硬化性官能基之含氟聚合物塗料的硬化塗膜而成的太陽能電池模組之背板(參照例如專利文獻3)。該含硬化性官能基之含氟聚合物，例如揭示硬化性四氟乙烯(TFE)系共聚物(Zeffle GK570)。專利文獻3中記載藉由使用該含硬化性官能基之含氟聚合物塗料，相較於以往之薄片之貼合時，可使背板之厚度更薄，且可在維持機械強度，同時實現薄膜化‧輕量化或藉由於含氟聚合物中導入官能基，即使不添加四烷氧基矽烷等，亦能夠提高與不透水性薄片之接著性。
另外，提案於基材薄片之單側或兩側形成有包含含氟聚合物(A)之塗料的硬化塗膜層之太陽能電池模組用背 板(參照例如專利文獻4)，該含氟聚合物(A)係具有來自氟烯烴(a)之重複單位、來自含架橋性基之單體(b)的重複單位、及來自不含4級碳原子之碳數2~20之直鏈或支鏈烷基與聚合性不飽和基，以醚鍵或酯鍵連結而成之含烷基之單體(c)的重複單位。專利文獻4中記載可得到這種硬化塗膜層係柔軟性、與基材之密合性特優，不會引龜裂或破損、白化、剝離之問題，輕量且生產性優良之太陽能電池模組用背板。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開平7-176775號公報
〔專利文獻2〕日本特開2004-214342號公報
〔專利文獻3〕國際公開第2007/010706號說明書
〔專利文獻4〕國際公開第2009/157449號說明書
如上所述，雖然探討種種形成可適合用於太陽能電池模組之背板之硬化塗膜層用的塗料，但為了以更高等級實現各種要求特性時，仍有檢討的餘地。
例如，習知的塗料也要求更充分抑制黏連。此外，黏連係指捲繞或堆疊塗裝製品時，接觸面彼此(塗佈面與非塗佈面、塗佈面與別的塗佈面等)產生不必要的接著而變得難以剝離，或塗佈面之塗膜附著於與該塗裝面接觸面的 現象。
本發明係有鑑於上述現狀而完成者，本發明之目的係提供可形成耐黏連性優異之塗膜的塗料、該塗膜、及具有該塗膜之太陽能電池模組之背板及太陽能電池模組。
本發明人針對可形成對於接觸面之耐黏連性優異之塗膜的塗料進行種種探討，其中發現在含有含硬化性官能基之含氟聚合物的塗料中，藉由適當選擇硬化劑的種類，可得到相較於習知的塗料，可提供更大幅改善對接觸面之耐黏連性之硬化塗膜的塗料。換言之，硬化劑為由二異氰酸異佛爾酮(ISOPHORONE DIISOCYANATE)所衍生之聚異氰酸酯化合物時，使形成有該塗膜之物品(薄片等)捲繞或堆疊時，相較於由習知塗料所得的塗膜，可更充分地抑制該塗膜與所接觸之非塗佈面或其他塗佈面之黏連。此外，亦發現藉由在不透水性薄片等之基材上形成該塗膜，可得到對接觸面之耐黏連性優異之太陽能電池模組的背板，而完成本發明。
換言之，本發明係一種塗料，其特徵為含有含硬化性官能基之含氟聚合物及由二異氰酸酯異佛爾酮所衍生之聚異氰酸酯化合物。
本發明係一種塗膜，其特徵係由上述塗料而得。
本發明係一種太陽能電池模組之背板，其特徵為具有不透水性薄片、及形成於前述不透水性薄片之至少一面之 由上述塗料所構成的塗膜。
本發明係一種太陽能電池模組，其特徵為具有不透水性薄片、形成於前述不透水性薄片之至少一面之由上述塗料所構成之塗膜、及形成於前述塗膜之上的密封材層。
以下詳細說明本發明。
本發明之塗料係含有含硬化性官能基之含氟聚合物者。
含硬化性官能基之含氟聚合物，例如有於含氟聚合物導入硬化性之官能基的聚合物。此外，含氟聚合物包括具有明確熔點之樹脂性聚合物、顯示橡膠彈性之彈性體性的聚合物、其中間的熱可塑性彈性體性的聚合物。
對含氟聚合物賦予硬化性之官能基，例如有羥基(但是羧基中所含的羥基除外，以下相同)、羧基、以-COOCO-表示之基團、氰基、胺基、環氧丙基、矽烷基、矽烷化基(silanate)、異氰酸酯基等，可配合聚合物之製造容易度或硬化系來適當選擇。其中從硬化反應性良好的觀點，較佳為選自由羥基、羧基、以-COOCO-表示之基、氰基、胺基、及矽烷基所成群中之至少1種基團；更佳為選自由羥基、羧基、胺基、及矽烷基所成群之至少1種基團；特別是由聚合物獲得容易的觀點或反應性良好的觀點，更佳為選自由羥基、及羧基所成群之至少1種基團。此等硬化性官能基，通常藉由含氟單體與含硬化性官能基之單體共聚合而被導入於含氟聚合物中。
含硬化性官能基之單體，例如有含羥基之單體、含羧 基之單體、含胺基之單體、及聚矽氧系乙烯基單體，可使用此等之1種或2種以上。
上述含硬化性官能基之含氟聚合物，較佳為含有來自含氟單體之聚合單位、與選自由含羥基之單體、含羧基之單體、含胺基之單體、及聚矽氧系乙烯基單體所成群之至少1種含硬化性官能基之單體的聚合單位。又，上述含硬化性官能基之含氟聚合物，更佳為含有來自含氟單體之聚合單位與選自來自由含羥基之單體及含羧基之單體所成群之至少1種含有硬化性官能基之單體的聚合單位。
來自含硬化性官能基之單體的聚合單位，較佳為相對於含硬化性官能基之含氟聚合物的全聚合單位，較佳為1~20莫耳%。更佳的下限為2莫耳%，更佳的上限為10莫耳%。
含氟單體，亦即硬化性官能基被導入之含氟聚合物形成用的單體，例如有四氟乙烯、氯三氟乙烯、偏二氟乙烯、氟乙烯、及氟乙烯基醚，可使用此等之1種或2種以上。
其中較佳為選自由四氟乙烯、氯三氟乙烯、及偏二氟乙烯所成群之至少1種，更佳為選自由四氟乙烯及氯三氟乙烯所成群之至少1種。
含硬化性官能基之單體或硬化性官能基被導入之含氟聚合物的具體例如後述。
本發明之塗料係進一步含有由二異氰酸異佛爾酮(IPDI)所衍生之聚異氰酸酯化合物(以下有時僅稱為聚 異氰酸酯化合物)。該聚異氰酸酯化合物在本發明之塗料中係作為硬化劑的功能者。藉由將如上述之聚異氰酸酯化合物作為硬化劑使用，由本發明之塗料所得之硬化塗膜與基材(不透水性薄片)一起構成太陽能電池模組之背板時，在捲繞步驟等時，該硬化塗膜對於所接觸之面的耐黏連性會變得優異者。
上述聚異氰酸酯化合物，例如有使上述二異氰酸異佛爾酮與3元以上之脂肪族多元醇進行加成聚合而得之加成物、由二異氰酸異佛爾酮所構成之三聚氰酸酯結構體(nurate結構體)、及由二異氰酸異佛爾酮所構成之縮二脲。
上述加成物較佳為例如有下述一般式(1)： (式中，R1係表示碳數3~20之脂肪族烴基。R2係具有以下述化學式(2)： 表示之基團。k係3~20之整數)表示之結構者。
上述一般式(1)中之R1係基於上述3元以上之脂肪 族多元醇的烴基，更佳為碳數3~10之脂肪族烴基，更佳為碳數3~6之脂肪族烴基。
上述k係對應於3元以上之脂肪族多元醇之價數的數。上述k更佳為3~10之整數，更佳為3~6之整數。
上述三聚氰酸酯結構體係分子中具有1個或2個以上之以下述化學式(3)： 表示之三聚氰酸酯環者。
上述三聚氰酸酯結構體，例如有二異氰酸異佛爾酮之三聚化反應所得之三聚體、藉由五聚化反應所得之五聚體、藉由七聚化反應所得之七聚體等。
其中，較佳為以下述一般式(4)： (式中，R2係與一般式(1)中之R2相同)表示之三聚体。換言之，上述三聚氰酸酯結構體較佳為二異氰酸異佛 爾酮之三聚体。
上述縮二脲係具有以下述一般式(5)： (式中，R2係與一般式(1)中之R2相同)表示之構造的化合物，與得到上述三聚氰酸酯結構體時不同的條件下，可藉由使二異氰酸異佛爾酮進行三量化而得。
上述聚異氰酸酯化合物，其中較佳為選自上述加成物及上述三聚氰酸酯結構體所成群之至少1種。換言之，上述聚異氰酸酯化合物較佳為選自使二異氰酸異佛爾酮與3元以上之脂肪族多元醇進行加成聚合所得之加成物、及二異氰酸異佛爾酮所構成之三聚氰酸酯結構體所成群之至少1種。
上述聚異氰酸酯化合物之具體例係如後述。
本發明之塗料，只要含有上述含硬化性官能基之含氟聚合物及上述聚異氰酸酯化合物時，可進一步含有其他成分。該其他成分可使用1種或2種以上。
以下，舉具體例子更詳述本發明之塗料。
<含硬化性官能基之含氟聚合物>
上述含硬化性官能基之單體，例如有下述者，但不僅限定於此等。可使用此等之1種或2種以上。
(1-1)含羥基之單體：
含有羥基之單體例如有2-羥基乙基乙烯基醚、3-羥基丙基乙烯基醚、2-羥基丙基乙烯基醚、2-羥基-2-甲基丙基乙烯基醚、4-羥基丁基乙烯基醚、4-羥基-2-甲基丁基乙烯基醚、5-羥基戊基乙烯基醚、6-羥基己基乙烯基醚等之含羥基之乙烯基醚類；2-羥基乙基烯丙基醚、4-羥基丁基烯丙基醚、甘油單烯丙基醚等之含羥基之烯丙基醚類等。此等中，含羥基之乙烯基醚類，特別是4-羥基丁基乙烯基醚、2-羥基乙基乙烯基醚在聚合反應性、官能基之硬化性優良的方面較佳。
其他含羥基之單體，例如有丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯等(甲基)丙烯酸之羥基烷酯等。
(1-2)含有羧基之單體：
含有羧基之單體，例如有以一般式(6)： (式中，R3、R4及R5係相同或相異，均為氫原子、烷基、羧基或酯基；n為0或1)表示之不飽和單羧酸、不飽和二羧酸、其單酯或酸酐等之不飽和羧酸類；或以一般式(7)： (式中，R6及R7係相同或相異，均為飽和或不飽和之直鏈或環狀烷基；n為0或1；m為0或1)表示之含羧基之乙烯基醚單體等。
上述含羧基之乙烯基醚單體的具體例，例如有丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基乙酸、巴豆酸、桂皮酸、3-烯丙基氧基丙酸、3-(2-烯丙氧基乙氧基羰基)丙酸、伊康酸、伊康酸單酯、馬來酸、馬來酸單酯、馬來酸酐、富馬酸、富馬酸單酯、鄰苯二甲酸乙烯酯、苯均四酸乙烯酯等。該等中，均聚合性較低之巴豆酸、伊康酸、馬來酸、馬來酸單酯、富馬酸、富馬酸單酯、3-烯丙基氧基丙酸，因均聚合性低，不易產生均聚物，故較佳。
以上述一般式(7)表示之含羧基之乙烯基醚單體之具體例，例如有3-(2-烯丙氧基乙氧基羰基)丙酸、3-(2-烯丙氧基丁氧基羰基)丙酸、3-(2-乙烯氧基乙氧基羰基)丙酸、3-(2-乙烯氧基丁氧基羰基)丙酸等之1種或2種以上。此等中，3-(2-烯丙氧基乙氧基羰基)丙酸等，因單體之安定性或聚合反應性佳，故較佳。
(1-3)含胺基之單體：
含胺基之單體，例如有以CH2=CH-O-(CH2)x-NH2(x=0~10)所示之胺基乙烯基醚類，以CH2=CH-O-CO(CH2)x-NH2(x=1~10)所示之烯丙基胺類；其他例如有胺基甲基苯乙 烯、乙烯基胺、丙烯醯胺、乙烯基乙醯胺、乙烯基甲醯胺等。
(1-4)聚矽氧系乙烯基單體：
聚矽氧系乙烯基單體，例如有CH2=CHCO2(CH2)3Si(OCH3)3、CH2=CHCO2(CH2)3Si(OC2H5)3、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3Si(OCH3)3、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3Si(OC2H5)3、CH2=CHCO2(CH2)3SiCH3(OC2H5)2、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3SiC2H5(OCH3)2、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3Si(CH3)2(OC2H5)、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3Si(CH3)2OH、CH2=CH(CH2)3Si(OCOCH3)3、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3SiC2H5(OCOCH3)2、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3SiCH3(N(CH3)COCH3)2、CH2=CHCO2(CH2)3SiCH3[ON(CH3)C2H5]2、CH2=C(CH3)CO2(CH2)3SiC6H5[ON(CH3)C2H5]2等之(甲基)丙烯酸酯類；CH2=CHSi[ON=C(CH3)(C2H5)]3、CH2=CHSi(OCH3)3、CH2=CHSi(OC2H5)3、CH2=CHSiCH3(OCH3)2、CH2=CHSi(OCOCH3)3、CH2=CHSi(CH3)2(OC2H5)、CH2=CHSi(CH3)2SiCH3(OCH3)2、 CH2=CHSiC2H5(OCOCH3)2、CH2=CHSiCH3[ON(CH3)C2H5]2、乙烯基三氯矽烷或此等之部分水解物等之乙烯基矽烷類；三甲氧基矽烷基乙基乙烯基醚、三乙氧基矽烷基乙基乙烯基醚、三甲氧基矽烷基丁基乙烯基醚、甲基二甲氧基矽烷基乙基乙烯基醚、三甲氧基矽烷基丙基乙烯基醚、三乙氧基矽烷基丙基乙烯基醚等之乙烯基醚類等。
硬化性官能基被導入的含氟聚合物，依照構成該聚合物之聚合單位，例如有下述者。
(1)以全氟烯烴單位為主體之全氟烯烴系聚合物：
具體例有四氟乙烯(TFE)之均聚物、或TFE與六氟丙烯(HFP)、全氟(烷基乙烯基醚)(PAVE)等之共聚物、此外例如有與可與此等共聚合之其他單體的共聚物等。
上述可共聚合之其他單體，例如有乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、異丁酸乙烯酯、三甲基乙酸乙烯酯、己酸乙烯酯、特十碳酸(versatic acid)乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、環己基羧酸乙烯酯、苯甲酸(Benzoic acid)乙烯酯、對-t-丁基苯甲酸乙烯酯等之羧酸乙烯酯類；甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、環己基乙烯基醚等之烷基乙烯基醚類；乙烯、丙烯、n-丁烯、異丁烯等非氟系烯烴類；偏二氟乙烯(VdF)、氯三氟乙烯(CTFE)、氟乙烯(VF)、氟乙烯基醚等之氟系單體等，但不僅限定於此等。
此等中，以TFE為主體之TFE系聚合物，在顏料分散性或耐候性、共聚合性、耐藥品性優異，故較佳。
具體之含硬化性官能基之全氟烯烴系聚合物，例如有TFE/異丁烯/羥基丁基乙烯基醚/其他單體之共聚物、TFE/特十碳酸(versatic acid)乙烯酯/羥基丁基乙烯基醚/其他單體之共聚物、TFE/VDF/羥基丁基乙烯基醚/其他單體之共聚物等，較佳為TFE/異丁烯/羥基丁基乙烯基醚/其他單體之共聚物、TFE/特十碳酸(versatic acid)乙烯酯/羥基丁基乙烯基醚/其他單體之共聚物等。
TFE系之塗料用硬化性聚合物組成物，例如有大金工業(股)製之ZEFFLE(註冊商標)GK系列等。
(2)以氯三氟乙烯(CTFE)單位為主體之CTFE系聚合物：
具體例可列舉例如CTFE/羥基丁基乙烯基醚/其他單體之共聚物等。
CTFE系之塗料用硬化性聚合物組成物，例如可舉例旭硝子(股)製之Lumiflon(註冊商標)、DIC(股)製之Fluonate(註冊商標)、Central硝子(股)製之Cefral Coat(註冊商標)、東亞合成(股)製之Zaflon(註冊商標)等。
(3)以偏二氟乙烯(VdF)單位為主體之VdF系聚合物：
具體例可列舉例如VdF/TFE/羥基丁基乙烯基醚/其他單體之共聚物等。
(4)以氟烷基單位為主體之含氟烷基之聚合物：
具體例可列舉例如CF3CF2(CF2CF2)nCH2CH2OCOCH=CH2(n=3與4之混合物)/甲基丙烯酸2-羥基乙酯/丙烯酸硬脂酯共聚物等。
含氟烷基之聚合物，例如有大金工業(股)製之Unidyne(註冊商標)或Ftone(註冊商標)、Dupont公司製之Zonyl(註冊商標)等。
此等中，考慮耐候性、防濕性時，較佳為全氟烯烴系聚合物。
上述含硬化性官能基之含氟聚合物，例如可藉由日本特開2004-204205號公報所揭示方法來製造。
本發明之塗料中之上述含硬化性官能基之含氟聚合物的含量係相對於塗料中之不揮發成分的總量100質量%，較佳為20~95質量%。更佳為40~95質量%。
<聚異氰酸酯化合物>
上述聚異氰酸酯化合物為上述二異氰酸異佛爾酮與3元以上之脂肪族多元醇之加成物時，該3元以上之脂肪族多元醇，具體而言例如有甘油、三羥甲基丙烷(TMP)、1,2,6-己三醇、三羥甲基乙烷、2,4-二羥基-3-羥基甲基戊烷、1,1,1-參(雙羥基甲基)丙烷、2,2-雙(羥基甲基)丁醇-3等之3元醇；季戊四醇、二甘油等之4元醇；阿拉伯糖醇、核糖醇、木糖醇等之5元醇(戊五醇，pentite)；山梨醇、甘露醇、半乳糖醇、阿洛醇(allodulcit)等之6 元醇(己六醇(hexite))等。其中較佳為三羥甲基丙烷、季戊四醇。
將二異氰酸異佛爾酮與如上述之3元以上之脂肪族多元醇，藉由加成聚合可得到本發明適用的加成物。
本發明適合使用的加成物，具體而言，例如有以下述一般式(8)： (式中，R8係以下述化學式(2)： 表示之基團)表示之化合物、即二異氰酸異佛爾酮與三羥甲基丙烷(TMP)進行加成聚合所得之聚異氰酸酯化合物。
以上述一般式(8)表示之聚異氰酸酯化合物(二異氰酸異佛爾酮之TMP加成物體)之市售品，例如有Takenate(註冊商標)D140N(三井化學股份公司製、含有NCO 11%)等。
由二異氰酸異佛爾酮所構成之三聚氰酸酯結構體之市 售品，例如有Desmodur(註冊商標)Z4470(住化Bayer胺基甲酸酯股份公司製、含有NCO 11%)等。
上述聚異氰酸酯化合物之含量係相對於上述含硬化性官能基之含氟聚合物中之硬化性官能基1當量，為0.1~5當量，較佳為0.5~1.5當量。
上述含硬化性官能基之含氟聚合物中之硬化性官能基的含量係因單體的種類，可藉由適當組合NMR、FT-IR、元素分析、螢光X光分析、中和滴定計算得到。
又，本說明書中，上述含硬化性官能基之含氟聚合物及上述聚異氰酸酯化合物之含量係除去各溶劑等後的不揮發分的質量。
本發明之塗料係藉由常法調製成溶劑型塗料、水性型塗料、粉體型塗料等的形態。其中，從成膜的容易度、硬化性、乾燥性良好等的觀點，較佳為溶劑型塗料的形態。
溶劑型塗料中之溶劑，較佳為有機溶劑，乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異丙酯、乙酸異丁酯、乙酸賽璐蘇、丙二醇甲醚乙酸酯等之酯類；丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮等酮類；四氫呋喃、二噁烷等之環狀醚類；N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等醯胺類；二甲苯、甲苯、溶劑石油腦等之芳香族烴類；丙二醇甲基醚、乙基賽璐蘇等之二醇醚類；卡必醇乙酸酯等之二乙二醇酯類；n-戊烷、n-己烷、n-庚烷、n-辛烷、n-壬烷、n-癸烷、n-十一烷、n-十二烷、礦油精等之脂肪族烴類；此等之混合溶劑等。
其中更佳為酯類，更佳為乙酸丁酯。
本發明之塗料作為溶劑型塗料時，相對於塗料總量100質量%，較佳為含硬化性官能基之含氟聚合物之濃度為5~95重量%，更佳為10~70重量%。
本發明之塗料中，配合要求特性，可進一步摻合各種添加劑。添加劑例如有硬化促進劑、硬化延遲劑、顏料、顏料分散劑、消泡劑、平坦劑、紫外線吸收劑、光安定劑、增黏劑、密著改良劑、消光劑等。
硬化促進劑可列舉例如有機錫化合物、酸性磷酸酯、酸性磷酸酯與胺之反應物、飽和或不飽和之多元羧酸或其酸酐、有機鈦酸酯化合物、胺系化合物、辛酸鉛等。
硬化促進劑可使用1種或可併用2種以上。硬化促進劑之摻合比例係相對於含硬化性官能基之含氟聚合物100重量份，較佳為1.0×10-6~1.0×10-2重量份左右，更佳為5.0×10-5~1.0×10-3重量份左右。
本發明之塗料進一步含有顏料較佳。藉此，所得之硬化塗膜成為UV遮蔽性優異者。又，使太陽能電池模組之外觀變美麗的觀點而言，強烈期望添加顏料。
顏料具體而言例如有白色顏料氧化鈦、碳酸鈣，或黑色顏料碳黑、Cu-Cr-Mn合金等之複合金屬類等無機顏料；酞花青系、喹吖酮系或偶氮系等之有機顏料等，但不僅限定於此等。
顏料之添加量係相對於含硬化性官能基之含氟聚合物100重量份，較佳為0.1~200重量份，更佳為0.1~160重 量份。
本發明之塗料進一步含有紫外線吸收劑較佳。太陽能電池係在紫外線強之屋外長期間使用，因此要求背板有針對紫外線劣化之對策。若於本發明之塗料中添加紫外線吸收劑時，可將紫外線吸收之功能賦予硬化塗膜層。
紫外線吸收劑例如有機系、無機系之任意的紫外線吸收劑均可使用。有機系可列舉例如水楊酸酯系、苯并三唑系、二苯甲酮系、氰基丙烯酸酯系等之紫外線吸收劑等；無機系則為氧化鋅、氧化鈰等之填料型無機系紫外線吸收劑等較佳。
紫外線吸收劑可1種單獨使用或可組合2種以上使用。紫外線吸收劑之量係相對於塗料中之含硬化性官能基之含氟聚合物總量100質量%，較佳為0.1~15質量%。紫外線吸收劑之量太少時，無法充分得到耐光性之改良效果，又，即使太多時，效果亦會飽和。
本發明亦為由上述塗料所得之塗膜。該塗膜可依照用途，將本發明之塗料塗佈於適當之基材，經硬化而形成。在基材上之硬化塗膜之形成係藉由將本發明之塗料依照其塗料形態，塗佈於基材來進行。
塗佈只要在塗佈形態中通常條件的溫度範圍內進行即可，硬化及乾燥係當溶劑型塗料時，係在10~300℃，通常為100~200℃進行30秒至3日。因此，將本發明之塗料使用於太陽能電池模組之背板的塗敷時，不透水性薄片也可使用欲避免如Si蒸鍍PET薄片之高溫處理的材料。硬化 及乾燥後，亦可熟化，熟化通常在20~300℃下，以1分鐘~3日完成。
對基材之塗佈，可藉由將本發明之塗料直接塗佈於基材而進行，亦可介於底漆層等塗佈來進行。
上述底漆層之形成係使用以往公知之底漆用塗料，依照一般方法進行。底漆用塗料可列舉例如環氧樹脂、胺基甲酸酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚矽氧樹脂、聚酯樹脂等作為代表例。
硬化塗膜之膜厚，就隱蔽性、耐候性、耐藥品性、耐濕性良好的觀點而言，較佳為5μm以上。更佳為7μm以上，又更佳為10μm以上。因為太厚則無法得到輕量化效果，故上限較佳為1000μm左右，更佳為100μm左右。膜厚特佳為10~40μm。
由本發明之塗料所得的塗膜即使在捲繞時之耐黏連性亦優異者，因此可特別適合應用於一般經捲繞步驟而製造之太陽能電池模組之背板的塗敷。
使用於太陽能電池模組之背板的塗敷時，上述塗膜係形成於不透水性薄片等基材之單面或兩面。
由本發明之塗料所得之塗膜形成於基材單面，且該基材之另一面為非塗佈面時，該塗膜在捲繞步驟中，與基材之非塗佈面接觸。另外，上述塗膜形成於基材單面，且該基材之另一面設置由其他塗料所成之塗膜(後述不具有硬化性官能基之含氟聚合物塗料之硬化塗膜、聚酯塗料之塗膜、底漆層等)或其他薄片時，由本發明之塗料所得到之 塗膜，在捲繞步驟中，與基材上之由其他塗料所成之塗膜或其他薄片接觸。又，由本發明之塗料所得之塗膜形成於基材兩面時，該塗膜在捲繞步驟中，與形成於基材另一面之同種類的塗膜接觸。
由本發明之塗料所得之塗膜為此等任一情況時，對接觸之面可發揮優良的耐黏連性。
本發明亦為具有不透水性薄片、及形成於該不透水性薄片之至少一面之由上述塗料所構成之塗膜的太陽能電池模組之背板。
上述不透水性薄片係被設置成使水分不透過密封材或太陽能電池單元的層，只要是水實質上不透過之材料即可使用，但就重量或價格、可撓性等觀點而言，大多使用PET薄片、Si蒸鍍PET薄片、鋁或不鏽鋼等之金屬薄片等。其中常使用PET薄片。厚度通常為50~250μm左右。其中特別是需要防濕性時，常用Si蒸鍍PET薄片。厚度通常為10~20μm左右。
又，為了提高與上述塗膜之接著性，因此可對不透水性薄片進行以往公知的表面處理。表面處理例如有電暈放電處理、電漿放電處理、化成處理；金屬薄片時例如有噴砂處理等。
將上述塗膜形成於上述不透水性薄片上之方法係如上述。
上述塗膜可僅形成於上述不透水性薄片之單面或形成於兩面。
本發明亦為具有不透水性薄片、形成於該不透水性薄片之至少一面之由上述塗料所構成的塗膜、及形成於該塗膜之上的密封材層的太陽能電池模組。
上述太陽能電池模組之較佳構造，可列舉例如圖1~3所示者。
圖1所示之第1構造中，太陽能電池單元1係密封於密封材層2，該密封材層2係被表面層3與背板4夾住。背板4係進一步由不透水性薄片5與由本發明之塗料所得之硬化塗膜6構成。此第1構造中，硬化塗膜6係僅被設置於密封材層2側。
上述密封材層2係以乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚矽氧樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂等構成。
上述表面層3通常雖使用玻璃板，但亦可使用樹脂薄片等可撓性的材料。
圖2所示之第2構造係於不透水性薄片5之兩面形成有硬化塗膜6而成的3層構造者。
此第2構造雖然增加背板之膜厚，但兼具密封材層2側之硬化塗膜6及與密封材層2相反側之硬化塗膜6兩者所產生的優點。
3層構造之背板，亦可為於不透水性薄片之一面形成由本發明之塗料所得之硬化塗膜，於另一面形成有不具有硬化性官能基之含氟聚合物塗料之硬化塗膜、含氟聚合物薄片、聚酯薄片或聚酯塗料之塗膜(其他薄片或塗膜)而 成的3層構造之背板。
圖3所示之第3構造係於不透水性薄片5之密封材層2側形成有由本發明之塗料所得之硬化塗膜6，且於與密封材層2之相反側形成有其他塗膜7的構造。
構成塗膜7之材料，可為不具有硬化性官能基之含氟聚合物塗料的硬化塗膜，也可為含氟聚合物薄片、聚酯薄片、聚酯塗料的塗膜。
又，為了進一步提高上述塗膜與密封材層之接著性，亦可對上述塗膜進行以往公知之表面處理。表面處理例如可舉例電暈放電處理、電漿放電處理、化成處理、噴砂處理等。
上述不具有硬化性官能基之含氟聚合物塗料的硬化塗膜，可列舉例如日本特開2004-214342號公報記載之於PVdF中摻混四烷氧基矽烷或其部分水解物之塗料的硬化塗膜、VdF/TFE/CTFE共聚物與含有烷氧基矽烷單位之丙烯酸樹脂的混合塗料之硬化塗膜、VdF/TFE/HFP共聚物與含羥基之丙烯酸樹脂的混合塗料之硬化塗膜、於VdF/HFP共聚物中摻混胺基矽烷偶合劑之塗料的硬化塗膜等。就隱蔽性、耐候性、耐藥品性、耐濕性良好的觀點而言，膜厚通常較佳為5~300μm。更佳為10~100μm，又更佳為10~50μm。此時亦可隔著底漆層等。
上述含氟聚合物薄片，可列舉PVdF薄片或PVF薄片、PCTFE薄片、TFE/HFP/乙烯共聚物薄片、TFE/HFP共聚物(FEP)薄片、TFE/PAVE共聚物(PFA)薄片、乙烯 /TFE共聚物(ETFE)薄片、乙烯/CTFE共聚物(ECTFE)薄片等現在使用之背板的含氟聚合物薄片。就耐候性良好的觀點而言，膜厚通常較佳為5~300μm。更佳為10~100μm，又更佳為10~50μm。
上述聚酯薄片，可直接使用以往的背板所使用者，對該不透水性薄片5之接著，可藉由丙烯酸系接著劑、胺基甲酸酯系接著劑、環氧系接著劑、聚酯系接著劑等來進行。就耐候性、成本、透明性良好之觀點而言，膜厚通常較佳為5~300μm。更佳為10~100μm，又更佳為10~50μm。
上述聚酯塗料，可列舉使用了使用多元羧酸與多元醇等之飽和聚酯樹脂者、使用了使用馬來酸酐、富馬酸等與二醇類之不飽和聚酯樹脂者等，可藉由輥塗、淋幕塗佈、噴塗、模具塗佈等塗佈方法來形成塗膜。就隱蔽性、耐候性、耐藥品性、耐濕性良好的觀點而言，膜厚較佳為5~300μm。更佳為10~100μm，又更佳為10~50μm。此時亦可隔著底漆層等。
再者，本發明之塗料，除了上述太陽能電池模組用途外，亦可適用於經捲繞步驟所製造之各種薄膜或薄片，直接塗佈於金屬、樹脂等之基材，或於耐洗底漆(wash primer)、防鏽塗料、環氧塗料、丙烯酸樹脂塗料、聚酯樹脂塗料等之底塗塗料之上重疊塗佈。
本發明之塗料係由上述構成所成，因此可形成捲繞時之耐黏連性優異的塗膜。這種塗膜極適合作為太陽能電池模組之背板之塗敷。
藉由實施例更詳細說明本發明，但是本發明不限於此實施例者。
調製例1
將硬化性TFE系共聚物(大金工業(股)製之ZEFFLE GK570、固體成分65質量%、羥基價60mgKOH/g、溶劑：乙酸丁酯)202質量份、作為白色顏料之氧化鈦(堺化學工業(股)製之D918)263質量份、乙酸丁酯167質量份，在攪拌下預混合後，加入直徑1.2mm之玻璃珠632質量份，以顏料分散機以1500rpm分散1小時。然後，以#80網目篩過濾玻璃珠，於其溶液中添加硬化性TFE系共聚物(ZEFFLE GK570)283質量份、乙酸丁酯85質量份，調製白色塗料。
於此白色塗料100質量份中，摻混硬化劑(Takenate D140N、三井化學股份有限公司製、IPDI與TMP之加成物、NCO含量10.8%)7質量份(相對於硬化性TFE系共聚物中之硬化性官能基1當量，相當於1.0當量)，調製塗料1。
實施例1
使用PET薄膜(東麗(股)製之Lumirror S10、厚度250μm、薄片A)作為不透水性薄片，將調製例1調製之塗料1使乾燥膜厚成為10μm的方式使用塗佈器塗佈於此薄片A之單面，於120℃乾燥2分鐘，製造2層構造之背板A1。對此樣品調查耐黏連性。結果如表1所示。
試驗方法及測定方法如下所述。
(耐黏連性試驗)
根據JIS K5600-3-5來進行。將調製之塗料塗佈於50mm×100mm之PET薄膜上，以120℃、2分鐘，在乾燥機(ESPEC公司製、SPHH-400)內加熱乾燥。然後，取出試驗片，放冷至室溫。接著，以試驗片之塗佈面與未塗佈面以50mm×50mm之面積重疊的方式，將薄膜彼此以玻璃夾住。對其施加20kg之重量，在對薄膜彼此之接觸面施以0.08MPa壓力的狀態下，以40℃保持24小時。
評估係將2片薄膜放冷至室溫，將2片薄膜向左右拉伸，以目視觀察此時的樣子，在背板A1與PET之剝離性與塗膜紊亂的程度，以5階段評估。
評估基準係如下述。
5：自然分離。
4：僅以非常小力，可使2片分離。
3：施力時，即剝離，塗膜表面有少許紊亂。
2：施力時，即剝離，塗膜表面紊亂。
1：即使施力亦無法剝離。
(膜厚)
根據JIS C-2151，以測微計(Mitsutoyo公司製)測定。
實施例2
除了使用作為硬化劑之DesmodurZ4470(住化Bayer胺基甲酸酯股份公司製、IPDI之三聚氰酸酯結構體、NCO含量11%)28.4質量份(相對於硬化性TFE系共聚合物中之硬化性官能基1當量，相當於1.0當量)外，與調製例1同樣調製塗料2，與實施例1同樣製作2層構造之背板A2。調查此樣品的耐黏連性。結果如表1所示。
比較例1
除了使用作為硬化劑之Coronate HX(日本聚胺基甲酸酯(股)製、六亞甲基二異氰酸酯之三聚異氰酸酯結構體、NCO含量21.1%)14.8質量份(相對於硬化性TFE系共聚合物中之硬化性官能基1當量，相當於1.0當量)外，與調製例1同樣調製比較塗料1，與實施例1同樣製作2層構造之比較背板A1。調查此樣品的耐黏連性。結果如表1所示。
由實施例1~2及比較例1的結果，可知使用了由二異氰酸異佛爾酮所衍生之聚異氰酸酯化合物作為硬化劑的實施例1及2的塗膜，相較於使用了習知所用之硬化劑的比較例1的塗膜時，很明顯耐黏連性較優異。因此，確認了本發明之構成存在著技術上的意義。
1‧‧‧太陽能電池單元
2‧‧‧密封材層
3‧‧‧表面層
4‧‧‧背板
5‧‧‧不透水性薄片
6‧‧‧硬化塗膜
7‧‧‧其他塗膜
〔圖1〕圖1係太陽能電池模組之第1構造的概略截面圖。
〔圖2〕圖2係太陽能電池模組之第2構造之概略截面圖。
〔圖3〕圖3係太陽能電池模組之第3構造之概略截面圖。

Claims (9)

  1. 一種塗料，其特徵係含有含硬化性官能基之含氟聚合物、及由二異氰酸異佛爾酮所衍生的聚異氰酸酯化合物。
  2. 如申請專利範圍第1項之塗料，其中含硬化性官能基之含氟聚合物係含有基於含氟單體的聚合單位、及基於選自由含羥基單體、含羧基單體、含胺基單體、及聚矽氧系乙烯基單體所成群之至少1種含硬化性官能基之單體的聚合單位。
  3. 如申請專利範圍第2項之塗料，其中含氟單體係選自由四氟乙烯、氯三氟乙烯及偏二氟乙烯所成群之至少1種。
  4. 如申請專利範圍第1、2或3項之塗料，其中聚異氰酸酯化合物係選自使二異氰酸異佛爾酮與3元以上之脂肪族多元醇進行加成聚合所得的加成物、及由二異氰酸異佛爾酮所構成之三聚氰酸酯結構體所成群之至少1種。
  5. 如申請專利範圍第1、2、3或4項之塗料，其係進一步含有顏料。
  6. 如申請專利範圍第1、2、3、4或5項之塗料，其係進一步含有紫外線吸收劑。
  7. 一種塗膜，其特徵係由如申請專利範圍第1、2、3、4、5或6項之塗料而得。
  8. 一種太陽能電池模組之背板，其特徵係具有不透水性薄片、及由形成於前述不透水性薄片之至少一面之如 申請專利範圍第1、2、3、4、5或6項之塗料所構成的塗膜。
  9. 一種太陽能電池模組，其特徵係具有不透水性薄片、由形成於前述不透水性薄片之至少一面之如申請專利範圍第1、2、3、4、5或6項之塗料所構成的塗膜及形成於前述塗膜之上的密封材層。
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