説明

ポリエステルフィルムおよびそれを用いた太陽電池用バックシート、太陽電池

【課題】長期に渡って高い耐湿熱性に優れたポリエステルフィルムを提供する。さらには、かかるポリエステルフィルムを用いることで、高い耐久性でかつ難燃性にすぐれた太陽電池用バックシートおよびそれを用いた太陽電池を提供する。
【解決手段】ポリエステルと耐加水分解剤を含有するポリエステル層(P層)を含むポリエステルフィルムであって、耐加水分解剤がP層に対して0.01重量%以上であり、かつP層のアルカリ金属元素含有量W1が0.5モル/t以上、かつアルカリ金属元素含有量W1(モル/t)とリン元素含有量W2(モル/t)の比W1/W2が0.4以上0.8以下であるポリエステルフィルム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、耐湿熱性に優れたポリエステルフィルムに関する。特に太陽電池用バックシートとして好適に使用できるポリエステルフィルムに関し、また、該フィルムを用いた太陽電池用バックシートや太陽電池に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリエステル(特にポリエチレンテレフタレートや、ポリエチレン−2、6−ナフタレンジカルボキシレートなど)樹脂は機械特性、熱特性、耐薬品性、電気特性、成形性に優れ、様々な用途に用いられている。そのポリエステルをフィルム化したポリエステルフィルム、中でも二軸配向ポリエステルフィルムは、その機械特性、電気的特性などから、銅貼り積層板、太陽電池用バックシート、粘着テープ、フレキシブルプリント基板、メンブレンスイッチ、面状発熱体、もしくはフラットケーブルなどの電気絶縁材料、磁気記録材料や、コンデンサ用材料、包装材料、自動車用材料、建築材料、写真用途、グラフィック用途、感熱転写用途などの各種工業材料として使用されている。
【0003】
これらの用途のうち、特に屋外で用いられる電気絶縁材料(例えば太陽電池用バックシートなど)、自動車用材料、建築材料などは、長期にわたり過酷な環境下で使用されることが多い。ポリエステルは加水分解により分子量が低下し、また、脆化が進行して機械物性などが低下するため、長期にわたり過酷な環境下で使用される場合、或いは湿気のある状態で使用される様な用途では、高い耐湿熱性が求められている。たとえば、太陽電池用バックシート用途では太陽電池の耐用年数を向上させ、発電コストダウンを図るために、ポリエステルフィルムの耐湿熱性向上が求められている。
【0004】
そのため、ポリエステルの耐湿熱性を向上すべく様々な検討がなされてきた。例えば、エポキシ化合物(特許文献1、特許文献2)やポリカルボジイミド(特許文献3、4、5)などの耐加水分解剤を添加して、ポリエステルの耐加水分解性を向上させることにより耐湿熱性を向上させる技術が検討されている。また、二軸配向ポリエステルフィルムについては、フィルムを高IV(高固有粘度)とし、かつ面配向度を制御することで、耐湿熱性を向上させるといった検討が行われている(特許文献6)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平9−227767号公報
【特許文献2】特開2007−302878号公報
【特許文献3】特表平11−506487号公報
【特許文献4】特開平9−7423号公報
【特許文献5】特開2003−41030号公報
【特許文献6】特開2007−70430号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、従来のポリエステルフィルムでは耐湿熱性が十分ではないといった問題が生じる。
【0007】
そこで、本発明の課題は耐湿熱性に優れるポリエステルフィルムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために本発明は以下の構成をとる。すなわち、
ポリエステル、耐加水分解剤、アルカリ金属元素およびリン元素を含有するポリエステル層(P層)を有するポリエステルフィルムであって、
P層における耐加水分解剤の含有量がP層に対して0.01重量%以上であり、
P層におけるアルカリ金属元素含有量W1がP層に対して0.5モル/t以上であり、
アルカリ金属元素含有量W1(モル/t)と、P層におけるリン元素含有量W2(モル/t)の比W1/W2が0.4以上0.8以下であるポリエステルフィルム。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、従来のポリエステルフィルムと比べて耐湿熱性に優れるポリエステルフィルムを提供することができる。かかるポリエステルフィルムは、銅貼り積層板、太陽電池用バックシート、粘着テープ、フレキシブルプリント基板、メンブレンスイッチ、面状発熱体、もしくはフラットケーブルなどの電気絶縁材料、コンデンサ用材料、自動車用材料、建築材料をはじめとした耐湿熱性が重視されるような用途に好適に使用することができる。特には、かかるポリエステルフィルムを用いることで、高い耐久性を有した太陽電池バックシートおよびそれを用いた太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明のポリエステルフィルムを用いた太陽電池の構成の一例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明のポリエステルフィルムは、ポリエステル、耐加水分解剤を含有するポリエステル層(P層)を有することが必要である。ここでいう、耐加水分解剤とは、ポリエステルのカルボキシル基末端基と反応して結合し、カルボキシル基末端基由来のプロトンの触媒活性を消失させる化合物のことであり詳細は後述する。
【0012】
また、本発明のポリエステルフィルムは、ポリエステル、耐加水分解剤、アルカリ金属元素およびリン元素を含有するポリエステル層(P層)を有するポリエステルフィルムであって、P層における耐加水分解剤の含有量がP層に対して0.01重量%以上であり、P層におけるアルカリ金属元素含有量W1がP層に対して0.5モル/t以上であり、かつアルカリ金属元素含有量W1(モル/t)と、P層におけるリン元素含有量W2(モル/t)の比W1/W2が0.4以上0.8以下とすることが必要である。上記要件を全て満たすことによって、長期に渡って、耐湿熱性を高いレベルで満足するポリエステルフィルムを提供することができる。
【0013】
ポリエステル層(P層)のポリエステルは、主たる構成成分が、ジカルボン酸構成成分とジオール構成成分を有してなるポリエステルである。なお、本明細書において、構成成分とはポリエステルを加水分解することで得ることが可能な最小単位のことを示す。
【0014】
かかるポリエステルを構成するジカルボン酸構成成分としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ダイマー酸、エイコサンジオン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、メチルマロン酸、エチルマロン酸等の脂肪族ジカルボン酸類、アダマンタンジカルボン酸、ノルボルネンジカルボン酸、イソソルビド、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、などの脂環族ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、フェニルエンダンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、フェナントレンジカルボン酸、9,9’−ビス(4−カルボキシフェニル)フルオレン酸等芳香族ジカルボン酸などのジカルボン酸、もしくはそのエステル誘導体が挙げられるがこれらに限定されない。また、上述のカルボン酸構成成分のカルボキシル基末端に、l-ラクチド、d−ラクチド、ヒドロキシ安息香酸などのオキシ酸類、およびその誘導体や、オキシ酸類が複数個連なったもの等を付加させたものも好適に用いられる。また、これらは単独で用いても、必要に応じて、複数種類用いても構わない。
【0015】
また、かかるポリエステルを構成するジオール構成成分としては、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール等の脂肪族ジオール類、シクロヘキサンジメタノール、スピログリコール、イソソルビドなどの脂環式ジオール類、ビスフェノールA、1,3―ベンゼンジメタノール,1,4−ベンセンジメタノール、9,9’−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、芳香族ジオール類等のジオール、上述のジオールが複数個連なったものなどが例としてあげられるがこれらに限定されない。また、これらは単独で用いても、必要に応じて、複数種類用いても構わない。
【0016】
また、本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層中のポリエステル中の全ジカルボン酸構成成分中の芳香族ジカルボン酸構成成分の割合は、90モル%以上100モル%以下が好ましい。より好ましくは95モル%以上100モル%が好ましい。更に好ましくは98モル%以上100モル%以下、特に好ましくは99モル%以上100モル%以下、最も好ましくは100モル%、すなわちジカルボン酸構成成分全てが芳香族カルボン酸構成成分であるのがよい。90モル%に満たないと、耐湿熱性、耐熱性が低下したりする場合がある。本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層中のポリエステル中の全ジカルボン酸構成成分中の芳香族ジカルボン酸構成成分の割合を90モル%以上100モル%以下とすることで、耐湿熱性、耐熱性を両立することが可能となる。
【0017】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層のポリエステルの繰り返し単位、すなわち、ジカルボン酸構成成分とジオール構成成分からなる主たる繰り返し単位は、エチレンテレフタレート、エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート、プロピレンテレフタレート、ブチレンテレフタレート、1,4−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートからなるものが好適に用いられ、これらが主たる繰り返し単位となることが好ましい。なお、ここでいう主たる繰り返し単位とは、上記繰り返し単位の合計が、ポリエステル層(P層)に含まれるポリエステルの場合は、全繰り返し単位の80モル%以上、より好ましくは90モル%以上、更に好ましくは95モル%以上である。
【0018】
さらには低コストで、より容易に重合が可能で、かつ耐熱性に優れるという点で、エチレンテレフタレート、エチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートが主たる繰り返し単位であることが好ましい。この場合、エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位として用いた場合はより安価で汎用性のある耐湿熱性を有するフィルムを得ることができ、またエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートをより主たる繰り返し単位として用いた場合はより耐湿熱性に優れるフィルムとすることができる。
【0019】
上述の構成成分(ジカルボン酸とジオール)を適宜組み合わせて、重縮合させることでポリエステルを得ることができるが、本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層のポリエステルは、カルボキシル基および/または水酸基を3つ以上有する構成成分を共重合されなる樹脂であり、カルボキシル基および/または水酸基を3つ以上有する構成成分の共重合率が、ポリエステルの全構成成分に対して0.005モル%以上2.5モル%であることが好ましい。
【0020】
カルボキシル基および/または水酸基を3つ以上有する構成成分とはカルボキシル基数(a)と水酸基数(b)との合計(a+b)が3以上である構成成分のことである。具体的には、カルボキシル基数(a)が3以上のカルボン酸構成成分としては、三官能の芳香族カルボン酸構成成分として、トリメシン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、ナフタレントリカルボン酸、アントラセントリカルボン酸等が、三官能の脂肪族カルボン酸構成成分として、メタントリカルボン酸、エタントリカルボン酸、プロパントリカルボン酸、ブタントリカルボン酸等が、四官能の芳香族カルボン酸構成成分としてベンゼンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ナフタレンテトラカルボン酸、アントラセンテトラカルボン酸、ベリレンテトラカルボン酸等が、四官能の脂肪族カルボン酸構成成分として、エタンテトラカルボン酸、エチレンテトラカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、シクロヘキサンテトラカルボン酸、アダマンタンテトラカルボン酸等が、五官能以上の芳香族カルボン酸構成成分として、ベンゼンペンタカルボン酸、ベンゼンヘキサカルボン酸、ナフタレンペンタカルボン酸、ナフタレンヘキサカルボン酸、ナフタレンヘプタカルボン酸、ナフタレンオクタカルボン酸、アントラセンペンタカルボン酸、アントラセンヘキサカルボン酸、アントラセンヘプタカルボン酸、アントラセンオクタカルボン酸等が、五官能以上の脂肪族カルボン酸構成成分として、エタンペンタカルボン酸、エタンヘプタカルボン酸、ブタンペンタカルボン酸、ブタンヘプタカルボン酸、シクロペンタンペンタカルボン酸、シクロヘキサンペンタカルボン酸、シクロヘキサンヘキサカルボン酸、アダマンタンペンタカルボン酸、アダマンタンヘキサカルボン酸等が、およびこれらエステル誘導体や酸無水物等が例として挙げられるがこれらに限定されない。また上述のカルボン酸構成成分のカルボキシ末端に、l-ラクチド、d−ラクチド、ヒドロキシ安息香酸などのオキシ酸類、およびその誘導体、そのオキシ酸類が複数個連なったもの等を付加させたものも好適に用いられる。また、これらは単独で用いても、必要に応じて、複数種類用いても構わない。
【0021】
また、水酸基数(b)が3以上の構成成分の例としては、三官能の芳香族構成成分として、トリヒドロキシベンゼン、トリヒドロキシナフタレン、トリヒドロキシアントラセン、トリヒドロキシカルコン、トリヒドロキシフラボン、トリヒドロキシクマリン、三官能の脂肪族アルコール構成成分(q)として、グリセリン、トリメチロールプロパン、プロパントリオール、四官能の脂肪族アルコール構成成分として、ペンタエリスリトール等の化合物、また、上述の化合物の水酸基末端にジオール類を付加させた構成成分も好ましく用いられる。また、これらは単独で用いても、必要に応じて、複数種類用いても構わない。
【0022】
また、その他構成成分として、ヒドロキシイソフタル酸、ヒドロキシテレフタル酸、ジヒドロキシテレフタル酸、ジヒドロキシテレフタル酸など、一分子中に水酸基とカルボキシル基の両方を有するオキシ酸類のうち、かつカルボキシル基数(a)と水酸基数(b)との合計(a+b)が3以上であるものが挙げられる。また上述の構成成分のカルボキシル基末端に、l-ラクチド、d−ラクチド、ヒドロキシ安息香酸などのオキシ酸類、およびその誘導体、そのオキシ酸類が複数個連なったもの等を付加させたものも好適に用いられる。また、これらは単独で用いても、必要に応じて、複数種類用いても構わない。
【0023】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル層(P層)のポリエステルにおけるカルボキシル基および/または水酸基を3つ以上有する構成成分の共重合率は、全構成成分に対して0.005モル%以上2.5モル%以下であることが好ましい。より好ましくは、0.01モル%以上0.5モル%以下、更に好ましくは0.02モル%以上0.1モル%以下、更に好ましくは0.035モル%以上0.075モル%以下である。この範囲とすることによって、押出性、延伸性を低下させることなく、配向付与ができ、非晶部の分子運動性をさらに低減することができる結果、フィルムの脆化が抑えられ、より高い耐湿熱性が得る事が可能となる。
【0024】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル層(P層)を構成するポリエステルの固有粘度(IV)は0.6以上であることが好ましい。より好ましくは0.65以上、更に好ましくは0.68以上、特に好ましくは0.7以上である。IVが0.6に満たないと、分子量が低すぎて十分な耐湿熱性や機械物性が得られなかったり、分子間の絡み合いが少なくなりすぎて、湿熱雰囲気下で加水分解が起こった後に結晶化が進行しやすくなり、脆化しやすくなる場合がある。本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル層(P層)を構成するポリエステルのIVを0.6以上とすることによって、高い耐湿熱性や高い機械特性を得ることができる。なお、IVの上限は特に決められるものではないが、重合時間が長くなるためコスト的に不利であったり、溶融押出が困難となるという点から好ましくは1.0以下、更に好ましくは0.9以下である。
【0025】
なお、上記固有粘度とするには、溶融重合によって所定の溶融粘度になった時点で吐出、ストランド化、カッティングを行い、チップ化することにより得られるポリエステルを用いる方法と、目標より低めの固有粘度で一旦チップ化し、その後固相重合を行うことにより得られるポリエステルを用いる方法がある。これらのうち、特にポリエステル層(P層)のIVを0.65以上とする場合には、熱劣化を抑えられ、かつカルボキシル基末端基数を低減できるという点で、目標より低めの固有粘度で一旦チップ化し、その後固相重合を行うことにより得られるポリエステルを用いる方法を用いるのが好ましい。
【0026】
また、本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル層(P層)を構成するポリエステルは、重合時の副生物であるジエチレングリコールの含有量が2質量%以下であることが耐熱性、耐湿熱性の点から好ましく、さらには1質量%以下であることが好ましい。
【0027】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル層(P層)を構成するポリエステルは高結晶性樹脂であることが好ましく、具体的には、JIS K7122(1987)に準じて、昇温速度20℃/minで樹脂を25℃から300℃まで20℃/分の昇温速度で加熱(1stRUN)、その状態で5分間保持後、次いで25℃以下となるよう急冷し、再度室温から20℃/minの昇温速度で300℃まで昇温を行って得られた2ndRUNの示差走査熱量測定チャートにおいて、融解ピークのピーク面積から求められる結晶融解熱量ΔCmが、15J/g以上であるのが好ましい。好ましくは結晶融解熱量が20J/g以上、より好ましくは25J/g以上、更に好ましくは30J/g以上の樹脂を用いるのがよい。P層を構成するポリエステルとして、高結晶性樹脂を用いることによって、高配向化が容易となり、耐湿熱性をより向上させることができる。
【0028】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル層(P層)を構成するポリエステルの融点Tmは245℃以上290℃以下であることが好ましい。ここでいう融点TmとはDSCにより得られる、昇温過程(昇温速度:20℃/min)における融点Tmであり、上述と同様にJIS K−7121(1987)に基づいた方法により、25℃からポリエステルの融点+50℃まで20℃/分の昇温速度で加熱(1stRUN)、その状態で5分間保持し、次いで25℃以下となるよう急冷し、再度室温から20℃/分の昇温速度で300℃まで昇温を行って得られた2ndRunの結晶融解ピークにおけるピークトップの温度でもってポリエステルの融点Tmとする。より好ましくは融点Tmが247℃以上275℃以下、更に好ましくは250℃以上265℃以下である。融点Tmが245℃に満たないと、フィルムの耐熱性に劣ったりすることがあり好ましくなく、また、融点Tmが290℃を越えると、押出加工が困難となる場合があるため好ましくない。本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル層(P層)を構成するポリエステルの融点Tmを245℃以上290℃以下とすることにより、耐熱性と加工性を両立したポリエステルフィルムとすることができる。
【0029】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル層(P層)を構成するポリエステルのカルボキシル基末端基数は20等量/t以下であることが好ましい。より好ましくは18等量/t以下、さらに好ましくは16等量/t以下、特に好ましくは14当量/t以下であるこ。20等量/tを超えると、構造制御したとしても、カルボキシル基末端基由来のプロトンによる触媒作用が強く、加水分解が促進され劣化が進行しやすくなる場合がある。なお、カルボキシル基末端基数を20等量/t以下とするには、1)ジカルボン酸構成成分とジオール構成成分とのエステル化反応をさせ、溶融重合によって所定の溶融粘度になった時点で吐出、ストランド化、カッティングを行い、チップ化したのち、固相重合する方法、2)緩衝剤をエステル交換反応またはエステル化反応終了後から重縮合反応初期(固有粘度が0.3未満)までの間に添加する方法、等の組み合わせ等により得られたポリエステルを用いることにより得ることができる。また、緩衝剤や末端封止剤を成形時に添加することによっても得ることができる。
【0030】
本発明では、P層に、耐加水分解剤をP層に対して0.01重量%以上含有させることが必要である。ここで、耐加水分解剤とはポリエステルのカルボキシル基末端基と反応して結合し、カルボキシル基末端基由来のプロトンの触媒活性を消失させる化合物のことであり、具体的には、オキサゾリン基、エポキシ基、カルボジイミド基等の置換基を有する化合物等が挙げられる。
【0031】
カルボジイミド基を有するカルボジイミド化合物は一官能性カルボジイミドと多官能性カルボジイミドがあり、一官能性カルボジイミドとしては、ジシクロヘキシルカルボジイミド、ジイソプロピルカルボジイミド、ジメチルカルボジイミド、ジイソブチルカルボジイミド、ジオクチルカルボジイミド、t−ブチルイソプロピルカルボジイミド、ジフェニルカルボジイミド、ジ−t−ブチルカルボジイミド、ジ−β−ナフチルカルボジイミドなどが挙げられる。特に好ましくはジシクロヘキシルカルボジイミドやジイソプロピルカルボジイミドである。多官能性カルボジイミドとしては、重合度3〜15のカルボジイミドが好ましい。具体的には、1,5−ナフタレンカルボジイミド、4,4’−ジフェニルメタンカルボジイミド、4,4’−ジフェニルジメチルメタンカルボジイミド、1,3−フェニレンカルボジイミド、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンカルボジイミド、2,6−トリレンカルボジイミド、2,4−トリレンカルボジイミドと2,6−トリレンカルボジイミドの混合物、ヘキサメチレンカルボジイミド、シクロヘキサン−1,4−カルボジイミド、キシリレンカルボジイミド、イソホロンカルボジイミド、イソホロンカルボジイミド、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−カルボジイミド、メチルシクロヘキサンカルボジイミド、テトラメチルキシリレンカルボジイミド、2,6−ジイソプロピルフェニルカルボジイミド、1,3,5−トリイソプロピルベンゼン−2,4−カルボジイミドなどを例示することができる。また、多官能カルボジイミドとして、脂肪族ポリカルボジイミド系化合物として日清紡(株)製 “カルボジライト”LA−1、芳香族ポリカルボジイミド系化合物としてラインケミー社製 “スタバクゾール”P100、“スタバクゾール”P400などが好適に用いられる。
【0032】
カルボジイミド化合物は熱分解によりイソシアネート系ガスが発生するため、耐熱性の高いカルボジイミド化合物が好ましい。耐熱性を高めるためには分子量(重合度)が高いほど好ましく、より好ましくはカルボジイミド化合物の末端を耐熱性の高い構造にすることが好ましい。また、一度熱分解を起こすとさらなる熱分解を起こしやすくなるため、ポリエステルの押出温度をなるべく低温にするなどの工夫が必要である。より好ましくは耐湿熱性がより高くなるという点で、芳香族ポリカルボジイミド系化合物がより好ましく、例えば、ラインケミー社製 “スタバクゾール”P400が、耐熱性が高いという点でより好ましく用いられる。
【0033】
また、エポキシ基を有するエポキシ系化合物の好ましい例としては、グリシジルエステル化合物やグリシジルエーテル化合物などが挙げられる。グリシジルエステル化合物の具体例としては、安息香酸グリシジルエステル、t−Bu−安息香酸グリシジルエステル、p−トルイル酸グリシジルエステル、シクロヘキサンカルボン酸グリシジルエステル、ペラルゴン酸グリシジルエステル、ステアリン酸グリシジルエステル、ラウリン酸グリシジルエステル、パルミチン酸グリシジルエステル、ベヘン酸グリシジルエステル、バーサティク酸グリシジルエステル、オレイン酸グリシジルエステル、リノール酸グリシジルエステル、リノレイン酸グリシジルエステル、ベヘノール酸グリシジルエステル、ステアロール酸グリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジルエステル、ナフタレンジカルボン酸ジグリシジルエステル、メチルテレフタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、アジピン酸ジグリシジルエステル、コハク酸ジグリシジルエステル、セバシン酸ジグリシジルエステル、ドデカンジオン酸ジグリシジルエステル、オクタデカンジカルボン酸ジグリシジルエステル、トリメリット酸トリグリシジルエステル、ピロメリット酸テトラグリシジルエステルなどを挙げられ、これらは1種または2種以上を用いることができる。グリシジルエーテル化合物の具体例としては、フェニルグリシジルエ−テル、O−フェニルグリシジルエ−テル、1,4−ビス(β,γ−エポキシプロポキシ)ブタン、1,6−ビス(β,γ−エポキシプロポキシ)ヘキサン、1,4−ビス(β,γ−エポキシプロポキシ)ベンゼン、1−(β,γ−エポキシプロポキシ)−2−エトキシエタン、1−(β,γ−エポキシプロポキシ)−2−ベンジルオキシエタン、2,2−ビス−[р−(β,γ−エポキシプロポキシ)フェニル]プロパンおよび2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)プロパンや2,2−ビス−(4−ヒドロキシフェニル)メタンなどのビスフェノールとエピクロルヒドリンの反応で得られるビスグリシジルポリエーテルなどが挙げられ、これらは1種または2種以上を用いることができる。また、グリシジルエステル基やグリシジルエーテル基を高分子の側鎖に有する多官能性エポキシ化合物も好適に用いられる。また、エポキシ基を高分子の主鎖中または側鎖に有する多官能性エポキシ系化合物も好適に用いられ、その例として、ダイセル化学工業(株)製“エポフレンド”AT501、日本油脂(株)製“モディパー”A4400、BASF製“Joncryl”FA等が挙げられる。
【0034】
また、オキサゾリン基を有するオキサゾリン系化合物としてはビスオキサゾリン化合物、および多官能性オキサゾリンが好ましく、ビスオキサゾリンか化合物の具体的には、2,2’−ビス(2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−メチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4,4−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−エチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4,4’−ジエチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−プロピル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−ブチル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−ヘキシル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−フェニル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−シクロヘキシル−2−オキサゾリン)、2,2’−ビス(4−ベンジル−2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−o−フェニレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレンビス(4−メチル−2−オキサゾリン)、2,2’−p−フェニレンビス(4,4−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレンビス(4−メチル−2−オキサゾリン)、2,2’−m−フェニレンビス(4,4−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−エチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−テトラメチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−ヘキサメチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−オクタメチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−デカメチレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−エチレンビス(4−メチル−2−オキサゾリン)、2,2’−テトラメチレンビス(4,4−ジメチル−2−オキサゾリン)、2,2’−9,9’−ジフェノキシエタンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−シクロヘキシレンビス(2−オキサゾリン)、2,2’−ジフェニレンビス(2−オキサゾリン)等を例示することができ、これらの中では、2,2’−ビス(2−オキサゾリン)が、ポリエステルとの反応性の観点から最も好ましい。また、多官能性オキサゾリン系化合物としては、高分子の側鎖にオキサゾリン系の置換基を複数有する化合物が挙げられ、その例として、日本触媒(株)製 “エポクロス”RPS-1005等が挙げられる。さらに、上記で挙げたオキサゾリン系化合物は本発明の目的を奏する限り、一種を単独で用いても、二種以上を併用してもどちらでも良い。
【0035】
これらの耐加水分解剤は揮発性が低い方が好ましく、そのために分子量は高い方が好ましい。高分子量型の耐加水分解剤を用いることによって、揮発性を低くすることができる結果、得られるポリエステルフィルムの難燃性をより高くすることができる。本発明のポリエステルフィルムにおいて、耐加水分解剤は、ポリエステルのカルボキシル基由来のプロトンの触媒活性消失効果が高いということから、カルボジイミド基を有する化合物がよく、さらには重合度の高いポリカルボジイミド系化合物を用いるのがよい。
【0036】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層には、耐加水分解剤をP層に対して0.01重量%以上含有させることが必要である。上記ポリエステルと組み合わせて耐加水分解剤を添加することによって、従来に比べて、高い耐湿熱性を有するポリエステルフィルムとする事が可能となる。より好ましくは0.1重量%以上である。P層の耐加水分解量がP層に対して0.01重量%に満たないと、耐加水分解剤添加による耐湿熱性向上が見られない場合がある。本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層に耐加水分解剤をP層に対して0.01重量%以上含有させることによって、高い耐湿熱性を有するポリエステルフィルムとする事が可能となる。なお、耐加水分解剤の含有量の上限は過剰な耐加水分解剤が難燃性を低下させる場合があるという点からP層に対して2重量%以下が好ましく、より好ましくは1重量%、さらに好ましくは0.8%重量%以下である。
【0037】
本発明では、P層が、アルカリ金属元素およびリン元素を含有することが必要である。
【0038】
また、本発明では、P層のアルカリ金属元素含有量W1はP層に対して0.5モル/t以上であり、かつアルカリ金属元素含有量W1(モル/t)と、P層におけるリン元素含有量W2(モル/t)の比W1/W2が0.4以上0.8以下とすることが必要である(ここでいうリン元素含有量W2(モル/t)とは、P層に対する含有量である)。かかる条件を満足することによって、従来の耐加水分解剤を含有するポリエステルフィルムにくらべて、高い耐湿熱性を発現させることができる。
【0039】
また、本発明では、P層にアルカリ金属元素を含有させるために、リン酸アルカリ金属塩、亜リン酸アルカリ金属塩および次亜リン酸のアルカリ金属塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物(以下、「化合物B」と称することがある)をP層に含有させることが好ましい。
【0040】
また、本発明では、P層にリン元素を含有させるために、リン酸(以下、「化合物A」と称することがある)をP層に含有させることが好ましい。
【0041】
また、本発明では、P層にアルカリ金属元素およびリン元素を含有させるために、化合物Aおよび化合物BをP層に含有させることが特に好ましい。化合物Aおよび化合物Bを含有させることによって、ポリエステルフィルムに極めて高い耐湿熱性を付与することができる。その機構は以下のとおりである。
【0042】
まず、ポリエステルには結晶部と非晶部が存在する。こうしたポリエステルを延伸し、フィルム化すると、一部の非晶部には配向によってポリエステルが疑似結晶化した部分(以下、配向結晶化部と称する)が生じるが非晶部の全てが疑似結晶化するわけではない。ここで、非晶部は、結晶部や配向結晶化部に比べて密度が低く、平均の分子間距離が大きい状態にあるといわれている。本発明者らはポリエステルの湿熱分解について検討し、ポリエステルフィルムが湿熱雰囲気下に曝された場合、水分(水蒸気)は密度の低いこの非晶部の分子間を通って内部に進入し、非晶部を可塑化させ分子の運動性を高めること、また、ポリエステルのカルボキシル基末端基由来のプロトンが反応触媒として作用し、分子運動性の高まった非晶部を加水分解すること、さらには、ポリエステルは加水分解されて低分子量化すると分子運動性が更に高まり、これが繰り返される結果、フィルムの脆化が進行し、最終的には僅かな衝撃でも破断に至る状態となる。
【0043】
一方、化合物Aや化合物Bは、本発明のポリエステルフィルムのP層のポリエステルを構成するジオール構成成分、たとえばエチレングリコールなどに可溶性であり、かつ溶解後解離してイオン性を示し緩衝作用を示す。本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層に化合物Aと化合物Bを含有せしめることによって、ポリエステル中のカルボキシル基末端や加水分解反応により新たに発生したカルボキシル基末端基由来のプロトンを緩衝作用により中和させることで加水分解反応を抑制できる(以下、加水分解抑制効果ともいう)。また、化合物Aや化合物Bはポリエステルのカルボニル基と相互作用して、分子鎖を拘束することが可能であるという作用(以下分子鎖拘束効果)も有する。その結果、製膜工程で予熱、延伸、熱処理等の熱履歴を受けた際の非晶部の分子運動性を抑制することができる。またポリエステルフィルムが湿熱雰囲気下に曝された際の分子運動性を低減させることで、結晶化の進行を抑制させることが出来る。その結果として、ポリエステルフィルムに極めて高い耐湿熱性を付与することができる。
【0044】
なお、本発明では、前述したように、P層に耐加水分解剤をさらに含有させるので、極めて高い加水分解抑制効果を得ることができる。
【0045】
本発明では、アルカリ金属元素がナトリウム元素またはカリウム元素であることが重合反応性、耐熱性、耐湿熱性の点でより好ましい。化合物Bとしてはリン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸二水素ナトリウム、亜リン酸水素ナトリウム、亜リン酸水素カリウム、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、などを挙げることができる。中でも、リン酸アルカリ金属塩であるのが重合反応性、耐湿熱性の点から好ましい。
【0046】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層のアルカリ金属元素含有量W1は、P層に対して0.5モル/t以上であることが必要であるが、より好ましくは1モル/t以上である。アルカリ金属元素含有量W1がP層に対して0.5モル/tに満たないと、耐加水分解効果や分子鎖拘束効果が低減し、得られたポリエステルフィルムが十分な耐湿熱性が得られない場合がある。本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層のアルカリ金属元素含有量W1をP層に対して0.5モル/t以上とすることで高い耐湿熱性を発現させることが可能となる。なお、アルカリ金属元素含有量W1の上限は、過剰なアルカリ金属塩が析出し、異物化し、フィルムの品位が低下しやすくなることを防ぐという点で、P層に対して3モル/t以下が好ましく、より好ましくは2.5モル/t以下である。
【0047】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層にはP層におけるアルカリ金属元素含有量W1(モル/t)と、P層におけるリン元素含有量W2(モル/t)の比W1/W2が0.4以上0.8以下の範囲で含有することが必要である。W1/W2が0.4に満たないと緩衝作用が発現しにくくなり、耐加水分解効果が低減し、得られたポリエステルフィルムが十分な耐湿熱性が得られない場合がある。またW1/W2が0.8を越えると、過剰なリン酸が重合反応中にポリエステルと反応し、リン酸エステル骨格が分子鎖に形成されその部分が加水分解反応を促進してしまうため、耐加水分解性が低下することがある。本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層のアルカリ金属元素含有量W1(モル/t)と、P層におけるリン元素含有量W2(モル/t)の比W1/W2が0.4以上0.8以下とすることによって、得られたポリエステルフィルムに高い耐湿熱性を発現させることが可能となる。
【0048】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層には、リン酸アルカリ金属塩をP層に対して0.5モル/t以上含有するのが好ましい。より好ましくは1モル/t以上である。リン酸アルカリ金属の含有量がP層に対して0.5モル/tに満たないと、耐加水分解効果や分子鎖拘束効果が低減し、得られたポリエステルフィルムが十分な耐湿熱性が得られない場合がある。本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層のリン酸アルカリ金属塩をP層に対して0.5モル/t以上とすることでフィルムの品位を低下させることなく、高い耐湿熱性を発現させることが可能となる。なお、P層におけるリン酸アルカリ金属塩の含有量の上限は、過剰なリン酸アルカリ金属塩が析出し、異物化しやすくなることを防ぐという点から、P層に対して3モル/t以下が好ましく、より好ましくは2.5モル/t以下である。
【0049】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層はリン酸をリン酸アルカリ金属塩に対して0.25倍以上1.5倍以下のモル比で含有するのが好ましい。より好ましくは0.3倍以上1.25倍以下である。0.25倍に満たないと緩衝作用が発現しにくくなり、耐加水分解効果が低減し、得られたポリエステルフィルムが十分な耐湿熱性が得られない場合がある。また1.5倍を越えると、過剰なリン酸が重合反応中にポリエステルと反応し、リン酸エステル骨格が分子鎖に形成されその部分が加水分解反応を促進してしまうため、耐加水分解性が低下することがある。本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層にリン酸をリン酸アルカリ金属塩に対して0.25倍以上1.5倍以下のモル比で含有することによって、得られたポリエステルフィルムに高い耐湿熱性を発現させることが可能となる。
【0050】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層にはリン酸をP層に対して0.1モル/t以上5モル/t以下含有するのが好ましい。より好ましくは0.3モル/t以上3.5モル/t以下である。0.1モル/tに満たないと緩衝作用が発現しにくくなり、耐加水分解効果が低減し、得られたポリエステルフィルムが十分な耐湿熱性が得られない場合がある。また5モル/tを越えると、過剰なリン酸が重合反応中にポリエステルと反応し、リン酸エステル骨格が分子鎖に形成されその部分が加水分解反応を促進してしまうため、耐加水分解性が低下することがある。本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層にリン酸をP層に対して0.1モル/t以上5モル/t以下含有することによって、得られたポリエステルフィルムに高い耐湿熱性を発現させることが可能となる。
【0051】
本発明のポリエステルフィルムのポリエステル層(P層)は二軸配向されていることが好ましい。二軸配向によって配向結晶化部を効果的に形成できるので耐湿熱性を更に高めることができる。
【0052】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、P層には、必要に応じて本発明の効果が損なわれない範囲で、耐熱安定剤、耐酸化安定剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、有機系/無機系の易滑剤、有機系/無機系の微粒子、充填剤、核剤、染料、分散剤、カップリング剤等の添加剤や、気泡が配合されていてもよい。
【0053】
本発明のポリエステルフィルムは、上記P層のみからなる場合、他の層との積層構成とする場合(以下、その他の層をP2層と略すことがある)、何れも好ましく用いられる。積層構成とする場合には、上記ポリエステル層(P層)の高い耐湿熱性の効果を発揮するためには、P層の割合がポリエステルフィルム全体の40%以上とすることが好ましい。より好ましくは50%以上、更に好ましくは70%以上、特に好ましくは80%以上である。ポリエステル層(P層)の割合が40%に満たないと、ポリエステル層(P層)による耐湿熱性向上効果が発現されないことがあるため好ましくない。本発明のポリエステルフィルムにおいて、積層構成とした場合、ポリエステル層(P層)の割合を40%以上とすることによって、従来のポリエステルフィルムと比べて高い耐湿熱性を得ることができる。
【0054】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル層(P層)の厚みは10μm以上500μm以下が好ましく、20μm以上300μm以下がより好ましい。更に好ましくは、25μm以上250μm以下である。厚みが10μm未満の場合、フィルムの耐湿熱性が低下しすぎる場合がある。一方、500μmより厚い場合、例えばこれを用いた太陽電池用バックシートの厚みが厚くなりすぎて、その結果太陽電池全体の厚みが大きくなりすぎることがある。
【0055】
また、本発明のポリエステルフィルム全体の厚みは10μm以上500μm以下が好ましく、20μm以上300μm以下がより好ましい。更に好ましくは、25μm以上250μm以下である。厚みが10μm未満の場合、フィルムの平坦性を確保することが困難となる。一方、500μmより厚い場合、例えばこれを用いた太陽電池用バックシートの厚みが厚くなりすぎて、その結果太陽電池全体の厚みが大きくなりすぎることがある。
【0056】
本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステル層(P層)に積層するP2層の例として、機能付与するためのポリエステル層、帯電防止層、他素材との密着層、耐紫外線性を有するための耐紫外線層、難燃性付与のための難燃層、耐衝撃性や耐擦過性を高めるためのハードコート層など、用いる用途に応じて、任意の層を形成することができる。その具体例として、本発明のポリエステルフィルムを太陽電池用バックシート用フィルムとして用いる場合は、他のシート材料、発電素子を埋包しているエチレンビニルアセテートとの密着性の改善のための易接着層、耐紫外線層、難燃層、絶縁性の指標である部分放電現象の発生する電圧を向上させる導電層等を形成させることが挙げられる。
【0057】
また、本発明のポリエステルフィルムは、ポリエステルがエチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とする樹脂の場合においては、フィルムを温度125℃、相対湿度100%RHの条件で処理した際の伸度半減期は80時間以上が好ましい。ここでいう伸度半減期とは、ASTM−D882(1997)に基づいて測定されたものであって、処理前のフィルムの破断伸度E0とし,温度125℃、相対湿度100%RHの条件下で所定時間処理した後の破断伸度をE1としたときに、下記式(1)により得られる伸度保持率が50%になる時間のことである。
伸度保持率(%)=E1/E0×100 (1)
なお、E1はフィルムを測定片の形状に切り出した後、温度125℃、相対湿度100%RHの条件下、所定条件処理を施したものを用いて測定した値である。詳しくは処理時間を24時間、48時間、72時間、・・・・と24時間ごとに処理時間を変更したサンプルを作製し、それぞれについて伸度保持率を求める。次いで、横軸を処理時間、縦軸を伸度保持率としたプロットを作成し、その変化曲線と伸度保持率50%の軸と交わった点の時間でもって伸度半減期とする。より好ましくは伸度半減期が85時間以上、さらに好ましくは90時間以上、さらに好ましくは100時間以上、特に好ましくは110時間以上である。本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステルがエチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とする樹脂の場合においては、伸度半減期が80時間に満たないと、例えば太陽電池用バックシート用として用いた場合に、そのフィルムを含むバックシートの耐湿熱性が不十分となり、バックシートを搭載した太陽電池を長期間使用した際に劣化が進行し、外部から何らかの衝撃が太陽電池に加わったとき(例えば、落石などが太陽電池に当たった場合など)に、バックシートが破断することがある。本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステルがエチレンテレフタレートを主たる構成成分とする場合においては、伸度半減期を80時間以上とすることによって、例えば太陽電池用バックシート用として用いる場合に、長期使用時のバックシートの耐久性を高めることができる。
【0058】
また、本発明のポリエステルフィルムは、ポリエステルがエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを主たる繰り返し単位とする樹脂の場合においては、フィルムを温度125℃、相対湿度100%RHの条件で処理した際の伸度半減期は110時間以上が好ましい。より好ましくは115時間以上、さらに好ましくは120時間以上、さらに好ましくは130時間以上、特に好ましくは140時間以上である。本発明のポリエステルフィルムにおいて、ポリエステルがエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートを主たる繰り返し単位とする樹脂の場合においては、伸度半減期を110時間以上とすることによって、例えば太陽電池用バックシート用として用いる場合に、長期使用時のバックシートの耐久性をより高いものとする事が可能となる。なお、上記要件を達成するためには、P層中の耐加水分解剤の含有量がP層に対して0.01重量%以上、アルカリ金属元素量W1を0.5モル/t以上、アルカリ金属元素含有量W1(モル/t)と、P層におけるリン元素含有量W2(モル/t)の比W1/W2が0.4以上0.8以下とした上で、面積延伸倍率を13倍以上、好ましくは14倍以上とすることにより得ることができる。
【0059】
本発明のポリエステルフィルムは、UL94−VTM試験法に基づきを評価した際の燃焼距離が125mm以下となるのが好ましい。より好ましくは115mm以下、さらに好ましくは105mm以下、さらには100mm以下、特に好ましくは95mm以下である。本発明のポリエステルフィルムにおいて、燃焼距離を125mm以下とすることによって、例えば太陽電池用バックシート用として用いる場合に、より安全性の高いものとする事が可能となる。
【0060】
次に、本発明のポリエステルフィルムの製造方法について、その一例を説明するが、本発明は、かかる例のみに限定されるものではない。
【0061】
本発明のポリエステルフィルムの製造方法は、下記工程1および2をその順に含むものである。
(工程1)芳香族ジカルボン酸または芳香族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体、炭素数2〜4の直鎖状アルキレングリコール、リン酸アルカリ金属塩およびリン酸を用いてポリエステル組成物を得る工程であって、
芳香族ジカルボン酸または芳香族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体、炭素数2〜4の直鎖状アルキレングリコールとからエステル化反応またはエステル交換反応を経て重縮合反応を行うことによって、固有粘度が0.4以上のポリエステルを得る反応工程を含み、
該反応工程において、リン酸アルカリ金属塩およびリン酸を該重縮合反応系に添加し、リン酸アルカリ金属塩の添加量を、ポリエステル組成物に対して、0.5モル/t以上とし、リン酸の添加量(モル/t)を、リン酸アルカリ金属塩の添加量(モル%/t)の0.25倍以上1.5倍以下とすることによって、ポリエステル組成物を得る工程。
(工程2)ポリエステル組成物と耐加水分解剤の混合物をシート状に溶融押し出したのち二軸延伸し、ポリエステルフィルムを得る工程。
【0062】
以下、工程1や工程2などについて、詳細を説明する。
【0063】
(工程1)
本発明のポリエステルフィルムの製造方法において、その原料となるポリエステルは、上述のジカルボン酸構成成分、ジオール構成成分、カルボキシル基および/または水酸基を3つ以上有する構成成分とからエステル化反応またはエステル交換反応を経て重縮合反応を行うことによって固有粘度が0.4以上とすることによって得られる。
【0064】
ここで、該反応工程においては、リン酸アルカリ金属塩およびリン酸を該重縮合反応系に添加することが好ましい。
【0065】
リン酸、リン酸アルカリ金属塩は、ポリエステルの固有粘度0.4となるまでの間に添加するのが、ポリエステル中へのリン酸、リン酸アルカリ金属塩の均一分散の点から好ましい。またその添加方法としては、あらかじめエチレングリコールなど、本発明のポリエステルに含有される炭素数2〜4の直鎖状アルキレングリコールに溶解して混合したものを添加することが長期の耐加水分解性の点から好ましい。また、リン酸は重合反応中に揮発する場合があるので、その場合は、その揮発状況に応じて適宜リン酸の添加量を調整することも好ましく行われる。
【0066】
特に、このときのリン酸、リン酸アルカリ金属塩のアルキレングリコール混合液のpHは2以上6以下の酸性に調整することが異物生成抑制の点から好ましい。さらに好ましくは4以上6以下である。
【0067】
これらのリン化合物は重合触媒と添加間隔を5分以上あけて添加することが重合反応性の点から好ましく、重合触媒の添加後でも添加前でも構わない。
【0068】
また、ジカルボン酸構成成分およびカルボキシル基および/または水酸基を3つ以上有する構成成分については、カルボキシル基をエステル形成性誘導体化したものを用いるのが、得られるポリエステルのカルボキシル基末端基数を低減でき、耐湿熱性をより高められるという点でより好ましい。
【0069】
また、エステル交換反応を行う際には、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム、酢酸マンガン、酢酸コバルト、酢酸カルシウムなど公知のエステル交換反応触媒を用いることができるほか、重合触媒である三酸化アンチモンなどを添加してもよい。エステル化反応時には水酸化カリウムなどのアルカリ金属を数ppm添加しておくとジエチレングリコールの副生が抑制され、耐加水分解性も改善される。
【0070】
また重縮合反応触媒としては、二酸化ゲルマニウムのエチレングリコール溶液、三酸化アンチモン、チタンアルコキシド、チタンキレート化合物などを用いることができる。
【0071】
その他の添加物としては、例えば、静電印加特性を付与する目的で酢酸マグネシウム、助触媒として酢酸カルシウムなどを挙げることができ、本発明の効果を妨げない範囲で添加することができる。また、フィルムの滑り性を付与するために各種粒子を添加、あるいは触媒を利用した内部析出粒子を含有させてもよい。
【0072】
上記工程1により得られたポリエステル組成物を用いて、(工程2)を行うが、前記工程1にて得られたポリエステル組成物をポリエステルの固有粘度が0.5以上となるまで重合し、該重合後のポリエステル組成物を用いて、工程2を実施する事が好ましい。
【0073】
ここで、ポリエステルの固有粘度を0.5以上に高める場合においては、カルボキシル基末端基数を20等量/t以下の範囲で、さらにより少なくする事ができるという点で、重合反応温度をポリエステルの融点+30℃以下とするのが好ましい。また固有粘度0.5以上0.6以下で一旦チップ化し、得られたチップを固相重合することがカルボキシル基末端基数をより低減できるという点で効果的である。
【0074】
固相重合においては、固相重合温度をポリエステルの融点Tm−30℃以下、融点Tm−60℃以上、真空度0.3Torr以下で固相重合反応を行うことが好ましい。
【0075】
(工程2)
次に、このようにして得られたポリエステルを用いてポリエステル層(P層)の製造方法を説明する。
【0076】
本発明のポリエステルフィルムがP層のみからなる単膜構成の場合、P層用原料を押出機内で加熱溶融し、口金から冷却したキャストドラム上に押し出してシート状に加工する方法(溶融キャスト法)を使用することができる。その他の方法として、P層用の原料を溶媒に溶解させ、その溶液を口金からキャストドラム、エンドレスベルト等の支持体上に押し出して膜状とし、次いでかかる膜層から溶媒を乾燥除去させてシート状に加工する方法(溶液キャスト法)等も使用することができる。
【0077】
P層を溶融キャスト法により製造する場合、乾燥したポリエステル、耐加水分解剤の混合物を押出機を用いて口金からシート状に溶融押出し、冷却した表面温度10℃以上60℃以下に冷却されたドラム上で静電気により密着冷却固化し、未延伸シートを作製する。この未延伸シートを二軸延伸する事により得ることができる。
【0078】
押出機での溶融押出する際は、窒素雰囲気下で溶融させ、押出機へのチップ供給から、口金までに押出される時間は短い程良く、目安としては30分以下、より好ましくは15分以下、更に好ましくは5分以下とすることが、カルボキシル基末端基数増加抑制の点で好ましい。
【0079】
ここで、P層に耐加水分解剤を含有させる場合には、製膜時にポリエステルと耐加水分解剤を混合する方法、および、事前にポリエステルに高濃度で耐加水分解剤を含有させたマスターペレットを作製し、それを製膜時にポリエステルにて希釈する方法、いずれの方法も好ましく用いられる。高濃度のマスターペレットを希釈する方法の場合の例として、耐加水分解剤とポリエステルの混合物を、265℃以上275℃以下に加熱したベント式二軸混練押出機などを用いて溶融混練して高濃度マスターペレットを作製する方法が挙げられる。この場合、ポリエステルの固有粘度は0.7以上1.6以下であることが好ましい。より好ましくは0.75以上1.3以下である。IVが0.7より小さいと耐加水分解剤と混練するポリエステルのカルボキシル基末端基数が多くなるためマスター化する時に耐加水分解剤との反応が起こりすぎる。そのためフィルム製膜時に原料押出時に耐加水分解剤と希釈するポリエステルとの反応が起こりにくくなり、P層のカルボキシル基末端基数を低下させることができなくなって耐湿熱性が低下する場合がある。IVが1.6よりも大きいと溶融粘度が高くなりすぎるため、押出が安定せずマスターペレットの作製が困難となったり、溶融粘度を低くするために押出機の温度を上げるとポリエステル、耐加水分解剤が熱分解を起こし、P層のカルボキシル基末端基数を低下させることができなくなって耐湿熱性が低下する場合がある。
【0080】
この得られた未延伸シートのガラス転移温度Tg以上の温度にて二軸延伸する。二軸延伸する方法としては、上述の様に長手方向と幅方向の延伸とを分離して行う逐次二軸延伸方法の他に、長手方向と幅方向の延伸を同時に行う同時二軸延伸方法のどちらであっても構わない。延伸条件の一例は、1)同時二軸延伸の場合はポリエステルのガラス転移温度Tg以上Tg+15℃以下の範囲の温度、2)逐次二軸延伸の場合は、第1軸目の延伸をポリエステルのガラス転移温度Tg以上Tg+15℃以下(より好ましくはTg+10℃以下)の温度とし、第二軸目の延伸をTg+5℃以上Tg+25℃以下の範囲の温度で延伸することが挙げられる。
【0081】
延伸倍率は、同時二軸延伸、逐次二軸延伸共に、長手方向と幅方向それぞれ3倍以上5倍以下とするが、面積延伸倍率を12倍以上、より好ましくは13倍以上、更に好ましくは14倍以上、特に好ましくは15倍以上、最も好ましくは16倍以上となるように延伸する。面積倍率が12倍未満であると、得られる二軸延伸フィルムの耐湿熱性が低下することがあるため好ましくない。また面積延伸倍率が20倍を越えると延伸時に破れを生じ易くなる傾向がある。
【0082】
得られた二軸延伸フィルムの結晶配向を完了させて、平面性と寸法安定性を付与するために、ポリエステルのTg以上融点未満の温度Thで1秒間以上30秒間以下の熱処理を行ない、均一に徐冷後、室温まで冷却する。一般に熱処理温度Thが低いとフィルムの熱収縮が大きいため、高い熱寸法安定性を付与するためには熱処理温度Thは高い方が好ましい。しかしながら、熱処理温度を高くしすぎると非晶部が緩和され、分子運動性が高い状態となり、加水分解が起こりやすくなったり、湿熱雰囲気下において、加水分解後の熱結晶化が促進され脆化が進行しやすくなることがあるため好ましくない。そのため、本発明のポリエステルフィルムの製造方法において熱処理温度Thは、ポリエステルの融点Tmとの差Tm−Thが、40℃以上90℃以下、より好ましくは50℃以上80℃以下、更に好ましくは55℃以上75℃以下である。また、上記熱処理工程中では、必要に応じて幅方向あるいは長手方向に3〜12%の弛緩処理を施してもよい。続いて必要に応じて、他素材との密着性をさらに高めるためにコロナ放電処理などを行い、巻き取ることにより、P層を得ることができる。
【0083】
また、本発明のポリエステルフィルムがP層と他の層(P2層)を含む積層構造の場合の製造方法は以下の通りである。積層する各層の材料が熱可塑性樹脂を主たる構成材料とする場合は、二つの異なる材料をそれぞれ二台の押出機に投入し、溶融して口金から冷却したキャストドラム上に共押出してシート状に加工する方法(共押出法)、単膜で作製したシートに被覆層原料を押出機に投入して溶融押出して口金から押出しながらラミネートする方法(溶融ラミネート法)、P層と積層するP2層をそれぞれ別々に作製し、加熱されたロール群などにより熱圧着する方法(熱ラミネート法)、接着剤を介して貼り合わせる方法(接着法)、その他、P2層用の材料を溶媒に溶解させ、その溶液をあらかじめ作製していたP層上に塗布する方法(コーティング法)、およびこれらを組み合わせた方法等が使用することができる。
【0084】
また、P2層が、熱可塑性樹脂でない材料を主たる構成成分とする場合は、P層と積層するP2層をそれぞれ別々に作製し、接着剤などを介して貼り合わせる方法(接着法)や、硬化性材料の場合はP層上に塗布した後に電磁波照射、加熱処理などで硬化させる方法等が使用することができる。その他、上述の共押出法、溶融ラミネート法、溶液ラミネート法、熱ラミネート法などの方法の他に、蒸着法、スパッタ法などの乾式法、めっき法などの湿式法、なども好適に用いることが出来る。
【0085】
コーティング法により異素材からなる層P2層を形成する方法としては、本発明のポリエステルフィルムの製膜中に塗設するインラインコーティング法、製膜後のポリエステルフィルムに塗設するオフラインコーティング法があげられ、どちらでも用いることが出来るが、より好ましくはポリエステルフィルム製膜と同時にできて効率的であり、かつポリエステルフィルムへの接着性が高いという理由からインラインコーティング法が好ましく用いられる。また、塗設する際には、塗布液の支持体上へのポリエステルフィルム表面へコロナ処理なども好ましく行われる。
【0086】
本発明のポリエステルフィルムは、上述の工程により形成することができ、得られたフィルムは、高い耐湿熱性を有するものである。本発明のポリエステルはその特長を生かして銅貼り積層板、太陽電池用バックシート、粘着テープ、フレキシブルプリント基板、メンブレンスイッチ、面状発熱体、もしくはフラットケーブルなどの電気絶縁材料、コンデンサ用材料、自動車用材料、建築材料を初めとした耐湿熱性が重視されるような用途に好適に使用することができる。これらの中で、太陽電池用バックシート用フィルムとして好適に用いられる。
【0087】
本発明の太陽電池用バックシートの構成は、上述のポリエステルフィルムを用いていれば任意の構成を用いることができ、本発明のポリエステルフィルムに発電素子を封止するエチレン−ビニルアセテート共重合体(以下EVAと略すことがある。)等の封止剤との密着性を向上させる封止剤密着層、封止剤密着層との密着性を挙げるためのアンカー層、水蒸気バリア層、紫外線劣化を防ぐための紫外線吸収層、発電効率を高めるための光反射層、意匠性を発現させるための光吸収層、各層を接着するための接着層、部分放電電圧を向上させる導電層などを形成させることによって本発明の太陽電池用バックシートを構成する。また、本発明のポリエステルフィルムのみで太陽電池用バックシートとして用いられることもある。
【0088】
封止剤密着層は発電素子を封止するEVA系樹脂などの封止剤との密着性を向上させる層であって、最も発電素子に近い側に設置され、バックシートとシステムとの接着に寄与する。その材料は封止剤との密着性が発現されれば特に制限はなく、例えばEVAや、EVAとエチレン−メチルアクリレート共重合体(EMA)、エチレン−エチルアクリレート共重合体(EEA)、エチレン−ブチルアクリレート共重合体(EBA)、エチレン−メタクリル酸共重合体(EMAA)、アイオノマー樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂などの混合物が好ましく用いられる。また、必要に応じて封止剤密着層のバックシートへの密着性を向上させるため、アンカー層を形成することも好ましく行われる。その材料は封止剤密着層との密着性が発現されれば特に制限はなく、例えばアクリル樹脂やポリエステルなど樹脂を主たる構成成分とする混合物が好ましく用いられる。
【0089】
水蒸気バリア層は太陽電池を構成した際に発電素子の水蒸気の劣化を防ぐため、バックシート側からの水蒸気の進入を防ぐための層である。酸化珪素、酸化アルミニウム等の酸化物やアルミニウム等の金属層を真空蒸着やスパッタリングなどの周知の方法でフィルム表面に設けることにより形成される。その厚みは通常100オングストローム以上200オングストローム以下の範囲であるのが好ましい。この場合、本発明のポリエステルフィルム上に直接ガスバリア層を設ける場合と別のフィルムにガスバリア層を設け、このフィルムを本発明のフィルム表面に積層する場合いずれも好ましく用いられる。また、金属箔(たとえばアルミ箔)をフィルム表面に積層する方法も用いることができる。この場合の金属箔の厚さは10μm以上50μm以下の範囲が、加工性とガスバリア性から好ましい。
【0090】
紫外線吸収層は、内層の樹脂の紫外線劣化を防ぐために紫外線を遮断するための層であって、波長380nm以下の紫外線を遮断する機能を有していれば任意のものを用いることができる。光反射層は、光を反射する層であって、本層を形成することによって、内層の樹脂の紫外線劣化を防止したり、太陽電池システムに吸収されずにバックシートまで到達した光を反射してシステム側に返すことで発電効率を高めるために用いる層であって、酸化チタンや硫酸バリウムなどの白色顔料や、気泡などを含有した層である。光吸収層は、光を吸収する層であって、本層を形成することによって、内層の樹脂の紫外線劣化を防止したり、太陽電池の意匠性を向上させるために用いる層である。
【0091】
上記の各層と本発明のポリエステルフィルムを、組み合わせることで、本発明の太陽電池用バックシートが形成される。なお、本発明の太陽電池用バックシートにおいて、上述の層はすべて独立した層として形成する必要はなく、複数の機能を兼ね備えた機能統合層として形成するのも好ましい形態である。また、本発明のポリエステルフィルムがすでに機能を有する場合は省略することも可能である。例えば、本発明のポリエステルフィルムが白色顔料や気泡を含有した層を含む構成で、光反射性を有する場合は光反射層を、光吸収剤を含有した層を含む構成で光吸収性を有している場合には吸収層を、紫外線吸収剤を含有した層を含む構成の場合は紫外線吸収層を省略することができる場合がある。
【0092】
本発明のポリエステルフィルムは従来のポリエステルフィルムに比べて耐湿熱性に優れるものであるため、このフィルムを含む太陽電池用バックシートは従来のバックシートに比べて高い耐湿熱性を有するものとすることができる。ここで、太陽電池用バックシートにおいて、本発明のポリエステルフィルムの高い耐湿熱性の効果をバックシートに発揮させるためには、バックシート全体に対するP層の体積割合が10%以上とすることが好ましい。より好ましくは20%以上、更に好ましくは25%以上、更に好ましくは30%以上、特に好ましくは40%以上である。
【0093】
また、本発明のポリエステルフィルムを用いた太陽電池用バックシートは、バックシートを温度125℃、相対湿度100%RHの条件下で処理した際の伸度半減期が75時間以上であることが好ましい。ここでいう伸度半減期とは、ASTM−D882(1997)に基づいて測定されたものであって、処理前のバックシートの破断伸度E0’,温度125℃、相対湿度100%RHの条件下で所定時間処理した後の破断伸度をE1’としたときに、下記式(2)により得られる伸度保持率が50%になる時間のことである。
伸度保持率(%)=E1’/E0’×100 (2)
なお、E1’はバックシートを測定片の形状に切り出した後、温度125℃、相対湿度100%RHの条件下、所定条件処理を施したものを用いて測定した値である。詳しくは処理時間を24時間、48時間、72時間、・・・・と24時間ごとに処理時間を変更したサンプルを作製し、それぞれについて伸度保持率を求める。次いで、横軸を処理時間、縦軸を伸度保持率としたプロットを作成し、その変化曲線と伸度保持率50%の軸と交わった点の時間でもって伸度半減期とする。より好ましくは伸度半減期が80時間以上、さらに好ましくは85時間以上、さらに好ましくは95時間以上、特に好ましくは105時間以上である。例えばバックシートを搭載した太陽電池を長期間使用した際に劣化が進行し、外部から何らかの衝撃が太陽電池に加わったとき(例えば、落石などが太陽電池に当たった場合など)に、バックシートが破断することがあるため好ましくない。本発明の太陽電池用バックシートにおいて、伸度半減期を75時間以上とすることによって、長期使用時の太陽電池の耐久性を高めることができる。
【0094】
本発明の太陽電池用バックシートの厚みは50μm以上500μm以下が好ましく、100μm以上300μm以下がより好ましい。更に好ましくは、125μm以上200μm以下である。厚みが10μm未満の場合、フィルムの平坦性を確保することが困難となる。一方、500μmより厚い場合、太陽電池に搭載した場合、太陽電池全体の厚みが大きくなりすぎることがある。
【0095】
本発明の太陽電池は、本発明のポリエステルフィルムを用いた太陽電池用バックシートを含むことを特徴とする。本発明のポリエステルフィルムを用いた太陽電池用バックシートは従来のバックシートより耐湿熱性が高いという特徴を生かして、従来の太陽電池と比べて高耐久としたり、薄くすることが可能となる。その構成の例を図1に示す。電気を取り出すリード線(図1には示していない)を接続した発電素子をEVA系樹脂などの透明な封止剤2で封止したものに、ガラスなどの透明基板4と、バックシート1と呼ばれる樹脂シートを貼り合わせて構成されるが、これに限定されず、任意の構成に用いることができる。
【0096】
ここで、本発明の太陽電池において、上述の太陽電池用バックシート1は発電素子を封止した封止剤層2の背面に設置される。
【0097】
以上のように、本発明のポリエステルフィルムを用いた太陽電池用バックシートを太陽電池システムに組み込むことにより、従来の太陽電池と比べて、高耐久および/または薄型の太陽電池システムとすることが可能となる。本発明の太陽電池は、太陽光発電システム、小型電子部品の電源など、屋外用途、屋内用途に限定されず各種用途に好適に用いることができる。
【0098】
[特性の評価方法]
A.ポリエステルの組成分析
ポリエステルをアルカリにより加水分解し、各成分をガスクロマトグラフィーあるいは高速液体クロマトグラフィーにより分析し、各成分のピーク面積より組成比を求めた。以下に一例を示す。ジカルボン酸構成成分や、カルボキシル基を有する3官能以上の構成成分は高速液体クロマトグラフィーにて測定を行った。測定条件は既知の方法で分析することができ、以下に測定条件の一例を示す。
装置:島津LC−10A
カラム:YMC−Pack ODS−A 150×4.6mm S−5μm 120A
カラム温度:40℃
流量:1.2ml/min
検出器:UV 240nm
ジオール構成成分や、水酸基を有する3官能以上の構成成分の定量はガスクロマトグラフィーを用いて既知の方法で分析することができる。以下に測定条件の一例を示す。
装置 :島津9A(島津製作所製)
カラム:SUPELCOWAX−10 キャピラリーカラム30m
カラム温度:140℃〜250℃(昇温速度5℃/min)
流量 :窒素 25ml/min
検出器:FID。
【0099】
B.固有粘度IV
オルトクロロフェノール100mlにポリエステルフィルム(積層フィルムの場合はポリエステル層(P層))を溶解させ(溶液濃度C=1.2g/ml)、その溶液の25℃での粘度をオストワルド粘度計を用いて測定した。また、同様に溶媒の粘度を測定した。得られた溶液粘度、溶媒粘度を用いて、下記式(3)により、[η]を算出し、得られた値でもって固有粘度(IV)とした。
ηsp/C=[η]+K[η]・C (3)
(ここで、ηsp=(溶液粘度/溶媒粘度)―1、Kはハギンス定数(0.343とする)である)。
【0100】
C.アルカリ金属元素含有量の定量
ポリエステルフィルム(積層フィルムの場合はポリエステル層(P層))をO−クロロフェノールに溶解した後、0.5規定の塩酸で抽出操作を行った。この抽出液について原子吸光分析法(日立製作所製:偏光ゼーマン原子吸光光度計180−80。フレーム:アセチレン−空気)にてNa,K,Liの定量を行い、その和でもってアルカリ金属量W1とした。なお定量は既知濃度の標準溶液を用いて予め作製した検量線を用いて行った。
【0101】
D.リン元素含有量の定量
ポリエステルフィルム(積層フィルムの場合はポリエステル層(P層)を、理学電機(株)製蛍光X線分析装置(型番:3270)を用いて蛍光X線の強度を測定した。得られた値を用いて、リン元素含有量既知のサンプルで予め作成した検量線を用い、リン元素含有量W2を求めた。
【0102】
E.カルボキシル基末端基数
ポリエステルフィルム(積層フィルムの場合はポリエステル層(P層))について、Mauliceの方法によって測定した。(文献 M.J.Maulice,F.Huizinga.Anal.Chim.Acta,22 363(1960))。
【0103】
F.耐加水分解剤の含有量
ポリエステルフィルム(積層フィルムの場合はポリエステル層(P層))について、以下の方法で耐加水分解剤の含有量を求めた。
【0104】
(i)耐加水分解剤がカルボジイミド系化合物の場合
ポリエステルフィルム(積層フィルムの場合はポリエステル層(P層))について、熱分解GC/MS等にて耐加水分解剤の構造同定を行った。また、別途、微量窒素分析装置ND−100型分析装置を用いて削りだしたもの1グラム当たりに含まれる窒素含有量(μg/g)を求めた。なお、測定はn=5とし、定量にあたってはピリジン標準溶液で作成した検量線を用いた。耐加水分解剤の単位分子量と窒素含有量から各層に含まれる耐加水分解剤の含有量を求めた。
【0105】
(ii)耐加水分解剤がエポキシ系化合物,オキサゾリン系化合物の場合
ポリエステルフィルム(積層フィルムの場合はポリエステル層(P層))について、重溶媒(CDCl/HFIP−d混合溶媒)に溶解させた。遠心分離等により不溶成分を分離した後、残りの溶液を用いてNMR(核磁気共鳴)スペクトル測定を行った。得られた結果からポリエステルおよび耐加水分解剤の構造を同定し、そのピーク強度比と単位分子量から耐加水分解剤の含有量を求めた。なお、構造同定については必要に応じて溶媒抽出分離作業等を組み合わせて測定を実施した。
【0106】
G.破断伸度、耐湿熱性(伸度半減期)
ポリエステルフィルムの破断伸度はASTM−D882(1997)に基づいて、サンプルを1cm×20cmの大きさに切り出し、チャック間5cm、引っ張り速度300mm/minにて引っ張ったときの破断伸度を測定した。なお、測定は長手方向と幅方向について、それぞれ10サンプルについて実施し、その平均値でもって破断伸度E0とした。
【0107】
また、ポリエステルフィルムの耐湿熱性は、試料を測定片の形状(1cm×20cm)に切り出した後、(株)平山製作所製プレッシャークッカーにて、125℃、相対湿度100%RHの条件下で24時間、48時間、72時間、・・・・と24時間毎で処理時間を変更したサンプルを作製し、処理後のサンプルの破断伸度をASTM−D882(1997)に基づいて、チャック間5cm、引っ張り速度300mm/minにて引っ張ったときの破断伸度を測定した。なお、測定は、それぞれ10サンプルについて実施し、その平均値でもって破断伸度E1とした。得られた破断伸度E0,E1を用いて、下記式(1)により各処理時間の伸度保持率を算出した。
伸度保持率(%)=E1/E0×100 (1)
次いで、横軸を処理時間、縦軸を伸度保持率としたプロットを作成し、その変化曲線と伸度保持率50%の軸と交わった点の時間でもって伸度半減期とした。
また、バックシートの破断伸度、耐湿熱性は、上記と同様に処理前のバックシートの破断伸度E0’,温度125℃、相対湿度100%RHの条件下24時間、48時間、72時間、・・・・と24時間毎で処理時間を変更したサンプルを作製し、それぞれについて破断伸度E1’を求めて、下記式(2)により伸度保持率を算出した。
伸度保持率(%)=E1’/E0’×100 (2)
なお、それぞれの測定はバックシート長手方向と幅方向について、10サンプルについて実施し、その平均値でもって、E0’,E1’とした。
次いで、横軸を処理時間、縦軸を伸度保持率としたプロットを作成し、その変化曲線と伸度保持率50%の軸と交わった点の時間でもって伸度半減期とした。
【0108】
H.難燃性
UL94−VTM試験法に基づきを評価した。長さ200mm、幅50mmサイズ(長さ125mm部分に標線)のフィルム試験片またはバックシート試験片を円筒状に巻き、クランプに垂直に取り付け、サンプル直下に綿をおいた。サンプル下部の中心部分に高さが20mmの炎を3秒間接炎後の燃焼時間、ドリップによる綿への着火の有無を観察した。消火後、再度3秒間接炎し、その後の燃焼時間、燃焼距離を観察した。該試験を10サンプルについて実施した。それぞれ、測定は得られた燃焼試験片を観察し、フィルムの燃焼性は以下のように判定した。
平均燃焼距離が95mm以下の場合:S
平均燃焼距離が95mmを越えて100mm以下の場合:A
平均燃焼距離が100mmを越えて105mm以下の場合:B
平均燃焼距離が105mmを越えて115mm以下の場合:C
平均燃焼距離が115mmを越えて125mm以下の場合:D
平均燃焼距離が125mmを越える場合:E
S〜Dが良好であり、その中でもSが最も優れている。
【0109】
I.フィルム中の異物
面状光源上に偏光板2枚をクロスニコル状態となるように設置した。2枚の偏光板の間に、実施例、比較例にて作製したフィルムを挿入し、目視観察でフィルム中の異物を観察した。確認された異物のうち、偏光板を挟まないで観察した際に白色である異物の数を求め、観察面積から下記式(4)にて400cmあたりの個数に換算した。
単位面積あたりの白色異物の数(個/400cm)=白色異物数(個)/観察面積(cm)×400(cm) (4)
該試験を10サンプルについて実施した。得られた値を用いて以下の通りに判定した
単位面積あたりの白色異物数が2個/400cm以下の場合:S
単位面積あたりの白色異物数が2個/400cmを越え5個/400cm以下の場合:A
単位面積あたりの白色異物数が5個/400cmを越え10個/400cm以下の場合:B
単位面積あたりの白色異物数が10個/400cmを越え15個/400cm以下の場合:C
単位面積あたりの白色異物数が15個/400cmを越え20個/400cm以下の場合:D
単位面積あたりの白色異物数が25個/400cmを越える場合:E
S〜Dが良好であり、その中でもSが最も優れている。
【実施例】
【0110】
以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではない。
【0111】
(実施例1)
テレフタル酸ジメチル100質量部、エチレングリコール57.5質量部、酢酸マンガン0.06質量部、三酸化アンチモン0.03質量部を150℃、窒素雰囲気下で溶融後、攪拌しながら230℃まで3時間かけて昇温し、メタノールを留出させ、エステル交換反応を終了した。エステル交換反応終了後、リン酸とリン酸二水素ナトリウム2水和物をエチレングリコールに溶解したエチレングリコール溶液(pH=5)を重合後のポリエステル中の含有量が表1の組成となるように添加した。次いで、重合反応を最終到達温度285℃、真空度0.1Torrで行い、固有粘度0.53、カルボキシル基末端基数12等量/tのポリエステルを得た。得られたポリエチレンテレフタレートを160℃で6時間乾燥、結晶化させたのち、温度220℃、真空度0.3Torr、8時間の固相重合を行い、固有粘度0.80、カルボキシル基末端基数10等量/tのポリエステルを得た。得られたポリエステルの特性を評価した結果を表1に示す。
【0112】
温度265℃に加熱されたニーディングパドル混練部を1箇所設けた同方向回転タイプのベント式二軸混練押出機(日本製鋼所製、スクリュー直径30mm、スクリュー長さ/スクリュー直径=45.5)に、上記ポリエステル90質量部と耐加水分解剤として芳香族ポリカルボジイミド系化合物“スタバクゾール”P400(ラインケミー社製)10質量部を供給し、スクリュー回転数200回転/分で溶融押出してストランド状に吐出し、温度25℃の水で冷却した後、直ちにカッティングして耐加水分解剤マスターバッチ(MB−1)を作製した。
【0113】
上記ポリエステルと耐加水分解剤マスターバッチを、耐加水分解剤の濃度が表1の組成となるよう混合したものを180℃の温度で3時間真空乾燥した後に押出機に供給し、窒素雰囲気下、280℃の温度で溶融させ、Tダイ口金に導入した。このときの押出機のフィルターは80μm焼結フィルターを使用した。次いで、Tダイ口金内より、シート状に押出して溶融単層シートとし、該溶融単層シートを、表面温度25℃に保たれたドラム上に静電印加法で密着冷却固化させて未延伸単層フィルムを得た。
【0114】
続いて、該未延伸単層フィルムを85℃の温度に加熱したロール群で予熱した後、87℃の温度の加熱ロールを用いて長手方向(縦方向)に3.8倍延伸を行い、25℃の温度のロール群で冷却して一軸延伸フィルムを得た。得られた一軸延伸フィルムの両端をクリップで把持しながらテンター内の80℃の温度の予熱ゾーンに導き、引き続き連続的に90℃の温度の加熱ゾーンで長手方向に直角な方向(幅方向)に4.2倍延伸した。さらに引き続いて、テンター内の熱処理ゾーン1で200℃の温度で20秒間の熱処理を施し、さらに熱処理ゾーン2で150℃の熱処理を行い、熱処理ゾーン3で100℃の温度で熱処理を行った。なお、熱処理に際し、熱処理ゾーン1−熱処理ゾーン2間で4%の弛緩処理を行った。次いで、均一に徐冷後、巻き取って、厚さ50μmの二軸延伸フィルムを得た。
【0115】
得られたフィルムの特性を評価した結果を表2に示す。耐湿熱性に優れたフィルムであることが分かった。次にこのフィルムを第1層として用い、接着層として“タケラック(登録商標)”A310(三井武田ケミカル(株)製)90質量部、“タケネート(登録商標)”A3(三井武田ケミカル(株)製)を塗布し、その上に第2層として厚さ100μmのポリエチレンフィルムを貼り合わせ、厚さ155μmのバックシートを形成した。得られたバックシートの耐湿熱性の評価を実施した。結果を表2に示す。高い耐湿熱性を有することが分かった。
【0116】
(実施例2〜15)
表1の組成となるようにポリエステルを重合し、耐加水分解剤を添加した以外は実施例1と同様に厚さ50μmのポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステル、およびフィルムの特性を評価した結果を表1、2に示す。耐湿熱性に優れることが分かった。但し、実施例13〜15については、他の実施例に比べて難燃性が劣り、また実施例5,6については、他の実施例にくらべて異物が多く、品位が劣るものであった。また、実施例1と同様の方法で太陽電池用バックシートを得た。得られたバックシートの特性を評価した結果を表2に示す。耐湿熱性に優れることが分かった。
【0117】
(実施例16〜21)
リン酸二水素ナトリウム2水和物の代わりにリン酸二水素カリウム2水和物を用いた以外は表1の組成となるようにポリエステルを重合し、耐加水分解剤を添加した以外は実施例1と同様に厚さ50μmのポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステル、およびフィルムの特性を評価した結果を表1、2に示す。耐湿熱性に優れることが分かった。但し、実施例19〜21については、他の実施例に比べて難燃性が劣るものであった。また、実施例1と同様の方法で太陽電池用バックシートを得た。得られたバックシートの特性を評価した結果を表2に示す。耐湿熱性に優れることが分かった。
【0118】
(実施例22)
テレフタル酸ジメチル100質量部、トリメリット酸トリメチル(テレフタル酸ジメチル/トリメリット酸トリメチル=99.95/0.05のモル比となるように添加)、エチレングリコール57.5質量部を用いた以外は実施例1と同様の方法でポリエステルを重合した。次いで上記ポリエステルを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて耐加水分解剤マスターバッチを得た。表1の組成となるようにポリエステル、耐加水分解剤を添加した以外は実施例1と同様に厚さ50μmのポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステル、およびフィルムの特性を評価した結果を表1、2に示す。また、実施例1と同様の方法で太陽電池用バックシートを得た。得られたバックシートの特性を評価した結果を表2に示す。耐湿熱性に優れることが分かった。
【0119】
(実施例23〜26)
表1の組成となるようにポリエステルを重合、耐加水分解剤を添加した以外は実施例22と同様に厚さ50μmのポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステル、およびフィルムの特性を評価した結果を表1、2に示す。耐湿熱性に優れることが分かった。また、実施例1と同様の方法で太陽電池用バックシートを得た。得られたバックシートの特性を評価した結果を表2に示す。耐湿熱性に優れることが分かった。
【0120】
(実施例27〜31)
トリメリット酸トリメチルの代わりにトリメシン酸トリメチルを用い、表1の組成となるようにポリエステルを重合、耐加水分解剤を添加した以外は実施例22と同様に厚さ50μmのポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステル、およびフィルムの特性を評価した結果を表1、2に示す。耐湿熱性に優れることが分かった。また、実施例1と同様の方法で太陽電池用バックシートを得た。得られたバックシートの特性を評価した結果を表2に示す。耐湿熱性に優れることが分かった。
【0121】
(実施例32、33)
実施例32については、テレフタル酸ジメチルの代わりに2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチルを用い、固有粘度を0.5のポリエステルを得て、これを固相重合する際の固相重合時間を7時間としたこと、実施例33については、テレフタル酸ジメチルの代わりに2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチルを用い、トリメリット酸トリメチル(2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル/トリメリット酸トリメチル=99.9/0.1のモル比となるように添加)を添加し、固有粘度を0.5のポリエステルを得て、これを固相重合する際の固相重合時間を7時間としたこと、以外は実施例1と同様にポリエステルを得た。いずれのポリエステルもガラス転移温度120℃、融点265℃であった。上記ポリエステルを用い、温度を275℃とした以外は、実施例1と同様の方法にて耐加水分解剤ポリエステルマスターバッチを得た。得られたポリエステルを用いて、表1に示す組成となるように耐加水分解剤を添加し、押出温度を290℃、縦延伸温度を135℃、横延伸温度を140℃とした以外は実施例1と同様の方法で、厚さ50μmのポリエステルフィルムを得た。得られたフィルムの特性を評価した結果を表2に示す。耐湿熱性に優れることが分かった。また、実施例1と同様の方法で太陽電池バックシートを得た。得られたバックシートの特性を評価した結果を表2に示す。耐湿熱性に優れることが分かった。
【0122】
(比較例1〜6)
表1の組成となるようにポリエステルを重合した以外は実施例1と同様の方法でポリエステルを得た。次いで上記ポリエステルを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて耐加水分解剤マスターバッチを得た。上記ポリエステルと耐加水分解剤マスターバッチを、耐加水分解剤の濃度が表1となるように混合した以外は実施例1と同様に厚さ50μmのポリエステルフィルムを得た。得られたポリエステル、フィルムの特性を評価した結果を表1、2に示す。実施例と比べて耐湿熱性に劣ることがわかった。また、実施例1と同様の方法で太陽電池用バックシートを得た。得られたバックシートの特性を評価した結果を表2に示す。実施例と比べて耐湿熱性に劣ることがわかった。
【0123】
(比較例7)
それぞれ表1の組成となるようにポリエステルを重合しした以外は実施例32、33と同様の方法でポリエステルを得た。次いで上記ポリエステルを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて耐加水分解剤マスターバッチを得た。上記ポリエステルと耐加水分解剤マスターバッチを、耐加水分解剤の濃度が表1となるように混合した以外は実施例32,33と同様の方法で50μm厚のポリエステルフィルムを得た。いずれのポリエステルもガラス転移温度120℃、融点265℃であり、得られたポリエステルの物性、およびフィルムの特性を評価した結果を表1、2に示す。実施例32,33に比べて耐湿熱性に劣ることが分かった。
【0124】
また、実施例1と同様の方法で太陽電池バックシートを得た。得られたバックシートの特性を評価した結果を表2に示す。実施例32,33に比べて耐湿熱性に劣ることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【0125】
本発明のポリエステルフィルムは、長期に渡って高い耐湿熱性に優れたポリエステルフィルムで、その特性を生かして太陽電池用バックシート、面状発熱体、もしくはフラットケーブルなどの電気絶縁材料、コンデンサ用材料、自動車用材料、建築材料を初めとした用途に好適に使用することができる。
【0126】
【表1−1】

【0127】
【表1−2】

【0128】
【表2−1】

【0129】
【表2−2】

【符号の説明】
【0130】
1:太陽電池用バックシート
2:透明充填剤
3:発電素子
4:透明基板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリエステル、耐加水分解剤、アルカリ金属元素およびリン元素を含有するポリエステル層(P層)を有するポリエステルフィルムであって、
P層における耐加水分解剤の含有量がP層に対して0.01重量%以上であり、
P層におけるアルカリ金属元素含有量W1がP層に対して0.5モル/t以上であり、
アルカリ金属元素含有量W1(モル/t)と、P層におけるリン元素含有量W2(モル/t)の比W1/W2が0.4以上0.8以下であるポリエステルフィルム。
【請求項2】
P層がリン酸とリン酸アルカリ金属塩を含有し、かつP層におけるリン酸アルカリ金属塩含有量がP層に対して0.5モル/t以上であり、リン酸をリン酸アルカリ金属塩に対して0.25倍以上1.5倍以下のモル比で含有する請求項1に記載のポリエステルフィルム。
【請求項3】
前記アルカリ金属元素がナトリウム元素またはカリウム元素である請求項1または2に記載のポリエステルフィルム。
【請求項4】
下記(1)または(2)を満足する請求項1〜3のいずれかに記載のポリエステルフィルム
(1)P層のポリエステルがエチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とする樹脂であり、かつフィルムを125℃100%RH条件で処理した際の伸度半減期が80時間以上であること。
(2)P層のポリエステルがエチレン2,6−ナフタレンジカルボキシレートを主たる繰り返し単位する樹脂であり、かつフィルムを125℃100%RH条件で処理した際の伸度半減期が110時間以上であること。
【請求項5】
P層のポリエステルが、カルボキシル基および/または水酸基を3つ以上有する構成成分を共重合されてなる樹脂であり、
カルボキシル基および/または水酸基を3つ以上有する構成成分の共重合率が、ポリエステルの全構成成分に対して0.005モル%以上2.5モル%以下である請求項1〜4のいずれかに記載のポリエステルフィルム。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれかに記載のポリエステルフィルムを用いた太陽電池用バックシート。
【請求項7】
請求項6に記載の太陽電池用バックシートを用いた太陽電池。
【請求項8】
下記工程1および2をその順に含む請求項1〜7に記載のポリエステルフィルムの製造方法。
(工程1)芳香族ジカルボン酸または芳香族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体、炭素数2〜4の直鎖状アルキレングリコール、リン酸アルカリ金属塩およびリン酸を用いてポリエステル組成物を得る工程であって、
芳香族ジカルボン酸または芳香族ジカルボン酸のエステル形成性誘導体、炭素数2〜4の直鎖状アルキレングリコールとからエステル化反応またはエステル交換反応を経て重縮合反応を行うことによって、固有粘度が0.4以上のポリエステルを得る反応工程を含み、
該反応工程において、リン酸アルカリ金属塩およびリン酸を該重縮合反応系に添加し、リン酸アルカリ金属塩の添加量を、ポリエステル組成物に対して、0.5モル/t以上とし、リン酸の添加量(モル/t)を、リン酸アルカリ金属塩の添加量(モル/t)の0.25倍以上1.5倍以下とすることによって、ポリエステル組成物を得る工程。
(工程2)ポリエステル組成物と耐加水分解剤の混合物をシート状に溶融押し出したのち二軸延伸し、ポリエステルフィルムを得る工程。
【請求項9】
請求項8に記載の製造方法であって、
前記工程1にて得られたポリエステル組成物を、ポリエステルの固有粘度が0.5以上となるまで重合し、該重合後のポリエステル組成物を用いて、工程2を実施するポリエステルフィルムの製造方法。

【図1】
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【公開番号】特開2012−57021(P2012−57021A)
【公開日】平成24年3月22日(2012.3.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−200606(P2010−200606)
【出願日】平成22年9月8日(2010.9.8)
【出願人】(000003159)東レ株式会社 (7,677)
【Fターム(参考)】