説明

太陽電池用裏面保護シート

【課題】表面硬度、耐候性、耐光性のバランスがとれ、環境負荷の軽減された裏面保護シートと裏面保護シートを用いた太陽電池モジュールを提供する。
【解決手段】太陽電池用裏面保護シート6はラクトン環構造を有するアクリル系重合体を主成分として含むフィルム7と、接着剤層8、ガスバリア性フィルム9とが積層されてなり、太陽電池モジュール1は太陽電池用表面保護シート2、樹脂層3、配線を配設した太陽電池素子4,樹脂層5、易接着層10、および、太陽電池用裏面保護シート6を積層することで形成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽電池用裏面保護シートに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、二酸化炭素の増加による温室効果による地球の温暖化や酸性雨などの地球規模の環境問題が深刻化し、現在、火力発電に代わるクリーンなエネルギーの開発が切望されるようになってきた。
【0003】
このようなエネルギー源として現在最も注目・期待されているものの一つとして、クリーンさ、安全性及び取り扱い易さの点から、無限の太陽エネルギーを直接電気エネルギーに変換できる太陽電池がある。
【0004】
太陽電池は、太陽電池のセル単体を直列または並列に接続した上で、機械的強度や耐候性が得られる構造とするために、通常モジュールという構造を採る。太陽電池モジュールは、太陽光の入射側にガラス面を配置し、次に樹脂層、太陽電池セル、樹脂層そして裏面保護シートの順に積層された構造となっている。裏面保護シートは、太陽電池モジュールの裏面(太陽光の入射側と反対側)を保護するために配置される。太陽電池は、屋外に設置されることが多いため、裏面保護シートには、機械的強度、耐候性および耐光性などの耐久性が要求される。
【0005】
太陽電池用裏面保護シートとしては従来種々のものが開発されてきた。最も汎用されているのは、ポリフッ化ビニルフィルム等のフッ素系樹脂フィルムである。フッ素系樹脂フィルムを用いた裏面保護シートとしては、例えば、フッ素系樹脂フィルムと金属箔との複合フィルム;フッ素系樹脂フィルム、ケイ素酸化物薄膜層、および透明樹脂との積層体(例えば、特許文献1参照)などが挙げられる。
【0006】
しかしながら、フッ素系樹脂フィルムを裏面保護シートとして用いた場合、密着性が弱く、層間剥離の問題があった。また、フッ素系樹脂フィルムは表面硬度が低く、機械的強度の点でも改善の余地がある。さらに、フッ素系樹脂フィルムは、廃棄・処理方法によっては、環境への負担が大きく、環境性が求められる現状において、環境負荷の少ないシートが求められている。
【0007】
上記フッ素系樹脂フィルムの問題点を解決する技術として、特許文献2では、耐加水分解性のポリエステルフィルムと、金属酸化物を被着した樹脂フィルムおよび白色樹脂フィルムとの3層積層体からなる裏面保護シートが開示されている。このような構成を有する裏面保護シートは、耐加水分解性等の耐久性を備え、またフッ素系樹脂フィルムと比較して層間密着性が向上している。
【0008】
また、耐加水分解性に優れたフィルムとして、特許文献3に記載されているようにポリメチルメタクリレート等のアクリル系フィルムを裏面保護シートとして用いることもできる。
【特許文献1】特開平4−239634号公報
【特許文献2】特開2002−100788号公報
【特許文献3】特開2007−266382号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、ポリエステルフィルムは、紫外線によって劣化しやすく、黄変しやすいという問題点がある。また、アクリル系フィルムで一般的なポリメチルメタクリレート樹脂フィルムを用いると、耐加水分解性、耐光性に優れているが、耐湿熱性に欠け、耐久性に優れた太陽電池用裏面保護シートを作製することは出来なかった。
【0010】
したがって、表面硬度、耐候性、耐光性のバランスがとれ、環境負荷の軽減された裏面保護シートが求められている。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、ラクトン環構造を有するアクリル系重合体を主成分として含むフィルムを積層させることによって、表面硬度、耐候性、耐光性のバランスがとれ、環境負荷の軽減された太陽電池用裏面保護シートが得られることを見出し、本発明を完成させた。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、耐候性および表面硬度の点で非常に優れた太陽電池用裏面保護シートが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明の太陽電池用裏面保護シートは、ラクトン環構造を有するアクリル系重合体を主成分として含むフィルム(以下、ラクトンフィルムとも称する)がガスバリア性フィルムに積層されている構造を採る。裏面保護シート中、ラクトンフィルムは太陽電池セルと対向する側に配置される(バリア性フィルムがセルに近い側に配置される)。
【0014】
以下、各構成要件について、詳細に説明する。
【0015】
(アクリル系重合体)
アクリル系重合体は、ラクトン環構造を含む。なお、以下において、前記重合体を「ラクトン環含有重合体」と称することもある。アクリル系フィルムは、フッ素系やポリエステル系のフィルムに比べて表面硬度が高いが、ラクトン環構造が存在することにより、さらに表面硬度が向上する。さらに、ラクトン環構造が存在することにより、耐湿熱性が大きく向上する。したがって、本発明のラクトンフィルムを太陽電池用裏面保護シートに用いた場合には、表面硬度、および耐湿熱性に優れた太陽電池用裏面保護シートを得ることができる。
【0016】
ラクトン環は、ヒドロキシ酸の水酸基とカルボキシル基間で分子内脱水し、環状エステルを形成したものを指す。(メタ)アクリレート系単量体との重合性の観点からは、ラクトン環構造は、好ましくは、下記一般式(1)で表される。
【0017】
【化1】

【0018】
式中、R、R、およびRは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20、好ましくは1〜12、さらに好ましくは1〜8の炭化水素基を表す。
【0019】
炭素数1〜20の炭化水素基としては、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、等の直鎖、分岐又は環状のアルキル基;ビニル基、2−プロペニル基、等の不飽和脂肪族炭化水素基;フェニル基、ナフチル基等の、炭素数が1〜20の芳香族炭化水素基が挙げられる。置換基を有していてもよい炭化水素基とは、好ましくは、炭化水素基の水素原子のひとつ以上が、水酸基、カルボキシル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、または炭素数1〜8のエステル基で置換された基である。
【0020】
好ましくはR、R、およびRが、それぞれ独立に、水素原子;炭素数が1〜20の直鎖または分岐のアルキル基;水酸基を有する炭素数1〜20の直鎖または分岐のアルキル基であり、より好ましくは、RおよびRが独立して、水素原子、炭素数が1〜20の直鎖のアルキル基であり;Rが水素原子、1つの水素が水酸基に置換された炭素数が1〜20の直鎖のアルキル基であり、さらに好ましくは、Rが水素原子、炭素数1〜4の炭化水素基;Rがメチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基;Rが水素原子、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、メチル基、エチル基である。
【0021】
アクリル系重合体中の一般式(1)で表されるラクトン環構造の含有割合は、好ましくは20〜50質量%、より好ましくは22〜48質量%、さらに好ましくは25〜45質量%である。一般式(1)で表されるラクトン環構造の含有割合がかような範囲であると、耐湿熱性、成形性および生産性の点で好ましい。
【0022】
なお、前記重合体に対する、前記ラクトン環構造の含有率は、ラクトン環構造の割合が70質量%以下の場合には、後述の実施例の方法によって算出される。
【0023】
重合体中に式(1)で表されるラクトン環を形成させるための一例としては、重合工程において、下記式(3)で表される単量体を含む単量体成分の重合反応を行うことにより、分子鎖中に水酸基とエステル基とを有する重合体を得た後、環化縮合反応を行うことによって得られる。
【0024】
【化2】

【0025】
式(3)中、R及びRは、それぞれ独立に、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20、好ましくは1〜8の炭化水素基を表す。
【0026】
炭素数1〜20の炭化水素基としては、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、等の直鎖、分岐又は環状のアルキル基;ビニル基、2−プロペニル基、等の不飽和脂肪族炭化水素基;フェニル基、ナフチル基等の、炭素数が1〜20の芳香族炭化水素基が挙げられる。置換基を有していてもよい炭化水素基とは、好ましくは、炭化水素基の水素原子のひとつ以上が、水酸基、カルボキシル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、または炭素数1〜8のエステル基で置換された基である。好ましくは、RおよびRが、それぞれ独立に、水素原子;炭素数が1〜20の直鎖のアルキル基であり、より好ましくは、Rがメチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基;Rが水素原子、メチル基である。
【0027】
式(3)で表される単量体としては、例えば、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸エチル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸イソプロピル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸ノルマルプロピル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸ノルマルブチル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸イソブチル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸セカンダリーブチル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸ターシャリーブチル;2−(1−ヒドロキシエチル)−2−プロペン酸メチル、2−(1−ヒドロキシエチル)−2−プロペン酸エチル、2−(1−ヒドロキシエチル)−2−プロペン酸イソプロピル、2−(1−ヒドロキシエチル)−2−プロペン酸ノルマルプロピル、2−(1−ヒドロキシエチル)−2−プロペン酸ノルマルブチル、2−(1−ヒドロキシエチル)−2−プロペン酸イソブチル、2−(1−ヒドロキシエチル)アクリル酸セカンダリーブチル、2−(1−ヒドロキシエチル)アクリル酸ターシャリーブチル等が挙げられる。これらの中でも、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸エチルが特に好ましく、耐熱性向上効果が高い点で、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチルが特に好ましい。上記式(3)で表される単量体は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
【0028】
重合工程において供する単量体成分中の上記式(3)で表される単量体の含有割合は、好ましくは、10〜40質量%、より好ましくは15〜35質量%、更に好ましくは15〜30質量%である。重合工程において供する単量体成分中の上記式(3)で表される単量体の含有割合がかような範囲であると、耐湿熱性、生産性、成形性の点から好ましい。
【0029】
ラクトン環含有重合体は、好ましくは(メタ)アクリレート系単量体由来の構造を有する。(メタ)アクリレート系単量体由来の構造とは、(メタ)アクリレート系単量体を重合して構築される重合体中の構造単位(繰り返し構造単位)を指す。
【0030】
(メタ)アクリレート系単量体とは、アクリル酸およびメタクリル酸の誘導体を指す。(メタ)アクリレート系単量体の好ましい具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸クロロメチル、(メタ)アクリル酸2−クロロエチルなどの(メタ)アクリル酸エステル;2−(2−ヒドロキシエチル)−2−プロペン酸メチルなどの2−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル(2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート)、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2,3,4,5,6−ペンタヒドロキシヘキシルおよび(メタ)アクリル酸2,3,4,5−テトラヒドロキシペンチルなどの水酸基含有単量体;上記式(3)で表される単量体などが挙げられる。これらの単量体は1種単独で用いられてもよいし、2種以上併用してもよい。中でも、入手性および得られる重合体の耐熱性の点から、メタクリレートであることが好ましく、重合して得られる重合体が熱安定性に優れる点でメタクリル酸メチル、メタクリル酸ベンジルがより好ましい。
【0031】
アクリル系重合体中の(メタ)アクリレート系単量体由来の構造の含有割合は、好ましくは60〜90質量%、より好ましくは65〜85質量%、さらに好ましくは70〜85質量%である。(メタ)アクリレート系単量体由来の構造の含有割合がかような範囲であると、耐湿熱性、生産性、成形性の点で好ましい。
【0032】
アクリル系重合体は、ラクトン環構造および好適に含まれる(メタ)アクリレート系単量体由来の構造以外のその他の構造を含んでいてもよい。その他の構造としては、ラクトン環構造および(メタ)アクリレート系単量体由来の構造と重合体を形成しうる、すなわち、ラクトン環構造を形成するための単量体(好ましくは前述の式(3)で表される単量体)および(メタ)アクリレート系単量体と重合しうる単量体由来の構造であれば特に制限されない。ラクトン環構造を形成するための単量体およびアクリル酸系単量体と重合しうる単量体としては、具体的には、α−ヒドロキシメチルスチレン、α−ヒドロキシエチルスチレンなどの水酸基含有単量体;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などの不飽和カルボン酸;下記一般式(2)で表される単量体由来の構造が好ましい。
【0033】
【化3】

【0034】
式中、Rは水素原子またはメチル基を表し、Xは水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、−OAc基、−CN基、−CO−R基、または−C−O−R基を表し、Ac基はアセチル基を表し、RおよびRは水素原子または置換基を有していてもよい炭素数1〜20、好ましくは1〜8の炭化水素基を表す。置換基を有していてもよい炭化水素基は、式(1)の欄で説明したものと同様である。
【0035】
アクリル系重合体中の、その他の構造の含有割合は、15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。
【0036】
アクリル系重合体は、重量平均分子量が好ましくは20,000〜1,000,000、より好ましくは50,000〜500,000、さらに好ましくは100,000〜300,000である。なお、本発明において、重量平均分子量は、下記実施例に記載の方法により算出される。
【0037】
本発明で用いられるアクリル系重合体の製造方法については、特に限定されず、例えば、特開2006−96960号公報、特開2007−297619号公報等に記載の公知の製造方法により製造することができる。好ましくは、重合工程によって、分子鎖中に水酸基とエステル基とを有する重合体を得た後に、得られた重合体を加熱処理することによりラクトン環構造を重合体に導入するラクトン環化縮合反応工程を行うことによって得られる。
【0038】
重合工程においては、上記式(3)で表される単量体を含む単量体成分の重合反応を行うことにより,分子鎖中に水酸基とエステル基とを有する重合体を得る。式(3)で表される単量体については前述したので、詳細な説明は割愛する。
【0039】
重合工程において供する単量体成分には、好適にはさらに上記式(3)で表される単量体以外の(メタ)アクリレート系単量体が用いられる。このような単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル、水酸基含有(メタ)アクリレート系単量体が挙げられる。上記式(3)で表される単量体以外の単量体は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0040】
(メタ)アクリル酸エステルとしては、式(3)で表される単量体以外の(メタ)アクリル酸エステルであれば、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸クロロメチル、(メタ)アクリル酸2−クロロエチル等が挙げられ、これらは、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。中でも、入手性および得られる重合体の耐熱性の点から、(メタ)アクリル酸メチル、メタクリル酸ベンジルがより好ましく、メタクリル酸メチルがより好ましい。
【0041】
水酸基含有(メタ)アクリレート系単量体としては、上記式(3)で表される単量体以外の水酸基含有単量体であれば、特に限定されないが、例えば、2−(2−ヒドロキシエチル)−2−プロペン酸メチルなどの2−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル(2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート)、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2,3,4,5,6−ペンタヒドロキシヘキシルおよび(メタ)アクリル酸2,3,4,5−テトラヒドロキシペンチル等が挙げられ、これらは1種のみを用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
【0042】
上記(メタ)アクリレート系単量体の、重合工程に供する単量体成分中の含有割合は、本発明の効果を充分に発揮させる上で、好ましくは60〜90質量%、より好ましくは65〜85質量%、更に好ましくは70〜85質量%である。
【0043】
さらに、単量体成分として、式(3)で表される単量体および好適に含まれる(メタ)アクリレート系単量体以外の他の重合可能な単量体が用いられてもよい。
【0044】
他の重合可能な単量体としては、α−ヒドロキシメチルスチレン、α−ヒドロキシエチルスチレンなどの水酸基含有単量体;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などの不飽和カルボン酸;上記式(2)で表される単量体が挙げられる。上記式(2)で表される単量体としては、例えば、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、アクロニトリル、メチルビニルケトン、エチレン、プロピレン、酢酸ビニル等が挙げられ、これらは1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも特に、本発明の効果を充分に発揮させる点で、スチレン、α−メチルスチレンが好ましい。重合工程に供する単量体成分中の他の重合可能な単量体の含有割合は、15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。
【0045】
単量体成分を重合して分子鎖中に水酸基とエステル基とを有する重合体(以下、重合体Aと称する場合がある)を得るための重合反応の形態としては、溶媒を用いた溶液重合が好ましい。
【0046】
重合温度、重合時間は、使用する単量体の種類、使用比率等によって異なるが、好ましくは、重合温度が50〜150℃、重合時間が0.5〜20時間であり、より好ましくは、重合温度が80〜140℃、重合時間が1〜10時間である。
【0047】
溶液重合の場合、用いられる溶媒は特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;等が挙げられ、これらの1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。また、使用する溶媒の沸点が高すぎると、最終的に得られるラクトン環含有重合体の残存揮発分が多くなることから、沸点が50〜200℃のものが好ましい。溶媒の使用量としては、重合条件や単量体濃度、重合体溶液濃度等により適宜設定することができる。
【0048】
重合反応時には、必要に応じて、重合開始剤を添加してもよい。重合開始剤としては特に限定されないが、例えば、t−アミルパーオキシ−2−エチルへキサノエート、t−アミルパーオキシイソノナノエート、t−アミルパーオキシアセテート、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等の有機過酸化物;2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルパレロニトリル)等のアゾ化合物;等が挙げられ、これらは1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。重合開始剤の使用量は、用いる単量体の組み合わせや反応条件等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、重合に用いられる単量体全量に対し0.01〜10質量%であることが好ましく、0.05〜5質量%であることがより好ましい。また、重合体の分子量制御に連鎖移動剤を用いてもよく、例えば、ブチルメルカプタン、オクチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等のアルキルメルカプタンやα−スチレンダイマー等が挙げられる。
【0049】
重合を行う際には、反応液のゲル化を抑止するために、重合反応混合物中の生成した重合体の濃度が70質量%以下となるように制御することが好ましい。具体的には、重合反応混合物中の生成した重合体の濃度が70質量%を超える場合には、重合溶剤を重合反応混合物に適宜添加して70質量%以下となるように制御することが好ましい。重合反応混合物中の生成した重合体の濃度は、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは55質量%以下である。なお、重合反応混合物中の重合体の濃度があまりに低すぎると生産性が低下するため、重合反応混合物中の重合体の濃度は、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましい。
【0050】
重合溶剤を重合反応混合物に適宜添加する形態としては、特に限定されず、連続的に重合溶剤を添加してもよいし、間欠的に重合溶剤を添加してもよい。このように重合反応混合物中の生成した重合体の濃度を制御することによって、反応液のゲル化をより充分に抑止することができる。特に、上記範囲内では、耐湿熱性を向上させるために単量体成分として式(3)で表される単量体の割合を高めた場合であってもゲル化を充分に抑制できる。添加する重合溶剤としては、重合反応の初期仕込み時に用いた溶剤と同じ種類の溶剤であってもよいし、異なる種類の溶剤であってもよいが、重合反応の初期仕込み時に用いた溶剤と同じ種類の溶剤を用いることが好ましい。また、添加する重合溶剤は、1種のみの溶剤であってもよいし、2種以上の混合溶剤であってもよい。
【0051】
以上の重合工程を終了した時点で得られる重合反応混合物中には、通常、得られた重合体以外に溶剤が含まれているが、溶剤を完全に除去して重合体を固体状態で取り出す必要はなく、溶剤を含んだ状態で続くラクトン環化縮合工程に導入することが好ましい。また、必要な場合は、固体状態で取り出した後に、続くラクトン環化縮合工程に好適な溶剤を再添加してもよい。
【0052】
重合工程で得られた重合体は、分子鎖中に水酸基とエステル基とを有する重合体(重合体A)であり、重合体Aの重量平均分子量は、好ましくは25,000〜1,500,000、より好ましくは55,000〜550,000、更に好ましくは120,000〜400,000である。重合工程で得られた重合体は、続くラクトン環化縮合工程において、加熱処理されることによりラクトン環構造が重合体に形成され、ラクトン環含有重合体となる。
【0053】
すなわち、式(3)で表される単量体同士、または式(3)で表される単量体および(メタ)アクリレート系単量体が重合されることにより、重合体中に下記構造単位が含まれることとなる。
【0054】
【化4】

【0055】
そして、環化縮合工程を経ることによって、下記式(I)で表される構造となる。
【0056】
【化5】

【0057】
すなわち、重合体中には、上記構成単位が含まれる。なお、上記構造単位中、Rは式(3)中のR、水素原子、またはアクリル酸系単量体を形成するエステル基中の置換されてもよいアルキル基を指す。
【0058】
重合体Aへラクトン環構造を導入するための反応は、加熱または触媒の添加により、重合体Aの分子鎖中に存在する水酸基とエステル基が環化縮合してラクトン環構造を生じる反応であり、その環化縮合によってアルコールが副生する。ラクトン環構造が重合体の分子鎖中(重合体の主骨格中)に形成されることにより、高い耐湿熱性が付与される。ラクトン環構造を導く環化縮合反応の反応率が不充分であると、耐湿熱性が充分に向上しなかったり、成形時の加熱処理によって成形途中に分子間での縮合反応が起こりゲル化が起こったり、生じたアルコールが成形品中に泡やシルバーストリークが発生するので好ましくない。
【0059】
ラクトン環化縮合工程において得られるラクトン環含有重合体は、好ましくは、上記式(1)で表されるラクトン環構造を有する。
【0060】
重合体Aを加熱処理する方法については特に限定されず、例えば、公知の方法を利用でき、重合工程によって得られた溶剤を含む重合反応混合物を、そのまま加熱処理してもよい。また、溶剤の存在下で、必要に応じて閉環触媒を用いて加熱処理してもよい。また、揮発成分を除去するための真空装置あるいは脱揮装置を持つ加熱炉や反応装置、脱揮装置のある押出機等を用いて加熱処理を行うこともできる。
【0061】
環化縮合反応を行う際に、重合体Aに加えて、他の熱可塑性樹脂を共存させてもよい。また、環化縮合反応を行う際には、必要に応じて、環化縮合反応の触媒として一般に用いられるp−トルエンスルホン酸等のエステル化触媒又はエステル交換触媒を用いてもよいし、酢酸、プロピオン酸、安息香酸、アクリル酸、メタクリル酸等の有機カルボン酸類を触媒として用いてもよい。また、塩基性化合物、有機カルボン酸塩、炭酸塩等を用いてもよい。塩基性化合物、有機カルボン酸塩、炭酸塩等を用いる場合は、特開昭61−254608号公報や特開昭61−261303号公報に示されている様にすればよい。
【0062】
環化縮合反応を行う際には、リン酸ステアリル、リン酸ジステアリル等の有機リン化合物を触媒として用いることが好ましい。有機リン化合物を触媒として用いる場合は、特開2001−151814号公報に示されているようにすればよい。触媒として有機リン化合物を用いることにより、環化縮合反応率を向上させることができるとともに、得られるラクトン環含有重合体の着色を大幅に低減することができる。更に、有機リン化合物を触媒として用いることにより、後述の脱揮工程を併用する場合において起こり得る分子量低下や着色を抑制することができ、優れた機械的強度を付与することができる。
【0063】
環化縮合反応の際に用いる触媒の使用量は、特に限定されないが、重合体Aに対して、好ましくは0.001〜5質量%、より好ましくは0.01〜2.5質量%、更に好ましくは0,01〜1質量%、特に好ましくは0.02〜0.5質量%である。触媒の使用量が0.001質量%未満であると、環化縮合反応の反応率の向上が充分に図れないおそれがあり、一方、5質量%を超えると、着色やヘイズの発生の原因となったり、重合体の架橋により溶融成形しにくくなったりするので、好ましくない。
【0064】
触媒の添加時期は特に限定されず、反応初期に添加しても、反応途中に添加しても、それらの両方で添加してもよい。
【0065】
環化縮合反応を溶剤の存存下で行い、かつ、環化縮合反応の際に、脱揮工程を併用することが好ましい。この場合、環化縮合反応の全体を通じて脱揮工程を併用する形態、及び、脱揮工程を環化縮合反応の過程全体にわたっては併用せずに過程の一部においてのみ併用する形態が挙げられる。脱揮工程を併用する方法では、縮合環化反応で副生するアルコールを強制的に脱揮させて除去するので、反応の平衡が生成側に有利となる。
【0066】
上記脱揮工程とは、溶剤、残存単量体等の揮発分と、ラクトン環構造を導く環化縮合反応により副生したアルコールを、必要により減圧加熱条件下で、除去処理する工程をいう。この除去処理が不充分であると、生成した樹脂中の残存揮発分が多くなり、成形時の変質等によって着色したり、泡やシルバーストリーク等の成形不良が起こったりする問題等が生じる。
【0067】
環化縮合反応の全体を通じて脱揮工程を併用する形態の場合、使用する装置については特に限定されないが、本発明をより効果的に行うために、熱交換器と脱揮槽からなる脱揮装置やベント付き押出機、また、上記脱揮装置と上記押出機を直列に配置したものを用いることが好ましく、熱交換器と脱揮槽からなる脱揮装置又はベント付き押付機を用いることがより好ましい。
【0068】
上記熱交換器と脱揮槽からなる脱揮装置を用いる場分の反応処理温度は、150〜350℃が好ましく、200〜300℃がより好ましい。反応処理温度が150℃以上であると、環化縮合反応が十分に進行して残存揮発分を最小限に抑えることができ、350℃以下であると、着色や分解を抑制することができる。
【0069】
上記熱交換器と脱揮槽とからなる脱揮装置を用いる場合の反応処理時の圧力は、1.33〜931hPa(1〜700mmHg)が好ましく、66.5〜798hPa(50〜600mmHg)がより好ましい。上記圧力が1.33hPa以上であれば、アルコールを含めた揮発分が残存し難くなり、一方、931hPa以下であれば、工業的な実施を容易に実施することができる。
【0070】
上記ベント付き押出機を用いる場合、ベントは1個でも複数個でもいずれでもよいが、複数個のベントを有する方が好ましい。
【0071】
上記ベント付き押出機を用いる場合の反応処理温度は、150〜350℃が好ましく、200〜300℃がより好ましい。上記温度が150℃以上であれば、環化縮合反応が十分に起こって残存揮発分を最小限に抑えることができ、350℃以下であれば、着色や分解を抑制することができる。
【0072】
上記ベント付き押出機を用いる場合の、反応処埋時の圧力は、1.33〜931hPa(1〜700mmHg)が好ましく、13.3〜798hPa(10〜600mmHg)がより好ましい。上記圧力が1.33hPa以上であれば、アルコールを含めた揮発分が残存し難くなり、931hPa以下であれば、工業的な実施を容易に実施することができる。
【0073】
環化縮合反応の全体を通じて脱揮工程を併用する形態の場合、後述するように、厳しい熱処理条件では得られるラクトン環含有重合体の物性が悪化するおそれがあるので、好ましくは、上述した脱アルコール反応の触媒を使用し、できるだけ温和な条件で、ベント付き押出機等を用いて行うことが好ましい。
【0074】
また、環化縮合反応の全体を通じて脱揮工程を併用する形態の場合、好ましくは、重合工程で得られた重合体Aを溶剤とともに環化縮合反応装置系に導入するが、この場合、必要に応じて、もう一度ベント付き押出機等の上記反応装置系に通してもよい。
【0075】
脱揮工程を環化縮合反応の過程全体にわたっては併用せずに、過程の一部においてのみ併用する形態を行ってもよい。例えば、重合体Aを製造した装置を、更に加熱し、必要に応じて脱揮工程を一部併用して、環化縮合反応を予めある程度進行させておき、その後に引き続いて脱揮工程を同時に併用した環化縮合反応を行い、反応を完結させる形態である。
【0076】
先に述べた環化縮合反応の全体を通じて脱揮工程を併用する形態では、例えば、重合体Aを、二軸押出機を用いて、250℃近い、あるいはそれ以上の高温で熱処理する時に、熱履歴の違いにより環化縮合反応が起こる前に一部分解等が生じ、得られるラクトン環含有重合体の物性が悪くなるおそれがある。そこで、脱揮工程を同時に併用した環化縮合反応を行う前に、予め環化縮合反応をある程度進行させておくと、後半の反応条件を緩和でき、得られるラクトン環含有重合体の物性の悪化を抑制できるので好ましい。特に好ましい形態としては、脱揮工程を環化縮合反応の開始から時間をおいて開始する形態、すなわち、重合工程で得られた重合体Aの分子鎖中に存在する水酸基とエステル基をあらかじめ環化縮合反応させた環化縮合反応率をある程度上げておき、引き続き、脱揮工程を同時に併用した環化縮合反応を行う形態が挙げられる。具体的には、例えば、予め釜型の反応器を用いて溶剤の存在下で環化縮合反応をある程度の反応率まで進行させておき、その後、脱揮装置のついた反応器、例えば、熱交換器と脱揮槽とからなる脱揮装置や、ベント付き押出機等で、環化縮合反応を完結させる形態が挙げられる。特にこの形態の場合、環化縮合反応の触媒が存在していることがより好ましい。
【0077】
上述のように、重合工程で得られた重合体Aの分子鎖中に存在する水酸基とエステル基を予め環化縮合反応させて環化縮合反応率をある程度上げておき、引き続き、脱揮工程を同時に併用した環化縮合反応を行う方法は、本発明においてラクトン環含有重合体を得る上で好ましい形態である。この形態により、ガラス転移温度がより高く、環化縮合反応率もより高まり、耐熱性に優れたラクトン環含有重合体が得られる。
【0078】
脱揮工程を同時に併用した環化縮合反応の前に予め行う環化縮合反応の際に採用できる反応器は特に限定されないが、好ましくは、オートクレーブ、釜型反応器、熱交換器と脱揮槽とからなる脱揮装置等が挙げられ、更に、脱揮工程を同時に併用した環化縮合反応に好適なベント付き押出機も使用できる。より好ましくは、オートクレーブ、釜型反応器である。しかしながら、ベント付き押出機等の反応器を使用するときでも、ベント条件を温和にしたり、ベントをさせなかったり、温度条件やバレル条件、スクリュウ形状、スクリュウ運転条件等を調整することで、オートクレーブや釜型反応器での反応状態と同じ様な状態で環化縮合反応を行うことが可能である。
【0079】
脱揮工程を同時に併用した環化縮合反応の前に予め行う環化縮合反応の終了時、すなわち、脱揮工程開始前における、ダイナミックTG測定における150〜300℃の間での重量減少率は、2%以下が好ましく、より好ましくは1.5%以下であり、更に好ましくは1%以下である。重量減少率が2%より高いと、続けて脱揮工程を同時に併用した環化縮合反応を行っても、環化縮合反応率が充分高いレベルまで上がらず、得られるラクトン環含有重合体の物性が低下するおそれがある。なお、上記の環化縮合反応を行う際に、重合体Aに加えて、他の熱可塑性樹脂を共存させてもよい。
【0080】
重合工程で得られた重合体Aの分子鎖中に存在する水酸基とエステル基を予め環化縮合反応させて環化縮合反応率をある程度上げておき、引き続き、脱揮工程を同時に併用した環化縮合反応を行う形態の場合、予め行う環化縮合反応で得られた重合体(分子鎖中に存在する水酸基とエステル基の少なくとも一部が環化縮合反応した重合体)と溶剤を、そのまま脱揮工程を同時に併用した環化縮合反応に導入してもよいし、必要に応じて、上記重合体(分子鎖中に存在する水酸基とエステル基の少なくとも一部が環化縮合反応した重合体)を単離してから溶剤を再添加する等のその他の処理を経てから脱揮工程を同時に併用した環化縮合反応に導入しても構わない。
【0081】
脱揮工程は環化縮合反応と同時に終了することには限らず、環化縮合反応の終了から時間をおいて終了しても構わない。
【0082】
環化触媒を添加し環化縮合反応を十分行った後にも微量の未反応の反応性基が残存し、成形時に発泡やポリマー間の架橋での増粘などの問題が起きることがあるため、環化縮合触媒の失活剤を添加することが好ましい。環化縮合反応には酸性触媒、あるいは、塩基性触媒が用いられることが多く、その場合、失活剤は中和反応により触媒を失活させるため、触媒が酸性物質である場合、失活剤は塩基性物質を用いればよく、逆に触媒が塩基性物質である場合、失活剤は酸性物質を用いればよい。失活剤としては、熱加工時に樹脂組成物の物性を阻害する物質などを発生しない限り、特に限定されるものではないが、失活剤に塩基性物質を用いる場合、例えば、金属カルボン酸塩、金属錯体、金属酸化物などが挙げられ、金属カルボン酸塩と金属酸化物が好ましく、金属カルボン酸塩が特に好ましい。ここで、金属としては、樹脂組成物の物性を阻害せず、廃棄時に環境汚染を招くことがない限り、特に限定されるものではないが、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属;マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムなどのアルカリ土類金属;亜鉛;ジルコニウム;などが挙げられる。金属カルボン酸塩を構成するカルボン酸としては、特に限定されるものではないが、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、トリデカン酸、ペンタデカン酸、ヘプタデカン酸、乳酸、リンゴ酸、クエン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、マレイン酸、アジピン酸などが挙げられる。金属錯体における有機成分としては、特に限定されるものではないが、アセチルアセトンなどが挙げられる。金属酸化物としては、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウムなどが挙げられ、酸化亜鉛が好ましい。他方、失活剤に酸性物質を用いる場合には、例えば、有機リン酸化合物やカルボン酸などが挙げられる。失活剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。なお、失活剤は固形物、粉末状、分散体、懸濁液、水溶液など、いずれの形態で添加しても良く、特に限定されるものではない。
【0083】
失活剤の配合量は、環化縮合に使用した触媒に応じて適宜調節すればよく、特に限定されるものではないが、好ましくはアクリル系重合体に対して、10〜10,000ppm、より好ましくは50〜5,000ppm、さらに好ましくは100〜3,000ppmである。失活剤の配合量が10ppm未満であると、失活剤の作用が不十分になり、成形時に発泡やポリマー間の架橋での増粘が起こることがある。逆に、失活剤の配合量が10,000ppmを越えると、必要以上に失活剤を使用することになり、分子量低下が起こるなど樹脂組成物の物性を阻害することがある。
【0084】
失活剤を添加するタイミングは、アクリル系重合体の製造にあたり、触媒を添加し環化縮合反応を十分行った後であり、かつ得られた樹脂組成物が熱加工される前である限り、特に限定されるものではない。例えば、アクリル系重合体を製造中に所定の段階で失活剤を添加するか、あるいは、アクリル系重合体を製造した後、失活剤、その他の成分などを同時に加熱溶融させて混練する方法;アクリル系重合体、その他の成分などを加熱溶融させておき、そこに失活剤を添加して混練する方法;アクリル系重合体を加熱溶融させておき、そこに失活剤、その他の成分などを添加して混練する方法;などが挙げられる。この場合、熱可塑性樹脂と失活剤を混練した後に、脱揮工程を設けることが好ましい。得られた熱可塑性樹脂が熱加工時に発泡現象をほとんど起こさなくなるからである。脱揮工程としては、例えば、ラクトン環含有重合体の製造に際して行う脱揮工程として説明した上記のような脱揮工程が挙げられる。
【0085】
得られたアクリル系重合体は、ダイナミックTG測定における150〜300℃の間での重量減少率が1質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.5質量%以下、更に好ましくは0.3質量%以下である。なお、ダイナミックTGは下記実施例に記載の測定方法により測定される。
【0086】
また、必要に応じて、得られたアクリル系重合体に、後述の紫外線吸収物質、その他の添加剤等を混合する混合工程を行ってもよい。混合工程において行われる混合方法は、従来公知方法で行うことができ、例えば、オムニミキサー等の混合機で混合する方法が挙げられる。なお、アクリル系重合体と他の添加剤等との混合は、前述の脱気工程中、あるいは後述するフィルム成形工程時に同時に行うことができる。
【0087】
<アクリル系重合体を主成分として含むフィルム>
アクリル系重合体を主成分として含むフィルム(ラクトンフィルム)において、「主成分として含む」とは、アクリル系重合体を60質量%以上含むことを指し、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上含む。フィルム中のアクリル系重合体の含有割合が60質量%よりも少ないと、本発明の効果を十分に発揮できないおそれがある。
【0088】
ラクトンフィルムは、アクリル系重合体以外の重合体(その他の重合体)を含んでいてもよい。その他の重合体としては、例えば、下記に詳述する紫外線吸収性樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリ(4−メチル−1−ペンテン)等のオレフィン系ポリマー;塩化ビニル、塩素化ビニル樹脂等の含ハロゲン系ポリマー;ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系ポリマー;ポリスチレン、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンブロック共重合体等のスチレン系ポリマー;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610等のポリアミド;ポリアセタール;ポリカーボネート;ポリフェニレンオキシド;ポリフェニレンスルフィド;ポリエーテルエーテルケトン;ポリサルホン;ポリエーテルサルホン;ポリオキシベンジレン;ポリアミドイミド;ポリブタジエン系ゴム、アクリル系ゴムを配合したABS樹脂やASA樹脂等のゴム質重合体;などが挙げられる。ゴム質重合体は、表面にアクリル系重合体と相溶し得る組成のグラフト部を有するのが好ましく、また、ゴム質重合体の平均粒子径は、押出しフィルム状とした際の透明性向上の観点から、100nm以下である事が好ましく、70nm以下である事が更に好ましい。その他の重合体の含有割合は、好ましくは0〜40質量%、より好ましくは0〜30質量%、さらに好ましくは0〜20質量%である。
【0089】
後述するように、耐光性を向上させるために、ラクトンフィルムが紫外線吸収能を有していてもよい。すなわち、ラクトンフィルムは、紫外線吸収能を有する化合物(紫外線吸収物質)を含有していてもよい。紫外線吸収物質としては、紫外線吸収剤、紫外線吸収性樹脂が挙げられる。
【0090】
紫外線吸収剤を構成する成分としては、2−ヒドロキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン系、(2,2’−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾールなどのベンゾトリアゾール系、フェニルサリチレートなどのサルチレート系、アクリルニトリル系、金属錯塩系、ヒンダードアミン系、トリアジン系、ベンゾエート系、修酸アニリド系、および超微粒子酸化チタン(粒子径、0.01〜0.06μm)、超微粒子酸化亜鉛(0.01〜0.04μm)等の無機系等の紫外線吸収性化合物が挙げられる。これらの紫外線吸収性化合物は1種または2種以上を使用することができる。これらの中でも、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系の紫外線吸収剤が紫外線吸収能に優れ、耐熱性がよく、透明性に優れ、着色が少ないため好ましい。上記紫外線吸収剤の配合量は、所望の効果が発揮されるよう、適宜決定すればよいが、ラクトンフィルム中、0.5〜30質量%であることが好ましく、1〜20質量%であることがより好ましい。
【0091】
紫外線吸収性樹脂としては、紫外線吸収性単量体、場合により、(メタ)アクリル系単量体ならびに、紫外線吸収性単量体および/または(メタ)アクリル系単量体と共重合可能なその他の単量体が共重合された紫外線吸収性樹脂が挙げられる。かような紫外線吸収性樹脂は、紫外線吸収性能が高いこと、長時間使用の場合に紫外線吸収物質のブリードアウトが起こりにくいので、紫外線吸収物質として用いられることがより好ましい。
【0092】
紫外線吸収性樹脂は、紫外線吸収性単量体を重合して構築される重合体構造単位(繰り返し構造単位)を有する。紫外線吸収性樹脂としては従来公知の樹脂を用いることができ、例えば特開2007−297619号公報に記載の樹脂が挙げられる。
【0093】
紫外線吸収性単量体の具体例としては、好ましくは、式(4):
【0094】
【化6】

【0095】
[式中、Rは水素原子または炭素数1〜8の炭化水素基を表し、R10は炭素数1〜6のアルキレン基を表し、R11は水素原子またはメチル基を表し、Xは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜8の炭化水素基、炭素数1〜6のアルコキシ基、シアノ基またはニトロ基を表す]
で示される単量体、式(5):
【0096】
【化7】

【0097】
[式中、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18およびR19は、互いに独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、または、炭素数1〜10アルコキシ基を表し、Yは水素原子またはメチル基を表し、Aは、−(CHCHO)−、−CHCH(OH)−CHO−、−(CH−O−、−CHCH(CHOR20)−O−、−CHCH(R20)−O−、または、−CH(CHCOO−B−O−を表し、R20は炭素数1〜10のアルキル基を表し、Bはメチレン基、エチレン基、または、−CHCH(OH)CH−を表し、nは1〜20の整数を表し、pは0または1を表す]
で示される単量体、および、式(6):
【0098】
【化8】

【0099】
[式中、R21は水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、シアノ基またはニトロ基を表し、R22は水素結合を形成し得る元素を有する基を表し、R23は水素原子またはメチル基を表し、R24は水素原子または炭素数1〜12の炭化水素基を表す]
で示される単量体が挙げられる。これらの紫外線吸収性単量体は1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
【0100】
式(4)で示される紫外線吸収性単量体は、Rが水素原子または炭素数1〜8の炭化水素基;R10が炭素数1〜6のアルキレン基;R11が水素原子またはメチル基;Xが水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜8の炭化水素基、炭素数1〜6のアルコキシ基、シアノ基またはニトロ基;で構成されるベンゾトリアゾール類である。
【0101】
式(4)において、Rで表される炭素数1〜8の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などの鎖式炭化水素基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などの脂環式炭化水素基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ベンジル基、フェネチル基などの芳香族炭化水素基;などが挙げられる。
【0102】
式(4)において、R10で表される炭素数1〜6のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基などの直鎖状アルキレン基;イソプロピレン基、イソブチレン基、sec−ブチレン、t−ブチレン基、イソペンチレン基、ネオペンチレン基などの分枝鎖状アルキレン基;などが挙げられる。
【0103】
式(4)において、Xで表されるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。Xで表される炭素数1〜8の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基などの鎖式炭化水素基:シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基などの脂環式炭化水素基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ベンジル基、フェネチル基などの芳香族炭化水素基;などが挙げられる。Xで表される炭素数1〜6のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基などが挙げられる。
【0104】
式(4)で示される紫外線吸収性単量体としては、特に限定されるものではないが、例えば、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシメチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−t−ブチル−3’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−5−メトキシ−2H−ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。これらの単量体は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
【0105】
式(5)で示される紫外線吸収性単量体は、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18およびR19が、互いに独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、または、炭素数1〜10のアルコキシ基;Yが水素原子またはメチル基;Aが−(CHCHO)−、−CHCH(OH)−CHO−、−(CH−O−、−CHCH(CHOR20)−O−、−CHCH(R20)−O−、または、−CH(CHCOO−B−O−;R20が炭素数1〜10のアルキル基;Bがメチレン基、エチレン基、または、−CHCH(OH)CH−;nが1〜20の整数;pが0または1;で構成される2,4,6−トリフェニル−1,3,5−トリアジン類である。
【0106】
式(5)において、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18またはR19で表される炭素数1〜10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、2,2−ジメチルプロピル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、1,1,3,3,−テトラメチルブチル基、2−エチルヘキシル基などの直鎖状または分枝状アルキル基;シクロヘキシル基などの脂環式アルキル基;などが挙げられる。R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18またはR19で表される炭素数2〜10のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ヘキセニル基、5−ヘプテニル基、4−メチル−3−ペンテニル基、2,4−ジメチル−3−ペンテニル基、6−メチル−5−ヘプテニル基、2,6−ジメチル−5−ヘプテニル基などが挙げられる。R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18またはR19で表される炭素数1〜10のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシなどが挙げられる。
【0107】
式(5)において、R20で表される炭素数1〜10のアルキル基としては、例えば、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18またはR19で表される炭素数1〜10のアルキル基として列挙した上記の置換基などが挙げられる。
【0108】
式(5)で示される紫外線吸収性単量体としては、特に限定されるものではないが、例えば、2,4−ジフェニル−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−メチルフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−メトキシフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−エチルフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−エトキシフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ジフェニル−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−メタクリロイルオキシエトキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−メチルフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−メタクリロイルオキシエトキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−メトキシフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−メタクリロイルオキシエトキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−エチルフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−メタクリロイルオキシエトキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−エトキシフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−メタクリロイルオキシエトキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2,4−ジメトキシフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2,4−ジエトキシフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2,4−ジエチルフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2−[2−ヒドロキシ−4−(11−アクリロイルオキシ−ウンデシルオキシ)フェニル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン、2−[2−ヒドロキシ−4−(11−メタクリロイルオキシ−ウンデシルオキシ)フェニル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン、2−[2−ヒドロキシ−4−(2−メタクリロイルオキシエトキシ)フェニル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン、2−[2−ヒドロキシ−4−(11−アクリロイルオキシ−ウンデシルオキシ)フェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(11−メタクロイルオキシウンデシルオキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−6−[2−ヒドロキシ−4−(2−メタクロイルオキシエトキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジンなどを挙げることができる。これらの単量体は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの単量体のうち、式(7):
【0109】
【化9】

【0110】
で示される単量体、式(8):
【0111】
【化10】

【0112】
で示される単量体、式(9):
【0113】
【化11】

【0114】
で示される単量体が好適である。
【0115】
式(6)で示される紫外線吸収性単量体は、R21が水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、シアノ基またはニトロ基;R22が水素結合を形成し得る元素を有する基;R23が水素原子またはメチル基;R24が水素原子または炭素数1〜12の炭化水素基;で構成されるベンゾトリアゾール類である。
【0116】
式(6)において、R21で表されるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。R21で表される炭素数1〜8のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、2,2−ジメチルプロピル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、1,1,3,3,−テトラメチルブチル基、2−エチルヘキシル基などの直鎖状または分枝状アルキル基;シクロヘキシル基などの脂環式アルキル基;などが挙げられる。R21で表される炭素数1〜4のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などが挙げられる。
【0117】
式(6)において、R22で表される、水素結合を形成し得る元素を有する基としては、例えば、−NH−、−CHNH−、−OCHCH(OH)CHO−、−CHCHCOOCHCH(OH)CHO−などが挙げられる。これらの基のうち、活性水素を有する窒素原子が含まれている点で、−NH−、−CHNH−が好適であり、−CHNH−が特に好適である。
【0118】
式(6)において、R24で表される炭素数1〜12の炭化水素基としては、例えば、R21で表される炭素数1〜8のアルキル基として列挙した上記の置換基に加えて、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基などの直鎖状または分枝状アルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ベンジル基、フェネチル基などの芳香族炭化水素基;などが挙げられる。これらの置換基のうち、炭素数4〜12の直鎖状または分岐状アルキル基が好適であり、1,1,3,3−テトラメチルブチル基などの嵩高い分岐状アルキル基(またはこれらを有している基)が特に好適である。なお、置換基R24は、5位(2位のヒドロキシル基に対してパラ位)に結合する立体障害基であると、2位のヒドロキシル基の消費を阻害する効果が一層増大するので好ましい。
【0119】
式(6)で示される紫外線吸収性単量体としては、特に限定されるものではないが、例えば、2−[2’−ヒドロキシ−3’−(メタ)アクリロイルアミノフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’−(メタ)アクリロイルアミノメチルフェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’−(メタ)アクリロイルアミノ−5’−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’−(メタ)アクリロイルアミノメチル−5’−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾールなどが挙げられる。これらの単量体は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。なお、これらの単量体のうち、嵩高い置換基R24が5位に結合している、2−[2’−ヒドロキシ−3’−(メタ)アクリロイルアミノ−5’−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、および、2−[2’−ヒドロキシ−3’−(メタ)アクリロイルアミノメチル−5’−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾールが好適である。
【0120】
式(4)または(6)で示されるベンゾトリアゾール系モノマーは、例えば、対応するベンゾトリアゾール(紫外線吸収剤として市販されている)に(メタ)アクリル酸クロライドやN−メチロールアクリルアミドまたはそのアルキルエーテルを反応させるなどの方法で合成することができる。例えば、2−[2’−ヒドロキシ−3’−メタクリロイルアミノ−5’−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾールは、2−[2’−ヒドロキシ−3’−アミノ−5’−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェニル]−ベンゾトリアゾールとメタクリル酸クロライドを反応させて得ることができる。また、2−[2’−ヒドロキシ−3’−メタクリロイルアミノメチル−5’−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾールは、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)フェニル]−ベンゾトリアゾール(例えば、CYASORB UV−5411、CYTEC社製)にN−メチロールアクリルアミド(例えば、日東化学工業(株)製など)を反応させて得ることができる。
【0121】
上記式(4)〜(6)で示される紫外線吸収性単量体のうち、紫外線吸収層を薄肉化でき、耐光性が高い点で、式(6)で示される紫外線吸収性単量体が特に好適である。
【0122】
これらの紫外線吸収性単量体は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0123】
紫外線吸収性樹脂に含まれる紫外線吸収性単量体単位の含有率は、紫外線吸収性樹脂100質量%に対して、1〜80質量%であることが好ましく、3〜70質量%であることがより好ましい。かような範囲の含有率であれば、紫外線遮断能を充分に発揮することができ、またフィルムに黄変をきたす虞れも少ない。
【0124】
上記式(4)〜(6)で示される紫外線吸収性単量体は、紫外線安定性単量体と併用してもよい。紫外線安定性単量体としては、例えば、4−(メタ)アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアミノ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、4−シアノ−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−クロトノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−クロトノイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−シアノ−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−クロトノイル−4−クロトノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンなどが挙げられる。これらの紫外線安定性単量体は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。紫外線安定性単量体の使用量は、特に限定されるものではないが、紫外線吸収性樹脂100質量%に対して、0〜20質量%であることが好ましく、0〜10質量%であることがより好ましい。
【0125】
紫外線吸収性樹脂は、光学特性や熱安定性に優れることから、アクリル系単量体を構造単位として含むことが好ましい。
【0126】
アクリル系単量体としては、(メタ)アクリル酸などのアクリル系不飽和カルボン酸;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリルトリデシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロドデシル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸エステル;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシ(メタ)アクリレート(例えば、プラクセルFM、ダイセル化学工業(株)製)、フタル酸とプロピレングリコールとから得られるエステルジオールの(メタ)アクリル酸モノエステルなどの水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、2−スルホン酸エチル(メタ)アクリレート、イミド(メタ)アクリレートなどのその他アクリル系単量体;などが挙げられる。これらのアクリル系単量体は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ラクトン環構造を含むアクリル系重合体との相溶性の点から、(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、メチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレートが好ましく、メチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレートがより好ましい。紫外線吸収性樹脂に含まれるアクリル系単量体単位の含有率は、熱安定性等の観点から、紫外線吸収性樹脂100質量%に対して、20〜99質量%であることが好ましく、30〜97質量%であることがより好ましい。
【0127】
また、紫外線吸収性樹脂は、紫外線吸収性単量体およびアクリル系単量体以外のその他の単量体を構成単位として含んでいてもよい。その他の単量体としては、例えば、後述する架橋性官能基を有する単量体、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、スチレン、ブチルビニルエーテル、マレイン酸およびイタコン酸のモノあるいはジアルキルエステル、メチルビニルケトン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニル基を有するアルコキシシラン、および不飽和結合を有するポリエステルなどが挙げられる。その他の単量体の使用量は、単量体全量中、20質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。
【0128】
上記単量体の重合方法としては、例えば、重合開始剤を用いて、溶液重合、分散重合、懸濁重合、乳化重合等の従来公知の重合方法により行うことができる。溶液重合を行う場合の溶媒としては特に限定されず、例えば、iso−プロパノール、n−ブタノール、ジアセトンアルコール等のアルコール類;エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート等のセロソルブ類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のプロピレングリコール類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン等のエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酪酸エチル、酪酸ブチル等のエステル類;塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等の高極性溶剤類等の1種または2種以上用いることができる。溶媒の使用量としては、重合条件や単量体濃度、重合体溶液濃度等により適宜設定すればよい。
【0129】
また、重合の際用いられる重合開始剤としては、特に制限されるものではなく、例えば、公知の過酸化物系またはアゾ系開始剤を用いることができる。2,2'−アゾビス−(2−メチルブチロニトリル)、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、t−アミルパーオキシイソノナノエート等の公知のラジカル重合開始剤が使用可能である。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。重合開始剤の使用量は、ポリマーの要求特性等に応じて適宜決定すべきものであり、特に制限されるものではないが、重合に用いられる単量体全量に対し0.01〜50質量%であることが好ましく、0.05〜20質量%であることがより好ましい。さらに、例えば、n−ドデシルメルカプタン、n−ブチルメルカプタン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、(CH3O)3Si−S−S−Si(OCH33のような連鎖移動剤を1種以上添加し、ポリマーの分子量を調整してもよい。
【0130】
重合反応の温度も特に限定されないが、室温〜200℃の範囲が好ましく、40〜140℃がより好ましい。なお反応時間は、用いるモノマー成分の組成や重合開始剤の種類等に応じて、重合反応が効率よく完結し得るように適宜設定すればよい。
【0131】
紫外線吸収性樹脂の重量平均分子量は、好ましくは2,000〜500,000、より好ましくは3,000〜300,000、更に好ましくは4,000〜100,000である。
【0132】
上記紫外線吸収性樹脂の配合量は、所望の効果が発揮されるよう、適宜決定すればよいが、耐光性の観点からは、ラクトンフィルム中、1〜30質量%であることが好ましく、3〜20質量%であることがより好ましい。
【0133】
また、紫外線吸収物質と併用して、ヒンダードアミン系化合物などの光安定剤を用いてもよい。ヒンダードアミン系化合物としては、[コハク酸ジメチル−1−(2−ヒドロキシエチル)−4−ヒドロキシ−2,2,6,6,−テトラメチルピペリジン]重縮合物、ビス(1−オクチロキシ−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−ピペリジニル)セバケートなどが挙げられる。市販品としては、「チヌビン123」、「チヌビン144」、「チヌビン765」(いずれもチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)、「アデカスタブLA−52」、「アデカスタブLA−57」、「アデカスタブLA−62」、「アデカスタブLA−77」(いずれも旭電化工業社製)等が挙げられる。光安定剤が含有される場合、その含有量は紫外線吸収物質(紫外線吸収性樹脂の場合は、樹脂不揮発性分)に対して、0.5〜20質量%であることが好ましく、1〜10質量%であることがより好ましい。
【0134】
ラクトンフィルムは、その他の添加剤を含んでいてもよい。その他の添加剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系、リン系、イオウ系等の酸化防止剤;耐光安定剤、耐候安定剤、熱安定剤等の安定剤;ガラス繊維、炭素繊維等の補強材;紫外線吸収物質;近赤外線吸収剤;トリス(ジブロモプロピル)ホスフェート、トリアリルホスフェート、酸化アンチモン等の難燃剤;アニオン系、カチオン系、ノニオン系の界面活性剤等の帯電防止剤;無機顔料、有機顔料、染料等の着色剤;有機フィラーや無機フィラー;樹脂改質剤;有機充填剤や無機充填剤;可塑剤;滑剤;帯電防止剤;難燃剤;などが挙げられる。ラクトンフィルム中、その他の添加剤の含有量は、0〜30質量%であることが好ましく、0〜20質量%であることがより好ましい。
【0135】
ラクトンフィルムの厚さは、本発明の効果が顕著に発揮されることから、10〜200μmであることが好ましく、20〜100μmであることがより好ましい。
【0136】
また、下記実施例の耐光性試験方法に記載のΔEが、2以下であることが好ましく、1以下であることがより好ましい。
【0137】
アクリル系重合体を主成分として含むフィルムのガラス転移温度(Tg)は、耐候性、表面硬度の観点から、110℃以上であることが好ましく、120℃以上であることがより好ましい。上限は特に限定されるものではないが、通常Tgは200℃以下である。なお、ガラス転移温度(Tg)は、ASTM−D−3418に準拠して、中点法で求めた値を採用する。
【0138】
なお、本発明でいうフィルムとは、厚さに依存することなく、面状の成形体を広く含む概念である。
【0139】
ラクトンフィルムは、従来公知の方法によって製造される。例えば、アクリル系重合体および必要に応じて紫外線吸収物質、その他の添加剤を従来公知の混合方法にて混合し、得られた混合物をフィルム状に成形することで得られる。具体的には、例えば、オムニミキサー等の混合機でプレブレンドした後、得られた混合物を押出混錬する方法を採用できる。また、延伸することによって延伸フィルムとしてもよい。この場合、押出混練に用いる混練機は、特に限定されるものではなく、例えば、単軸押出機、二軸押出機等の押出機や加圧ニーダー等、例えば、従来公知の混練機を用いることができる。
【0140】
フィルム成形の方法としては、溶液キャスト法(溶液流延法)、溶融押出法、カレンダー法、圧縮成形法など、公知のフィルム成形方法が挙げられる。これらの中でも、溶液キャスト法(溶液流延法)、溶融押出法が好ましい。
【0141】
溶液キャスト法(溶液流延法)に用いられる溶媒としては、例えば、クロロホルム、ジクロロメタンなどの塩素系溶媒;トルエン、キシレン、ベンゼン、およびこれらの混合溶媒などの芳香族系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、2−ブタノールなどのアルコール系溶媒;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルフォキシド、ジオキサン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、アセトン、酢酸エチル、ジエチルエーテル;などが挙げられる。これら溶媒は1種のみ用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
【0142】
溶液キャスト法(溶液流延法)を行うための装置としては、例えば、ドラム式キャスティングマシン、バンド式キャスティングマシン、スピンコーターなどが挙げられる。
【0143】
溶融押出法としては、Tダイ法、インフレーション法などが挙げられ、その際の、押出しフィルムの成形温度は、好ましくは150〜350℃、より好ましくは200〜300℃である。
【0144】
上記Tダイ法で押出しフィルム成形する場合は、公知の単軸押出し機や2軸押出し機の先端部にTダイを取り付け、フィルム状に押出したフィルムを巻取りロール状のフィルムを得る事ができる。この際、巻取りロールの温度を適宜調整して、押出し方向に延伸を加えることで、一軸延伸工程とする事も可能である。また、押出し方向と垂直な方向にフィルムを延伸する工程を加える事で、逐次二軸延伸、同時二軸延伸などの工程を加えることも可能である。
【0145】
押出しフィルムは、未延伸フィルムであっても良いし、廷伸フィルムであっても良い。延伸する場合は、一軸延伸フィルムでも良いし、2軸延伸フィルムでも良い。2軸延伸フィルムとする場合は、同時2軸延伸したものでも良いし、逐次2軸廷伸したものでも良い。2軸延伸した場合は、機械強度が向上しフィルム性能が向上する。
【0146】
延伸温度としては、押出しフィルム原料の熱可塑樹脂組成物のガラス転移温度近辺で行うことが好ましく、具体的には、(ガラス転移温度−30)℃〜(ガラス転移温度+100)℃で行うことが好ましく、より好ましくは(ガラス転移温度−20)℃〜(ガラス転移温度+80)℃である。(ガラス転移温度−30)℃よりも低いと、十分な延伸倍率が得られないために好ましくない。(ガラス転移湿度+100)℃よりも高いと、樹脂の流動(フロー)が起こり安定な延伸が行えなくなるために好ましくない。
【0147】
面積比で定義した廷伸倍率は、好ましくは1.1〜25倍の範囲、より好ましくは1.3〜10倍の範囲で行われる。1.1倍よりも小さいと、延伸に伴う靱性の向上につながらないために好ましくない。25倍よりも大きいと、延伸倍率を上げるだけの効果が認められない。
【0148】
延伸速度(一方向)としては、好ましくは10〜20000%/分の範囲、より好ましくは100〜10000%/分の範囲である。10%/分よりも遅いと、十分な延伸倍率を得るために時間がかかり、製造コストが高くなるために好ましくない。20000%/分よりも早いと、延伸押出しフィルムの破断等が起こるおそれがあるために好ましくない。
【0149】
押出しフィルムの力学特性を安定化させるため、延伸処理後に熱処理(アニーリング)などを行うこともできる。
【0150】
<ガスバリア性フィルム>
本発明に用いられるガスバリア性フィルムとしては、太陽電池保護用裏面保護シートに防湿性を付与できるものであれば特に限定されず、従来公知のガスバリア性フィルムを用いることができる。例えば、アルミニウム箔と樹脂フィルムの積層体、無機酸化物を樹脂フィルムに蒸着したフィルム、および、樹脂フィルムに有機薄膜をコーティングしたフィルム等、ならびに、これらを組み合わせたものが用いられる。なかでも本発明においては、無機酸化物を蒸着したフィルムが好適に用いられる。
【0151】
上記樹脂フィルムを構成する材料の具体例としては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、シンジオタクチックポリスチレン樹脂等のポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリ塩化ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系重合体、ポリカ−ボネ−ト系樹脂、ポリエチレンテレフタレ−トまたはポリエチレンナフタレ−ト等のポリエステル系樹脂、各種のナイロン等のポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアリ−ルフタレ−ト系樹脂、シリコ−ン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリエ−テルスルホン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アセタ−ル系樹脂、セルロ−ス系樹脂等を挙げることができる。フィルムの構成材料として、上記材料の1種または2種以上を用いることができる。樹脂フィルムとしては、延伸処理をしていない無延伸フィルム、1軸または2軸方向に延伸した延伸フィルムを用いることができる。機械的強度の理由から、2軸延伸フィルムを用いることが好ましい。
【0152】
本発明においては、上記材料のなかでも、耐久性、加工適性の観点から、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカ−ボネ−ト系樹脂、ポリ(メタ)アクリル系重合体、ポリスチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、または、ポリエステル系樹脂を用いることが好ましい。
【0153】
上記樹脂フィルムの厚みは、本発明の太陽電池用裏面保護シートに求める諸物性に応じて、適宜決定すればよいが、通常、10〜200μmの範囲内が好ましい。
【0154】
樹脂フィルムには、必要に応じて、例えば、滑剤、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収物質、光安定化剤、充填剤、滑剤、強化繊維、補強剤、帯電防止剤、難燃剤、耐炎剤、発泡剤、防カビ剤、顔料および改質用樹脂等の添加剤も使用することができる。かような添加剤は、所望の目的が発揮されるよう、適宜調整して含有させればよいが、通常含有量は0〜50質量%程度である。
【0155】
また、無機酸化物を樹脂フィルムに蒸着したフィルムにおける無機酸化物の蒸着膜としては、金属酸化物を蒸着した薄膜であれば特に限定されない。このような蒸着膜に用いられる金属としては、例えば、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、カリウム(K)、スズ(Sn)、ナトリウム(Na)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、鉛(Pb)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)等を挙げることができる。これらの金属は1種単独で用いてもよいし、2種以上を用いても良い。なかでも本発明においては上記蒸着膜として、ケイ素(Si)およびアルミニウム(Al)の金属酸化物の蒸着膜を用いることが好ましい。蒸着膜は、化学気相成長法(CVD法)、熱化学気相成長法、真空蒸着法、スパッタリング法、物理気相成長法(PVD法)等を用いて、基材フィルム上に形成することができる。蒸着膜の厚さとしては、耐候性の観点から、5〜500nmであることが好ましく、10〜300nmであることがより好ましい。
【0156】
樹脂フィルムに有機薄膜をコーティングしたフィルムにおける有機薄膜としては、特に制限されるものではなく、ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデン、ポリクロロトリフロロエチレン、エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸系樹脂などが挙げられる。また、有機薄膜内にバリア性を向上させる目的で、シリカ粒子などの無機成分を添加した材料を用いることもできる。有機薄膜は、樹脂フィルム上にロールコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、ナイフコーター、バーコーター等を用いてコーティングすることで形成することができる。有機薄膜の厚さとしては、耐候性の観点から、500nm〜10μmであることが好ましく、1〜5μmであることがより好ましい。
【0157】
上記樹脂フィルムには、蒸着膜等との密接着性を向上させるために、あらかじめ表面処理層を形成しても良い。このような表面処理層としては、例えば、コロナ放電処理、オゾン処理、酸素ガス若しくは窒素ガス等を用いたプラズマ処理、グロ−放電処理、化学薬品等を用いて処理する酸化処理等の表面処理により形成される、コロナ処理層、オゾン処理層、プラズマ処理層、酸化処理層等を挙げることができる。
【0158】
上記表面処理層以外に、蒸着膜等との密接着性を向上させるために、例えば、プライマ−コ−ト剤層、アンダ−コ−ト剤層、アンカ−コ−ト剤層、接着剤層、あるいは、蒸着アンカ−コ−ト剤層等のコート剤層を基材フィルム表面に形成する方法を用いることもできる。このようなコ−ト剤層を構成する材料としては、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノ−ル系樹脂、(メタ)アクリル系重合体、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリエチレンあるいはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂あるいはその共重合体ないし変性樹脂、セルロ−ス系樹脂等を用いることができる。
【0159】
<太陽電池用裏面保護シート>
本発明の太陽電池用裏面保護シートは、ラクトン環構造を有するアクリル系重合体を主成分として含むフィルムおよびガスバリア性フィルムが積層されてなる。
【0160】
ラクトンフィルムとガスバリア性フィルムとの間には、ラクトンフィルムとガスバリア性フィルムとを接着するための接着剤層が通常存在する。接着剤層を構成する材料としては、ラクトンフィルムとガスバリア性フィルムとを接着することができる材料であれば特に限定されず、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノ−ル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリエチレンあるいはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂あるいはその共重合体ないし変性樹脂、セルロ−ス系樹脂等を用いることができる。中でも、耐加水分解性、接着性の観点から、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂を用いることが好ましく、アクリル系樹脂がより好ましい。接着剤層の厚さは、通常1〜50μm程度である。また、後述するように接着剤層に紫外線吸収性樹脂を用いてもよい。
【0161】
接着剤層に用いられるアクリル系樹脂としては、下記式(10)で表されるモノマーを含むモノマー成分を重合してなる樹脂が好適に挙げられる。
【0162】
【化12】

【0163】
式中、R30は、水素原子又はメチル基を表す。Zは、炭素数4〜25の炭化水素基を表す。
【0164】
Zで表される炭素数4〜25の炭化水素基としては、例えば、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、シクロドデシル基等の脂環式炭化水素基;ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、2−エチルヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基等の直鎖又は分枝鎖のアルキル基;ボルニル基、イソボルニル基等の多環式炭化水素基等が挙げられる。これらの中でも、脂環式炭化水素基、分枝鎖のアルキル基、炭素数6以上の直鎖アルキル基であることが好ましい。さらに好ましくは炭素数6以上の脂環式炭化水素基、炭素数4以上の分枝鎖のアルキル基であり、特に好ましくは炭素数6以上の脂環式炭化水素基である。
【0165】
上記一般式(10)で表されるモノマーとしては、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロドデシル(メタ)アクリレート、tert−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートが挙げられる。また、特開2002−69130号公報で開示されているような(メタ)アクリル酸のシクロヘキシルアルキルエステル、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5,2,1,02.6]デカ−8−イル(メタ)アクリレートやテルペン系(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0166】
これらの中でも、耐湿熱性の点からシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートの使用が好ましい、シクロヘキシル(メタ)アクリレートの使用がより好ましい。
【0167】
上記一般式(10)で表されるモノマーの使用量としては、例えば、すべてのモノマー成分を100質量%とすると、10質量%以上、80質量%以下とすることが好ましい。より好ましくは15質量%以上、70質量%以下とすることが好ましい。かような範囲であれば、耐湿熱性に優れ、また、接着層の強度も十分となる。
【0168】
接着剤層に用いられるアクリル系樹脂は、式(10)で表されるモノマーの他、その他の共重合可能なモノマーと共重合されてもよい。その他の共重合可能なモノマーとしては特に限定されず、例えば、下記のモノマー等が挙げられる。(メタ)アクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸等のカルボキシル基を有するモノマー;2−(メタ)アクリロイロキシエチルアシッドホスフェート等の酸性リン酸エステル系モノマー;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシ(メタ)アクリレート(例えば、ダイセル化学工業社製、商品名「プラクセルFM」)等の活性水素をもつ基を有するモノマー;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル;グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有するモノマー。(メタ)アクリルアミド、N,N’−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、イミド(メタ)アクリレート等の窒素原子を有するモノマー;エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等の2個以上の重合性二重結合を有するモノマー;塩化ビニル等のハロゲン原子を有するモノマー;スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族系モノマー;酢酸ビニル等のビニルエステル;ビニルエーテル。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0169】
また更に耐加水分解性、耐絶縁性を向上させる場合、ビスアリールフルオレンを基本構造としたアクリレートの使用が好ましい。具体的には、「オグソールEA−0200」、「オグソールEA−0200」「オグソールEA−0500」「オグソールEA−1000」(いずれも商品名、大阪ガスケミカル株式会社製)等が挙げられる。これらのモノマーは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0170】
上記アクリル系樹脂を製造するための重合方法としては、例えば、重合開始剤を用いて、溶液重合、分散重合、懸濁重合、乳化重合等の従来公知の重合方法により行うことができる。溶液重合を行う場合の溶媒としては特に限定されず、例えば、上述したような有機溶剤を1種又は2種以上用いることができる。溶媒の使用量としては、重合条件やアクリル系ポリマー中のポリマー成分の重量割合等により適宜設定すればよい。
【0171】
上記重合開始剤としては特に限定されず、例えば、2,2’−アゾビス−(2−メチルブチロニトリル)、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド等の通常のラジカル重合開始剤が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。使用量としては、所望する重合体の特性値等から適宜設定すればよいが、例えば、モノマー成分を100質量%とすると、0.01〜50質量%とすることが好ましい。より好ましくは、0.05〜20質量%である。
【0172】
上記重合方法における重合条件としては、重合方法により適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。例えば、重合温度としては、室温〜200℃とすることが好ましい。より好ましくは、40〜140℃である。反応時間としては、モノマー成分の組成や重合開始剤の種類等に応じて、重合反応が完結するように適宜設定すればよい。
【0173】
アクリル系樹脂の重量平均分子量としては、例えば、2000〜100万であることが好ましい。より好ましくは、4000〜50万であり、更に好ましくは、5000〜30万である。なお、重量平均分子量は、ポリスチレン標準GPCでの測定値である。
【0174】
接着剤層は、架橋、未架橋のいずれでも使用可能であるが、耐加水分解性、耐絶縁性の向上の点で架橋塗膜が好ましく、例えばそれ自体が単独で架橋したり架橋剤を配合して硬化塗膜を形成した方が好ましい。そのため、上記アクリル系樹脂に、更にポリイソシアネート化合物又はその変性物、エポキシ樹脂、オキサゾリン基含有樹脂から少なくとも1種以上選択される硬化剤を配合することが好ましい。硬化剤の具体的例示については、後述する。
【0175】
(ブロック)ポリイソシアネート化合物の使用量としては特に限定されないが、例えば、アクリル系ポリマー中の水酸基1モルに対して、(ブロック)ポリイソシアネート化合物におけるイソシアネート基が0.6〜1.4モルとなるようにすることが好ましい。かような範囲であれば、耐湿熱性に優れ、また未反応のイソシアネート基が接着層中に多く残存し、これが塗膜硬化時に空気中の水分と反応して、塗膜が発泡や白化を起こすことが少ない。より好ましくは、0.8〜1.2モルである。
【0176】
アミノプラスト樹脂の使用量としては特に限定されず、例えば、アクリル系樹脂とアミノプラスト樹脂との固形分重量比が9/1〜6/4となるように配合することが好ましい。アクリル系樹脂が接着剤層の硬度が適度であり、密着性、耐湿熱性に優れる。
【0177】
また、必要に応じて、アクリル系樹脂と、硬化剤との架橋反応を促進させるための硬化触媒を1種又は2種以上含んでもよい。このような硬化触媒としては特に限定されるものではないが、例えば、上記(ブロック)ポリイソシアネート化合物を用いる場合には、ジブチル錫ジラウレート、第3級アミン等の触媒を使用することが好ましく、上記アミノプラスト樹脂を使用する場合には、酸性又は塩基性の硬化触媒を使用することが好ましい。
【0178】
接着剤層には、接着性樹脂および上述したその他の添加剤以外の配合物として、例えば、溶剤や添加剤等を1種又は2種以上含んでいてもよい。このような溶剤としては、上述したのと同様の有機溶剤等が挙げられ、また、添加剤としては、フィルムやコーティング膜等を形成する樹脂組成物に一般に使用される従来公知の添加剤等を用いることができ、例えば、レベリング剤;コロイド状シリカ、アルミナゾル等の無機微粒子、ポリメチルメタクリレート系の有機微粒子、消泡剤、タレ性防止剤、シランカップリング剤、チタン白、複合酸化物顔料、カーボンブラック、有機顔料、顔料中間体等の顔料;顔料分散剤;リン系やフェノール系の酸化防止剤;粘性調整剤;紫外線安定剤;金属不活性化剤;過酸化物分解剤;充填剤;難燃剤;補強剤;可塑剤;潤滑剤;防錆剤;蛍光性増白剤;有機・無機防炎剤;有機及び無機系の帯電防止剤;オルソ蟻酸メチルなどの脱水剤等が挙げられる。
【0179】
また、接着剤層には、接着能を有する樹脂以外に、後述するように接着剤層に紫外線吸収能を持たせるために、紫外線吸収物質(紫外線吸収剤、紫外線吸収性樹脂等)を配合してもよい。
【0180】
本発明の太陽電池用裏面保護シートは、紫外線吸収層を有することが好ましい。紫外線吸収層が存在することにより、耐光性が向上する。
【0181】
紫外線吸収層は、紫外線吸収能を有する層であれば、特に限定されるものではないが、1)ラクトンフィルムが紫外線吸収能を有する形態、2)ラクトンフィルムとガスバリア性フィルムとの間に形成されてなる接着剤層が紫外線吸収能を有する形態、3)ラクトンフィルム上にガスバリア性フィルムと対向する側に紫外線吸収層を設ける形態、4)ガスバリア性フィルムの樹脂フィルムが紫外線吸収能を有する形態が挙げられる。中でも、耐光性の観点からは、1)ラクトンフィルムが紫外線吸収能を有する形態、2)接着剤層が紫外線吸収能を有する形態、3)ラクトンフィルム上に接着剤層と対向する側に紫外線吸収層を設ける形態が好ましい。また、太陽電池の出力性の観点からは、2)接着剤層が紫外線遮蔽能を有する形態が好ましい。
【0182】
1)ラクトンフィルムが紫外線吸収能を有する形態は、具体的には、上述したように紫外線吸収物質をフィルムに含有させる形態が挙げられる。
【0183】
2)接着剤層が紫外線吸収能を有する形態としては、具体的には、紫外線吸収物質を接着剤層に含有させる形態;(熱、活性エネルギー線)硬化性の紫外線吸収性樹脂を主成分として接着剤層を形成させる形態が挙げられる。
【0184】
紫外線吸収物質を接着剤層に含有させる形態の場合、紫外線吸収物質として、上記ラクトンフィルムの欄で説明した紫外線吸収剤および紫外線吸収性樹脂を用いることができる。紫外線吸収剤を用いる場合、接着剤層中の含有量は、耐光性の観点から、1〜30質量%であることが好ましく、2〜20質量%であることがより好ましい。また、紫外線吸収性樹脂を用いる場合、接着剤層中の含有量は、耐光性の観点から、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましい。接着剤層中の紫外線吸収性樹脂の含有量の上限は特に限定されず、100質量%、すなわち全量が紫外線吸収性樹脂であってもよい。
【0185】
(熱、活性エネルギー線)硬化性の紫外線吸収性樹脂を主成分として接着剤層を形成させる形態について説明する。硬化性紫外線吸収性樹脂を用いることによって、他に硬化性樹脂を添加することなく、接着剤層を形成することができる。硬化性の紫外線吸収性樹脂としては、従来公知の樹脂を用いることができ、例えば、特開2007−331359号公報に記載の樹脂を用いることができる。ここで、硬化性の紫外線吸収性樹脂とは、紫外線吸収性樹脂のみで単独硬化するものだけではなく、硬化剤の添加により樹脂が硬化する樹脂も含む。
【0186】
具体的には、硬化性紫外線吸収性樹脂は、ラクトンフィルムの欄で説明した紫外線吸収性単量体、(メタ)アクリル系単量体、および架橋性官能基を有する単量体、ならびに必要に応じて、紫外線安定性単量体およびその他の単量体を重合して形成される。
【0187】
架橋性官能基を有する単量体における架橋性官能基としては、カルボキシル基、イソシアネート基、オキサゾリン基、アミド基、またはメチロール化されたアミド基、アミノ基(置換アミノ基を含む)、水酸基、エポキシ基、酸アミド基、スルホン酸基などが挙げられる。架橋性官能基を有する単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、メチロール化アクリルアミド、メチロール化メタクリルアミド、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、2−アミノエチルビニルエーテル、3−アミノプロピルビニルエーテル、2−アミノブチルビニルエーテル、ジメチルアミノエチルメタクリレート、および上記アミノ基をメチロール化したもの、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、β−ヒドロキシプロピルメタクリレート、β−ヒドロキシビニルエーテル、5−ヒドロキシペンチルビニルエーテル、6−ヒドロキシヘキシルビニルエーテル、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどを用いることができるがなどが挙げられる。なお、上述したアクリル系単量体が架橋性官能基を含む場合には、ここでは架橋性官能基を有する単量体とする。
【0188】
上記その他の単量体としては、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル、スチレン、ブチルビニルエーテル、マレイン酸およびイタコン酸のモノあるいはジアルキルエステル、メチルビニルケトン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、ビニルビリジン、ビニルピロリドン、ビニル基を有するアルコキシシラン、および不飽和結合を有するポリエステルなどが挙げられる。
【0189】
硬化性紫外線吸収性樹脂における紫外線吸収性単量体単位の含有率は、硬化性紫外線吸収性樹脂100質量%に対して、1〜80質量%であることが好ましく、3〜70質量%であることがより好ましい。かような範囲の含有率であれば、紫外線遮断能を充分に発揮することができ、またフィルムに黄変をきたす虞れも少ない。紫外線安定性単量体の使用量は、特に限定されるものではないが、硬化性紫外線吸収性樹脂に対して、0〜20質量%であることが好ましく、0〜10質量%であることがより好ましい。
【0190】
また、硬化性紫外線吸収性樹脂における(メタ)アクリル系単量体の含有率は、熱安定性等の観点から、硬化性紫外線吸収性樹脂100質量%に対して、20〜99質量%であることが好ましく、30〜97質量%であることがより好ましい。
【0191】
硬化性紫外線吸収性樹脂における架橋性官能基を有する単量体の含有率は、他のフィルムとの密着性、機械的強度の観点から、硬化性紫外線吸収性樹脂100質量%に対して、1〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%であることがより好ましい。
【0192】
硬化性紫外線吸収性樹脂におけるその他の単量体の含有率は、硬化性紫外線吸収性樹脂100質量%に対して、10質量%以下であることが好ましい。
【0193】
硬化性紫外線吸収性樹脂が単独で硬化できない場合、別途硬化剤(架橋剤)を配合して架橋させる必要がある。用いられる硬化剤は、官能基に応じて公知の各種硬化剤が使用可能である。例えば、官能基が水酸基の場合には、イソシアネート基を2個以上有するポリイソシアネート化合物またはその変性物やアミノプラスト樹脂が、硬化剤として好ましい。
【0194】
ポリイソシアネート化合物としては、従来からポリウレタン樹脂の製造に使用されている1分子中に平均2個以上、好ましくは2〜4個のイソシアネート基を含有する数平均分子量100〜2,000程度の化合物を、好適に使用できる。
【0195】
ポリイソシアネート化合物としては、ポリイソシアネート化合物及び/又はブロックポリイソシアネート化合物が挙げられる。上記ポリイソシアネート化合物としては、イソシアネート基を分子内に少なくとも2つ有する化合物であれば特に限定されず、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、リジンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート等のポリイソシアネート;これらのポリイソシアネートのアダクト体、ビュレット体、イソシアヌレート体等のポリイソシアネートの誘導体(変性物)等が挙げられる。
【0196】
上記ブロックポリイソシアネート化合物とは、接着剤組成物を加熱乾燥するときに架橋させ、かつ、常温での貯蔵安定性を向上させるために、通常、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基をブロック化剤でブロックしたものである。上記ブロック化剤としては特に限定されず、例えば、ε−カプロラクタム、フェノール、クレゾール、オキシム、アルコール等の化合物等が挙げられる。上記(ブロック)ポリイソシアネート化合物の市販品としては、例えば、デスモジュールN3200、デスモジュールN3300、デスモジュールBL3175、デスモジュールN3400、デスモジュールN3600、デスモジュールVPLS2102(商品名、住化バイエルウレタン社製)、デュラネートE−402−90T(商品名、旭化成工業社製)等が挙げられる。また、接着剤組成物から形成される接着層の黄変を防止するために、芳香環に直接結合したイソシアネート基を有しない無黄変性ポリイソシアネート化合物が好ましい。
【0197】
(ブロック)ポリイソシアネート化合物の使用量としては特に限定されないが、例えば、紫外線吸収性樹脂中の架橋性官能基1モルに対して、(ブロック)ポリイソシアネート化合物におけるイソシアネート基が0.6〜1.4モルとなるようにすることが好ましい。かような範囲であれば、耐湿熱性に優れ、また未反応のイソシアネート基が接着層中に多く残存し、これが塗膜硬化時に空気中の水分と反応して、塗膜が発泡や白化を起こすことが少ない。より好ましくは、0.8〜1.2モルである。
【0198】
アミノプラスト樹脂としては、メラミンやグアナミン等のアミノ基を有する化合物とホルムアルデヒドとの付加縮合物であり、アミノ樹脂とも呼ばれているものである。上記アミノプラスト樹脂としては特に限定されず、例えば、ジメチロールメラミン、トリメチロールメラミン、テトラメチロールメラミン、ペンタメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミン、完全アルキル型メチル化メラミン、完全アルキル型ブチル化メラミン、完全アルキル型イソブチル化メラミン、完全アルキル型混合エーテル化メラミン、メチロール基型メチル化メラミン、イミノ基型メチル化メラミン、メチロール基型混合エーテル化メラミン、イミノ基型混合エーテル化メラミン等のメラミン樹脂;ブチル化ベンゾグアナミン、メチル/エチル混合アルキル化ベンゾグアナミン、メチル/ブチル混合アルキル化ベンゾグアナミン、ブチル化グリコールウリル等のグアナミン樹脂等が挙げられる。
【0199】
上記アミノプラスト樹脂の市販品としては、例えば、サイメル1128、サイメル303、マイコート506、サイメル232、サイメル235、サイメル771、サイメル325、サイメル272、サイメル254、サイメル1170(いずれも商品名、三井サイテック社製)等が挙げられる。アミノプラスト樹脂の使用量としては特に限定されず、例えば、紫外線吸収性樹脂とアミノプラスト樹脂との固形分重量比が9/1〜6/4となるように配合することが好ましい。アクリル系樹脂が接着剤層の硬度が適度であり、密着性、耐湿熱性に優れる。硬化剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。また、架橋反応を促進させるために、架橋触媒を添加してもよい。かかる架橋触媒としては、例えば、塩類や無機物質、有機物質、酸物質、アルカリ物質などが挙げられる。
【0200】
接着剤層中の硬化性紫外線吸収性樹脂の配合量は、50〜100質量%であることが好ましく、70〜100質量%であることがより好ましい。
【0201】
また、硬化性紫外線吸収性樹脂以外の重合体が含まれていてもよい。硬化性紫外線吸収性樹脂と併用することのできる重合体としては、例えば、熱可塑性重合体、または、単独もしくは硬化剤により架橋硬化する熱硬化性重合体が挙げられる。本発明の光学用積層体の用途や要求特性に応じて、かかる重合体の種類や使用量を適宜調節すればよく、特に限定されるものではない。かかる重合体としては、例えば、塩化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などの熱可塑性重合体;ウレタン樹脂、アミノプラスト樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの単独硬化する熱硬化性重合体;ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの硬化剤により硬化する熱硬化性重合体;が挙げられる。接着剤層中の硬化性紫外線吸収性樹脂以外の重合体の配合量は、50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。
【0202】
なお、接着剤層に含まれうるその他の添加剤については、前述の接着剤層の欄で述べたとおりである。
【0203】
3)ラクトンフィルム上に接着剤層と対向する側に紫外線吸収層(以下、紫外線吸収層Bとも称する)を設ける形態における紫外線吸収層としては、紫外線吸収物質を熱可塑性、熱硬化性、活性エネルギー線硬化型樹脂等の樹脂成分中に含有させた紫外線吸収層;硬化性の紫外線吸収性樹脂を主成分として含む紫外線吸収層;が挙げられる。
【0204】
熱可塑性、熱硬化性、活性エネルギー線硬化型樹脂等の樹脂成分中に、紫外線吸収物質を含有させる形態の場合、用いられる樹脂としては、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノ−ル系樹脂、(メタ)アクリル系重合体、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、アミノプラスト系樹脂、セルロ−ス系樹脂等を挙げることができる。これらの中でも、耐加水分解性、接着性の観点から、ポリウレタン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂が好ましい。紫外線吸収物質としては、上記ラクトンフィルムの欄で説明した紫外線吸収剤および紫外線吸収性樹脂を用いることができる。紫外線吸収物質と樹脂成分との含有比率は特に限定されるものではないが、耐光性の観点から、紫外線吸収剤を用いる場合、樹脂成分に対して、1〜30質量%であることが好ましく、5〜20質量%であることがより好ましい。また、紫外線吸収性樹脂を用いる場合、耐光性の観点から、樹脂成分に対して5〜30質量%であることが好ましい。
【0205】
紫外線吸収性樹脂を主成分として含む紫外線吸収層としては、上記硬化性紫外線吸収性樹脂を主成分として形成される接着剤層を用いることができる。上記硬化性紫外線吸収性樹脂を主成分として形成される接着剤層の欄で記載したものと同様であるので、該形態の紫外線吸収層の詳細は割愛する。
【0206】
紫外線吸収層Bは、耐光性の観点から、1〜30μmであることが好ましく、2〜10μmであることがより好ましい。
【0207】
紫外線吸収層Bは必要に応じてその他の添加剤を含んでいてもよい。例えば、ヒンダードフェノール系、リン系、イオウ系等の酸化防止剤;耐光安定剤、耐候安定剤、熱安定剤等の安定剤;ガラス繊維、炭素繊維等の補強材;紫外線吸収物質;近赤外線吸収剤;トリス(ジブロモプロピル)ホスフェート、トリアリルホスフェート、酸化アンチモン等の難燃剤;アニオン系、カチオン系、ノニオン系の界面活性剤等の帯電防止剤;無機顔料、有機顔料、染料等の着色剤;有機フィラーや無機フィラー;樹脂改質剤;有機充填剤や無機充填剤;可塑剤;滑剤;帯電防止剤;難燃剤;などが挙げられる。紫外線吸収層B中、その他の添加剤の含有量は、0〜30質量%であることが好ましく、0〜20質量%であることがより好ましい。
【0208】
また、紫外線吸収層Bとの接着性を向上させるために、ラクトンフィルム表面に各種放電処理、酸化処理、粗面化処理、アンカーコート処理などを施してもよい。
【0209】
アンカー処理はラクトンフィルムと紫外線吸収層Bとの接着性を向上させるものであれば特に限定されず、例えばユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂などから選ばれる1種以上およびこれらの樹脂を主成分とし、架橋剤を添加した熱硬化性樹脂層を用いることができる。
【0210】
太陽電池用裏面保護シートは、耐傷性を考慮すると、鉛筆硬度がH以上、好ましくは2H以上であることが好ましい。この際、鉛筆硬度がH未満の場合には、太陽電池組立時や、屋外に暴露された時に表面に傷が入りやすく、見栄えの低下や光エネルギーの吸収効率が悪くなって好ましくない。なお、本発明における鉛筆硬度は、以下の実施例に記載の方法に従って測定された値である。
【0211】
<太陽電池モジュール>
本発明は、また、上記太陽電池用裏面保護シートを含む太陽電池モジュールに関する。本発明の一実施形態である太陽電池モジュールを図1を用いて説明する。なお本発明は、以下の実施形態のみには制限されない。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【0212】
本実施形態の太陽電池モジュール1は、太陽電池用表面保護シ−ト2、樹脂層3、配線を配設した太陽電池素子4、樹脂層5、および、太陽電池用裏面保護シート6を順次積層した構造を有する。太陽電池用裏面保護シート6は、ラクトンフィルム7、接着剤層8、ガスバリア性フィルム9からなる。また、樹脂層5と太陽電池用裏面保護シート6の間には易接着層10が形成されている。
【0213】
太陽電池用表面保護シ−トとしては、通常公知のものを用いることができ、具体的には、ガラス板、ポリアミド系樹脂(各種のナイロン)、ポリエステル系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アセタール系樹脂、その他の各種の高分子が挙げられる。中でも、太陽光の透過性、耐侯性、物理的強度などの観点から、ガラス板を用いることが好ましい。
【0214】
太陽電池モジュ−ルを構成する樹脂層3または樹脂層5としては、透明性、裏面保護シ−トおよび裏面保護シートとの接着性、太陽電池素子の裏面の平滑性を保持する機能を果たすための熱可塑性、耐スクラッチ性、衝撃吸収性等に優れていることが必要である。具体的には、樹脂層を構成する樹脂としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマ−樹脂、エチレン−アクリル酸、または、酸変性ポリオレフィン系樹脂、ポリビニルブチラ−ル樹脂、シリコ−ン系樹脂、エポキシ系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、およびこれらの混合物が挙げられる。耐光性、耐熱性、耐水性等の耐候性を考慮すると、エチレン−酢酸ビニル系樹脂が好ましい。樹脂層には、その透明性を損なわない範囲で、例えば、架橋剤、熱酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収物質、光酸化防止剤、その他等の添加剤を任意に含むことができる。なお、樹脂層の厚さとしては、通常200〜1,000μm、好ましくは、350〜800μmである。
【0215】
太陽電池素子4としては、従来公知のもの、例えば、単結晶シリコン型太陽電池素子、多結晶シリコン型太陽電池素子等の結晶シリコン太陽電子素子、シングル接合型あるいはタンデム構造型等からなるアモルファスシリコン太陽電池素子、ガリウムヒ素(GaAs)やインジウム燐(InP)等のIII−V族化合物半導体太陽電子素子、カドミウムテルル(CdTe)や銅インジウムセレナイド(CuInSe)等のII−VI族化合物半導体太陽電子素子、有機太陽電池素子等を使用することができる。さらに、薄膜多結晶性シリコン太陽電池素子、薄膜微結晶性シリコン太陽電池素子、薄膜結晶シリコン太陽電池素子とアモルファスシリコン太陽電池素子とのハイブリット素子等も使用することができる。
【0216】
太陽電池モジュールは通常公知の方法により製造することができる。例えば、太陽電池用表面保護シ−ト2、樹脂層3、太陽電池素子4、樹脂層5、および太陽電池用裏面保護シート6を順次積層し、さらに、必要ならば、各層間に、その他の素材を任意に積層し、次いで、これらを、真空吸引等により一体化して加熱圧着するラミネ−ション法等の通常の成形法を利用し、上記の各層を一体成形体として加熱圧着成形して、枠体(スペーサー)を装着して太陽電池モジュ−ルを製造することができる。
【実施例】
【0217】
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。
【0218】
(実施例1)
1.ガスバリア性フィルムの製造
図2に示す構成のガスバリア性フィルム20を製造した。ガスバリア性フィルム20は、樹脂フィルム11の上に、プライマー層12、無機酸化物蒸着膜13、コーティング層14が順次積層されてなる。
【0219】
樹脂フィルム11として、厚さ12μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(商品名:東レ株式会社製ルミラーS10)を用いた。樹脂フィルムの片面に、プライマー剤をグラビアコート法により塗布し、プライマー層を形成した(厚さ0.2μm(乾燥膜厚))。なお、プライマー剤は以下のように作製した。希釈溶媒(酢酸エチル)中、γ−イソシアネートプロピルトリメチルシラン1質量部に対し、アクリルポリオールを5質量部混合し、攪拌する。ついでイソシアネート化合物としてトリイジルイソシアネート(TDI)をアクリルポリオールのOH基に対しNCO基が等量となるように加えた混合溶液を2%の濃度に酢酸エチルで希釈したものをプライマー剤とした。
【0220】
次いで、プライマー層12上に電子線加熱方式による真空蒸着装置により、金属アルミニウムを蒸発させそこに酸素ガスを導入し、酸化アルミニウム(アルミナ)を蒸着して厚さ20nmの無機酸化物蒸着膜13を形成した。
【0221】
さらに、その上にコーティング剤をグラビアコーターで塗布し乾燥機で100℃、1分間乾燥させ、厚さ0.3μmの被膜層14を形成したガスバリア性フィルムを得た。コーティング剤の組成は、(1)液と(2)液を配合比(wt%)で60/40に混合したものを用いた。ここで、(1)液はテトラエトキシシラン10.4gに塩酸(0.1N)89.6gを加え、30分間撹拌し加水分解させた固形分3wt%(SiO換算)の加水分解溶液、(2)液はポリビニルアルコールの3wt%水/イソプロピルアルコール溶液(水:イソプロピルアルコール重量比で90:10)である。
【0222】
2.ラクトンフィルムの製造
攪拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入管を備えた容量30Lの釜型反応器に、8,000gのメタクリル酸メチル(MMA)、2,000gの2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル(MHMA)、10,000gの4−メチル−2−ペンタノン(メチルイソブチルケトン、MIBK)、5gのn−ドデシルメルカプタンを仕込み、これに窒素を通じつつ、105℃まで昇温し、還流したところで、重合開始剤として5.0gのt−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート(カヤカルボンBIC−75、化薬アクゾ(株)製)を添加すると同時に、10.0gのt−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネートと230gのMIBKからなる溶液を2時間かけて滴下しながら、還流下、約105〜120℃で溶液重合を行い、さらに4時間かけて熟成を行った。
【0223】
得られた重合体溶液に、30gのリン酸ステアリル/リン酸ジステアリル混合物(Phoslex A−18、堺化学工業(株)製)を加え、還流下、約90〜120℃で5時間、環化縮合反応を行った。次いで、得られた重合体溶液を、バレル温度260℃、回転数100rpm、減圧度13.3〜400hPa(10〜300mmHg)、リアベント数1個、フォアベント数4個のベントタイプスクリュー二軸押出し機(φ=29.75mm、L/D=30)に、樹脂量換算で、2.0kg/hの処理速度で導入し、この押出し機内で環化縮合反応と脱揮を行い、押出すことにより、重合体の透明なペレットを得た。得られた重合体について、ダイナミックTGの測定を行ったところ、0.34質量%の質量減少を検知した。また、このラクトン環含有重合体は、重量平均分子量は144,000であり、ガラス転移温度が131℃であった。なお、重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフ(GPCシステム、東ソー(株)製)を用いて、ポリスチレン換算により求めた。
【0224】
また、ダイナミックTG、ガラス転移温度、脱アルコール反応率とラクトン環構造の占める割合は、下記の方法によって測定した。
【0225】
重合体のペレットを、20mmφのスクリューを有する二軸押出し機を用いて、幅150mmのコートハンガータイプTダイから溶融押出し、厚さ104μmの基材フィルムを作製した。得られた基材フィルムを、二軸延伸試験装置(カタログNo.586、(株)東洋精機製作所製)を用いて、150℃、0.1m/minの延伸速度で、1.5倍に同時二軸延伸することにより、厚さ45μmのラクトンフィルムを作製した。
【0226】
<ダイナミックTG>
重合体(もしくは重合体溶液あるいはペレット)を一旦テトラヒドロフランに溶解もしくは希釈し、過剰のヘキサンもしくはメタノールへ投入して再沈殿を行い、取り出した沈殿物を真空乾燥(1mmHg(1.33hPa)、80℃、3時間以上)することによって揮発成分などを除去し、得られた白色固形状の樹脂を以下の方法(ダイナミックTG法)で分析した。
【0227】
【表1】

【0228】
<脱アルコール反応率とラクトン環構造単位の占める割合>
まず、得られた重合体組成からすべての水酸基がメタノールとして脱アルコールした際に起こる質量減少量を基準にし、ダイナミックTG測定において質量減少が始まる前の150℃から重合体の分解が始まる前の300℃までの脱アルコール反応による質量減少から、脱アルコール反応率を求めた。
【0229】
すなわち、ラクトン環構造を有する重合体のダイナミックTG測定において150℃から300℃までの間の質量減少率の測定を行い、得られた実測値を実測質量減少率(X)とする。他方、当該重合体の組成から、その重合体組成に含まれるすべての水酸基がラクトン環の形成に関与するためにアルコールになり脱アルコールすると仮定した時の質量減少率(すなわち、その組成上において100%脱アルコール反応が起きたと仮定して算出した質量減少率)を理論質量減少率(Y)とする。なお、理論質量減少率(Y)は、より具体的には、重合体中における脱アルコール反応に関与する構造(水酸基)を有する原料単量体のモル比、すなわち当該重合体組成における原料単量体の含有率から算出することができる。これらの値を脱アルコール計算式:1−(実測質量減少率(X)/理論質量減少率(Y)):に代入してその値を求め、百分率(%)で表記すると、脱アルコール反応率が得られる。そして、この脱アルコール反応率の分だけ所定のラクトン環化が行われたものとして、ラクトン環化に関与する構造(水酸基)を有する原料単量体の当該重合体組成における含有量(質量比)に、脱アルコール反応率を乗じることで、当該重合体中におけるラクトン環構造の含有割合を算出することができる。
【0230】
実施例1で得られたラクトン環含有重合体における式(I)で表されるラクトン環構造単位の含有割合を計算する。この重合体の理論質量減少率(Y)を求めてみると、メタノールの分子量は32であり、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチルの分子量は116であり、重合体中における2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチルの含有率(質量比)は組成上20.0質量%であるから、(32/116)×20.0≒5.52質量%となる。他方、ダイナミックTG測定による実測質量減少率(X)は0.34質量%であった。これらの値を上記の脱アルコール計算式に当てはめると、1−(0.34/5.52)≒0.938となるので、脱アルコール反応率は、93.8%である。そして、この脱アルコール反応率の分だけ所定のラクトン環化が行われたものとして、ラクトン環化に関与する構造(ヒドロキシ基)を有する原料単量体の当該共重合体組成における含有率(質量比)に、脱アルコール反応率を乗じ、ラクトン環構造の含有率(質量比)に換算することにより、当該共重合体におけるラクトン環構造の含有割合を算出することができる。前述の製造例の場合、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチルの当該共重合体における含有率が20.0質量%、算出した脱アルコール反応率が93.8%、分子量が116の2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチルがメタクリル酸メチルと縮合した場合に生成する式(I)で表されるラクトン環構造単位の式量が170であることから、当該共重合体中におけるラクトン環構造単位の含有割合は、27.5(20.0×0.938×170/116)質量%となる。
【0231】
なお、本実施例の場合、ラクトン環構造は、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチルとメタクリル酸メチルとの縮合により形成される場合がほとんどであり、ラクトン環の含有比率は、上記のように、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチルとメタクリル酸メチルとの縮合から算出される値に近似できる。
【0232】
<重合体の熱分析>
重合体の熱分析は、示差走査熱量計(DSC−8230、(株)リガク製)を用いて、試料約10mg、昇温速度10℃/min、窒素フロー50mL/minの条件で行った。なお、ガラス転移温度(Tg)は、ASTM−D−3418に準拠して、中点法で求めた。
【0233】
3.太陽電池用裏面保護シートの製造
上記1.で得られたガスバリア性フィルムの蒸着面側に、ウレタン系接着剤(三井化学ポリウレタン株式会社製の主剤「タケラックA310」/硬化剤「タケネートA3」=12/1)を乾燥後塗布厚4μmとなるように塗布し、その接着剤層を介して、2.で得られたラクトンフィルムを貼り合わせ積層して、太陽電池用裏面保護シートを作製した。
【0234】
4.太陽電池モジュールの作製
上記3.で得られた本発明の太陽電池用裏面保護シートを用いて、表面保護板として厚さ3mmのガラス、充填材として厚さ0.7mmのエチレン−酢酸ビニル系樹脂(EVA)、太陽電池素子、充填材として厚さ0.7mmのEVAを順次積層した後、この裏面保護シートを重ね合わせ、150℃−30分−1torr(133.322Pa)の条件で真空加熱によりラミネートして、太陽電池モジュールを作製した。
【0235】
(実施例2)
下記紫外線吸収性樹脂溶液を作製した。
【0236】
(紫外線吸収性樹脂溶液の合成)
攪拌機、滴下口、温度計、冷却管及び窒素ガス導入口を備えたフラスコに、酢酸エチル25質量部、及び2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール(商品名「RUVA93」、大塚化学社製)10質量部を仕込んだ。別途、シクロヘキシルメタクリレート30質量部、2−エチルヘキシルアクリレート15質量部、RUVA93 10質量部、紫外線安定性モノマー(商品名「アデカスタブLA82」、ADEKA社製)2質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート15質量部、メチルメタクリレート18質量部、酢酸エチル75質量部、及び2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル) 6質量部を溶解させたモノマー溶液の混合物を調製しておき、そのうちの30質量%をフラスコに仕込み、窒素ガスを導入して攪拌しながら還流温度まで昇温させた。残り70質量%のモノマー溶液の混合物を2時間かけて滴下し、滴下後さらに6時間加熱を継続した後、冷却した。酢酸エチル50質量部で希釈したところ、不揮発分濃度が40質量%の紫外線吸収性樹脂溶液が得られた。該紫外線吸収性樹脂の重量平均分子量は、25,800であった。
【0237】
実施例1で用いたガスバリア性透明蒸着フィルムの蒸着面側に、接着剤(主剤;上述の紫外線吸収性樹脂溶液/硬化剤;住化バイエルウレタン株式会社製「デスモジュールN3200」=5/1(重量比))を乾燥後塗布厚4μmとなるように塗布し、その接着剤層を介して、ラクトンフィルムを貼り合わせ、太陽電池用裏面保護シートを得たこと以外は、実施例1と同様にして、太陽電池モジュールを作製した。
【0238】
(実施例3)
1.ガスバリア性フィルムの製造
実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
【0239】
2.ラクトンフィルムの製造
実施例1と同様にしてラクトンフィルムを得た。次いで、下記紫外線吸収性樹脂を作製した。
【0240】
(紫外線吸収性樹脂溶液の合成)
攪拌機、滴下口、温度計、冷却管及び窒素ガス導入口を備えたフラスコに、酢酸エチル25質量部、及び2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール(商品名「RUVA93」、大塚化学社製)10質量部を仕込んだ。別途、シクロヘキシルメタクリレート30質量部、2−エチルヘキシルアクリレート15質量部、RUVA93 10質量部、紫外線安定性モノマーLA82(商品名「アデカスタブLA82」、ADEKA社製)2質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート15質量部、メチルメタクリレート18質量部、酢酸エチル75質量部、及び2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル) 6質量部を溶解させたモノマー溶液の混合物を調製しておき、そのうちの30質量%をフラスコに仕込み、窒素ガスを導入して攪拌しながら還流温度まで昇温させた。残り70質量%のモノマー溶液の混合物を2時間かけて滴下し、滴下後さらに6時間加熱を継続した後、冷却した。酢酸エチル50質量部で希釈したところ、不揮発分濃度が40質量%の紫外線吸収性樹脂溶液が得られた。該紫外線吸収性樹脂の重量平均分子量は、25,800であった。
【0241】
ラクトンフィルム上に紫外線吸収性樹脂溶液と硬化剤との混合物(主剤;紫外線吸収性樹脂溶液/硬化剤;住化バイエルウレタン株式会社製「デスモジュールN3200」=5/1(重量比))を乾燥後塗布厚4μmとなるように塗布し、ラクトンフィルム上に紫外線吸収層を形成した。
【0242】
3.太陽電池用裏面保護シートの製造
上記1.で得られたガスバリア性フィルムの蒸着面側に、ウレタン系接着剤(三井化学ポリウレタン株式会社製の主剤「タケラックA310」/硬化剤「タケネートA3」=12/1)を塗布量5g/m塗布し(塗布厚4μm)、その接着剤層を介して、紫外線吸収層が形成されたラクトンフィルムを積層して、太陽電池用裏面保護シートを作製した。積層順序は、ガスバリア性フィルム、接着剤層、ラクトンフィルム、紫外線吸収層である。
【0243】
4.太陽電池モジュールの作製
実施例1と同様にして、太陽電池モジュールを作製した。
【0244】
(実施例4)
1.ガスバリア性フィルムの製造
実施例1と同様にしてガスバリア性フィルムを得た。
【0245】
2.紫外線吸収物質を含有したラクトンフィルムの製造
攪拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入管を付した30L反応釜に、40部のメタクリル酸メチル(MMA)、10部の2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチル(MHMA)、50部のトルエンを仕込み、これに窒素を通じつつ、105℃まで昇温させ、還流したところで、開始剤として0.05部のt−アミルパーオキシイソノナノエート(アルケマ吉富(株)製、商品名:ルペロックス570)を添加すると同時に、0.10部のt−アミルパーオキシイソノナノエートを2時間かけて滴下しながら、還流下(約105〜110℃)で溶液重合を行い、さらに4時間かけて熟成を行った。
【0246】
得られた重合体溶液に、0.05部のリン酸2−エチルヘキシル(堺化学工業(株)製、商品名:Phoslex A−8)を加え、還流下(約90〜110℃)で5時間、環化縮合反応を行った。次いで、上記環化縮合反応で得られた重合体溶液を、バレル温度260℃、回転数100rpm、減圧度13.3〜400hPa(10〜300mmHg)、リアベント数1個、フォアベント数4個のベントタイプスクリュー二軸押出し機(φ=29.75mm、L/D=30)に、樹脂量換算で2.0kg/時間の処理速度で導入し、該押出し機内で環化縮合反応と脱揮を行い、押出すことにより、透明な重合体ペレット(1)を得た。得られた重合体の重量平均分子量は144,000であった。
【0247】
上記ペレットにおいて式(I)で表されるラクトン環構造単位の占める割合を計算する。この重合体の理論重量減少率(Y)を求めてみると、メタノールの分子量は32であり、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチルの分子量は116であり、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチルの重合体中の含有率(重量比)は組成上20重量%であるから、(32/116)×20≒5.52重量%となる。他方、ダイナミックTG測定による実測重量減少率(X)は0.18重量%であった。これらの値を上記の脱アルコール計算式に当てはめると、1−(0.18/5.52)≒0.967となるので、脱アルコール反応率は96.7%である。
【0248】
そして、この脱アルコール反応率の分だけ所定のラクトン環化が行われたものとして、ラクトン環化に関与する構造(ヒドロキシ基)を有する原料単量体の当該共重合組成における含有率(重量比)に、脱アルコール反応率を乗じ、ラクトン環単位の構造の含有率(重量比)に換算することで、当該共重合体におけるラクトン環構造の含有割合を算出することが出来る。実施例4の場合、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチルの当該共重合体における含有率が20.0重量%、算出した脱アルコール反応率が96.7重量%、分子量が116の2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸メチルがメタクリル酸メチルと縮合した場合に生成する式(I)で表されるラクトン環化構造単位の式量が170であることから、当該共重合体中におけるラクトン環の含有割合は28.3(20.0×0.967×170/116)重量%となる。
【0249】
次に紫外線吸収性樹脂を下記のように製造した。
【0250】
攪拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入管を付した30L反応釜に、15部のシクロヘキシルメタクリレート(CHMA)、35部の下記単量体;
【0251】
【化13】

【0252】
および50部のトルエンを仕込み、これに窒素を通じつつ、105℃まで昇温させ、還流したところで、開始剤として0.05部のt−アミルパーオキシイソノナノエート(アルケマ吉富(株)製、商品名:ルペロックス570)を添加すると同時に、0.10部のt−アミルパーオキシイソノナノエートを2時間かけて滴下しながら、還流下(約105〜110℃)で溶液重合を行い、さらに4時間かけて熟成を行った。
【0253】
得られた重合体溶液を、バレル温度260℃、回転数100rpm、減圧度13.3〜400hPa(10〜300mmHg)、リアベント数1個、フォアベント数4個のベントタイプスクリュー二軸押出し機(φ=29.75mm、L/D=30)に、樹脂量換算で2.0kg/時間の処理速度で導入し、該押出し機内で脱揮を行い、押出すことにより、透明な重合体ペレット(2)を得た。
【0254】
ペレット(1)80質量部およびペレット(2)20質量部を20mmφのスクリューを有する2軸押出し機を用いて、幅150mmのコートハンガータイプTダイから溶融押出しし、厚さ50μmの押出しフィルムを作製した。得られたフィルムのガラス転移温度は、131℃であった。
【0255】
3.太陽電池用裏面保護シートの製造
上記1.で得られたガスバリア性フィルムの蒸着面側に、接着剤(三井化学ポリウレタン株式会社製の主剤「タケラックA310」/硬化剤「タケネートA3」=12/1)を乾燥後塗布厚4μmとなるように塗布し、その接着剤層を介して、紫外線吸収物質含有アクリル樹脂フィルムを積層して、太陽電池用裏面保護シートを作製した。
【0256】
4.太陽電池モジュールの作製
実施例1と同様にして、太陽電池モジュールを作製した。
【0257】
(実施例5)
下記ポリマー溶液を作製した。
【0258】
(ポリマー溶液の合成)
攪拌機、滴下口、温度計、冷却管及び窒素ガス導入口を備えたフラスコに、エチルメタクリレート70質量部、2−エチルヘキシルアクリレート15質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート15質量部、酢酸エチル100質量部及び2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)6質量部を溶解させたモノマー溶液の混合物を調製しておき、そのうちの30質量%をフラスコに仕込み、窒素ガスを導入して攪拌しながら還流温度まで昇温させた。残り70質量%のモノマー溶液の混合物を2時間かけて滴下し、滴下後さらに6時間加熱を継続した後、冷却した。酢酸エチル50質量部で希釈したところ、不揮発分濃度が40質量%のポリマー溶液が得られた。該ポリマーの重量平均分子量は、30,200であった。
【0259】
実施例2で用いたガスバリア性透明蒸着フィルムの蒸着面側に、接着剤(主剤;ポリマー溶液/硬化剤;住化バイエルウレタン株式会社製「デスモジュールN3200」=5/1(重量比))を乾燥後塗布厚4μmとなるように塗布し、その接着剤層を介して、アクリル系重合体を主成分として含むフィルムを貼り合わせ、太陽電池用裏面保護シートを得たこと以外は、実施例2と同様にして、太陽電池モジュールを作製した。
【0260】
(実施例6)
下記ポリマー溶液を作製した。
【0261】
(ポリマー溶液の合成)
攪拌機、滴下口、温度計、冷却管及び窒素ガス導入口を備えたフラスコに、メチルメタクリレート18質量部、エチルメタクリレート22質量部、2−エチルヘキシルアクリレート15質量部、シクロヘキシルメタクリレート30質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート15質量部、酢酸エチル100質量部及び2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)6質量部を溶解させたモノマー溶液の混合物を調製しておき、そのうちの30質量%をフラスコに仕込み、窒素ガスを導入して攪拌しながら還流温度まで昇温させた。残り70質量%のモノマー溶液の混合物を2時間かけて滴下し、滴下後さらに6時間加熱を継続した後、冷却した。酢酸エチル50質量部で希釈したところ、不揮発分濃度が40質量%のポリマー溶液が得られた。該ポリマーの重量平均分子量は、30,500であった。
【0262】
実施例2で用いたガスバリア性透明蒸着フィルムの蒸着面側に、ウレタン系接着剤(主剤;ポリマー溶液/硬化剤;住化バイエルウレタン株式会社製「デスモジュールN3200」=5/1(重量比))を乾燥後塗布厚4μmとなるように塗布し、その接着剤層を介して、アクリル系重合体を主成分として含むフィルムを貼り合わせ、太陽電池用裏面保護シートを得たこと以外は、実施例2と同様にして、太陽電池モジュールを作製した。
【0263】
(実施例7)
下記紫外線吸収性樹脂溶液を作製した。
【0264】
(紫外線吸収性樹脂溶液の合成)
攪拌機、滴下口、温度計、冷却管及び窒素ガス導入口を備えたフラスコに、酢酸エチル25質量部、及び2−[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール(商品名「RUVA93」、大塚化学社製)10質量部を仕込んだ。別途、エチルメタクリレート30質量部、2−エチルヘキシルアクリレート15質量部、RUVA93 10質量部、紫外線安定性モノマー(商品名「アデカスタブLA82」、ADEKA社製)2質量部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート15質量部、メチルメタクリレート18質量部、酢酸エチル75質量部、及び2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル) 6質量部を溶解させたモノマー溶液の混合物を調製しておき、そのうちの30質量%をフラスコに仕込み、窒素ガスを導入して攪拌しながら還流温度まで昇温させた。残り70質量%のモノマー溶液の混合物を2時間かけて滴下し、滴下後さらに6時間加熱を継続した後、冷却した。酢酸エチル50質量部で希釈したところ、不揮発分濃度が40質量%の紫外線吸収性樹脂溶液が得られた。該紫外線吸収性樹脂の重量平均分子量は、27,000であった。
【0265】
実施例2で用いたガスバリア性透明蒸着フィルムの蒸着面側に、接着剤(主剤;紫外線吸収性樹脂溶液/硬化剤;住化バイエルウレタン株式会社製「デスモジュールN3200」=5/1(重量比))を乾燥後塗布厚4μmとなるように塗布し、その接着剤層を介して、アクリル系重合体を主成分として含むフィルムを貼り合わせ、太陽電池用裏面保護シートを得たこと以外は、実施例2と同様にして、太陽電池モジュールを作製した。
【0266】
(比較例1)
ラクトンフィルムの代わりに厚さ38μmのフッ素フィルム(デュポン社製、テドラー TTR15BG5を用いたこと以外は、実施例2と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
【0267】
(比較例2)
ラクトンフィルムの代わりに厚さ125μmの高耐候性ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東レ社製、「ルミラーX10S」)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
【0268】
(比較例3)
ラクトンフィルムの代わりに厚さ125μmのポリメチルメタクリレート(PMMA)フィルム(住友化学株式会社製、テクノロイ、ガラス転移温度103℃)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして太陽電池モジュールを作製した。
【0269】
(評価)
実施例1〜7、比較例1〜3で得られた、太陽電池用裏面保護シートおよび太陽電池モジュールについて、下記の評価方法に基づき、表面硬度、耐候性、耐光性、出力試験を実施した。なお、表6には、下記に示す3段階評価を行い、環境対応、コストについても比較評価して示してある。
【0270】
【表2】

【0271】
<表面硬度試験方法>
JIS−K5400に従って、各種硬度の鉛筆を90度の角度で裏面保護シート表面に当て、荷重1kgで引っ掻き、傷が発生したときの鉛筆の硬さで表示した。
【0272】
<耐湿熱性試験方法>
裏面保護シートを85℃−90%RH環境下で3000時間保存し、フィルムの機械的特性として破断伸度を測定した。エージング処理前後での破断伸度の保持率(%)を下記の式にて算出し、下記の基準で判定した。
【0273】
【数1】

【0274】
【表3】

【0275】
<耐光性試験方法>
裏面保護シートを、紫外線劣化促進試験機(「アイスーパーUVテスターUV−W131」;岩崎電気社製)にセットし、60℃、50%RHの雰囲気下で、120mW/cmの紫外線を240時間連続照射した。色差計(型式「SE−2000」;日本電色社製)を用いて、試験前後のL*、a*、b*を測定した。照射前のL*、a*、b*をL*0、a*0、b*0とし、照射後はL*1、a*1、b*1とし、下記式からΔEを求め、下記基準によって評価した。
【0276】
【表4】

【0277】
<出力試験方法>
太陽電池モジュールを85℃−90%RH環境下で250時間および500時間保存後の電池出力を下記の基準で評価した。
【0278】
【表5】

【0279】
結果を表6に示す。
【0280】
【表6】

【0281】
以上の結果より、本発明の太陽電池用裏面保護シートは、表面硬度、耐候性、耐光性のバランスのとれたシートであることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【0282】
【図1】本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を示す模式図である。
【図2】実施例で用いたガスバリア性フィルムを示す模式図である。
【符号の説明】
【0283】
1 太陽電池モジュール、
2 太陽電池用表面保護シ−ト、
3 樹脂層、
4 太陽電池素子、
5 樹脂層、
6 太陽電池用裏面保護シート、
7 ラクトンフィルム、
8 接着剤層、
9、20 ガスバリア性フィルム、
10 易接着層、
11 樹脂フィルム、
12 プライマー層、
13 無機酸化物蒸着膜、
14 コーティング層。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ラクトン環構造を有するアクリル系重合体を主成分として含むフィルムと、ガスバリア性フィルムとが積層されてなる、太陽電池用裏面保護シート。
【請求項2】
前記ラクトン環構造が、下記構造である、請求項1に記載の太陽電池用裏面保護シート。
【化1】

式中、R、R、およびRは、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の炭化水素基である。
【請求項3】
前記アクリル系重合体が、(メタ)アクリレート系単量体由来の構造を有する、請求項1または2に記載の太陽電池用裏面保護シート。
【請求項4】
紫外線吸収層を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の太陽電池用裏面保護シート。
【請求項5】
前記紫外線吸収層が、前記アクリル系重合体を主成分として含むフィルム、前記アクリル系重合体を主成分として含むフィルムと前記ガスバリア性フィルムとの間に形成されてなる接着剤層、および前記ガスバリア性フィルムと対向する側に前記アクリル系重合体を主成分として含むフィルム上に形成されてなる紫外線吸収層から選択される少なくとも一である、請求項4に記載の太陽電池用裏面保護シート。
【請求項6】
前記アクリル系重合体を主成分として含むフィルムのガラス転移温度が110℃以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の太陽電池用裏面保護シート。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか1項に記載の太陽電池用裏面保護シートを含む、太陽電池モジュール。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2009−259867(P2009−259867A)
【公開日】平成21年11月5日(2009.11.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−103972(P2008−103972)
【出願日】平成20年4月11日(2008.4.11)
【出願人】(000004628)株式会社日本触媒 (2,292)
【Fターム(参考)】