説明

太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルムおよびそれを用いた太陽電池裏面保護膜

【課題】イソシアネート化合物を遊離させず、優れた耐熱性を有しながら、長期にわたって高い耐加水分解性を維持することができる太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム、および太陽電池裏面保護膜を提供すること。
【解決手段】カルボジイミド基を1個有しその第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている環状構造を少なくとも含む化合物(C成分)を含むポリエステル組成物からなることを特徴とする太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルムおよびそれを用いた太陽電池裏面保護膜に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、太陽光発電システムは、クリーンエネルギーを利用する発電手段の一つとして、普及が進んでいる。太陽電池モジュールは、例えば実開平6−38264号公報に記載があるように、一般的には、受光側のガラス基板と裏面保護膜との間に複数の板状太陽電池素子を挟み、内部の隙間に封止樹脂を充填した構造をとる。
【0003】
また、太陽電池の裏面側の保護膜として、ポリエステルフィルムを用いることが知られている(特許文献1〜3)。これらのポリエステルフィルムは、長期使用における耐久性が未だに不十分であることから改良が試みられ、高分子量のポリエチレンテレフタレートフィルムを用いること(特許文献4)、オリゴマー含有量の少ないポリエチレンテレフタレートフィルムを用いること(特許文献5〜7)が提案されている。
【0004】
しかし、ポリエステルフィルムはそもそも耐加水分解性に乏しいため、これらの改良された技術をもってしても太陽電池裏面保護膜として長期にわたり実用的な強度を保持することは未だに困難であり、大型の太陽光発電システムに用いることができない。
一方、ポリエステルフィルムの耐加水分解性を向上するために、ポリエステルからなるフィルムに対してカルボジイミド化合物を適用する技術が提案されている(特許文献8、9)。
【0005】
しかしながら、この提案において用いられているカルボジイミド化合物は、線状のカルボジイミド化合物であり、このような線状カルボジイミド化合物をポリエステルの末端封止剤として用いると、カルボジイミド化合物がポリエステルの末端に結合する反応に伴いイソシアネート基を有する化合物が遊離し、イソシアネート化合物の独特の臭いを発生し、作業環境を悪化させることが問題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2001−148497号公報
【特許文献2】特開2001−257372号公報
【特許文献3】特開2003−60218号公報
【特許文献4】特開2002−26354号公報
【特許文献5】特開2002−100788号公報
【特許文献6】特開2002−134770号公報
【特許文献7】特開2002−134771号公報
【特許文献8】特開2010−031174号公報
【特許文献9】特開2007−099971号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、上記従来技術が有していた問題を解消し、イソシアネート化合物を遊離させず、イソシアネート化合物による悪臭の発生を抑制することができ、優れた耐熱性を有しながら、長期にわたって高い耐加水分解性を維持することができる太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム、および太陽電池裏面保護膜を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成した。即ち、本発明の目的は、
1.カルボジイミド基を1個有しその第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている環状構造を少なくとも含む化合物(C成分)を含むポリエステル組成物からなることを特徴とする太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
により達成される。
【0009】
また、本発明には、下記も包含される。
2.C成分において、環状構造を形成する原子数が8〜50である上記1記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
3.C成分における環状構造が、下記式(1)で表される上記1記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化1】

(式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2〜4価の結合基であり、ヘテロ原子を含有していてもよい。)
4.Qは、下記式(1−1)、(1−2)または(1−3)で表される2〜4価の結合基である上記3記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化2】

(式中、ArおよびArは各々独立に、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基である。RおよびRは各々独立に、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基またはこれらの組み合わせ、またはこれら脂肪族基、脂環族基と2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基の組み合わせである。XおよびXは各々独立に、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基、またはこれらの組み合わせである。sは0〜10の整数である。kは0〜10の整数である。なお、sまたはkが2以上であるとき、繰り返し単位としてのX、あるいはXが、他のX、あるいはXと異なっていてもよい。Xは、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基、またはこれらの組み合わせである。但し、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXはヘテロ原子を含有していてもよい、また、Qが2価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXは全て2価の基である。Qが3価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが3価の基である。Qが4価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。)
5.C成分が、下記式(2)で表される上記1記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化3】

(式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2価の結合基であり、ヘテロ原子を含有していてもよい。)
6.Qは、下記式(2−1)、(2−2)または(2−3)で表される2価の結合基である上記5記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化4】

(式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)中のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。)
7.C成分が、下記式(3)で表される上記1記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化5】

(式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである3価の結合基であり、ヘテロ原子を含有していてもよい。Yは、環状構造を担持する担体である。)
8.Qは、下記式(3−1)、(3−2)または(3−3)で表される3価の結合基である上記7記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化6】

(式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但しこれらの内の一つは3価の基である。)
9.Yは、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーである上記7記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
10.C成分が、下記式(4)で表される上記1記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化7】

(式中、Qは、脂肪族基、芳香族基、脂環族基またはこれらの組み合わせである4価の結合基であり、ヘテロ原子を保有していてもよい。ZおよびZは、環状構造を担持する担体である。)
11.Qは、下記式(4−1)、(4−2)または(4−3)で表される4価の結合基である上記10記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化8】

(式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)の、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但し、これらの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。)
12.ZおよびZは各々独立に、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーである上記10記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
13.上記1〜12のいずれか1に記載の太陽電池裏面保護用二軸配向ポリエステルフィルムを用いた太陽電池裏面保護膜。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、イソシアネート化合物を遊離させず、それによりイソシアネート化合物による悪臭の発生を抑制することができ作業環境を向上させることができ、かつ優れた耐熱性を有しながら、長期にわたって高い耐加水分解性を維持することができる太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム、およびそれを用いた太陽電池裏面保護膜を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を詳細に説明する。
<環状カルボジイミド化合物(C成分)>
まず、本発明において特徴的な成分である、カルボジイミド基を1個有しその第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている環状構造を少なくとも含む化合物(C成分)について説明する。C成分は環状構造を有する(以下、C成分を環状カルボジイミド化合物と略記することがある。)。環状カルボジイミド化合物は、環状構造を複数有していてもよい。
【0012】
ここで環状構造は、カルボジイミド基(−N=C=N−)を1個有しその第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されて形成している。一つの環状構造中には、1個のカルボジイミド基のみを有するが、例えば、スピロ環など、分子中に複数の環状構造を有する場合にはスピロ原子に結合するそれぞれの環状構造中に1個のカルボジイミド基を有していれば、化合物として複数のカルボジイミド基を有していてよいことはいうまでもない。環状構造中の原子数は、好ましくは8〜50、より好ましくは10〜30、さらに好ましくは10〜20、特に、10〜15が好ましい。
【0013】
ここで、環状構造中の原子数とは、環状構造を直接構成する原子の数を意味し、例えば、8員環であれば8、50員環であれば50である。環状構造中の原子数が8より小さいと、環状カルボジイミド化合物の安定性が低下して、保管、使用が困難となる場合があるためである。また反応性の観点よりは環員数の上限値に関しては特別の制限はないが、50を超える原子数の環状カルボジイミド化合物は合成上困難となり、コストが大きく上昇する場合が発生するためである。かかる観点より環状構造中の原子数は好ましくは、10〜30、より好ましくは10〜20、特に好ましくは10〜15の範囲が選択される。
【0014】
環状構造は、下記式(1)で表される構造であることが好ましい。
【化9】

【0015】
式中、Qは、それぞれヘテロ原子ならびに置換基を含んでいてもよい、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2〜4価の結合基である。ヘテロ原子とはこの場合、O、N、S、Pを指す。この結合基の価のうち2つの価は環状構造を形成するために使用される。Qが3価あるいは4価の結合基である場合、単結合、二重結合、原子、原子団を介して、ポリマーあるいは他の環状構造と結合している。
【0016】
結合基は、それぞれヘテロ原子ならびに置換基を含んでいてもよい、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基またはこれらの組み合わせであり、上記で規定される環状構造を形成するための必要炭素数を有する結合基が選択される。組み合わせの例としては、アルキレン基とアリーレン基が結合した、アルキレン−アリーレン基のような構造などが挙げられる。
結合基(Q)は、下記式(1−1)、(1−2)または(1−3)で表される2〜4価の結合基であることが好ましい。
【0017】
【化10】

【0018】
式中、ArおよびArは各々独立に、それぞれヘテロ原子ならびに置換基を含んでいてもよい、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基である。
【0019】
芳香族基として、それぞれへテロ原子を含んで複素環構造を持っていてもよい、炭素数5〜15のアリーレン基、炭素数5〜15のアレーントリイル基、炭素数5〜15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基(2価)として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。これらの芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。
【0020】
およびRは各々独立に、それぞれヘテロ原子ならびに置換基を含んでいてもよい、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、およびこれらの組み合わせ、またはこれら脂肪族基、脂環族基と2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基の組み合わせである。
【0021】
脂肪族基として、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20のアルカントリイル基、炭素数1〜20のアルカンテトライル基などが挙げられる。アルキレン基として、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、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、へキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、メタントリイル基、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ドデカントリイル基、ヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、メタンテトライル基、エタンテトライル基、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基、ヘキサンテトライル基、ヘプタンテトライル基、オクタンテトライル基、ノナンテトライル基、デカンテトライル基、ドデカンテトライル基、ヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。これらの脂肪族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。
【0022】
脂環族基として、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルカントリイル基、炭素数3〜20のシクロアルカンテトライル基が挙げられる。シクロアルキレン基として、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロへプチレン基、シクロオクチレン基、シクロノニレン基、シクロデシレン基、シクロドデシレン基、シクロへキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、シクロプロパントリイル基、シクロブタントリイル基、シクロペンタントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロヘプタントリイル基、シクロオクタントリイル基、シクロノナントリイル基、シクロデカントリイル基、シクロドデカントリイル基、シクロヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、シクロプロパンテトライル基、シクロブタンテトライル基、シクロペンタンテトライル基、シクロヘキサンテトライル基、シクロヘプタンテトライル基、シクロオクタンテトライル基、シクロノナンテトライル基、シクロデカンテトライル基、シクロドデカンテトライル基、シクロヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。これらの脂環族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。
【0023】
芳香族基として、それぞれへテロ原子を含んで複素環構造を持っていてもよい、炭素数5〜15のアリーレン基、炭素数5〜15のアレーントリイル基、炭素数5〜15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。これら芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。
【0024】
上記式(1−1)、(1−2)においてXおよびXは各々独立に、それぞれヘテロ原子ならびに置換基を含んでいてもよい、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基、またはこれらの組み合わせである。
【0025】
脂肪族基として、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20のアルカントリイル基、炭素数1〜20のアルカンテトライル基などが挙げられる。アルキレン基として、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、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、へキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、メタントリイル基、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ドデカントリイル基、ヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、メタンテトライル基、エタンテトライル基、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基、ヘキサンテトライル基、ヘプタンテトライル基、オクタンテトライル基、ノナンテトライル基、デカンテトライル基、ドデカンテトライル基、ヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。これらの脂肪族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。
【0026】
脂環族基として、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルカントリイル基、炭素数3〜20のシクロアルカンテトライル基が挙げられる。シクロアルキレン基として、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロへプチレン基、シクロオクチレン基、シクロノニレン基、シクロデシレン基、シクロドデシレン基、シクロへキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、シクロプロパントリイル基、シクロブタントリイル基、シクロペンタントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロヘプタントリイル基、シクロオクタントリイル基、シクロノナントリイル基、シクロデカントリイル基、シクロドデカントリイル基、シクロヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、シクロプロパンテトライル基、シクロブタンテトライル基、シクロペンタンテトライル基、シクロヘキサンテトライル基、シクロヘプタンテトライル基、シクロオクタンテトライル基、シクロノナンテトライル基、シクロデカンテトライル基、シクロドデカンテトライル基、シクロヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。これらの脂環族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。
【0027】
芳香族基として、それぞれへテロ原子を含んで複素環構造を持っていてもよい、炭素数5〜15のアリーレン基、炭素数5〜15のアレーントリイル基、炭素数5〜15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。これらの芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。
【0028】
上記式(1−1)、(1−2)においてs、kは0〜10の整数、好ましくは0〜3の整数、より好ましくは0〜1の整数である。s及びkが10を超えると、環状カルボジイミド化合物は合成上困難となり、コストが大きく上昇する場合が発生するためである。かかる観点より整数は好ましくは0〜3の範囲が選択される。なお、sまたはkが2以上であるとき、繰り返し単位としてのX、あるいはXが、他のX、あるいはXと異なっていてもよい。
【0029】
上記式(1−3)においてXは、それぞれヘテロ原子ならびに置換基を含んでいてもよい、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基、またはこれらの組み合わせである。
【0030】
脂肪族基として、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20のアルカントリイル基、炭素数1〜20のアルカンテトライル基などが挙げられる。アルキレン基として、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、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ドデシレン基、へキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、メタントリイル基、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ドデカントリイル基、ヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、メタンテトライル基、エタンテトライル基、プロパンテトライル基、ブタンテトライル基、ペンタンテトライル基、ヘキサンテトライル基、ヘプタンテトライル基、オクタンテトライル基、ノナンテトライル基、デカンテトライル基、ドデカンテトライル基、ヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。これら脂肪族基は置換基を含んでいてもよく、置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。
【0031】
脂環族基として、炭素数3〜20のシクロアルキレン基、炭素数3〜20のシクロアルカントリイル基、炭素数3〜20のシクロアルカンテトライル基が挙げられる。シクロアルキレン基として、シクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基、シクロヘキシレン基、シクロへプチレン基、シクロオクチレン基、シクロノニレン基、シクロデシレン基、シクロドデシレン基、シクロへキサデシレン基などが挙げられる。アルカントリイル基として、シクロプロパントリイル基、シクロブタントリイル基、シクロペンタントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロヘプタントリイル基、シクロオクタントリイル基、シクロノナントリイル基、シクロデカントリイル基、シクロドデカントリイル基、シクロヘキサデカントリイル基などが挙げられる。アルカンテトライル基として、シクロプロパンテトライル基、シクロブタンテトライル基、シクロペンタンテトライル基、シクロヘキサンテトライル基、シクロヘプタンテトライル基、シクロオクタンテトライル基、シクロノナンテトライル基、シクロデカンテトライル基、シクロドデカンテトライル基、シクロヘキサデカンテトライル基などが挙げられる。これら脂環族基は置換基を含んでいてもよく、置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリーレン基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。
【0032】
芳香族基として、それぞれへテロ原子を含んで複素環構造を持っていてもよい、炭素数5〜15のアリーレン基、炭素数5〜15のアレーントリイル基、炭素数5〜15のアレーンテトライル基が挙げられる。アリーレン基として、フェニレン基、ナフタレンジイル基などが挙げられる。アレーントリイル基(3価)として、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基などが挙げられる。アレーンテトライル基(4価)として、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基などが挙げられる。これらの芳香族基は置換されていても良い。置換基として、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基、ハロゲン原子、ニトロ基、アミド基、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基などが挙げられる。
【0033】
また、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXはヘテロ原子を含有していてもよい、また、Qが2価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXは全て2価の基である。Qが3価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが3価の基である。Qが4価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。
【0034】
本発明で用いる環状カルボジイミド化合物として、以下(a)〜(c)で表される化合物が挙げられる。
【0035】
[環状カルボジイミド化合物(a)]
本発明で用いる環状カルボジイミド化合物として下記式(2)で表される化合物(以下、「環状カルボジイミド化合物(a)」ということがある。)を挙げることができる。
【0036】
【化11】

【0037】
式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2価の結合基であり、ヘテロ原子を含有していてもよい。脂肪族基、脂環族基、芳香族基は、式(1)で説明したものと同じである。但し、式(2)の化合物においては、脂肪族基、脂環族基、芳香族基は全て2価である。Qは、下記式(2−1)、(2−2)または(2−3)で表される2価の結合基であることが好ましい。
【0038】
【化12】

【0039】
式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)中のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但し、これらは全て2価である。
かかる環状カルボジイミド化合物(a)としては、以下の化合物が挙げられる。
【0040】
【化13】

【0041】
【化14】

【0042】
【化15】

【0043】
【化16】

【0044】
【化17】

【0045】
【化18】

【0046】
【化19】

【0047】
【化20】

【0048】
【化21】

【0049】
【化22】

【0050】
【化23】

【0051】
【化24】

【0052】
【化25】

【0053】
【化26】

【0054】
[環状カルボジイミド化合物(b)]
さらに、本発明で用いる環状カルボジイミド化合物として下記式(3)で表される化合物(以下、「環状カルボジイミド化合物(b)」ということがある。)を挙げることができる。
【0055】
【化27】

【0056】
式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基、またはこれらの組み合わせである3価の結合基であり、ヘテロ原子を含有していてもよい。Yは、環状構造を担持する担体である。脂肪族基、脂環族基、芳香族基は、式(1)で説明したものと同じである。但し、式(3)の化合物においては、Qを構成する基の内一つは3価である。
は、下記式(3−1)、(3−2)または(3−3)で表される3価の結合基であることが好ましい。
【0057】
【化28】

【0058】
式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但しこれらの内の一つは3価の基である。
Yは、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーであることが好ましい。Yは結合部であり、複数の環状構造がYを介して結合し、式(3)で表される構造を形成している。
かかる環状カルボジイミド化合物(b)としては、下記化合物が挙げられる。
【0059】
【化29】

【0060】
【化30】

【0061】
【化31】

【0062】
【化32】

【0063】
[環状カルボジイミド化合物(c)]
本発明で用いる環状カルボジイミド化合物として下記式(4)で表される化合物(以下、「環状カルボジイミド化合物(c)」ということがある。)を挙げることができる。
【0064】
【化33】

【0065】
式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである4価の結合基であり、ヘテロ原子を保有していてもよい。ZおよびZは、環状構造を担持する担体である。ZおよびZは、互いに結合して環状構造を形成していてもよい。
脂肪族基、脂環族基、芳香族基は、式(1)で説明したものと同じである。但し、式(4)の化合物において、Qは4価である。従って、これらの基の内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。
は、下記式(4−1)、(4−2)または(4−3)で表される4価の結合基であることが好ましい。
【0066】
【化34】

【0067】
Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)の、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但し、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXは、これらの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。ZおよびZは各々独立に、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーであることが好ましい。ZおよびZは結合部であり、複数の環状構造がZおよびZを介して結合し、式(4)で表される構造を形成している。
かかる環状カルボジイミド化合物(c)としては、下記化合物を挙げることができる。
【0068】
【化35】

【0069】
【化36】

【0070】
【化37】

【0071】
<環状カルボジイミド化合物の製造方法>
本発明において、環状カルボジイミド化合物の製造方法は特に限定無く、従来公知の方法により製造することができる。例として、アミン体からイソシアネート体を経由して製造する方法、アミン体からイソチオシアネート体を経由して製造する方法、アミン体からトリフェニルホスフィン体を経由して製造する方法、アミン体から尿素体を経由して製造する方法、アミン体からチオ尿素体を経由して製造する方法、カルボン酸体からイソシアネート体を経由して製造する方法、ラクタム体を誘導して製造する方法などが挙げられる。
【0072】
また、本発明の環状カルボジイミド化合物は、以下の文献に記載された方法を組み合わせ、あるいは目的とする化合物に応じて適切に改変、組み合わせすることにより製造することができる。
【0073】
Tetrahedron Letters,Vol.34,No.32,515−5158,1993.
Medium−and Large−Membered Rings from Bis(iminophosphoranes):An Efficient Preparation of Cyclic Carbodiimides, Pedro Molina etal.
Journal of Organic Chemistry,Vol.61,No.13,4289−4299,1996.
New Models for the Study of the Racemization Mechanism of Carbodiimides.Synthesis and Structure(X−ray Crystallography and 1H NMR) of Cyclic Carbodiimides, Pedro Molina etal.
Journal of Organic Chemistry,Vol.43,No8,1944−1946,1978.
Macrocyclic Ureas as Masked Isocyanates, Henri Ulrich etal.
Journal of Organic Chemistry,Vol.48,No.10,1694−1700,1983.
Synthesis and Reactions of Cyclic Carbodiimides,R.Richteretal.
Journal of Organic Chemistry,Vol.59,No.24,7306−7315,1994.
A New and Efficient Preparation of Cyclic Carbodiimides from Bis(iminophosphoranea)and the System Boc2O/DMAP,Pedro Molina etal.
【0074】
製造する化合物に応じて、適切な製法を採用すればよいが、例えば、
(1)下記式(a−1)で表されるニトロフェノール類、下記式(a−2)で表されるニトロフェノール類および下記式(b)で表される化合物を反応させ、下記式(c)で表されるニトロ体を得る工程、
【化38】

【化39】

(2)得られたニトロ体を還元して下記式(d)で表わされるアミン体を得る工程、
【化40】

(3)得られたアミン体とトリフェニルホスフィンジブロミドを反応させ下記式(e)で表されるトリフェニルホスフィン体を得る工程、および
【化41】

(4)得られたトリフェニルホスフィン体を反応系中でイソシアネート化した後、直接脱炭酸させることによって製造したものは、本願発明に用いる環状カルボジイミド化合物として好適に用いることができる。
(上記式中、ArおよびArは各々独立に、炭素数1〜6のアルキル基またはフェニル基で置換されていてもよい芳香族基である。E1およびE2は各々独立に、ハロゲン原子、トルエンスルホニルオキシ基およびメタンスルホニルオキシ基、ベンゼンスルホニルオキシ基、p−ブロモベンゼンスルホニルオキシ基からなる群から選ばれる基である。Araは、フェニル基である。Xは、下記式(i−1)から(i−3)の結合基である。)
【0075】
【化42】

【0076】
【化43】

【0077】
【化44】

【0078】
なお、環状カルボジイミド化合物は、高分子化合物の酸性基を有効に封止することができるが、本発明の主旨に反しない範囲において、所望により、例えば、従来公知のポリマーのカルボキシル基封止剤を併用することができる。かかる従来公知のカルボキシル基封止剤としては、特開2005−2174号公報記載の剤、例えば、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、オキサジン化合物、などが例示される。
【0079】
<ポリエステル組成物>
[ポリエステル]
本発明の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルムを構成するポリエステル組成物におけるポリエステルとしては、芳香族ジカルボン酸成分とジオール成分とからなるポリエステルを用いる。
【0080】
芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4′−ジフェニルジカルボン酸等を例示することができる。ジオール成分としては、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,6−ヘキサンジオール等を例示することができる。
【0081】
ポリエステルとして、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレートが特に好ましい。なお、ポリエステルは、ホモポリマーであってもよく、また本発明の目的を損なわない範囲においては、コポリマーであってもよく、これらのブレンドであってもよい。
【0082】
本発明におけるポリエステル組成物中の環状カルボジイミド化合物(C成分)の含有割合は、ポリエステルの重量を基準にして環状カルボジイミド化合物(C成分)が0.001〜5重量%含有されることが好ましい。C成分の量がこの範囲にあれば、ポリエステル組成物およびこれより得られるフィルムの、水分に対する安定性、耐加水分解安定性を好適に高めることができる。また、耐熱性の向上効果を高くすることができる。かかる観点より環状カルボジイミド化合物(C成分)の含有割合はより好ましくは0.01〜5重量%、さらに好ましくは0.1〜4重量%の範囲が選択される。この範囲より少量であると環状カルボジイミド化合物(C成分)の効果が有効に認められないことがあり、また、この範囲を超えて多量に適用しても、耐加水分解安定性の更なる向上は期待されない。
【0083】
ポリエステル組成物のカルボキシル基濃度は、ポリエステルを基準にして、好ましくは0〜30当量/ton、より好ましくは0〜10当量/ton、さらに好ましくは0〜5当量/tonの範囲、特に好ましくは0〜1当量/tonの範囲である。カルボキシル基濃度の低減は環状カルボジイミド化合物(C成分)を使用することにより、容易に達成できる。
【0084】
また本発明において、ポリエステル組成物には、ポリエステルおよび環状カルボジイミド化合物(C成分)以外の他の樹脂成分を、本発明の目的を損なわない範囲で含有することができる。
【0085】
かかる他の樹脂成分として具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスチレン、スチレンアクリロニトリル共重合体等のスチレン系樹脂、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアセタール等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これらは1種以上を含有させることができる。
【0086】
さらに、本発明におけるポリエステル組成物には、本発明の効果を著しく損なわない範囲内で、各種目的に応じて任意の添加剤を配合することができる。添加剤の種類は、樹脂やゴム状重合体の配合に一般的に用いられるものであれば特に制限はない。
【0087】
添加剤として、無機充填剤や、酸化鉄等の顔料が挙げられる。またステアリン酸、ベヘニン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、エチレンビスステアロアミド等の滑剤や、離型剤、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル、パラフィン、有機ポリシロキサン、ミネラルオイル等の軟化剤・可塑剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、リン系熱安定剤等の酸化防止剤、ヒンダードアミン系光安定剤、ベンゾトリアゾ−ル系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、環状イミノエステル系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤難燃剤、帯電防止剤が挙げられる。ベンゾフェノール系酸化防止剤として用いるベンゾフェノン系化合物の具体例としては、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンおよび2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノンなどが例示される。なかでも2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノンが好適である。ベンゾフェノンは単独であるいは2種以上を併用して用いることができる。かかる化合物はシプロ化成(株)からSEESORB107、SEESORB106として(商品名)として市販されており、容易に利用できる。
【0088】
また、環状イミノエステル系紫外線吸収剤として用いる環状イミノエステル系化合物の具体例としては、2,2’−ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−p−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−m−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(4,4’−ジフェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(2,6−ナフタレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(1,5−ナフタレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(2−メチル−p−フェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(2−ニトロ−p−フェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)および2,2’−(2−クロロ−p−フェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)などが例示される。なかでも2,2’−p−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−(4,4’−ジフェニレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)および2,2’−(2,6−ナフタレン)ビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)が好適であり、特に2,2’−p−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)が好適である。
更に、有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属ウィスカ等の補強剤、着色剤、静電密着改良剤が挙げられる。また上記の混合物が挙げられる。
【0089】
本発明におけるポリエステル組成物は、公知の方法で製造することができる。例えば単軸押出機、二軸押出機、バンバリーミキサー、ブラベンダー、各種ニーダー等の溶融混練機を用いて、ポリエステルおよび環状カルボジイミド化合物(C成分)、ならびに必要に応じて、上記のその他成分を添加、溶融混練してポリエステル組成物を製造することができる。なかでも、本発明においては、ポリエステルが溶融する温度で、ポリエステルと環状カルボジイミド化合物(C成分)とを溶融混練して得ることが好ましい。この溶融混練の温度は、例えば200〜300℃である。溶融混練に際して、例えば、各成分をターンブルミキサーやヘンシェルミキサーで混合した後、押出機やロールで各成分を混練する方法を用いることができる。なお、ポリエステルの重合の最終段階で、溶融したポリエステルに環状カルボジイミド化合物(C成分)を添加してポリエステル組成物を得てもよい。
【0090】
<フィルムの製造>
本発明の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルムは、以下のように製造することができる。すなわち、環状カルボジイミド化合物(C成分)を含有するポリエステル組成物をフィルム状に溶融押出し、キャスティングドラムで冷却固化させて未延伸フィルムとし、この未延伸フィルムをTg〜(Tg+60)℃(ただしTgはポリエステル組成物のガラス転移温度)で製膜機械軸方向(以下、長手方向または縦方向またはMDと呼称する場合がある。)に1回もしくは2回以上に分けて合計の延伸倍率が3倍〜6倍になるよう延伸し、その後Tg〜(Tg+60)℃で製膜機械軸方向と垂直な方向(以下、幅方向または横方向またはTDと呼称する場合がある。)に延伸倍率が3〜5倍になるように延伸し、必要に応じてさらに180℃〜255℃で1〜60秒間熱処理を行うことによって得ることができる。
【0091】
長手方向と幅方向の延伸は、逐次二軸延伸で行なってもよく、同時二軸延伸で行ってもよい。加熱時の寸法安定性を高めるために、例えば特開平57−57628号公報に示される熱処理工程で縦方向に収縮せしめる方法や、例えば特開平1−275031号公報に示されるフィルムを懸垂状態で弛緩熱処理する方法を用いることができる。得られる二軸配向フィルムの厚みは、好ましくは25〜300μm、さらに好ましくは50〜250μmである。
【0092】
本発明の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルムには、易接着性塗膜を設けてもよい。易接着性塗膜は、延伸可能なポリエステルフィルムに、架橋成分を含有するアクリル樹脂やポリエステル樹脂の皮膜を形成する成分を含む水性液を塗布した後、乾燥、延伸し、熱処理することにより設けることができる。塗膜を設ける場合、塗膜の厚さは好ましくは0.01〜1μmである。
かくして得られたフィルムには、所望により従来公知の方法で、表面活性化処理、たとえばプラズマ処理、アミン処理、コロナ処理を施すことも可能である。
【0093】
<フィルム特性>
[固有粘度]
本発明の太陽電池裏面保護用二軸配向ポリエステルフィルムは、その固有粘度(o−クロロフェノールを用いて温度35℃で測定)が好ましくは0.60〜1.00dl/g、さらに好ましくは0.70〜0.90dl/gの範囲にある。固有粘度が0.60dl/g未満であると機械的特性が低下するだけでなく、太陽電池裏面保護用としての耐久性の向上効果が低くなる傾向にある。他方、固有粘度が1.00dl/gを超えると溶融押出負荷が大きくなり生産性が劣ることになる。
【0094】
[面配向係数]
本発明の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルムの面配向係数fnは、耐加水分解性を良好に保持するという観点から、好ましくは0.15〜0.30、さらに好ましくは0.16〜0.25である。fnが0.15未満であるとフィルムの耐久性の向上効果が低くなる傾向にあり、太陽電池裏面保護膜の寿命を著しく低下させる原因となり、他方、fnが0.30を超えると製膜性が不安定になり産業上現実的ではない。なお、かかる面配向計数fnは、後述するアッベ屈折計を用いて測定したフィルムの屈折率より求めた数値である。
この範囲の面配向係数は、フィルムの長手方向または幅方向の延伸倍率、延伸温度、延伸速度、さらには熱処理温度や熱処理時間をコントロールすることにより達成することができる。
【0095】
[耐加水分解性]
本発明の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルムは、温度85℃、湿度85%RHの環境下において3000時間エージング後の伸度保持率が50%以上であることが好ましい。温度85℃、湿度85%RHの環境下において3000時間のエージングは、概ね30年間の屋外暴露状態に相当する加水分解性を検査する加速試験の一つである。上記伸度保持率が50%以上であると耐加水分解性の不足による劣化が起こる可能性が低く、太陽電池裏面保護膜として長期間使用することができて好ましい。伸度保持率を50%以上とするためにはフィルムを構成する樹脂の組成およびフィルムの製膜条件、および固有粘度や面配向係数を本発明の範囲内とすればよい。
【0096】
[耐熱性]
本発明の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルムは、180℃で500時間熱処理した後の破断伸度保持率が50%以上であることが好ましい。このような態様であると、耐熱性に優れることを意味し、太陽電池裏面保護膜用として用いられた場合において、高温環境下においても長期に渡って使用可能となり好ましい。
【0097】
<その他の態様>
[白色ポリエステルフィルム]
本発明の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルムは、太陽光を反射させ発電効率を上げることができることから白色ポリエステルフィルムであることが好ましい。白色ポリエステルフィルムは、好ましくは、波長λ=550nmの反射率が、30%以上のポリエステルフィルムであり、より好ましくは、反射率が40%以上のポリエステルフィルム、さらに好ましくは、反射率が50%以上のポリエステルフィルムである。
【0098】
本発明において、ポリエステルフィルムを白色に着色する場合には、好ましくは、酸化チタン、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の白色添加物を、例えばポリエステルフィルムの重量を基準として好ましくは3〜45重量%、より好ましくは5〜20重量%の添加量で添加することができる。さらに白色度を高めるためにはチオフェンジイル等の蛍光増白剤を用いると効果的である。また別の手段として、ポリエステルフィルムの内部に微細な気泡を含有させたポリエステルフィルムを使用することもできる。
上記のような粒子の平均粒径は、0.1μm以上5μm以下が好ましく、0.3μm以上がより好ましく、0.6μm以上がさらに好ましく、また3μm以下がより好ましく、1.4μm以下がさらに好ましい。平均粒径が小さすぎると、白色フィルムが得られにくくなり、他方、大きすぎると製膜時に破れが起き易くなったり、加工工程等において粒子が脱落しやすくなったりして、工程汚れが発生する等の欠点が生じやすくなる傾向にある。
また、隠蔽性の向上や意匠性の観点から、例えば黒色または他の色に着色させることもでき、そのために染料および/または顔料を含有させてもよい。
【0099】
[積層フィルム]
本発明の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルムは単層でもよいが、他の層と積層して、もしくは本発明のフィルム同士を積層して、積層フィルムとしてもよい。積層フィルムは、例えば、A/Bの2層積層フィルムであってもよく、A/B/Aの3層積層フィルムであってもよく、さらに多層の積層フィルムであってもよい。
本発明の太陽電池裏面保護膜用ポリエステルフィルムが積層フィルムである場合、必ずしも各層それぞれが本発明の条件を満足しなくてもよく、いずれかの層が本発明の条件を満足すればよい。
【0100】
<太陽電池裏面保護膜の構成>
本発明の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルムは、単独で、または2枚以上を貼り合わせて、太陽電池裏面保護膜とすることができる。例えば、絶縁特性を向上させる目的で別の透明ポリエステルフィルムと貼り合わせたり、素子の電換効率を高める目的で高反射率の白色フィルムと貼り合せたり、耐候性を向上させる目的でポリフッ化ビニルなどの耐候性樹脂からなるフィルムと貼り合わせて太陽電池裏面保護膜として用いてもよい。
【0101】
太陽電池裏面保護膜として用いる際には、水蒸気バリア性を付与する目的で、水蒸気バリア層を積層することが好ましい。この構成の太陽電池裏面保護膜は、JIS Z0208−73に従い測定される水蒸気の透過率が5g/(m・24h)以下であることが好ましい。
【0102】
かかる水蒸気バリア層としては、水蒸気バリア性を有するフィルムや箔を用いることができる。フィルムとしては、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリ塩化ビニリデンコートフィルム、ポリフッ化ビニリデンコートフィルム、酸化ケイ素蒸着フィルム、酸化アルミニウム蒸着フィルム、アルミニウム蒸着フィルムを例示することができ、箔としては、アルミニウム箔、銅箔を例示することができる。
【0103】
これらのフィルムまたは箔は、本発明の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルムのEVA接着面の反対側に積層した形態、さらにその外側に別のフィルムを積層して、フィルムで挟みこんだ形態で用いることができる。
【実施例】
【0104】
本発明の太陽電池裏面保護用二軸配向ポリエステルフィルムを、以下に具体的な実施例に従って説明する。本発明がこれらの実施例に限定されるものではない。なお、測定および評価の方法は下記のとおりである。
【0105】
(1)固有粘度:
o−クロロフェノールに溶解後、35℃の温度にて測定した溶液粘度から算出した。
【0106】
(2)ガラス転移温度、融点、サブピーク温度:
示差走査熱量計TA Instruments製、MDSC Q100を用い、昇温速度20℃/分で測定した。室温〜280℃まで昇温する過程で、ガラス転移温度、および結晶融解に伴う吸熱ピーク温度を融点、熱処理に起因するサブ吸熱ピークを熱固定温度とした。なお、サンプル量はポリエステル原料の測定の場合は10mg、ポリエステルフィルムの測定の場合は20mgとした。
【0107】
(3)耐熱性:
フィルムの耐熱性を、以下のように熱処理前後の破断伸度から破断伸度保持率を求めて評価した。破断伸度保持率が高いものが耐熱性に優れる。
まず、熱処理前のフィルムの破断伸度を求めた。サンプルフィルムを縦方向に長さ150mm、幅10mmに切り出し、チャック間100mmとした引張試験機にサンプルを装着し、JIS−C2151に従って引張速度100mm/minの条件で引張試験を行い、破断時の荷重−伸度曲線の荷重および伸度を読み取った。測定は5回行い、それぞれ平均値を結果とした。破断強度(MPa)は荷重を引張前のサンプル断面積で割って算出した。また破断伸度(%)は引張前のサンプル長100に対する伸び量の割合として算出した。測定は温度23±2℃、湿度50±5%に調節された室内において行った。
次いで、サンプルを180℃、500時間乾熱処理し、上記と同様にしてフィルム縦方向についての破断伸度を算出し、熱処理後の破断伸度を求めた。このようにして得られた熱処理後の破断伸度を、熱処理前の破断伸度で割った値を熱処理後の破断伸度保持率(%)とし、下基準にて耐熱性を評価した。
○:熱処理後の破断伸度保持率50%以上
×:熱処理後の破断伸度保持率50%未満
【0108】
(4)反射率(%):
分光光度計(「U−4000」、日立計測器サービス(株)製)に積分球を取付け、波長550nmの光に対する反射率を測定した。ただし、硫酸バリウム白板を100%とした。
【0109】
(5)耐加水分解性:
温度85℃、湿度85%RHの環境下において3000時間湿熱処理前後のサンプルについて、上記(3)と同様にしてフィルム縦方向の破断伸度を測定し、湿熱処理前の破断伸度に対する湿熱処理後の破断伸度の割合を算出し、湿熱処理後の破断伸度保持率(%)を求め、下記の基準で評価した。
◎:湿熱処理後の破断伸度保持率が70%以上
○:湿熱処理後の破断伸度保持率が50%以上70%未満
△:湿熱処理後の破断伸度保持率が30%以上50%未満
×:湿熱処理後の破断伸度保持率が30%未満
【0110】
(6)フィルム厚み:
フィルムサンプルをエレクトリックマイクロメーター(アンリツ製 K−402B)にて、10点厚みを測定し、平均値をフィルムの厚みとした。
【0111】
(7)イソシアネートガス発生テスト:
試料を、160℃で5分間加熱し、熱分解GC/MS分析によりイソシアネートガスの発生有無を確認した。GC/MSは日本電子(株)製GC/MS Jms Q1000GC K9を使用した。
【0112】
(8)面配向係数
アッベ屈折率計を用い、ナトリウムD線(589nm)を光源として屈折率を測定し、下記式により求めた。
面配向係数△P=(nMD+nTD)/2−nZ
ここでnMDは二軸延伸フィルムの機械軸方向(縦方向)の屈折率を表し、nTDは二軸延伸フィルムの機械軸方向と直交する方向(横方向)の屈折率を表し、nZはフィルムの厚み方向の屈折率を表す。
【0113】
[参考例1]環状カルボジイミド化合物(C成分)の製造:
o−ニトロフェノール(0.11mol)とペンタエリトリチルテトラブロミド(0.025mol)、炭酸カリウム(0.33mol)、N,N−ジメチルホルムアミド200mlを撹拌装置及び加熱装置を設置した反応装置にN雰囲気下仕込み、130℃で12時間反応後、DMFを減圧により除去し、得られた固形物をジクロロメタン200mlに溶かし、水100mlで3回分液を行った。有機層を硫酸ナトリウム5gで脱水し、ジクロロメタンを減圧により除去し、中間生成物D(ニトロ体)を得た。
【0114】
次に中間生成物D(0.1mol)と5%パラジウムカーボン(Pd/C)(2g)、エタノール/ジクロロメタン(70/30)400mlを、撹拌装置を設置した反応装置に仕込み、水素置換を5回行い、25℃で水素を常に供給した状態で反応させ、水素の減少がなくなったら反応を終了した。Pd/Cを回収し、混合溶媒を除去すると中間生成物E(アミン体)が得られた。
【0115】
次に撹拌装置及び加熱装置、滴下ロートを設置した反応装置に、N雰囲気下、トリフェニルホスフィンジブロミド(0.11mol)と1,2−ジクロロエタン150mlを仕込み撹拌させた。そこに中間生成物E(0.025mol)とトリエチルアミン(0.25mol)を1,2−ジクロロエタン50mlに溶かした溶液を25℃で徐々に滴下した。滴下終了後、70℃で5時間反応させる。その後、反応溶液をろ過し、ろ液を水100mlで5回分液を行った。有機層を硫酸ナトリウム5gで脱水し、1,2−ジクロロエタンを減圧により除去し、中間生成物F(トリフェニルホスフィン体)が得られた。
【0116】
次に、撹拌装置及び滴下ロートを設置した反応装置に、N2雰囲気下、ジ−tert−ブチルジカーボネート(0.11mol)とN,N−ジメチル−4−アミノピリジン(0.055mol)、ジクロロメタン150mlを仕込み撹拌させる。そこに、25℃で中間生成物F(0.025mol)を溶かしたジクロロメタン100mlをゆっくりと滴下させた。滴下後、12時間反応させる。その後、ジクロロメタンを除去し得られた固形物を、精製することで、下記構造式に示す化合物(MW=516)を得た。構造はNMR、IRにより確認した。
【0117】
【化45】

【0118】
[実施例1]
ポリエチレンテレフタレート(固有粘度:0.85)100重量部に、参考例1の操作で得られた環状カルボジイミド化合物(C成分)を1.0重量部、および滑剤として平均粒径2.5μmの塊状酸化珪素粒子を得られるポリエステル組成物の重量に対して800ppmとなるように含有するポリエステル組成物を、20℃に維持した回転冷却ドラム上に溶融押出しして未延伸フィルムとした。次いでかかる未延伸フィルムを、縦方向に100℃で3.5倍に延伸した後、横方向に110℃で3.8倍に延伸し、225℃で熱固定し、厚さ50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られた二軸配向ポリエステルフィルムの評価結果を表1に示す。
【0119】
[実施例2]
環状カルボジイミド化合物(C成分)の添加量を表1のとおり変更した以外は実施例1と同様にして、厚さ50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られた二軸配向ポリエステルフィルムの評価結果を表1に示す。
【0120】
[実施例3]
ポリエチレン−2,6−ナフタレンジカルボキシレート(固有粘度:0.62)100重量部に、参考例1の操作で得られた環状カルボジイミド化合物(C成分)を1.0重量部、および滑剤として平均粒径2.5μmの塊状酸化珪素粒子を得られるポリエステル組成物の重量に対して800ppmとなるように含有するポリエステル組成物を、60℃に維持した回転冷却ドラム上に溶融押出しして未延伸フィルムとした。次いでかかる未延伸フィルムを、縦方向に135℃で3.5倍に延伸した後、横方向に145℃で3.8倍に延伸し、240℃で熱固定し、厚さ50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られた二軸配向ポリエステルフィルムの評価結果を表1に示す。
【0121】
[比較例1]
環状カルボジイミド化合物(C成分)を含有させない以外は、実施例1と同様にして厚さ50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られた二軸配向ポリエステルフィルムの評価結果を表1に示す。
【0122】
[比較例2]
参考例1で合成した環状カルボジイミド化合物(C成分)に代えて、線状構造を有するカルボジイミド化合物(日清紡ケミカル(株)製「カルボジライト」LA−1)を用いた以外は、実施例3と同様にして厚さ50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られた二軸配向ポリエステルフィルムの評価結果を表1に示す。
【0123】
[比較例3]
参考例1で合成した環状カルボジイミド化合物(C成分)に代えて、線状構造を有するカルボジイミド化合物(日清紡ケミカル(株)製「カルボジライト」LA−1)を用いた以外は、実施例1と同様にして厚さ50μmの二軸配向ポリエステルフィルムを得た。得られた二軸配向ポリエステルフィルムの評価結果を表1に示す。
【0124】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0125】
本発明の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルムは、優れた耐熱性を有しながら、長期にわたって高い耐加水分解性を維持することができるため、太陽電池裏面保護膜用として好適に用いることができる。また、イソシアネート化合物を遊離させず、イソシアネート化合物による悪臭の発生を抑制することができ作業環境を向上させることができ、その産業上の利用価値は高い。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
カルボジイミド基を1個有しその第一窒素と第二窒素とが結合基により結合されている環状構造を少なくとも含む化合物(C成分)を含むポリエステル組成物からなることを特徴とする太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【請求項2】
C成分において、環状構造を形成する原子数が8〜50である請求項1記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【請求項3】
C成分における環状構造が、下記式(1)で表される請求項1記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化1】

(式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2〜4価の結合基であり、ヘテロ原子を含有していてもよい。)
【請求項4】
Qは、下記式(1−1)、(1−2)または(1−3)で表される2〜4価の結合基である請求項3記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化2】

(式中、ArおよびArは各々独立に、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基である。RおよびRは各々独立に、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基またはこれらの組み合わせ、またはこれら脂肪族基、脂環族基と2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基の組み合わせである。XおよびXは各々独立に、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基、またはこれらの組み合わせである。sは0〜10の整数である。kは0〜10の整数である。なお、sまたはkが2以上であるとき、繰り返し単位としてのX、あるいはXが、他のX、あるいはXと異なっていてもよい。Xは、2〜4価の炭素数1〜20の脂肪族基、2〜4価の炭素数3〜20の脂環族基、2〜4価の炭素数5〜15の芳香族基、またはこれらの組み合わせである。但し、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXはヘテロ原子を含有していてもよい、また、Qが2価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXは全て2価の基である。Qが3価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが3価の基である。Qが4価の結合基であるときは、Ar、Ar、R、R、X、XおよびXの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。)
【請求項5】
C成分が、下記式(2)で表される請求項1記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化3】

(式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである2価の結合基であり、ヘテロ原子を含有していてもよい。)
【請求項6】
は、下記式(2−1)、(2−2)または(2−3)で表される2価の結合基である請求項5記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化4】

(式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)中のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。)
【請求項7】
C成分が、下記式(3)で表される請求項1記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化5】

(式中、Qは、脂肪族基、脂環族基、芳香族基またはこれらの組み合わせである3価の結合基であり、ヘテロ原子を含有していてもよい。Yは、環状構造を担持する担体である。)
【請求項8】
は、下記式(3−1)、(3−2)または(3−3)で表される3価の結合基である請求項7記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化6】

(式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)のAr、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但しこれらの内の一つは3価の基である。)
【請求項9】
Yは、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーである請求項7記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【請求項10】
C成分が、下記式(4)で表される請求項1記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化7】

(式中、Qは、脂肪族基、芳香族基、脂環族基またはこれらの組み合わせである4価の結合基であり、ヘテロ原子を保有していてもよい。ZおよびZは、環状構造を担持する担体である。)
【請求項11】
は、下記式(4−1)、(4−2)または(4−3)で表される4価の結合基である請求項10記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【化8】

(式中、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkは、各々式(1−1)〜(1−3)の、Ar、Ar、R、R、X、X、X、sおよびkと同じである。但し、これらの内の一つが4価の基であるか、二つが3価の基である。)
【請求項12】
およびZは各々独立に、単結合、二重結合、原子、原子団またはポリマーである請求項10記載の太陽電池裏面保護膜用二軸配向ポリエステルフィルム。
【請求項13】
請求項1〜12のいずれか1項に記載の太陽電池裏面保護用二軸配向ポリエステルフィルムを用いた太陽電池裏面保護膜。

【公開番号】特開2011−258641(P2011−258641A)
【公開日】平成23年12月22日(2011.12.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−129969(P2010−129969)
【出願日】平成22年6月7日(2010.6.7)
【出願人】(000003001)帝人株式会社 (1,209)
【Fターム(参考)】