(57)【要約】  太陽電池のトップシート部材に適した透光性、温度変化による反りの発生が低減され、さらに、耐候性に優れた熱可塑性アクリル樹脂組成物を提供する。熱可塑性アクリル樹脂１００質量部に対してガラス０．１〜５０質量部を含有し、熱可塑性アクリル樹脂とガラスの屈折率差の絶対値が０．０８以下であり、ガラスの平均粒径が１００〜２，０００μｍであり、軟化温度が８０℃以上である熱可塑性アクリル樹脂組成物。ガラスのアスペクト比は１５以上である。前記熱可塑性アクリル樹脂組成物を成形して得られる耐候性試験後のＹＩ値が２０以下の成形体、及び前記成形体を用いた太陽電池のトップシート部材。【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）１００質量部に対してガラス（Ｂ）０．１〜５０質量部を含有し、熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）とガラス（Ｂ）の屈折率差の絶対値が０．０８以下であり、ガラス（Ｂ）の平均粒径が１００〜２，０００μｍである熱可塑性アクリル樹脂組成物であって、ＡＳＴＭ  Ｄ６４８に準じて測定した軟化温度が８０℃以上である熱可塑性アクリル樹脂組成物。
【請求項２】
ガラス（Ｂ）はアスペクト比が１５以上であるフレーク状ガラスである、請求項１記載の熱可塑性アクリル樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の熱可塑性アクリル樹脂組成物を成形して得られる成形体。
【請求項４】
請求項３記載の成形体を用いた耐候性試験後のＹＩ値が２０以下である太陽電池のトップシート部材。
【請求項５】
請求項３記載の成形体を用いた太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の平均粒径のガラスを含有する熱可塑性アクリル樹脂組成物、前記熱可塑性アクリル樹脂組成物を成形して得られる成形体に関する。
本願は、２０１１年１月７日に、日本に出願された特願２０１１−００１９０６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池のトップシート部材にはガラス材料が用いられている。ガラス製のトップシート部材は寸法安定性及び難燃性が良好であるが、軽量化には限界があり、衝撃を受けた場合には太陽電池モジュールが破損するおそれがある。このため、従来のガラス製のトップシート部材から、樹脂をマトリクス材料として使用した複合材料のトップシート部材への置き換えが検討されている。
トップシート部材を複合材料に置き換える場合、太陽電池の光電変換効率を保持するために、複合材料の透光性をマトリクスの樹脂と同程度に保つことが必要である。また、複合材料を太陽電池トップシートとして使用する場合には、トップシート、封止材、太陽電池セルとあわせて熱ラミネートを行う必要がある。しかし、ラミネート時に１５０℃程度の温度が加わるため、熱膨張の低減とトップシートの剛性確保が必要である。これらの特性が低い場合には、ラミネート時に反りや太陽電池セルのわれなどが発生してしまうため、好ましくない。【０００３】
透光性に優れた樹脂材料を得る方法としては、透明なマトリクス樹脂中に透明な粒子や繊維などを分散させ、マトリクス樹脂と粒子の屈折率差を調整するという方法が知られている。
例えば、特許文献１では、透明樹脂中に屈折率差が０．０１以下の屈折率差を有するガラス繊維や微粒子を分散させる方法が提案されている。しかしながら、透明樹脂として硬化樹脂を使用しており、厚みのある成形体を作製する際には、硬化前の複合化において、樹脂とガラス材料との比重差によってガラス材料が沈降してしまい、硬化後の材料において、ガラスを均一に存在させることが困難である。特に、微粒子やフレーク状のガラス材料を使用して、ガラス材料が均一に分散した厚みのある成形体を作製することは困難であった。
また、特許文献２では、熱可塑性樹脂中に平均粒径５〜５０μｍのフレーク状ガラスを分散させる方法が提案されている。しかしながら、この方法で用いているガラスは平均粒径が小さいため、得られる成形体の透光性が充分ではない。
また、特許文献３では、熱可塑性樹脂中に平均粒径１〜１０μｍのガラスビーズを分散させる方法が提案されている。しかしながら、この方法で用いているガラスは平均粒径が小さく、球状であるため、得られる成形体内で多重散乱が生じ易く、透光性が低下するおそれがある。
また、特許文献４では、ゴム強化ポリスチレン樹脂をマトリクスとしたガラスフレークやマイカを分散させた組成物が開示されているが、マトリクスにゴムが分散されているため、熱膨張が大きく、剛性も低下してしまい、太陽電池用トップシートとしては、十分でない。また、特許文献４の実施例で開示されている材料系では、全光線透過率が最大でも７０％程度であり、透光性も十分でない。
また、特許文献５では、芳香族ポリカーボネートと芳香族ポリカーボネート樹脂との屈折率差が０．０１５以下のガラスフレークもしくはガラス繊維と複合材料が提案されている。剛性や透明性は十分だが、マトリクス材料として芳香族ポリカーボネートが使用されているため、耐候性が十分でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２３１９３４号公報
【特許文献２】特開２００８−０７４９２７号公報
【特許文献３】特開２０００−３４７００８号公報
【特許文献４】特開２００５−１３２８９４号公報
【特許文献５】特開２００６−２４９２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、透光性、温度変化による反りの発生が低減され、さらに、耐候性に優れた熱可塑性アクリル樹脂組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意検討した結果、特定の平均粒径で、熱可塑性アクリル樹脂からなるマトリクス樹脂に対して特定の屈折率差を有するガラスを熱可塑性アクリル樹脂に配合することで、透光性、温度変化による反りの発生が低減され、さらに、耐候性に優れた熱可塑性アクリル樹脂組成物が得られることを見出した。
即ち本発明は、熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）１００質量部に対してガラス（Ｂ）０．１〜５０質量部を含有し、熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）とガラス（Ｂ）の屈折率差の絶対値が０．０８以下であり、ガラス（Ｂ）の平均粒径が１００〜２，０００μｍである熱可塑性樹アクリル脂組成物であって、ＡＳＴＭ  Ｄ６４８に準じて測定した軟化温度が８０℃以上である、請求項１記載の熱可塑性アクリル樹脂組成物である。ガラス（Ｂ）はアスペクト比が１５以上であるフレーク状が好ましい。また本発明は、前記熱可塑性アクリル樹脂組成物を成形して得られる成形体である。
更に本発明は、前記成形体を用いた耐候性試験後のＹＩ値（黄色度）が２０以下である太陽電池のトップシート部材である。
さらに本発明は、前記成形体を用いた太陽電池モジュールである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の熱可塑性アクリル樹脂組成物は、透光性、温度変化による反りの発生が低減され、さらに、耐候性に優れる成形体を与える。
本発明の成形体は、透光性、温度変化による反りの発生が低減され、さらに、耐候性に優れることから、太陽電池のトップシート部材として好適である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明で用いる熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）は、透明な熱可塑性アクリル樹脂であればよく、特に限定されるものではない。
熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）としては、例えば、アクリル系樹脂、スチレンが共重合されたＭＳ樹脂が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。
これらの中では、ガラス（Ｂ）との屈折率差の絶対値を０．０８以下に調整し易いことから、アクリル系樹脂、ＭＳ樹脂が好ましく、アクリル系樹脂がより好ましい。
【０００９】
前記アクリル系樹脂は、公知のアクリル系樹脂であり、（メタ）アクリル酸エステルを重合して得られるものである。
（メタ）アクリル酸エステルとしては、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）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸フェニル、（メタ）アクリル酸ベンジル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。
これらの中では、（メタ）アクリル酸メチルが好ましい。
【００１０】
アクリル系樹脂としては、光線透過率、耐熱性、力学的特性、成形性、耐候性が良好であることから、メタクリル酸メチル単位を１０〜１００質量％含有する樹脂であることが好ましく、更には、メタクリル酸メチル単位を５０〜１００質量％含有する樹脂がより好ましい。
メタクリル酸メチル単位を１０質量％以上含有する樹脂は、その優れた光学特性及び耐光性を確保する観点から、メタクリル酸メチル単位１０〜１００質量％、他の単量体単位０〜９０質量％で構成されることが好ましく、メタクリル酸メチル単位５０〜１００質量％、他の単量体単位０〜５０質量％で構成されることがより好ましく、メタクリル酸メチル単位７０〜１００質量％、他の単量体単位０〜３０質量％で構成されることが更に好ましい。
【００１１】
他の単量体単位を構成する原料となる他の単量体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸２−エチルヘキシル等のアクリル酸エステル；メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル等のメタクリル酸エステル；酢酸ビニル；スチレン、ｐ−メチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルナフタレン等の芳香族ビニル単量体；アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル単量体；アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のα，β−不飽和カルボン酸；Ｎ−エチルマレイミド、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド化合物が挙げられる。
これらは、１種を単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【００１２】
熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）の分子量は、加熱溶融して成形する成形材料の場合、ＧＰＣで測定した質量平均分子量が５万〜２０万であることが好ましく、６万〜１５万であることがより好ましい。
熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）の質量平均分子量が５万以上であれば成形体の強度や耐久性が向上し、２０万以下であれば流動性等の成形時の加工性が向上する。
【００１３】
本発明で用いるガラス（Ｂ）は、平均粒径が１００〜２，０００μｍであり、１００〜５００μｍであることが好ましい。１５０〜４５０μｍであることが更に好ましい。ここで、ガラス（Ｂ）の平均粒径は、粒度分布測定装置（ＬＡ−９１０：堀場社製）を用いて測定した値を指す。
ガラス（Ｂ）の平均粒径が１００μｍ以上であれば成形体の透光性が良好となり、２，０００μｍ以下であれば成形体の成形性が良好となる。
【００１４】
ガラス（Ｂ）としてはガラスビーズ、ガラス微粒子、フレーク状ガラス、チョップドストランド等のガラスフィラーが好ましい。中でも鱗片状であるフレーク状ガラスが好ましい。具体的には、アスペクト比が１５以上であることが好ましく、１５〜１,０００であることがより好ましく、４０〜１００であることがさらに好ましい。
ガラス（Ｂ）のアスペクト比が１５以上であれば成形体の透光性が良好となり、１，０００以下であれば成形体の成形性が向上し、マトリクス樹脂中での均一分散が困難とならない。
アスペクト比は、上記平均粒径の値をガラス（Ｂ）の平均厚さの値で除することにより求めた。ガラス（Ｂ）の平均厚さは、ハイロックス社製  デジタルマイクロスコープ  ＫＨ−３０００によりガラス（Ｂ）３０個の測定を行い、その単純平均により求めた。
【００１５】
ガラス（Ｂ）の種類としては、例えば、Ｅガラス、Ｃガラス、Ａガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、ＮＥガラス、Ｔガラス、クオーツ、低誘電率ガラス、高誘電率ガラスが挙げられる。
ガラス（Ｂ）は、市販品として、日本板硝子社製フレーク状ガラス「ガラスフレーク」等を用いることができる。
【００１６】
本発明の熱可塑性アクリル樹脂組成物は、熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）１００質量部に対して、ガラス（Ｂ）０．１〜５０質量部を含有する。また、熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）１００質量部に対して、ガラス（Ｂ）５〜４５質量部を含有することが好ましい。
熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）１００質量部に対してガラス（Ｂ）の含有量が０．１質量部以上であれば成形体の透光性が良好となり、５０質量部以下であれば成形時の加工性が低下しない。
【００１７】
熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）とガラス（Ｂ）の屈折率差の絶対値は、透光性が良好となる点で０．０８以下であることが好ましい。
【００１８】
本発明の熱可塑性アクリル樹脂組成物は、熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）及びガラス（Ｂ）を、リボンブレンダー、タンブラー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、プラネタリーミキサー等の予備混合機；バンバリーミキサー、ニーダー、ロール、ニーダールーダー、単軸押出機、二軸押出機等の溶融混練装置を用いて、混合、溶融混練することで調製できる。
また、熱可塑性アクリル樹脂組成物には、必要に応じて、公知の安定剤、添加剤等を添加してもよい。
【００１９】
溶融混練装置への各種原材料の供給は、予め各成分を混合した後に供給することが好ましいが、それぞれの成分を独立した形で溶融混練装置に供給することも可能である。溶融混練して得られるペレットの寸法は、取扱い性、成形の容易さから、１〜１０ｍｍが好ましく、１〜５ｍｍがより好ましい。
【００２０】
本発明の成形体は、前記熱可塑性アクリル樹脂組成物を、射出成形、押出成形、圧縮成形等の方法で成形して得られる。これらの中では、所望の形状に成形できることから、射出成形、押出成形が好ましい。
押出成形により板状、フィルム状の成形体を得るには、Ｔダイ等の押出機を用いて押出した溶融樹脂を、冷却ロールで冷却しながら引取る方法が挙げられる。
【００２１】
本発明の成形体は、透光性、温度変化による反りの発生が低減され、さらに、耐候性に優れることから、太陽電池のトップシート部材として好適である。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
尚、実施例中の「部」及び「％」は、それぞれ「質量部」及び「質量％」を示す。【００２３】
（ａ）全光線透過率
ヘイズメーター（ＮＤＨ２０００：日本電色工業社製）を用い、Ｄ６５光源にて、耐候性試験前後の試験片の全光線透過率（Ｔｔ）を測定した。本発明では、Ｔｔを透光性の指標として用いる。【００２４】
（ｂ）屈折率
アッベ屈折率計（ＤＲ−Ａ１：アタゴ社製）、ナトリウムのＤ線を用いて、熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）の屈折率を測定した。
（ｃ）平均粒径測定
ガラスフィラー（Ｂ）の平均粒径（数平均粒子径）は、水５ｍｌにガラスフレーク１０ｍｇを分散させた水溶液に対し、粒度分布測定装置（ＬＡ−９１０：堀場社製）を用いて粒子径を測定し、その数平均値を平均粒径とした。
（ｄ）平均厚み測定
ガラスフィラー（Ｂ）の平均厚みは、ハイロックス社製  デジタルマイクロスコープ  ＫＨ−３０００を用い、ガラスフィラー（Ｂ）３０個の測定を行い、その単純平均により求めた。
（ｅ）耐光性
ダイプラ・ウィンテス（株）製のメタルウェザー試験機（型式：ＫＷ−Ｒ５ＴＰ−Ａ、光源：水冷ジャケット式メタルハライドランプ）、フィルターＫＦ−１（透過光波長２９５〜７８０ｎｍ）放射照度１４０ｍＷ／ｃｍ２、ブラックパネル温度 ６３℃、スプレーありの条件で上記試験片に対し照射試験を行った。
（ｆ）ＹＩ値（黄色度）
上記試験片について、耐候試験前後でＹＩ値をＪＩＳ−Ｋ７１０５に準じて測定した。
（ｇ）軟化温度（ＨＤＴ）測定
各実施例または比較例で得られた熱可塑性アクリル樹脂組成物を用い、ＡＳＴＭ  Ｄ６４８に基づき、射出成形にて熱変形温度測定用試験片（１ｃｍ×８ｃｍ×厚み４ｍｍ）を製造し、８０℃で２４時間アニール後、低荷重（４．６ｋｇ／ｃｍ２）条件で測定した。
（ｇ）太陽電池モジュールの反り
太陽電池モジュールラミネーター（ＮＰＣ株式会社製、ＬＭ−５０Ｘ５０−Ｓ）の熱板上に、実施例及び比較例で得られた成形体、１５０ｍｍ四方の封止材（ＥＶＡ、０．４５ｍｍ厚、シーアイ化成製）、直列配線した単セル太陽電池セル（５インチ、多結晶シリコン太陽電池セル、アスデン製）、１５０ｍｍ四方の封止材（ＥＶＡ、０．４５ｍｍ厚、シーアイ化成製）、１５０ｍｍ四方の裏面保護部材を順次積層させたものを、５００ｍｍ四方の離型フィルムに挟んで設置した。真空下において１３５度で１５分、１０１．３ｋＰａで真空圧着させることで太陽電池モジュールを得た。作製した太陽電池モジュールについて、目視にてモジュールの反りを確認し、以下の通り評価した。
Ａ：作成した太陽電池モジュールに反りが発生しなかった。
Ｂ：作成した太陽電池モジュールに反りが発生した。【００２５】
（実施例１）
熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）であるポリメタクリル酸メチル樹脂（三菱レイヨン社製、商品名「ＶＨＫ」、質量平均分子量９５，０００、組成：メタクリル酸メチル９９％、アクリル酸メチル１％）１００部に対して、ガラス（Ｂ）（日本板硝子社製、商品名「ＲＣＦ−６００」、屈折率１．５２０、平均粒径４３７μｍ、アスペクト比６７）１０部を加え、ドライブレンドした。
次いで、単軸押出機（サーモ・プラステイックス工業社製、３０ｍｍφ単軸押出機）を用いて、２５０℃で溶融混練し、押出されたストランドをペレット状にカットし、熱可塑性アクリル樹脂組成物を得た。
上記熱可塑性アクリル樹脂組成物を射出成形機（東芝機械プラスチックエンジニアリング社製、商品名「ＩＳ１００ＥＮ」）を用いて成形し、３ｃｍ×３ｃｍ×厚さ２ｍｍのシートを得た。このシートを試験片として用いた。評価結果を表１に示す。
ガラスの屈折率、平均粒径、アスペクト比は表１に示す。【００２６】
（実施例２〜７、比較例１〜４）
熱可塑性アクリル樹脂（Ａ）の種類、ガラス（Ｂ）の種類及び量を表１に記載のように変更したこと以外は、実施例１と同様に行ない、成形体を得た。【００２７】
樹脂； 
ＢＲ−５２：ポリ（メタクリル酸メチル／スチレン）共重合樹脂（三菱レイヨン社製、商品名「ＢＲ−５２」、質量平均分子量６５，０００、組成：メタクリル酸メチル７５％、スチレン２５％）
ＰＳ：ポリスチレン樹脂（東洋スチレン社製、商品名「トーヨースチロールＧＰ  Ｇ２００Ｃ」）
ＰＣ：ポリカーボネート樹脂（帝人化成社製、商品名「パンライトＬ１２２５ＷＳ」）【００２８】
ガラス（Ｂ）；
フレーク状ガラス（日本板硝子社製、商品名「ＲＣＦ−２３００」）
フレーク状ガラス（日本板硝子社製、商品名「ＲＣＦ−１６０」）
フレーク状ガラス（日本板硝子社製、商品名「ＲＣＦ−１５」）
フレーク状ガラス（日本板硝子社製、商品名「ＲＥＦ−１５」）
フレーク状ガラスの屈折率、平均粒径、アスペクト比は表１に示す。【００２９】
【表１】
2012093717.tif 000002
【００３０】
表１から明らかなように、本発明の熱可塑性アクリル樹脂組成物を用いた成形体は、透光性に優れ（Ｔｔが高い）、軟化温度（ＨＤＴ）が８０℃以上と高く、かつ太陽電池モジュールを作製した際に反りがほとんど発生せず、耐候性に優れることが確認された（実施例１〜７）。
ガラス（Ｂ）の平均粒径が小さく、本発明の範囲外となる熱可塑性アクリル樹脂組成物を用いた成形体は、透光性は劣る結果であった（比較例１及び２）。
比較例３では熱可塑性アクリル樹脂組成物の軟化温度（ＨＤＴ）が８０℃未満と低かったため、太陽電池モジュールを作製した際には反りが発生した。また、耐候性試験後の光学特性の劣化が激しかった。
比較例４では熱可塑性アクリル樹脂を用いなかったため、耐候性試験後の光学特性の劣化が激しく耐久性に劣る結果であった。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の熱可塑性アクリル樹脂組成物は、透光性、温度変化による反りの発生が低減され、さらに、耐候性に優れる成形体を提供することができる。また、本発明の成形体は、透光性、温度変化による反りの発生が低減され、さらに、耐候性に優れることから、太陽電池のトップシート部材として好適に利用することができる。
【国際調査報告】
2012093717.tif 000003
2012093717.tif 000004
2012093717.tif 000005
2012093717.tif 000006