專利名稱：水蒸氣阻隔性膜及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及在太陽能電池組件的背面?zhèn)扰渲枚褂玫谋嘲澹敿毜卣f，涉及以PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)為基材而涂敷粘土，具有水蒸氣阻隔性、氣體阻隔性，機械強度、耐熱性優(yōu)異，且生產(chǎn)率及質(zhì)量優(yōu)異的太陽能電池背板用膜及其制造方法。本發(fā)明提供涉及新的水蒸氣阻隔性膜的新技術(shù)·新制品，所述水蒸氣阻隔性膜的耐候性優(yōu)異，可全部滿足水蒸氣阻隔性、氣體阻隔性、柔軟性、耐熱性、電氣絕緣性及耐水性的要件，與以往的粘土膜相比，具有易于操作，可進行輥對輥方式的連續(xù)生產(chǎn)的優(yōu)點，除了太陽能電池背板之外，例如，可優(yōu)選地作為LCD用基板膜、LED用膜等的電子器件用的基板及保護膜來使用。
背景技術(shù)：
太陽能電池組件，為將數(shù)十塊太陽能電池(單電池)電串聯(lián)或并聯(lián)地配線、實施保護封裝，進行單元化而成。一般而言，用透明玻璃或透明膜覆蓋太陽光照射的面，用以光透過性的EVA(乙烯醋酸乙烯共聚物樹脂)為主要成分的充填材料密封太陽能電池(單電池)，形成里面被層疊了具有耐候性的塑料材料和金屬薄膜的板(背板)保護了的構(gòu)造。該太陽能電池組件，由于在屋外使用、處于遭受太陽光這樣的嚴酷的環(huán)境中，因此，在其材質(zhì)、構(gòu)造中要求充分的耐久性。其中在背板中，為了防止充填材料的剝離、變色、配線的腐蝕，需要耐候性(耐紫外線、耐濕、耐熱、耐鹽害等)、水蒸氣阻隔性、電氣絕緣性、機械強度、耐化學品藥品性、與充填材料粘接一體化的適合性等。特別是，尋求防止水分、氧氣等的侵入，將長期的性能劣化抑制為最小限，耐久性富足、安全且低成本。近年來，為了實現(xiàn)太陽能電池的低成本化、高效率化，薄膜太陽能電池受到關注，非晶硅、結(jié)晶硅等的薄膜硅系太陽能電池被實用化，進而，CdTe (碲化鎘)、CIS/CIGS (硒化銅銦/硒化銅銦鎵)這樣的撓性的太陽能電池也被開發(fā)，進行了實用化。撓性的太陽能電池，由于質(zhì)量輕、加工性良好，因此除了地上設置型之外，可考慮房頂設置型、建材一體型、家電、車載用的廣泛的用途，預計市場飛快地擴大。保護封裝，除了耐候性外，還要求柔軟性，其特性成為技術(shù)課題。作為背板，迄今為止研究了丙烯酸系、聚烯烴系、聚氯乙烯系、氟系及聚酯系等的樹脂膜，但在這些膜單體中，不能滿足耐候性、耐熱性、防濕性等的各特性。例如，便宜且通用性高、機械強度優(yōu)異的PET膜的水蒸氣透過度為14. 4g/m2 May (本實施例I比較數(shù)據(jù))，不耐長期的戶外環(huán)境。作為太陽能電池組件等、在嚴酷的環(huán)境下使用的器件的保護膜、背板，尋求與以往材料相比可在嚴酷的環(huán)境下使用的膜。在撓性的太陽能電池組件中，進一步的柔軟性、彎曲性等、機械強度是必要不可或缺的。迄今為止，柔軟性優(yōu)異、水蒸氣阻隔性、氣體阻隔性優(yōu)異的背板，在大部分情況下，采用用以樹脂膜為基材而在單面或兩面形成阻隔層的方法。氧化鋁、氧化硅、氮化硅等，用CVD法及PVD法等的各種的方式形成。但是，其水蒸氣阻隔性、氣體阻隔性不能說是完美的。另外，耐熱性依賴于樹脂的耐熱溫度，作為更高溫的氣體阻隔材料，不得不使用無機系板或金屬板。無機系板是將云母、蛭石等的天然或合成礦物加工成板狀，它們具有高的耐熱性，作為壓蓋填料而用作大致的氣體密封部，但不能致密地成形，因此不能完全地遮斷微小的氣體分子的流動通路，氣體阻隔性不那么高。對于金屬板而言，盡管氣體阻隔性優(yōu)異，但在耐候性、電氣絕緣性、耐藥品性等存在難點，用途受限。 作為氣體阻隔材料，各種的有機高分子材料，除了成形材料之外，可作為分散劑、增稠劑、結(jié)合劑而在無機材料中配合使用。例如已知如果由聚丙烯酸等的、在分子中具有2個以上的羧基的含羧基高氫結(jié)合性樹脂(A)、在淀粉類等的分子鏈中具有2個以上的氫氧基的含氫氧基的高氫結(jié)合性樹脂(B)的重量比A/B = 80/20 60/40的混合物100重量份、粘土礦物等的無機層狀化合物I 10重量份形成組合物，對由該組合物制作的厚度O. I 50 μ m的被膜實施熱處理·電子射線處理，則該被膜顯示氣體阻隔性(參照專利文獻I)。但是，在該情況下，添加物樹脂為主要成分，耐熱性依賴于高分子有機材料的特性。另外，通過在兩個聚烯烴系樹脂層之間層疊由含有無機層狀化合物和樹脂的樹脂組合物構(gòu)成的層，可得到防濕性、氣體阻隔性優(yōu)異、也可適用于食品包裝等的層疊膜(參照專利文獻2)。這種層疊膜的耐熱性，由所含有的耐熱性最低的有機材料決定，即，該情況下由聚烯烴決定，因此這種材料一般而言不能形成高耐熱性。以作為有機高分子的樹脂的耐熱性、氣體阻隔性的提高為目的，將蒙脫石、云母、滑石、蛭石等的各種粘土作為填充物而添加在樹脂中，其效果得到確認，但水分散性高的蒙脫石，由于為親水性，因此對于疏水性的樹脂的親和性低，直接在樹脂中進行高分散化、復合化是困難的。因此，在使其與疏水性的樹脂復合化的情況下，使用將粘土改質(zhì)、控制了親水性/疏水性的改性粘土(參照非專利文獻I)。改性粘土的制造方法之一，為利用季銨陽離子或季鱗鎗陽離子的離子交換。根據(jù)這些有機陽離子的種類、導入比例，可控制親水性/疏水性(參照非專利文獻2)。另一個是娃燒化。在粘土結(jié)晶的末端存在氧氧基，該氧氧基與添加的娃燒化劑反應，可使末端疏水化。這些情況下也可根據(jù)硅烷化劑的種類、導入比例來控制親水性/疏水性。對于這兩種改質(zhì)方法而言，也可以并用兩者。在粘土的制膜方法中，應用了朗繆爾-布洛爾杰特(Langmuir-Blodgett Method)的無機層狀化合物薄膜的制作(例如，參照非專利文獻3)。另外，報告有各種調(diào)制功能性無機層狀化合物薄膜等的方法。例如，以下述的方法等為首，存在許多事例包含將水滑石系層間化合物的水分散液進行膜狀化而干燥的粘土薄膜的制造方法(參照專利文獻3);利用粘土礦物與磷酸或磷酸基的反應，實施使反應促進的熱處理，由此獎、將粘土礦物具有的鍵構(gòu)造進行了取向、固定了的粘土礦物薄膜的制造方法(參照專利文獻4);以含有蒙脫石系粘土礦物和2價以上的金屬的絡合物的被膜處理用水性組合物(專利文獻5參照)。但是，即使在任意的方法中，迄今為止得不到具有作為自立膜的可利用的機械強度，使粘土粒子的層疊高度地取向而付與了氣體阻隔性的無機層狀化合物取向自立膜。本發(fā)明者們發(fā)明、提案了用如下所示的簡便的手段來制作粘土自立膜的基本的方法(例如，參照專利文獻6)。(I)將粘土粒子在作為分散劑的液體中分散，調(diào)制均勻的粘土分散液。(2)將該分散液流入托盤等，將靜置而使粘土粒子沉積，用固液分離裝置分離作為分散劑的液體，形成粘土膜。(3)任意地在110 300°C的溫度條件下進行干燥，制作粘土自立膜。本發(fā)明者們提案了在包裝材料、密封材料、電氣絕緣材料等的領域中，由在將粘土改質(zhì)了的改性粘土為主要成分中添加少量的添加物、具有氣體阻隔性及水蒸氣阻隔性、且具有耐水性、具有作為自立膜的可利用的機械強度的改性粘土膜構(gòu)成的素材(專利文獻7)。但是，該改性粘土膜在以太陽能電池為首的顯示器、燃料電池等的電子器件領域中，要求進一步的氣體阻隔性及水蒸氣阻隔性、柔軟性和機械強度、高耐熱性、耐水性、耐候性，實際情況是達不到實用化。
現(xiàn)有技術(shù)文獻 專利文獻專利文獻I:特開平10-231434號公報專利文獻2:特開平7-251489號公報專利文獻3:特開平6-95290號公報專利文獻4:特開平5-254824號公報專利文獻5:特開2002-30255號公報專利文獻6:特開2005-110550號公報專利文獻7:特開2007-277078號公報非專利文獻非專利文獻I:鬼形正信SMECTITE第8卷、第2非專利文獻2:鬼形正信SMECTITE第13卷、第
號、8-13 (1998)
I 號、2-15 (2003)
非專利文獻3:梅澤泰史粘土科學、第42卷、第4號、218-222 (2003)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題在這樣的狀況下，本發(fā)明者們鑒于以往技術(shù)，以開發(fā)滿足上述的進一步的氣體阻隔性及水蒸氣阻隔性、柔軟性和機械強度、高耐熱性、耐水性、耐候性，在以太陽能電池為首的顯示器、燃料電池等的電子器件領域中應用了可實用化的粘土膜的新的水蒸氣阻隔性膜為目標，進行了重復的深入研究，結(jié)果，發(fā)現(xiàn)將先前開發(fā)了的改性粘土大幅改善、優(yōu)選的改性粘土、和適合于其的添加物、改性粘土與添加物的合適的混合比率、分散液合適的固液比、優(yōu)選的分散方法等，發(fā)現(xiàn)將該改性粘土糊涂敷于樹脂膜上而成的層疊體大幅地改善了樹脂膜的水蒸氣阻隔性、氣體阻隔性，可使樹脂膜和粘土膜的密合性提高，以致完成本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于，提供通過在樹脂膜上涂敷改性處理了的粘土、使粘土結(jié)晶取向，使其致密地進行層疊而得到的、具有柔軟性、機械強度，熱穩(wěn)定性優(yōu)異，而且使水蒸氣阻隔性、耐水性、氣體阻隔性提高了的太陽能電池背板用水蒸氣阻隔性膜及其制造方法。用于解決課題的手段為解決上述課題，本發(fā)明由以下的技術(shù)手段構(gòu)成。(I) 一種水蒸氣阻隔性膜，其為在樹脂膜的基材上涂敷粘土膜、使其干燥了具有水蒸氣阻隔性的層疊膜，其特征在于，
I)粘土膜由粘土和包含熱塑性或熱固性樹脂的添加物構(gòu)成，2)在粘土膜中，粘土相對于全部固體的重量比為60 90重量％，3)在涂敷、干燥后，實施耐水化熱處理，室溫的氧氣的透過系數(shù)不到4. OX KT15Cm2iT1 cmHg—1，向膜的垂直方向的體積電阻率為IOMΩ以上,水蒸氣透過度不到3g/m2 · day (測定法杯法、試驗時間140hr)。(2)如(I)所述的水蒸氣阻隔性膜，其中，上述粘土為精制膨潤土、或者合成蒙脫石，粘土的層間的交換性離子的至少90摩爾％為鋰離子。(3)如(I)所述的水蒸氣阻隔性膜，其中，上述添加物為聚酰亞胺。(4)如(I)所述的水蒸氣阻隔性膜，其中，上樹脂膜為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)制。(5) 一種水蒸氣阻隔性膜的制造方法，其為制造(I) (4)中任意項中所述的具有水蒸氣阻隔性的層疊膜的方法，其特征在于，其為將由粘土、包含熱塑性或熱固性的添加物、分散劑調(diào)制的粘土糊在表面平坦的樹脂膜上涂敷、干燥，除去作為分散劑的溶劑，接著進行耐水化熱處理的水蒸氣阻隔性膜的制造方法，其中，I)粘土的層間的離子性物質(zhì)為至少90%摩爾％的鋰離子，2)在粘土膜中，粘土相對于全部固體的重量比為60 90重量％，3)耐水化熱處理的溫度條件為100 200°C。(6)如(5)所述的水蒸氣阻隔性膜的制造方法，其中，上述粘土為天然或者合成粘土，對于原料粘土混合了硅烷化劑。(7)如(5)所述的水蒸氣阻隔性膜的制造方法，其中，上述樹脂膜為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)制。(8)如(5)所述的水蒸氣阻隔性膜的制造方法，其中，為撓性的，彎曲性優(yōu)異，可進行輥對輥方式的連續(xù)涂敷。(9) 一種太陽能電池背板，其特征在于，其包含上述(I) (4)中任意項中所述的水蒸氣阻隔性膜。下面，對本發(fā)明進行更詳細地說明。本發(fā)明，是在樹脂膜的基材上涂敷粘土膜、使其干燥了的具有水蒸氣阻隔性的膜，其特征為，粘土膜由粘土與包含熱塑性或熱固性樹脂的添加物構(gòu)成，在粘土膜中，粘土相對于全部固體的重量比為60 90重量％，在涂敷、干燥后，實施耐水化熱處理，室溫的氧氣的透過系數(shù)不到tOXlOA^s^mHg—1，向膜的垂直方向的體積電阻率為10ΜΩ以上，水蒸氣透過度不到3g/m2 · day (測定法杯法、試驗時間140hr)。另外，本發(fā)明為以下的水蒸氣阻隔性膜的制造方法在制造水蒸氣阻隔性膜的方法中，將由粘土、包含熱塑性或熱固性的添加物、分散劑調(diào)制的粘土糊在表面平坦的樹脂膜上涂敷、干燥，除去作為分散劑的溶劑，接著進行耐水化熱處理；其特征在于，粘土的層間的離子性物質(zhì)具有至少90%摩爾％的鋰離子，在粘土膜中，粘土相對于全部固體的重量比為60 90重量％，耐水化熱處理的溫度條件為100 200°C。本發(fā)明的水蒸氣阻隔性膜，為在樹脂膜上涂敷了改性處理了的粘土的層疊膜，是具有水蒸氣阻隔性，在40°C下、相對濕度90%的水蒸氣透過度不到3g/m2· day (JISZ0208-1976、杯法)，具有耐熱性，為撓性的，而且可連續(xù)涂敷的，可高效率地進行制造的膜。在本發(fā)明中，利用硅烷化的疏水性化和耐水性高的有機陽離子交換、或鋰離子交換、或者這些處理的組合，使改性了的粘土和少量的耐水性高的添加物分散于溶劑中，得到不含塊體(夕' A)的均勻的粘土糊后，將該粘土糊在表面平坦的樹脂膜上涂敷、干燥，除去作為分散劑的溶劑，由此制作層疊膜，接著，以比涂敷干燥溫度高的高溫進行耐水化熱處理。由此，可得到耐水性高、具有柔軟性、氣體阻隔性優(yōu)異、耐熱性也高的水蒸氣阻隔性膜。作為本發(fā)明中使用的粘土，可例示天然或合成物，例如，由結(jié)晶構(gòu)造及特性屬于蒙脫石系的貝得石、綠脫石、皂石、鋰蒙脫石、富鎂蒙脫石、及蒙脫石中的一種以上，優(yōu)選的是，為精制膨潤土或合成蒙脫石。在此，所謂精制膨潤土，為蒙脫石含有率大的天然粘土。在本發(fā)明中，可例示使硅烷化劑與粘土反應而生成的物質(zhì)。這時，相對于粘土和硅烷化劑的總重量的硅烷化劑組成，為不到重量比30%。作為本發(fā)明的粘土中含有的硅烷化劑，沒有特別的限制，但是，可以例示甲基三甲氧基娃燒、甲基二乙氧基娃燒、丙基二甲氧基娃燒、丁基二甲氧基娃燒、己基二甲氧基娃燒、辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷。作為硅烷化劑向粘土的導入方法，例如可例示將原料粘土與相對于原料粘土為約2重量％左右的硅烷化劑進行混合、通過球磨機將它們研磨一小時左右的方法。調(diào)制娃燒化粘土的情況下的娃燒化劑中，市售有各種，其中，有具有反應性官能團的物質(zhì)，例如環(huán)氧基、丙烯酸類基團、氨基、鹵素基等的反應性官能團。使用具有這樣的反應性末端的硅烷化劑而調(diào)制的硅烷化粘土，在其末端具有反應性末端，可進行各種的化學反應。S卩，通過制膜中或制膜后的處理，進行加成反應、縮合反應、聚合反應等的化學反應，產(chǎn)生新的化學鍵，可改善光透過性、氣體阻隔性、水蒸氣阻隔性或者機械強度。特別是在硅烷化粘土具有環(huán)氧末端的情況下，用制膜中或制膜后的處理進行環(huán)氧反應，可在粘土間形成共價鍵。如上述，由于可調(diào)制具有各種不同的反應性末端的硅烷化粘土，因此將具有某反應性末端的硅烷化粘土 A與具有另外的反應性末端的硅烷化粘土 B混合，將其作為原料來進行制膜，在制膜中或制膜后的處理中，可使粘土 A和粘土 B的各自的反應性末端彼此化學鍵合。由此，可改善光透過性、氣體阻隔性、水蒸氣阻隔性或者機械強度。將粘土的層間進行離子鋰化、進行加熱處理，由此層間的鋰向粘土八面體層內(nèi)移動，層間的離子成分減少，由此耐水性提高。該耐水性的提高，通過在層間的離子性物質(zhì)中使鋰離子為90摩爾％以上而得到顯著顯現(xiàn)。熱處理，通常在制膜后，自溫度條件為約100°C時出現(xiàn)效果。高溫側(cè)可根據(jù)作為基材的樹脂膜的耐熱性來設定適宜條件。熱處理時間為20分鐘以上、24小時以內(nèi)。在低溫的情況下需要更長時間的處理。另外，在本發(fā)明中，作為添加物，例如熱塑性樹脂的聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABC樹脂、PET樹脂等的通用塑料、聚碳酸酯、氟樹脂及縮醛樹脂等的、所謂的工程塑料、另外為熱固性樹脂的酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、聚酰亞胺等主要的塑料，作為本發(fā)明的添加物是有效的。對于添加物而言，其中優(yōu)選聚酰胺及聚酰亞胺，優(yōu)選地為聚酰亞胺。本發(fā)明中使用的改性粘土，在有機溶劑中良好分散。所謂這樣的添加物和改性粘土，具有相互的親和性，將兩者在有機溶劑中混合時，容易結(jié)合，進行復合化。在本發(fā)明中，最初，調(diào)制在有機溶劑中添加了改性粘土及添加物的均勻的分散液，形成粘土糊。作為該分散液的調(diào)制方法，可例示在使改性粘土分散后增加添加物的方法、在含有添加物的溶液使改性粘土分散的方法以及將改性粘土及添加物同時加入到上述分散 劑中而形成分散液的方法、將改性粘土及添加物形成各自的分散液、將它們進行混合的方法等。但是，從分散的容易性考慮，優(yōu)選在使改性粘土分散于有機溶劑中加入添加物或?qū)⒏男哉惩良疤砑游锓謩e形成各自的分散液、將它們進行混合。該情況下，首先，將改性粘土加入到溶劑中，調(diào)制稀薄均勻的改性粘土分散液。該改性粘土分散液的改性粘土濃度，優(yōu)選為O. 3 15重量％，更優(yōu)選為I 10重量％。這時，在改性粘土的濃度過薄的情況下，干燥花費時間過長，產(chǎn)生難以連續(xù)涂敷這樣的問題。另外相反，在改性粘土的濃度過濃時，改性粘土不能良好地分散，因此容易發(fā)生塊體，不能均勻的涂敷，干燥時，產(chǎn)生收縮引起的裂紋的發(fā)生、表面粗糙、膜厚不均勻等的問題。其次，將分散液根據(jù)需要進行脫氣處理。作為脫氣處理的方法，例如有利用抽真空、加熱、離心等的方法，但是，更優(yōu)選含有抽真空的方法。接著，將脫氣處理了的分散液、所謂的粘土糊在樹脂膜上以一定厚度進行涂敷。涂敷方法沒有特別的限定。用模涂、輥涂、棒涂敷，工業(yè)上用如圖2中示意性所示的凹版涂布機可連續(xù)進行涂敷。小規(guī)模方面，也有通過澆鑄、線涂、旋涂等的涂敷的方法。特別是不需要粘接劑等，但將具有耐候性的粘接劑預先在樹脂膜上進行錨涂也沒有關系。對于樹脂膜而言，可舉出丙烯酸系、聚烯烴系、聚氯乙烯系、氟系及聚酯系等的樹脂，但沒有特別的限定。在本發(fā)明中，優(yōu)選將作為具有通用性的聚酯系的PET作為樹脂膜。厚度尺寸也由太陽能電池組件、背板的設計值來決定，沒有特別的限定。一般而言為厚度5 300 μ m0對于本發(fā)明的粘土膜的厚度，通過增減分散液中使用的固體重量，可得到任意的厚度的膜。對于厚度，薄地進行成膜具有表面平滑性優(yōu)異的傾向。此外，由于膜變厚，存在柔軟性降低這樣的問題，粘土糊的涂敷厚度希望為O. 5mm以下。在本發(fā)明中，所謂使粘土粒子的層疊高度地取向，是指將粘土粒子的單位構(gòu)造層(厚度約Inm I. 5nm)使層面的方向為一個方向地進行重疊,在與層面垂直的方向具有高的周期性。為了得到這樣的粘土粒子的取向，重要的是向在樹脂膜上涂敷含有粘土及添加物的稀薄均勻的粘土糊、使作為分散劑的液體慢慢地蒸發(fā)、粘土粒子成形為致密地層疊了的膜狀。另外，利用加熱干燥法的干燥條件，也取決于使用的溶劑的種類，但是，設定為室溫 90°C的溫度條件下、更優(yōu)選在30°C 60°C的溫度條件下，10分鐘 24小時左右的干燥、溶劑完全地蒸發(fā)的時間。接著，在100 200°C的溫度條件下進行耐水化處理。時間根據(jù)處理溫度而不同，但是，在140°C時，約40小時。耐水化處理溫度，由樹脂膜的耐熱溫度決定。廉價且具有通用性的一般的PET的耐熱溫度為約140°C，但是，在PET的延伸膜中，具有約200°C的耐熱溫度。樹脂膜上的粘土膜的膜厚為3 100 μ m，優(yōu)選為3 80 μ m，對于得到的水蒸氣阻隔性膜的氣體阻隔性能而言，室溫的氧氣的透過系數(shù)不到4. OX KT15Cm2iT1 cmHg—1，向膜的垂直方向的體積電阻率為IOMΩ以上。上述粘土膜產(chǎn)生其電氣絕緣性，作為電氣絕緣膜可以廣泛地使用。
本發(fā)明的水蒸氣阻隔性膜，具有柔軟性，加工性優(yōu)異。對于本發(fā)明的膜而言，硅酸鹽為主要成分的粘土膜成為構(gòu)成成分，耐紫外線、耐放射線性優(yōu)異，作為太陽能電池背板優(yōu)選。另外，該水蒸氣阻隔性膜，為化學穩(wěn)定的，可維持耐水性，可作為柔軟的包裝材料 密封材料·絕緣材料等來使用。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可實現(xiàn)以下的效果。(I)根據(jù)本發(fā)明的水蒸氣阻隔性膜，耐候性優(yōu)異，可全部滿足水蒸氣阻隔性、氣體阻隔性、柔軟性、耐熱性、電氣絕緣性及耐水性的要件。(2)本發(fā)明的水蒸氣阻隔性膜，除了太陽能電池背板之外，例如可優(yōu)選作為IXD用基板膜、LED用膜等的電子器件用的基板及保護膜來使用。(3)本發(fā)明的水蒸氣阻隔性膜，也可優(yōu)選作為柔軟的氣體密封材料、包裝材料、密封材料、電氣絕緣材料等來使用。(4)本發(fā)明的水蒸氣阻隔性膜，例如通過與金屬、塑料、橡膠、紙、陶瓷等進行層疊，可作為多層膜而廣泛應用。


圖I是使用了本發(fā)明的水蒸氣阻隔性膜的太陽能電池背板的概略剖面圖。圖2是表示本發(fā)明的水蒸氣阻隔性膜的制造方法的一例的凹版輥涂機的示意圖。
具體實施例方式以下，基于實施例具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些實施例任何限定。實施例I(I)鋰交換粘土的制作將天然的精制膨潤土(夕二 7 F夕二；才、工業(yè)株式會社制)在烘箱中以110°C以上的溫度使其充分干燥。將該膨潤土 300g與氧化鋁球一起放入球磨機筒中。接著，向其中加入硅烷化劑(十'y y株式會社制寸〃 9 二一 ^ S330)6g，將筒內(nèi)置換成氮氣，進行I小時的球磨處理，由此得到硅烷化粘土。硅烷化劑使用在末端具備氨基的物質(zhì)。向O. 5當量的硝酸鋰水溶液400mL中加入硅烷化粘土 24g，通過振動，使其混合分散。振動分散2小時而使粘土的層間離子交換成鋰離子。接著，對于上述分散液通過離心分離來進行固液分離，將得到的固體用280g的蒸餾水與120g的乙醇的混合溶液進行洗凈，除去剩余的鹽分。該洗凈操作重復二次以上。將得到的產(chǎn)物用烘箱進行充分干燥后，進行破碎，得到鋰交換粘土。(2)粘土糊的制作將該鋰交換粘土 IOg放入容器，加入90g的純水，進行混煉，由此調(diào)制鋰交換粘土預凝膠。使得到的凝膠使用均質(zhì)機(IKA公司制ULTORATURRAX T50，軸為同公司制S50N-G45F)分散于二甲基乙酰胺中。在適當?shù)娜萜髦?，將二甲基乙酰胺放?50g的鋰交換粘土，一邊用均質(zhì)機攪拌，一邊加入聚酰亞胺清漆(宇部興產(chǎn)(株)制U — 7 二 % A)4.76g。用混合機以混合模式進行2000rpmX 10分鐘的混合后，以脫泡模式進行2200rpmX 10分鐘的脫泡，得到粘土糊。這時的粘度為I. 3 2. OPa · S，平均值為I. 4Pa · s (東機產(chǎn)業(yè)(株)TVB-22L)。(3)粘土膜向PET上的成形接著，將上述粘土糊在PET膜上通過澆鑄刀以達到均勻厚度的方式進行涂敷。在此，使糊的涂敷厚度為O. 25mm。另外，PET膜使用東洋紡織(株)制的東洋紡- > ^ > (注冊商標)A4300、厚度75 μ m。將該被涂敷了的粘土膜對于每個PET膜在強制送風式烘箱中、在60°C的溫度條件下進行一晚干燥，由此得到具有粘土膜厚度3. 5 μ m的均勻的粘土 -PET膜涂敷膜。將得到的粘土 -PET膜涂敷膜放入烘箱中，實施在PET膜軟化點以下的140°C下、40小時 216小時的加熱處理，得到規(guī)定的水蒸氣阻隔性膜。(4)粘土膜的特性根據(jù)由JIS Z0208-1976規(guī)定的杯法，以試驗評價時間140hr比較將實施了上述140°C的加熱處理的PET膜單體及水蒸氣阻隔性膜的40°C、相對濕度90%的水蒸氣透過度進行測定。測定時，將水蒸氣阻隔性膜的粘土膜層成為杯的內(nèi)側(cè)的方式進行安裝。將測定的水蒸氣透過度示于表I。[表 I]水蒸氣阻隔性膜的水蒸氣透過度(g/m2 · day)的比較(杯法基于JIS Z0208-1976，試驗時間 140hr)
權(quán)利要求
1.一種水蒸氣阻隔性膜，其是在樹脂膜的基材上涂敷粘土膜、使其干燥了的具有水蒸氣阻隔性的層疊膜，其特征在于，(1)粘土膜由粘土與包含熱塑性或熱固性樹脂的添加物構(gòu)成，(2)在粘土膜中，粘土相對于全部固體的重量比為60 90重量％，(3)在涂敷、干燥后，實施耐水化熱處理，室溫的氧氣的透過系數(shù)不到4. OX KT15Cm2iT1 cmHg—1，向膜的垂直方向的體積電阻率為IOM Ω以上,水蒸氣透過度不到3g/m2 · day (測定法杯法、試驗時間140hr)。
2.如權(quán)利要求I所述的水蒸氣阻隔性膜，其中，所述粘土為精制膨潤土或合成蒙脫石，粘土的層間的交換性離子的至少90摩爾％為鋰離子。
3.如權(quán)利要求I所述的水蒸氣阻隔性膜，其中，所述添加物為聚酰亞胺。
4.如權(quán)利要求I所述的水蒸氣阻隔性膜，其中，所述樹脂膜為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)制。
5.一種水蒸氣阻隔性膜的制造方法，其為制造權(quán)利要求I 4中任一項所述的具有水蒸氣阻隔性的層疊膜的方法，其特征在于，其為將由粘土、包含熱塑性或熱固性的添加物、分散劑調(diào)制的粘土糊在表面平坦的樹脂膜上涂敷、干燥、除去作為分散劑的溶劑、接著進行耐水化熱處理的水蒸氣阻隔性膜的制造方法，(1)粘土的層間的離子性物質(zhì)具有至少90%摩爾％的鋰離子，(2)在粘土膜中，粘土相對于全部固體的重量比為60 90重量％，(3)耐水化熱處理的溫度條件為100 200°C。
6.如權(quán)利要求5所述的水蒸氣阻隔性膜的制造方法，其中，所述粘土為天然或合成粘土，對于原料粘土混合了硅烷化劑。
7.如權(quán)利要求5所述的水蒸氣阻隔性膜的制造方法，其中，所述樹脂膜為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)制。
8.如權(quán)利要求5所述的水蒸氣阻隔性膜的制造方法，其中，所述水蒸氣阻隔性膜為撓性的，彎曲性優(yōu)異，可進行輥對輥方式的連續(xù)涂敷。
9.一種太陽能電池背板，其特征在于，其包含權(quán)利要求I 4中任一項所述的水蒸氣阻隔性膜。
全文摘要
本發(fā)明提供水蒸氣阻隔性、耐水性、氣體阻隔性優(yōu)異，而且具有柔軟性、機械強度，熱穩(wěn)定性優(yōu)異的太陽能電池背板用膜及其制造方法。本發(fā)明為水蒸氣阻隔性膜及該水蒸氣阻隔性膜的制造方法，所述水蒸氣阻隔性膜為在PET基材上涂敷了粘土膜的膜，粘土膜由粘土和添加物構(gòu)成，粘土膜的粘土相對于全部固體的重量比為60～90重量％，具備在涂敷、干燥后進行100～200℃的耐水化熱處理的制造工序，水蒸氣透過度不到3g/m2·day，改性粘土的添加物為聚酰亞胺，交換性離子的至少90摩爾％為鋰離子。上述膜具有水蒸氣阻隔性，作為太陽能電池用背板等是有用的。
文檔編號C01B33/40GK102939199SQ20118002725
公開日2013年2月20日 申請日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者蛯名武雄, 巖田伸一, 手島暢彥 申請人:獨立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所