不燃膜、不燃膜用分散液、不燃膜的制造方法、太陽(yáng)能電池背板、柔性基板和太陽(yáng)能電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供柔軟性和耐濕性優(yōu)異且具有高機(jī)械強(qiáng)度的不燃膜。另外，本發(fā)明的目的在于提供用于制造該不燃膜的不燃膜用分散液、使用該不燃膜用分散液的不燃膜的制造方法、和使用該不燃膜而成的太陽(yáng)能電池背板及柔性基板。進(jìn)一步，本發(fā)明的目的在于提供一種使用該太陽(yáng)能電池背板而成的太陽(yáng)能電池。本發(fā)明是一種含有水不溶性無(wú)機(jī)化合物和耐熱性合成樹脂的不燃膜，其中，所述水不溶性無(wú)機(jī)化合物的含量相對(duì)于不燃膜的總重量為30重量%以上且90重量%以下，并且所述不燃膜在UL94標(biāo)準(zhǔn)VTM試驗(yàn)中的燃燒性分類為VTM－0。
【專利說明】不燃膜、不燃膜用分散液、不燃膜的制造方法、太陽(yáng)能電池背板、柔性基板和太陽(yáng)能電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及柔軟性和耐濕性優(yōu)異且具有高機(jī)械強(qiáng)度的不燃膜。另外，本發(fā)明涉及用于制造該不燃膜的不燃膜用分散液、使用該不燃膜用分散液的不燃膜的制造方法、和使用該不燃膜而成的太陽(yáng)能電池背板及柔性基板。進(jìn)一步，本發(fā)明涉及使用該太陽(yáng)能電池背板而成的太陽(yáng)能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著機(jī)械領(lǐng)域、電子設(shè)備領(lǐng)域的小型化、薄膜化、高性能化，需求柔性且耐熱性、耐化學(xué)性、耐水解性、阻燃性、不燃性、尺寸穩(wěn)定性和水蒸氣阻隔性優(yōu)異的高性能膜。特別對(duì)于建筑材料、車輛用材料、電氣制品用材料來(lái)說，為了保證產(chǎn)品的安全性和可靠性而需求不燃材料。
[0003]作為不燃膜，已開發(fā)了例如使用了氟樹脂的膜和薄板玻璃，但是氟樹脂不僅價(jià)格昂貴，還存在如下缺點(diǎn) :由于熱膨脹系數(shù)大而尺寸穩(wěn)定性差，而且最高使用溫度低至200°C左右，因而無(wú)法在高溫下使用。另外，薄板玻璃廉價(jià)且耐熱性和耐濕性非常優(yōu)異，但是柔軟性不足。
[0004]通常被廣泛使用的聚酰亞胺膜等塑料膜柔軟但耐濕性和耐熱性差，近年來(lái)，進(jìn)行了很多通過混合合成樹脂和無(wú)機(jī)化合物來(lái)制作更高性能的膜的嘗試。然而，隨著無(wú)機(jī)化合物的混配量的增加，耐濕性和耐熱性提高，但是相反地柔軟性和機(jī)械強(qiáng)度變差，因此難以制造不燃性、柔軟性、耐濕性優(yōu)異且具有高機(jī)械強(qiáng)度的膜。
[0005]另外，已報(bào)道了在聚酰亞胺樹脂中使用了粘土等無(wú)機(jī)化合物的膜，但是無(wú)機(jī)化合物通常不能與聚酰亞胺樹脂均勻地混合，無(wú)機(jī)化合物發(fā)生分離因而得不到均勻的膜。在專利文獻(xiàn)I~4中公開了一種膜，其中，為了得到聚酰亞胺與無(wú)機(jī)化合物的均勻的分散液，制備將粘土的層間離子交換為有機(jī)離子而成的物質(zhì)作為添加劑，從而制作了所述膜，但是粘土中含有有機(jī)物，因此存在所制作的膜的耐熱性低，暴露于火焰時(shí)會(huì)發(fā)生燃燒這樣的缺點(diǎn)。
[0006]另外，專利文獻(xiàn)5、6中公開了一種膜，其是使用不揮發(fā)成分為不燃膜用分散液的總量的5重量％以下這樣的稀薄分散液制作而成，但是只能得到無(wú)機(jī)化合物含量為總不揮發(fā)成分的8重量％以下的膜，并且有機(jī)成分占大多數(shù)，因此不燃性差。
[0007]進(jìn)一步，專利文獻(xiàn)7中公開了一種無(wú)機(jī)化合物含量相對(duì)于總不揮發(fā)成分為90重量％以上的膜。專利文獻(xiàn)7中公開的膜是使用不揮發(fā)成分為總量的I重量％以下這樣的稀薄分散液而制成的。然而，存在如下問題:需要除去大量的分散介質(zhì)，因此生產(chǎn)性差；此外所得到的膜容易破損，機(jī)械強(qiáng)度低，因此操作不便。
[0008]另一方面，專利文獻(xiàn)8中公開了如下技術(shù):在由利用聚氨酯系接合劑將至少2層以上的基材貼合而成的層積體構(gòu)成的太陽(yáng)能電池背板中，提高聚氨酯系接合劑在85°C、85%RH的環(huán)境下的促進(jìn)試驗(yàn)中的耐久性。然而，即便使用專利文獻(xiàn)8中公開的技術(shù)，由于使用了接合劑，因而耐久性不足。[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本特開2003-340919號(hào)公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)2:日本特開2002-322292號(hào)公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)3:日本特開2003-342471號(hào)公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)4:日本專利第3744634號(hào)公報(bào)
[0015]專利文獻(xiàn)5:日本特表2010-533213號(hào)公報(bào)
[0016]專利文獻(xiàn)6:日本特表2010-533362號(hào)公報(bào)
[0017]專利文獻(xiàn)7:日本特開2006-77237號(hào)公報(bào)
[0018]專利文獻(xiàn)8:日本特開2008-4691號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]發(fā)明要解決的問題
[0020]本發(fā)明的目的在于提供柔軟性和耐濕性優(yōu)異且具有高機(jī)械強(qiáng)度的不燃膜。另外，本發(fā)明的目的在于提供用于制造該不燃膜的不燃膜用分散液、使用該不燃膜用分散液的不燃膜的制造方法、和使用該不燃 膜而成的太陽(yáng)能電池背板及柔性基板。進(jìn)一步，本發(fā)明的目的在于提供使用該太陽(yáng)能電池背板而成的太陽(yáng)能電池。
[0021 ] 用于解決問題的手段
[0022]本發(fā)明是一種含有水不溶性無(wú)機(jī)化合物和耐熱性合成樹脂的不燃膜，其中，所述水不溶性無(wú)機(jī)化合物的含量相對(duì)于不燃膜的總重量為30重量％以上且90重量％以下，并且所述不燃膜在UL94標(biāo)準(zhǔn)VTM試驗(yàn)中的燃燒性分類為VTM — O。
[0023]以下詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明的不燃膜含有水不溶性無(wú)機(jī)化合物。
[0025]需要說明的是，在本發(fā)明中所述“水不溶性”是指在20°C的水100ml中的溶解度低于 1.0go
[0026]作為上述水不溶性無(wú)機(jī)化合物，例如優(yōu)選為選自由二氧化硅化合物、二氧化硅-氧化鋁化合物、鋁化合物、鈣化合物和氮化物組成的組中的至少一種。其中，更優(yōu)選為二氧化硅化合物、二氧化硅-氧化鋁化合物，從減少水蒸氣透過率的觀點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)一步優(yōu)選為層狀硅酸鹽礦物。
[0027]作為上述層狀硅酸鹽礦物，可以舉出例如天然物或合成物的云母、滑石、高嶺土、葉臘石、絹云母、蛭石、蒙皂石、膨潤(rùn)土、硅鎂石(7 ★ —O寸彳卜)、蒙脫土、拜來(lái)石、皂石、水輝石和綠脫石等。在它們中，出于可以低成本地制作均勻的不燃膜的考慮，優(yōu)選滑石、高嶺土、葉臘石、非膨脹性云母、絹云母等非膨脹性粘土礦物，更優(yōu)選為選自由滑石、高嶺土、葉臘石和非膨脹性云母組成的組中的至少一種。
[0028]作為上述二氧化硅-氧化鋁化合物，可以舉出沸石、莫來(lái)石等。
[0029]作為上述二氧化硅化合物，可以舉出硅灰石、玻璃微珠等。
[0030]作為上述鋁化合物，可以舉出例如尖晶石、氫氧化鋁、氧化鋁(alumina)、硼酸鋁等。從降低所得到的不燃膜的線膨脹系數(shù)的觀點(diǎn)出發(fā)，上述鋁化合物優(yōu)選與上述層狀硅酸鹽礦物合用，更優(yōu)選與滑石合用，進(jìn)一步優(yōu)選使用氧化鋁作為上述鋁化合物且與滑石合用。[0031]作為上述鈣化合物，可以舉出例如碳酸鈣等。
[0032]作為上述氮化物，可以舉出例如氮化硅、氮化硼等。
[0033]上述水不溶性無(wú)機(jī)化合物既可以單獨(dú)使用，也可以合用2種以上。
[0034]上述水不溶性無(wú)機(jī)化合物的平均粒徑也會(huì)導(dǎo)致所得到的不燃膜的性質(zhì)發(fā)生變化，因而水不溶性無(wú)機(jī)化合物優(yōu)選在選擇了粒徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行使用。
[0035]上述水不溶性無(wú)機(jī)化合物的平均粒徑的優(yōu)選下限為0.1 μ m，優(yōu)選上限為50 μ m。上述水不溶性無(wú)機(jī)化合物的平均粒徑低于0.1 μ m時(shí)，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致所得到的不燃膜的機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)酢Ｉ鲜鏊蝗苄詿o(wú)機(jī)化合物的平均粒徑超過50 μ m時(shí)，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致所得到的不燃膜的表面平坦性變差。上述水不溶性無(wú)機(jī)化合物的平均粒徑的更優(yōu)選的下限為0.2 μ m，更優(yōu)選的上限為20 μ m,進(jìn)一步優(yōu)選的下限為0.5 μ m，進(jìn)一步優(yōu)選的上限為15 μ m。
[0036]需要說明的是，上述水不溶性無(wú)機(jī)化合物的平均粒徑可以通過使用激光衍射式粒度分布計(jì)等測(cè)定粒度分布從而求出。
[0037]另外，若選擇例如滑石、沸石等相對(duì)介電常數(shù)低的物質(zhì)，則也能夠制作低介電常數(shù)的不燃膜。
[0038]本發(fā)明的不燃膜的相對(duì)介電常數(shù)也取決于其用途，例如用于柔性印刷基板時(shí)優(yōu)選為4以下，更優(yōu)選為3以下，進(jìn)一步優(yōu)選為2.5以下。
[0039]上述水不溶性無(wú)機(jī)化合物的含量的下限相對(duì)于不燃膜的總重量為30重量％。若上述水不溶性無(wú)機(jī)化合物的含量低于30重量％，則不僅所得到的膜的水蒸氣透過率和線膨脹系數(shù)提高，膜的燃燒性也提高。另外，出于降低所得到的膜的熱收縮率的觀點(diǎn)，上述水溶性無(wú)機(jī)化合物的含量的優(yōu)選下限為·35重量％，更優(yōu)選的下限為40重量％，進(jìn)一步優(yōu)選的下限為50重量％，特別優(yōu)選的下限為60重量％。上述水不溶性無(wú)機(jī)化合物的含量的上限相對(duì)于不燃膜的總重量為90重量％。若上述水不溶性無(wú)機(jī)化合物的含量超過90重量％，則導(dǎo)致所得到的膜的機(jī)械強(qiáng)度會(huì)變差。上述水不溶性無(wú)機(jī)化合物的含量的優(yōu)選上限為85重量％，更優(yōu)選的上限為80重量％，進(jìn)一步優(yōu)選的上限為70重量％。
[0040]本發(fā)明的不燃膜含有耐熱性合成樹脂。
[0041 ] 上述耐熱性合成樹脂是指超級(jí)工程塑料(SUPERENPLA)，例如可以舉出聚酰亞胺樹月旨、聚酰胺酰亞胺樹脂、氟樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚砜樹脂、聚芳酯樹脂、聚醚砜樹脂、聚醚酰亞胺樹脂、聚醚醚酮樹脂、聚苯并噁唑樹脂、聚苯并咪唑樹脂等。其中，出于制膜性、耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異的考慮，上述耐熱性合成樹脂優(yōu)選使用選自由聚酰亞胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂和聚苯并噁唑樹脂組成的組中的至少I種。
[0042]需要說明的是，從耐熱性的觀點(diǎn)出發(fā)，上述耐熱性合成樹脂優(yōu)選為不含環(huán)己烷環(huán)等飽和環(huán)式烴的結(jié)構(gòu)。出于使所得到的不燃膜的耐熱性特別優(yōu)異的考慮，上述耐熱性合成樹脂更優(yōu)選為含有芳香環(huán)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步優(yōu)選為選自由芳香族聚酰亞胺樹脂、芳香族聚酰胺酰亞胺樹脂和芳香族聚苯并噁唑樹脂組成的組中的至少I種。
[0043]另外，出于減少水蒸氣透過率的觀點(diǎn)，上述耐熱性合成樹脂優(yōu)選含有聚苯并噁唑樹脂。
[0044]上述聚酰亞胺樹脂為具有下述式(I)的重復(fù)結(jié)構(gòu)的化合物，聚酰胺酰亞胺樹脂為具有下述式(2)的重復(fù)結(jié)構(gòu)的化合物，上述聚苯并噁唑樹脂為具有下述式(3)的重復(fù)結(jié)構(gòu)的化合物。[0045][化學(xué)式I]
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種不燃膜，其含有水不溶性無(wú)機(jī)化合物和耐熱性合成樹脂，其特征在于，所述水不溶性無(wú)機(jī)化合物的含量相對(duì)于不燃膜的總重量為30重量％以上且90重量％以下，并且該不燃膜在UL94標(biāo)準(zhǔn)VTM試驗(yàn)中的燃燒性分類為VTM — O。
2.如權(quán)利要求1所述的不燃膜，其特征在于，所述水不溶性無(wú)機(jī)化合物為選自由二氧化硅化合物、二氧化硅-氧化鋁化合物、鋁化合物、鈣化合物和氮化物組成的組中的至少一種。
3.如權(quán)利要求2所述的不燃膜，其特征在于，該不燃膜含有層狀硅酸鹽礦物作為水不溶性無(wú)機(jī)化合物。
4.如權(quán)利要求3所述的不燃膜，其特征在于，所述層狀硅酸鹽礦物為非膨脹性粘土礦物。
5.如權(quán)利要求4所述的不燃膜，其特征在于，所述非膨脹性粘土礦物為選自由滑石、高嶺土、葉臘石和非膨脹性云母組成的組中的至少一種。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的不燃膜，其特征在于，所述耐熱性合成樹脂為選自由聚酰亞胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂和聚苯并噁唑樹脂組成的組中的至少I種。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的不燃膜，其特征在于，所述耐熱性合成樹脂為選自由芳香族聚酰亞胺樹脂、芳香族聚酰胺酰亞胺樹脂和芳香族聚苯并噁唑樹脂組成的組中的至少I種。
8.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的不燃膜，其特征在于，所述不燃膜由層積2層以上的膜并進(jìn)行一體化而成的層積體構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的不燃膜，其特征在于，所述不燃膜的厚度為10μ m以上。
10.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的不燃膜，其特征在于，所述不燃膜在40°C、90%RH的環(huán)境下的水蒸氣透過率為20g/m2.day以下。
11.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的不燃膜，其特征在于，在依據(jù)JIS—K5600 - 5 - 1(1999)的利用圓柱軸法進(jìn)行的耐彎曲性試驗(yàn)中，引起膜破裂的軸的直徑為10mm以下。
12.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11所述的不燃膜，其特征在于，所述不燃膜在50°C~250°C的線膨脹系數(shù)為5.0X10 —5/°C以下。
13.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12所述的不燃膜，其特征在于，所述不燃膜符合基于日本國(guó)土交通省令第151號(hào)“規(guī)定鐵道相關(guān)技術(shù)上的基準(zhǔn)的法令”的鐵道車輛用材料燃燒試驗(yàn)中的不燃性。
14.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13所述的不燃膜，其特征在于，在基于IS05660 -1的利用錐形量熱計(jì)進(jìn)行的發(fā)熱性試驗(yàn)中，加熱開始后的20分鐘內(nèi)的總發(fā)熱量相對(duì)于樣品面積為8MJ/m2以下，加熱開始后的20分鐘內(nèi)的最大發(fā)熱速度相對(duì)于樣品面積為300kW/m2以下，并且自試驗(yàn)開始至點(diǎn)燃為止的時(shí)間為60秒以上。
15.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14所述的不燃膜，其特征在于，在UL94標(biāo)準(zhǔn)VTM試驗(yàn)中，燃燒性分類為VTM — O時(shí)的所述不燃膜的膜厚為100 μ m以下。
16.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15所述的不燃膜，其特征在于，所述不燃膜的絕緣擊穿電壓為20kV/mm以上。
17.一種不燃膜用分散液，其用于制造權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16所述的不燃膜，其特征在于，所述不燃膜用分散液含有分散介質(zhì)、作為不揮發(fā)成分的水不溶性無(wú)機(jī)化合物、以及耐熱性合成樹脂和/或耐熱性合成樹脂的前驅(qū)物，所述水不溶性無(wú)機(jī)化合物的含量相對(duì)于不揮發(fā)成分的總重量為30重量％以上且90重量％以下，并且不揮發(fā)成分的含量相對(duì)于不燃膜用分散液的總重量為超過18重量％且65重量％以下。
18.如權(quán)利要求17所述的不燃膜用分散液，其特征在于，所述分散介質(zhì)為選自由N—甲基一 2 —吡咯烷酮、N，N—二甲基甲酰胺、N，N —二甲基乙酰胺、二甲亞砜、四氫呋喃和環(huán)丁砜組成的組中的至少I種。
19.一種不燃膜的制造方法，其特征在于，其具有如下工序: 工序1，制備權(quán)利要求17或18所述的不燃膜用分散液； 工序2，將所制備的不燃膜用分散液在基板上鋪開并靜置；和 工序3，從該基板上鋪開的不燃膜用分散液中除去分散介質(zhì)而成型為膜狀，將膜從該基板上分離。
20.如權(quán)利要求19所述的不燃膜的制造方法，其特征在于，在工序2中，基板上鋪開的分散液的厚度為50 μ m以上。
21.如權(quán)利要求19或20所述的不燃膜的制造方法，其特征在于，在工序3中，除去分散介質(zhì)時(shí)的溫度為150°C以下。
22.如權(quán)利要求19、20或21所述的不燃膜的制造方法，其特征在于，所述基板由玻璃、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺、聚乙烯或聚丙烯構(gòu)成。
23.—種太陽(yáng)能電池背板，其`特征在于，該太陽(yáng)能電池背板是使用權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16所述的不燃膜而成的。
24.一種太陽(yáng)能電池，其特征在于，該太陽(yáng)能電池是使用權(quán)利要求23所述的太陽(yáng)能電池背板而成的。
25.—種柔性基板，其特征在于，該柔性基板是使用權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、`11、12、13、14、15或16所述的不燃膜而成的。
【文檔編號(hào)】C08K3/34GK103582677SQ201280026466
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月9日
【發(fā)明者】坂東誠(chéng)二, 林坂德之, 梅田雄紀(jì), 川崎加瑞范, 蛯名武雄, 林拓道, 吉田學(xué), 山下俊 申請(qǐng)人:住友精化株式會(huì)社, 獨(dú)立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所, 學(xué)校法人 東京理科大學(xué)