[发明专利]具有高环己烷二甲醇份额以及主要和次要二羧酸份额的透明双轴取向聚酯薄膜及其生产方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种双轴取向薄膜，其厚度优选处于12至600μm范围内且适用于电绝缘应用，尤其是用于太阳能电池的背面绝缘。所述薄膜主要由聚酯构成，所述聚酯的二醇组分基本上由环己烷二甲醇构成。所述二羧酸组分的显著(主要)份额由苯二甲酸或萘二甲酸构成，但至少18mol％的二羧酸组分由不同于主要使用的苯二甲酸或萘二甲酸的二羧酸构成。这些薄膜的特征在于其良好的可制造性，非常好的水解能力和良好的电绝缘性能。本发明进一步涉及一种生产所述薄膜的方法及其用途。

背景技术

在所述厚度范围内的由聚酯制备的双轴取向薄膜是广为人知的。

在电绝缘应用中，如电缆、电动机绝缘或太阳能电池组件的背面层压板的应用中，通常要求部分地处于达到聚对苯二甲酸乙二醇酯(＝PET)(所述聚酯主要用于工业实践中)的玻璃化转变温度范围(约78℃)的应用温度下时，若干年的较长耐久性。在这些条件下，聚酯的水解倾向对应用中的耐久性变得很关键。尽管影响水解速率的变量如低端羧基含量(CEG含量)已为人所知很长时间了(例如US-A-3,051,212)，工业实践中用于制备具有低端羧基含量的聚酯的方法仍需要小心翼翼地进行工艺控制和随后的固态聚合。

如果将薄膜生产的生产废料(也称为回收材料或再生料)以尽可能高的量重新引入该薄膜的生产中，这类原料的缺点尤其就显现出来；在聚酯薄膜的商业生产中，出于经济原因，这是必需的。在双轴取向聚酯薄膜的生产过程中，根据工艺要求，通常每kg薄膜需要1.5-2.5kg原料。其余量(0.5-1.5kg/kg薄膜)以边角料和薄膜废料形式产生，将其粉碎并随后直接再引入，或者挤出并重新造粒然后再引入(回收材料，再生料)。但在薄膜的生产过程以及更进一步地在随后的用于生产再生料的反复挤出过程中，端羧基含量急剧上升并因此限制了再生料的再引入，或者甚至导致完全无法使用再生料。但是，(例如)通过调节聚酯的低端羧基含量而降低水解速率，就其影响而言是有限的，且在没有其它复杂的添加剂体系的情况下，所得薄膜对许多应用，如太阳能电池组件的背面层压板而言，仍并非足够水解稳定的。

通过选择不同于乙二醇和对苯二甲酸的单体，也可显著降低PET的水解速率。由以萘二甲酸代替对苯二甲酸作为单体的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，可获得具有显著降低的水解速率的薄膜，但它们的适用性受到高原料价格(与PET相比，约为其5倍)以及双轴取向薄膜的生产要显著困难(尤其是由约120-125℃的急剧升高的玻璃化转变温度所导致)的限制。此外，例如对太阳能电池组件的背面层压板而言，必须保证与其他不同聚合物(聚酯、EVA等)薄膜的接触。与使用其他聚酯相比，PEN的较为惰性的性质使得这类层压板的生产更为复杂。

也已知PCT＝聚对苯二甲酸(1，4-环己烷二甲醇)酯是水解稳定的聚酯，但不商用于双轴取向薄膜。其原因是该材料的脆性，特别是在降低收缩率所必需的双轴取向薄膜热定形之后。因此，PCT大多以PETG(＝具有环己烷二甲醇[CHDM]+乙二醇[EG]作为二醇单体单元的PET，大多具有超过50mol％的EG)销售。但PETG不再水解稳定，使得其不再适于预期的用途(电绝缘，尤其是太阳能电池组件中的电绝缘)。

在太阳能电池组件的背面层压板中，至少最外面的层压层，理想地为整个层压板，应具有如此高的水解稳定性，以至于即使在25年的户外应用后，也能确保足够的绝缘性。目前，这通常通过由聚氟乙烯(PVF)(例如DuPont)和PET制备的层压板解决，其中至少层压板的最外侧由Tedlar构成，且PET通常处于两层Tedlar之间以作为绝缘中间层。但是，Tedlar和其他含氟聚合物很昂贵，且将来当达到其寿命终点的太阳能电池组件的数量急剧上升时，也会成为主要的回收问题，因为它们既不能简单地再生，也不能根据绿色环境的要求处理(例如燃烧)。

发明内容

对于整合至立面的太阳能电池组件而言，通常要求整个组件具有一定的透明度以确保穿过位于其后方的窗口的余光入射，或者以使得能够透射在建筑构造的范围内位于其后方的立面元件。尽管为了提高太阳能电池组件的效率，背面绝缘材料的高反射通常是所希望的，但是在上述情况下，出于上述原因这是不可行的。本发明的目的是生产这类透明绝缘材料，即聚酯薄膜。

具体而言，本发明的目的是提供一种透明度＞70％且厚度优选处于12至600μm范围内的聚酯薄膜，其避免了所述现有技术的缺点且可成本有效地制造，其特征在于良好的电绝缘性，尤其是当用作太阳能电池组件的背面层压板时，因而适于电绝缘应用的通常用途。