水蒸气阻隔膜、水蒸气阻隔膜用分散液、水蒸气阻隔膜的制造方法、太阳能电池背板和太阳能电池

技术领域

本发明涉及具有高机械强度且柔软性、阻燃性和水蒸气阻隔性优异的水蒸气阻隔 膜。另外，本发明涉及用于制造该水蒸气阻隔膜的水蒸气阻隔膜用分散液、该水蒸气 阻隔膜的制造方法、使用该水蒸气阻隔膜而成的太阳能电池背板、使用该水蒸气阻隔 膜或该太阳能电池背板而成的太阳能电池。

背景技术

近年来，随着电子设备领域的小型化、薄膜化、高性能化，需求柔性且耐热性、 耐化学品性、耐水解性、阻燃性、不燃性、尺寸稳定性和水蒸气阻隔性优异的高性能 膜。

迄今，电子器件用膜主要使用有机高分子材料作为基材来进行制造。作为具有阻 气性的膜，一般来说是以高分子树脂膜作为基材且在该高分子树脂膜的单面或双面上 形成有阻气层的膜。作为该阻气层，通过CVD法、PVD法等各种方法来形成由氧化 铝、二氧化硅、氮化硅等构成的阻气层。

作为耐热性膜，例如已开发出使用了氟树脂的膜、薄板玻璃，但是氟树脂不仅价 格昂贵，而且尺寸稳定性差，水蒸气阻隔性也低。还存在最高使用温度低至200℃左 右而无法在高温下使用的缺点。对于有机高分子材料的耐热性来说，耐热性最高的工 程塑料的最高使用温度约为350℃，无法用于在更高温度下需要阻隔气体、阻隔水蒸 气的用途。另外，薄板玻璃廉价且耐热性和水蒸气阻隔性非常优异，但是柔软性不足。 因此，作为具有高温下的阻气性、水蒸气阻隔性的材料，必须使用无机系片材或金属 片材。

无机系片材是将云母、蛭石等天然或合成矿物加工成片状而成的，这些无机系片 材具有高耐热性，作为压盖填料而被用作暂时的气封部件。然而，这些无机片材存在 如下问题：难以致密地进行成型，无法完全截断微小的气体分子的流动路径，气体阻 隔性并不是那么高，而且没有柔软性。

另外，金属片材的气体阻隔性优异，但在耐候性、电绝缘性、耐化学品性等方面 存在难点，其用途受到限制。例如，在太阳能电池等苛刻的环境下使用的器件的保护 膜或背板要求耐候性(耐紫外线、耐湿、耐热、耐盐蚀等)、水蒸气阻隔性、电绝缘性、 机械强度、耐化学品性、与封装材料的接合性等。即使是对于气体阻隔性来说，也需 求比以往材料更能够在严苛环境下使用的膜。

通常被广泛使用的聚酰亚胺膜等塑料膜柔软但水蒸气阻隔性和耐热性差，近年 来，进行了很多通过混合合成树脂和无机化合物来制作更高性能的膜的尝试。然而， 随着无机化合物的混配量的增加，耐热性提高，但是相反地柔软性和机械强度变差， 因此难以制造柔软性、水蒸气阻隔性优异且具有高机械强度的膜。

另外，已报道了在聚酰亚胺树脂中混配了粘土等无机化合物的膜，但是无机化合 物通常不能与聚酰亚胺树脂均匀地混合，无机化合物发生分离因而得不到均匀的膜。 在专利文献1～4中公开了一种膜，其中，为了得到聚酰亚胺与无机化合物的均匀的 分散液，制备将粘土的层间离子交换为有机离子而成的物质作为添加剂，从而制作了 所述膜，但是粘土中含有有机物，因此存在所制作的膜的耐热性低、接触明火时会发 生燃烧这样的缺点。进一步还存在水蒸气阻隔性不高的缺点。

另外，专利文献5、6中公开了一种膜，其是使用不挥发成分为膜用分散液的总 量的5重量%以下这样的稀薄分散液制作而成，但是只能得到无机化合物含量为总不 挥发成分的8重量%以下的膜，并且有机成分占大多数，因此耐热性差。

进一步，专利文献7、8中公开了一种无机化合物含量相对于总不挥发成分为80 重量%以上的膜。然而，存在如下问题：所得到的膜容易破损，机械强度低，因此操 作性差，难以处理。进一步存在难以使膜具有较厚的厚度、在试图制作比40μm厚的 膜时会产生龟裂、裂纹这样的缺点。

另一方面，专利文献9中公开了如下技术：在由利用聚氨酯系接合剂将至少2 层以上的基材贴合而成的层积体构成的太阳能电池背板中，提高聚氨酯系接合剂在 85℃、85%RH的条件下的促进试验中的耐久性。

然而，即便使用专利文献9中公开的技术，由于使用了接合剂，因而耐久性不足。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-340919号公报

专利文献2：日本特开2002-322292号公报

专利文献3：日本特开2003-342471号公报

专利文献4：日本专利第3744634号公报

专利文献5：日本特表2010-533213号公报

专利文献6：日本特表2010-533362号公报

专利文献7：日本特开2006-77237号公报

专利文献8：日本特开2011-1237号公报

专利文献9：日本特开2008-4691号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于提供一种具有高机械强度且柔软性、阻燃性和水蒸气阻隔性优 异的水蒸气阻隔膜。另外，本发明的目的在于提供用于制造该水蒸气阻隔膜的水蒸气 阻隔膜用分散液、该水蒸气阻隔膜的制造方法、使用该水蒸气阻隔膜而成的太阳能电 池背板、使用该水蒸气阻隔膜或该太阳能电池背板而成的太阳能电池。

用于解决问题的手段

本发明为水蒸气阻隔膜，其含有层状硅酸盐矿物和合成树脂，其中，含有非溶胀 性粘土矿物和溶胀性粘土矿物作为上述层状硅酸盐矿物，上述层状硅酸盐矿物的含量 相对于水蒸气阻隔膜的总重量为30重量%以上且90重量%以下，并且该水蒸气阻隔 膜在40℃、90%RH的环境下的水蒸气透过率为0.5g/m²·日以下。

以下详细描述本发明。

本发明人发现，通过混配特定量的含有非溶胀性粘土矿物和溶胀性粘土矿物的层 状硅酸盐矿物，可以得到具有高机械强度且柔软性、阻燃性和水蒸气阻隔性优异的水 蒸气阻隔膜，从而完成了本发明。

迄今为止的水蒸气阻隔膜为了发挥水蒸气阻隔性而使用了溶胀性粘土矿物。已知 溶胀性粘土矿物具有层间离子，因而会在分散介质中发生溶胀和剥离，在除去分散介 质过程中逐渐层积，发挥阻水蒸气等阻气性。然而，对于使用了溶胀性粘土矿物的膜 (例如由溶胀性粘土矿物、非溶胀性粘土矿物和合成树脂构成的复合膜)来说，难以制 备均匀的分散液，并且难以形成均匀的膜。另外，使用了溶胀性粘土矿物的膜通常难 以增厚，并且在制膜过程中会发生龟裂、裂纹，因而难以制作40μm以上厚度的膜。

另外，非溶胀性粘土矿物通常无法得到板状结晶发生了高取向化的膜，因此难以 使用非溶胀性粘土矿物制作具有高水蒸气阻隔性的膜。因此，首先本发明人发现：通 过使用特定混合方法可以制备含有特定量的溶胀性粘土矿物和非溶胀性粘土矿物的 均匀的分散液；进一步，更令人吃惊的是，本发明人发现单纯使用非溶胀性粘土矿物 无法形成板状晶体发生了高取向化的膜，但通过使用该均匀的分散液，可形成包括非 溶胀性粘土矿物在内的所有粘土矿物发生了高取向化的膜，由此发挥高的水蒸气阻隔 性。由此，本发明人成功地开发出一种具有高机械强度且柔软性、阻燃性和水蒸气阻 隔性优异的水蒸气阻隔膜。

本发明的水蒸气阻隔膜含有层状硅酸盐矿物。

本发明的水蒸气阻隔膜含有非溶胀性粘土矿物和溶胀性粘土矿物作为上述层状 硅酸盐矿物。

需要说明的是，本说明书中的上述“非溶胀性”是指在加入至水、有机溶剂中时几 乎不溶胀。具体是指溶胀力低于5mL/2g。

对于上述“溶胀力”来说，利用基于日本膨润土工业会标准试验方法(日本ベント ナイト工業会標準試験方法)JBAS-104-77、膨润土(粉状)的溶胀力测定方法的方法， 向加入有100mL水的100mL容量的量筒中一点一点地加入粘土矿物的粉末2.0g使其 自然沉降并发生溶胀，读出溶胀后的粘土矿物的表观体积，由此测定溶胀力。

不含有上述非溶胀性粘土矿物而仅含有溶胀力为5mL/2g以上的溶胀性粘土矿物 时，在分散介质中的分散性变差，膜的表面平坦性变差。上述非溶胀性粘土矿物的溶 胀力的优选的上限为4mL/2g、更优选的上限为3mL/2g。对于溶胀力的下限没有特别 限定，但从实用性方面的观点出发，上述非溶胀性粘土矿物的溶胀力的优选的下限为 0.5mL/2g。

作为非溶胀性粘土矿物，例如可以举出天然或合成的云母、滑石、高岭土、叶腊 石等。其中，从所得到的膜的机械强度和水蒸气阻隔性的观点出发，优选为层电荷数 为0的粘土矿物，更优选为选自由滑石、高岭土、叶腊石组成的组中的至少1种。上 述非溶胀性粘土矿物既可以单独使用，也可以合用2种以上。

本说明书中，上述“溶胀性”是指在加入至水、有机溶剂中时发生溶胀。上述溶胀 性粘土矿物的层间存在钠离子等离子，溶胀性粘土矿物因这些离子与溶剂的亲合力而 发生溶胀。具体是指上述的溶胀力高于5mL/2g。

不含有上述溶胀性粘土矿物而仅含有溶胀力低于5mL/2g的非溶胀性粘土矿物 时，所得到的膜中的粘土矿物的层积化变差，水蒸气透过率变大。上述溶胀性粘土矿 物的溶胀力的优选的下限为18mL/2g、更优选的下限为50mL/2g、进一步优选的下限 为80mL/2g。对于溶胀力的上限没有特别限定，但从实用性方面的观点出发，上述溶 胀性粘土矿物的溶胀力的优选的上限为105mL/2g。

作为上述溶胀性粘土矿物，例如可以举出蛭石、蒙脱石、贝得石、皂石、锂蒙脱 石、富镁蒙脱石(スチーブンサイト)、麦羟硅钠石(マガディアイト)、伊莱利石(アイ ラライト)、水硅钠石(カネマイト)、伊利石、绢云母。另外，作为市售品，例如可以 举出SOMASIF(Co-op Chemical公司制造)、KUNIPIA(Kunimine Industries公司制造) 等，优选使用KUNIPIA。其中，从所得到的膜的平滑性和水蒸气阻隔性的观点出发， 优选为每1/2单位晶胞的层电荷数为0.2～0.6的粘土矿物，更优选为选自由蒙脱石、 皂石、锂蒙脱石和富镁蒙脱石组成的组中的至少1种。上述溶胀性粘土矿物既可以单 独使用，也可以合用2种以上。

以提高分散液的分散性为目的，上述溶胀性粘土矿物优选为与甲硅烷基化剂反应 而进行了改性的溶胀性粘土矿物。

作为上述甲硅烷基化剂，例如可以举出甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、 丙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、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等。

以提高溶胀性和耐水性为目的，上述溶胀性粘土矿物优选为交换过层间阳离子的 溶胀性粘土矿物。

作为上述层间阳离子，优选交换为例如钠离子、锂离子、镁离子、钾离子、钙离 子等金属离子；铵离子化合物、鏻鎓离子化合物等的鎓离子；氢离子；等等。层间离 子更优选为1价的钠离子、锂离子、钾离子、铵离子化合物、鏻鎓离子化合物、氢离 子等。从提高耐水性效果的观点出发，进一步优选交换为锂离子。

上述层状硅酸盐矿物的平均粒径也会导致所得到的水蒸气阻隔膜的性质发生变 化，因而层状硅酸盐矿物优选在选择了粒径的基础上进行使用。

上述溶胀性粘土矿物的平均粒径的优选的下限为0.01μm，优选的上限为50μm。 若上述溶胀性粘土矿物的平均粒径小于0.01μm，则有时会导致膜中的粘土矿物的层 积化变差，水蒸气透过率增加。上述溶胀性粘土矿物的平均粒径超过50μm时，有时 会导致所得到的膜的表面平坦性变差。上述溶胀性粘土矿物的平均粒径的更优选的下 限为0.05μm、更优选的上限为20μm、进一步优选的下限为0.1μm、进一步优选的上 限为15μm。

另外，上述非溶胀性粘土矿物的平均粒径的优选的下限为0.1μm、优选的上限为 50μm。上述非溶胀性粘土矿物的平均粒径小于0.1μm时，有时会导致所得到的膜的 机械强度变差。上述非溶胀性粘土矿物的平均粒径超过50μm时，有时会导致所得到 的膜的表面平坦性变差。上述非溶胀性粘土矿物的平均粒径的更优选的下限为 0.2μm、更优选的上限为20μm、进一步优选的下限为0.5μm、进一步优选的上限为 15μm。

需要说明的是，上述溶胀性粘土矿物、上述非溶胀性粘土矿物的平均粒径可以通 过使用激光衍射式粒度分布计等测定粒度分布从而求出。

相对于水蒸气阻隔膜的总重量，上述层状硅酸盐矿物的含量的下限为30重量%、 上限为90重量%。若上述层状硅酸盐矿物的含量低于30重量%，则不仅所得到的膜 的水蒸气透过率升高，耐热性也变差。若上述层状硅酸盐矿物的含量超过90重量%， 则有时会导致所得到的膜的机械强度变差。上述层状硅酸盐矿物的含量的优选的下限 为35重量%、优选的上限为85重量%、更优选的下限为40重量%、更优选的上限为 80重量%、进一步优选的下限为50重量%、进一步优选的上限为70重量%、特别优 选的下限为60重量%。

相对于层状硅酸盐矿物的总重量，上述溶胀性粘土矿物的含量的优选的下限为2 重量%、优选的上限为80重量%。若上述溶胀性粘土矿物的含量低于2重量%，则有 时会导致所得到的膜的水蒸气透过率升高。若上述溶胀性粘土矿物的含量超过80重 量%，则有时会导致所得到的膜的机械强度变差。上述溶胀性粘土矿物的含量的更优 选的下限为5重量%、更优选的上限为70重量%、进一步优选的下限为10重量%、 进一步优选的上限为60重量%、特别优选的下限为20重量%、特别优选的上限为50 重量%。

即，以重量比计，上述非溶胀性粘土矿物与上述溶胀性粘土矿物之比优选为98： 2～20：80。若上述非溶胀性粘土矿物的比例小于20%，则有时会导致所得到的膜的 机械强度变差。若上述溶胀性粘土矿物的比例超过98%，则有时会导致所得到的膜的 水蒸气透过率升高。

本发明的水蒸气阻隔膜含有合成树脂。

对于上述合成树脂没有特别限定，例如可以举出聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树 脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、氟树脂、丙烯酸系树脂、甲基丙烯酸系树脂、 酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、三聚氰胺树脂、聚苯硫醚树脂、聚 砜树脂、聚芳酯树脂、聚醚砜树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚醚醚酮树脂、聚苯并噁唑树 脂、聚苯并咪唑树脂等。其中，从耐热性的观点出发，上述合成树脂优选为耐热性合 成树脂，并且优选为超级工程塑料(SUPERENPLA)。

作为上述耐热性合成树脂，例如可以举出聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、氟 树脂、聚苯硫醚树脂、聚砜树脂、聚芳酯树脂、聚醚砜树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚醚 醚酮树脂、聚苯并噁唑树脂、聚苯并咪唑树脂等。其中，出于使所得到的阻燃膜的制 膜性、耐热性和机械强度特别优异的考虑，优选使用聚酰亚胺树脂和/或聚酰胺酰亚 胺树脂。

上述聚酰亚胺树脂为具有下述式(1)的重复结构的化合物，上述聚酰胺酰亚胺树 脂为具有下述式(2)的重复结构的化合物。

[化学式1]

式(1)中，R¹为4价且具有1个或2个苯环的有机基团。其中，R¹优选为下述式 (3)所示的结构，上述聚酰亚胺树脂既可以是具有单独1种下述式(3)所示的结构作为 R¹的树脂，也可以是具有2种以上的下述式(3)所示的结构作为R¹的共聚物。

[化学式2]

式(2)中，R²为3价且具有1个或2个苯环的有机基团。其中，R²优选为下述式 (4)所示的结构，上述聚酰胺酰亚胺树脂既可以是具有单独1种下述式(4)所示的结构 作为R²的树脂，也可以是具有2种以上的下述式(4)所示的结构作为R²的共聚物。

[化学式3]

在式(1)和式(2)中，R³为2价且具有1个或2个苯环的有机基团。其中，R³优选 为下述式(5)所示的结构，上述聚酰亚胺树脂和上述聚酰胺酰亚胺树脂既可以是具有 单独1种下述式(5)所示的结构作为R³的树脂，也可以是具有2种以上的下述式(5)所 示的结构作为R³的共聚物。

[化学式4]

其中，出于使所得到的水蒸气阻隔膜支撑层廉价且机械强度优异的考虑，R¹、 R²和R³优选为下述式(6)所示的结构。上述聚酰亚胺树脂既可以是具有单独1种下述 式(6)所示的结构作为R¹、R³的树脂，也可以是具有2种以上的下述式(6)所示的结构 作为R¹、R³的共聚物。另外，上述聚酰胺酰亚胺树脂既可以是具有单独1种下述式 (6)所示的结构作为R²、R³的树脂，也可以是具有2种以上的下述式(6)所示的结构作 为R²、R³的共聚物。

[化学式5]

为了提高机械强度，本发明的水蒸气阻隔膜也可以含有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联 剂等偶联剂。

作为上述硅烷系偶联剂，例如可以举出氨基系硅烷偶联剂、酰脲系硅烷偶联剂、 乙烯基系硅烷偶联剂、甲基丙烯酸系硅烷偶联剂、环氧基系硅烷偶联剂、巯基系硅烷 偶联剂和异氰酸酯系硅烷偶联剂等。

作为上述钛酸酯系偶联剂，例如可以举出至少具有碳原子数为1～60的烷基化基 团(アルキレート基)的钛酸酯系偶联剂、具有烷基亚磷酸酯基的钛酸酯系偶联剂、具 有烷基磷酸酯基的钛酸酯系偶联剂或者具有烷基焦磷酸酯基的钛酸酯系偶联剂等。

上述偶联剂既可以预先与层状硅酸盐矿物混合而使其发挥作用，也可以混合于后 述的水蒸气阻隔膜用分散液。

相对于层状硅酸盐矿物的总重量，上述偶联剂的使用量的优选的下限为0.1重 量%、优选的上限为3.0重量%。若上述偶联剂的使用量低于0.1重量%，则有时无法 充分发挥使用偶联剂的效果。即便使用超过3.0重量%的上述偶联剂，有时也得不到 与使用量相符的效果。上述偶联剂的使用量的更优选的下限为0.5重量%、更优选的 上限为2.0重量%。

本发明的水蒸气阻隔膜的厚度优选为10μm以上。若水蒸气阻隔膜的厚度低于 10μm，则不仅水蒸气阻隔性下降，机械强度也降低，有时难以操作。水蒸气阻隔膜 的厚度更优选为20μm以上、进一步优选为40μm以上、更进一步优选为45μm以上、 特别优选为50μm以上。

另外，本发明的水蒸气阻隔膜的厚度优选为250μm以下。若水蒸气阻隔膜的厚 度大于250μm，则有时会变硬而导致弯曲强度下降。水蒸气阻隔膜的厚度更优选为 200μm以下。

本发明的水蒸气阻隔膜在40℃、90%RH的环境下的水蒸气透过率为0.5g/m²·日 以下。若上述在40℃、90%RH下的水蒸气透过率超过0.5g/m²·日，则本发明的水蒸 气阻隔膜难以用于电气材料等用途。上述在40℃、90%RH下的水蒸气透过率优选为 0.2g/m²·日以下，更优选为0.1g/m²·日以下。

本发明的水蒸气阻隔膜在UL94标准薄质材料垂直燃烧试验(VTM试验)中的燃烧 性分类优选为VTM-0。需要说明的是，上述VTM试验如下进行：将膜试验片卷成圆 筒状，垂直安装于夹钳(クランプ)，利用尺寸为20mm的火焰进行2次3秒钟的接焰， 根据其燃烧行为进行如表1所示的燃烧性分类的判定。

对于本发明的水蒸气阻隔膜来说，进行UL94标准VTM试验时的膜厚优选为 200μm以下，更优选为150μm以下。

[表1]

另外，本发明的水蒸气阻隔膜在UL94标准垂直燃烧试验(V试验)中的燃烧性分 类优选为V-0。需要说明的是，上述V试验如下进行：将试验片垂直安装于夹钳，利 用尺寸为20mm的火焰进行2次10秒钟的接焰，根据其燃烧行为进行如表2所示的 燃烧性分类的判定。

[表2]

进一步，水蒸气阻隔膜在UL94标准125mm垂直燃烧试验(5V试验)中的燃烧性 分类优选为5V-A或5V-B。需要说明的是，上述5V试验如下进行：将条状试验片垂 直安装于夹钳，利用尺寸为125mm的火焰进行5次5秒钟的接焰，根据其燃烧行为 进行燃烧性分类的判定，进一步，将平板试验片保持水平，进行5次自下方起的尺寸 为125mm的火焰的5秒钟接焰，根据其燃烧行为进行如表3所示的燃烧性分类的判 定。

[表3]

本发明的水蒸气阻隔膜优选符合基于日本国土交通省令第151号“规定铁道相关 技术上的基准的法令”(「鉄道に関する技術上の基準を定める法令」)的铁道车辆用材 料燃烧试验的“不燃性”。

在基于ISO5660-1的利用锥形量热仪的发热性试验中，本发明的水蒸气阻隔膜优 选加热开始后20分钟内的总发热量相对于样品面积为8MJ/m²以下，加热开始后20 分钟内的最大发热速度相对于样品面积为300kW/m²以下，并且从试验开始至点燃为 止的时间为60秒以上。

本发明的水蒸气阻隔膜的撕裂强度优选为25N/mm以上。若上述撕裂强度低于 25N/mm，则膜容易破损，变得难以操作。上述撕裂强度更优选为30N/mm以上、进 一步优选为40N/mm以上。

需要说明的是，在本说明书中上述撕裂强度是通过依据JIS K7128-1的测定方法 求出的值。

本发明的水蒸气阻隔膜的拉伸强度优选为25N/mm²以上。若上述拉伸强度低于 25N/mm²，则膜容易破损，变得难以操作。上述拉伸强度更优选为30N/mm²以上、 进一步优选为40N/mm²以上。

需要说明的是，在本说明书中上述拉伸强度是通过依据JIS K7127-1的测定方法 求出的值，使用拉伸强度试验机，以夹持间隔(つかみ間隔)为80mm、拉伸速度为 20mm/分的条件进行测定。

在利用依据JIS K5600-5-1(1999)的圆柱轴法进行的耐弯曲性能试验中，本发明的 水蒸气阻隔膜优选引起膜裂纹的轴的直径为20mm以下。若上述引起膜裂纹的轴的直 径超过20mm，则有时会导致柔软性变差。上述引起膜裂纹的轴的直径更优选为15mm 以下、进一步优选为12mm以下、特别优选为10mm以下。

本发明的水蒸气阻隔膜的绝缘击穿电压优选为20kV/mm以上。若上述绝缘击穿 电压低于20kV/mm，则难以用于电气材料等用途。上述绝缘击穿电压更优选为 25kV/mm以上、进一步优选为30kV/mm以上。

本发明的水蒸气阻隔膜优选在进行依据IEC61730-2：200411.1项的局部放电试 验时的局部放电电压至少为700V以上。若上述局部放电电压为700V以下，则产生 电场集中而引起膜的局部劣化，因此难以用于电气材料。上述局部放电电压优选为 1000V以上、更优选为1500V以上、进一步优选为2000V以上。

本发明的水蒸气阻隔膜在40℃的水中浸泡24小时后的吸水率优选为2.0重量% 以下。若上述吸水率超过2.0重量%，则难以用于电气材料等用途。上述吸水率更优 选为1.0重量%。

本发明的水蒸气阻隔膜在40℃、RH90%的环境下放置24小时后的吸湿率优选为 2.0重量%以下。若上述吸湿率超过2.0重量%，则难以用于电气材料等用途。上述吸 湿率更优选为1.0重量%以下。

在保管于85℃、85%RH的环境下的耐候性试验中，本发明的水蒸气阻隔膜优选 即使保管至少500小时，在表面或截面上也没有变色或剥离的变化。在上述耐候性试 验中，500小时以下显现出变化的水蒸气阻隔膜难以用于太阳能电池等室外用途。上 述耐候性试验中在表面或截面显现出变色或剥离的变化的时间更优选为1000小时以 上、进一步优选为2000小时以上、特别优选为3000小时以上。

水蒸气阻隔膜用分散液也是本发明之一，该水蒸气阻隔膜用分散液用于制造本发 明的水蒸气阻隔膜，其含有分散介质、属于不挥发成分的层状硅酸盐矿物以及合成树 脂和/或合成树脂的前体，并且上述层状硅酸盐矿物的含量相对于不挥发成分的总重 量为30重量%以上且90重量%以下。

本发明的水蒸气阻隔膜可以通过具有如下工序的方法进行制造：工序1，制备含 有分散介质和溶胀性粘土矿物的溶胀性粘土矿物分散液；工序2，制备含有分散介质、 非溶胀性粘土矿物、和合成树脂和/或合成树脂的前体的非溶胀性粘土矿物分散液； 工序3，混合溶胀性粘土矿物分散液和非溶胀性粘土矿物分散液制备本发明的水蒸气 阻隔膜用分散液；工序4，将制备的水蒸气阻隔膜用分散液铺展于基板上并静置；工 序5，从铺展于基板上的水蒸气阻隔膜用分散液除去分散介质而成型为膜状。这样的 水蒸气阻隔膜的制造方法也是本发明之一。

本发明的水蒸气阻隔膜的制造方法通过混合溶胀性粘土矿物分散液和非溶胀性 粘土矿物分散液制备本发明的水蒸气阻隔膜分散液，根据本发明的水蒸气阻隔膜的制 造方法，可以制造以往难以制造的具有高机械强度且柔软性、阻燃性和水蒸气阻隔性 优异的水蒸气阻隔膜。

本发明的水蒸气阻隔膜的制造方法具有工序1，该工序1制备含有分散介质和溶 胀性粘土矿物的溶胀性粘土矿物分散液。

在上述工序1的溶胀性粘土矿物分散液的制备中，优选在混合溶胀性粘土矿物和 分散介质之前，使上述溶胀性粘土矿物与甲硅烷基化剂反应来进行改性，进一步交换 层间阳离子。

作为使上述溶胀性粘土矿物与甲硅烷基化剂进行反应的方法，例如可以举出对溶 胀性粘土矿物和甲硅烷基化剂进行球磨处理的方法、利用行星搅拌机进行混合的方法 等。

作为交换上述溶胀性粘土矿物的层间阳离子的方法，例如可以举出将溶胀性粘土 矿物和含有要交换的阳离子的水溶液通过振荡来进行混合分散的方法、利用搅拌机进 行搅拌的方法、利用行星搅拌机进行混合分散的方法等。

在上述工序1的溶胀性粘土矿物分散液的制备中，通过混合溶胀性粘土矿物和分 散介质，溶胀性粘土矿物发生凝胶化，进一步通过加入分散介质而得到溶胀性粘土矿 物分散液。在上述工序1中，不制成溶胀性粘土矿物分散液而以凝胶化的状态直接使 用时，所得到的水蒸气阻隔膜用分散液中产生结块(ダマ)，无法制作均匀的水蒸气阻 隔膜。

相对于溶胀性粘土矿物分散液的总重量，上述工序1中制备的溶胀性粘土矿物分 散液中的上述溶胀性粘土矿物的含量的优选的下限为1重量%、优选的上限为20重 量%。若上述溶胀性粘土矿物的含量低于1重量%，则分散介质增加，有时会需要一 定时间来除去分散介质。若上述溶胀性粘土矿物的含量超过20重量%，则水蒸气阻 隔膜用分散液的粘性升高，有时无法进行制膜。上述溶胀性粘土矿物的含量的更优选 的下限为1.5重量%、更优选的上限为15重量%。

作为上述溶胀性粘土矿物分散液中的分散介质，例如可以使用正戊烷、正己烷、 正辛烷、正癸烷等烃系溶剂；甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁 醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、1-己醇、2-己醇、乙二醇、丙二醇等醇系溶剂；丙酮、 甲基乙基酮、二乙基酮、甲基-异丁酮、环己酮等酮系溶剂；N,N-二甲基甲酰胺、N,N- 二甲基乙酰胺、N,N-二甲基丙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮等酰胺系溶剂；二乙醚、甲 基叔丁醚、二恶烷、四氢呋喃、环戊基甲醚等醚系溶剂；苯、氯苯、邻二氯苯、间二 氯苯、对二氯苯、甲苯、邻二甲苯、对二甲苯、乙苯、苯酚、对氯苯酚、邻氯苯酚、 邻甲酚等苯系溶剂；二甲亚砜、二甲砜、环丁砜等含硫系溶剂；水；等等。其中，出 于提高对合成树脂的溶解性的考虑，优选为由N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰 胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、四氢呋喃、环丁砜和水组成的组中的至少1种。 这些分散介质即可以单独使用，也可以合用2种以上。

本发明的水蒸气阻隔膜的制造方法具有工序2，该工序2制备含有分散介质、非 溶胀性粘土矿物、和合成树脂和/或合成树脂前体的非溶胀性粘土矿物分散液。

相对于非溶胀性粘土矿物分散液的总重量，上述工序2中制备的非溶胀性粘土矿 物分散液中的不挥发成分的含量的优选的下限为18重量%、优选的上限为65重量%。 若上述不挥发成分的含量低于18重量%，则有时水蒸气阻隔膜用分散液变得不均匀， 无法得到均匀的膜。若上述不挥发成分的含量超过65重量%，则水蒸气阻隔膜用分 散液的粘度升高，有时无法进行制膜。上述不挥发成分的含量的更优选的下限为20 重量%，更优选的上限为55重量%。

需要说明的是，本说明书中上述“不挥发成分”是指在常压下没有沸点或者沸点为 300℃以上的成分。对于不挥发成分的比例来说，可以使用热重测定(TG)、差示热- 热重同时测定(TG-DTA)或蒸发器等通过真空蒸发除去分散介质，由残存的固形物的 重量求出不挥发成分的比例。

对于本发明的水蒸气阻隔膜用分散液中的溶胀性粘土矿物、非溶胀性粘土矿物来 说，它们是与本发明的水蒸气阻隔膜中的溶胀性粘土矿物、非溶胀性粘土矿物相同的 物质，因此省略其说明。

作为本发明的水蒸气阻隔膜用分散液中的合成树脂，可以使用与上述的本发明的 水蒸气阻隔膜中的合成树脂相同的物质。

作为上述合成树脂的前体，例如可以举出聚酰胺酸。通过对该聚酰胺酸进行酰亚 胺化，可以得到聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂。

作为对上述聚酰胺酸进行酰亚胺化的方法，例如可以举出：对聚酰胺酸进行加热 闭环来进行酰亚胺化的方法；对聚酰胺酸进行化学闭环来进行酰亚胺化的方法。

对于对上述聚酰胺酸进行加热闭环来进行酰亚胺化的方法没有特别限定，例如可 以举出使上述聚酰胺酸分散于分散介质中，在120℃～400℃下加热0.5小时～24小 时的方法。

作为上述非溶胀性粘土矿物分散液中的分散介质，可以使用与上述溶胀性粘土矿 物分散液中的分散介质相同的物质。

本发明的水蒸气阻隔膜的制造方法具有工序3，该工序3混合溶胀性粘土矿物分 散液和非溶胀性粘土矿物分散液制备本发明的水蒸气阻隔膜用分散液。

相对于不挥发成分的总重量，本发明的水蒸气阻隔膜用分散液中的上述层状硅酸 盐矿物的含量的下限为30重量%、上限为90重量%。若上述层状硅酸盐矿物的含量 低于30重量%，则会导致所得到的膜的水蒸气透过率升高。若上述层状硅酸盐矿物 的含量超过90重量%，则会导致所得到的膜的机械强度变差。上述层状硅酸盐矿物 的含量的优选的下限为35重量%、优选的上限为85重量%、更优选的下限为40重 量%、更优选的上限为80重量%、进一步优选的下限为50重量%、进一步优选的上 限为70重量%、特别优选的下限为60重量%。

在上述工序4中，作为将分散液铺展于基板上的方法，可以举出使用刮刀(ドク ターブレード)或棒涂机等涂布成膜状的方法等。

在上述工序4中，铺展于基板上的分散液的厚度优选为100μm以上。若上述分 散液的厚度低于100μm，则所得到的水蒸气阻隔膜变薄，有时会导致机械强度变弱。 上述分散液的厚度的更优选的下限为150μm、进一步优选的下限为200μm。

从分散液与基板的相容性和润湿性、干燥后的剥离性的观点出发，作为铺展上述 分散液的基板，优选为玻璃制、聚对苯二甲酸乙二酯制、聚酰亚胺制、聚乙烯制或聚 丙烯制的基板。

在上述工序5中，作为从铺展于基板上的水蒸气阻隔膜用分散液中除去分散介质 的方法，可以为各种固液分离方法，例如离心分离、过滤、真空干燥、冷冻真空干燥、 加热蒸发法和这些方法的组合。这些方法之中，例如使用将分散液倒入容器中的加热 蒸发法时，涂布于基板上的分散液以保持水平的状态在强制送风式烘箱中于20℃～ 150℃的温度条件下(优选在30℃～120℃的温度条件下)进行0.5小时～24小时左右 (优选2小时～12小时)的干燥，从而得到膜。

需要说明的是，从消除所制作的膜的缺陷的观点出发，在上述工序5中，除去分 散介质时的温度优选为150℃以下。

在本发明的水蒸气阻隔膜用分散液中混配了合成树脂的前体时，通过使用电炉等 进一步对所得到的膜进行加热，可以得到水蒸气阻隔膜。具体来说，例如混配了聚酰 胺酸作为合成树脂的前体时，通过在120℃～400℃对上述中所得到的膜进行0.5小 时～24小时的热处理，可以得到水蒸气阻隔膜。

本发明的水蒸气阻隔膜具有柔软性、耐湿性和高机械强度，因而可以用于太阳能 电池背板。这样的太阳能电池背板也是本发明之一。

使用本发明的水蒸气阻隔膜或本发明的太阳能电池背板而成的太阳能电池也是 本发明之一。本发明的水蒸气阻隔膜及本发明的太阳能电池背板具有柔软性、耐湿性 和高机械强度，因此使用了该水蒸气阻隔膜和/或该太阳能电池背板的本发明的太阳 能电池的耐久性、耐候性优异。另外，通常来说，太阳能电池背板具有由多个树脂层 构成的多层结构，因此长期使用时存在接合树脂层之间的接合剂层等发生劣化的问 题。然而，本发明的水蒸气阻隔膜能够以单层或层积2层以上并进行了一体化而成的 层积体的方式用于太阳能电池背板，因此可以抑制如上所述的太阳能电池的老化。

图1中示出表示本发明的太阳能电池的一个示例的截面示意图。

如图1所示，本发明的太阳能电池1具有利用光伏发电(光起電力)将光能转化为 电能的太阳能电池元件2，该太阳能电池元件2由封装剂3所封装。另外，本发明的 太阳能电池1在接受太阳光侧的表面上具有透光性基板4，在与透光性基板4相反侧 的面上具有本发明的太阳能电池背板5。

另外，图2中示出表示本发明的太阳能电池的另一示例的截面示意图。

图2中与图1同样，对于本发明的太阳能电池1来说，通过封装剂3对太阳能电 池元件2进行了封装。本发明的太阳能电池1在接受太阳光侧的表面上具有透光性基 板4，在与透光性基板4相反侧的面上具有本发明的水蒸气阻隔膜6。

作为上述太阳能电池元件2，只要能够利用光伏发电将光能转化为电能就没有特 别的限定，例如可以使用单晶硅、多晶硅、无定形硅、化合物半导体(III-V族、II-VI 族、其他)等，其中优选使用多晶硅、无定形硅、CIGS(铜、铟、镓、硒)。

作为上述封装剂3，例如可以举出含有乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-脂肪族不 饱和羧酸共聚物、乙烯-脂肪族羧酸酯共聚物或者它们的皂化物等的封装剂。

上述透光性基板4位于太阳能电池1的接受太阳光侧的最表层，该透光性基板4 优选在透明性优异的基础上，耐候性、疏水性、耐汚染性和机械强度等优异。

作为上述透光性基板4的材料，可以举出由聚酯树脂、氟树脂、丙烯酸系树脂、 乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等构成的树脂制基板或玻璃基板等，其中，出于耐候性和耐 冲击性优异且可以廉价制作的考虑，优选玻璃基板。另外，出于耐侯性特别优异的考 虑，还优选使用氟树脂。

对于制造本发明的太阳能电池1的方法没有特别限定，例如可以举出：按照透光 性基板4、封装太阳能电池元件2的封装剂3、本发明的太阳能电池背板5的顺序重 叠并进行真空层压的方法；按照透光性基板4、封装剂3、在本发明的水蒸气阻隔膜 6上形成的太阳能电池元件2的顺序重叠并进行真空层压的方法；等等。

发明效果

根据本发明，可以提供柔软性和耐湿性优异且具有高机械强度的水蒸气阻隔膜。 另外，根据本发明，可以提供用于制造该水蒸气阻隔膜的水蒸气阻隔膜用分散液、该 水蒸气阻隔膜的制造方法、使用该水蒸气阻隔膜而成的太阳能电池背板、使用该水蒸 气阻隔膜或该太阳能电池背板而成的太阳能电池。

附图说明

图1为表示本发明的太阳能电池的一个示例的截面示意图。

图2为表示本发明的太阳能电池的另一示例的截面示意图。

图3为在实施例1～4和比较例1中制作的膜的截面的电子显微镜照片。

具体实施方式

以下举出实施例进一步详细说明本发明，但本发明不仅限于这些实施例。

(实施例1)

(锂交换改性粘土的制作)

利用烘箱使以蒙脱石(每1/2单位晶胞的层电荷数为0.2～0.6、平均粒径为1.1μm) 为主要成分的Kunipia F(天然的精制膨润土)(Kunimine Industries公司制造)在110℃以 上的温度下充分干燥。将该膨润土300g与氧化铝球一起装入球磨用罐。接着，向罐 内加入甲硅烷基化剂(CHISSO公司制造的“Sila-Ace S330”)6g，将罐内置换为氮气， 进行1小时的球磨处理，由此得到了改性粘土。

将所得到的改性粘土24g加入至0.5规定的硝酸锂水溶液400ml中，进行振荡， 从而进行混合分散。振荡分散2小时，将粘土的层间离子交换为锂离子，从而得到了 分散物。

接着，通过离心分离对所得到的分散物进行固液分离，利用280g的蒸馏水和120g 的乙醇的混合溶液清洗所得到的固体，除去过剩的盐分。重复进行2次以上的该清洗 操作。使所得到的生成物在烘箱中充分干燥，然后进行破碎，得到了锂交换改性粘土 (每1/2单位晶胞的层电荷数为0.2～0.6)。

(锂交换改性粘土的溶胀性评价)

向加入有100ml水的100ml容量的量筒中一点一点加入所制作的锂交换改性粘土 的粉末2.0g并使其自然沉降，在添加完全部量后，静置1小时，读出溶胀后的粘土 矿物的表观容积，结果得到溶胀力为85mL/2g。

(溶胀性粘土矿物凝胶的制备)

称量所得到的锂交换改性粘土10g，加入容器中，添加纯水20ml，放置10分钟 左右，使纯水浸润了该锂交换改性粘土。其后，使用不锈钢制的抹刀(spatula)进行轻 度的混炼。接着，利用行星搅拌机(THINKY公司制造的“ARE-310”)以混合模式 (2000rpm)进行10分钟的混合处理。向其中再次加入纯水20ml，以使纯水遍布整体的 方式进行混炼，搅炼直至达到整体聚集在一起的程度。

接着，利用行星搅拌机以混合模式(2000rpm)进行10分钟的混合处理。与第1次 混合处理相比，形成了整体聚集在一起的粘土预凝胶。向其中加入纯水50ml，使用 不锈钢制的抹刀充分进行混炼。如果存在大的结块(凝胶的团块)就尽量弄碎，再次使 用行星搅拌机以混合模式(2000rpm)进行10分钟的混合处理，得到了溶胀性粘土矿物 凝胶。

(溶胀性粘土矿物分散液的制备)

向容器中加入N-甲基-2-吡咯烷酮350g，利用均质器(IKA社制造的“ULUTRA TURRAX T50”)进行搅拌，同时加入溶胀性粘土矿物凝胶10g。以约7000rpm的条件 持续搅拌约30分钟，得到了溶胀性粘土矿物分散液。

(非溶胀性粘土矿物分散液的制备)

在塑料制密闭容器中放入滑石(日本Talc株式会社制造的“Talc MS-K”、层电荷数 为0、平均粒径为14μm)4.4g和聚酰胺酸为18.6重量%的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液(宇 部兴产株式会社制造的“U-Varnish A”)33.0g，利用行星搅拌机(THINKY公司制造的 “ARE-310”)实行10分钟的混合模式(2000rpm)来进行搅拌，从而得到了滑石相对于总 不挥发成分的比例为41.9重量%、不挥发成分相对于分散液的总量的比例为28.1重 量%的均匀的非溶胀性粘土矿物分散液。

需要说明的是，“U-Varnish A”中含有的聚酰胺酸为具有下述式(7)的重复结构单 元的芳香族系聚酰胺酸。

[化学式6]

(滑石的溶胀性评价)

向加入有100ml水的100ml容量的量筒中一点一点加入在“非溶胀性粘土矿物分 散液的制备”中使用的滑石(日本Talc株式会社制造的“Talc MS-K”)的粉末2.0g并使其 自然沉降，在添加完全部量后，静置1小时，读出溶胀后的粘土矿物的表观容积，结 果得到溶胀力为2mL/2g。

(水蒸气阻隔膜用分散液的制备)

在塑料制密闭容器中放入溶胀性粘土矿物分散液49.5g和非溶胀性粘土矿物分散 液37.4g，利用行星搅拌机(THINKY公司制造的“ARE-310”)实行10分钟的混合模式 (2000rpm)、10分钟的脱泡模式(2200rpm)来进行搅拌，从而得到了层状硅酸盐矿物相 对于总不挥发成分的比例为47.4重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总 重量的20.0重量%的均匀的水蒸气阻隔膜用分散液。

(膜的制作)

使用刮刀将所得到的水蒸气阻隔膜用分散液按照厚度达到2000μm的方式涂布于 底面平坦且底面形状为长方形的聚丙烯制片材上。在聚丙烯制片材保持水平的状态 下，在强制送风式烘箱中以50℃的温度条件干燥10小时，从而在聚丙烯制片材上形 成了膜。将该膜从聚丙烯制片材剥离，依次进行在120℃下1小时、在150℃下1小 时、在200℃下1小时、在350℃下12小时的热处理，得到了厚度为90μm的水蒸气 阻隔膜，该水蒸气阻隔膜由滑石、蒙脱石和聚酰亚胺树脂构成，其中，层状硅酸盐矿 物相对于总重量的比例为47.4重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重 量的20.0重量%。

(实施例2)

在“水蒸气阻隔膜用分散液的制备”中，使用了实施例1中制备的溶胀性粘土矿物 分散液99.0g和非溶胀性粘土矿物分散液37.4g，除此以外，按照与实施例1同样的 方式得到了均匀的水蒸气阻隔膜用分散液，其中，层状硅酸盐矿物相对于总不挥发成 分的比例为52.0重量%，溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的33.3重 量%。

按照与实施例1同样的方式进行“膜的制作”，得到了厚度为110μm的水蒸气阻 隔膜，该水蒸气阻隔膜由滑石、蒙脱石和聚酰亚胺树脂构成，其中，层状硅酸盐矿物 相对于总重量的比例为52.0重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量 的33.3重量%。

(实施例3)

在“水蒸气阻隔膜用分散液的制备”中，使用了实施例1中制备的溶胀性粘土矿物 分散液148.5g和非溶胀性粘土矿物分散液37.4g，除此以外，按照与实施例1同样的 方式得到了均匀的水蒸气阻隔膜用分散液，其中，层状硅酸盐矿物相对于总不挥发成 分的比例为55.8重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的42.9重 量%。

按照与实施例1同样的方式进行“膜的制作”，得到了厚度为90μm的水蒸气阻隔 膜，该水蒸气阻隔膜由滑石、蒙脱石和聚酰亚胺树脂构成，其中，层状硅酸盐矿物相 对于总不挥发成分的比例为55.8重量%，溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总 重量的42.9重量%。

(实施例4)

在“水蒸气阻隔膜用分散液的制备”中，使用了实施例1中制备的溶胀性粘土矿物 分散液198.0g和非溶胀性粘土矿物分散液37.4g，除此以外，按照与实施例1同样的 方式得到了均匀的水蒸气阻隔膜用分散液，其中，层状硅酸盐矿物相对于总不挥发成 分的比例为59.1重量%，溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的50.0重 量%。

按照与实施例1同样的方式进行“膜的制作”，得到了厚度为70_μm的水蒸气阻隔 膜，该水蒸气阻隔膜由滑石、蒙脱石和聚酰亚胺树脂构成，其中，层状硅酸盐矿物相 对于总不挥发成分的比例为59.1重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总 重量的50.0重量%。

(实施例5)

(非溶胀性粘土矿物分散液的制备)

在塑料制密闭容器中放入滑石(日本Talc株式会社制造的“Talc MS-K”)2.2g和聚 酰胺酸为18.6重量%的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液(宇部兴产株式会社制造的“U-Varnish A”)47.8g，利用行星搅拌机(THINKY公司制造的“ARE-310”)实行10分钟的混合模式 (2000rpm)来进行搅拌，从而得到了滑石相对于总不挥发成分的比例为19.8重量%、 不挥发成分相对于分散液的总量的比例为22.2重量%的均匀的非溶胀性粘土矿物分 散液。

(水蒸气阻隔膜用分散液的制备)

接着，使用了上述非溶胀性粘土矿物分散液50.0g和在实施例1的“水蒸气阻隔 膜用分散液的制备”中制备的溶胀性粘土矿物分散液99.0g，除此以外，按照与实施例 1同样的方式得到了均匀的水蒸气阻隔膜用分散液，其中，层状硅酸盐矿物相对于总 不挥发成分的比例为33.1重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的 50.0重量%。

(膜的制作)

使用刮刀使厚度为1500μm，除此以外，按照与实施例1同样的方式进行“膜的制 作”，得到了厚度为85μm的水蒸气阻隔膜，该水蒸气阻隔膜由滑石、蒙脱石和聚酰 亚胺树脂构成，其中，层状硅酸盐矿物相对于总重量的比例为33.1重量%、溶胀性粘 土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的50.0重量%。

(实施例6)

(锂交换粘土的制作)

利用烘箱使以蒙脱石(每1/2单位晶胞的层电荷数为0.2～0.6、平均粒径为1.1μm) 为主要成分的Kunipia F(天然的精制膨润土)(Kunimine Industries公司制造)在110℃以 上的温度下充分干燥。将干燥粘土24g加入至0.5M的硝酸锂水溶液400ml中，进行 振荡，从而进行混合分散。振荡分散2小时，将粘土的层间离子交换为锂离子，从而 得到了分散物。

接着，通过离心分离对所得到的分散物进行固液分离，利用280g的蒸馏水和120g 的乙醇的混合溶液清洗所得到的固体，除去过剩的盐分。重复进行2次以上的该清洗 操作。在烘箱中使所得到的生成物充分干燥，然后进行破碎，得到了锂交换粘土(每 1/2单位晶胞的层电荷数为0.2～0.6)。

(锂交换粘土的溶胀性评价)

向加入有100ml水的100ml容量的量筒中一点一点加入所制作的锂交换粘土的粉 末2.0g并使其自然沉降，在添加完全部量后，静置1小时，读出溶胀后的粘土矿物 的表观容积，结果得到溶胀力为90mL/2g。

(溶胀性粘土矿物凝胶的制备)

称量所得到的锂交换粘土20g，加入容器中，添加纯水40ml，放置10分钟左右， 使纯水浸润了该锂交换粘土。其后，使用不锈钢制的抹刀进行轻度的混炼。接着，利 用行星搅拌机(THINKY公司制造的“ARE-310”)以混合模式(2000rpm)进行10分钟的 混合处理。向其中再次加入纯水40ml，以使纯水遍布整体的方式进行混炼，搅炼直 至达到整体聚集在一起的程度。

接着，利用行星搅拌机以混合模式(2000rpm)进行10分钟的混合处理，得到了溶 胀性粘土矿物凝胶。

(溶胀性粘土矿物分散液的制备)

向容器中加入N-甲基-2-吡咯烷酮350g，利用均质器(IKA社制造的“ULUTRA TURRAX T50”)进行搅拌，同时加入溶胀性粘土矿物凝胶100g。以约7000rpm的条件 持续搅拌约30分钟，得到了溶胀性粘土矿物分散液。

(非溶胀性粘土矿物分散液的制备)

在塑料制密闭容器中放入滑石(日本Talc株式会社制造的“Talc MS-K”)4.0g和聚 酰胺酸为18.6重量%的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液(宇部兴产株式会社制造的“U-Varnish A”)33.0g，利用行星搅拌机(THINKY公司制造的“ARE-310”)实行10分钟的混合模式 (2000rpm)来进行搅拌，从而得到了滑石相对于总不挥发成分的比例为39.6重量%、 不挥发成分相对于分散液的总量的比例为27.3重量%的均匀的非溶胀性粘土矿物分 散液。

(水蒸气阻隔膜用分散液的制备)

在塑料制密闭容器中放入溶胀性粘土矿物分散液68.0g和非溶胀性粘土矿物分散 液37.0g，利用行星搅拌机(THINKY公司制造的“ARE-310”)实行10分钟的混合模式 (2000rpm)、10分钟的脱泡模式(2200rpm)来进行搅拌，从而得到了层状硅酸盐矿物相 对于总不挥发成分的比例为53.4重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总 重量的42.9重量%的均匀的水蒸气阻隔膜用分散液。

(膜的制作)

使用刮刀将所得到的水蒸气阻隔膜用分散液按照厚度达到1500μm的方式涂布于 底面平坦且底面形状为长方形的聚丙烯制片材上。在聚丙烯制片材保持水平的状态 下，在强制送风式烘箱中以50℃的温度条件干燥10小时，从而在聚丙烯制片材上形 成了膜。将该膜从聚丙烯制片材剥离，依次进行在120℃下1小时、在150℃下1小 时、在200℃下2小时、在350℃下12小时的热处理，得到了厚度为80μm的水蒸气 阻隔膜，该水蒸气阻隔膜由滑石、蒙脱石和聚酰亚胺树脂构成，其中，层状硅酸盐矿 物相对于总重量的比例为53.4重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重 量的42.9重量%。

(实施例7)

(水蒸气阻隔膜用分散液的制备)

使用了在实施例6的“水蒸气阻隔膜用分散液的制备”中制备的溶胀性粘土矿物 分散液114.0g和非溶胀性粘土矿物分散液37.0g，除此以外，按照与实施例6同样的 方式得到了均匀的水蒸气阻隔膜用分散液，其中，层状硅酸盐矿物相对于总不挥发成 分的比例为59.9重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的56.0重 量%。

(膜的制作)

使用所得到的水蒸气阻隔膜用分散液，按照与实施例6同样的方式进行“膜的制 作”，得到了厚度为100μm的水蒸气阻隔膜，该水蒸气阻隔膜由滑石、蒙脱石和聚酰 亚胺树脂构成，其中，层状硅酸盐矿物相对于总重量的比例为59.9重量%、溶胀性粘 土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的56.0重量%。

(实施例8)

(非溶胀性粘土矿物分散液的制备)

在实施例6的“非溶胀性粘土矿物分散液的制备”中，使用滑石(日本Talc株式会 社制造的“Talc GAT-40”、平均粒径为7.1μm)代替滑石(日本Talc株式会社制造的“Talc  MS-K”)，除此以外，按照与实施例6同样的方式得到了均匀的非溶胀性粘土矿物分 散液，其中，滑石相对于总不挥发成分的比例为39.6重量%、不挥发成分相对于分散 液的总量的比例为27.3重量%。

(滑石的溶胀性评价)

向加入有100ml水的100ml容量的量筒中一点一点加入在“非溶胀性粘土矿物分 散液的制备”中使用的滑石(日本Talc株式会社制造的“Talc GAT-40”)的粉末2.0g并使 其自然沉降，在添加完全部量后，静置1小时，读出溶胀后的粘土矿物的表观容积， 结果得到溶胀力为2mL/2g。

(水蒸气阻隔膜用分散液的制备)

使用了在实施例6的“水蒸气阻隔膜用分散液的制备”中制备的溶胀性粘土矿物 分散液114.0g和上述非溶胀性粘土矿物分散液37.0g，除此以外，按照与实施例6同 样的方式得到了均匀的水蒸气阻隔膜用分散液，其中，层状硅酸盐矿物相对于总不挥 发成分的比例为59.9重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的56.0 重量%。

(膜的制作)

使用所得到的水蒸气阻隔膜用分散液，按照与实施例6同样的方式进行“膜的制 作”，得到了厚度为80μm的水蒸气阻隔膜，该水蒸气阻隔膜由滑石、蒙脱石和聚酰 亚胺树脂构成，其中，层状硅酸盐矿物相对于总重量的比例为59.9重量%，溶胀性粘 土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的56.0重量%。

(实施例9)

(非溶胀性粘土矿物分散液的制备)

在实施例6的“非溶胀性粘土矿物分散液的制备”中，使用滑石(日本Talc株式会 社制造的“Talc MS-K”)8.0g和聚酰胺酸为18.6重量%的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液(宇部 兴产株式会社制造的“U-Varnish A”)30.0g，除此以外，按照与实施例6同样的方式得 到了均匀的非溶胀性粘土矿物分散液，其中，滑石相对于总不挥发成分的比例为58.8 重量%、不挥发成分相对于分散液的总量的比例为35.8重量%。

(水蒸气阻隔膜用分散液的制备)

使用了在实施例6的“水蒸气阻隔膜用分散液的制备”中制备的溶胀性粘土矿物 分散液45.0g和上述非溶胀性粘土矿物分散液19.0g，除此以外，按照与实施例6同 样的方式得到了均匀的水蒸气阻隔膜用分散液，其中，层状硅酸盐矿物相对于总不挥 发成分的比例为68.2重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的33.3 重量%。

(膜的制作)

使用所得到的水蒸气阻隔膜用分散液，按照与实施例6同样的方式进行“膜的制 作”，得到了厚度为90μm的水蒸气阻隔膜，该水蒸气阻隔膜由滑石、蒙脱石和聚酰 亚胺树脂构成，其中，层状硅酸盐矿物相对于总重量的比例为68.2重量%，溶胀性粘 土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的33.3重量%。

(实施例10)

(水蒸气阻隔膜用分散液的制备)

使用了在实施例6的“水蒸气阻隔膜用分散液的制备”中制备的溶胀性粘土矿物 分散液76.0g和实施例9的非溶胀性粘土矿物分散液19.0g，除此以外，按照与实施 例6同样的方式得到了均匀的水蒸气阻隔膜用分散液，其中，层状硅酸盐矿物相对于 总不挥发成分的比例为72.6重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量 的46.0重量%。

(膜的制作)

使用所得到的水蒸气阻隔膜用分散液，按照与实施例6同样的方式进行“膜的制 作”，得到了厚度为100μm的水蒸气阻隔膜，该水蒸气阻隔膜由滑石、蒙脱石和聚酰 亚胺树脂构成，其中，层状硅酸盐矿物相对于总重量的比例为72.6重量%，溶胀性粘 土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的46.0重量%。

(实施例11)

(非溶胀性粘土矿物分散液的制备)

在实施例6的“非溶胀性粘土矿物分散液的制备”中，使用高岭土(Imerys公司制 造的“XP01-6100”、层电荷数为0、平均粒径为1μm)4.0g代替滑石(日本Talc株式会 社制造的“Talc MS-K”)，除此以外，按照与实施例6同样的方式得到了均匀的非溶胀 性粘土矿物分散液，其中，高岭土相对于总不挥发成分的比例为39.6重量%、不挥发 成分相对于分散液的总量的比例为27.3重量%。

(高岭土的溶胀性评价)

向加入有100ml水的100ml容量的量筒中一点一点加入在“非溶胀性粘土矿物分 散液的制备”中使用的高岭土(Imerys公司制造的“XP01-6100”)的粉末2.0g并使其自然 沉降，在添加完全部量后，静置1小时，读出溶胀后的粘土矿物的表观容积，结果得 到溶胀力为2mL/2g。

(膜的制作)

使用所得到的水蒸气阻隔膜用分散液，按照与实施例6同样的方式进行“膜的制 作”，得到了厚度为100μm的水蒸气阻隔膜，该水蒸气阻隔膜由高岭土、蒙脱石和聚 酰亚胺树脂构成，其中，层状硅酸盐矿物相对于总重量的比例为53.4重量%，溶胀性 粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的42.9重量%。

(实施例12)

(非溶胀性粘土矿物分散液的制备)

在实施例6的“非溶胀性粘土矿物分散液的制备”中，使用非溶胀性云母 (YAMAGUCHI MICA公司制造的“SJ-010”、层电荷数为0.6～1.0、平均粒径为 10μm)4.0g代替滑石(日本Talc株式会社制造的“Talc MS-K”)，除此以外，按照与实施 例6同样的方式得到了均匀的非溶胀性粘土矿物分散液，其中，非溶胀性云母相对于 总不挥发成分的比例为39.6重量%、不挥发成分相对于分散液的总量的比例为27.3 重量%。

(非溶胀性云母的溶胀性评价)

向加入有100ml水的100ml容量的量筒中一点一点加入在“非溶胀性粘土矿物分 散液的制备”中使用的非溶胀性云母(YAMAGUCHI MICA公司制造的“SJ-010”)的粉 末2.0g并使其自然沉降，在添加完全部量后，静置1小时，读出溶胀后的粘土矿物 的表观容积，结果得到溶胀力为2mL/2g。

(膜的制作)

使用所得到的水蒸气阻隔膜用分散液，按照与实施例6同样的方式进行“膜的制 作”，得到了厚度为100μm的水蒸气阻隔膜，该水蒸气阻隔膜由非溶胀性云母、蒙脱 石和聚酰亚胺树脂构成，其中，层状硅酸盐矿物相对于总重量的比例为53.4重量%、 溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的42.9重量%。

(实施例13)

将实施例6的“锂交换粘土的制作”中得到的锂交换粘土45g和水2955g加入 5000ml的塑料制烧杯中并进行搅拌，制成了均匀的分散液。将该分散液移入6个500ml 的密封容器中，使用离心分离机(久保田商事株式会社制造的高速大容量冷却离心机 MODEL7000)以8000rpm的条件进行10分钟的离心分离，除去沉淀物，回收了上清 液。将该上清液置于2块偏振片之间时，可以看到彩虹色图案(正交尼科尔棱镜透射 光像)，确认其显示了液晶相转变性。使所得到的上清液在烘箱中充分干燥，然后进 行破碎，得到了显示液晶相转变性的锂交换粘土25g。

此后，使用上述显示液晶相转变性的锂交换粘土，除此以外，按照与实施例6 同样的方式进行从“溶胀性粘土矿物凝胶的制备”至“膜的制作”为止的操作，得到了厚 度为85μm的水蒸气阻隔膜，该水蒸气阻隔膜由滑石、蒙脱石和聚酰亚胺树脂构成， 其中，层状硅酸盐矿物相对于总重量的比例为53.4重量%、溶胀性粘土矿物的含量为 层状硅酸盐矿物总重量的42.9重量%。

(实施例14)

使用实施例13中得到的显示液晶相转变性的锂交换粘土，除此以外，按照与实 施例7同样的方式进行“膜的制作”，得到了厚度为100μm的水蒸气阻隔膜，该水蒸 气阻隔膜由滑石、蒙脱石和聚酰亚胺树脂构成，其中，层状硅酸盐矿物相对于总重量 的比例为59.9重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的56.0重 量%。

(比较例1)

在塑料制密闭容器中放入滑石(日本Talc株式会社制造的“Talc MS-K”)4.4g和聚 酰胺酸为18.6重量%的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液(宇部兴产株式会社制造的“U-Varnish A”)33.0g，利用行星搅拌机(THINKY公司制造的“ARE-310”)实行10分钟的混合模式 (2000rpm)、10分钟的脱泡模式(2200rpm)来进行搅拌，从而得到了滑石相对于总不挥 发成分的比例为41.8重量%、不挥发成分相对于分散液的总量的比例为28.2重量% 的均匀的非溶胀性粘土矿物分散液。

不添加溶胀性粘土矿物分散液且使用刮刀以厚度达到400μm的方式进行涂布， 除此以外，按照与实施例1同样的方式制作膜，得到了层状硅酸盐矿物相对于总重量 的比例为41.8重量%且不含有溶胀性粘土矿物的厚度为80μm的水蒸气阻隔膜。

(比较例2)

不对实施例1中制作的溶胀性粘土矿物凝胶进行溶胀性粘土矿物分散液的制备， 而是在塑料制密闭容器中放入滑石(日本Talc株式会社制造的“Talc MS-K”)4.4g、聚酰 胺酸为18.6重量%的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液(宇部兴产株式会社制造的“U-Varnish  A”)33.0g、N-甲基-2-吡咯烷酮38.5g和溶胀性粘土矿物凝胶11.0g，利用行星搅拌机 (THINKY公司制造的“ARE-310”)实行10分钟的混合模式(2000rpm)、10分钟的脱泡 模式(2200rpm)来进行搅拌。然而，所得到的水蒸气阻隔膜用分散液存在结块，不是 均匀的，因而未能制作出膜。

(比较例3)

在塑料制密闭容器中放入在实施例1中制作的溶胀性粘土矿物分散液120g和聚 酰胺酸为18.6重量%的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液(宇部兴产株式会社制造的“U-Varnish  A”)4.8g，利用行星搅拌机(THINKY公司制造的“ARE-310”)实行10分钟的混合模式 (2000rpm)、10分钟的脱泡模式(2200rpm)来进行搅拌，得到了不含非溶胀性粘土矿物 的水蒸气阻隔膜用分散液。

按照与实施例1同样的方式使用刮刀以厚度达到2000μm的方式进行涂布，然后 使其干燥。然而，干燥后的膜产生大量的裂纹，未能得到均匀的膜。干燥后的膜厚度 为40μm，烧制后厚度也没有变化。

(比较例4)

(非溶胀性粘土矿物分散液的制备)

使用了在实施例5中制备的上述非溶胀性粘土矿物分散液50.0g和在实施例1的 “水蒸气阻隔膜用分散液的制备”中制备的溶胀性粘土矿物分散液25.0g，除此以外， 按照与实施例1同样的方式得到了均匀的分散液，其中，层状硅酸盐矿物相对于总不 挥发成分的比例为23.7重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的 20.2重量%。

按照与实施例1同样的方式进行“膜的制作”，得到了厚度为80μm的膜，该水蒸 气阻隔膜由滑石、蒙脱石和聚酰亚胺树脂构成，其中，层状硅酸盐矿物相对于总重量 的比例为23.7重量%，溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的20.2重 量%。

(比较例5)

(非溶胀性粘土矿物分散液的制备)

在塑料制密闭容器中放入滑石(日本Talc株式会社制造的“Talc MS-K”)25.0g、聚 酰胺酸为18.6重量%的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液(宇部兴产株式会社制造的“U-Varnish  A”)15.0g和N-甲基-2-吡咯烷酮18.0g，利用行星搅拌机(THINKY公司制造的 “ARE-310”)实行10分钟的混合模式(2000rpm)来进行搅拌，从而得到了滑石相对于总 不挥发成分的比例为89.9重量%、不挥发成分相对于分散液的总量的比例为47.9重 量%的均匀的非溶胀性粘土矿物分散液。

接着，使用了上述非溶胀性粘土矿物分散液40.0g和在实施例1的“水蒸气阻隔 膜用分散液的制备”中制备的溶胀性粘土矿物分散液40.0g，除此以外，按照与实施例 1同样的方式得到了均匀的分散液，其中，层状硅酸盐矿物相对于总不挥发成分的比 例为90.9重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐矿物总重量的9.4重量%。

使用刮刀使水蒸气阻隔膜用分散液厚度为750μm，除此以外，按照与实施例1 同样的方式进行“膜的制作”，尝试制作了由滑石、蒙脱石和聚酰亚胺树脂构成且层状 硅酸盐矿物相对于总重量的比例为90.9重量%、溶胀性粘土矿物的含量为层状硅酸盐 矿物总重量的9.4重量%的厚度为90μm的水蒸气阻隔膜，但干燥后的膜容易产生裂 纹，未能得到均匀的膜。

(比较例6)

在塑料制密闭容器中放入滑石(日本Talc株式会社制造的“Talc MS-K”)2.2g、非溶 胀性云母(YAMAGUCHI MICA公司制造的“SJ-010”)3.4g和聚酰胺酸为18.6重量%的 N-甲基-2-吡咯烷酮溶液(宇部兴产株式会社制造的“U-Varnish A”)30.0g，利用行星搅 拌机(THINKY公司制造的“ARE-310”)实行10分钟的混合模式(2000rpm)、10分钟的 脱泡模式(2200rpm)来进行搅拌，从而得到了非溶胀性粘土矿物相对于总不挥发成分 的比例为50.0重量%、不挥发成分相对于分散液的总量的比例为31.4重量%的均匀 的非溶胀性粘土矿物分散液。

不添加溶胀性粘土矿物分散液且使用刮刀以厚度达到400μm的方式进行涂布， 除此以外，按照与实施例1同样的方式制作膜，得到了层状硅酸盐矿物相对于总重量 的比例为50.0重量%且不含有溶胀性粘土矿物的厚度为65μm的水蒸气阻隔膜。

＜评价＞

对于实施例1～14和比较例1、4、6中所得到的水蒸气阻隔膜进行了如下的评价。 结果示于表4～6中。

需要说明的是，比较例2中未能制作出膜，因而无法进行以下的评价，而比较例 3、5中的膜产生了裂纹，因而没有进行以下的评价。

(水蒸气透过率)

使用能够测定气体、蒸气等的透过率或透湿率的气体/蒸气透过率测定装置，通 过依据JIS K7126A法(压差法)的压差式气相色谱法在40℃、90%RH的条件下进行 了水蒸气阻隔膜的水蒸气透过率的测定。需要说明的是，作为气体/蒸气透过率测定 装置，在实施例1～5和比较例1、4、6中使用了GTR-30XA(GTR TEC公司制造)， 在实施例6～14中使用了DELTAPERM(Technolox公司制造)。

(基于VTM试验的燃烧性分类)

对所得到的水蒸气阻隔膜进行了基于UL94标准的薄质材料垂直燃烧试验(VTM 试验)。

在表1所示的各判定标准中，每种试验片使用了5片(长约200mm、宽50mm)。 火焰的尺寸为20mm。

需要说明的是，接焰时间为3秒，分别测定了接焰后的余焰时间。另外，火熄灭 的同时进行了3秒的第2次接焰，以与第1次同样的方式，分别测定了接焰后的余焰 时间。此外，还同时对置于试验片之下的棉花是否因下落的火种而起火进行了评价。 另外，标线位于自试验片下端起125mm的位置，标识用棉花配置于自试验片下端起 下方300mm处。

在VTM试验中，作为燃烧性分类，VTM-0为最高，按VTM-1、VTM-2依次表 示阻燃性下降。其中，不属于VTM-0～VTM-2的任一等级的试验片为不合格。

(耐弯曲性)

利用依据JIS-K5600-5-1的方法对所得到的水蒸气阻隔膜实施了耐弯曲性(圆柱轴 法)试验。试验方法如下：使用直径为1mm～5mm的轴，对于一片试验片，依次从大 直径的轴至小直径的轴进行试验，示出首次产生膜裂纹或微裂纹(ひび割れ)的轴直径。 对于利用1mm的轴也未产生裂纹的膜来说，看作是1mm以下。

图3中示出实施例1～4和比较例1中制作的膜的截面的电子显微镜照片。在图 3中，(a)为实施例1中制作的膜的截面，(b)为实施例2中制作的膜的截面，(c)为实 施例3中制作的膜的截面，(d)为实施例4中制作的膜的截面，(e)为比较例1中制作 的膜的截面。

由图3可知，比较例1的仅使用非溶胀性粘土矿物的情况下，观察不到明确的层 积化，与此相对，在实施例1的添加有20重量%的溶胀性粘土矿物的照片中明显发 生了层积化。

另外可以确认，在实施例2～4中，随着提高溶胀性粘土矿物的比例，层积化的 状态进一步变好。

工业实用性

根据本发明，可以提供柔软性和耐湿性优异且具有高机械强度的水蒸气阻隔膜。 另外，根据本发明，可以提供用于制造该水蒸气阻隔膜的水蒸气阻隔膜用分散液、该 水蒸气阻隔膜的制造方法、使用该水蒸气阻隔膜而成的太阳能电池背板、使用该水蒸 气阻隔膜或该太阳能电池背板而成的太阳能电池。

进一步，本发明的水蒸气阻隔膜为具有充分的机械强度和优异的柔软性的膜，其 能够应用于各种各样的电气材料、机械材料等的部件中，例如用作LCD用基板膜、 有机EL用基板膜、电子纸用基板膜、电子器件用密封膜、PDP用膜、LED用膜、IC 标签用膜、太阳能电池用背板、太阳能电池用保护膜等电子器件相关膜；光通讯用部 件、其他电子设备用柔性膜；燃料电池用隔膜、燃料电池用密封膜、各种功能性膜的 基板膜，还可以用于食品包装用膜、饮料包装用膜、医药品包装用膜、日用品包装用 膜、工业产品包装用膜、其他各种产品的包装用膜；以及针对包括二氧化碳和氢在内 的气体种类的气体阻隔密封带、多层包装膜、抗氧化皮膜、耐蚀性皮膜、耐候性皮膜、 阻燃性皮膜、耐热性皮膜、耐化学品性皮膜等众多产品中。本发明可以为这些领域提 供新原材料，为新技术的发展做贡献。

符号说明

1太阳能电池

2太阳能电池元件

3封装剂

4透光性基板

5太阳能电池背板

6水蒸气阻隔膜