一种测量胶膜热收缩率的方法

技术领域

本发明属于热收缩率测量领域，具体涉及一种测量胶膜热收缩率的方法。

背景技术

光伏组件封装胶膜包括乙烯-醋酸乙烯酯聚合物胶膜(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛胶膜(PVB)、聚烯烃封装胶膜(POE)及乙烯-丙烯酸盐等的离子键聚合物(EVB)等。封装胶膜的热收缩率在实际使用中是关键质量指标。封装胶膜一般分为纵向和横向收缩，在使用过程中胶膜受热融化，收缩率过大会导致晶硅组件位移、并片等现象，如果胶膜的粘弹性不好，或者局部收缩过大等原因，就可能导致缺胶现象，最终会影响光伏组件的光电转换效率。因此，在封装胶膜使用前，须严格管控其热收缩率指标。

现有技术主要通过玻璃法或热砂法测量封装胶膜的热收缩率。其中，玻璃法测量封装胶膜热收缩率的一个方法为：在试样制备和测量前，样品应在环境温度(23℃±2℃)，相对湿度(50％±5％)条件下静置2h以上，按封装胶膜纵向长度200mm和横向宽度100mm的尺寸切割试样，分别在胶膜宽幅方向中间取一个和两侧距边缘50mm处各取一个试样，共制备3个试样。先将3.2mm厚的压花玻璃的光面向上，将其放入预先升温至120℃的干燥箱中，使其温度控制在120℃±5℃，然后将试样平放在玻璃表面上，加热3min后，取出冷却至室温，测量距离最小处的长度(L，mm)和宽度(B，mm)。

热砂法测量封装胶膜热收缩率的一个方法为：在试样制备和测量前，样品应在环境温度(23℃±2℃)，相对湿度(50％±5％)条件下静置2h以上，按封装胶膜纵向长度200mm和横向宽度100mm的尺寸切割试样，分别在胶膜宽幅方向中间取一个和两侧距边缘50mm处各取一个试样，共制备3个试样。先将砂石铺在硅油涂布的纸上，将其放入预先升温至120℃的干燥箱中，使其温度控制在120℃±5℃，然后将试样平放在砂石表面上，加热3min后，取出冷却至室温，测量距离最小处的长度(L，mm)和宽度(B，mm)。

上述玻璃法和热砂法测量胶膜热收缩率按式(1)和式(2)计算，取3组试样的算术平均值，精确至0.1％。

纵向MD：

横向TD：

式中C—热收缩率，％；

L—收缩后的长度，mm；

B—收缩后的宽度，mm；

但玻璃法测量封装胶膜热收缩率的方法中，加热至120℃时，胶膜已有部分熔化，胶膜熔体与玻璃接触，由于胶膜的粘性，限制了胶膜的自由收缩，测得的热收缩率偏小。而热砂法测量封装胶膜热收缩率的方法中，在采用硅油涂布的纸上再放胶膜，胶膜熔体对收缩的影响并未完全消除，部分砂石会粘在胶膜表面，也得不到真正的热收缩率。且上述玻璃法和热砂法都不能更好的模拟层压时，胶膜的受力状态下的热收缩，测得的胶膜热收缩率都不够准确。

因此，研究一种对胶膜热收缩影响小，能更准确测量胶膜热收缩率，尤其是准确测量层压状态下胶膜热收缩率的方法具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种能更准确测量封装胶膜热收缩率的方法，更进一步地，提供一种能更好模拟层压时胶膜受力状态，从而更准确地测量层压状态下封装胶膜热收缩率的方法。

为此，本发明第一方面提供了一种测定胶膜热收缩率的方法，其包括以下步骤：

(1)切割胶膜获得平行四边形的待测胶膜样品，记录待测胶膜样品的纵向长度和横向宽度；

(2)将铝合金板放在厚纸上并放入预热至热收缩率检测温度的烘箱，保持2min，取出，在铝合金板表面撒一层滑石粉形成第一滑石粉层；

(3)将步骤(1)所得待测胶膜样品平放在步骤(2)所述第一滑石粉层上，制得测试件；

(4)将步骤(3)中所得测试件放入预热至热收缩率检测温度的烘箱，保持2-3min，取出，冷却至室温，测量待测胶膜样品纵向和横向距离最小处的长度和宽度，计算热收缩率。

根据本发明的一些实施方式，所述平行四边形为正方形或长方形。

根据本发明的一些实施方式，所述纵向长度为200mm-300mm。根据本发明的一些实施例，所述纵向长度为250mm。

根据本发明的一些实施方式，所述横向长度为200-300mm。根据本发明的一些实施例，所述横向长度为250mm。

根据本发明的一些实施方式，所述待测胶膜样品通过从待测胶膜宽幅方向中间和一侧距边缘50mm处切割取样得到。在一些实施例中，在所述待测胶膜宽幅方向中间和一侧距边缘50mm处各取样3-6个。

根据本发明的一些实施方式，在切割胶膜前先将胶膜放于环境温度(23℃±2℃)，相对湿度(50％±5％)条件下静置2h以上。

根据本发明的一些实施方式，所述热收缩率检测温度为115-125℃。在一些实施方式中，所述热收缩率检测温度为120℃。

根据本发明的一些实施方式，所述第一滑石粉层的厚度为0.5-1.0mm。

根据本发明的一些优选实施方式，步骤(3)中还包括，在待测胶膜样品上表面撒一层滑石粉形成第二滑石粉层；将另外一个铝合金板放在另一个厚纸上放入预热至热收缩率检测温度的烘箱中保持2min后，将该铝合金板和该厚纸依次盖在第二滑石粉层上，制得测试件。

根据本发明的一些实施方式，所述第二滑石粉层的厚度为0.5-1.0mm。

根据本发明的一些实施方式，所述第一滑石粉层和第二滑石粉层厚度相同。

根据本发明的一些实施方式，通过调节所撒滑石粉的量以使形成所述厚度的滑石粉层。

根据本发明，可以采用已知或常规方法使滑石粉均匀分布于铝合金板或胶膜上。在本发明的一些实施方式中，通过使用对应滑石粉目数±10目的筛子将滑石粉撒在铝合金板或胶膜上，例如，在本发明的一个实施例中，所述滑石粉的目数为220目，通过调节滑石粉的量使用目数为210-230目的筛子在铝合金板或胶膜上表面撒0.5-1.0mm厚度的滑石粉层。

根据本发明的一些实施方式，所述滑石粉的颗粒大小为180-250目，优选为200-230目，所选粒径范围的滑石粉可保证接触面平整以避免纵向产生应力以影响测量结果，且不容易扬尘。

根据本发明的一些实施方式，所述铝合金板的厚度为2-3.5mm。

本发明选取铝合金板作为胶膜样品的承载物，与滑石粉搭配可有效防止胶膜熔体粘连，同时铝合金板代替现有技术中的玻璃板，还可防止滑石粉分布不均匀时胶膜与玻璃局部直接接触粘连造成的误差。

本发明所选厚度的铝合金板可较好模拟层压时的胶膜状态。

根据本发明，出于防止滑石粉散落在操作台以及便于进出样操作的目的，本发明所述厚纸的面积和大小比所述铝合金板大。根据本发明的一些实施方式，所述厚纸的重量为300-500g/m

本发明第二方面提供了一种如本发明第一方面所述的测定方法在测定光伏组件封装胶膜热收缩率中的应用。

根据本发明的一些实施方式，所述封装胶膜为乙烯-醋酸乙烯酯聚合物胶膜(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛胶膜(PVB)、聚烯烃封装胶膜(POE)或乙烯-丙烯酸盐等的离子键聚合物(EVB)。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1)本发明方法通过铝合金板与滑石粉组合搭配，有效防止了胶膜熔体粘连，使熔化的胶膜能够自由收缩，测得的胶膜热收缩率更准确，并进一步可以在封装胶膜使用前对其进行严格的热收率管控，从而防止热收缩率超标胶膜流入生产线，提高产品良率。

2)本发明通过厚纸-铝合金板-胶膜-铝合金板-厚纸的结构，可以更好模拟层压时胶膜受力状态，从而更准确地测量层压状态下封装胶膜热收缩率。

附图说明

图1为本发明实施例测试件的结构图。

附图标记说明：1、5：厚纸；2、4：铝合金板；3：待测胶膜样品。

具体实施方式

为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例和附图来详细说明本发明，这些实施例仅用于说明本发明，而不应被视作对本发明的范围的限定。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或者制造商建议的条件进行。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

仪器设备及辅材：

1)钢直尺：分度值为0.5mm；

2)厚纸：光滑无褶皱，尺寸400mm×400mm，重量400g/m

3)铝合金板：3.2mm厚，尺寸300mm×300mm，两块；

4)滑石粉：200目细粉；

5)烘箱：温度范围为常温～200℃，温控精度为±1℃。

6)EVA胶膜(福斯特F406P EVA)

实施例1

1、试样制备

试样制备前，先将EVA胶膜在环境温度(23℃±2℃)、相对湿度(50％±5％)条件下静置2h以上，按EVA胶膜纵向长度250mm和横向宽度250mm的尺寸切割试样，分别在EVA胶膜宽幅方向中间和一侧距边缘50mm处各取3个试样，共制备6个试样。

2、试验方法

先分别将两块3.2mm厚的铝合金板放在两张厚纸上，将其放入预先升温至120℃的干燥箱中，使其温度控制在120℃±5℃，然后在其中一块铝合金板表面上通过控制滑石粉的量使用200-230目的筛子使均匀撒上一层约0.5-1mm厚的滑石粉，将试样平放在撒有滑石粉的铝合金板上，在EVA胶膜上表面也以相同步骤均匀撒上一层滑石粉，再将另外一块铝合金板和厚纸一起盖在试样上，加热3min后，取出冷却至室温，测量距离最小处的长度(L，mm)和宽度(B，mm)

3、结果计算

热收缩率按式(3)和式(4)计算，分别取中间及边缘各3组试样的算术平均值，精确至0.1％。

纵向MD：

横向TD：

式中C—热收缩率，％；

L—收缩后的长度，mm；

B—收缩后的宽度，mm。

EVA胶膜收缩率数据结果见下表1。

表1EVA胶膜的收缩率

对比例1

方法同实施例1的区别仅在于用同样厚度、大小的玻璃板代替铝合金板进行对比试验，且不撒滑石粉，测得EVA胶膜的收缩率数据结果见表2。

表2玻璃法(不撒滑石粉)测得EVA胶膜的收缩率

对比例2

热砂法：在试样制备和测量前，样品放在环境温度(23℃±2℃)，相对湿度(50％±5％)条件下静置2h以上，按封装胶膜纵向长度200mm和横向宽度100mm的尺寸切割试样，分别在胶膜宽幅方向中间取一个和两侧距边缘50mm处各取一个试样，共制备3个试样。先将砂石铺在硅油涂布的纸上，将其放入预先升温至120℃的干燥箱中，使其温度控制在120℃±5℃，然后将试样平放在砂石表面上，加热3min后，取出冷却至室温，测量距离最小处的长度(L，mm)和宽度(B，mm)，测得EVA胶膜的收缩率数据结果见表3。

表3热砂法测得EVA胶膜的收缩率

从实施例和对比例结果可知，本发明方法与玻璃法测得的结果较接近，本发明方法测得的收缩率结果较玻璃法更大，本发明实施例使用滑石粉和铝合金板组合搭配，避免了对比例中因胶膜熔体与玻璃接触粘性从而限制胶膜自由收缩的情况。热砂法测得的结果与本发明与玻璃法相差较大，由于接触面不平整且砂石纵向应力等原因，测得的结果不稳定，相较之下，准确度最低。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。