CN109070540A - 蓄热层叠体 - Google Patents
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Abstract
技术问题在于提供一种蓄热层叠体,具有根据使用形态而能够对适温保持做出贡献的蓄热性,并且耐燃烧性优异。解决手段为通过蓄热层叠体解决上述技术问题,该蓄热层叠体的特征在于,为无机系基材和有机系蓄热层层叠而成的蓄热层叠体,前述无机系基材是厚度为8mm以上、在温度105℃下作为恒量时的质量减少率(将干燥前的试样的质量设为w1、将在温度105℃下进行加热干燥而成为恒量时的试样的质量设为w2时,用[(w1‑w2)/w1]×100(%)表示)为4质量%以上的无机系基材。
Description
技术领域
本发明涉及一种适应于各种使用形态而可适温保持、节能化的蓄热层叠体。尤其涉及对于住宅等居住空间、汽车等室内的适温保持有用的、耐燃烧性优异的蓄热层叠体。
背景技术
近年来,在住宅、办公室等居住空间中对节能化的要求提高,对于住宅等所使用的建筑材料也需要对节能化有贡献的材料。通常,在地板、天花板、墙面等使用隔热材料从而试图冷暖气设备的效率化,但为了进一步节能化,还进行了各种材料的探讨。另外,汽车、航空器等密闭空间、冷藏车等冷藏室内同样也对节能化的要求高。
作为这样的材料,例如公开了在石膏板中混合有将潜热蓄热材料胶囊化的材料(参照专利文献1)。另外,作为使用了具有柔软性的材料的材料,公开了在热塑性树脂中含有蓄热材料的蓄热性热塑性树脂片(参照专利文献2)等。
专利文献1:日本特开2003-284939号公报
专利文献2:日本特开2009-51016号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在上述石膏板中混合了潜热蓄热材料的材料通过用于墙面等,从而增加墙面等的热容量而试图节能化。但是,该材料缺乏柔软性、操作性,使用形态存在限制。另外,对于在石膏板中混合了潜热蓄热材料的材料,由于高温时潜热蓄热材料漏出,产生燃烧气体,因此为缺乏耐燃烧性的材料。
使用了上述的热塑性树脂的片虽然通过使用热塑性树脂而具有柔软性,但难以实现接触火焰时的耐燃烧性。
本发明要解决的技术问题在于提供一种蓄热层叠体,具有适应于使用形态而能够对适温保持做出贡献的蓄热性,并且耐燃烧性优异。
解决技术问题的手段
本发明通过一种蓄热层叠体而解决上述技术问题,该蓄热层叠体是无机系基材和有机系蓄热层层叠而成的蓄热层叠体,前述无机系基材是厚度为8mm以上、在温度105℃下成为恒量时的质量减少率为4质量%以上的无机系基材。
发明的效果
对于本发明的蓄热层叠体,作为与蓄热层层叠的无机系基材,通过使用一定量以上的含水率的无机系基材,从而即使使用以有机系材料为主体的蓄热层作为蓄热层,也能够实现优异的耐燃烧性。
像这样的本发明的蓄热成型体能够用于各种用途,能够在住宅等居住空间的墙面材料、墙纸、汽车、电车、航空器、农业大棚等的室内、进一步冷藏车、冷藏设备的冷藏室内、航空器的舱内等密闭空间、个人电脑的CPU、蓄电池等产生热的电气部件中适用的材料等各种用途中适宜地对节能化做出贡献。
具体实施方式
本发明的蓄热层叠体是无机系基材和有机系蓄热层层叠而成的蓄热层叠体,前述无机系基材的厚度为8mm以上,并且该无机系基材的在温度105℃下成为恒量时的质量减少率为4质量%以上。
[无机系基材]
本发明的蓄热层叠体中使用的无机系基材是在温度105℃下成为恒量时的质量减少率为4质量%以上的无机系基材。该质量减少率是相当于无机系基材的含水率(包含结晶水)的指标。该质量减少率更优选为8质量%以上,进一步优选为10质量%以上,特别优选为15质量%以上。通过将该质量减少率设为上述范围,能够在接触火焰时以高顺应性而使水分分解,抑制层叠体的温度上升,实现适宜的耐燃烧性。对于该质量减少率的上限,只要是能够确保无机系基材的强度、刚性的范围则没有特别限制,优选为30质量%以下程度。需说明的是,所使用的无机系基材也优选使其含水而使用,可以通过在温度23℃、湿度50%的环境下成为恒量从而使其适宜地含水。
该质量减少率可按照JIS K-0068的干燥减量法测定,将干燥前的试样的质量设为w1、将在温度105℃下进行加热干燥而成为恒量时的试样的质量设为w2时,为[(w1-w2)/w1]×100(%)所表示的数值。
本发明中,通过将无机系基材的厚度设为8mm以上,能够实现适宜的耐燃烧性。该厚度更优选为9.5mm以上,特别优选为12mm以上。通过将厚度设为上述范围,容易确保无机系基材的含水量,容易抑制接触火焰时的导热,因此能够实现优异的耐燃烧性。厚度的上限没有特别限制,从重量、加工等操作性的观点考虑,优选为30mm以下,更优选为25mm以下,特别优选为20mm以下。
无机系基材的透湿率(每单位厚度的透湿系数)优选为100ng/m·s·Pa以下,更优选为60ng/m·s·Pa以下,进一步优选为50ng/m·s·Pa以下。通过将透气度设为该范围,从而变得容易抑制燃烧气体的透过,变得容易实现接触火焰时的适宜的耐燃烧性。
该透湿率(μ)可按照JIS A1324杯法测定,将加入了吸湿剂并且放入了试样的透湿杯在23℃、50%环境下的每单位时间的增减作为试样的透湿量(G)时,可从下式求出。
Zp=[(P1-P2)×A]/G
Wp=1/Zp
μ=Wp×d
Wp:透湿系数,Zp:透湿阻力,A:透湿面积,P1:恒温恒湿装置内的空气的水蒸气压,P2:透湿杯内的空气的水蒸气压,μ:透湿率,d:试样的厚度
无机系基材的热导率优选为3W/m·K以下,更优选为1W/m·K以下,进一步优选为0.3W/m·K以下。通过将热导率设为该范围,容易抑制接触火焰时的导热,变得容易实现适宜的耐燃烧性。
该热导率(λ)可按照JIS A1412-2测定,可以将试验体与热流计、加热板和冷却热板重叠,并赋予预定的温度差时,从下式求出。
λ=[(f×e)×d/ΔT]
λ:热导率,f:热流计的灵敏度系数,e:热流计的输出,d:试验体的厚度,ΔT:试验体的温度差
作为无机系基材的种类,只要具有上述的含水率则没有特别限制,可例示石膏板、硅酸钙板、柔性板、水泥板、以及它们的纤维增强版等。其中,优选使用含有分解温度为200℃以下的结晶水的无机系基材,由于容易将上述范围的含水率作为结晶水保持,因此可特别优选使用石膏板。作为该石膏板,优选二水石膏的石膏板。
作为这些无机系基材的透湿率、热导率,石膏板的透湿率为40ng/m·s·Pa、热导率为0.22W/m·K左右,硅酸钙板的透湿率为52ng/m·s·Pa、热导率为0.18W/m·K左右。另外,就后述的实施例中使用的纤维强化水泥板而言,透湿率为3.4ng/m·s·Pa、热导率为0.18W/m·K左右。
[有机系蓄热层]
本发明中使用的有机系蓄热层是以有机材料为主成分的蓄热层。作为该蓄热层,可优选使用蓄热材料分散于树脂基质中而成的蓄热层。该有机系蓄热层容易通过配合调整而得到期望的特性,层的形成、与其他材料的层叠也比较容易,因而优选,但由于以有机材料为主成分,有缺乏耐燃烧性的倾向。本发明中,通过使用上述无机系基材,在具有这样的有机系蓄热层的优异特性的同时,能够能够实现适宜的耐燃烧性。
(基质树脂)
作为在树脂基质中使用的树脂,可使用热塑性树脂、热固性树脂、紫外线固化性树脂等各种树脂。其中,从容易形成涂膜考虑,可优选使用热塑性树脂。作为热塑性树脂,例如可例示氯乙烯系树脂、丙烯酸系树脂、聚氨酯系树脂、烯烃系树脂、乙烯醋酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丁二烯系树脂、聚苯乙烯系树脂、聚丁二烯系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚碳酸酯系树脂、1,2-聚丁二烯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酰亚胺系树脂等。其中,从容易获得低温时的成型性、蓄热材料的分散性考虑,优选使用氯乙烯系树脂。
使用氯乙烯系树脂的情况下,采用使用了氯乙烯树脂粒子的乙烯基溶胶涂覆液形成溶胶铸塑膜,从而低温时的蓄热成型体的形成成为可能,因而优选。乙烯基溶胶涂覆液是在含有氯乙烯树脂粒子和增塑剂的树脂组合物中分散、悬浮有蓄热材料的糊状的涂覆液。
氯乙烯树脂粒子的平均粒径优选为0.01~10μm,优选为0.1~5μm。涂覆液中,该粒子可以是直接分散的状态,也可以是将该粒子作为一次粒子而以凝聚成球状的二次粒子的状态进行分散的状态。另外,可将粒径不同的粒子混合,粒度分布的峰可存在两个以上。粒径可通过激光法等测定。
乙烯基溶胶涂覆液中使用的氯乙烯树脂粒子的形状,从容易得到适宜的流动性、熟化粘度变化小考虑,优选为大致球形形状。关于氯乙烯树脂粒子,由于通过乳化聚合、悬浮聚合而制造的氯乙烯树脂粒子,容易获得球形形状,另外,容易控制粒度分布,因而优选。
作为所使用的氯乙烯树脂的聚合度,优选为500~4000,更优选为600~2000。
本发明中使用的氯乙烯树脂粒子可适宜地使用市售的氯乙烯树脂粒子,例如可列举新第一聚氯乙烯株式会社(Shin Dai-ichi Vinyl Corporation)制ZESTPQ83、PWLT、PQ92、P24Z等,株式会社钟化(KANEKA)制PSL-675、685等。
使用热塑性树脂作为有机系蓄热层的树脂时,该热塑性树脂的含量优选为10~80质量%,更优选为20~70质量%,进一步优选为30~60质量%。通过设为该范围,变得容易形成具有柔软性的片。
(增塑剂)
当使用热塑性树脂作为有机系蓄热层中使用的树脂时,从容易确保良好的涂覆性、成膜性考虑,优选并用增塑剂。作为该增塑剂,可适宜使用环氧系增塑剂、甲基丙烯酸酯系增塑剂、聚酯系增塑剂、聚醚酯系增塑剂、脂肪族二酯系增塑剂、偏苯三酸系增塑剂、己二酸系增塑剂、苯甲酸系增塑剂、苯二甲酸系增塑剂等。另外,也可将2种以上增塑剂适宜混合使用。在用于住宅等建筑材料用途、汽车用途等时,优选使用担心对人体有不良影响的苯二甲酸系增塑剂以外的非苯二甲酸系增塑剂。
作为这些增塑剂,可适宜使用各种市售的增塑剂,例如作为环氧系增塑剂,可例示DIC公司制MONOCIZER W-150,新日本理化公司制SANSOCIZERE-PS、E-PO、E-4030、E-6000、E-2000H、E-9000H,艾迪科(ADEKA)公司制ADEKACIZER O-130P、O-180A、D-32、D-55、花王公司制KAPOX S-6等;作为聚酯系增塑剂,可例示DIC公司制POLYCIZER W-2050、W-2310、W-230H,艾迪科公司制ADEKACIZER PN-7160、PN-160、PN-9302、PN-150、PN-170、PN-230、PN-7230、PN-1010,三菱化学公司制D620、D621、D623、D643、D645、D620N,花王公司制HA-5等;作为偏苯三酸系增塑剂,可例示DIC公司制MONOCIZER W-705,艾迪科公司制ADEKACIZER C-9N,三菱化学公司制TOTM、TOTM-NB等;作为苯甲酸系增塑剂,可例示DIC公司制MONOCIZER PB-3A,三菱化学公司制JP120等。
本发明中,从容易抑制蓄热材料、增塑剂的渗出考虑,上述中尤其可优选使用能够在低温时凝胶化的增塑剂。作为该增塑剂,凝胶化结束温度优选为150℃以下,更优选为140℃以下,进一步优选为130℃以下,进一步优选为120℃以下,特别优选为110℃以下。对于凝胶化结束温度,可以将凝胶化膜的透光性成为一定的温度作为凝胶化结束温度。作为该低温成型性的良好的增塑剂,可优选使用环氧系增塑剂、聚酯系增塑剂、苯甲酸系增塑剂,从上述耐热性和低温成型性的观点考虑,可特别优选使用环氧系增塑剂和聚酯系增塑剂。
对于凝胶化终点温度,具体而言,将用于糊的氯乙烯树脂(聚合度1700)、上述增塑剂和热稳定剂(Ca-Zn系)以质量比100/80/1.5混合而成的组合物夹入玻璃板与显微镜用标本(プレパラート)之间,以5℃/min的升温速度升温,使用显微观察用高温载台(Metter800)观察透光性的变化,将透光性成为一定的温度作为凝胶化终点温度。
本发明中使用的增塑剂其25℃时的粘度优选为1500mPa·s以下,更优选为1000mPa·s以下,进一步优选为500mPa·s以下,特别优选为300mPa·s以下。通过设为该范围,能够将乙烯基溶胶涂覆液的粘度抑制得低,因此能够提高蓄热材料的填充率。需说明的是,对于增塑剂粘度测定的条件,可按照后述实施例中的条件测定。
本发明中使用的增塑剂其重均分子量优选为200~3000,更优选为300~1000。通过设为该范围,增塑剂自身难以渗出,并且能够将乙烯基溶胶涂覆液的粘度抑制得低,因此能够提高蓄热材料的填充率。需说明的是,重均分子量(Mw)是基于凝胶渗透色谱(以下缩写为“GPC”。)测定并换算成聚苯乙烯的值。需说明的是,GPC测定可按照以下的条件测定。
<重均分子量的测定条件>
测定装置:东曹株式会社制保护柱“HLC-8330”
柱:东曹株式会社制“TSK SuperH-H”
+东曹株式会社制“TSK gel SuperHZM-M”
+东曹株式会社制“TSK gel SuperHZM-M”
+东曹株式会社制“TSK gel SuperHZ-2000”
+东曹株式会社制“TSK gel SuperHZ-2000”
检测器:RI(示差折射仪)
数据处理:东曹株式会社制“GPC-8020MODEL II VERSION 4.10”
柱温度:40℃
展开溶剂:四氢呋喃(THF)
流速:0.35mL/分钟
试样:将以树脂固体成分换算计为1.0质量%的四氢呋喃溶液用微过滤器过滤而得到的试样(100μl)
标准试样:根据前述“GPC-8020MODEL II VERSION 4.10”的测定手册,使用了分子量为已知的下述单分散聚苯乙烯。
<标准试样:单分散聚苯乙烯>
东曹株式会社制“A-300”
东曹株式会社制“A-500”
东曹株式会社制“A-1000”
东曹株式会社制“A-2500”
东曹株式会社制“A-5000”
东曹株式会社制“F-1”
东曹株式会社制“F-2”
东曹株式会社制“F-4”
东曹株式会社制“F-10”
东曹株式会社制“F-20”
东曹株式会社制“F-40”
东曹株式会社制“F-80”
东曹株式会社制“F-128”
东曹株式会社制“F-288”
另外,当本发明中使用的蓄热材料为在树脂外壳中含有蓄热材料的微胶囊状的蓄热材料时,这些增塑剂中优选使用与所使用的蓄热材料的HSP距离为6以上的增塑剂。通过使用该增塑剂,能够抑制高温时脱离成分从蓄热成型体脱离,即使在高温时也难以发生体积收缩,变得容易实现适宜的耐热性。在由不含有蓄热材料而含有通常的热塑性树脂和增塑剂的树脂组合物构成的成型品中,即使高温时也难以发生大的体积收缩。但是,在含有蓄热材料的蓄热成型体中,有时在高温时会发生大的体积收缩。本发明中,通过将蓄热材料与增塑剂的HSP距离设为上述范围,从而抑制增塑剂进入蓄热材料,其是高温时产生大量脱离成分的主要原因;变得容易抑制高温时的体积收缩,容易实现适宜的耐热性。对于该HSP距离,从容易获得适宜的耐热性考虑,优选为7以上,更优选为8以上。另外,只要是通常用作增塑剂的物质则上限没有特别限制,从容易获得适宜的相溶性、成型性考虑,优选为40以下,更优选为30以下,进一步优选为25以下。
HSP距离是指,使用汉森溶解度参数(HSP)表示物质间的溶解性的指标。汉森溶解度参数是用多维(典型而言为三维)的向量表示溶解性的参数,该向量可以用分散项、极性项、氢键项表示。并且,该向量的相似度表示为汉森溶解度参数的距离(HSP距离)。
关于汉森溶解度参数,各种文献中提供了成为参考的数值,例如可列举HansenSolubility Parameters:A User’s Handbook(汉森溶解度参数:用户手册)(CharlesHansen等、2007、第2版)等。另外,也可使用市售的软件、例如Hansen SolubilityParameter in Practice(HSPiP),基于物质的化学结构计算汉森溶解度参数。计算是将溶剂温度设为25℃来进行。
作为增塑剂与蓄热材料的优选组合,例如在使用具有丙烯酸系的外壳的蓄热材料时,可优选使用环氧系增塑剂、聚酯系增塑剂、偏苯三酸系增塑剂等。另外,当使用具有三聚氰胺系的外壳的蓄热材料时,可优选使用环氧系增塑剂、聚酯系增塑剂、偏苯三酸系增塑剂、苯甲酸系增塑剂等。尤其是环氧系增塑剂容易适宜地获得耐热性等各种特性,因而优选。
另外,本发明中,从容易适宜地构成成型体的树脂基质考虑,所使用的热塑性树脂与增塑剂的HSP距离优选为15以下,更优选为12以下。另外,下限没有特别限制,优选为1以上,更优选为2以上,进一步优选为3以上。
另外,当使用树脂外壳中含有蓄热材料的微胶囊状的蓄热材料时,可优选使用如下的增塑剂:向所使用的蓄热材料混合了增塑剂时按照JIS K5101-13-1测定的相对于蓄热材料100质量份的增塑剂的吸收量为150质量份以下。通过使用该增塑剂,能够抑制高温时脱离成分从蓄热成型体脱离,可以实现即使在高温时也难以发生体积收缩的适宜得耐热性。对于该吸收量,从容易获得适宜的耐热性考虑,优选为140质量份以下,更优选为135质量份以下,进一步优选为130质量份以下。另外,只要使用通常作为增塑剂使用的增塑剂,则下限没有特别限制,但从容易获得适宜的相溶性、成型性考虑,优选为5以上,更优选为10以上。
增塑剂的吸收量按照JIS K5101-13-1的吸油量的测定方法来测定。具体而言,根据预想的吸收量称取1~20g的蓄热材料,将其作为试样设置于玻璃板上,用滴定管每次4~5滴缓慢加入增塑剂。每一次用钢制的调色刀揉至试样中。重复该操作,持续滴加直至增塑剂和试样能够成块。此后,每次一滴进行滴加,重复进行直至完全混炼,以糊成为平滑硬度时作为终点,将该吸收量作为增塑剂的吸收量。另外,对于糊,制成能够在不会开裂或变得松散破烂的情况下展开,并且轻轻附着于测定板的程度的糊。
有机系蓄热层中的增塑剂的含量优选为5~75质量%,更优选为10~70质量%,进一步优选为20~60质量%。通过设为该范围,变得容易获得良好的涂覆适应性、成型性。另外,关于增塑剂相对于热塑性树脂的含有比率,相对于热塑性树脂100质量份,增塑剂优选为30~150质量份,更优选为30~120质量份,进一步优选为40~100质量份。
(蓄热材料)
作为蓄热材料,只要是具有蓄热性的材料则没有特别限制,可以使用潜热型的蓄热性材料、显热型的蓄热性材料、利用了与化学反应相伴随的吸热、放热的化学反应型的蓄热性材料。其中,潜热型的蓄热性材料容易以小体积确保大量的能量、容易调整吸放热温度,因而优选。
作为潜热型的蓄热性材料(潜热蓄热材料),考虑到相变化带来的熔融时的渗出等问题、混入时的分散性,优选在由有机材料等构成的外壳中包含有石蜡等潜热蓄热材料的、经胶囊化的蓄热粒子。本发明中使用这样的具有外壳的蓄热粒子时,基于该蓄热粒子的外壳中使用的材料的HSP计算上述HSP距离。本发明的蓄热成型体,在使用由有机材料构成的外壳中含有石蜡等潜热蓄热材料的蓄热材料的情况下,也难以发生增塑剂导致的外壳的脆化,难以发生蓄热材料的破损。
作为这样的蓄热粒子,例如,作为使用了由三聚氰胺树脂构成的外壳的情况,可例示三菱制纸公司制THERMO MEMORY FP-16、FP-25、FP-27、FP-31、FP-39,三木理研工业公司制RIKEN RESIN PMCD-15SP、25SP、32SP等。另外,作为使用了由二氧化硅构成的外壳的情况,可例示三木理研工业公司制RIKEN RESIN LA-15、LA-25、LA-32等,作为使用了由聚甲基丙烯酸甲酯树脂构成的外壳的情况,可例示BASF公司制Micronal DS5001X、5040X等。
蓄热粒子的粒径没有特别限定,优选为10~1000μm程度,更优选为50~500μm。对于蓄热粒子的粒径,优选其一次粒子的粒径为上述范围,也优选由一次粒径1~50μm、优选2~10μm的粒子凝聚形成二次粒子、该二次粒子的粒径为上述范围的蓄热粒子。这样的蓄热粒子容易由于压力、剪切力而破损,但根据本发明的构成,能够适宜地抑制该蓄热粒子的破损,变得不易发生蓄热材料的渗出、泄露。尤其是当外壳由有机材料形成时,还产生因温度导致破损的危险,但本发明的蓄热成型体在使用了这样的潜热蓄热材料时容易适宜地抑制蓄热材料的渗出、泄露。需说明的是,蓄热成型体中使用的蓄热粒子的粒径可以不全为上述范围,优选蓄热成型体中的蓄热粒子的80质量%以上为上述范围的蓄热粒子,更优选为90质量%以上,特别优选为95质量%以上。
潜热蓄热材料在特定温度的熔点下发生相变。即,室温超过熔点时,从固体向液体相变,室温低于熔点时,从液体向固体相变。潜热蓄热材料的熔点只要对应于其使用形态来进行调整即可,可适当使用在-20℃~120℃程度的温度范围内显示固/液相变的材料。例如,在维持住宅等居住空间、汽车、电车、航空器、农业大棚等室内等的适温、试图节能化时,通过混入将该熔点设计成适于日常生活的温度、具体为10~35℃、优选15~30℃的潜热蓄热材料,能够发挥适温维持性能。更详细地,对冬季或夏季的适温维持性能进行调整时,如果为了使冬季的暖气效果持续,则优选混入以18~28℃程度为熔点的潜热蓄热材料,更优选为18~23℃程度。或者,如果为了抑制夏季的温度上升,则优选混入以20~30℃程度为熔点的潜热蓄热材料,更优选为25~30℃程度。为了实现这两者的效果,混入熔点设计不同的两种以上潜热蓄热材料即可。另外,在试图冷藏设备等仓库内的节能化时,使用-10℃~5℃程度的熔点的潜热蓄热材料即可。
有机系蓄热层中的蓄热材料的含量优选为10~80质量%,更优选为20~70质量%,进一步优选为30~60质量%。通过设为该范围,容易获得良好的蓄热效果,容易获得良好的成型性。
(涂覆液)
形成有机系蓄热层的涂覆液根据所使用的树脂成分和蓄热材料适宜混合并调整即可。例如使用氯乙烯树脂作为热塑性树脂时,优选采用使用了氯乙烯树脂粒子的乙烯基溶胶涂覆液、通过溶胶铸造形成蓄热层的方法。通过设为该制造方法,能够不经过利用混合机等的混炼、挤出成型等而进行成型,难以发生蓄热材料的破坏,难以发生蓄热材料从所得的蓄热成型体的渗出等。另外,根据该方法,由于低温时的成型变得容易,容易抑制因热导致的蓄热材料的破坏,因此可特别优选使用该方法。
使用氯乙烯树脂制成乙烯基溶胶涂覆液时,氯乙烯树脂的含量优选为涂覆液所含有的固体成分(溶剂以外的成分)中的10~80质量%,更优选为20~70质量%,进一步优选为30~60质量%。另外,相对于树脂组合物中所含有的热塑性树脂100质量份,增塑剂的含量优选为30~150质量份,更优选为30~120质量份,进一步优选为40~100质量份。进一步,该涂覆液中混合的蓄热材料的含量优选为涂覆液所含有的固体成分中的10~80质量%,更优选为20~70质量%,进一步优选为30~60质量%。
在乙烯基溶胶涂覆液中,也可适宜使用溶剂。作为该溶剂,可适宜使用氯乙烯树脂的溶胶铸造法中所使用的溶剂,其中,优选可例示二异丁基酮、甲基异丁基酮等酮类、乙酸丁酯等酯类、乙二醇醚类等。这些溶剂在常温下使树脂稍微膨润而容易促进分散,另外,在加热工序中也容易促进熔融凝胶化,因而优选。这些溶剂可以单独使用,也可以混合使用两种以上。
另外,可以与上述溶剂一起使用稀释溶剂。作为稀释溶剂,可优选使用不溶解树脂、抑制分散溶剂的膨润性的溶剂。作为这样的稀释溶剂,例如可使用石蜡系烃、环烷系烃、芳香族烃、萜系烃等。
乙烯基溶胶涂覆液中,为了抑制以氯乙烯树脂的脱氯化氢反应为主的分解劣化、着色,也优选使用热稳定剂。作为热稳定剂,例如可使用钙/锌系稳定剂、辛基锡系稳定剂、钯/锌系稳定剂等。相对于氯乙烯树脂100质量份,热稳定剂的含量优选为0.5~10质量份。
乙烯基溶胶涂覆液中,作为上述以外的成分,可以根据需要适宜含有减粘剂、分散剂、消泡剂等添加剂。这些添加剂的含量相对于氯乙烯树脂100质量份各自优选为0.5~10质量份。
乙烯基溶胶涂覆液在涂覆时的粘度根据期望的片厚度、涂覆条件等适宜调整即可,从容易得到良好的涂覆适应性考虑,优选1000mPa·s以上,更优选3000mPa·s以上,进一步优选5000mPa·s以上。另外,该粘度的上限优选为70000mPa·s以下,更优选为50000mPa·s以下,进一步优选为30000mPa·s以下,特别优选为25000mPa·s以下。需说明的是,涂覆液粘度可用B型粘度计进行测定。
由含有上述氯乙烯树脂粒子和蓄热材料的乙烯基溶胶涂覆液的溶胶铸塑膜构成的蓄热成型体,由于制造时对蓄热材料不施加剪切力、压力,因此不易发生蓄热材料的破坏,从而尽管使用树脂系的材料,也不易发生蓄热材料的渗出。另外,也能够容易地进行与其他层的层叠、加工。
[蓄热层叠体]
本发明的蓄热层叠体为上述无机系基材和有机系蓄热层层叠而成的蓄热层叠体,通过该构成,即使使用以有机系材料为主体的蓄热层作为蓄热层,也能实现优异的耐燃烧性。
对于本发明的蓄热层叠体,按照JIS A5430附录JA发热性试验(锥形量热仪法)测定的发热量优选为10分钟内8MJ/m2以下,更优选为20分钟内8MJ/m2以下。
对于本发明的蓄热层叠体,当使用以有机系蓄热层单独进行上述发热性试验时在小于5分钟内超过8MJ/m2的有机系蓄热层时,也能够实现上述适宜的耐燃烧性。
有机系蓄热层的厚度根据使用形态适宜调整即可。例如在适用于封闭空间的墙面等时,从容易获得适宜的蓄热效果考虑,优选为100μm以上,更优选为500μm以上,进一步优选为1mm以上,特别优选为3mm以上。厚度的上限没有特别限制,在形成片状的有机系蓄热层之后贴合上述无机系基材的情况等、单独处理有机系蓄热层时,从容易获得适宜的柔软性、操作性考虑,优选在20mm以下成型,更优选10mm以下,进一步优选6mm以下。
本发明的蓄热层叠体可通过如下方法来制造:在无机系基材上直接涂布形成有机系蓄热层的涂布液并进行层叠的方法;在支撑体上涂布形成有机系蓄热层的涂布液并形成片状的有机系蓄热层后,将该有机系蓄热层贴合于无机系基材的方法等。
作为对基材、支撑体涂布涂覆液的涂布方法,可使用辊刀涂布机、反式辊涂机、逗号涂布机等涂覆机。其中,使用乙烯基溶胶涂覆液的情况下,可优选使用送出涂覆液、并利用刮刀等形成一定厚度的涂覆膜的方法。
对于将涂布液涂布或投入至任意形状的模具而得到的涂覆膜,可以通过加热、干燥导致的凝胶化、固化而形成有机系蓄热层。本发明中,作为加热涂覆膜时的加热温度,优选将涂覆膜温度成为150℃以下的温度,更优选设为成为140℃以下的温度,进一步优选设为成为130℃以下的温度,进一步优选设为成为120℃以下的温度。通过将涂覆膜温度设为该温度,从而能够适宜地抑制由蓄热材料的热导致的破坏。加热时间根据凝胶化速度等进行适宜调整即可,可在10秒~10分钟程度进行调整。另外,可以在该加热的同时,适宜地并用风干等干燥。
涂覆液中使用溶剂时,可以在上述加热工序同时进行溶剂的去除,也优选在上述加热之前进行预干燥。
作为在支撑体上形成有机系蓄热层时所使用的支撑体,例如可优选使用各种作为工艺膜而使用的树脂膜。作为该树脂膜,例如可列举聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂膜、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂膜等聚酯树脂膜等。树脂膜的厚度没有特别限制,25~100μm程度的树脂膜容易处理、获得。
用作支撑体的树脂膜可优选使用表面经剥离处理的树脂膜。作为剥离处理所用的剥离处理剂,例如可列举醇酸系树脂、聚氨酯系树脂、烯烃系树脂、有机硅系树脂等。
上述支撑体可以进行剥离并贴合于无机系基材,也可以在贴合后进行剥离。在层叠前进行各种加工时,也可以在层叠于支撑体上的状态下加工。
另外,本发明的蓄热层叠体,除了上述的无机系基材、有机系蓄热层以外,还优选设置各种功能层,可以将该各种功能层用作支撑体。
作为本发明的蓄热层叠体中设置的功能层,例如可以通过与不燃纸、金属膜等不燃性层层叠,从而提高阻燃性,特别适合用于居住空间。另外,例如可以通过与热扩散层、绝热层层叠,从而更有效地表现蓄热性。另外,为了适用于居住空间的内墙等,还可以设置修饰层、装饰层。
作为层叠有不燃纸的构成,可例示在有机系蓄热层的单面或两面层叠了不燃纸的构成。作为该不燃纸,只要具有不燃性则没有特别限定,例如可使用将阻燃剂涂布、含浸、添加于纸而成的不燃纸。作为阻燃剂,可例示氢氧化镁、氢氧化铝等金属氢氧化物、磷酸盐、硼酸盐、氨基磺酸盐等碱性化合物、玻璃纤维等。
作为层叠有热扩散层的构成,当适用于室内等密闭空间时,具有利用热扩散层使室内的热均匀化的效果,并且能够使来自室内(住宅等居住空间、汽车、电车、航空器等的室内、冷藏车的冷藏室内、航空器的舱内等的密闭空间等)的热分散,热阻少地向蓄热层传递。蓄热层中,利用蓄热粒子进行室内的热吸收和向室内的热释放,能够将室内的温度环境控制为适温。
作为热扩散层,可优选使用热导率为5~400W/m·K的具有高热导率的层。通过高热导率,能够使集中于局部的热扩散并且向蓄热层传递,提高热效率,并且能够使室温均匀化。
作为热扩散层的材料,例如可列举铝、铜、铁、石墨等。本发明中,尤其能够适宜地使用铝。作为铝适宜的理由,可列举还表现通过辐射热的反射带来的隔热效果。尤其是,就利用了辐射热的暖气器具而言,能够利用隔热效果提高暖气效率。作为以辐射热为主的暖气器具,例如可列举电气式地暖、温水式地暖、红外线加热器等。另外,从防灾的观点考虑,还能提高阻燃性能。
作为热扩散层的形态,可使用由上述材料的片构成的层、上述材料的蒸镀层等适宜的形态。使用铝作为材料时,例如,可优选使用铝箔、铝蒸镀层等具有弯曲性的热扩散层。
热扩散层的层厚没有特别限定,通过设为3~500μm程度,容易确保适宜的扩散性、操作性,因而优选。
另外,设为将绝热层层叠于蓄热层而成的构成时,蓄热层的热吸收和热释放在室内侧有效地进行,能够特别适宜地发挥室内的适温维持效果。另外,对于防止室内的热流出、或者降低来自外部大气的热的影响也是有效的。本发明的蓄热层叠体通过这些复合作用,抑制室内的温度变化,能够将室内保持为适温。另外,在使用空调、冷藏设备等空调设备时,还能够减少其能耗。由此,能够适宜地对室内的节能化做出贡献。
作为绝热层,可优选使用热导率小于0.1W/m·K的层。该绝热层发挥防止热从蓄热层向外部大气流出、并且降低外部大气的温度影响的效果。对于绝热层,只要能形成热导率小于0.1W/m·K的层则没有特别限制,例如可适宜使用发泡树脂片、含有隔热材料的树脂片等隔热片、挤出法聚苯乙烯、微球法聚苯乙烯、聚乙烯泡沫、氨基甲酸酯泡沫、酚泡沫等隔热板等。其中,隔热片由于容易确保施工性而优选,含有隔热材料的树脂片由于能够降低热导率而更加优选。另外,发泡片容易获得且价格便宜,因而优选。
绝热层通过制成片状而容易确保施工性,其中,基于圆筒形芯轴弯曲试验仪(JISK 5600)的测定值以芯轴直径计优选为2~32mm。
绝热层中使用的隔热材料是提高蓄热层叠体的隔热性的材料,例如可列举多孔质二氧化硅、多孔质丙烯酸类、中空玻璃微球、真空微球、中空纤维等。该隔热材料5使用公知的材料即可。本发明中,可特别适宜使用多孔质丙烯酸类。隔热材料的粒径没有限定,优选为1~300μm程度。
使用含有隔热材料的树脂片作为绝热层时,将隔热材料混入作为基体的树脂材料并进行片成型。作为树脂材料,与前述同样地,例如可列举聚氯乙烯、聚苯硫醚、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂等。作为聚酯,可使用A-PET、PET-G等。其中,从火灾时的低燃烧性的方面考虑,可适宜使用自熄性的氯乙烯树脂。
作为片的成型方法,例如使用挤出成型、压延成型等成型机,将氯乙烯树脂、增塑剂和隔热材料进行片的成型。
绝热层中的隔热材料的含量优选为绝热层中的20质量%以上,更优选为20~80质量%,进一步优选为30~80质量%,特别优选为40~80质量%。通过将隔热材料的含量设为该范围,能够适宜地发挥隔热效果,另外,变得容易形成绝热层。
绝热层中,根据需要,也可以配合增塑剂、阻燃剂等添加剂。
绝热层的层厚没有特别限定,厚度越增加,则室内的保温性提高。为了保有作为片的弯曲性、施工性,优选为50~3000μm程度。
本发明的蓄热层叠体主要适宜用于建筑物的内墙、天花板、地板等中的内装材料,也可适用作窗户的窗框的裱材、车辆等的内装材料。另外,不限于建筑物的墙壁、地板、天花板,也可在汽车、电车、航空器等的室内使用。另外,也可在冷藏设备的低温保持材料等中使用。
实施例
(调制例1)
配合聚合度900的聚氯乙烯树脂粒子(新第一聚氯乙烯公司制的ZESTPQ92)100质量份、环氧系增塑剂(DIC公司制MONOCIZER W-150:粘度85mPa·s、凝胶化终点温度121℃)60质量份、热稳定剂(昭和VARNISH公司制的GLECK(グレック)ML-538)3质量份、作为其他添加剂的减粘剂(BYK公司制的减粘剂VISCOBYK-5125)6质量份和分散剂(BYK公司制的Disperplast-1150)3质量份、以及用由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂构成的外壳将石蜡微胶囊化而成的潜热蓄热材料(巴斯夫(BASF)公司制的Micronal DS5001X:粒径100~300μm、熔点26℃)60质量份,制成塑料溶胶涂覆液。所使用的增塑剂与潜热蓄热材料的HSP距离的计算值为8.88,增塑剂与氯乙烯树脂的HSP距离的计算值为4.6,配合并刚刚进行均质混合后的涂覆液的粘度为7000mPa·s。另外,相对于潜热蓄热材料100质量份,增塑剂的吸收量为129质量份。用涂布机将其在PET膜上涂布5mm后,以150℃的干燥器温度加热8分钟使其凝胶化,形成厚度3mm的有机系蓄热片(A)。
(调制例2)
代替调制例1中使用的环氧系增塑剂,使用聚酯系增塑剂(DIC公司制POLYCIZERW-230H:粘度220mPa·s、凝胶化终点温度136℃),除此之外,与调制例1同样地操作,形成有机系蓄热片(B)。需说明的是,所使用的增塑剂与潜热蓄热材料的HSP距离的计算值为11.04,增塑剂与氯乙烯树脂的HSP距离的计算值为6.4,相对于所使用的潜热蓄热材料100质量份,增塑剂的吸收量为117质量份,涂覆液的粘度为8500mPa·s。
(调制例3)
代替调制例1中使用的环氧系增塑剂,使用偏苯三酸系增塑剂(DIC公司制MONOCIZER W-705:粘度220mPa·s、凝胶化终点温度143℃),除此之外,与调制例1同样地操作,形成有机系蓄热片(C)。需说明的是,所使用的增塑剂与潜热蓄热材料的HSP距离的计算值为9.07,增塑剂与氯乙烯树脂的HSP距离的计算值为4.1、相对于潜热蓄热材料100质量份,增塑剂的吸收量为137质量份,涂覆液的粘度为8500mPa·s。
(调制例4)
代替调制例1中使用的潜热蓄热材料60质量份,使用80质量份的用由三聚氰胺树脂构成的外壳将石蜡微胶囊化而成的潜热蓄热材料(三菱制纸公司制的THERMO MEMORYFP-25:平均粒径50μm、熔点25℃),除此之外,与调制例1同样地操作,形成有机系蓄热片(D)。需说明的是,所使用的增塑剂与潜热蓄热材料的HSP距离的计算值为22.30,相对于所使用的潜热蓄热材料100质量份,增塑剂的吸收量为81质量份,涂覆液的粘度为8000mPa·s。
(调制例5)
代替调制例4中使用的环氧系增塑剂,使用聚酯系增塑剂(DIC公司制POLYCIZERW-230H:粘度220mPa·s、凝胶化终点温度136℃),除此之外,与调制例4同样地操作,形成有机系蓄热片(E)。需说明的是,所使用的增塑剂与潜热蓄热材料的HSP距离的计算值为23.20,相对于所使用的潜热蓄热材料100质量份,增塑剂的吸收量为72质量份,涂覆液的粘度为12000mPa·s。
(调制例6)
代替调制例4中使用的环氧系增塑剂,使用苯甲酸系增塑剂(DIC公司制MONOCIZERPB-10:粘度80mPa·s、凝胶化终点温度100℃以下)使用,除此之外,与调制例4同样地操作,形成有机系蓄热片(F)。需说明的是,所使用的增塑剂与潜热蓄热材料的HSP距离的计算值为17.10,增塑剂与氯乙烯树脂的HSP距离的计算值为1.4,相对于所使用的潜热蓄热材料100质量份,增塑剂的吸收量为96质量份,涂覆液的粘度为8500mPa·s。
对于由调制例1~6调制的涂覆液和有机系蓄热片等,进行以下的评价。所得的结果如下表。
<增塑剂粘度的测定条件>
测定装置:B型粘度计(东京计器株式会社制“DVM-B型”)
测定条件:温度25℃、No.2转子、30rpm
<涂覆液粘度的测定条件>
测定装置:B型粘度计(TOKIMEC株式会社制“BM型”)
测定条件:温度25℃、No.4转子、12rpm
<HSP距离>
如下所述计算实施例和比较例中使用的增塑剂与潜热蓄热材料的HSP距离、增塑剂与氯乙烯的HSP距离。
使用由HSPiP计算的溶解度参数的成分分散项dD、极性项dP、氢键项dH,通过下式计算成分A与成分B的HSP距离。
HSP距离=[4(dDA-dDB)2+(dPA-dPB)2+(dHA-dHB)2]0.5
<增塑剂吸收量>
按照JIS K5101-13-1,通过以下的方法测定增塑剂向蓄热材料中的吸收量。将称取了蓄热材料1g的试样设置于玻璃板上,用滴定管每次4~5滴缓慢加入增塑剂,用钢制的调色刀揉至试样中。重复该操作,持续滴加直至增塑剂和试样能够成块。此后,每次一滴进行滴加,重复进行直至完全混炼,以糊成为平滑地硬度时作为终点,将该吸收量作为增塑剂的吸收量。表中的数值是作为相对于蓄热材料100质量份的吸收量来表示。
<蓄热性评价试验>
将两片由实施例和比较例中制成的片制成宽度50mm×长度50mm的尺寸而得的试验体重叠地层叠,将热电偶夹持在片中央而设置。在环境试验仪内将外部气温在35℃保持2小时后,用50分钟下降至5℃,进一步在5℃保持1小时。此时,对保持片内温度为28℃~20℃的温度的时间进行测定,计算从外部气温的28℃~20℃保持时间(800秒)开始延长了多久的适温维持时间,评价适温维持性。评价基准如下所述。
◎:保持时间+200秒以上
○:保持时间+50秒以上且小于200秒
×:保持时间+小于50秒
<渗出评价试验>
将实施例和比较例中制成的片制成宽度50mm×长度50mm的尺寸,夹持同尺寸的吸油纸并层叠得到试验体,将该试验体在负重50g/cm2、40℃50%RH环境下压接15小时,针对从片渗出的蓄热材料成分,基于吸油纸上的污痕进行目视评价。评价基准如下所述。
○:无污痕
△:部分有污痕
×:整面有污痕
<耐热性试验(加热减量)>
将实施例和比较例中制成的片制成宽度50mm×长度50mm的尺寸,在80℃环境下静置1星期,测定此时的质量变化。评价基准如下所述。
◎:质量变化小于10%
○:质量变化为10%以上且小于15%
×:质量变化为15%以上
[表1]
调制例1 | 调制例2 | 调制例3 | 调制例4 | 调制例5 | 调制例6 | |
有机系蓄热片 | (A) | (B) | (C) | (D) | (E) | (F) |
成型时的成型体温度(最高温度)[℃] | 131.6 | 130.6 | 132.9 | 133.1 | 132.1 | 132 |
蓄热性 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
渗出 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
耐热性(80℃、1星期)) | ◎ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | ◎ |
(实施例1)
使用由调制例1调制的有机系蓄热片(A)作为有机系蓄热层,使用石膏板(1)(厚度9.5mm、105℃恒量时的质量减少率17.5质量%)作为无机系基材,在石膏板(1)上以100g/m2涂布聚氨酯系粘接剂(思美定(CEMEDINE)公司制的CEMEDINE UM-700),层叠有机系蓄热片(A),施加0.1kgf/m2的压力并静置24小时后,剥离PET膜,得到蓄热层叠体。
(实施例2)
使用石膏板(2)(厚度12.5mm、105℃恒量时的质量减少率17.9质量%)作为无机系基材,除此之外,与实施例1同样地操作,得到蓄热层叠体。
(实施例3)
使用硅酸钙板(1)(厚度12.0mm、105℃恒量时的质量减少率4.4质量%)作为无机系基材,除此之外,与实施例1同样地操作,得到蓄热层叠体。
(实施例4)
使用纤维强化水泥板(1)(厚度9.0mm、105℃恒量时的质量减少率4.7质量%)作为无机系基材,除此之外,与实施例1同样地操作,得到蓄热层叠体。
(实施例5)
使用由调制例2调制的有机系蓄热片(B)作为有机系蓄热层,除此之外,与实施例1同样地操作,得到蓄热层叠体。
(实施例6)
使用由调制例3调制的有机系蓄热片(C)作为有机系蓄热层,除此之外,与实施例1同样地操作,得到蓄热层叠体。
(实施例7)
使用由调制例4调制的有机系蓄热片(D)作为有机系蓄热层,除此之外,与实施例1同样地操作,得到蓄热层叠体。
(实施例8)
使用由调制例5调制的有机系蓄热片(E)作为有机系蓄热层,除此之外,与实施例1同样地操作,得到蓄热层叠体。
(实施例9)
使用由调制例6调制的有机系蓄热片(F)作为有机系蓄热层,除此之外,与实施例1同样地操作,得到蓄热层叠体。
(比较例1)
使用石膏板(3)(厚度9.5mm、105℃恒量时的质量减少率0质量%)作为无机系基材,除此之外,与实施例1同样地操作,得到层叠体。
(比较例2)
使用硅酸钙板(2)(厚度6.0mm、105℃恒量时的质量减少率2.9质量%)作为无机系基材,除此之外,与实施例1同样地操作,得到层叠体。
(比较例3)
使用掺入玻璃纤维网的氧化镁板(1)(厚度6.0mm、105℃恒量时的质量减少率11.5质量%)作为无机系基材,除此之外,与实施例1同样地操作,得到层叠体。
对于由上述实施例和比较例得到的层叠体等进行以下的评价。所得的结果如下表。
<无机系基材的质量减少率的测定>
将无机系基材调整为99mm×99mm的尺寸,按照JIS K-0068的干燥减量法的基准,测定无机系基材的干燥前的质量(w1)、在温度105℃加热干燥而成为恒量时的试样的质量(w2),通过下式算出质量减少率。需说明的是,将石膏板(3)以外的无机系基材在干燥前在温度23℃、湿度50%的环境下作为恒量,将该质量作为干燥前的质量。
质量减少率(质量%)=[(w1-w2)/w1]×100
<发热性试验>
将实施例和比较例所得的层叠体切断为99mm×99mm的尺寸,调制试样。使用该试样,按照JIS A5430附录JA发热性试验(锥形量热仪法)进行发热性试验。评价基准如下所述。
(总发热量)
◎:20分钟的总发热量不超过8.0MJ/m2。
○~◎:总发热量不超过8.0MJ/m2的时间为大于15分钟且为20分钟以下。
○:总发热量不超过8.0MJ/m2的时间为大于10分钟且为15分钟以下。
×:在10分钟以下超过8.0MJ/m2。
另外,对于总发热量不超过8.0MJ/m2的时间超过了10分钟的试样,按照下述基准评价经过10分钟的时刻的外观。
(外观评价)
○:没有贯通至背面的龟裂或孔洞。
×:产生贯通至背面的龟裂或孔洞。
[表2]
[表3]
从上述表可以明确,实施例1~9的本发明的蓄热层叠体即便使用具有良好的蓄热性能的有机系蓄热层,也能实现适宜的耐燃烧性。另一方面,比较例1~3的层叠体缺乏耐燃烧性。需说明的是,未层叠无机系基材的参考例1的试样在14秒时着火。
Claims (9)
1.一种蓄热层叠体,其特征在于,为无机系基材和有机系蓄热层层叠而成的蓄热层叠体,
所述无机系基材是厚度为8mm以上、在温度105℃成为恒量时的质量减少率为4质量%以上的无机系基材。
2.根据权利要求1所述的蓄热层叠体,所述无机系基材的按照JIS A1324杯法测定的透湿率即每单位厚度的透湿系数为100ng/m·s·Pa以下。
3.根据权利要求1或2所述的蓄热层叠体,所述无机系基材的按照JIS A1412-2测定的热导率为3W/m·K以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的蓄热层叠体,所述有机系蓄热层是在树脂基质中分散有蓄热材料的蓄热片。
5.根据权利要求4所述的蓄热层叠体,所述树脂基质是由含有热塑性树脂和增塑剂的树脂组合物构成的树脂基质。
6.根据权利要求5所述的蓄热层叠体,相对于所述蓄热材料与增塑剂混合时的蓄热材料100质量份,增塑剂的吸收量为150质量份以下。
7.根据权利要求4或5所述的蓄热层叠体,所述蓄热材料是在树脂外壳中含有潜热蓄热材料的微胶囊状的蓄热材料。
8.一种蓄热层叠体,在权利要求1~7中任一项所述的蓄热层叠体中层叠有不燃纸。
9.一种蓄热层叠体,在权利要求1~8中任一项所述的蓄热层叠体中层叠有热扩散层和绝热层中的至少一种。
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