JP2001303031A - 蓄熱材マイクロカプセル固形物 - Google Patents

蓄熱材マイクロカプセル固形物

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JP2001303031A
JP2001303031A JP2000125334A JP2000125334A JP2001303031A JP 2001303031 A JP2001303031 A JP 2001303031A JP 2000125334 A JP2000125334 A JP 2000125334A JP 2000125334 A JP2000125334 A JP 2000125334A JP 2001303031 A JP2001303031 A JP 2001303031A
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microcapsule
microcapsules
heat
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Mamoru Ishiguro
守 石黒
Shinkichi Mori
信吉 毛利
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Abstract

(57)【要約】 【課題】熱的、物理的に極めて安定な蓄熱材を内包した
マイクロカプセル固形物を提供する。 【解決手段】マイクロカプセルの平均粒子径が0.5〜
30μm、且つマイクロカプセル中に占める蓄熱材重量
の比率が70〜90%とする。蓄熱材として脂肪族炭化
水素化合物が、マイクロカプセルの皮膜はメラミンホル
マリン樹脂または尿素ホルマリン樹脂、固形化する手法
は噴霧乾燥法が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は蓄熱材を内包したマ
イクロカプセル固形物に関するものであり、具体的には
蓄熱材の融点付近で極めて温度緩衝性に優れるマイクロ
カプセル固形物に関するものである。本発明によるマイ
クロカプセル固形物の充填物や、断熱材樹脂や繊維に加
工した素材の内部または近傍付近の温度は、環境の温度
が大きく変化しても蓄熱材の融点付近の温度から容易に
変化しにくいため温度変化を嫌う精密部品や変質しやす
い医薬品や食品の包材や保存容器に利用可能である。
【0002】
【従来の技術】マイクロカプセル分散液、とりわけ水系
での分散液を固形化する方法としては、マイクロカプセ
ル分散液を乾燥または脱水すればよく、更に大粒子にし
たり形状を整えるために造粒したりすることも可能であ
る。乾燥工程については、乾燥すべき材料の特性に応じ
て数多くの形式の乾燥機が開発されているが、その代表
的な装置として、箱形乾燥器、回転乾燥器、気流乾燥
器、凍結乾燥器、流動層乾燥器、噴霧乾燥器、溝型攪拌
乾燥器、ドラム乾燥器等が挙げられる。
【0003】これらの乾燥方法のほとんどは場所により
100℃以上、時には200℃以上に加熱されることが
あるため、耐熱性に乏しいマイクロカプセルであれば乾
燥工程中に熱破壊を生じてしまうことがあった。更に、
乾燥された粉体を大粒径にしたり、形状を整えるために
造粒処理を施すことがあるが、成形したり打錠したりす
る工程があるためにマイクロカプセルがその成形圧力に
耐えかねない場合にはマイクロカプセルが破壊してしま
うこともあった。また、固形のマイクロカプセルを非水
系の樹脂中に練り込んだり、繊維状に紡糸する際には更
に高温に曝されることがあり、高温の加熱と混練りが同
時に加われば従来より知られているマイクロカプセルで
は容易に破壊されることが多かった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、耐熱
性及び物理的強度に優れるマイクロカプセル固形物を得
ることであり、具体的には加熱温度が200℃の加熱条
件下でも充分耐えうるマイクロカプセル固形物を得るこ
とである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、蓄熱材
を内包するマイクロカプセルの平均粒子径が0.5〜3
0μmであり、マイクロカプセル中に占める蓄熱材重量
の比率が70〜90%の蓄熱材マイクロカプセルを乾燥
することにより得られる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の蓄熱材マイクロ
カプセルについて詳細に説明する。一般に蓄熱材をマイ
クロカプセル化する方法としては、複合エマルジョン法
によるカプセル化法(特開昭62−1452号公報)、
蓄熱材粒子の表面に熱可塑性樹脂を噴霧する方法(同6
2−45680号公報)、蓄熱材粒子の表面に液中で熱
可塑性樹脂を形成する方法(同62−149334号公
報)、蓄熱材粒子の表面でモノマーを重合させ被覆する
方法(同62−225241号公報)、界面重縮合反応
によるポリアミド皮膜マイクロカプセルの製法(特開平
2−258052号公報)等の方法を用いることができ
る。
【0007】マイクロカプセルの皮膜膜形成材として
は、界面重合法、インサイチュー法等の手法で得られ
る、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミ
ド、ポリアクリルアミド、エチルセルロース、ポリウレ
タン、アミノプラスト樹脂、またゼラチンとカルボキシ
メチルセルロース若しくはアラビアゴムとのコアセルベ
ーション法を利用した合成あるいは天然の樹脂が用いら
れるが、本発明の如き比較的高融点の蓄熱材を内包する
マイクロカプセルの場合にはインサイチュー法によるメ
ラミンホルマリン樹脂が特に好ましい。
【0008】マイクロカプセルの粒子径は例えば次の様
な条件を調節、変更することにより種々の値に設定する
ことができる。1.乳化剤の種類(アニオン性界面活性
剤、ノニオン性界面活性剤等、アルキルベンゼンスルホ
ン酸ナトリウム等のモノマータイプの界面活性剤、ポリ
アクリル酸ナトリウム等のポリマータイプの界面活性
剤)2.界面活性剤の濃度。3.乳化時の乳化液の温度。4.
乳化比(水相と油相の体積比率)。5.乳化機、分散機等
と称される微粒化装置の運転条件(攪拌回転数、時間
等)。
【0009】これらの条件を変化させることにより本発
明のマイクロカプセルの平均粒子系は0.5〜30μ
m、好ましくは1〜20μmに設定することにより高温
にも耐え、しかも物理的圧力にも破壊することのないマ
イクロカプセルが得られる。この粒子系の範囲より小さ
いと耐熱性が低下し、またこの範囲より大きいと物理的
強度が低下するため好ましくない。
【0010】本発明で述べる平均粒子径は完成したマイ
クロカプセルの体積平均粒子径を意味し、具体的には米
国コールター社製コールターマルチサイザーを用いて測
定された体積平均粒子径を表す。上記範囲より大きい粒
子径では機械的専断力に極めて弱くなり、上記範囲より
小さくすれば破壊は抑えられるものの膜厚が薄くなるた
め耐熱性に乏しくなるため好ましくない。
【0011】蓄熱材マイクロカプセルの物理的せん断力
に対する耐久強度の調節は蓄熱材比率を本発明の範囲に
設定することにより可能となった。本発明で述べる蓄熱
材比率とは下記の算式〔数1〕により導かれる。
【0012】
【数1】a=(b/b+c+d)×100 a:蓄熱材比率 b:蓄熱材の固形重量 c:皮膜形成材料の固形総重量 d:乳化剤の固形重量
【0013】上記算式における皮膜形成材料とは、実質
的にマイクロカプセルの皮膜になり得るものとして添加
された樹脂類、樹脂形成モノマー等を意味する。蓄熱材
比率はマイクロカプセルの物理的強度比較の指標となる
数値であり、値が小さいほど蓄熱材マイクロカプセルの
強度は高くなるが、反面蓄熱できる容量は小さい値とな
る。逆に蓄熱材比率の値が大きいほど蓄熱可能な熱容量
は増すものの皮膜の厚みが薄くなるため、容易に破壊し
やすくなる。
【0014】本発明においては、両者を満足する最適範
囲が70〜90%であることが判明した。この範囲以下
の蓄熱材比率では耐熱性や物理的強度は充分であるが、
相対的に蓄熱材の比率が低下してしまうため本来の蓄熱
容量が小さくなり、またこの範囲以上になると皮膜が薄
くなるため熱的、物理的強度が低下して好ましくない。
【0015】本発明で用いられる蓄熱材としては、脂肪
族炭化水素化合物(パラフィン類化合物)や、ラウリン
酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸類、ラウリルアルコー
ル、ステアリルアルコール等の高級アルコール類、ミリ
スチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メ
チル、ステアリン酸ステアリル、フタル酸ジステアリル
等のエステル化合物、及び無機塩類などが使用可能であ
るが、脂肪族炭化水素化合物は皮膜の劣化がなく、蓄熱
容量も多いため好ましい蓄熱材として挙げられる。更に
本発明において好ましいマイクロカプセル化法であるイ
ンサイチュー法のメラミンホルマリン樹脂、尿素ホルマ
リン樹脂と組み合わせることにより緻密性の高い高強度
のマイクロカプセルが得られるため好ましい蓄熱材とし
て挙げられる。これらの蓄熱材中には必要に応じ過冷却
防止材、比重調節材、劣化防止剤等を添加することがで
きる。
【0016】本発明で述べる固形物とは、水分が全くな
い状態の完全な固形物に限らず、常温で流動性がないケ
ーキ状態や固体もしくは粉体として取り扱うことが可能
であり、例えばフィルタープレス、スクリュープレス、
遠心分離法、蒸発乾燥法等の装置を用いて得られた水分
含有量が40%以下のウェットケーキも含まれる。本発
明の蓄熱材マイクロカプセルは主に水分散系で得られる
が前記乾燥及び脱水方法を用いて固形化される。好まし
い固形化方法としてはマイクロカプセルに物理的劣化の
少ない噴霧乾燥法が特に好ましい。マイクロカプセル分
散液中には予め、金属粉、着色剤、比重調節材、分散助
剤、接着剤、湿潤剤等を添加することができる。これら
の添加剤は蓄熱材比率の算出には含まれない。
【0017】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。実施例中の部
数は固形重量部を表す。また、融点及び耐熱性の評価は
示差熱熱量計(DSC)及び熱重量分析装置(TGA)
を用い、いずれも米国パーキンエルマー社製、DSC−
7型を用いて測定した。
【0018】実施例1 メラミン粉末7部に37%ホルムアルデヒド水溶液1
3.5部と水30部を加え、pHを8に調整した後、約
70℃まで加熱してメラミンホルムアルデヒド初期縮合
物水溶液を得た。pHを4.5に調整した10%スチレ
ン無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液100
部中に、蓄熱材としてn-オクタデカン(融点27℃、融
解熱量220KJ/kg)80部を激しく撹拌しながら
添加し平均粒子径が13.0μmになるまで乳化を行な
った。この乳化液に上記メラミン−ホルムアルデヒド初
期縮合物水溶液全量を添加し70℃で2時間撹拌を施し
た後、pHを9に調製して平均粒子径13.0μm、蓄
熱材比率78.4%の蓄熱材マイクロカプセル分散液を
得た。
【0019】このマイクロカプセル分散液を市販のスプ
レードライヤーで水分を5%以下まで乾燥し融解熱量1
68KJ/kgの粉体を得た。更にこのマイクロカプセ
ル粉末を更に加熱して水分を完全に除去した後、熱重量
分析装置を用いて200℃1時間の空気中下での重量減
少率を測定したところ3.3%であった。
【0020】実施例2 メラミン粉末13部に37%ホルムアルデヒド水溶液2
5.1部と水50部を加え、pHを8に調整した後、約
70℃まで加熱してメラミンホルムアルデヒド初期縮合
物水溶液を得た。pHを4.5に調整した10%スチレ
ン無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液100
部中に、蓄熱材としてn-オクタデカンを激しく撹拌しな
がら添加し平均粒子径が2.0μmになるまで乳化を行
なった。この乳化液に上記メラミン−ホルムアルデヒド
初期縮合物水溶液全量を添加し70℃で2時間撹拌を施
した後、pHを9に調製して平均粒子径2.0μm、蓄
熱材比率71.2%の蓄熱材マイクロカプセル分散液を
得た。
【0021】このマイクロカプセル分散液を市販のスプ
レードライヤーで水分を5%以下まで乾燥し融解熱量1
53KJ/kgの粉体を得た。更にこのマイクロカプセ
ル粉末を更に加熱して水分を完全に除去した後、熱重量
分析装置を用いて200℃1時間の空気中下での重量減
少率を測定したところ1.2%であった。
【0022】実施例3 メラミン粉末2部に37%ホルムアルデヒド水溶液3.
9部と水20部を加え、pHを8に調整した後、約70
℃まで加熱してメラミンホルムアルデヒド初期縮合物水
溶液を得た。pHを4.5に調整した10%スチレン無
水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液100部中
に、蓄熱材として、ミリスチン酸ミリスチル(融点42
℃ 、融解熱量168KJ/kg)80部を激しく撹拌
しながら添加し平均粒子径が1.8μmになるまで乳化
を行なった。この乳化液に上記メラミン−ホルムアルデ
ヒド初期縮合物水溶液全量を添加し70℃で2時間撹拌
を施した後、pHを9に調製して平均粒子径1.8μ
m、蓄熱材比率85.6%の蓄熱材マイクロカプセル分
散液を得た。
【0023】このマイクロカプセル分散液を市販のスプ
レードライヤーで水分を5%以下まで乾燥し融解熱量1
35KJ/kgの粉体を得た。更にこのマイクロカプセ
ル粉末を更に加熱して水分を完全に除去した後、熱重量
分析装置を用いて200℃1時間の空気中下での重量減
少率を測定したところ8.8%であった。
【0024】比較例1 メラミン粉末2部に37%ホルムアルデヒド水溶液2.
6部と水20部を加え、pHを8に調整した後、約70
℃まで加熱してメラミンホルムアルデヒド初期縮合物水
溶液を得た。pHを4.5に調整した5%スチレン無水
マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液100g中
に、蓄熱材として実施例1と同様のn-オクタデカン80
部を激しく撹拌しながら添加し平均粒子径が7.0μm
になるまで乳化を行なった。この乳化液に上記メラミン
−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液全量を添加し70
℃で2時間撹拌を施した後、pHを9に調製して平均粒
子径7.0μm、蓄熱材比率91.0%の蓄熱材マイク
ロカプセル分散液を得た。
【0025】このマイクロカプセル分散液を市販のスプ
レードライヤーで水分を5%以下まで乾燥し融解熱量1
85KJ/kgの粉体を得た。更にこのマイクロカプセ
ル粉末を更に加熱して水分を完全に除去した後、熱重量
分析装置を用いて200℃1時間の空気中下での重量減
少率を測定したところ48.5%であった。
【0026】比較例2 メラミン粉末17部に37%ホルムアルデヒド水溶液3
2.8部と水50部を加え、pHを8に調整した後、約
70℃まで加熱してメラミンホルムアルデヒド初期縮合
物水溶液を得た。pHを4.5に調整した10%スチレ
ン無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液100
g中に、蓄熱材として実施例1と同様のn-パラフィンワ
ックス80部を激しく撹拌しながら添加し平均粒子径が
7.0μmになるまで乳化を行なった。この乳化液に上
記メラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液全量を
添加し70℃で2時間撹拌を施した後、pHを9に調製
して平均粒子径7.0μm、蓄熱材比率67.1%の蓄
熱材マイクロカプセル分散液を得た。
【0027】このマイクロカプセル分散液を市販のスプ
レードライヤーで水分を5%以下まで乾燥し融解熱量1
26KJ/kgの粉体を得た。更にこのマイクロカプセ
ル粉末を更に加熱して水分を完全に除去した後、熱重量
分析装置を用いて200℃1時間の空気中下での重量減
少率を測定したところ0.8%であったが粉末の融解熱
量を測定したところ蓄熱能力に乏しかった。
【0028】比較例3 比較例1において、蓄熱材を実施例1と同じミリスチン
酸ミリスチルを用いた以外は同様にしてこのマイクロカ
プセル分散液を市販のスプレードライヤーで水分を5%
以下まで乾燥し融解熱量147KJ/kgの粉体を得
た。更にこのマイクロカプセル粉末を更に加熱して水分
を完全に除去した後、熱重量分析装置を用いて200℃
1時間の空気中下での重量減少率を測定したところ7
9.6%であった。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】実施例からも明らかなように、マイクロ
カプセルの粒子径と蓄熱材比率を特定の範囲に設定する
ことによりマイクロカプセル固形物の耐久性は飛躍的に
向上することが分かった。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄熱材を内包するマイクロカプセルにお
    いて、平均粒子径が0.5〜30μm、且つマイクロカ
    プセル中に占める蓄熱材重量の比率が70〜90%であ
    る蓄熱材マイクロカプセル固形物。
  2. 【請求項2】 蓄熱材が脂肪族炭化水素化合物である請
    求項1記載の蓄熱材マイクロカプセル固形物。
  3. 【請求項3】 マイクロカプセルを形成する皮膜がメラ
    ミンホルマリン樹脂または尿素ホルマリン樹脂である請
    求項1記載の蓄熱材マイクロカプセル。
  4. 【請求項4】 蓄熱材マイクロカプセルを固形化する手
    法が噴霧乾燥法である請求項1記載の蓄熱材マイクロカ
    プセル。
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