JP2012144045A - 吸熱性部材 - Google Patents
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Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
【解決手段】基体と、前記基体表面に形成され、赤外線吸収特性を有する有機化合物と、表面にシランモノマーが結合した無機微粒子の群と、を有する吸熱層と、を備え、前記無機微粒子の群は、前記無機微粒子同士が表面の前記シランモノマー間の化学結合を介して結合しており、且つ、前記無機微粒子の群が前記シランモノマーとの化学結合によって基体と結合することにより、前記無機微粒子に保持された前記有機化合物が凝集せず、基体表面に均一に分散していることを特徴とする吸熱性部材。
【選択図】図1
Description
前記無機微粒子の群は、前記無機微粒子同士が表面の前記シランモノマー間の化学結合を介して結合しており、且つ、前記無機微粒子の群が前記シランモノマーとの化学結合によって基体と結合することにより、前記無機微粒子に保持された前記有機化合物が凝集せず、基体表面に均一に分散していることを特徴とする吸熱性部材。
前記バインダー成分は、前記赤外線吸収特性を有する有機化合物と前記無機微粒子とを結合することを特徴とする第1の発明に記載の吸熱性部材。
<吸熱性部材の作製>
(実施例1)
不飽和結合を有するシランモノマーである3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBM−503)を、無機微粒子γ―アルミナ(大明化学工業株式会社製、TM−300)の表面に、通常の方法(化学結合5の形成方法として上述した(1)や(2)の方法など)により脱水縮合により共有結合させた後、メタノールにプレ分散後、ビーズミルにて平均粒子径が50nmとなるように解砕・分散し、それぞれの粒子が分散したスラリーを得た。なお、ここでいう平均粒子径とは、体積平均粒子径(Mean Volume Diameter)のことをいう。
実施例2は、赤外線吸収特性を有する有機化合物として、フタロシアニンのナノ粒子を作製し、作製したフタロシアニンナノ粒子を用いて吸熱性部材を作製した。
実施例1で用いたフタロシアニン化合物の代わりに、実施例2で用いた合成銅フタロシアニンナノ粒子を用い、バインダーを固形分の30質量%、合成銅フタロシアニンを固形分の3質量%(残りの固形分はγ―アルミナ)となるように添加した。それ以外は、実施例1と同様に固形分を10質量%に調整したスラリーを布帛に3g塗布しサンプルを作成した。
実施例1において、無機微粒子2−aとしてγ―アルミナの代わりに、酸化マグネシウム(タテホ化学工業株式会社製、FNM-G)を用いた以外は、実施例1と同様に作成した。
実施例1で、シランモノマーで表面処理したγ−アルミナの充填量が10質量%になるようメタノールを加えて調整した後、さらに無機微粒子成分として炭化珪素(大平洋ランダム株式会社製、15S)を固形分の30質量%(固形分の30%(質量比)が炭化珪素)となるように添加し、分散した。
実施例6は、無機微粒子として酸化亜鉛の微粒子を用いたものである。具体的には、不飽和結合を有するシランモノマーである3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBM−503)を、無機微粒子酸化亜鉛(住友大阪セメント株式会社製、ZnO-310)の表面に、通常の方法により脱水縮合させ共有結合させ、メタノールにプレ分散後、ビーズミルにて平均粒子径が60nmとなるように解砕・分散し、酸化亜鉛微粒子が分散したスラリーを得た。
実施例1で用いた布帛に何も塗布せず、サンプルとして用いた。
実施例1で用いたγ―アルミナの充填量が10質量%になるようにメタノールを加えてスラリーを調整した。その後、テトラメトキシシランを、固形分中の30質量%になるように加えて分散した。このスラリーを、実施例1で用いた布帛に、3g塗布後、110℃で1分間乾燥した。その後、80kVの加速電圧で電子線を3Mrad照射し、吸熱性部材(無機微粒子のみを含む)のサンプルを得た。
実施例1で用いたフタロシアニン化合物とテトラメトキシシランを、実施例1と等量溶媒へ分散した。このスラリーを、実施例1で用いた布帛に、3g塗布後、110℃で1分間乾燥した。その後、80kVの加速電圧で電子線を3Mrad照射し、吸熱性部材(赤外線吸収特性を有する有機化合物のみを含む)のサンプルを得た。
不飽和結合を有するシランモノマーである3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、KBM−503)を、無機微粒子である酸化ケイ素(日産化学工業株式会社製、スノーテックス)の表面に通常の方法により脱水縮合させ、メタノールにプレ分散後、平均粒子径が20nmとなるように解砕・分散し、酸化ケイ素微粒子が分散したスラリーを得た。
実施例1で用いたスラリーに、赤外線吸収特性を有する有機化合物として平均粒子径が308nmのフタロシアニン化合物を固形分の10質量%(固形分の10%(質量比)がフタロシアニン化合物)となるようにそのまま添加、攪拌した以外は実施例1と同様に作成した。
実施例1で用いたスラリーに、赤外線吸収特性を有する有機化合物として平均粒子径が106nmのフタロシアニン化合物を固形分の10質量%(固形分の10%(質量比)がフタロシアニン化合物)となるようにそのまま添加、攪拌した以外は実施例1と同様に作成した。
<サンプルの評価方法>
以下、実施例1の吸熱性部材、比較例1の布帛、比較例2および比較例3の吸熱性部材に対して行った「吸熱性の評価」、「光の吸収特性の評価」および「耐久性の評価」の評価方法の詳細について説明する。
吸熱性の評価は、図2に示した装置によって温度を測定した。
光の吸収特性の評価においては、光の反射率を直接測定できないので、透過率を測定した。紫外可視光赤外線分光光度計装置(株式会社島津製作所製、UV-3100PC)を用いて500nmから2500 nmまでの波長の透過率を測定した。
温度上昇の評価は、図2に示した装置を用いて、光源ランプを10分間照射した後のサンプル温度を測定した。測定したサンプルは、実施例1〜9と比較例3を用い、それぞれ比較例1との温度差を算出した。これにより吸熱性能を比較評価した。
耐久性の評価は、実施例1の吸熱性部材と比較例3の吸熱性部材を用い、「洗濯する前の吸熱性」と、「3回洗濯した後の吸熱性」とを比較することで、吸熱性部材としての耐久性を評価した。
また、実施例3と実施例8においては耐久性試験を実施し、その後、耐久性試験前後の温度上昇の評価を実施した。
塗布面の評価は、実施例1で得たスラリーを基体に塗布した状態と、比較例3で得たスラリーを基体に塗布した状態を評価した。
図3から、シランモノマーが結合した無機微粒子の群を基体上に固定することにより、無機微粒子に保持された赤外線吸収特性を有する有機化合物が、凝集せずに均一に分散し基体上に固定された実施例1の吸熱性部材の吸熱特性は、何も塗布していない比較例1の布帛、無機微粒子のみを塗布した比較例2の吸熱性部材、赤外線吸収特性を有する有機化合物のみを塗布した比較例3の吸熱性部材と比較して、著しく優れていることが確認できた。また、サンプルの設置場所による照射光量のばらつきを考慮し、サンプル設置場所を入れ換えて測定し、平均値で評価した。
また、実施例1の吸熱性部材、比較例1の布帛、比較例2および比較例3の吸熱性部材、の吸熱特性の差の原因を調べるため、光の吸収特性を調べた。ここでは、光の吸収率は直接測定できなかったため、光の透過率を測定した。図4の光の透過率のグラフから、比較例1〜比較例3よりも実施例1の方が、光の透過率が低いことが確認できた。この結果と吸熱特性の結果から、実施例1の光の吸収率が高いことが推測される。
表1から、フタロシアニン化合物として合成ナノ粒子を添加した実施例2(平均粒子径14.3nm)においては、実施例1と比較し添加量が同等でも著しく高い吸熱効果が確認され、また、実施例3においては実施例1や実施例2に比べてフタロシアニン化合物が少量の添加濃度であるにもかかわらず高い吸熱効果が確認された。
さらに図5から、テトラメトキシシランにより赤外線吸収特性を有する有機化合物を基体に固定した比較例3の吸熱性部材は、3回の洗濯により吸熱特性が劣化しているが、シランモノマーが結合した無機微粒子の群を基体上に固定することにより、無機微粒子に保持された赤外線吸収特性を有する有機化合物が、凝集せずに均一に分散し基体上に固定された実施例1の吸熱性部材は、3回の洗濯後も吸熱特性の劣化がほとんどみられず、耐久性にも優れていること確認できた。
図6は、赤外線吸収特性を有する有機化合物が無機微粒子に保持されていない状態の基体(比較例3)の表面を示す電子顕微鏡写真である。図7は、赤外線吸収特性を有する有機化合物が無機微粒子に保持されている状態の基体(実施例1)の表面を示す電子顕微鏡写真である。
2−a: 無機微粒子
2−b: 赤外線吸収特性を有する有機化合物
3: シランモノマー
4: バインダー成分
5: 化学結合
6: 光源ランプ
7: 布帛
8: 温度センサー
10: 吸熱層
100: 吸熱製部材
Claims (7)
- 基体と、
前記基体表面に形成され、赤外線吸収特性を有する有機化合物と、表面にシランモノマーが結合した無機微粒子の群と、を有する吸熱層と、を備え、
前記無機微粒子の群は、前記無機微粒子同士が表面の前記シランモノマー間の化学結合を介して結合しており、且つ、前記無機微粒子の群が前記シランモノマーとの化学結合によって基体と結合することにより、前記無機微粒子に保持された前記有機化合物が凝集せず、基体表面に均一に分散していることを特徴とする吸熱性部材。
- 前記吸熱層は、バインダー成分としてのモノマー、オリゴマー、またはこれらの混合物をさらに有し、
前記バインダー成分は、前記赤外線吸収特性を有する有機化合物と前記無機微粒子とを結合することを特徴とする請求項1に記載の吸熱性部材。
- 前記赤外線吸収特性を有する有機化合物が、フタロシアニン化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の吸熱性部材。
- 前記赤外線吸収特性を有する有機化合物の粒子径が、300nm以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の吸熱性部材。
- 前記無機微粒子の熱伝導率が10W/(m・K)以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の吸熱性部材。
- 前記基体が、樹脂を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれか一つに記載の吸熱性部材。
- 前記基体が、繊維構造体であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の吸熱性部材。
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