JP2017025184A - パラフィン系蓄熱性組成物及び蓄熱材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パラフィン化合物(A)と、数平均分子量(Mn)50000g/mol以上250000g/mol以下、スチレン含有量15質量%以上60質量%未満のスチレン系エラストマー(B)と、スチレン系エラストマー(B)に対して、数平均分子量(Mn)が大きい、及び/またはスチレン含有量が多いスチレン系エラストマー(C)とを含み、スチレン系エラストマー(B)とスチレン系エラストマー(C)との含有質量比((B)/(C))が1以上であるパラフィン系蓄熱性組成物。このパラフィン系蓄熱性組成物を用いた蓄熱材。
【選択図】なし
Description
この様に、従来の技術では、特に室温以下の低温に融点を有するパラフィンを使用した際に、形状保持性と加工時の流動性を両立することが困難であった。
パラフィン化合物(A)と、
数平均分子量(Mn)が50000g/mol以上、250000g/mol以下で、スチレン含有量が15質量%以上、60質量%未満のスチレン系エラストマー(B)と、
スチレン系エラストマー(B)に対して、数平均分子量(Mn)が大きい、及び/またはスチレン含有量が多いスチレン系エラストマー(C)とを含み、
スチレン系エラストマー(B)とスチレン系エラストマー(C)との含有質量比((B)/(C))が1以上であることを特徴とする、パラフィン系蓄熱性組成物、及びこれを用いてなる蓄熱材に関するものである。
特に、低融点パラフィンを使用した場合にも、蓄熱材として使用した際に優れた形状保持性と加工時の流動性を発現することができる蓄熱性組成物及び蓄熱材を提供することができる。
本発明の蓄熱性用組成物は、パラフィン化合物(A)、スチレン系エラストマー(B)、及び、スチレン系エラストマー(C)を含むものである。なお、本発明における相転移とは、液体から固体、または、固体から液体への相転移を意味し、相転移温度は相転移する温度を意味する。
本発明に用いるパラフィン化合物(A)としては、脂肪族飽和炭化水素(アルカン)が挙げられる。パラフィン化合物(A)としては、脂肪族飽和炭化水素(アルカン)であれば特に制限されないが、安全性や使用温度の観点から、常温において液体または固体のものが好ましい。中でも、主鎖の炭素数が10〜30個の飽和炭化水素、特に直鎖状飽和炭化水素を用いることで、相転移温度を実用温度域において任意に選択でき、幅広い用途で好適に使用できる。
これらのうち、後述のスチレン系エラストマー(B)とスチレン系エラストマー(C)とを併用することによる流動性を維持した上での形状保持性の向上効果の観点から、本発明は、炭素数が比較的少なく、室温以下に融点を有し、形状保持性と加工時の流動性の両立が困難な、パラフィン化合物(A)、例えば炭素数10〜20個、中でも好ましくは10〜18個の低融点のパラフィン化合物(A)を用いる場合に有効である。
本発明に用いるスチレン系エラストマー(B)は、ポリスチレンからなるハードセグメントと、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、またはこれらの水素添加物、及び/またはそれらの共重合体からなるソフトセグメントとから構成されるエラストマーを意味する。
本発明に用いるスチレン系エラストマー(C)としては、数平均分子量(Mn)とスチレン含有量のうちの少なくとも一方が前記スチレン系エラストマー(B)のそれよりも大きいことを特徴とする。この条件を満足すれば、他には特段の制限はなく、例えば前記スチレン系エラストマー(B)と同様の共重合体ブロックを有するスチレン系エラストマーを使用することができる。
本発明のパラフィン系蓄熱性組成物は、その他の成分として、パラフィン系蓄熱性組成物の性質に影響を与えない範囲において、滑剤、帯電防止剤、酸化防止剤、ブロッキング防止剤、防菌・防カビ剤、安定剤、染料、難燃剤、顔料、無機質微粒子などの各種添加剤を含有してもよい。更には伝熱性向上のために、金属粉、金属繊維、金属酸化物、カーボン、カーボンファイバー等を含有していてもよい。
本発明のパラフィン系蓄熱性組成物がこれらのその他の成分を含有する場合、その含有量は、例えば酸化防止剤などにおいては、パラフィン系蓄熱性組成物100質量%に対して1質量%以下であることが好ましい。
本発明のパラフィン系蓄熱性組成物は、常法に従って、2本ロール、押出機、2軸混練押出機、撹拌式混合機等の通常の混合・撹拌機を用いて、パラフィン化合物(A)、スチレン系エラストマー(B)及びスチレン系エラストマー(C)と、必要に応じて配合されるその他の成分とを、エラストマーの軟化点よりも高い、例えば100℃前後の温度にて加熱、混合することにより製造される。
パラフィン系蓄熱性組成物の潜熱量は、後述の実施例の項に記載の方法で融解熱量(ΔHm)として測定される。
パラフィン系蓄熱性組成物の弾性率[Pa]は、後述の実施例の項に記載の方法で測定される。
パラフィン系蓄熱性組成物の粘度[Pa・s]は、後述の実施例の項に記載の方法で測定される。
本発明の蓄熱材は、本発明のパラフィン系蓄熱性組成物を用いてなるものであり、本発明のパラフィン系蓄熱性組成物をシート状、板状、粒状、ペレット状等の各種の形状に成形して製造される。
パラフィン系蓄熱性組成物の成形方法としては、パラフィン系蓄熱性組成物の製造時に各成分が混合され液状となったものを、そのままで、あるいは若干冷却して型に流し込み所望のシート状、板状とする方法が挙げられる。また、パラフィン系蓄熱性組成物は、パラフィン化合物(A)の融点より低い温度で固化するので、ブロック状に成形した後、切断してシート状や板状としてもよい。更に、パラフィン系蓄熱性組成物をフィルム、布、繊維等の上に付着や塗布、或いは含浸させてシート状、板状としてもよい。また、ポリエチレン等の袋にパック詰めにして冷却過程でシート状、板状、棒状とすることもできる。また、押出機を用いてシート状、板状に押出成形してもよい。押出機により棒状、パイプ状に成形したものを裁断して粒状、ペレット状とすることもできる。
得られた蓄熱性組成物の評価は次の方法により行った。
示差走査熱量計(DSC)を用いて、10℃から100℃まで、加熱速度10℃/分で昇温過程における蓄熱性組成物の結晶融解熱量(ΔHm)[J/g]を測定した。融解熱量(ΔHm)が100J/g以上のものを合格(○)、100J/g未満のものを不合格(×)とした。
レオメーターを用いて、10℃から100℃まで、加熱速度2℃/minで昇温過程における蓄熱性組成物の弾性率[Pa]を測定した。60℃における弾性率[Pa]が10Pa以上、10000Pa以下のものを合格(○)、この範囲から外れるものを不合格(×)とした。
レオメーターを用いて、10℃から100℃まで、加熱速度2℃/minで昇温過程における蓄熱性組成物の粘度[Pa・s]を測定した。90℃における粘度[Pa・s]が10Pa・s以下のものを合格(○)、10Pa・sより高いものを不合格(×)とした。
スチレン系エラストマー中のスチレン含有量の決定は、1H−NMRで行った。機器はBURUKER社製AV400Mを用いた。重クロロホルムを溶媒として用い、テトラメチルシランを基準としてフェニル基由来のプロトンピーク(ピーク頂点が6.3ppm〜7.5ppmの範囲にあるもの)とアルキル基由来のプロトンピーク(ピーク頂点が0.7ppm〜2.5ppmの範囲にあるもの)の強度比較で行った。
スチレン系エラストマーの数平均分子量(Mn)は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて、標準ポリスチレン換算で求めた。測定にはクロロホルムを溶媒として用い、カラムには東ソー社製HLC−8120を用いた。
パラフィン化合物(A)、スチレン系エラストマー(B)、スチレン系エラストマー(C)としては、以下のものを用いた。
(a)−1:TS4(JX社製、テトラデカン、融点=6℃)
(b)−1:セプトン8004(クラレ社製、SEBS、スチレン含有量(StB)=31質量%、数平均分子量(MnB)=120000g/mol)
(b)−2:タフテックH1517(旭化成社製、SEBS、スチレン含有量(StB)=42質量%、数平均分子量(MnB)=110000g/mol)
(b)−3:SIBSTAR102T(カネカ社製、SIBS、スチレン含有量(StB)=19質量%、数平均分子量(MnB)=80000g/mol)
(c)−1:セプトン8104(クラレ社製、SEBS、スチレン含有量(StC)=60質量%、数平均分子量(MnC)=130000g/mol)
(c)−2:セプトン8006(クラレ社製、SEBS、スチレン含有量(StC)=33質量%、数平均分子量(MnC)=260000g/mol)
<実施例1>
(a)−1と(b)−1と(c)−1を90/8/2(質量%)の割合で150℃において混合し、得られたパラフィン系蓄熱性組成物について各種評価を実施した。結果を表1に示す。
(a)−1と(b)−1と(c)−1の混合比を90/5/5(質量%)とした以外は実施例1と同様の方法でパラフィン系蓄熱性組成物の製造及び評価を行った。結果を表1に示す。
(c)−1の代わりに(c)−2を用いた以外は実施例1と同様の方法でパラフィン系蓄熱性組成物の製造及び評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−1と(b)−2と(c)−1の混合比を90/8/2(質量%)とした以外は実施例1と同様の方法でパラフィン系蓄熱性組成物の製造及び評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−1と(b)−1と(c)−1の混合比を95/4/1(質量%)とした以外は実施例1と同様の方法でパラフィン系蓄熱性組成物の製造及び評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−1と(b)−3と(c)−2の混合比を90/8/2(質量%)とした以外は実施例1と同様の方法でパラフィン系蓄熱性組成物の製造及び評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−1と(b)−1の混合比を90/10(質量%)とし、スチレン系エラストマー(C)を使用しなかった以外は実施例1と同様の方法でパラフィン系蓄熱性組成物の製造及び評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−1と(c)−1の混合比を90/10(質量%)とし、スチレン系エラストマー(B)を使用しなかった以外は実施例1と同様の方法でパラフィン系蓄熱性組成物の製造及び評価を行った。結果を表1に示す。
(a)−1と(c)−2の混合比を90/10(質量%)とし、スチレン系エラストマー(B)を使用しなかった以外は実施例1と同様の方法でパラフィン系蓄熱性組成物の製造及び評価を行った。結果を表1に示す。
Claims (8)
- パラフィン化合物(A)と、
数平均分子量(Mn)が50000g/mol以上、250000g/mol以下で、スチレン含有量が15質量%以上、60質量%未満のスチレン系エラストマー(B)と、
スチレン系エラストマー(B)に対して、数平均分子量(Mn)が大きい、及び/またはスチレン含有量が多いスチレン系エラストマー(C)とを含み、
スチレン系エラストマー(B)とスチレン系エラストマー(C)との含有質量比((B)/(C))が1以上であることを特徴とする、パラフィン系蓄熱性組成物。 - スチレン系エラストマー(C)は、スチレン系エラストマー(B)に対して、数平均分子量(Mn)が大きく且つスチレン含有量が多いことを特徴とする、請求項1に記載のパラフィン系蓄熱性組成物。
- スチレン系エラストマー(C)は、スチレン系エラストマー(B)に対して、数平均分子量(Mn)が10000g/mol以上大きい、及び/またはスチレン含有量が1質量%以上多いことを特徴とする、請求項1または2に記載のパラフィン系蓄熱性組成物。
- パラフィン化合物(A)が、炭素数10〜30個の直鎖状飽和炭化水素であることを特徴とする、請求項1〜3の何れかに記載のパラフィン系蓄熱性組成物。
- パラフィン化合物(A)、スチレン系エラストマー(B)及びスチレン系エラストマー(C)の合計に対するパラフィン化合物(A)の含有割合が70〜98質量%であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のパラフィン系蓄熱性組成物。
- スチレン系エラストマー(B)とスチレン系エラストマー(C)の含有質量比が95/5〜50/50であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のパラフィン系蓄熱性組成物。
- 前記スチレン系エラストマー(B)及びスチレン系エラストマー(C)が、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−ブタジエン−ブチレン−スチレン共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体、及びスチレン−イソブチレン−スチレン共重合体のいずれかであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のパラフィン系蓄熱性組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載のパラフィン系蓄熱性組成物を用いてなる蓄熱材。
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