JP2017114965A - Capsule type heat storage material and method for producing the same - Google Patents

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憲司 山田
青木 聡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capsule type heat storage material that prevents a capsule coating from breaking due to impact, or the volumetric change of a phase change material contained therein, and also inhibits the leakage of the phase change material.SOLUTION: A capsule type heat storage material has a core part having at least one phase change material, and a capsule wall containing the phase change material. The capsule wall has polycyanoacrylate, or polyurethane with an elongation of 5% or more.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、カプセル型蓄熱材料及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a capsule-type heat storage material and a method for producing the same.

物質の相変化に伴って生じる潜熱を利用するための潜熱蓄熱材料として、氷、ノルマルパラフィン、無機塩などが知られている(特許文献1参照。)。
これらの潜熱蓄熱材料は、相変化物質の液体と固体との間の相変化による潜熱を利用する場合、相変化物質が液体状態になったとき、外部に漏れ出すなどの弊害がある。そこで、この問題を解決するために、相変化物質を、ゲル化又はマイクロカプセル化したり、乳化分散した相変化物質を親水性高分子で被包したりするなどの手法が提案されている(特許文献2〜6参照)。
Ice, normal paraffin, inorganic salts, and the like are known as latent heat storage materials for utilizing the latent heat generated with the phase change of substances (see Patent Document 1).
These latent heat storage materials have problems such as leakage to the outside when the phase change material is in a liquid state when using latent heat due to phase change between the liquid and solid of the phase change material. Therefore, in order to solve this problem, methods such as gelling or microencapsulating the phase change material or encapsulating the emulsified and dispersed phase change material with a hydrophilic polymer have been proposed (patents). Reference 2-6).

一方、大径のカプセルを作製する方法として、非特許文献1には、液中硬化被覆法(人工いくらを作製する方法)が提示されている。   On the other hand, as a method for producing a large-diameter capsule, Non-Patent Document 1 proposes a submerged curing coating method (a method for producing an artificial amount).

また、光硬化性樹脂を被膜として使用するカプセルが提案されている(特許文献7)。   Moreover, a capsule using a photocurable resin as a coating has been proposed (Patent Document 7).

特開昭57−40582号公報JP 57-40582 A 特開平8−100171号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-100191 特開平9−31452号公報JP-A-9-31452 特開2002−69438号公報JP 2002-69438 A 特開2001−303031号公報JP 2001-303031 A 特開2007−145946号公報JP 2007-145946 A 国際公開第2009/128476号International Publication No. 2009/128476

近藤保、小石真純著、「新版マイクロカプセル その製法・性質・応用」、三共出版株式会社、1987年11月、p.38−40Kondo Yasu, Koishi Masumi, “New Microcapsules, Production, Properties, and Applications”, Sankyo Publishing Co., Ltd., November 1987, p. 38-40

非特許文献1に記載の液中硬化被覆法を適用して、相変化物質を封入するカプセルを大径化することも考えられる。しかし、液中硬化被覆法では、カプセル構造を形成させた後に速やかに被膜樹脂を硬化させる必要があるため、使用できる被膜樹脂が水溶性樹脂などに制限される。したがって、樹脂の強度が低い、樹脂の耐水性が悪い、相変化物質が漏えいしやすい、などの問題がある。   It is also conceivable to apply a submerged curing coating method described in Non-Patent Document 1 to increase the diameter of the capsule enclosing the phase change material. However, in the submerged curing coating method, it is necessary to quickly cure the coating resin after forming the capsule structure, and thus the usable coating resin is limited to a water-soluble resin or the like. Accordingly, there are problems such as low strength of the resin, poor water resistance of the resin, and easy leakage of the phase change material.

また、特許文献7に記載のカプセルでは、十分な柔軟性を有する被膜を得られない場合がある。カプセルの被膜に十分な柔軟性がない場合には、カプセル内容物である相変化物質の体積変化や衝撃により、被膜が破損して相変化物質が漏えいしてしまうなどの問題がある。   Moreover, in the capsule of patent document 7, the film which has sufficient softness | flexibility may not be obtained. When the capsule coating is not sufficiently flexible, there is a problem that the phase change material leaks due to the coating being damaged by the volume change or impact of the phase change material that is the capsule contents.

そこで、本発明の実施形態は、衝撃や内包する相変化物質の体積変化によるカプセル被膜の破損が起きにくく、かつ、相変化物質の漏えいが少ないカプセル型蓄熱材料を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the embodiment of the present invention is to provide a capsule-type heat storage material that is less susceptible to damage to the capsule coating due to an impact or volume change of the phase change material contained therein, and less leaking of the phase change material.

本発明の実施形態は、下記のカプセル型蓄熱材料及びカプセル型蓄熱材料の製造方法に関する。   Embodiments of the present invention relate to the following capsule-type heat storage material and a method for manufacturing the capsule-type heat storage material.

<1> 少なくとも1種の相変化物質を含む芯部と、前記相変化物質を内包するカプセル壁とを含み、前記カプセル壁が、ポリシアノアクリレート又は伸び率が5%以上のポリウレタンを含む、カプセル型蓄熱材料。   <1> A capsule including a core including at least one phase change material and a capsule wall including the phase change material, wherein the capsule wall includes polycyanoacrylate or polyurethane having an elongation of 5% or more. Type heat storage material.

<2> 前記伸び率が5%以上のポリウレタンが、2〜4官能のウレタンアクリレートを重合したポリウレタンである、<1>に記載のカプセル型蓄熱材料。   <2> The capsule-type heat storage material according to <1>, wherein the polyurethane having an elongation percentage of 5% or more is a polyurethane obtained by polymerizing a bifunctional to tetrafunctional urethane acrylate.

<3> 前記カプセル壁が、さらに水溶性樹脂を含む、<1>又は<2>に記載のカプセル型蓄熱材料。   <3> The capsule-type heat storage material according to <1> or <2>, wherein the capsule wall further contains a water-soluble resin.

<4> 前記カプセル壁が外層及び前記外層より芯部に近い内層を含み、前記外層がポリシアノアクリレート又は伸び率が5%以上のポリウレタンを含み、前記内層が水溶性樹脂を含む、<1>に記載のカプセル型蓄熱材料。   <4> The capsule wall includes an outer layer and an inner layer closer to the core than the outer layer, the outer layer includes polycyanoacrylate or polyurethane having an elongation of 5% or more, and the inner layer includes a water-soluble resin. <1> The capsule-type heat storage material described in 1.

<5> 前記芯部がさらに水溶性樹脂を含み、前記水溶性樹脂中に前記相変化物質が分散している<1>に記載のカプセル型蓄熱材料。   <5> The capsule-type heat storage material according to <1>, wherein the core portion further includes a water-soluble resin, and the phase-change material is dispersed in the water-soluble resin.

<6> 少なくとも1種の相変化物質を含む芯部を、水系ポリウレタン又はウレタンアクリレートを含むエマルション組成物で被覆して被覆層を形成する被覆層形成工程、及び
前記被覆層を硬化する硬化工程、
を含む、カプセル型蓄熱材料の製造方法。
<6> A coating layer forming step of coating a core portion containing at least one phase change substance with an emulsion composition containing an aqueous polyurethane or urethane acrylate to form a coating layer, and a curing step of curing the coating layer,
A method for producing a capsule-type heat storage material.

<7> 前記被覆層をゲル化するゲル化工程をさらに含み、前記硬化工程において、ゲル化した被覆層を硬化する、<6>に記載のカプセル型蓄熱材料の製造方法。   <7> The method for producing a capsule-type heat storage material according to <6>, further including a gelling step of gelling the coating layer, wherein the gelled coating layer is cured in the curing step.

<8> 前記エマルション組成物がさらに水溶性樹脂を含む、<6>又は<7>に記載のカプセル型蓄熱材料の製造方法。   <8> The method for producing a capsule heat storage material according to <6> or <7>, wherein the emulsion composition further contains a water-soluble resin.

本発明の実施形態によれば、衝撃や内包する相変化物質の体積変化によるカプセル被膜(カプセル壁)の破損が起きにくく、かつ、相変化物質の漏えいが少ないカプセル型蓄熱材料を提供することができる。   According to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a capsule-type heat storage material that is less likely to cause damage to the capsule coating (capsule wall) due to impact or volume change of the phase-change material to be included and that has little leakage of the phase-change material. it can.

1.カプセル型放熱蓄熱材料
本発明の実施形態のカプセル型放熱蓄熱材料は、少なくとも1種の相変化物質を含む芯部と、前記相変化物質を内包するカプセル壁とを含み、前記カプセル壁が、ポリシアノアクリレート又は伸び率が5%以上のポリウレタンを含む、カプセル型蓄熱材料である。
1. Capsule type heat dissipation heat storage material A capsule type heat dissipation heat storage material according to an embodiment of the present invention includes a core portion including at least one phase change material, and a capsule wall containing the phase change material. A capsule-type heat storage material containing cyanoacrylate or polyurethane having an elongation percentage of 5% or more.

カプセル壁がポリシアノアクリレートを含む場合、カプセル壁の強度を向上させ、相変化物質の漏えいを少なくすることができる。また、カプセル壁が、伸び率が5%以上のポリウレタンを含む場合、カプセル壁に柔軟性を持たせることが可能となり、相変化物質の漏えいを少なくすることができるとともに、カプセル強度も向上させることができる。   When the capsule wall contains polycyanoacrylate, the strength of the capsule wall can be improved and the leakage of the phase change material can be reduced. In addition, when the capsule wall contains polyurethane having an elongation rate of 5% or more, the capsule wall can be made flexible, the leakage of the phase change material can be reduced, and the capsule strength can be improved. Can do.

本明細書において、ポリシアノアクリレートは、シアノアクリレートに由来する構造単位を含む重合体であり、シアノアクリレートのみを重合成分とするホモポリマーであってもよく、シアノアクリレートと、他の1または2以上の共重合成分との共重合体であってもよい。
ポリシアノアクリレートは1種類を用いたのでもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
In this specification, polycyanoacrylate is a polymer containing a structural unit derived from cyanoacrylate, and may be a homopolymer having only cyanoacrylate as a polymerization component. It may be a copolymer with the copolymer component.
One type of polycyanoacrylate may be used, or two or more types may be used in combination.

本明細書において、ポリウレタンは、主鎖の繰り返し単位中にウレタン結合(−NHCO−)をもつ重合体である。
伸び率が5%以上のポリウレタンは、例えば、ウレタンアクリレートを重合したものであってもよい。ウレタンアクリレートとしては、2〜4官能のウレタンアクリレートが好ましい。
ウレタンアクリレートが2官能以上である場合、硬化性に優れたポリウレタンを得ることが可能である。ウレタンアクリレートが4官能以下である場合、架橋密度を低くすることができ、得られたポリウレタンの柔軟性を高めることができる。
2官能ウレタンアクリレートの例として、東亞合成株式会社製M−1200、ダイセル・サイテック株式会社製EB8402、EB270、日本合成化学工業株式会社製UV−3000B、UV−3500BAなど、3官能ウレタンアクリレートの例として、日本合成化学工業株式会社製UV−7510B、4官能ウレタンアクリレートの例として、ダイセル・ユーシービー株式会社製EB8405、EB8210、荒川化学工業株式会社製ビームセットEM−92などが挙げられる。
In the present specification, polyurethane is a polymer having a urethane bond (—NHCO—) in the repeating unit of the main chain.
The polyurethane having an elongation rate of 5% or more may be obtained by polymerizing urethane acrylate, for example. As the urethane acrylate, a 2- to 4-functional urethane acrylate is preferable.
When the urethane acrylate is bifunctional or higher, it is possible to obtain a polyurethane having excellent curability. When urethane acrylate is tetrafunctional or less, the crosslinking density can be lowered, and the flexibility of the obtained polyurethane can be increased.
Examples of bifunctional urethane acrylates include M-1200 manufactured by Toagosei Co., Ltd., EB8402 and EB270 manufactured by Daicel-Cytec Co., Ltd., and UV-3000B and UV-3500BA manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. Examples of UV-7510B and tetrafunctional urethane acrylate manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd. include EB8405 and EB8210 manufactured by Daicel UCB Co., Ltd. and Beam Set EM-92 manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd.

ポリウレタンの伸び率は、下記方法に基づき測定する。
厚み80μm〜100μm、幅15mmの短冊形のポリウレタン試験片を作製する。
作製した試験片をストログラフ(製品名:ストログラフVG、メーカ:株式会社東洋精機製作所)で引張試験し(引張速度:10mm/min)、引張前の長さ、及び破断時における長さを測定して、下記式に基づいて伸び率を算出する。
伸び率(%)=(破断時における長さ−引張前の長さ)/引張前の長さ×100
The elongation percentage of polyurethane is measured based on the following method.
A strip-shaped polyurethane test piece having a thickness of 80 μm to 100 μm and a width of 15 mm is prepared.
The prepared test piece was subjected to a tensile test with a strograph (product name: strograph VG, manufacturer: Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) (tensile speed: 10 mm / min), and the length before tension and the length at break were measured. Then, the elongation percentage is calculated based on the following formula.
Elongation rate (%) = (length at break-length before tension) / length before tension × 100

ポリウレタンの伸び率は、好ましくは5%以上であり、より好ましくは10%以上、さらに好ましくは25%以上である。
ポリウレタンは、1種類を用いたのでもよく、2種類以上(例えば、異なる伸び率の複数種)を組み合わせて用いてもよい。
The elongation percentage of the polyurethane is preferably 5% or more, more preferably 10% or more, and further preferably 25% or more.
One type of polyurethane may be used, or two or more types (for example, a plurality of types having different elongation rates) may be used in combination.

カプセル壁は、さらに、水溶性樹脂を含むことが好ましい。
水溶性樹脂としては、ゼラチン、ゼラチン誘導体、カゼイン、寒天、アルギン酸ナトリウム、でんぷん、ポリビニルアルコールなどの水溶性ポリマー等が例示される。
水溶性樹脂は、1種類を用いたのでもよく、複数種類を組み合わせて用いてもよい。
It is preferable that the capsule wall further contains a water-soluble resin.
Examples of water-soluble resins include water-soluble polymers such as gelatin, gelatin derivatives, casein, agar, sodium alginate, starch, and polyvinyl alcohol.
One type of water-soluble resin may be used, or a plurality of types may be used in combination.

例えば、実施形態において、カプセル壁が、伸び率5%以上のポリウレタン及び水溶性樹脂を含んでいてもよい。
カプセル壁がポリウレタンと水溶性樹脂とを含むとき、例えば、ポリウレタンに対して水溶性樹脂を5〜30質量%含むことが好ましい。なお、ここで水溶性樹脂の量は、水溶性樹脂がゲル化されている場合には、ゲル化される前の水溶性樹脂としての全体量をいう。
For example, in the embodiment, the capsule wall may contain polyurethane having a stretch rate of 5% or more and a water-soluble resin.
When the capsule wall includes polyurethane and a water-soluble resin, for example, it is preferable to include 5 to 30% by mass of the water-soluble resin with respect to the polyurethane. In addition, the quantity of water-soluble resin means the whole quantity as water-soluble resin before gelatinizing here, when water-soluble resin is gelatinized.

カプセル壁は、外層、及び、外層より芯部に近い内層を含む多層構造を有していてもよい。
カプセル壁が多層構造を有する場合、例えば、外層がポリシアノアクリレート又は伸び率が5%以上のポリウレタンを含み、内層が水溶性樹脂を含むことも好ましく、外層がポリシアノアクリレートを含み、内層が水溶性樹脂を含むことがより好ましい。水溶性樹脂を含む内層を有する場合、カプセル壁の厚みを均一にしやすく、このため、相変化物質が漏えいしにくい。
The capsule wall may have a multilayer structure including an outer layer and an inner layer closer to the core than the outer layer.
When the capsule wall has a multilayer structure, for example, the outer layer preferably contains polycyanoacrylate or polyurethane having an elongation of 5% or more, the inner layer preferably contains a water-soluble resin, the outer layer contains polycyanoacrylate, and the inner layer is water-soluble. More preferably, a functional resin is included. In the case of having an inner layer containing a water-soluble resin, it is easy to make the thickness of the capsule wall uniform, so that the phase change substance is difficult to leak.

芯部がさらに水溶性樹脂を含み、芯部において水溶性樹脂中に相変化物質が分散していることも好ましい。
例えば、外層がポリシアノアクリレートを含み、芯部が、水溶性樹脂と少なくとも1種の相変化物質を含み、相変化物質が水溶性樹脂中に分散していてもよい。
相変化物質を水溶性樹脂中に分散させた場合、相変化物質の含有量を多くすることができ、結果として、温度維持時間を長くすることができる。
芯部がさらに乳化剤などのその他の成分を含有していてもよい。
It is also preferable that the core part further contains a water-soluble resin, and the phase change substance is dispersed in the water-soluble resin in the core part.
For example, the outer layer may include polycyanoacrylate, the core may include a water-soluble resin and at least one phase change material, and the phase change material may be dispersed in the water-soluble resin.
When the phase change substance is dispersed in the water-soluble resin, the content of the phase change substance can be increased, and as a result, the temperature maintenance time can be lengthened.
The core may further contain other components such as an emulsifier.

本発明において、芯部に含まれる相変化物質としては、例えば、パラフィン、脂肪酸、脂肪酸誘導体などの有機物が挙げられる。具体的には、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン、ノナデカン、エイコサン、ヘンイコサン、ドコサンなどの直鎖の脂肪族炭化水素、ラウリン酸、ミリスチン酸などの高級脂肪酸またはその誘導体(例えばミリスチン酸メチルなどの脂肪酸エステル)、ヘキサデカノール、ステアリルアルコール等の脂肪族アルコール、天然ワックス、石油ワックス、等が挙げられる。中でもノルマルパラフィンが好ましい。   In the present invention, examples of the phase change substance contained in the core include organic substances such as paraffin, fatty acid, and fatty acid derivative. Specifically, linear aliphatic hydrocarbons such as tetradecane, pentadecane, hexadecane, heptadecane, octadecane, nonadecane, eicosan, heicosan and docosan, higher fatty acids such as lauric acid and myristic acid, or derivatives thereof (for example, methyl myristate) Fatty acid esters), aliphatic alcohols such as hexadecanol and stearyl alcohol, natural waxes, petroleum waxes and the like. Of these, normal paraffin is preferable.

カプセル化の手法としては特に限定はないが、後述する本発明の製造方法を適用することが好ましい。
カプセルの外径は、0.1〜5mmが好ましく、0.3〜3mmがより好ましい。
The method for encapsulation is not particularly limited, but it is preferable to apply the production method of the present invention described later.
The outer diameter of the capsule is preferably 0.1 to 5 mm, more preferably 0.3 to 3 mm.

2.カプセル型蓄熱材料の製造方法
本発明の実施形態のカプセル型蓄熱材料の製造方法は、特に限定されないが、例えば、少なくとも1種の相変化物質を含む芯部を、被覆層組成物で被覆して被覆層を形成する被覆層形成工程、及び、被覆層を硬化する硬化工程を含む方法で作製することができる。
なお、本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
以下に、各工程について説明し、次いで、被覆層組成物としてエマルション組成物を用いた方法の例について説明する。
2. Method for Producing Capsule Type Heat Storage Material The method for producing a capsule type heat storage material according to an embodiment of the present invention is not particularly limited. For example, a core part containing at least one phase change material is coated with a coating layer composition. It can be produced by a method including a coating layer forming step for forming a coating layer and a curing step for curing the coating layer.
Note that in this specification, the term “process” is not limited to an independent process, and even if it cannot be clearly distinguished from other processes, the term “process” is used if the intended purpose of the process is achieved. included.
Below, each process is demonstrated and then the example of the method using an emulsion composition as a coating layer composition is demonstrated.

<被覆層形成工程>
被覆層形成工程では、少なくとも1種の相変化物質を含む芯部を、被覆層組成物で被覆して被覆層を形成する。
芯部を被覆層材料で被覆して被覆層を形成する方法として、特に限定されないが、例えば、二重ノズルを用いて、内側ノズルから、少なくとも1種の相変化物質を含む芯部の材料を、外側ノズルから、被覆層組成物を送液し、水中に滴下する方法が挙げられる。
<Coating layer forming step>
In the coating layer forming step, the core layer including at least one phase change material is coated with the coating layer composition to form a coating layer.
A method for forming a coating layer by coating the core with a coating layer material is not particularly limited. For example, a double nozzle is used to form a core material containing at least one phase change substance from an inner nozzle. A method of feeding the coating layer composition from the outer nozzle and dropping it into water can be mentioned.

芯部に含まれる相変化物質の例としては、上述の「1.カプセル型蓄熱材料」において例示した相変化物質が挙げられる。   Examples of the phase change material contained in the core include the phase change materials exemplified in the above-mentioned “1. Capsule type heat storage material”.

被覆層組成物の成分として、例えば、ポリウレタン、ウレタンアクリレート、またはシアノアクリレートなどの、ポリマー、オリゴマーまたはモノマーが挙げられる。
ウレタンアクリレートとしては、2〜4官能のウレタンアクリレートが好ましい。ウレタンアクリレートが2官能以上である場合、硬化性に優れたポリウレタンを得ることが可能であり、また、ウレタンアクリレートが4官能以下である場合、架橋密度を低くすることができ、得られたポリウレタンの柔軟性を高めることができる。
Examples of the component of the coating layer composition include a polymer, an oligomer, or a monomer such as polyurethane, urethane acrylate, or cyanoacrylate.
As the urethane acrylate, a 2- to 4-functional urethane acrylate is preferable. When the urethane acrylate is bifunctional or higher, it is possible to obtain a polyurethane having excellent curability, and when the urethane acrylate is tetrafunctional or lower, the crosslinking density can be lowered. Flexibility can be increased.

ポリウレタンとしては、例えば、末端に反応基としてイソシアネート基(−NCO基)を有する「反応性ポリウレタン」(又は「湿気反応型ポリウレタン」とも称する)を用いてもよい。反応性ポリウレタンでは、イソシアネート基が水分と反応することで、カルバミン酸、ついでアミンが生成され、生成されたアミンが、反応性ポリウレタンのイソシアネート基と反応することで、三次元網目構造を形成し、ポリウレタンが硬化する。   As the polyurethane, for example, “reactive polyurethane” having an isocyanate group (—NCO group) as a reactive group at the terminal (or also referred to as “moisture-reactive polyurethane”) may be used. In the reactive polyurethane, when the isocyanate group reacts with moisture, carbamic acid and then an amine are generated, and the generated amine reacts with the isocyanate group of the reactive polyurethane to form a three-dimensional network structure. The polyurethane is cured.

被覆層組成物は、さらに、水溶性樹脂及び/又は重合開始剤などのその他の成分を含んでいてもよい。   The coating layer composition may further contain other components such as a water-soluble resin and / or a polymerization initiator.

水溶性樹脂としては、特に制限はなく、上述の「1.カプセル型蓄熱材料」において例示したものを用いることができる。   There is no restriction | limiting in particular as water-soluble resin, What was illustrated in the above-mentioned "1. Capsule type heat storage material" can be used.

被覆層組成物が、ウレタンアクリレートまたはシアノアクリレートなどのモノマーまたはオリゴマーを含む場合は、被覆層組成物はさらに重合開始剤を含むことが好ましい。重合開始剤としては、特に制限はなく、通常のものを使用することができ、例えば、イルガキュア819(ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド)、イルガキュア184(1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン)、ダロキュア1173、イルガキュア907(2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン)、イルガキュア369(2−ベンジル−2−(ジメチルアミノ)−1−(4−モルホリノフェニル)−1−ブタノン)、イルガキュア379(2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルホリニル)フェニル]−1−ブタノン)、イルガキュア2959(1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン)(以上BASF製)、カヤキュアーDETX(2,4−ジエチルチオキサンテン−9−オン)、カヤキュアーITX(以上日本化薬社製)、ルシリンTPO(ジフェニル(2,4,6−トリメトキシベンゾイル)ホスフィンオキシド)(BASF製)、ベンゾフェノン、アセトフェノン、4−4´ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテルなどの光重合開始剤が挙げられる。これらは、単独でまたは2種以上組み合わせて使用できる。   When the coating layer composition contains a monomer or oligomer such as urethane acrylate or cyanoacrylate, the coating layer composition preferably further contains a polymerization initiator. There is no restriction | limiting in particular as a polymerization initiator, A normal thing can be used, for example, Irgacure 819 (bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide), Irgacure 184 (1-hydroxy). -Cyclohexyl-phenyl-ketone), Darocur 1173, Irgacure 907 (2-methyl-1- (4-methylthiophenyl) -2-morpholinopropan-1-one), Irgacure 369 (2-benzyl-2- (dimethylamino) ) -1- (4-morpholinophenyl) -1-butanone), Irgacure 379 (2- (dimethylamino) -2-[(4-methylphenyl) methyl] -1- [4- (4-morpholinyl) phenyl] -1-butanone), Irgacure 2959 (1- [4- (2-hydroxyethoxy) -pheny ] -2-Hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one) (above BASF), Kayacure DETX (2,4-diethylthioxanthen-9-one), Kayacure ITX (above Nippon Kayaku) Photopolymerization initiators such as lucillin TPO (diphenyl (2,4,6-trimethoxybenzoyl) phosphine oxide) (manufactured by BASF), benzophenone, acetophenone, 4-4′bisdiethylaminobenzophenone, benzyl, benzoin, benzoin ethyl ether Can be mentioned. These can be used alone or in combination of two or more.

被覆層組成物は、例えば、後述するように、エマルションの形態であってもよい。   The coating layer composition may be, for example, in the form of an emulsion, as will be described later.

<ゲル化工程>
被覆層は、硬化される前に、ゲル化されてもよい(ゲル化工程)。このゲル化工程では、例えば、被覆層の表面がゲル化される。これにより、被覆層が硬化される前の相変化物質の漏えいを防止または低減することができる。また、硬化工程で熱による硬化を行う場合にも、カプセル形状を維持しやすい。
<Gelification process>
The coating layer may be gelled before being cured (gelation step). In this gelation step, for example, the surface of the coating layer is gelled. Thereby, leakage of the phase change material before the coating layer is cured can be prevented or reduced. Moreover, it is easy to maintain a capsule shape also when performing curing by heat in the curing step.

ゲル化の方法としては、特に限定されないが、例えば、多価イオンを生成する塩を用いる方法が挙げられる。
多価イオンを生成する塩を用いる方法として、例えば、多価イオンを生成する塩の水溶液に滴下または浸漬する方法等が挙げられる。例えば、被覆層形成工程において、二重ノズルを用いて、内側ノズルから、少なくとも1種の相変化物質を含む芯部の材料を、外側ノズルから、被覆層組成物を送液し、水中に滴下する方法を用いる場合、水中に、多価イオンを生成する塩を添加しておく方法がある。
多価イオンとしては、カルシウムイオン、マグネシウムイオンなどが挙げられ、多価イオンを生成する塩としては、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸マグネシウムなどが挙げられる。
ゲル化工程は、被覆層形成工程の後に行われてもよい。被覆層形成工程の直後にゲル化工程が行われることが好ましい。
Although it does not specifically limit as a method of gelatinization, For example, the method of using the salt which produces | generates a multivalent ion is mentioned.
Examples of the method using a salt that generates a polyvalent ion include a method of dropping or immersing in an aqueous solution of a salt that generates a polyvalent ion. For example, in the coating layer forming step, a double nozzle is used to feed the core material containing at least one phase change substance from the inner nozzle and the coating layer composition is dropped from the outer nozzle to water. When using this method, there is a method of adding a salt that generates multivalent ions in water.
Examples of the multivalent ions include calcium ions and magnesium ions, and examples of the salts that generate the multivalent ions include calcium chloride, calcium nitrate, and magnesium sulfate.
The gelation step may be performed after the coating layer forming step. It is preferable that the gelation step is performed immediately after the coating layer forming step.

<硬化工程>
硬化工程においては、被覆層を硬化してカプセル壁を得る。
例えば、ウレタンアクリレートまたはシアノアクリレートなどのモノマーまたはオリゴマーが被覆層組成物に含まれる場合には、硬化工程において、これらモノマーまたはオリゴマーを重合してもよい。
<Curing process>
In the curing step, the coating layer is cured to obtain a capsule wall.
For example, when a monomer or oligomer such as urethane acrylate or cyanoacrylate is contained in the coating layer composition, the monomer or oligomer may be polymerized in the curing step.

被覆層の硬化の方法としては、活性エネルギー線、熱および湿気からなる群より選ばれる少なくとも1種による硬化が挙げられる。
硬化工程において用いうる活性エネルギー線としては、特に制限されず、紫外線、X線、γ線などの電磁波が挙げられる。なかでも、紫外線が好ましく、その場合は、光源として、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどを好ましく用いることができる。
熱による硬化の方法としては、とくに限定されないが、例えば、60℃以上、好ましくは70℃以上で、例えば5〜10時間、好ましくは6〜8時間放置する方法が挙げられる。
湿気による硬化の方法としては、とくに限定されないが、例えば、水中で硬化する方法、空気中の水分で硬化させる方法などが挙げられる。硬化時間は特に限定されないが、例えば、1分〜60分であってもよい。湿気による硬化は、例えば、被覆層組成物が、水分の存在により反応する反応性基を有する化合物(例えば、シアノ基を有するシアノアクリレートやイソシアネート基を有する反応性ポリマーなど)を含む場合に好ましく行われる。
Examples of the method for curing the coating layer include curing with at least one selected from the group consisting of active energy rays, heat and moisture.
The active energy ray that can be used in the curing step is not particularly limited, and examples thereof include electromagnetic waves such as ultraviolet rays, X rays, and γ rays. Among these, ultraviolet rays are preferable. In that case, a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like can be preferably used as the light source.
Although it does not specifically limit as a method of hardening by heat, For example, the method of leaving at 60 degreeC or more, Preferably 70 degreeC or more, for example, 5 to 10 hours, Preferably it is 6 to 8 hours is mentioned.
The method of curing with moisture is not particularly limited, and examples thereof include a method of curing in water and a method of curing with moisture in the air. Although hardening time is not specifically limited, For example, 1 minute-60 minutes may be sufficient. Curing with moisture is preferably performed, for example, when the coating layer composition contains a compound having a reactive group that reacts in the presence of moisture (for example, a cyanoacrylate having a cyano group or a reactive polymer having an isocyanate group). Is called.

カプセル内の相変化物質の含有量を多くして、温度維持時間を長くするという観点からは、硬化工程において、熱による硬化を行うことが好ましい。すなわち、熱による硬化を行う場合、水分を蒸発させることでカプセル壁を薄くすることができるため、カプセル内の相変化物質の量を多くすることができ、結果として、カプセル型蓄熱材料の温度維持時間を長くすることができる。
また、熱による硬化を行う前に、ゲル化工程によって被覆層をゲル化することが好ましい。ゲル化を行った場合には、その後、熱による硬化によって水分を蒸発させる際にもカプセル形状を維持することができる。
From the viewpoint of increasing the content of the phase change material in the capsule and extending the temperature maintenance time, it is preferable to perform curing by heat in the curing step. That is, when curing by heat, the capsule wall can be thinned by evaporating moisture, so the amount of phase change material in the capsule can be increased, and as a result, the temperature of the capsule-type heat storage material can be maintained. The time can be lengthened.
Moreover, it is preferable to gelatinize a coating layer by a gelatinization process before hardening by heat. When gelation is performed, the capsule shape can be maintained even when moisture is evaporated by heat curing.

硬化方法は、複数種類の組合せであってもよい。例えば、熱及び活性放射線の組合せであってもよい。   The curing method may be a combination of a plurality of types. For example, it may be a combination of heat and actinic radiation.

<その他の工程>
カプセル壁が内層と外層とを有する多層構造である場合、例えば、被覆層形成工程の前に、芯部を水溶性樹脂を含む組成物で被覆して水溶性樹脂含有層を形成し、水溶性樹脂含有層をゲル化して内層を得る工程を、さらに有していてもよい。
<Other processes>
When the capsule wall has a multilayer structure having an inner layer and an outer layer, for example, before the coating layer forming step, the core part is coated with a composition containing a water-soluble resin to form a water-soluble resin-containing layer. You may further have the process of gelling a resin content layer and obtaining an inner layer.

また、芯部が水溶性樹脂を含み、水溶性樹脂中に相変化物質が分散している場合には、例えば、被覆層形成工程の前に、少なくとも1種の相変化物質と水溶性樹脂とを含む芯部の材料を撹拌し、水中油型エマルションを形成し、これをゲル化する工程をさらに含んでいてもよい。このとき、例えば、相変化物質と水溶性樹脂の混合物は、さらに乳化剤などのその他の成分を含有してもよい。   Further, when the core portion includes a water-soluble resin and the phase change material is dispersed in the water-soluble resin, for example, before the coating layer forming step, at least one phase change material and the water-soluble resin A step of stirring the material of the core containing, forming an oil-in-water emulsion and gelling it may be further included. At this time, for example, the mixture of the phase change material and the water-soluble resin may further contain other components such as an emulsifier.

<エマルション組成物を用いたカプセル型蓄熱材料の製造方法>
カプセル型蓄熱材料の製造方法の一実施形態を説明する。下記の方法では、上記のカプセル型蓄熱材料の製造方法において、被覆層組成物として、水系ポリウレタン又はウレタンアクリレートを含むエマルション組成物を用いる。
すなわち、本実施形態のカプセル型蓄熱材料の製造方法は、少なくとも1種の相変化物質を含む芯部を、水系ポリウレタン又はウレタンアクリレートを含むエマルション組成物で被覆して被覆層を形成する被覆層形成工程、及び、前記被覆層を硬化する硬化工程、を含む。
<Method for producing capsule-type heat storage material using emulsion composition>
An embodiment of a method for producing a capsule heat storage material will be described. In the following method, an emulsion composition containing water-based polyurethane or urethane acrylate is used as the coating layer composition in the capsule-type heat storage material manufacturing method.
That is, in the method for producing a capsule-type heat storage material of this embodiment, a coating layer is formed by coating a core portion containing at least one phase change material with an emulsion composition containing water-based polyurethane or urethane acrylate. And a curing step of curing the coating layer.

エマルション組成物が含む水系ポリウレタンとしては、例えば、自己分散型ポリウレタン(例えば、第一工業製薬株式会社のスーパーフレックス460)が挙げられる。
エマルション組成物は、さらに水溶性樹脂を含むことが好ましい。
例えば、ウレタンアクリレートを含むエマルション組成物が、さらに水相中に水溶性樹脂を含むことも好ましい。
また、本実施形態の方法は、被覆層をゲル化するゲル化工程をさらに含み、かつ、硬化工程において、ゲル化した被覆層を硬化することも、好ましい。
被覆層形成工程、ゲル化工程、硬化工程、及び、水溶性樹脂については、上述の通りである。
Examples of the aqueous polyurethane contained in the emulsion composition include self-dispersing polyurethane (for example, Superflex 460 manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.).
The emulsion composition preferably further contains a water-soluble resin.
For example, it is preferable that the emulsion composition containing urethane acrylate further contains a water-soluble resin in the aqueous phase.
Moreover, the method of this embodiment further includes a gelling step of gelling the coating layer, and it is also preferable to cure the gelled coating layer in the curing step.
The coating layer forming step, the gelling step, the curing step, and the water-soluble resin are as described above.

以下に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1]
5.0gのウレタンアクリレート1(紫光UV−3500BA、日本合成化学株式会社、オリゴマー、2官能)及び0.3gの重合開始剤1(イルガキュア907(2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン)、BASF)を混合して、皮膜材料混合物A1を得た。
二重ノズルの内側ノズルから、芯材としてヘキサデカンを、外側ノズルから、皮膜材料混合物A1を送液し、水中に滴下した。滴下直後、「HANDY UV 500」(株式会社オーク製作所)を用いて紫外線を照射し、実施例1のカプセル型蓄熱材料を得た。
[Example 1]
5.0 g of urethane acrylate 1 (purple UV-3500BA, Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., oligomer, bifunctional) and 0.3 g of polymerization initiator 1 (Irgacure 907 (2-methyl-1- (4-methylthiophenyl)- 2-morpholinopropan-1-one) and BASF) were mixed to obtain a coating material mixture A1.
Hexadecane was fed from the inner nozzle of the double nozzle as a core material, and the coating material mixture A1 was fed from the outer nozzle and dropped into water. Immediately after the dropping, ultraviolet light was irradiated using “HANDY UV 500” (Oak Manufacturing Co., Ltd.) to obtain a capsule-type heat storage material of Example 1.

[実施例2]
5.0gのウレタンアクリレート2(紫光UV−7510B、日本合成化学株式会社、オリゴマー、3官能)及び0.3gの重合開始剤1を混合して、皮膜材料混合物A2を得た。
二重ノズルの内側ノズルから、相変化物質としてヘキサデカンを、外側ノズルから、皮膜材料混合物A2を送液し、水中に滴下した。滴下直後、「HANDY UV 500」(株式会社オーク製作所)を用いて紫外線を照射し、実施例2のカプセル型蓄熱材料を得た。
[Example 2]
A coating material mixture A2 was obtained by mixing 5.0 g of urethane acrylate 2 (purple UV-7510B, Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., oligomer, trifunctional) and 0.3 g of polymerization initiator 1.
From the inner nozzle of the double nozzle, hexadecane was fed as a phase change substance, and the coating material mixture A2 was fed from the outer nozzle and dropped into water. Immediately after the dropping, ultraviolet rays were irradiated using “HANDY UV 500” (Oak Manufacturing Co., Ltd.) to obtain a capsule-type heat storage material of Example 2.

[実施例3〜5]
実施例2のカプセル型蓄熱材料の作製において相変化物質として用いたヘキサデカンを、ペンタデカン、ヘプタデカン、またはミリスチン酸メチルにそれぞれ変更した以外は実施例2と同様にして、実施例3〜5のカプセル型蓄熱材料を得た。
[Examples 3 to 5]
Capsule types of Examples 3 to 5 are the same as Example 2 except that hexadecane used as a phase change material in the production of the capsule type heat storage material of Example 2 is changed to pentadecane, heptadecane, or methyl myristate, respectively. A heat storage material was obtained.

[実施例6]
二重ノズルの内側ノズルから、相変化物質としてヘキサデカンを、外側ノズルから、皮膜材料として水系ウレタン樹脂エマルション(スーパーフレックス460、第一工業製薬株式会社、ポリマー)を送液し、塩化カルシウム10質量%水溶液中に滴下して、皮膜材料をゲル化させた。このカプセルを70℃で6時間放置し、実施例6のカプセル型蓄熱材料を得た。
[Example 6]
From the inner nozzle of the double nozzle, hexadecane is fed as a phase change substance, and from the outer nozzle, an aqueous urethane resin emulsion (Superflex 460, Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Polymer) is fed as a coating material, and calcium chloride 10% by mass The film material was gelled by dropping into an aqueous solution. This capsule was allowed to stand at 70 ° C. for 6 hours to obtain a capsule-type heat storage material of Example 6.

[実施例7〜9]
実施例6のカプセル型蓄熱材料の作製において相変化物質として用いたヘキサデカンを、ペンタデカン、ヘプタデカン、またはミリスチン酸メチルにそれぞれ変更した以外は実施例6と同様にして、実施例7〜9のカプセル型蓄熱材料を得た。
[Examples 7 to 9]
Capsule types of Examples 7 to 9 are the same as Example 6 except that hexadecane used as a phase change substance in the production of the capsule type heat storage material of Example 6 is changed to pentadecane, heptadecane, or methyl myristate, respectively. A heat storage material was obtained.

[実施例10]
10.0gのウレタンアクリレートエマルション(ビームセットEM−92、荒川化学工業株式会社、オリゴマー、4官能、不揮発分40%)、7.0gのアルギン酸ナトリウム3.3質量%水溶液、及び0.3gの重合開始剤2(イルガキュア2959(1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン)、BASF)を混合して、皮膜材料混合物A3を得た。
二重ノズルの内側ノズルから、相変化物質としてヘキサデカンを、外側ノズルから、皮膜材料混合物A3を送液し、塩化カルシウム10質量%水溶液中に滴下し、皮膜材料をゲル化させた。このカプセルを70℃で6時間放置した後、「HANDY UV 500」(株式会社オーク製作所)を用いて紫外線を照射し、実施例10のカプセル型蓄熱材料を得た。
[Example 10]
10.0 g of urethane acrylate emulsion (Beamset EM-92, Arakawa Chemical Co., Ltd., oligomer, tetrafunctional, nonvolatile content 40%), 7.0 g of 3.3% by weight aqueous solution of sodium alginate, and 0.3 g of polymerization Initiator 2 (Irgacure 2959 (1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one), BASF) was mixed to form a coating material mixture A3 Got.
Hexadecane was fed from the inner nozzle of the double nozzle as a phase change substance, and the coating material mixture A3 was fed from the outer nozzle and dropped into a 10% by mass calcium chloride aqueous solution to gel the coating material. The capsules were allowed to stand at 70 ° C. for 6 hours, and then irradiated with ultraviolet rays using “HANDY UV 500” (Oak Manufacturing Co., Ltd.) to obtain a capsule-type heat storage material of Example 10.

[実施例11]
皮膜材料である反応性ポリウレタン(PUR703、三洋貿易株式会社、ポリマー)を加熱軟化した状態で送液して液滴を作製した。この液滴内にシリンジで相変化物質としてヘキサデカンを注入後、相変化物質が注入された液滴を水中に滴下し、実施例11のカプセル型蓄熱材料を得た。
[Example 11]
A reactive polyurethane (PUR703, Sanyo Trading Co., Ltd., polymer), which is a film material, was fed in a heated and softened state to produce droplets. After injecting hexadecane as a phase change material into this droplet with a syringe, the droplet into which the phase change material was injected was dropped into water to obtain a capsule-type heat storage material of Example 11.

[実施例12]
あらかじめヘキサデカン(相変化物質)の融点以下まで冷却したアルギン酸ナトリウム3.3質量%水溶液を容器に充填し、容器下部から、相変化物質としてヘキサデカンを注入して球状に凝固した相変化物質を得た。この球状の相変化物質を取り出し、皮膜材料であるシアノアクリレート(アロンアルファ、東亜合成株式会社、モノマー)で被覆して、湿度50%環境下に30分間放置し、実施例12のカプセル型蓄熱材料を得た。
[Example 12]
A 3.3% by mass aqueous solution of sodium alginate cooled to below the melting point of hexadecane (phase change material) in advance was filled into a container, and hexadecane was injected as a phase change material from the bottom of the container to obtain a phase change material solidified into a spherical shape. . The spherical phase change material is taken out, coated with cyanoacrylate (Aron Alpha, Toa Gosei Co., Ltd., monomer), which is a film material, and left in a 50% humidity environment for 30 minutes. The capsule-type heat storage material of Example 12 is obtained. Obtained.

[実施例13]
内層材料として、あらかじめヘキサデカン(相変化物質)の融点以下まで冷却したアルギン酸ナトリウム3.3質量%水溶液を容器に入れた。容器下部から、相変化物質としてヘキサデカンを注入して、球状に凝固した相変化物質を作製した。この球状に凝固した相変化物質を、アルギン酸ナトリウムに被覆された状態で、塩化カルシウム水溶液(10質量%)に浸漬し、アルギン酸ナトリウムをゲル化させた。この表面を、皮膜材料であるシアノアクリレート(アロンアルファ、東亜合成株式会社、モノマー)で被覆して、湿度50%環境下に30分間放置し、実施例13のカプセル型蓄熱材料を得た。
[Example 13]
As an inner layer material, a 3.3% by mass aqueous solution of sodium alginate that had been cooled to a melting point of hexadecane (phase change material) or less in advance was placed in a container. Hexadecane was injected as a phase change material from the lower part of the container to produce a phase change material solidified in a spherical shape. This spherically solidified phase change material was immersed in an aqueous calcium chloride solution (10% by mass) in a state of being coated with sodium alginate to gel the sodium alginate. This surface was coated with cyanoacrylate (Aron Alpha, Toa Gosei Co., Ltd., monomer), which is a film material, and allowed to stand in a 50% humidity environment for 30 minutes to obtain a capsule-type heat storage material of Example 13.

[実施例14]
37gのアルギン酸ナトリウム3.3質量%水溶液と3gのモノミリスチン酸デカグリセリル(DECAGLYN 1−M、日光ケミカルズ社)の混合物を撹拌しながら、この混合物に、相変化物質としてヘキサデカン60gを徐々に添加し、水相が水溶性樹脂を含み油相として相変化物質を含む水中油型エマルションを作製した。得られたエマルションを塩化カルシウム10質量%水溶液に滴下してゲル化させた後、このゲル化物の表面を、皮膜材料であるシアノアクリレート(アロンアルファ、東亜合成株式会社、モノマー)で被覆して、湿度50%環境下に30分間放置し、実施例14のカプセル型蓄熱材料を作製した。
[Example 14]
While stirring a mixture of 37 g of 3.3% by weight aqueous solution of sodium alginate and 3 g of decaglyceryl monomyristate (DECAGLYN 1-M, Nikko Chemicals), 60 g of hexadecane as a phase change material was gradually added to the mixture. Then, an oil-in-water emulsion containing a water-soluble resin and a phase change substance as an oil phase was prepared. After the obtained emulsion was dropped into a 10% by weight aqueous solution of calcium chloride and gelled, the surface of the gelled product was coated with cyanoacrylate (Aron Alpha, Toagosei Co., Ltd., monomer) as a coating material, and humidity The capsule-type heat storage material of Example 14 was produced by leaving it in a 50% environment for 30 minutes.

[比較例1]
二重ノズルの内側ノズルから、相変化物質としてヘキサデカンを、外側ノズルから、皮膜材料としてアルギン酸ナトリウム3.3質量%水溶液を送液し、塩化カルシウム10質量%水溶液中に滴下し、皮膜材料をゲル化させた比較例1のカプセル型蓄熱材料を得た。
[Comparative Example 1]
From the inner nozzle of the double nozzle, hexadecane is fed as a phase change substance, and from the outer nozzle, 3.3 mass% aqueous solution of sodium alginate is fed as a coating material, and dropped into a 10 mass% aqueous solution of calcium chloride, and the coating material is gelled. A capsule type heat storage material of Comparative Example 1 was obtained.

[比較例2]
5.0gのウレタンアクリレート3(紫光UV7600B、日本合成化学株式会社、オリゴマー、6官能)及び0.3gの重合開始剤1を混合して、皮膜材料混合物A4を得た。
二重ノズルの内側ノズルから、相変化物質としてヘキサデカンを、外側ノズルから、皮膜材料混合物A4を送液し、水中に滴下した。滴下直後、「HANDY UV 500」(株式会社オーク製作所)を用いて紫外線を照射し、比較例2のカプセル型蓄熱材料を得た。
[Comparative Example 2]
A coating material mixture A4 was obtained by mixing 5.0 g of urethane acrylate 3 (purple UV7600B, Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd., oligomer, hexafunctional) and 0.3 g of polymerization initiator 1.
From the inner nozzle of the double nozzle, hexadecane was fed as a phase change substance, and the coating material mixture A4 was fed from the outer nozzle and dropped into water. Immediately after the dropping, ultraviolet rays were irradiated using “HANDY UV 500” (Oak Manufacturing Co., Ltd.) to obtain a capsule-type heat storage material of Comparative Example 2.

[評価]
得られた実施例及び比較例のカプセル型蓄熱材料について、下記の評価を行った。結果を表1〜3に示す。
[Evaluation]
The following evaluation was performed about the capsule-type heat storage material of the obtained Example and the comparative example. The results are shown in Tables 1-3.

(1)ポリウレタン伸び率(実施例1〜11及び比較例2)
<ポリウレタン試験片の作製>
実施例1〜11及び比較例2のポリウレタン伸び率の測定については、下記のように作製したポリウレタン試験片を用いた。
(1) Polyurethane elongation (Examples 1 to 11 and Comparative Example 2)
<Preparation of polyurethane test piece>
For the measurement of polyurethane elongation in Examples 1 to 11 and Comparative Example 2, polyurethane test pieces prepared as described below were used.

(実施例1)
厚み100μmとなるようアプリケータを設定し、PETフィルム上に、実施例1で用いたウレタンアクリレート1及び重合開始剤1を質量比5:0.3の割合で混合した混合物を塗布し、「HANDY UV 500」(株式会社オーク製作所)を用いて紫外線を照射して塗布層を硬化させた。その後、PETフィルムを剥離し、厚み100μm幅15mmの短冊形のポリウレタン試験片を作製した。
Example 1
An applicator was set to a thickness of 100 μm, and a mixture in which the urethane acrylate 1 and the polymerization initiator 1 used in Example 1 were mixed at a mass ratio of 5: 0.3 on the PET film was applied. The coating layer was cured by irradiating with ultraviolet rays using “UV 500” (Oak Manufacturing Co., Ltd.). Thereafter, the PET film was peeled off to produce a strip-shaped polyurethane test piece having a thickness of 100 μm and a width of 15 mm.

(実施例2〜5)
ウレタンアクリレート1のかわりに、実施例2〜5で用いたウレタンアクリレート2を用いる以外は、実施例1のポリウレタン試験片の作製と同じにして、実施例2〜5のポリウレタン試験片を作製した。
(Examples 2 to 5)
Polyurethane test pieces of Examples 2 to 5 were produced in the same manner as the polyurethane test pieces of Example 1 except that the urethane acrylate 2 used in Examples 2 to 5 was used instead of the urethane acrylate 1.

(実施例6〜9)
厚み200μmとなるようアプリケータを設定し、PETフィルム上に、実施例6〜9で用いた水系ウレタン樹脂エマルションを塗布し、70℃で6時間放置して塗布層を硬化させた。その後、PETフィルムを剥離し、厚み80μm幅15mmの短冊形のポリウレタン試験片を作製した。
(Examples 6 to 9)
An applicator was set so as to have a thickness of 200 μm, and the aqueous urethane resin emulsion used in Examples 6 to 9 was applied on a PET film and allowed to stand at 70 ° C. for 6 hours to cure the coating layer. Thereafter, the PET film was peeled off to produce a strip-shaped polyurethane test piece having a thickness of 80 μm and a width of 15 mm.

(実施例10)
厚み200μmとなるようアプリケータを設定し、PETフィルム上に、実施例10で用いたウレタンアクリレートエマルション1及び重合開始剤1を質量比5:0.3の割合で混合した混合物を塗布し、これを70℃で6時間放置し、さらに、「HANDY UV 500」(株式会社オーク製作所)を用いて紫外線を照射して塗布層を硬化させた。その後、PETフィルムを剥離し、厚み80μm幅15mmの短冊形のポリウレタン試験片を作製した。
(Example 10)
An applicator was set so as to have a thickness of 200 μm, and a mixture in which the urethane acrylate emulsion 1 and the polymerization initiator 1 used in Example 10 were mixed at a mass ratio of 5: 0.3 was applied on the PET film. Was allowed to stand at 70 ° C. for 6 hours, and further, “HANDY UV 500” (Oak Manufacturing Co., Ltd.) was used to irradiate ultraviolet rays to cure the coating layer. Thereafter, the PET film was peeled off to produce a strip-shaped polyurethane test piece having a thickness of 80 μm and a width of 15 mm.

(実施例11)
厚み100μmとなるようアプリケータを設定し、PETフィルム上に、実施例11で用いた反応性ポリウレタン1を塗布し、湿度50%環境下に30分間放置し、硬化させた。その後、PETフィルムを剥離し、厚み80μm幅15mmの短冊形のポリウレタン試験片を作製した。
(Example 11)
An applicator was set to a thickness of 100 μm, and the reactive polyurethane 1 used in Example 11 was applied onto a PET film, and allowed to stand for 30 minutes in an environment of 50% humidity to be cured. Thereafter, the PET film was peeled off to produce a strip-shaped polyurethane test piece having a thickness of 80 μm and a width of 15 mm.

(比較例2)
ウレタンアクリレート1のかわりに、比較例2で用いたウレタンアクリレート3を用いる以外は、実施例1のポリウレタン試験片の作製と同じにして、比較例2のポリウレタン試験片を作製した。
(Comparative Example 2)
A polyurethane test piece of Comparative Example 2 was prepared in the same manner as the preparation of the polyurethane test piece of Example 1 except that the urethane acrylate 3 used in Comparative Example 2 was used instead of the urethane acrylate 1.

<測定及び伸び率の算出>
作製したポリウレタン試験片をストログラフ(製品名:ストログラフVG、メーカ:株式会社東洋精機製作所)で引張試験し(引張速度:10mm/min)、下記の式により伸び率を算出した。
伸び率(%)=(破断時における長さ−引張前の長さ)/引張前の長さ×100
<Measurement and calculation of elongation>
The produced polyurethane test piece was subjected to a tensile test with a strograph (product name: Strograph VG, manufacturer: Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) (tensile speed: 10 mm / min), and the elongation was calculated according to the following formula.
Elongation rate (%) = (length at break-length before tension) / length before tension × 100

(2)カプセル強度
作製したカプセル型蓄熱材料に1kgの荷重をかけ、破損しなかったものをA、カプセルが破損したものをBとした。
(2) Capsule strength A 1 kg load was applied to the produced capsule-type heat storage material, and A was the one that did not break, and B was the one that the capsule was broken.

(3)漏えい性
作製したカプセル型蓄熱材料を、35℃環境、およびサイクル環境(−20℃時間放置後、35℃6時間放置を繰り返し:凍結融解試験)に放置した。それぞれについて、下記基準で評価した。漏えい性の評価においてA及びBは実用可能な範囲である。
(3) Leakage The produced capsule-type heat storage material was left in a 35 ° C. environment and in a cycle environment (repeated to be left at −20 ° C. for 6 hours and then left at 35 ° C. for 6 hours: freeze-thaw test). Each was evaluated according to the following criteria. In the evaluation of leakage, A and B are in a practical range.

A:芯材の漏えいが目視で分からず、普通紙と接触させても分からない
B:芯材の漏えいが目視では分からないが、普通紙に接触させると紙面が濡れるのが分かる
C:芯材の漏えいが目視で分かる
A: Leakage of the core material is not visually recognized, and even if it is brought into contact with plain paper. B: Leakage of the core material cannot be seen with visual observation, but it can be seen that the paper surface gets wet when contacted with plain paper.
C: The leakage of the core material can be visually confirmed.

(4)温度維持時間
カプセル型蓄熱材料を、−5℃環境に24時間放置後、35℃環境に移動させるとともに熱電対にてカプセル型蓄熱材料の温度を測定した。
芯材の融点(±2℃)を維持していた時間が5分以上をA、5分未満をBとした。
(4) Temperature maintenance time The capsule-type heat storage material was allowed to stand in a −5 ° C. environment for 24 hours and then moved to a 35 ° C. environment and the temperature of the capsule-type heat storage material was measured with a thermocouple.
The time when the melting point (± 2 ° C.) of the core material was maintained was A for 5 minutes or more and B for less than 5 minutes.

(5)相変化物質/カプセル体積比
各実施例及び比較例で作製したカプセル型蓄熱材のカプセルを割断した後、断面を顕微鏡で観察し、カプセル径、および芯部径から、カプセル及び芯部それぞれの体積を算出し、相変化物質/カプセル体積比を算出した。実施例14については、相変化物質の体積は、処方から算出した。
相変化物質/カプセル体積比率が40%以上のものをA、40%未満のものをBとした。
(5) Phase change material / capsule volume ratio
After cleaving the capsule of the capsule-type heat storage material produced in each Example and Comparative Example, the cross section is observed with a microscope, and the volume of the capsule and the core is calculated from the capsule diameter and the core diameter, and the phase change material / Capsule volume ratio was calculated. For Example 14, the volume of the phase change material was calculated from the recipe.
A phase change material / capsule volume ratio of 40% or more was designated as A, and less than 40% was designated as B.

Figure 2017114965
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実施例1〜5及び11のカプセル型蓄熱材料は、カプセル壁(皮膜)が、柔軟性があるウレタン樹脂(伸び率5%以上)を含むことで、カプセル強度が高いカプセルとなり、また、凍結融解を繰り返すサイクル環境に放置した場合の漏えいを防止することができた。
また、実施例6〜9のカプセル型蓄熱材料は、熱による硬化を経て作製されており、乾燥工程が含まれることから、皮膜中の水を蒸発させて皮膜(カプセル壁)を薄くすることが可能であり、結果として、カプセル内の相変化物質の含有量を高め、温度維持時間を長くすることが可能であることがわかる。
The capsule-type heat storage materials of Examples 1 to 5 and 11 become capsules with high capsule strength because the capsule wall (film) contains a flexible urethane resin (elongation rate of 5% or more), and freeze-thaw. It was possible to prevent leakage when left in a cycle environment where
Moreover, since the capsule-type heat storage material of Examples 6-9 is produced through curing by heat and includes a drying step, water in the film can be evaporated to thin the film (capsule wall). As a result, it can be seen that the content of the phase change material in the capsule can be increased and the temperature maintenance time can be increased.

実施例10では、皮膜成分としてウレタンアクリレートエマルションを使うため、さらに水溶性樹脂(実施例10ではアルギン酸ナトリウム)を加えることが可能であり、水溶性樹脂によるゲル化により、ウレタン樹脂の硬化前の漏えいを防止又は低減することが可能である。また、熱による乾燥が行われることから、カプセル壁(皮膜)を薄くすることが可能であり、結果として、カプセル内容の相変化物含有量を高め、温度維持時間を長くすることが可能であることがわかる。   In Example 10, since a urethane acrylate emulsion is used as a film component, a water-soluble resin (sodium alginate in Example 10) can be added. Leakage before curing of the urethane resin due to gelation with the water-soluble resin. Can be prevented or reduced. Further, since drying is performed by heat, the capsule wall (film) can be thinned, and as a result, the content of phase change substances in the capsule content can be increased and the temperature maintenance time can be extended. I understand that.

実施例12〜14の結果から、シアノアクリレートを用いることで(つまり得られたカプセル壁(皮膜)がポリシアノアクリレートを含む)、皮膜が高い強度を有することがわかる。実施例12では、35℃環境に放置した場合にも漏えい性の評価はBであり、相変化物質の少しの漏えいがみられる。これは皮膜厚みが不均一であることが原因であると考えられる。一方、実施例13では、水溶性樹脂の内層を有することで、被膜の厚みを均一にしやすい。実施例14では、相変化物質を水溶性樹脂中に分散させることで、相変化物質含有量を増加させ、温度維持時間を高くすることが可能であることがわかる。   From the results of Examples 12 to 14, it can be seen that by using cyanoacrylate (that is, the obtained capsule wall (coating) contains polycyanoacrylate), the coating has high strength. In Example 12, the leakage evaluation is B even when left in a 35 ° C. environment, and a slight leakage of the phase change material is observed. This is considered to be caused by the non-uniform film thickness. On the other hand, in Example 13, it is easy to make the thickness of the film uniform by having the inner layer of the water-soluble resin. In Example 14, it can be seen that by dispersing the phase change material in the water-soluble resin, it is possible to increase the content of the phase change material and increase the temperature maintenance time.

これらに対して、アルギン酸ナトリウム及びヘキサデカンのみを用いた比較例1のカプセル型蓄熱材料は、カプセル強度が弱く、また、35℃環境に放置した場合及び凍結融解を繰り返すサイクル環境に放置した場合のいずれにおいても相変化物質の漏えいが多い。
伸び率が5%未満のポリウレタンを含む比較例2のカプセル型蓄熱材料では、凍結融解を繰り返すサイクル環境に放置した場合の相変化物質の漏えいが多い。
On the other hand, the capsule-type heat storage material of Comparative Example 1 using only sodium alginate and hexadecane has a weak capsule strength, and when left in a 35 ° C. environment or in a cycle environment where freeze-thawing is repeated, There are also many leaks of phase change substances.
In the capsule-type heat storage material of Comparative Example 2 containing polyurethane having an elongation rate of less than 5%, there are many leakages of phase change substances when left in a cycle environment where freeze-thawing is repeated.

このように、実施例1〜14では、衝撃や内包する相変化物質の体積変化によるカプセル被膜(カプセル壁)の破損が起きにくく、かつ、相変化物質の漏えいが少ないカプセル型蓄熱材料が得られることがわかる。

As described above, in Examples 1 to 14, it is possible to obtain a capsule-type heat storage material in which the capsule coating (capsule wall) is not easily damaged due to an impact or a volume change of the phase change substance to be included, and the phase change substance does not leak. I understand that.

Claims (8)

少なくとも1種の相変化物質を含む芯部と、前記相変化物質を内包するカプセル壁とを含み、前記カプセル壁が、ポリシアノアクリレート又は伸び率が5%以上のポリウレタンを含む、カプセル型蓄熱材料。   Capsule type heat storage material comprising a core containing at least one phase change material and a capsule wall containing the phase change material, wherein the capsule wall contains polycyanoacrylate or polyurethane having an elongation of 5% or more . 前記伸び率が5%以上のポリウレタンが、2〜4官能のウレタンアクリレートを重合したポリウレタンである、請求項1に記載のカプセル型蓄熱材料。   The capsule-type heat storage material according to claim 1, wherein the polyurethane having an elongation percentage of 5% or more is a polyurethane obtained by polymerizing a 2- to 4-functional urethane acrylate. 前記カプセル壁が、さらに水溶性樹脂を含む、請求項1又は2に記載のカプセル型蓄熱材料。   The capsule-type heat storage material according to claim 1, wherein the capsule wall further contains a water-soluble resin. 前記カプセル壁が外層及び前記外層より芯部に近い内層を含み、前記外層がポリシアノアクリレート又は伸び率が5%以上のポリウレタンを含み、前記内層が水溶性樹脂を含む、請求項1に記載のカプセル型蓄熱材料。   The capsule wall includes an outer layer and an inner layer closer to the core than the outer layer, the outer layer includes polycyanoacrylate or polyurethane having an elongation of 5% or more, and the inner layer includes a water-soluble resin. Capsule type heat storage material. 前記芯部がさらに水溶性樹脂を含み、前記水溶性樹脂中に前記相変化物質が分散している請求項1に記載のカプセル型蓄熱材料。   The capsule-type heat storage material according to claim 1, wherein the core portion further includes a water-soluble resin, and the phase-change material is dispersed in the water-soluble resin. 少なくとも1種の相変化物質を含む芯部を、水系ポリウレタン又はウレタンアクリレートを含むエマルション組成物で被覆して被覆層を形成する被覆層形成工程、及び
前記被覆層を硬化する硬化工程、
を含む、カプセル型蓄熱材料の製造方法。
A coating layer forming step of forming a coating layer by coating a core containing at least one phase change material with an emulsion composition containing an aqueous polyurethane or urethane acrylate; and a curing step of curing the coating layer;
A method for producing a capsule-type heat storage material.
前記被覆層をゲル化するゲル化工程をさらに含み、前記硬化工程において、ゲル化した被覆層を硬化する、請求項6に記載のカプセル型蓄熱材料の製造方法。   The method for producing a capsule-type heat storage material according to claim 6, further comprising a gelling step of gelling the coating layer, wherein the gelled coating layer is cured in the curing step. 前記エマルション組成物がさらに水溶性樹脂を含む、請求項6又は7に記載のカプセル型蓄熱材料の製造方法。   The method for producing a capsule-type heat storage material according to claim 6 or 7, wherein the emulsion composition further contains a water-soluble resin.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021109891A1 (en) * 2019-12-06 2021-06-10 深圳先进电子材料国际创新研究院 Phase change energy storage microcapsule using polyurethane modified organic silicone resin as shell material, and preparation method therefor
CN117720884A (en) * 2023-07-28 2024-03-19 杭州净碳科技有限公司 Phase-separation-free mirabilite phase-change material and preparation method and application thereof

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