JP2020147721A - 潜熱蓄熱機能を有するウレタンフォーム - Google Patents
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Abstract
【課題】温度が２６℃以上の就寝環境において、十分なひんやり感を感じ、就寝環境を好適にし、寝心地のよい寝具を提供することを課題とする。【解決手段】潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォームであって、前記潜熱蓄熱材料は、少なくとも、バインダーと、炭素数１８のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルAと、炭素数１９以上のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルBとを含み、前記マイクロカプセルの総量を１００質量部として、前記バインダーが４０質量部以上１００質量部以下であり、前記軟質ポリウレタンフォーム中の前記潜熱蓄熱材料の固形分量が３０g/ｍ2以上２００g/ｍ2以下であることを特徴とする潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォームとする。【選択図】なし
Description
本発明は、潜熱蓄熱機能を有するウレタンフォームに関する。
マットレス、枕、ソファーや座椅子、クッション、衣類等の多種の分野（以下、寝具等）において、クッション性に優れていることから、これまでに軟質ポリウレタンフォームが多く用いられてきた。
軟質ポリウレタンフォームは、クッション性を持つ一方、その表面、及び内部に多数のセルを有し、空気層を持つことから、断熱効果があった。そのため、軟質ポリウレタンフォームに身体が接触した際に、暖かく感じやすく、また、熱が内部にこもりやすいことから、蒸れてしまうことがあった。そこで、軟質ポリウレタンフォームに溝加工等を施すことで、通気性を向上させ、寝床内温湿度が上がり過ぎないように、調整する方法が検討されてきた。
一方、近年、夏場の就寝時の温度が２６℃を超える、いわゆる熱帯夜となる日数が多くなっている。そのため、前記溝加工等の調整では、快適な就寝環境とはならず、不十分であった。
このような要求に応じて、従来、融点が−５．５℃〜６１．４℃のパラフィン系炭化水素のマイクロスフィアをポリウレタン等の発泡樹脂に浸透させた発泡樹脂体（特許文献１）が提案されている。
特許文献１に記載の技術は、炭素数１８のパラフィン系炭化水素をマイクロカプセル化した潜熱蓄熱材料をウレタンフォームに塗工しているが、夏場において一度身体に触れて前記パラフィン系炭化水素が融解すると再度凝固するのに時間がかかり、繰り返し使用が難しかった。
本発明は、上記従来技術の諸問題を解決し、特に温度が２６℃以上の熱帯夜において、身体に十分なひんやり感を感じ、就寝環境を好適にし、寝心地のよい寝具を提供することを課題とする。
本発明は、このような知見のもとでなし得たものであり、以下を要旨とする。
（１）潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォームであって、
前記潜熱蓄熱材料は、少なくとも、バインダーと、炭素数１８のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルAと、炭素数１９以上のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルBとを含み、
前記マイクロカプセルの総量を１００質量部として、前記バインダーが４０質量部以上１００質量部以下であり、前記軟質ポリウレタンフォーム中の前記潜熱蓄熱材料の固形分量が３０g/ｍ2以上２００g/ｍ2以下であることを特徴とする潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォーム。
（２）前記マイクロカプセルBが、炭素数２０のパラフィン系炭化水素を内包していることを特徴とする上記（１）に記載の潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォーム
（３）前記マイクロカプセルの総量１００質量部に対し、マイクロカプセルＡは６０質量部以上９０質量部以下、マイクロカプセルＢは１０質量部以上４０質量部以下である、ことを特徴とする上記（１）または（２）に記載の潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォーム。
（４）単位面積当たりの融解潜熱量が６０００Ｊ/ｍ2以上であることを特徴とする上記（１）〜（３）に記載の潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォーム
（１）潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォームであって、
前記潜熱蓄熱材料は、少なくとも、バインダーと、炭素数１８のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルAと、炭素数１９以上のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルBとを含み、
前記マイクロカプセルの総量を１００質量部として、前記バインダーが４０質量部以上１００質量部以下であり、前記軟質ポリウレタンフォーム中の前記潜熱蓄熱材料の固形分量が３０g/ｍ2以上２００g/ｍ2以下であることを特徴とする潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォーム。
（２）前記マイクロカプセルBが、炭素数２０のパラフィン系炭化水素を内包していることを特徴とする上記（１）に記載の潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォーム
（３）前記マイクロカプセルの総量１００質量部に対し、マイクロカプセルＡは６０質量部以上９０質量部以下、マイクロカプセルＢは１０質量部以上４０質量部以下である、ことを特徴とする上記（１）または（２）に記載の潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォーム。
（４）単位面積当たりの融解潜熱量が６０００Ｊ/ｍ2以上であることを特徴とする上記（１）〜（３）に記載の潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォーム
本発明の潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォームによれば、温度が２６℃以上の就寝環境において、前記潜熱蓄熱材料は、少なくとも、バインダーと炭素数１８のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルAと、炭素数１９以上のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルBとを含み、前記マイクロカプセルの総量を１００質量部として、前記バインダーが４０質量部以上１００質量部以下であり、前記軟質ポリウレタンフォーム中の前記潜熱蓄熱材料の固形分量が３０g/ｍ2以上２００g/ｍ2以下とすることで、身体が軟質ポリウレタンフォームに触れた際に、マイクロカプセル内のパラフィン系炭化水素が溶解し、身体にひんやり感を感じることができ、さらに、軟質ポリウレタンフォームが身体から離れると、外気温によりマイクロカプセル内のパラフィン系炭化水素の一部が凝固しやすく、再度身体が軟質ポリウレタンフォームに接触した際にも身体にひんやり感を感じることができる軟質ポリウレタンフォームを提供することができる。
本発明の潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォームは、潜熱蓄熱材料として、少なくとも、バインダーと炭素数１８のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルAと、炭素数１９以上のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルBとを含み、前記マイクロカプセルの総量を１００質量部として、前記バインダーが４０質量部以上１００質量部以下であり、前記軟質ポリウレタンフォーム中の前記潜熱蓄熱材料の固形分量が３０g/ｍ2以上２００g/ｍ2以下であることを特徴とする。
前記潜熱蓄熱材料に使用されるマイクロカプセルは、少なくとも、炭素数１８のパラフィン系炭化水素を内包するマイクロカプセルAと炭素数１９以上のパラフィン系炭化水素を内包するマイクロカプセルBとからなる。
前記パラフィン系炭化水素の融解ピーク温度は、２６℃以上３６℃以下で、好ましくは、２７℃以上３５℃以下である。前記融解ピーク温度が２６℃未満では、夏場の就寝環境でほとんどが融解しており、求めるひんやり感を感じることができない。また、前記融解ピーク温度が３６℃を超えると体温で融解されない恐れがあるため、３６℃以下である。
前記パラフィン系炭化水素の凝固ピーク温度は、２３℃以上３６℃以下で、好ましくは、２３℃以上３２℃以下である。前記凝固ピーク温度が２３℃未満では、夏場の就寝環境で一度融解したパラフィン系炭化水素が凝固することが難しくなる。
前記パラフィン系炭化水素の凝固ピーク温度は、２３℃以上３６℃以下で、好ましくは、２３℃以上３２℃以下である。前記凝固ピーク温度が２３℃未満では、夏場の就寝環境で一度融解したパラフィン系炭化水素が凝固することが難しくなる。
パラフィン系炭化水素の炭素数１８以下では、身体にひんやり感を感じられるが、融解ピーク温度が２８℃以下、凝固ピーク温度２２℃以下と低いため、温度が２６℃以上の就寝環境では一度パラフィン系炭化水素が融解してしまうと、凝固しづらく、繰り返し、ひんやり感を感じることができない。そのため、本発明では、炭素数１８のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルＡと、炭素数１９以上のパラフィン系炭化水素が内包したマイクロカプセルＢを組み合わせて使用される。また、前記パラフィン系炭化水素の炭素数が２１以上では、融解ピーク温度が４０℃以上であり、体温によって前記パラフィン系炭化水素が融解されず、身体に触れてもひんやり感を感じることができない。効率的な効果を持続させるためには、単位質量当たりの融解潜熱量は、５０Ｊ/ｇ以上が好ましく、さらに好ましくは、１００Ｊ/ｇ以上である。前記マイクロカプセルＢは、炭素数１９以上のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルを単独で使用してもよく、また、炭素数１９以上のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルを２種以上組み合わせて使用することができる。
軟質ポリウレタンフォーム中の前記潜熱蓄熱材料の固形分量は、軟質ポリウレタンフォームの表面部において３０g/ｍ2以上２００ｇ/ｍ2以下とし、好ましくは、６０g/ｍ2以上１５０g/ｍ2以下である。潜熱蓄熱材料の固形分量が３０g/ｍ2より少ないと、身体にひんやり感を感じられず、２００g/ｍ2を超えると、ひんやり感は感じられるが、軟質ポリウレタンフォームンの表面部が硬くなり寝心地が悪くなってしまう。さらに、塗膜が割れやすく脱落しやすくなってしまう。
また、マイクロカプセルBに内包するパラフィン系炭化水素として好ましくは、炭素数２０のパラフィン系炭化水素である。
前記炭素数が１９のパラフィン系炭化水素では、融解ピーク温度が３２℃で、前記炭素数が１８のパラフィン系炭化水素、または、融解ピーク温度が３６℃の炭素数２０のパラフィン系炭化水素よりも融解潜熱量が低いため、ひんやり感を感じる効果時間が短くなってしまう。
前記炭素数が１９のパラフィン系炭化水素では、融解ピーク温度が３２℃で、前記炭素数が１８のパラフィン系炭化水素、または、融解ピーク温度が３６℃の炭素数２０のパラフィン系炭化水素よりも融解潜熱量が低いため、ひんやり感を感じる効果時間が短くなってしまう。
前記マイクロカプセルの総量１００質量部に対し、マイクロカプセルＡは５０質量部以上９０質量部以下、マイクロカプセルＢは１０質量部以上５０質量部以下である。さらに、マイクロカプセルＡは６０質量部以上９０質量部以下、マイクロカプセルＢは１０質量部以上４０質量部以下であることがより好ましい。融解ピーク温度の異なるマイクロカプセルを組み合わせることで、融解ピーク温度は低い温度に移行する。前記マイクロカプセルAの配合量が５０質量部未満では、温度が２６℃以上の就寝環境において、身体に触った際に十分なひんやり感を感じることができない。また、マイクロカプセルＡの配合量が９０質量部を超えると、身体に触った際に十分なひんやり感を感じることはできるが、就寝環境温度が高いため、一度マイクロカプセル内のパラフィン系炭化水素が融解すると、再度パラフィン系炭化水素が凝固するのが難しく、繰り返しの効果が得られにくい。
前記パラフィン系炭化水素を内包するマイクロカプセルとしては、特に限定されないが、たんぱく質や、植物ガム、セルロース、縮合系ポリマー、コポリマー、ホモポリマー、硬化型ポリマー等が挙げられる。具体的には、コラーゲン、ゼラチン、カゼイン、フィブリノーゲン、ヘモグロビン、ポリアミノ酸、アラビアゴム、寒天、アルギン酸ソーダ、カラゲナン、コンニャクマンナン、デキストラン硫酸塩、エチルセルロース、ニトロセルロース、カルボキシメチルセルロース、ブチルセルロース、無水マレイン酸系共重合体[エチレン、ビニルエーテル等]、アクリル酸、メタクリル酸系の共重合体、ポリ塩化ビニル、サラン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリビニールアセタール、ポリアクリルアマイド、ポリビニルベンゼンスルホン酸、ポリビニルアルコール、合成ゴム、エポキシ樹脂、ニトロパラフィン、ポリスチレンのニトロ化体等が挙げられる。また、前記マイクロカプセルには前記パラフィン系炭化水素に加え、必要に応じて核材（過冷却防止剤）を混合してもよい。核材としては、使用するパラフィン系炭化水素よりも高融点で、相溶性が良好なものが好ましい。
内包される前記パラフィン系炭化水素は、前記マイクロカプセルを１００質量部として、５０質量部以上７０質量部以下であることが好ましい。前記パラフィン系炭化水素が５０質量部未満では、潜熱蓄熱効果を十分に発揮することができず、７０質量部を超えるとマイクロカプセルの強度を保つことができず、前記パラフィン系炭化水素が流出してしまう可能性がある。
内包される前記パラフィン系炭化水素は、前記マイクロカプセルを１００質量部として、５０質量部以上７０質量部以下であることが好ましい。前記パラフィン系炭化水素が５０質量部未満では、潜熱蓄熱効果を十分に発揮することができず、７０質量部を超えるとマイクロカプセルの強度を保つことができず、前記パラフィン系炭化水素が流出してしまう可能性がある。
前記潜熱蓄熱材料のバインダー成分としては、特に限定されず、ウレタン系、アクリル系、シリコーン系、ポリエステル系、ゴム系樹脂等が挙げられ、使用用途により適宜、上記の樹脂を１種または２種以上を組み合わせて使用することができる。
中でも、柔軟性があり、使用するマイクロカプセルの分散性、軟質ポリウレタンフォームとの接着力からウレタン系樹脂やアクリル系樹脂であることが好ましい。
ウレタン系樹脂としては、ポリエーテル型ウレタン樹脂、ポリエステル型ウレタン樹脂、ポリカーボネート型ウレタン樹脂などが挙げられる。アクリル系樹脂としては、アクリル樹脂、アクリル・スチレン共重合樹脂、酢酸ビニル・アクリル共重合樹脂、EVA・アクリル共重合樹脂、ポリアクリル酸エステル、アクリルウレタン樹脂、シリコーン・アクリル共重合体樹脂が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、または２種以上を組み合わせて使用することができる。
中でも、柔軟性があり、使用するマイクロカプセルの分散性、軟質ポリウレタンフォームとの接着力からウレタン系樹脂やアクリル系樹脂であることが好ましい。
ウレタン系樹脂としては、ポリエーテル型ウレタン樹脂、ポリエステル型ウレタン樹脂、ポリカーボネート型ウレタン樹脂などが挙げられる。アクリル系樹脂としては、アクリル樹脂、アクリル・スチレン共重合樹脂、酢酸ビニル・アクリル共重合樹脂、EVA・アクリル共重合樹脂、ポリアクリル酸エステル、アクリルウレタン樹脂、シリコーン・アクリル共重合体樹脂が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、または２種以上を組み合わせて使用することができる。
前記バインダーの配合量は、マイクロカプセルの総量を１００質量部として、４０質量部以上１００質量部以下であり、好ましくは、４０質量部以上８０質量部以下である。バインダーの配合量が４０質量部未満では、十分な密着性が得られず、また、１００質量部を超えると、マイクロカプセルの割合が少なくなり、十分なひんやり感を感じられなくなってしまう。
前記潜熱蓄熱材料を軟質ポリウレタンフォームに塗工する方法としては、潜熱蓄熱材料であるバインダーとスリラー状、または、パウダー状のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルに希釈剤を加え、潜熱蓄熱塗料としたものを塗工する。
潜熱蓄熱材料の希釈剤としては、水溶性溶剤が用いられる。具体的には、水、炭素数１〜５程度の低級アルコール類、炭素数２〜１０程度のグリコール類、グリセリン、アセチレン類（モノアセチレン、ジアセチレン、トリアセチレン）の１種または、２種以上を組み合わせて使用することができる。
潜熱蓄熱材料の希釈剤としては、水溶性溶剤が用いられる。具体的には、水、炭素数１〜５程度の低級アルコール類、炭素数２〜１０程度のグリコール類、グリセリン、アセチレン類（モノアセチレン、ジアセチレン、トリアセチレン）の１種または、２種以上を組み合わせて使用することができる。
本発明では、前記水溶性溶剤に前記マイクロカプセルと前記バインダーを懸濁させ、これに必要に応じて界面活性剤、酸化防止剤、防腐剤、着色剤等を配合した塗料が好ましく用いられる。
前記潜熱蓄熱塗料の塗工方法としては、スプレー法、ロールコーター法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、ナイフコーター法、刷毛塗り法、カーテンコート法、含浸法など一般的な塗工方法が挙げられる。特に軟質ポリウレタンフォームの表面部に十分な量の潜熱蓄熱材料を均一に塗工するためには、スプレー法、ロールコーター法、スクリーン印刷法、ナイフコーター法などが好ましい。
前記潜熱蓄熱塗料の塗工量は、特に限定されず、上記塗工法で軟質ポリウレタンフォームの表面に塗工し、希釈剤を乾燥後、前記潜熱蓄熱材料の固形分量が３０ｇ/ｍ2以上２００ｇ/ｍ2以下となればいい。３０ｇ/ｍ2未満では十分なひんやり感がえられず、２００ｇ/ｍ2を超えると、塗膜が厚すぎて、塗膜が脱落、または、人体に接触する部分が硬くなってしまうため、２００ｇ/ｍ2以下とする。
前記潜熱蓄熱材料を含有する軟質ポリウレタンフォームの単位面積当たりの融解潜熱量（Ｊ/ｍ2）は特に限定されないが、３０００Ｊ/ｍ2以上であるとよく、好ましくは、６０００Ｊ/ｍ2以上であり、より好ましくは、７５００Ｊ/ｍ2以上である。単位面積当たりの融解潜熱量が３０００Ｊ/ｍ2未満では触った直後のひんやり感を感じられるが、効果の持続時間が短くなってしまう。前記単位面積当たりの融解潜熱量（Ｊ/ｍ2）は、前記潜熱蓄熱材料の単位質量当たりの融解潜熱量（Ｊ/ｇ）と軟質ポリウレタンフォームに塗工された前記潜熱蓄熱材料の塗工量（ｇ/ｍ2）の積により求められる。また、潜熱蓄熱材料を含有する軟質ポリウレタンフォームのＤＳＣ測定により得られた単位質量当たりの融解潜熱量（Ｊ/ｇ）と測定したサンプル重量（ｇ）の積と、測定したサンプル面積（ｍ2）から単位面積当たりの融解潜熱量（Ｊ/ｍ2）を算出することもできる。
前記効果の持続時間は、国立健康・栄養研究所のＭＥＴｓ値を用いた消費カロリーの計算式により消費カロリー（Ｊ/ｍ2）=1.05×4186.8×ＭＥＴｓ値×運動時間（hour）×体重（kg）/体表面積（ｍ2）による運動時間と同等とされ、前記運動時間を効果の持続時間とすることができる。前記消費カロリーは、人が対外に放出する熱量と同等であるといえることから、人体に作用する潜熱蓄熱材料の単位面積当たりの融解潜熱量と一致すると考えることができる。
ここで、ＭＥＴｓ値とは、運動強度を測定した単位で、消費カロリー試算の指標であり、入眠のための不活動、安定〜安定に近い低強度活動では、METs値は１となる。人体モデルは、平成24年厚生労働省統計値の平均体重５９kg、平均身長１６０．８ｃｍから、藤本式体表面積算出式により、平均体表面積を１．５８２０２３ｍ2とした。前記消費カロリー計算式により、単位面積当たりの融解潜熱量が３０００J/ｍ2であれば、前記人体モデルにおいて蓄熱だけで1分の温度上昇遅延効果がみられ、６０００J/ｍ2であれば、２分の温度上昇遅延効果がみられる。
ここで、ＭＥＴｓ値とは、運動強度を測定した単位で、消費カロリー試算の指標であり、入眠のための不活動、安定〜安定に近い低強度活動では、METs値は１となる。人体モデルは、平成24年厚生労働省統計値の平均体重５９kg、平均身長１６０．８ｃｍから、藤本式体表面積算出式により、平均体表面積を１．５８２０２３ｍ2とした。前記消費カロリー計算式により、単位面積当たりの融解潜熱量が３０００J/ｍ2であれば、前記人体モデルにおいて蓄熱だけで1分の温度上昇遅延効果がみられ、６０００J/ｍ2であれば、２分の温度上昇遅延効果がみられる。
本発明における軟質ポリウレタンフォームは、一般的な軟質ポリウレタンフォームを使用することができる。例えば、ＪＩＳ規格において、４０％圧縮硬さが３０〜１３０Ｎ、密度が３０〜９０ｋｇ/ｍ3のものが好ましく使用できる。
本発明では、人が寝た、または、座った状態で、沈み込みが大きいため人との接触面積が大きくなり、夏場の蒸れ感が強くなる低硬度の軟質ポリウレタンフォームを使用しても潜熱蓄熱材料により、ひんやり感を繰り返し持続させることができる。
軟質ポリウレタンフォームの密度が大きすぎると潜熱蓄熱材料を含有する浸透層が軟質ポリウレタンフォームの深部にまで到達することが困難になり、潜熱蓄熱材料が軟質ポリウレタンフォームの表面部にとどまってしまい、表面部が硬くなってしまう可能性がある。また、逆に密度が小さすぎると、潜熱蓄熱材料がウレタン骨格上に保持されず、ひんやり感を感じることができなくなってしまう。
また、上記のポリウレタン発泡体は、上記の物性と共に、セル数がＪＩＳ Ｋ６４００の付属書で５〜６０ケ/２５ｍｍのものが適している。
また、上記のポリウレタン発泡体は、上記の物性と共に、セル数がＪＩＳ Ｋ６４００の付属書で５〜６０ケ/２５ｍｍのものが適している。
セル数が多すぎると、前記潜熱蓄熱材料を含む潜熱蓄熱塗料が浸透せず軟質ポリウレタンフォームの深部にまで到達することが困難になり、潜熱蓄熱材料の膜が軟質ポリウレタンフォームの表面部にのみ形成されることとなり、表面部が硬くなり、寝心地が悪くなってしまう可能性や、潜熱蓄熱材料の塗膜が、ひび割れ脱落してしまうおそれがある。また、セル数が少なすぎると、潜熱蓄熱材料の塗膜がウレタンフォームのリブ骨格周辺にしか形成されず、人体と潜熱蓄熱材料との接触部分が著しく減少してしまうため、十分なひんやり感を感じることができない。
以下、実施例により本発明を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。
［試料］
＜マイクロカプセル＞
マイクロカプセルＡ ：炭素数１８のパラフィン系炭化水素を含むマイクロカプセルの４０％希釈液（三木理研工業社製“リケンレジンＡＭＣ２８”）
マイクロカプセルＢ１：炭素数２０のパラフィン系炭化水素を含むマイクロカプセルの４０％希釈液（三木理研工業社製“リケンレジンＡＭＣ３６”）
マイクロカプセルＢ２：炭素数１９相当のパラフィン系炭化水素を含むマイクロカプセルの４０％希釈液（三木理研工業社製“リケンレジンＡＭＣ３２”）
＜バインダー＞
バインダー：アクリル・スチレン共重合樹脂バインダーの５５％希釈液（ジャパンコーティングレジン社製“ＥＳ-３３”）
＜希釈剤＞
希釈剤： 水（イオン交換水）
［試料］
＜マイクロカプセル＞
マイクロカプセルＡ ：炭素数１８のパラフィン系炭化水素を含むマイクロカプセルの４０％希釈液（三木理研工業社製“リケンレジンＡＭＣ２８”）
マイクロカプセルＢ１：炭素数２０のパラフィン系炭化水素を含むマイクロカプセルの４０％希釈液（三木理研工業社製“リケンレジンＡＭＣ３６”）
マイクロカプセルＢ２：炭素数１９相当のパラフィン系炭化水素を含むマイクロカプセルの４０％希釈液（三木理研工業社製“リケンレジンＡＭＣ３２”）
＜バインダー＞
バインダー：アクリル・スチレン共重合樹脂バインダーの５５％希釈液（ジャパンコーティングレジン社製“ＥＳ-３３”）
＜希釈剤＞
希釈剤： 水（イオン交換水）
〔実施例1〕
マイクロカプセルとして、三木理研工業社製“リケンレジンＡＭＣ２８”を１７５ｇと、三木理研工業社製“リケンレジンＡＭＣ３２を７５ｇと、バインダーとして、ジャパンコーティングレジン社製“ＥＳ-３３”を９８ｇ混合することで、潜熱蓄熱材料として、マイクロカプセルの固形分総量１００質量部に対し、マイクロカプセルAを７０質量部、マイクロカプセルB２を３０質量部、アクリル・スチレン共重合樹脂バインダーを５４質量部とし、水で潜熱蓄熱材料が３５％になるように希釈調整し潜熱蓄熱塗料とした。得られた潜熱蓄熱塗料をスプレーコートによりウレタンフォーム（密度６５ｋｇ/ｍ３、４０％圧縮硬さ９０Ｎ、サイズ２ｍ×２ｍ×２０ｍｍ）の表面に塗工し、１２０℃で３０分間、加熱・乾燥させて、潜熱蓄熱材料の固形分量が４０ｇ/ｍ2となるように試料を作製した。
マイクロカプセルとして、三木理研工業社製“リケンレジンＡＭＣ２８”を１７５ｇと、三木理研工業社製“リケンレジンＡＭＣ３２を７５ｇと、バインダーとして、ジャパンコーティングレジン社製“ＥＳ-３３”を９８ｇ混合することで、潜熱蓄熱材料として、マイクロカプセルの固形分総量１００質量部に対し、マイクロカプセルAを７０質量部、マイクロカプセルB２を３０質量部、アクリル・スチレン共重合樹脂バインダーを５４質量部とし、水で潜熱蓄熱材料が３５％になるように希釈調整し潜熱蓄熱塗料とした。得られた潜熱蓄熱塗料をスプレーコートによりウレタンフォーム（密度６５ｋｇ/ｍ３、４０％圧縮硬さ９０Ｎ、サイズ２ｍ×２ｍ×２０ｍｍ）の表面に塗工し、１２０℃で３０分間、加熱・乾燥させて、潜熱蓄熱材料の固形分量が４０ｇ/ｍ2となるように試料を作製した。
〔実施例２〜１６・比較例１〜７〕
表１の組成となるように、潜熱蓄熱材料を調整し、実施例１と同様に水で潜熱蓄熱材料が３５％になるように希釈調整し潜熱蓄熱塗料とした。得られた潜熱蓄熱塗料をスプレーコートによりウレタンフォーム（密度６５ｋｇ/ｍ３、４０％圧縮硬さ９０Ｎ、サイズ２ｍ×２ｍ×２０ｍｍ）の表面に塗工し、１２０℃で３０分間、加熱・乾燥させて、表１の潜熱蓄熱材料の固形分量となるように試料を作製した。
表１の組成となるように、潜熱蓄熱材料を調整し、実施例１と同様に水で潜熱蓄熱材料が３５％になるように希釈調整し潜熱蓄熱塗料とした。得られた潜熱蓄熱塗料をスプレーコートによりウレタンフォーム（密度６５ｋｇ/ｍ３、４０％圧縮硬さ９０Ｎ、サイズ２ｍ×２ｍ×２０ｍｍ）の表面に塗工し、１２０℃で３０分間、加熱・乾燥させて、表１の潜熱蓄熱材料の固形分量となるように試料を作製した。
〔表1〕
〔ＤＳＣ測定〕
表面の凹凸のシボ付の離型紙の上に実施例、比較例で調整した潜熱蓄熱塗料を滴下し、ガラス棒で延ばしたあと、１２０℃で３０分の間、加熱・乾燥させ、離型紙から剥がしたフィルム状の潜熱蓄熱材料をφ４ｍｍに打ち抜いたものを試験体とした。
示差走査熱量計（ＤＳＣ７０２０ 日立ハイテクサイエンス社製）を用いて−１０℃に冷却した試験体を加熱速度１０℃/minで５０℃まで加熱した際のＤＳＣの融解ピーク温度と、５０℃に加熱した試験体を冷却速度１０℃/minで−１０℃まで冷却した際のＤＳＣの凝固ピーク温度を測定し、融解ピーク温度付近の融解潜熱量を測定した。測定方法は、ＪＩＳ Ｋ７１２１： ２０１２に準拠した。
表面の凹凸のシボ付の離型紙の上に実施例、比較例で調整した潜熱蓄熱塗料を滴下し、ガラス棒で延ばしたあと、１２０℃で３０分の間、加熱・乾燥させ、離型紙から剥がしたフィルム状の潜熱蓄熱材料をφ４ｍｍに打ち抜いたものを試験体とした。
示差走査熱量計（ＤＳＣ７０２０ 日立ハイテクサイエンス社製）を用いて−１０℃に冷却した試験体を加熱速度１０℃/minで５０℃まで加熱した際のＤＳＣの融解ピーク温度と、５０℃に加熱した試験体を冷却速度１０℃/minで−１０℃まで冷却した際のＤＳＣの凝固ピーク温度を測定し、融解ピーク温度付近の融解潜熱量を測定した。測定方法は、ＪＩＳ Ｋ７１２１： ２０１２に準拠した。
〔２６℃環境下での冷感官能性試験〕
潜熱蓄熱材料が塗工された軟質ポリウレタンフォームを温度２６℃の環境下に１２時間静置し、軟質ポリウレタンフォームの潜熱蓄熱材料の塗工面の上にポリエステルネット生地（目付け１６６ｇ/ｍ2）を敷き、１０人の試験者が手でポリエステルネット生地に触れた直後の感触を、潜熱蓄熱材料を塗工していない軟質ポリウレタンフォームと比較し評価した。
◎：１０人がひんやり感を感じた。
○：７〜９人がひんやり感を感じた。
△：４〜６人がひんやり感を感じた。
×：１〜３人がひんやり感を感じた。
××：ひんやり感じた試験者はいなかった。
潜熱蓄熱材料が塗工された軟質ポリウレタンフォームを温度２６℃の環境下に１２時間静置し、軟質ポリウレタンフォームの潜熱蓄熱材料の塗工面の上にポリエステルネット生地（目付け１６６ｇ/ｍ2）を敷き、１０人の試験者が手でポリエステルネット生地に触れた直後の感触を、潜熱蓄熱材料を塗工していない軟質ポリウレタンフォームと比較し評価した。
◎：１０人がひんやり感を感じた。
○：７〜９人がひんやり感を感じた。
△：４〜６人がひんやり感を感じた。
×：１〜３人がひんやり感を感じた。
××：ひんやり感じた試験者はいなかった。
〔密着性試験〕
潜熱蓄熱材料が塗工された軟質ポリウレタンフォームの両端から折り曲げた際の塗膜の状態を評価した。
○：塗膜が軟質ポリウレタンフォームから脱落しなかった。
×：塗膜が軟質ポリウレタンフォームから脱落した。
潜熱蓄熱材料が塗工された軟質ポリウレタンフォームの両端から折り曲げた際の塗膜の状態を評価した。
○：塗膜が軟質ポリウレタンフォームから脱落しなかった。
×：塗膜が軟質ポリウレタンフォームから脱落した。
表１に示すとおり、実施例１〜１６では、潜熱蓄熱材料に炭素数１８のパラフィン系炭化水素が内包されたマイクロカプセルＡと、炭素数１９または、炭素数２０のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルＢを、マイクロカプセルの総量を１００質量部として、前記バインダーが４０質量部以上１００質量部以下とし、さらに、前記軟質ポリウレタンフォーム中の前記潜熱蓄熱材料の固形分量を３０g/ｍ2以上２００g/ｍ2以下とすることで、融解ピーク温度が２７℃から３４℃であり、２６℃環境下での冷感能性試験で△以上の評価となった。また、凝固ピーク温度は、１３℃から３１℃となり、２６℃の就寝環境よりも高い温度に凝固ピーク温度があり、一度融解したパラフィン系炭化水素が再度、凝固することが可能であった。
さらに実施例９から、炭素数２０のパラフィン系炭化水素が内包されたマイクロカプセルＢ1を使用することで、炭素数１９のパラフィン系炭化水素が内包されたマイクロカプセルB２と同配合量であっても、潜熱蓄熱材料の融解潜熱量が多いことがわかった。
実施例４〜１２、１４〜１６では、前記マイクロカプセルの総量１００質量部に対し、マイクロカプセルＡは６０質量部以上９０質量部以下、マイクロカプセルＢは１０質量部以上４０質量部以下とすることで、２６℃環境下での冷感能性試験で○以上の評価であった。
実施例４〜６、１０〜１２、１５、１６では、２６℃環境下での冷感能性試験で◎の評価で、かつ、塗工品の単位面積当たりの融解潜熱量が６０００J以上で十分な効果の持続時間があった。
比較例１は、前記マイクロカプセルＡのみのため、凝固ピーク温度が２２℃であり、一度融解したパラフィン系炭化水素が凝固することが困難であった。比較例２は、炭素数１９のパラフィン系炭化水素のため、単位面積当たりの融解潜熱量が少なく、十分な時間ひんやり感を得ることができなかった。比較例３は、炭素数２０のパラフィン系炭化水素のみのため、融解ピーク温度が３５℃と高く、十分なひんやり感を感じることができなかった。比較例４は、潜熱蓄熱材料の固形分量が１５ｇ/ｍ2と少なく、ひんやり感を感じることができなかった。比較例５は、潜熱蓄熱材料の固形分量が２５０ｇ/ｍ2と多く、ひんやり感を感じることができたが、潜熱蓄熱材料の表面部が厚く、密着性試験で塗膜のひび割れ、脱落があった。比較例６は、潜熱蓄熱材料中のバインダーの比率が高く、ひんやり感を感じることができなかった。比較例７は、潜熱蓄熱材料中のバインダーの比率が低く、塗膜のひび割れ、脱落があった。
このように、本発明の潜熱蓄熱材料が塗工された軟質ポリウレタンフォームは、温度が２６℃以上の就寝環境において、十分なひんやり感を感じ、就寝環境を好適にし、寝心地のよい寝具等を提供することができる。
Claims (4)
- 潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォームであって、
前記潜熱蓄熱材料は、少なくとも、バインダーと、炭素数１８のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルAと、炭素数１９以上のパラフィン系炭化水素を内包したマイクロカプセルBとを含み、
前記マイクロカプセルの総量を１００質量部として、前記バインダーが４０質量部以上１００質量部以下であり、前記軟質ポリウレタンフォーム中の前記潜熱蓄熱材料の固形分量が３０g/ｍ2以上２００g/ｍ2以下であることを特徴とする潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォーム。 - 前記マイクロカプセルBは、炭素数２０のパラフィン系炭化水素を内包していることを特徴とする請求項１に記載の潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォーム
- 前記マイクロカプセルの総量１００質量部に対し、マイクロカプセルＡは６０質量部以上９０質量部以下、マイクロカプセルＢは１０質量部以上４０質量部以下である、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォーム。
- 単位面積当たりの融解潜熱量が６０００Ｊ/ｍ2以上であることを特徴とする請求項１から３に記載の潜熱蓄熱材料を有する軟質ポリウレタンフォーム
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