JP2022149655A - Heat storage resin composition, sheet, and molding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄熱樹脂組成物、シート、および、成形体に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat storage resin composition, a sheet, and a molded article.
蓄熱とは、物質に熱を蓄え、必要に応じてその熱を取り出す仕組みのことである。この仕組みには、効率よくエネルギーを利用できるという利点が有るので、空調設備や建築材料、保温容器、保冷剤、コンクリート等、幅広い分野に適用されている。 Heat storage is a mechanism that stores heat in a substance and extracts the heat as needed. This mechanism has the advantage of being able to use energy efficiently, so it is applied to a wide range of fields such as air conditioning equipment, building materials, heat insulating containers, cold insulators, and concrete.
蓄熱方式には、例えば相転移熱を利用した潜熱蓄熱、比熱を利用した顕熱蓄熱、化学反応時の吸熱・発熱を利用した化学蓄熱等が挙げられる。中でも潜熱蓄熱による方式は、蓄熱密度(効率)や耐久性、コスト、安全性、加工性において優れていることから、近年、その使用範囲が拡大されている。 Examples of heat storage methods include latent heat storage using phase transition heat, sensible heat storage using specific heat, and chemical heat storage using heat absorption and heat generation during chemical reactions. Among them, the method using latent heat storage is excellent in heat storage density (efficiency), durability, cost, safety, and workability, and thus its range of use has been expanded in recent years.
潜熱蓄熱材料としては、例えばパラフィン、水(氷)、無機水和塩等が主に挙げられる。中でもパラフィンは、広範囲な生活環境温度に相転移温度が設定可能であり、腐食性がなく、臭気が低く、相変化を食い返しても特性が劣化しない(長期寿命)である等の観点から、多く使用されている。パラフィンとは、脂肪族飽和炭化水素(アルカン)の総称であり、主鎖の炭素数に応じて融点が異なるため、最適な種類のパラフィンを選択することで、使用目的に応じた相転移温度の設定が可能となる。 Examples of latent heat storage materials include paraffin, water (ice), inorganic hydrates, and the like. Among them, paraffin has a phase transition temperature that can be set to a wide range of living environment temperatures, is non-corrosive, has a low odor, and does not deteriorate in characteristics even if the phase change is reversed (long life). Used a lot. Paraffin is a general term for aliphatic saturated hydrocarbons (alkanes), and since the melting point varies depending on the number of carbon atoms in the main chain, selecting the most suitable type of paraffin will allow the phase transition temperature to be adjusted according to the purpose of use. can be set.
パラフィンは、融解状態での粘度が低く、構造体の一部として使用した際に漏れ出す可能性がある。更にパラフィンは液体の状態では引火性を有する危険物であるので、パラフィンが融解した場合に漏れ出しを防ぐ対策が必要となる。 Paraffin has a low viscosity in the molten state and can leak when used as part of a structure. Furthermore, since paraffin is a flammable and dangerous substance in a liquid state, it is necessary to take measures to prevent leakage when paraffin is melted.
パラフィンの漏れ出しを防ぐ方法としては、容器や袋に収納する方法以外に、パラフィンをマイクロカプセルに封入する方法や、高分子側鎖にパラフィンを導入して高分子化する方法、熱可塑性エラストマーを担持材料としてパラフィンを固定化(ゲル化)方法が知られている。中でも熱可塑性エラストマーを担持材料として用いる方法は、特別な装置を必要とせずに蓄熱材を製造でき、パラフィンの含有量やエラストマーの選択により蓄熱材の蓄熱量や強度を目的に応じて広く設定することが可能となる。 Methods to prevent paraffin from leaking out include methods of encapsulating paraffin in microcapsules, methods of polymerizing by introducing paraffin into polymer side chains, and methods of using thermoplastic elastomers, in addition to the method of storing paraffin in a container or bag. A method of immobilizing (gelating) paraffin as a support material is known. Among them, the method of using a thermoplastic elastomer as a support material can produce a heat storage material without requiring a special device, and the heat storage capacity and strength of the heat storage material can be set widely according to the purpose by selecting the paraffin content and elastomer. becomes possible.
熱可塑性エラストマーには、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、塩ビ系エラストマー、エステル系エラストマー、アミド系エラストマー、ウレタン系エラストマー等の種類があるが、これらの中でも、パラフィンとの相溶性や形状保持性、コスト等の観点から、スチレン系エラストマーについてとりわけ多くの検討がなされてきた。 Thermoplastic elastomers include olefin-based elastomers, styrene-based elastomers, vinyl chloride-based elastomers, ester-based elastomers, amide-based elastomers, and urethane-based elastomers. From the viewpoint of cost and the like, many studies have been made especially on styrenic elastomers.
スチレン系エラストマーは、ハードセグメントとしてスチレンブロックを有し、ソフトセグメントに入り込んだパラフィンをスチレンブロックが固定するため、他の熱可塑性エラストマーに比べて高い形状保持性を示す。また、アミド結合、エステル結合、ウレタン結合、カーボネート結合等を有さない非縮合系高分子化合物であるため、相転移を繰り返し行った場合でも安定した性能を維持する。 Styrenic elastomers have styrene blocks as hard segments, and the styrene blocks fix paraffin that has entered the soft segments, so they exhibit higher shape retention than other thermoplastic elastomers. Moreover, since it is a non-condensed polymer compound that does not have an amide bond, an ester bond, a urethane bond, a carbonate bond, or the like, it maintains stable performance even after repeated phase transitions.
スチレン系エラストマーとしては、形状保持性の観点化から、スチレンブロックを高分子鎖の両末端側に有するトリブロック型の共重合体が広く多用されており、具体的にはスチレン-ブタジエン-スチレン共重合体(SBS)、スチレン-イソプレン-スチレン共重合体(SIS)、スチレン-イソブチレン-スチレン共重合体(SIBS)、スチレン-ブタジエン/ブチレン-スチレン共重合体(SBBS)、スチレン-エチレン/ブチレン-スチレン共重合体(SEBS)、スチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(SEPS)、スチレン-エチレン/エチレン/プロピレン-スチレン(SEEPS)共重合体が挙げられる。また、上記したスチレンブロックを高分子鎖の両末端側に有する構造以外に、スチレン-ブタジエン共重合体(SB)、スチレン-イソプレン共重合体(SI)、スチレン-イソブチレン共重合体(SIB)、スチレンーエチレン/プロピレン共重合体(SEP)、スチレンーエチレン/ブチレン共重合体(SEB)が挙げられる。 As the styrene-based elastomer, a triblock copolymer having styrene blocks on both ends of the polymer chain is widely used from the viewpoint of shape retention. Specifically, styrene-butadiene-styrene copolymer Polymer (SBS), Styrene-isoprene-styrene copolymer (SIS), Styrene-isobutylene-styrene copolymer (SIBS), Styrene-butadiene/butylene-styrene copolymer (SBBS), Styrene-ethylene/butylene- Styrene copolymer (SEBS), styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer (SEPS), styrene-ethylene/ethylene/propylene-styrene (SEEPS) copolymer. In addition to the structure having styrene blocks at both ends of the polymer chain, styrene-butadiene copolymer (SB), styrene-isoprene copolymer (SI), styrene-isobutylene copolymer (SIB), Examples include styrene-ethylene/propylene copolymer (SEP) and styrene-ethylene/butylene copolymer (SEB).
特許文献1及び2では、スチレン系エラストマーの中でも、スチレンブロックを高分子鎖の両末端側に有するトリブロック型の共重合体であり、SBSのソフトセグメントの共役ジエンが完全水素添加されたSEBSは、高い形状保持性をもち、ソフトセグメントとパラフィン間の高い親和性により、SEBSを10質量%程度添加するだけでパラフィンをゲル化できることを開示している。 In Patent Documents 1 and 2, among styrene-based elastomers, SEBS is a triblock type copolymer having styrene blocks on both terminal sides of the polymer chain, and the conjugated diene of the soft segment of SBS is completely hydrogenated. , discloses that paraffin can be gelled only by adding about 10% by mass of SEBS due to its high shape retention and high affinity between the soft segment and paraffin.
一方で、蓄熱材料において、建築材料としての強度を確保するためには、蓄熱材料の強度(例えば、引張弾性率の値)を所定以上とする必要がある。 On the other hand, in order to secure the strength of the heat storage material as a building material, it is necessary to set the strength of the heat storage material (for example, the tensile modulus value) to a predetermined value or more.
しかしながら、SEBSを担持材料とした蓄熱材は、SEBS含有量が10質量%程度(パラフィン含有量90質量%程度)の場合、パラフィンの含有量に応じた蓄熱性能を発揮するが、蓄熱材料の強度を確保するために、例えば、SEBS含有量を50質量%以上とすると、蓄熱性能はパラフィンの含有量から予測される値よりも低下するという課題があった。
このように、従来の技術では、蓄熱材料の強度を確保した場合に、蓄熱性能の向上を図ることが難しく、つまり、蓄熱材料の高強度化と、蓄熱性能の向上とを両立することは困難であった。
However, when the SEBS content is about 10% by mass (the paraffin content is about 90% by mass), the heat storage material using SEBS as a supporting material exhibits heat storage performance according to the paraffin content, but the strength of the heat storage material is reduced. For example, if the SEBS content is set to 50% by mass or more in order to ensure the above, there is a problem that the heat storage performance is lower than the value predicted from the paraffin content.
As described above, with the conventional technology, it is difficult to improve the heat storage performance when the strength of the heat storage material is ensured. Met.
本発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、使用温度域での強度、相転移時の蓄熱性能、および、成形加工性のバランスに優れた蓄熱樹脂組成物、該蓄熱樹脂組成物を成形してなるシートおよび成形体を提供することを課題とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a heat storage resin composition having an excellent balance of strength in the operating temperature range, heat storage performance at the time of phase transition, and moldability, and the heat storage resin composition. It is an object to provide a sheet and a molded body obtained by molding the.
本発明者らが鋭意検討を行った結果、パラフィンとスチレン系エラストマーからなる蓄熱樹脂組成物において、スチレン系エラストマーとして、スチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体を用いることにより、使用温度域での強度、および、相転移時の蓄熱性能に優れ、成形加工が容易な蓄熱樹脂組成物が得られることを見出し、以下の本発明を完成させた。 As a result of intensive studies by the present inventors, in a heat storage resin composition comprising paraffin and a styrene-based elastomer, by using a styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer as the styrene-based elastomer, The inventors have found that a heat storage resin composition which is excellent in strength and heat storage performance at the time of phase transition and can be easily molded can be obtained, and have completed the present invention described below.
第1の本発明は、パラフィン化合物(A)と、スチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(B)とを含む蓄熱樹脂組成物であって、前記蓄熱樹脂組成物のJIS K 7244-4に従い測定される25℃の引張弾性率の値が10MPa以上であることを特徴とする蓄熱樹脂組成物。 A first aspect of the present invention is a heat storage resin composition containing a paraffin compound (A) and a styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer (B), according to JIS K 7244-4 for the heat storage resin composition. A heat storage resin composition having a measured tensile modulus at 25° C. of 10 MPa or more.
第1の本発明において、前記スチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(B)中のスチレン含有量が20質量%以上、70質量%未満であることが好ましい。 In the first invention, the styrene content in the styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer (B) is preferably 20% by mass or more and less than 70% by mass.
第1の本発明において、前記スチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(B)の前記蓄熱樹脂組成物中の含有割合が51質量%以上90質量%以下であることが好ましい。 In the first invention, it is preferable that the content of the styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer (B) in the heat storage resin composition is 51% by mass or more and 90% by mass or less.
第1の本発明において、前記パラフィン化合物(A)が炭素数14以上24以下の直鎖状飽和炭化水素であることが好ましい。 In the first aspect of the invention, the paraffin compound (A) is preferably a linear saturated hydrocarbon having 14 or more and 24 or less carbon atoms.
第2の本発明は、第1の本発明の蓄熱樹脂組成物を成形してなるシートである。 The second invention is a sheet formed by molding the heat storage resin composition of the first invention.
第3の本発明は、第1の本発明の熱可塑性樹脂組成物を射出成形してなる成形体である。 The third aspect of the present invention is a molded article obtained by injection molding the thermoplastic resin composition of the first aspect of the present invention.
本発明の蓄熱樹脂組成物は、パラフィン相転移時の潜熱量を維持した上で、使用温度域において、十分な強度を維持し、さらに成形加工性を発現することができる。 The heat storage resin composition of the present invention can maintain the latent heat amount at the time of paraffin phase transition, maintain sufficient strength in the operating temperature range, and exhibit moldability.
以下、本発明の実施形態の一例としての本発明の樹脂組成物、成形品について説明する。ただし、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The resin composition and molded article of the present invention will be described below as an example of embodiments of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
なお、本明細書において、「主成分」とは、構成する成分の合計を100質量%としたとき、もっとも多い質量%を占める成分であることを示し、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、70質量%以上がさらに好ましい。
「X~Y」(X、Yは任意の数字)と記載した場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意とともに、「好ましくはXより大きい」および「好ましくはYより小さい」の意を包含するものである。
本明細書における数値範囲の上限値および下限値は、本発明が特定する数値範囲内から僅かに外れる場合であっても、当該数値範囲内と同様の作用効果を備えている限り本発明の均等範囲に包含するものとする。
In this specification, the term "main component" indicates that the component accounts for the largest amount by mass when the total of the constituent components is 100% by mass, and is preferably 50% by mass or more, and 60% by mass. The above is more preferable, and 70% by mass or more is even more preferable.
When described as "X to Y" (X and Y are arbitrary numbers), unless otherwise specified, "X or more and Y or less" and "preferably larger than X" and "preferably smaller than Y" It contains meaning.
The upper and lower limits of the numerical range in this specification are equivalent to the present invention as long as they have the same effects as within the numerical range, even if they are slightly outside the numerical range specified by the present invention. shall be included in the scope.
また、本明細書において、「シート」とは、厚いシートから薄いフィルムまでを包括した意を有する。 In addition, in this specification, the term "sheet" has the meaning of including a thick sheet to a thin film.
<蓄熱樹脂組成物>
本発明の蓄熱樹脂組成物は、パラフィン化合物(A)と、スチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(B)とを含む蓄熱樹脂組成物である。
<Heat storage resin composition>
The heat storage resin composition of the present invention is a heat storage resin composition containing a paraffin compound (A) and a styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer (B).
(パラフィン化合物(A))
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。
(Paraffin compound (A))
The paraffin compound (A) used in the present invention includes saturated aliphatic hydrocarbons (alkanes). The paraffin compound (A) is not particularly limited as long as it is an aliphatic saturated hydrocarbon (alkane), but from the viewpoint of safety and use temperature, it is preferably liquid or solid at room temperature. Among them, by using a saturated hydrocarbon having a main chain of 10 to 30 carbon atoms, particularly a linear saturated hydrocarbon, the phase transition temperature can be arbitrarily selected in the practical temperature range, and it can be suitably used in a wide range of applications.
直鎖状飽和炭化水素の具体例(炭素数/融点)としては、デカン(10個/-30℃)、ウンデカン(11個/-26℃)、ドデカン(12個/-12℃)、トリデカン(13個/-5℃)、テトラデカン(14個/6℃)、ペンタデカン(15個/10℃)、ヘキサデカン(16個/18℃)、ヘプタデカン(17個/21℃)、オクタデカン(18個/28℃)、ノナデカン(19個/32℃)、イコサン(20個/37℃)、ヘンイコサン(21個/41℃)、ドコサン(22個/44℃)、トリコサン(23個/47℃)、テトラコサン(24個/51℃)、ペンタコサン(25個/53℃)、ヘキサコサン(26個/57℃)、ヘプタコサン(27個/58℃)、オクタコサン(28個/62℃)、ノナコサン(29個/64℃)、トリアコンタン(30個/66℃)等が挙げられる。 Specific examples of linear saturated hydrocarbons (number of carbon atoms/melting point) include decane (10/−30° C.), undecane (11/−26° C.), dodecane (12/−12° C.), tridecane ( 13/-5°C), tetradecane (14/6°C), pentadecane (15/10°C), hexadecane (16/18°C), heptadecane (17/21°C), octadecane (18/28) ° C), nonadecane (19/32°C), icosane (20/37°C), henicosane (21/41°C), docosane (22/44°C), tricosane (23/47°C), tetracosane ( 24/51°C), pentacosane (25/53°C), hexacosane (26/57°C), heptacosane (27/58°C), octacosane (28/62°C), nonacosane (29/64°C) ), triacontane (30/66° C.), and the like.
これらのうち、常温付近に相転移温度をもつ直鎖状飽和炭化水素を用いることが好ましく、具体的に、パラフィン化合物(A)は、炭素数14以上24以下の直鎖状飽和炭化水素であることが好ましく、16以上20以下の直鎖状飽和炭化水素であることがより好ましい。 Among these, it is preferable to use a straight-chain saturated hydrocarbon having a phase transition temperature near normal temperature. Specifically, the paraffin compound (A) is a straight-chain saturated hydrocarbon having 14 or more and 24 or less carbon atoms. is preferred, and 16 or more and 20 or less linear saturated hydrocarbons are more preferred.
本発明において、上記のパラフィン化合物(A)は一種類を単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いても良い。また、直鎖状飽和炭化水素の代わりに、分岐鎖を有する分岐状飽和炭化水素を用いても良い。 In the present invention, the above paraffin compound (A) may be used alone or in combination of two or more. Also, a branched saturated hydrocarbon having a branched chain may be used instead of the linear saturated hydrocarbon.
パラフィン化合物(A)の相転移時の潜熱量(ΔHm)は、120J/g以上であることが好ましく、140J/g以上であることがより好ましく、160J/g以上であることが更に好ましい。パラフィン化合物(A)の潜熱量が上記下限以上であれば、スチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(B)とのブレンド後における蓄熱樹脂組成物として優れた蓄熱性能を発揮することができる。 The latent heat (ΔHm) at the phase transition of the paraffin compound (A) is preferably 120 J/g or more, more preferably 140 J/g or more, and even more preferably 160 J/g or more. If the latent heat of the paraffin compound (A) is at least the above lower limit, it can exhibit excellent heat storage performance as a heat storage resin composition after being blended with the styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer (B).
本発明の蓄熱樹脂組成物に占める前記パラフィン化合物(A)の割合は、蓄熱樹脂組成物全体を基準(100質量%)として、10~49質量%であることが好ましく、15~45質量%であることがより好ましい。パラフィン化合物(A)の割合がかかる範囲であれば、蓄熱材の潜熱性能を良好にしつつ、使用温度域での強度を付与することができる。 The proportion of the paraffin compound (A) in the heat storage resin composition of the present invention is preferably 10 to 49% by mass, preferably 15 to 45% by mass, based on the total heat storage resin composition (100% by mass). It is more preferable to have If the ratio of the paraffin compound (A) is within such a range, the latent heat performance of the heat storage material can be improved, and strength in the operating temperature range can be imparted.
(スチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(B))
スチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(B)(以下、「SEPS(B)」という場合がある。)は、ポリスチレンからなるハードセグメントを、高分子鎖の両末端に有するブロック共重合体である。
SEPS(B)のソフトセグメントは、ポリ(エチレン/プロピレン)であり、例えば、イソプレンを重合したのち、水素添加することより、形成された部位である。
(Styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer (B))
Styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer (B) (hereinafter sometimes referred to as "SEPS (B)") is a block copolymer having hard segments made of polystyrene at both ends of the polymer chain. be.
The soft segment of SEPS (B) is poly(ethylene/propylene), which is formed by, for example, hydrogenating after polymerizing isoprene.
SEPS(B)のスチレン含有量は、20質量%以上70質量%未満であることが好ましく、25質量%以上68質量%以下であることがより好ましい。スチレン含有量を20質量%以上とすることで、蓄熱樹脂組成物に使用温度域での強度を付与することができ、スチレン含有量を70質量%未満とすることで、蓄熱樹脂組成物の加工性を良好にすることができる。 The styrene content of SEPS (B) is preferably 20% by mass or more and less than 70% by mass, and more preferably 25% by mass or more and 68% by mass or less. By setting the styrene content to 20% by mass or more, the strength in the operating temperature range can be imparted to the heat storage resin composition. can improve the quality.
スチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(B)の数平均分子量(Mn)は、好ましくは50000g/mol以上、250000g/mol以下であり、より好ましくは60000g/mol以上、230000g/mol以下であり、更に好ましくは70000g/mol以上、200000g/mol以下である。スチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(B)の数平均分子量が上述の範囲にあることで、本発明の蓄熱樹脂組成物の加工時の流動性を維持しつつ、使用温度域での強度を付与することができる。 The number average molecular weight (Mn) of the styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer (B) is preferably 50000 g/mol or more and 250000 g/mol or less, more preferably 60000 g/mol or more and 230000 g/mol or less. and more preferably 70000 g/mol or more and 200000 g/mol or less. When the number average molecular weight of the styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer (B) is within the above range, the heat storage resin composition of the present invention maintains fluidity during processing and maintains strength in the operating temperature range. can be given.
スチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(B)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によりを求めた値である。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を用いる。 The number average molecular weight (Mn) of the styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer (B) is a value obtained by standard polystyrene conversion using GPC (gel permeation chromatography). Chloroform is used as a solvent for measurement, and HLC-8120 manufactured by Tosoh Corporation is used as a column.
本発明の蓄熱樹脂組成物に占めるスチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(B)の割合は、蓄熱樹脂組成物全体を基準(100質量%)として、51~90質量%であることが好ましく、55~85質量%であることがより好ましい。スチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(B)の割合がかかる範囲であれば、蓄熱樹脂組成物の潜熱性能を良好にしつつ、使用温度域での強度を付与することができる。 The proportion of the styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer (B) in the heat storage resin composition of the present invention is preferably 51 to 90% by mass based on the total heat storage resin composition (100% by mass). , and more preferably 55 to 85% by mass. If the ratio of the styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer (B) is in such a range, the latent heat performance of the heat storage resin composition can be improved and strength in the operating temperature range can be imparted.
(蓄熱樹脂組成物の引張弾性率)
本発明の蓄熱樹脂組成物は、JIS K 7244-4に従い測定される25℃の引張弾性率の値が10MPa以上であり、100MPa以上であることが好ましい。これにより、蓄熱樹脂組成物に、使用温度域での強度を付与することが可能となる。
蓄熱樹脂組成物の引張弾性率[Pa]は、後述の実施例の項に記載の方法で測定される。
(Tensile modulus of heat storage resin composition)
The heat storage resin composition of the present invention has a tensile modulus of elasticity at 25° C. measured according to JIS K 7244-4 of 10 MPa or more, preferably 100 MPa or more. This makes it possible to impart strength in the operating temperature range to the heat storage resin composition.
The tensile modulus [Pa] of the heat storage resin composition is measured by the method described in the Examples section below.
(蓄熱樹脂組成物の組成)
本発明の蓄熱樹脂組成物は、上記した組成で、パラフィン化合物(A)とスチレン-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(B)とを含むが、これら以外に、本発明の蓄熱樹脂組成物の効果に影響を与えない範囲で、他の成分を含むことが可能である。
他の成分としては、例えば、滑剤、帯電防止剤、酸化防止剤、ブロッキング防止剤、ゲル化剤、増粘剤、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。本発明の蓄熱樹脂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、蓄熱樹脂組成物100質量%に対して1質量%以下であることが好ましい。
(Composition of heat storage resin composition)
The heat storage resin composition of the present invention has the above composition and contains the paraffin compound (A) and the styrene-ethylene/propylene-styrene copolymer (B). Other ingredients can be included as long as they do not affect the effect.
Other components include, for example, lubricants, antistatic agents, antioxidants, antiblocking agents, gelling agents, thickeners, antibacterial/antifungal agents, stabilizers, dyes, flame retardants, pigments, inorganic fine particles, etc. may contain various additives. Furthermore, metal powder, metal fiber, metal oxide, carbon, carbon fiber, etc. may be contained in order to improve heat conductivity. When the heat storage resin composition of the present invention contains these other components, the content thereof, such as an antioxidant, is preferably 1% by mass or less with respect to 100% by mass of the heat storage resin composition. .
<蓄熱樹脂組成物の製法>
本発明の蓄熱樹脂組成物は、常法に従って、2本ロール、押出機、2軸混練押出機、バンバリーミキサー、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-エチレン/プロピレン-スチレン共重合体(B)、および、必要に応じて配合されるその他の成分を、SEPS(B)の軟化点よりも高い、例えば200℃前後の温度にて加熱、混合することにより製造される。
<Method for producing heat storage resin composition>
The heat storage resin composition of the present invention is prepared according to a conventional method using a conventional mixing/stirring machine such as a twin roll, an extruder, a twin-screw kneading extruder, a Banbury mixer, and a stirring mixer. , styrene-ethylene / propylene-styrene copolymer (B), and other components that are blended as necessary, are heated at a temperature higher than the softening point of SEPS (B), for example, around 200 ° C., Manufactured by mixing.
本発明のパラフィン系蓄熱性組成物の相転移時の潜熱量は、20J/g以上であることが好ましく、30J/g以上であることがより好ましい。蓄熱樹脂組成物の相転移時の潜熱量が上記下限以上であれば、蓄熱材として優れた蓄熱性能を発揮することができる。
蓄熱樹脂組成物の潜熱量は、後述の実施例の項に記載の方法で結晶融解熱量(ΔHm)として測定される。
The latent heat amount at the phase transition of the paraffin-based heat storage composition of the present invention is preferably 20 J/g or more, more preferably 30 J/g or more. If the amount of latent heat at the time of phase transition of the heat storage resin composition is equal to or higher than the above lower limit, excellent heat storage performance as a heat storage material can be exhibited.
The amount of latent heat of the heat storage resin composition is measured as the amount of heat of crystal fusion (ΔHm) by the method described in the Examples section below.
本発明の蓄熱樹脂組成物は、加工温度域で十分に流動することが好ましい。これにより、蓄熱材として様々な形状で使用する際に、加工がしやすくなる。用途によって加工温度域は異なるが、本発明の蓄熱樹脂組成物の加工温度は50℃以上、180℃以下が好ましく、60℃以上、170℃以下がより好ましく、70℃以上、160℃以下が更に好ましく、80℃以上、150℃以下が特に好ましい。 It is preferable that the heat storage resin composition of the present invention sufficiently flow in the processing temperature range. This facilitates processing when used in various shapes as a heat storage material. Although the processing temperature range varies depending on the application, the processing temperature of the heat storage resin composition of the present invention is preferably 50° C. or higher and 180° C. or lower, more preferably 60° C. or higher and 170° C. or lower, and further preferably 70° C. or higher and 160° C. or lower. 80° C. or higher and 150° C. or lower are particularly preferred.
蓄熱樹脂組成物の加工温度が50℃未満の場合、SEPS(B)が十分に軟化せず、流動性が低下する。一方、加工温度が180℃を超える場合、パラフィン化合物(A)の引火点を超えるため、安全上の問題がある。蓄熱樹脂組成物の加工温度が上記範囲であれば、安全に十分な流動性を発現することができる。 If the processing temperature of the heat storage resin composition is less than 50°C, the SEPS (B) will not be sufficiently softened and the fluidity will decrease. On the other hand, when the processing temperature exceeds 180° C., it exceeds the flash point of the paraffin compound (A), which poses a safety problem. If the processing temperature of the heat storage resin composition is within the above range, sufficient fluidity can be safely exhibited.
この際、加工温度域の蓄熱樹脂組成物の粘度[Pa・s]は低いことが好ましい。例えば120℃において、50000Pa・s以下であることが好ましく、中でも40000Pa・s以下、更には30000Pa・s以下であることが好ましい。パラフィン系蓄熱性組成物の加工温度域における粘度[Pa・s]が上記上限以下であれば、十分な流動性で良好な成形加工性を得ることができる。 At this time, the viscosity [Pa·s] of the heat storage resin composition in the processing temperature range is preferably low. For example, at 120° C., it is preferably 50000 Pa·s or less, more preferably 40000 Pa·s or less, and more preferably 30000 Pa·s or less. If the viscosity [Pa·s] of the paraffin-based heat storage composition in the processing temperature range is equal to or less than the above upper limit, sufficient fluidity and good moldability can be obtained.
<シート、成形体>
本発明のシートおよび成形体は、本発明の蓄熱樹脂組成物を用いてなるものであり、本発明の蓄熱樹脂組成物をシート状に成形、あるいは、所望の形状に射出成形して得られるものである。
これらの成形方法としては、蓄熱樹脂組成物の製造時に各成分が溶融混練され、溶融体となったものを、押出機を用いてシート状、板状に押出成形する方法が挙げられる。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。また、得られた所定の形状の蓄熱樹脂組成物を2枚の金属板の間に挟み込み、上記した加工温度にて、1~10MPaの圧力をかけることによりシート状に形成可能である。また、金属金型等を用いて任意の形状に射出成型することもできる。更に、パラフィンのブリードアウトを抑制するために、シート表層への積層や表面のコーティングなどの表面処理を施してもよい。
<Sheet, molding>
The sheet and molded article of the present invention are obtained by using the heat storage resin composition of the present invention, and are obtained by molding the heat storage resin composition of the present invention into a sheet or by injection molding into a desired shape. is.
Examples of these molding methods include a method in which each component is melted and kneaded during the production of the heat storage resin composition, and the resulting melt is extruded into a sheet or plate using an extruder. It can also be shaped into rods or pipes by an extruder and then cut into granules or pellets. Further, the obtained heat storage resin composition having a predetermined shape can be sandwiched between two metal plates, and can be formed into a sheet shape by applying a pressure of 1 to 10 MPa at the processing temperature described above. It can also be injection molded into an arbitrary shape using a metal mold or the like. Furthermore, in order to suppress bleeding out of paraffin, surface treatment such as lamination on the sheet surface layer or surface coating may be performed.
以下に本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below using Examples, but the present invention is not limited to these.
<評価方法>
得られた蓄熱樹脂組成物の評価は次の方法により行った。
<Evaluation method>
The obtained heat storage resin composition was evaluated by the following methods.
(1)使用温度域での強度
レオメーターを用いて、-100℃から200℃まで、加熱速度3℃/minで昇温過程における蓄熱樹脂組成物の弾性率[Pa]を測定した。25℃における弾性率[Pa]が100MPa以上のものを「◎」、10MPa以上100MPa未満のものを「〇」、10MPa未満ものを「×」とした。
(1) Strength in Operating Temperature Range Using a rheometer, the elastic modulus [Pa] of the heat storage resin composition was measured from −100° C. to 200° C. at a heating rate of 3° C./min during the heating process. When the elastic modulus [Pa] at 25°C was 100 MPa or more, it was evaluated as "⊚"; when it was 10 MPa or more and less than 100 MPa, it was evaluated as "◯";
(2)蓄熱性能
示差走査熱量計(DSC)を用いて、-20℃から60℃まで、加熱速度10℃/分で昇温過程における蓄熱樹脂組成物の結晶融解熱量(ΔHm)[J/g]を測定した。蓄熱樹脂組成物へのパラフィンの仕込量から概算した融解熱量(ΔHm)に対する実際の蓄熱樹脂組成物のΔHmの割合(蓄熱効率)が70%以上のものを「○」、70%未満のものを「×」とした。
(2) Heat storage performance Using a differential scanning calorimeter (DSC), the crystal melting heat amount (ΔHm) [J/g ] was measured. The ratio of ΔHm (heat storage efficiency) of the actual heat storage resin composition to the amount of heat of fusion (ΔHm) estimated from the amount of paraffin charged into the heat storage resin composition is 70% or more. It was set as "x".
<使用材料>
パラフィン化合物(A)、SEPS(B)、SEPS(B)以外のスチレン系エラストマーとしては、以下のものを用いた。
(パラフィン化合物(A))
(a)-1:PCM-18(三木理研社製、オクタデカン、融点=28℃、ΔHm=213J/g)
<Materials used>
As the paraffin compound (A), SEPS (B), and styrene-based elastomers other than SEPS (B), the following were used.
(Paraffin compound (A))
(a)-1: PCM-18 (manufactured by Miki Riken Co., Ltd., octadecane, melting point = 28 ° C., ΔHm = 213 J / g)
(SEPS(B))
(b)-1:セプトン2104(クラレ社製、SEPS、スチレン含有量(St)=64質量%)
(b)-2:セプトン2002(クラレ社製、SEPS、スチレン含有量(St)=30質量%)
(スチレン系エラストマー)
(b)-3:セプトン8104(クラレ社製、SEBS、スチレン含有量(St)=61質量%)
(b)-4:タフテックH1051(旭化成社製、SEBS、スチレン含有量(St)=42質量%)
(b)-5:SIBSTAR 104T(カネカ社製、SIBS、スチレン含有量(St)=34質量%)
(SEPS (B))
(b)-1: Septon 2104 (manufactured by Kuraray Co., Ltd., SEPS, styrene content (St) = 64% by mass)
(b)-2: Septon 2002 (manufactured by Kuraray Co., Ltd., SEPS, styrene content (St) = 30% by mass)
(Styrene-based elastomer)
(b)-3: Septon 8104 (manufactured by Kuraray Co., Ltd., SEBS, styrene content (St) = 61% by mass)
(b)-4: Tuftec H1051 (manufactured by Asahi Kasei Corporation, SEBS, styrene content (St) = 42% by mass)
(b)-5: SIBSTAR 104T (manufactured by Kaneka, SIBS, styrene content (St) = 34% by mass)
<実施例及び比較例>
(実施例1)
セプトン2104を東洋精機社製のプラストグラフミキサーに供給し、温度=200℃、回転数=60rpm、で2分溶融混練した後、PCM-18とセプトン2104の混合比が40/60(質量%)となるようPCM-18を供給し、温度=200℃、回転数=60rpmで5分間溶融混練し、蓄熱樹脂組成物を得た。2枚の金属板間に挟み込み、温度=120℃、圧力=3MPa、成形時間=10秒の条件でプレス成形し、蓄熱樹脂組成物を厚さ1.0mmにシート化した。得られた蓄熱樹脂組成物について上記評価を実施した。結果を表1に示す。また、弾性率の温度に対する挙動を図1に示した。
<Examples and Comparative Examples>
(Example 1)
Septon 2104 was supplied to a Plastograph mixer manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., and melted and kneaded for 2 minutes at a temperature of 200° C. and a rotation speed of 60 rpm. PCM-18 was supplied so as to obtain a heat storage resin composition by melting and kneading for 5 minutes at a temperature of 200° C. and a rotation speed of 60 rpm. It was sandwiched between two metal plates and press-molded under conditions of temperature = 120°C, pressure = 3 MPa, and molding time = 10 seconds to form a sheet of the heat storage resin composition with a thickness of 1.0 mm. The above evaluation was performed on the obtained heat storage resin composition. Table 1 shows the results. FIG. 1 shows the behavior of the elastic modulus with respect to temperature.
(実施例2)
PCM-18とセプトン2104の混合比を30/70(質量%)とした以外は実施例1と同様の方法で蓄熱樹脂組成物を得て、これをシート化し、上記評価を実施した。結果を表1に示す。また、弾性率の温度に対する挙動を図1に示した。
(Example 2)
A heat storage resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of PCM-18 and Septon 2104 was changed to 30/70 (% by mass), and this was made into a sheet and subjected to the above evaluation. Table 1 shows the results. FIG. 1 shows the behavior of the elastic modulus with respect to temperature.
(実施例3)
PCM-18とセプトン2104の混合比を20/80(質量%)とした以外は実施例1と同様の方法で蓄熱樹脂組成物を得て、これをシート化し、上記評価を実施した。結果を表1に示す。また、弾性率の温度に対する挙動を図1に示した。
(Example 3)
A heat storage resin composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the mixing ratio of PCM-18 and Septon 2104 was changed to 20/80 (% by mass). Table 1 shows the results. FIG. 1 shows the behavior of the elastic modulus with respect to temperature.
(実施例4)
セプトン2104の代わりにセプトン2002を使用した以外は実施例2と同様の方法で蓄熱樹脂組成物を得て、これをシート化し、上記評価を実施した。結果を表1に示す。また、弾性率の温度に対する挙動を図1に示した。
(Example 4)
A heat storage resin composition was obtained in the same manner as in Example 2 except that Septon 2002 was used instead of Septon 2104, and this was formed into a sheet and subjected to the above evaluation. Table 1 shows the results. FIG. 1 shows the behavior of the elastic modulus with respect to temperature.
(比較例1)
PCM-18とセプトン2104の混合比を60/40(質量%)とした以外は実施例1と同様の方法で蓄熱樹脂組成物を得て、これをシート化し、上記評価を実施した。結果を表1に示す。
(Comparative example 1)
A heat storage resin composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that the mixing ratio of PCM-18 and Septon 2104 was changed to 60/40 (% by mass). Table 1 shows the results.
(比較例2)
PCM-18とセプトン2104の混合比を5/95(質量%)とした以外は実施例1と同様の方法で蓄熱樹脂組成物を得て、これをシート化し、上記評価を実施した。結果を表1に示す。
(Comparative example 2)
A heat storage resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of PCM-18 and Septon 2104 was changed to 5/95 (% by mass), and the composition was formed into a sheet and subjected to the above evaluation. Table 1 shows the results.
(比較例3)
セプトン2104の代わりにセプトン8104を使用した以外は実施例1と同様の方法で蓄熱樹脂組成物を得て、これをシート化し、上記評価を実施した。結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
A heat storage resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that Septon 8104 was used instead of Septon 2104, and this was formed into a sheet and subjected to the above evaluation. Table 1 shows the results.
<比較例4>
セプトン2104の代わりにタフテックH1051を使用した以外は実施例1と同様の方法で蓄熱樹脂組成物を得て、これをシート化し、上記評価を実施した。結果を表1に示す。
<Comparative Example 4>
A heat storage resin composition was obtained in the same manner as in Example 1, except that Tuftec H1051 was used instead of Septon 2104, and this was made into a sheet and subjected to the above evaluation. Table 1 shows the results.
<比較例5>
セプトン2104の代わりにSIBSTAR 104Tを使用した以外は実施例1と同様の方法で蓄熱樹脂組成物を得て、これをシート化し、上記評価を実施した。結果を表1に示す。
<Comparative Example 5>
A heat storage resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that SIBSTAR 104T was used instead of SEPTON 2104, and this was made into a sheet and subjected to the above evaluation. Table 1 shows the results.
表1から、本発明の蓄熱樹脂組成物、つまり、SEPS(B)を含み、所定の引張弾性率を有する蓄熱樹脂組成物は、パラフィン相転移時の充分な潜熱量を維持していた。また、図1に示すように、実施例1~4の蓄熱樹脂組成物は、温度の上昇と共に弾性率が低下しており、成形加工性を有する熱可塑性樹脂の挙動を示した。これにより、本発明の蓄熱樹脂組成物は、使用温度域での高い弾性率(優れた形状保持性)、蓄熱性能、および、成形加工性を併せ持つ蓄熱樹脂組成物であることが明白となった。 From Table 1, the heat storage resin composition of the present invention, that is, the heat storage resin composition containing SEPS (B) and having a predetermined tensile elastic modulus, maintained a sufficient amount of latent heat during the paraffin phase transition. In addition, as shown in FIG. 1, the heat storage resin compositions of Examples 1 to 4 exhibit a decrease in elastic modulus as the temperature rises, exhibiting the behavior of a thermoplastic resin having moldability. As a result, it has become clear that the heat storage resin composition of the present invention is a heat storage resin composition having a high elastic modulus (excellent shape retention property) in the operating temperature range, heat storage performance, and moldability. .
これに対して、SEPS(B)の含有量が少ない比較例1やスチレン系エラストマーとしてSIBSを用いた比較例5では、弾性率が低く、蓄熱樹脂組成物としての十分な強度を維持できない。SEPS(B)の含有量が多い比較例2や、スチレン系エラストマーとしてSEBSを用いた比較例3,4では、パラフィンの仕込量に対する潜熱量が低く、十分な蓄熱性能を発揮できない。 On the other hand, in Comparative Example 1 in which the content of SEPS (B) is small and in Comparative Example 5 in which SIBS is used as the styrene-based elastomer, the elastic modulus is low and sufficient strength as a heat storage resin composition cannot be maintained. In Comparative Example 2, in which the content of SEPS (B) is high, and in Comparative Examples 3 and 4, in which SEBS is used as the styrene-based elastomer, the amount of latent heat relative to the charged amount of paraffin is low, and sufficient heat storage performance cannot be exhibited.
本発明の蓄熱樹脂組成物は、パラフィン相転移時の潜熱量を維持した上で、使用温度域において、十分な強度を維持することができるので、蓄熱性能を付与しつつ材料としての強度を備えることが可能であり、構造材料として幅広い用途に適用可能である。例えば、住宅建材、ビル空調材料、自動車材料、保冷容器、保冷剤、電子機器材料などを挙げることができる。 The heat storage resin composition of the present invention can maintain the latent heat amount at the time of paraffin phase transition and maintain sufficient strength in the operating temperature range, so it has strength as a material while imparting heat storage performance. It can be applied to a wide range of uses as a structural material. Examples include housing building materials, building air-conditioning materials, automotive materials, cold-insulating containers, cold-insulating agents, electronic equipment materials, and the like.
Claims (6)
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