JP2721760B2 - 相転移物質を含む乾燥粉末ミックス - Google Patents

相転移物質を含む乾燥粉末ミックス

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JP2721760B2
JP2721760B2 JP3216659A JP21665991A JP2721760B2 JP 2721760 B2 JP2721760 B2 JP 2721760B2 JP 3216659 A JP3216659 A JP 3216659A JP 21665991 A JP21665991 A JP 21665991A JP 2721760 B2 JP2721760 B2 JP 2721760B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は相転移物質を含む乾燥した、自由
流動性粉末ミックスに関する。
【０００２】相転移物質は固相と液相との間で反復転換
して、このような相転換中にそれらの融解の潜熱を利用
して、熱を吸収、蓄積、放出するかまたは冷却する。
【０００３】このような融解潜熱は材料の顕熱容量（se
nsible heat capacity）よりも大きい。例えば、相転移
物質では、融解時に吸収されるまたは凍結時に放出され
るエネルギー量は物質の温度を１℃の増分で高めるかま
たは低下させる時に、吸収または放出されるエネルギー
量よりもはるかに大きい。
【０００４】融解および凍結時に相転移物質（Ｐ．Ｃ．
Ｍ）は同じ温度範囲に加熱または冷却される顕熱蓄積物
質よりも実質的に大きいエネルギーを、単位重量につき
吸収または放出する。広い温度範囲にわたって本質的に
均一にエネルギーを吸収または放出する顕熱蓄積物質と
は対照的に、相転移物質はその融解／凍結点の近くで多
重のエネルギーを吸収または放出する。
【０００５】熱エネルギーを蓄積または放出しうる相転
移物質は建造物、道路基材、飲料や食品の容器、医用ラ
ップおよび例えば衣服のような紡織用途に多くの用途を
見い出している。しかし、温度制御への固体−液体ＰＣ
Ｍの使用における基本的問題の１つは封入(containmen
t）である。すなわち、伝熱効果と安全性のために、Ｐ
ＣＭ融点未満において、固相ＰＣＭの厚いブロックまた
は凝塊が存在することは好ましくない。融点より高温の
場合にも、同様に、液相中のＰＣＭが問題を含む。例え
ば、液相のＰＣＭを含む建築用パネルは欠陥があること
が実証されている。このようなＰＣＭ−含有パネルの１
つでは、つめがパネルに押入った時に液相ＰＣＭがパネ
ルから漏出したと大工が報告している。
【０００６】ＰＣＭを含む医用の高温または低温パック
を用いるような状況では、その融点未満でのＰＣＭの固
相凝塊が構造を扱いにくく、好ましい加熱または冷却機
能を達成するために必要な身体部分に適合できないもの
にする。
【０００７】従って、その融点より高温にＰＣＭを加熱
した場合に液化せず、融点より低温において硬い固体を
形成しないような、適合可能な、粉末様のＰＣＭマトリ
ックス複合体を提供することが、本発明の目的である。
換言すると、ＰＣＭの融点より高温または低温におい
て、ＰＣＭマトリックス構造体が、サンドバックのよう
な、軟らかい適合可能な形態である、ＰＣＭ封入の新し
い方法を見い出すことが望ましい。
【０００８】微細サイズのシリカ充てん剤がＰＣＭのマ
トリックスとして用いられることが判明した。このシリ
カ充てん剤は直径約０．００７〜０．０７ミクロンのオ
ーダーの粒度を有し、その重量の５〜１０倍の液体ＰＣ
Ｍを吸収することができる。シリカ充てん剤はＰＣＭの
融点より高温において液体シリカ中に文字通り撹拌され
る。９０／１０〜８５／１５（重量）のＰＣＭ／シリカ
粒子充てん剤の組合せでは、ゲル組成物が得られる。し
かし、８０／２０ＰＣＭ／シリカ充てん剤およびこれよ
り低いＰＣＭ含量で混合した場合には、ＰＣＭの融点よ
り高温および低温に自由流動性である自由流動性粉末が
得られる。このタイプの構造は高温および低温医用ラッ
プ用途に特に好ましいが、例えばカンキツ属樹木ラッ
プ、食器、建造物、土壌混和材料、衣服、ブランケッ
ト、キルト等のような他の用途にも興味深いものであ
る。
【０００９】ＰＣＭ／シリカミックスを高温医用ラップ
として用いるような状況では、ミックスを包含するマイ
クロウェーブ照射可能なパッケージを形成することが望
ましい。この能力（capacity）を強化するために、マイ
クロウェーブエネルギーを効果的に吸収するように極性
添加剤をミックスに加えることができる、またはＰＣＭ
自体を例えば高分子量（すなわち≧１０００）ポリエチ
レングリコールのような極性化合物にすることもでき
る。
【００１０】シリカ−ＰＣＭミックスには、その融解温
度、凍結温度が約−２０〜約１４０℃の広い範囲内に入
るかぎり、多様なＰＣＭ物質を用いることができる。低
融点ＰＣＭは医療用低温パック、カンキツ属樹木の霜防
止および土壌混和材料として有用であり、高融点ＰＣＭ
は医療用高温パック、食器等に有用である。ＰＣＭが約
３０cal.／ｇ以上の融解潜熱を有することが好ましい。
【００１１】建材ブロックのＰＣＭに懸濁媒質としてシ
リカを用いるという一般的な考えは新しいものではな
い。例えば、米国特許第４，５６７，８７７号〔チャロ
ウジ（Charoudi）等〕参照、この考えは第２１欄６０行
目以降に述べられている。
【００１２】蓄熱媒質として湿った砂を含む、マイクロ
ウェーブ照射可能な蓄熱食器は米国特許第４，５６７，
８７７号〔セパプール（Sepahpur）〕に述べられてい
る。例えばグローバー塩（glauber's salt）のような、
孔質パーライト材料によって吸収されるＰＣＭ材料の使
用に関する米国特許第４，３６７，７８８号〔コルドン
（Cordon）〕はさらに興味深いと考えられる。興味深い
と考えられる他の特許は米国特許第４，２９４，０７８
号〔マッククラッケン(Mac Cracken）〕と米国特許第
４，７１１，８１３号（サルイヤー（Salyer）〕であ
る。
【００１３】しかし、先行技術は広範囲な環境において
有用である乾燥した、適合可能な、粉末様ＰＣＭ含有組
成物をもたらすために必要な、特定の粒度のシリカとＰ
ＣＭ／シリカ重合比との組合せの使用を示唆していな
い。
【００１４】本発明では、医用高温および低温パック用
途、カンキツ属樹木用ラップ、植付ける樹木と植物を保
護するための土壌混和材料、例えばプラスターボードの
ような建造物用途、食器および食器付属品等に用いるこ
とのできる乾燥粉末様ＰＣＭ−シリカミックスを提供す
る。
【００１５】シリカの粒度は重要である。約７×１０-3
〜約７×１０-2ミクロン（直径）のオーダーのサブミク
ロンの、超微細な粒度のシリカを重要な添加範囲で、相
転移物質の溶液に手で混入できることが判明した。すな
わち、超微細なシリカを約８０％ＰＣＭ（ミックス中の
ＰＣＭとシリカの総重量を基準としたＰＣＭ重量）以下
の量で相転移物質に加えるべきである。約８０％より多
いＰＣＭを加える場合には、ゲル様混合物が形成され
る。しかし、約８０／２０ＰＣＭ／シリカでは、ＰＣＭ
の融点より高温および低温の両方において自由流動性で
ある自由流動性粉末が得られる。このタイプの構造は特
に、高温と低温の医用ラップに望ましいが、他の用途に
も（例えばカンキツ属樹木ラップ、食器、衣服、ブラン
ケット）同様に興味深い。
【００１６】ＰＣＭの好ましい添加範囲は約８０〜５０
％（複合体すなわちシリカ−ＰＣＭ混合物の総重量を基
準にした、重量％）である。混合に便利であるように、
通常乾燥シリカを液体ＰＣＭに加えた（すなわち、ＰＣ
Ｍをその融点よりも高温に維持する）。しかし、ＰＣＭ
をシリカに逆に添加することも微粉状シリカのエーロゾ
ル化を防止する適当な装置を用いて可能である。
【００１７】使用可能なシリカ材料に関して、これらは
０．００７〜約０．０７ミクロンのオーダーの粒度を有
するサブミクロンサイズのシリカである。今まで好都合
に用いられてきた微粉状シリカは、例えばゴムの強化充
てん材として用いられるような、市販顔料等級シリカに
よるものである。これらの顔料等級シリカは砂粒子より
もサイズの小さいオーダーの大きさであり、他にも重要
な相違点を有する。
【００１８】典型的に、これらのサブミクロンシリカは
２種類の方法のいずれかによって製造される。例えば、
ヒュームドシリカは水素／酸素フレーム中での四塩化ケ
イ素蒸気の加水分解によって製造される。沈降シリカは
無機酸または金属塩によって沈降するケイ酸アルカリ
（例えばケイ酸ナトリウム）から製造される。
【００１９】両方法は表面に複数のヒドロキシル基が配
置された、三次元鎖状構造（カーボンブラックと同様
な）を有する小球状粒子を生成する。この鎖状構造はシ
リカの強化性、ゲル形成性、その他の性質にとって非常
に重要であると考えられる。シリカの表面積は５０ｍ2
／ｇ〜５００ｍ2 ／ｇまたはこれ以上の範囲をとりう
る。
【００２０】代表的なシリカには、カボットコーポレー
ション(Cabot Corporation）（イリノイ州タスコラ）か
ら入手可能なヒュームドシリカのカボシル(Cab-O-Sil
(TM))シリーズと、デグッサ(Degussa）から入手可能な
エーロシル(Aerosil (TM))、ＦＫシリーズ、シパーナッ
ト（Sipernat（TM))シリーズ、ウルトラシル（Ultrasil
（TM))およびクソ（Quso（TM))シリーズシリカがある。
ＰＰＧからのハイシル（Hi Sil（TM))沈降シリカも有用
であるとして挙げられる。現在、好ましいシリカはカボ
ットからのカボシル（TM）ＭＳ−７ＳＤヒュームドシリ
カである。この特定のシリカは次の物理的性質を有す
る。
【００２１】 表面積（ｍ2 ／ｇ） １７５〜２２５ ｐＨ（４％水性分散液） ３．７〜４．３ 密度（lb．／ft3 ） ９〜１１ 重量％水分 最大１．５ シリカ含量 最低９９．８ 比重 ２．２ 屈折率 １．４６ 色 白色 Ｘ線形状 非晶質
【００２２】使用可能なＰＣＭに関して、Ｃ14以上の鎖
長を有する結晶質アルキル炭化水素が大抵の場合に好ま
しい。挙げられる他のＰＣＭには水、グリセリン、結晶
質脂肪酸、結晶質脂肪酸エステル、結晶質脂環式炭化水
素、結晶質芳香族化合物、水和塩（好ましくはグローバ
ー塩）、クラスレート、セミクラスレート、ガスクラス
レート、ポリエチレングリコールおよびハロゲン末端ア
ルキル炭化水素がある。
【００２３】適当なクラスレートは貴ガス（すなわちガ
スクラスレート）または、１０％程度の濃度で水和物を
形成する非極性ハロ炭素から成るものである。クロロフ
ルオロ炭素は比較的高価になる傾向があり、好ましくな
い。さらに、ある特定のクロロフルオロ炭素〔例えばフ
レオン(Freon）１１，１２等〕も、地球のオゾンシール
ドの消耗に寄与すると考えられるので、この理由から好
ましくない。
【００２４】有望なクラスレートＰＣＭにはハロゲンま
たは他の酸による第４アミン塩がある（クラスレートま
たはセミ−クラスレート）。これらの水和塩は疑似化合
物（psendo compound)であり、「氷」の結晶が２種類の
大きさのほぼ球状のケージ内で有機分子（特定組成物
の）を迎えることになる。２ケージの大きい方のみがゲ
スト分子によって占められると、ＰＣＭは水の３３以上
の分子を含むことになる。両方のケージがゲスト分子に
よって占められるならば、ＰＣＭは約１７分子の水を含
むことになる。いずれの場合にも、これらのクラスレー
トおよびセミクラスレートＰＣＭ中の水含量は例えば硫
酸ナトリウム１０水和物のような塩水和物の幾つかにお
けるよりも非常に高い。
【００２５】適切度は種々であるが、殆んど全ての水和
塩をＰＣＭとして用いることができる。完全に不適切で
ある唯一のこのような物質は融解よりもむしろ分解する
物質である。あまり適切でない水和塩は不適合に溶融す
るもの、融解熱の低いもの、および融点が好ましい温度
範囲外（一般にはるかに高い）ものである。それにも拘
らず、高い融解熱と有用な融点とを有する多様な融解可
能な水和塩が存在し、これらの多くは非常に厳しいコス
ト要件を満たす。好ましい水和塩は主として、ナトリウ
ム、カリウム、カルシウム、アンモニウムおよび鉄の陽
イオンとアセテート、シリケート、クロリド、ニトレー
ト、一塩基性，二塩基性および三塩基性ホスフェート、
一塩基性，二塩基性および三塩基性ホスフェートならび
に一塩基性および二塩基性スルフェートの陰イオンとの
組合せから形成される塩である。融点を調節するまたは
他の好ましい性質を得るために、他のイオン（これらは
より高価ではあるが）を少量、これらの組合せに加える
こともできる。実際に全てのこのような組合せは好まし
く機能し、大抵の組合せは有用な範囲の融点を有する。
このような組合せを次に挙げる： Ｆｅ2 Ｏ3 ・４ＳＯ3 ・９Ｈ2 Ｏ，ＮａＮＨ4 ＳＯ4 ・
２Ｈ2 Ｏ，ＮａＮＨ4 ＨＰＯ4 ・４Ｈ2 Ｏ，ＦｅＣｌ3
・２Ｈ2 Ｏ，Ｎａ3 ＰＯ4 ・１２Ｈ2 Ｏ，Ｎａ2ＳｉＯ3
・５Ｈ2 Ｏ，Ｃａ（ＮＯ3 ）2 ・３Ｈ2 Ｏ，Ｋ2 ＨＰ
Ｏ4 ・３Ｈ2 Ｏ，Ｎａ2 ＳｉＯ3 ・９Ｈ2 Ｏ，Ｆｅ（Ｎ
Ｏ3 ）3 ・９Ｈ2 Ｏ，Ｋ3 ＰＯ4 ・７Ｈ2Ｏ，ＮａＨＰ
Ｏ4 ・１２Ｈ2 Ｏ，ＣａＣｌ2 ・６Ｈ2 Ｏ and Ｎａ2
ＳＯ4 ・１０Ｈ2 Ｏ，Ｎａ（ＣＨ3 ＣＯＯ）・３Ｈ2
Ｏ． 水和度を変え、二元または三元共融混合物を形成するこ
とによって、好ましい特定の融点が得られる。
【００２６】上述したように、約Ｃ14以上の炭素鎖を有
する結晶質アルキル炭化水素が好ましい。これらのワッ
クスは下記の商標で市販されている： シェルワックス（Shellwax）１００（TM）（ｍ．ｐ．４
２〜４４℃）、シェルワックス１２０（TM）（ｍ．ｐ．
４４〜４７℃）、シェルワックス（TM）２００（ｍ．
ｐ．５２〜５５℃）、シェルワックス３００（TM）
（ｍ．ｐ．６０〜６５℃）〔これらは全てシェルオイル
社(Shell Oil Co.）の製品である〕；ボロン（Boron)Ｒ
−１５２〔オハイオのスタンダードオイル（Standard O
il of Ohio）（ＳＯＨＩＯ）の製品〕；ユニオン(Unio
n）ＳＲ−１４３（ｍ．ｐ．約６１℃）〔ユニオンオイ
ル社(Union Oil Co.）の製品〕；ウィットコ(Witco）１
２８（ｍ．ｐ．約５３℃）、ウィットコＬＬＮ，ウィッ
トコ４５Ａ，ウィットコＫ−６１、ウィットコＫ−５１
およびウィットコ８５０１０−１（全てがウィットココ
ーポレーション(Witco Corporation）（ケンダール支
社）の製品〕；アリストワックス（Aristo wax）（TM）
１４３（ｍ．ｐ．３４〜６１℃）、およびパラフィン
（Paraffin）１５０（ｍ．ｐ．約６１℃）。これらのワ
ックスは３０cal/ｇより高い融解熱を有し、他の相転移
物質と比較した場合に、安価である。
【００２７】本発明に用いるための１グループのワック
スは市販の結晶質アルキル炭化水素混合物である。これ
らのアルキル炭化水素混合物は石油精製の副生成物とし
て低コストで得られる。典型的に、これらは炭素数４ま
たは５以下で異なるアルキル炭化水素のブレンドであ
る。典型的な例はＣ−１８ 約２１％、Ｃ−１９ ３３
％、Ｃ−２０ ２６％、Ｃ−２１ １１％の炭化水素か
ら成り、残部はこれより高級および低級炭化水素である
ウィットコ４５Ａである。これらは安価であるので、シ
リカＰＣＭ複合体に最低の追加コストで混入することが
でき、同時に、エネルギーコスト低下から大きな節約を
可能にする。
【００２８】これらのワックスは混合物であるが、成分
の融解点、凍結点の平均である融解点、凍結点を有す
る。受動的な加熱および冷却用の幾つかのブレンドは２
４〜３３℃の範囲内である融解凍結点を有する。受動的
な蓄冷（cool storage）用の幾つかのブレンドは０〜３
３℃の範囲内の融解点、凍結点を有する。ブレンドは多
くの用途において、加熱と冷却の両方に用いられ、２０
〜２５℃の範囲内に融解点と凍結点の両方を有すること
を特徴とする。
【００２９】超純粋なアルキル炭化水素Ｃ14〜Ｃ22以上
もプレミアムコストで得られる。これらは上記低コスト
混合物よりも高い融解および結晶化熱（例えば５５〜６
０cal/ｇ）を有する。これらの超純粋なアルキル炭化水
素は最小容積の空間に最大貯蔵容量を必要とする重要な
用途のために、本発明に有用である。
【００３０】本発明に用いるワックスの選択に関する他
の考慮は融解点と凍結点との差である。アルキル炭化水
素は自己核形成性であるので、一致して融解し、凍結す
る。従って、２℃／分以下の速度で加熱または冷却する
と、融解点と凍結点は実質的に一致する。
【００３１】さらに、ハロゲン末端アルキル炭化水素は
ＰＣＭとして有用であり、難燃性（fire retardancy)を
与える。
【００３２】粉末状シリカ／ＰＣＭ混合物を医用高温ラ
ップ用途に用いる場合には、ミックスをマイクロウェー
ブその他の誘電加熱手段によって加熱することが好まし
い。このような場合に、例えば水、グリセリン、エチレ
ングリコール、高分子量（すなわち＞１０００）ポリエ
チレングリコール、クラスレート、セミクラスレート、
ガスクラスレートおよび水和物のような極性ＰＣＭを用
いることができる。
【００３３】または、マイクロウェーブ照射可能な製品
が望ましい場合には、例えば結晶質長鎖（Ｃ14以上）ア
ルキル炭化水素、結晶質脂肪酸、結晶質脂肪酸エステ
ル、結晶質脂環式炭化水素および結晶質芳香族炭化水素
を、例えば水、エチレングリコール、グリセリン、ポリ
エチレングリコール、アイボリー液体(ivory liquid)等
のような極性化合物と併用するかぎり、用いることがで
きる。このような極性化合物はシリカ−ＰＣＭ複合体に
５〜２５重量％、好ましくは５〜１０重量％（シリカ／
ＰＣＭ／極性化合物の組合せの総重量を基準とする）の
量で加えるべきである。
【００３４】多湿状態であるような末端使用環境では、
ケイ酸塩は好ましいアルキル炭化水素ＰＣＭに対するよ
りも水に対して大きなアフィニティを有するようにな
る。この限定はシリカ−液体アルキル炭化水素（Ｃ14以
上）をプラスターまたはコンクリートの湿ったミックス
に加えようとする場合に重要である。これらの場合には
予備テストが、複数の表面ヒドロキシル基を有する親水
性シリカからＰＣＭが一部分離することを実証してい
る。しかし、このような相分離問題を最小にするため
に、親水性シリカの表面を疎水性シリカに変えることが
有望に思われる。例えば、ヒュームドまたは沈降超微細
シリカは通常親水性である。しかし、例えばジメチルジ
クロロシラン、ジビニルジクロロシラン、ヘキサメチル
ジシラザン等のような、適当なカップリング剤によって
処理して改質すると、未処理のベースシリカとは異なる
性質を有する疎水性シリカが得られる。特定の作用理論
に縛られることを望むわけではないが、カップリング剤
による処理がシリカ粒子上の有効表面ＯＨ基の多くを例
えばアルキルまたはアリール基のような有機基と置換す
ると考えられる。これはシリカを疎水性にする。
【００３５】このような「表面改質」シリカの１種類は
カボットからカボーシル（TM）６１０なる商標で販売さ
れている。それ故、この疎水性シリカは、シリカ−ＰＣ
Ｍ粉末ミックスを例えばプラスター、プラスターボード
およびコンクリートミックスのようなセメント性ミック
スとして建造物に用いる場合に、存在するような多湿ま
たは水性環境に暴露させるような状況で非常に好まし
い。さらに、疎水性シリカはシリカ−ＰＣＭ粉末ミック
スを土壌に植え付ける植物または樹木に制御された放熱
が行われるように土壌と混合するような状況で用いられ
る。
【００３６】「カボーシル（TM）６１０」は次の物理的
特徴を有する： 外観 ふわふわした白色粉末 表面積（ＢＥＴ）（ｍ2 ／ｇ） １２０±１５ pH（８０／２０イソプロパノール／水１００ｇ中に４ｇ）４．０〜５．０ 炭素（重量％） ０．８５±０．１５ 加熱時損失2 （重量％）（１１０℃において２時間） ０．５
【００３７】「カボーシル６１０」の表面構造は次のよ
うに考えられる：
【００３８】
【化１】
【００３９】他の代表的な疎水性シリカはカボット社か
ら「カボーシル」７２０商標として得られる。この疎水
性シリカはヘキサメチルジシラザンとの反応によって改
質された表面を有し、次の表面構造を有すると考えられ
る。
【００４０】
【化２】
【００４１】他の代表的な疎水性シリカには、デグッサ
から得られるエーロシル（TM）Ｒ９７２とエーロシル
（TM）Ｒ９７４がある。
【００４２】明細書および特許請求の範囲で用いる疎水
性シリカは、ＰＣＭ−シリカ粉末ミックスを水または多
湿条件（すなわち≧９０％ＲＨ）に暴露させた場合に、
ミックスからＰＣＭを分離させないようなシリカを意味
するものとする。
【００４３】本発明を次に添付図面に関連してさらに説
明する。
【００４４】図１は本発明のシリカ−ＰＣＭ粉末状複合
体を用いた医用ラップの概略図である。
【００４５】図２は図１のラインと矢印２−２に沿った
断面図である。
【００４６】図２Ａはシリカ／ＰＣＭ組合せの単相性を
示す拡大カッタウェイ図である。
【００４７】図３は本発明のシリカ−ＰＣＭ粉末状複合
体を含有するカンキツ属樹木ラップの概略図である。
【００４８】図４は本発明のシリカ−ＰＣＭ粉末状複合
体を用いた食器アイテム、ディナー用トレーの概略図で
ある。
【００４９】図５は図４のラインと矢印５−５に沿った
断面図である。
【００５０】図６は本発明のシリカ−ＰＣＭ粉末状複合
体を含む衣服、ヴェストの概略図である。
【００５１】図７は図６のラインと矢印７−７に沿った
断面図である。
【００５２】図８は本発明のシリカ−ＰＣＭ粉末状複合
体を含むキルトの概略図である。
【００５３】図９は図８のラインと矢印９−９に沿った
断面図である。
【００５４】図面の図１と図２では、医用ラップ２、特
に例えばブタジエン−アクリロニトリルコポリマー、ポ
リエステル（例えばポリエチレンテレフタレート）、ビ
ニルポリマー（例えば可塑化ポリビニルクロリド）、可
塑化ポリビニリデンクロリド、低密度および高密度ポリ
エチレンならびにエチレン−ビニルアセテートポリマー
のような液体不浸透性ポリマーから形成された外部エン
ベロープ４を含むひざ関節ラップを示す。液体不浸透性
外部エンベロープ内に上述したようなシリカ６とＰＣＭ
材料８とを含む粉末状ミックスが入れられる。医用ラッ
プ２はまた、目的の解剖学的身体部分の周囲にラップを
取付けるために、「ヴェルクロ（Velcro）」ストリップ
（図示せず）のようなファスナー手段をも含む。この場
合に、外部エンベロープ４は液体不浸透性であるので、
超微細シリカ粒子の疎水性型を用いる必要はない。さら
に、このような医用ラップ用途には、ＰＣＭが０〜６０
℃の範囲内に融解点と、凍結点を有することが好まし
い。
【００５５】図２Ａでは、シリカ粒子３６がＰＣＭ材料
３８によって被覆された単相混合物をシリカ／ＰＣＭ組
合せが形成することが見られる。
【００５６】図３はカンキツ属樹木２２の基部に巻きつ
けた樹木ラップ２０を示す。樹木ラップの外部エンベロ
ープは図１と図２に示すエンベロープ４と同じである。
シリカ粒子とＰＣＭとを含むシリカ−ＰＣＭ適合可能な
自由流動性粉末状ミックスを混合し、図１および図２に
示すと同様に、エンベロープ内に入れる。樹木ラップＰ
ＣＭの融解点、凍結点は約０〜２０℃であるべきであ
る。
【００５７】ラップを用いる代りに、植物、灌木、花等
を囲む土壌とシリカ−ＰＣＭ粉末状複合体とを混合し
て、このような植物に保温用熱エネルギー保護を与える
こともできる。この場合に、ＰＣＭの融点と凍結点は理
想約０〜２５℃の範囲であるべきである。
【００５８】図４と図５は、自由流動性粉末状ＰＣＭ材
料を内部に含む、航空機等で用いる種類の食器アイテ
ム、ディナー用トレー３０を示す。この場合に、ディナ
ー用トレー３０はシリカ３６ＰＣＭ３６ミックスを充て
んしたプラスチックハウジング３４を含む。トレー３０
は複数のコンパートメント３６ａ−ｄを含み、食物と飲
物容器の受け器として作用する。この特定の末端使用の
ために、ＰＣＭの融点、凍結点は約２０〜８０℃の範囲
にあるように選択すべきである。
【００５９】次に図６と図７では、衣服に縫い付けたま
たは他の通常の手段によって取付けた複数のポーチ部分
１０２を備えた紡織衣服、この場合にはヴェスト１００
を示す。各ポーチ１０２には、超微細シリカ粒子１０６
とＰＣＭ材料１０８とを充てんした、ポリマーの液体不
浸透性閉鎖容器１０４を入れる。このようにして、通常
０〜６０℃の好ましい温度で着用者に熱を放出するよう
に選択されたＰＣＭ含有紡織衣服を形成する。
【００６０】図８と図９は、ブランケットまたはキルト
１１０への本発明の適用を説明する。不織シート層の間
隙に形成されたポーチ１１２をＰＣＭ１０８と超微細シ
リカ１０６とを充てんした、ポリマーの液体不浸透性閉
鎖容器１１４で内張りする。ＰＣＭは好ましい温度、通
常０〜６０℃の温度を放出するように選択することがで
きる。
【００６１】上記説明から、超微細粒度のシリカがＰＣ
Ｍの便利なキャリヤーであることがわかる。ＰＣＭ−シ
リカ粉末ミックスが種々な形状に容易に適合するという
事実はミックスを高温または低温パックとして用いる場
合に有利である。乾燥ブレンドは他の場合に生じうるＰ
ＣＭ漏出問題を最小にする。非極性ＰＣＭと疎水性シリ
カの併用は多湿環境で生じうる相分離問題を解決する。
【００６２】このシリカ−ＰＣＭ混合物は配合への酸化
防止剤の使用により、より魅力のあるものとなる。代表
的には、酸化防止剤は結晶質アルキル炭化水素のＰＣＭ
またはエチレングリコール、ポリエチレングリコール、
またはグリセリンのような極性有機ＰＣＭが用いられた
時に必要とされる。酸化防止剤は、使用される際にはＰ
ＣＭの重量に基づいて０〜１重量％の間で添加される。
酸化防止剤の例としては、公知のヒンダードフェノール
物質および芳香族アミン類がある。好ましい酸化防止剤
は、ＢＨＡ（ブチレイテドヒドロキシアニソール）、サ
ントホワイトクリスタルズ（すなわち、４，４′−チオ
ビス（６−ｔ−ブチル−ｍ−クレゾール）およびサント
ホワイトパウダー（すなわち、４，４′−イソプロピリ
デンビス（６−ｔ−ブチル−ｍ−クレゾール）である。
サントホワイト製品はモンサントから提供される。
【００６３】ハイドレイト、クラスレート、セミクラス
レート、ガスクラスレート、水、グリセリン、およびポ
リエチレングリコールのような極性ＰＣＭは疎水性シリ
カをよく濡らさず、そのためには親水性のシリカととも
に使用されるべきであるということに注意しなければな
らない。
【００６４】好ましいシリカＰＣＭ組成物は、疎水性シ
リカおよびアルキル炭化水素ＰＣＭを含み、そのＰＣＭ
はシリカ／ＰＣＭ混合物の５０〜８０重量％で存在す
る。
【００６５】超微粒の疎水性シリカは水とともに使用す
ることができ、融点−凍結点（０℃）以上で使用され、
その潜在的かつ反応性の高い熱特性が所望の目的達成の
ために提供される。
【００６６】ポリウレタンまたはポリスチレンフォーム
のような断熱性物質は、シュラウディドＰＣＭ（shroud
ed PCM）／シリカ組成物を取り囲み、望ましくない熱損
失または周囲からの熱吸収を防ぐために好ましく用いら
れる。例えば、断熱性はＰＣＭ／シリカ組成物が医用ラ
ップ、樹木用ラップ、食器、衣服またはブランケットお
よびそれらの類似物に用いられた時に用いられる。それ
ぞれの場合において、そのような断熱層は熱損失または
熱吸収を最小にする。
【００６７】好ましい実施態様に基づいて、本発明を説
明してきたが、当業者は本願発明の範囲内で他の多くの
改良を本出願に開示された発明に対して加えることがで
き、本発明は以下の実施例によって制限を受けるもので
はなく、請求の範囲の記載によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるシリカ−ＰＣＭ粉末様組成物を
医用ラップに利用した場合の図である。
【図２】図１における２−２線での断面図である。図２
Ａは図２の断面部分の拡大図である。
【図３】図３は樹木用ラップとしての利用例を示す。
【図４】図４は食器への利用例を示す。
【図５】図５は図４の５−５線での断面図である。
【図６】図６はヴェストへの利用例を示す。
【図７】図７は図６の７−７線での断面図である。
【図８】図８はキルトへの利用例を示す。
【図９】図９は図８の９−９線での断面図である。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 相転移物質と微粉末シリカ粒子とからな
    る、自由流動性乾燥粉末状の熱エネルギー蓄積組成物で
    あって、 該シリカ粒子が７×１０-3〜７×１０-2ミクロンの粒子
    サイズを有し、該相転移物質が−２０〜１４０℃の融点
    及び凍結点を有し、かつ該相転移物質は組成物の重量に
    基づき５０〜８０重量％の量であり、該シリカ粒子は２
    ０〜５０重量％の量で存在する、組成物。
  2. 【請求項２】 前記相転移物質が、水、グリセリン、エ
    チレングリコール、炭素鎖長Ｃ14又はそれ以上である結
    晶性アルキル炭化水素、結晶性脂肪酸、結晶性脂環式炭
    化水素、結晶性芳香族化合物、水和塩、クラスレート、
    セミクラスレート、ガスクラスレート及びポリエチレン
    グリコールから成る群から選択される、請求項１記載の
    組成物。
  3. 【請求項３】 更に、極性化合物を組成物の全重量に基
    づいて５〜２５重量％の量で含有し、かつ該組成物はマ
    イクロウエーブエネルギーによって加熱できることを特
    徴とする請求項１記載の組成物。
  4. 【請求項４】 熱エネルギー蓄積組成物を含有する、熱
    エネルギー蓄積に有用な製品において、 該製品は前記組成物を含有する構造体であり、該構造体
    は液体不透過性の袋状物、食器類、及び該組成物を収容
    できる袋状部分をもつ衣服又はブランケットであり、 該熱エネルギー蓄積組成物は、自由流動性であり、相転
    移物質と微粉末シリカ粒子とからなり、該シリカ粒子が
    ７×１０-3〜７×１０-2ミクロンの粒子サイズを有し、
    該相転移物質が−２０〜１４０℃の融点及び凍結点を有
    し、かつ該相転移物質は組成物の重量に基づき５０〜８
    ０重量％の量であり、該シリカ粒子は２０〜５０重量％
    の量で存在する、製品。
  5. 【請求項５】 全組成物重量に基づいて、水である相転
    移物質５０〜８０重量％と微粉末シリカ粒子２０〜５０
    重量％とからなり、該シリカ粒子は親水性でありかつ７
    ×１０-3〜７×１０-2ミクロンの粒子サイズをもつ、自
    由流動性乾燥粉末である熱エネルギー蓄積組成物。
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