JP5374017B2 - 蓄熱成形体 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば椅子、ソファー、クッション、マットレス、ベッド、食品用トレー、食品収納容器、食品梱包材、果物包装材、ＯＡ機器等の昇温防止材、自動車用ヘットレスト、シートクッション、自動車内装材、自動車天井材、車椅子用クッション、衝撃吸収用パッキン、内装用ウレタン、清掃用スポンジ、車両ワックス用スポンジ、台所用スポンジ、浴用スポンジ、水処理用微生物固定化担体、マウスパッド、ガラス目地材、土木用目地材、化粧用パフ材、ヘルメット内張り、建築用シーリング、衣料用パッド材、両面テープ基材、エアコン断熱材、保護梱包材、防振ゴムなど、広範な用途に使用可能な蓄熱成形体に関する。
従来より、メラミン樹脂などを用いてシェル壁を形成したシェル内に潜熱蓄熱剤を封入した蓄熱性マイクロカプセルが提案されている（特許文献１及び２参照）。
これらの蓄熱性マイクロカプセルを用いて所望形状の蓄熱成形体を製造する方法として、例えば蓄熱性マイクロカプセルを熱可塑性樹脂に混練し、この混練物を押し出し成形する方法がある。
ところが、上記方法により成形体を製造する場合、成形時の熱によって蓄熱性マイクロカプセルが破壊されたり、破壊されないまでも、蓄熱剤を封入するシェルの熱膨張によりシェル壁と蓄熱剤との間に隙間が生じ、十分な蓄熱効果が得られないといった不具合があった。
本発明は、上述の技術的課題に鑑みなされたものであり、成形時の熱によって蓄熱性マイクロカプセルが破壊されたり、十分な蓄熱効果が得られないといった不具合が生じることがなく、優れた蓄熱効果を有する蓄熱成形体を提供することをその目的とするものである。
上記目的を達成するため、本発明は、成形温度が８０℃以下の熱硬化性ウレタン樹脂からなるポリマーマトリックス中にマイクロカプセル化された蓄熱性材料が含まれている蓄熱組成物を成形材料として押し出し法又はカレンダー法により所定形状に成形されたことを特徴とする蓄熱成形体をその要旨とした。
本発明の蓄熱成形体にあっては、成形温度が８０℃以下の熱硬化性ウレタン樹脂からなるポリマーマトリックス中にマイクロカプセル化された蓄熱性材料が含まれている蓄熱組成物を成形材料としたことから、押し出し法又はカレンダー法により所定形状に成形する時の温度を低くすることができるため、成形時の熱によって、蓄熱性マイクロカプセルが破壊されたり、十分な蓄熱効果が得られないといった不具合が生じることがない。
以下、本発明の蓄熱成形体を更に詳しく説明する。本発明の蓄熱成形体は、例えば椅子、ソファー、クッション、マットレス、ベッド、食品用トレー、食品収納容器、食品梱包材、果物包装材、ＯＡ機器等の昇温防止材、自動車用ヘットレスト、シートクッション、自動車内装材、自動車天井材、車椅子用クッション、衝撃吸収用パッキン、内装用ウレタン、清掃用スポンジ、車両ワックス用スポンジ、台所用スポンジ、浴用スポンジ、水処理用微生物固定化担体、マウスパッド、ガラス目地材、土木用目地材、化粧用パフ材、ヘルメット内張り、建築用シーリング、衣料用パッド材、両面テープ基材、エアコン断熱材、保護梱包材、防振ゴムなど、広範な用途に使用可能である。
本発明の蓄熱成形体は、成形温度が８０℃以下の熱硬化性ウレタン樹脂からなるポリマーマトリックス中にマイクロカプセル化された蓄熱性材料が含まれている蓄熱組成物を成形材料として押し出し法又はカレンダー法により所定形状に成形されたものである。
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尚、上記マトリックスを構成するポリマー成分の選択に際しては、後述するマイクロカプセルのシェル壁を構成する樹脂との相溶性のほか、当該蓄熱成形体の適用される用途や使用形態、取り扱い性、成形性、入手容易性、温度性能（耐熱性や耐寒性）、耐候性、価格なども考慮するのが望ましい。
本発明の蓄熱組成物は、上記ポリマーマトリックス中にマイクロカプセル化された蓄熱性材料が含まれているのである。
本発明の蓄熱組成物に用いる蓄熱性材料には、使用目的に応じて目標温度に適合する相転移温度を有するものを適宜選択使用すればよく、パラフィン系炭化水素、天然ワックス、石油ワックス、ポリエチレングリコール、無機化合物の水和物などを用いることができる。特に住宅用の保温材、食品用トレーや容器として使用する場合、室温付近で固体−液体の相転移を起こす材料、即ち、５〜６０℃の融点を持つパラフィン系炭化水素を使用することが好ましく、具体例として、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、イコサン、ドコサン等が挙げられる。これらのパラフィン系炭化水素は、炭素数の増加と共に融点が上昇するため、目的に応じた融点を有する炭化水素を選択したり、２種以上の炭化水素を混合して使用することが可能である。上記材料には、マイクロカプセルの熱伝導性、比重を調節する目的で、カーボン、金属粉、アルコール等を添加しても良い。
これらの蓄熱性材料を封入するマイクロカプセルのシェル材料としては、その耐熱温度が上記蓄熱性材料の融点に比べて十分に高いもの、例えば３０℃以上、好ましくは５０℃以上であって、該蓄熱組成物の用途に応じた強度を有する材質を適宜選択すればよく、具体的には、メラミン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等を好ましい例として挙げられる。
マイクロカプセルの外径としては１〜５００μｍが好ましく、より好ましくは５〜１００μｍである。また、シェル内に封入される蓄熱性材料の量は、蓄熱効果の点からは多いほうが好ましいが、多過ぎると潜熱蓄熱剤の体積変化によりマイクロカプセルが破損する恐れがある。このため、マイクロカプセル全体の重量に対する蓄熱性材料の量は、２０〜８０重量％とすることが好ましく、４０〜６０重量％とすることがより好ましい。
マイクロカプセルの製造方法としては、界面重合法、ｉｎ−ｓｉｔｕ重合法、コアセルベート法等の従来の公知の製造方法から、潜熱蓄熱剤及びシェルの材質等に応じて適切な方法を選択すればよい。
上記マイクロカプセルは、蓄熱組成物のポリマーマトリックスの１００重量部に対して１〜３００重量部の割合で含有されていることが好ましく、より好ましくは、２０〜２００重量部であり、最適には５０〜１００重量部である。マイクロカプセルの含有量が１重量部未満では十分な蓄熱効果が得られず、マイクロカプセルの含有量が３００重量部を超えると、蓄熱組成物の成形性、接着性、強度、塗工性等が低下するため好ましくない。
尚、本発明の蓄熱組成物中には、上述の成分の他に、例えばマイカ鱗片、ガラス片、グラスファイバー、カーボンファイバー、炭酸カルシウム、バライト、沈降硫酸バリウム等の物質や、腐食防止剤、染料、酸化防止剤、制電剤、安定剤、湿潤剤などを必要に応じて適宜加えることができる。
本発明の蓄熱組成物は、シート状やフィルム状など固状の形態とする場合には、上記マトリックスを構成するポリマー成分に、マイクロカプセル化された蓄熱性材料を所定割合で配合し、これをバンバリーミキサーやロール等を用いて混練し、さらにカレンダー法や押し出し法により、用途、目的に応じた形状に成形する。
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尚、本発明は、下記実施例に限定されるものではなく、「特許請求の範囲」に記載された範囲で自由に変更して実施することができる。
以下、本発明の蓄熱成形体について、その温度保持効果（蓄熱性）を評価した。熱硬化性ウレタンの主剤に最終配合で５０重量％となるように、３１℃で固体−液体相転移を起こすパラフィン系炭化水素を蓄熱性材料とし、この蓄熱性材料をシェル壁がメラミン樹脂により構成されたマイクロカプセル内に封入したマイクロカプセルを添加する。次いで、硬化剤を加えて８０℃の温度で２時間加熱し、ウレタンを硬化させた。この後、硬化物を５０ｇの重量の円柱状に切り出し、サンプルとした。
得られたサンプルの中心部に熱電対を差し込み、４０℃の恒温槽内に２時間静置し、その後、２５℃の室温に放置した状態で、サンプルの温度が下がっていく状態を１秒置きに測定した。尚、比較のため、マイクロカプセルの添加されいないウレタン硬化物のサンプルについても同様に試験し、その温度の降下状態を測定した。
図１から、実施例のサンプルと比較例のサンプルについて、測定開始時のサンプルの温度３４℃が、２７℃までに下がるのに要した時間を比べたとき、比較例のサンプルが約１７００秒であったのに対し、実施例のサンプルの場合、２倍の約３４００秒となり、マイクロカプセルを添加した実施例に係るサンプルが温度保持効果に優れることが確認された。
Claims (4)
- 成形温度が８０℃以下の熱硬化性ウレタン樹脂からなるポリマーマトリックス中にマイクロカプセル化された蓄熱性材料が含まれている蓄熱組成物を成形材料として押し出し法又はカレンダー法により所定形状に成形されたことを特徴とする蓄熱成形体。
- マイクロカプセル化された蓄熱性材料がマトリックスを構成するポリマー１００重量部に対し１〜３００重量部の割合で含まれていることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱成形体。
- マイクロカプセルのシェル壁がメラミン樹脂により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱成形体。
- 蓄熱性材料がパラフィン系炭化水素であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の蓄熱成形体。
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