JP6438782B2 - 蓄熱性シート及びその製造方法 - Google Patents
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Description
潜熱蓄熱物質を樹脂で内包したマイクロカプセルを繊維構造体に担持したものを成形用中間体とし、当該成形用中間体を1枚又は2枚以上積層して加熱プレスすることにより、加熱プレス後の単位体積当たりの蓄熱密度が70J/cm3以上である。
前記加熱プレス後の蓄熱性シートの密度が0.5g/cm3〜1.0g/cm3の範囲内にあると共に、前記マイクロカプセルの充填密度は、0.4g/cm3〜0.7g/cm3の範囲内にあることを特徴とする。
前記マイクロカプセルは、ホルマリン縮合型樹脂からなる外皮膜を有すると共に、その粒子径は、0.5μm〜20μmの範囲内にあって、
当該マイクロカプセルの蓄熱量は、示差走査熱量測定により150J/g以上であることを特徴とする。
JIS A1460建築用ボード類のホルムアルデヒド放散量の試験方法(デシケーター法)により測定したホルムアルデヒド放散量が0.3mg/L以下であることを特徴とする。
前記マイクロカプセルから前記蓄熱物質が脱離する程度を所定の抽出方法により測定した蓄熱物質減少率が5%以下であることを特徴とする。
基材としての繊維構造体、及び、潜熱蓄熱物質を樹脂で内包したマイクロカプセルと固着用樹脂とを配合した処理液を準備する準備工程と、
前記繊維構造体に前記処理液を含浸・固着して前記マイクロカプセルを当該繊維構造体に担持することにより成形用中間体を作製する担持工程と、
前記成形用中間体を1枚又は2枚以上積層して加熱プレスすることにより蓄熱性シートを作製するプレス工程とからなり、
前記準備工程において、前記繊維構造体の密度が0.05g/cm3〜0.3g/cm3の範囲内にあり、前記マイクロカプセルの粒子径が0.5μm〜20μmの範囲内にあり、且つ、前記処理液における前記マイクロカプセルと前記固着用樹脂との固形分重量比が1:1〜10:1の範囲内にあって、
前記担持工程において、前記マイクロカプセルを担持した後の蓄熱性シートに対する当該マイクロカプセルの充填密度が0.4g/cm3〜0.7g/cm3の範囲内にあって、
前記プレス工程において、加熱プレスの際のプレスによる圧縮率が30%〜70%の範囲内にあることにより、
前記プレス工程後の蓄熱性シートの密度が0.5g/cm3〜1.0g/cm3の範囲内であり、単位体積当たりの蓄熱密度が70J/cm3以上である。
準備工程においては、まず、蓄熱性シートの基材としての繊維構造体を準備する。ここで、繊維構造体とは、単一種類又は複数種類の繊維を主構成要素とする構造体であって、その形態は特に制限されるものではないが、一定の表面積を有するシート状或いは板状であることが好ましい。例えば、織物、編物、不織布、繊維ウェブ、繊維塊などの繊維の集合体が挙げられる。
次に、担持工程においては、繊維構造体に処理液を含浸・固着して蓄熱性マイクロカプセルを繊維構造体に担持する。この蓄熱性マイクロカプセルを担持した繊維構造体は、単一シートからなる成形用中間体を構成する。
次に、プレス工程においては、担持工程で作成した成形用中間体を加熱プレスすることにより蓄熱性シートを成形する。また、積層体からなる蓄熱性シートを成形する場合には、複数枚の成形用中間体を積層して加熱プレスする。ここで、蓄熱性マイクロカプセルを担持した成形用中間体の固着用樹脂として熱可塑性樹脂を使用している場合には、加熱プレスにより樹脂が流動して圧縮が均一なものとなり、蓄熱性マイクロカプセルが破損することなく良好な蓄熱性シートを得ることができる。一方、成形用中間体の固着用樹脂として熱硬化性樹脂を使用している場合には、上述のように、含浸した固着用樹脂が半硬化状態にあることにより、加熱プレスにより樹脂が流動硬化して圧縮が均一なものとなり、蓄熱性マイクロカプセルが破損することなく良好な蓄熱性シートを得ることができる。このように、積層体からなる蓄熱性シートを成形する場合には、他の接着成分を塗布することなく、加熱プレスのみで強固な積層体を成形することができる。
にあることが好ましい。このことにより、担持した蓄熱物質の量が多くなって蓄熱効果が十分に発揮できる。よって、この蓄熱性シートの単位体積当たりの蓄熱密度が70J/cm3以上となり、シートの厚みを薄くしても表面からの放熱量(面放熱量)を十分に確保できるようになる。
A.繊維構造体の準備
蓄熱性シートの基布として、密度0.1g/cm3のポリエステル不織布(目付120g/m2、厚み1.2mm)を準備した。
本実施例1においては、蓄熱性マイクロカプセルを構成する潜熱蓄熱物質として、n−オクタデカン(融点28.2℃)を使用し、また、外皮膜を構成する樹脂としてメラミンホルマリン樹脂を使用した。
本実施例1においては、蓄熱性マイクロカプセルの固着用樹脂として、アクリル樹脂エマルション(リケンレヂンA−103N、三木理研工業株式会社製、固形分40重量%)を準備した。次に、上記蓄熱性マイクロカプセルの水分散液(固形分40重量%)を85.7重量部と、アクリル樹脂エマルション(固形分40重量%)を14.3重量部とを混合して処理液を調整した。この処理液中の蓄熱性マイクロカプセルとアクリル樹脂との固形分重量比は、6:1であった。
D.成形用中間体の作製
成形用中間体の作製には、パッダーと絞りロールを備えた含浸装置、及び、エアーフロート式熱風乾燥器を使用した。まず、ポリエステル不織布を連続走行させながらパッダーで処理液を含浸し、続いて絞りロールで絞液した。ポリエステル不織布に対する処理液の付与量は、833%owf(on the weight of fiber)であった。次に、このポリエステル不織布をエアーフロート式熱風乾燥器で連続走行させながら乾燥し、成形用中間体を得た。乾燥条件は、120℃で5分とした。得られた成形用中間体に含浸したアクリル樹脂は、完全硬化させることなく、半硬化状態にあった。なお、蓄熱性マイクロカプセルを担持した後(乾燥後)の成形用中間体の目付は、520g/m2であった。このことから、本実施例1に係る蓄熱性シートには、固形分にして343g/m2の蓄熱性マイクロカプセルと、57g/m2のアクリル樹脂とが担持されたことになる。
E.蓄熱性シートの作製
蓄熱性シートの作製には、一般の積層板の製造に使用される多段式プレス装置を使用した。まず、上記担持工程で得られた成形用中間体を一定寸法に裁断した。次に、この裁断した成形用中間体1枚を鏡面板の間に挟んで加熱プレスした。このとき、150℃の加熱と0.5kg/m2の加圧(プレス)を同時に行った。プレス工程の処理時間は、6分とした。なお、本実施例1においては、プレスによる圧縮率を制御するために厚み7mmのスペーサーを使用した。
F.蓄熱性シートの評価
本実施例1及び比較例1で得られた蓄熱性シートの一部を試験片とし、DSC(示差走査熱量測定)により単位重量当たりの蓄熱量(J/g)を求め、厚み及び密度から単位体積当たりの蓄熱量(J/cm3)を算出した。また、蓄熱性シートからのホルムアルデヒド放散量(mg/L)、及び、抽出による蓄熱物質減少率(%)を求めた。ホルムアルデヒド放散量は、JIS A1460建築用ボード類のホルムアルデヒド放散量の試験方法(デシケーター法)に準拠して測定した。一方、抽出による蓄熱物質減少率は、本出願の出願人による自社試験法により測定した。
A.繊維構造体の準備
本実施例2においては、蓄熱性シートの基布として、密度0.1g/cm3のポリエステル不織布(目付60g/m2、厚み0.6mm)を準備した。なお、本実施例2で使用するポリエステル不織布は、上記実施例1の不織布に比べ厚みが1/2のものである。
本実施例2においては、蓄熱性マイクロカプセルの製造は上記実施例1と同様であり、ここでは説明を省略する。なお、本実施例2においても、得られた蓄熱性マイクロカプセルの水分散液(固形分40重量%)をそのまま使用した。また、得られた蓄熱性マイクロカプセルの平均粒子径は5μmであり、蓄熱量は、示差走査熱量測定(DSC)により170J/gであった。
本実施例2においては、処理液の準備は、上記実施例1と同様であり、ここでは説明を省略する。なお、処理液中の蓄熱性マイクロカプセルとアクリル樹脂との固形分重量比は、6:1であった。
D.成形用中間体の作製
成形用中間体の作製には、上記実施例1と同様にパッダーと絞りロールを備えた含浸装置、及び、エアーフロート式熱風乾燥器を使用した。まず、ポリエステル不織布を連続走行させながらパッダーで処理液を含浸し、続いて絞りロールで絞液した。ポリエステル不織布に対する処理液の付与量は、833%owf(on the weight of fiber)であった。次に、このポリエステル不織布をエアーフロート式熱風乾燥器で連続走行させながら乾燥し、成形用中間体を得た。乾燥条件は、120℃で5分とした。得られた成形用中間体に含浸したアクリル樹脂は、完全硬化させることなく、半硬化状態にあった。なお、蓄熱性マイクロカプセルを担持した後(乾燥後)の成形用中間体の目付は、260g/m2であった。このことから、本実施例2に係る蓄熱性シートには、固形分にして171.5g/m2の蓄熱性マイクロカプセルと、28.5g/m2のアクリル樹脂とが担持されたことになる。
E.蓄熱性シートの作製
蓄熱性シートの作製には、上記実施例1と同様に一般の積層板の製造に使用される多段式プレス装置を使用した。なお、上記担持工程で作製した成形用中間体に含浸したアクリル樹脂は、完全硬化させることなく、半硬化状態にあった。従って、本実施例2のプレス工程においては、他の接着成分を塗布することなく加熱プレスのみで各成形用中間体を相互に接着して積層体を成形した。
F.蓄熱性シートの評価
本実施例2に係る蓄熱性シートの性能評価は、上記実施例1と同様にして行った。本実施例2で得られた蓄熱性シートにおける、単位体積当たりの蓄熱密度(J/cm3)、ホルムアルデヒド放散量(mg/L)、及び、抽出による蓄熱物質減少率(%)の値を表4に示す。
A.繊維構造体の準備
本実施例3においては、蓄熱性シートの基布として上記実施例2と同様の密度0.1g/cm3のポリエステル不織布(目付60g/m2、厚み0.6mm)を準備した。
本実施例3においては、上記実施例1で製造した蓄熱性マイクロカプセルの水分散液をスプレー乾燥機で乾熱処理して蓄熱性マイクロカプセル紛体を得た。このとき、スプレー乾燥機の入口温度は200℃とし、出口温度は100℃であった。このようにしてスプレー乾燥して得られた蓄熱性マイクロカプセル(紛体)の蓄熱量は、上記実施例1及び実施例2と同様に示差走査熱量測定(DSC)により170J/gであった。この蓄熱性マイクロカプセルは、スプレー乾燥によりメラミンホルマリン樹脂からなる外皮膜がより強靭なものとなり、ホルムアルデヒド放散量、及び、抽出による蓄熱物質減少率の向上が図られる。
本実施例3においては、蓄熱性マイクロカプセルの固着用樹脂として、上記実施例1と同様のアクリル樹脂エマルション(固形分40重量%)を準備した。次に、上記蓄熱性マイクロカプセル紛体を34.3重量部と、アクリル樹脂エマルション(固形分40重量%)を14.3重量部と、水を51.4重量部とを混合して処理液を調整した。この処理液中の蓄熱性マイクロカプセルとアクリル樹脂との混合量は上記実施例1と同様であり、これらの固形分重量比は、6:1であった。
D.成形用中間体の作製
担持工程における、成形用中間体の作製は、上記実施例2と同様であり、ここでは説明を省略する。
E.蓄熱性シートの作製
プレス工程における、蓄熱性シートの作製は、上記実施例2のプレス工程と同様の装置及び条件で行ったものであり、ここでは説明を省略する。
F.蓄熱性シートの評価
本実施例3に係る蓄熱性シートの性能評価は、上記実施例1と同様にして行った。本実施例3で得られた蓄熱性シートにおける、単位体積当たりの蓄熱密度(J/cm3)、ホルムアルデヒド放散量(mg/L)、及び、抽出による蓄熱物質減少率(%)の値を表6に示す。
(1)上記各実施例においては、蓄熱性マイクロカプセルを構成する潜熱蓄熱物質としてn−オクタデカン(融点28.2℃)を使用し、また、外皮膜を構成する樹脂としてメラミンホルマリン樹脂を使用したが、これに限るものではなく、他の潜熱蓄熱物質を使用してもよく、また、他のホルマリン縮合型樹脂を使用して蓄熱性マイクロカプセルを構成するようにしてもよい。
(2)上記各実施例においては、不織布に蓄熱性マイクロカプセルを固定する固着用樹脂としてアクリル樹脂を使用するものであるが、これに限るものではなく、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などを使用するようにしてもよい。
(3)上記各実施例においては、繊維構造体としてポリエステル不織布を使用するものであるが、これに限るものではなく、ポリエステル以外の不織布、又は、密度が小さいものであれば不織布以外の織物、編物、繊維ウェブ、繊維塊などの繊維集合体を使用するようにしてもよい。
(4)上記各実施例においては、蓄熱性マイクロカプセルと固着用樹脂の固形分比率を6:1とするものであるが、これに限るものではなく、蓄熱性マイクロカプセルの担持量と固着強度を考慮して他の比率で使用するようにしてもよい。
(5)上記実施例2及び実施例3においては、2枚の成形用中間体を積み重ねて積層体からなる蓄熱性シートを作製するものであるが、これに限るものではなく、3枚或いはそれ以上の成形用中間体を積み重ねて積層体からなる蓄熱性シートを作製するようにしてもよい。
(6)上記各実施例においては、プレス工程において鏡面板の間に挟んで平面状態で加熱プレスするものであるが、これに限るものではなく、立体成型を用いて加熱プレスすることにより立体的な蓄熱性シートを作製するようにしてもよい。
Claims (6)
- 潜熱蓄熱物質を樹脂で内包したマイクロカプセルを繊維構造体に担持したものを成形用中間体とし、当該成形用中間体を1枚又は2枚以上積層して加熱プレスすることにより、加熱プレス後の単位体積当たりの蓄熱密度が70J/cm3以上である蓄熱性シート。
- 前記加熱プレス後の蓄熱性シートの密度が0.5g/cm3〜1.0g/cm3の範囲内にあると共に、前記マイクロカプセルの充填密度は、0.4g/cm3〜0.7g/cm3の範囲内にあることを特徴とする請求項1に記載の蓄熱性シート。
- 前記マイクロカプセルは、ホルマリン縮合型樹脂からなる外皮膜を有すると共に、その粒子径は、0.5μm〜20μmの範囲内にあって、
当該マイクロカプセルの蓄熱量は、示差走査熱量測定により150J/g以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄熱性シート。 - JIS A1460建築用ボード類のホルムアルデヒド放散量の試験方法(デシケーター法)により測定したホルムアルデヒド放散量が0.3mg/L以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の蓄熱性シート。
- 前記マイクロカプセルから前記蓄熱物質が脱離する程度を所定の抽出方法により測定した蓄熱物質減少率が5%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の蓄熱性シート。
- 基材としての繊維構造体、及び、潜熱蓄熱物質を樹脂で内包したマイクロカプセルと固着用樹脂とを配合した処理液を準備する準備工程と、
前記繊維構造体に前記処理液を含浸・固着して前記マイクロカプセルを当該繊維構造体に担持することにより成形用中間体を作製する担持工程と、
前記成形用中間体を1枚又は2枚以上積層して加熱プレスすることにより蓄熱性シートを作製するプレス工程とからなり、
前記準備工程において、前記繊維構造体の密度が0.05g/cm3〜0.3g/cm3の範囲内にあり、前記マイクロカプセルの粒子径が0.5μm〜20μmの範囲内にあり、且つ、前記処理液における前記マイクロカプセルと前記固着用樹脂との固形分重量比が1:1〜10:1の範囲内にあって、
前記担持工程において、前記マイクロカプセルを担持した後の蓄熱性シートに対する当該マイクロカプセルの充填密度が0.4g/cm3〜0.7g/cm3の範囲内にあって、
前記プレス工程において、加熱プレスの際のプレスによる圧縮率が30%〜70%の範囲内にあることにより、
前記プレス工程後の蓄熱性シートの密度が0.5g/cm3〜1.0g/cm3の範囲内であり、単位体積当たりの蓄熱密度が70J/cm3以上である蓄熱性シートの製造方法。
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