JP6712897B2

JP6712897B2 - 蓄熱剤用容器

Info

Publication number: JP6712897B2
Application number: JP2016087903A
Authority: JP
Inventors: 葛谷　拓嗣; 拓嗣葛谷
Original assignee: Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2020-06-24
Anticipated expiration: 2036-04-26
Also published as: JP2017198369A

Description

この発明は、蓄熱剤が封入される蓄熱剤用容器に関するものである。

医薬品や食品などの物品を搬送する際に、物品と一緒に蓄熱体を搬送容器に入れて、蓄熱体によって物品を保冷または保温することが行われている。蓄熱体は、蓄熱剤と、この蓄熱剤を収納した容器とから構成され、蓄熱剤の相転移に伴う潜熱を利用して保冷または保温している(例えば、特許文献１参照)。蓄熱剤としては、パラフィンを含んだものが多く用いられている。また、蓄熱剤を封入する容器としては、取り扱い性やコストの観点から、ポリエチレンなどのオレフィン系合成樹脂が用いられ、ブロー成形によって容器を形成することが行われている。

特開平１０−１６０３７２号公報

しかしながら、オレフィン系合成樹脂からなる容器は、パラフィン系の蓄熱剤を用いると、蓄熱剤がブリード(滲み出る)するおそれがある。このため、蓄熱剤をゲル化することで、蓄熱剤が容器からブリードしても影響を少なくすることが行われているが、ゲル化した蓄熱剤は、潜熱が低く、凍結時間が長くなる問題がある。また、蓄熱剤としてゲル化したものを用いると、コストが上昇してしまうと共に、容器に封入し難いといった不具合もある。

すなわち本発明は、従来の技術に係る前記問題に鑑み、これらを好適に解決するべく提案されたものであって、蓄熱剤のブリードを防止できる蓄熱剤用容器を提供することを目的とする。

前記課題を克服し、所期の目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明の蓄熱剤用容器は、
ブロー成形品であり、内部にパラフィン系蓄熱剤が封入される蓄熱剤用容器であって、
脂肪族骨格のみからなるポリアミド樹脂単体から蓄熱剤用容器全体が構成され、
前記蓄熱剤用容器に形成されたピンチオフ部のＪＩＳＫ７１６１に基づいて測定される引張強度が、５ＭＰａ以上であることを要旨とする。
請求項１に係る発明によれば、蓄熱剤に接する部分をポリアミド樹脂で構成してあるので、内部に封入する蓄熱剤としてパラフィンを含むものを用いたとしても、蓄熱剤が外部に滲み出ることを防止できる。また、蓄熱剤用容器をポリアミド樹脂で構成することで、低温時の耐久性および耐衝撃性を確保することができる。
脂肪族骨格のみからなるポリアミドを用いることで、ブロー成形時の溶融温度を下げることができ、蓄熱剤用容器の成形性を向上することができる。
ブロー成形時に形成されてしまうピンチオフ部の引張強度が高いので、全体として必要とされる耐久性および耐衝撃性を確保できる。

請求項２に係る発明では、前記ポリアミド樹脂は、還元剤としてハロゲン化アルカリを含み、
前記蓄熱剤用容器に形成されたピンチオフ部のＪＩＳＫ７１６１に基づいて測定される引張強度が、１０ＭＰａ以上であることを要旨とする。
請求項２に係る発明によれば、還元剤としてハロゲン化アルカリを含んでいることで、ブロー成形時に形成されてしまうピンチオフ部について、低温時の耐久性および耐衝撃性をより向上することができる。
ブロー成形時に形成されてしまうピンチオフ部の引張強度が高いので、全体として必要とされる耐久性および耐衝撃性を確保できる。

請求項３に係る発明では、前記ポリアミド樹脂は、フィラーを含んでおらず、
前記還元剤を、前記ポリアミド樹脂１００重量部に対して、０．１重量部〜０．５重量部の範囲で含み、
前記蓄熱剤用容器に形成されたピンチオフ部のＪＩＳＫ７１６１に基づいて測定される引張強度が、１５ＭＰａ以上であることを要旨とする。
請求項３に係る発明によれば、フィラーを含んでいないので、低温時の耐久性および耐衝撃性をより向上することができる。
還元剤としてハロゲン化アルカリを含んでいることで、ブロー成形時に形成されてしまうピンチオフ部について、低温時の耐久性および耐衝撃性をより向上することができる。
ブロー成形時に形成されてしまうピンチオフ部の引張強度が高いので、全体として必要とされる耐久性および耐衝撃性を確保できる。

本発明に係る蓄熱剤用容器によれば、内部に封入される蓄熱剤のブリードを防止できる。

本発明の好適な実施例に係る蓄熱剤用容器を示す概略斜視図であり、(ａ)は箱状体の一方の板面側から示し、(ｂ)は箱状体の他方の板面側から示す。実施例の蓄熱剤用容器を示す断面図であり、(ａ)は中央部を縦断し、(ｂ)は側縁部を縦断している。実施例の蓄熱剤用容器を段積みした状態を示す説明図である。実施例の蓄熱剤用容器の製造過程を示す説明図である。

次に、本発明に係る蓄熱剤用容器につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照して以下に説明する。

図１および図２に示すように、実施例に係る蓄熱剤用容器(以下、単に容器という)１０は、蓄熱剤を収容可能な空間１０ａが内部に設けられた箱状体を本体部とし、外形が矩形状に形成されている。容器１０の板面には、角隅部のそれぞれに凸部１２または凹部１４が設けられ、ほぼ矩形状に形成された板面の対角の一方に配置された２つの凸部１２,１２と、板面の対角の他方に配置された２つの凹部１４,１４とを備えている。また、容器１０には、凸部１２と凹部１４とが表裏になるように配置されて、角隅部に凸部１２が配置された一方の板面に対応して、他方の板面における同じ角隅部に凹部１４が配置されている。なお、実施例において容器１０の板面とは、矩形箱状の容器１０において最も広い面を指している。凸部１２は、板面から突出する半球形状に形成されて、凹部１４は、凸部１２より小径に形成する、または凸部１２の高さより浅く形成するなどにより、凸部１２の一部を収容可能に形成される。図３に示すように、凸部１４を凹部１２に収容して互いにずれ止めした状態で、複数の容器１０を段積み可能に構成されて、複数の容器１０を段積みした際に、隣り合う容器１０の間に空気流通用の隙間Ｓがあくようになっている。また、容器１０には、両方の板面から凹ませて突き合った底部が互いに接合した補強部１８が、容器１０の短手方向中央に長手方向に離間して２箇所設けられている。なお、容器１０には、成形に由来するピンチオフ部Ｐが、最も狭い面の長手に亘って存在しており、実施例では図１に示す上面と下面とのそれぞれにピンチオフ部Ｐが存在している。

前記容器１０は、ポリアミド樹脂からなる成形品であって、コスト等の観点からブロー成形により形成するのが好ましい。ポリアミド樹脂としては、例えば、ヘキサメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジアミン、２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジアミン、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、１，４−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス(ｐ−アミノシクロヘキシルメタン)、ｍ−又はｐ−キシリレンジアミン等の脂肪族、脂環族、芳香族等のジアミンと、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸の脂肪族、脂環族、芳香族等のジカルボン酸との重縮合により得られるポリアミド；ε−アミノカプロン酸、１１−アミノウンデカン酸等のアミノカルボン酸の縮合により得られるポリアミド；ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタム等のラクタムから得られるポリアミドあるいはこれらの成分からなる共重合ポリアミド、これらポリアミドの混合物等が挙げられる。実施例の容器１０は、ポリアミド樹脂として、脂肪族骨格のみで構成されるポリアミドを用いている。脂肪族骨格のみで構成されるポリアミドとしては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン９、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６／６６、ナイロン６６／６１０、ナイロン６／１１等が挙げられる。また、容器１０は、ポリアミド樹脂とポリエチレン等とを混合したアロイ樹脂ではなく、単体のポリアミド樹脂を用いている。

ポリアミド樹脂で蓄熱剤が接する部分が構成された容器１０は、内部に封入する蓄熱剤としてパラフィンを含むものを用いたとしても、蓄熱剤が外部にブリード(滲み出る)ことを防止できる。また、容器１０をポリアミド樹脂で構成することで、蓄熱剤を凍結させるときなど、氷点下の低温時の耐久性および耐衝撃性を確保することができる。このように、前記容器１０によれば、蓄熱剤のブリードを防止できるので、蓄熱剤をゲル化する必要がなく、液状の蓄熱剤を用いることが可能となる。液状の蓄熱剤は、ゲル化のための成分を添加する必要がないので、潜熱を高くすることができ、ゲル化工程が不要であるので、コストを抑えることができる。しかも、液状の蓄熱剤を容器１０に封入した蓄熱体は、容器１０の内部で対流が生じるので、対流が起きないゲルと比べて凍結時間を短縮することができる。蓄熱剤を液状とすると、容器１０に封入し易くなる。また、容器１０を構成するポリアミド樹脂として、脂肪族骨格を含むポリアミドを用いることで、芳香族骨格を含むポリアミドと比べて成形時に低い温度で溶融させることができ、容器１０の成形性を向上することができると共に、設備を簡易にできる。

容器１０を構成するポリアミド樹脂には、フィラーが含まれていない。すなわち、容器１０を構成するポリアミド樹脂は、ガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、炭酸カルシウムウィスカ、ワラステナイトウィスカ、硼酸アルミウィスカ、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石コウ繊維、金属繊維などの繊維状フィラー、あるいはタルク、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、マイカ、カオリン、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、アスベスト、アルミナシリケートなどの珪酸塩、酸化珪素、酸化マグネシウム、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの金属化合物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの水酸化物、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラス粉、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素、カーボンブラックおよびシリカ、黒鉛などの非繊維状フィラーを含んでいない。容器１０を構成するポリアミド樹脂は、衝撃が加わった際に破断の起点となるおそれがあるフィラーを含んでいないので、強度、耐久性および耐衝撃性をより向上することができる。特に、蓄熱剤が凍結する氷点下領域の低温において、容器１０の強度、耐久性および耐衝撃性をより向上することができる。

容器１０を構成するポリアミド樹脂は、還元剤としてハロゲン化アルカリを含有している。ハロゲン化アルカリとしては、ヨウ化カリウム、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、塩化カリウム、臭化カリウム、臭化ナトリウムおよびヨウ化ナトリウムが挙げられ、この中でもヨウ化カリウムが好ましい。このように、容器１０を構成するポリアミド樹脂にハロゲン化アルカリを含んでいることで、成形に由来するピンチオフ部Ｐの強度を改善することができる。特に、蓄熱剤が凍結する氷点下領域の低温において、容器１０におけるピンチオフ部Ｐの引張強度、耐久性および耐衝撃性をより向上することができる。ハロゲン化アルカリは、ポリアミド樹脂１００重量部に対して、０．１重量部〜０．５重量部の範囲で添加される。還元剤が０．１重量部よりも少ないと、成形時に形成される容器１０のピンチオフ部Ｐ(図１参照)の強度の改善効果が薄く、還元剤が０．５重量部よりも多いと、ピンチオフ部Ｐが脆くなってしまう。

容器１０を構成するポリアミド樹脂は、銅化合物を含んでいてもよく、銅化合物を用いることで、長期耐熱性を向上させることができる。銅化合物としては、ヨウ化第一銅、ヨウ化第二銅、塩化第一銅、塩化第二銅、臭化第一銅、臭化第二銅、硫酸第二銅、硝酸第二銅、リン酸銅、酢酸第一銅、酢酸第二銅、サリチル酸第二銅、ステアリン酸第二銅、安息香酸第二銅および無機ハロゲン化銅とキシリレンジアミン、２ーメルカプトベンズイミダゾール、ベンズイミダゾールなどの錯化合物などが挙げられる。この中でも１価の銅化合物、ヨウ化第一銅などの１価のハロゲン化銅化合物が特に好ましい。銅化合物は、ポリアミド樹脂１００重量部に対して、０．０１重量部〜２重量部の範囲であることが好ましく、０．０１５重量部〜１重量部の範囲であることがより好ましい。銅化合物の添加量が多いと、ポリアミド樹脂を溶融した際に金属銅の遊離が起こり易くなり、銅化合物の添加量が少ないと、長期耐熱性の改善効果を好適に得られない。

容器１０を構成するポリアミド樹脂は、ポリアミド樹脂の分子鎖を伸ばすことができる添加剤を含んでいてもよい。添加剤は、シランカップリング剤やチタンカップリング剤などが挙げられる。特にシランカップリング剤が好ましく、このなかでも、アルコキシシラン化合物がより好ましい。アルコキシシラン化合物としては、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリルーＮ−（１，３−ジメチルーブチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニルー３−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ基含有アルコキシシラン化合物、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどのエポキシ基含有アルコキシシラン化合物、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどのビニル基含有アルコキシシラン化合物、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシランなどのアクリロキシ基含有アルコキシシラン化合物、３−ウレイドプロピルトリエトキシシランなどのウレイド基含有アルコキシシラン化合物、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどのイソシアネート基含有アルコキシシラン化合物などが挙げられる。また、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシランなどのグリシドキシ基を有するシラン化合物であってもよい。添加物は、アルコキシ基、水酸基、エポキシ基、アミノ基、ウレイド基およびイソシアネート基からなる群より選ばれる１つ以上の官能基を有していることが好ましく、これらの官能基を有していることで、ポリアミド樹脂との反応性を向上させることができる。このように、容器１０を構成するポリアミド樹脂に前記添加剤を含んでいることで、溶融した樹脂の溶融粘度を適切に調節することができ、ブロー成形時のドローダウンを防止することができる。

前記容器１０は、ピンチオフ部ＰのＪＩＳＫ７１６１に基づいて測定される引張強度が、５ＭＰａ以上で、より好ましくは１０ＭＰａ以上であり、更に好ましくは１５ＭＰａ以上である。容器１０におけるピンチオフ部Ｐの引張強度が、５ＭＰａより小さいと、蓄熱剤を凍結した状態で落下した際に割れてしまうおそれがある。このように、容器１０は、成形時に形成されてしまうピンチオフ部Ｐの引張強度が高いので、全体として必要とされる強度、耐久性および耐衝撃性を確保できる。

前記容器１０に蓄熱剤が封入されて蓄熱体が構成される。蓄熱剤としては、ノルマルパラフィン、ノルマルパラフィンおよび脂肪族アルコールの混合物などを用いることができる。ノルマルパラフィンとしては、炭素数１０〜３０のノルマルパラフィンが好ましく、例えば、ｎ−テトラデカン、ｎ−ベンタデカン、ｎ−ヘキサデカン、ｎ−へプタデカン、ｎ−オクタデカン、ｎ−ノナデカン、ｎ−エイコサン、ｎ−イコサン、ｎ−へンイコサン、ｎ−トリアコンタンなどの炭素数１０〜３０のものが挙げられ、これらを単体または組み合わせて用いることができる。このように、炭素数１０〜３０のノルマルパラフィンであれば、融解温度または凝固温度の調整を行い易く、更に炭素数１４以上のノルマルパラフィンであれば、融解温度が０℃以上であるので、水の融解温度近くから常温近くの温度領域を管理温度とすることができる。

前記脂肪族アルコールとしては、主に一価アルコールが用いられる。また、脂肪族アルコールとしては、直鎖アルコール、分岐アルコール、一級アルコール、二級アルコール、三級アルコールのいずれも用いることができる。これらのなかでも、炭素数６〜２０の脂肪族アルコールが、融解温度または凝固温度の調整の観点から好ましく、融解温度が０℃以上である炭素数１０以上の１価アルコールが、管理温度として水の融解温度近くから常温近くの温度領域で対象物品を保温・保冷し得るので更に好ましい。炭素数１０以上の１価アルコールとしては、例えば、１−デカノール、２−デカノール、ウンデカノール、ラウリルアルコール、トリデカノール、ミリスチルアルコール、ペンタデカノール、セチルアルコール、へプタデカノール、ステアリルアルコール、ノナデカノール、アラキルアルコール、ベヘニルアルコール、カルナウピルアルコール、セリルアルコール、エライジノレアルコール、１−メントール等が挙げられる。

蓄熱剤としては、ゲル状のものに限らず、液状のものも採用することができる。また、蓄熱剤は、単独または２種類以上の材料を混合して用いることが可能であり、対象物品の管理温度と蓄熱剤の融解温度の関係から任意に選定される。

次に、実施例に係る蓄熱剤用容器１０のダイレクトブロー成形による製造方法について説明する。前述したポリアミド樹脂、還元剤および添加剤などの材料を混合して溶融し、押出機２０より円筒状に押し出してパリソン２２を形成する(図４(ａ))。次に、パリソン２２を成形型２４で挟んだ後に(図４(ｂ))、パリソン２２の内部に空気を吹き込んで、パリソン２２を成形型２４の型面に押し付けて成形する(図４(ｃ))。そして、成形型２４を開いて、成形された容器１０を取り出す(図４(ｄ))。このように、ダイレクトブロー成形では、パリソン２２の上下を挟んだ際に接合された部分がピンチオフ部Ｐとなり、容器１０においてピンチオフ部Ｐの強度が比較的劣ることになる。

(試験)
ブリードの有無、低温時耐衝撃性、耐熱性および引張強度について試験を行った。なお、試験例および比較例の容器は、何れもダイレクトブロー成形で成形されたものであって、横１５０ｍｍ、縦２００ｍｍ、厚さ２５ｍｍの四角形の中空箱状体である。なお、容器には、最も狭い上面と下面とに左右方向に延在するようにピンチオフ部が存在している。また、試験例および比較例は、１１０ｇの容器に、液状のノルマルパラフィン(炭素数１４)からなる蓄熱剤を３５０ｇ封入してある。なお、試験例および比較例で用いた樹脂、フィラーの有無および還元剤は、表１の通りである。なお、還元剤としては、ヨウ化カリウムを用いている。

ブリードは、蓄熱剤を容器に封入してから、８０℃で１６８時間静置した後に、容器の表面を触れてべたつきがあるか否かで、蓄熱剤の滲み出しを評価した。表１に示すように、評価者が蓄熱剤のべたつきを感じない場合は、「〇」とし、評価者が蓄熱剤のべたつきを感じる場合は、「×」としてある。耐衝撃性は、−２５℃で２４時間に亘って冷却することで蓄熱剤を凍結させた容器を、立てた姿勢で３０ｃｍ、６０ｃｍ、９０ｃｍの高さから自然落下させた。耐衝撃性は、同じ高さで５回ずつ試験を行った。表１に示すように、耐衝撃性は、５回の試行の全てでピンチオフ部またはその他の部位に割れがない場合は、「〇」とし、５回の試行のうち１回でも割れがある場合は、「×」と評価した。耐熱性は、容器を５０℃または８０℃の雰囲気内に２４時間静置した後、容器に変形や割れ、蓄熱剤の漏れ等の異常があるか否かを評価した。表１に示すように、異常がない場合は、「〇」とし、異常がある場合は、「×」と評価した。引張試験は、ＪＩＳＫ７１６１に基づいて、引張速度２ｍｍ／分で実施した。試験片は、ピンチオフ部の幅が２５ｍｍで、ピンチオフ部から板面側への長さがそれぞれ２５ｍｍとなるように、試験例および比較例の容器をピンチオフ部を中心としてＵ字状に切り取って形成した。なお、引張試験は、ピンチオフ部の延在方向と直交する方向に両側から引っ張っている。

表１に示すように、ポリアミド樹脂であるナイロン６やナイロン６６を用いた容器は、ブリードが認められなかった。また、ポリアミド樹脂であっても、フィラーを含んでいないもののほうが、耐衝撃性に優れていることが判った。更に、還元剤であるヨウ化カリウムを所定範囲で含んでいるほうが、耐衝撃性に改善が見られる。還元剤を０．１重量部以上含んでいることで、引張強度が１０ＭＰａ以上とすることができ、還元剤が０．６重量部含まれていると、耐衝撃性および引張強度が低下する。そして、還元剤を所定範囲で含むと共にフィラーを含んでいないことで、耐衝撃性と１５ＭＰａ以上の引張強度とを併せ持たせることができる。なお、ポリエチレンで構成された比較例１は、耐ブリードおよび耐熱性に難がある。また、ナイロン６と無水マレイン酸変性ポリエチレンで構成された比較例２及びポリ塩化ビニルで構成された比較例３は、耐衝撃性、耐熱性および引張強度の何れも試験例と比べて低い。

(変更例)
前述した構成に限定されず、例えば以下のようにも変更することができる。
(１)実施例では、容器に凸部および凹部を設けたが、その形状としては、実施例に限らず、円形状、三角や四角の多角形状など、適宜選択すればよい。また、凹部、あるいは凸部および凹部の両方を省略してもよい。
(２)容器の板面には、空気の流通を促進させるために、格子状や円形状等の溝形状を設けてもよい。

１０容器(蓄熱剤用容器)，Ｐピンチオフ部

Claims

ブロー成形品であり、内部にパラフィン系蓄熱剤が封入される蓄熱剤用容器であって、
脂肪族骨格のみからなるポリアミド樹脂単体から蓄熱剤用容器全体が構成され、
前記蓄熱剤用容器に形成されたピンチオフ部のＪＩＳＫ７１６１に基づいて測定される引張強度が、５ＭＰａ以上である
ことを特徴とする蓄熱剤用容器。
前記ポリアミド樹脂は、還元剤としてハロゲン化アルカリを含み、
前記蓄熱剤用容器に形成されたピンチオフ部のＪＩＳＫ７１６１に基づいて測定される引張強度が、１０ＭＰａ以上である請求項１記載の蓄熱剤用容器。
前記ポリアミド樹脂は、フィラーを含んでおらず、
前記還元剤を、前記ポリアミド樹脂１００重量部に対して、０．１重量部〜０．５重量部の範囲で含み、
前記蓄熱剤用容器に形成されたピンチオフ部のＪＩＳＫ７１６１に基づいて測定される引張強度が、１５ＭＰａ以上である請求項１または２記載の蓄熱剤用容器。