JP7216721B2 - 相変化物質を含むゲル組成物 - Google Patents
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Description
a)相変化物質、
b)シリカ系ゲル化剤1~10質量%、および
c)スチレン共重合体系ゲル化剤
を含む組成物であって、組成物はゲル状であり、組成物中のb)シリカ系ゲル化剤とc)スチレン共重合体系ゲル化剤の質量比が0.6~5:1の範囲にある、組成物を提供する。
i)スチレン共重合体系ゲル化剤が組成物に完全に溶けることを可能にするのに十分な温度でおよび十分な時間、組成物の成分を混合する工程、および
ii)混合を止めて、組成物を静止させ、ゲルを形成させる工程
を含む第1の態様の組成物を作る方法を提供する。
PCMは有機物であってもよい。PCMはポリマーであってもよいし、ポリマーでなくてもよい。好ましくは、PCMは有機物であり、かつポリマーではない。PCMは炭化水素を含まなくてもよい。PCMはアルカンを含まなくてもよい。PCMはテトラデカン、ヘキサデカンまたはオクタデカンを含まなくてもよい。
シリカ系ゲル化剤は1つ以上の種類のシリカを含んでもよい。シリカ系ゲル化剤はポリマーシリカ、ヒュームドシリカおよび/または沈降シリカを含んでもよい。シリカ系ゲル化剤は親水性シリカおよび/または疎水性シリカを含んでもよい。
スチレン共重合体系ゲル化剤は、少なくとも1種のスチレン(S)とポリオレフィンの共重合体を含んでもよい。ポリオレフィンはエチレン-プロピレン(EP)またはエチレン-ブチレン(EB)であってもよい。スチレン共重合体はジブロックおよび/またはトリブロック共重合体を含んでもよい。トリブロック共重合体は、鎖の両端に(ポリ)スチレン(S)ブロックおよび中間に(ポリ)エチレン-プロピレン(EP)または(ポリ)エチレン-ブチレン(EB)ブロックを有してもよく、一方、ジブロック構造は鎖の一方の端のみにスチレンブロックを有する。スチレンは、また、ポリオレフィンブロックの中に組込まれてもよい。
組成物は、さらに0.05~10質量%のジオールを含んでもよい。組成物は、少なくとも0.1質量%のジオールを含んでもよく、好ましくは少なくとも0.15質量%、より好ましくは少なくとも0.2質量%、特に好ましくは少なくとも0.25質量%のジオールを含んでもよい。組成物は、多くとも10質量%のジオールを含んでもよく、好ましくは多くとも8質量%、より好ましくは多くとも6質量%、特に好ましくは多くとも4質量%、望ましくは多くとも2質量%のジオールを含んでもよい。
PCMの過冷却を防ぐために、組成物中に核剤を含めてもよい。核剤はPCMより高い融点を有していてもよい。核剤は有機物であってもよいし無機物であってもよく、好ましくは有機物である。核剤は、脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪族アミン、脂肪酸エステル、モノグリセリド、ジグリセリドおよびトリグリセリド、ポリエーテルおよびそれらの混合物から選ばれてもよく、好ましくは、脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪族アミン、脂肪酸エステルおよびそれらの混合物から選ばれてもよい。核剤はワックスであってもよい。核剤は、ベヘン酸ベヘニル、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、ステアリルアルコール、ステアルアミド、スクアランワックス、蜜蝋、モンタンワックス、石油ワックス、ミクロクリスタンワックス、ポリエチレンワックス、珪藻土、グラファイト、リン酸二水素カリウム、硫酸カルシウムおよびそれらの混合物から選ばれてもよい。核剤は、PCMの融点より少なくとも10℃高い融点を有していてもよく、好ましくは少なくとも15℃高い、特に好ましくは少なくとも20℃高い、望ましくは少なくとも30℃高い融点を有していてもよい。核剤は、PCMの融点より多くとも100℃高い融点を有していてもよく、好ましくは多くとも50℃高い融点を有していてもよい。
本発明の組成物は、少なくとも50質量%のPCMを含んでもよく、好ましくは少なくとも60質量%、より好ましくは少なくとも70質量%、特に好ましくは少なくとも80質量%、望ましくは少なくとも85質量%、特に好ましくは少なくとも90質量%のPCMを含んでもよい。
組成物はゲル状である。組成物はゲルであってもよく、好ましくは形態安定性ゲルであってもよい。ゲルはゲル化剤によって提供される少なくとも1つの内部ネットワークを含んでもよい。内部ネットワークがゲルを構成してもよい。ゲルは、シリカ系ゲル化剤によって提供されるシリカ内部ネットワークおよびスチレン共重合体系ゲル化剤によって提供されるスチレン共重合体内部ネットワークを含んでもよい。組成物は非ニュートン流体であってもよい。組成物はずり流動化性であってもよい。
STV=0.2s-1での粘度/59s-1での粘度
ただし、粘度は、40mmステンレス鋼平行プレートジオメトリーを備えたティー・エイ・インスツルメント(TA Instruments)製DHR-2レオメーターで基準温度で測定する。
1つの態様では、本発明は、密封された容器および容器の中に含まれる本発明の組成物を含む物品を提供する。組成物のゲル特性は、容器がその他の必要なもの(すなわち、容器はより重要ではないかもしれない)よりも薄いおよび/または透過性の低い壁を有することを可能にしてもよく、または容器は異なる(例えばより安価な)材料または密封方法で作られてもよい。
本発明の組成物は、織物製品(例えば衣料品)、発泡体製品(例えばマットレス)、包装製品(例えば熱に弱い物質のための容器)、電子製品(例えばプリント回路板、マイクロチップ、CPUまたは電池)、自動車システム(例えば乗り物エンジン部品)、冷却システム(例えば冷蔵庫または冷凍庫)、暖房・換気・空調(HVAC)システムまたは建設資材に組込まれてもよい。
1つの態様では、本発明は、次の工程を含む本発明の組成物を作る方法を提供する。
i)スチレン共重合体系ゲル化剤を組成物に完全に溶解させるのに十分な温度で十分な時間、組成物の成分を混合する工程、および
ii)混合を止めて、組成物を静止させゲルを形成させる工程。
1つの態様では、本発明は、相変化物質を含むゲル組成物を作るための、シリカ系ゲル化剤とスチレン共重合体系ゲル化剤の組み合わせの使用であって、ゲル組成物の25℃におけるフロー・アット・レスト(FAR)時間が、ここで測定されたときに、比較のゲル組成物のそれの少なくとも2倍であり、ただし、比較のゲル組成物はスチレン共重合体のみからなる比較のゲル化剤を含み、ゲル組成物中のゲル化剤の合計質量%と比較のゲル組成物中のゲル化剤の合計質量%は等しい、使用を提供する。
この明細書においては、以下の試験方法を使用した。
(i)フロー・アット・レスト(FAR)は、直径0.9cmの円形の下部(出口)開口部および直径6.8cmの円形の上部(入口)開口部および5cmの高さを有するプラスチックの円錐形の漏斗に、ある量の試料を入れることによって測定した。試料の85質量%が出口開口部を通って流出するのにかかった時間を測定し、それをFARとした。実験は25℃および40℃で行なった。
(ii)示差走査熱量測定法(DSC)は、メトラー・トレド(Mettler-Toledo)によって提供されたMettler-Toledoマシン(モジュールDSC822-LT and 3+)および制御・分析ソフトウェアを使用して行なった。DSCは、例えば融点、結晶化点および潜熱を測定するために使用することができる。
(iii)試料のレオロジー特性は、ティー・エイ・インスツルメント(TA Instruments)からのDHR-2レオメーターで測定した。せん断速度掃引測定は、40mmのステンレス鋼平行プレートジオメトリーで25℃および40℃で行なった。
純粋なCrodaTherm 6.5(クローダ・ヨーロッパ社(Croda Europe Limited)製)(脂肪酸エステルPCM)の試料を、対照試料として使用した。それは、融点が6.84℃であり、室温(すなわち約25℃)では液体の状態である。
91.7質量%のCrodaTherm 6.5および8.3質量%のKraton A1535(クレイトン社(Kraton Corporation)製)を含む比較試料ゲルを、以下の工程によって作った。
1)CrodaTherm 6.5を、ビーカーの中で500rpmでオーバーヘッドスターラーで攪拌しながら100℃に加熱する。
2)攪拌速度を750rpmに設定し、Kraton A1535を40分間かけて添加する。
3)Kratonをすべて添加したら、混合物をさらに40分間攪拌して、組成物を完全に均質化する。
4)攪拌を止め、組成物を放置して、冷却し、ゲルを形成する。
a)91.7質量%のCrodaTherm 6.5、
b)5.3質量%の親水性ヒュームドシリカ、および
c)3質量%のKraton A1535を含む試料ゲル
を、例1で説明した手順に従い、かつ工程1)と工程2)の間に以下の工程を加えることによって作った。
1a)攪拌速度を1200rpmに上げながら、親水性ヒュームドシリカを徐々に添加する。
1b)シリカをすべて添加したら、混合物をさらに5分間攪拌する。
a)91.2質量%のCrodaTherm 6.5および0.5質量%の核剤、
b)5質量%の親水性ヒュームドシリカ、
c)3質量%のKraton A1535、および
d)0.3質量%のPEG400(ポリエチレングリコール)
を含む試料ゲルを、実施例2で説明した手順に従い、かつ工程3の後に以下の工程を加えることによって作った。
3a)攪拌速度を600rpmに設定し、PEG400を1滴ずつ添加する。
上記の試料をここに定義した試験方法を使用して試験した。試料の試験から得られた結果を、下記の表1に示す。
Claims (15)
- a)相変化物質、
b)シリカ系ゲル化剤1~10質量%、
c)スチレン共重合体系ゲル化剤、および
d)ジオール0.05~10質量%
を含む組成物であって、組成物はゲル状であり、組成物中のb)シリカ系ゲル化剤とc)スチレン共重合体系ゲル化剤の質量比が0.6~5:1の範囲にあり、相変化物質が脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪族アミン、脂肪酸エステル、脂肪族アルコールエステル、脂肪酸アミドおよびそれらの混合物からなる群から選ばれる、組成物。 - a)相変化物質、
b)シリカ系ゲル化剤1~10質量%、
c)スチレン共重合体系ゲル化剤、および
d)ジオール0.05~10質量%
を含む組成物であって、組成物はゲル状であり、組成物中のb)シリカ系ゲル化剤とc)スチレン共重合体系ゲル化剤の質量比が0.6~5:1の範囲にあり、相変化物質がエステルを含む、組成物。 - 少なくとも60質量%の相変化物質を含む請求項1または2に記載の組成物。
- シリカ系ゲル化剤がヒュームドシリカである、請求項1~3のいずれかに記載の組成物。
- スチレン共重合体系ゲル化剤が、スチレン-(エチレン-プロピレン)-スチレン(SEPS)トリブロック共重合体、スチレン-(エチレン-ブチレン)-スチレン(SEBS)トリブロック共重合体およびそれらの混合物から選択される、請求項1~4のいずれかに記載の組成物。
- ジオールが、アルキレングリコール、ポリアルキレングリコール、ポリオキシアルキレン共重合体およびそれらの混合物から選択される、請求項1~5のいずれかに記載の組成物。
- ジオールがポリエチレングリコールである、請求項1~5のいずれかに記載の組成物。
- さらに核剤を含む請求項1~7のいずれかに記載の組成物であって、核剤が有機物であり、核剤が相変化物質より少なくとも15℃高い融点を有する、組成物。
- 核剤が相変化物質より少なくとも30℃高い融点を有する、請求項8に記載の組成物。
- 密封された容器および容器の中に含まれる請求項1~9のいずれかに記載の組成物を含む物品。
- 容器がパウチまたはパネルである、請求項10に記載の物品。
- 請求項1~9のいずれかに記載の組成物を含む製品であって、製品が、織物製品、発泡体製品、医療製品、電子製品、包装製品、自動車システム、冷却システム、HVACシステムおよび建設資材から選択される、製品。
- i)スチレン共重合体系ゲル化剤を組成物に完全に溶解させるのに十分な温度で十分な時間、組成物の成分を混合する工程、および
ii)混合を止めて、組成物を静止させ、ゲルを形成させる工程
を含む請求項1~9のいずれかに記載の組成物を作る方法。 - 相変化物質を含むゲル組成物を作るための、シリカ系ゲル化剤とスチレン共重合体系ゲル化剤の組み合わせの使用であって、ゲル組成物はa)相変化物質、b)シリカ系ゲル化剤1~10質量%、c)スチレン共重合体系ゲル化剤、およびd)ジオール0.05~10質量%を含み、ゲル組成物中のb)シリカ系ゲル化剤とc)スチレン共重合体系ゲル化剤の質量比が0.6~5:1の範囲にあり、相変化物質が、脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪族アミン、脂肪酸エステル、脂肪族アルコールエステル、脂肪酸アミドおよびそれらの混合物からなる群から選ばれるか、またはエステルを含み、ゲル組成物の25℃におけるずり流動化値(STV)が、ここで測定されたときに、比較のゲル組成物のそれの少なくとも2倍であり、ただし、比較のゲル組成物はスチレン共重合体のみからなる比較のゲル化剤を含み、ゲル組成物中のゲル化剤の合計質量%と比較のゲル組成物中のゲル化剤の合計質量%は等しい、使用。
- 相変化物質を含むゲル組成物を作るための、シリカ系ゲル化剤とスチレン共重合体系ゲル化剤の組み合わせの使用であって、ゲル組成物はa)相変化物質、b)シリカ系ゲル化剤1~10質量%、c)スチレン共重合体系ゲル化剤、およびd)ジオール0.05~10質量%を含み、ゲル組成物中のb)シリカ系ゲル化剤とc)スチレン共重合体系ゲル化剤の質量比が0.6~5:1の範囲にあり、相変化物質が、脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪族アミン、脂肪酸エステル、脂肪族アルコールエステル、脂肪酸アミドおよびそれらの混合物からなる群から選ばれるか、またはエステルを含み、ゲル組成物の25℃におけるフロー・アット・レスト(FAR)時間が、ここで測定されたときに、比較のゲル組成物のそれの少なくとも2倍であり、ただし、比較のゲル組成物はスチレン共重合体のみからなる比較のゲル化剤を含み、ゲル組成物中のゲル化剤の合計質量%と比較のゲル組成物中のゲル化剤の合計質量%は等しい、使用。
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