JPH0313276B2

JPH0313276B2 -

Info

Publication number: JPH0313276B2
Application number: JP56170093A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Miura; Kazuo Yokoyama
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1981-10-26
Filing date: 1981-10-26
Publication date: 1991-02-22
Also published as: JPS5871981A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ポリオレフイン系樹脂からなる蓄熱
材に関する。

近時、エネルギー源の絶対的な不足又は高価格
化のため、エネルギーの有効利用が真剣に考えら
れ、種々の方法が提案されている。それらの方法
の内、太陽熱や工場廃熱等、その発生量と発生時
間が不確定な熱エネルギーを一時的に保存し、必
要な時にその保存エネルギーを取出して利用する
いわゆる蓄熱方式による方法がある。

この方法は、水、溶融塩、岩石など比較的比熱
の大きい物質を熱媒体として、これらに蓄えた熱
エネルギーを他の物質に熱交換し、例えば、水、
空気に熱交換することにより、給湯、空調を行な
う方法である。

本発明者らは、上記した方法に用いる熱媒体と
して、取扱いが容易、また汎用でもあるポリオレ
フイン樹脂に着目し、これに特殊な加工を施すこ
とにより、好適な蓄熱材を得ることを見出し、本
発明を完成した。

ポリオレフイン、例えばポリエチレンは、これ
を適当な大きさに成形したものは、従来から蓄熱
材として用いられているが、加熱時の溶融による
蓄熱材同志の融着がしばしば起こり、これを防止
するために、これらポリエチレン蓄熱材の表面を
例えば放射線照射し酸化アルミニウムなどの耐熱
性物質で被覆する方法（特開昭56−66694号）、同
じく金属被覆する方法（特開昭56−66693号）等
が提案されている。

ポリオレフインを蓄熱材に用いる際は、蓄熱材
は加熱による溶融膨張、冷却による固化収縮が繰
返されるため、（通常の使用態様で10％〜20％の
体積変化があるとされている）蓄熱材表面はある
程度の強度が必要であると共に、膨張収縮を充分
容易にさせる柔軟性が必要である。

本発明は、従来の方法とまつたく異なる方法で
得た、加熱、冷却の繰返しに充分対応可能な蓄熱
材を提供するものである。

即ち、本発明は、成型したポリオレフイン系樹
脂の硫酸を接触させて得た炭素質被膜で被覆した
蓄熱材に関するものである。

次に本発明を更に詳述する。

本発明に用いるポリオレフイン系樹脂は、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等々の
汎用の樹脂で、これらは溶融、加熱などの通常の
方法で成型する。前記成型体の形状は、特に制限
されないが、通常、粒状、球状、ペレツト状が用
いられる。成型体の大きさは、用いる樹脂の熱容
量、熱伝達率により異なるが、球状の場合は、直
径５〜50ｍ／ｍ、好ましくは10〜20ｍ／ｍ、粒状
の場合は、短径５〜30ｍ／ｍ、長径５〜100ｍ／
ｍ、またペレツト状の場合は、径５〜30ｍ／ｍ、
長さ10〜150ｍ／ｍである。

このようにして成型した成型体は、次いで、本
発明を特徴づける樹脂表面の炭素質被膜形成（以
下、炭化と略称する）を行なう。

樹脂表面の炭化は、種々の方法で可能である
が、本発明の材は、樹脂と硫酸とを接触させて得
る。これに用いる硫酸は、発煙硫酸等の高濃度の
ものがよい。濃硫酸と樹脂との接触により、樹脂
表面は直接炭化されるか又はスルホン化され、炭
素質層を形成する。樹脂と硫酸との接触は、硫酸
浴中に樹脂を浸漬し撹拌するなどして行なうが、
この際の温度は用いる樹脂の溶融点より下で、可
能なかぎり樹脂の溶融点に近い温度とすること
が、この時点での炭素質層以外の樹脂の溶融によ
る樹脂同志の融着を防ぐ上で好ましい。また、前
記接触時間は、１分間〜３時間である。

表面に炭素質層を形成した樹脂成型体は、更に
加熱する。この際の加熱温度および加熱時間の調
節は、樹脂表面の炭素質層の厚さを調節する上
で、また蓄熱材の膨張、収縮を許容するに充分な
被膜を形成する上で重要である。

即ち、前記加熱温度および時間は、用いる樹脂
の種類によつて異なるが、例えばポリエチレンを
用いた場合は、100〜130℃、好ましくは125〜130
℃で、５分間〜２時間、好ましくは10分間〜１時
間である。なお、加熱昇温は緩慢な昇温速度で行
なうことが、樹脂の急激な膨張による被膜の破壊
を防ぐ上で好ましい。

樹脂被膜の厚さは、樹脂の高温度での溶出を防
ぐに充分な厚さでよく、通常0.1〜１ｍ／ｍで、
成型樹脂表面の全面を被覆する。

加熱炭化を終えた成型体は、更に高温度下に保
持し、樹脂表面の炭素質層を充分に形成させるこ
とが好ましい。前記保持温度は、用いる樹脂の溶
融点以上で成型体内部の樹脂が、膨潤状態となる
に充分な温度、例えばポリエチレンの場合150℃
〜170℃でよい。しかし、必要以上の高温度では
樹脂の熱分解をもたらすので好ましくない。ま
た、この際の保持時間は５分間〜２時間程度で充
分である。

前記した硫酸処理および夫々の段階での加熱の
際には、成型体同志の溶着を防ぐため、羽根によ
る撹拌、転動回転撹拌などの方法で撹拌すること
が好ましい。

加熱を終えた樹脂成型体は、次いで冷却する。
これは冷媒等の中に投下浸漬するなどの方法で冷
却するが、この際、可及的速やかに急冷すると、
被膜に柔軟性を与える「しわ」を形成させる上で
好ましい。

また更に、このようにして得られた炭素質被膜
を持つ樹脂成型体の被膜強度を増加させるため
に、油、炭酸カルシウム、モルタル等の接触させ
ながら加温下（80℃〜170℃）にまぶすことが好
ましい。

このようにして得た本発明の蓄熱材は、取扱い
が容易で、蓄熱機器を腐食することもなく好適で
ある。また、加熱、冷却による蓄熱材の膨張、収
縮を繰返しても本発明の材の樹脂表面の炭素質被
膜は、充分柔軟性を具備しているので、操業中に
破損することも少なく、また材同志の融着もな
い。

本発明を用いる方法は、何ら特別なものでな
く、気体、液体等の流体（熱媒体）と接触させ、
熱エネルギーの授受を行なう通常の方法に用いら
れる。なお、熱媒体中に溶媒を用いる際も本発明
の材は安定であり、広に範囲に用いることができ
る。

次に実施例で本発明を詳述する。

実施例１東洋曹達工業株式会社製、高密度ポリエチレン
（商品名ペトロセン、mp：130℃）を直径10
ｍ／ｍ、長さ20ｍ／ｍのペレツトとし、その約１
Kgを硫酸（98％）中に浸漬し、回転羽根で撹拌し
ながら、125〜130℃で10分間加熱した。加熱によ
り表面が黒褐色に変色したペレツトは、また、つ
いで更に155℃で30分間加熱したのち、ペレツト
を常温に保つた水槽中に投下し急冷した。

得られたペレツトは乾ぶどう状であつた。

次いでこれを底広鍋で、油を少量添加し、150
℃で30分間撹拌しながら加熱した。

得られた蓄熱材は、第１図に示した断熱保温し
た２の容器に入れ、繰返し加熱冷却による耐久
試験を次の方法で行なつた。

容器の底部より加熱した空気を30分間吹込み、
空気吹込み停止後、今度は室温の空気をこれに導
入し、排出空気の温度が50℃に低下した時点で更
に加熱空気を30分間導入する加熱、冷却のサイク
ルを30回繰返した。なお、加熱空気は約180℃、
約140℃の二種を夫々用いた。

その結果、蓄熱の効果は使用開始時と変らず、
また蓄熱材同志の融着は全く起らなかつた。

なお、比較のため、炭化被膜を持たないポリエ
チレンペレツト（前記と同製品）を同じ保温容器
に充填し、約160℃の熱風にて同様に試験した結
果、当初の蓄熱効果は本発明の材と概ね同程度で
あつたが、加熱、放熱を５回繰返した時点で蓄熱
材同志の融着が起こり、蓄熱効果の低下が見られ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を用いた一態様を示す図で、
図中１は蓄熱材、２は保温機構、３は流体出口、
４は同入口、５は目皿を夫々示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１表面を硫酸と接触させて得た炭素質被膜で被
覆してなるポリオレフイン系樹脂蓄熱材。