JPH0472383A - 蓄熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は蓄熱材に関し、更に詳しくは熱エネルギーを貯
蔵し、利用するための蓄熱装置等に使用するパラフィン
類を主成分とした蓄熱材に関する。

［従来の技術］ 従来蓄熱材はその原理から物質の顕熱を利用するもの、
物質の相変化潜熱を利用するもの、物質の化学反応熱を
利用するもの等がある。現在実用的な面より物質の相変
化潜熱を利用する蓄熱材が注目を集めており、蓄熱式空
調機器、蓄熱式建材、各種保温器具や保温装置等に利用
されつつある。

この相変化潜熱を利用する蓄熱材の一つとしてパラフィ
ン等の有機物質を用いた所謂有機蓄熱材があり、この有
機蓄熱材は長期寿命に借れでいるので最近特に注目され
ている。

元来、潜熱型蓄熱材は無機系、有機系を含め固体から液
体への相変化時に蓄熱し、液体から固体への相変化時に
放熱する。このためこれら潜熱型蓄熱材を利用するため
には液化時に流動して漏れないような形態を保つような
配慮が要求される。

このために開発された密閉容器や袋に収納する方法に於
いては、充分なる強度を有する容器等を使用すればコス
トが高く実用的ではなく、また簡易的なものにすれば容
易に破損して液が漏れたり溢れたりする恐れがあり、長
期間使用する点では問題が生じる。

従って容器に収納する手段に代わって、　（イ）多孔質
物質内に収納する方法、　（ロ）マイクロカプセル化す
る方法等が提案され、またこれらを組み合わせた方法も
使用されつつある。更にはまた（ハ）ポリオレフィン、
通常は架橋ポリオレフィンに収納させてカプセル中に閉
し込める方法も提案されている。

しかしながら上記各方法によってもパラフィン等の滲み
出しが完全には防止できずに大きな問題となっており、
その他製造上の工程が複雑でコスト高となる問題が生し
る。またその他の従来方法として結晶性ポリエチレン等
の結晶状ポリオレフィンに練り込む方法も知られている
が、その成形品は高温ではパラフィン等が相分離して滲
み出す問題が生し、また低温では機械的強度が低くて脆
く、容易に破損する問題等が生しる。例えば深夜電力を
利用する蓄熱式床暖房にこの種の蓄熱材を適用しようと
する場合、機械的強度が低いと限られた空間内に能率良
くしかも所望の形状或いは配置状態に設置することが困
難であり、また蓄熱のための外部からのエネルギー供給
が必要となり、蓄熱後の高温度に於いては、パラフィン
の相分離や滲み出しのために正常な長期運転が不可とな
りやすい。

またこの種パラフィンを用いる蓄熱材に於いてはパラフ
ィン等の滲み出し防止に使用する材料としてはできるだ
け高温に於いて溶融したり滴下すること即ち満点の高い
ことがその滲み出し防止上、即ち防災、安全面で好まし
い。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明が解決しようとする課題は、パラフィン類を使用
した従来の有機蓄熱材の上記難点を解消することであり
、更に詳しくは蓄熱量が大きく、用いたパラフィン類が
使用状態で熔融・液化することなく、低温で容易に破損
することなく、適度の柔軟性を有し、しかも特に高温に
於いても溶融滴下しにくい実用的な蓄熱材を開発するこ
とである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題はパラフィンＩｌｉ　１００重量部と、炭化水
素系有機高分子性バインダ成分５〜３０重量部とを主成
分としてなり、且つ更に滴点向上剤を含有することを特
徴とする蓄熱材により解決される。

本発明に於いて使用される炭化水素系有機高分子性バイ
ンダ成分は、（ａ）熱可塑性エラストマーら）低結晶性
ポリオレフィン系熱可望性プラスチンクス、（ｃ）炭化
水素ゴム１〜２０重量部と結晶性ポリオレフィン１〜２
０重量部の混合物からなる（ａ）〜（ｃ）の群から選ば
れた少なくとも１種類である。本成分はゴム的性質を有
し、パラフィン類と充分混合され、パラフィン類をうま
く包み込んだ状態で担持するので、パラフィン類成分量
よりも圧倒的に少ない量ながら、常温〜４０″Ｃ以上の
高温度に於いてもパラフィン類の液化、相分離やブリー
ドを生じ難く、形状保持能があってしかも成形加工性に
優れている。また滴点向上剤を更に添加しているために
上記有機高分子性バインダ成分の溶融乃至滴下温度が高
くなり、即ち滴点が上昇し、パラフィン類の溶融液化が
より高温度に於いても充分に防止できるに至るものであ
る。

〔発明の作用並びに構成〕

本発明に於いて使用されるパラフィン類としては、ＪＩ
Ｓ　Ｋ　７１２１　（プラスチックの転移温度測定方法
）に従って測定したＴ−８が使用温度、即ち室温以上で
あって、且つ使用する有機高分子性バインダ成分の変形
温度未満の温度域にある有機化合物が使用される。例え
ば室温〜１００°Ｃ１好ましくは室温〜８０°Ｃ前後の
温度域のものが代表例として挙げられる。但しこの際の
室温とは、本発明の蓄熱材がその稼働中に遭遇する最低
温度を意味する。

パラフィン類の好ましい具体例としては、各種パラフィ
ン、ロウ、ワックスとはしめ、ステアリン酸、バルミチ
ン酸等の脂肪酸やポリエチレングリコール等のアルコー
ル類を例示することができ、これら１種単独で、又は２
種以上の混合物として使用される。

上記した使用温度に於いて、パラフィン類のあるものは
唯一つの結晶転移温度を有しくこの場合はその温度がＴ
、、、ａＸとなる）、またあるものは２以上の多数の結
晶転移温度を有する。２種以上のパラフィン類の混合物
も２以上の多数の結晶転移温度を有する場合が多い。そ
れらの場合に於いては、最高の結晶転移温度がＴ　ＰＩ
　ａ　ｘに該当する。本発明で使用するパラフィン類は
必ずしも明確な融点（全体が固体から液体に相変化する
温度）を示すものに限定しないが、多くのパラフィン類
については一般にＴ　Ｉｌｌ　ａ　Ｘが融点に該当する
。使用温度に於いて２以上の多数の結晶転移温度を有す
るパラフィン類の場合、それら全ての結晶転移温度を蓄
熱に利用することができる。

本発明に於いて用いられる炭化水素系有機高分子性バイ
ンダ成分は以下に示される（ａ）〜（ｃ）の群から選ば
れる少なくとも１種である。

（ａ）　　熱可塑性エラストマｍ： ゴム並びにプラスチックスの分野で「熱可塑性エラスト
マー」として知られているものが例示できる。特に少な
くとも前記した意味での室温以上で且つ使用したパラフ
ィン類のＴ、、、、Ｘ＋１０°Ｃの温度域では、好まし
くは少なくとも室温以上で且つＴ、、、　＋２０°Ｃの
温度域では、ゴム弾性を有するものが使用される。勿論
、Ｔ、ａＸ＋２０°Ｃより高温度でもゴム弾性を持続す
るものも好ましい。具体的にはスチレン系、オレフィン
系、ウレタン系、エステル系等の各種の従来公知の熱可
塑性エラストマーの中から上記条件に適合したものが適
宜に選択して使用される。

好ましい具体例としては、スチレン系ブロック共重合体
エラストマー及びオレフィン系エラストマーである。こ
の際のスチレン系ブロック共重合体エラストマーとして
は、例えばＡ−Ｂ−Ａ（但しＡはポリスチレン、Ｂはポ
リブタジェン、ポリイソプレン、又はこれらに水素を付
加したエチレン・ブチレン等を示す）を例示できる。ま
たオレフィン系熱可塑性エラストマとしては、例えばエ
チレン−プロピレン共重合体やエチレン−プロピレン−
ジエン三元共重合体にポリエチレン又はポリプロピレン
が混合された混合物、エチレン−プロピレン共重合体や
エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体にエチレン
又はプロピレンがグラフト重合されたもの等を例示する
ことができる。係る熱可塑性エラストマー類は、Ｔ、−
以下の温度ではゴム弾性を有するが故に、パラフィン類
をうまく包み込むことができる。上記エラストマーはＴ
　ｍ　ａ　Ｘより高温度に於いてもゴム弾性を持続する
ために、溶融したり滴下することもなく、またパラフィ
ン類の相分離もなくブリードを生しることもない。更に
後述する満点向上剤が添加されるので、尚−層高温でも
溶融滴下しないため、長期性能に優れた蓄熱材を得るこ
とができる。

（ｂ）　　低結晶性ポリオレフィン系熱可塑性プラスチ
ックス： αオレフィン、例えばエチレン、プロピレン、ブテン−
１のコポリマー類、ハロゲン、カルボン酸又はその誘導
体を化学的に含むαオレフィンのホモポリマー類、コポ
リマー類、或いはカルボン酸又はその誘導体とαオレフ
ィンとのコポリマー類であり、−船釣にオレフィン含有
量４０〜１００％、好ましくは６０〜１００％且つＸ線
回折法で測定した結晶化度が５０％、好ましくは５〜４
０％の低結晶性ポリオレフィンである。例えばエチレン
−酢酸ビニル共重合体、エチレンエチルアクリレート共
重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−プロピ
レン共重合体、エチレン−アクリルＭ共ＩＭ合体、エチ
レン−ヘキセン共重合体、エチレン−オクテン共重合体
、塩素化ポリエチレン等であり、ＪＩＳ　Ｋ　６７６０
で測定されルＭＦＲ（１９０−６）が０．０１〜２０ｇ
／１０分、好ましくは０．１〜５　ｇ／１０分であるも
のである。これらは１種又は２種以上で使用されるが、
就中ＪＴＳ　Ｋ　７１２１　（プラス千ンクの転移温度
測定方法）によって測定される最高結晶転移温度（通常
は融点に該当する。）が使用したパラフィン類のＴ□、
より少なくとも１０°Ｃ高いもの、より好ましくはＴ　
ＩＮ　ａ　Ｘより少なくとも２０°Ｃ高いものが好まし
く使用される。かかるポリオレフィン類は、その低結晶
性の故にパラフィン類との混合性、及び担持性が良好で
あるが、一般に熱変形温度が高くなく、使用温度に限界
があるので、後述する滴点向上剤が配合され、従って本
発明の蓄熱材は前記した種々の長所を有することとなる
。

（ｃ）　　炭化水素ゴムと結晶性ポリオレフィンの混合
物： この混合物は特に炭化水素ゴム１〜２０重量部、結晶性
ポリオレフィン１〜２０重量部からなる組成物が好まし
い。

結晶性ポリオレフィンとしては、その成分としてポリメ
チレン、ポリエチレン、ポリスチレン等のホモポリマー
、メチレンを主体としてエチレン、プロピレン等が共重
合したもの、エチレンを主体としてメチレン、プロピレ
ン、ブテン等が共重合したもの、プロピレンを主体とし
て他のオレフィンが共重合したもの等オレフィン同士の
コポリマー、エチレン、プロピレン、ブテン等のオレフ
ィンと他のモノマー、例えば酢酸ビニル、アクリル酸、
メタクリル酸等とのコポリマー等であるが、就中Ｘ線回
折法で測定した結晶化度が４０％以上、好ましくは５０
％以上であり、ＪＩＳ　Ｋ　７１２１によって測定され
る最高結晶転移温度が使用したパラフィン類のＴ　ｍ　
ｍ　Ｘより少なくとも１０’Ｃ高いもの、好ましくはＴ
　ｍ　ａ　ｘより少なくとも２０°Ｃ高いものが使用さ
れる。

炭化水素ゴムとしては天然ゴム、ＳＢＲ，ＢＲＳ　ＩＲ
ｌ、Ｉ　ＩＲ，ＥＰＭ、ＥＰＤＭ及びエチレン−酢酸ビ
ニル共重合体ゴム等が例示される。

コレら各炭化水素ゴムはそれ自体は夫々良く知られたも
のであり、夫々のゴムとしては従来から知られたものが
いずれも使用される。この炭化水素ゴムの使用により本
発明組成物にゴム的特性が賦与され、パラフィン類に対
する相溶性が向上する。一方結晶性ポリオレフインの使
用により変形温度即ち、溶融温度が高温度に保持される
。

結晶性ポリオレフィンと炭化水素ゴムの混合比は、各々
１〜２０重量部であるが、結晶性ポリオレフィンが少な
すぎるとＴ。３Ｘ以上での形状保持性が損なわれ、一方
、炭化水素ゴムが少なすぎるとＴｏつ以下での柔軟性が
損なわれ脆くなる傾向があり、Ｔ□８以上でパラフィン
が相分離して滲み出す問題がある。

本発明に於いてはパラフィン類１００重量部に対して有
機高分子性バインダ成分は５〜３０重量部とする。５重
量部未満ではＴ　１１１１１　Ｘ以上の高温度に於いて
蓄熱材を所望の形状に保持し難くなり、一方５０重量部
を超える過大量ではパラフィン類の配合量が少なくなっ
て蓄熱量もそれに比例して少なくなる。

本発明に於いては上記したパラフィン類と炭化水素系有
機高分子性バインダ成分とからなる組成物に更に滴点向
上剤を含有せしめることにより、滴点を上昇させること
ができる。この際使用する滴点向上剤としては本発明蓄
熱材のＪＩＳ　Ｋ　２２２０、滴点試験方法で測定した
滴点の上昇が達成しうるちの、好ましくはパラフィン類
と炭化水素系高分子性バインダ成分とからなる組成物の
滴点を５°Ｃ上昇せしめうるもの、特に好□ましくは１
０°Ｃ上昇せしめうるものである。かかる滴点向上剤と
しては分子量８００〜６０００のポリエチレンワックス
類、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニ
ウム、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸と金属、例え
ばＬ　ｉ、Ｍｇ、Ａｌ１、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｐ
ｂ等との金属石けん類、メチレンビス・ステアロアミド
、エチレンビス・オレイルアミド、エチレンビスステア
ロアミド等の脂肪酸アミド類（アマイドワックス類）、
シリカ、クレー等の無機フィラー類、ポリウレア等の反
応型満点向上剤類等が例示でき、これらの滴点向上剤自
体の融点もしくは軟化点が８０°Ｃ以上、好ましくは１
００°Ｃ以上のものが有効に使用される。−古本発明の
蓄熱材の混合・混練性の点では無機フィラー類を除いて
、融点もしくは軟化点が２００℃未満、好ましくは１８
０℃未満の滴点向上剤が好ましい。これらの滴点向上剤
の使用により、本蓄熱材の滴点が８０°Ｃ以上、好まし
くは１００°Ｃ以上となるのが実用上望ましく、通常上
記組成物１００重量部に対して１〜１０重量部程置部あ
る。

本発明に於いては、パラフィン類と有機高分子性バイン
ダ成分の他に必要に応して各種の添加剤を配合すること
ができる。例えば老化防止剤、酸化防止剤、着色剤、顔
料、帯電防止剤の他、用途に応じて防黴剤、難燃剤、防
爪剤等である。

尚本発明に於いては、パラフィン類と炭化水素系有機高
分子性バインダ成分を混合することが必要であるが、こ
の際機械的手段によって混合されることが好ましい。

特に上記高分子性バインダ成分として炭化水素系ゴムと
ポリオレフィン類を併用する場合、又は熱可塑性エラス
トマーを使用する場合、上記２つの場合を併用する場合
にはあえて機械的手段に依らなくても、パラフィン類と
バインダ成分とを混合できるが、その他の場合にはこの
機械的手段による混合が極めて好ましい。該機械的手段
にての混合とは、パラフィン類と炭化水素系有機高分子
性バインダ成分の双方中の少なくとも１成分の溶融物に
残余の成分が少なくとも膨潤、好ましくは溶解すること
により、或いは高温度により、混合対象となる何れの成
分も外力にて流動変形しうる状態に於いて撹拌、混合、
或いは混練する行為を意味する。例えば１００〜２００
°Ｃに保持されたパラフィン類の溶融物に炭化水素系有
機高分子性バインダを溶解し、得られる高温度の溶液を
撹拌混合する態様、混合各成分が軟化する温度、例えば
５０〜２５０”Ｃで２本ロール、バンバリーミキサ、押
出機、２軸混練押出機等の通常の混練機を使用して混練
混合する態様等が例示される。混合の程度は、可及的に
充分であることが好ましいが、−ｒには１〜１５０分程
度の混合を行って目視にて−様に混合されたと判断され
る程度で本発明の目的は達成される。

このように炭化水素系有機高分子性バインダ成分とパラ
フィン類とを機械的手段にて混合して−様な組成物とし
た場合、たとえ該パラフィン類の使用量が上記の如く大
量（この量はバインダ成分１００重量部当たりのパラフ
ィン顔量に換算すると、３３３〜２０００重量部になる
）であっても、驚くべきことに、得られた組成物は成形
加工性に冨み、しかもパラフィン類の移行問題が高度に
改善される。

機械的手段による均一混合という一見常識的とも思われ
る手段ではあるが、これにより上記両成分を上記の如き
割合で一様均一な組成物となしうろことは正に予想外の
ことといわざるを得ないことである。

本発明蓄熱材はその使用に際しては、原則的には従来の
この種蓄熱材の使用態様が全て採用できるが、特にシー
ト状の本発明蓄熱材を防護フィルム、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエステル等のフィルムで被覆
し、この上から更にアルミニウムの如き金属箔を用いて
均熱化層を設けるのが好ましい。また前記フィルムとア
ルミニウム等の金属箔を貼り合わせたラミネートフィル
ムで被覆しても良い。

［実　施　例］ 以下に実施例を示して本発明の詳細な説明する。

実施例１〜４、比較例１〜４ 第１表に示す組成（割合は全て重量部）配合で各成分を
、１３０〜１８０°Ｃに加熱した容器中で約６０〜１２
０分間撹拌し、均一に溶融混合した。溶融混合物を型に
流し込んで厚さ２　ｍｍの蓄熱＋４を得た。

各実施例及び比較例につき、第１表に示す特性を以下の
方法で測定した。

最大蓄熱温度：本発明蓄熱材は、使用したパラフィン類
の示す結晶転移温度特性が反映した蓄熱特性を示す。最
大蓄熱温度とは、最も大きな蓄熱或いは吸熱を示す温度
であって、多くの場合パラフィン類のＴ＃１ｌｌＸ又は
融点に於いて、或いはその近傍温度で現れる。この温度
をＪＩＳ　Ｋ　７１２１に準してＤＳＣ装置で測定した
。

蓄熱量：　ＪＩＳ　Ｋ　７１２２に準じてＤＳＣ装置に
より解熱（ｋｊ／ｋｇ）を測定し、ｋｃａｌ／ｋｇに換
算して表示した。

柔軟性：蓄熱材を１０ｍｍ巾の短冊状に切り取り、両端
を把持して９０°に曲げ、破損するかどうかを調べて破
損のないものを良とした。

滲み出し性：蓄熱材をポリエチレンフィルム袋中に封入
し、Ｔ□。よ／）２０°Ｃ高い温度に２４時間放置して
パラフィン類が分離しているかどうかを目視観察した。

殆ど以上のないものを良とした。不良は明らかに分離が
認められるものである。

滴点：　ＪＩＳ　Ｋ　２２２０滴点試験方法で測定した
。

測定結果を第１表に示しているが、本発明の実施例１〜
４の蓄熱材はいずれも３５ｋｃａｌ／ｋｇ以上の蓄熱量
を有し、実用的に必要な他の特性も満足するものであっ
た。一方比較例１はを機高分子性バインダ成分が少なす
ぎるため、柔軟性、滲み出し性が良くなく、有機高分子
性バインダ成分としてポリエチレンを使用した比較例４
も同様の結果であった。バインダ成分が過多の比較例３
は蓄熱量が不足であった。更に満点向上剤を使用してい
ない比較例２は実用的な特性を満足しているものの、滴
点が１００°Ｃ以下で長期性能を安全性が要求される床
暖房用等の用途に於いては不満が残った。

〔発明の効果〕

本発明の蓄熱材は、３０　ｋｃａｌ／ｋｇ以上、好まし
くは３５　ｋｃａｌ／ｋｇ以上の高レベルの潜熱を有し
、しかも使用したパラフィン類のＴ□ａｘ又は融点以上
に於いても溶融、滴下、相分離、液体のブリード等がな
く、しかも融点以下でも脆くなく、シート状に成形して
も割れることがなく適度な柔軟性を有する。また滴点が
向上しているので、高温に於いても長期安定性、安全性
に優れ、従って本発明の蓄熱材は、 深夜電力を利用する蓄熱式床暖房に好 適であり、 床暖房用以外にも多様な用途に使用し７得る。

（以 上）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）パラフィン類１００重量部と、炭化水素系有機高
   分子性バインダ成分５〜３０重量部とを主成分としてな
   り、且つ滴点向上剤を更に含有することを特徴とする蓄
   熱材。
2. （２）炭化水素系有機高分子性バインダ成分が、 （ａ）熱可塑性エラストマー、 （ｂ）低結晶性ポリオレフィン系熱可塑性プラスチック
   ス、 （ｃ）炭化水素ゴム１〜２０重量部と結晶性ポリオレフ
   ィン１〜２０重量部の混合物からなる（ａ）〜（ｃ）の
   群から選ばれた少なくとも１種類である請求項（１）に
   記載の蓄熱材。