JPS62225241A - 蓄熱材封入マイクロカプセルの製造法 - 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、蓄熱材封入マイクロカプセルの製造法に関す
る。更に詳しくは、カプセル膜を重合法により形成せし
める蓄熱材封入マイクロカプセルの製造法に関する。

〔従来の技術〕および〔発明が解決しようとする問題点
〕蓄熱材と熱媒体との熱交換手段としては、直接接触に
よる方法が最も効率がよいが、蓄熱材と熱媒体とが物理
的、化学的に相互作用を生ずる場合が多く、そのため間
接接触を行わざるを得ない。

この間接熱交換手段としては、蓄熱材をカプセル化し、
カプセル膜を介して熱媒体と熱交換する方法が蓄熱材の
単位体積当りの表面積が大きくなるため有効であり、こ
の単位体積当りの表面積を大きくして伝熱促進をより有
効ならしめるために。

カプセルのマイクロ化が望まれている。

しかしながら、カプセルに蓄熱材を封入する工程でカプ
セルをマイクロ化することは、それだけ高度な技術が必
要であり、製造コストの増加を招くため、実際上それの
マイクロ化には限界がみられた。また、一般のカプセル
化方法では、カプセル膜が化学反応によって形成される
ため、膜形成材料と反応性を有する場合の多い蓄熱材を
カプセル化させることは困難であった。

本発明者らは、このような問題点を有する蓄熱材のマイ
クロカプセル化方法について検討を重ねた結果、蓄熱材
に対して不活性な単量体を用いる重合法によってカプセ
ル膜を形成させることにより、かかる課題が効果的に解
決されることを見出した。

〔問題点を解決するための手段〕および〔作用〕従って
、本発明は蓄熱材封入マイクロカプセルの製造法に係り
、蓄熱材封入マイクロカプセルの製造は、油溶性界面活
性剤を含有する、蓄熱材に対して不活性な単量体中に分
散させた蓄熱材を水溶性界面活性剤水溶液中に滴下し１
次いで該水溶液中で分散状態にある蓄熱材の表面を覆っ
ている単量体を重合開始剤の存在下で重合させ、カプセ
ル膜を形成させることにより行われる。

この製造法においては、まず油溶性界面活性剤を含有す
る。蓄熱材に対して不活性な単量体中に分散させた蓄熱
材の調製が行われる。

蓄熱材としては、一般に次のような融解温度（融点）を
有する無機水和物が用いられ、必要に応じて過冷却防止
剤としての発核剤と併用される。

塩化カルシウム・６水和物　　　　　２９℃炭酸ナトリ
ウム・ｌＯ水和物　　　　３２℃硫酸ナトリウム・ＩＯ
水和物 リン酸水素２ナトリウム・１２水和物　３６℃硝酸亜鉛
・６水和物 硝酸カルシウム・４水和物　　　　　４５℃チオ硫酸ナ
トリウム・５水和物　　　４８℃硝酸ニッケル・６水和
物　　　　　　５４℃酢酸ナトリウム・３水和物　　　
　　５８℃これらの蓄熱材は、油溶性界面活性剤、一般
には非イオン界面活性剤を約０．５〜５重量％の濃度で
含有する単量体中に分散せしめる。この単量体は、蓄熱
材に対して不活性なものでなければならず。

また水に不溶性の液体で、その沸点は用いられる蓄熱材
の融点以上のものであり、例えばスチレン。

クロルスチレン、安息香酸アリル、メタクリル酸ブチル
、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸メチル、クロ
ロプレン、２，３−ジフェニルブタジェンなどの一官能
性単量体またはこれとジビニルベンゼン、フタル酸ジア
リル、イソフタル酸ジアリル、エチレングリコールジメ
タクリレート、ジエチレングリコールビスアリルカーボ
ネートなどの多官能性単量体との混合物が用いられる。

また単量体の沸点が蓄熱材の融点以下であっても、それ
をオリゴマー化することにより融点以上となるものも用
いられる。

油溶性界面活性剤を含有する単量体中への蓄熱材の分散
は任意の方法で行なうことができ、例えば用いられる蓄
熱材の融解温度以上に加熱した単量体溶液中に同温度に
加熱した蓄熱材融液を攪拌下に滴下し、水相／有機相か
らなる一次エマルジョンを形成させることによって行わ
れ、あるいは蓄熱材粉末を単量体溶液中に攪拌下に添加
し、けん濁させるだけでもよい。

このようにして形成された蓄熱材の単量体分散液は、そ
れと同温度の水溶性界面活性剤水溶液中に攪拌下で滴下
される。水溶性界面活性剤としては、例えばドデシルス
ルホン酸ナトリウムなどの陰イオン界面活性剤やゼラチ
ンなどが用いられ、それの約０．５〜５％水溶液中へ上
記分散液の滴下が行われる。

蓄熱材は、水溶液中に分散状態で存在するが、この表面
は単量体によって覆われているので、それを約０．１〜
５重量％の水溶性または油溶性の重合開始剤の存在下で
重合させるとカプセル膜が形成される。

水溶性の重合開始剤としては、例えば過硫酸アンモニウ
ム、過硫酸カリウム、クメンヒドロペルオキシド、アゾ
ビスイソブチルアミジン塩酸塩、アゾビスシアノ吉草酸
、過酸化水素、過塩素酸ナトリウムなどが用いられ、こ
れらは例えば過酸化水素−第１鉄塩、過塩素酸ナトリウ
ム−亜硝酸ナトリウムのようにレドックス系としても用
いられる。

水溶性重合開始剤の添加は、単量体中に分散させた蓄熱
材をそこに滴下させる水溶性界面活性剤水溶液中または
蓄熱材を滴下１分散させた水溶液中のいずれであっても
よく、あるいは蓄熱材の融液または粉末に直接添加して
用いることもできる。

また、油溶性重合開始剤としては、例えば過酸化ベンゾ
イル、過酸化ラウロイル、ジイソプロピルパーオキシジ
カーボネート、ジシクロヘキシルパーオキシジカーボネ
ートなどの過酸化物系開始剤あるいはアゾビスイソブチ
ロニトリル、アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリ
ル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリルなどのアゾ
系開始剤が一般に用いられる。

これらの油溶性重合開始剤は、一般に単量体に添加して
用いられる。従って、−次エマルジョン形成時には、単
量体の加熱温度では分解せず、即ち単量体の重合を開始
させないような重合開始剤が選択して用いられる。

分散状態で水溶液中に存在する蓄熱材の表面を覆ってい
る単量体の重合は、このような重合開始剤の存在下にお
いて、所望の重合温度に加熱することにより行われ、カ
プセル膜を形成させて、そこに蓄熱材を封入させる。単
量体として多官能性単量体との混合物を用いた場合には
、そこに形成されるマイクロカプセル膜は架橋構造を有
している。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、粒径約０．０５μｍ〜１ｍｍ程度
の蓄熱材封入マイクロカプセルが容易に形成され、形成
されたカプセル膜は強固である。そして、このようなマ
イクロカプセル化された蓄熱材は、単位体積当りの表面
積が大きくなるので、蓄熱材と熱媒体との間の熱交換性
能を大幅に改善させる。

〔実施例〕

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例１ スチレン５０ｇおよびポリオキシエチレンオレイルエス
テル２ｇの混合物を７０℃に加熱した溶液に。

やはり７０℃に加熱した酢酸ナトリウム・３水和物３０
ｇを攪拌下に滴下して、酢酸ナトリウム・３水和物融液
のエマルジョンをスチレン中に形成させた。

このエマルジョン液を、ドデシルスルホン酸ナトリウム
１０ｇを水３００ｍ　Ｑ中に溶解させ、７０”Ｃに加熱
した水溶液中に、攪拌下に滴下して二次エマルジョンを
形成させ、そこに２０％過硫酸アンモニウム水溶液５ｍ
Ωを添加して、攪拌下に８０℃で５時間反応させた。

この結果、酢酸ナトリウム・３水和物が封入されたポリ
スチレンマイクロカプセル（粒径約０．０５〜０．３ｍ
ｍ）が得られた。

実施例２ 実施例１において、二次エマルジョン形成後に２０％過
硫酸アンモニウム水溶液を添加する代りに、二次エマル
ジョン形成に用いられた水溶液中に同量の過硫酸アンモ
ニウムを添加した。その結果、同じ粒径範囲の酢酸ナト
リウム・３水和物封入マイクロカプセルが得られた。

実施例３ スチレン５０ｇおよびポリオキシエチレンオレイルエス
テル２ｇの混合物を３０℃に加温した溶液に、平均粒程
約０．１ｍｍに粉砕した酢酸ナトリウム・３水和物の粉
末３０ｇを攪拌下に添加し、酢酸ナトリウム・３水和物
のけん濁液を形成させた。

このけん濁液を、ドデシルスルホン酸ナトリウム１０ｇ
および３０％過酸化水素水溶液５ＩＩＩＱを水３００ｍ
ｕ中に溶解させ、やはり３０℃に加温した水溶液中に攪
拌下に滴下し、滴下終了後反応液の温度を５０℃に上げ
てから、２０％塩化第１鉄水溶液７ｍＩ２を滴下して、
攪拌状態を継続しながら４時間反応させた。

この結果、酢酸ナトリウム・３水和物が封入されたポリ
スチレンのマイクロカプセル（粒径的０．１ｍｍ）が得
られた。

実施例４ 実施例１において、２０％過硫酸アンモニウム水溶液５
ｍｌの代りに過硫酸アンモニウム１ｇを用い、それを酢
酸ナトリウム・３水和物融液中に添加して用いた。

その結果、酢酸ナトリウム・３水和物が封入されたポリ
スチレンマイクロカプセル（粒径的０．５〜５μｍ）が
得られた。

実施例５〜７ 実施例１〜４において、それぞれ酢酸ナトリウム・３水
和物と共に、それに対して１重量％のリン酸三ナトリウ
ムが発核剤として添加されて用いられた。

いずれも、同様粒径のマイクロカプセルが得られた。

実施例８ 実施例１において、酢酸ナトリウム・３水和物の代りに
同量の塩化カルシウム・６水和物を用い、−次および二
次エマルジョン形成を６０℃で行なった。

この結果、塩化カルシウム・６水和物が封入されたポリ
スチレンマイクロカプセル（粒径的ｏ、ｏｓ〜０．３ｍ
ｍ）が得られた。

実施例９ スチレン４０ｇ、ジビニルベンゼン１ｏｇ、過酸化ベン
ゾイル０．５ｇおよびポリオキシエチレンオレイルエス
テル２ｇの混合物を６５℃に加熱した溶液に、やはり６
５℃に加熱した酢酸ナトリウム・３水和物３０ｇを攪拌
下に滴下して、酢酸ナトリウム・３水和物融液のエマル
ジョンをスチレン−ジビニルベンゼン混合液中に形成さ
せた。

このエマルジョン液を、ドデシルスルホン酸ナトリウム
１０ｇを水３００ｍ１中に溶解させ、６５℃に加熱した
水溶液中に、攪拌下に滴下して二次エマルジョンを形成
させ、更に攪拌を継続しながら９０℃に１０時間加熱し
て、スチレンおよびジビニルベンゼンを共重合させた。

この結果、酢酸ナトリウム・３水和物が封入された架橋
ポリスチレンマイクロカプセル（粒径的０．０５〜０．
５ｍｍ）が得られた。

実施例１０ 実施例９において、スチレンの代りに安息香酸アリルを
、またジビニルベンゼンの代りにイソフタル酸ジアリル
をそれぞれ同量用いると、同様粒径の蓄熱材封入架橋ポ
リ安息香酸アリルマイクロカプセルが得られた。

実施例１１〜１２ 実施例９〜１ｏにおいて、過酸化ベンゾイルの代りにア
ゾビスイソブチロニトリル０．３　ｇを用いると、いず
れも同様粒径の蓄熱材封入マイクロカプセルが得られた
。

実施例１３ スチレン４０ｇ、ジビニルベンゼン１０ｇ、ジイソプロ
ピルパーオキシジカーボネート０．５　ｇおよびポリオ
キシエチレンオレイルエステル０．２ｇの混合物を３０
℃に加温した溶液に、平均粒径約０．１＋ｕａに粉砕し
た酢酸ナトリウム・３水和物の粉末３０ｇを攪拌下に添
加し、酢酸ナトリウム・３水和物のけん濁液を形成させ
た。

このけん濁液を、ドデシルスルホン酸ナトリウム１０ｇ
を水３００ｍ１に溶解させ、これを３０℃に加温した水
溶液中に攪拌下に滴下し、滴下終了後液温を５０℃に上
げ、攪拌状態を継続しながら５時間反応させ、スチレン
およびジビニルベンゼンを共重合させた。

この結果、酢酸ナトリウム・３水和物が封入された架橋
性ボリズチレンマイクロカプセル（粒径約０．１ｍｎ＋
）が得られた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、油溶性界面活性剤を含有する、蓄熱材に対して不活
   性な単量体中に分散させた蓄熱材を水溶性界面活性剤水
   溶液中に滴下し、次いで該水溶液中で分散状態にある蓄
   熱材の表面を覆っている単量体を重合開始剤の存在下で
   重合させ、カプセル膜を形成させることを特徴とする蓄
   熱材封入マイクロカプセルの製造法。 ２、単量体中への蓄熱材の分散が蓄熱材融液からのエマ
   ルジョン形成により行われたものである特許請求の範囲
   第１項記載のマイクロカプセルの製造法。 ３、単量体中への蓄熱材の分散が蓄熱材粉末を用いて行
   われたものである特許請求の範囲第１項記載のマイクロ
   カプセルの製造法。 ４、単量体が一官能性単量体またはそれと多官能性単量
   体との混合物である特許請求の範囲第１項記載のマイク
   ロカプセルの製造法。 ５、重合開始剤が水溶性重合開始剤である特許請求の範
   囲第１項記載のマイクロカプセルの製造法。 ６、水溶性重合開始剤がレドックス系を形成して用いら
   れる特許請求の範囲第５項記載のマイクロカプセルの製
   造法。 ７、水溶性重合開始剤の添加が水溶性界面活性剤水溶液
   に対して行われる特許請求の範囲第５項記載のマイクロ
   カプセルの製造法。 ８、水溶性重合開始剤の添加が蓄熱材融液に対して行わ
   れる特許請求の範囲第１項記載のマイクロカプセルの製
   造法。 ９、重合開始剤が油溶性重合開始剤である特許請求の範
   囲第１項記載のマイクロカプセルの製造法。 １０、油溶性重合開始剤の添加が単量体に対して行なわ
   れる特許請求の範囲第９項記載のマイクロカプセルの製
   造法。 １１、蓄熱材が無機水和物である特許請求の範囲第１項
   記載のマイクロカプセルの製造法。 １２、無機水和物が酢酸ナトリウム・３水和物である特
   許請求の範囲第１１項記載のマイクロカプセルの製造法
   。 １３、発核剤を添加した蓄熱材が用いられる特許請求の
   範囲第１項記載のマイクロカプセルの製造法。 １４、一連の操作が攪拌条件下で行われる特許請求の範
   囲第１項記載のマイクロカプセルの製造法。