KR102526227B1 - 수지 부재 및 그것을 사용한 시트, 수지 부재의 제조 방법, 그리고 축열재 및 그것을 사용한 열 제어 시트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 일 양태에 있어서, 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와, 사슬형 포화 탄화수소 화합물과, 겔화제를 함유하는 수지 부재이다.

Description

수지 부재 및 그것을 사용한 시트, 수지 부재의 제조 방법, 그리고 축열재 및 그것을 사용한 열 제어 시트
본 발명은, 수지 부재 및 그것을 사용한 시트, 수지 부재의 제조 방법, 그리고 축열재 및 그것을 사용한 열 제어 시트에 관한 것이다.
종래, 자동차, 건축물, 지하 상가 등에 있어서의 공조 설비, 자동차의 엔진, 전자 부품 등에는, 열 에너지를 일시적으로 저축해 두고 수시로 그 열 에너지를 취출하기 위해서 축열재가 구비되어 있다.
축열재로서는, 예를 들어 물질의 상 (相) 전이를 이용하여 축열 또는 방열하는 것을 들 수 있다. 이와 같은 축열재로서, 예를 들어 탄화수소 화합물을 사용한 것이 알려져 있다. 탄화수소 화합물은, 가역적으로 상 전이를 함으로써, 우수한 축열성을 갖는다. 그러나, 탄화수소 화합물은 상 전이의 고온측에서는 액체 상태여서, 탄화수소 화합물이 스며 나올 가능성이 있기 때문에, 어떠한 스며 나옴 방지책을 실시해야 한다.
이러한 문제에 대해, 예를 들어 특허문헌 1 에는, 스며 나옴을 억제하는 축열재로서 스티렌-에틸렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 공중합체와 파라핀계 왁스를 포함하는 축열재가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2014-88517호
그런데, 축열재는, 예를 들어 인장된 상태에서 대상물에 감겨져 사용되는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 축열재에는, 인장력에 대한 변형이 작은 (즉 탄성률이 높은) 것이 요구된다. 그러나, 특허문헌 1 에 개시되어 있는 바와 같은 축열재를 사용한 경우, 반드시 충분한 탄성률이 얻어지지는 않는다.
본 발명은, 이러한 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 고탄성률의 수지 부재 및 그 제조 방법, 그리고 축열재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 그 수지 부재를 사용한 시트 및 그 축열재를 사용한 열 제어 시트를 제공하는 것이다.
본 발명은, 일 양태에 있어서, 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와, 사슬형 포화 탄화수소 화합물과, 겔화제를 함유하는 수지 부재이다. 본 발명은, 다른 일 양태에 있어서, 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와, 사슬형 포화 탄화수소 화합물과, 카르복실산 및 카르복실산 금속염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 수지 부재이다.
본 발명은, 다른 일 양태에 있어서, 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와, 사슬형 포화 탄화수소 화합물과, 겔화제를 함유하는 축열재이다. 본 발명은, 다른 일 양태에 있어서, 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와, 사슬형 포화 탄화수소 화합물과, 카르복실산 및 카르복실산 금속염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 축열재이다.
본 발명은, 다른 일 양태에 있어서, 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와, 사슬형 포화 탄화수소 화합물과, 겔화제를 함유하는 조성물을 가열 용융시켜 성형하는 공정을 구비하는, 수지 부재의 제조 방법이다. 본 발명은, 다른 일 양태에 있어서, 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와, 사슬형 포화 탄화수소 화합물과, 카르복실산 및 카르복실산 금속염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 조성물을 가열 용융시켜 성형하는 공정을 구비하는, 수지 부재의 제조 방법이다. 이들 제조 방법에 있어서, 성형은, 사출 성형, 압축 성형 또는 트랜스퍼 성형이어도 된다.
상기 각 양태에 있어서, 올레핀의 탄소수는 3 ∼ 8 이어도 된다.
상기 각 양태에 있어서, 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 융점이 50 ℃ 미만인 경우, 올레핀의 탄소수는 바람직하게는 8 이다.
상기 각 양태에 있어서, 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 융점이 50 ℃ 이상인 경우, 수지 부재는, 바람직하게는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 추가로 함유한다.
본 발명은, 다른 일 양태에 있어서, 금속층과, 금속층 상에 형성된 상기 수지 부재로 이루어지는 수치층을 구비하는 시트이다.
본 발명은, 다른 일 양태에 있어서, 금속층과, 금속층 상에 형성된 상기 축열재로 이루어지는 축열층을 구비하는 열 제어 시트이다.
본 발명에 따르면, 고탄성률의 수지 부재 및 그 제조 방법, 그리고 축열재를 제공할 수 있고, 또한, 그 수지 부재를 사용한 시트 및 그 축열재를 사용한 열 제어 시트를 제공할 수 있다.
도 1 은 수지 부재의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다.
도 2 는 수지 부재를 사용한 시트의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다.
도 3 은 실시예 1 및 비교예 1 의 탄성률의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4 는 실시예 2 및 비교예 2 의 탄성률의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 실시예 3 및 비교예 3 의 탄성률의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6 은 온도 변화 시험의 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7 은 실시예 5 및 비교예 6 의 온도 변화 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8 은 실시예 6 의 저장 탄성률의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9 는 실시예 7 의 저장 탄성률의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10 은 실시예 8 의 저장 탄성률의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 도면을 적절히 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1 은, 수지 부재의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다. 수지 부재 (1) 는, 일 실시형태에 있어서, 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체 (이하, 「(A) 성분」이라고도 한다) 와, 사슬형 포화 탄화수소 화합물 (이하, 「(B) 성분」이라고도 한다) 과, 겔화제 (이하, 「(C) 성분」이라고도 한다) 를 함유한다. 수지 부재 (1) 는, 예를 들어 시트 형상 (필름 형상) 이어도 된다.
공중합체를 구성하는 올레핀 (이하, 간단히 「올레핀」이라고도 한다) 의 탄소수는, 3 이상이며, 예를 들어 3 ∼ 8 이다. 올레핀의 탄소수가 4 이상인 경우, 올레핀은 직사슬형이어도 되고 분기형이어도 된다. 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체로서는, 예를 들어 에틸렌과 프로필렌 (C3) 의 공중합체, 에틸렌과 부텐 (C4) 의 공중합체, 에틸렌과 펜텐 (C5) 의 공중합체, 에틸렌과 헥센 (C6) 의 공중합체, 에틸렌과 헵텐 (C7) 의 공중합체, 에틸렌과 옥텐 (C8) 의 공중합체, 에틸렌과 노넨 (C9) 의 공중합체, 에틸렌과 데센 (C10) 의 공중합체 등을 들 수 있다. 또, 구체예에 병기한 괄호 안의 값은, 탄소수를 나타낸다. 이들 중에서도 에틸렌과 탄소수가 3 ∼ 8 인 올레핀의 공중합체는, 입수가 용이하기 때문에, 바람직하게 사용된다. 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체는, 1 종 단독으로 사용되어도 되고, 2 종 이상을 조합해서 사용되어도 된다.
(A) 성분의 함유량은, 수지 부재 전체량 기준으로 바람직하게는 5 질량％ 이상, 보다 바람직하게는 10 질량％ 이상, 더욱 바람직하게는 15 질량％ 이상이다. (A) 성분의 함유량은, 수지 부재 전체량 기준으로 바람직하게는 50 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 40 질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 30 질량％ 이하이다.
(B) 성분은, 실용 범위에서 축열 효과를 얻는다는 관점에서, 예를 들어 0 ∼ 100 ℃ 의 범위 내에 융점을 갖는다. (B) 성분은 직사슬형이어도 되고 분기형이어도 된다. (B) 성분은, 구체적으로는 n-테트라데칸 (C14, 6 ℃), n-펜타데칸 (C15, 9 ℃), n-헥사데칸 (C16, 18 ℃), n-헵타데칸 (C17, 21 ℃), n-옥타데칸 (C18, 28 ℃), n-나노데칸 (C19, 32 ℃), n-에이코산 (C20, 37 ℃), n-헨이코산 (C21, 41 ℃), n-도코산 (C22, 46 ℃), n-트리코산 (C23, 47 ℃), n-테트라코산 (C24, 50 ℃), n-펜타코산 (C25, 54 ℃), n-헥사코산 (C26, 56 ℃), n-헵타코산 (C27, 60 ℃), n-옥타코산 (C28, 65 ℃), n-노나코산 (C29, 66 ℃), n-트리아콘탄 (C30, 67 ℃), n-테트라콘탄 (C40, 81 ℃), n-펜타콘탄 (C50, 91 ℃), n-헥사콘탄 (C60, 98 ℃) 등이다. 또, 구체예에 병기한 괄호 안의 값은, 각각 탄소수 및 융점을 나타낸다. 또한, 상기 융점은, 시차 주사 열량계 (예를 들어, 퍼킨엘머 제조 「8500」) 를 사용하여, 승온 속도 10 ℃/분으로 가열했을 때에 얻어진 써모그램의 융해 (흡열) 피크의 최대 경사의 접선이 베이스 라인과 교차되는 점의 온도이다.
(B) 성분은 직사슬형 포화 탄화수소 화합물을 주성분으로 하는 석유 왁스여도 된다. 석유 왁스는, 원료인 석유 또는 천연 가스의 감압 증류 성분으로부터의 분리 정제품이다. 석유 왁스의 구체적인 예로서는, 닛폰 세이로 (주) 제조의 Paraffin Wax (48 ∼ 69 ℃ (융점, 이하 동일)), HNP (64 ∼ 77 ℃), SP (60 ∼ 74 ℃), EMW (49 ℃) 등을 들 수 있다. 이들 (B) 성분은, 1 종 단독으로 사용되어도 되고, 2 종 이상을 조합해서 사용되어도 된다.
(B) 성분의 함유량은, 수지 부재 전체량 기준으로 바람직하게는 40 질량％ 이상, 보다 바람직하게는 45 질량％ 이상, 더욱 바람직하게는 50 질량％ 이상이다. (B) 성분의 함유량은, 수지 부재 전체량 기준으로 바람직하게는 90 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 80 질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 70 질량％ 이하이다.
사슬형 포화 탄화수소 화합물의 융점이 50 ℃ 미만인 경우, 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 유동성 억제가 우수하다는 관점에서, (A) 성분에 있어서의 올레핀의 탄소수는 바람직하게는 8 이다.
(C) 성분은, (B) 성분을 겔화시킬 수 있는 성분이면 특별히 제한받지 않는다. (C) 성분은, 예를 들어 카르복실산 또는 카르복실산 금속염이어도 된다. 즉, 수지 부재 (1) 는, 다른 일 실시형태에 있어서, 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와, 사슬형 포화 탄화수소 화합물과, 카르복실산 및 카르복실산 금속염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유한다.
(C) 성분에 있어서의 카르복실산은, 사슬형 포화 탄화수소 화합물과의 상성 (相性) 이 양호하다는 관점에서, 바람직하게는 사슬형 탄화수소기를 갖는 카르복실산 (사슬형 지방족 카르복실산) 이다. 카르복실산의 탄소수는, 바람직하게는 10 이상이며, 예를 들어 10 ∼ 40, 10 ∼ 30 또는 10 ∼ 25 이다. 카르복실산은, 포화여도 되고 불포화여도 된다. 카르복실산으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 라우르산 (C12 (탄소수, 이하 동일.)), 미리스트산 (C14), 팔미트산 (C16), 스테아르산 (C18), 이소스테아르산 (C18), 도코사헥사엔산 (C22), 베헨산 (C21), 운데실렌산 (C11), 올레산 (C18), 에루크산 (C22), 리놀산 (C18), 아라키돈산 (C20), 리놀렌산 (C18), 사피엔산 (C16) 등을 들 수 있다. 카르복실산은, 1 종 단독, 혹은 2 종 이상을 조합해서 사용되어도 된다.
(C) 성분에 있어서의 카르복실산 금속염을 구성하는 카르복실산은, 사슬형 포화 탄화수소 화합물 및 카르복실산과의 상성이 양호하다는 관점에서, 바람직하게는 사슬형 탄화수소기를 갖는 카르복실산 (사슬형 지방족 카르복실산) 이다. 카르복실산 금속염을 구성하는 카르복실산의 탄소수는, 바람직하게는 6 이상이며, 예를 들어 6 ∼ 30, 6 ∼ 25 또는 8 ∼ 20 이다. 카르복실산 금속염을 구성하는 카르복실산은, 포화여도 되고 불포화여도 된다. 카르복실산 금속염을 구성하는 금속은, 카르복실산과 염을 형성할 수 있는 금속으로, 예를 들어 알루미늄이다. 구체적인 카르복실산 금속염으로는, 스테아르산 알루미늄 (C18 (탄소수, 이하 동일.)), 라우르산 알루미늄 (C12), 올레산 알루미늄 (C18), 베헨산 알루미늄 (C21), 팔미트산 알루미늄 (C16), 2-에틸헥산산 알루미늄 (C8) 등을 들 수 있다. 카르복실산 금속염은, 1 종 단독, 혹은 2 종 이상을 조합해서 사용되어도 된다.
(C) 성분의 함유량은, 수지 부재 전체량 기준으로 바람직하게는 3 질량％ 이상이다. (C) 성분의 함유량은, 수지 부재 전체량 기준으로 바람직하게는 10 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 8 질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 6 질량％ 이하이다.
수지 부재 (1) 는, 융점이 100 ℃ 이상인 폴리머 (이하, 「(D) 성분」이라고도 한다) 를 추가로 함유하고 있어도 된다. 단, (D) 성분은, 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체 ((A) 성분) 이외의 성분이다. 수지 부재 (1) 가 (D) 성분을 함유함으로써, 물리적인 상호 망목 구조체의 형성을 기대할 수 있고, 고온 (예를 들어 50 ℃ 이상) 에서의 유동성 억제 및 형상 유지 면에서 우수하다.
(D) 성분의 융점은, 100 ℃ 이상, 120 ℃ 이상 또는 140 ℃ 이상이어도 된다. (D) 성분의 융점은, 250 ℃ 이하, 230 ℃ 이하 또는 200 ℃ 이하여도 된다.
(D) 성분은, 상기 (A) 성분 및 (B) 성분의 상용성이 양호한 것이 바람직하다. (D) 성분으로는, 직사슬형 폴리머, 분기를 갖는 폴리머, 변성 폴리머, 코폴리머 (공중합체) 등이어도 된다. (D) 성분은, 예를 들어 폴리에틸렌 (에틸렌 단독 중합체), 폴리프로필렌 (프로필렌 단독 중합체) 등이어도 되고, 에틸렌 또는 프로필렌 이외의 모노머 단위를 추가로 함유하는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 변성 폴리머, 에틸렌 또는 프로필렌과 기타 모노머의 코폴리머 (공중합체) 등이어도 된다. 코폴리머 (공중합체) 는, 예를 들어 블록 공중합체여도 된다. (D) 성분은, 1 종 단독으로 사용되어도 되고, 2 종 이상을 조합해서 사용되어도 된다.
(B) 성분의 융점이 50 ℃ 이상인 경우, 수지 부재 (1) 는, 50 ℃ 이상의 온도 영역에 있어서의 유동성 억제 및 형상 유지 면에서 더욱 우수하다는 관점에서, (D) 성분으로서, 바람직하게는 폴리에틸렌 (에틸렌 단독 중합체) 및 폴리프로필렌 (프로필렌 단독 중합체) 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 추가로 함유한다.
수지 부재 (1) 가 (D) 성분을 함유하는 경우, (D) 성분의 함유량은, 수지 부재 전체량 기준으로 바람직하게는 5 질량％ 이상이고, 또한, 바람직하게는 30 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 25 질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 20 질량％ 이하이다.
수지 부재 (1) 는, 상기 (A) ∼ (D) 성분에 부가하여, 기타 성분을 추가로 함유하고 있어도 된다. 기타 성분으로는, 유리, 탤크 등의 무기 성분, 광 열화를 억제하는 광 흡수제 등을 들 수 있다. 기타 성분의 함유량은, 수지 부재 전체량 기준으로 예를 들어 10 질량％ 이하가 바람직하다.
이상 설명한 수지 부재 (1) 는, 예를 들어 이하의 방법에 의해 얻어진다. 즉, 사슬형 포화 탄화수소 화합물 ((B) 성분) 을 융점 이상으로 가온한 상태에서, 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체 ((A) 성분) 와, 필요에 따라 융점이 100 ℃ 이상인 폴리머 ((D) 성분) 를 첨가하여 혼합한다. 균일하게 혼합 후, 카르복실산 및 카르복실산 금속염 ((C) 성분) 을 첨가하고, 다시 균일 혼합함으로써 수지 부재 (1) 를 얻는다.
수지 부재 (1) 는, (A) ∼ (C) 성분과, 필요에 따라 (D) 성분 및 기타 성분을 함유하는 조성물을, 가열 용융시켜 성형함으로써도 얻어진다. 즉, 수지 부재 (1) 의 제조 방법은, (A) ∼ (C) 성분과, 필요에 따라 (D) 성분 및 기타 성분을 함유하는 조성물을 가열 용융시켜 성형하는 공정 (성형 공정) 을 구비하고 있다. 성형 공정에 있어서의 성형은, 사출 성형, 압축 성형 또는 트랜스퍼 성형이어도 된다.
이상과 같이 수지 부재 (1) 는, 상 전이를 이용하여 축열 또는 방열할 수 있기 때문에, 축열재로서 바람직하게 사용된다. 요컨대, 본 명세서에서는, 「수지 부재」를 「축열재」로 바꿔 읽을 수 있다. 즉, 일 실시형태에 관련된 축열재는, 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와, 사슬형 포화 탄화수소 화합물과, 겔화제를 함유한다. 다른 일 실시형태에 관련된 축열재는, 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와, 사슬형 포화 탄화수소 화합물과, 카르복실산 및 카르복실산 금속염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유한다.
본 실시형태의 축열재 (수지 부재) 는 다양한 분야에 활용될 수 있다. 축열재 (수지 부재) 는, 예를 들어, 자동차, 건축물, 공공 시설, 지하 상가 등에 있어서의 공조 설비 (공조 설비의 효율 향상), 공장 등에 있어서의 배관 (배관의 축열), 자동차의 엔진 (당해 엔진 주위의 보온), 전자 부품 (전자 부품의 승온 방지), 속옷의 섬유 등에 사용된다. 축열재 (수지 부재) 는, 케이싱을 필요로 하지 않고, 축열재 (수지 부재) 단독으로도 탄성률이 높으므로, 장착할 대상물에 첩부되거나 감겨지거나 다양한 상태로 장착될 수 있다.
도 2 는, 수지 부재를 사용한 시트의 일 실시형태를 나타내는 모식 단면도이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 시트 (2) 는, 금속층 (3) 과, 금속층 (3) 상에 형성된 수지층 (4) 을 구비한다.
금속층 (3) 은, 예를 들어 알루미늄, 구리 등에 의해 구성된다. 금속층 (3) 의 두께는, 예를 들어 100 ㎛ 이하이다.
수지층 (4) 은, 상기 서술한 수지 부재 (축열재) (1) 로 이루어져 있다. 수지층 (4) 의 두께는, 예를 들어 1 ∼ 30 mm, 2 ∼ 20 mm 또는 5 ∼ 10 mm 이다.
시트 (2) 는, 예를 들어 수지 부재 (1) 와 금속층 (3) 을 가압 라미네이트함으로써 얻어진다. 이 경우, 필요에 따라 수지 부재 (1) 가 형상 유지되는 온도 이하에서 가열해도 된다.
본 실시형태에 관련된 시트 (2) 는, 사슬형 포화 탄화수소 화합물로서 예를 들어 n-헥사데칸을 함유하는 경우, 고온 (예를 들어 20 ℃ 이상) 에서 태양광의 반사율이 크고, 저온 (예를 들어 15 ℃ 이하) 에서 태양광의 반사율이 낮은 시트이다. 이 시트 (2) 는, 예를 들어 지붕, 도로 등에 사용된다. 시트 (2) 를 지붕, 도로 등에 부설함으로써, 고온시 (예를 들어 여름) 에는, 수지층 (4) 은, 사슬형 탄화수소 화합물이 액체 상태가 되기 때문에 투명해지고, 금속층 (3) 이 태양열을 반사하여, 시트 (2) 는 지붕, 도로 등의 온도 상승을 억제할 수 있다. 한편, 저온시 (예를 들어 겨울) 에는, 수지층 (4) 은, 사슬형 탄화수소 화합물이 고체 또는 반고체 상태가 되기 때문에 불투명해진다. 이 경우, 금속층 (3) 이 태양열을 반사하지 못하여, 수지층 (4) 이 열을 흡수하여, 지붕, 도로 등의 온도 저하가 억제된다. 즉, 본 실시형태에 관련된 시트 (2) 는, 고온에서의 온도 상승 억제, 및 저온에서의 온도 저하 억제를 달성할 수 있어, 공조기의 보조 기능으로서 활용된다.
상기와 같이 시트 (2) 는, 고온에서의 온도 상승 억제, 및 저온에서의 온도 저하 억제를 달성할 수 있기 때문에, 열 제어 시트로서 바람직하게 사용된다. 요컨대, 이상의 설명에서는, 「시트」를 「열 제어 시트」로 바꿔 읽을 수 있다. 즉, 본 실시형태에 관련된 열 제어 시트는, 금속층과, 금속층 상에 형성된 축열재로 이루어지는 축열층을 구비한다.
실시예
본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예에 있어서는, 이하에 나타내는 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체, 사슬형 포화 탄화수소 화합물, 그리고 카르복실산 및 카르복실산 금속염을 사용하여 표 1 에 나타낸 조성을 갖는 수지 부재를 제조하였다. 즉, 사슬형 포화 탄화수소 화합물을 융점 이상으로 가온한 상태에서, 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와, 필요에 따라 융점이 100 ℃ 이상인 폴리머 ((D) 성분) 를 첨가하여 혼합하였다. 균일하게 혼합 후, 카르복실산 및 카르복실산 금속염을 첨가하고, 다시 균일 혼합함으로써 수지 부재를 얻었다.
(에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체)
A-1 : 에틸렌과 옥텐의 공중합체 (다우·케미컬 니혼 (주) 제조, 제품명 「ENGAGE8150」)
A-2 : 에틸렌과 프로필렌의 공중합체 (스미토모 화학 (주) 제조, 제품명 「에스프렌 V141」)
(사슬형 포화 탄화수소 화합물)
B-1 : n-헥사데칸 (융점 : 18 ℃)
B-2 : n-펜타데칸 (융점 : 9 ℃)
B-3 : HNP-9 (닛폰 세이로 (주) 제조의 파라핀 왁스, 융점 : 74 ∼ 76 ℃)
(카르복실산 또는 카르복실산 금속염)
C-1 : 올레산
C-2 : 2-에틸헥산산 알루미늄
(기타)
D-1 : 폴리프로필렌 (스미토모 화학 (주) 제조, 제품명 「노브렌 AU891E2」, 융점 : 170 ℃)
사슬형 포화 탄화수소 화합물의 융점은, 시차 열 분석 (DSC) 에 의해 승온 속도 10 ℃/분의 승온 과정에서의 융해의 피크 온도로부터 산출하였다.
(탄성률의 측정 1)
실시예 1, 2 및 비교예 1, 2, 4, 5 에 대해서 30 mm × 5 mm × 1 mm 크기의 수지 부재를 샘플로서 사용하고, 인장 시험기에 의해 25 ℃ 에서 척 사이 10 mm, 인장 속도 500 mm/분의 조건에서 샘플을 인장하였다. 샘플의 변형량이 2 배 (샘플의 인장 방향의 길이가 초기의 200 ％) 일 때의 탄성률을 측정하였다.
(탄성률의 측정 2)
실시예 3 및 비교예 3 의 수지 부재에 대해서, 점탄성 측정 시험기에 의해 25 ℃ 에서부터 90 ℃ 로 승온 속도 10 ℃/분으로 승온시킨 후, 90 ℃ 에서부터 강온 속도 10 ℃/분으로 강온시켰을 때의 80 ℃ 에서의 탄성률을 측정하였다. 측정은, 인장 진동 모드로 10 Hz, 변형량 10 ㎛ 의 조건에서 실시하였다.
탄성률의 측정 1, 2 의 결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 표 1 에서는, 실시예 1 ∼ 3 의 탄성률을, 각각 비교예 1 ∼ 3 을 기준으로 했을 때의 탄성률 향상률 (＝실시예 1 의 탄성률/비교예 1 의 탄성률, 실시예 2 의 탄성률/비교예 2 의 탄성률 및 실시예 3 의 탄성률/비교예 3 의 탄성률) 로서 나타낸다. 또한, 실시예 1 및 비교예 1 의 측정 결과를 도 3 에, 실시예 2 및 비교예 2 의 측정 결과를 도 4 에, 실시예 3 및 비교예 3 의 측정 결과를 도 5 에 각각 나타낸다.
(융해열의 측정)
얻어진 수지 부재에 대해서 시차 열 분석 (DSC) 에 의해 승온 속도 10 ℃/분의 승온 과정에서의 융해의 피크 면적으로부터 융해열 (J/g) 을 산출하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
(형상 유지 온도의 측정)
시료 (수지 부재) 를 핫 플레이트 상에 두고, 30 ℃ 에서부터 5 ℃ 간격으로 승온시켜 가며 (승온 속도 : 약 5 ℃/분), 형상 변화가 개시되는 온도 (℃) 를 측정하였다. 측정 결과를 표 1 에 나타낸다.
Figure 112019034911406-pct00001
(실시예 4)
실시예 1 의 조성을 갖는 필름 형상의 수지 부재에 대해서, 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 융점 이하 및 융점을 초과하는 온도에서의 상태를 확인하였다. 그 결과, 융점을 초과하는 온도에서는 투명한 상태가 되고, 융점 이하에서는 사슬형 포화 탄화수소 화합물인 헥사데칸이 결정화되기 때문에 백색의 상태가 되었다. 이런 점에서 당해 필름 형상의 수지 부재와 알루미늄박 등의 금속층을 조합함으로써, 융점을 초과하는 온도에서는 알루미늄박 등의 금속층이 태양광을 반사하는 것이 유효해지고, 융점 이하에서는 태양광의 반사가 억제되는 것을 기대할 수 있다.
(실시예 5)
실시예 3 과 동일한 조성을 갖는 조성물을 압축 성형하여, 길이 70 mm × 폭 20 mm × 두께 5 mm 의 대략 직방체 형상의 수지 부재를 얻었다. 보다 구체적으로는 200 ℃, 10 MPa 의 조건에서 1 분간 가압 (가열 용융) 한 후, 냉각시켜 수지 부재를 얻었다.
(비교예 6)
폴리프로필렌 (D-1) 만을 실시예 5 와 동일한 조건에서 압축 성형하여, 실시예 5 와 동일한 형상의 수지 부재를 얻었다.
(수지 부재의 온도 변화 시험)
얻어진 실시예 5 및 비교예 6 의 수지 부재에 대해서, 도 6 에 나타내는 바와 같이 온도 변화 시험을 실시하였다. 즉, 먼저, 수지 부재 (11) 를, 전원 (도시 생략) 에 접속한 트랜지스터 (IXYS 사 제조, 제품명 「IGBT IXA 70I 1200 NA」) (12) 상에 은 페이스트 (신에츠 화학 공업 (주) 제조, 제품명 「오일 컴파운드 X-23-7868-2D」, 도시 생략) 를 개재하여 배치하였다. 이어서, 트랜지스터 (12) 를 120 ℃ 가 될 때까지 약 300 초간 가열 (인가 조건 : 10 V/1A) 함으로써, 승온 과정에서의 수지 부재 (11) 의 표면 온도 변화를 써모그래피 ((주) 아피스테, 제품명 「FSV-1200」) 로 측정하였다. 그 후, 전원을 끄고 수지 부재 (11) 를 강온시켜, 강온 과정에서의 수지 부재 (11) 의 표면 온도를 동일하게 써모그래피로 측정하였다. 측정 결과를 도 7 에 나타낸다. 또, 측정은 실시예 5 및 비교예 6 의 수지 부재에 대해서 각각 2 회씩 실시하였다. 도 7 에는, 실시예 5 의 1 회째 (실시예 5-1) 및 2 회째 (실시예 5-2) 의 측정 결과, 그리고, 비교예 6 의 1 회째 (비교예 6-1) 및 2 회째 (비교예 6-2) 의 측정 결과를 나타낸다.
도 7 에 나타내는 바와 같이, 실시예 5 의 수지 부재에서는, 비교예 6 의 수지 부재에 비해서 잠열 효과가 현저히 발현되어, 승온 과정에서는 융해에 수반되는 온도 변화가 작고, 강온 과정에서도 응고에 수반되는 온도 변화가 작음을 알 수 있었다. 또한, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 실시예 5 의 수지 부재에서는, 승온 및 강온 과정을 반복하는 것이 가능하여, 고온에서도 형상이 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 실시예 5 의 수지 부재는, 수지 부재 (성형체) 로서 일반적으로 사용되고 있는 비교예 6 의 수지 부재와 동일하게 축열 재료를 함유한 수지 부재로서 유용함을 알 수 있었다.
(비교예 7)
비교예 5 와 마찬가지로 사슬형 포화 탄화수소 HNP-9 (B-3) 만으로 이루어지는 조성물을, 실시예 5 와 동일하게 하여 수지 부재를 제조한 경우, 얻어진 수지 부재에 대해서 상기 서술한 온도 변화 시험을 실시하면, 융점 이상에서 수지 부재가 액상이 되기 때문에 측정 불가능하였다. 즉, 사슬형 포화 탄화수소와 같은 축열 재료를 사용하는 경우, 금속, 수지 등으로 구성된 어떠한 케이스에 수용할 필요가 있을 것으로 생각된다.
(실시예 6 ∼ 8)
실시예 6 ∼ 8 에서는, 각각 실시예 1 ∼ 3 과 동일한 조성을 갖는 조성물을, 가압 가열 프레스 (압축 성형) 에 의해 길이 50 mm × 폭 100 mm × 두께 1 mm 의 시트 형상으로 성형하였다. 가압 가열 조건은, 이하와 같다.
실시예 6, 7 : 1 MPa , 80 ℃, 1 분간
실시예 8 : 1 MPa , 200 ℃, 1 분간
이 성형체로부터 길이 50 mm × 폭 3 mm × 두께 1 mm 의 샘플을 잘라 내어, 점탄성 측정에 사용하였다. 점탄성은, TA 인스트루먼트사 제조의 ARES/RSAG2 를 사용하며, 척 사이 20 mm, 진폭 10 Hz, 변형량 10 ㎛ 의 인장 진동 모드로 승온/강온 속도 10 ℃/분으로 측정하였다. 측정 결과를 도 8 (실시예 6), 도 9 (실시예 7) 및 도 10 (실시예 8) 에 각각 나타낸다.
이상과 같이 본 발명의 수지 부재 (축열재) 는, 사출 성형, 압축 성형, 트랜스퍼 성형 등의 일반적으로 사용되는 성형 방법으로 임의의 형상으로 성형할 수 있고, 온도 변화를 억제할 수 있는 수지 부재 (축열재) 로서 케이스리스로 사용할 수 있다는 효과가 있음을 알 수 있었다.
1…수지 부재
2…시트
3…금속층
4…수지층

Claims (18)

  1. 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와,
    사슬형 포화 탄화수소 화합물과,
    겔화제
    를 함유하는 수지 부재로서,
    상기 수지 부재 전체량 기준으로, 상기 공중합체의 함유량이 15 질량％ 이상 40 질량％ 이하이고, 상기 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 함유량이 50 질량％ 이상 80 질량％ 이하이고, 상기 겔화제의 함유량이 3 질량％ 이상 8 질량％ 이하인, 수지 부재.
  2. 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와,
    사슬형 포화 탄화수소 화합물과,
    카르복실산 및 카르복실산 금속염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종
    을 함유하는 수지 부재로서,
    상기 수지 부재 전체량 기준으로, 상기 공중합체의 함유량이 15 질량％ 이상 40 질량％ 이하이고, 상기 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 함유량이 50 질량％ 이상 80 질량％ 이하이고, 상기 카르복실산 및 카르복실산 금속염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 함유량이 3 질량％ 이상 8 질량％ 이하인, 수지 부재.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 올레핀의 탄소수가 3 ∼ 8 인, 수지 부재.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 융점이 50 ℃ 미만이며, 상기 올레핀의 탄소수가 8 인, 수지 부재.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 융점이 50 ℃ 이상이며, 상기 수지 부재가 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 추가로 함유하는, 수지 부재.
  6. 금속층과, 상기 금속층 상에 형성된 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 수지 부재로 이루어지는 수지층을 구비하는 시트.
  7. 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와,
    사슬형 포화 탄화수소 화합물과,
    겔화제
    를 함유하는 축열재로서,
    상기 축열재 전체량 기준으로, 상기 공중합체의 함유량이 15 질량％ 이상 40 질량％ 이하이고, 상기 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 함유량이 50 질량％ 이상 80 질량％ 이하이고, 상기 겔화제의 함유량이 3 질량％ 이상 8 질량％ 이하인, 축열재.
  8. 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와,
    사슬형 포화 탄화수소 화합물과,
    카르복실산 및 카르복실산 금속염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종
    을 함유하는 축열재로서,
    상기 축열재 전체량 기준으로, 상기 공중합체의 함유량이 15 질량％ 이상 40 질량％ 이하이고, 상기 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 함유량이 50 질량％ 이상 80 질량％ 이하이고, 상기 카르복실산 및 카르복실산 금속염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 함유량이 3 질량％ 이상 8 질량％ 이하인, 축열재.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 올레핀의 탄소수가 3 ∼ 8 인, 축열재.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 융점이 50 ℃ 미만이며, 상기 올레핀의 탄소수가 8 인, 축열재.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 융점이 50 ℃ 이상이며, 상기 축열재가 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 추가로 함유하는, 축열재.
  12. 금속층과, 상기 금속층 상에 형성된 제 7 항 또는 제 8 항에 기재된 축열재로 이루어지는 축열층을 구비하는 열 제어 시트.
  13. 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와, 사슬형 포화 탄화수소 화합물과, 겔화제를 함유하는 조성물을 가열 용융시켜 성형하는 공정을 구비하는, 수지 부재의 제조 방법으로서,
    상기 수지 부재 전체량 기준으로, 상기 공중합체의 함유량이 15 질량％ 이상 40 질량％ 이하이고, 상기 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 함유량이 50 질량％ 이상 80 질량％ 이하이고, 상기 겔화제의 함유량이 3 질량％ 이상 8 질량％ 이하인, 수지 부재의 제조 방법.
  14. 에틸렌과 탄소수가 3 이상인 올레핀의 공중합체와, 사슬형 포화 탄화수소 화합물과, 카르복실산 및 카르복실산 금속염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 함유하는 조성물을 가열 용융시켜 성형하는 공정을 구비하는, 수지 부재의 제조 방법으로서,
    상기 수지 부재 전체량 기준으로, 상기 공중합체의 함유량이 15 질량％ 이상 40 질량％ 이하이고, 상기 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 함유량이 50 질량％ 이상 80 질량％ 이하이고, 상기 카르복실산 및 카르복실산 금속염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 함유량이 3 질량％ 이상 8 질량％ 이하인, 수지 부재의 제조 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 성형이, 사출 성형, 압축 성형 또는 트랜스퍼 성형인, 수지 부재의 제조 방법.
  16. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 올레핀의 탄소수가 3 ∼ 8 인, 수지 부재의 제조 방법.
  17. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 융점이 50 ℃ 미만이며, 상기 올레핀의 탄소수가 8 인, 수지 부재의 제조 방법.
  18. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 사슬형 포화 탄화수소 화합물의 융점이 50 ℃ 이상이며, 상기 조성물이 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 추가로 함유하는, 수지 부재의 제조 방법.
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