WO2019193677A1 - 樹脂部材、樹脂部材の製造方法及び蓄熱体 - Google Patents
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Definitions
- the present invention is a resin member including a copolymer of ethylene and an olefin having 3 or more carbon atoms and a fatty acid ester.
- the resin member may further include a gelling agent.
- the resin member may further include at least one selected from the group consisting of a carboxylic acid and a carboxylic acid metal salt.
- the present invention it is possible to provide a resin member capable of storing heat and having a high elastic modulus, a method for manufacturing the same, and a heat storage body using the resin member.
- the carbon number of the fatty acid is preferably 10 or more, for example, 10 to 40, 10 to 30, or 10 to 25.
- the aliphatic alcohol has, for example, 1 to 20, 1 to 10, or 1 to 8 carbon atoms.
- the aliphatic alcohol may be, for example, a monohydric to trihydric alcohol, and is preferably a monohydric alcohol.
- the fatty acid ester may be a partial ester in which part of the hydroxyl group of the polyhydric alcohol is esterified, and all of the hydroxyl group of the polyhydric alcohol is esterified. It may be a complete ester.
- the component (B) includes glycerol monomyristate (44 to 48 ° C.), methyl stearate (37 to 41 ° C.), ethyl stearate (33 to 35 ° C.), and butyl palmitate (32 to 35 ° C.).
- the content of the component (B) is preferably 40% by mass or more, more preferably 45% by mass or more, and still more preferably 50% by mass or more based on the total amount of the resin member from the viewpoint of further excellent heat storage action.
- the content of the component (B) is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and still more preferably 70% by mass or less, based on the total amount of the resin member.
- the carboxylic acid constituting the carboxylic acid metal salt in component (C) is preferably a carboxylic acid having a chain hydrocarbon group (chain aliphatic carboxylic acid) from the viewpoint of good compatibility with fatty acid esters and carboxylic acids. It is.
- the carbon number of the carboxylic acid constituting the carboxylic acid metal salt is preferably 6 or more, for example, 6 to 30, 6 to 25, or 8 to 20.
- the carboxylic acid constituting the carboxylic acid metal salt may be saturated or unsaturated.
- the metal which comprises a carboxylic acid metal salt is a metal which can form a salt with carboxylic acid, for example, is aluminum.
- the metal that can be included in the component (D) may be at least one selected from the group consisting of gold, silver, copper, and aluminum.
- the carbon material may be at least one selected from the group consisting of graphite, carbon fiber, and carbon powder.
- the graphite may be natural graphite such as spherical graphite, expanded graphite, scaly graphite, earthy graphite, or artificial graphite such as pyrolytic graphite.
- the inorganic oxide may be at least one selected from the group consisting of alumina, silica, and beryllium oxide.
- the inorganic nitride may be at least one selected from the group consisting of aluminum nitride and boron nitride.
- the component (D) may be a resin filler or silica filler in which the resin or silica is coated with the above-described metal, carbon material, inorganic oxide, or inorganic nitride.
- the content of the component (D) is preferably 5% by mass or more, preferably 35% by mass or less, more preferably 30% by mass based on the total amount of the resin member. % Or less, more preferably 25% by mass or less.
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Abstract
本発明は、一態様において、エチレンと炭素数が3以上のオレフィンとの共重合体と、脂肪酸エステルと、を含む樹脂部材1を提供する。
Description
本発明は、樹脂部材、樹脂部材の製造方法及び蓄熱体に関する。
従来、自動車、建築物、地下街等における空調設備、自動車のエンジン、電子部品などには、熱エネルギーを一時的に貯蓄しておき随時その熱エネルギーを取り出すために蓄熱材が備えられている。
蓄熱材としては、例えば物質の相転移を利用して蓄熱又は放熱するものが挙げられる。このような蓄熱材として、例えば、炭化水素化合物を用いたものが知られている。炭化水素化合物は、可逆的に相転移をすることにより、優れた蓄熱性を有する。しかし、炭化水素化合物は相転移の高温側では液体状態であり、炭化水素化合物が滲みだす可能性があるため、何らかの滲みだし防止策を施さなければならない。
このような問題に対し、例えば特許文献1には、滲みだしを抑制する蓄熱材として、スチレン-エチレン-エチレン-プロピレン-スチレン共重合体と、パラフィン系ワックスと、を含む蓄熱材が開示されている。
ところで、蓄熱材は、例えば、引っ張られた状態で対象物に巻き付けられて使用されることがある。このような場合、蓄熱材には、引張力に対する歪みが小さい(すなわち弾性率が高い)ことが求められる。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、蓄熱可能であり、高い弾性率を有する樹脂部材及びその製造方法、並びに樹脂部材を用いた蓄熱体を提供することを目的とする。
本発明は、一態様において、エチレンと炭素数が3以上のオレフィンとの共重合体と、脂肪酸エステルと、を含む樹脂部材である。この態様において、樹脂部材は、ゲル化剤を更に含んでもよい。この態様において、樹脂部材は、カルボン酸及びカルボン酸金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種を更に含んでもよい。
本発明は、他の一態様において、エチレンと炭素数が3以上のオレフィンとの共重合体と、脂肪酸エステルと、を含有する組成物を加熱溶融して成形する工程を備える、樹脂部材の製造方法である。この態様において、組成物は、ゲル化剤を更に含んでもよい。この態様において、組成物は、カルボン酸及びカルボン酸金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種を更に含んでもよい。これらの製造方法において、成形は、射出成形、圧縮成形又はトランスファー成形であってよい。
上記の各態様において、オレフィンの炭素数は、3~8であってよい。
上記の各態様において、脂肪酸エステルの融点が50℃未満である場合、オレフィンの炭素数は、好ましくは8である。
上記の各態様において、樹脂部材は、金属、炭素材料、無機酸化物、及び無機窒化物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有するフィラーを更に含んでもよい。
本発明は、他の一態様において、熱源と、該熱源に取り付けられた上記の樹脂部材と、を備える蓄熱体である。
本発明によれば、蓄熱可能であり、高い弾性率を有する樹脂部材及びその製造方法、並びに樹脂部材を用いた蓄熱体を提供することができる。
以下、図面を適宜参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1は、樹脂部材の一実施形態を示す模式断面図である。樹脂部材1は、一実施形態において、エチレンと炭素数が3以上のオレフィンとの共重合体(以下、「(A)成分」ともいう)と、脂肪酸エステル(以下、「(B)成分」ともいう)と、を含む。樹脂部材1は、例えばシート状(フィルム状)であってよい。
共重合体を構成するオレフィン(以下、単に「オレフィン」ともいう)の炭素数は、3以上であり、例えば3~8である。オレフィンの炭素数が4以上である場合、オレフィンは、直鎖状であっても分岐状であってもよい。エチレンと炭素数が3以上のオレフィンとの共重合体としては、例えば、エチレンとプロピレン(C3)との共重合体、エチレンとブテン(C4)との共重合体、エチレンとペンテン(C5)との共重合体、エチレンとヘキセン(C6)との共重合体、エチレンとヘプテン(C7)との共重合体、エチレンとオクテン(C8)との共重合体、エチレンとノネン(C9)との共重合体、エチレンとデセン(C10)との共重合体等が挙げられる。なお、具体例に併記した括弧内の値は、炭素数を示す。これらの中でも、エチレンと炭素数が3~8のオレフィンとの共重合体は、入手が容易であるため、好ましく用いられる。エチレンと炭素数が3以上のオレフィンとの共重合体は、1種単独で用いられても、2種以上を組み合せて用いられてもよい。
(A)成分の含有量は、樹脂部材1の弾性率を更に向上させる観点から、樹脂部材全量基準で、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上である。(A)成分の含有量は、樹脂部材全量基準で、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
樹脂部材1が(A)成分を含有することにより、樹脂部材1の弾性率を向上させることができるため、樹脂部材1は、引っ張られた状態で対象物に巻き付けられるような場合にも好適に使用される。また、樹脂部材1が(A)成分を含有することにより、樹脂部材1は、環境温度の変化に対しても弾性率を良好に保つことができる。すなわち、環境温度の上昇に伴って樹脂部材1の弾性率が一旦低下しても、樹脂部材1が流動することなく形状を保つことができ、環境温度が元の温度に戻った際には、樹脂部材1の引っ張りモードで測定した弾性率が元の弾性率に戻りやすくなる。
(B)成分は、実用範囲で蓄熱効果を得る観点から、例えば-40~70℃の範囲内に融点を有する。(B)成分は、例えば、脂肪酸と脂肪族アルコールとのエステルであってよい。(B)成分は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。
脂肪酸の炭素数は、好ましくは10以上であり、例えば10~40、10~30又は10~25である。脂肪族アルコールの炭素数は、例えば1~20、1~10又は1~8である。脂肪族アルコールは、例えば1~3価のアルコールであってよく、好ましくは1価のアルコールである。脂肪族アルコールが2価以上の多価アルコールである場合、脂肪酸エステルは、多価アルコールの水酸基の一部がエステル化された部分エステルであってよく、多価アルコールの水酸基の全部がエステル化された完全エステルであってもよい。
(B)成分は、具体的には、モノミリスチン酸グリセロール(44~48℃)、ステアリン酸メチル(37~41℃)、ステアリン酸エチル(33~35℃)、パルミチン酸ブチル(32~35℃)、パルミチン酸エチル(18~21℃)、ステアリン酸ブチル(22~24℃)、ミリスチン酸エチル(10~13℃)、ステアリン酸2-エチルヘキシル(10℃)、ラウリン酸メチル(5℃)、牛脂脂肪酸2-エチルヘキシルエステル(1℃)、パルミチン酸2-エチルヘキシル(0℃)、ミリスチン酸イソプロピル(-5℃)、ラウリン酸エチル(-10℃)、オレイン酸メチル(-20℃)、オレイン酸エチル(-32℃)等である。なお、具体例に併記した括弧内の値は、それぞれ融点を示す。また、上記融点は、示差走査熱量計(例えば、パーキンエルマー製「8500」)を用いて、昇温速度10℃/分で加熱したときに得られたサーモグラムの融解(吸熱)ピークの最大傾斜の接線がベースラインと交わる点の温度である。これらの(B)成分は、1種単独で用いられても、2種以上を組み合わせて用いられてもよい。
脂肪酸エステルは、鎖状飽和炭化水素化合物、又は鎖状飽和炭化水素化合物を主成分とする石油ワックスに比べて、融点を超える温度帯にあっても揮発しにくい傾向があるため、長期間安定に樹脂部材の特性を維持することができる。
(B)成分の含有量は、蓄熱作用に更に優れる観点から、樹脂部材全量基準で、好ましくは40質量%以上、より好ましくは45質量%以上、更に好ましくは50質量%以上である。(B)成分の含有量は、樹脂部材全量基準で、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下である。
(B)成分の融点が50℃未満である場合、脂肪酸エステルの流動性の抑制に優れる観点から、(A)成分におけるオレフィンの炭素数は、好ましくは8である。
樹脂部材1は、エチレンと炭素数が3以上のオレフィンとの共重合体及び脂肪酸エステルに加えて、ゲル化剤(以下、「(C)成分」ともいう。)を更に含んでいてもよい。(C)成分は、(B)成分をゲル化し得る成分であれば特に制限されない。(C)成分は、例えば、カルボン酸又はカルボン酸金属塩であってよい。すなわち、樹脂部材1は、他の一実施形態において、エチレンと炭素数が3以上のオレフィンとの共重合体及び脂肪酸エステルに加えて、カルボン酸及びカルボン酸金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種を更に含んでいてもよい。
(C)成分におけるカルボン酸は、脂肪酸エステルとの相性が良い観点から、好ましくは鎖状の炭化水素基を有するカルボン酸である。カルボン酸の炭素数は、好ましくは10以上であり、例えば10~40、10~30又は10~25である。カルボン酸は、飽和であっても不飽和であってもよい。カルボン酸としては、特に限定されないが、例えば、ラウリン酸(C12(炭素数、以下同様。))、ミリスチン酸(C14)、パルミチン酸(C16)、ステアリン酸(C18)、イソステアリン酸(C18)、ドコサヘキサエン酸(C22)、ベヘニン酸(C21)、ウンデシレン酸(C11)、オレイン酸(C18)、エルカ酸(C22)、リノール酸(C18)、アラキドン酸(C20)、リノレン酸(C18)、サピエン酸(C16)、12-ヒドロキシステアリン酸(C18)等が挙げられる。カルボン酸は、1種単独、あるいは2種以上を組み合わせて用いられてよい。
(C)成分におけるカルボン酸金属塩を構成するカルボン酸は、脂肪酸エステル及びカルボン酸との相性が良い観点から、好ましくは鎖状の炭化水素基を有するカルボン酸(鎖状の脂肪族カルボン酸)である。カルボン酸金属塩を構成するカルボン酸の炭素数は、好ましくは6以上であり、例えば6~30、6~25又は8~20である。カルボン酸金属塩を構成するカルボン酸は、飽和であっても不飽和であってもよい。カルボン酸金属塩を構成する金属は、カルボン酸と塩を形成できる金属であり、例えばアルミニウムである。具体的なカルボン酸金属塩としては、ステアリン酸アルミニウム(C18(炭素数、以下同様。))、ラウリン酸アルミニウム(C12)、オレイン酸アルミニウム(C18)、ベヘニン酸アルミニウム(C21)、パルミチン酸アルミニウム(C16)、2-エチルヘキサン酸アルミニウム(C8)等が挙げられる。カルボン酸金属塩は、1種単独、あるいは2種以上を組み合わせて用いられてよい。
樹脂部材1が(C)成分を含む場合、(C)成分の含有量は、樹脂部材全量基準で、好ましくは3質量%以上である。(C)成分の含有量は、樹脂部材全量基準で、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、更に好ましくは6質量%以下である。
樹脂部材1に熱伝導性を付与し、熱応答性を向上させる観点から、樹脂部材1は、金属、炭素材料、無機酸化物、及び無機窒化物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有するフィラー(以下、「(D)成分」ともいう。)を更に含んでいてもよい。フィラーの形状は、パウダー状、粒子状、繊維状等であってよい。樹脂部材1がフィラーを含んでいると、樹脂部材の熱応答性が向上することによって、樹脂部材中の熱源から離れた部分にも熱が伝わりやすくなるため、有効に蓄熱できる体積を増加させることができる。
(D)成分に含まれ得る金属は、金、銀、銅及びアルミからなる群より選ばれる少なくとも1種であってよい。炭素材料は、黒鉛、炭素繊維及び炭素粉末からなる群より選ばれる少なくとも1種であってよい。黒鉛は、球状黒鉛、膨張黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛等の天然黒鉛であってもよく、熱分解黒鉛等の人造黒鉛であってもよい。無機酸化物は、アルミナ、シリカ、及び酸化ベリリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種であってよい。無機窒化物は、窒化アルミニウム及び窒化ホウ素からなる群より選ばれる少なくとも1種であってよい。(D)成分は、樹脂又はシリカが、上述した金属、炭素材料、無機酸化物、又は無機窒化物によって被覆された樹脂フィラー又はシリカフィラーであってもよい。
樹脂部材1が(D)成分を含む場合、(D)成分の含有量は、樹脂部材全量基準で、好ましくは5質量%以上であり、また、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは25質量%以下である。
(B)成分の融点が50℃以上である場合、50℃以上の温度領域における流動性抑制及び形状維持の点で更に優れる観点から、樹脂部材1は、好ましくは、ポリエチレン(エチレン単独重合体)及びポリプロピレン(プロピレン単独重合体)からなる群より選ばれる少なくとも1種(以下、「(E)成分」ともいう。)を更に含む。
(E)成分の含有量は、樹脂部材全量基準で、5質量%以上であってよく、また、30質量%以下、25質量%以下、又は20質量%以下であってよい。
樹脂部材1は、上記(A)~(E)成分に加えて、その他の成分を更に含んでいてもよい。その他の成分としては、ガラス、タルク等の無機成分、光劣化を抑制する光吸収剤、酸化劣化を抑制する酸化防止剤などが挙げられる。その他の成分の含有量は、樹脂部材全量基準で、例えば10質量%以下であってよい。
以上説明した樹脂部材1は、例えば以下の方法により得られる。すなわち、脂肪酸エステル((B)成分)を融点以上に加温した状態で、エチレンと炭素数が3以上のオレフィンとの共重合体((A)成分)と、必要に応じてフィラー((D)成分)と、ポリエチレン及びポリプロピレンからなる群より選ばれる少なくとも1種((E)成分)とを加え混合する。均一に混合後、カルボン酸及びカルボン酸金属塩((C)成分)を添加してもよく、更に均一混合することにより樹脂部材1を得る。
樹脂部材1は、(A)成分及び(B)成分と、必要に応じて(C)~(E)成分及びその他の成分とを含有する組成物を、加熱溶融して成形することによっても得られる。すなわち、樹脂部材1の製造方法は、(A)成分及び(B)成分と、必要に応じて(C)~(E)成分及びその他の成分とを含有する組成物を加熱溶融して成形する工程(成形工程)を備えている。成形工程における成形は、射出成形、圧縮成形又はトランスファー成形であってよい。
以上のとおり、樹脂部材1は、相転移を利用して蓄熱又は放熱することが可能であるため、蓄熱材として好適に用いられる。つまり、以上の説明では、「樹脂部材」を「蓄熱材」と読み替えることができる。すなわち、一実施形態に係る蓄熱材は、エチレンと炭素数が3以上のオレフィンとの共重合体と、脂肪酸エステルとを含む。
本実施形態の蓄熱材(樹脂部材)は様々な分野に活用されうる。蓄熱材(樹脂部材)は、例えば、自動車、建築物、公共施設、地下街等における空調設備(空調設備の効率向上)、工場等における(パイプ状)配管(配管の蓄熱)、温調装置における熱交換機器又はヒートポンプの熱交換配管(配管の蓄熱)、自動車のエンジン(エンジン周囲の保温)、電子部品(電子部品の昇温防止)、下着の繊維などに用いられる。蓄熱材(樹脂部材)は、ケーシングを必要とせず、蓄熱材(樹脂部材)単独でも弾性率が高いので、取り付けられる対象物(熱源)に貼り付けられたり、巻き付けられたり、様々な状態で取り付けられる。すなわち、本発明の一実施形態は、熱源(対象物)と、該熱源に取り付けられた上述した蓄熱材(樹脂部材)とを備える蓄熱体であるということもできる。
本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例、参考例及び比較例においては、以下に示す各成分を用いて表1~3に示す組成の樹脂部材を作製した。すなわち、脂肪酸エステル((B)成分)を融点以上に加温した状態で、エチレンと炭素数が3以上のオレフィンとの共重合体((A)成分)と、必要に応じてフィラー((D)成分)とを加え混合した。均一に混合後、必要に応じてカルボン酸及び/又はカルボン酸金属塩((C)成分)を添加して、更に均一混合することにより樹脂部材を得た。参考例1においては、(B)成分に代えて、以下に示す脂肪酸エステル代替材料を用いた。
(エチレンと炭素数が3以上のオレフィンとの共重合体)
A-1:エチレンとオクテンとの共重合体(ダウ・ケミカル日本(株)製、製品名「ENGAGE8150」)
A-2:エチレンとオクテンとの共重合体(ダウ・ケミカル日本(株)製、製品名「ENGAGE8003」)
(脂肪酸エステル)
B-1:ステアリン酸メチル(融点:37℃)
B-2:ステアリン酸エチル(融点:33℃)
B-3:ステアリン酸2-エチルヘキシル(融点:10℃)
(脂肪酸エステル代替材料)
B-4:ヘキサデカン(融点:18℃)
(カルボン酸又はカルボン酸金属塩)
C-1:オレイン酸
C-2:2-エチルヘキサン酸アルミニウム
C-3:12-ヒドロキシステアリン酸
(フィラー)
D-1:膨張化黒鉛粉砕粉((株)ダイネン産業、平均粒径175~250μm)
A-1:エチレンとオクテンとの共重合体(ダウ・ケミカル日本(株)製、製品名「ENGAGE8150」)
A-2:エチレンとオクテンとの共重合体(ダウ・ケミカル日本(株)製、製品名「ENGAGE8003」)
(脂肪酸エステル)
B-1:ステアリン酸メチル(融点:37℃)
B-2:ステアリン酸エチル(融点:33℃)
B-3:ステアリン酸2-エチルヘキシル(融点:10℃)
(脂肪酸エステル代替材料)
B-4:ヘキサデカン(融点:18℃)
(カルボン酸又はカルボン酸金属塩)
C-1:オレイン酸
C-2:2-エチルヘキサン酸アルミニウム
C-3:12-ヒドロキシステアリン酸
(フィラー)
D-1:膨張化黒鉛粉砕粉((株)ダイネン産業、平均粒径175~250μm)
(弾性率の測定)
実施例、参考例及び比較例の樹脂部材について、20mm×5mm×1mmの大きさの樹脂部材をサンプルとして用い、動的粘弾性測定試験機(DVA-220、アイティー計測制御(株))により、樹脂部材の融点±15~30℃における温度範囲において弾性率を測定した。温度条件として、樹脂部材の融点未満の温度から融点以上の温度になるように、温度T1から昇温速度10℃/分で昇温して温度T2に到達させた後、降温速度10℃/分で降温させて温度T1付近の温度T3に到達するようにした。そして、T1、T2及びT3の温度下における弾性率を測定した。測定は、引張振動モードで、10Hz、設定歪0.08%の条件で実施した。温度がT1であるときの弾性率をE1、温度がT2であるときの弾性率をE2、温度がT3であるときの弾性率をE3として、それぞれの弾性率を表1~3に示す。
実施例、参考例及び比較例の樹脂部材について、20mm×5mm×1mmの大きさの樹脂部材をサンプルとして用い、動的粘弾性測定試験機(DVA-220、アイティー計測制御(株))により、樹脂部材の融点±15~30℃における温度範囲において弾性率を測定した。温度条件として、樹脂部材の融点未満の温度から融点以上の温度になるように、温度T1から昇温速度10℃/分で昇温して温度T2に到達させた後、降温速度10℃/分で降温させて温度T1付近の温度T3に到達するようにした。そして、T1、T2及びT3の温度下における弾性率を測定した。測定は、引張振動モードで、10Hz、設定歪0.08%の条件で実施した。温度がT1であるときの弾性率をE1、温度がT2であるときの弾性率をE2、温度がT3であるときの弾性率をE3として、それぞれの弾性率を表1~3に示す。
(融点及び融解熱の測定)
得られた樹脂部材について、示差熱分析(DSC)により、昇温速度10℃/分の昇温過程における融解のピーク温度から融点を求め、それぞれの面積から融解熱(J/g)を算出した。測定結果を表1~3に示す。なお、融解熱が大きい程蓄熱容量が大きいことを意味する。
得られた樹脂部材について、示差熱分析(DSC)により、昇温速度10℃/分の昇温過程における融解のピーク温度から融点を求め、それぞれの面積から融解熱(J/g)を算出した。測定結果を表1~3に示す。なお、融解熱が大きい程蓄熱容量が大きいことを意味する。
実施例1~12の樹脂部材は、表1~3に示すように、蓄熱材として使用する上で十分に高い弾性率(例えば、樹脂部材の融点以上の温度における引っ張りモードの弾性率E2が1.00×102Pa以上)を有していた。また、実施例1~12の樹脂部材は、共重合体の融点を挟んだ温度領域で昇温及び降温させたところ、融点以上に昇温させた後の弾性率が、融点以上に昇温させる前の弾性率に戻る(回復する)傾向が見られた。なお、E3/E1≧0.05であるときに、E3の弾性率がE1の弾性率に戻る傾向が見られるということができる。したがって、実施例1~12の樹脂部材は、昇温及び降温過程を繰り返すことが可能であることを確認できた。一方、比較例1及び2の樹脂部材は、融解熱を算出することができず、蓄熱作用を有していなかった。比較例3~5の樹脂部材は、融点以上で液状となり、弾性率を測定することが不可能であった。すなわち、実施例1~12の樹脂部材は、金属、樹脂等で構成された何らかのケースに収容しなくとも使用できる蓄熱材として利用できると考えられる。なお、弾性率の測定結果の例として、実施例1、3の測定結果を図2及び図3に示す。
(形状保持の評価)
20mm×50mm×1mmの大きさの樹脂部材をサンプルとして用い、SUSトレーに乗せ、60℃の恒温槽に24時間放置し、形状変化を観察した。形状変化が見られないものをA、サンプルの角がやや丸みをおびたものをB、サンプル辺が丸みをおびたあるいは形状が流動したものをCとした。評価結果を表1~3に示す。
20mm×50mm×1mmの大きさの樹脂部材をサンプルとして用い、SUSトレーに乗せ、60℃の恒温槽に24時間放置し、形状変化を観察した。形状変化が見られないものをA、サンプルの角がやや丸みをおびたものをB、サンプル辺が丸みをおびたあるいは形状が流動したものをCとした。評価結果を表1~3に示す。
(温度変化試験)
150×150mm×3mmの大きさにした実施例1及び比較例1に係る樹脂部材を温度変化試験に供した。3.2mm厚ガラス及び900μm厚エチレン-酢酸ビニルコポリマーの積層体(大きさ:200×200mm)上の、ポリマー側の面に樹脂部材を搭載し、試験槽(PG-2J、エスペック(株)製)に設置した。設定温度を70℃及び15℃の間にして、30分/サイクルで温度変化させたときの、積層体の温度変化を測定した。測定の際には、ブランクとして、樹脂部材を搭載しない積層体についても同様に温度変化を測定した。結果を図4に示す。ブランク及び比較例1と比較して、実施例1の樹脂部材を搭載した積層体は、昇温及び降温を繰り返したときの温度変化が小さかった。よって、実施例1の樹脂部材は、蓄熱作用を有する樹脂部材として有用であることが分かった。
150×150mm×3mmの大きさにした実施例1及び比較例1に係る樹脂部材を温度変化試験に供した。3.2mm厚ガラス及び900μm厚エチレン-酢酸ビニルコポリマーの積層体(大きさ:200×200mm)上の、ポリマー側の面に樹脂部材を搭載し、試験槽(PG-2J、エスペック(株)製)に設置した。設定温度を70℃及び15℃の間にして、30分/サイクルで温度変化させたときの、積層体の温度変化を測定した。測定の際には、ブランクとして、樹脂部材を搭載しない積層体についても同様に温度変化を測定した。結果を図4に示す。ブランク及び比較例1と比較して、実施例1の樹脂部材を搭載した積層体は、昇温及び降温を繰り返したときの温度変化が小さかった。よって、実施例1の樹脂部材は、蓄熱作用を有する樹脂部材として有用であることが分かった。
(熱応答の測定)
実施例5及び6に係る樹脂部材を用いて、配管を覆った際の熱応答を測定した。直径6mmの銅管の周囲を、厚さ17.5mmの樹脂部材で覆ったサンプルを用意した。このサンプルを100℃の恒温槽に45分間放置した後、銅管に恒温循環水のパイプを接続し、1.2L/分で5℃の冷水を流した。このときの、銅管中心から15mmに位置する樹脂部材の降温変化を測定した。結果を図5(a)に示す。
実施例5及び6に係る樹脂部材を用いて、配管を覆った際の熱応答を測定した。直径6mmの銅管の周囲を、厚さ17.5mmの樹脂部材で覆ったサンプルを用意した。このサンプルを100℃の恒温槽に45分間放置した後、銅管に恒温循環水のパイプを接続し、1.2L/分で5℃の冷水を流した。このときの、銅管中心から15mmに位置する樹脂部材の降温変化を測定した。結果を図5(a)に示す。
また、同様のサンプルを、室温約25℃に十分に放置して温度を安定させてから、銅管に恒温循環水のパイプを接続し、1.2L/分で70℃の温水を流した。このときの、銅管中心から15mmに位置する樹脂部材の昇温変化を測定した。結果を図5(b)に示す。
さらに、実施例5及び実施例6の樹脂部材について熱伝導率を求めたところ、実施例5に係る樹脂部材の熱伝導率は約0.36W/mK、実施例6に係る樹脂部材の熱伝導率は約1.11W/mKであった。これらの結果より、樹脂部材が膨張黒鉛を含むことで熱伝導性が更に向上し、銅管から離れた点においても、蓄熱作用を短時間で発現できることが分かった。すなわち、実施例5及び実施例6の樹脂部材について、蓄熱材としての更なる有用性を確認できた。
(揮発性の評価)
実施例1、7~10及び参考例1の樹脂部材について、揮発性を評価した。50mm×10mm×1mmの大きさの樹脂部材を、60℃の恒温槽に投入し、質量変化を測定した。結果を図6に示す。脂肪酸エステルを含む実施例1、7~10の樹脂部材は、脂肪酸エステルを含まない参考例1の樹脂部材に比べて、揮発しにくい傾向があることが分かった。なお、参考例1における揮発分は、揮発量からヘキサデカン(B-4成分)と考えられる。また、実施例1、7~10の樹脂部材は、長期間安定に特性を維持できることが分かった。例えば、実施例1の試験前の融解熱は142J/gであったが、60℃で240時間経過後の融解熱は141J/gであり、揮発性評価後においても樹脂部材としての特性を維持していることが分かった。
実施例1、7~10及び参考例1の樹脂部材について、揮発性を評価した。50mm×10mm×1mmの大きさの樹脂部材を、60℃の恒温槽に投入し、質量変化を測定した。結果を図6に示す。脂肪酸エステルを含む実施例1、7~10の樹脂部材は、脂肪酸エステルを含まない参考例1の樹脂部材に比べて、揮発しにくい傾向があることが分かった。なお、参考例1における揮発分は、揮発量からヘキサデカン(B-4成分)と考えられる。また、実施例1、7~10の樹脂部材は、長期間安定に特性を維持できることが分かった。例えば、実施例1の試験前の融解熱は142J/gであったが、60℃で240時間経過後の融解熱は141J/gであり、揮発性評価後においても樹脂部材としての特性を維持していることが分かった。
以上のとおり、本発明の樹脂部材(蓄熱材)は、射出成形、圧縮成形、トランスファー成形等の一般的に用いられる成形方法で任意の形状に成形可能であり、様々な温度下においても高い弾性率を有するために、温度変化を抑制できる樹脂部材(蓄熱材)としてケースレスで使用できるという効果があることが分かった。
1…樹脂部材。
Claims (14)
- エチレンと炭素数が3以上のオレフィンとの共重合体と、
脂肪酸エステルと、
を含む樹脂部材。 - ゲル化剤を更に含む、請求項1に記載の樹脂部材。
- カルボン酸及びカルボン酸金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種を更に含む、請求項1に記載の樹脂部材。
- 前記オレフィンの炭素数が3~8である、請求項1~3のいずれか一項に記載の樹脂部材。
- 前記脂肪酸エステルの融点が50℃未満であり、前記オレフィンの炭素数が8である、請求項1~4のいずれか一項に記載の樹脂部材。
- 金属、炭素材料、無機酸化物、及び無機窒化物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有するフィラーを更に含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の樹脂部材。
- エチレンと炭素数が3以上のオレフィンとの共重合体と、脂肪酸エステルと、を含有する組成物を加熱溶融して成形する工程を備える、樹脂部材の製造方法。
- 前記組成物がゲル化剤を更に含有する、請求項7に記載の樹脂部材の製造方法。
- 前記組成物が、カルボン酸及びカルボン酸金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種を更に含有する、請求項7に記載の樹脂部材の製造方法。
- 前記成形が、射出成形、圧縮成形又はトランスファー成形である、請求項7~9のいずれか一項に記載の樹脂部材の製造方法。
- 前記オレフィンの炭素数が3~8である、請求項7~10のいずれか一項に記載の樹脂部材の製造方法。
- 前記脂肪酸エステルの融点が50℃未満であり、前記オレフィンの炭素数が8である、請求項7~11のいずれか一項に記載の樹脂部材の製造方法。
- 前記組成物が金属、炭素材料、無機酸化物、及び無機窒化物からなる群より選ばれる少なくとも1種を含有するフィラーを更に含む、請求項7~12のいずれか一項に記載の樹脂部材の製造方法。
- 熱源と、該熱源に取り付けられた請求項1~6のいずれか一項に記載の樹脂部材と、を備える蓄熱体。
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Legal Events
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