JP5086600B2 - 蓄熱材組成物、蓄熱体及び蓄熱積層体 - Google Patents
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Description
蓄熱技術は、太陽熱、地熱等の自然エネルギーや、冷暖房器具からの余熱を有効利用する技術で、例えば、住宅においては、安価な夜間電力を使用して、熱を蓄え、多目的な熱源として利用し、日中の電力消費を抑える技術として利用されている。
したがって、蓄熱剤を利用する場合、蓄熱式床暖房用の蓄熱剤に代表される平置きの用途にのみ使用されているのが実状である。
また非特許文献1では、石膏ボードのような材料に、潜熱蓄熱剤をカプセル化したものを混ぜ合わせ無機バインダーや樹脂等により固定することにより、同問題を解決している。
1.(A)(メタ)アクリルモノマー、
(B)重量平均分子量が3000〜100000の(メタ)アクリルポリマー、
(C)油溶性重合開始剤、
(D)有機潜熱蓄熱剤、
を含有することを特徴とする蓄熱材組成物。
2.(A)(メタ)アクリルモノマー、
(B)重量平均分子量が3000〜100000の(メタ)アクリルポリマー、
(C)油溶性重合開始剤、
(D)有機潜熱蓄熱剤、
(E)有機処理された層状の粘土鉱物、
を含有することを特徴とする蓄熱材組成物。
3.(A)成分が、1分子中に少なくとも2個以上の重合性基を有する(メタ)アクリルモノマーを含有することを特徴とする1.または2.のいずれかに記載の蓄熱材組成物。
4.(D)成分が長鎖脂肪酸エステルであることを特徴とする1.から3.のいずれかに記載の蓄熱材組成物。
5.(A)成分100重量部に対し、(B)成分5〜100重量部、(C)成分0.1〜50重量部、(D)有機潜熱蓄熱剤100〜500重量部含有することを特徴とする1.から4.のいずれかに記載の蓄熱材組成物。
6.(D)有機潜熱蓄熱剤100重量部に対し、(E)有機処理された層状粘土鉱物0.5重量部〜50重量部を含有することを特徴とする2.から5.のいずれかに記載の蓄熱材組成物。
7.1.から6.のいずれかに記載の蓄熱材組成物を重合して得られる蓄熱体。
8.7.に記載の蓄熱体をシート状とし、少なくとも片面を積層材にて積層したことを特徴とする蓄熱積層体。
9.前記積層材が熱伝導体であることを特徴とする8.に記載の蓄熱積層体。
10.前記積層材が難燃性ないし不燃性の材料であることを特徴とする8.に記載の蓄熱積層体。
11.前記積層材が熱伝導率0.1W/(m・K)未満の断熱体であることを特徴とする8.に記載の蓄熱積層体。
12.前記積層材が発熱体であることを特徴とする8.に記載の蓄熱積層体。
13.さらに前記発熱体に断熱体が積層されていることを特徴とする12.に記載の蓄熱積層体。
14.前記積層材が、少なくとも繊維材料であることを特徴とする8.に記載の蓄熱積層体。
このような蓄熱材組成物は、(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分が互いに相溶することが可能であり、均一な混合溶液を得ることができる。このような状態から、重合を開始させることによって、高い蓄熱材含有率を有し蓄熱性に優れ、かつ、高い蓄熱材含有率を有しているにもかかわらず経時的に蓄熱材が漏れることがなく、さらに蓄熱体を切断したとしても、切断面から蓄熱材が漏れ出すこともなく加工性に優れ、また、釘打ち等による蓄熱材の漏れがないため、取付け施工性に優れた蓄熱体を得ることができる。
2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、N−メチロ−ル(メタ)アクリルアミド等のヒドロキシル基含有(メタ)アクリルモノマー、
エチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、(メトキシ)ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、(メトキシ)ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、(メトキシ)ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコール鎖含有(メタ)アクリルモノマー、
(メタ)アクリル酸等のカルボキシル基含有(メタ)アクリルモノマー、
グリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル基含有(メタ)アクリルモノマー、
ジアセトン(メタ)アクリレート、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、、2−ヒドロキシプロピルアクリレートアセチルアセテート、タンジオールアクリレートアセチルアセテート、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート等のカルボニル基含有(メタ)アクリルモノマー、
アミノメチル(メタ)アクリレート、アミノエチル(メタ)アクリレート、アミノプロピル(メタ)アクリレート、アミノブチル(メタ)アクリレート、N−メチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有(メタ)アクリルモノマー、
(メタ)アクリルアミド、エチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−シクロプロピル(メタ)アクリルアミド、N−(メタ)アクロイルピロリジン、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、N−モノアルキル(メタ)アクリルアミド、N−イソブトキシメチルアクリルアミド、N、N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド、2−(ジメチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル](メタ)アクリルアミド、N,N−メチレンビスアクリルアミド、N−メチロ−ル(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有(メタ)アクリルモノマー、
トリメトキシシリルプロピル(メタ)アクリレート、トリエトキシシリルプロピル(メタ)アクリレート等のアルコキシシリル基含有(メタ)アクリルモノマー、
アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のニトリル基含有(メタ)アクリルモノマー、
シクロペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシメチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロオクチル(メタ)アクリレート、シクロデシル(メタ)アクリレート、シクロドデシル(メタ)アクリレート、4−tert−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート等のシクロアルキル基含有(メタ)アクリルモノマー、
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸−n−プロピル、(メタ)アクリル酸−n−ブチル、(メタ)アクリル酸−t−ブチル、(メタ)アクリル酸−sec−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸−n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸トリプロピルメチル、(メタ)アクリル酸トリイソプロピルメチル、(メタ)アクリル酸トリブチルメチル、(メタ)アクリル酸トリイソブチルメチル、(メタ)アクリル酸トリt−ブチルメチル、(メタ)アクリル酸トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸n一アミル、(メタ)アクリル酸イソアミル、(メタ)アクリル酸t−アミル、(メタ)アクリル酸オキチル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ドデセニル、(メタ)アクリル酸オタタデシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸−4−tert−ブチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸−2−フェニルエチル、(メタ)アクリル酸−2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸−4−メトキシブチル等のアルキル基含有(メタ)アクリルモノマー、等が挙げられる。
1分子中に少なくとも2個以上の重合性基を有する(メタ)アクリルモノマーとしては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
1分子中に少なくとも2個以上の重合性基を有する(メタ)アクリルモノマーは、(A)成分全量に対し、3重量%〜30重量%程度、さらには5重量%〜20重量%程度含有することが好ましい。1分子中に少なくとも2個以上の重合性基を有する(メタ)アクリルモノマーが多すぎる場合は、フレキシブル性に劣る場合がある。
このような(B)成分は、(A)成分と相溶しやすく、重合前は(A)成分と(B)成分が均一な混合溶液となりやすい。このような状態から(A)成分を重合させることにより、(A)成分からなるポリマーと(B)成分とが、均等に配置され、優れた強度と優れたフレキシブル性を有する蓄熱体を得ることができる。
また、(B)成分は、(A)成分からなるポリマーをある程度可塑化する働きももっており、優れた強度と優れたフレキシブル性を有する蓄熱体を得ることができる。
さらに、(B)成分は、(A)成分の自由度を制御する働きがあり、(A)成分の重合速度を速める効果もある。
シリコーンマクロマー、
ポリエチレングリコールアリルエーテル、ポリプロピレングリコールアリルエーテル、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールアリルエーテル、(メトキシ)ポリエチレングリコールアリルエーテル、(メトキシ)ポリプロピレングリコールアリルエーテル、(メトキシ)ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールアリルエーテル、ジグリシジルフマレート、(メタ)アクリル酸−3,4−エポキシシクロヘキシル、3,4−エポキシビニルシクロヘキサン、アリルグリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸−ε−カプロラクトン変性グリシジル、(メタ)アクリル酸−β−メチルグリシジル、
ε−カプロラクタム、γ−バレロラクトン、
クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、イソクロトン酸、サリチル酸、けい皮酸、
スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、
ブチルビニルベンジルアミン、ビニルフェニルアミン、p−アミノスチレン、N−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕ピペリジン、N−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕ピロリジン、N−〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕モルホリン、4−〔N,N−ジメチルアミノ〕スチレン、4−〔N,N−ジエチルアミノ〕スチレン、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、ビニルアミド、
アクロレイン、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニル(イソ)ブチルケトン、アセトニルアクリレート、アクリルオキシアルキルプロパナール類、メタクリルオキシアルキルプロパナール類、アセトアセトキシアリルエステル、
3−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシシラン、3−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシシシラン、ビニルトリエトキシシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、
メタクリロイルイソシアネート、
ビニルオキサゾリン、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−プロペニル2−オキサゾリン、
プロピレン−1,3−ジヒドラジン、ブチレン−1,4−ジヒドラジン、
フッ化ビニリデン、
等が挙げられる。
重合温度は、特に限定されず、通常、30℃〜100℃程度であればよい。
(B)成分の重量平均分子量は、3000〜100000、さらには10000〜50000であることが好ましい。このような範囲であることにより、(A)成分と(B)成分が相溶しやすくなる。
重量平均分子量が100000より大きい場合、(A)成分と相溶しにくくなり、強度とフレキシブル性に優れた蓄熱体を得ることができない。重量平均分子量が3000より小さい場合、蓄熱体の強度に劣る場合がある。
例えば、反応性官能基を有する(B)成分と該反応性官能基と反応可能な反応性官能基を有するもう一種の(B)成分、反応性官能基を有する(B)成分と該反応性官能基と反応可能な反応性官能基を有する架橋剤、反応性官能基を有する(B)成分と該反応性官能基と反応可能な反応性官能基を有する(A)成分等の組み合わせにより、(B)成分どうし、または、(B)成分と(A)成分をポリマーネットワークでつなげることができ、蓄熱体中に(D)成分を保持しやすく、より優れた強度を有する蓄熱体を得ることができる。
反応性官能基の組み合わせとしては、例えば、ヒドロキシル基とイソシアネート基、ヒドロキシル基とカルボキシル基、ヒドロキシル基とイミド基、ヒドロキシル基とアルデヒド基、エポキシ基とアミノ基、エポキシ基とヒドラジド基、エポキシ基とカルボキシル基、カルボキシル基とカルボジイミド基、カルボキシル基とオキサゾリン基、カルボキシル基と金属イオン、カルボニル基とヒドラジド基、カルボキシル基とアジリジン基、アルコキシシリル基どうし、ビニル基どうし等が挙げられる。
(C)成分は、重合前に、(A)成分、(B)成分とともに均一に混合して用いる。このような(C)成分を使用することによって、速やかに(A)成分の重合が進行し、強度とフレキシブル性に優れた蓄熱体を得ることができる。
(C)成分としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソブチロバレロニトリル等のアゾ化合物、ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、ジソプロピルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド等の有機過酸化物等が挙げられ、これらの1種、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
例えば、アゾ化合物と油溶性の第3級アミン化合物(以下、「(F)成分」ともいう。)との組み合わせ、有機過酸化物と油溶性の第3級アミン化合物の組み合わせ等により、レドックス的に重合を進行させることができる。特に、有機過酸化物と油溶性の第3級アミン化合物との組み合わせが好ましい。
このような(F)成分としては、例えば、N、N’−ジメチル−p−トルイジン、N、N’−ジメチルアニリン、N−ジ(2−ヒドロキシプロピル)−p−トルイジン等が挙げられる。
(F)成分の混合量は、(C)成分100重量部に対し、10重量部〜150重量部、さらには30重量部〜100重量部であることが好ましい。
このような有機潜熱蓄熱材は、沸点が高く揮発しにくいため、蓄熱体形成時における肉痩せがほとんど無く、また長期に亘り蓄熱性能が持続するため、好ましい。さらに、用途に応じた相変化温度の設定が容易であり、例えば相変化温度の異なる2種以上の有機潜熱蓄熱剤を混合することで、容易に相変化温度の設定が可能となる。さらに、(A)成分、(B)成分、(C)成分と均一に混合しやすい点でも有利である。
(E)成分は、有機処理されたものであるため、(D)成分が(E)成分の層間に入り込みやすく、また(D)成分が(E)成分の層間に保持されやすい構造となっている。
このような(E)成分と(D)成分を混合することにより、(E)成分の層間に、(D)成分が入り込み、結果として、(D)成分の粘度を上昇させ、蓄熱体内に(D)成分を担持し、より保持し続けることができる。そのため、(D)成分が蓄熱体外部へ漏れ出すのを防ぎ、蓄熱性に優れ、加工性、施工性に優れた蓄熱体を得ることができる。
さらに(E)成分は、(D)成分の相変化温度やその他の各種物性に影響を与えないため、(D)成分の蓄熱剤としての性能を効率よく発揮することができ、蓄熱体としての相変化温度の設定が容易であるため、好ましい。
また、(D)成分と(E)成分混合時のTI値は、4.0〜9.0程度とすればよい。なお、TI値は、B型回転粘度計を用い、下記式1により求められる値である。
TI値=η1/η2 (式1)
(但し、η1:2rpmにおける粘度(Pa・s:2回転目の指針値)、η2:20rpmにおける粘度(Pa・s:4回転目の指針値))
層状粘土鉱物としては、例えば、スメクタイト、バーミキュライト、カオリナイト、アロフェン、雲母、タルク、ハロイサイト、セピオライト等が挙げられる。また、膨潤性フッ素雲母、膨潤性合成マイカ等も利用できる。
有機処理としては、例えば、層状粘土鉱物の層間に存在する陽イオンを長鎖アルキルアンモニウムイオン等でイオン交換(インターカレート)すること等が挙げられる。
本発明では、特に、スメクタイト、バーミキュライトが有機処理されやすい点から、好適に用いられる。さらに、スメクタイトの中でも、特に、モンモリロナイトが好適に用いられ、本発明では、特に、有機処理されたモンモリロナイトを好適に用いることができる。
ホージュン社製のエスベン、エスベン C、エスベン E、エスベン W、エスベン P、エスベン WX、エスベン NX、エスベン NZ、エスベン N-400、オルガナイト、オルガナイトーD、オルガナイトーT(商品名)
ズードケミー触媒社製のTIXOGEL MP、TIXOGEL VP、TIXOGEL VP、TIXOGEL MP、TIXOGEL EZ 100、MP 100、TIXOGEL UN、TIXOGEL DS、TIXOGEL VP−A、TIXOGEL VZ、TIXOGEL PE、TIXOGEL MP 250、TIXOGEL MPZ(商品名)
エレメンティスジャパン社製のBENTONE 34、38、52、500、1000、128、27、SD−1、SD−3(商品名)
等が挙げられる。
熱伝導性物質は、蓄熱材の熱効率性を向上させ、より優れた蓄熱性能を得ることができる。
熱伝導性物質としては、例えば、銅、鉄、亜鉛、ベリリウム、マグネシウム、コバルト、ニッケル、チタン、ジルコニウム、モブリデン、タングステン、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、ケイ素、ゲルマニウム、スズ等の金属およびそれらの合金、あるいはこれらの金属を含む金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属リン化物等の金属化合物、また、鱗状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛、繊維状黒鉛等の黒鉛等が挙げられ、これらを1種または2種以上を混合して用いることができる。
また、熱伝導性物質は、微粒子として用いることが好ましく、平均粒子径は、1〜100μm、さらには5〜50μmであることが好ましい。
リン系化合物としては、例えば、三塩化リン、五塩化リン、ポリリン酸アンモニウム、アミド変性ポリリン酸アンモニウム、リン酸メラミン、ポリリン酸メラミン、リン酸グアニジン、エチレンジアミンリン酸塩、エチレンジアミンリン酸亜鉛塩、1、4−ブタンジアミンリン酸塩などのリン酸アミン塩や、赤燐、リン酸エステル等が挙げられる。
有機リン系化合物としては、例えば、トリクレジルフォスフェート、ジフェニルクレジルフォスフェート、ジフェニルオクチルフォスフェート、トリ(β−クロロエチル)フォスフェート、トリブチルフォスフェート、トリ(ジクロロプロピル)フォスフェート、トリフェニルフォスフェート、トリ(ジブロモプロピル)フォスフェート、クロロフォスフォネート、ブロモフォスフォネート、ジエチル−N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノメチルフォスフェート、ジ(ポリオキシエチレン)ヒドロキシメチルフォスフォネート等が挙げられる。
金属化合物としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、ヒドロキシスズ酸亜鉛、スズ酸亜鉛、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化鉄、酸化銅、酸化モリブデン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化ケイ素、ゼオライト、ホウ酸亜鉛、ホウ酸ソーダ、酸化ジルコニウム、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等が挙げられる。
膨張性黒鉛としては、例えば、天然鱗片状グラファイト、熱分解グラファイト、キャッシュグラファイト等の粉末を硫酸、硝酸、酢酸、過塩素酸、過塩素酸塩、、過マンガン酸塩等で処理したもの等が挙げられる。
膨張性黒鉛としては、膨張温度が、潜熱蓄熱材の引火点以下であるものが好ましく、例えば、180℃以下、さらもは170℃以下、さらには160℃以下であるものが好ましい。このような膨張温度であることにより、潜熱蓄熱材の引火点以下で膨張して表面炭化層(断熱層)を形成し、潜熱蓄熱材への引火を防止することができる。このような膨張性黒鉛としては、天然鱗片状グラファイトの層間に酢酸等の有機酸を挿入(処理)したものが好ましい。特に、粒子径が150〜500μmで、膨張容積が150〜300ml/gであるものが好ましい。
本発明では、上述した(A)成分、(B)成分、(C)成分、(D)成分等を均一に混合し、ラジカル重合させることにより蓄熱体を得ることができる。特に、本発明では、水や溶剤を使用せず、無溶剤系で重合させることが好ましい。このような場合、重合中または重合後における蓄熱体の肉痩せがほとんど無いため、好ましい。
重合温度は、特に限定されず、通常、(D)有機潜熱蓄熱剤の融点以上であればよいが、通常0℃〜100℃程度である。また、重合時間は、5分から24時間程度であればよい。
本発明では、(F)成分を混合することにより、(C)成分と(F)成分によりレドックス的に速やかに重合を進行させることができるため、重合温度が低くても、比較的短い時間で重合を進行させることができる。
また、蓄熱体の形状として、粉末状のものも好ましい。粉末状の蓄熱体の大きさとしては、特に限定されないが、10μm〜10mm、さらには50μm〜8mmが好ましい。このような粉末状の蓄熱体は、塗料、インクに添加して、また、建築物の壁材、天井材、床材等の内・外装材の材料として、さらには、繊維等に充填し、衣類、カーテン、じゅうたん、寝具等の材料として好適に用いることができる。また、一般に使用される結合材等と混合して、シート状とすることもでき、このようなシート状蓄熱体は、結合材等を適宜設定することにより、よりフレキシブル性に優れるシート状蓄熱体や、より耐久性、耐候性に優れるシート状蓄熱体等を製造することができ、各種用途に用いることができる。このような粉末状の蓄熱体は、得られた蓄熱体をミキサー等の公知の粉砕機器を用いて、公知の方法で粉砕することにより粉末状の蓄熱体を所望の大きさに調整することができる。
(1)積層材が熱伝導体、好ましくは熱伝導率が0.1W/(m・K)以上の熱伝導体である積層材を積層した蓄熱積層体(蓄熱積層体1)。
(2)積層材が熱伝導率0.1W/(m・K)未満の断熱体である積層材を積層した蓄熱積層体(蓄熱積層体2)。
(3)積層材が発熱体である積層材を積層した蓄熱積層体(蓄熱積層体3)。
(4)積層材として少なくとも繊維材料を使用した衣類(衣類)。
本発明の蓄熱積層体の好適な実施態様は、シート状の蓄熱体に木質板、金属板、樹脂板、ガラス板及び無機質板などの積層材を積層したものであり、該積層材は好ましくは熱伝導率が0.1W/(m・K)以上の熱伝導体である。本発明の蓄熱積層体には、(i)積層材と蓄熱体とが積層されたパネルないしシート、(ii)積層材が建築物、構築物の構造基体であり、該構造基体の表面に蓄熱体が積層された積層体、があり、(i)のパネルないしシートは、建築物や構築物の壁面、床、窓等に積層固定することにより使用され、(ii)の積層体の表面には、好ましくはさらに積層材が積層される。
このような熱伝導体は、夜間や冬季においては、結露等を起こすおそれがあるが、本発明の蓄熱体を積層することにより、熱伝導体の温度変化を緩和し、結露を防止することができる。たとえば、ガラスや金属板に本発明の蓄熱体を積層することで、結露防止効果を得ることができる。
このような防火材としては、例えば、コンクリート板、ガラス板、金属板、木毛セメント板、石膏ボード、ケイ酸カルシウム板等の平板、金属フィルム、グラスファイバー等のフィルム成形体、発泡性防火材料、難燃材含有材料等が挙げられる。
また、現場にて直接熱伝導体または構造基材表面に積層することも可能である。
蓄熱積層体2の実施態様は、シート状の蓄熱体に熱伝導率0.1W/(m・K)未満の断熱体を積層材として積層したものである。
蓄熱積層体2は、パネル状又はシート状であり、蓄熱体/断熱体の2層からなるものでもよいし、断熱体/蓄熱体/断熱体、蓄熱体/断熱体/蓄熱体等の3層構造、またはそれ以上の多層の構造体であってもよい。また、断熱体、蓄熱体は、それぞれ1種でもよいし、2種以上を用いてもよい。3層以上の場合でも、上記積層方法と同様の方法で積層することにより製造することができる。
本発明の蓄熱積層体3の実施態様は、シート状の蓄熱体に発熱体、好ましくは面状発熱体とが積層された構造体である。該蓄熱積層体は特に床暖房構造体に適したものである。
本発明の蓄熱体を使用し、積層材として少なくとも繊維材料を使用して蓄熱性衣類を構成することができる。係る蓄熱性衣類は、南極やシベリア地方の氷点下を下回る極寒地域でも、火事場等の高温環境下においても、外気温度等の外部環境の影響を抑えることができ、人体の保護に優れている。
表1に示す原料を用い、表2に示す配合量にて、各原料を均一に混合、攪拌した後、250mm×170mm×3mmの型枠中に流し込み、40℃で60分硬化させ、脱型して蓄熱体1を得た。
得られた蓄熱体1を、10℃または50℃の雰囲気下で72時間放置した後、温度30℃、相対湿度50%RH雰囲気下に移し、蓄熱体1からの蓄熱材の漏れを観察した。評価は次の通りである。結果は表3に示す。
◎:漏れが見られなかった
○:漏れがほとんどみられなかった
×:漏れが見られた
DSC220CU(セイコーインスツルメンツ株式会社製)を用いて、示差走査熱量測定(DSC測定)により、得られた蓄熱体1の相変化温度(℃)および潜熱量(kJ/kg)を測定した。測定条件としては、アルミニウムをリファレンスとし、昇温温度10℃/min、−20〜60℃の温度領域で測定した。結果は表3に示す。
温度40℃、相対湿度50%RH雰囲気下において、得られた蓄熱体1をカッターナイフで切断し、切断面からの蓄熱材の漏れを観察した。評価は次の通りである。結果は表3に示す。
◎:漏れがみられなかった
○:漏れがほとんどみられなかった
×:漏れがみられた
温度40℃、相対湿度50%RH雰囲気下において、得られた蓄熱体1に釘打ちし、釘打ちによる蓄熱材の漏れを観察した。評価は次の通りである。結果は表3に示す。
◎:漏れがみられなかった
○:漏れがほとんどみられなかった
×:漏れがみられた
表1に示す原料を用い、表2に示す配合量にて、各原料を均一に混合、攪拌した後、50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを敷いた350mm×350mm×3mmの型枠中に流し込み、40℃で60分硬化させ、脱型して蓄熱体1−1を得た。
得られた蓄熱体1−1のポリエチレンテレフタレートフィルム面とガラス(375mm×375mm、熱伝導率0.8W/(m・K)、厚さ3mm)面を接着剤により積層し、試験体を得た。
図1に示すように、アクリル板(厚さ5mm)とポリスチレンフォーム(厚さ25mm)を接着剤により積層したものを試験体ボックスの側面及び底面とし、アクリル板が内側となるように設置した。さらに、作製した試験体を試験体ボックスの上面とし、蓄熱体1−1面が内側となるように設置し、内寸350mm×350mm×350mmの試験体ボックスを作製した。
試験体表面(蓄熱体1−1面)温度、試験体裏面(ガラス面)温度、空間温度(ボックス内温度)を測定するため、図1に示すように、蓄熱体1−1表面の中心、ガラス表面の中心、試験体ボックスの中心にそれぞれ熱電対を設置した。熱源として、赤外ランプを用い、試験体ボックス上面温度が50℃一定になるようにした。
保温性能評価として、25℃の雰囲気下で24時間静置した後、赤外ランプを照射し、各部位における20分後及び60分後の温度を測定した。結果は表3に示す。
表1に示す原料を用い、表2に示す配合量にて、各原料を均一に混合、攪拌した後、50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを敷いた250mm×170mm×5mmの型枠中に流し込み、40℃で60分硬化させ、脱型して蓄熱体1−2を得た。
得られた蓄熱体1−2のポリエチレンテレフタレートフィルム面とポリウレタンフォーム(250mm×170mm、熱伝導率0.03W/(m・K)、厚さ5mm)面を接着剤により積層し、試験体を得た。
25mmのポリスチレンフォームで作製した外寸330mm×330mm×225mmの簡易ボックス内の4側面に、蓄熱体1−2面がボックス内側になるように試験体を設置し、さらに5mmのけい酸カルシムボードを表面材として設置した。下面には珪酸カルシムボードのみを設置し、上面はポリスチレンフォームのみとした。また、温度測定のため、ボックス内部空間の中心に熱電対を設置した。この試験体ボックスを恒温器内に設置し、恒温器内の温度を外気温度、試験体ボックス内の温度を室内温度と見立て、次の実験を行った。
40℃で設定した恒温器内にボックス上面を開放した状態で、3時間保持し、その後、ボックスの上面を塞ぎ、恒温器内温度を10℃に降温してからの、ボックス内部空間温度変化を経時的に測定した。結果を図3に示す。
表1に示す原料を用い、表2に示す配合量にて、各原料を均一に混合、攪拌した後、50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを敷いた300mm×180mm×5mmの型枠中に流し込み、40℃で60分硬化させ、脱型して蓄熱体1−3を得た。
合板(300mm×180mm×5mm)の上に、蓄熱体1−3、面状発熱体、床材を順に重ね合わせ、試験板を作製した。床材は合板(300mm×180mm×5mm)、面状発熱体はシリコンゴム中にニクロム線を蛇行させたシリコンラバーヒーター(300mm×180mm×2mm)を使用した。
図2に示すように、内寸が300mm×180mm×200mmとなるように、側面及び上面に厚さ25mmのポリスチレンフォームを設置し、底面には試験板の床材側が内側となるように設置し、試験体ボックスを作製した。
さらに、床表面温度、空間温度(ボックス内温度)を測定するため、図2に示すように、床材表面の中心、床材表面の中心から高さ100mmの位置にそれぞれ熱電対を設置した。また、図2に示すように、床表面には表面温度を一定にするため、床表面に温度調節器(サーモスタット)を取り付けた。
この試験体ボックスを恒温器の中に設置し、次の実験を行った。恒温器中の温度を10℃に設定し、15時間放置した。その後恒温器中の温度を10℃に設定したまま、面状発熱体を180分加熱した。床表面は、温度調節器(サーモスタット)により、30℃一定になるように設定した。
床暖房性能評価として、面状発熱体の加熱開始60分後の各部位の温度を測定した。また、180分加熱した後、加熱を停止し、停止60分後の各部位の温度を測定した。結果を表3に示す。
表1に示す原料を用い、表2に示す配合量にて、各原料を均一に混合、攪拌した後、50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムを敷いた80mm×120mm×2mmの型枠中に流し込み、40℃で60分硬化させ、脱型して蓄熱体1−4を得た。
表地としてポリエステル生地、裏地としてナイロン生地を用いて、防寒用衣服を作製した。この衣服の表地と裏地の問に蓄熱体1−4が収納できるように、左右の胸部、腹部、背部、腰部にポケットをそれぞれ取り付け、蓄熱体1−4を収納した。
上記防寒用衣服を着用して25℃の雰囲気下で10分間歩行した後、5℃の環境下で、20分間椅子に座った。この時の左胸部の裏地表面温度変化(衣服内温度変化)を測定した。結果は図5に示す。
また、図5には、蓄熱体1−4を収納していない衣服の試験結果も同様に示す。
実施例1と同様の方法で、表1に示す原料を用い、表2に示す配合量にて、試験体を得た。得られた試験体について、実施例1と同様の試験を行った。結果は表3、図3〜図4に示す。
実施例1と同様の方法で、表1に示す原料を用い、表2に示す配合量にて、試験体を作成しようとしたが、硬化が十分進まなかった。
2.ガラス板
3.アクリル板
4.ポリスチレンフォーム
5.熱電対
6.赤外ランプ
7.蓄熱体1−3
8.面状発熱体
9.床材
10.合板
11.ポリスチレンフォーム
12.熱電対
13.温度調節器(サーモスタット)
Claims (14)
- (A)(メタ)アクリルモノマー、
(B)重量平均分子量が3000〜100000の(メタ)アクリルポリマー、
(C)油溶性重合開始剤、
(D)有機潜熱蓄熱剤、
を含有することを特徴とする蓄熱材組成物。 - (A)(メタ)アクリルモノマー、
(B)重量平均分子量が3000〜100000の(メタ)アクリルポリマー、
(C)油溶性重合開始剤、
(D)有機潜熱蓄熱剤、
(E)有機処理された層状の粘土鉱物、
を含有することを特徴とする蓄熱材組成物。 - (A)成分が、1分子中に少なくとも2個以上の重合性基を有する(メタ)アクリルモノマーを含有することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の蓄熱材組成物。
- (D)成分が長鎖脂肪酸エステルであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の蓄熱材組成物。
- (A)成分100重量部に対し、(B)成分5〜100重量部、(C)成分0.1〜50重量部、(D)有機潜熱蓄熱剤100〜500重量部含有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の蓄熱材組成物。
- (D)有機潜熱蓄熱剤100重量部に対し、(E)有機処理された層状粘土鉱物0.5重量部〜50重量部を含有することを特徴とする請求項2から請求項5のいずれかに記載の蓄熱材組成物。
- 請求項1から請求項6のいずれかに記載の蓄熱材組成物を重合して得られる蓄熱体。
- 請求項7に記載の蓄熱体をシート状とし、少なくとも片面を積層材にて積層したことを特徴とする蓄熱積層体。
- 前記積層材が熱伝導体であることを特徴とする請求項8に記載の蓄熱積層体。
- 前記積層材が難燃性ないし不燃性の材料であることを特徴とする請求項8に記載の蓄熱積層体。
- 前記積層材が熱伝導率0.1W/(m・K)未満の断熱体であることを特徴とする請求項8に記載の蓄熱積層体。
- 前記積層材が発熱体であることを特徴とする請求項8に記載の蓄熱積層体。
- さらに前記発熱体に断熱体が積層されていることを特徴とする請求項12に記載の蓄熱積層体。
- 前記積層材が、少なくとも繊維材料であることを特徴とする請求項8に記載の蓄熱積層体。
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