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JP7792238B2 - 蓄熱材組成物およびその蓄熱体 - Google Patents
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JP7792238B2 - 蓄熱材組成物およびその蓄熱体 - Google Patents

蓄熱材組成物およびその蓄熱体

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JP7792238B2 JP2021191686A JP2021191686A JP7792238B2 JP 7792238 B2 JP7792238 B2 JP 7792238B2 JP 2021191686 A JP2021191686 A JP 2021191686A JP 2021191686 A JP2021191686 A JP 2021191686A JP 7792238 B2 JP7792238 B2 JP 7792238B2
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Description

本発明は、形状保持性に優れ、蓄熱材の耐漏れ性に優れる蓄熱材組成物及びその蓄熱体に関する。
近年、太陽熱、地熱等の自然エネルギーや、冷暖房器具等からの余熱を有効利用する蓄熱技術が、エネルギー問題を解決する技術の一つとして着目されている。
このような蓄熱技術に用いられる蓄熱材として、特に、物質が固体から液体に相変化する時に熱を蓄え(蓄熱)、液体から固体に相変化する時に熱を放出(放熱)する有機潜熱蓄熱材は、潜熱量が高く、取り扱いやすいため、実用化に向けて研究がなされている。
蓄熱材の実用化に向けては、例えば、蓄熱材が液体状態時であっても、漏れ出したり、流れ出さないよう、その場に留めておくための技術が必要となる。
例えば、蓄熱材をケースや袋に注入する手法が挙げられる。このような手法では、簡単な手法でケース内や袋内に蓄熱材を留めておくことができる一方、ケース内や袋内で蓄熱材が偏在したり、液-固状態変化に伴う状態変化に対応できない場合が生じ、蓄熱性を低下させる等の問題点が指摘されている。
また、蓄熱材をカプセルに注入する手法が挙げられる。このような手法においても、上記同様に、カプセル内で蓄熱材が偏在したり、液-固状態変化に伴う状態変化に対応できない場合が生じたり、カプセル壁自体が蓄熱性を低下させる等の問題が指摘されている。
一方、本発明者らは、有機潜熱蓄熱材と、ポリオール、イソシアネートを混合し、反応させて、蓄熱体を得る手法を見出している(特許文献1)。このような手法では、ポリオール-イソシアネート3次元架橋構造内に多くの蓄熱材を留めておくことができ、蓄熱体内で蓄熱材が偏在することなく、液-固状態変化に伴う状態変化にも対応でき、また、多くの蓄熱材を含有し、優れた蓄熱性を示す蓄熱体を得ることができる。
特開2005-98677
本発明らは、上記文献とは異なる手法にて、形状保持性、蓄熱材の耐漏れ性に優れる蓄熱材組成物を提供することにある。
本発明は、上記目的を目指し鋭意検討した結果、脂肪酸エステルを含有する(A)蓄熱材、ポリオールとイソシアネートの反応により得られるウレタンプレポリマーを含有する(B)結合剤と、含水粉粒体を含有する(C)硬化剤、を含む蓄熱材組成物が、形状保持性に優れ、蓄熱材の耐漏れ性に優れる蓄熱体を得ることに成功し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の特徴を有するものである。
1.(A)蓄熱材、(B)結合剤、及び、(C)硬化剤を含有する蓄熱材組成物であって、
該(A)蓄熱材が、脂肪酸エステルを含有し、
該(B)結合剤が、ポリオールとイソシアネートの反応により得られるウレタンプレポリマーを含有し、
該(C)硬化剤が、木粉、竹粉、オガくず、ヤシ殻、モミ殻のそれぞれの白炭、黒炭、燻炭から選ばれる1種以上の含水粉粒体を含有する
ことを特徴とする蓄熱材組成物。
2.前記含水粉粒体の含水率が、1質量%以上50質量%以下であることを特徴とする1.に記載の蓄熱材組成物。
3.前記含水粉粒体の大きさが、1μm以上10mm以下であることを特徴とする1.または2.に記載の蓄熱材組成物。
4.1.から3.のいずれかに記載の蓄熱材組成物から形成されることを特徴とする蓄熱体。
本発明の蓄熱材組成物は、形状保持性に優れ、蓄熱材の耐漏れ性に優れる蓄熱体を得ることができる。
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
本発明の蓄熱材組成物は、(A)蓄熱材(以下「(A)成分」ともいう。)、(B)結合剤(以下「(B)成分」ともいう。)、及び、(C)硬化剤(以下「(C)成分」ともいう。)を含有し、(A)成分として脂肪酸エステルを含有し、(B)成分としてポリオールとイソシアネートの反応により得られるウレタンプレポリマーを含有し、(C)成分として含水粉粒体を含有することを特徴とする。
本発明で用いる(A)成分は、脂肪酸エステルを含むもので、例えば下記式(1)で示すことができる。
(1) R1-C(=O)-O-R2
(R1、R2はアルキル基を示す。またR1は、直鎖状、分岐状、環状等、また、不飽和、飽和等特に限定されないが、直鎖状の飽和アルキル基であることが好ましい。またR2は、直鎖状、分岐状、環状等、また、不飽和、飽和等特に限定されないが、直鎖状の飽和アルキル基であることが好ましい。)
このような(A)成分を、用途に合わせて、1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。
また、(A)成分としては、上記脂肪酸エステル以外に、炭化水素化合物、脂肪酸、脂肪族アルコール等の蓄熱材を含むこともできる。
(A)成分中の脂肪酸エステルの含有量は、(A)成分全量に対し、脂肪酸エステル50重量%以上100重量%以下、さらには60重量%以上100重量%以下であることが好ましい。
例えば、炭化水素化合物は、潜熱量が高く、また、脂肪酸エステルとの相溶性に優れるため、脂肪酸エステルと混合して用いることにより、潜熱量を低下させずに蓄熱温度の調整が可能である。
本発明で用いる(B)成分としては、ポリオールとイソシアネートの反応により得られるウレタンプレポリマーを含有するものである。
ポリオールとしては、例えば、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリテトラメチレングリコールポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリオキシプロピレンポリオール、ポリオキシプロピレンエチレンポリオール、エポキシポリオール、アルキドポリオール、フッ素含有ポリオール、ケイ素含有ポリオール、ヒマシ油系ポリオール、セルロース及び/またはその誘導体、アミロース等の多糖類等が挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、例えば、多価アルコールと多価カルボン酸との縮合重合物;多価アルコールとヒドロキシカルボン酸との縮合重合物;環状エステル(ラクトン)の開環重合物;多価アルコール、多価カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸及び環状エステルのうち3種類以上の成分による反応物;ヒマシ油又はその変性物等が挙げられる。
多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,3-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,3-テトラメチレンジオール、1,4-テトラメチレンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,4-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,3-テトラメチレンジオール、1,4-ジメチロールヘキサン、2-メチル-1,3-トリメチレンジオール、1,5-ペンタメチレンジオール、トリメチルペンタンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサメチレンジオール、3-メチル-1,5-ペンタメチレンジオール、2,4-ジエチル-1,5-ペンタメチレンジオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、1,2-オクタンジオール、1,8-オクタンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,2-デカンジオール、1,10-デカンジオール、1,11-ウンデカンジオール、1,2-ドデカンジオール、1,12-ドデカンジオール、1,13-トリデカンジオール、1,14-テトラデカンジオール、1,16-ヘキサデカンジオール、1,18-オクタデカンジオール、1,12-オクタデカンジオール、1,20-エイコサンジオール、メタキシレングリコール、パラキシレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、ビスヒドロキシエチルテレフタレート、グリセリン、ジグリセリン、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、シクロヘキサンジオール類(1,4-シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール等)、ビスフェノール類(ビスフェノールAなど)、糖アルコール類(キシリトールやソルビトールなど)、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、2-メチロールプロパンジオール、エトキシ化トリメチロールプロパン等、あるいはこれらの重縮合物等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上が使用できる。
多価カルボン酸としては、例えば、マロン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、オクタデカン二酸、ノナデカン二酸等の脂肪族ジカルボン酸;
1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸;
テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、無水フタル酸、テレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、パラフェニレンジカルボン酸、トリメリット酸等の芳香族ジカルボン酸;
パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコセン酸、ヤシ油脂肪酸、パーム油脂肪酸、大豆油脂肪酸、水添大豆油脂肪酸、亜麻仁油脂肪酸、サフラワー脂肪酸、桐油脂肪酸、トール油脂肪酸、脱水ヒマシ油脂肪酸、ヒマシ油脂肪酸、ブドウ種子油脂肪酸、黒クミン油脂肪酸、カボチャ核油脂肪酸、ボラージ種子油脂肪酸、小麦胚種油脂肪酸、こめ油脂肪酸、落花生油脂肪酸、菜種油脂肪酸、ヒマワリ油脂肪酸、トウモロコシ油脂肪酸、綿実油脂肪酸、ピーナッツ油脂肪酸、杏仁油脂肪酸、ピスタチオ油脂肪酸、アーモンド油脂肪酸、オリーブ油脂肪酸、マカデミアナッツ油脂肪酸、アボカド油脂肪酸、シーバックソーン油脂肪酸、ごま油脂肪酸、大麻油脂肪酸、ヘーゼルナッツ油脂肪酸、サクラソウ油脂肪酸、野ばら油脂肪酸、ベニバナ油脂肪酸、くるみ油脂肪酸等の不飽和脂肪酸の2~6量体;
等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上が使用できる。
ヒドロキシカルボン酸としては、例えば、2-ヒドロキシブタン酸、2-ヒドロキシペンタン酸、3-ヒドロキシペンタン酸、3-ヒドロキシヘキサン酸、2-ヒドロキシヘプタン酸、3-ヒドロキシヘプタン酸、2-ヒドロキシオクタン酸、3-ヒドロキシオクタン酸、4-ヒドロキシノナン酸、3-ヒドロキシデカン酸、3-ヒドロキシドデカン酸、5-ヒドロキシドデカン酸、3-ヒドロキシトリデカン酸、6-ヒドロキシテトラデカン酸、2-ヒドロキシペンタデカン酸、10-ヒドロキシヘキサデカン酸、11-ヒドロキシヘプタデカン酸、10-ヒドロキシオクタデカン酸、12-ヒドロキシオクタデカン酸、10-ヒドロキシノナデカン酸、2-ヒドロキシイコサン酸、2-ヒドロキシテトラドコサン酸、リシノール酸、リシネライジン酸、セレブロン酸、ロイシン酸、サリチル酸、グリセリン酸、3-ヒドロキシプロピオン酸、5-ヒドロキシペンタン酸、6-ヒドロキシヘキサン酸、7-ヒドロキシヘプタン酸、8-ヒドロキシオクタン酸、9-ヒドロキシノナン酸、10-ヒドロキシデカン酸、11-ヒドロキシウンデカン酸、12-ヒドロキシドデカン酸、15-ヒドロキシペンタデカン酸、16-ヒドロキシヘキサデカン酸、19-ヒドロキシノナデカン酸、22-ヒドロキシドコサン酸、メバロン酸、パントイン酸、ヒマシ油脂肪酸、脱水ヒマシ油脂肪酸等、あるいはこれらの重縮合物等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上が使用できる。
環状エステルの開環重合物において、環状エステルとしては、例えば、プロピオラクトン、β-メチル-δ-バレロラクトン、ε-カプロラクトン等が挙げられる。
ポリエステルポリオールの製造は、常法により行うことができ、必要に応じ、公知の硬化剤、硬化触媒等を用いてもよい。
ポリブタジエンポリオールとしては、ブタジエンの重合体、あるいは、ブタジエンとイソプレン、スチレン等のビニル基含有モノマーとの共重合体に水酸基が付与された化合物等が挙げられる。また、ビニル基含有モノマーとして、ヒドロキシル基を有するものを用いることもできる。
また、アクリルポリオールは、例えば、一分子中に1個以上のヒドロキシル基を有するアクリル単量体を単独重合または共重合させる、または共重合可能な他の単量体を共重合させることによって得ることができる。
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、多価アルコールとホスゲンとの反応物;環状炭酸エステル(アルキレンカーボネート等)の開環重合物等が挙げられる。
ポリオレフィンポリオールとしては、オレフィンを重合体又は共重合体の骨格(又は主鎖)の成分とし且つ分子内に(特に末端に)ヒドロキシル基を少なくとも2つ有するポリオールであって、数平均分子量が500以上のものを用いることができる。前記オレフィンとしては、末端に炭素-炭素二重結合を有するオレフィン(例えば、エチレン、プロピレン等のα-オレフィンなど)であってもよく、また末端以外の部位に炭素-炭素二重結合を有するオレフィン(例えば、イソブテンなど)であってもよく、さらにはジエン(例えば、ブタジエン、イソプレンなど)であってもよい。
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル等のポリアルキレングリコールの他、エチレンオキシド-プロピレンオキシド共重合体などの単量体成分として複数のアルキレンオキシドを含む(アルキレンオキサイド-他のアルキレンオキサイド)共重合体、ビスフェノールAを開始剤としてアルキレンオキサイド(例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等の少なくとも1種以上。以下同様。)を付加することで得られるビスフェノールA型ポリエーテルポリオール、芳香族アミン(例えば、トルエンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、p-フェニレンジアミン、o-フェニレンジアミン、ナフタレンジアミン、トリエタノールアミン、マンニッヒ縮合物等)を開始剤としてアルキレンオキサイドを付加することで得られる芳香族アミン系ポリエーテルポリオール、グリセリンを開始剤としてアルキレンオキサイドを付加することで得られるポリエーテルポリオール、低分子量アミン(例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ネオペンチルジアミン等)を開始剤としてアルキレンオキサイドを付加したアミノ基含有ポリエーテルポリオール等が挙げられる。
イソシアネートとしては、1分子中に2個以上、好ましくは2.2個以上のイソシアネート基を有するものであれば限定されないが、例えば、
1,3-トリメチレンジイソシアネート、1,4-テトラメチレンジイソシアネート、1,3-ペンタメチレンジイソシアネート、1,5-ペンタメチレンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、1,2-プロピレンジイソシアネート、1,2-ブチレンジイソシアネート、2,3-ブチレンジイソシアネート、1,3-ブチレンジイソシアネート、2-メチル-1,5-ペンタメチレンジイソシアネート、3-メチル-1,5-ペンタメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチル-1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチル-1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、2,6-ジイソシアネートメチルカプロエート、リジンジイソシアネ-ト、ダイマー酸ジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート;
1,3-シクロペンタンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、3-イソシアネートメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチル-2,4-シクロヘキサンジイソシアネート、メチル-2,6-シクロヘキサンジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルナンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート;
m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート(TDI)、2,6-トリレンジイソシアネート(TDI)、ナフチレン-1,4-ジイソシアネート、ナフチレン-1,5-ジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルエ-テルジイソシアネート、2-ニトロジフェニル-4,4’-ジイソシアネート、2,2’-ジフェニルプロパン-4,4’-ジイソシアネート、3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシネート、4,4’-ジフェニルプロパンジイソシアネート、3,3’-ジメトキシジフェニル-4,4’-ジイソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、テトラメチレンキシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;
1,3-キシリレンジイソシアネート(XDI)、1,4-キシリレンジイソシアネ-ト(XDI)、ω,ω’-ジイソシアネート-1,4-ジエチルベンゼン、1,3-ビス(1-イソシアネート-1-メチルエチル)ベンゼン、1,4-ビス(1-イソシアネート-1-メチルエチル)ベンゼン、1,3-ビス(α,α-ジメチルイソシアネートメチル)ベンゼン等の芳香脂肪族ジイソシアネート;
等、及びこれらのイソシアネート化合物をアロハネート化、ビウレット化、2量化(ウレチジオン)、3量化(イソシアヌレート)、アダクト化、カルボジイミド反応等によって誘導体化したもの、及びそれらの混合物、及びこれらのイソシアネート化合物と反応可能な化合物との反応生成物等が挙げられる。
本発明の(B)成分は、上記ポリオールと上記イソシアネートの反応により得られるウレタンプレポリマーを含有するものである。
上記ポリオールと上記イソシアネートの反応は、特に限定されず、公知の手法を用いることができるが、NCO/OHモル比率が、好ましくは0.5~5.0、より好ましくは1.0~4.0、さらに好ましくは1.2~3.0となる範囲で混合することが好ましい。
また本発明では特に、上記ポリオールとして、ポリエステルポリオール、ポリブタジエンポリオールから選ばれる1種以上を用いることが好ましい。特にポリエステルポリオール、ポリブタジエンポリオールは、脂肪酸エステルとの相溶性に優れるため、好ましい。
また、上記ポリオールの分子量(数平均分子量)は、特に限定されないが、1000以上8000以下、さらには1200以上4000以下であることが好ましい。ポリオールの分子量が上記下限以上であれば蓄熱材を固定化する作用を発揮しやすく、上記上限以下であれば蓄熱材の漏れを十分に抑制することができ、好ましい。ここでポリオールの分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される、標準ポリテトラヒドロフラン換算の数平均分子量である。
(B)成分としては、上記ウレタンプレポリマーの他に、その他の結合剤を用いることもできる。このような結合剤としては、例えば、ポリカルボン酸化合物、ポリオール化合物及びポリカルボン酸化合物から形成されるポリエステル樹脂、アミン化合物、エポキシ化合物、アミン化合物及びエポキシ化合物から形成されるエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アミノ樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル・酢酸ビニル樹脂、アクリル・ウレタン樹脂、アクリル・シリコン樹脂、シリコン変性アクリル樹脂、ウレタンウレア樹脂、エチレン・酢酸ビニル・バーサチック酸ビニルエステル樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、合成ゴム等の溶剤可溶型、NAD型、水可溶型、水分散型、無溶剤型等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上が使用できる。
(B)成分中のウレタンプレポリマーの含有量は、(B)成分全量に対し、ウレタンプレポリマー80重量%以上100重量%以下であることが好ましい。
本発明で用いる(C)成分としては、含水粉粒体を含有するものである。
このような含水粉粒体に含まれる水分と、上記(B)成分との反応により、内部に(A)成分が担持された柔軟かつ強固な蓄熱体を得ることができる。そのため、蓄熱材の液固状態変化による体積変化にも柔軟に対応することができ、かつ耐漏れ性に優れている。
含水粉粒体の含水率は、1質量%以上50質量%以下(さらには2質量%以上30質量%以下)であることが好ましい。このような含水率であることによって、柔軟かつ強固な蓄熱体を得ることができる。本発明では、このような含水率を有する含水粉粒体の含有率が、(C)成分全量に対し、70重量%以上100%重量以下であることが好ましい。
なお、含水粉粒体の含水率は、標準状態(温度23℃、相対湿度50%)下で24時間静置させた後、100℃の恒温器内にて24時間乾燥させた時の、乾燥前後の重量差分により測定した値である。具体的には、次式によって算出される値である。
含水粉粒体の含水率(%)=100×(乾燥前の重量-乾燥後の重量)/(乾燥前の重量)
このような含水粉粒体としては、例えば、
酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化錫、酸化アンチモン、酸化アルミニウム等の金属酸化物及びその水和物、
水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の金属水酸化物及びその水和物、
炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸バリウム等の炭酸塩及びその水和物、
硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の硫酸塩及びその水和物、
リン酸カルシウム等のリン酸塩及びその水和物、
チタン酸カリウム、チタン酸ナトリウム、チタン酸マグネシウムカリウム、チタン酸リチウム等のチタン酸塩及びその水和物、
ホウ酸アルミニウム、ホウ酸マグネシウム等のホウ酸塩及びその水和物、
珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウム等の珪酸塩及びその水和物、
アロフェン、カオリン、タルク、クレー、マイカ等の粘土鉱物
ガラスバルーン、フライアッシュバルーン、シラスバルーン、パーライトなどの軽量発泡物
沈降性シリカ、珪藻土、石英等のシリカ
木粉、竹粉、オガくず、ヤシ殻、モミ殻等の白炭、黒炭、燻炭、あるいは平炉炭、乾留炭、豆炭、練炭等が挙げられ、1種または2種以上を用いることができる。
本発明では、特に、木粉、竹粉、オガくず、ヤシ殻、モミ殻等の白炭、黒炭、燻炭を用いることが好ましく、このような材料は、材料内部にまで(A)成分が入り込みやすく、柔軟かつ強固な蓄熱体を得ることができる。さらに、(A)成分の高含有量化が実現できるとともに、高含有量であっても耐漏れ性に優れた蓄熱体を得ることができる。
また、含水粉粒体の大きさは、1μm以上10mm以下(好ましくは5μm以上8mm以下)であることが好ましい。
なお含水粉粒体の形状は、球状、粒状、板状、棒状、繊維状等特に限定されないが、本発明では、各形状の長径をもって、含水粉粒体の大きさとする。
また、(C)成分としては、上記以外に、ポリオール、アミン等の硬化剤を、本発明の効果を阻害しない程度に含むこともできる。
本発明は、(A)成分、(B)成分、及び(C)成分を混合した蓄熱組成物であり、混合して(B)成分と(C)成分を反応させることにより、蓄熱体を得ることができる。
混合方法は特に限定されないが、(A)成分と(B)成分を混合した後、(C)成分を混合する方法、(A)成分と(C)成分を混合した後、(B)成分を混合する方法、(B)成分と(C)成分を混合した後、(A)成分を混合する方法等が挙げられ、本発明では特に、(A)成分と(B)成分を混合した後、(C)成分を混合する方法にて、蓄熱体を得ることが好ましい。
(A)成分の混合量は、蓄熱材組成物全量に対し、10重量%以上85重量%以下であればよい。10重量%以上であれば、優れた蓄熱性を有することができ、より優れた蓄熱性を必要とする場合は、30重量%以上85重量%以下、さらには40重量%以上80重量%以下とすることが好ましい。
また、(B)成分の混合量は、蓄熱材組成物全量に対し、10重量%以上80重量%以下(さらには、15重量%以上75重量%以下)であることが好ましい。
また(C)成分の混合量は、蓄熱材組成物全量に対し、10重量%以上60重量%以下(さらには、15重量%以上50重量%以下)であることが好ましい。
本発明では、(A)成分が高含有量含まれる場合であっても、耐漏れ性に優れたものである。
さらに本発明では、(C)成分を用いることにより、蓄熱体の柔軟性と強度を向上させることができる。
また、混合温度、反応温度は、(A)成分の融点以上であることが好ましく、本発明では23℃以上80℃以下であることが好ましい。
本発明の蓄熱材組成物は、上記成分に加え、例えば、層状粘土鉱物、界面活性剤、熱伝導物質、相溶化剤、反応促進剤、難燃剤、顔料、骨材、粘性調整剤、可塑剤、緩衝剤、分散剤、架橋剤、pH調整剤、防腐剤、防黴剤、抗菌剤、防藻剤、湿潤剤、消泡剤、レベリング剤、滑剤、脱水剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤、繊維類、香料、化学物質吸着剤、光触媒、吸放湿性粉粒体等の添加剤を含有することもできる。
反応促進剤は、(B)成分と(C)成分中の水分との反応を迅速に進めるための触媒であり、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、トリエチルアミン、テトラメチルブタンジアミン、ジメチルアミノエタノール、ダイマージアミン、ダイマー酸ポリアミドアミン等のアミン類;ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、錫オクテート等の錫カルボン酸塩類;ナフテン酸鉄、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸マンガン、ナフテン酸亜鉛、オクチル酸鉄、オクチル酸コバルト、オクチル酸マンガン、オクチル酸亜鉛等の金属カルボン酸塩類;ジブチルチンチオカルボキシレート、ジオクチルチンチオカルボキシレート、トリブチルメチルアンモニウムアセテート、トリオクチルメチルアンモニウムアセテート等のカルボキシレート類;アルミニウムトリスアセチルアセテート等のアルミニウム化合物;等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
反応促進剤(触媒)を用いる場合、反応促進剤は、(B)成分100重量部に対して、好ましくは0.01~10重量部、より好ましくは0.05~5重量部の比率で用いられる。反応促進剤の使用量が上記比率であることにより、硬化反応の促進効果が十分となり、変色等も防止できる。
粘性調整剤としては、例えば、スメクタイト、バーミキュライト等の層状粘土鉱物;アマイドワックス;ルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロース、硝酸セルロース等のセルロース;ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリアクリル酸系粘性調整剤;ポリエーテル系粘性調整剤;ウレタン系粘性調整剤が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を用いることができる。
特に本発明では、層状粘土鉱物を用いることが好ましく、特に長鎖アルキルアンモニウムイオン等で有機処理された層状粘土鉱物(有機スメクタイト(有機モンモリロナイト、有機ベントナイト等)、有機バーミキュライト等)を用いることが好ましい。
粘性調整剤を用いる場合、粘性調整剤は、(A)成分100重量部に対して、好ましくは0.01~10重量部、より好ましくは0.05~5重量部の比率で用いられる。
湿潤剤としては、例えば、ポリエーテル変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、カルビノール変性シリコーン、アルキル変性シリコーン、アルキル・アラルキル変性シリコーン、高級脂肪酸エステル変性シリコーン、高級脂肪酸アミド変性シリコーン、フェニル変性シリコーン、カルボキシル変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン等の変性シリコーン、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤、ポリビニルアルコール等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を用いることができる。
本発明では、特に、ポリエーテル変性シリコーンを用いることが好ましく、例えば、ポリジメチルシロキサンとポリオキシエチレングリコールまたはポリオキシエチレン-プロピレングリコールとのグラフト共重合体等のポリエーテル変性シリコーン等を用いることができる。
湿潤剤を用いる場合、湿潤剤は、(C)成分100重量部に対して、好ましくは0.01~10重量部、より好ましくは0.05~5重量部の比率で用いられる。
本発明の蓄熱材組成物は、例えば、食品や薬品等の輸送・貯蔵用の冷蔵・冷凍庫、住宅等の建築物の内壁材、外壁材、天井材、床材、或いはその貼り合わせ材、車輌等の内装材、熱電変換システム、保温材料、極寒地や火災地域、また極地や宇宙空間における保護材料・保護服等に適用できる。
また蓄熱材組成物の蓄熱体としては、シート状、棒状、針状、球状、角状、粉末状等、特に限定されず使用でき、様々な用途に合わせて形状をかえて使用することができる。
以下に実施例を示し、本発明の特徴をより明確にする。なお、本発明は、ここでの実施例に制限されるものではない。
(実施例1)
表1に示す原料、配合量にて各成分を混合して蓄熱材組成物を製造し、150×75mmの型枠に2.5kg/mで塗工し、50℃で12時間硬化させ、蓄熱体を得た。
(硬化性試験)
硬化性試験では、50℃で12時間硬化させた後、型枠から取り外した蓄熱体の状態を目視にて評価した。評価は次のとおりである。結果は表1に示す。
◎:型枠から取り外す前の形状を維持していた
×:型枠から取り外す前の形状を維持することができなかった
(耐漏れ性試験)
得られた蓄熱体を、50℃に設定した恒温機内で24時間静置させた後、蓄熱体の状態を目視にて評価した。評価は次のとおりである。結果は表2に示す。
◎:蓄熱材の漏れ、ブリードが見当たらなかった
○:蓄熱材の漏れがほとんど見当たらなかった
×:蓄熱材の漏れが見られた
(実施例2~4)
表1に示す原料、配合量にて混合し、実施例1と同様の方法で硬化させ、硬化性試験、耐漏れ性試験を実施した。結果は表1に示す。

Claims (4)

  1. (A)蓄熱材、(B)結合剤、及び、(C)硬化剤を含有する蓄熱材組成物であって、
    該(A)蓄熱材が、脂肪酸エステルを含有し、
    該(B)結合剤が、ポリオールとイソシアネートの反応により得られるウレタンプレポリマーを含有し、
    該(C)硬化剤が、木粉、竹粉、オガくず、ヤシ殻、モミ殻のそれぞれの白炭、黒炭、燻炭から選ばれる1種以上の含水粉粒体を含有する
    ことを特徴とする蓄熱材組成物。
  2. 前記含水粉粒体の含水率が、1質量%以上50質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の蓄熱材組成物。
  3. 前記含水粉粒体の大きさが、1μm以上10mm以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の蓄熱材組成物。
  4. 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から形成されることを特徴とする蓄熱体。
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