特許 6040710 蓄熱材組成物および蓄熱材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6040710

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月7日

(54)【発明の名称】蓄熱材組成物および蓄熱材

(51)【国際特許分類】

   C09K 5/06 20060101AFI20161128BHJP

【ＦＩ】

   C09K5/06 L

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-240020(P2012-240020)

(22)【出願日】2012年10月31日

(65)【公開番号】特開2014-88517(P2014-88517A)

(43)【公開日】2014年5月15日

【審査請求日】2015年8月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000242231

【氏名又は名称】北川工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001036

【氏名又は名称】特許業務法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 智之

(72)【発明者】

【氏名】近藤 康雄

(72)【発明者】

【氏名】加藤 誠

(72)【発明者】

【氏名】塩野 涼介

(72)【発明者】

【氏名】祐岡 輝明

【審査官】 中野 孝一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／０９８２２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１１−２２８９４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１１４９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１０５４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４１４９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｋ５／００−５／２０、

Ｆ２８Ｄ１７／００−２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポリスチレン−ポリ（エチレン／エチレン／プロピレン）ブロック−ポリスチレン共重合体と、
パラフィン系ワックスと、
前記共重合体を軟化するパラフィン系プロセスオイルと、を含む蓄熱材組成物であって、
前記共重合体１００質量部に対して、前記パラフィン系ワックスを３００質量部以上１０００質量部以下含み、かつ
前記共重合体１００質量部に対して、前記パラフィン系プロセスオイルを１００質量部以上２５０質量部以下含む蓄熱材組成物。

【請求項2】

前記パラフィン系ワックスは、飽和炭化水素を主成分とし、常温で固体状あるいは半固体状である請求項１に記載の蓄熱材組成物。

【請求項3】

前記パラフィン系ワックスは、融点が３０〜１７０℃である請求項１又は請求項２に記載の蓄熱材組成物。

【請求項4】

前記パラフィン系プロセスオイルは、分子量が４００〜８００である請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の蓄熱材組成物。

【請求項5】

請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の蓄熱材組成物を成形してなる蓄熱材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄熱材組成物および蓄熱材に関する。

【背景技術】

【0002】

蓄熱材は、空調設備や電子部品等種々の分野で利用されている。このような蓄熱材としては、物質の相変化による潜熱を利用するものが注目されている。
相変化による潜熱を利用する蓄熱材（「潜熱型蓄熱材」ともいう）としては、例えば特許文献１に記載されているようにろうやワックスなどのパラフィン類を用いたもの等が知られている。

【0003】

このような潜熱型蓄熱材は、固体から液体への相変化の際に蓄熱し、液体から固体への相変化の際に放熱するため、固体から液体に相変化するときに、ワックス等が流動して漏れ出すことがある。

【0004】

ワックス等の漏れ出しを抑制する方法としては、袋や密閉容器に収容する方法、多孔質物質内に収納する方法、蓄熱材として用いられるワックス等をマイクロカプセル化する方法等が採られている（特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平３−６６７８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、袋や密閉容器に収容する方法では、充分な強度の容器が必要となってコスト高となることがあったり、使用する容器によっては収容されたワックス等が滲み出してくる可能性もあった。また、多孔質物質内に収納する方法およびマイクロカプセル化する方法では、製造工程が複雑となってコスト高となるうえに、ワックス等の収納量が制限されて充分な性能が得られなかったり、多孔質物質やマイクロカプセルからワックス等が滲み出すこともあった。

【0007】

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ワックスなどの材料の滲みだし（ブリードアウト）を抑制した蓄熱材組成物および蓄熱材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、スチレン−エチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体を含んだ蓄熱材組成物を用いて作製した蓄熱材では、従来の蓄熱材と比較して顕著にブリードアウトが抑制されることを見出した。本発明はかかる新規な知見に基づくものである。

【0009】

すなわち、本発明は、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、を含む蓄熱材組成物である。
また、本発明は、前記蓄熱材組成物を成形してなる蓄熱材である。

【0010】

本発明において、蓄熱材組成物には、スチレン−エチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体が含まれるから、当該蓄熱材組成物を用いて作製した蓄熱材においてブリードアウトを抑制することができる。

【0011】

本発明は以下の構成とするのが好ましい。
蓄熱材組成物は、スチレン−エチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体を軟化するパラフィン系プロセスオイルをさらに含んでいる構成としてもよい。このような構成とすると、蓄熱材に柔軟性を付与することができ、蓄熱材の用途が広がるので好ましい。

【0012】

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１００質量部に対して、パラフィン系ワックスを３００質量部以上１０００質量部以下含んでいてもよい。
ワックスの量が多いと蓄熱性は高まるが、長時間高温状態におかれること等によりワックス等がブリードアウトしやすくなる。そこで上記のような構成とすると、長時間高温状態においても、ブリードアウトを抑制する効果に優れているので好ましい。

【0013】

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１００質量部に対して、パラフィン系プロセスオイルを１００質量部以上２５０質量部以下含んでいてもよい。
パラフィン系プロセスオイルの量が多いと、長時間高温状態におかれることなどによりプロセスオイル等がブリードアウトしやすくなる。そこで、上記のような構成とすると、適度な柔軟性を有しつつブリードアウトを抑制することができるので好ましい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ブリードアウトを抑制した蓄熱材組成物および蓄熱材を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】試験方法を説明する図

【図2】サンプルＢ１およびサンプルｂ１を１００℃で加熱したときの加熱時間と質量損失との関係を表したグラフ

【図3】サンプルＤ１とサンプルｄ１の質量損失を対比したグラフ

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の蓄熱材組成物は、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。
蓄熱材組成物に含まれるスチレン−エチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体（以下「ＳＥＥＰＳ共重合体」ともいう）は熱可塑性ポリマーであり、重量平均分子量が２００，０００〜４００，０００で、ＳＥＥＰＳ共重合体中のスチレン含有量が２５質量％〜３５質量％のものが好ましい。

【0017】

ＳＥＥＰＳ共重合体としては、当該共重合体を構成するモノマー（スチレン、エチレン、プロピレン）を重合させることによって得られるポリマーや、市販品等を用いることができる。市販品としては、例えば（株）クラレ製のＳＥＰＴＯＮ（登録商標）４０３３、ＳＥＰＴＯＮ（登録商標）４０５５、ＳＥＰＴＯＮ（登録商標）４０７７、およびＳＥＰＴＯＮ（登録商標）４０９９等を用いることができる。ＳＥＥＰＳ共重合体としては、ワックスの配合量が多くても蓄熱材の形状を維持できるという点で（株）クラレ製の、ＳＥＰＴＯＮ（登録商標）４０５５が好ましい。

【0018】

ワックスとしては、飽和炭化水素を主成分とし、常温で固体状あるいは半固体状のものを用いることができる。ワックスとしては、例えば融点（相転移温度）が３０〜１７０℃のものを用いることができ、用途や用いる場所等により選択可能である。

【0019】

ワックスとしては、炭素数が２０〜８０のノルマルパラフィンを二種以上含むパラフィン系ワックスや、炭素数２０〜７０のイソパラフィン類やシクロパラフィン類を多く含むマイクロクリスタリンワックス等があげられる。ワックスの具体例としては、日本精蝋（株）製の、ＳＰ−０１４５、ＦＮＰ−００９０、ＦＴ−０１１５、ＨＮＰ−１０、Ｐａｒａｆｆｉｎ Ｗａｘ−１１５およびＨｉＭｉｃ（登録商標）−２０４５等があげられる。ワックスとしては、パラフィン系ワックスが好ましい。

【0020】

本発明の蓄熱材組成物には、ＳＥＥＰＳ共重合体を軟化する軟化剤として作用するパラフィン系プロセスオイル（以下、「プロセスオイル」ともいう）が含まれていてもよい。プロセスオイルが含まれる蓄熱材組成物から得られる蓄熱材は柔軟性を有しており、蓄熱材としてだけでなく緩衝材としても好適に用いることができる。

【0021】

プロセスオイルとしては、分子量が４００〜８００のものが好ましい。プロセスオイルの具体例としては、例えば出光興産製ＰＷシリーズ（ＰＷ−３２、ＰＷ−９０、ＰＷ−３８０）等があげられる。

【0022】

蓄熱材組成物には、ＳＥＥＰＳ共重合体１００質量部に対し、パラフィン系ワックスが３００質量部以上１０００質量部以下含まれているのが好ましい。ワックスの量が多いと蓄熱性は高まるが、長時間高温状態におかれることによりブリードアウトしやすくなる。そこでワックスの含有量を上記のような構成とすると、長時間高温状態におかれた場合でも、ブリードアウトを抑制する効果に優れているので好ましい。

【0023】

蓄熱材組成物には、ＳＥＥＰＳ共重合体１００質量部に対し、プロセスオイルが、通常０質量部以上５００質量部以下含まれている。プロセスオイルの量が多いと、長時間高温状態におかれることなどによりプロセスオイル等がブリードアウトしやすくなるが、プロセスオイルの含有量を、ＳＥＥＰＳ共重合体１００質量部に対して、１００質量部以上２５０質量部以下とすると、適度な柔軟性を有しつつブリードアウトを抑制することができるので好ましい。

【0024】

本発明の蓄熱材組成物は、ＳＥＥＰＳ共重合体およびパラフィン系ワックス、必要に応じプロセスオイルを混合することにより得られる。
ＳＥＥＰＳ共重合体およびワックス等の混合方法としては、各成分を混練機に投入して、１８０〜２００℃に加熱した状態で、所定時間混練する方法等があげられる。蓄熱材組成物に、プロセスオイルを配合する場合には、ＳＥＥＰＳ共重合体およびワックスとともに混練機に投入して混練する。混練する際の温度および混練時間は、各成分の配合割合やワックスの種類等により適宜調整することができる。

【0025】

次に、本発明の蓄熱材組成物を用いた蓄熱材の作製方法の一例について説明する。蓄熱材組成物を成形用の金型に入れ、プレス機で加圧する（加圧工程）。蓄熱材組成物を加圧する際に、金型に入れた蓄熱材組成物を、軟化可能な温度に加熱すると、蓄熱材を所望の形状に加工しやすくなる。加圧工程を経た後、金型に入れた状態で蓄熱材組成物を室温まで冷却して金型から取り出すと、蓄熱材が得られる。

【0026】

本発明の蓄熱材組成物を用いて作製した蓄熱材は、電子部品において発生する熱を吸熱して温度変化を抑制する用途や、自動車などの空調用途等において有用である。

【0027】

＜実施例＞
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
（１）蓄熱材（サンプルＡ１〜Ｄ１およびサンプルａ１〜ｄ１）の作製
（サンプルＡ１の作製）
ＳＥＥＰＳ共重合体として１００質量部の（株）クラレ製、ＳＥＰＴＯＮ（登録商標）４０５５（重量平均分子量２００，０００〜３００，０００）と、ワックスとして１００質量部の日本精蝋（株）製のパラフィンワックスＳＰ−０１４５（分子量５００、融点６３℃）と、プロセスオイルとして３００質量部の出光興産（株）製のパラフィン系プロセスオイルＰＷ３８０（分子量約７６０）とを、ニーダー［（株）東洋精機製作所製ラボプラストミル］に投入し、投入原料が１８０℃になるように加熱しつつ、５分間混練して組成物Ａ１を得た。

【0028】

組成物Ａを、シート形状の金型（成形サイズ１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×２ｍｍ）に流し入れ、加熱プレス機［（株）井元製作所製ＩＭＣ−１８０Ｃ］を用いて金型温度が１５０℃となるように加熱しつつ、２０ＭＰａの圧力で加圧成形した。加圧成形後、放冷し、金型から取り出したシート状の成形物から２０ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍのシート状のサンプルを切りだしてサンプルＡ１とした。

【0029】

（サンプルＢ１、Ｃ１、Ｄ１の作製）
ワックスの量およびプロセスオイルの量を表１に記載の量に変えたこと以外はサンプルＡ１と同様にして、サンプルＢ１、サンプルＣ１、およびサンプルＤ１を作製した。

【0030】

（サンプルａ１の作製）
ＳＥＥＰＳ共重合体１００質量部に代えて、Ｋｒａｔｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ，Ｉｎｃ製のＫＲＡＴＯＮ（登録商標）Ｇ１６５１Ｈ［重量平均分子量２００，０００〜３００，０００のスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン共重合体（ＳＥＢＳ共重合体）］を１００質量部使用したこと以外はサンプルＡ１と同様にしてサンプルａ１を作製した。

【0031】

（サンプルｂ１、ｃ１、ｄ１の作製）
パラフィンワックスの量およびパラフィン系プロセスオイルの量を表１に記載の量に変えたこと以外はサンプルａ１と同様にして、サンプルｂ１、サンプルｃ１、サンプルｄ１を作製した。

【0032】

【表1】

【0033】

（２）評価試験１
実施例であるサンプルＡ１、Ｂ１、及び比較例であるサンプルＣ１、Ｄ１、ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１を用いて、以下の方法によりブリードアウト抑制効果についての評価試験を行った。

【0034】

本評価試験では、各サンプルを、加熱条件（詳細は後述する）ごとに準備した。例えばサンプルＢ１については、加熱温度８０℃で加熱時間が、１時間、２時間、４時間、１４時間、２４時間、加熱温度１００℃で加熱時間が、０．５時間、１時間、２時間、４時間、１４時間、２４時間、加熱温度１２０℃で加熱時間が１時間、２時間、４時間の１４条件における評価試験を行うので、１４個のサンプルを準備した。サンプルｂ１についてもサンプルＢ１と同様の加熱条件で評価試験を行うので、１４個のサンプルを準備した。サンプルＡ１およびサンプルａ１についてはそれぞれ１１個のサンプル、サンプルＣ１およびサンプルｃ１についてはそれぞれ１０個のサンプル、サンプルＤ１およびサンプルｄ１についてはそれぞれ１個のサンプルを準備した。

【0035】

評価試験に先立ち、各サンプルの質量を予め測定し、当該測定値をサンプル初期質量とした。

【0036】

各サンプルを、図１に示すように、濾紙（ＪＩＳ Ｐ３８０１ ５種Ａ、東洋濾紙株式会社製Ｎｏ．５Ａ直径１２５ｍｍ）の中央に置き、所定温度（８０℃、１００℃または１２０℃）に設定した加熱チャンバー内で、所定時間（表２参照）加熱した後、サンプルと濾紙を分離してサンプルの質量を測定した（加熱後のサンプル質量）。図１中、Ｒは濾紙、Ｓはサンプルを示す。

【0037】

サンプル初期質量の測定値および加熱後のサンプル質量の測定値を用いて、以下の式（１）により質量損失（％）を算出して表２に記載した。
質量損失（％）＝１００×
（サンプル初期質量−加熱後のサンプル質量）／サンプル初期質量 （１）
質量損失の数値が大きいものほど、ブリードアウト量が多いといえる。本評価試験では、質量損失が１％以下の場合、ブリードアウトしないと判断した。

【0038】

さらに、サンプルＢ１およびサンプルｂ１をそれぞれ１００℃で所定時間（０．５時間、１時間、２時間、４時間、１４時間、２４時間）加熱したときにおける質量損失を対比するグラフを図２に示し、サンプルＤ１とサンプルｄ１をそれぞれ１００℃で２４時間加熱した後の質量損失を対比したグラフを図３に示した。

【0039】

【表2】

【0040】

（３）結果と考察
表２、図２および図３に示すように、加熱条件（温度および時間）が同一で、ポリマー以外の組成が同一のサンプル同士（例えばサンプルＢ１のうち１００℃で２４時間加熱したものと、サンプルｂ１のうち１００℃で２４時間加熱したもの）を比較すると、ＳＥＥＰＳ共重合体を用いて作製したサンプルＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１においてＳＥＢＳ共重合体を用いて作製したサンプルａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１（特許文献１に記載のポリマーを含む蓄熱材組成物から作製した比較の蓄熱材）よりも質量損失が小さいという結果が得られた。
この結果から本発明によれば、公知の蓄熱材よりもブリードアウトを抑制した蓄熱材組成物および蓄熱材を得ることができることがわかった。

【0041】

なお、ワックスおよびプロセスオイルの含有量が少ないサンプルＡ１では、ブリードアウトしないという結果が得られた。
さらに、ＳＥＥＰＳ共重合体１００質量部に対して、ワックスを３００質量部以上１０００質量部以下含む組成物を用いて作製した蓄熱材では、特にブリードアウトが少ないという結果が得られた。この結果よりワックスの量はＳＥＥＰＳ共重合体１００質量部に対して３００質量部以上１０００質量部以下とするのが好ましいということが分かった。

【0042】

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例では、ＳＥＥＰＳ共重合体として、（株）クラレ製、ＳＥＰＴＯＮ（登録商標）４０５５を用いた例を示したが、他のＳＥＥＰＳ共重合体、例えば、ＳＥＰＴＯＮ（登録商標）４０３３、ＳＥＰＴＯＮ（登録商標）４０７７、およびＳＥＰＴＯＮ（登録商標）４０９９等を用いてもよい。
（２）上記実施例ではワックスとして、日本精蝋（株）製のパラフィンワックスＳＰ−０１４５を用いた例を示したが、他のワックス、たとえば、日本精蝋（株）製のＦＮＰ−００９０、ＦＴ−０１１５、ＨＮＰ−１０、Ｗａｘ−１１５およびＨｉＭｉｃ−２０４５等を用いてもよい。
（３）上記実施例ではプロセスオイルとして、出光興産製ＰＷ−３８０を用いた例を示したが、他のプロセスオイル、例えば、出光興産製ＰＷ−３２、ＰＷ−９０等を用いてもよい。

【符号の説明】

【0043】

Ｒ…濾紙
Ｓ…サンプル

【図1】

【図2】

【図3】