JP2008069344A - Thermal storage material microcapsule - Google Patents
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Abstract
【課題】臭気を低減させた蓄熱材マイクロカプセルを提供することを課題とする。
【解決手段】多価イソシアネート化合物と多価アミン化合物とを反応させて得られる樹脂からなる皮膜で蓄熱材が内包された蓄熱材マイクロカプセルにおいて、多価アミン化合物として、少なくとも1種の変性脂肪族ポリアミン化合物を用いることを特徴とする蓄熱材マイクロカプセル。
【選択図】なしAn object of the present invention is to provide a heat storage material microcapsule with reduced odor.
In a heat storage material microcapsule in which a heat storage material is encapsulated with a film made of a resin obtained by reacting a polyvalent isocyanate compound and a polyvalent amine compound, at least one modified aliphatic compound is used as the polyvalent amine compound. A heat storage material microcapsule using a polyamine compound.
[Selection figure] None
Description
本発明は蓄熱材を内包したマイクロカプセルに関するものである。 The present invention relates to a microcapsule including a heat storage material.
近年、熱エネルギーを有効に利用することにより、省エネルギー化を図ることが求められている。その有効な方法として、物質の相変化に伴う潜熱を利用して蓄熱を行う方法が考えられてきた。相変化を伴わない顕熱のみを利用する方法に比べ、融点を含む狭い温度域に大量の熱エネルギーを高密度に貯蔵できるため、蓄熱材容量の縮小化がなされるだけでなく、蓄熱量が大きい割に大きな温度差が生じないため熱損失を少量に抑えられる利点を有する。 In recent years, it has been required to save energy by effectively using thermal energy. As an effective method, a method of storing heat by using latent heat accompanying a phase change of a substance has been considered. Compared to the method using only sensible heat without phase change, it can store a large amount of heat energy in a narrow temperature range including the melting point, thus not only reducing the capacity of the heat storage material but also reducing the amount of heat storage. There is an advantage that heat loss can be suppressed to a small amount because a large temperature difference does not occur for a large amount.
潜熱を利用する蓄熱材は、融解(液状)と凝固(固体状)を繰り返すため、液状の蓄熱材が外部に流出しないように、密閉容器に封入させたり、高分子系や無機系素材のマトリックス中に吸収保持させて使用する必要がある。そのため、熱交換効率が低下したり、用途が制限されたりすることが多かった。蓄熱材を広範囲な用途で効率良く利用するために、蓄熱材をマイクロカプセル化する方法が提案されている。蓄熱材をマイクロカプセル化することにより、蓄熱材の相状態に関係なく、外観状態を一定に保つことが可能となる。 The heat storage material that uses latent heat repeats melting (liquid) and solidification (solid), so the liquid heat storage material is sealed in a sealed container or a matrix of polymer or inorganic material so that it does not flow out. It is necessary to use it while absorbing it. For this reason, the heat exchange efficiency is often lowered or the use is limited. In order to efficiently use the heat storage material in a wide range of applications, a method of encapsulating the heat storage material has been proposed. By encapsulating the heat storage material, it is possible to keep the appearance state constant regardless of the phase state of the heat storage material.
蓄熱材マイクロカプセルを媒体に分散させたマイクロカプセル分散液では、蓄熱材の相状態に依らず、液体として取り扱うことができる。マイクロカプセル分散液から媒体を除去して乾燥させたマイクロカプセル固形物では、常に固形状態として取り扱うことができる。 The microcapsule dispersion liquid in which the heat storage material microcapsules are dispersed in the medium can be handled as a liquid regardless of the phase state of the heat storage material. A microcapsule solid material that has been dried by removing the medium from the microcapsule dispersion can always be handled as a solid state.
蓄熱材マイクロカプセルの皮膜としては、in−situ法を用いたアミノ樹脂、その中でもメラミンとホルマリンの付加縮合法によって得られるメラミン樹脂を挙げることができる。しかしながら、樹脂中に残留する未反応のホルマリンを処理する方法が種々提案されているものの(例えば、特許文献1参照)、完全に除去するのが困難であったり、処理後の物に着色や臭気が生じたりすることがあった。 Examples of the film of the heat storage material microcapsule include an amino resin using an in-situ method, and among them, a melamine resin obtained by an addition condensation method of melamine and formalin. However, although various methods for treating unreacted formalin remaining in the resin have been proposed (see, for example, Patent Document 1), it is difficult to remove completely, or the treated product is colored or smelled. Sometimes occurred.
これに対して、ホルマリンを使用しないで製造するポリウレアやポリウレタンウレア等のマイクロカプセル皮膜を有する蓄熱材マイクロカプセルが提案されている(例えば、特許文献2〜3参照)。これら特許文献では、皮膜形成時にエチレンジアミン、ジエチレントリアミン等の芳香族、脂肪族、脂環族系の多価アミンが使用できることが記載されている。しかしながら、これらの多価アミンを使用して製造した蓄熱材マイクロカプセル分散液で、臭気が発生するという問題があった。また、潜在的にアミンを遊離する化合物であるケチミン化合物が使用できることも記載されているが、反応時に再生した多価アミン化合物の影響で、蓄熱材マイクロカプセル分散液の臭気が問題となっていた。蓄熱材マイクロカプセル分散液の臭気は、蓄熱材マイクロカプセル製造時、蓄熱材マイクロカプセル固形物製造時、さらには蓄熱材マイクロカプセル使用時の安全衛生上の問題となっていた。
本発明の課題は、臭気を低減させた蓄熱材マイクロカプセルを提供することである。 The subject of this invention is providing the thermal storage material microcapsule which reduced the odor.
本発明者らは鋭意検討した結果、次の発明を見出した。
(1)多価イソシアネート化合物と多価アミン化合物とを反応させて得られる樹脂からなる皮膜で蓄熱材が内包された蓄熱材マイクロカプセルにおいて、多価アミン化合物として、少なくとも1種の変性脂肪族ポリアミン化合物を用いることを特徴とする蓄熱材マイクロカプセル、
(2)多価アミン化合物全量に対する変性脂肪族ポリアミン化合物の含有比率が50〜100質量%である上記(1)記載の蓄熱材マイクロカプセル、
(3)変性脂肪族ポリアミン化合物が、一般式(I)で表される化合物である上記(1)または(2)記載の蓄熱材マイクロカプセル、
(4)多価イソシアネート化合物のイソシアネート基に対する多価アミン化合物のアミノ基(但し、第1級アミノ基と第2級アミノ基)のモル比率が0.3〜2.0である上記(1)記載の蓄熱材マイクロカプセル。
As a result of intensive studies, the present inventors have found the following invention.
(1) In a heat storage material microcapsule in which a heat storage material is encapsulated by a film made of a resin obtained by reacting a polyvalent isocyanate compound and a polyvalent amine compound, at least one modified aliphatic polyamine as the polyvalent amine compound Thermal storage material microcapsule characterized by using a compound,
(2) The heat storage material microcapsule according to (1), wherein the content ratio of the modified aliphatic polyamine compound to the total amount of the polyvalent amine compound is 50 to 100% by mass,
(3) The heat storage material microcapsule according to (1) or (2), wherein the modified aliphatic polyamine compound is a compound represented by the general formula (I),
(4) The above (1), wherein the molar ratio of the amino group (primary amino group and secondary amino group) of the polyvalent amine compound to the isocyanate group of the polyvalent isocyanate compound is 0.3 to 2.0. The heat storage material microcapsule described.
本発明の蓄熱材マイクロカプセルは、多価イソシアネート化合物と多価アミン化合物とを反応させて得られる樹脂からなる皮膜で蓄熱材が内包された蓄熱材マイクロカプセルにおいて、多価アミン化合物として、少なくとも1種の変性脂肪族ポリアミン化合物を用いることを特徴とする蓄熱材マイクロカプセルである。変性脂肪族ポリアミン化合物を使用することで、蓄熱材マイクロカプセル分散液の臭気が抑制され、製造時および使用時の安全衛生上の問題を改善することができる。 The heat storage material microcapsule of the present invention is a heat storage material microcapsule in which a heat storage material is encapsulated with a film made of a resin obtained by reacting a polyvalent isocyanate compound and a polyvalent amine compound. A heat storage material microcapsule using a modified aliphatic polyamine compound. By using the modified aliphatic polyamine compound, the odor of the heat storage material microcapsule dispersion can be suppressed, and the health and safety problems during production and use can be improved.
本発明で用いられるマイクロカプセル化の手法は一般に界面重合法と称される。具体的には、芯材となる蓄熱材に可溶な油溶性の反応性化合物(化合物A)を溶解した蓄熱材を、界面活性剤と活性水素を有する化合物(化合物B)とを溶解した連続水溶液相に微小滴状に分散する。次いで、加熱および攪拌を施して、蓄熱材相と水相とにそれぞれ溶解していた化合物Aと化合物Bが、蓄熱材相と水相との界面で重合して、水および油に不溶性の樹脂皮膜を形成し、マイクロカプセルが得られる。具体的な皮膜としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレア、ポリウレタン皮膜のマイクロカプセルが知られているが、相変化時の蓄熱材の多数回の膨張−収縮に耐え得るだけの強度と弾力性、および塗工や含浸工程に耐え得る物理的、化学的強度を有する皮膜として、ポリウレアまたはポリウレタンウレア樹脂皮膜を有するマイクロカプセルが蓄熱材マイクロカプセルとして好ましく使われている。本発明の蓄熱材マイクロカプセルは、化合物Aとしては、多価イソシアネート化合物を用い、化合物Bとしては、多価アミン化合物を用いる。 The microencapsulation method used in the present invention is generally referred to as an interfacial polymerization method. Specifically, a heat storage material in which an oil-soluble reactive compound (compound A) soluble in a heat storage material to be a core material is dissolved, and a surfactant and a compound having active hydrogen (compound B) are continuously dissolved. Disperse in the aqueous phase in the form of microdroplets. Subsequently, heating and stirring are performed, and the compound A and the compound B, which are dissolved in the heat storage material phase and the water phase, are polymerized at the interface between the heat storage material phase and the water phase, and are insoluble in water and oil. A film is formed and microcapsules are obtained. As specific coatings, polyester, polyamide, polyurea, and polyurethane coating microcapsules are known, but the strength and elasticity that can withstand multiple expansion and contraction of the heat storage material during phase change, and coating A microcapsule having a polyurea or polyurethaneurea resin film is preferably used as a heat storage material microcapsule as a film having physical and chemical strength that can withstand the process and impregnation process. In the heat storage material microcapsule of the present invention, a polyvalent isocyanate compound is used as the compound A, and a polyvalent amine compound is used as the compound B.
本発明において、多価アミン化合物としては少なくとも1種の変性脂肪族ポリアミン化合物を用いる。変性脂肪族ポリアミン化合物は、脂肪族ポリアミン化合物の一部のアミノ基由来の活性水素と、例えば、エポキシ化合物、二重結合を含む不飽和化合物、メチロール化合物、カルボン酸化合物、チオ尿素化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物とを反応させて得ることができる。この反応によって、アミノ基由来の活性水素が脂肪族置換基または芳香族置換基に置換されて、臭気を低減させることが可能となる。本発明に係わる変性脂肪族ポリアミン化合物は、少なくとも2個以上のアミノ基由来の活性水素を有する。 In the present invention, at least one modified aliphatic polyamine compound is used as the polyvalent amine compound. The modified aliphatic polyamine compound is selected from an active hydrogen derived from a partial amino group of the aliphatic polyamine compound and, for example, an epoxy compound, an unsaturated compound containing a double bond, a methylol compound, a carboxylic acid compound, and a thiourea compound. It can be obtained by reacting with at least one compound. By this reaction, the active hydrogen derived from the amino group is substituted with an aliphatic substituent or an aromatic substituent, and the odor can be reduced. The modified aliphatic polyamine compound according to the present invention has at least two active hydrogens derived from amino groups.
変性脂肪族ポリアミン化合物を構成する脂肪族ポリアミン化合物の例としては、エチレンジアミン、1,2−プロパンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,4−ジアミノブタン、ヘキサメチレンジアミン、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジアミン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、4−アミノメチルオクタメチレンジアミン、3,3′−イミノビス(プロピルアミン)、3,3′−メチルイミノビス(プロピルアミン)、ビス(3−アミノプロピル)エーテル、1,2−ビス(3−アミノプロピルオキシ)エタン、メンセンジアミン、イソホロンジアミン、ビスアミノメチルノルボルナン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなどを挙げることができる。芳香族置換基を有する脂肪族ポリアミンの例としては、m−キシリレンジアミン、テトラクロロ−p−キシリレンジアミンなどを挙げることができる。 Examples of the aliphatic polyamine compound constituting the modified aliphatic polyamine compound include ethylenediamine, 1,2-propanediamine, 1,3-propanediamine, 1,4-diaminobutane, hexamethylenediamine, 2,5-dimethyl- 2,5-hexanediamine, 2,2,4-trimethylhexamethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, 4-aminomethyloctamethylenediamine, 3,3'-iminobis (propylamine) ), 3,3′-methyliminobis (propylamine), bis (3-aminopropyl) ether, 1,2-bis (3-aminopropyloxy) ethane, mensendiamine, isophoronediamine, bisaminomethylnorbornane, Screw (4- Minocyclohexyl) methane, bis (4-amino-3-methylcyclohexyl) methane, 1,3-diaminocyclohexane, 3,9-bis (3-aminopropyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5 , 5] Undecane. Examples of the aliphatic polyamine having an aromatic substituent include m-xylylenediamine and tetrachloro-p-xylylenediamine.
本発明において、より好ましい変性脂肪族ポリアミン化合物は、一般式(I)で表される化合物である。R1、R2、R3、R4は、各々独立して水素原子、または有機残基である。R1、R2、R3、R4のうち少なくとも2つは必ず水素原子であり、多価イソシアネート化合物との反応点となる。ただし、R1、R2、R3、R4の全てが同時に水素原子であることはない。有機残基とは、エポキシ化合物、二重結合を含む不飽和化合物、メチロール化合物、カルボン酸化合物、チオ尿素化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物由来の基である。 In the present invention, a more preferred modified aliphatic polyamine compound is a compound represented by the general formula (I). R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom or an organic residue. At least two of R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are necessarily hydrogen atoms and serve as reaction points with the polyvalent isocyanate compound. However, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are not all hydrogen atoms at the same time. The organic residue is a group derived from at least one compound selected from an epoxy compound, an unsaturated compound containing a double bond, a methylol compound, a carboxylic acid compound, and a thiourea compound.
R1、R2、R3、R4における有機残基の具体例としては、アルキル基、アルケニル基、ヒドロキシアルキル基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルアルキル基、ポリオキシアルキレン基、シアノアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基などを挙げることができる。より好ましい具体例は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、sec−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基等の炭素数1〜22の直鎖または分岐のアルキル基;ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等の炭素数2〜22の直鎖または分岐のアルケニル基;ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等の炭素数1〜22のヒドロキシアルキル基;ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピラン環等の炭素数6〜12の芳香環または複素環;メトキシカルボニル基、トリフルオロメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、n−プロポキシカルボニル基、イソプロポキシカルボニル基、n−ブトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基、sec−ブトキシカルボニル基、n−ペンチルオキシカルボニル基、n−ヘキシルオキシカルボニル基等の置換されていてもよい炭素数2〜22の直鎖または分岐のアルコキシカルボニル基;メトキシカルボニルメチル基、メトキシカルボニルエチル基、エトキシカルボニルメチル基、エトキシカルボニルエチル基、n−プロポキシカルボニルエチル基、n−プロポキシカルボニルプロピル基、イソプロポキシカルボニルメチル基、イソプロポキシカルボニルエチル基等の炭素数3〜22の直鎖または分岐のアルコキシカルボニルアルキル基、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基、ポリオキシエチレンとポリオキシプロピレンの共重合基等のポリオキシアルキレン基;シアノエチル基が挙げられる。このうち、ヒドロキシアルキル基、ポリオキシアルキレン基が好ましい。 Specific examples of the organic residue in R 1 , R 2 , R 3 and R 4 include an alkyl group, alkenyl group, hydroxyalkyl group, alkylcarbonyl group, alkoxycarbonyl group, alkoxycarbonylalkyl group, polyoxyalkylene group, cyano An alkyl group, an aromatic hydrocarbon group, an aromatic heterocyclic group, etc. can be mentioned. More preferred specific examples are those having 1 to 1 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, tert-butyl group, sec-butyl group, n-pentyl group, and n-hexyl group. 22 linear or branched alkyl groups; linear or branched alkenyl groups having 2 to 22 carbon atoms such as vinyl group, propenyl group, butenyl group, pentenyl group, hexenyl group; hydroxymethyl group, hydroxyethyl group, hydroxypropyl An aromatic ring having 6 to 12 carbon atoms such as a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a thiophene ring, a furan ring, a pyrrole ring, a pyrazole ring, a pyridine ring, and a pyran ring; Heterocycle: methoxycarbonyl group, trifluoromethoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group, n-propoxycal A carbon number of 2 which may be substituted such as nyl group, isopropoxycarbonyl group, n-butoxycarbonyl group, tert-butoxycarbonyl group, sec-butoxycarbonyl group, n-pentyloxycarbonyl group, n-hexyloxycarbonyl group, etc. -22 linear or branched alkoxycarbonyl group; methoxycarbonylmethyl group, methoxycarbonylethyl group, ethoxycarbonylmethyl group, ethoxycarbonylethyl group, n-propoxycarbonylethyl group, n-propoxycarbonylpropyl group, isopropoxycarbonylmethyl Group, linear or branched alkoxycarbonylalkyl group having 3 to 22 carbon atoms such as isopropoxycarbonylethyl group, polyoxyethylene group, polyoxypropylene group, polyoxyethylene and polyoxypropylene Include cyanoethyl group; polyoxyalkylene groups such as copolymerized group. Among these, a hydroxyalkyl group and a polyoxyalkylene group are preferable.
R5の具体例としては、炭素数1〜12のアルキレン基、炭素数6〜12のシクロアルキルアルキレン基、炭素数7〜14のアリールアルキレン基、炭素数5〜8のシクロアルキレン基などが挙げられる。このうち、炭素数2〜5のアルキレン基が好ましい。 Specific examples of R 5 include an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkylalkylene group having 6 to 12 carbon atoms, an arylalkylene group having 7 to 14 carbon atoms, and a cycloalkylene group having 5 to 8 carbon atoms. It is done. Among these, a C2-C5 alkylene group is preferable.
変性脂肪族ポリアミン化合物のアミン価は、20〜2000mgKOH/gであることが好ましく、50〜1500mgKOH/gであることがより好ましい。変性脂肪族ポリアミン化合物中に残っているアミン価が20mgKOH/g未満の場合には、架橋密度が低くなり、カプセルの耐熱性が悪くなる場合がある。2000mgKOH/gより高い場合には、架橋密度が上がりすぎて、カプセル皮膜の柔軟性が不足して、相変化繰り返し耐久性が悪くなることがある。 The amine value of the modified aliphatic polyamine compound is preferably 20 to 2000 mgKOH / g, and more preferably 50 to 1500 mgKOH / g. When the amine value remaining in the modified aliphatic polyamine compound is less than 20 mgKOH / g, the crosslinking density may be lowered and the heat resistance of the capsule may be deteriorated. When it is higher than 2000 mgKOH / g, the crosslinking density increases too much, the flexibility of the capsule film is insufficient, and the phase change repeated durability may deteriorate.
変性脂肪族ポリアミン化合物の市販品としては、「フジキュアー」「トーマイド」(富士化成工業社製)、「アデカハードナー」(ADEKA社製)、「ラッカマイド」(大日本インキ化学工業社製)、「カヤハード」(日本化薬社製)、「リアクト」(三洋化成工業社製)、「JERキュア」(ジャパンエポキシレジン社製)、「ダイトクラール」(大都産業社製)、「スリーボンド2100シリーズ」(スリーボンド社製)などが挙げられる。 Commercially available modified aliphatic polyamine compounds include “Fujicure”, “Tomide” (Fuji Kasei Kogyo Co., Ltd.), “Adeka Hardener” (Adeka Co., Ltd.), “Rakkamide” (Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.), “Kaya Hard” "Nippon Kayaku Co., Ltd.", "React" (Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), "JER Cure" (Japan Epoxy Resin Co., Ltd.), "Daito Kral" (Daito Sangyo Co., Ltd.), "Three Bond 2100 Series" (Three Bond) Etc.).
変性脂肪族ポリアミン化合物を用いることにより、蓄熱材マイクロカプセル分散液の臭気が低減するという効果のほかに、蓄熱材マイクロカプセル自体の相変化繰り返し耐久性が向上するという効果が発現する。蓄熱材マイクロカプセルでは、内包されている蓄熱材が融解(液状)と凝固(固体状)を繰り返す際に体積変動を生じる。変性脂肪族ポリアミン化合物に含まれる有機残基によって、蓄熱材マイクロカプセル皮膜はこの体積変動を吸収するように伸縮するようになり、相変化繰り返し耐久性が向上しているものと推測される。 By using the modified aliphatic polyamine compound, in addition to the effect that the odor of the heat storage material microcapsule dispersion is reduced, the effect that the phase change repetition durability of the heat storage material microcapsule itself is improved is exhibited. In the heat storage material microcapsule, volume fluctuation occurs when the heat storage material contained therein repeats melting (liquid) and solidification (solid). It is presumed that the organic residue contained in the modified aliphatic polyamine compound expands and contracts the heat storage material microcapsule film so as to absorb the volume fluctuation, and the durability against repeated phase change is improved.
本発明に係わる多価イソシアネート化合物は、少なくとも2個以上のイソシアネート基を有する化合物であり、芯材となる蓄熱材に可溶であるのが好ましい。具体例としては、m−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、2,6−トリレンジイソシアネート、トルエン−2,4,6−トリイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−2,4′−ジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート、m−テトラメチルキシリ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、ジシクロヘキシルメタン−4,4′−ジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、ノルボルナンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどのイソシアネート単量体が挙げられる。また、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートなどのイソシアネートオリゴマーまたはイソシアネートポリマーも挙げられる。さらに、ヘキサメチレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンの付加物、トリレンジイソシアネートとヘキサントリオールの付加物、ヘキサメチレンジイソシアネートのビュレット付加物、イソシアネート単量体、イソシアネートオリゴマーまたはイソシアネートポリマーのポリオール変性体やカルボジイミド変性体等が挙げられる。これらは組合わせて用いることもできる。芳香族系イソシアネートを用いた場合、熱的又は化学的に安定なカプセル皮膜樹脂を得ることができる。一方、脂肪族系イソシアネートを用いると、黄変しにくい又は黄変しないカプセル皮膜樹脂を得ることができる。変色が嫌われる用途では、脂肪族系イソシアネートを用いた蓄熱材マイクロカプセルを好適に用いることができる。多価イソシアネート化合物は、蓄熱材に対し1〜50質量%の範囲で添加される。 The polyvalent isocyanate compound according to the present invention is a compound having at least two isocyanate groups and is preferably soluble in a heat storage material serving as a core material. Specific examples include m-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, toluene-2,4,6-triisocyanate, diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, diphenylmethane-2, 4'-diisocyanate, naphthalene-1,5-diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, m-tetramethylxylylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, 1,3-bis Isocyanate monomers such as (isocyanatomethyl) cyclohexane, norbornane diisocyanate, and isophorone diisocyanate. Further, isocyanate oligomers or isocyanate polymers such as polymethylene polyphenyl polyisocyanate are also included. Furthermore, adducts of hexamethylene diisocyanate and trimethylolpropane, adducts of tolylene diisocyanate and hexanetriol, burette adducts of hexamethylene diisocyanate, isocyanate monomers, isocyanate oligomer or isocyanate polymer polyol modified products and carbodiimide modified products, etc. Is mentioned. These can also be used in combination. When an aromatic isocyanate is used, a capsule film resin that is thermally or chemically stable can be obtained. On the other hand, when an aliphatic isocyanate is used, it is possible to obtain a capsule film resin that does not easily yellow or does not yellow. In applications where discoloration is hated, heat storage material microcapsules using aliphatic isocyanates can be suitably used. The polyvalent isocyanate compound is added in the range of 1 to 50% by mass with respect to the heat storage material.
変性脂肪族ポリアミン化合物と併用して、低分子多価アミン化合物、高分子アミン化合物も共重合成分として用いることができる。用いることができる低分子多価アミン化合物は、少なくとも2個以上の第1級アミノ基及び/または第2級アミノ基を有する低分子化合物である。低分子多価アミン化合物の具体例としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ヘキサメチレンジアミン、トリス(2−アミノエチル)アミン等の脂肪族アミン類や、o−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、ジアミノナフタレン、キシリレンジアミン等の芳香族アミン類を挙げることができる。高分子アミン化合物の具体例としては、ポリエチレンイミン及びその誘導体、ポリプロピレンアミン、ポリビニルアミン及びその誘導体、ポリアリルアミン及びその誘導体、ポリエーテルアミン、ポリ−L−リジン、ポリ−L−オルニチン等を挙げることができる。 In combination with the modified aliphatic polyamine compound, a low molecular weight polyamine compound or a high molecular amine compound can also be used as a copolymerization component. The low molecular weight polyamine compound that can be used is a low molecular compound having at least two primary amino groups and / or secondary amino groups. Specific examples of the low molecular weight polyamine compound include aliphatic amines such as ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, hexamethylenediamine, tris (2-aminoethyl) amine, o-phenylenediamine, p-phenylenediamine, Aromatic amines such as diaminonaphthalene and xylylenediamine can be exemplified. Specific examples of the polymeric amine compound include polyethyleneimine and derivatives thereof, polypropyleneamine, polyvinylamine and derivatives thereof, polyallylamine and derivatives thereof, polyetheramine, poly-L-lysine, poly-L-ornithine and the like. Can do.
本発明において、多価アミン化合物全量に対する変性脂肪族ポリアミン化合物の含有比率は、50〜100質量%であることが好ましく、65〜100質量%であることがより好ましい。変性脂肪族ポリアミン化合物の含有比率が50質量%未満であると、臭気が低減しにくくなる場合がある。 In the present invention, the content ratio of the modified aliphatic polyamine compound with respect to the total amount of the polyvalent amine compound is preferably 50 to 100% by mass, and more preferably 65 to 100% by mass. If the content ratio of the modified aliphatic polyamine compound is less than 50% by mass, the odor may be difficult to reduce.
多価イソシアネート化合物のイソシアネート基に対する多価アミン化合物のアミノ基(但し、第1級アミノ基と第2級アミノ基)のモル比率は、0.01〜20であることが好ましく、0.1〜10であることがより好ましい。モル比率が0.01未満であると、蓄熱材マイクロカプセルの耐熱性や耐溶剤性が不十分となることがある。モル比率が20を超えると、蓄熱材マイクロカプセルの分散液の分散安定性が劣ったり、液粘度が高くなり過ぎることがある。さらに、高温や高湿度に曝される用途に用いる場合には、モル比率が0.3〜2.0であることが好ましく、0.5〜1.5であることがより好ましい。モル比率が0.3未満であると、高温や高湿度に曝された後における蓄熱材マイクロカプセルの耐熱性や耐溶剤性が不十分となることがあり、モル比率が2.0を超えると、高温や高湿度に曝されたときに、蓄熱材マイクロカプセルが変色(主に黄変)することがある。 The molar ratio of the amino group of the polyvalent amine compound to the isocyanate group of the polyvalent isocyanate compound (however, the primary amino group and the secondary amino group) is preferably from 0.01 to 20, 10 is more preferable. When the molar ratio is less than 0.01, the heat resistance and solvent resistance of the heat storage material microcapsules may be insufficient. When the molar ratio exceeds 20, the dispersion stability of the dispersion liquid of the heat storage material microcapsules may be inferior or the liquid viscosity may become too high. Furthermore, when used for applications exposed to high temperatures and high humidity, the molar ratio is preferably 0.3 to 2.0, and more preferably 0.5 to 1.5. When the molar ratio is less than 0.3, heat resistance and solvent resistance of the heat storage material microcapsule after being exposed to high temperature and high humidity may be insufficient, and when the molar ratio exceeds 2.0. When exposed to high temperature or high humidity, the heat storage material microcapsules may change color (mainly yellow).
本発明の蓄熱材マイクロカプセルで内包される蓄熱材は相転移に伴う潜熱を利用して蓄熱する目的で用いられるものであり、融点あるいは凝固点を有する化合物であれば使用可能である。具体的な蓄熱材としては、テトラデカン、ヘキサデカン、オクタデカン、パラフィンワックス等の脂肪族炭化水素化合物(パラフィン類化合物)、パルミチン酸、ミリスチン酸等の脂肪酸類、ベンゼン、p−キシレン等の芳香族炭化水素化合物、パルミチン酸イソプロピル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸ステアリル等のエステル化合物、ステアリルアルコール等のアルコール類等の化合物が挙げられ、好ましくは融解熱量が約80kJ/kg以上の化合物で、化学的、物理的に安定なものが用いられる。これらは2種以上を混合して用いても良いし、必要に応じ過冷却防止剤、比重調節剤、劣化防止剤等を添加することができる。また、融点の異なる2種以上の蓄熱材を混合して用いることも可能である。 The heat storage material encapsulated in the heat storage material microcapsule of the present invention is used for the purpose of storing heat using latent heat accompanying phase transition, and any compound having a melting point or a freezing point can be used. Specific heat storage materials include tetradecane, hexadecane, octadecane, and paraffin wax and other aliphatic hydrocarbon compounds (paraffinic compounds), fatty acids such as palmitic acid and myristic acid, and aromatic hydrocarbons such as benzene and p-xylene. Compounds, ester compounds such as isopropyl palmitate, butyl stearate, stearyl stearate and the like, and compounds such as alcohols such as stearyl alcohol, preferably a compound having a heat of fusion of about 80 kJ / kg or more, chemically and physically A stable material is used. Two or more of these may be used in combination, and a supercooling inhibitor, a specific gravity adjuster, a deterioration inhibitor and the like may be added as necessary. It is also possible to use a mixture of two or more heat storage materials having different melting points.
本発明の蓄熱材マイクロカプセルにおいて、マイクロカプセル皮膜/蓄熱材の配合比率(質量基準)は、2/98〜50/50、より好ましくは5/95〜30/70である。マイクロカプセル皮膜の配合比率が2質量%を下回ると、蓄熱材を完全に被覆することができずに、蓄熱材が漏れ出すことがある。マイクロカプセル皮膜の配合比率が50質量%を超えると、蓄熱材マイクロカプセルの融解熱量が小さくなるため、充分な蓄熱効果を発現できない場合がある。 In the heat storage material microcapsule of the present invention, the mixing ratio (mass basis) of the microcapsule film / heat storage material is 2/98 to 50/50, more preferably 5/95 to 30/70. When the blending ratio of the microcapsule film is less than 2% by mass, the heat storage material may not be completely covered and the heat storage material may leak out. When the blending ratio of the microcapsule film exceeds 50% by mass, the heat storage material microcapsules have a small amount of heat of fusion, and thus a sufficient heat storage effect may not be exhibited.
本発明の蓄熱材マイクロカプセルの体積平均粒子径は0.2〜50μmの範囲にすることが好ましく、さらに好ましくは0.5〜20μmの範囲にすることが好ましい。50μmより大きい粒子径では機械的剪断力に極めて弱くなることがあり、0.2μmより小さい粒子径では破壊は抑えられるものの膜厚が薄くなり耐熱性に乏しくなることがある。本発明で述べる体積平均粒子径とはマイクロカプセル粒子の体積換算値の平均粒子径を表わすものであり、原理的には一定体積の粒子を小さいものから順に篩分けし、その50%体積に当たる粒子が分別された時点での粒子径を意味する。体積平均粒子径の測定は顕微鏡観察による実測でも算定可能であるが市販の電気的、光学的粒子径測定装置を用いることにより自動的に測定可能である。 The volume average particle diameter of the heat storage material microcapsules of the present invention is preferably in the range of 0.2 to 50 μm, more preferably in the range of 0.5 to 20 μm. When the particle diameter is larger than 50 μm, the mechanical shearing force may be extremely weak, and when the particle diameter is smaller than 0.2 μm, the fracture may be suppressed, but the film thickness may be reduced and the heat resistance may be poor. The volume average particle diameter described in the present invention represents the average particle diameter of the microcapsule particles in terms of volume, and in principle, particles having a fixed volume are sieved in order from the smallest, and the particles corresponding to 50% of the volume. Means the particle size at the time of separation. The volume average particle size can be measured by actual measurement by microscopic observation, but can be automatically measured by using a commercially available electrical or optical particle size measuring device.
本発明の蓄熱材マイクロカプセルは、通常水分散液の状態で作製されるが、この分散液(スラリー)状態のまま使用することができる他、スプレードライヤー、ドラムドライヤー、フリーズドライヤー、フィルタープレスなどの各種乾燥装置・脱水装置を用いて、媒体の水を蒸発・脱水・乾燥させて粉体や固形体の形態にして使用することもできる。さらに、粉体や固形体に必要に応じてバインダー等を加えて、押出し造粒、転動造粒、撹拌造粒など各種造粒法を用いて造粒することで粒径を大きくし、扱いやすくした造粒体の形態にして使用することもできる。本発明ではこれら粉体や固形体および造粒体の総称として固形物と呼ぶことにする。なお、固形物の形状としては球状、楕円形、立方体、直方体、円柱状、円錐状、円盤状、俵状、桿状、正多面体、星形、筒型等如何なる形状でも良い。 The heat storage material microcapsules of the present invention are usually produced in the state of an aqueous dispersion, but can be used in the state of this dispersion (slurry) as well as spray dryer, drum dryer, freeze dryer, filter press, etc. The water of the medium can be evaporated, dehydrated and dried by using various drying and dehydrating apparatuses to be used in the form of powder or solid. Furthermore, by adding a binder or the like to the powder or solid as necessary, the particle size is increased by granulation using various granulation methods such as extrusion granulation, rolling granulation, stirring granulation, etc. It can also be used in the form of a simplified granulated body. In the present invention, these powders, solid bodies, and granulated bodies are collectively referred to as solid bodies. The shape of the solid material may be any shape such as a sphere, an ellipse, a cube, a rectangular parallelepiped, a cylinder, a cone, a disk, a bowl, a bowl, a regular polyhedron, a star, a cylinder.
以下、実施例によって本発明を更に詳しく説明する。実施例中の部数や百分率は特にことわりがない限り質量基準である。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. The parts and percentages in the examples are based on mass unless otherwise specified.
(実施例1〜20)
表1〜表4に示した配合で蓄熱材マイクロカプセル分散液を製造した。蓄熱材、過冷却防止剤、多価イソシアネート化合物を均一混合したものを、乳化剤水溶液中に添加し、乳化装置を用いて、50℃にて撹拌乳化を施して、乳化液を調製した。この乳化液に、多価アミン化合物水溶液を添加した後、80℃にて2時間、加熱撹拌を施し、蓄熱材マイクロカプセル分散液を得た。
(Examples 1-20)
Heat storage material microcapsule dispersions were produced with the formulations shown in Tables 1 to 4. What mixed uniformly the heat storage material, the supercooling inhibitor, and the polyvalent isocyanate compound was added in the emulsifier aqueous solution, and it stirred and emulsified at 50 degreeC using the emulsifier, and prepared the emulsion. After adding the aqueous solution of the polyamine solution to this emulsion, the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 2 hours to obtain a heat storage material microcapsule dispersion.
(実施例21〜25)
表5に示した配合で蓄熱材マイクロカプセル分散液を製造した。蓄熱材、過冷却防止剤、多価イソシアネート化合物を均一混合したものを、乳化剤水溶液中に添加し、乳化装置を用いて、40℃にて撹拌乳化を施して、乳化液を調製した。この乳化液に、多価アミン化合物水溶液を添加した後、70℃にて2時間、加熱撹拌を施し、蓄熱材マイクロカプセルの分散液を得た。
(Examples 21 to 25)
A heat storage material microcapsule dispersion was prepared with the formulation shown in Table 5. What mixed uniformly the heat storage material, the supercooling inhibitor, and the polyvalent isocyanate compound was added in the emulsifier aqueous solution, and it stirred and emulsified at 40 degreeC using the emulsifier, and prepared the emulsion. After adding an aqueous solution of a polyamine solution to this emulsion, the mixture was heated and stirred at 70 ° C. for 2 hours to obtain a dispersion liquid of heat storage material microcapsules.
(比較例1〜3)
表6に示した配合で蓄熱材マイクロカプセル分散液を製造した。蓄熱材、過冷却防止剤、多価イソシアネート化合物を均一混合したものを、乳化剤水溶液中に添加し、乳化装置を用いて、50℃にて撹拌乳化を施して、乳化液を調製した。この乳化液に、多価アミン化合物水溶液を添加した後、80℃にて2時間、加熱撹拌を施し、蓄熱材マイクロカプセル分散液を得た。
(Comparative Examples 1-3)
A heat storage material microcapsule dispersion was prepared with the formulation shown in Table 6. What mixed uniformly the heat storage material, the supercooling inhibitor, and the polyvalent isocyanate compound was added in the emulsifier aqueous solution, and it stirred and emulsified at 50 degreeC using the emulsifier, and prepared the emulsion. After adding the aqueous solution of the polyamine solution to this emulsion, the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 2 hours to obtain a heat storage material microcapsule dispersion.
(比較例4)
表6に示した配合で蓄熱材マイクロカプセル分散液を製造した。蓄熱材、過冷却防止剤、多価イソシアネート化合物を均一混合したものを、乳化剤水溶液中に添加し、乳化装置を用いて、40℃にて撹拌乳化を施して、乳化液を調製した。この乳化液に、多価アミン化合物水溶液を添加した後、70℃にて2時間、加熱撹拌を施し、蓄熱材マイクロカプセルの分散液を得た。
(Comparative Example 4)
A heat storage material microcapsule dispersion was prepared with the formulation shown in Table 6. What mixed uniformly the heat storage material, the supercooling inhibitor, and the polyvalent isocyanate compound was added in the emulsifier aqueous solution, and it stirred and emulsified at 40 degreeC using the emulsifier, and prepared the emulsion. After adding an aqueous solution of a polyamine solution to this emulsion, the mixture was heated and stirred at 70 ° C. for 2 hours to obtain a dispersion liquid of heat storage material microcapsules.
(実施例26〜32)
表7〜表8に示した配合で蓄熱材マイクロカプセル分散液を製造した。蓄熱材、過冷却防止剤、多価イソシアネート化合物を均一混合したものを、乳化剤水溶液中に添加し、乳化装置を用いて、50℃にて撹拌乳化を施して、乳化液を調製した。この乳化液に、多価アミン化合物水溶液を添加した後、80℃にて2時間、加熱撹拌を施し、蓄熱材マイクロカプセル分散液を得た。
(Examples 26 to 32)
Heat storage material microcapsule dispersions were produced with the formulations shown in Tables 7-8. What mixed uniformly the heat storage material, the supercooling inhibitor, and the polyvalent isocyanate compound was added in the emulsifier aqueous solution, and it stirred and emulsified at 50 degreeC using the emulsifier, and prepared the emulsion. After adding the aqueous solution of the polyamine solution to this emulsion, the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 2 hours to obtain a heat storage material microcapsule dispersion.
(実施例33〜61)
表9〜表12に示した配合で蓄熱材マイクロカプセル分散液を製造した。蓄熱材、過冷却防止剤、多価イソシアネート化合物を均一混合したものを、乳化剤水溶液中に添加し、乳化装置を用いて、50℃にて撹拌乳化を施して、乳化液を調製した。この乳化液に、多価アミン化合物水溶液を添加した後、80℃にて2時間、加熱撹拌を施し、蓄熱材マイクロカプセル分散液を得た。
(Examples 33-61)
Heat storage material microcapsule dispersions were produced with the formulations shown in Tables 9-12. What mixed uniformly the heat storage material, the supercooling inhibitor, and the polyvalent isocyanate compound was added in the emulsifier aqueous solution, and it stirred and emulsified at 50 degreeC using the emulsifier, and prepared the emulsion. After adding the aqueous solution of the polyamine solution to this emulsion, the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 2 hours to obtain a heat storage material microcapsule dispersion.
(比較例5〜7)
表13に示した配合で蓄熱材マイクロカプセル分散液を製造した。蓄熱材、過冷却防止剤、多価イソシアネート化合物を均一混合したものを、乳化剤水溶液中に添加し、乳化装置を用いて、50℃にて撹拌乳化を施して、乳化液を調製した。この乳化液に、多価アミン化合物水溶液を添加した後、80℃にて2時間、加熱撹拌を施し、蓄熱材マイクロカプセル分散液を得た。
(Comparative Examples 5-7)
A heat storage material microcapsule dispersion was prepared with the formulation shown in Table 13. What mixed uniformly the heat storage material, the supercooling inhibitor, and the polyvalent isocyanate compound was added in the emulsifier aqueous solution, and it stirred and emulsified at 50 degreeC using the emulsifier, and prepared the emulsion. After adding the aqueous solution of the polyamine solution to this emulsion, the mixture was heated and stirred at 80 ° C. for 2 hours to obtain a heat storage material microcapsule dispersion.
得られた蓄熱材マイクロカプセルに対して、以下の評価を行い、結果を表14〜表15に示した。 The following evaluation was performed with respect to the obtained heat storage material microcapsules, and the results are shown in Tables 14 to 15.
[蓄熱材マイクロカプセルの体積平均粒子径]
米国コールター社製の粒度測定装置マルチサイザーII型を用いて、体積平均粒子径を測定した。
[Volume average particle diameter of heat storage material microcapsules]
The volume average particle size was measured using a particle size measuring device Multisizer II type manufactured by Coulter USA.
[熱履歴耐久性(相変化繰り返し耐久性)]
蓄熱材マイクロカプセルの分散液5g採取し、100℃で2時間加熱して、媒体の水を蒸発して得られた乾固物を、温度制御が可能な恒温槽中に入れ、相変化温度を挟む温度域として0℃から100℃までを温度変化させ、300回繰り返した後の蓄熱量を測定し、温度変化を与える前の蓄熱量との比を熱履歴耐久性とした。1回の温度変化は、昇温に1時間、100℃で30分保持、降温に1時間、0℃で30分保持のサイクルである。
[Heat history durability (phase change repeated durability)]
Take 5g of dispersion of microcapsules of heat storage material, heat at 100 ° C for 2 hours, evaporate the water of the medium, put the dried product in a thermostatic chamber where the temperature can be controlled, and adjust the phase change temperature. The temperature range between 0 ° C. and 100 ° C. was measured as the temperature range to be sandwiched, and the heat storage amount after repeating 300 times was measured, and the ratio with the heat storage amount before giving the temperature change was defined as heat history durability. One temperature change is a cycle in which the temperature is raised for 1 hour, held at 100 ° C. for 30 minutes, the temperature is lowered for 1 hour, and kept at 0 ° C. for 30 minutes.
蓄熱量については示差走査熱量計で測定される融解熱量により決定した。蓄熱材マイクロカプセルを示差走査熱量計(米国パーキンエルマー社製、DSC−7型)を用いて、サンプル量2±0.2mg、昇温速度10℃/分および降温速度10℃/分にて測定した際の、昇温時における熱容量曲線の吸熱ピークとベースラインとの差の積分値を融解熱量とした。 The amount of heat stored was determined by the amount of heat of fusion measured with a differential scanning calorimeter. Using a differential scanning calorimeter (DSC-7, manufactured by Perkin Elmer, USA), heat storage material microcapsules were measured at a sample amount of 2 ± 0.2 mg, a heating rate of 10 ° C./min, and a cooling rate of 10 ° C./min. The integrated value of the difference between the endothermic peak and the baseline of the heat capacity curve at the time of temperature rise was defined as the heat of fusion.
[臭気]
蓄熱材マイクロカプセル分散液を50℃、相対湿度95%で6時間保持した後、その臭気を評価した。評価はモニター10名によって行い、各人がそれぞれ判断した評価の最多数を評価結果とした。臭気の評価基準としては、以下の通りである。
◎:臭気を感じない。
○:僅かな臭気を感じる。
△:臭気を感じる。
×:臭気を感じる。さらに、目や喉に刺激を感じる。
[Odor]
The heat storage material microcapsule dispersion was held at 50 ° C. and a relative humidity of 95% for 6 hours, and then its odor was evaluated. The evaluation was performed by 10 monitors, and the maximum number of evaluations determined by each person was used as the evaluation result. The evaluation standards for odor are as follows.
A: No odor is felt.
○: A slight odor is felt.
Δ: Odor is felt.
X: Feels odor. Furthermore, irritation is felt in the eyes and throat.
実施例1〜61に示した変性脂肪族ポリアミン化合物を用いた蓄熱材マイクロカプセル分散液は、比較例1〜7に示した脂肪族ポリアミン化合物を用いた蓄熱材マイクロカプセル分散液と比較して、臭気が大幅に低減していることが確認された。また、実施例1〜61の変性脂肪族ポリアミン化合物を用いた蓄熱材マイクロカプセルは、比較例1〜7に示した脂肪族ポリアミン化合物を用いた蓄熱材マイクロカプセルと比較して、相変化繰り返し耐久性にも優れていたが、これは変性脂肪族ポリアミン化合物が相変化繰り返し時における蓄熱材の体積変動を効率よく吸収したためと考えられる。 The heat storage material microcapsule dispersion using the modified aliphatic polyamine compound shown in Examples 1 to 61 is compared with the heat storage material microcapsule dispersion using the aliphatic polyamine compound shown in Comparative Examples 1 to 7, It was confirmed that the odor was greatly reduced. In addition, the heat storage material microcapsules using the modified aliphatic polyamine compounds of Examples 1 to 61 were compared with the heat storage material microcapsules using the aliphatic polyamine compounds shown in Comparative Examples 1 to 7, and repeated phase change durability. It was considered that this was because the modified aliphatic polyamine compound efficiently absorbed the volume change of the heat storage material during the phase change repetition.
実施例5、30〜32、比較例1は、多価アミン化合物として、変性脂肪族ポリアミン化合物/脂肪族ポリアミン化合物(質量比)を0/100から100/0まで変化させた蓄熱材マイクロカプセルである。多価アミン化合物中の変性脂肪族ポリアミン化合物の含有比率が高くなるほど、臭気、相変化繰り返し耐久性共に向上することが確認された。 Examples 5, 30 to 32, and Comparative Example 1 are heat storage material microcapsules in which a modified aliphatic polyamine compound / aliphatic polyamine compound (mass ratio) was changed from 0/100 to 100/0 as a polyvalent amine compound. is there. It was confirmed that the higher the content ratio of the modified aliphatic polyamine compound in the polyvalent amine compound, both the odor and the phase change repeated durability were improved.
多価イソシアネート化合物のイソシアネート基に対する多価アミン化合物のアミノ基のモル比率が1.3以上となるように配合した実施例6、7、20を比較した場合、変性脂肪族ポリアミン化合物がヒドロキシアルキル基、ポリオキシアルキレン基を含有している実施例6と実施例20において、臭気が抑制されることが確認された。 When Examples 6, 7, and 20 were blended so that the molar ratio of the amino group of the polyvalent amine compound to the isocyanate group of the polyvalent isocyanate compound was 1.3 or more, the modified aliphatic polyamine compound was a hydroxyalkyl group. In Example 6 and Example 20 containing a polyoxyalkylene group, it was confirmed that the odor was suppressed.
実施例1〜61で得られた蓄熱材マイクロカプセルに対して、以下の評価を行い、結果を表16〜表17に示した。 The following evaluation was performed on the heat storage material microcapsules obtained in Examples 1 to 61, and the results are shown in Tables 16 to 17.
[高温高湿保存後の耐熱性]
蓄熱材マイクロカプセル分散液2gを底面内径5cmのアルミカップに採取して、100℃で2時間加熱して、媒体の水を蒸発させ、得られた乾燥物の質量W1を測定した。さらに、強制循環式恒温乾燥機を使用し、空気雰囲気にて、200℃で3時間加熱処理した後の質量W2を測定した。ここで、質量減少量(W1−W2)を加熱処理前の質量W1で除した値の百分率を熱減率Aとした。
熱減率A(%)=(W1−W2)/W1×100
[Heat resistance after storage at high temperature and high humidity]
2 g of the heat storage material microcapsule dispersion was collected in an aluminum cup having a bottom inner diameter of 5 cm, heated at 100 ° C. for 2 hours to evaporate the water of the medium, and the mass W1 of the obtained dried product was measured. Furthermore, mass W2 after heat-treating at 200 degreeC for 3 hours was measured in the air atmosphere using the forced circulation type thermostat dryer. Here, the percentage of the value obtained by dividing the mass reduction amount (W1-W2) by the mass W1 before the heat treatment was defined as the thermal reduction rate A.
Thermal reduction rate A (%) = (W1-W2) / W1 × 100
次に、蓄熱材マイクロカプセル分散液2gを底面内径5cmのアルミカップに採取して、100℃で2時間加熱して、媒体の水を蒸発させ、得られた乾燥物の質量W3を測定した。引き続き、アルミカップに入ったままの状態の乾燥物を、温度80℃、相対湿度90%の恒温恒湿器内に10日間保存し、さらに、強制循環式恒温乾燥機を使用し、空気雰囲気にて、200℃で3時間加熱処理した後の質量W4を測定した。質量減少量(W3−W4)を加熱処理前の質量W3で除した値の百分率を熱減率Bとした。
熱減率B(%)=(W3−W4)/W3×100
Next, 2 g of the heat storage material microcapsule dispersion was collected in an aluminum cup having a bottom inner diameter of 5 cm, heated at 100 ° C. for 2 hours to evaporate the water of the medium, and the mass W3 of the obtained dried product was measured. Subsequently, the dried product as it is in the aluminum cup is stored for 10 days in a constant temperature and humidity chamber at a temperature of 80 ° C. and a relative humidity of 90%. The mass W4 after heat treatment at 200 ° C. for 3 hours was measured. The percentage of the value obtained by dividing the mass reduction amount (W3-W4) by the mass W3 before the heat treatment was defined as the thermal reduction rate B.
Thermal reduction rate B (%) = (W3-W4) / W3 × 100
ここで、熱減率Bを熱減率Aで除した値を熱減率変動比(熱減率B/熱減率A)とし、高温高湿保存後の耐熱性の指標とした。評価基準は、以下の通りである。
○:熱減率変動比が2未満
△:熱減率変動比が2以上3未満
×:熱減率変動比が3以上
Here, a value obtained by dividing the thermal reduction rate B by the thermal reduction rate A was defined as a thermal reduction rate fluctuation ratio (thermal reduction rate B / thermal reduction rate A), which was used as an index of heat resistance after storage at high temperature and high humidity. The evaluation criteria are as follows.
○: Thermal reduction rate fluctuation ratio is less than 2 Δ: Thermal reduction rate fluctuation ratio is 2 or more and less than 3 ×: Thermal reduction rate fluctuation ratio is 3 or more
[湿熱黄変性]
蓄熱材マイクロカプセル分散液をカプセル固形分濃度が10%になるように水で希釈し、この希釈分散液に、綿布(目付120g/m2、晒し)を浸して、引き上げ、液の付着量が120±10g/m2になるように2本のゴムロール対の間に通して余剰液を絞り落とした後、100℃で10分間乾燥して、カプセル含浸布を得た。次に、温度60℃、相対湿度90%に保った恒温恒湿器の内部に、カプセル含浸布及び対照用未加工綿布をスタンドとクリップを用いて吊した状態で投入し、72時間保持して湿熱試験を行った。湿熱試験後のカプセル含浸布及び対照用未加工綿布を、色差計(スイス国グレタグマクベス社製、SpectroEye)を用いて、光源C、2°にてL*a*b*モードで測定し、カプセル含浸布のb*値と対照用未加工綿布のb*値の差をΔb*として、このΔb*値の大小により、湿熱黄変性の度合いを判定した。湿熱黄変性の評価基準は、以下の通りである。
○:Δb*が4未満
△:Δb*が4以上6未満
×:Δb*が6以上
[Moist heat yellowing]
Dilute the heat storage material microcapsule dispersion with water so that the capsule solids concentration is 10%, soak cotton cloth (weighing 120 g / m 2 , exposed) in this diluted dispersion, pull it up, and the amount of liquid adhered The excess liquid was squeezed out between two rubber roll pairs to 120 ± 10 g / m 2, and then dried at 100 ° C. for 10 minutes to obtain a capsule-impregnated cloth. Next, the capsule-impregnated cloth and the control raw cotton cloth are hung with a stand and a clip inside a thermo-hygrostat maintained at a temperature of 60 ° C. and a relative humidity of 90%, and held for 72 hours. Wet heat test was performed. Capsule-impregnated fabric after wet heat test and control raw cotton fabric were measured in a L * a * b * mode at 2 ° light source C using a color difference meter (SpectreEye, manufactured by Gretag Macbeth, Switzerland) The difference between the b * value of the impregnated fabric and the b * value of the control untreated cotton fabric was taken as Δb * , and the degree of wet heat yellowing was determined based on the magnitude of this Δb * value. The evaluation criteria for wet heat yellowing are as follows.
○: Δb * is less than 4 Δ: Δb * is 4 or more and less than 6 ×: Δb * is 6 or more
表16及び表17の結果から、多価イソシアネート化合物のイソシアネート基に対する多価アミン化合物のアミノ基のモル比率が0.3〜2.0である場合、湿熱黄変性、高温高湿保存後の耐熱性が良好であった。特に、モル比率が0.5〜1.5である場合の評価結果が優れていた。モル比率が2.0を超えた実施例4、13、23、37、45、53及び54では、湿熱黄変性が低下する傾向にあった。一方、モル比率が0.3未満である実施例61では、高温高湿保存後の耐熱性が低下する傾向にあった。 From the results of Table 16 and Table 17, when the molar ratio of the amino group of the polyvalent amine compound to the isocyanate group of the polyvalent isocyanate compound is 0.3 to 2.0, heat resistance after wet heat yellowing and storage at high temperature and high humidity The property was good. In particular, the evaluation results were excellent when the molar ratio was 0.5 to 1.5. In Examples 4, 13, 23, 37, 45, 53 and 54 in which the molar ratio exceeded 2.0, wet heat yellowing tended to decrease. On the other hand, in Example 61 where the molar ratio was less than 0.3, the heat resistance after storage at high temperature and high humidity tended to decrease.
本発明による蓄熱材マイクロカプセルは、被服材料や寝具などの繊維加工物、マイクロ波照射により加熱及び蓄熱する保温材、電子部品やガス吸着剤などの過熱抑制材及び/または過冷抑制材に加え、燃料電池や焼却炉などの廃熱利用設備、建築材料、建築物の躯体蓄熱・空間充填式空調、床暖房用、空調用途、道路や橋梁などの土木用材料、産業用及び農業用保温材料、家庭用品、健康用品、医療用材料など様々な利用分野に応用できる。 The heat storage material microcapsule according to the present invention is added to a fiber processed material such as clothing material and bedding, a heat insulating material heated and stored by microwave irradiation, an overheat suppressing material such as an electronic component and a gas adsorbent and / or an overcooling suppressing material. Waste heat utilization equipment such as fuel cells and incinerators, building materials, building heat storage and space filling air conditioning, floor heating, air conditioning applications, civil engineering materials such as roads and bridges, industrial and agricultural thermal insulation materials It can be applied to various fields such as household goods, health goods, and medical materials.
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