JP2009108167A - Thermal storage microcapsule - Google Patents
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Abstract
【課題】水溶性蓄熱材を内包した蓄熱マイクロカプセルにおいて、より高い密封性を実現し、内包物の漏洩を抑制することのできる蓄熱マイクロカプセル及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】この蓄熱マイクロカプセルは、糖類、糖アルコール類、無機塩類、及び無機塩水和物類よりなる群から選ばれる一種又は二種以上の水溶性蓄熱材からなる芯物質と、前記芯物質を被覆する第一カプセル壁と、前記第一カプセル壁を被覆するポリマー材からなる第二カプセル壁と、を有する。
【選択図】図1The present invention provides a heat storage microcapsule including a water-soluble heat storage material, realizing higher sealing performance and suppressing leakage of the inclusion, and a method for manufacturing the same.
The heat storage microcapsule includes a core material made of one or more water-soluble heat storage materials selected from the group consisting of saccharides, sugar alcohols, inorganic salts, and inorganic salt hydrates; and the core material And a second capsule wall made of a polymer material covering the first capsule wall.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は水溶性の蓄熱材を内包する蓄熱マイクロカプセルに関し、特に、内包した水溶性蓄熱材の漏洩を抑制することのできる蓄熱マイクロカプセルに関する。 The present invention relates to a heat storage microcapsule that contains a water-soluble heat storage material, and more particularly to a heat storage microcapsule that can suppress leakage of the water-soluble heat storage material contained therein.
蓄熱材と熱媒体との熱交換手段としては、直接接触による方法が最も効率が良い。しかしながら、蓄熱材と熱媒体とが物理的、化学的に相互作用する場合が多いため、間接接触を行わざるを得ないのが現状である。 As a heat exchange means between the heat storage material and the heat medium, direct contact is the most efficient method. However, since the heat storage material and the heat medium often interact physically and chemically, indirect contact is unavoidable.
この間接接触による熱交換手段として、蓄熱材をカプセル化し、カプセル膜を介して熱媒体と熱交換する方法が挙げられる。この方法は、蓄熱材の単位体積当たりの表面積が大きくなるため非常に有効であり、伝熱促進をより有効ならしめるために、カプセルのマイクロ化が種々検討されている。例えば、複合エマルジョン法によるカプセル化法(特許文献1参照)、蓄熱材粒子の表面に熱可塑性樹脂を噴霧する方法(特許文献2参照)、蓄熱材粒子の表面に液中で熱可塑性樹脂を形成する方法(特許文献3参照)等の蓄熱マイクロカプセルの製造方法が開示されている。 As a heat exchange means by this indirect contact, a method of encapsulating a heat storage material and exchanging heat with a heat medium via a capsule membrane can be mentioned. This method is very effective because the surface area per unit volume of the heat storage material is increased, and various attempts have been made to reduce the size of capsules in order to make heat transfer more effective. For example, an encapsulation method using a composite emulsion method (see Patent Document 1), a method of spraying a thermoplastic resin on the surface of the heat storage material particles (see Patent Document 2), and forming a thermoplastic resin in a liquid on the surface of the heat storage material particles The manufacturing method of the thermal storage microcapsule, such as the method to perform (refer patent document 3), is disclosed.
これらの特許文献で開示されている蓄熱材を内包したマイクロカプセル(以下、蓄熱マイクロカプセルと称する)では、カプセル壁材として、界面重合法やin−Situ法等の手法で得られるポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリアクリルアミド、エチルセルロース、ポリウレタンの他、尿素ホルマリン樹脂やメラミン樹脂等のアミノプラスト樹脂等の有機高分子が用いられている。また、蓄熱材としては、相変化により蓄熱又は放熱する潜熱蓄熱物質が用いられており、具体的には、n−パラフィン、iso−パラフィン、脂肪酸、高級アルコール、ポリマー等の水不溶性蓄熱材が多く用いられている。 In the microcapsules encapsulating the heat storage material disclosed in these patent documents (hereinafter referred to as heat storage microcapsules), polystyrene or polyacrylonitrile obtained by a method such as an interfacial polymerization method or an in-situ method is used as the capsule wall material. In addition to polyamide, polyacrylamide, ethyl cellulose, polyurethane, organic polymers such as aminoplast resin such as urea formalin resin and melamine resin are used. In addition, as the heat storage material, a latent heat storage material that stores or dissipates heat by phase change is used. Specifically, there are many water-insoluble heat storage materials such as n-paraffin, iso-paraffin, fatty acid, higher alcohol, and polymer. It is used.
ところで、蓄熱材が蓄熱できる熱量(蓄熱量)は、蓄熱材の融解潜熱量(ΔH)でほぼ決定され、水不溶性蓄熱材の蓄熱量は、120〜240kJ/kgと小さい(図15参照)。そこで、単位量あたりの蓄熱量を増大させるために、融解潜熱量の大きい(ΔH=160〜350kJ/kg)物質、具体的には糖類、糖アルコール類、無機塩類、無機塩水和物類等の水溶性蓄熱材を内包する蓄熱マイクロカプセルが検討されている。例えば、蓄熱材封入マイクロカプセルの製造方法(特許文献4参照)、マイクロカプセル化蓄熱材の製造方法(特許文献5参照)、蓄熱材用マイクロカプセル(特許文献6参照)等が開示されている。そして、このような蓄熱マイクロカプセルは、繊維材やシート材の保温剤として用いられたり、流体中に混合して熱輸送媒体として利用される。 Incidentally, the amount of heat that can be stored by the heat storage material (heat storage amount) is substantially determined by the amount of latent heat of fusion (ΔH) of the heat storage material, and the heat storage amount of the water-insoluble heat storage material is as small as 120 to 240 kJ / kg (see FIG. 15). Therefore, in order to increase the amount of heat stored per unit amount, a substance having a large amount of latent heat of fusion (ΔH = 160 to 350 kJ / kg), specifically, sugars, sugar alcohols, inorganic salts, inorganic salt hydrates, etc. Thermal storage microcapsules containing water-soluble thermal storage materials have been studied. For example, a method for manufacturing a heat storage material-encapsulated microcapsule (see Patent Document 4), a method for manufacturing a microencapsulated heat storage material (see Patent Document 5), a microcapsule for a heat storage material (see Patent Document 6), and the like are disclosed. And such a thermal storage microcapsule is used as a heat retention agent of a fiber material or a sheet material, or it mixes in a fluid and is utilized as a heat transport medium.
しかしながら、蓄熱マイクロカプセルは粉状を呈していることから、そのままの状態では利用し難い。また、十分な蓄熱効果も得難いため、熱輸送媒体としての利用は不向きであった。そこで、蓄熱マイクロカプセルを水系溶媒に分散し、スラリーとして用いる方法が検討されている(例えば特許文献7、8参照)。 However, since the heat storage microcapsule is in a powder form, it is difficult to use it as it is. Moreover, since it is difficult to obtain a sufficient heat storage effect, it is not suitable for use as a heat transport medium. Therefore, a method in which the heat storage microcapsules are dispersed in an aqueous solvent and used as a slurry has been studied (for example, see Patent Documents 7 and 8).
一方、二重壁を有する蓄熱マイクロカプセル、及び複合壁を有する蓄熱マイクロカプセルの製造も従来より検討されている。例えば、マイクロカプセルへの浸透性を利用して二重壁を形成する含水マイクロカプセルの製造方法(特許文献9参照)、内壁膜と外壁膜とを有する複合壁マイクロカプセルの製造方法(特許文献10参照)、芯物質の周囲にケイ酸カルシウムからなるカプセル壁を形成した蓄熱用マイクロカプセルの製造方法(特許文献11参照)、芯物質の周囲にポリメタクリル酸メチル及び芳香族ポリアミドからなる二重膜構造を形成した蓄熱用マイクロカプセルの製造方法(特許文献12参照)、及び、カプセル膜の界面にポリビニルアルコールを存在させた蓄熱マイクロカプセル粉体の製造方法(特許文献13参照)等が開示されている。
蓄熱マイクロカプセルの利用性向上の観点から、上述した従来の蓄熱マイクロカプセルを水系溶媒に分散してスラリーとした場合にあっては、蓄熱マイクロカプセルの壁材に高い密封性が要求される。特に、水溶性蓄熱材を内包した蓄熱マイクロカプセルを水系溶媒に分散してスラリーとする場合には、パラフィン等を内包した蓄熱マイクロカプセルに比して、高い密封性が要求される。しかしながら、上述した従来の蓄熱マイクロカプセルでは、その要求を満足することができず、内包物の漏洩が起こり易かった(図16参照)。例えば、水不溶性蓄熱材を内包した蓄熱マイクロカプセルを水系溶媒に分散してスラリーを形成した場合には、蓄熱材の残存率はほぼ100%であるのに対して(図16(A)参照)、水溶性蓄熱材を内包した蓄熱マイクロカプセルを水系溶媒に分散してスラリーを形成した場合には、蓄熱材の残存率がほぼ0%であった(図16(B)参照)。 From the viewpoint of improving the usability of the heat storage microcapsules, when the conventional heat storage microcapsules described above are dispersed in an aqueous solvent to form a slurry, the wall material of the heat storage microcapsules is required to have high sealing performance. In particular, when heat storage microcapsules containing a water-soluble heat storage material are dispersed in an aqueous solvent to form a slurry, higher sealing performance is required as compared to heat storage microcapsules containing paraffin or the like. However, the above-described conventional heat storage microcapsules cannot satisfy the requirements, and the inclusions easily leak (see FIG. 16). For example, when a heat storage microcapsule containing a water-insoluble heat storage material is dispersed in an aqueous solvent to form a slurry, the residual rate of the heat storage material is almost 100% (see FIG. 16A). When the heat storage microcapsules containing the water-soluble heat storage material were dispersed in an aqueous solvent to form a slurry, the residual rate of the heat storage material was almost 0% (see FIG. 16B).
従って、本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、水溶性蓄熱材を内包した蓄熱マイクロカプセルにおいて、より高い密封性を実現し、内包物の漏洩を抑制することのできる蓄熱マイクロカプセル及びその製造方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and the purpose thereof is to realize higher sealing performance and suppress leakage of inclusions in a heat storage microcapsule including a water-soluble heat storage material. An object of the present invention is to provide a heat storage microcapsule that can be used and a method for manufacturing the same.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、相変化により蓄熱又は放熱する水溶性蓄熱材を芯物質とし、この芯物質を被覆する第一カプセル壁と、この第一カプセル壁を被覆するポリマー材からなる第二カプセル壁とを有する蓄熱マイクロカプセルによれば、従来に比して高い密封性を実現でき、且つ水系溶媒に分散してスラリーとした場合であっても水溶性蓄熱材の漏洩を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。 The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems. As a result, a water-soluble heat storage material that stores or dissipates heat by phase change is used as a core material, and the first capsule wall that covers the core material and the second capsule wall that is made of a polymer material that covers the first capsule wall are included. According to the heat storage microcapsule, it has been found that a high sealing performance can be realized as compared with the conventional one, and the leakage of the water-soluble heat storage material can be suppressed even when the slurry is dispersed in an aqueous solvent to complete the present invention. It came to do. More specifically, the present invention provides the following.
(1) 糖類、糖アルコール類、無機塩類、及び無機塩水和物類よりなる群から選ばれる一種又は二種以上の水溶性蓄熱材からなる芯物質と、前記芯物質を被覆する第一カプセル壁と、前記第一カプセル壁を被覆するポリマー材からなる第二カプセル壁と、を有することを特徴とする蓄熱マイクロカプセル。 (1) A core substance made of one or more water-soluble heat storage materials selected from the group consisting of saccharides, sugar alcohols, inorganic salts, and inorganic salt hydrates, and a first capsule wall covering the core substance And a second capsule wall made of a polymer material covering the first capsule wall.
(1)の蓄熱マイクロカプセルは、相変化により蓄熱又は放熱する水溶性蓄熱材で構成される芯物質を有するため、単位量当たりの大きな蓄熱量を備える。このため、(1)の蓄熱マイクロカプセルは、少量であっても優れた蓄熱性能を発揮する。また、芯物質を被覆するカプセル壁が、第一カプセル壁と、その第一カプセル壁を被覆するポリマー材からなる第二カプセル壁とからなる。即ち、カプセル壁を二重壁構造としたものであり、第一カプセル壁の表面に微小な孔や欠陥が生じた場合であっても、ポリマー材からなる第二カプセル壁により、これらの孔や欠陥を塞ぐことができる。このため、従来の蓄熱マイクロカプセルに比して、内包する蓄熱材の漏洩を効果的に抑制することができる。また、第二カプセル壁によって第一カプセル壁を補強することができるため、蓄熱マイクロカプセルの堅牢性を向上させることができる。 Since the heat storage microcapsule (1) has a core substance composed of a water-soluble heat storage material that stores or dissipates heat by phase change, it has a large amount of heat storage per unit amount. For this reason, the heat storage microcapsule (1) exhibits excellent heat storage performance even in a small amount. Moreover, the capsule wall which coat | covers a core substance consists of a 1st capsule wall and the 2nd capsule wall which consists of a polymer material which coat | covers the 1st capsule wall. That is, the capsule wall has a double wall structure, and even if a minute hole or a defect is generated on the surface of the first capsule wall, these holes and Can close the defect. For this reason, compared with the conventional heat storage microcapsule, the leakage of the heat storage material to be included can be effectively suppressed. Moreover, since the first capsule wall can be reinforced by the second capsule wall, the fastness of the heat storage microcapsule can be improved.
(2) 前記第一カプセル壁は、無機化合物及び有機高分子化合物の複合材からなることを特徴とする(1)記載の蓄熱マイクロカプセル。 (2) The heat storage microcapsule according to (1), wherein the first capsule wall is made of a composite material of an inorganic compound and an organic polymer compound.
(2)の蓄熱マイクロカプセルは、第一カプセル壁が無機化合物及び有機高分子化合物の複合材で形成されたものである。第一カプセル壁を無機化合物及び有機高分子化合物の複合材で形成することにより、第一カプセル壁と第二カプセル壁との密着性が向上し、物理的、化学的に安定で耐熱性に優れた蓄熱マイクロカプセルが得られる。 In the heat storage microcapsule (2), the first capsule wall is formed of a composite material of an inorganic compound and an organic polymer compound. By forming the first capsule wall with a composite material of an inorganic compound and an organic polymer compound, the adhesion between the first capsule wall and the second capsule wall is improved, and is physically and chemically stable and excellent in heat resistance. Thermal storage microcapsules are obtained.
(3) 前記無機化合物は、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸亜鉛、ケイ酸スズ、及びケイ酸鉄よりなる群から選ばれる一種又は二種以上であることを特徴とする(2)記載の蓄熱マイクロカプセル。 (3) The inorganic compound is one or two or more selected from the group consisting of calcium silicate, magnesium silicate, zinc silicate, tin silicate, and iron silicate. Heat storage microcapsules.
(3)の蓄熱マイクロカプセルでは、複合壁からなる第一カプセル壁の形成にケイ酸塩が利用される。このため、界面重合を利用して第一カプセル壁を形成できることから、蓄熱マイクロカプセルの生産性をより高めることができる。また、蓄熱マイクロカプセルの耐熱性及び堅牢性を向上させることができる。 In the heat storage microcapsule (3), silicate is used to form the first capsule wall composed of the composite wall. For this reason, since a 1st capsule wall can be formed using interfacial polymerization, the productivity of a thermal storage microcapsule can be improved more. Moreover, the heat resistance and fastness of the heat storage microcapsule can be improved.
(4) 前記有機高分子化合物は、ポリアミド樹脂であることを特徴とする(2)又は(3)記載の蓄熱マイクロカプセル。 (4) The heat storage microcapsule according to (2) or (3), wherein the organic polymer compound is a polyamide resin.
(4)の蓄熱マイクロカプセルでは、複合壁からなる第一カプセル壁の形成にポリアミド樹脂が利用される。このため、蓄熱マイクロカプセルの耐熱性及び堅牢性をさらに向上させることができる。また、第一カプセル壁と、ポリマー材からなる第二カプセル壁との密着性を向上させることができる。 In the heat storage microcapsule (4), a polyamide resin is used to form the first capsule wall made of a composite wall. For this reason, the heat resistance and fastness of the heat storage microcapsule can be further improved. In addition, the adhesion between the first capsule wall and the second capsule wall made of a polymer material can be improved.
(5) 前記第二カプセル壁は、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリスチレン、及びアクリル樹脂よりなる群から選ばれる一種又は二種以上のポリマー材からなることを特徴とする(1)から(4)いずれか記載の蓄熱マイクロカプセル。 (5) The second capsule wall is made of one or two or more polymer materials selected from the group consisting of polyurea, polyamide, polyimide, polyurethane, polystyrene, and acrylic resin. (1) to (4 ) Thermal storage microcapsule according to any one of the above.
(4)の蓄熱マイクロカプセルでは、第二カプセル壁の形成に、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリスチレン、及びアクリル樹脂よりなる群から選ばれる一種又は二種以上のポリマー材が用いられる。これらのポリマー材により形成された第二カプセル壁を有する蓄熱マイクロカプセルによれば、さらに高い耐熱性及び堅牢性を実現できる。また、これらのポリマー材であれば、第一カプセル壁の表面上における界面重合により第二カプセル壁を形成することが可能であり、蓄熱マイクロカプセルの生産性をより高めることができる。 In the heat storage microcapsule of (4), one or two or more polymer materials selected from the group consisting of polyurea, polyamide, polyimide, polyurethane, polystyrene, and acrylic resin are used for forming the second capsule wall. According to the heat storage microcapsule having the second capsule wall formed of these polymer materials, higher heat resistance and fastness can be realized. Further, with these polymer materials, the second capsule wall can be formed by interfacial polymerization on the surface of the first capsule wall, and the productivity of the heat storage microcapsules can be further increased.
(6) (1)から(5)いずれか記載の蓄熱マイクロカプセルを水系溶媒中に分散してなることを特徴とするスラリー。 (6) A slurry obtained by dispersing the heat storage microcapsule according to any one of (1) to (5) in an aqueous solvent.
(1)から(5)の蓄熱マイクロカプセルによれば、芯物質である水溶性蓄熱材の漏洩を抑制できることから、水やアルコール等の水系溶媒に分散させてスラリーとして利用できる。このため、各種電気機器及び輸送機械等の加熱及び冷却を行う熱輸送流体として、好ましく用いることができる。 According to the heat storage microcapsules of (1) to (5), since leakage of the water-soluble heat storage material that is a core substance can be suppressed, it can be dispersed in an aqueous solvent such as water or alcohol and used as a slurry. For this reason, it can be preferably used as a heat transport fluid for heating and cooling various electric devices and transport machines.
(7) ポリカルボン酸、酢酸ビニル、マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、及び脂肪酸エステル類よりなる群から選ばれる一種又は二種以上の分散剤をさらに含有することを特徴とする(6)記載のスラリー。 (7) The composition further comprises one or more dispersants selected from the group consisting of polycarboxylic acid, vinyl acetate, maleic acid copolymer, polyvinyl alcohol, and fatty acid esters (6) Slurry.
(1)から(5)の蓄熱マイクロカプセルを水系溶媒中に分散してなるスラリーに、ポリカルボン酸、酢酸ビニル、マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、及び脂肪酸エステル類よりなる群から選ばれる一種又は二種以上の分散剤を含有させることにより、分散安定性を向上させることができる。ひいては、スラリー中での蓄熱マイクロカプセルの凝集を抑制でき、安定した蓄熱性能を得ることができる。 A kind selected from the group consisting of polycarboxylic acid, vinyl acetate, maleic acid copolymer, polyvinyl alcohol, and fatty acid esters in a slurry obtained by dispersing the heat storage microcapsules of (1) to (5) in an aqueous solvent Alternatively, the dispersion stability can be improved by adding two or more kinds of dispersants. As a result, aggregation of the heat storage microcapsules in the slurry can be suppressed, and stable heat storage performance can be obtained.
(8) 水溶性蓄熱材からなる芯物質と、前記芯物質を被覆する第一カプセル壁と、前記第一カプセル壁を被覆する第二カプセル壁と、を有する蓄熱マイクロカプセルの製造方法であって、前記水溶性蓄熱材を、ケイ酸イオン及びポリアミンを含有する水溶液中に添加して混合することにより、水相を形成する工程と、前記水相と、炭化水素系溶媒を主成分とする油相とを混合して加熱攪拌することにより、W/O分散系を調製する工程と、前記W/O分散系と、Caイオン、Mgイオン、Znイオン、Snイオン、及びFeイオンよりなる群から選ばれる一種又は二種以上の無機イオンを含有してなる無機イオン溶液とを混合して加熱攪拌しながら、ジカルボン酸ハロゲン化物を含有する炭化水素系溶液を滴下することにより、前記水溶性蓄熱材を内包し且つポリアミド樹脂とケイ酸塩とが複合化して形成された第一カプセル壁を有する蓄熱マイクロカプセル前駆体を得る工程と、前記蓄熱マイクロカプセル前駆体と、モノマーを含有してなるモノマー溶液とを混合して攪拌することにより、前記第一カプセル壁の表面にポリマー材からなる第二カプセル壁を形成する工程と、を含むことを特徴とする蓄熱マイクロカプセルの製造方法。 (8) A method for producing a heat storage microcapsule comprising: a core substance made of a water-soluble heat storage material; a first capsule wall covering the core substance; and a second capsule wall covering the first capsule wall. The step of forming an aqueous phase by adding and mixing the water-soluble heat storage material in an aqueous solution containing silicate ions and polyamine, and an oil mainly composed of the aqueous phase and a hydrocarbon solvent. A step of preparing a W / O dispersion by mixing the phases and heating and stirring; and from the group consisting of the W / O dispersion, Ca ions, Mg ions, Zn ions, Sn ions, and Fe ions While mixing with an inorganic ion solution containing one or two or more kinds of inorganic ions selected and heating and stirring, the hydrocarbon-based solution containing a dicarboxylic acid halide is added dropwise to the water-soluble solution. A step of obtaining a heat storage microcapsule precursor having a first capsule wall encapsulating a heat material and a composite of polyamide resin and silicate, the heat storage microcapsule precursor, and a monomer Forming a second capsule wall made of a polymer material on the surface of the first capsule wall by mixing and stirring the monomer solution, and a method for producing a thermal storage microcapsule.
(8)の蓄熱マイクロカプセルの製造方法によれば、水溶性蓄熱材で構成される芯物質を被覆するカプセル壁として、二重壁構造を採用した蓄熱マイクロカプセルを製造することができる。より詳しくは、水溶性蓄熱材からなる芯物質を被覆する複合壁からなる第一カプセル壁と、この第一カプセル壁を被覆するポリマー材からなる第二カプセル壁と、を有する蓄熱マイクロカプセルを製造することができる。このため、単位量当たりの大きな蓄熱量を備えるとともに、高い密封性を有し、内包された水溶性蓄熱材の漏洩を抑制できる蓄熱マイクロカプセルを提供することができる。 According to the method for producing a heat storage microcapsule of (8), a heat storage microcapsule adopting a double wall structure can be manufactured as a capsule wall covering a core material composed of a water-soluble heat storage material. More specifically, a heat storage microcapsule having a first capsule wall made of a composite wall covering a core substance made of a water-soluble heat storage material and a second capsule wall made of a polymer material covering the first capsule wall is manufactured. can do. Therefore, it is possible to provide a heat storage microcapsule that has a large amount of heat storage per unit amount, has high sealing properties, and can suppress leakage of the water-soluble heat storage material contained therein.
本発明によれば、単位量当たりの大きな蓄熱量を備えるとともに、高い密封性を有し、内包された水溶性蓄熱材の漏洩を抑制できる蓄熱マイクロカプセル、及びその製造方法を提供できる。また、このような蓄熱マイクロカプセルを水系溶媒中に分散安定化することにより、利用に際して扱い易いスラリーを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a heat storage microcapsule that has a large heat storage amount per unit amount, has high sealing properties, and can suppress leakage of the water-soluble heat storage material contained therein, and a method for manufacturing the same. In addition, by dispersing and stabilizing such heat storage microcapsules in an aqueous solvent, it is possible to provide a slurry that is easy to handle in use.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
<水溶性蓄熱材>
本実施形態に係る蓄熱マイクロカプセルの芯物質を構成する水溶性蓄熱材は、相変化に伴う潜熱を利用して蓄熱又は放熱を行うものである。具体的には、糖、糖アルコール、無機塩、及び、無機塩水和物よりなる群から選ばれる一種又は二種以上が用いられる。
<Water-soluble heat storage material>
The water-soluble heat storage material constituting the core material of the heat storage microcapsule according to this embodiment performs heat storage or heat dissipation using latent heat accompanying phase change. Specifically, one kind or two or more kinds selected from the group consisting of sugar, sugar alcohol, inorganic salt, and inorganic salt hydrate are used.
また、蓄熱マイクロカプセルの熱伝導性や比重を調節する目的、及び、過冷却を防止する目的で、カーボン、金属粉、アルコール等が添加されたものであってもよい。 Moreover, carbon, metal powder, alcohol, etc. may be added for the purpose of adjusting the thermal conductivity and specific gravity of the heat storage microcapsules and for the purpose of preventing overcooling.
<第一カプセル壁>
本実施形態に係る蓄熱マイクロカプセルにおいて、芯物質を被覆する第一カプセル壁は、無機化合物及び有機高分子化合物の複合材から形成されたものであることが好ましい。第一カプセル壁を無機化合物及び有機高分子化合物の複合材で形成することにより、第一カプセル壁と第二カプセル壁との密着性が向上し、物理的、化学的に安定で耐熱性に優れた蓄熱マイクロカプセルが得られる。
<First capsule wall>
In the heat storage microcapsule according to this embodiment, the first capsule wall covering the core substance is preferably formed from a composite material of an inorganic compound and an organic polymer compound. By forming the first capsule wall with a composite material of an inorganic compound and an organic polymer compound, the adhesion between the first capsule wall and the second capsule wall is improved, and is physically and chemically stable and excellent in heat resistance. Thermal storage microcapsules are obtained.
無機化合物としては、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸亜鉛、ケイ酸スズ及びケイ酸鉄よりなる群から選ばれる一種又は二種以上のケイ酸塩が用いられる。これらは、一種を単独で用いてもよく、複数種を併用してもよい。界面重合を利用して第一カプセル壁を形成できることから、蓄熱マイクロカプセルの生産性をより高めることができる。また、蓄熱マイクロカプセルの耐熱性及び堅牢性を向上させることができる。 As the inorganic compound, one or two or more silicates selected from the group consisting of calcium silicate, magnesium silicate, zinc silicate, tin silicate and iron silicate are used. These may be used individually by 1 type and may use multiple types together. Since the first capsule wall can be formed using interfacial polymerization, the productivity of the heat storage microcapsules can be further increased. Moreover, the heat resistance and fastness of the heat storage microcapsule can be improved.
有機高分子化合物としては、ポリアミド樹脂が好ましく用いられる。第一カプセル壁の形成にポリアミド樹脂を利用することにより、蓄熱マイクロカプセルの耐熱性及び堅牢性をさらに向上させることができる。また、第一カプセル壁と、ポリマー材からなる第二カプセル壁との密着性を向上させることができる。 As the organic polymer compound, a polyamide resin is preferably used. By using the polyamide resin for forming the first capsule wall, the heat resistance and fastness of the heat storage microcapsule can be further improved. In addition, the adhesion between the first capsule wall and the second capsule wall made of a polymer material can be improved.
<第二カプセル壁>
本実施形態に係る蓄熱マイクロカプセルにおいて、第一カプセル壁を被覆する第二カプセル壁は、ポリマー材からなるものである。このように、カプセル壁に二重壁構造を採用することにより、第一カプセル壁の表面に微小な孔や欠陥が生じた場合であっても、ポリマー材からなる第二カプセル壁によってこれらの孔や欠陥を塞ぐことができる。このため、従来の蓄熱マイクロカプセルに比して、内包する水溶性蓄熱材の漏洩を効果的に抑制することができる。また、第二カプセル壁によって第一カプセル壁を補強することができるため、蓄熱マイクロカプセルの堅牢性を向上させることができる。
<Second capsule wall>
In the heat storage microcapsule according to the present embodiment, the second capsule wall covering the first capsule wall is made of a polymer material. As described above, by adopting a double wall structure for the capsule wall, even if minute holes or defects are generated on the surface of the first capsule wall, these holes are formed by the second capsule wall made of the polymer material. And can block defects. For this reason, compared with the conventional heat storage microcapsule, the leakage of the water-soluble heat storage material to be included can be effectively suppressed. Moreover, since the first capsule wall can be reinforced by the second capsule wall, the fastness of the heat storage microcapsule can be improved.
第二カプセル壁を形成するのに好ましいポリマー材としては、ポリウレア、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリスチレン、及びアクリル樹脂よりなる群から選ばれる一種又は二種以上が好ましく用いられる。これらは、一種を単独で用いてもよく、複数種を併用してもよい。 As a preferred polymer material for forming the second capsule wall, one or more selected from the group consisting of polyurea, polyamide, polyimide, polyurethane, polystyrene, and acrylic resin are preferably used. These may be used individually by 1 type and may use multiple types together.
<蓄熱マイクロカプセルの製造方法>
本実施形態に係る蓄熱マイクロカプセルの製造方法の一例を、図1に示すフローに沿って説明する。なお、この製造方法では、第一カプセル壁で複合材を構成する無機化合物としてはケイ酸塩を用い、その原料としてケイ酸イオンを含有する水溶液及び無機イオン溶液を用い、それら原料の一例としてケイ酸ナトリウム水溶液及び塩化カルシウム水溶液を用いる。同じく複合材を構成する有機高分子化合物としてはポリアミド樹脂を用い、その原料としてポリアミン及びジカルボン酸ハロゲン化物を用い、それら原料の一例としてジエチレントリアミン(DETA)及び二塩化フタロイル(PDC)を用いる。また、第二カプセル壁を構成するポリマー材としてはポリウレアを用い、その原料としてトルエン−2,4−ジイソシアネートを用いる。ここで「ポリアミン」は、アミノ基(−NH2)又はイミノ基(=NH)を2つ以上有する脂肪族化合物の総称を指す。
<Method for producing thermal storage microcapsules>
An example of the manufacturing method of the thermal storage microcapsule which concerns on this embodiment is demonstrated along the flow shown in FIG. In this manufacturing method, silicate is used as the inorganic compound constituting the composite material with the first capsule wall, and an aqueous solution and an inorganic ion solution containing silicate ions are used as the raw material. Sodium acid aqueous solution and calcium chloride aqueous solution are used. Similarly, a polyamide resin is used as the organic polymer compound constituting the composite material, polyamine and dicarboxylic acid halide are used as raw materials, and diethylenetriamine (DETA) and phthaloyl dichloride (PDC) are used as examples of the raw materials. Moreover, polyurea is used as the polymer material constituting the second capsule wall, and toluene-2,4-diisocyanate is used as the raw material. Here, “polyamine” refers to a generic name of an aliphatic compound having two or more amino groups (—NH 2 ) or imino groups (═NH).
[工程(1)]
先ず、ケイ酸ナトリウム水溶液中に、エリスリトールに代表される水溶性蓄熱材と、ジエチレントリアミン(DETA)を含有する水溶液を添加して混合し、水相を作製する。
[Step (1)]
First, an aqueous phase containing a water-soluble heat storage material typified by erythritol and an aqueous solution containing diethylenetriamine (DETA) is added to and mixed with an aqueous sodium silicate solution.
[工程(2)]
工程(1)で作製した水相に、ケロシン等の炭化水素系溶媒を主成分とする油相を混合した後、ホモジナイザー等の攪拌機により加熱攪拌して微粒子を生成し、W/O分散系を作製する。このとき、油相には、和光純薬社製「Span80」に代表されるようなソルビタンモノオレエート等の分散剤を添加することにより、W/O分散系の分散安定性を向上することができる。また、W/O分散系を調製する際の加熱温度は、芯物質として使用する水溶性蓄熱材の種類により適宜設定される。
[Step (2)]
After mixing an oil phase mainly composed of a hydrocarbon solvent such as kerosene with the water phase prepared in step (1), the mixture is heated and stirred with a stirrer such as a homogenizer to produce fine particles, and a W / O dispersion system is prepared. Make it. At this time, the dispersion stability of the W / O dispersion can be improved by adding a dispersant such as sorbitan monooleate as represented by “Span 80” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. to the oil phase. it can. Moreover, the heating temperature at the time of preparing the W / O dispersion is appropriately set depending on the type of water-soluble heat storage material used as the core substance.
[工程(3)]
工程(2)のW/O分散系とは別に、ケロシン等の炭化水素系溶媒中に、塩化カルシウム水溶液、及び、リン酸ジ(2エチルヘキシル)(D2EHPA)に代表されるリン酸エステル系界面活性剤、若しくは酸性モノホスホン酸モノエステル系の界面活性剤を添加して混合し、インペラー等により室温下で攪拌を行い、無機イオン溶液を作製する。ここで、無機イオン溶液としては、上述のCaイオンのみならず、Mgイオン、Znイオン、Snイオン、及びFeイオンよりなる群から選ばれる一種又は二種以上の無機イオンを含有してなる溶液が用いられる。これらの無機イオンは、一種を単独で用いてもよく、複数種を併用してもよい。
[Step (3)]
Separately from the W / O dispersion in step (2), in a hydrocarbon solvent such as kerosene, an aqueous solution of calcium chloride and a phosphate ester-based surfactant represented by di (2-ethylhexyl) phosphate (D2EHPA) An agent or an acidic monophosphonic acid monoester surfactant is added and mixed, and stirred at room temperature with an impeller or the like to prepare an inorganic ion solution. Here, as the inorganic ion solution, not only the above-mentioned Ca ions, but also a solution containing one or more inorganic ions selected from the group consisting of Mg ions, Zn ions, Sn ions, and Fe ions. Used. These inorganic ions may be used individually by 1 type, and may use multiple types together.
また、W/O分散系及び無機イオン溶液とは別に、ケロシン等の炭化水素系溶媒中に、二塩化フタロイル(PDC)に代表されるようなジカルボン酸ハロゲン化物を添加して混合することにより、ジカルボン酸ハロゲン化物を含有する炭化水素系溶液を作製する。この溶液についても、和光純薬社製「Span80」に代表されるようなソルビタンモノオレエート等の分散剤を添加することにより、ジカルボン酸ハロゲン化物の炭化水素系溶媒への分散安定性を向上することができる。 In addition to the W / O dispersion and the inorganic ion solution, by adding and mixing a dicarboxylic acid halide represented by phthaloyl dichloride (PDC) in a hydrocarbon solvent such as kerosene, A hydrocarbon-based solution containing a dicarboxylic acid halide is prepared. Also for this solution, by adding a dispersant such as sorbitan monooleate represented by “Span 80” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, the dispersion stability of the dicarboxylic acid halide in the hydrocarbon solvent is improved. be able to.
続いて、工程(2)で得られたW/O分散系をインペラ等により室温下で攪拌しながら、無機イオン溶液を添加して混合する。その後、この混合溶液を加熱攪拌しつつ、ジカルボン酸ハロゲン化物を含有する炭化水素系溶液を徐々に滴下し、界面におけるケイ酸カルシウムの合成反応及びポリアミド樹脂の合成反応を開始させ、進行させる。これらの合成反応の様子を模式的に図2〜図4に示す。図2に示すように、油相中に含まれるCaイオン11が、水相中に含まれるケイ酸イオン12と反応し、ケイ酸カルシウム15が合成される(図3参照)。それとともに、油相中に含まれる二塩化フタロイル13が、水相中に含まれるジエチレントリアミン14と反応し、ポリアミド樹脂16が形成され、ケイ酸カルシウム15とポリアミド樹脂16とが複合化され、第一カプセル壁2が形成される(図4参照)。 Subsequently, the inorganic ion solution is added and mixed while stirring the W / O dispersion obtained in step (2) at room temperature with an impeller or the like. Thereafter, while the mixed solution is heated and stirred, a hydrocarbon-based solution containing a dicarboxylic acid halide is gradually added dropwise to start and advance the synthesis reaction of calcium silicate and the synthesis reaction of the polyamide resin at the interface. The state of these synthesis reactions is schematically shown in FIGS. As shown in FIG. 2, Ca ions 11 contained in the oil phase react with silicate ions 12 contained in the aqueous phase, and calcium silicate 15 is synthesized (see FIG. 3). At the same time, phthaloyl dichloride 13 contained in the oil phase reacts with diethylenetriamine 14 contained in the aqueous phase to form a polyamide resin 16, and the calcium silicate 15 and the polyamide resin 16 are composited. A capsule wall 2 is formed (see FIG. 4).
[工程(4)]
工程(3)で第一カプセル壁2を形成した蓄熱マイクロカプセル前駆体に対して、エタノール等により解乳化して洗浄を行う。そして、洗浄した蓄熱マイクロカプセル前駆体をモノマー溶液に混合する。ここでモノマー溶液は、ケロシン等の炭化水素系溶媒中に、ポリマー材の原料となるモノマーとして、例えばトルエン−2,4−ジイソシアネートを混合することにより作製する。
[Step (4)]
The heat storage microcapsule precursor on which the first capsule wall 2 has been formed in the step (3) is washed by demulsification with ethanol or the like. Then, the washed heat storage microcapsule precursor is mixed with the monomer solution. Here, the monomer solution is prepared by mixing, for example, toluene-2,4-diisocyanate as a raw material for the polymer material in a hydrocarbon solvent such as kerosene.
蓄熱マイクロカプセル前駆体を混合したモノマー溶液を室温下で攪拌し、蓄熱マイクロカプセル前駆体の表面においてポリウレアの合成反応を開始させ、進行させる。この合成反応の様子を模式的に図5〜図6に示す。図5に示すように、モノマー溶液中に含まれるトルエン−2,4−ジイソシアネート17が、ポリアミド樹脂16の表面に含まれるアミド基と反応し、ポリウレアが合成され、第二カプセル壁3が形成される(図6参照)。 The monomer solution mixed with the heat storage microcapsule precursor is stirred at room temperature to initiate and advance the polyurea synthesis reaction on the surface of the heat storage microcapsule precursor. The state of this synthesis reaction is schematically shown in FIGS. As shown in FIG. 5, the toluene-2,4-diisocyanate 17 contained in the monomer solution reacts with the amide group contained on the surface of the polyamide resin 16 to synthesize polyurea, thereby forming the second capsule wall 3. (See FIG. 6).
最後に、エタノール等の両性溶媒を用いて解乳化して洗浄を行うことにより、エリスリトール微粒子からなる芯物質を被覆する、ポリアミド樹脂とケイ酸カルシウムとが複合化した複合壁からなる第一カプセル壁2と、この第一カプセル壁2を被覆するポリウレアからなる第二カプセル壁3と、を有する二重壁構造を採用した蓄熱マイクロカプセル1を製造することができる。 Finally, the first capsule wall is composed of a composite wall composed of a polyamide resin and calcium silicate, which covers a core material composed of erythritol fine particles by demulsifying and washing using an amphoteric solvent such as ethanol. 2 and a second capsule wall 3 made of polyurea covering the first capsule wall 2 can be produced.
<蓄熱マイクロカプセルを用いたスラリー>
この製造方法により得られた蓄熱マイクロカプセルは、水系溶媒中に分散させてスラリーとして用いることができる。スラリーとして用いることで、蓄熱マイクロカプセルの取扱いをより容易にするとともに、蓄熱マイクロカプセルによる蓄熱効果を充分に得ることができるため、各種電気機器及び輸送機械等の加熱及び冷却を行う熱輸送流体として、好ましく用いることができる。
<Slurry using thermal storage microcapsules>
The heat storage microcapsules obtained by this production method can be dispersed in an aqueous solvent and used as a slurry. By using it as a slurry, the heat storage microcapsules can be handled more easily, and the heat storage effect of the heat storage microcapsules can be obtained sufficiently. As a heat transport fluid that heats and cools various electrical devices and transport machines, etc. Can be preferably used.
水系溶媒中に分散させてスラリーを形成する際には、ポリカルボン酸、酢酸ビニル、マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、脂肪酸エステル類よりなる群から選ばれる一種又は二種以上の分散剤をさらに含有させることが好ましい。分散剤を含有させることにより、水系溶媒中への蓄熱マイクロカプセルの分散安定性を向上させることができる。ひいては、スラリー中での蓄熱マイクロカプセルの凝集を抑制でき、安定した蓄熱性能を得ることができる。 When forming a slurry by dispersing in an aqueous solvent, one or more dispersants selected from the group consisting of polycarboxylic acid, vinyl acetate, maleic acid copolymer, polyvinyl alcohol, and fatty acid esters are further added. It is preferable to contain. By containing the dispersant, the dispersion stability of the heat storage microcapsules in the aqueous solvent can be improved. As a result, aggregation of the heat storage microcapsules in the slurry can be suppressed, and stable heat storage performance can be obtained.
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited thereto.
<実施例1>
図1に示すフローに沿って蓄熱マイクロカプセルを製造した。先ず、Na2SiO3(ケイ酸ナトリウム:関東化学社製)3kmol/m3水溶液10ml中に、エリスリトール(東京化成社製)10gと、DETA(Alfa Aesar社製)0.5gと、を混合して水相(W相)を作製した。
<Example 1>
Thermal storage microcapsules were manufactured according to the flow shown in FIG. First, 10 g of erythritol (manufactured by Tokyo Kasei Co., Ltd.) and 0.5 g of DETA (manufactured by Alfa Aesar) are mixed in 10 ml of an aqueous solution of Na 2 SiO 3 (sodium silicate: manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) 3 kmol / m 3. Thus, an aqueous phase (W phase) was prepared.
ケロシン(和光純薬社製)120mlに、分散剤としてソルビタンモノオレエート(「Span80」和光純薬社製)1.6gを添加して混合して油相(O相)を作製した。 An oil phase (O phase) was prepared by adding and mixing 1.6 g of sorbitan monooleate (“Span 80” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a dispersant to 120 ml of kerosene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
作製した水相と油相とを混合した後、ホモジナイザーにより液温60℃下にて攪拌速度3000rpmで10分間攪拌し、W/O分散系を作製した。 The prepared water phase and oil phase were mixed, and then stirred for 10 minutes at a stirring speed of 3000 rpm at a liquid temperature of 60 ° C. with a homogenizer to prepare a W / O dispersion.
ケロシン(和光純薬社製)450mlに、D2EHPA(関東化学社製)50gと、CaCl2(塩化カルシウム:関東化学社製)2kmol/m3水溶液500mlを混合した。次いで、スターラーにて室温下で24時間攪拌を行った後に、分液漏斗を用いて水相を除去し、無機イオン溶液を作製した。 To 450 ml of kerosene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 50 g of D2EHPA (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and 500 ml of a 2 kmol / m 3 aqueous solution of CaCl 2 (calcium chloride: manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) were mixed. Next, after stirring for 24 hours at room temperature with a stirrer, the aqueous phase was removed using a separatory funnel to prepare an inorganic ion solution.
また、ケロシン(和光純薬社製)30mlに、二塩化フタロイル(1.0g和光純薬社製)1.0gと、分散剤「Span80」(和光純薬社製)0.5gを混合し、ジカルボン酸ハロゲン化物を含有する炭化水素系溶液を作製した。 Further, 30 ml of kerosene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is mixed with 1.0 g of phthaloyl dichloride (1.0 g manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 0.5 g of a dispersant “Span80” (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) A hydrocarbon-based solution containing a dicarboxylic acid halide was prepared.
作製したW/O分散系に、無機イオン溶液50mlを混合した。そして、インペラにて60℃にて200rpmで2時間攪拌を行った後で、150rpmで攪拌しながらジカルボン酸ハロゲン化物を含有する炭化水素系溶液を0.5ml/minの速度で添加し、24時間攪拌を継続して界面反応を行い、水溶性蓄熱材を内包する第一カプセル壁の形成を行った。第一カプセル壁の形成された蓄熱マイクロカプセル前駆体は、濾紙(ADVANTEC製;5C 100CIRCLES)を用いたろ過により、W/O分散系から取り出した。 50 ml of an inorganic ion solution was mixed with the prepared W / O dispersion. Then, after stirring for 2 hours at 200 rpm at 60 ° C. with an impeller, a hydrocarbon-based solution containing a dicarboxylic acid halide was added at a rate of 0.5 ml / min while stirring at 150 rpm for 24 hours. Stirring was continued to perform an interfacial reaction to form a first capsule wall containing a water-soluble heat storage material. The heat storage microcapsule precursor in which the first capsule wall was formed was taken out from the W / O dispersion by filtration using a filter paper (manufactured by ADVANTEC; 5C 100CIRCLES).
ケロシン(和光純薬社製)100mlに、トルエン−2,4−ジイソシアネート(和光純薬製)0.9gを混合してモノマー溶液を作製し、W/O分散系から取り出した蓄熱マイクロカプセル前駆体をこのモノマー溶液に混合した。これを室温にて150rpmで攪拌し、蓄熱マイクロカプセル前駆体の表面にポリウレアからなる第二カプセル壁を形成した。第二カプセル壁の形成された蓄熱マイクロカプセル前駆体は、濾紙(ADVANTEC製;5C 100CIRCLES)を用いたろ過によってモノマー溶液から取り出し、エタノール洗浄及び乾燥を行って、蓄熱マイクロカプセルを得た。 Heat storage microcapsule precursor prepared by mixing 0.9 ml of toluene-2,4-diisocyanate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) with 100 ml of kerosene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and taking out the monomer solution from the W / O dispersion system. Was mixed into the monomer solution. This was stirred at room temperature at 150 rpm to form a second capsule wall made of polyurea on the surface of the heat storage microcapsule precursor. The heat storage microcapsule precursor formed with the second capsule wall was taken out of the monomer solution by filtration using a filter paper (manufactured by ADVANTEC; 5C 100CIRCLES), washed with ethanol and dried to obtain heat storage microcapsules.
<比較例1>
比較例として、図13に示すフローに沿って蓄熱マイクロカプセルを製造した。先ず、Na2SiO3(ケイ酸ナトリウム:関東化学社製)3kmol/m3水溶液10ml中に、エリスリトール(東京化成社製)10gを混合して水相(W相)を作製した。
<Comparative Example 1>
As a comparative example, a heat storage microcapsule was manufactured along the flow shown in FIG. First, 10 g of erythritol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was mixed with 10 ml of a 3 kmol / m 3 aqueous solution of Na 2 SiO 3 (sodium silicate: manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) to prepare an aqueous phase (W phase).
ケロシン(和光純薬社製)120mlに、分散剤としてソルビタンモノオレエート(「Span80」和光純薬社製)1.6gを添加して混合して油相(O相)を作製した。 An oil phase (O phase) was prepared by adding and mixing 1.6 g of sorbitan monooleate (“Span 80” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a dispersant to 120 ml of kerosene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
作製した水相と油相とを混合した後、ホモジナイザーにより液温60℃下にて攪拌速度3000rpmで10分間攪拌し、W/O分散系を作製した。 The prepared water phase and oil phase were mixed, and then stirred for 10 minutes at a stirring speed of 3000 rpm at a liquid temperature of 60 ° C. with a homogenizer to prepare a W / O dispersion.
ケロシン(和光純薬社製)450mlに、D2EHPA(関東化学社製)50gと、CaCl2(塩化カルシウム:関東化学社製)2kmol/m3水溶液500mlを混合した。次いで、スターラーにて室温下で24時間攪拌を行った後に、分液漏斗を用いて水相を除去し、無機イオン溶液を作製した。 To 450 ml of kerosene (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 50 g of D2EHPA (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and 500 ml of a 2 kmol / m 3 aqueous solution of CaCl 2 (calcium chloride: manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) were mixed. Next, after stirring for 24 hours at room temperature with a stirrer, the aqueous phase was removed using a separatory funnel to prepare an inorganic ion solution.
作製したW/O分散系に、無機イオン溶液50mlを混合した。そして、インペラにて60℃にて200rpmで24時間攪拌を行って界面反応を行い、水溶性蓄熱材を内包する第一カプセル壁の形成を行った。第一カプセル壁の形成後、濾紙(ADVANTEC製;5C 100CIRCLES)を用いたろ過により、W/O分散系から蓄熱マイクロカプセルを取り出し、エタノール洗浄及び乾燥を行って蓄熱マイクロカプセルを得た。 50 ml of an inorganic ion solution was mixed with the prepared W / O dispersion. And it stirred for 24 hours at 200 rpm at 60 degreeC with the impeller, interface reaction was performed, and the formation of the 1st capsule wall which encloses a water-soluble heat storage material was performed. After the formation of the first capsule wall, the heat storage microcapsules were taken out from the W / O dispersion by filtration using a filter paper (manufactured by ADVANTEC; 5C 100CIRCLES), washed with ethanol and dried to obtain heat storage microcapsules.
<密封性の評価>
実施例1及び比較例1により得られた蓄熱マイクロカプセルについて、密封性の評価を行った。
<Evaluation of sealing performance>
The heat storage microcapsules obtained in Example 1 and Comparative Example 1 were evaluated for sealing performance.
実施例1及び比較例1により得られた蓄熱マイクロカプセルについて、示差走査熱量測定装置(DSC:Seiko Instruments社製SSC/5200)を用いて水溶性蓄熱材の融解熱量を各々測定した。このときの融解熱量を溶液分散前の蓄熱量とした。 For the heat storage microcapsules obtained in Example 1 and Comparative Example 1, the heat of fusion of the water-soluble heat storage material was measured using a differential scanning calorimeter (DSC: SSC / 5200 manufactured by Seiko Instruments). The amount of heat of fusion at this time was defined as the amount of heat stored before solution dispersion.
一方で、イオン交換水50mlに、実施例1及び比較例1により得られた蓄熱マイクロカプセル500mgを各々分散させて、スターラーにて300rpmで60分間攪拌を行ってスラリーを形成させた。攪拌後のスラリーから、濾紙(ADVANTEC製;5C 100CIRCLES)を用いたろ過によって蓄熱マイクロカプセルを取り出し、濾紙上の蓄熱マイクロカプセルを100℃の恒温槽にて30分間乾燥させた。乾燥した蓄熱マイクロカプセルの融解熱量を、示唆熱走査熱量測定装(DSC:Seiko Instruments社製SSC/5200)を用いて各々測定した。このときの融解熱量を溶液分散後の蓄熱量とした。 On the other hand, 500 mg of the heat storage microcapsules obtained in Example 1 and Comparative Example 1 were dispersed in 50 ml of ion-exchanged water, and stirred with a stirrer at 300 rpm for 60 minutes to form a slurry. The heat storage microcapsule was taken out from the slurry after stirring by filtration using a filter paper (manufactured by ADVANTEC; 5C 100CIRCLES), and the heat storage microcapsule on the filter paper was dried for 30 minutes in a constant temperature bath at 100 ° C. The heat of fusion of the dried thermal storage microcapsules was measured using a suggested thermal scanning calorimeter (DSC: SSC / 5200 manufactured by Seiko Instruments). The amount of heat of fusion at this time was defined as the amount of heat stored after dispersion of the solution.
そして、蓄熱材残存率(%)=溶液分散後の蓄熱量[J/g] / 溶液分散前の蓄熱量[J/g]として、蓄熱マイクロカプセルの密封性を評価した。このときの密封性を評価した結果について図14に示す。 And the heat storage material residual rate (%) = heat storage amount after solution dispersion [J / g] / heat storage amount before solution dispersion [J / g], the sealing performance of the heat storage microcapsules was evaluated. The results of evaluating the sealing performance at this time are shown in FIG.
その結果、実施例1により得られた蓄熱マイクロカプセルでは、溶液分散前の蓄熱量(a)が172.27[J/g]、溶液分散後の蓄熱量(b)が146.95[J/g]となり、蓄熱材残存率(b/a)は85.3%に上った。そのため、実施例1により得られた蓄熱マイクロカプセルは、水溶性蓄熱材を内包した蓄熱マイクロカプセルについて内包された水溶性蓄熱材の漏洩を抑制し、高い密封性を実現することができた(図14(A)参照)。 As a result, in the heat storage microcapsules obtained in Example 1, the heat storage amount (a) before solution dispersion was 172.27 [J / g], and the heat storage amount (b) after solution dispersion was 146.95 [J / g]. g], and the heat storage material residual ratio (b / a) increased to 85.3%. Therefore, the heat storage microcapsule obtained in Example 1 was able to suppress leakage of the water-soluble heat storage material contained in the heat storage microcapsule containing the water-soluble heat storage material and realize high sealing performance (FIG. 14 (A)).
一方で、比較例1により得られた蓄熱マイクロカプセルでは、溶液分散前の蓄熱量(a)が187.6[J/g]、溶液分散後の蓄熱量(b)が0.0[J/g]となり、蓄熱材残存率は(b/a)0.0%となり、蓄熱マイクロカプセルからほぼ全ての水溶性蓄熱材が、スラリーの溶剤中に漏洩してしまった(図14(B)参照)。 On the other hand, in the heat storage microcapsule obtained in Comparative Example 1, the heat storage amount (a) before solution dispersion is 187.6 [J / g], and the heat storage amount (b) after solution dispersion is 0.0 [J / g]. g], and the residual rate of the heat storage material was (b / a) 0.0%, and almost all the water-soluble heat storage material leaked from the heat storage microcapsules into the solvent of the slurry (see FIG. 14B). ).
1 蓄熱マイクロカプセル
2 第一カプセル壁
3 第二カプセル壁
11 Caイオン
12 ケイ酸イオン
13 二塩化フタロイル
14 ジエチレントリアミン
15 ケイ酸カルシウム
16 ポリアミド樹脂
17 トルエン−2,4−ジイソシアネート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal storage microcapsule 2 1st capsule wall 3 2nd capsule wall 11 Ca ion 12 Silicate ion 13 Phthaloyl dichloride 14 Diethylenetriamine 15 Calcium silicate 16 Polyamide resin 17 Toluene-2,4-diisocyanate
Claims (8)
前記芯物質を被覆する第一カプセル壁と、
前記第一カプセル壁を被覆するポリマー材からなる第二カプセル壁と、を有することを特徴とする蓄熱マイクロカプセル。 A core substance comprising one or more water-soluble heat storage materials selected from the group consisting of sugars, sugar alcohols, inorganic salts, and inorganic salt hydrates;
A first capsule wall covering the core material;
And a second capsule wall made of a polymer material that covers the first capsule wall.
前記水溶性蓄熱材を、ケイ酸イオン及びポリアミンを含有する水溶液中に添加して混合することにより、水相を形成する工程と、
前記水相と、炭化水素系溶媒を主成分とする油相とを混合して加熱攪拌することにより、W/O分散系を調製する工程と、
前記W/O分散系と、Caイオン、Mgイオン、Znイオン、Snイオン、及びFeイオンよりなる群から選ばれる一種又は二種以上の無機イオンを含有してなる無機イオン溶液とを混合して加熱攪拌しながら、ジカルボン酸ハロゲン化物を含有する炭化水素系溶液を滴下することにより、前記水溶性蓄熱材を内包し且つポリアミド樹脂とケイ酸塩とが複合化して形成された第一カプセル壁を有する蓄熱マイクロカプセル前駆体を得る工程と、
前記蓄熱マイクロカプセル前駆体と、モノマーを含有してなるモノマー溶液とを混合して攪拌することにより、前記第一カプセル壁の表面にポリマー材からなる第二カプセル壁を形成する工程と、を含むことを特徴とする蓄熱マイクロカプセルの製造方法。 A method for producing a heat storage microcapsule comprising: a core substance made of a water-soluble heat storage material; a first capsule wall covering the core substance; and a second capsule wall covering the first capsule wall,
Forming the aqueous phase by adding and mixing the water-soluble heat storage material in an aqueous solution containing silicate ions and polyamine; and
A step of preparing a W / O dispersion by mixing the aqueous phase and an oil phase containing a hydrocarbon solvent as a main component and heating and stirring;
The W / O dispersion is mixed with an inorganic ion solution containing one or more inorganic ions selected from the group consisting of Ca ions, Mg ions, Zn ions, Sn ions, and Fe ions. A first capsule wall formed by adding a hydrocarbon-based solution containing a dicarboxylic acid halide while heating and stirring to encapsulate the water-soluble heat storage material and forming a composite of polyamide resin and silicate. Obtaining a heat storage microcapsule precursor having,
Forming a second capsule wall made of a polymer material on the surface of the first capsule wall by mixing and stirring the heat storage microcapsule precursor and a monomer solution containing a monomer. The manufacturing method of the thermal storage microcapsule characterized by the above-mentioned.
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