(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＪＩＳ  Ｋ５１０１による吸油量が２００ｍｌ／１００ｇ以上、平均粒径が０．１〜３００μｍの多孔質粒子に水を担持した蓄冷材組成物。
【請求項２】
多孔質粒子１ｇあたりに含有する水の容積が、吸油量の４０〜７０％である請求項１の蓄冷材組成物。
【請求項３】
多孔質粒子がシリカゲルであり、ＢＥＴ式窒素吸脱着法による細孔容積が１．５ｍｌ／ｇ以上である請求項１または２の蓄冷材組成物。
【請求項４】
多孔質粒子が、含水ケイ酸である請求項１または２の蓄冷材組成物。
【請求項５】
多孔質粒子の外形が球状である請求項１〜４いずれか１の蓄冷材組成物。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１の蓄冷材組成物をプラスチックの袋に充填してなる蓄冷材パック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄冷材組成物、具体的には含有する水の融解潜熱を利用して、熱を吸収または放出する蓄冷材組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蓄冷材として、寒天ゲル、ポリビニルアルコールゲルまたはポリアクリル酸系の高吸水性樹脂ゲルを用いたものが知られている。これらのゲルを用いた蓄冷材では、冷凍したときの柔軟性がなくまた伝熱速度が早いため、そのまま氷枕または氷嚢として供するには不都合である。これらの問題を改善するため、上記のゲルに１価または多価アルコールを添加したり、スポンジ状の樹脂で包装することも行われているが必ずしも十分でない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、十分な蓄冷能力を有し、かつ冷凍したときにも柔軟性を有し、しかも、適度な伝熱性を有する蓄冷材を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＪＩＳ  Ｋ５１０１による吸油量が２００ｍｌ／１００ｇ以上、平均粒径が０．１〜３００μｍの多孔質粒子に水を担持した蓄冷材組成物を提供する。
【０００５】
本発明はまた、上記蓄冷材組成物をプラスチックの袋に充填してなる蓄冷材パックを提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
多孔質粒子はＪＩＳ  Ｋ５１０１による吸油量が２００ｍｌ／１００ｇ以上であることが必要である。吸油量が２００ｍｌ／１００ｇに満たない場合は水が多孔質粒子間にも存在するため、蓄冷効果を発現するのに必要な水を加えて冷凍したときに、粒子間が氷で結合されて柔軟性が損なわれる。吸油量のより好ましい範囲は２３０〜３５０ｍｌ／１００ｇである。
【０００７】
多孔質粒子は、平均粒径が０．１〜３００μｍであることが必要である。平均粒径が０．１μｍに満たない場合は、この粒子径領域の多孔質粒子を経済的に生産することが困難であるうえ、集塵装置から粉もれが発生するなどの取扱い上の問題があるので不適当である。平均粒径が３００μｍを超える場合は、柔軟なプラスチックフィルムで包装された製品の場合表面の凹凸ができ人体に接触した場合などに不快感があるので不適当である。平均粒径が１μｍを超える場合はさらに好ましい。
【０００８】
多孔質粒子としては、シリカ、アルミナ、ゾノトライトなどの金属酸化物の１種あるいは２種以上を混合して使用できる。具体的には、シリカゲルまたは含水ケイ酸が好ましい。
【０００９】
多孔質粒子は、ＢＥＴ式窒素吸脱着法による細孔容積が１．５ｍｌ／ｇ以上あることが好ましい。細孔容積が１．５ｍｌ／ｇに満たない場合は、冷凍したときに粒子間が氷で結合されて柔軟性が損なわれるので好ましくない。細孔容積のより好ましい範囲は１．８〜２．２ｍｌ／ｇである。
【００１０】
多孔質粒子の外形が球形である場合は、粒子の外表面積が少なく、粒子相互の凝集が少ないため、凍結時にも蓄冷材の柔軟性が高いので好ましい。
【００１１】
多孔質粒子と混合する水の量（容積）は、吸油量に対して４０〜７０％であることが好ましい。水の量が吸油量の４０％に満たない場合は、蓄冷能が不足するおそれがあるので好ましくない。水の量が７０％を超える場合は、粒子間に存在する水の量が多くなり、冷凍した場合に柔軟性が損なわれるおそれがあるので好ましくない。たとえば、吸油量が３００ｍｌ／１００ｇの多孔質粒子の場合、粒子１ｇに対して水が１．２０〜２．１０ｍｌが好ましい。ここで示される水分は自由水であり、結晶水などの多孔質粒子に構造的に含有される水は含まない。自由水は、１８０℃で乾燥したときに失われる水分をさす。
【００１２】
多孔質粒子と混合する水の量（容積）は、細孔容積を基準とした場合は、細孔容積の６０〜１００％であることが好ましい。
【００１３】
多孔質粒子と混合する水には、さらに無機塩類や有機物を添加することもできる。具体的には、無機塩類としては硫酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸水素カリウム、塩化カルシウムが挙げられる。有機物としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１−オクタノール、オレイン酸、シクロヘキサン、１−デカノール、１−ノナノール、グリセリンなどの脂肪族系化合物および各種水溶性高分子が挙げられる。
【００１４】
多孔質粒子と水は、均一に混合されていることが必要であり、たとえば遠心拡散渦流式原理を利用したレーディゲミキサーで混合することが好ましい。多孔質粒子には、無水物だけでなく含水物を利用できるが、含水物を利用する場合は適宜乾燥して水分を調整するのが好ましい。
【００１５】
本発明の蓄冷材は、柔軟なプラスチックの袋に充填するなどして使用する。蓄冷材組成物をプラスチックの袋に充填してなる蓄冷材パックは、取扱いが容易で種々の目的に使用できる。使用に際しては、冷凍庫などで蓄冷材中の自由水を凍結させて用いる。
【００１６】
【実施例】
例１
細孔容積１．９２ｍｌ／ｇ（日本ベル株式会社製、商品名ベルソープ２８を使用し窒素吸脱着法で測定した。以下同じ。）、吸油量（ＪＩＳ  Ｋ５１０１による。以下同じ。）３４２ｍｌ／１００ｇ、平均粒径４．１μｍで粒度分布が実質的に２．０〜１２．７μｍの範囲にある多孔質球状シリカゲル１．２６ｋｇを、ドラム容積２０リットルのレーディゲミキサー（松坂技研株式会社製、商品名Ｍ２０型）に仕込み、ショベル回転数２３０ｒｐｍ、チョッパ回転数６０００ｒｐｍでかき混ぜながら、水１．４４ｋｇを噴霧して添加し、約７分間混合して蓄冷材を得た。
【００１７】
蓄冷材の外観は粉末状で、顕微鏡で観察したところ均一に混合されていることが確認された。蓄冷材５ｇを秤量瓶にとり１８０℃の恒温電気炉で２時間乾燥し乾燥減量から、多孔質物質１ｇあたりの水分量（以下単に水分量という。）を求めたところ１．４４ｇであった。この値は、噴霧添加した水と原料のシリカゲルに含まれていた自由水の和である。吸油量に対する水分量（容積）の割合（以下Ａという）は、４２．２％であった。
【００１８】
例２
水を１．８５ｇ噴霧添加した以外は例１と同様にして蓄冷材を得た。例１と同様にして、水分量およびＡの値を求め結果を表１に示す。
【００１９】
例３
細孔容積１．８８ｍｌ／ｇ、吸油量２８９ｍｌ／１００ｇ、平均粒径１１．８μｍで粒度分布が実質的に４．０〜２０．０μｍの範囲にある多孔質球状シリカゲル１．２６ｋｇに対し、水１．７５ｋｇを例１と同様にして混合して蓄冷材を得た。例１と同様にして、水分量およびＡの値を求め結果を表１に示す。
【００２０】
例４
細孔容積１．６５ｍｌ／ｇ、吸油量２６２ｍｌ／１００ｇ、平均粒径４．３μｍで粒度分布が実質的に１．２〜１２．７μｍの範囲にある多孔質球状シリカゲル１．２６ｋｇに対し、水１．４５ｋｇを例１と同様にして混合して蓄冷材を得た。例１と同様にして、水分量およびＡの値を求め結果を表１に示す。
【００２１】
例５
細孔容積１．９０ｍｌ／ｇ、吸油量２９２ｍｌ／１００ｇ、平均粒径１２．０μｍで粒度分布が実質的に４．０〜２０．０μｍの範囲にある水分７３．４重量％の含水多孔質球状シリカゲル３．０２ｋｇに対し、細孔容積１．８８ｍｌ／ｇ、吸油量２８９ｍｌ／１００ｇ、平均粒径１１．８μｍで粒度分布が実質的に４．０〜２０．０μｍの範囲にある水分１０．６重量％の多孔質球状シリカゲル０．５８ｋｇを例１と同様にして混合して蓄冷材を得た。例１と同様にして、水分量およびＡの値を求め結果を表１に示す。
【００２２】
例６
吸油量２５４ｍｌ／１００ｇ、平均粒径１２０μｍで粒度分布が実質的に４０〜２５０μｍの範囲にある多孔質球状含水ケイ酸１．２６ｋｇに対し、水１．９５ｋｇを例１と同様にして混合して蓄冷材を得た。例１と同様にして、水分量およびＡの値を求め結果を表１に示す。
【００２３】
例７
細孔容積１．９０ｍｌ／ｇ、吸油量２９２ｍｌ／１００ｇ、平均粒径１２．０μｍで粒度分布が実質的に４．０〜２０．０μｍの範囲にある水分７３．４重量％の含水多孔質球状シリカゲル３．０２ｋｇと、吸油量２４３ｍｌ／１００ｇ、平均粒径１００μｍで粒度分布が実質的に３０〜１５０μｍの範囲にある水分９．００重量％の多孔質球状含水ケイ酸０．５８ｋｇを、例１と同様にして混合して蓄冷材を得た。例１と同様にして、水分量およびＡの値を求め結果を表１に示す。
【００２４】
例８
吸油量２７７ｍｌ／１００ｇ、平均粒径７．０μｍで粒度分布が実質的に２〜２６μｍの範囲にある多孔質粉末状含水ケイ酸１．２６ｋｇに対し、水１．９０ｋｇを例１と同様にして混合して蓄冷材を得た。例１と同様にして、水分量およびＡの値を求め結果を表１に示す。
【００２５】
例９
吸油量２１０ｍｌ／１００ｇ、平均粒径９．６μｍで粒度分布が実質的に３〜４０μｍの範囲にある多孔質粉末状含水ケイ酸１．２６ｋｇに対し、水１．４０ｋｇを例１と同様にして混合して蓄冷材を得た。例１と同様にして、水分量およびＡの値を求め結果を表１に示す。
【００２６】
例１０（比較例）
細孔容積１．２０ｍｌ／ｇ、吸油量１９４ｍｌ／１００ｇ、平均粒径１１．８μｍで粒度分布が実質的に４．０〜２０．０μｍの範囲にある多孔質球状シリカゲル１．２６ｋｇに対し、水１．７７ｋｇを例１と同様にして混合して蓄冷材を得た。例１と同様にして、水分量およびＡの値を求め結果を表１に示す。
【００２７】
例１１（比較例）
細孔容積０．９４ｍｌ／ｇ、吸油量１５４ｍｌ／１００ｇ、平均粒径１２．８μｍで粒度分布が実質的に４．０〜２０．０μｍの範囲にある多孔質球状シリカゲル１．２６ｋｇに対し、水１．２２ｋｇを例１と同様にして混合して蓄冷材を得た。例１と同様にして、水分量およびＡの値を求め結果を表１に示す。
【００２８】
例１２（比較例）
吸油量１９５ｍｌ／１００ｇ、平均粒径９．８μｍで粒度分布が実質的に３〜４０μｍの範囲にある多孔質球状シリカゲル１．２６ｋｇに対し、水１．６７ｋｇを例１と同様にして混合して蓄冷材を得た。例１と同様にして、水分量およびＡの値を求め結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
［柔軟性の評価］
例１〜１２のシリカゲルと水の混合物を、厚さ６０μｍ、寸法８５ｍｍ×６０ｍｍのポリエチレン袋に包装厚さが１２ｍｍになるように包装し、約−１８℃の冷凍庫で１７時間冷凍して、表面の硬度をゴム硬度計（株式会社テクロック製）を用いＪＩＳ  Ｋ６３０１にしたがって測定した。例１０〜１２では水分量が細孔容積より大きく、吸油量の７０％を超えているため、板状に固結して、例１〜９に比較して高い硬度を示した。
【００３１】
［冷凍・解凍繰り返し試験］
例１および例７について上記柔軟性評価を、−１８℃冷凍、５０℃温水解凍の繰り返しの後に行った。１０回目および５０回目に凍結したときの硬度を１回目の硬度とともに表２に示す。冷凍解凍を繰り返しても、柔軟性に変化は認められなかった。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
［冷却速度］
例１の蓄冷材１００ｇを、厚さ７０μｍ、１２０ｍｍ×１８０ｍｍのポリエチレン袋に入れてなる蓄冷材パックを、約−１８℃の冷凍庫で１７時間冷凍した。発泡ポリエチレン製の断熱箱に３０℃の水１ｋｇを入れ、この冷凍蓄冷材パックを投入し水の温度変化を測定した。例１０の蓄冷材についても同様に測定し、それぞれ結果を図１に示す。本発明の蓄冷材は、急激な温度変化がなく、かつ、冷却が長続きすることが示される。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の蓄冷材は、冷凍庫などで多孔質粒子中の水を凍結させて使用する。凍結時にも柔軟性を損なうことなく、また、水が溶解した後でも液状化することなく柔軟な粉末状を保つ。また、熱伝導率の低い多孔性物質で氷が覆われているので、従来の蓄冷材に比べて熱を吸収・冷却する速度がおそく長時間保冷でき、しかも直接肌に当てても冷やしすぎることがない。本発明の蓄冷材は、繰り返して使用しても性能の劣化が実質上なく経済的である。
【００３５】
本発明の蓄冷材は、産業用、医療用、一般家庭用として広く使用できる。特に、柔軟性と緩慢な冷却速度に特徴があり、頭痛、歯痛、火傷治療のための氷嚢として、打ち身、捻挫の低温湿布などの医療用、高熱作業場や消防用防火服の保冷に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】例１および例１０の蓄冷材の冷却効果を比較した図
【図１】
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