(57)【要約】【課題】相変化物質が液体状態であっても漏出を抑制することができ、かつ相変化物質が固体状態であっても柔軟性に優れる保冷材を簡便に製造し得る保冷材の製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも、保冷成分である相変化物質と、ゲル化剤とを加熱し、相変化物質をゲル化する工程、ゲル化された相変化物質を被含浸体とともに加熱し、ゲル化された相変化物質のみを液化して被含浸体に含浸する工程、及び前記ゲル化された相変化物質を含浸した被含浸体を冷却する工程、を含む保冷材の製造方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、保冷成分である相変化物質と、ゲル化剤とを加熱し、相変化物質をゲル化する工程、
ゲル化された相変化物質を被含浸体とともに加熱し、ゲル化された相変化物質のみを液化して被含浸体に含浸する工程、及び
前記ゲル化された相変化物質を含浸した被含浸体を冷却する工程、
を含むことを特徴とする保冷材の製造方法。
【請求項２】
前記被含浸体が、外部から中空部に向けて貫通する貫通孔を複数備えた中空ボールであることを特徴とする請求項１に記載の保冷材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保冷材の製造方法に関し、特に保冷成分として相変化物質を含む保冷材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、飲食物の冷却又は腐敗防止や、人が発熱した時の解熱など、種々のものを低温に保つことを目的として保冷材が広く用いられている。保冷材としては、物質の相変化に伴って生じる潜熱を利用するタイプが主流であり、そのような保冷材に用いる相変化物質として、氷、ノルマルパラフィン、無機塩などが知られている（例えば、特許文献１参照。）。これらの保冷材は、液体と固体との間を相変化する相変化物質の潜熱を利用する場合、相変化物質が液体状態になると外部に漏れ出すなどの弊害がある。そこで、この問題を解決するために、相変化物質を、エマルション化、ゲル化又はマイクロカプセル化したり、乳化分散した相変化物質を親水性高分子で被包したりするなどの手法が提案されている（例えば、特許文献２〜７参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５７−４０５８２号公報
【特許文献２】特開平８−１００１７１号公報
【特許文献３】特開平９−３１４５２号公報
【特許文献４】特開２００２−６９４３８号公報
【特許文献５】特開２００１−３０３０３１号公報
【特許文献６】特開２００７−１４５９４６号公報
【特許文献７】特開平２−３０８７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記保冷材の中で、エマルション化においては、高温環境、あるいは低温環境と高温環境を繰り返すことで相変化物質が漏出してしまうことがあった。また、マイクロカプセル化においては、外圧によってカプセル壁物質が破れ、相変化物質が漏出してしまうことがあった。さらに、相変化物質を被含浸体に含浸させる方法やゲル化させる方法も同様に圧力などによって相変化物質が漏出してしまうことがあった。
一方、相変化物質が漏出した状態で相変化物質の融点以下まで冷却すると、相変化物質が凝固し、カプセル同士あるいは被含浸体同士が相変化物質によって合着し、柔軟性が低下するという問題があった。
また、特許文献７には、架橋ポリエチレン樹脂ペレットに相変化物質（保冷成分）を含浸させたのち、ポリカーボネート樹脂などによって染み出しを防止する皮膜を形成する手段が提案されているが、作製に手間がかかる上に、衝撃などにより皮膜が破れるなどの問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、相変化物質が液体状態のときもその漏出を抑制することができ、かつ相変化物質が固体状態のときも柔軟性に優れる保冷材を簡便に製造し得る保冷材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する本発明は以下の通りである。
（１）少なくとも、保冷成分である相変化物質と、ゲル化剤とを加熱し、相変化物質をゲル化する工程、
ゲル化された相変化物質を被含浸体とともに加熱し、ゲル化された相変化物質のみを液化して被含浸体に含浸する工程、及び
前記ゲル化された相変化物質を含浸した被含浸体を冷却する工程、
を含むことを特徴とする保冷材の製造方法。
【０００７】
（２）前記被含浸体が、外部から中空部に向けて貫通する貫通孔を複数備えた中空ボールであることを特徴とする前記（１）に記載の保冷材の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、相変化物質が液体状態のときもその漏出を抑制することができ、かつ相変化物質が固体状態のときも柔軟性に優れる保冷材を簡便に製造し得る保冷材の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の保冷材の製造方法は、少なくとも、保冷成分である相変化物質と、ゲル化剤とを加熱し、相変化物質をゲル化する工程（以下、「工程Ａ」とも呼ぶ。）、ゲル化された相変化物質を被含浸体とともに加熱し、ゲル化された相変化物質のみを液化して被含浸体に含浸する工程（以下、「工程Ｂ」とも呼ぶ。）、及び前記ゲル化された相変化物質を含浸した被含浸体を冷却する工程（以下、「工程Ｃ」とも呼ぶ。）、を含むことを特徴としている。
本発明の製造方法により製造される保冷材は、ゲル化された相変化物質を含浸した被含浸体が合一せずに独立した状態で存在しており、各被含浸体は自由に流動することができるため、保冷材全体として柔軟性に優れる。また、相変化物質がゲル化されているため相変化物質が液体状態のときでも被含浸体からの漏出を抑制することができ、ひいては相変化物質が固体状態のときに被含浸体同士が合着するのを防止できるため優れた柔軟性を維持することができる。そして、そのような保冷材は、本発明の製造方法により簡便に製造することができる。
以下に、本発明の保冷材の製造方法の各工程について順次説明する。
【００１０】
＜工程Ａ＞
工程Ａは、少なくとも、保冷成分である相変化物質と、ゲル化剤とを加熱し、相変化物質をゲル化する工程である。以下にまず、本工程で用いる相変化物質及びゲル化剤について説明する。
【００１１】
［相変化物質］
本発明の保冷材に使用し得る相変化物質としては、例えば、パラフィンや脂肪酸及びそのエステルなどの有機物が挙げられる。具体的には、テトラデカン、ペンタデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、オクタデカン等のパラフィン、ラウリン酸及びミリスチン酸等の高級脂肪酸及びそのエステル、ヘキサデカノール及びステアリルアルコール等の脂肪族アルコール等が挙げられる。
【００１２】
［ゲル化剤］
ゲル化剤として、併用する相変化物質をゲル化できるものであればよく、例えば、酪酸、吉草酸、カプロン酸、ヘプチル酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸、オクチル酸、オレイン酸、リシノール酸、ヒドロキシステアリン酸、イソステアリン酸などのカルボン酸類、または前記カルボン酸類と、ナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、バリウム、亜鉛、マグネシウム、アルミニウム、鉛のうちのいずれかとの化合物等が挙げられる。
【００１３】
工程Ａにおいては、以上の相変化物質及びゲル化剤を少なくとも混合し、加熱するのであるが、加熱温度としてはゲル化剤が相変化物質に溶解する温度、より好ましくは、ゲル化された相変化物質がゲル状態から液体状態に変化する温度である。当該温度で加熱することで、ゲル化剤を相変化物質に溶解しやすくなる。また、予め、ゲル化剤を含んだ相変化物質をゲル化する温度以上（液体状態である温度）にしておくことで、次の工程Ｂを行いやすくなる。
【００１４】
工程Ａにおいて用いる相変化物質とゲル化剤との混合比率は、相変化物質を十分にゲル化できる程度にゲル化剤を含んでいればよく、例えば、１：０．０１〜１：０．３とすることができる。
【００１５】
以上の工程Ａで得られる、ゲル化された相変化物質は、温度変化により液体状態とゲル状態とに可逆的に変化する材料であることが好ましい。ゲル化された相変化物質であっても、例えば加熱することで液体状態とすることができれば、被含浸体への含浸が容易になるからである。
【００１６】
＜工程Ｂ＞
工程Ｂは、工程Ａにおいて調製したゲル化された相変化物質を被含浸体とともに加熱し、ゲル化された相変化物質のみを液化して被含浸体に含浸する工程である。
【００１７】
工程Ｂで用いる被含浸体としては、相変化物質を含浸し得る性能を有するものであればよく、例えば、ゴム、繊維、紙、ポリマーなどが挙げられる。被含浸体の形状は、粒状、円柱状、角柱状が好ましい。このような被含浸体のサイズとしては、例えば、粒状の場合、体積平均粒径は０．１〜１０ｍｍであることが好ましい。
あるいは、被含浸体としては、外部から中空部に向けて貫通する貫通孔を複数備えた中空ボールも好適なものとして挙げられる。
【００１８】
ここで、前記中空ボールについて説明する。本発明において用いる中空ボールは、外部から中空部に向けて貫通する貫通孔を複数備えている。当該中空ボールは複数の貫通孔を備えることで、工程Ｂにおいて加熱され液体状態となったゲル化された相変化物質を貫通孔から容易に注入させることができる。つまり、複数の貫通孔のうち、少なくとも１つは相変化物質が流入する孔として機能し、別の少なくとも１つの孔は通気孔として機能することで相変化物質の中空ボール内部への注入が容易になる。
本発明において用いる中空ボールの体積平均粒径は、ゲル化された相変化物質を所定量注入して十分な保冷性能を発現させる観点から１〜２０ｍｍであることが好ましい。
また、上記の機能を考慮し、中空ボールに備えられる貫通孔は、２〜５個とすることが好ましく、当該貫通孔の径は０．０１〜２ｍｍとすることが好ましい。貫通孔の個数及び径は、中空ボール内部に相変化物質を支障なく注入させる上で相互に関連するため、それぞれを考慮しつつ適宜設定することができる。
【００１９】
工程Ｂにおける加熱温度としては、被含浸体の形状を保持する観点から、被含浸体の軟化温度未満の温度とすることが好ましい。また、被含侵体の軟化点が、ゲル化された相変化物質がゲル状態から液体状態に変化する温度より低い場合は、軟化した被含浸体がゲル化された相変化物質と混合するおそれがあるため、工程Ｂを行う時間を短くすることが好ましい。例えば、被含侵体として天然ゴムを用いる場合、加熱温度が１００℃の場合は含侵時間は１時間程度とすることが望ましい。
【００２０】
工程Ｂにおいて用いる、ゲル化された相変化物質と、被含浸体との混合比率は、被含浸体が全相変化物質を含浸する混合比率であればよく、例えば、１：１〜１０：１とすることができる。
また、被含浸体中の相変化物質含有率は、より効果的に保冷性能を発揮する観点から  ４０〜９０％とすることが好ましい。ここで、被含浸体中の相変化物質含有率は、以下の式で求められる。
相変化物質含有率＝（Ｙ−Ｘ）／Ｙ×１００
［ただし、Ｘ：相変化物質を含浸する前の被含浸体の質量、Ｙ：相変化物質、もしくはゲル化された相変化物質を含浸した後の被含浸体の質量である。］
【００２１】
＜工程Ｃ＞
工程Ｃは、ゲル化された相変化物質を含浸した被含浸体を冷却する工程である。上述の通り、工程Ｂにおいては、当該被含浸体は加熱された状態であるためこれを冷却するのである。冷却手段は特に制限はなく、冷蔵設備に投入してもよいし、室温下で放置してもよい。また、冷却温度においても特に制限はなく、１０℃〜室温とすることができる。
【００２２】
以上の工程により、ゲル化された相変化物質を含浸した被含浸体を得ることができる。そして、本発明の保冷材は、ゲル化された相変化物質を含浸した被含浸体の集合体を、必要に応じて他の成分と共に収納袋又は収納容器に充填し、密封することで得ることができる。
収納袋・収納容器の素材としては、通常の冷凍冷蔵温度（−１５〜−２５℃）で硬化せず、従来から気密性の包材として用いられている高分子フィルム素材を使用することができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステルおよびポリ塩化ビニル樹脂等からなる素材が挙げられる。
【００２３】
本発明の製造方法により、相変化物質が液体状態のときもその漏出を抑制することができ、かつ相変化物質が固体状態のときも柔軟性に優れる保冷材をカプセル化などの煩雑な工程を要することなく、簡便な工程により製造することができる。
【実施例】
【００２４】
以下に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２５】
［実施例１］
相変化物質としてヘプタデカン１９ｇと、ゲル化剤として１２−ヒドロキシステアリン酸１ｇとをガラス瓶に投入し、完全に溶解するまで１００℃のホットプレートにより加熱撹拌し、ゲル化した相変化物質を調製した（工程Ａ）。
【００２６】
上記のようにして得られたゲル化された相変化物質２０ｇと、被含浸体として天然ゴム４ｇとをガラス瓶に投入し、ホットプレートにより１００℃の温度下で１時間加熱撹拌した（工程Ｂ）。その後、天然ゴムに含浸しなかった余剰の相変化物質をろ過、及びキムワイプ（登録商標）でふき取って除去し、室温放置により冷却した（工程Ｃ）。なお、ゲル化された相変化物質は、温度変化により液体状態とゲル状態とに可逆的に変化するものであって、ゲル状態から液体状態に変化する温度は、約９０℃であった。
以上のようにして実施例１の保冷材を作製した。
【００２７】
［比較例１〜２］
相変化物質としてヘプタデカン２０ｇと、被含浸体として天然ゴム４ｇとをガラス瓶に投入し、表１に示す含浸温度及び含浸時間の条件で放置し、相変化物質を被含浸体に含浸させ、保冷材を作製した。
【００２８】
各実施例・比較例において以下の評価を行った。
（１）相変化物質含有率
相変化物質を含浸する前と後の被含浸体の質量を計測し、以下の式により被含浸体の相変化物質含有率を算出した。算出結果を表１に示す。
相変化物質含有率＝（Ｙ−Ｘ）／Ｙ×１００
［ただし、Ｘ：相変化物質を含浸する前の被含浸体の質量、Ｙ：相変化物質、もしくはゲル化された相変化物質を含浸した後の被含浸体の質量である。］
（２）相変化物質溶出率
上記のようにして得られたサンプルを冷却して固化した後、−５℃の温度下にて２４時間放置した。放置後における被含浸体の質量（すなわち相変化物質が溶出した後の被含浸体の質量）を計測し、その質量と、上記のようにして計測した相変化物質を含浸する前と後の被含浸体の質量とから、以下の式により相変化物質溶出率を算出した。算出結果を表１に示す。
相変化物質溶出率＝（Ｙ−Ｚ）／Ｘ×１００
［ただし、Ｘ：相変化物質を含浸する前の被含浸体の質量、Ｙ：相変化物質、もしくはゲル化された相変化物質を含浸した後の被含浸体の質量、Ｚ：相変化物質、もしくはゲル化された相変化物質を溶出した後の被含浸体の質量である。］
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１より、実施例１においては、相変化物質をゲル化したため、相変化物質の溶出率が低かったことが分かる。これに対して、相変化物質をゲル化していない比較例１及び２においては相変化物質の溶出率が高かった。また、実施例１においては相変化物質の溶出率が低く、相変化物質の融点以下まで冷却しても相変化物質が凝固し被含浸体同士が相変化物質によって合着せず、柔軟性を維持できると考えられる。
すなわち、本発明においては、上記のような優れた性能を有する保冷材を、煩雑な工程を要することなく簡便に製造することができることが分かる。
【００３１】
［実施例２］
実施例１において調製したゲル化された相変化物質をガラス瓶に投入し、ホットプレートにより１００℃に加熱した。相変化物質が液体状態となったところでポリプロピレン製の中空ボール（直径１０ｍｍ、貫通孔を３個有する）を投入したところ、相変化物質が中空ボールの貫通孔を介して中空部に流入した。その後、室温放置により冷却した。
以上のようにして実施例２の保冷材を作製した。
【００３２】
［比較例３］
相変化物質としてゲル化剤を含有しないヘプタデカン２ｇを使用したこと以外、実施例２と同様にして保冷材を作製した。
【００３３】
各実施例・比較例において以下の評価を行った。
（１）相変化物質含有率
相変化物質を含浸する前と後の被含浸体の質量を計測し、以下の式により被含浸体の相変化物質含有率を算出した。算出結果を表１に示す。
相変化物質含有率＝（Ｙ−Ｘ）／Ｙ×１００
［ただし、Ｘ：相変化物質を含浸する前の被含浸体の質量、Ｙ：相変化物質、もしくはゲル化された相変化物質を含浸した後の被含浸体の質量である。］
（２）相変化物質の溶出
相変化物質を注入した中空ボールに直径１ｍｍの穴をあけ、溶出の有無を目視で評価した。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
表２より、実施例２においては、相変化物質をゲル化したため、相変化物質が溶出しなかったのに対し、相変化物質をゲル化せずに中空ボールに注入した比較例３においては相変化物質の溶出が見られた。また、実施例１と同様に、実施例２においても相変化物質の溶出がなく、相変化物質の融点以下まで冷却しても、相変化物質が凝固し被含浸体同士が相変化物質によって合着せず、柔軟性を維持できると考えられる。
すなわち、以上の実施例・比較例からも、本発明においては、上記のような優れた性能を有する保冷材を、煩雑な工程を要することなく簡便に製造することができることが分かる。