(57)【要約】【課題】１．蓄熱材が融けていても凍っていても常に適度の柔らかさを有し、２．人体各部位を長時間載せ荷重を加えても容易に蓄熱材の変形や移動がなく、３．包材が破損しても蓄熱材の流出がなく、４．蓄熱と放熱を何回繰り返しても安定した熱特性を維持する蓄熱材を得る。【解決手段】融点が０〜８０℃の蓄熱材を内包するマイクロカプセルの分散液と吸水性顔料を混合することによりゲル状蓄熱材を提供する。吸水性顔料として二酸化ケイ素、珪酸マグネシウム、ゼオライトの少なくとも１種から選ばれる。マイクロカプセルの分散液の固形分濃度は２０〜７０％（ｗ／ｗ）の範囲、吸水性顔料の添加質量はマイクロカプセル分散液が有する水分１００部に対し１〜５０部の範囲であることが好ましい。該ゲル状蓄熱材を袋状包材に封じ込めた充填物は蓄冷材、保温剤として利用できる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
融点が０〜８０℃の蓄熱材を内包するマイクロカプセルの分散液と吸水性顔料を混合して得られるゲル状蓄熱材。
【請求項２】
吸水性顔料が、二酸化ケイ素、珪酸マグネシウム、ゼオライトの少なくとも１種からなる請求項１記載のゲル状蓄熱材。
【請求項３】
マイクロカプセルの分散液の固形分濃度が２０〜７０％（ｗ／ｗ）の範囲である請求項１記載のゲル状蓄熱材。
【請求項４】
吸水性顔料の添加質量が、マイクロカプセル分散液が有する水分１００部に対し１〜５０部の範囲であることを特徴とする請求項１記載のゲル状蓄熱材。
【請求項５】
請求項１記載のゲル状蓄熱材を袋状包材に封じ込めた充填物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予め冷却したり加熱したりすることにより、その冷たさまたは暖かさが長時間持続する蓄熱材に関する。更に該蓄熱材を袋状包材に封じ込めた充填物は長時間冷たさ暖かさが持続するため、携帯用蓄冷材、枕、あんか、携帯用保温剤として利用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
一般に蓄熱材として、水を基材とするゲル状化合物を樹脂製の容器や袋に充填し、その顕熱及び融解潜熱を利用したものが市販されている。水はその比熱が大きいため耐熱性の容器に充填したものを加熱すれば湯たんぽやカイロなどの保温剤として利用され、冷凍庫や冷蔵庫で凍らせるか冷却することにより氷枕として長時間冷たさが持続する蓄冷材として広く利用されている。このように水（氷）は安価、安全且つ幅広い温度域の熱を蓄え得る優れた蓄熱材である。
【０００３】
水以外の蓄熱材として、ノルマルパラフィンの如き有機系蓄熱材と酢酸ナトリウムの多水塩の如き無機系蓄熱材が知られており、それらの融点が自由に選べるため低温から高温に至るまで幅広い温度域に亘り蓄熱が可能となる。とりわけ有機系蓄熱材は細かな融点設定が可能でしかも安定した蓄放熱性能を持続するため室温の安定化剤や高温域の蓄熱材としてノルマルパラフィンが利用されている。しかしながら水（氷）も含め有機系あるいは無機系の潜熱蓄熱材は融点を境に固体と液体間で相変化するため枕などの常に適度の柔軟性が要求される用途には適さない面があった。
【０００４】
一方、無機系の蓄熱材として、例えば室温付近で蓄熱する硫酸ナトリウムの１０水塩を包材に充填した蓄冷枕が市販されているが、凝固時に結晶化しジャリジャリとした感触が不快であるだけでなく、繰り返し相変化させることにより蓄熱材の結晶構造が変化するためか経時的に当初の凝固点では全く結晶化しなくなるという欠点を有していた。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
これに対し本発明者は有機系蓄熱材を内包するマイクロカプセルを提案し、その分散液を包材に充填することにより常に流動性のある保温剤が得られることを提案した。（例えば、特許文献２参照）しかしながらこの保温剤は流動性が良すぎるためか放熱速度が速く保温時間が長続きし難かったり、包材が破損した場合など内容物が流れ出すという難点を有していた。更に頭部や脚部など人体の荷重が加わった場合にマイクロカプセル分散液は加重の加わらない包材端部に押しやられてしまい冷たさや暖かさが人体に効率的に伝わらないという課題もあった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２９８９７１号公報
【特許文献２】
特開平６−１５８３２８号公報
【０００７】
【発明が解しようとする課題】
本発明の課題は、ゲル状の蓄熱材を得ることであり、更に詳しくは１．蓄熱材が融けていても凍っていても常に適度の柔らかさを有すること、２．人体部位を長時間載せ荷重を加え続けても容易に蓄熱材の変形や移動がないこと、３．包材が破損しても蓄熱材の流出がないこと、４．蓄熱と放熱を何回繰り返しても安定した熱特性を維持すること、が課題である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、融点が０〜８０℃の蓄熱材を内包するマイクロカプセルの分散液と吸水性顔料を混合してゲル状に高粘度化させることにより達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明で述べる「ゲル状」とは流動性はないが指や剛体で圧迫し続けると徐々に塑性変形を示す性状をいう。本発明者はマイクロカプセル分散液にこの性状を付与するための手法として、加熱や脱水により水分を減らす、スプレードライ装置等で水分を除去する等の脱水・乾燥手段により発現を試みたがその性状は塑性よりも脆性の性状が強く発現するようになり本発明の課題は達し得なかった。以上の検討結果に鑑み、本発明者は蓄熱材を内包するマイクロカプセルと、適度の水分を保持し得る顔料を混合することにより心地よい適度のゲル状態が発現することを見出した。
【００１０】
本発明で用いられる蓄熱材は、融点が０〜８０℃の範囲が好ましく、炭素数が１４〜３０のノルマルパラフィン、ミリスチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸等のカルボン酸、セチルアルコール、ステアリルアルコール等のアルコール類等、相変化時における融解熱が比較的大きいもの、具体的には、２０ｋｃａｌ／ｋｇ以上の潜熱を有する化合物が好ましい。
【００１１】
一般に蓄熱材をマイクロカプセル化する方法としては、複合エマルジョン法によるカプセル化法（特開昭６２−１４５２号公報）、蓄熱剤粒子の表面に熱可塑性樹脂を噴霧する方法（同６２−４５６８０号公報）、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（同６２−１４９３３４号公報）、蓄熱材粒子の表面でモノマーを重合させ被覆する方法（同６２−２２５２４１号公報）、界面重縮合反応によるポリアミド皮膜マイクロカプセルの製法（特開平２−２５８０５２号公報）等に記載されている方法を用いることができる。本発明のマイクロカプセル分散液の固形分濃度は２０〜７０％（ｗ／ｗ）、好ましくは３０〜６０％の範囲で用いられることが好ましい。マイクロカプセル分散液の濃度をこれ以上の濃度にすることは困難であり、また、この濃度以下であると吸水性顔料の必要添加量が増し蓄熱性能の低下をもたらすため好ましくない。
【００１２】
カプセル膜材としては、界面重合法、インサイチュー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、アミノプラスト樹脂、またゼラチンとカルボキシメチルセルロース若しくはアラビアゴムとのコアセルベーション法を利用した合成あるいは天然の樹脂が用いられるが、物理的、化学的に安定なインサイチュー法によるメラミンホルマリン樹脂又は尿素ホルマリン樹脂皮膜を用いたマイクロカプセルが特に好ましい。
【００１３】
本発明で用いられる吸水性顔料とは、有機、無機を問わず少なくとも自重の３倍以上の水分を吸収しうる顔料であり、好ましくは無機系の顔料、特には二酸化ケイ素、珪酸マグネシウム、ゼオライト等の無機系顔料、更に好ましくは比表面積が４０ｍ２／ｇ以上の顔料が好ましい。これらの顔料はマイクロカプセルの分散媒である水分を吸収し増粘化させ適度のゲル状に変化する。これらの吸水性顔料は、マイクロカプセル分散液が有する水分１００部に対し１〜５０部の範囲で添加される。この範囲以上であると蓄熱効果の減少や適度の弾性が失われるため好ましくない。また、この範囲以下であると流動性に富むため本発明の課題は達成されない。また、有機系の吸水性顔料として、高分子化合物からなる吸水性ポリマーを用いても良い。
【００１４】
本発明の蓄熱材は、例えば、ナイロン繊維、塩化ビニール繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維等からなる袋状または箱状の包材や容器に充填されることにより携帯用の蓄冷材または保温材として使用できる。また、本発明の蓄熱材は包材に充填される際に、染料、顔料、示温材料、活性炭、光触媒、接着剤、粘着剤、繊維、吸放湿材、香料、抗菌剤、脱臭剤等を添加または練り込むことも可能である。本発明の蓄熱材充填物は蓄えた熱を有効に蓄熱または放熱するためにシート状の断熱材や布製の包材と組み合わせることも可能である。
【００１５】
本発明の蓄熱材の充填物は予め蓄熱材の融点より低い温度で蓄冷、または高い温度で蓄熱する必要がある。蓄冷は家庭用の冷蔵庫または冷凍庫が好ましいが蓄熱材の融点によっては冷房の効いた室内や水道水付近の温度でも蓄冷可能である。一方、加熱方法としては電気ヒーター、電子レンジ、こたつ、温水、熱水など自由に選択することができる。本発明の蓄熱材は蓄熱温度が自由に設定できるため例えば凍結を嫌い、１５℃以下の低温下で保存可能な医薬品（血液、目薬、座薬、注射液等）に密着し得る蓄冷材としても使用できる。
【００１６】
【実施例】
本発明を実施例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１７】
実施例１
メラミン粉末６．２部に３７％ホルムアルデヒド水溶液１２部と水４０部を加え、ｐＨを８に調整した後、約７０℃まで加熱してメラミンホルムアルデヒド初期縮合物水溶液を得た。ｐＨを４．５に調整した１０％スチレン無水マレイン酸共重合体のナトリウム塩水溶液１００部中に、蓄熱剤としてノルマルヘキサデカン８０部（融点約１６℃、融解熱量２１０ｋＪ／ｋｇ）を激しく撹拌しながら添加し平均粒子径が３．５μｍになるまで乳化を行なった。この乳化液に上記メラミン−ホルムアルデヒド初期縮合物水溶液全量を添加し７０℃で２時間撹拌を施した後、ｐＨを９に調製して固形分濃度４８％の蓄熱材のマイクロカプセル分散液を得た。
【００１８】
このマイクロカプセル分散液５００部に吸水性顔料として、比表面積が３００ｍ２／ｇの二酸化ケイ素（超微粉含水ケイ酸）７０部を添加し良く混合してゲル状蓄熱材を得た。次ぎにこのゲル状蓄熱材を厚さ２５０μｍのナイロン製包材の中に充填した。この充填物を冷蔵庫の中で約３時間蓄冷することにより適度の冷たさが長時間持続する安眠用枕として使用できた。
【００１９】
実施例２
実施例１において、ノルマルヘキサデカンの替わりに高融点のパラフィンワックス（融点５６℃、融解熱量１６０ｋＪ／ｋｇ）に替えた以外はすべて同様にして固形分濃度４０％（ｗ／ｗ）のマイクロカプセル分散液を得た。この分散液５００部に含水珪酸マグネシウム組成を有するセピオライト粘土（水沢化学工業（株）製固結剤、商品名エードプラス）１５０部を添加し良く混合してゲル状蓄熱材を得た。この蓄熱材を同様にナイロン製の包材に封入し充填物を得た。この充填物を電子レンジで約２分間加熱したところ５０〜６０℃の温度が長時間持続し、携帯用保温剤として有用であった。
【００２０】
【発明の効果】
実施例で得られた蓄熱材の充填物は冷たさ、暖かさが長時間持続するだけでなく、感触も従来の蓄熱材にない適度の塑性と弾性とを併せ持つ心地よいものであった。また仮に包材が破損しても蓄熱材が流れ出すようなことはなく、更に無機系の多水塩の如き蓄熱材と異なり何回蓄熱と放熱を繰り返しても安定な保温性を発揮するものであった。