(57)【要約】【課題】外気温に大きな変化が生じても快適な室温を長時間維持する建築用内装材として利用可能な不燃または難燃性の蓄熱性ボードを提供する。【解決手段】蓄熱材を内包するマイクロカプセルと無機系充填剤及び熱可塑性樹脂から成る組成物を成型せしめ蓄熱性ボードを得る。無機系充填剤として、水に不溶性の炭酸塩化合物が好ましく、蓄熱材として、融点が５〜５０℃の範囲の蓄熱材が好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱材を内包するマイクロカプセルと無機系充填剤及び熱可塑性樹脂から成る組成物を成型せしめた蓄熱性ボード。
【請求項２】
無機系充填剤が水に不溶性の炭酸塩化合物である請求項１記載の蓄熱性ボード。
【請求項３】
融点が５〜５０℃の範囲の蓄熱材を内包するマイクロカプセルを含む請求項１記載の蓄熱性ボード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱性を有するボード状成型物に関するものであり、本発明の蓄熱性ボードを住宅やビルの床材、壁材、天井材等の内装材として用いることにより冷暖房のためのエネルギーが著しく節約可能で室温変化が生じにくい省エネ効果に優れる新規な不燃性のボードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球温暖化抑制が世界的に重要視されるようになり、その対策として化石燃料を燃焼させた際に多量に発生する二酸化炭素の削減化策が大きな問題となっている。特に建物の居住環境や作業環境を維持するために消費するエネルギーは膨大な量となり、その削減や有効利用等の省エネルギー対策が不可欠である。通常、外気温の変動に対し室内の温度を快適な範囲の温度域に維持するために、建物自体の機密性を高めたり、壁や天井、床などの建物の中に断熱材を配する等の対策が広く一般に用いられており、室内と室外の熱移動を極力抑える対策がとられている。
【０００３】
これに対し、太陽熱や冷暖房などのエネルギーを水や建物の躯体の一部に顕熱として蓄えたり、潜熱材を用いた建材や蓄熱技術が提案されている。具体的には球状蓄熱材を建築壁内に配した蓄熱体（例えば、特許文献１参照）、無機系の蓄熱材を合成樹脂製チューブに充填したものを内接した蓄断熱材（例えば、特許文献２参照）、蓄熱材を植設した複合板（例えば、特許文献３参照）、断熱材と潜熱蓄熱材との組み合わせ（例えば、特許文献４参照）等が提案されているが、一般にこれらの潜熱蓄熱材の熱伝導性が悪いため蓄放熱特性が低下し、効率よく潜熱を使い切らない場合が多かった。その対策として、複数の潜熱蓄熱材をカプセル化して基材中に分散し、放熱面温度をほぼ一定に保つことができる蓄熱建材が紹介されている（例えば、特許文献５参照）。
【０００４】
また、建築用建材として用いられるためには難燃化及び不燃化処理を施さないと使用できないか、使用できる範囲が制限されてしまう。そのために難燃剤を大量に練り込んだり、材料表面に塗工又は含浸処理する必要があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５７−２０２４９３号公報
【特許文献２】
特開昭５８−２３７９号公報
【特許文献３】
特開昭６２−１１７９３１号公報
【特許文献４】
特公平２−２９８２４号公報
【特許文献５】
特公平６−３３６３３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、希望する快適な温度域を長時間維持する蓄熱性を有し、しかも建材としては不可欠な条件である難燃性または不燃性のボードを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、蓄熱材を内包するマイクロカプセルと無機系充填剤及び熱可塑性樹脂から成る組成物を成型せしめることにより達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の蓄熱性ボードは、蓄熱材を内包するマイクロカプセル、無機系充填材と熱可塑性樹脂なる材料から構成される。無機系充填材としては、水酸化アルミニウム，水酸化マグネシウム，水酸化カルシウム等の水酸化物、炭酸カルシウム，炭酸マグネシウム等の炭酸化合物、硫酸アルミニウム、硫酸バリウム等の硫酸化合物などの他、アスベスト，タルク，ベンナイト，クレー等の無機系化合物、あるいは珪酸塩、蛇紋岩、石灰岩、天然珪藻土なども挙げられるが、特に水に不溶性の炭酸塩化合物が好ましいものとして挙げられる。即ち、炭酸塩化合物は加熱により二酸化炭素を放出し消火性に優れるためである。これらの化合物は単独又は２種以上を混合して用いることもできる。
【０００９】
本発明で用いられる熱可塑性樹脂とはマイクロカプセルと無機系充填剤を結着させるためのバインダーとして用いられる。その具体例としては、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、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル等が挙げられるが、ポリ塩化ビニルが難燃性であるため特に好ましい。これらの熱可塑性樹脂はなるべく小さい粒状で添加されることが好ましい。上記蓄熱材を内包するマイクロカプセルと無機系充填剤及び熱可塑性樹脂以外に、必要であれば添加剤として、発泡剤、有機溶剤、可塑剤、金属、金属化合物、セラミック、鉱物等、防腐剤、光触媒、活性炭、芳香剤、着色剤、染料、合成又は天然繊維、老化防止剤、酸化防止剤、粘着付与剤、滑剤等を添加、注入、貼り合わせが可能である。
【００１０】
蓄熱性ボード質量中に占める蓄熱材を内包するマイクロカプセルの質量部数比率は、５〜８０％、好ましくは１０〜６０％の範囲で添加される。この範囲以下であると蓄熱量が小さくなり建材としての蓄熱能力に乏しくなり、この範囲以上であると発煙したり燃え易くなるため好ましくない。同様に無機系充填剤は５〜６０％の範囲の範囲が好ましく、この範囲以下であると難燃性に乏しく、これ以上であると蓄熱能力が乏しくなり好ましくない。同様に熱可塑性樹脂は１〜４０％の範囲で添加される。これ以下の範囲であると建材としての強度に乏しく、これ以上の範囲であれば蓄熱能力が乏しくなり好ましくない。
【００１１】
蓄熱性ボードの蓄熱量は、使用する蓄熱材の種類や蓄熱性ボード中に占めるマイクロカプセルの含有比率によって決められる。必要とされる融解熱量は、建物を構成する素材や環境、広さ及び地域によって異なるが、夏場日中の屋内の温度上昇及び冬場暖房用具を使用しなくても明らかな温度上昇または低下を抑えるだけのマイクロカプセルを練り込む必要がある。具体的には融点が５〜５０℃の範囲の蓄熱材を内包するマイクロカプセルを繊維ボード中に練り込んで１ｍ２当たりの融解熱量が６０ｋＪ／ｍ２  以上とすることが好ましい。
【００１２】
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）、蓄熱材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。
【００１３】
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、熱圧着工程で高温で加圧されるため熱的に安定な熱硬化性樹脂皮膜を有するマイクロカプセルが好ましく、特に脂肪族系炭化水素化合物でも良好な品質のマイクロカプセルが得られるインサイチュー法による尿素ホルマリン樹脂、メラミンホルマリン樹脂皮膜を用いたマイクロカプセルが好ましい。
【００１４】
本発明で用いられる蓄熱材の相変化点、即ち融点は生活温度域において快適と感じられる下限と、床暖房などの蓄熱温度域を含めた温度域に設定することが好ましく５〜５０℃の範囲、好ましくは１０〜４０℃の範囲に設定される。具体的な蓄熱材としては、炭素数が約１４〜３０のノルマルパラフィン類や、無機系共晶物及び無機系水和物、パルミチン酸、ミリスチン酸等の脂肪酸類、ベンゼン、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、化学的、物理的に安定でしかも安価なものが用いられる。これらは混合して用いても良いし、必要に応じ過冷却防止材、比重調節材、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種以上のマイクロカプセルを混合して用いることも可能である。
【００１５】
本発明に係るマイクロカプセルの粒子経は、塗工又は含浸する過程で物理的圧力による破壊を防止するために１０μｍ以下、特に好ましくは５μｍ以下に設定される。粒子径の制御は、乳化剤の種類と濃度、乳化時の乳化液の温度、乳化比（水相と油相の体積比率）、乳化機、分散機等と称される微粒化装置の運転条件（攪拌回転数、時間等）等を適宜調節して所望の粒子径に設定する。この粒子径以上になるとマイクロカプセルが外圧で容易に壊れやすくなったり、蓄熱材の比重が分散媒のそれと大きく差がある場合など、浮遊したり沈降したりし易くなるので好ましくない。
【００１６】
通常、本発明に係るマイクロカプセルは固形分質量濃度が２０〜６０％の水分散系で得られるため、そのまま無機系充填剤及び熱可塑性樹脂と混合され成形後に水分を除去させれば良いが、予め固体、粉体等の乾燥固形化物の状態で混合しても良い。乾燥固形化する手段としては、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などの乾燥装置が用いられる。
【００１７】
蓄熱材を内包するマイクロカプセル及び無機系充填剤及び熱可塑性樹脂の混合物は成型用金型の中で高温、高圧下で熱圧着されてボード状に成形される。加熱温度は熱可塑性樹脂の軟化点以上まで高められる。圧力は、面圧で１〜１００ｋｇ／ｍ２の圧力が加えられる。この範囲より高い圧力又は温度ではマイクロカプセルの劣化をもたらすため好ましくなく、この範囲以下の圧力、温度であるとボードとしての強度が発現しないため好ましくない。この過程で上記混合物に発泡剤を添加してボードを発泡させることも可能である。
【００１８】
本発明の蓄熱性ボードは住宅やビルの床下あるいは天井裏に貼り付けることにより蓄熱性を有する建築材料として利用される。また床暖房用蓄熱材、農業用蓄熱材、車両用、配送用蓄熱材として使用することもできる。また、発泡させた形態の本発明の蓄熱性ボードは蓄熱性の他に防音性にも優れるという効果も発揮される。また、通常の建築用ボードと同様に自由に切断したりあるいは穴を開けたり、ボード上に壁紙などを貼り付けたりすることも可能である。本発明の蓄熱性を有するボードは、ガラスウール、中空粒子、ウレタンフォーム、発泡性樹脂などの断熱材と組み合わせて用いることにより更なる断熱性と蓄熱性の相乗効果が得られるため好ましい態様である。
【００１９】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。実施例中の部数は固形質量部を表す。また、融点及び融解熱量は示差熱熱量計（米国パーキンエルマー社製、ＤＳＣ−７型）を用いて測定した。
【００２０】
実施例
メラミン粉末１２質量部に３７％ホルムアルデヒド水溶液１５．４質量部と水４０質量部を加え、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質量部中に、蓄熱材として、ノルマルオクタデカン（融解熱量２３０ｋＪ／ｋｇ、融点２６〜２８℃）８０重量部を激しく撹拌しながら添加し、粒子径が３．０μｍになるまで乳化を行った。
【００２１】
得られた乳化液に、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まで上げて水を添加して乾燥固形分濃度４０％の蓄熱材マイクロカプセル分散液を得た。このマイクロカプセル分散液をスプレードライヤーで水分含有率１％まで乾燥し粒子径約３０μｍのマイクロカプセル凝集物の粉体を得た。このマイクロカプセル粉体１００質量部とポリ塩化ビニル樹脂４０質量部、無機充填剤として炭酸カルシウム３０質量部、タルク１５質量部、を小形ニーダーを用いてよく混練した後、それらの混合物を金型に隙間なく充填し、上部に蓋をして１０ｋｇｆ／ｍ２の圧力で加圧成形した。加圧した状態で１７０℃に加熱してポリ塩化ビニル樹脂を溶解、ゲル化させて蓄熱性ボードを得た。
【００２２】
この蓄熱性ボードの表面に市販の壁紙を貼り付け、裏面には断熱材としてウレタンフォームシートを貼り付けて厚さ１５ｍｍの蓄熱性ボードを得た。この蓄熱性ボードを組み合わせて一辺が５０ｃｍの立方体の木箱を作製した。この木箱を、環境温度が強制的にコントロール可能な雰囲気内で木箱の外気温度を０〜４０℃間を１時間で昇温と降温を繰り返し、木箱内の中心付近の温度を測定したところ、木箱内では２７〜２８℃付近の温度域を長時間持続する環境が得られることが分かった。また、実施例と同様の操作で蓄熱材を内包するマイクロカプセルを用いずに成形加工を行ったボードを用いて同様の木箱を作製し温度変化を調べたところ、全く蓄熱性は観察されなかった。
【００２３】
【発明の効果】
実施例の結果からも明らかなように、本発明で示される蓄熱性を有するボードは通常の建材用ボードと同様の形態、性状であるが特定の温度域に蓄熱性を有するために住宅やビルの内装材として使用することにより、多量の温熱又は冷熱を蓄えることが可能となり、冷暖房に要するエネルギーの節約、及び太陽光エネルギーの有効利用に大きく役立つものである。本発明の蓄熱性ボードに直接火炎を吹き付けても炭化することはあったが炎を出して類焼することはなく、建造用材料としていかなる場所にも適応可能である。