(57)【要約】【課題】蓄熱材を内包したマイクロカプセルが固定化された蓄熱性を有する建材において、通常の建材と同様の強度と施工性を有し、既存の中空建材をそのまま用いて極めて容易に尚かつ快適な室温が長時間持続する蓄熱性建材を得る。【解決手段】蓄熱材を内包するマイクロカプセル固形物を中空構造を有する建材の内部空間に充填する。マイクロカプセル固形物の平均粒子径は２０μｍ〜３０ｍｍの範囲が好ましい。融点が５〜４０℃の範囲の蓄熱材を内包するマイクロカプセルを用いた蓄熱性建材を建築用内装材して利用したり、融点が３０〜８０℃の範囲の蓄熱材を内包するマイクロカプセルを用いて床暖房用床材として利用する方法が好ましい。【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固形物が中空建材の内部空間に充填された蓄熱性建材。
【請求項２】
蓄熱材を内包するマイクロカプセル固形物の平均粒子径が２０μｍ〜３０ｍｍの範囲である請求項１記載の蓄熱性建材。
【請求項３】
融点が５〜４０℃の範囲の蓄熱材を内包するマイクロカプセルを用いた請求項１記載の蓄熱性建材を建築用内装材して利用する方法。
【請求項４】
融点が３０〜８０℃の範囲の蓄熱材を内包するマイクロカプセルを用いた請求項１記載の蓄熱性建材を床暖房用床材として利用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱性を有する建材に関するものであり、本発明の蓄熱性建材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快適な温度域から容易に変化しにくく、尚かつ冷暖房のためのエネルギーが著しく節約可能な新規な蓄熱性建材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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おり、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１参照）、断熱材と潜熱蓄熱材との組み合わせ（例えば、特許文献３参照）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４参照）。
【０００４】
本発明者らは、蓄熱材を内包するマイクロカプセル（以降、単にマイクロカプセルと称す。）をセメント系材料あるいは石膏系材料に練り込んだ蓄熱性の建材を提案した。（例えば特許文献５、６参照）このような水と反応して硬化する材料、即ち水硬系材料とマイクロカプセルを組み合わせることにより容易に温度変化しにくい材料が得られるが、これらの媒体中で経時的にマイクロカプセルの劣化や破壊が生じることが判明した。また水硬系材料に限らず、木材粉、合成樹脂粉などとマイクロカプセルを混合し適するバインダーとともに混練りした後、加圧及び加熱操作施して成型することにより同様の蓄熱性を有する建材が得られるが、成型時のダメージや、蓄熱材の相変化に伴う体積収縮や膨張が原因でマイクロカプセルの劣化や損傷が生じ耐久性低下の原因となっていた。
【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６−３３６３３号公報
【特許文献５】特開２００２−１１４５５３号公報
【特許文献６】特開２００２−１１４５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、蓄熱材を内包したマイクロカプセルが固定化された蓄熱性を有する建材において、通常の建材と同様の強度と施工性を有し、既存の中空建材をそのまま用いて極めて容易に尚かつ快適な室温が長時間持続する蓄熱性建材を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の課題は、蓄熱材を内包するマイクロカプセル固形物を中空構造を有する建材の内部空間に充填することにより達成される。
【発明の効果】
【０００７】
上記手段を用いて、既存の中空構造を有する建材の中にマイクロカプセルの固形物を充填することにより、通常の建材と同様の強度と施工性を有し、既存の中空建材をそのまま用いて極めて容易に尚かつ快適な室温が長時間持続する蓄熱性建材を得ることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の蓄熱性建材は、中空建材の中に粉末、ペレット等の粒状に固形化したマイクロカプセルを充填することにより得られる。本発明の蓄熱性建材は重量が軽く、しかも薄手に加工が可能で、多量の蓄熱量を有することが特徴である。
【０００９】
本発明で述べる中空建材とは、無垢木材とは異なり内部に空洞を有する構造を有した建材であり、原料として木粉や合成樹脂等が単独または組み合わされ中空構造に成型されて得られるものである。これら中空建材が開発された背景として、廃木材や間伐材の有効利用、あるいは建材を製造する上で排出される端材の再利用を目的に開発されたものである。これらの建材を中空構造にする目的として、軽量化、断熱性付与、強度向上及びコストダウンなどが挙げられるが、これらの建材は一見して通常の木材や樹脂系材料と比較して、強度、触感、重さなど何ら遜色ない品質である。本発明者はこれらの中空建材の中空部分にマイクロカプセルが容易に充填可能であることに着目し本発明に至った。
【００１０】
本発明の蓄熱性建材の製法は、１．マイクロカプセルの製造工程、２．マイクロカプセルの固形化工程、３．マイクロカプセル固形化物の中空建材への充填工程、の３工程から成る。１．のマイクロカプセルは蓄熱材を内包した微少な粒子である。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。
【００１１】
カプセル膜材としては、界面重合法、インサイチュー法、ラジカル重合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。
【００１２】
本発明に係るマイクロカプセルの粒子経は、２．の固形化する工程で物理的圧力による破壊を防止するために０．５〜１００μｍの範囲、好ましくは１〜３０μｍの範囲にすることが好ましい。マイクロカプセルの粒子径は、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。
【００１３】
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、５〜６０℃の範囲に設定されることが好ましい。具体的には、炭素数が約１４〜３０程度のｎ−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。
【００１４】
本発明の蓄熱性建材の具体的な利用方法として、建築物の内装材としての利用方法が挙げられる。前者の建築物の内装材とは、室内側に直に面した建材のみならず、床下や天井裏等の直接室内側面に面していない部分に配された建材も含む。建築物の内装材としての使用方法は、通常人間が適温と感じられる温度域を長時間持続することを目的としており、この用途に用いられる蓄熱材の融点は約５〜４０℃の範囲に設定されることが好ましい。
【００１５】
本発明の蓄性建材のもう一つの好ましい利用方法として、床暖房用蓄熱材が挙げられる。床暖房は電気やガスのエネルギーを元に床面の温度を暖め輻射熱で屋内を暖房するもので、輻射熱による穏和な暖房方法として著しい普及を遂げている。しかしながら、加熱面積が広面積に及び加熱時間も長時間に及ぶため効率的な蓄熱が必要とされていた。床暖房用蓄熱材として本発明の蓄熱性建材を用いることにより効率的な省エネ暖房が可能となる。この用途に用いられる蓄熱材の融点は約３０〜８０℃の範囲に設定されることが好ましい。
【００１６】
２の工程で示されるマイクロカプセルの粒状固形物の具体的な形態として、粉体、顆粒状、ペレット状等、平均粒子径が約２０μｍ〜３０ｍｍの範囲、好ましくは１００μｍ〜１０ｍｍの範囲に揃えられることが好ましい。この範囲以下であると充填の際に粉舞いが生じ作業性が悪く、またこの範囲以上であると限られた空間内に充填率が低くなるため好ましくない。マイクロカプセル固形物の空隙部分に下記に示すような薬剤、充填材を一緒に混合しても良い。充填される質量は、建材の厚みと中空部分の容積に依存するが、蓄熱
性能を充分な者にするためには、約０．５ｋｇ／ｍ2以上、好ましくは２ｋｇ／ｍ2以上の充填量に設定することが好ましい。
【００１７】
マイクロカプセルの粒状固形物は、１．の工程で得られたマイクロカプセルスラリーをドラムドライヤー、スプレードライヤー、フリーズドライヤー等の各種粉体化装置や、押し出し造粒機、転動造粒機等、流動乾燥装置等の各種造粒装置を用いて複数個集合させ粒状に成形されるが、単純な球状ではなく、円柱状、立方体、直方体、卵型、星形などの形状に加工することも可能である。粉体化または造粒化の際に必要であれば各種バインダー、防黴剤、防虫剤、難燃化のための薬剤をこの工程で添加しても良い。更に、劣化防止剤、酸化防止剤、可塑剤、粘着付与剤、滑剤、着色剤、硬化剤、発泡剤、合成繊維、合成樹脂類、断熱材、ＶＯＣ除去材、活性炭、吸放湿剤などを添加可能である。
【００１８】
本発明の蓄熱性建材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使用することができる。また、防音性にも優れるという効果も有しているため、二世代住宅や集合住宅のように複数の世帯から成る住宅ではとかく苦情の原因となる騒音や振動を吸収できる利点が発揮される。本発明の蓄熱性ボードは、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】
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。
【実施例１】
【００２０】
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、ｎ−オクタデカン（融点２６〜２８℃）８０質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。
【００２２】
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３％以下まで乾燥し粒子径約１００μｍのマイクロカプセル粉体を得た。この粉体を、中空建材として、木粉−ポリプロピレン混融樹脂使用再生木材「ＴＷＲ７５／９Ｓ」（高島屋スペースクリエイツ株式会社製再生木材商品名）の中空部分に充填して両端を封印して蓄熱性建材を得た。この蓄熱性建材と厚さ８ｍｍの断熱用ウレタンフォームを貼り合わせ、蓄熱性建材を得た。この蓄熱性建材を広さ６畳の部屋のフローリングの下部一面に配置したところ、真夏の暑い日でも室温が２８℃を上回ることが少なかった。
【実施例２】
【００２３】
実施例１で用いた、ｎ−オクタデカンの替わりに融点５５℃、融解熱量１５５ｋＪ／ｋｇのパラフィンワックスを用いて同様に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ドラムドライヤーで水分含有率３％以下まで乾燥し粒子径約１００μｍのマイクロカプセル粉体とし、更に押し出し造粒装置を用いて、短径３ｍｍ、長径１０ｍｍのペレット状蓄熱材固形物を得た。このペレットを中空建材として、木材−廃棄プラスティック材使用再生木材「Ｍ−ｗｏｏｄ」の中空部分に充填して床暖房用蓄熱性建材を得た。この蓄熱性建材を床暖房用床材として用いたところ快適な保温性と省エネ効果による電気代の節約が可能であった。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
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建材は見かけ状通常の木質建材、プラスティック建材と同様の形態であるが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。また、床材として使用することにより、防音性、吸音性に優れる優れた建材であることが確認できた。