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新規事業開発
蓄熱蓄冷マイクロカプセル

蓄熱蓄冷マイクロカプセルは相変化物質(=PCM)を含有するマイクロカプセルです。
PCMとしては潜熱量の大きなパラフィン類を使用しています。
マイクロカプセルの種類はメラミン樹脂タイプとノンホルマリンタイプがあります。
これらの外観は乳白色スラリー(粘度のある液体)です。
タイプにより粘調ゲル、粉末品の提供も可能です。
(P C M=Phase Change Material)

蓄熱蓄冷マイクロカプセル

蓄熱・蓄冷マイクロカプセルの特徴は熱を繰り返し吸放出することにあります。
内部のパラフィンは固体⇔液体へ相変化する場合に潜熱を吸放出します。
固体を加熱すると溶けるときに融解熱を吸収し、液体を冷却すると凝固熱を放出する、
この原理により蓄熱蓄冷作用が起こります。
効果を発揮する温度は芯物質であるパラフィンの融点を変更することで調節が可能です。

図
PAGETOP
<蓄熱蓄冷マイクロカプセルの特徴と用途>

蓄熱蓄冷マイクロカプセルは使用温度により多くの用途が検討されています。
含有するパラフィン(=PCM)の種類により温度を任意に設定することが可能であり目的の温度を保持する温度緩衝性を持った新しい商品とすることができます。

例えば5℃タイプは温度が上がっても5℃を保持し、逆に温度が下がっても5℃に保とうと働きます。単なる保冷剤では温度は上がっていきますが、蓄熱蓄冷カプセルを使用すると5℃をキープする温度保持性を持った蓄冷剤とすることが可能です。

保冷剤の例)
設定温度と使用例)
(芯物質融点 4℃)
  ・保冷、鮮度保持   ・道路、構造物の融雪、凍結防止。
  ・ガラス、カーブミラーでの結露防止。
(芯物質融点 6〜10℃)
  ・空調用蓄冷装置。   ・エアコン用
(芯物質融点 16〜25℃)
  ・建材用途 ボード等への混入。室内の温度調整。
(芯物質融点 30℃以上)
  ・建材用途 床暖房用  ・産業資材 保温便座、浴室床の保温
  ・ヒートアイランド対策 ビル屋上、地面の温度を抑える。
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<蓄熱蓄冷剤 リケンレヂン シリーズ 一覧表>
品名 外観 種類 ホルマリン 有効成分% イオン性 入目

PMCD−5

高粘度液状

メラミン
カプセル

30

アニオン

15k

PMCD−15

高粘度液状

メラミン
カプセル

30

アニオン

15k

PMCD−25

高粘度液状

メラミン
カプセル

30

アニオン

15k

PMCD−32

高粘度液状

メラミン
カプセル

30

アニオン

15k

PMCD−5KR

高粘度液状

メラミン
カプセル

30

アニオン

15k

PMCD−15KR

高粘度液状

メラミン
カプセル

30

アニオン

15k

PMCD−25KR

高粘度液状

メラミン
カプセル

30

アニオン

15k

PMCD−32KR

高粘度液状

メラミン
カプセル

30

アニオン

15k

PMED−5

液状

エマルジョン

30

ノニオン

15k

PMED−15

液状

エマルジョン

30

ノニオン

15k

PMED−25

液状

エマルジョン

30

ノニオン

15k

PMED−32

液状

エマルジョン

30

ノニオン

15k

PMCD−5SP

パウダー

メラミン
カプセル

75

アニオン

 

PMCD−15SP

パウダー

メラミン
カプセル

75

アニオン

 

PMCD−25SP

パウダー

メラミン
カプセル

75

アニオン

 

PMCD−32SP

パウダー

メラミン
カプセル

75

アニオン

 

LA−5

パウダー

無機
カプセル

50

―――

 

LA−15

パウダー

無機
カプセル

50

―――

 

LA−25

パウダー

無機
カプセル

50

―――

 

LA−32

パウダー

無機
カプセル

50

―――

 

* 商品名後の数字(5、15、25、32)は相変化温度を表しています。
* 無機パウダーLAシリーズの粒子径は100μです。

* 温度域は5℃から60℃程度まで検討可能です。
* 基本的に商品は全て受注生産となります。
* パラフィン類を原料として使用しているため100℃以上の加熱条件下では発煙する場合があります。

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<蓄熱蓄冷剤 リケンレヂンシリーズの特徴>
1)メラミンカプセルスラリー
メラミンカプセルスラリーリケンレヂンPMCD−□□シリーズ
メラミンホルマリン系の殻を持つマイクロカプセルの液状品であり潜熱が大きく性能は一番良いタイプです。
メラミンカプセルはプラスチック状の微粒子であるので乾燥すると白い粉末になります。
このため繊維などに多く付着させると白化します。
2)ノンホルマリンカプセルスラリー
リケンレヂンPMCD−□□N  、 PMCD−□□NFシリーズ
ノンホル樹脂ポリマーの壁剤をもつマイクロカプセル液状品です。
乾燥しても粉末状にならず皮膜化します。白化はほとんどありません。

3)エマルジョン
リケンレヂンPMED−□□シリーズ
ノンホルエマルジョンです。樹脂分がなくそのままでは耐久性はありません。
4)パウダー
パウダーPMCD−□□SPシリーズ
メラミンカプセルをスプレードライしたものです。
有効成分は70%以上であり潜熱が大きく有機溶剤中でも機能します。ホルマリンを含有しています。
5)パウダー
LA−□□シリーズ
特殊製法でパラフィンを封じ込めた無機カプセルです。
ホルマリンを含まないパウダーです。有効成分は50%以上です。
無機パウダーLAシリーズの粒子径は100μです。
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<性能の評価方法>

1)サーモグラフィ、温度計による測定
サーモカメラや温度計による温度測定は商品の性能評価方法として

非常に簡単で有効な方法です。適した測定方法は素材、形態により様々です。
最適な測定方法などは弊社営業までご相談ください。

2)示差熱(DSC)測定

示差走査熱量測定と呼ばれる方法です。マイクロカプセル自身や付着させた布などの蓄熱蓄冷特性を数十ミリグラムの少量で熱量を測定することが出来ます。
その測定例(リケンレヂンPMCD-25)を以下に示します。

測定例でわかること)
チャートより融点、凝固点またどの温度範囲で溶けるのかなどの情報が得られます。
今回の測定では融点 = 26.2℃、  凝固点 = 24.8℃
融解潜熱量=49.55mJ/mg 凝固潜熱量=−50.43mJ/mgでした。
また測定を繰り返し行うことでカプセルが繰り返し機能しているかがわかります。

測定装置) セイコーインスツルメンツ DSC220CU セイコーインスツルメンツ DSC220CU
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<サーモグラフィと温度センサーによる布表面温度と内部温度の測定>

試料試  料)
ポリエステル布 
PMCD−32NF 
32℃ノンホルカプセル使用
布目付け 350g/u

薬剤dry 80g/u

測定機測定機)
サーモカメラ)
 AGEMA社製
 THARMOVISION 570 型

温度センサー)
 安立計器社製
 THARMOPRINTER AP-320型

測定条件)
赤外線ランプ(Kett400w)を試料上部40cmの所から照射し加熱しました。
サーモカメラは1分ごとに測定を行いました。
また同時に温度センサーにより内部温度を測定しました。
試料は2枚重ねとして温度センサーは布の間に設置しました。

測定場所測定場所)
和歌山県工業技術センタ−
恒温室 
室温20度 湿度55%

測定結果)
測定はポリエステルにノンホルマリンタイプのPMCD−32NFを付着させ行いました。サーモグラフィによる表面温度変化とセンサーによる内部温度を測定した結果を次項に示します。この結果サーモグラフィより加熱1分後には表面温度差が生じ加工布の温度上昇が抑えられていることが判ります。また冷却時には蓄熱性を発揮し加工の方が温度の低下が遅くなっていることが判ります。またサーモグラフィによる表面温度変化と同時測定した内部温度変化をグラフ化し、加熱冷却を3回繰り返し行った例も併記しました。
加熱冷却を繰り返した場合でも温度保持性が発揮されています。

サーモカメラ画像例) 加熱2分後の映像

サーモカメラ画像例
加熱開始)

加熱開始0分後 加熱開始1分後 加熱開始2分後

       0分後                1分後                2分後

加熱開始3分後  加熱開始5分後

       3分後                4分後                5分後

加熱開始6分後 加熱開始7分後 加熱開始8分後

       6分後                7分後                8分後

加熱開始9分後  

       9分後

冷却開始)

冷却開始10分後 冷却開始11分後 冷却開始12分後

       10分後               11分後               12分後

冷却開始13分後 冷却開始14分後 冷却開始15分後

       13分後               14分後               15分後

冷却開始16分後 冷却開始17分後 冷却開始18分後

       16分後               17分後               18分後

冷却開始19分後  

       19分後

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<ゲル状蓄熱蓄冷剤への添加>

試料試  料) PMCD−25  50%配合ゲル

試験項目)
ポリ袋に密閉したゲル体を雰囲気温度を変え温度変化を測定ました。
市販透明ゲルタイプとPMCD−25 50%含有品(25℃蓄熱タイプ)を比較しました。

測定器)
サーモプリンタ AP−320 (安立計器)

試験方法)
蓄冷剤にセンサーを貼り付け温度測定を行いました。
測定は20度恒温室に試料を1昼夜放置したのち、37度恒温層で加熱、
室内(20〜18℃)で冷却を繰り返しました。

試験結果)
温度変化の数値データ及び、グラフデータは別紙参照
市販品は外温の変化とともに大きく温度が変化したのに対して
PMCD−25を含有した蓄熱蓄冷剤は25℃付近で温度変化が小さくなり
温度保持性を発揮しているのが確認出来ました。

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<コンクリートブロックへの添加>

試料試  料)

PMCD−15含有コンクリート
市販速乾性コンクリート基材使用
コンクリート基材50/水20/PMCD−15 30
(比較品 コンクリート基材70/水30)

試験項目)
蓄熱蓄冷性を有するマイクロカプセルを含有したコンクリートを試作し
外温を変化させ表面温度の変化を測定しました。

使用機器)
サーモプリンタ AP−320 (安立計器)

試験方法)
乾燥したコンクリートに温度計を取り付け表面温度を測定しました。
初期温度 基材は20℃恒温室に放置し約20℃とし測定を開始。
冷却時 0℃冷蔵庫に放置し冷却。加熱時 37℃恒温槽に放置し加熱しました。

結  果)
温度変化データ及びグラフデータは別紙参照。
グラフより15℃以下になったところでブランクとの差が生じ
70分からの加熱時には15℃を超えたところで蓄熱が始まり温度上昇が
遅くなっていることが確認されました。

<蓄熱シート>

試料試  料)

PMCD−32SP (=パウダー)
不織布に蓄熱剤をはさんだシート

試験項目) 加熱したシートを放冷し温度低下を経時で観察しました。

使用機器) サーモカメラ 日本電子 JTG−6200

試験方法) 環境温度 20℃

結  果)

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