專利名稱：蓄熱材料和使用該材料的蓄熱坯料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及蓄熱材料(heat regenerating element),其蓄積熱能并向各種目標有效地輻射所蓄積的熱能，特別是為新穎的并且具有優(yōu)異蓄熱性能的蓄熱材料。本發(fā)明還涉及包括上述的蓄熱材料的蓄熱還料。
背景技術：
常規(guī)地，將包括例如陶瓷如氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯或氧化硅的各種材料用作蓄熱材料。可通過包括這些蓄熱材料向蓄熱還料(heat regenerating material)提供改善的熱能吸收效率和熱能輻射效率。這種蓄熱坯料可用于加熱、冷卻和干燥目標，并且已被用于各種應用如加熱和冷卻系統(tǒng)和醫(yī)療保健應用。為了通過利用熱能的吸收和輻射對目標如材料或人體有效地應用熱能，需要有效地進行熱吸收和熱輻射。然而，對于上面提及的常規(guī)蓄熱材料，熱吸收效率和熱輻射效率都是不夠的。在專利申請No. H07-115914(日本專利No. 2137667)中，本發(fā)明的發(fā)明人公開了遠紅外輻射材料，其能有效地輻射激發(fā)目標如人體中包括的水分子所需的熱能。然而，在上述的遠紅外輻射材料的熱蓄積效率方面仍需要進一步改善。如果熱能源是溫血生物如人體，由于從溫血生物輻射的遠紅外線能量波長為約
2.5到約25微米(典型地在紅外范圍)，則需要在該能量范圍能夠進行高紅外吸收的蓄熱材料。在這方面，日本專利申請公開No. 2001-002408披露了通過提供能吸收水滑石晶層之間紅外線的陰離子改善蓄熱性能的方法。然而，包括上述水滑石作為蓄熱材料的蓄熱坯料的蓄熱性能仍然是不夠的。因而， 強烈需要對蓄熱材料的蓄熱性能進一步改善。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的問題，本發(fā)明的目的是提供蓄積熱能并有效地向各種目標輻射所蓄積熱能的蓄熱材料，特別是為新穎的并且具有優(yōu)異的蓄熱性能的蓄熱材料。本發(fā)明的另一個目的是提供包括上述蓄熱材料的蓄熱坯料。為了達到上面提及的目的，本發(fā)明提供的蓄熱材料包括100重量份的基本組分， 其中該基本組分由60-90重量份的水滑石化合物和包括氧化鋅和導電氧化鋅中的至少一種的余量組成；以及O. 5-1重量份的至少一種選自氧化鋯組分和碳化鋯組分的蓄熱增強組分。
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而且，本發(fā)明提供包括混合有合成樹脂的上述蓄熱材料的蓄熱坯料。此外，可將蓄熱坯料成型為板型坯料、管型坯料、片狀坯料、纖維狀坯料或由纖維構(gòu)成的坯料。本發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的蓄熱材料可有效地蓄積熱能并有效地向各種目標輻射所蓄積的熱能。而且，可低成本地生產(chǎn)本發(fā)明的蓄熱材料。因此，可將蓄熱材料用作各種廣泛的應用，包括各種目標如食物的處理和干燥，農(nóng)業(yè)和海洋產(chǎn)品的絕熱，和具有熱蓄積和絕熱效應的纖維等的生產(chǎn)以及生產(chǎn)具有改善效率的加熱和制冷系統(tǒng)。而且，根據(jù)本發(fā)明，由于蓄熱坯料由包括上述的蓄熱材料的合成樹脂制成，因此提供了具有高蓄熱效率并可被成型為各種形狀蓄熱坯料。


圖I是解釋熱像評估方法的示意圖。
具體實施例方式下面將詳細描述本發(fā)明。如上所述，本發(fā)明的蓄熱材料包括100重量份的基本組分和O. 5-1重量份的至少一種蓄熱增強組分。基本組分由60-90重量份的水滑石化合物和包括氧化鋅和導電氧化鋅中的至少一種的余量組成；蓄熱增強組分選自氧化鋯組分和碳化鋯的組。本文描述的水滑石化合物定義為由通式表示的雙氫氧化物 [Ma2+^xMb3+, (OH) 2]x+ [An_x/n · yH20]，其中Ma2+是二價金屬離子如Mg2+、Co2+、Ni2+和Zn2+，Mb3+是三價金屬離子如Al3+、 Fe3+和Cr3+，并且An_是η-價陰離子如0H_、Cl' C032_和SO廣。通常，x和y分別落入O < x < O. 33,0 < y < 3 范圍(參考 Bulletin of theChemical Society of Japan, 1995 (8)， 622-628)。水滑石化合物的代表性實施例是Mg4.5A12 (OH) 13C03 · 3. 5H20。此外,水滑石化合物可以是例如可從Sakai Chemical IndustryCo. , Ltd.商獲的 STABIACE HT-7 (Mg3.5Zn0.5A12 (OH) 12C03 ·3Η20)和 STABIACE HT-P (Mg4.5A12 (OH) 13C03 *3. 5H20)， 以及可從 Kyowa ChemicalIndustry Co. , Ltd.獲得的 DHT-7A (Mg4.5A12 (OH) 12.6C03 · 3. 5H20) 和 DHT-4A (Mg3ZnAl2 (OH) 12C03 · 3H20)。此外，在水滑石的層間具有陰離子如氯離子的水滑石(參考日本專利申請公開 No. 2001-002408)也可用作水滑石化合物?；窘M分除了水滑石化合物外，還包括氧化鋅和/或?qū)щ娧趸\。導電氧化鋅是通過向氧化鋅中摻雜外來原子形成的作為η型半導體的氧化鋅。導電氧化鋅可任意地選自但不限于摻雜鎵的氧化鋅、摻雜招的氧化鋅、摻雜乾的氧化鋅、摻雜銦的氧化鋅、摻雜鈧的氧化鋅、摻雜鈦的氧化鋅、摻雜鋯的氧化鋅和摻雜鉿的氧化鋅中的單個或其組合。上面述及的100重量份的基本組分包括約60-90重量份的水滑石化合物和由氧化鋅和/或?qū)щ娧趸\組成的余量。如果在基本組分中水滑石化合物的量多于90重量份，在制備蓄熱坯料期間蓄熱材料不能在合成樹脂中有效地分散，導致熱吸收性能的降低。另一
4方面，如果基本組分中水滑石化合物的量少于60重量份，那么在制備蓄熱坯料期間基本組分可能聚集在一起，導致熱吸收性能的顯著降低。通過將O. 5-1. O重量份的蓄熱增強組分和100重量份上述的基本組分混合來生產(chǎn)蓄熱材料。蓄熱增強組分可以是氧化鋯和/或碳化鋯。如果蓄熱增強組分的量相對于100重量份的基本組分多于O. 5重量份，則獲得蓄熱效率的改善。另一方面，如果蓄熱增強組分的量相對于100重量份的基本組分少于O. 5 重量份，則蓄熱效率沒有足夠改善。而且，如果蓄熱增強組分的量多于I. O重量份，在蓄熱效率的改善方面沒有與數(shù)量的增加可比的增加，因而浪費地增加制造成本。氧化鋯可通過與其它組分例如但不限于Y203、CaO和MgO化學組合而穩(wěn)定化。上述的蓄熱材料可以是都以粉末形式的基本組分和蓄熱增強組分的混合物?？商娲?，可首先混合部分或全部上述的組分，接著在高溫下燒結(jié)混合物并且然后用粉碎裝置如球磨機將燒結(jié)的混合物粉碎。當各組分在合成樹脂中混合以形成期望的各種蓄熱坯料時，獲得的蓄熱材料的各組分具有適于在合成樹脂中均勻分散的直徑。通常，各組分的直徑等于或小于I微米，并優(yōu)選等于或小于O. 5微米。由上述的本發(fā)明的蓄熱材料和各種合成樹脂獲得蓄熱坯料。例如，蓄熱材料和合成樹脂可以一起混合并進行捏合，或可將蓄熱材料添加到熔融的合成樹脂中，并然后根據(jù)需要使用擠出成型進行造粒以獲得混合物，該混合物包括在合成樹脂中均勻分散的蓄熱材料。隨后，將蓄熱材料和合成樹脂的混合物進行處理從而以片(或膜)、板類形狀、管形、纖維的形式或處理成各種其它形式或形狀來制成蓄熱坯料，所述處理通過采用造型方法如射壓造型、擠出造型、T形模(T-die)造型和壓延或通過采用紡絲方法如熔融紡絲和離心紡絲進行。此外，獲得的蓄熱坯料可進行第二處理。例如，以纖維形式的蓄熱坯料可進行第二處理以形成由纖維構(gòu)成的材料，例如紙(可以包含或可以不包含來自Chisso Co.的熱粘結(jié)復合纖維)、氈、多孔片、非紡織物或紡織物(可以是三維的)。用于生產(chǎn)蓄熱坯料的優(yōu)選合成樹脂可以是但不限于，烯族的聚丙烯或聚乙烯或丙烯酸類合成樹脂等。可替代地，可將本發(fā)明的蓄熱材料添加到例如將被用作涂層材料的合成樹脂的粘結(jié)劑中。下面將描述本發(fā)明的一些示例性實施方案。在第一個示例性實施方案中，水滑石化合物粉末(來自Sakai Chemical Industry Co.，Ltd.的STABIACE HT_P，平均顆粒直徑為O. 45微米)，氧化鋅粉末(平均顆粒直徑為
O.2微米)，導電氧化鋅(CZnO)粉末(來自Hakusui Tech Co.，Lt d.的23-K，摻雜鋁的， 平均顆粒直徑為O. 2微米)，氧化鋯粉末(平均顆粒直徑為O. 2微米)和碳化鋯粉末(平均顆粒直徑為O. 3微米)根據(jù)表I所示的組成量(重量份)進行混合以獲得蓄熱材料A到
H。此外，為了對比的目的，從上面所列的同樣原料組分(但具有不同組成量)獲得了對比蓄熱材料I到X，如表2和表3所示。表I
權利要求
1.蓄熱材料，包括100重量份的基本組分，其中該基本組分由60-90重量份的水滑石化合物和包括氧化鋅和導電氧化鋅中的至少一種的余量組成；以及O. 5-1重量份的至少一種選自氧化鋯組分和碳化鋯組分的蓄熱增強組分。
2.蓄熱坯料，包含混合有合成樹脂的權利要求I所述的蓄熱材料。
3.權利要求2所述的蓄熱坯料，其中將蓄熱坯料成型為板狀坯料、管型坯料、片狀坯料、纖維狀坯料或由纖維構(gòu)成的坯料。
全文摘要
提供了新穎的蓄熱材料，該蓄熱材料具有優(yōu)異的蓄熱性能，其可蓄積熱能并有效地向各種目標輻射所蓄積的熱能。本發(fā)明還提供包括蓄熱材料的蓄熱坯料。本發(fā)明的蓄熱材料包括100重量份的基本組分，該基本組分由60-90重量份的水滑石化合物和包括氧化鋅和導電氧化鋅至少一種的余量組成；以及0.5-1重量份的至少一種選自氧化鋯組分和碳化鋯組分的蓄熱增強組分。
文檔編號C09K5/14GK102585780SQ201110122019
公開日2012年7月18日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權日2011年1月6日
發(fā)明者菊田俊一 申請人:株式會社法貝斯特