JP2004067935A - Endothermic particle - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an endothermic particle for covering the surface of a material for heat-dissipation or antioxidation. <P>SOLUTION: The endothermic particle has a diameter of 1-1,000μm and is composed of a shell part (1) and a core part (2). The shell part 1 is made of a polymer selected from melamine formaldehyde resin, urea resin, polyurethane and acrylic resin, the core part 2 has a melting point of 35-70°C and is made of an endothermic material selected from a group containing straight-chain alkyl, alcohol and organic acid, and the weight of the shell part 1 is 1/20 to 1/2 of the weight of the core part 2. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一種の吸熱粒子に係り、特に、放熱及び又は抗酸化のために物件の表面を被覆する吸熱粒子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータコンポーネント、電気製品、機械部品等は運転中に熱を発生する。一般には、ファン、ヒレ、ヒートパイプ及びその他の放熱手段をこれらの装置に取り付けて発生した熱の消散を促進する。熱エネルギーは基本的に二種類の変化をもたらす。その一つは温度変化であり、もう一つは位相変化であり、後者は潜熱として知られている。通常、放熱手段は熱を吸収しそのため直接温度上昇する銅或いはアルミニウムで形成されている。このような放熱手段は多かれ少なかれ期待される放熱効果を提供する。しかし、最近のコンピュータの動作速度の改善により、コンピュータの放熱装置の温度は１００℃或いはそれ以上にも上昇する。そしてこれらの伝統的な放熱手段或いは装置はこのような大量の熱を消失させることができない。
【０００３】
放熱手段のなかには、表面が抗酸化のため及び又は外観を良くするために塗装或いはコーティングされているものがある。しかし、塗料やコートは放熱効果に不利な影響を与える。
【０００４】
Ｉｓｉｇｕｒｏによる米国特許第５，４５６，８５２号には保熱材料用のマイクロカプセルが記載され、それは相転移に耐えうる化合物をカプセルに封入したもので、該マイクロカプセルは融点が２０℃−１１０℃の高融点化合物を内包し、この融点は相転移に耐えうる化合物の融点より高い。相転移に耐えうる化合物は１℃−３７℃の融点を有するが、最近の改良されたコンピュータの発生する熱を十分には吸収できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は吸熱粒子を提供することにあり、それは、放熱及び又は抗酸化のために物品、例えば放熱手段或いは放熱源の表面をコートし、放熱手段或いは放熱源の熱を吸収し、それから吸収した熱を環境中に放出するものとする。コーティングにより抗酸化効果も提供する。
【０００６】
本発明の吸熱粒子の直径は１〜１０００μｍで、シェル部とコア部を具えている。シェル部は高分子ポリマーで組成され、該高分子ポリマーは、メラミンホルムアルデヒド、尿素樹脂、ポリウレタン、アクリルを含むグループより選択される。該コア部は融点３５℃−７０℃で直鎖アルキル、アルコール、有機酸を含むグループより選択される。シェル部の重量はコア部の重量の１／２０−１／２である。
【０００７】
好ましくは、吸熱材料はパラフィン、ドコサン、テトラコサン、テトラデカノール、ヘキサデカノール、オクトデカノール、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸を含むグループより選択される。
本発明の吸熱粒子はコート材とし供給されるために処理され、放熱材料或いは熱源の表面を被覆し、これにより放熱目的を達成する。吸熱材料はさらにコートにカラフルな外観を提供するための染料を含みうる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、吸熱粒子において、直径１〜１０００μｍでシェル部（１）とコア部（２）を具え、該シェル部（１）がメラミンホルムアルデヒド、尿素樹脂、ポリウレタン、アクリルを含むグループより選択された高分子ポリマーで形成され、該コア部（２）が融点３５℃−７０℃とされ直鎖アルキル、アルコール、有機酸を含むグループより選択された吸熱材料で形成され、シェル部（１）の重量がコア部（２）の重量の１／２０−１／２であることを特徴とする、吸熱粒子としている。
請求項２の発明は、請求項１に記載の吸熱粒子において、前記吸熱材料が、パラフィン、ドコサン、テトラコサン、テトラデカノール、ヘキサデカノール、オクトデカノール、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸を含むグループより選択されたことを特徴とする、吸熱粒子としている。
請求項３の発明は、請求項１に記載の吸熱粒子において、前記吸熱材料が、染料をさらに含むことを特徴とする、吸熱粒子としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１に示されるように、本発明の吸熱粒子は、直径１〜１０００μｍで、シェル部１とコア部２を具えている。シェル部１は高分子ポリマーで組成され、該高分子ポリマーは、メラミンホルムアルデヒド、尿素樹脂、ポリウレタン、アクリルを含むグループより選択される。
【００１０】
該コア部２は融点３５℃−７０℃で直鎖アルキル、アルコール、有機酸を含むグループより選択される。好ましくは、コア部２はパラフィン、ドコサン、テトラコサン、テトラデカノール、ヘキサデカノール、オクトデカノール、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸を含むグループより選択される。シェル部１の重量はコア部２の重量の１／２０−１／２である。
【００１１】
吸熱材料は潜熱を利用して放熱手段或いは熱源からの熱を保存する。吸熱材料が熱を吸収する時、吸熱材料の温度は最初は変わらない。その代わりに、吸熱材料の温度がその融点（約３５℃−７０℃）期間、維持される。吸熱材料に伝達された熱は吸熱材料の温度を上昇させることなく吸収される。吸熱粒子に吸収された熱はそれから環境大気中に放出される。こうして、放熱手段或いは熱源からの熱は効果的に吸収され、ゆえに熱源を具えた装置の正常動作を維持することができる。吸熱材料のコア部２はさらに好みの色を提供するための染料を含む。
【００１２】
図２は本発明の吸熱粒子の製造及びその後のコーティングプロセスのフローチャートである。この実施例では、吸熱材料はテトラデカノールとされ、エポキシ樹脂が溶剤として使用される。まず、適当な量のプレポリマー水性溶液を、メラミン（６０部）、ホルムアルデヒド（３７％、１５０部）、及び水（２９０部）を混合し、それから混合物を６０℃で一時間加熱し（ステップＳ１０）て形成する。次に、溶融テトラデカノールと染料を１０００：３の比（比は適宜調整されうる）で完全に溶けるまで混合する（ステップＳ１２）。染色テトラデカノールをトゥイ−ン（Ｔｗｅｅｎ）８０（５部）とＰＶＰ（ポリビニルピロリドン，２０％，５０部）に加え、溶液を攪拌して乳液を形成する。乳液をプレポリマー水性溶液に加え６０℃に加熱し、エタン酸をｐＨ＝６となるまで加える。反応は完全な反応が得られるまで続ける。反応が完了した後、温度を室温に下げ、アンモニア水をｐＨ＝９になるまで加える。マイクロカプセル化手順をこうして完成する（ステップＳ１４）。得られたマイクロカプセルを濾過し乾燥させ、得られる粒子（即ちマイクロカプセル）が本発明の吸熱粒子である。記すべきことは、この本発明の吸熱粒子は他の適当な手順で製造されうることと、染料を省略しうることである。
【００１３】
図２をそのまま参照されたい。コーティング用に、高熱で３０部のマイクロカプセルを７０部のエポキシポリマー樹脂（溶剤）に溶かして分散させる（マイクロカプセルと溶剤の比率は適宜調整されうる）。その溶液を冷却し砕いて吸熱コート材を形成する（ステップＳ１８）。吸熱コート材をスプレーガンで金属或いは非金属物体の表面にスプレーする（ステップＳ２０）。
【００１４】
本発明によると、吸熱コート層をいかなる物体の表面にも形成できる。この層は熱硬化性材料を含むため、所定の強度と固着力が得られる。さらに重要なことは、吸熱粒子の吸熱材料は有効な方式で熱を吸収することである。吸熱コートは例えばポータブルコンピュータ等のケースの大きな区域を被覆でき、導熱線、導熱板により吸熱コートが熱源、例えばポータブルコンピュータのＵＳＢに連接され、これによりＣＰＵの発生した熱を消散させる。該コートはＣＰＵが直接ケースに接触しているケース（すなわちＣＰＵとケースの間に導熱線或いは導熱板が設けられていない）にも適用される。染色された吸熱材料を含むこの吸熱粒子は、吸熱顔料と称することができる。当然、吸熱粒子は染色しなければならないというわけではない。この「吸熱顔料」の単語は染色或いは非染色吸熱材料を含む。染料を非含有の吸熱材料は染料を含む溶剤に加えることができる。或いは、本発明による放熱顔料が、伝統的な塗料に加えられて、放熱のために物体の表面へのコーティングに供される。吸熱コートは放熱手段及びコンピュータの外部ケース、機械や部品の放熱手段、電気設備の外部ケースや部品及び放熱手段、車両のケースに適用されうる。吸熱コートの他の利点は、放熱機能に悪影響を及ぼすことなく抗酸化機能を有することである。さらに、吸熱コートは放熱及び又は抗酸化を要する任意の集積回路の表面を被覆しうる。
【００１５】
試験：
本発明の吸熱粒子の吸熱効果を証明するため、吸熱粒子で１０ｍｍ×１０ｍｍのアルミニウム板（試験板）を被覆し、アルミニウム板の上面及び底面のいくつかの点を選択した。比較のために、１０ｍｍ×１０ｍｍの比較アルミニウム板（試験板）を提供し、上面と底面の対応する点を選択する。図２に示されるように、試験板と比較板のいずれに関しても、点Ｔ１〜Ｔ８をアルミニウム板の上面の温度測定点とする。点Ｂ１〜Ｂ８をアルミニウム板の底面の温度測定点とする。１０．８Ｗのヒーターをアルミニウム板の底面の、上面のＴ２点に対応する底面のＢ２点に配置する。環境温度は３０℃とする。全ての点Ｔ１〜Ｔ８及びＢ１〜Ｂ８はコートで被覆していない。表１は試験板と比較板それぞれの点Ｔ１〜Ｔ８及びＢ１〜Ｂ８における測定温度値である。表１に明らかであるように、コートで被覆していないアルミニウム板（比較板）の点Ｔ１〜Ｔ８及びＢ１〜Ｂ８における測定温度値はコートしたアルミニウム板（試験板）の点Ｔ１〜Ｔ８及びＢ１〜Ｂ８における測定温度値より高い。

【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から分かるように、本発明の吸熱粒子は優れた吸熱効果を提供する。本発明の吸熱コートは任意の物体の表面を被覆して放熱及び又は抗酸化機能を形成する。さらに、吸熱コート層が色を有する時（即ち吸熱材料が染色される）、吸熱効果に悪影響を与えることなく、外観を良くする効果を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸熱粒子の断面図である。
【図２】本発明の吸熱粒子の製造とコーティングプロセスのフローチャートである。
【図３】本発明の吸熱粒子でコートしたアルミ板の温度測定ポイント表示図である。
【符号の説明】
１　シェル部
２　コア部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a kind of endothermic particle, and more particularly to an endothermic particle that coats the surface of an object for heat dissipation and / or antioxidation.
[0002]
[Prior art]
Computer components, electrical appliances, mechanical parts, etc. generate heat during operation. Generally, fans, fins, heat pipes and other heat dissipating means are attached to these devices to facilitate dissipation of the generated heat. Thermal energy basically causes two kinds of changes. One is a temperature change and the other is a phase change, the latter being known as latent heat. Usually, the heat dissipating means is made of copper or aluminum, which absorbs heat and thus raises the temperature directly. Such heat dissipation means provide more or less expected heat dissipation effects. However, due to recent improvements in computer operating speed, the temperature of the heat dissipation device of the computer increases to 100 ° C. or more. And these traditional heat radiating means or devices cannot dissipate such a large amount of heat.
[0003]
Some heat dissipation means are painted or coated on the surface for anti-oxidation and / or for better appearance. However, paints and coats adversely affect the heat dissipation effect.
[0004]
U.S. Pat. No. 5,456,852 to Isiguro describes a microcapsule for a heat retaining material, which encapsulates a compound capable of withstanding a phase transition, the microcapsule having a melting point of 20.degree. Of the compound having a high melting point, which is higher than the melting point of the compound that can withstand the phase transition. Compounds that can withstand the phase transition have a melting point of 1 ° C. to 37 ° C., but are not able to adequately absorb the heat generated by modern improved computers.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide heat-absorbing particles, which coat the surface of an article, e.g. a heat-dissipating means or heat-dissipation source, for heat dissipation and / or anti-oxidation, absorb the heat of the heat-dissipation means or heat-dissipation source, and The absorbed heat shall be released into the environment. The coating also provides an antioxidant effect.
[0006]
The heat-absorbing particles of the present invention have a diameter of 1 to 1000 μm and include a shell and a core. The shell portion is composed of a polymer, wherein the polymer is selected from the group including melamine formaldehyde, urea resin, polyurethane, and acrylic. The core has a melting point of 35 ° C. to 70 ° C. and is selected from the group including linear alkyls, alcohols, and organic acids. The weight of the shell is 1 / 20-1 / 2 of the weight of the core.
[0007]
Preferably, the endothermic material is selected from the group comprising paraffin, docosane, tetracosane, tetradecanol, hexadecanol, octdecanol, dodecanoic acid, tetradecanoic acid, hexadecanoic acid.
The heat-absorbing particles of the present invention are processed to be supplied as a coating material, and cover the surface of a heat-dissipating material or a heat source, thereby achieving a heat-dissipating purpose. The heat absorbing material may further include a dye to provide a colorful appearance to the coat.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a heat-absorbing particle comprising a shell (1) and a core (2) having a diameter of 1 to 1000 μm, wherein the shell (1) includes melamine formaldehyde, urea resin, polyurethane, and acrylic. The core (2) is made of a selected high molecular weight polymer, and the core (2) is made of an endothermic material selected from the group consisting of linear alkyls, alcohols, and organic acids having a melting point of 35 ° C to 70 ° C, and a shell (1). ) Is 1 / 20-1 / 2 of the weight of the core part (2).
According to a second aspect of the present invention, in the heat-absorbing particles according to the first aspect, the heat-absorbing material includes paraffin, docosane, tetracosane, tetradecanol, hexadecanol, octodecanol, dodecanoic acid, tetradecanoic acid, and hexadecanoic acid. Endothermic particles characterized by being selected from the group.
According to a third aspect of the present invention, in the heat absorbing particles according to the first aspect, the heat absorbing material further includes a dye.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
As shown in FIG. 1, the endothermic particles of the present invention have a shell part 1 and a core part 2 with a diameter of 1 to 1000 μm. The shell part 1 is composed of a polymer, which is selected from the group including melamine formaldehyde, urea resin, polyurethane and acrylic.
[0010]
The core 2 has a melting point of 35 ° C. to 70 ° C. and is selected from the group including linear alkyls, alcohols, and organic acids. Preferably, the core 2 is selected from the group comprising paraffin, docosane, tetracosane, tetradecanol, hexadecanol, octdecanol, dodecanoic acid, tetradecanoic acid, hexadecanoic acid. The weight of the shell part 1 is 1 / 20-1 / 2 of the weight of the core part 2.
[0011]
The heat absorbing material uses latent heat to store heat from a heat radiating means or a heat source. When the endothermic material absorbs heat, the temperature of the endothermic material does not initially change. Instead, the temperature of the endothermic material is maintained for its melting point (about 35 ° -70 ° C.). The heat transferred to the heat absorbing material is absorbed without increasing the temperature of the heat absorbing material. The heat absorbed by the endothermic particles is then released to the ambient atmosphere. In this way, the heat from the heat radiating means or heat source is effectively absorbed, so that the normal operation of the device provided with the heat source can be maintained. The core 2 of the heat absorbing material further contains a dye to provide a desired color.
[0012]
FIG. 2 is a flowchart of the production of the endothermic particles of the present invention and the subsequent coating process. In this embodiment, the heat absorbing material is tetradecanol, and an epoxy resin is used as a solvent. First, an appropriate amount of the aqueous prepolymer solution is mixed with melamine (60 parts), formaldehyde (37%, 150 parts), and water (290 parts), and the mixture is heated at 60 ° C. for 1 hour (step S10). ). Next, the molten tetradecanol and the dye are mixed at a ratio of 1000: 3 (the ratio can be appropriately adjusted) until they are completely dissolved (step S12). The dyed tetradecanol is added to Tween 80 (5 parts) and PVP (polyvinylpyrrolidone, 20%, 50 parts) and the solution is stirred to form an emulsion. The emulsion is added to the aqueous prepolymer solution and heated to 60 ° C., and ethanoic acid is added until pH = 6. The reaction is continued until a complete reaction is obtained. After the reaction is completed, the temperature is lowered to room temperature and aqueous ammonia is added until pH = 9. The microencapsulation procedure is thus completed (step S14). The obtained microcapsules are filtered and dried, and the obtained particles (ie, microcapsules) are the endothermic particles of the present invention. It should be noted that the endothermic particles of the present invention can be prepared by other suitable procedures and that the dye can be omitted.
[0013]
Please refer to FIG. For coating, 30 parts of microcapsules are dissolved and dispersed in 70 parts of epoxy polymer resin (solvent) at high heat (the ratio of microcapsules to solvent can be adjusted as appropriate). The solution is cooled and crushed to form an endothermic coating material (step S18). The heat-absorbing coating material is sprayed on the surface of the metal or non-metal object with a spray gun (step S20).
[0014]
According to the present invention, the endothermic coating layer can be formed on the surface of any object. Since this layer contains a thermosetting material, predetermined strength and fixing force can be obtained. More importantly, the endothermic material of the endothermic particles absorbs heat in an effective manner. The heat absorbing coat can cover a large area of a case of, for example, a portable computer or the like, and the heat absorbing wire or the heat conducting plate connects the heat absorbing coat to a heat source, for example, a USB of the portable computer, thereby dissipating the heat generated by the CPU. The coat is also applied to a case where the CPU is in direct contact with the case (that is, no heat conducting wire or heat conducting plate is provided between the CPU and the case). The endothermic particles containing the dyed endothermic material can be referred to as endothermic pigments. Naturally, endothermic particles do not have to be dyed. The term "endothermic pigment" includes dyed or undyed endothermic materials. The dye-free endothermic material can be added to the dye-containing solvent. Alternatively, the heat-dissipating pigments according to the invention are added to traditional paints and subjected to coating on the surface of the object for heat dissipation. The heat-absorbing coat can be applied to the heat radiating means and the outer case of the computer, the heat radiating means of the machine and parts, the outer case and parts of the electric equipment and the heat radiating means, and the case of the vehicle. Another advantage of the endothermic coat is that it has an antioxidant function without adversely affecting the heat dissipation function. In addition, the endothermic coat may cover the surface of any integrated circuit that requires heat dissipation and / or antioxidation.
[0015]
test:
To prove the endothermic effect of the endothermic particles of the present invention, a 10 mm × 10 mm aluminum plate (test plate) was coated with the endothermic particles, and several points on the top and bottom surfaces of the aluminum plate were selected. For comparison, a 10 mm x 10 mm comparative aluminum plate (test plate) is provided and the corresponding points on the top and bottom are selected. As shown in FIG. 2, points T1 to T8 are temperature measurement points on the upper surface of the aluminum plate for both the test plate and the comparative plate. Points B1 to B8 are temperature measurement points on the bottom surface of the aluminum plate. A heater of 10.8 W is arranged on the bottom surface of the aluminum plate at point B2 on the bottom surface corresponding to point T2 on the top surface. The ambient temperature is 30 ° C. All points T1 to T8 and B1 to B8 are not covered with a coat. Table 1 shows the measured temperature values at points T1 to T8 and B1 to B8 of the test plate and the comparative plate, respectively. As is clear from Table 1, the measured temperature values at points T1 to T8 and B1 to B8 of the aluminum plate (comparative plate) not coated with the coat are points T1 to T8 and B1 of the coated aluminum plate (test plate). ~ Higher than the measured temperature value in B8.

[0016]
【The invention's effect】
As can be seen from the above description, the endothermic particles of the present invention provide an excellent endothermic effect. The endothermic coat of the present invention covers the surface of any object to provide heat dissipation and / or antioxidant function. Further, when the heat-absorbing coating layer has a color (that is, the heat-absorbing material is dyed), it provides an effect of improving the appearance without adversely affecting the heat-absorbing effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an endothermic particle of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a process for producing endothermic particles and a coating process according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing temperature measurement points of an aluminum plate coated with endothermic particles of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Shell part 2 Core part

Claims (3)

吸熱粒子において、直径１〜１０００μｍでシェル部（１）とコア部（２）を具え、該シェル部（１）がメラミンホルムアルデヒド、尿素樹脂、ポリウレタン、アクリルを含むグループより選択された高分子ポリマーで形成され、該コア部（２）が融点３５℃−７０℃とされ直鎖アルキル、アルコール、有機酸を含むグループより選択された吸熱材料で形成され、シェル部（１）の重量がコア部（２）の重量の１／２０−１／２であることを特徴とする、吸熱粒子。The endothermic particle has a shell part (1) and a core part (2) having a diameter of 1 to 1000 μm, and the shell part (1) is a polymer selected from the group including melamine formaldehyde, urea resin, polyurethane and acrylic. The core part (2) is formed of a heat absorbing material having a melting point of 35 ° C. to 70 ° C. and selected from a group including linear alkyl, alcohol, and organic acid, and the weight of the shell part (1) is Endothermic particles, characterized in that they are 1 / 20-1 / 2 of the weight of 2). 請求項１に記載の吸熱粒子において、前記吸熱材料が、パラフィン、ドコサン、テトラコサン、テトラデカノール、ヘキサデカノール、オクトデカノール、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸を含むグループより選択されたことを特徴とする、吸熱粒子。2. The endothermic particle according to claim 1, wherein the endothermic material is selected from the group comprising paraffin, docosane, tetracosane, tetradecanol, hexadecanol, octodecanol, dodecanoic acid, tetradecanoic acid, hexadecanoic acid. Endothermic particles. 請求項１に記載の吸熱粒子において、前記吸熱材料が、染料をさらに含むことを特徴とする、吸熱粒子。The heat absorbing particles according to claim 1, wherein the heat absorbing material further comprises a dye.

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