CN107205842B - 发热体 - Google Patents

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Abstract

本发明的发热体(10)具备含有发热层(11)与纤维层(12)的结构物,该发热层(11)包含易氧化性金属(21)、吸水剂(22)及水,该纤维层(12)的水的最大保持率为500%以下,发热层(11)中的水的含量为10质量%以上且60质量%以下,所述结构物在以下的条件下测定的硬度为10g/mm以上且200g/mm以下。(条件)准备将所述结构物切成具有边长2cm的正方形的面而成的试验片、和内径为1cm的圆筒管,以所述正方形的面的中心部与所述圆筒管的中央部重合的方式在所述圆筒管上配置所述试验片。接着,使用直径1mm的圆柱形状的柱塞,使所述柱塞的前端以5cm/min的速度自所述试验片的上部向所述圆筒管的内侧中心下降,进行断裂试验。在该断裂试验中,检测直至所述试验片断裂为止的断裂应力的最大值,将其作为a[g]。将该a除以发热层(11)的平均厚度b[mm],由此求出所述硬度。

Description

发热体
技术领域
本发明涉及一种发热体。
背景技术
作为关于利用由易氧化性金属的氧化反应产生的发热而对人的皮肤等赋予温感的温热器具的技术,已知有使用了如专利文献1~3所记载的发热体的技术。
在专利文献1中,作为发热体,记载了将由铁粉、吸水性聚合物、硅胶及食盐水等通常在化学怀炉中使用的成分构成的粉体的组合物填充于透湿性的无纺布的袋内,由此制成水蒸气产生体。专利文献2或专利文献3中记载的发热体将在发热粉体中混合过量的水及增粘剂而制成的浆状物与吸水层进行层叠来形成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平11-342147号公报
专利文献2:日本特开平9-75388号公报
专利文献3:日本特开2013-146555号公报
发明内容
本发明提供一种发热体,其具备结构物,所述结构物含有:
包含易氧化性金属、吸水剂及水的发热层;和
水的最大保持率为500%以下的纤维层,
所述发热层中的水的含量为10质量%以上且60质量%以下,
所述结构物在以下的条件下测定的硬度为10g/mm以上且200g/mm以下。
(条件)
准备将所述结构物切成具有边长2cm的正方形的面而成的试验片、和内径为1cm的圆筒管,以所述正方形的面的中心部与所述圆筒管的中央部重合的方式在所述圆筒管上配置所述试验片。
接着,使用直径1mm的圆柱形状的柱塞,使所述柱塞的前端以5cm/min的速度自所述试验片的上部向所述圆筒管的内侧中心下降,进行断裂试验。
在该断裂试验中,检测直至所述试验片断裂为止的断裂应力的最大值,将其作为a[g]。
将该a除以发热层(11)的平均厚度b[mm],由此求出所述硬度。
另外,本发明提供一种发热体的制造方法,其中,是具备结构物的发热体的制造方法,所述结构物含有:
包含易氧化性金属、吸水剂及水的发热层;和
水的最大保持率为500%以下的纤维层,
所述发热体的制造方法包括:
准备所述纤维层的工序;
准备包含易氧化性金属、吸水剂及水的发热粉体组合物的工序;
在所述纤维层的上部形成包含所述发热粉体组合物的层,获得所述纤维层与所述发热粉体组合物的层叠体的工序;以及
压缩所述层叠体,在所述纤维层的上部形成经固定化的所述发热层的工序,
所述发热层中的水的含量为10质量%以上且60质量%以下。
另外,本发明提供一种具备上述发热体的温热器具。
附图说明
本发明的特征及优点可以通过以下所述的优选的实施方式及其所附的以下的附图来进一步明确。
图1是模式性地表示实施方式所涉及的发热体的截面图。
图2是用于说明结构物的硬度的测定方法的图。
图3是表示实施方式所涉及的温热器具的一例的截面图。
具体实施方式
专利文献1中记载的发热体所使用的发热组合物为一直以来在化学怀炉中所使用的发热组合物,但由于其形态为粉体,因此,发热组合物容易在袋内发生偏集,其结果发生异常发热或相反地难以发热而有可能产生发热不均。
针对该情况,在专利文献2或专利文献3所记载的技术中,将高水分且含有增粘剂的发热组合物层叠于片状的吸水层中,由于容易维持片状的形状,因此,某种程度上难以发生发热不均。另外,在专利文献3所记载的技术中,即便在制造时在一个温热器具内填充了大量发热组合物、或大量发热组合物偏集在特定部位的情况下,也能够防止异常发热,发挥良好的发热特性。
在此,在专利文献2或专利文献3所记载的技术中,通过将保水层所含的水的含量和发热层所含的水的含量调节为适当的范围,从而能够获得目标的发热特性。为此,在制造发热体后,必须使发热粉体的浆料中的水分向吸水片转移,并且使发热层与吸水片中的水分量稳定在适当的量。即,为了制成一定品质的发热体,在制作发热体时,一边适当控制保水层的吸水程度、或发热粉体的浆料中的水分量或通过增粘剂产生的粘度等,一边进行涂布。
鉴于这样的情况,本发明的课题在于提供一种抑制发热粉体的偏集,抑制了发热层的发热温度不均的发生,并且制造条件简便且能够容易地制作的发热体。
本发明者针对该情况,作为抑制了发热组合物在袋内的偏集的发热体,通过与上述专利文献2或专利文献3所记载的技术不同的方法,研究不使用吸水层的方法。首先,研究使发热组合物的粉体担载于无纺布。其结果明确了,仅使粉体存在于纤维间时,即便进行水分量等有关配方的研究,也无法抑制粉体的偏集。另外,明确了在该情况下使用亲水性无纺布时,在发热体制造后,发热组合物中的水分随着时间经过会向无纺布的纤维转移,因此,无法良好地维持发热性能,另外,由于发热组合物中的水分量减少而进一步促进了粉体的偏集。
本发明者经过研究,结果发现:通过采用使用具有疏水性的纤维层且在该纤维上设置具有一定硬度的发热层的构成,从而可以提供能够容易地制作,且抑制发热粉体的偏集,抑制了发热层中的发热温度不均或异常发热的发生的发热体。
根据本发明,可以提供能够容易地制作,且抑制发热粉体的偏集,抑制了发热层中的发热温度不均或异常发热的发生的发热体。
以下,适当使用附图,对本发明的实施方式进行说明。另外,在所有附图中,对相同的构成要素附图同一符号,适当省略说明。
另外,本说明书中的“~”,如果无特别说明,表示以上至以下。
首先,对本实施方式所涉及的发热体进行说明。
图1是模式性地表示实施方式所涉及的发热体10的截面图。发热体10具备含有发热层11与纤维层12的结构物,纤维层12具有水的最大保持率为500%以下的特性。另外,发热层11含有易氧化性金属21、吸水剂22及水。
进一步,如后所述,发热体10具备结构物具有特定的硬度的特征。
进一步,在图1中,作为发热体10,示出仅由发热层11与纤维层12两层构成的发热体,但也可以在不违反本发明的目的的范围内,在该发热层11与纤维层12的层间、或发热体10的最外层具备除发热层11、纤维层12以外的层。
另外,在本实施方式中,从发热体10的易制备性、及抑制发热层11的发热不均的观点出发,作为发热体10,优选具备如图1所示的将发热层11与纤维层12以相互接触的方式层叠而成的结构物。
发热体10通过易氧化性金属21的氧化反应而发热,从而赋予充分的温热效果,在依据JIS S4100的测定中,能够具有例如发热温度为38~70℃的性能。
易氧化性金属21是会产生氧化反应热的金属,例如可以列举选自铁、铝、锌、锰、镁及钙中的1种或2种以上的金属的粉末或纤维。其中,从操作性、安全性、制造成本、保存性及稳定性的观点出发,优选为铁粉。作为铁粉,例如可以列举选自还原铁粉及雾化铁粉中的1种或2种以上。
从高效地进行氧化反应的观点出发,易氧化性金属21在制成粉末状的情况下的平均粒径优选为10μm以上,更优选为20μm以上。从同样的观点出发,易氧化性金属21的平均粒径优选为200μm以下,更优选为150μm以下。另外,易氧化性金属21的粒径是指粉体形态下的最大长度,可以通过利用筛的分级、动态光散射法、激光衍射法等进行测定。
另外,在将易氧化性金属21制成粉末状的情况下,易氧化性金属21的平均粒径优选为10μm以上且200μm以下,更优选为20μm以上且150μm以下。
关于发热层11中的易氧化性金属21的含量,从能够使发热体10的发热温度上升至所希望的温度的观点出发,以基重表示,优选为100g/m2以上,更优选为200g/m2以上,进一步优选为300g/m2以上。另外,从同样的观点出发,优选为3000g/m2以下,更优选为2000g/m2以下,进一步优选为1500g/m2以下。
在此,发热层11中的易氧化性金属21的含量可以通过依据JIS P8128的灰分试验、或热重量测定器而求出。除此以外,可以利用如果施加外部磁场则发生磁化的性质,通过振动试样型磁化测定试验等进行定量。
另外,关于发热层11中的易氧化性金属21的含量,以基重表示,优选为100g/m2以上且3000g/m2以下,更优选为200g/m2以上且2000g/m2以下,进一步优选为300g/m2以上且1500g/m2以下。
吸水剂22具有保水能力、供氧能力及催化能力,例如可以使用碳材料。具体而言,可以使用选自活性碳、乙炔黑及石墨中的1种或2种以上的材料,从在湿润时容易吸附氧出发,优选使用活性碳。另外,更优选使用选自椰子壳碳、木粉碳及泥煤碳中的1种或2种以上的微细粉末状物或小粒状物。从容易使发热体10的发热温度上升至所希望的温度的观点出发,进一步优选为木粉碳。
对于吸水剂22,从与易氧化性金属21均匀地混合的观点出发,平均粒径优选为10μm以上,更优选为12μm以上。另外,从同样的观点出发,吸水剂22的平均粒径优选为200μm以下,更优选为100μm以下。
另外,吸水剂22的平均粒径是指粉体形态下的最大长度,通过动态光散射法、激光衍射法等进行测定。吸水剂22优选使用粉体状形态的吸水剂,但也可以使用粉体状以外的形态的吸水剂,例如也可以使用纤维状形态的吸水剂。
另外,吸水剂22的平均粒径优选为10μm以上且200μm以下,更优选为12μm以上且100μm以下。
关于发热层11中的吸水剂22的含量,从充分得到对发热层11的水分供给的观点出发,相对于易氧化性金属21的含量为100质量份,优选为1质量份以上,更优选为3质量份以上,进一步优选为5质量份以上。另外,关于发热层11中的吸水剂22的含量,从充分得到对发热层11的供氧的观点出发,相对于易氧化性金属21的含量为100质量份,优选为40质量份以下,更优选为30质量份以下,进一步优选为25质量份以下。
关于发热层11中的吸水剂22的含量,从同样的观点出发,相对于易氧化性金属21的含量为100质量份,优选为1质量份以上且40质量份以下,更优选为3质量份以上且30质量份以下,进一步优选为5质量份以上且25质量份以下。
另外,关于发热层11中的吸水剂22的含量,以基重表示,优选为30g/m2以上,更优选为40g/m2以上,进一步优选为50g/m2以上。另外,关于吸水剂22的含量,以基重表示,优选为400g/m2以下,更优选为300g/m2以下,进一步优选为250g/m2以下。另外,关于吸水剂22的含量,以基重表示,优选为30g/m2以上且400g/m2以下,更优选为40g/m2以上且300g/m2以下,进一步优选为50g/m2以上且250g/m2以下。
另外,作为吸水剂22,为了进一步提高吸水性,除了上述碳材料以外,也可以并用具有吸水性的聚合物或具有吸水性的粉体。
作为具有吸水性的聚合物,可以列举能够吸收、保持自身重量的20倍以上的液体的具有交联结构的亲水性聚合物,作为具有吸水性的粉体,可以列举选自蛭石、锯屑、硅胶及纸浆粉末中的1种或2种以上的粉体。作为吸水剂22,在除了上述碳材料以外并用吸水性聚合物或吸水性粉体的情况下,其含量相对于发热层11中的水100质量份优选为2~10质量份。
从适度地控制发热层11的发热程度的观点出发,发热层11中的水的含量为10质量%以上,优选为15质量%以上,更优选为20质量%以上。从同样的观点出发,发热层11中的水的含量为60质量%以下,优选为50质量%以下,更优选为40质量%以下。
另外,该发热层11中的水的含量可以由制作发热层11时所使用的水的量进行计算,也可以使所制作的发热层11中所含的水分完全蒸发,根据此时的重量变化进行计算。
发热层11可以进一步包含反应促进剂。通过包含反应促进剂,能够容易地使易氧化性金属21的氧化反应持续。另外,通过使用反应促进剂,随着氧化反应的进行而破坏形成于易氧化性金属21上的氧化被膜,从而能够促进氧化反应。对于反应促进剂,例如可以列举选自碱金属、碱土金属的硫酸盐及氯化物中的1种或2种以上的材料。其中,从导电性、化学稳定性、生产成本优异的观点出发,优选使用选自氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁、氯化亚铁、氯化铁等各种氯化物、及硫酸钠中的1种或2种以上的材料。
关于发热层11中的反应促进剂的含量,从长时间持续充分的发热量的观点出发,相对于易氧化性金属21的含量为100质量份,优选为0.5质量份以上,更优选为1质量份以上。另外,从同样的观点出发,发热层11中的反应促进剂的含量优选为10质量份以下,更优选为8质量份以下,进一步优选为7质量份以下。
另外,关于发热层11中的反应促进剂的含量,相对于易氧化性金属21的含量为100质量份,优选为0.5质量份以上且10质量份以下,更优选为1质量份以上且8质量份以下,进一步优选为1质量份以上且7质量份以下。
发热层11也可以在不损害本发明的效果的范围内根据需要包含增粘剂、表面活性剂、药剂、凝聚剂、着色剂、纸张增强剂、pH控制剂、膨胀剂(Bulking agent)等。
另外,本实施方式的发热层11可以在该层中包含纤维材料,但从进一步抑制发热层11中的发热温度不均的观点出发,优选对其量加以控制。
更具体而言,在发热层11的中间区域,每单位面积(1cm2)的纤维材料的质量相对于每单位面积(1cm2)的易氧化性金属21的质量的比率(纤维材料的质量/易氧化性金属的质量)优选为0.018以下,更优选为0.015以下,进一步优选为0.01以下,进一步优选为0.005以下,进一步更优选为0.002以下。另外,在本实施方式中,特别更优选(纤维材料的质量/易氧化性金属的质量)实质上为0(在发热层11的中间区域实质上不含纤维材料)。
另外,关于此处的纤维材料,可以列举以后述的疏水性纤维或亲水性的原材料作为原料的纤维等。
另外,发热层11的中间区域是指在将发热层11的厚度设定为T时,自发热层11整体中去除下述区域后的区域,所述被去除的区域是由自一个面开始测量在厚度方向上具有0.4×T的距离的点的集合体所形成的区域、和由自另一个面开始测量在厚度方向上具有0.4×T的距离的点的集合体所形成的区域。
关于发热层11的平均厚度,从实现适度的发热性能的观点出发,优选为0.1mm以上,更优选为0.3mm以上,进一步优选为0.5mm以上。从同样的观点出发,发热层11的平均厚度优选为2mm以下,更优选为1.5mm以下,进一步优选为1mm以下。
另外,在发热体10具有如图1所示的发热层11与纤维层12的层叠结构的情况下,关于发热层11的平均厚度,例如可以使用JIS 7507的游标卡尺,在25℃、50±5%RH的环境下将结构物切成1cm×1cm的大小,自该层叠结构物中去除纤维层12,然后,通过量爪(jaws)沿厚度方向夹住发热层11,在压力1.0N下进行测定。
另外,如后所述,本实施方式的发热体10有时在发热层11与纤维层12的界面形成由易氧化性金属21、吸水剂22及构成纤维层12的纤维材料复合而成的复合区域(没有图示)。
在本说明书中,在形成如上所述的复合区域的情况下,可以在将该复合区域也包含在内的基础上定义发热层11的平均厚度。
接着,对本实施方式的发热体10所具备的纤维层12进行说明。
在本实施方式中,纤维层12具有通过后述方法所测得的水的最大保持率为500%以下的特性。
这样的纤维层12例如包含后述的疏水性纤维,优选由包含90质量%以上的疏水性纤维的纤维构成。关于纤维层12中的疏水性纤维的含量,从抑制发热层的水分变化及发热粉体的偏集,抑制发热层中的发热温度不均或异常发热的发生的观点出发,更优选为95质量%以上,进一步优选为98质量%以上,特别更优选为100质量%。
作为疏水性纤维,可以使用例如选自未经亲水化处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)纤维、未经亲水化处理的聚乙烯(Polyethylene,PE)纤维、未经亲水化处理的聚丙烯(Polypropylene,PP)纤维、未经亲水化处理的聚酯(Polyester)纤维、未经亲水化处理的尼龙(Nylon)纤维、未经亲水化处理的丙烯酸(Acryl)纤维中的1种或2种以上的纤维。另外,即便使用亲水性纤维,只要是通过对其纤维表面利用上述原材料等进行了疏水化处理而表现出疏水性的,则在本实施方式中作为疏水性纤维处理。
另外,该纤维层12例如可以由单层的纤维片构成,也可以层叠有两层以上。
另外,作为上述疏水性纤维以外的纤维,例如可以列举以亲水性的原材料作为原料的纤维,具体而言,可以列举:人造丝、棉、铜氨、麻、毛、丝、乙酸酯、纤维素、木材纸浆、非木材纸浆等的纤维;由具有羟基、羧基、磺酸基、酰胺基、氨基酸基等亲水性基团的聚合物,例如聚乙烯醇、聚乙二醇、乙酸纤维素、聚丙烯酰胺、密胺树脂、尼龙、亲水性聚氨酯等亲水性聚合物构成的纤维等。本实施方式的纤维层12也可以混合小于10质量%、优选小于5质量%、更优选小于2质量%的以这些亲水性原材料作为原料的纤维而构成。
纤维层12中的疏水性纤维,从确保无纺布的强度、容易将发热粉体固定化的观点出发,其平均纤维长度优选为0.5mm以上,更优选为0.8mm以上。另外,纤维层12中的疏水性纤维从稳定地将发热粉体固定化的观点出发,其平均纤维长度优选为6mm以下,更优选为4mm以下。
另外,关于纤维层12中的疏水性纤维,其平均纤维长度优选为0.5mm以上且6mm以下,更优选为0.8mm以上且4mm以下。
在本实施方式中,纤维层12的水的最大保持率可以通过如下方式进行测定。
即,可以依据JIS L1930:2010一般无纺布试验测定方法的“6.9.2保水率”的项目,基于下式来求出纤维层12的水的最大保持率。
m=100×(m2-m1)/m1
另外,在此,m为纤维层12的水的最大保持率(%),m1为试验片在标准状态下的质量(mg),m2为将试验片润湿直至水滴落后的质量(mg)。
另外,在依据该JIS L1930:2010一般无纺布试验测定方法的“6.9.2保水率”的项目时,在无法准备100mm×100mm的大小的试验片的情况下,可以采用更小尺寸的试验片(30mm×30mm)来进行测定。
另外,在试验片含有多余水分的情况下,首先,将在80℃下干燥20分钟后的质量设定为m1。关于在水中浸渍的时间,在15分钟内未有水自试验片滴落的情况下,设定为在水中浸渍直至水自试验片滴落的时间。另外,自水中取出试验片,将水开始一滴滴落下后1分钟后的质量设定为m2
另外,关于纤维层12的水的最大保持率,从进一步抑制发热层11的发热温度不均的观点出发,优选为400%以下,更优选为300%以下,进一步优选为150%以下,特别更优选为50%以下。
纤维层12的水的最大保持率的下限值无特别限制,例如为5%以上,优选为10%以上。
另外,纤维层12其基重优选为4g/m2以上,更优选为10g/m2以上,进一步优选为24g/m2以上。另外,纤维层12其基重优选为600g/m2以下,更优选为550g/m2以下,进一步优选为500g/m2以下。
另外,纤维层12其基重优选为4g/m2以上且600g/m2以下,更优选为10g/m2以上且550g/m2以下,进一步优选为24g/m2以上且500g/m2以下。
本实施方式中,发热层11的质量与纤维层12的质量的质量比(发热层的质量/纤维层的质量)可以根据所制作的产品进行适当设定,从使发热体小型化的观点出发,优选为0.5以上,更优选为1以上。
另外,从抑制发热粉体的偏集的观点出发,发热层11的质量与纤维层12的质量的质量比(发热层的质量/纤维层的质量)优选为100以下,更优选为40以下,进一步优选为30以下。
另外,本实施方式中的纤维层12优选为在以下所示的“吸水性试验”中的试验值显示10000秒以上的纤维层。
<吸水性试验>
吸水性试验是依据JIS L1907(滴下法)纤维制品的吸水性试验Byreck法的方法。具体而言,在直径4cm的圆筒上放置5×5cm的纤维薄片(没有层叠发热层的片),在距离纤维薄片1cm的上方的高度滴下1滴水(约0.04mL),测定自水滴到达纤维薄片起直至水的镜面反射消失为止所需的时间(秒)。将该所需的时间(秒)设定为吸水性试验值。在刚滴下水后,一部分或全部的水自与滴下水的侧相反的面透过的情况下,设定为无法获得吸水性试验值(0秒)。测定环境设定为25℃、40±5%RH。另外,此处所说的一部分或全部的水自与滴下水的侧相反的面透过,是指所滴下的水成为水滴存在于与滴下侧相反的面。
纤维层12在该吸水性试验中所获得的值越大,其疏水性越高,在发热层11与纤维层12以相互接触的方式层叠的情况下,难以吸收发热层11中的水分,能够制成即便在将本实施方式的发热体10长期保存的情况下也可以抑制发热层11的水分变化、抑制发热粉体的偏集、抑制发热层11中的发热温度不均或异常发热的发生的发热体。从该观点出发,本实施方式的发热体10中,纤维层12优选其吸水性试验值显示10000秒以上,更优选显示13000秒以上,进一步优选显示15000秒以上。另外,从与发热层11具有适度的亲和性的观点出发,纤维层12优选其吸水性试验值显示30000秒以下,更优选显示28000秒以下,进一步优选显示25000秒以下。
本实施方式的发热体10具备含有上述发热层11与纤维层12的结构物。在本实施方式中,将该结构物的硬度控制为特定的值。
具体而言,在本实施方式中,从抑制发热层11全部区域中的成分偏差的观点出发,该结构物在以下的条件下所测得的硬度为10g/mm以上,优选为40g/mm以上,更优选为50g/mm以上。从同样的观点出发,在本实施方式中,结构物在以下的条件下所测得的硬度为200g/mm以下,优选为150g/mm以下,更优选为120g/mm以下。
另外,结构物的硬度通过以下所示的条件测定。
(条件)
准备将所述结构物切成具有边长2cm的正方形的面而成的试验片、和内径为1cm的圆筒管,以所述正方形的面的中心部与所述圆筒管的中央部重合的方式在所述圆筒管上配置所述试验片。
接着,使用直径1mm的圆柱形状的柱塞,使所述柱塞的前端以5cm/min的速度自所述试验片的上部向所述圆筒管的内侧中心下降,进行断裂试验。
在该断裂试验中,检测直至所述试验片断裂为止的断裂应力的最大值,将其作为a[g]。
将该a除以发热层(11)的平均厚度b[mm],由此求出所述硬度。
另外,如后所述,在发热体10中,有时在发热层11与纤维层12的界面具有由易氧化性金属21、吸水剂22及构成纤维层的纤维材料复合而成的复合区域。
关于上述硬度的测定条件中的b的值,由于硬度也受到该复合区域的影响,因此,在存在该复合区域的厚度的情况下,可以将包括该区域在内的厚度作为发热层11的厚度,求出上述硬度。
关于该测定方法,示出图2并进行说明。图2中,以截面图显示如上所述的测定中所使用的结构物的硬度的测定装置的概略。
在该测定中,首先,准备含有发热层11与纤维层12的结构物的试验片。然后,除该试验片以外,另外准备内径1cm的圆筒管151,将试验片的正方形的面的中心部与圆筒管151的内径的中央部重合,并将试验片配置于圆筒管151上。关于圆筒管151的高度,从消除测定值的偏差、且确保操作性的观点出发,选择20mm以上且50mm以下的圆筒管。从准确测定的观点出发,优选为20mm以上,从操作性的观点出发,优选为50mm以下。
接着,使用直径1mm的圆柱形状的柱塞152,使柱塞152的前端以5cm/min的速度自试验片的上部下降,进行断裂试验。
该试验可以使用RHEOTECH Co.,制造的FUDOH流变仪RTC-3010D-CW来进行。
在该试验中,检测直至试验片断裂为止的断裂应力的最大值,将其设定为a[g]。基于将其除以发热层11的平均厚度b[mm],即式1进行计算,由此可以求出硬度[g/mm]。
a[g]/b[mm]…(式1)
作为本实施方式的发热体10的具体实施方式,图1中显示了发热层11直接接触纤维层12来设置的实施方式,例如也可以通过使纤维层12中的纤维的一部分进入至发热层11中,从而将发热层11固定于纤维层12上。在本发明的实施方式中,从制造的简便性、成本的观点出发,优选通过使纤维层12中的纤维的一部分进入至发热层11中来进行固定化。
具体而言,可以制成在发热层11与纤维层12的界面形成有由易氧化性金属21、吸水剂22及构成纤维层12的纤维材料复合而成的复合区域(没有图示)的发热体。
在此,对本实施方式的发热体10的作用效果进行说明。
本实施方式的发热体10由于含有发热层11与纤维层12的结构物具有特定的硬度,因此,即便假设发热层11由于外力而破裂,也能够抑制发热层11中所含的成分发生偏集。因此,能够在发热层11的全部区域内稳定地发热至所希望的温度。
另外,由于纤维层12具有一定的疏水性,因此,形成发热层11时的原料的含水量基本上反映了发热层11中的含水量,结果能够容易地调整发热层11所含的含水量,容易进行产品设计。
即,通过这些构成所发挥的效果的协同效应,本实施方式的发热体10的发热层11可以说能够稳定地发热至所希望的温度。
接着,对发热体10的制造方法的一例进行说明。
发热体10例如可以通过如下方式进行制造。即,准备纤维层12、以及包含易氧化性金属21、吸水剂22、水及其它任意成分的发热粉体组合物,在纤维层12上形成包含该发热粉体组合物的层,形成层叠体。其后,在特定的压力下进行压缩,将发热层11固定于纤维层12上,由此可以制作发热体10。
发热粉体组合物可以通过将上述所有成分一次性进行混合来制备。此时,为了抑制易氧化性金属21在制造过程中发生氧化,根据需要可以采用保持非氧化性气氛的装置。
在此,关于进行压缩来形成发热层11的工序,从获得具有所希望的硬度的发热层11的观点出发,优选对纤维层12与包含发热粉体组合物的层的层叠体以50kg/cm2以上的压力进行压缩,更优选以200kg/cm2以上的压力进行压缩。另外,从高效地获得发热层11的观点出发,优选对纤维层12与包含发热粉体组合物的层的层叠体以600kg/cm2以下的压力进行压缩,更优选以400kg/cm2以下的压力进行压缩。
另外,在上述的方法中,采用在纤维层12上形成包含发热粉体组合物的层再对所获得的层叠体进行压缩的方法,除了该方法以外,也可以通过以下的方法制作发热体10。
即,将发热粉体组合物形成为薄膜状后进行压缩,获得板状且具有特定硬度的发热层11,将该所获得的发热层11贴附于设有粘接层的纤维层12,由此也可以获得发热体10。
另外,在采用前一种方法的情况下,在纤维层12上形成包含发热粉体组合物的层时,在纤维层12所具有的纤维与发热粉体组合物之间产生适度的相互作用。因此,通过在该状态下进行压缩,能够在发热层11与纤维层12之间实现牢固的连结,另外,能够达成适度的剥离强度。
其详细的机理尚不明确,但认为通过使发热粉体组合物所含的粉体的一部分进入至纤维层12所具有的纤维的空隙,并在该状态下进行压缩,从而使该纤维的端部被捕捉至成为特定硬度的发热层11的块体中,并形成由易氧化性金属21、吸水剂22及构成纤维层12的纤维材料复合而成的复合区域。
接着,对本实施方式所涉及的温热器具进行说明。
图3是模式性地表示具备图1所示的发热体10的温热器具100的一例的截面图。如图所示,该温热器具100具备发热体10和袋体20,该发热体10具备发热层11与纤维层12,该袋体20至少局部具有透气性且收纳发热体10。
更具体而言,该温热器具100取得将具有发热层11与纤维层12的发热体10装入至少局部具有透气性的袋体20内,将袋体20的周围进行接合并密封而成的构造。
袋体20优选由第一袋体片材20a与第二袋体片材20b构成。
第一袋体片材20a与第二袋体片材20b优选分别具有自发热体10的周缘向外延伸的延伸区域,并在各延伸区域进行接合。该接合优选为在周缘连续的气密接合。通过第一袋体片材20a与第二袋体片材20b接合而形成的袋体20在其内部具有用于收纳发热体10的空间。在该空间内收纳有发热体10。发热体10可以是相对于袋体20被固定的状态,也可以为未经固定的状态。
第一袋体片材20a优选其局部或整体具有透气性。
第一袋体片材20a的透气度(依据JIS P8117。以下相同)优选为50,000秒/100mL以下,更优选为10,000秒/100mL以下,进一步优选为5,000秒/100mL以下。另外,第一袋体片材20a的透气度优选为100秒/100mL以上,更优选为1,000秒/100mL以上,进一步优选为2,000秒/100mL以上。
作为具有这样的透气度的第一袋体片材20a,例如优选使用具有透湿性但不具有透水性的合成树脂制的多孔性片材。具体而言,可以使用使聚乙烯含有碳酸钙等并经延伸而成的薄膜。在使用该多孔性片材的情况下,也可以在多孔性片材的外表面层压以选自针刺无纺布、热风无纺布及纺粘无纺布中的1种或2种以上的无纺布为代表的各种纤维片,从而提升第一袋体片材20a的手感。第一袋体片材20a可以为其局部或整体具有透气性的透气性片材,也可以为不具有透气性的非透气性片材,优选为透气性高于第二袋体片材20b的片材(即,低透气度片材)。
另外,第一袋体片材20a的透气度优选为100秒/100mL以上且50,000秒/100mL以下,更优选为1,000秒/100mL以上且10,000秒/100mL以下,进一步优选为2,000秒/100mL以上且5,000秒/100mL以下。
第二袋体片材20b可以为其局部或整体具有透气性的透气性片材,也可以为不具有透气性的非透气性片材,但优选为透气性低于第一袋体片材20a的片材(即,高透气度片材)。
在将第二袋体片材20b设定为非透气性片材的情况下,也可以使用单层或多层的合成树脂制的薄膜,或者在该单层或多层的合成树脂制的薄膜的外表面层压以选自针刺无纺布、热风无纺布及纺粘无纺布中的1种或2种以上的无纺布为代表的各种纤维片,从而提升第二袋体片材20b的手感。具体而言,可以使用由聚乙烯膜与聚对苯二甲酸乙二醇酯膜构成的双层膜、由聚乙烯膜与无纺布构成的层压膜、由聚乙烯膜与纸浆片材构成的层压膜等,特别更优选为由聚乙烯膜与纸浆片材构成的层压膜。
在第二袋体片材20b为透气性片材的情况下,可以使用与第一袋体片材20a相同的片材,也可以使用不同的片材。在使用不同的片材的情况下,将第二袋体片材20b的透气性比第一袋体片材20a的透气性低设定为条件,优选将第二袋体片材20b的透气度设定为5,000秒/100mL以上,更优选设定为8,000秒/100mL以上。另外,第二袋体片材20b的透气度优选为150,000秒/100mL以下,更优选为100,000秒/100mL以下。
另外,第二袋体片材20b的透气度优选设定为5,000秒/100mL以上且150,000秒/100mL以下,更优选设定为8,000秒/100mL以上且100,000秒/100mL以下。
其中,特别更优选将第一袋体片材20a的透气度设定为5,000秒/100mL以上且20,000秒/100mL以下,并且将第二袋体片材20b的透气度设定为8,000秒/100mL以上且100,000秒/100mL以下。通过设定为这样的透气度,从而易氧化性金属21的氧化反应变得良好,并且能够自第一袋体片材20a侧产生大量的水蒸气。
如果以发热层11成为第一袋体片材20a侧、纤维层12成为第二袋体片材20b侧的方式将这些分别放入至袋体内,并将周缘部加以密封,则易氧化性金属21的氧化反应变得良好,并且能够自第一袋体片材20a侧产生大量的水蒸气,因此优选。
袋体20内所收纳的发热体10可以为一片,也可以以层叠有多片的多层状态收纳。
如上所述,袋体20为了提升其手感,可以层压各种纤维片,但也可以通过进一步被收纳于具有透气性的外包装体(没有图示)来提升其手感或使用性。外包装体优选由第一外包装片材与第二外包装片材构成,由第一外包装片材包覆袋体20的一个面,由第二外包装片材包覆袋体20的另一个面,在自袋体20的周缘向外延伸的延伸区域将第一外包装片材与第二外包装片材接合、优选为密闭接合,由此形成。由此,能够在外包装体的内部形成用于收纳袋体20的空间,在该空间内收纳用袋体20包围的发热体10。袋体20可以相对于外包装体为被固定的状态,也可以为非固定状态。
关于外包装体片材、即第一外包装片材及第二外包装片材的透气度,将比第一袋体片材20a的透气性高设定为条件,优选设定为3,000秒/100mL以下,更优选设定为1秒/100mL以上且100秒/100mL以下。通过设定为这样的透气度,易氧化性金属21的氧化反应变得良好,并且能够产生大量的水蒸气。
构成外包装体的第一、第二外包装片材只要具有透气性,则可以使用例如以无纺布为代表的各种纤维片等,种类无特别限定,例如选自针刺无纺布、热风无纺布、纺粘无纺布中的1种或2种以上。
温热器具100通过袋体20具有透气性,且外包装体也具有透气性,从而能够制成可以进行易氧化性金属21的氧化反应并且可以产生水蒸气的蒸气温热器具。
温热器具100可以在外包装体的外表面,例如构成外包装体的第1外包装片材或第2外包装片材的表面具有涂布粘合剂而形成的粘着层(没有图示)。粘着层用于将温热器具100安装于人体肌肤或衣服等。作为构成粘着层的粘合剂,可以使用以热熔粘合剂剂为代表的与在该技术领域中一直以来所使用的相同的粘合剂。
温热器具100优选在使用前为止密封收纳于具有阻氧性的包装袋(没有图示)内。
温热器具100直接应用于人体或安装在衣服上,适合用于人体的加温。作为在人体上的应用部位,例如可以列举:肩、颈、眼睛、眼睛周围、腰、肘部、膝盖、大腿、小腿、腹部、下腹部、手、脚掌等。另外,除了人体以外,也适合应用于各种物品以对其进行加温或保温等。
进一步,上述发热体10也可以用于图3所示的以外的其它结构的温热器具或者其它用途。
关于上述实施方式,本发明进一步公开以下的发热体、制造方法或用途。
<1>一种发热体,其中,具备结构物,
所述结构物含有:
包含易氧化性金属、吸水剂及水的发热层;和
水的最大保持率为500%以下的纤维层,
所述发热层中的水的含量为10质量%以上且60质量%以下,
所述结构物在以下的条件下测定的硬度为10g/mm以上且200g/mm以下。
(条件)
准备将所述结构物切成具有边长2cm的正方形的面而成的试验片、和内径为1cm的圆筒管,以所述正方形的面的中心部与所述圆筒管的中央部重合的方式在所述圆筒管上配置所述试验片。
接着,使用直径1mm的圆柱形状的柱塞,使所述柱塞的前端以5cm/min的速度自所述试验片的上部向所述圆筒管的内侧中心下降,进行断裂试验。
在该断裂试验中,检测直至所述试验片断裂为止的断裂应力的最大值,将其作为a[g]。
将该a除以发热层(11)的平均厚度b[mm],由此求出所述硬度。
<2>如<1>所述的发热体,其中,所述纤维层依据JIS L1907(滴下法)测定的吸水性试验值优选显示10000秒以上,更优选显示13000秒以上,进一步优选显示15000秒以上。
<3>如<1>或<2>所述的发热体,其中,所述纤维层依据JIS L1907(滴下法)测定的吸水性试验值优选显示30000秒以下,更优选显示28000秒以下,进一步优选显示25000秒以下。
<4>如<1>至<3>中任一项所述的发热体,其中,所述结构物是将所述发热层与所述纤维层以相互接触的方式层叠而成的。
<5>如<4>所述的发热体,其中,在所述结构物中,在所述发热层与所述纤维层的界面具有由所述易氧化性金属、所述吸水剂及构成所述纤维层的纤维材料复合而成的复合区域。
<6>如<1>至<5>中任一项所述的发热体,其中,所述发热层的平均厚度优选为0.1mm以上,更优选为0.3mm以上,进一步优选为0.5mm以上。
<7>如<1>至<6>中任一项所述的发热体,其中,所述发热层的平均厚度优选为2mm以下,更优选为1.5mm以下,进一步优选为1mm以下。
<8>如<1>至<7>中任一项所述的发热体,其中,所述吸水剂优选包含碳材料。
<9>如<1>至<8>中任一项所述的发热体,其中,所述易氧化性金属为粉末状,平均粒径优选为10μm以上,更优选为20μm以上。
<10>如<1>至<9>中任一项所述的发热体,其中,所述易氧化性金属为粉末状,平均粒径优选为200μm以下,更优选为150μm以下。
<11>如<1>至<10>中任一项所述的发热体,其中,所述纤维层优选包含选自未经亲水化处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)纤维、未经亲水化处理的聚乙烯(Polyethylene,PE)纤维、未经亲水化处理的聚丙烯(Polypropylene,PP)纤维、未经亲水化处理的聚酯(Polyester)纤维、未经亲水化处理的尼龙(Nylon)纤维、未经亲水化处理的丙烯酸(Acryl)纤维中的1种或2种以上的纤维。
<12>如<1>至<11>中任一项所述的发热体,其中,所述发热层的质量与所述纤维层的质量的质量比(发热层的质量/纤维层的质量)优选为0.5以上,更优选为1以上。
<13>如<1>至<12>中任一项所述的发热体,其中,所述发热层的质量与所述纤维层的质量的质量比(发热层的质量/纤维层的质量)优选为100以下,更优选为40以下,进一步优选为30以下。
<14>如<1>至<13>中任一项所述的发热体,其中,所述发热层包含反应促进剂,所述反应促进剂的含量相对于所述易氧化性金属的含量100质量份优选为0.5质量份以上,更优选为1质量份以上。
<15>如<1>至<14>中任一项所述的发热体,其中,所述发热层包含反应促进剂,所述反应促进剂的含量相对于所述易氧化性金属的含量100质量份优选为10质量份以下,更优选为8质量份以下,进一步优选为7质量份以下。
<16>如<1>至<15>中任一项所述的发热体,其中,所述发热层中的所述吸水剂的含量相对于所述易氧化性金属的含量100质量份优选为1质量份以上,更优选为3质量份以上,进一步优选为5质量份以上。
<17>如<1>至<16>中任一项所述的发热体,其中,所述发热层中的所述吸水剂的含量相对于所述易氧化性金属的含量100质量份优选为40质量份以下,更优选为30质量份以下,进一步优选为25质量份以下。
<18>如<1>至<17>中任一项所述的发热体,其中,所述纤维层优选包含疏水性纤维90质量%以上,更优选包含95质量%以上,进一步优选包含98质量%以上,特别更优选包含100质量%。
<19>如<1>至<18>中任一项所述的发热体,其中,在所述发热层的中间区域,每单位面积(1cm2)的纤维材料的质量相对于每单位面积(1cm2)的易氧化性金属的质量的比率(纤维材料的质量/易氧化性金属的质量)优选为0.018以下,更优选为0.015以下,进一步优选为0.01以下,进一步优选为0.005以下,进一步优选为0.002以下,特别更优选实质上为0。
<20>如<1>至<19>中任一项所述的发热体,其中,所述结构物的所述硬度优选为40g/mm以上,更优选为50g/mm以上。
<21>如<1>至<20>中任一项所述的发热体,其中,所述结构物的所述硬度优选为150g/mm以下,更优选为120g/mm以下。
<22>如<1>至<21>中任一项所述的发热体,其中,所述发热层中的水的含量优选为15质量%以上,更优选为20质量%以上。
<23>如<1>至<22>中任一项所述的发热体,其中,所述发热层中的水的含量优选为50质量%以下,更优选为40质量%以下。
<24>如<1>至<23>中任一项所述的发热体,其中,所述纤维层的水的最大保持率优选为400%以下,更优选为300%以下,进一步优选为150%以下,特别更优选为50%以下。
<25>如<1>至<24>中任一项所述的发热体,其中,所述纤维层的水的最大保持率为5%以上,优选为10%以上。
<26>一种温热器具,其中,具备<1>至<25>中任一项所述的发热体。
<27>一种发热体的制造方法,其中,是具备结构物的发热体的制造方法,
所述结构物含有:
包含易氧化性金属、吸水剂及水的发热层;和
水的最大保持率为500%以下的纤维层,
所述发热体的制造方法包括:
准备所述纤维层的工序;
准备包含易氧化性金属、吸水剂及水的发热粉体组合物的工序;
在所述纤维层的上部形成包含所述发热粉体组合物的层,获得所述纤维层与所述发热粉体组合物的层叠体的工序;以及
压缩所述层叠体,在所述纤维层的上部形成经固定化的所述发热层,
所述发热层中的水的含量为10质量%以上且60质量%以下。
<28>如<27>所述的发热体的制造方法,其中,所述结构物在以下的条件下测定的硬度为10g/mm以上,优选为40g/mm以上,更优选为50g/mm以上,另外,为200g/mm以下,优选为150g/mm以下,更优选为120g/mm以下。
(条件)
准备将所述结构物切成具有边长2cm的正方形的面而成的试验片、和内径为1cm的圆筒管,以所述正方形的面的中心部与所述圆筒管的中央部重合的方式在所述圆筒管上配置所述试验片。
接着,使用直径1mm的圆柱形状的柱塞,使所述柱塞的前端以5cm/min的速度自所述试验片的上部向所述圆筒管的内侧中心下降,进行断裂试验。
在该断裂试验中,检测直至所述试验片断裂为止的断裂应力的最大值,将其作为a[g]。
将该a除以发热层(11)的平均厚度b[mm],由此求出所述硬度。
<29>如<27>或<28>所述的发热体的制造方法,其中,形成所述发热层的所述工序是通过以优选为50kg/cm2以上的压力、更优选为200kg/cm2以上的压力对所述层叠体压缩来进行。
<30>如<27>至<29>中任一项所述的发热体的制造方法,其中,形成所述发热层的所述工序是通过以优选为600kg/cm2以下的压力、更优选为400kg/cm2以下的压力对所述层叠体压缩来进行。
<31>如<27>至<30>中任一项所述的发热体的制造方法,其中,所述吸水剂优选包含碳材料。
<32>如<27>至<31>中任一项所述的发热体的制造方法,其中,所述纤维层优选包含选自未经亲水化处理的聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)纤维、未经亲水化处理的聚乙烯(Polyethylene,PE)纤维、未经亲水化处理的聚丙烯(Polypropylene,PP)纤维、未经亲水化处理的聚酯(Polyester)纤维、未经亲水化处理的尼龙(Nylon)纤维、未经亲水化处理的丙烯酸(Acryl)纤维中的1种或2种以上的纤维。
<33>如<27>至<32>中任一项所述的发热体的制造方法,其中,所述纤维层依据JIS L1907(滴下法)测定的吸水性试验值优选显示10000秒以上,更优选显示13000秒以上,进一步优选显示15000秒以上。
<34>如<27>至<33>中任一项所述的发热体的制造方法,其中,所述纤维层依据JIS L1907(滴下法)测定的吸水性试验值优选显示30000秒以下,更优选显示28000秒以下,进一步优选显示25000秒以下。
<35>如<27>至<34>中任一项所述的发热体的制造方法,其中,所述发热层包含反应促进剂,所述反应促进剂的含量相对于所述易氧化性金属的含量100质量份优选为0.5质量份以上,更优选为1质量份以上。
<36>如<27>至<35>中任一项所述的发热体的制造方法,其中,所述发热层包含反应促进剂,所述反应促进剂的含量优选为10质量份以下,更优选为8质量份以下,进一步优选为7质量份以下。
<37>如<27>至<36>中任一项所述的发热体的制造方法,其中,所述纤维层优选包含疏水性纤维90质量%以上,更优选包含95质量%以上,进一步优选包含98质量%以上,特别更优选包含100质量%。
<38>如<27>至<37>中任一项所述的发热体的制造方法,其中,在所述发热层的中间区域,每单位面积(1cm2)的纤维材料的质量相对于每单位面积(1cm2)的易氧化性金属的质量的比率(纤维材料的质量/易氧化性金属的质量)优选为0.018以下,更优选为0.015以下,进一步优选为0.01以下,进一步优选为0.005以下,进一步优选为0.002以下,特别更优选实质上为0。
<39>如<27>至<38>中任一项所述的发热体的制造方法,其中,所述发热层中的水的含量优选为15质量%以上,更优选为20质量%以上。
<40>如<27>至<39>中任一项所述的发热体的制造方法,其中,所述发热层中的水的含量优选为50质量%以下,更优选为40质量%以下。
<41>如<27>至<40>中任一项所述的发热体的制造方法,其中,所述纤维层的水的最大保持率优选为400%以下,更优选为300%以下,进一步优选为150%以下,特别更优选为50%以下。
<42>如<27>至<41>中任一项所述的发热体的制造方法,其中,所述纤维层的水的最大保持率为5%以上,优选为10%以上。
以上说明了本发明的实施方式,但这些为本发明的例示,可以采用上述以外的各种构成。
实施例
(实施例1~8、比较例1~6)
依据下述顺序制作图1所示的结构的发热体。
[发热粉体组合物的制备]
准备铁粉、活性碳、5%食盐水,以表1所示的配合比率,在氮气气氛下在20mL的小玻璃瓶中进行混合,由此制备发热粉体组合物。
另外,表1中记载了展开成5cm×5cm的片材时的各组成的质量。
另外,铁粉、活性碳的种类、产品名称及制造商如下所述。另外,5%食盐水利用自来水以成为5质量%的方式溶解大塚化学株式会社制造的药典氯化钠(Sodium chloride)来制作。
·铁粉:(铁粉RKH,DOWA IP CREATION CO.,LTD.制造)平均粒径45μm
·活性碳:(CARBORAFFIN,Japan Enviro Chemicals Co.,Ltd.制造)平均粒径40μm
[发热体及温热器具的制作]
作为纤维层,准备表1所示的无纺布,制作5cm×5cm的片材。对其散布表1中记载的发热粉体组合物,另外,尝试制作通过以表1中记载的压力进行压缩从而层叠而成的结构物。另外,比较例1、2中,不进行如上所述的压缩工序。
另外,作为无纺布纤维原材料,实施例1~8及比较例1~4中使用PP(聚丙烯)含量100质量%的纤维,比较例5中使用人造丝含量100质量%的纤维,比较例6中使用纤维素含量100质量%的纤维。
另外,关于该无纺布纤维原材料,将依据上述方法所测得的水的最大保持率与吸水性试验的测定值示于表1中。
关于由此所获得的由纤维层与发热层所形成的结构物(发热体),将其以第一袋体片材与发热层接触的方式收纳于由一个面为透气度2500秒/100mL的透气性片材(第一袋体片材)、另一个面为非透气性片材(第二袋体片材)构成并且以内部空间成为6cm×6cm的方式密封周围而成的袋体的内部,从而制作温热器具。
另外,以上的操作在氮气气氛下进行。
[评价]
针对通过如上方式所获得的发热体,如下进行物性的测定与评价。
(结构物的硬度)
针对上述温热器具的制作过程中所获得的结构物,通过以下所示的方法对结构物的断裂应力的最大值与发热层的平均厚度进行测定,根据这些算出结构物的硬度。表1中显示所测得的断裂应力的最大值、发热层的平均厚度、以及根据这些所算出的结构物的硬度。
另外,比较例1、2中,由于未实施压缩工序,因此,无法测定作为发热层的硬度,比较例3、4中,即使进行了压缩工序仍保持粉体的形状,因此,未进行如上所述的硬度测定。
(结构物的断裂应力的最大值的测定)
将各实施例及比较例5、6中的温热器具的制作过程中所获得的结构物切成具有边长2cm的正方形的面,制作试验片。接着,使用RHEOTECH Co.,制造的FUDOH流变仪RTC-3010D-CW,使用直径1mm的圆柱形柱塞,使柱塞的前端以5cm/min的速度自上述试验片的上部开始下降,进行断裂试验。
在该测定时,准备内径1cm的圆筒管,以试验片的正方形的面的中心部与圆筒管的中央部重合的方式在圆筒管上配置试验片,使上述柱塞朝向圆筒管的内侧中心下降。
在该断裂试验中,检测直至试验片断裂为止的断裂应力的最大值。
(发热层的平均厚度)
关于发热层的平均厚度,使用JIS 7507的游标卡尺,在25℃、50±5%RH的环境下,将发热体切成1cm×1cm的大小,自发热体中去除了纤维层后,通过量爪沿厚度方向夹住发热层,在压力1.0N下进行测定。
(结构物的硬度)
通过将上述结构物的断裂应力的最大值的测定值除以发热层的平均厚度,从而算出结构物的硬度。
(粘合性试验)
为了调查发热层与纤维层的粘合性,进行如下评价。表1中显示在各评价中掉落的粉体组合物的量。这些在氮气气氛下进行。
粘合性试验1:以垂直于地面的方式设置温热器具,此时打开袋体,测定粉体组合物掉落的量。
粘合性试验2:将温热器具设置在距离地面10cm的高度,使之垂直落下10次后,打开袋体,测定粉体组合物掉落的量。
(发热体的发热温度)
对进行过上述“粘合性试验2”之后的温热器具,使用Gram Co.,Ltd.制造的温度计LT8A作为温度计,在空气气氛下,测定发热层的上部的发热温度与发热层的下部的发热温度。
具体而言,以垂直于地面的方式设置发热体,测定位于距离发热层中心1cm的上部、及1cm的下部的部分的第一袋体片材的表面温度。另外,此处的“发热温度”是最高到达温度。
将测定结果示于表1中。
Figure BDA0001370291410000261
也如表1所示,在各实施例中,由于具备作为结构物的具有特定硬度的发热体,因此,抑制了在该发热层全部区域中发生发热温度的不均。
相对于此,在比较例1~6中,发热粉体在发热层中发生偏集,观察到发热温度的不均。
该申请主张以2015年2月6日申请的日本申请特愿2015-022720号为基础的优先权,在此引入其所公开的全部内容。

Claims (18)

1.一种发热体,其中,
具备结构物,
所述结构物含有:
包含易氧化性金属、吸水剂及水的发热层;和
水的最大保持率为500%以下的纤维层,
所述发热层中的水的含量为10质量%以上且60质量%以下,
所述结构物在以下的条件下测定的硬度为10g/mm以上且200g/mm以下,
条件1 :
准备将所述结构物切成具有边长2cm的正方形的面而成的试验片、和内径为1cm的圆筒管,以所述正方形的面的中心部与所述圆筒管的中央部重合的方式在所述圆筒管上配置所述试验片,
接着,使用直径1mm的圆柱形状的柱塞,使所述柱塞的前端以5cm/min的速度自所述试验片的上部向所述圆筒管的内侧中心下降,进行断裂试验,
在该断裂试验中,检测直至所述试验片断裂为止的断裂应力的最大值,将其作为a,
将该a除以所述发热层的平均厚度b,由此求出所述硬度,其中,所述a的单位为g,所述b的单位为mm,
所述纤维层在以下的条件2下测定的吸水性试验值为14400秒以上且21600秒以下,
条件2:
在直径4cm的圆筒上仅放置5×5cm的所述纤维层,在距离所述纤维层1cm的上方的高度滴下0.04mL的1滴水,测定自水滴到达所述纤维层起直至水的镜面反射消失为止所需的时间,所述时间的单位为秒,将该所需的时间设定为吸水性试验值;在刚滴下水后,一部分或全部的水自与滴下水的侧相反的面透过的情况下,设定为无法获得吸水性试验值,即0秒;测定环境设定为25℃、40±5%RH。
2.一种发热体,其中,
具备发热层和纤维层层叠而成的结构物,
所述发热层包含易氧化性金属、吸水剂及水,
所述纤维层的水的最大保持率为5%以上且500%以下,
所述发热层中的水的含量为10质量%以上且60质量%以下,
所述结构物在以下的条件1下测定的硬度为10g/mm以上且200g/mm以下,
所述发热体直接应用于人体或安装于衣服上,最适合进行对人体的加温,
所述纤维层在以下的条件2下测定的吸水性试验值为14400秒以上且21600秒以下,
条件1:
准备将所述结构物切成具有边长2cm的正方形的面而成的试验片、和内径为1cm的圆筒管,以所述正方形的面的中心部与所述圆筒管的内侧中心部重合的方式在所述圆筒管上配置所述试验片,
接着,使用直径1mm的圆柱形状的柱塞,使所述柱塞的前端以5cm/min的速度自所述试验片的上部向所述圆筒管的内侧中心部下降,进行断裂试验,
在该断裂试验中,检测直至所述试验片断裂为止的断裂应力的最大值,将其作为a,
将该a除以所述发热层的平均厚度b,由此求出所述硬度,其中,所述a的单位为g,所述b的单位为mm,
条件2:
在直径4cm的圆筒上仅放置5×5cm的所述纤维层,在距离所述纤维层1cm的上方的高度滴下0.04mL的1滴水,测定自水滴到达所述纤维层起直至水的镜面反射消失为止所需的时间,所述时间的单位为秒,将该所需的时间设定为吸水性试验值;在刚滴下水后,一部分或全部的水自与滴下水的侧相反的面透过的情况下,设定为无法获得吸水性试验值,即0秒;测定环境设定为25℃、40±5%RH。
3.如权利要求1或2所述的发热体,其中,
所述结构物是将所述发热层与所述纤维层以相互接触的方式进行层叠而成的。
4.如权利要求1或2所述的发热体,其中,
在所述结构物中,在所述发热层与所述纤维层的界面具有由所述易氧化性金属、所述吸水剂及构成所述纤维层的纤维材料复合而成的复合区域。
5.如权利要求1或2所述的发热体,其中,
所述发热层的平均厚度为0.1mm以上且2mm以下。
6.如权利要求1或2所述的发热体,其中,
所述易氧化性金属的质量相对于所述发热层俯视时的面积为300g/m2以上且1500g/m2以下。
7.如权利要求1或2所述的发热体,其中,
所述结构物的所述硬度为40g/mm以上且150g/mm以下。
8.如权利要求1或2所述的发热体,其中,
所述结构物的所述硬度为50g/mm以上且120g/mm以下。
9.如权利要求1或2所述的发热体,其中,
所述发热层的平均厚度为0.3mm以上且1.5mm以下。
10.如权利要求1或2所述的发热体,其中,
所述发热层是被压缩而得到的。
11.如权利要求1或2所述的发热体,其中,
所述发热层中的水的含量为15质量%以上且50质量%以下。
12.如权利要求1或2所述的发热体,其中,
作为所述发热层的质量与所述纤维层的质量的质量比,所述发热层的质量/所述纤维层的质量的比率为1以上且100以下。
13.如权利要求1或2所述的发热体,其中,
所述纤维层的基重为4g/m2以上且600g/m2以下。
14.如权利要求1或2所述的发热体,其中,
所述纤维层的基重为10g/m2以上且500g/m2以下。
15.如权利要求1或2所述的发热体,其中,
所述发热层包含纤维材料,
在所述发热层的中间区域,作为所述纤维材料的质量与所述易氧化性金属的质量的质量比,所述纤维材料的质量/所述易氧化性金属的质量为0.018以下。
16.一种发热体的制造方法,其中,
是具备结构物的发热体的制造方法,
所述结构物是将发热层和纤维层层叠而成的,
所述发热层包含易氧化性金属、吸水剂及水,
所述纤维层的水的最大保持率为500%以下,
所述制造方法包括:
准备所述纤维层的工序;
准备包含易氧化性金属、吸水剂及水的发热粉体组合物的工序;
在所述纤维层的上部形成包含所述发热粉体组合物的层,获得所述纤维层与所述发热粉体组合物的层叠体的工序;以及
压缩所述层叠体,在所述纤维层的上部形成经固定化的所述发热层的工序,
所述发热层中的水的含量为10质量%以上且60质量%以下,
所述结构物在以下的条件1下测定的硬度为10g/mm以上且200g/mm以下,
所述纤维层在以下的条件2下测定的吸水性试验值为14400秒以上且21600秒以下,
条件1:
准备将所述结构物切成具有边长2cm的正方形的面而成的试验片、和内径为1cm的圆筒管,以所述正方形的面的中心部与所述圆筒管的内侧中心部重合的方式在所述圆筒管上配置所述试验片,
接着,使用直径1mm的圆柱形状的柱塞,使所述柱塞的前端以5cm/min的速度自所述试验片的上部向所述圆筒管的内侧中心部下降,进行断裂试验,
在该断裂试验中,检测直至所述试验片断裂为止的断裂应力的最大值,将其作为a,
将该a除以所述发热层的平均厚度b,由此求出所述硬度,其中,所述a的单位为g,所述b的单位为mm,
条件2:
在直径4cm的圆筒上仅放置5×5cm的所述纤维层,在距离所述纤维层1cm的上方的高度滴下0.04mL的1滴水,测定自水滴到达所述纤维层起直至水的镜面反射消失为止所需的时间,所述时间的单位为秒,将该所需的时间设定为吸水性试验值;在刚滴下水后,一部分或全部的水自与滴下水的侧相反的面透过的情况下,设定为无法获得吸水性试验值,即0秒;测定环境设定为25℃、40±5%RH。
17.如权利要求16所述的发热体的制造方法,其中,
形成所述发热层的所述工序是通过以50kg/cm2以上且600kg/cm2以下的压力对所述层叠体压缩而进行。
18.一种温热器具,其中,
具备权利要求1~15中任一项所述的发热体。
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