JP2003102762A

JP2003102762A - 発熱成形体の製造方法

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Publication number: JP2003102762A
Application number: JP2001304271A
Authority: JP
Inventors: Kunio Matsui; 邦夫松井; Yoshiaki Kumamoto; 吉晃熊本; Masataka Ishikawa; 雅隆石川
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-08
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP4070439B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡便な製造設備で、発熱成形体の含水率を速
やかに低く調整可能であり、良好な発熱特性を有する発
熱成形体を製造することができる発熱成形体の製造方法
を提供すること。【解決手段】被酸化性金属粉末、保水剤、繊維状物、
電解質及び水を含む原料組成物を抄紙して中間成形体を
形成する抄紙工程と、該抄紙工程で形成された該中間成
形体をその表裏面において挟持して押圧しながら乾燥す
る乾燥工程とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気中の酸素と被
酸化性金属粉末との酸化反応に伴う発熱を利用した発熱
成形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】空気中
の酸素と被酸化性金属粉末との酸化反応に伴う発熱を利
用した発熱成形体の製造方法に関する従来技術として
は、例えば、特開平１−２０１２５３号公報に記載の技
術が知られている。この技術は、水に繊維状物質を懸濁
させ、これに鉄粉等の被酸化性金属、保水剤として活性
炭、反応助剤として電解質等を加えて原料スラリーと
し、該原料スラリーから抄紙して吸引脱水後、プレス加
工によって所定の含水率のシート状に脱水成形して発熱
成形体を製造するようにしたものである。

【０００３】ところで、上述の従来技術では、原料スラ
リーに反応助剤である電解質が添加されているため、抄
紙後の脱水成形時には既に被酸化性金属の酸化が始まっ
ており、この酸化反応を抑えるために、製造工程を窒
素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行わなければな
らない等製造設備が複雑にならざるを得なかった。ま
た、プレス脱水のみで速やかに含水率５０％以下に低下
させることは実用上困難であり、発熱成形体の含水率を
成形中に速やかに低く調整し、酸化反応を抑え得る発熱
成形体の製法が望まれていた。

【０００４】従って、本発明の目的は、簡便な製造設備
で、含水率を速やかに低く調整可能であり、良好な発熱
特性を有する発熱成形体を製造することができる発熱成
形体の製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、被酸化性
金属粉末、保水剤、繊維状物、電解質及び水を含む原料
組成物から中間成形体を抄紙した後に、該中間成形体
を、前記被酸化性金属が高い加熱反応性を示すと考えら
れる加熱下における所定の乾燥条件で乾燥することによ
り、成形後における含水率を低く抑えることができ、且
つ発熱特性に優れる発熱成形体を製造し得ることを知見
した。

【０００６】本発明は、上記知見に基づきなされたもの
であり、被酸化性金属粉末、保水剤、繊維状物、電解質
及び水を含む原料組成物を抄紙して中間成形体を形成す
る抄紙工程と、該抄紙工程で形成された該中間成形体を
その表裏面において挟持して押圧しながら乾燥する乾燥
工程とを具備する発熱成形体の製造方法を提供するもの
である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明を、その好ましい実施
形態に基づき図面を参照しながら説明する。

【０００８】本発明においては、先ず、少なくとも被酸
化性金属粉末、保水剤、繊維状物、電解質及び水を含む
原料組成物から抄紙工程で中間成形体を抄紙し形成す
る。

【０００９】前記原料組成物に含まれる前記被酸化性金
属粉末には、従来から発熱成形体に用いられている被酸
化性金属粉末を特に制限無く用いることができる、該被
酸化性金属粉末としては、例えば、鉄粉、アルミニウム
粉、亜鉛粉、マンガン粉、マグネシウム粉、カルシウム
粉等が挙げられ、これらの中でも取り扱い性、安全性、
製造コストの点から鉄粉が好ましく用いられる。該被酸
化性金属粉末には、繊維状物への定着性、反応のコント
ロール等が良好なことから粒径（以下、粒径というとき
には、粉末の形態における最大長さをいう。）が０．１
〜３００μｍのものを用いることが好ましく、粒径が
０．１〜１５０μｍものを５０重量％以上含有するもの
を用いることがより好ましい。

【００１０】電解質、水を除いた前記原料組成物中の前
記被酸化性金属粉末の配合量は、１０〜９０重量％であ
ることが好ましく、３０〜８０重量％であることがより
好ましい。１０重量％未満であると、得られる発熱成形
体の温度上昇が実質的に得られない場合があり、９０重
量％を超えると、粉末の脱落が発生したり、得られる成
形体の通気性が損なわれる場合がある。

【００１１】前記原料組成物に含まれる前記保水剤とし
ては、従来から発熱成形体に用いられている保水剤を特
に制限無く用いることができる。該保水剤は、水分保持
剤として働く他に、被酸化性金属粉末への酸素保持／供
給剤としての機能も有している。該保水剤としては、例
えば、活性炭（椰子殻炭、木炭粉、暦青炭、泥炭、亜
炭）、カーボンブラック、アセチレンブラック、黒鉛、
ゼオライト、パーライト、バーミキュライト、シリカ等
が挙げられ、これらの中でも保水能、酸素供給能、触媒
能を有する点から活性炭が好ましく用いられる。該保水
剤には、被酸化性金属粉末との有効な接触状態を形成で
きる点から粒径が０．１〜５００μｍのものを用いるこ
とが好ましく、０．１〜２００μｍのものを５０重量％
以上含有するものを用いることがより好ましい。

【００１２】電解質、水を除いた前記原料組成物中の前
記保水剤の配合量は、０．５〜６０重量％であることが
好ましく、１〜５０重量％であることがより好ましい。
０．５重量％未満であると、反応を持続するために必要
な水分を蓄積できない場合があり、６０重量％を超える
と、得られる発熱成形体の発熱量に対する熱容量が大き
くなり、発熱温度上昇が小さくなる場合がある。

【００１３】前記原料組成物に含まれる前記繊維状物に
は、天然、合成の繊維状物を特に制限無く用いることが
できる。該繊維状物としては、例えば、天然繊維状物と
しては植物繊維（コットン、カボック、木材パルプ、非
木材パルプ、落花生たんぱく繊維、とうもろこしたんぱ
く繊維、大豆たんぱく繊維、マンナン繊維、ゴム繊維、
麻、マニラ麻、サイザル麻、ニュージーランド麻、羅布
麻、椰子、いぐさ、麦わら等）、動物繊維（羊毛、やぎ
毛、モヘア、カシミア、アルカパ、アンゴラ、キャメ
ル、ビキューナ、シルク、羽毛、ダウン、フェザー、ア
ルギン繊維、キチン繊維、ガゼイン繊維等）、鉱物繊維
（石綿等）が挙げられ、合成繊維状物としては、例え
ば、半合成繊維（アセテート、トリアセテート、酸化ア
セテート、プロミックス、塩化ゴム、塩酸ゴム等）、合
成高分子繊維（ナイロン、アラミド、ポリビニルアルコ
ール、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチ
レンテレフタレート等のポリエステル、ポリアクリロニ
トリル、アクリル、ポリエチレン、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン、レーヨン、
ビスコースレーヨン、キュプラ等）、金属繊維、炭素繊
維、ガラス繊維等が挙げられる。また、これらの回収再
利用品を用いることもできる。そして、これらの中で
も、前記原料組成物に含まれる粉末との定着性、得られ
る発熱成形体の柔軟性、空隙の存在からくる酸素透過
性、製造コスト等の点から、木材パルプ、コットン、ポ
リエステルが好ましく用いられる。該繊維状物には、平
均繊維長が０．１〜５０ｍｍのものを用いることが好ま
しく、０．２〜２０ｍｍのものを用いることがより好ま
しい。繊維長が短すぎると得られる発熱成形体の強度が
十分に確保できない場合があり、繊維長が長すぎると水
分中での分散性が低下して均一な肉厚の発熱成形体が得
られない場合がある。

【００１４】電解質、水を除いた前記原料組成物中の前
記繊維状物の配合量は、２〜８０重量％であることが好
ましく、５〜５０重量％であることがより好ましい。２
重量％未満であると、前記原料組成物に含まれる被酸化
性粉末等の他の成分を保持できなくなり、脱落を起こす
場合があり、８０重量％を超えると、得られる発熱成形
体の発熱量に対する熱容量が大きくなり、温度上昇が小
さくなる場合がある。

【００１５】前記原料組成物に含まれる前記電解質に
は、従来から発熱成形体に用いられているものを特に制
限無く用いることができる。該電解質としては、例え
ば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又は重金属の硫
酸塩、炭酸塩、塩化物若しくは水酸化物等が挙げられ
る。そしてこれらの中でも、導電性、化学的安定性、生
産コストに優れる点から塩化ナトリウム、塩化カリウ
ム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化鉄（第
１、第２）等の各種塩化物が好ましく用いられる。

【００１６】前記原料組成物中の前記電解質の配合量
は、対水重量比で０．５〜３０％であることが好まし
く、３〜２５％であることがより好ましい。０．５％未
満であると、得られる発熱成形体の酸化反応が抑制され
る場合があり、３０％を超えると、余分な電解質が析出
し、得られる発熱成形体の通気性を損なう場合がある。

【００１７】本発明においては、前記被酸化性金属、前
記繊維状物、前記保水剤、前記電解質に加えて、前記原
料組成物に、サイズ剤、着色剤、紙力増強剤、歩留向上
剤、填料、増粘剤、ｐＨコントロール剤、嵩高剤等の紙
の抄造の際に通常用いられる添加物を特に制限無く添加
することができる。該原料組成物中の該添加物の配合量
は、添加する添加物に応じて適宜設定することができ
る。

【００１８】次に、前記原料組成物を抄紙して所定の形
態の中間成形体を成形する。中間成形体の抄紙方法は、
シート状、立体形状等の成形する発熱成形体の形態に応
じて、抄紙に用いられる従来の抄紙方法を特に制限無く
用いることができる。該抄紙方法としては、例えば、中
間成形体をシート状とする場合には、連続抄紙式である
円網抄紙機、長網抄紙機、短網抄紙機、ツインワイヤー
抄紙機などを用いた抄紙方法、バッチ方式の抄紙方法で
ある手漉法等が挙げられ、中間成形体を立体形状とする
場合には、例えば、特許３１５５５２２号公報（第２頁
４段１７行〜第４頁８段２３行）に記載のいわゆる注入
法、例えば、特許３１５５５０３号公報（第２頁４段４
行〜第４頁７段６行）に記載のいわゆるコア抄紙法、例
えば、特許３０７２０８８号公報（第２頁４段４行〜第
３頁５段４３行）に記載のいわゆる水中貼り合わせ法）
等が挙げられる。また、抄紙工程においては、成形体の
表面にさらに前記繊維状物を漉き合わせることもでき
る。

【００１９】中間成形体は、抄紙後における形態を保つ
（保形性）点や、機械的な強度を維持する点から、好ま
しくは含水率（重量含水率、以下同じ。）が７０％以
下、より好ましくは６０％以下となるまで脱水させるこ
とが好ましい。中間成形体の脱水方法は、当該中間成形
体の形態や抄紙方法に応じて適宜選択することができ
る。該脱水方法としては、例えば、該中間成形体がシー
ト状の成形体の場合には、吸引による脱水のほか、加圧
空気を吹き付けて脱水する方法、加圧ロールや加圧板で
加圧して脱水する方法等が挙げられ、また、該中間成形
体が抄紙型を用いて得られる成形体の場合には、抄紙型
内に抄紙された中間成形体に加圧空気等を吹き付けて脱
水する方法、抄紙型内に抄紙された中間成形体を抄紙型
の内面に押圧して脱水する方法等の脱水方法が挙げられ
る。

【００２０】次に、抄紙工程で形成された前記中間成形
体をその表裏面において挟持して押圧しながら、乾燥工
程で加熱乾燥する。このように中間成形体をその表裏面
において挟持した状態で押圧しながら加熱乾燥すること
で、表裏面における空気中の酸素と当該中間成形体中の
前記被酸化性金属粉末との接触が抑えられるとともに、
加熱乾燥に伴って中間成形体内から発生する水蒸気によ
って当該中間成形体内の被酸化性金属粉末と空気中の酸
素との接触が極力抑えられる。このため、乾燥工程にお
いて従来のような不活性ガス雰囲気にする必要が無く、
設備を大幅に簡素化することができる。また、押圧状態
下で加熱乾燥するため、成形体の含水率を、目的とする
発熱成形体の含水率まで素早く到達させることができ、
この点においても当該発熱成形体の製造中における被酸
化性金属粉末の酸化を極端に抑えることができる。

【００２１】乾燥工程において前記中間成形体を挟持し
て押圧する際の圧力は、成形性の点で５００Ｐａ〜２０
ＭＰａであることが好ましく、更に水分除去性、形状転
写性、成形性の点で０．２ＭＰａ〜２０ＭＰａであるこ
とがより好ましく、０．５ＭＰａ〜８ＭＰａであること
がさらに好ましい。押圧力が５００Ｐａ未満であると、
空気中の酸素と中間成形体との隔離が不十分となり、酸
化反応が進行してしまう場合があり、２０ＭＰａを超え
ると、中間成形体の構造が密になりすぎて通気性が損な
われたり、成形体の柔軟性が損なわれたりする場合があ
る。

【００２２】前記中間成形体の挟持手法は、該中間成形
体の形態、乾燥前の中間成形体の処理方法、乾燥前の含
水率、機械的強度等に応じて適宜選択することができ
る。該挟持手法には、例えば、プレス機による方法、加
圧ロールや加圧板で挟持する方法、キャンバーで挟持す
る方法、弾性体を加圧接触させる方法等が挙げられる。

【００２３】また、乾燥工程における乾燥温度は、６０
〜３００℃であることが好ましく、８０〜２５０℃であ
ることがより好ましく、１００〜２００℃であることが
さらに好ましい。乾燥温度が６０℃未満であると、中間
成形体から発生する水蒸気による被酸化性金属粉末と空
気中の酸素との隔離が不十分となる場合があり、３００
℃を超えると、中間成形体の含水率のコントロールが困
難となったり、急激な水分の気化によって成形体の構造
が破壊する場合がある。

【００２４】該中間成形体の乾燥方法は、中間成形体の
形態、乾燥前の中間成形体の処理方法、乾燥前の含水
率、乾燥後の含水率に応じて適宜選択することができ
る。該乾燥方法としては、例えば、加熱構造体（発熱
体）との接触、加熱空気や蒸気（過熱蒸気）の吹き付
け、真空乾燥、電磁波加熱、通電加熱等の乾燥方法が挙
げられる。また、前述の脱水方法と組み合わせて同時に
実施することもできる。

【００２５】本発明においては、乾燥後における中間成
形体（発熱成形体）の含水率は、１０〜６０％であるこ
とが好ましく、３０〜４０％であることがより好まし
い。含水率が１０％未満であると、使用時に酸化反応が
促進せず実質的に温度上昇が得られない場合があり、含
水率が６０％を超えると、被酸化性粉末と酸素との接触
が十分得られなくなり、実質的に温度上昇が得られない
か、温度上昇が発現するのに時間がかかる場合がある。

【００２６】上述のように中間成形体を乾燥させた後、
必要に応じて含水率を調整、安定化させて発熱成形体と
することができる。そして必要に応じ、トリミング、積
層化等を施し、所定の大きさに加工することができる。

【００２７】このようにして得られた発熱成形体は、例
えば、シート状の形態においては、厚さが０．１〜１０
ｍｍ、坪量が１００〜５０００ｇ／ｃｍ²、発熱到達温
度が３０〜１５０℃の良好な発熱成形体である。

【００２８】このようにして得られた発熱成形体は、さ
らに、酸素透過性を有する被覆層で被覆することができ
る。該被覆層は、その全面に酸素透過性を有していても
よく、部分的に酸素透過性を有していてもよい。該被覆
層には酸素透過性を有するものであれば特に制限なく用
いることができる。該被覆層は、例えば、紙、不織布、
多微孔質膜、微細な孔を設けた樹脂フィルム等を積層し
て設けることができ、また、合成樹脂塗料やエマルショ
ン塗料等を発熱成形体に含浸させて設けることもでき
る。得られた発熱成形体は、使用するまでに酸素と接触
するのを避けるため、非酸素透過、非水分透過性の包装
袋等に収容されて提供される。

【００２９】以上説明したように、本実施形態の発熱体
の製造方法によれば、従来のような不活性ガス雰囲気下
等での製造工程が不要であり簡便な製造設備で、発熱成
形体の含水率を成形中に速やかに低く調整でき、良好な
発熱特性の発熱成形体を製造することができる。

【００３０】本発明は、前記実施形態に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜
変更することができる。

【００３１】本発明は、シート状の発熱成形体の他、立
体形状を有する発熱成形体にも適用することができる。

【００３２】

〔実施例１〜３〕

＜原料組成物配合＞被酸化性金属粉末：鉄粉（平均粒径４５μｍ）、１５ｇ繊維状物：パルプ繊維（平均繊維長１．３ｍｍ）、２．
２５ｇ保水剤：活性炭（平均粒径４０μｍ）、７．５ｇ電解質：ＮａＣｌ、２５ｇ水：蒸留水、５００ｍｌ＜抄紙条件＞上記原料からなるスラリーを直径１７０ｍ
ｍのブフナーロートを用いて＃５０メッシュの網の上に
堆積させた。＜脱水条件＞抄紙工程に引き続き、前記ブフナーロート
を用いて１分間吸引脱水し、含水率７０％の中間成形体
を得た。＜乾燥条件＞得られた中間成形体をプレス機によって表
１に記載した押圧力、乾燥温度に設定し、目標含水率４
０％となるように乾燥時間を調整し、シート状に成形し
た。＜中間成形体の形態＞得られた中間成形体は、厚みが
２．８〜２．９ｍｍ、坪量が１８５０〜１９１０ｇ／ｍ
²であった。

【００３３】〔比較例１〕実施例１と同様の原料組成物
を用いて、実施例１と同様にして抄紙し、脱水吸引した
後、プレス機で表１に示す条件で押圧しながら脱水及び
乾燥したが、含水率は４０％に達しなかったので、さら
にこの発熱成形体を２５℃、相対湿度５０％の環境下
で、到達含水率が約４０％となるように含水率を１時間
調整した。

【００３４】〔発熱特性の測定〕実施例１〜３及び比較
例１で得られたそれぞれの発熱成形体について、５０ｍ
ｍ×５０ｍｍの寸法に裁断し、気温２５℃、相対湿度５
０％の空気中において発泡スチロール上で発熱させたと
きの発熱特性（発熱成形体の温度）を調べた。

【００３５】

【表１】

【００３６】図１に示すように、実施例１〜３で得られ
た発熱成形体は、安定した発熱特性を示すとともに、発
熱温度も充分な温度に達することが確認された。これに
対し、図２に示すように、比較例１で得られた発熱成形
体は、発熱温度が実施例に比べてかなり低いものであっ
た。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、簡便な製造設備で、発
熱成形体の含水率を成形中に速やかに低く調整可能であ
り、良好な発熱特性を有する発熱成形体を製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例により得られた発熱成形体の発
熱特性を示す図である。

【図２】比較例により得られた発熱成形体の発熱特性を
示す図である。

フロントページの続き (72)発明者石川雅隆栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会社研究所内Ｆターム(参考） 4C099 AA01 JA04 4L055 AA01 AG02 AG03 AG07 AH01 AH27 AH50 BF03 BF04 BF08 BF09 EA20 EA23 FA22 FA30 GA50

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被酸化性金属粉末、保水剤、繊維状物、
電解質及び水を含む原料組成物を抄紙して中間成形体を
形成する抄紙工程と、該抄紙工程で形成された該中間成
形体をその表裏面において挟持して押圧しながら加熱乾
燥する乾燥工程とを具備する発熱成形体の製造方法。
【請求項２】前記乾燥工程を空気中で行う請求項１記
載の発熱成形体の製造方法。
【請求項３】前記乾燥工程における押圧力が５００Ｐ
ａ〜２０ＭＰａであり、且つ乾燥温度が６０〜３００℃
である請求項１又は２記載の発熱成形体の製造方法。