JP2012000344A - 発熱体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被酸化性金属の粒子、電解質及び水を含む発熱組成物の層が、高吸収性ポリマーの粒子及び繊維材料を含む繊維シートからなる基材シート1に設けられてなる発熱体10の製造方法であって、前記基材シート1の一面に、前記電解質を含まず前記被酸化性金属の粒子を含む塗料を塗工する塗工工程、及び前記塗料が塗工された前記基材シート10A’に、前記電解質及び前記水を含む電解質水溶液を添加する電解質添加工程を備える。
【選択図】図2
Description
また、特許文献1に記載の技術においては、発熱組成物を攪拌混練して形成する際に、過剰水により発熱抑制効果はあるが、食塩(電解質)及び鉄粉を同時に攪拌混練するため、混練機のパドルやタンク壁面等に附着した塗料は水分を失うことで激しく酸化反応を起こすため、製造機器はチタンなどの耐食性の高い高価な材料を使用しなければならず、高額な設備投資が必要になる。
また、特許文献1に記載の発熱体の製造方法においては、食塩(電解質)及び鉄粉を同時に攪拌混練するため、得られた発熱組成物に成分の沈降や離水が生じ易く、発熱組成物中の成分の分散性を維持することが難しかった。
本発明の発熱具の製造方法によれば、発熱体の包材に通気性シートを用いてもその通気性を阻害しにくく、または発熱組成物の層が脱落しにくく、発熱特性に優れた発熱具を製造することができる。
本発明の発熱具の製造方法により製造される発熱具は、その構成部材として、発熱体と包材とを備える。本発明の発熱体の製造方法により製造される発熱体は、例えば、その発熱具の発熱体として好ましく用いられる。発熱具の構成部材としての発熱体は、その発熱具において熱を生じさせる部材である。他方、発熱具の包材は、発熱体の全体を包囲し、本発明の発熱具の外面をなす部材である。
本発明の発熱体の製造方法により製造される発熱体は、基材シートと、該基材シートの一面に設けられた発熱組成物の層(以下、「発熱層」ともいう。)を備える。基材シートは、高吸収性ポリマーの粒子及び繊維材料を含む繊維シートから構成されている。発熱層は、被酸化性金属の粒子を含んで構成されている。
基材シートの構成繊維として親水性繊維を用いることで、発熱層に含まれる被酸化性金属との間で水素結合が形成されやすくなり、発熱層の保形性が良好になるという利点がある。また、親水性繊維を用いることで、基材シートの吸水性ないし保水性が良好になり、発熱層の含水率をコントロールしやすくなるという利点もある。これらの観点から、親水性繊維としてはセルロース繊維を用いることが好ましい。セルロース繊維としては化学繊維(合成繊維)及び天然繊維を用いることができる。
真円度=4π(測定繊維の断面積)/(測定繊維の断面の周長)2
なお、上述の発熱層の含水率は、1つの発熱層あたりの値である。
なお、上述の発熱体の含水率は、基材シートに発熱層を1層形成した場合での値であるが、基材シートの各面に発熱層を形成した場合でも上述の範囲を満たすことが好ましい。
ドットパターンの個々のドットの平面視形状としては、円形、菱形、楕円形、四角形、三角形等が上げられる。電解質水溶液をパターン散布して高含水率部位及び低含水率部位を形成することは、剛性が異なる部位が形成されることに加えて、発熱体の部位によって発熱温度が異なり、例えば温熱が必要な体の部位とマイルドな温度が好ましい敏感な体の部位に対して、1つの発熱体で両方の温度を寄与できるという有利な効果が奏される。剛性が異なる部位が形成される理由は、電解質を散布した部位では、発熱体が酸化反応を進行するに伴い、発熱体に硬さが生じてくるのに対して、電解質を散布しない部位は含水率が少なく、酸化反応が途中で止まり、発熱が継続して進行している部分と比較して、柔らかさを残した部位となるからである。
また、塗料の塗工のパターン化と電解質添加のパターン化を組み合わせてもよい。
また、発熱体が拘束されていないことで、包材とは別個独立に移動することが可能となっており、被覆シートと密着しにくくなっていることから、被覆シートの通気性が阻害されず、また、包材内で基材シート周囲の空気の流れが阻害されず、良好な発熱反応を得ることができる。
また、発熱具に収容されている発熱体は、1枚でもよく、複数枚を積層させた多層状態で収容してもよい。
水蒸気放出量〔mg/(cm2・min)〕={(Wt0−Wt15)×1000}/15S
本発明の発熱体の製造方法の好ましい実施態様は、以下に説明する(1)塗工工程及び(2)電解質添加工程を備える。本実施態様の発熱具の製造方法の好ましい実施態様は、その発熱体の製造工程の次に(3)製造した発熱体を包材によって包囲して発熱具とする発熱体被覆封止工程(発熱具の製造方法における包囲工程)を具備する。
発熱体の製造工程の一工程である塗工工程においては、基材シートに、電解質を含まず被酸化性金属の粒子を含む塗料を塗工する。ここでいう電解質は、被酸化性金属の粒子に形成された酸化物を溶解させる目的で添加される電解質を意味し、全ての電解質を一切含まないという意味ではない。後述する電解質添加工程で添加する電解質を実質的に含まないということであり、水道水を用いた場合に水分中に含まれる塩素成分などは、ここでいう電解質ではない。
塗料中には実質的に電解質が含まれていないので、電解質添加工程前には被酸化性金属粉末の酸化は進行しない。従って、塗工工程において、被酸化性金属粉末を空気と遮断するための特別の手当は必要ない。また、塗料の保管中の酸化反応の進行を抑えることができ、発熱ロスを低減できる。
また、塗料に電解質が含まれていないことによって、塗工前や塗工中の塗料の成分は良好な分散性を維持する。例えば、塗工前に塗料を静置しても、該塗料に被酸化性金属の粒子が凝集して凝集物が沈降したり離水するのが生じにくい。
本発明の発熱体の製造方法によれば、上述のように、塗料中に電解質が積極的に含まれていないので、タンク等の製造機器内で塗料を作成している間や、作成された塗料を塗工している間に、混練機のパドルやタンク等の壁面において酸化反応を起こし難く、その為、製造機器に耐食性の高い高価な材料を極力使用せずに済む。
また、水は、塗料の全体の質量を100%とすると、18〜48質量%、特に23〜43質量%含まれていることが好ましい。
塗料の粘度は23℃・50RHにおいて500〜30,000mPa・s、特に1,000〜15,000mPa・sであることが好ましい。粘度の測定には、B型粘度計の4号ローターを用いた。
塗料の塗工坪量は150〜4,600g/m2、特に300〜2,200g/m2とすることが好ましい。
基材シートの非塗布面側からの吸引は、塗料の塗布と同時に行うのに代えて、塗料の塗布後、電解質水溶液の添加前に行っても良い。
吸引力は100〜10,000Pa、特に500〜5,000Paとすることが好ましい。吸引力は、サクションコンベア内のボックスにマノスターケージを取り付け測定できる。
発熱体の製造工程の一工程である電解質添加工程においては、塗料を塗工した後の基材シートの塗料を塗工した一面側に電解質水溶液を添加する。電解質水溶液の添加方法としては、ノズルによる滴下又は噴霧、ブラシによる塗布、ダイコーティング等が用いられるが、周囲への電解質水溶液の飛散や、電解質水溶液吐出口の詰まり防止、塗料との接触による製造設備の汚染防止の点からノズルによる滴下もしくは噴霧することが好ましい。
特に、前述のように、塗料の塗工中、及び/又は塗料の塗工後の電解質水溶液添加前に基材シートの非塗工面側からの吸引を行うと、電解質水溶液の濃度や添加量等の選択に自由度が増す。
添加する電解質水溶液中においては、電解質が3〜35質量%、特に5〜30質量%含まれていることが好ましい。
電解質水溶液の塗工(散布)坪量は30〜400g/m2、特に50〜300g/m2とすることが好ましい。
電解質の添加量(固形分換算)は、前述した塗工工程における被酸化性金属の粒子の同一面積当たりの添加量100部に対して、0.5〜15部、特に1〜10部であることが好ましい。
以上の操作によって連続長尺物からなる発熱体が製造されたら、発熱体の製造工程に続く発熱体被覆封止工程において該発熱体を包材で被覆する。この操作に先立ち、連続長尺物からなる発熱体を、その幅方向にわたって裁断して毎葉の発熱体を製造することが好ましい。次いで毎葉の発熱体を所定の間隔をおいて一方向に走行させつつ、発熱層が形成された側に、連続長尺物からなる第1の被覆シートを配置するとともに、他方の側に、同じく連続長尺物からなる第2の被覆シートを配置する。次いで第1の被覆シート及び第2の被覆シートにおける発熱体からの延出域を所定の接合手段によって接合する。接合は、発熱体における左右の側縁の外方及び前後の端縁の外方において行なわれる。接合手段としては、熱融着、超音波接合、接着剤による接着等が挙げられる。
また、本発明により製造される発熱体は、本発明の発熱具の発熱部に用いられる他、他の構成の発熱具や、他の用途に用いることもできる。人体の加温に用いる場合には、水蒸気が発生する第1の被覆シートを肌側(人体側)に向けて適用する。
(1)塗料及び電解質水溶液の調製
塗料としては、被酸化性金属(鉄粉 平均粒径45μm)100質量部、反応促進剤(活性炭 平均粒径42μm)8質量部、増粘剤(グアガム)0.2質量部、界面活性剤(ポリカルボン酸型高分子界面活性剤)0.2質量部、水60質量部が配合されているものを用いた。得られた塗料の粘度は6,500mPa・sであった。粘度の測定は、B型粘度計の4号ローターを使用し、23度50%の環境で行なった。
また、電解質水溶液として、濃度5%の塩化ナトリウム水溶液を調製した。
基材シートとして図1に示すものを用いた。この基材シート1は、特開平8−246395号公報に記載の方法に従い製造した。この基材シート1は、ポリアクリル酸ナトリウム系の高吸収性ポリマーの粒子12が、基材シート1の厚み方向略中央域に主として存在しており、かつ基材シート1の表面には該粒子12が実質的に存在していない構造を有する1枚(ワンプライ)のものである。基材シート1は、高吸収性ポリマーの粒子12の存在部位を挟んで表裏に親水性の架橋嵩高セルロース繊維11aの層11,13を有している。架橋嵩高セルロース繊維11aは、その繊維粗度が0.22mg/mであり、繊維長さの平均値は2.5mmであった。架橋嵩高セルロース繊維11aの層11,13は、更に針葉樹晒クラフトパルプ、紙力増強剤(PVA)を含んでいる。また、高吸収性ポリマーは平均粒径340μmのものを使用した。層11の坪量は30g/m2であり、層13の坪量は20g/m2であった。高吸収性ポリマーの粒子12の坪量は30g/m2であった。したがって、基材シート1の坪量は80g/m2であった。
前記の塗料を、連続長尺物からなる前記基材シートの一方の面に連続塗工した。塗料の塗工坪量は1,150g/m2とした。塗工の際には、基材シートの他方の面側から吸引を行った。但し、塗料中の水が、基材シートの非塗工面側から抜けるようなことはなかった。
次いで、連続長尺物からなる基材シートを幅方向に亘って裁断した後、切断された基材シートの塗料が塗工された面(塗工面)に向かって、滴下ノズルから電解質水溶液を滴下して発熱体10を得た。電解質水溶液を添加する際には、基材シートの非塗工面側からの吸引を行わなかった。また、電解質水溶液の散布坪量は80g/m2とした。
切断された基材シートは、50mm×50mmの矩形のものであった。
10 発熱体
11 親水性繊維の層
12 高吸収性ポリマーの粒子
13 親水性繊維の層
100 発熱具
Claims (6)
- 被酸化性金属の粒子、電解質及び水を含む発熱組成物の層が、高吸収性ポリマーの粒子及び繊維材料を含む繊維シートからなる基材シートに設けられてなる発熱体の製造方法であって、
前記基材シートの一面に、前記電解質を含まず前記被酸化性金属の粒子を含む塗料を塗工する塗工工程、及び前記塗料が塗工された前記基材シートに、前記電解質を含む電解質水溶液を添加する電解質添加工程を備える発熱体の製造方法。 - 前記塗料の塗工中、又は前記塗料の塗工後で且つ前記電解質水溶液の添加前に、前記基材シートの他面側から吸引を行う請求項1記載の発熱体の製造方法。
- 前記電解質水溶液の添加中には、前記基材シートの他面側からの吸引を行わないか、又は、前記塗料の塗工中又は前記塗料の塗工後で且つ電解質水溶液の添加前の吸引とは異なる条件での吸引を行う請求項2記載の発熱体の製造方法。
- 前記電解質添加工程で添加する前記電解質水溶液として、電解質の割合が前記発熱体中の電解質及び水の合計量に対する電解質の割合よりも高いものを用いる、請求項1〜3の何れかに記載の発熱体の製造方法。
- 前記電解質水溶液を、前記基材シートにおける前記塗料を塗工した領域中に、パターン散布する、請求項1〜4の何れかに記載の発熱体の製造方法。
- 請求項1〜5の何れかに記載の発熱体の製造方法により発熱体を製造する発熱体製造工程、及び得られた発熱体の全体を包材で包囲する包囲工程を備えており、
前記発熱体製造工程では、前記発熱組成物の層が流動性を有しない発熱体を製造し、 前記包囲工程では、その状態の発熱体を、前記包材によって包囲して発熱具とする、発熱具の製造方法。
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