JP5469273B2 - 発熱体、及び、これを備える温熱具 - Google Patents
発熱体、及び、これを備える温熱具 Download PDFInfo
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Description
該発熱体中に第三リン酸アルカリ金属塩を含有し、該発熱体中の前記水の含有量が前記被酸化性金属100質量部に対し50質量部以上90質量部以下であり、且つ、前記第三リン酸アルカリ金属塩の含有量が前記被酸化性金属100質量部に対しリン酸基(PO4 3−)として0.5質量部以上1.1質量部以下である、発熱体、及びこれを有する温熱具を提供するものである。
なお、被酸化性金属の粒径は、粉体の形態における最大長さをいい、篩による分級、動的光散乱法、レーザー回折法等により測定される。
なお、炭素成分の平均粒径は、粉体の形態における最大長さをいい、動的光散乱法、レーザー回折法等により測定される。
なお、第三リン酸アルカリ金属塩の含有量は、発熱体1の製造時に使用した第三リン酸アルカリ金属塩の量から算出してもよいし、発熱体1を乾燥後、ペレット状にするか、焼結ビロード化した後、蛍光X線分析によりアルカリ金属イオンを測定することにより確認することもできる。
また、アルカリ土類金属の塩化物としては、塩化カルシウム、塩化マグネシウムを用いることが好ましい。
従来、発熱具へ流入する空気の量の変化を利用して発熱温度にゆらぎを生じさせ温度に対する身体の馴化を抑制する技術(特開2006−204733号公報)が知られていたものの、この場合は、使用者の動作が必須であった。しかしながら、上述のように発熱体1を不均一に発熱させることで発熱体1の発熱温度に揺らぎを生じさせる場合は、使用者の動作が必須でないため、より広い使用場面において、温度に対する身体の馴化抑制が可能となるため好ましい。
ここで、本明細書において、通気度は、JIS規格P8117(2009年版)によって測定される値であり、一定の圧力のもとで100mlの空気が6.45cm2の面積を通過する時間で定義される。通気度は、王研式通気度計もしくはそれに準じた測定機で測定することができる。
なお、吸水性ポリマー粒子の粒径は動的光散乱法、レーザー回折法等により測定される。
例えば、第三リン酸アルカリ金属塩を含有した発熱層を基材層に積層した後に電解質を添加する場合、第三リン酸アルカリ金属塩に含まれるアルカリ金属イオン(M1 +)と電解質に含まれるアルカリ金属イオン(M2 +)とは異なるものとすることが発熱体1を均一に発熱させるという観点から好ましい。具体的は、リン酸三カリウムを含有した発熱層を基材層に積層した後にナトリウムイオンを有する電解質を添加する、或いは、リン酸三ナトリウムを含有した発熱層を基材層に積層した後にカリウムイオンを有する電解質を添加することがより好ましい。中でも、リン酸三カリウムを含有した発熱層を基材層に積層した後に塩化ナトリウムを添加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て測定することができる。
<3>前記電解質が、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウムから選ばれる1種又は2種以上である、<2>に記載の発熱体。
<4>前記電解質は、好ましくは前記第三リン酸アルカリ金属塩に含まれる第1アルカリ金属イオンとは異なる第2アルカリ金属イオンを含むものである、<2>又は<3>に記載の発熱体。
<5>前記第1アルカリ金属イオンと前記第2アルカリ金属イオンとの組合せが、好ましくはナトリウムイオン及びカリウムイオンであり、該発熱体中のカリウムイオンの含有量(WK+)とナトリウムイオンの含有量(WNa+)との合計(WK++WNa+)に対する、該発熱体に含有する前記カリウムイオンの含有量(WK+)の質量比率(WK+/(WK++WNa+))が好ましくは0.1以上、より好ましくは0.12以上、更に好ましくは0.15以上であり、また、好ましくは0.6以下、より好ましくは0.5以下、更に好ましくは0.4以下である、<4>に記載の発熱体。
<6>前記第1アルカリ金属イオンと前記第2アルカリ金属イオンとの組合せが、好ましくはナトリウムイオン及びカリウムイオンであり、該発熱体中のカリウムイオンの含有量(WK+)とナトリウムイオンの含有量(WNa+)との合計(WK++WNa+)に対する、該発熱体に含有する前記カリウムイオンの含有量(WK+)の質量比率(WK+/(WK++WNa+))が好ましくは0.001以上、より好ましくは0.005以上、更に好ましくは0.01以上であり、また、好ましくは0.1未満、より好ましくは0.09以下、更に好ましくは0.07以下である、<4>に記載の発熱体。
<7>前記電解質が、好ましくは塩化物であり、より好ましくは塩化ナトリウム又は塩化カリウムであり、更に好ましくは塩化ナトリウムである、<3>〜<6>のいずれか1に記載の発熱体。
<8>前記被酸化性金属が、好ましくは鉄、アルミニウム、亜鉛、マンガン、マグネシウム、及びカルシウムから選ばれる1種又は2種以上の粉末や繊維であり、より好ましくは鉄粉、更に好ましくは還元鉄粉、及びアトマイズ鉄粉から選ばれる1種又は2種以上である、<1>〜<7>のいずれか1に記載の発熱体。
<9>前記発熱体中の被酸化性金属の含有量が、坪量で好ましくは100g/m2以上、より好ましくは200g/m2以上であり、そして、好ましくは3000g/m2以下、より好ましくは1500g/m2以下である、<1>〜<8>に記載の発熱体。
<10>前記炭素成分が、好ましくは活性炭、アセチレンブラック、及び黒鉛から選ばれる1種又は2種以上である、<1>〜<9>に記載の発熱体。
<11>前記活性炭が、好ましくは椰子殻炭、木粉炭、及びピート炭から選ばれる1種又は2種以上の微細な粉末状物又は小粒状物のものである、<10>に記載の発熱体。
<12>前記炭素成分が、動的光散乱法、レーザー回折法等により測定される平均粒径が、好ましくは10μm以上、より好ましくは12μm以上、また、好ましくは200μm以下、より好ましくは100μm以下のものである、<1>〜<11>のいずれか1に記載の発熱体。
<13>前記炭素成分の含有量が、被酸化性金属100質量部に対して、好ましくは6質量部以上、より好ましくは8質量部以上であり、そして、好ましくは15質量部以下、より好ましくは13質量部以下である、<1>〜<12>のいずれか1に記載の発熱体。
<14>前記水の含有量が、前記被酸化性金属100質量部に対し、好ましくは60質量部以上、より好ましくは65質量部以上、そして、好ましくは85質量部以下、より好ましくは80質量部以下である、<1>〜<13>のいずれか1に記載の発熱体。
<15>前記第三リン酸アルカリ金属塩の含有量が、被酸化性金属100質量部に対しリン酸基(PO4 3−)として、好ましくは0.6質量部以上、より好ましくは0.7質量部以上であり、そして、好ましくは1質量部以下、より好ましくは0.9質量部以下である、<1>〜<14>のいずれか1に記載の発熱体。
<16>前記第三リン酸アルカリ金属塩が、好ましくは第三リン酸ナトリウム塩又は第三リン酸カリウム塩であり、より好ましくは第三リン酸カリウム塩である、<1>〜<15>のいずれか1に記載の発熱体。
<17>前記発熱体は、好ましくは増粘剤を更に含み、より好ましくは多糖類系増粘剤、澱粉系増粘剤、セルロース誘導体系増粘剤、金属石鹸系増粘剤、及び鉱物系増粘剤から選ばれる1種又は2種以上の混合物であり、分子量が100万以上、好ましくは200万以上であり、5000万以下、より好ましくは4000万以下の多糖類系増粘剤がより好ましく、キサンタンガムが更に好ましい、<1>〜<16>のいずれか1に記載の発熱体。
<18>前記増粘剤の含有量が、被酸化性金属100質量部に対して、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは4質量部以下である、<17>に記載の発熱体。
<19>前記発熱体が、好ましくは基材層と発熱層とが積層されたものである、<1>〜<18>のいずれか1に記載の発熱体。
<20>前記基材層が、好ましくは吸水シートから形成される、<19>に記載の発熱体。
<21>前記吸水シートが、好ましくは繊維材料から製造される紙、不織布、又は紙と不織布の積層した繊維シートを一層又は二層以上積層したものである、<20>に記載の発熱体。
<22>前記基材層が、好ましくは吸水性ポリマーを含有する、<19>〜<21>のいずれか1に記載の発熱体。
<23>前記基材層が、(i)繊維材料及び吸水性ポリマーが均一に混合された状態で1枚シートとしたもの、(ii)繊維材料を含む同一の又は異なるシート間に、吸水性ポリマーが配置されたもの、又は(iii)吸水性ポリマーを散布してシート状としたものである、<22>に記載の発熱体。
<24>前記吸水性ポリマーの粒径が、好ましくは1μm以上、より好ましくは10μm以上であり、そして、好ましくは1000μm以下、より好ましくは500μm以下である、<22>又は<23>に記載の発熱体。
<25>前記吸水性ポリマーが、好ましくはデンプン、架橋カルボキシルメチル化セルロース、アクリル酸又はアクリル酸アルカリ金属塩の重合体又は共重合体等、ポリアクリル酸及びその塩並びにポリアクリル酸塩グラフト重合体から選択される1種又は2種以上である、<22>〜<24>のいずれか1に記載の発熱体。
<26>前記基材層に占める吸水性ポリマーの割合が、乾燥状態で好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上であり、そして、好ましくは70質量%以下、より好ましくは65質量%以下である、<22>〜<25>のいずれか1に記載の発熱体。
<27>前記基材層の坪量が、好ましくは20g/m2以上、より好ましくは35g/m2以上、更に好ましくは50g/m2以上であり、そして、好ましくは200g/m2以下、より好ましくは150g/m2以下、更に好ましくは140g/m2以下である、<19>〜<26>のいずれか1に記載の発熱体。
<28>複数の前記基材層を有し、前記発熱層が前記基材層で挟まれている、<19>〜<27>のいずれか1に記載の発熱体。
<29>複数の前記発熱層を有し、前記発熱層が前記基材層の両面に形成されたものである、<19>〜<27>のいずれか1に記載の発熱体。
<30><1>〜<29>のいずれか1に記載の発熱体と、前記発熱体を収容する袋体と、を有し、前記袋体の少なくとも一部に通気性を有する領域が設けられており、前記通気性を有する領域の通気度(JIS P8117)が1,000秒/100ml以上50,000秒/100ml以下である、温熱具。
<31>前記袋体が、第1の袋体シートと第2の袋体シートとを重ねて周縁部を接合したものであり、当該接合によって形成された袋体の内部に発熱体を収容したものである、<30>に記載の温熱具。
<32>前記第1の袋体シートの通気度が、好ましくは2,000秒/100ml以上35,000秒/100ml以下であり、前記第2の袋体シートの通気度が好ましくは5,000秒/100ml以上150,000秒/100ml以下である、<31>に記載の温熱具。
<33>前記第1の袋体シートの通気度が、前記第2の袋体シートの通気度よりも低いものである、<31>又は<32>に記載の温熱具。
<34>被酸化性金属の酸化とともに水蒸気を発生するものである、<30>〜<33>のいずれか1に記載の温熱具。
<35><30>〜<34>いずれか1に記載の温熱具を人体に直接適用、又は、衣類に装着する温熱具の使用方法であり、好ましくは、目に適用して加温とともに水蒸気を適用し、<31>〜<34>に記載の温熱具においては、第1の袋体シート側を人体に適用、又は、衣類に装着する、温熱具の使用方法。
<36>少なくとも被酸化性金属、炭素成分、水、及び第三リン酸アルカリ金属塩を含む原料組成物から抄紙工程で中間成形体を抄紙した後に、該中間成形体に電解質を含有させる、<1>〜<29>のいずれか1に記載の発熱体、又は、<30>〜<34>のいずれか1に記載の温熱具を製造する方法。
<37>少なくとも被酸化性金属、炭素成分、水、及び第三リン酸アルカリ金属塩を含有する発熱組成物を基材に塗布して<1>〜<29>のいずれか1に記載の発熱体、又は、<30>〜<34>のいずれか1に記載の温熱具を製造する方法。
図4で示す構造の温熱具を以下のように作製した。
〔スラリー状発熱組成物の調製〕
表1で示す組成比で、被酸化性金属、炭素成分、水、第三リン酸塩、電解質、及び増粘剤を用意し、次の手順で調整した。増粘剤及び第三リン酸塩を水に溶解して水溶液を用意し、一方で被酸化性金属、炭素成分をプレ混合した粉体を用意し、水溶液にプレ混合粉体を入れ、ディスクタービン型攪拌羽根で150rpm、10分間攪拌してスラリー状発熱組成物を得た。
なお、被酸化性金属、炭素成分、水、第三リン酸塩、電解質、及び増粘剤の種類、製品名及び製造元は以下のとおりである。
被酸化性金属:鉄粉(鉄粉RKH、DOWA IP CREATION株式会社製)平均粒径45μm
炭素成分:活性炭(カルボラフィン、日本エンバイロケミカルズ株式会社製)平均粒径40μm
水:水道水
第3リン酸塩A:リン酸三カリウム(昭和興産株式会社製)
第3リン酸塩B:リン酸三ナトリウム(昭和興産株式会社製)
電解質:塩化ナトリウム(局方塩化ナトリウム、大塚化学株式会社製)
増粘剤:キサンタンガム(エコーガムBT、DSP五協フード&ケミカル株式会社製)分子量2,000,000
第1の基材シートとして、木材パルプ製の紙(坪量20g/m2、伊野紙株式会社製)と吸水性ポリマー(破砕状、平均粒子径300μm、アクアリックCA、株式会社日本触媒製、坪量50g/m2)と木材パルプ製の紙(坪量30g/m2、伊野紙株式会社製)を積層して一体化したポリマーシート(最大吸水量の10〜45質量%の水を吸収した状態での通気度2秒/100ml)を用い、第2の基材シートとして、木材パルプ製の紙(坪量50g/m2)、伊野紙株式会社製)を用いた。第1の基材シートとして用いるポリマーシートを用意し、前述のとおりに調製したスラリー状発熱組成物を25cm2(5cm×5cm)の第一の基材シートの表面に厚み略300μmでそれぞれ1.6g塗工した後、電解質を添加し、第二の基材シート(坪量30g/m2、5cm×5cm、ポリエチレンシート)で塗工面を被覆して発熱体を作製した。なお、スラリー状発熱組成物の塗工量は、実施例1についての1.6gを基準とし、その他の実施例及び比較例は、実施例1と鉄粉の量が同じになるように塗工量を調整した。
通気性を有する袋体(6.5cm×6.5cm:第1の袋体シートの通気度2,500秒、第2の袋体シートの非通気性シート)に実施例1〜11、比較例1、2の発熱体を、第1の基材シートが第1の袋体シート側、第2の基材シートが第2の袋体シート側となるよう、それぞれ入れて、周縁部を密閉シールした。さらにエアスルー不織布(通気度0秒/100ml、30g/m2)で作った外装袋(7.5cm×7.5cm)において、片面周辺部に粘着剤を幅1cm×長さ4cm、100g/m2で塗工して剥離紙をかぶせたものを用意し、その外装袋の中に、発熱体を袋体に収容されたものを入れて、周縁部を密閉シールしたものを温熱具とした。温熱具は、後述する評価を実施するまで、酸素遮断袋に入れた。
1.防腐性及び防黴性
第16改正日本薬局方、保存効力試験法に準じて試験した。スラリー状発熱組成物を25℃で保存1日後に保存開始前と比べて菌数が減少した場合を○とし、菌数が減少しなかった場合を×として表1に示した。
25℃で、pH計を用いて、スラリー状発熱組成物のpHを測定した。
JIS規格S4100(1996年版)に準拠した測定機を用いて、温熱具の第1の袋体シート側を測定面に貼り付けて、発熱測定を行った。具体的には、最高温度(℃)、温度の立ち上がり(35℃から45℃への上昇時間(分))、及び、発熱の均一性について評価した。「発熱の均一性」は、5個の熱電対を用いて発熱面内の中心と4隅の温度を測定し、測定温度の最大値と最小値の差が2℃以内の場合を「均一」、2℃を超えている場合は局所的にバラつきがあると判断できるため「ムラあり」とした。
1A 発熱体
2 袋体
3 外装体
10 温熱具
31 塗工槽
32 スラリー状発熱組成物
33 攪拌器
34 ポンプ
35 ダイヘッド
36 基材
50 温熱具
60 蒸気温熱具
101 発熱層
102 基材層
102a 第1の基材層
102b 第2の基材層
201 第1の袋体シート
202 第2の袋体シート
301a 第1の外装シート
301b 第2の外装シート
601 本体部
602 耳掛け部
604 孔
613a ノッチ部
613b ノッチ部
620 袋体
621 第1の袋体シート
622 第2の袋体シート
630 外装体
630a 第1の外装シート
630b 第2の外装シート
Claims (12)
- 被酸化性金属、炭素成分、及び、水を含有する発熱組成物を有する発熱体であって、
該発熱体中に第三リン酸アルカリ金属塩を含有し、該発熱体中の前記水の含有量が前記被酸化性金属100質量部に対し50質量部以上90質量部以下であり、且つ、
前記第三リン酸アルカリ金属塩の含有量が前記被酸化性金属100質量部に対しリン酸基として0.5質量部以上1.1質量部以下である、発熱体。 - 前記発熱体が、更に、アルカリ金属、アルカリ土類金属の硫酸塩、塩化物、第1塩化鉄、及び第2塩化鉄から選ばれる1種又は2種以上の電解質を含有する、請求項1に記載の発熱体。
- 前記発熱体は、カリウムイオン及びナトリウムイオンを含有し、
前記発熱体中のカリウムイオンの含有量(WK+)とナトリウムイオンの含有量(WNa+)との合計(WK++WNa+)に対する、前記発熱体中のカリウムイオンの含有量(WK+)の質量比率(WK+/(WK++WNa+))が0.1以上0.6以下である、請求項2に記載の発熱体。 - 増粘剤を更に含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の発熱体。
- 前記発熱体が、基材層と、発熱層とが積層状態のものである、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発熱体。
- 前記基材層が吸水シートから形成される、請求項5に記載の発熱体。
- 前記吸水シートが、繊維材料から製造される紙、不織布、又は紙と不織布の積層した繊維シートを一層又は二層以上積層したものである、請求項6に記載の発熱体。
- 前記基材層が、更に吸水性ポリマーを含有する、請求項5乃至7のいずれか一項に記載の発熱体。
- 複数の前記基材層を有し、
前記発熱層が前記基材層で挟まれている、請求項5乃至8のいずれか一項に記載の発熱体。 - 複数の前記発熱層を有し、
前記発熱層が前記基材層の両面に形成されたものである、請求項5乃至8のいずれか一項に記載の発熱体。 - 請求項1乃至10のいずれか一項に記載の発熱体と、
前記発熱体を収容する袋体と、
を有し、
前記袋体の少なくとも一部に通気性を有する領域が設けられており、前記通気性を有する領域の通気度(JIS P8117)が1,000秒/100ml以上50,000秒/100ml以下である、温熱具。 - 前記被酸化性金属の酸化とともに水蒸気を発生するものである、請求項11に記載の温熱具。
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