JP5755421B2 - 発熱体製造用積層体、及びこれを有する発熱体 - Google Patents

Description

本発明は、発熱体製造用積層体、及びこれを有する発熱体に関する。

空気中の酸素との化学反応により発熱する発熱組成物を包材内に収めた発熱体が、採暖その他の目的で使用されている。この発熱組成物としては、例えば鉄、アルミニウム等の金属粉等の発熱主剤を、反応助剤である活性炭、無機電解質及び水等と混合したもの等がある。

これら発熱組成物は、発熱組成物が化学反応によって発熱するのに必要な量の空気を供給し得る通気性のフィルムや非通気性のフィルムに孔を設けて通気性を付与したフィルム等で構成される包材内に収納することによって、発熱体として使用される。かかる発熱体は使い捨てカイロとして使用すると、使用方法が簡単で、取扱が容易であることから広く使用されている。

特開２００１−７１４０４号公報

しかしながら、上記発熱体は、使い捨てカイロのような採暖具として使用された場合、時間が経過するにつれて発熱組成物が重力の作用により袋体の下方に片寄り、形状が変化して上記発熱体は、人体への密着性が悪くなったり、発熱量が低下するというおそれがある。

そこで本発明は、発熱組成物が重力の作用により包材内で片寄りなどがなく、均一なシート状に形成することができ、温度上昇の立ち上がりも早く、最適温度に保つことができる発熱体製造用積層体、及びこれを有する発熱体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の発熱体製造用積層体は、発熱剤に増粘剤を配合してなる発熱組成物と、該発熱組成物に積層されメッシュで形成された第１繊維層と、該第１繊維層に積層されメッシュで形成された第２繊維層とを備え、前記増粘剤を配合してなる発熱組成物が前記第１繊維層及び前記第２繊維層のメッシュ内に入り込み、シート状に一体に形成されてなることを特徴とする。

本発明の前記発熱体製造用積層体において、前記発熱組成物の増粘剤は、カルボキシメチルセルロース（ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）でなることを特徴とする。

本発明の前記発熱体製造用積層体において、前記第１繊維層は、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）綿（ＰＰ綿）でなることを特徴とする。

本発明の前記発熱体製造用積層体において、前記第２繊維層は、不織布でなることを特徴とする。

本発明の前記発熱体製造用積層体において、前記第２繊維層には凹凸状のエンボスが形成されてなることを特徴とする。

本発明の発熱体は、包材と、該包材内に収容される発熱体製造用積層体とを有する発熱体であって、前記発熱体製造用積層体は、発熱剤に増粘剤を配合してなる発熱組成物と、該発熱組成物に積層されメッシュで形成された第１繊維層と、該第１繊維層に積層されメッシュで形成された第２繊維層とを備え、前記増粘剤を配合してなる発熱組成物が前記第１繊維層及び前記第２繊維層のメッシュ内に入り込み、シート状に一体に形成されてなることを特徴とする。

本発明の発熱体の前記包材は、通気性シートと、非通気性シートとでなることを特徴とする。

本発明によると、第１繊維層のメッシュ内に発熱組成物が入り込んで一体化することによって薄いシート状に形成することができるため、発熱組成物が重力の作用により包材内で片寄りなどがなく、均一なシート状に形成することができる。また、多孔質フィルムなどの通気性に難のある素材を使わなくても型くずれがしないため、通気性の良い素材を使用することが可能になり、発熱組成物の温度上昇の立ち上がりも早く、最適温度に保つことができる。

また、発熱体製造用積層体及び第１繊維層を内包する第２繊維層に不織布を採択したので、エンボスをプレス加工機によりプレスしたときにプレス加工機の型から外れやすく、加工しやすいという効果を有する。

本実施形態に係る、発熱体及び包材の構成を示す平面図。 本実施形態に係る、発熱体製造用積層体の断面図。 図３（ａ）は、発熱主剤及び増粘剤が配合される状態を示す説明図、（ｂ）は、発熱主剤に増粘剤が配合された状態を示す説明図。 実施形態に係る、第１繊維層のメッシュ内に発熱組成物が入り込んだ状態を示す説明図。 実施形態に係る、第２繊維層と第１繊維層とが積層された状態を示す説明図。 図６（ａ）及び（ｂ）は、第２繊維層としての不織布の上下面に凹凸状のエンボスが形成されたことを示す説明図。 実施形態に係る、発熱体製造用積層体を包材に収容した発熱体の説明図。

以下、本発明の実施形態に係る発熱体製造用積層体、及びこれを有する発熱体について図１乃至図７を参照して説明する。図１は、実施形態に係る発熱体１０及び包材３０の構成を示す平面図、図２は、発熱体１０の包材３０内に収容される発熱体製造用積層体１の断面図、図３（ａ）は、発熱主剤２１ａ及び発熱助剤２１ｂに増粘剤２１ｃが配合される状態を示す説明図、図３（ｂ）は、発熱主剤２１ａ及び発熱助剤２１ｂに増粘剤２１ｃが配合された状態を示す説明図、図４は、第１繊維層３ａ（又は３ｂ）のメッシュ内に発熱組成物２が入り込んだ状態を示す説明図、図５は、第２繊維層４ａと第１繊維層３ａとが薄くシート状に積層された状態を示す説明図、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第２繊維層４ａ、４ｂとしての不織布の上下面に凹凸状のエンボス４ｃ（ｎ）、４ｄ（ｎ）が形成されたことを示す説明図、図７は、発熱体製造用積層体１を包材３０に収容した発熱体１０の説明図である。

図１又は図２に示すように、発熱体１０は、包材３０と、この包材３０内に収容される発熱体製造用積層体１からなる。

発熱体製造用積層体１は、図２に示すように、薄いシート状の発熱組成物２と、この発熱組成物２の上下に薄く積層される第１繊維層３ａ、３ｂと、この第１繊維層３ａ、３ｂの上下に薄く積層される第２繊維層４ａ、４ｂからなり、積層構造となっている。

発熱組成物２は、図２に示すように、第１繊維層３ａ、３ｂとの間に設けられる。そして、図３に示すように、発熱組成物２は、発熱主剤２１ａ、発熱助剤２１ｂ（発熱剤ともいう）及びこれらの発熱主剤２１ａ及び発熱助剤２１ｂに増粘剤２１ｃが配合されたものでなる。発熱主剤２１ａとして、例えば、還元鉄粉、アトマイズ鉄粉等が利用されるが、空気中の酸素と容易に反応し、反応の際に発熱するものであればよい。また、発熱助剤２１ｂとして、活性炭を用いることが好ましく、シリカ、バーミキュライト、吸水性ポリマー、木粉等の保水剤を加えることもできる。上記活性炭としては、ヤシガラ活性炭、木粉炭、石炭、コークス炭、泥炭等が挙げられ、上記吸水性ポリマーとして、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル酸塩架橋物等が挙げられる。

増粘剤２１ｃは、カルボキシメチルセルロース（ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ、ＣＭＣ）が用いられる。カルボキシメチルセルロースは、セルロースの誘導体で、セルロースの骨格を有するグルコピラノースモノマーのヒドロキシ基の一部にカルボキシメチル基（−ＣＨ２−ＣＯＯＨ）を結合させたものである。本発明の実施形態では、発熱主剤２１ａ及び発熱助剤２１ｂに増粘剤２１ｃを配合している点に特徴を有するものである。本発明の実施形態では、増粘剤２１ｃとして、ＣＭＣを使用したが、同様の機能を発揮するものであれば他の増粘剤も適宜使用してもよい。

図３（ａ）及び（ｂ）に示す発熱組成物２は、第１繊維層３ａ及び３ｂ間に積層して設けられている。第１繊維層３ａ及び３ｂは、それぞれポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）綿（ＰＰ綿）が用いられている。ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）は、プロピレンを重合させた熱可塑性樹脂であり、これを用いたＰＰ綿は、ポリプロピレン繊維と呼ばれ、軽くて柔軟性に優れた化学繊維である。本実施形態で使用されるＰＰ綿は、メッシュの大きさが、１７〜１８ｇ／平方メートルのものを使用しているが、後述する増粘剤２１ｃが含有された発熱組成物２がＰＰ綿のメッシュ内に入り込むことができるものであれば１７〜１８ｇ／平方メートル以外のものを適宜採択してもよい。

図４に示すように、第１繊維層３ａ（又は３ｂ）のメッシュ内に発熱組成物２が入り込んで一体化することによって薄いシート状に形成することができる。本実施の形態によれば、発熱組成物２は、発熱主剤２１ａ及び発熱助剤２１ｂに増粘剤２１ｃが配合され、この発熱組成物２を第１繊維層３ａ及び３ｂで上下に挟んでこれを上下方向からプレスすることによって、発熱組成物２と第１繊維層３ａ及び３ｂとが容易に絡み合ってシート状に形成される。

しかして、本発明者による実験結果によれば、発熱組成物２に増粘剤２１ｃが配合されていない場合には、第１繊維層３ａ及び３ｂで上下に挟んでこれを上下方向からプレスした場合であってもすぐ崩れてしまい、シート状に形成されず、所望の効果を得ることができなかった。

更に、本発明の実施形態によれば、第１繊維層３ａ及び３ｂの上下に、図２及び図５に示すように、第２繊維層４ａ、４ｂが積層されている。第２繊維層４ａ、４ｂは、不織布が用いられ、本実施形態で使用される不織布は、メッシュの大きさが、１７〜１８ｇ／平方メートルのものを使用しているが、１７〜１８ｇ／平方メートル以外のものを適宜採択してもよく、また、後述する本実施形態による不織布と同様の効果が得られるものであれば、適宜他の部材を用いてもよい。

この第２繊維層４ａ、４ｂとしての不織布は、図６に示すように、発熱組成物２、第１繊維層３ａ、３ｂの上下に積層された状態でプレス加工機２７によりＡ−Ａ’方向からプレスされて形成される。そして、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２繊維層４ａ、４ｂとしての不織布の上下面には凹凸状のエンボス４ｃ（ｎ）、４ｄ（ｎ）が形成される。これらのエンボス４ｃ（ｎ）、４ｄ（ｎ）は、本実施形態では、蜂の巣のような六角形状で形成するのが最もよいが、矩形形状のものを格子状に配列したり、ドット形状で形成して配列することもできるが、他の形状でも適宜採択することができる。しかして、本実施形態による六角形状のものが、上面の表面積が多くなり、発熱組成物２に対して効率的に酸素供給がなされ、発熱効果が最も発揮された。その結果、温度上昇の立ち上がりの早いカイロとすることができた。

また、本実施形態によれば、第２繊維層４ａ、４ｂとしての不織布を採択したので、エンボス４ｃ（ｎ）、４ｄ（ｎ）をプレス加工機２７によりプレスしたときにプレス加工機２７の型から外れやすく、加工しやすいという効果がある。また、第１繊維層３ａ及び３ｂ、第２繊維層４ａ、４ｂは、メッシュ（本実施形態では、１７〜１８ｇ／平方メートルを使用した）を形成しているので、増粘剤２１ｃを含む発熱組成物２がプレス加工機２７によるプレス時に第１繊維層３ａ及び３ｂのみならず、第２繊維層４ａ、４ｂのメッシュ内に入り込み、しかも、発熱体製造用積層体１がシート状に形成されるので、超音波切断機によって適宜所望の大きさに切断したときに、その切断断面は固まって崩れにくく、取り扱いが用意であるという効果がある。

図７は、発熱体製造用積層体１を包材３０に収容した発熱体１０の説明図である。図７に示すように、包材３０は、通気性シート３１と、非通気性シート３２からなる。本実施形態による通気性シートは、高価な多孔質フィルムを用いることもできるが、本発明者は、安価なフィルムを使用して、包材３０内に発熱体製造用積層体１を収納してから、後工程によって複数の孔３１ａ（ｎ）を形成して通気性シート３１とすることができる。また、発熱体製造用積層体１は、全体が積層構造で且つシート状に一体に形成されているので、複数の孔３１ａ（ｎ）を後工程によって形成しても中身がずれ落ちないという効果がある。また、孔３１ａ（ｎ）は、通気性シート３１側に形成されるが、通気性シート３１の中央及びその近傍に形成しても良いが、図７に示す両端面側Ｘ、Ｘ’側に形成しても良い。その他、適宜孔を空ける場所を中央、端面側のそれぞれを組み合わせて決めて形成しても良い。

しかして、本発明者によれば、図７に示す両端面側Ｘ、Ｘ’側に形成した場合、発熱温度の立ち上がり速度が速かったので、両端面側Ｘ、Ｘ’側に孔３１ａ（ｎ）を形成した。その結果、本実施形態では、高価な多孔質フィルムを用いないで、安価なフィルムを用いても同様の効果を得ることができた。

本発明による実施形態としては、図２に示すように、発熱体製造用積層体１は、薄いシート状の発熱組成物２と、この発熱組成物２の上下に薄く積層される第１繊維層３ａ、３ｂと、この第１繊維層３ａ、３ｂの上下に薄く積層される第２繊維層４ａ、４ｂからなる積層構造として、所謂サンドイッチのような構成としているが、第２の実施形態としては、図示してはいないが、薄いシート状の発熱組成物２と、この発熱組成物２に薄く積層される第１繊維層３ａと、この第１繊維層３ａに薄く積層される第２繊維層４ａの構成、若しくは、薄いシート状の発熱組成物２と、この発熱組成物２に薄く積層される第１繊維層３ｂと、この第１繊維層３ｂに薄く積層される第２繊維層４ｂの何れかの積層構造としてもよい。こうすることによって、全体をより薄く構成することができ、安価な発熱体製造用積層体１とすることができ、所望の効果を得ることができる。

本実施形態における発熱体製造用積層体、及び発熱体については、従来の公知技術と同一の部分については詳細な説明を省略し、本発明による実施形態としての特徴部分について詳細な説明をしているものである。

また、本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

１ 発熱体製造用積層体
２ 発熱組成物
３ａ、３ｂ 第１繊維層
４ａ、４ｂ 第２繊維層
４ｃ、４ｄ エンボス
１０ 発熱体
２１ａ 発熱主剤
２１ｂ 発熱助剤
２１ｃ 増粘剤
２７ プレス加工機
３０ 包材
３１ 通気性シート
３１ａ 孔
３２ 非通気性シート

Claims (7)

1. 発熱剤に増粘剤を配合してなる発熱組成物と、該発熱組成物に積層されメッシュで形成された第１繊維層と、該第１繊維層に積層されメッシュで形成された第２繊維層とを備え、
   前記増粘剤を配合してなる発熱組成物が前記第１繊維層及び前記第２繊維層のメッシュ内に入り込み、シート状に一体に形成されてなること
   を特徴とする発熱体製造用積層体。
2. 前記発熱組成物の増粘剤は、カルボキシメチルセルロース（ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）でなることを特徴とする請求項１に記載の発熱体製造用積層体。
3. 前記第１繊維層は、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）綿（ＰＰ綿）でなることを特徴とする請求項１に記載の発熱体製造用積層体。
4. 前記第２繊維層は、不織布でなることを特徴とする請求項１に記載の発熱体製造用積層体。
5. 前記第２繊維層には凹凸状のエンボスが形成されてなることを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の発熱体製造用積層体。
6. 包材と、該包材内に収容される発熱体製造用積層体とを有する発熱体であって、
   前記発熱体製造用積層体は、発熱剤に増粘剤を配合してなる発熱組成物と、該発熱組成物に積層されメッシュで形成された第１繊維層と、該第１繊維層に積層されメッシュで形成された第２繊維層とを備え、
   前記増粘剤を配合してなる発熱組成物が前記第１繊維層及び前記第２繊維層のメッシュ内に入り込み、シート状に一体に形成されてなること
   を特徴とする発熱体。
7. 前記包材は、通気性シートと、非通気性シートとでなること
   を特徴とする請求項６に記載の発熱体。

Images