JP5894783B2 - 温熱具 - Google Patents
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Description
また、特許文献2には、疎水性の空隙形成用繊維が骨材として含有された流動性発熱組成物を包材内に封入した発熱体(温熱具)が記載されている。
また、特許文献1に記載の技術では、クリーム状の発熱組成物を、通気性を有するシートと直接積層させたり、粘性を有する状態で通気性を有するシートを被覆しているので、粘性によっては積層工程において、安定的な積層が困難となったり、該発熱組成物の粘性によって該シートの通気性が損なわれやすかったりして、均一な発熱反応が起こりにくい。
本実施形態の温熱具10は、発熱体1を、一部又は全面に通気性を有するシート状被覆材11,12によって収容して形成されている。発熱体1は、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2が、該層2の肌側に配した吸水性の肌側基材シート3及び該層2の非肌側に配した吸水性の非肌側基材シート4によって挟持された例えば扁平なものである。
発熱体1は、温熱具10の発熱体として用いられるものであり、温熱具10の構成部材としての発熱体1は、その温熱具10において熱を生じさせる部材である。
また、本明細書において、「肌側」とは、発熱体1などを構成する各部材の表裏両面のうち、使用時に使用者の肌側に配される面であり、「非肌側」とは、発熱体1などを構成する各部材の表裏両面のうち、使用時に使用者の肌側とは反対側に向けられる面である。なお、「肌側に配され」は肌に当接される方向に向いて配置されることを意味し、直接肌と接触することではない。
また図中に示すY方向とX方向とは、互いに垂直に交差する方向である。
発熱体1は、本実施形態においては、図1に示すように、平面視して長方形状の扁平なものである。発熱体1は、図2に示すように、発熱組成物の層2と、該層2の肌側に配される吸水性の肌側基材シート3と、発熱組成物の層2の非肌側に配される吸水性の非肌側基材シート4を備え、肌側基材シート3及び非肌側基材シート4の間に発熱組成物の層2を挟持するようにして形成されている。発熱体1は、Y方向の長さが10〜300mm、X方向の長さが10〜300mmのものである。
温熱具10の発熱体は、発熱体1のようなY方向に長い長方形状に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲において、その寸法・形状等を適宜変更することができ、例えば、楕円形、円形、多角形形状などの種々形状或いはこれらの形状を組み合わせたものとすることができる。
発熱体1は、持続性よりも温めることにウエイトをおいた短時間タイプの温熱具に用いるための十分な発熱量を確保する観点から、発熱体1を形成する際に、発熱組成物を肌側基材シート3及び非肌側基材シート4の間に150〜2500g/m2充填されることが好ましく、300〜1500g/m2充填して形成されることが更に好ましい。
このように、使用開始時の発熱組成物の層2に占める含水率を規定するのは、発熱体1を形成する際に、肌側基材シート3及び非肌側基材シート4の間に発熱組成物を先に述べた範囲で充填したとしても、発熱組成物における水が、肌側基材シート3及び/又は非肌側基材シート4に移動するからである。使用開始時の発熱組成物の層2の含水率は、使用する際に、発熱体1を含む温熱具10を上述した包装材(図示せず)から取り出した直後に得られる値である。使用開始時の発熱組成物の層2に占める含水率の具体的な測定方法は以下の通りである。
包装材(図示せず)から温熱具10を窒素環境下で取り出し、更に温熱具10から窒素環境下で発熱体1を取り出す。次に、発熱体1を発熱組成物の層2、肌側基材シート3及び非肌側基材シート4に分離して発熱組成物の層2だけを窒素環境下で取り出し、その質量を測定する。その後、真空状態の105℃の温度で2時間乾燥炉に入れ、水分を取り除き、再度、質量を測定し、差分の質量を水分量とする。この水分量を、水分を取り除く前の発熱組成物の層の質量で除し、100を乗じることで発熱組成物の層2に占める含水率を算出する。
また、発熱組成物に占める電解質は、発熱体1を形成する際に、先に述べた範囲の充填量の発熱組成物を充填することを条件として、安定な発熱を維持する観点から、被酸化性金属の粒子に対する量が、1〜20質量%であることが好ましく、2〜15質量%であることが更に好ましい。
また、反応促進剤を含有する場合には、発熱組成物に占める反応促進剤は、発熱体1を形成する際に、先に述べた範囲の充填量の発熱組成物を充填することを条件として、安定な発熱を維持する観点から、被酸化性金属の粒子に対する量が、1〜20質量%であることが好ましく、1〜12質量%であることが更に好ましい。
発熱組成物に含まれる電解質としては、被酸化性金属の粒子の表面に形成された酸化物の溶解が可能なものが用いられる。その例としてはアルカリ金属、アルカリ土類金属又は遷移金属の硫酸塩、炭酸塩、塩化物又は水酸化物等が挙げられる。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アルカリ金属、アルカリ土類金属又は遷移金属の塩化物が好ましく用いられ、特に塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化第一鉄、塩化第二鉄が好ましく用いられる。
発熱組成物に反応促進剤を含有する場合には、発熱組成物に含まれる反応促進剤としては、水分保持剤として作用するほかに、被酸化性金属への酸素保持/供給剤としての機能も有しているものを用いることが好ましい。このような反応促進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る。
乾燥時の肌側基材シート3及び非肌側基材シート4の坪量は、真空状態の105℃の温度で2時間乾燥炉に入れ、水分を取り除いた後の測定値である。
また、使用開始時の肌側基材シート3及び非肌側基材シート4の含水率の具体的な測定方法は以下の通りである。
使用開始時の発熱組成物の層2に占める含水量の測定方法と同様にして、発熱組成物の層2、肌側基材シート3及び非肌側基材シート4に区分した発熱体1から肌側基材シート3及び非肌側基材シート4をそれぞれ窒素環境下で取り出し、各質量を測定する。その後、真空状態の105℃の温度で2時間乾燥炉に入れ、水分を取り除き、再度、各基材シートの質量を測定し、差分の質量を肌側基材シート3及び非肌側基材シート4の水分量とする。この水分量を、水分を取り除く前の肌側基材シート3及び非肌側基材シート4の質量で除し、100を乗じることで肌側基材シート3及び非肌側基材シート4に占める含水率を算出する。
その場合、肌側基材シート3は、その乾燥時の坪量が先に述べた範囲であることを条件として、使用開始時の基材シート3に占める含水率は10〜100質量%であり、30〜100質量%であることが好ましく、40〜100質量%であることが更に好ましい。更に、非肌側基材シート4は、その乾燥時の坪量が先に述べた範囲であることを条件として、使用開始時の基材シート4に占める含水率が10〜100質量%であり、20〜100質量%であることが好ましく、30〜100質量%であることが更に好ましい。
このように、後述する温熱具10においては、使用開始時の肌側基材シート3の含水率が使用開始時の非肌側基材シート4の含水率よりも高く、使用開始時の肌側基材シート3の含水率と使用開始時の非肌側基材シート4の含水率とが異なっている。
主にセルロース繊維から構成された上記範囲の坪量を有する肌側基材シート3及び非肌側基材シート4を用いることにより、発熱体1を形成する際に、肌側基材シート3及び非肌側基材シート4の間に発熱組成物の成分を含む塗料を配すると、塗料における水が肌側基材シート3及び/又は非肌側基材シート4に移動し易くなる。そして、使用する際には、温熱具10を上述した包装材(図示せず)から取り出し、通気性を有するシート状被覆材11,12によって調整された量の空気中の酸素と発熱体1が接触して発熱し始めると、発熱組成物の層2内部の発熱に必要な水分が低下することにより、相対的に肌側基材シート3及び/又は非肌側基材シート4の水分比率が多くなる。そしてこの十分に水を保持している肌側基材シート3及び/又は非肌側基材シート4から水分率が低下した発熱組成物の層2に向かって水分が移動し易くなる。即ち、肌側基材シート3及び/又は非肌側基材シート4を構成するセルロース繊維が、十分な水分量を保持していることにより、発熱組成物の層2に対して水分を供給することができる。このように発熱組成物の含水率をコントロールできるので、発熱効率が向上する。
発熱体1は、乾燥時の坪量が30〜130g/m2である吸水性の肌側基材シート3及び吸水性の非肌側基材シート4を用いて形成されており、温熱具10を上述した包装材(図示せず)から取り出した際、肌側基材シート3及び非肌側基材シート4の使用開始時の含水率が10〜100質量%である。このような発熱体1を含む温熱具10を使用する際には、包装材(図示せず)から取り出して通気性を有するシート状被覆材11,12によって調整された量の空気中の酸素と発熱体1の発熱組成物が接触して発熱し始めると、発熱体1の肌側に配された肌側基材シート3及び発熱体1の非肌側に配された非肌側基材シート4それぞれによって、継続的に、発熱に必要な水分が発熱組成物に供給され易く、発熱効率が向上する。特に、吸水性の肌側基材シート3及び非肌側基材シート4に吸水性ポリマーが配されていないので、吸水性ポリマーで水を保持してしまうことがなく、継続的に、発熱に必要な水分を発熱組成物に供給できる。
尚、肌側基材シート3及び非肌側基材シート4の何れか一方に吸水性ポリマーを含有する場合には、肌側基材シート3又は非肌側基材シート4の含水率を下げて、発熱組成物の層2の含水率を上げる観点から、吸水性ポリマーの坪量を低くすることが好ましく、具体的には、30g/m2よりも低いことが好ましい。
温熱具10は、図4に示すように、発熱体1が、発熱体1の肌側に配した肌側シート状被覆材11及び発熱体1の非肌側に配した非肌側シート状被覆材12によって収容されて形成されたものである。
温熱具10は、本実施形態においては、図3に示すように、平面視して矩形状の扁平なものであり、温熱具10は、Y方向の長さが20〜330mm、X方向の長さが20〜330mmのものである。
本発明の温熱具は、温熱具10のようなY方向に長い長方形状に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲において、その寸法・形状等を適宜変更することができ、例えば、楕円形、円形、多角形形状などの種々形状或いはこれらの形状を組み合わせたものとすることができる。
肌側シート状被覆材11及び非肌側シート状被覆材12は、Y方向に長い長方形状を有しており、発熱体1の輪郭と一致する輪郭を有している。このように、肌側シート状被覆材11及び非肌側シート状被覆材12は、同形同大に形成されている。
肌側のシート状被覆材11を通じて放出される水蒸気の量は、20℃・65%RH下で温熱具10を空気と接触させ発熱を開始させる。具体的には、1mgの単位まで測定可能な上皿天秤に、包装材(図示せず)から取り出して直ぐの温熱具10を載せ、その後5秒毎に15分経過するまで継続して質量測定を行なう。測定開始時の質量をWt0(g)とし、15分後の質量をWt15(g)とし、温熱具10の水蒸気発生面積をS(cm2)としたときに、以下の式から発生した蒸気の量を算出する。
水蒸気放出量〔mg/(cm2・min)〕={(Wt0−Wt15)×1000}/15S
温熱具10は、上述した包装材(図示せず)から取り出した際、使用開始時の発熱組成物の層に占める含水率が10〜30質量%であるので、JIS S4100に準じて測定された発熱温度が発熱開始から5分以内に50℃以上に達し、発熱開始から15分以内に58℃程度のピーク温度を有するものとなる。このような温熱具10は、持続性よりも温めることにウエイトをおいた短時間タイプの温熱具となり、例えば、目用の温熱具、肩や首筋の温熱具等に好適に使用できる。
温熱具10の有する発熱体1は、発熱開始から発熱に必要な水分を基材シート3,4から発熱組成物に供給され易いので、発熱温度を上げることができ、発熱効率が向上する。また、水蒸気の発生によって、肌が湿潤状態となり、熱の伝わりが良くなる結果、快適な温熱感を得ることができる。
例えば、実施形態の温熱具10は、図3に示すように、発熱体1を、肌側のシート状被覆材11及び非肌側のシート状被覆材12の2枚の被覆材で被覆しているが、1枚の被覆材を折り返すことにより被覆するようにしてもよい。
(1)発熱組成物の調製
被酸化性金属(鉄粉 平均粒径50μm)100部、反応促進剤(活性炭)8部、増粘剤(グアガム)0.3部、電解質(塩化ナトリウム)5部、水60部を配合し発熱組成物を調整した。
肌側基材シートとしては、セルロース繊維である木材パルプ繊維からなる紙(サイズ:50×50mm、乾燥時坪量70g/m2)を用いた。
非肌側基材シートとしては、セルロース繊維である木材パルプ繊維からなる紙(サイズ:50×50mm、乾燥時坪量35g/m2)を用いた。
図1,図2に示す発熱体を作製した。具体的には、(2)で準備した肌側基材シート及び非肌側基材シートの間に、(1)で調整した発熱組成物を630g/m2充填して、発熱体を作製した。発熱体の作製は、肌側基材シート側に発熱組成物を塗工し、塗工した発熱組成物の上に非肌側基材シートを貼り合せることで行った。
(4)温熱具の作製
図3,図4に示す温熱具を作製した。具体的には、(3)で作製した発熱体を、肌側のシート状被覆材と非肌側のシート状被覆材によってその全体を被覆した。発熱体の外側の周囲において、肌側のシート状被覆材と非肌側のシート状被覆材とはヒートシールによって接合して発熱体を収容し、実施例1の温熱具を作製した。
肌側のシート状被覆材としては、坪量が50g/m2、通気度が2,500s/(100ml・6.42cm2)であるポリエチレンの多孔性シートを用いた。非肌側のシート状被覆材としては、坪量が30g/m2、ポリエチレンフィルムからなる非通気シートを用いた。また、両シート状被覆材は、65mm×65mmの矩形のものであった。
このように作製した温熱具を、アルミニウムを蒸着したフィルムからなる包装材に密封収容し、23度50%の環境で24時間静置した。
(2)基材シートの準備において、乾燥時坪量70g/m2の非肌側基材シートを用いる以外は、実施例1と同様にして、実施例2の温熱具を作製した。
(2)基材シートの準備において、乾燥時坪量35g/m2の肌側基材シート及び乾燥時坪量70g/m2の非肌側基材シートを用いる以外は、実施例1と同様にして、実施例3の温熱具を作製した。
(3)発熱体の作製において、非肌側基材シート側に発熱組成物を塗工後、肌側基材シートを貼り合せる以外は、実施例2と同様にして、実施例4の温熱具を作製した。
(2)基材シートの準備において、肌側基材シートは用いず、非肌側基材シートとして、セルロース繊維である木材パルプ繊維からなる紙(サイズ:50×50mm、乾燥時坪量140g/m2)を用いた。(3)発熱体の作製において、非肌側基材シートに実施例1と同様に発熱組成物を塗工し、肌側基材シートを用いず、発熱体を作製した。作成した発熱体は、(4)温熱具の作製においては、実施例1と同様にして、比較例1の温熱具を作製した。
実施例1〜4で作製した温熱具、及び比較例1で作製した温熱具を包装材から取り出し、更にシート状被覆材を除いた発熱体を、発熱組成物の層、吸水性の肌側基材シート及び非肌側基材シートに分解し、それぞれの重量を測定し、上述した方法により、使用開始時の発熱組成物の層、肌側基材シート及び非肌側基材シートの含水率を求め、更にそれぞれの水分比率を求めた。得られた結果を表1に示す。各々の評価項目は3回測定(サンプルを3つ用意)し、その平均値を表1に示した。
JIS S4100の使い捨てカイロ温度特性測定用温熱装置に準拠した試験法で温度測定を行った。得られた温熱具を、坪量100g/m2のニードルパンチ不織布製の袋に挿入し、これを40℃の恒温槽の上に置き温度特性を評価した。この袋は、ニードルパンチ不織布の三方をシールすることで袋状に形成したものである。温度計は温熱具と恒温槽表面との間に配置した。温熱具は、非肌側のシート状被覆材の側を温度計に向くように載置した。温度の測定においては、ピーク温度と、下記の2点を観察した。得られた結果を表1に示す。
(1)50℃までの時間
○ 5分以内に50℃以上に達した。
× 5分以内に50℃以上に達しなかった。
(2)58℃以上に達するまでの時間
○ 15分以内に58℃以上に達した。
× 15分以内に58℃以上に達しなかった。
2 発熱組成物の層
3 肌側基材シート
4 非肌側基材シート
10 温熱具
11 肌側シート状被覆材
12 非肌側シート状被覆材
13 周辺シール部
Claims (4)
- 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、該層の肌側に配した吸水性の肌側基材シート及び該層の非肌側に配した吸水性の非肌側基材シートによって挟持された発熱体を有し、該発熱体を、一部又は全体に通気性を有するシート状被覆材によって収容した温熱具であって、
前記発熱体の前記肌側基材シート及び前記非肌側基材シートは、それぞれ、乾燥時の坪量が30〜130g/m2であり且つ使用開始時の該基材シートに占める含水率が10〜100質量%であり、
前記肌側基材シートと前記非肌側基材シートとが前記発熱組成物の層と直接接触しており、
前記発熱組成物の層は、使用開始時の該発熱組成物の層に占める含水率が10〜30質量%である温熱具。 - 前記発熱体の肌側に配した肌側の前記シート状被覆材は通気性であり、該発熱体の非肌側に配した非肌側の前記シート状被覆材は非通気性である、請求項1記載の温熱具。
- 前記発熱組成物の層、前記肌側基材シート及び/又は前記非肌側基材シートには、吸水性ポリマーが含有されていない請求項1又は2に記載の温熱具。
- 使用開始時の前記肌側基材シートの含水率と使用開始時の前記非肌側基材シートの含水率とが異なる請求項1〜3の何れか1項に記載の温熱具。
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