JPH06316207A - タイヤウオーマー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄粉と保水材，金属ハロゲン化物からなる化
学反応発熱を利用し，短時間の８０℃以上の高温に加熱
可能なタイヤウオーマーを提供する。 【構成】 比表面積が４００ｃｍ²／ｇ以上の鉄粉を全
配合鉄粉の５０重量％配合した水酸化反応発熱素材を，
ガーレー式通気度で５ＣＣ／ｃｍ²・ｓｅｃ以上からな
る包装材料に，０．５ｇ／ｃｍ²から１．５ｇ／ｃｍ²の
充填密度で充填した発熱体を，タイヤの外周表面全体に
発熱体が接触可能なように幅，長手方向に連続して設
け，タイヤの外周部に密着して巻き付け，固定してなる
タイヤウオーマー。 【効果】 タイヤの表面を１５分以内の短時間に８０℃
以上に容易に加熱でき，走行開始直後から路面との摩擦
力を高く保つことができ高速走行が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガスや電気等のエネルギ
ーによらない鉄粉と水と酸素との化学反応により熱を発
生する発熱体を使用したタイヤウオーマーに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】化学反応発熱を利用したタイヤウオーマ
ーとしては実開平１―８２９０４、実開平１―８７９０
５号公報に記載されているようにタイヤの外周部分を覆
う円周上に化学反応による発熱体をタイヤに密着固定し
て形成し、マジックテープ等で締結するものおよび帯体
の間に鉄粉と酸化剤からなる発熱体の袋を並べてタイヤ
に巻き付けて固定するものが提案されている。

【０００３】しかし通常の鉄粉と酸化剤からなる発熱体
の場合は最高温度が７０℃以下と低く十分な加熱効果が
得られないこと、さらに発熱反応するためには空気中の
酸素と接触することが必要であり、タイヤと接触するよ
うにして発熱体を設けてもその外周にアルミ箔や帯体等
の酸素との接触を阻害する素材を設けているために酸素
の供給が不十分となり発熱反応が中断して加熱不可能と
なる問題があり実用的には使用できないものであった。

【０００４】化学反応による発熱体は鉄粉と反応助剤
（例えば活性炭、バーミキュライトおよび木粉等）に食
塩水を含ませた素材を混合してなる発熱組成物は使い捨
てカイロとして一般に使用されているがこれは人体の保
温が目的であり最高温度は低温火傷等の防止のために７
０℃前後に調整されている。

【０００５】このためにタイヤウオーマーとして使用し
た場合にはタイヤの加熱保温用途としては温度が低く十
分な効果が得られないものであった。

【０００６】また、発熱素材は粉末状のもので通気性包
装材料に充填して使用されるために垂直になっている部
分を加熱する場合には重力により下側に発熱体が偏り下
側のみ加熱され不均一な加熱になる課題があった。

【０００７】発熱体の温度を高める方法は特開平４―１
３０１７６号公報に提案されており、発熱体を充填する
包装材料の通気度が０．１〜０．５ＣＣ／ｃｍ²・ｓｅ
ｃの範囲の材料に収納し、加熱温度を９０℃以上に高め
た発熱包装袋が提案されている。

【０００８】しかしこの包装袋では最高温度を９０℃程
度まで高くすることはできるものの最高温度に到達する
までの時間は５０分以上程度かかり弁当、蒲焼き等の飲
食物の保熱はできても急速に高温に加熱する必要がある
タイヤウオーマーへ適用する場合には発熱体をあらかじ
め高温に昇温させておき、タイヤに装着して使用するこ
とが必要となる。

【０００９】このような使用状態では発熱体が高温にな
るためにタイヤに密着して装着するための取扱いが困難
となり加熱むらの発生、さらには発熱反応が終了し、温
度が低下するタイミングで装着する場合もあり、タイヤ
ウオーマーとしては適用できないものであった。

【００１０】また粉末状発熱体を包装材料に収納してな
る発熱体が加熱時に偏り不均一な加熱になることを防止
するために実開昭６１―１３９２１９号公報には使い捨
てカイロの中身が偏ることを防止するために包装材料を
小袋に分ける方法が提案されている。

【００１１】しかしこの方法では包装材料をいくつかに
分けても発熱素材を分割するために一個の仕切り部分へ
の発熱体の充填重量が少なくなり分けた包装材料内部で
は重力や少ない素材の分散により偏りが生じて均一に加
熱することはできず、製造の作業が煩雑になるばかりで
あり、十分な効果は得られないものであった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に鑑
み、鉄粉と金属ハロゲン化物、水および保水材からなる
発熱体をタイヤの外周部に巻き付けることにより１５分
以内の短時間でタイヤの表面を８０℃以上の高温に加熱
することができる、タイヤの表面を均一かつ高温に加熱
保持できる高性能かつ取扱いが容易なタイヤウオーマー
を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は発明者らが上記
課題を解決するために種々の発熱剤の組成や条件につい
て検討を重ねた結果なされたもので、その要旨とすると
ころは比表面積が４００ｃｍ²／ｇ以上の鉄粉を全配合
鉄粉の５０重量％とし、保水材、金属ハロゲン化物、水
を含有し、大気中の酸素との接触により発熱する発熱素
材を、包材の片面が非通気性素材からなり片面の通気性
素材がガーレー式通気度で５ＣＣ／ｃｍ²・ｓｅｃ以上
からなる包装材料に、通気包材サイズの面積に対する発
熱素材重量が０．５ｇ／ｃｍ²から１．５ｇ／ｃｍ²の範
囲で充填した発熱体を、タイヤの外周表面全体に発熱体
が接触可能なように幅、長手方向に連続して設け、タイ
ヤの外周部に密着して巻き付け、固定することを特徴と
したタイヤウオーマーおよび発熱素材を充填収納する包
袋のサイズを幅１００ｍｍ以下、長さ１３０ｍｍ以下と
したことを特徴とするタイヤウオーマーである。

【００１４】本発明に使用する金属ハロゲン化物、保水
剤としては一般に使い捨てカイロに使用されている素材
が適用でき、例えば保水剤の種類は活性炭、ゼオライ
ト、バーミキュライト等の鉱物系のものや吸水性樹脂等
が使用され、金属ハロゲン化物としてはＮａＣｌ、ＫＣ
ｌ、ＣａＣｌ₂等の塩化物が使用され、特に種類や配合
比率は限定されるものではなく鉄粉の水酸化反応を最大
限に発揮できるものであれば使用可能である。

【００１５】本発明で反応の主体となる鉄粉の種類は切
削屑の破砕粉、ガスおよび液体のアトマイズ鉄粉、鉄鉱
石やスケールの還元鉄粉または電解法で製造した純鉄粉
のいずれのものでも良く特に限定されないが比表面積が
４００ｇ／ｃｍ²以上となるように調整された鉄粉が配
合鉄粉の５０重量％以上とするものである。

【００１６】比表面積が小さい鉄粉の使用や、比表面積
が大きくても全鉄粉の５０重量％より少ない配合率の場
合には反応初期に酸化反応する反応面積が少なくなり、
発熱速度が遅く、最高温度までの到達時問が３０分以上
かかり発熱特性としては好ましくないものとなる。

【００１７】従って本発明では反応速度を高めるために
鉄粉の比表面積を大きくし、かつその配合比率を多くす
ることにより短時間で高温まで昇温させるものである。

【００１８】鉄粉の比表面積は表面の凹凸の状態、鉄粉
の粒径により変化するために表面状態や粒径を適宜選択
することにより調整できる。また、必要に応じて鉄粉の
種類や粒径の異なるものを組み合わせて使用することも
可能である。

【００１９】使い捨てカイロ等に使用される鉄粉の水酸
化反応の場合は包装材料の中心部分に集中して通気孔を
あけてこの孔の大きさや、分布状態を変えて最高温度を
７０℃以下でかつ４０℃以上の持続時間が長くなるよう
に調整している。

【００２０】この結果、持続時間を確保するために鉄粉
の反応は酸素の供給が律則となるために、発熱素材の最
大の反応速度が得られない状態で使用され、素材の反応
性の違いは発熱特性に明瞭に現れないものである。

【００２１】しかし、本発明ではより短時間で高温まで
昇温が可能なように包装材料の通気度を高め、鉄粉の反
応性が発熱反応の律則状態となり、素材の反応性の違い
を顕著に発熱特性に反応させ素材の反応性を調整するこ
とにより加熱温度の制御を可能とするものである。

【００２２】一般の使い捨てカイロに使用されている包
装材料の通気孔部分の通気度は３〜４ＣＣ／ｃｍ²・ｓ
ｅｃ程度であるがこの包装材料は全面に通気孔があるわ
けではなく中央部等の一部のみが通気面であり包材全体
としては０．４ＣＣ／ｃｍ²・ｓｅｃ程度まで低下す
る。

【００２３】しかし、本発明は包材全面が高い通気度を
有する素材とすることにより短時間で高温加熱が達成さ
れるものである。このように通気度の調整は例えば不織
布の表面に有孔ポリエチレンフィルムをコーテイング
し、開孔部の形状や大きさを変えることにより可能であ
り、より高い通気度は例えばヒートシールが可能な繊維
素材からなる不織布を単独で使用することによって得ら
れるものである。

【００２４】本発明における包装材料は片面は非常に高
い通気度を有するものであるがタイヤの表面に接触する
加熱面は非通気性素材で構成されており、このようにし
て加熱することにより発熱剤から発生する水蒸気の水滴
がタイヤ表面に付着して走行性能を劣化させることを防
ぐことができる。

【００２５】このような非通気性素材としては例えばア
ルミシール素材、ポリ塩化ビニリデンコート処理素材ま
たは樹脂コーテイングした包装材料が使用可能である。

【００２６】しかし、このように非常に反応性が優れた
発熱素材を高通気度包材に充填した場合でも発熱体を包
材内に高密度で充填した場合には発熱体の表面から内部
まで酸素が浸透して反応するまでに時間がかかり短時間
に最高温度まで昇温することができなくなる。

【００２７】充填密度が小さい場合は酸素が発熱体内部
まで容易に浸透し短時間で高温まで昇温されるが温度の
低下も速く、包材内部で発熱体の粉末が偏り全面が均一
に加熱できなくなる。

【００２８】このことから本発明では包材片面のサイズ
に合わせて適当量充填することにより均一にかつ短時間
で高温に加熱し、一定時間高温に保持する発熱特性を有
するものである。

【００２９】また、発熱体を充填する包装材料のサイズ
が大きい場合には被加熱物が平滑で水平な状態で加熱で
きる場合には容易に均一加熱できるが、タイヤ表面を加
熱する場合は加熱面が垂直になっており下側に発熱素材
が偏り下側のみが加熱され、上部の発熱素材が存在しな
い空間部分はほとんど加熱されず加熱むらが大きくな
る。

【００３０】このために本発明では発熱体の充填する包
装材料のサイズを幅１００ｍｍ以下、長さ１３０ｍｍ以
下とし、加熱するタイヤの表面積に合わせて包装材料を
幅方向および長手方向に連結してタイヤの全表面を均一
かつ高温に加熱できるようにしたものである。

【００３１】これより大きな加熱面積が必要な場合には
発熱素材を充填した包装材料を幅方向および長手方向に
必要なだけ連結することにより被加熱物全面を均一にか
つ高温に加熱するものである。

【００３２】この結果、タイヤの表面が高温に加熱され
ることにより走行開始直後からタイヤと路面の摩擦力を
高く維持でき高速走行を可能とするものである。

【００３３】以下に本発明の限定理由を述べる。鉄粉の
比表面積の増加は反応界面を多くし、反応速度の増加、
最高温度の上昇となる。

【００３４】また、鉄粉は単一の種類ではなく他の種類
の鉄粉や粒度分布の異なる鉄粉と混合して使用されるこ
とがあり比表面積が大きい鉄粉でも全使用鉄粉中の重量
割合が５０重量％より小さい場合は反応性が低下する。

【００３５】このことから比表面積が大きい鉄粉を多く
使用することにより短時間で高温に加熱することができ
るようにしたもので１５分以内に８０℃以上に加熱する
条件として鉄粉の比表面積を４００ｃｍ²／ｇ以上でか
つ鉄粉の配合率を５０重量％以上とした。

【００３６】包材の通気度が５ＣＣ／ｃｍ²・ｓｅｃよ
り小さい場合には鉄粉の水酸化反応が酸素の供給律則と
なり昇温速度、最高温度ともに低下し、素材の反応速度
が抑制される。

【００３７】この結果、素材の最大の反応速度が得られ
ず短時間で高温に加熱することができなくなる。

【００３８】包材通気度が５ＣＣ／ｃｍ²・ｓｅｃ以上
であれば反応の律則が鉄粉の酸化反応となり素材の最大
の反応状態が得られるために本発明では包材通気度を５
ＣＣ／ｃｍ²・ｓｅｃ以上としたものである。

【００３９】また鉄粉の反応律則の場合、包材内部に発
熱素材を多く充填すると発熱体の高温での持続時間は長
くなるが発熱体の表面のみが優先的に発熱反応し、中心
部の発熱が遅くなるために発熱体全体としては温度の上
昇速度が遅くなるこのことから本発明では発熱素材重量
と充填している通気性包材の面積の比率から求めた充填
密度を１．５ｇ／ｃｍ²を上限とした。

【００４０】一方充填密度が小さい場合には昇温速度は
大きくなるが包材内部で偏りを生じて発熱体と接触して
いない部分の加熱が行われなくなること、および高温で
の保持時間が短くなるため０．５ｇ／ｃｍ²の充填密度
を下限とした。

【００４１】さらに発熱素材を充填シールしている包材
のサイズが大きくなると包材内部での素材の偏りが大き
くなり均一な加熱ができなくなる。

【００４２】タイヤ表面は周方向に曲率を有し、かつ垂
直状態で加熱する部分があるために発熱剤を充填する包
材が大きければ大きいほどタイヤ表面との接触不良およ
び素材の偏りによる不均一な加熱となる。

【００４３】このことから包材に充填された発熱剤がタ
イヤを均一に加熱できるサイズはより小さくすることが
好ましいが、あまり小さすぎる場合には包材内に発熱素
材を充填するときに詰まり等のトラブルが発生し易く、
作業性を悪化するために発熱素材を充填するサイズは幅
１００ｍｍ、長さ１３０ｍｍが上限となり、より均一に
加熱する場合には幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ程度が好適
である。

【００４４】この発熱素材を充填した包装袋をタイヤ外
周部の表面積に一致するように加熱するタイヤの幅、円
周の長さに合わせて連結して使用することによりタイヤ
表面を安定して均一に加熱ができるようになる。

【００４５】このように発熱素材を充填した包装材料を
連続化してタイヤウオーマーとして使用する場合、必要
に応じて発熱体を充填した包材の間のシール部分に両面
テープを設置して固定するか伸縮性のネット素材で外周
部分を覆いタイヤ表面に固定することにタイヤとタイヤ
ウオーマーのずれ防止を図ることができる。

【００４６】この結果、本発明のタイヤウオーマーは短
時間で高温に昇温可能な高性能なものとなる。以下に本
発明について実施例にもとづいて説明する。

【００４７】

【実施例１】鉄鉱石を還元して得られた還元鉄粉を使用
し、粒度を調整して比表面積３００、４００、５００、
６００ｃｍ²／ｇとし、その鉄粉を全使用鉄粉に対して
３０〜１００％まで配合率を変えて、残りの鉄粉は比表
面積が３００ｃｍ²／ｇの鋳鉄粉を使用した。

【００４８】吸水助剤に珪藻土、活性炭、バーミキュラ
イトからなる素材に水分を２２重量％含水させ片面の包
材通気度を０．２〜８ＣＣ／ｃｍ²・ｓｅｃまで変えて
片面の包材にナイロンを不織布に張り付けたナイロンス
パンボンドの非通気性素材を使用して幅１００ｍｍ、長
さ１３０ｍｍの包装材料を幅方向に３個、周長方向に１
６個連続して構成して充填密度１．０ｇ／ｃｍ²でアル
ゴン置換ボックス内で充填して、脱気シールして一昼夜
保存した後に幅３００ｍｍ周長２１００ｍｍのタイヤを
水平に置き加熱を行った。

【００４９】タイヤ表面と発熱体中心部の間の温度変化
を測定して最高温度と最高温度になるまでの昇温時間お
よび８０℃以上の高温持続時間を測定した。その結果を
第１表に示した。

【００５０】包材の通気度が５ＣＣ／ｃｍ²・ｓｅｃ以
上で、鉄粉の比表面積が４００ｃｍ²／ｇより小さいか
比表面積が４００ｃｍ²／ｇ以上の鉄粉の配合比率が５
０重量％より小さい場合には最高温度が７０〜８０℃と
低く、最高温度までの昇温時間が２０分以上かかりタイ
ヤウオーマーとしての性能は満足されなかった。

【００５１】しかし鉄粉の比表面積が４００ｃｍ²／ｇ
以上で配合比率が５０重量％以上の場合には１４分以内
に８２℃以上の最高温度まで加熱され、比表面積の増加
および鉄粉の配合比率の増加により昇温時間は短くな
り、１０分以内に最高温度は９５℃まで達した。

【００５２】８０度以上の高温での保持時間も４０分程
度となり良好な特性が得られた。通気度が本発明の範囲
外である４ＣＣ／ｃｍ²・ｓｅｃより低い場合は最高温
度が８０℃以下となり昇温時間も２０分以上かかった。

【００５３】比較例の通常の使い捨てカイロを使用して
タイヤ表面を加熱した場合には最高温度が６１℃で、最
高温度に達するまでの時間は２７分となり本発明の発熱
特性に比べ温度も低く、昇温時間も長く、かつ部分的な
温度むらも大きくなりタイヤウオーマーとしの使用効果
は著しく以下するものであった。

【００５４】

【実施例２】鉄鉱石を還元して得られた還元鉄粉を使用
し、粒度を調整して比表面積５００ｃｍ²／ｇとし、そ
の鉄粉を全使用鉄粉に対して７０％配合して、他の鉄粉
は比表面積が３００ｃｍ²／ｇの鋳鉄粉を使用した。

【００５５】吸水助剤に珪藻土、活性炭、バーミキュラ
イトからなる素材に水分を２２重量％含水させ通気性包
材の通気度が８ＣＣ／ｃｍ²・ｓｅｃの通気性包材と非
通気性包材からなる包装体を幅１００ｍｍ、長さ１３０
ｍｍの包装材料を幅方向に３個、周長方向に１６個連続
して構成して充填率０．３〜２．０ｇ／ｃｍ²の密度で
アルゴン置換ボックス内で充填して、脱気シールして一
昼夜保存した後に幅３００ｍｍ周長２１００ｍｍのタイ
ヤを水平に置きタイヤ表面と発熱体の中心部と周囲の最
高温度と最高温度になるまでの昇温時間および８０℃以
上の高温保持時間を調査した。その結果を第２表２に示
す。

【００５６】本発明の充填率の範囲である０．５〜１．
５ｇ／ｃｍ²の範囲では最高温度が９０℃以上になりか
つ最高温度に達するまでの時間が１２分以下と非常に短
かくかつ高温での保持時間が４０分以上となった。

【００５７】さらに発熱体中心部分と周囲の最高温度の
差が小さく均一に加熱することができた。

【００５８】充填密度が０．５ｇ／ｃｍ²より小さい場
合には発熱剤と接触している中心部は１０分以内に８５
℃以上の温度まで昇温するが周囲の発熱素材が非常に少
ない部分は熱容量が不十分で最高温度が７０℃に達する
と同時に温度が低下し十分に加熱できなかった。

【００５９】逆に充填率が１．５ｇ／ｃｍ²以上の場合
は発熱体の中心部はタイヤの表面に接触しているものの
周囲は加熱面から離れほとんど加熱できなくなった。

【００６０】一方タイヤと接触している接触部の最高温
度は８５℃以上になるものの昇温時間が２５分以上かか
り発熱速度、加熱むらが大きいと共に、素材コストが大
きくなった。

【００６１】

【表１】

【００６２】

【表２】

【００６３】

【表３】

【００６４】

【発明の効果】本発明は従来の鉄粉の水酸化反応発熱で
は得ることが困難であった急速、高温加熱が可能とな
り、１５分以内の短時間で８０℃以上に加熱でき、発熱
剤の充填サイズを適正化し、連続化することによりタイ
ヤ表面を８０℃以上の高温に短時間で容易に加熱するこ
とができるためにスタートと同時にタイヤと路面の摩擦
力を高く維持でき高速走行が可能なものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 比表面積が４００ｃｍ²／ｇ以上の鉄粉
   を全配合鉄粉の５０重量％とし、保水材、金属ハロゲン
   化物、水を含有し、大気中の酸素との接触により発熱す
   る発熱素材を、包材の片面が非通気性素材からなり片面
   の通気性素材がガーレー式通気度で５ＣＣ／ｃｍ²・ｓ
   ｅｃ以上からなる包装材料に、通気包材サイズの面積に
   対する発熱素材重量が０．５ｇ／ｃｍ²から１．５ｇ／
   ｃｍ²の範囲で充填した発熱体を、夕イヤの外周表面全
   体に発熱体が接触可能なように幅および長手方向に連続
   して構成したことを特徴とするタイヤウオーマー。
2. 【請求項２】 発熱素材を充填収納する包袋のサイズを
   幅１００ｍｍ以下、長さ１３０ｍｍ以下としたことを特
   徴とする請求項１記載のタイヤウオーマー。