JPH0711053B2

JPH0711053B2 - 高温発熱体およびその製造方法

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Publication number: JPH0711053B2
Application number: JP1163726A
Authority: JP
Inventors: 順一児玉; 博多田; 良一鈴木
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1995-02-08
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPH0331440A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は水、油その他液体および固体を、電気、可燃性
ガス、炭化水素類のエネルギーや燃料を用いずに迅速に
加熱するための高温発熱体およびその製造方法に関す
る。

［従来の技術］従来、電気的手段、可燃ガス、炭化水素類の燃料を利用
せずに自己の反応により発熱し、水、油その他の液体お
よび固体を加熱する自己燃焼性発熱剤としては、実開昭
60-70235号公報にあるように酸化カルシウムの水和反応
による発熱を利用した発熱剤や、特開昭52-19358号公報
に示されているように鉛丹粉末と珪素粉末を混合しこれ
を細長いチューブに圧填した発熱剤が提案されている。
また実開昭62-146427号公報には自己燃焼性加熱剤とし
て珪素粉末、珪素鉄粉末、銅粉末等の金属粉と四三酸化
鉄、酸化鉄、過酸化バリウム等の金属酸化物からなる発
熱体が記載されている。

しかしながら、従来技術では安全で確実かつ迅速に反応
する自己燃焼性発熱体としては以下の問題があり、必ず
しも満足できるものではなかった。

酸化カルシウムの水和反応による発熱剤は、発熱剤の体
積に対して得られる熱量が少なく、反応後に水酸化カル
シウムとなり約２〜３倍の体積膨張するために、被加熱
物に対して加熱剤の容量を大きくしなければならないと
いう欠点があり、また保存状態によっては使用までの保
存期間中に大気の水分と一部反応して発熱してしまうと
いう問題もあった。また、鉛丹と珪素鉄粉末の混合物の
発熱剤や珪素粉末、珪素鉄粉末、銅粉末等の金属粉と四
三酸化鉄、酸化鉄、過酸化バリウム等の金属酸化物によ
る酸化剤は、最高温度が約1000〜1300℃にまで達し高発
熱量が得られるものの、反応を開始するまでに電気ヒー
ターあるいはライター等によりしばらく加熱する必要が
あって着火性が悪いという欠点があり、操作性や着火の
確実性に問題があった。

［発明が解決しようとする課題］特に自己燃焼性発熱体の性能としては、外部からのエネ
ルギを与えなくても、迅速に、かつ確実に燃焼し必要な
発熱量が得られることが重要であり、戸外での使用に際
しても小型で携帯性に優れていることが要求されるが、
従来技術による発熱剤ではこれらの性能は必ずしも満足
できるものではなかった。

以上の問題に鑑み本発明は電気、ガス等のエネルギーに
よらずまた使用環境に左右されず、いかなる条件下でも
100％確実に着火し、発熱反応し、最大の発熱量が得ら
れ、しかも火花等のわずかな熱源で迅速に着火、燃焼可
能で、かつ小型で携帯性に優れ、安全である高温発熱
体、およびこの性能、品質の安定した高温発熱体を大量
に生産効率よく製造する方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段］本発明者らは、単位重量当たりの発生熱量が多く、しか
も迅速に、簡便で確実に燃焼する発熱体およびその製造
方法について種々実験検討を行った結果本発明を完成し
たものである。

即ち、本発明は次の構成を要旨とするものである。

Fe₂O₃含有率が90重量％以上の酸化鉄の粉末と珪素粉末
あるいはSi含有率が60重量％以上の珪素合金粉末を混合
してなる発熱部に接して発熱部より易着火性のホウ素粉
末と酸化鉄の粉末からなる着火部を発熱体の表面に同時
にプレス成形した自己燃焼性発熱体に於いて、酸化鉄の
粉末と珪素粉末あるいは珪素合金粉末の合金割合を酸化
鉄粉末100重量部に対して珪素粉末あるいは珪素合金粉
末を80〜20重量部とすること、好ましくはFe₂O₃含有率9
9重量％以上の酸化鉄粉末100重量部に対してSi含有率75
重量％以上の珪素粉末あるいは珪素合金粉末を50〜35重
量％とすること、さらに酸化鉄粉末は10μｍ以下が90重
量％以上でかつ平均粒径が５μｍ以下で珪素粉末あるい
は珪素合金粉末は50μｍ以下が90重量％以上でかつ平均
粒径が25μｍ以下であること、好ましくは酸化鉄粉末は
５μｍ以下が90重量％以上で平均粒径が１μｍ以下で珪
素粉末あるいは珪素合金粉末は25μｍ以下が90重量％以
上でかつ平均粒径が10μｍ以下であること、酸化鉄粉末
のSO₄含有率が0.05重量％以下で、好ましくはSO₄含有率
が0.02重量％以下である自己燃焼性高温発熱体である。
本発熱体はミッシュメタルや火薬のわずかな火花でも容
易に着火し、発熱反応を行うものであり、発熱量は発熱
体1g当り約400〜550calの発熱量を有し、最高温度は140
0〜1550℃まで達するものである。

また、上記の高温発熱体を製造する方法は次の工程から
構成される。

酸化鉄、珪素および珪素合金の秤量、切り出し工
程、原料への成形バインダーの添加工程原料の混合、造粒工程原料の事前乾燥工程原料の金型への充填工程発熱体のプレス成形工程発熱体の乾燥工程本高温発熱体の製造方法の一例を第６図に示す。発熱体
原料は事前に破砕等の処理により酸化鉄は平均粒径５μ
ｍ以下に、珪素および珪素合金を平均粒径25μｍ以下に
調整した後に各原料の貯蔵ホッパーから所定の割合にな
るように秤量し、切り出され、成形硬化用のバインダー
を添加した後に混合造粒機内で均一に混合した後水分の
添加により、造粒が行われ、粒子径0.1mm〜0.8mm程度の
疑似粒子に造粒される。その後に一次乾燥で予備乾燥
し、プレス成形したときにバインダーがにじみでないレ
ベルの約６重量％まで乾燥された原料の流動性を確保し
たままで目的形状に合わせた金型に充填され、成形圧力
200〜1000kg/cm²の圧力で発熱体を成形する。その後に
約100〜200℃に昇温した連続乾燥機で１〜２時間乾燥し
て高温発熱体を得る。

ここで原料粒径の調整のための破砕機はどのようなもの
でもよく、揺動ミル、ボールミル、ジェットミル等の機
種、方法にはよらず、液体から直接製造した原料でも粒
子径が満足していれば構わない。またバインダーは発熱
体の酸化還元反応の進行を損なわずに発熱体の成形強度
が得られればどのようなものでも良いが、PVA（ポリビ
ニールアルコール）や水ガラスのようなバインダーは酸
化鉄とSi原料との反応を阻害するため不適当であり、Na
OHの水溶液としての添加が好ましい。

本発熱体の成形時の形状は被加熱物によって適宜決定さ
れ、円筒状、円柱状、円盤状、立方体形状でも不安定形
のものでも製造可能である。このように製造された発熱
体は目的に合わせてシステムに組み込まれた後に梱包、
出荷される。

（条件限定理由）酸化鉄と珪素および珪素合金の配合条件を限定する理由
は次の理由による。本発熱体は酸化鉄とSi原料の酸化還
元反応に伴う酸化鉄中の酸素の還元と酸化Siの酸化によ
る発熱反応によるものである。従って酸素が多くてもSi
が多くても理想的な反応は起こらない。

なお、本発明の以下の説明においては、珪素合金として
フェロシリコンの如き珪素鉄合金を例示するが、本発明
はこれに限ることなく、他の珪素合金、例えばFe-Si-Mg
なども用いることができることは勿論である。

第１図は平均粒径0.80μｍでFe₂O₃含有率が99重量％以
上の純度の酸化鉄と平均粒径14μｍのJIS2号相当のSi含
有率75.1重量％のフェロシリコン粉末あるいは平均粒径
11μｍのSi含有率98重量％の金属シリコン粉末を原料と
し、酸化鉄とSiの配合比を変えて発熱量の変化を測定し
た結果である。

酸化鉄100重量部に対してフェロシリコンを15重量部、
あるいは金属シリコンを12.4重量部配合した発熱体は着
火剤のみが燃焼し発熱体は反応しなかった。またフェロ
シリコンあるいは金属シリコンの配合を15重量部を越え
て20重量部未満とした場合には、燃焼が進行したり未反
応となったりで安定した発熱反応が得られなかった。こ
のことはSiが少なすぎるために燃焼が伝播しないためで
ある。またフェロシリコンを40〜50重量部とした場合に
最も高い発熱量が得られた。しかしこれ以上フェロシリ
コンの配合を増しても発熱量は低下の傾向を示し、フェ
ロシリコンを90重量部とした場合には発熱体が反応しな
い状態となった。フェロシリコンの配合を80重量部を越
え90重量部未満とした場合にも、燃焼が進行したり未反
応となったりで安定した発熱反応が得られなかった。

金属シリコンは50重量部で最大の発熱量を示し、85重量
部以上の配合では発熱体の反応は進行しなかった。金属
シリコンの配合を80重量部を越え85重量部未満とした場
合にも、燃焼が進行したり未反応となったりで安定した
発熱反応が得られなかった。これは酸素が少なすぎるた
めにSiが燃焼しなかったものである。このことから発熱
体の酸化還元反応を進行させて高温発熱体を得るには、
酸化鉄100重量部に対してフェロシリコンあるいは金属
シリコンを20〜80重量部の配合とすることが必要であ
り、好ましくは40〜50重量部にするのが理想的である。

第４図は酸化鉄100重量部に対して75.1重量％Si含有珪
素鉄合金を40重量％を配合した場合の酸化鉄のFe₂O₃含
有率の発熱体発熱量に及ぼす影響を示したものである。
このことから酸化鉄のFe₂O₃含有率は88.0重量％以下で
は反応が進行せず、88〜90重量％では反応が進行したり
一部反応したり不安定な反応領域であり、確実に反応さ
せるためには90重量％以上の酸化鉄のFe₂O₃含有率とす
ることが必要であり、最大の発熱量を得るためには99重
量％以上のFe₂O₃含有率を有していることが好ましい。

また、珪素鉄合金のSi含有率が60重量％未満ではSiの純
度が低すぎること、およびSi不足となりSiが少なく燃焼
が伝播しないため、珪素鉄合金のSi含有率は最低60重量
％以上とすることが必要である。

酸化鉄および珪素、および珪素鉄合金の粒径を限定する
理由は次の理由による。酸化鉄と珪素、および珪素鉄合
金の配合を決定することにより酸化還元発熱反応は進行
するが、より容易にかつ確実に反応を引き起すために、
発熱体の反応性を改善することが必要である。このため
には原料の粒径を細粒にすることが好ましい。

第２図はFe₂O₃含有率99重量％以上の純度の酸化鉄100重
量部にJIS2号相当のSi含有率75.1重量％のフェロシリコ
ン粉末40重量部配合してフェロシリコンと酸化鉄の粒度
を変えた場合の発熱体の反応域を示したものである。酸
化鉄の粒径は平均５μｍで、10μｍ以下の粒子が90重量
％以上、フェロシリコンの粒径は平均25μｍで、50μｍ
以下の粒子が90重量％以上の条件を満足しなければ発熱
体は反応しない。

このことより酸化鉄と珪素鉄合金の限界粒径が決定でき
る。第３図は平均粒径0.8μｍで、３μｍ以下が95重量
％で、Fe₂O₃含有率が99.2重量％の酸化鉄とSi含有率75.
1重量％フェロシリコンの粒径を変えて発熱体を製造し
て発熱量を測定した結果である。フェロシリコンの平均
粒径が10μｍより粗くなると発熱量が低下し、40μｍ以
上で、発熱体は未反応となった。フェロシリコンの平均
粒径が25μｍ〜40μｍの範囲では発熱反応が進行した
り、未反応であったりし不安定であった。同様に酸化鉄
の粒子径を粗くした場合にも発熱量の低下が見られた。
従って好ましくは酸化鉄の平均粒径は１μｍ以下、フェ
ロシリコン、金属シリコンの平均粒径を10μｍ以下とす
ることにより最大の発熱量が得られるものである。

このことは原料の粒子径を小さくすることにより酸化鉄
中の酸素と、シリコン原料がより多くの反応界面で接触
し、酸化還元反応が効率よく行われるためである。

この結果、Fe₂O₃含有率90重量％以上の酸化鉄100重量部
に対して珪素粉末あるいはSi含有率60重量％以上の珪素
鉄合金粉末を20〜80重量部配合して混合することによ
り、最高の発熱量を有する高温発熱体が得られ、酸化鉄
の平均粒径を５μｍ以下で、粒径10μｍ以下が90重量％
以上とし、珪素、および珪素鉄合金粉末の平均粒径を25
μｍ以下で、粒径50μｍ以下が90重量％以上とすること
により、反応性が改善されより確実に発熱反応が進行す
る。

酸化鉄中のSO₄含有率を限定する理由は次の理由によ
る。

本発熱体が反応し発熱した場合にわずかの硫黄臭を発生
することから、発生ガス成分を分析したところSO₂が主
成分であり、このSO₂が硫黄臭を発生することがわかっ
た。この硫黄臭発生原因は発熱体が酸化還元反応により
1400℃以上の高温に達するために、酸化鉄に含まれるSO
₄成分がガス化してSO₂になっているものと推定された。
第５図は酸化鉄のSO₄含有率と反応時のガス中SO₂濃度の
関係である。発熱体が反応時に発生する硫黄臭は酸化鉄
中のSO₄含有率の増加に伴って直線的に増加する。人間
の臭気で観察し、臭いの気にならないレベルは、酸化鉄
中のSO₄が0.05重量％以下で、好ましくは酸化鉄のSO₄が
0.02重量％以下で発熱体反応時の硫黄臭はほとんどなく
することができた。

この結果、Fe₂O₃含有率90重量％以上の酸化鉄100重量部
に対して珪素粉末あるいはSi含有率60重量％以上の珪素
合金粉末を20〜80重量部配合して混合することにより、
最高の発熱量を有する高温発熱体が得られ、酸化鉄の平
均粒径を５μｍ以下で、10μｍ以下が90重量％以上と
し、珪素、あるいは珪素合金粉末の平均粒径を25μｍ以
下で、50μｍ以下が90重量％以上とすることにより、反
応性が改善されより確実に発熱反応が進行し、さらに酸
化鉄のSO₄含有率を0.05％以下とすることにより、発熱
反応時に硫黄臭の発生を気にならないレベルまで低減で
き、商品としての実用的価値を高めることができた。

［作用］本発熱体は酸化鉄中の酸素が珪素粉末あるいは珪素合金
粉末により還元され、珪素が酸化することにより酸化珪
素となる酸化還元反応である。この反応は化学量論的に
は（１）式で示される。

2Fe₂O₃＋3Si＝3SiO₂＋4Fe ‥‥（１）この酸化還元反応を行わせるためには局部的に約1000℃
以上にまで高温にすることが必要であり、一部で反応が
起こると次々に連続して反応する。しかし、発熱体を10
00℃以上に加熱することは一般の着火用のライター等で
はかなり困難でありほとんど不可能である。従って、よ
り低温度で確実に、容易に着火し発熱体を局部的に1000
℃以上の高温に高めることが必要であり、本発明は酸化
鉄と珪素および珪素合金の各粉末の混合割合を適正にし
最大の発熱量が得られるようにし、酸化鉄、珪素あるい
は珪素合金の粒子径の反応限界、および適正粒径範囲を
もとめ、反応性を改善した結果、発熱部に接して形成し
たホウ素と酸化鉄粉を混合した着火剤の反応熱により、
発熱部の酸化鉄と珪素鉄の酸化還元反応を容易にかつ確
実に行わせることができるようにしたものである。本発
明による着火剤部分は約500℃の温度で反応を開始する
ために、例えばミッシュメタルや火薬の火花により、着
火剤を反応させ着火剤部分の熱量を利用して着火剤と接
触している発熱体を局部的に1000℃以上の高温度にし、
酸化還元反応を発熱体全体にわたって進行させるもので
ある。

加熱炉に本発明による着火剤を同時プレスした発熱体を
設置し反応開始温度を測定したところ、490〜505℃で発
熱体が反応し燃焼が進行した。従って本発明による発熱
体は容易に着火可能であり、確実に発熱体の反応を引き
起こすことができるものである。

本発明による発熱体の酸化鉄とSiの配合比は、（１）式
によれば発熱部のSi濃度は20.8重量％となり、酸化鉄10
0重量部に対して75重量％Si含有フェロシリコンは40重
量部、98重量％Si含有金属シリコンは26重量部となる。
また、該反応式に従い生成熱量を求めると発熱体1g当り
633calとなる。しかし実際に発熱量を測定すると380〜4
50cal/gであり、理論値より低くなっている。反応後の
発熱体をＸ線回折を行い同定した結果、SiO₂（クリスト
バライト）、α−Feの他に2FeOSiO₂（ファイアライト）
が検出され、SiがすべてSiO₂になっていないことに起因
することがわかった。ここでSiO₂の生成熱は3600cal/
g、2FeOSiO₂の生成熱は1698cal/gであり、2FeOSiO₂の方
がSiO₂に比べ生成熱が少ない。従って、SiO₂をより多く
生成することが発熱体の熱量増加には好ましいことであ
り、発熱体の発熱量を高めるためには酸化鉄のFe₂O₃含
有率とSi原料のSi含有量との間に最適な混合割合の組合
せがあり、適正条件を検討した結果、Fe₂O₃含有率90重
量％以上の酸化鉄100重量部に対して珪素粉末あるいはS
i含有率60重量％以上のフェロシリコンを40〜50重量部
混合した場合に最も高い発熱量が得られ、これ以上フェ
ロシリコンの配合を増しても、低下しても発熱量は低下
の傾向を示し、最適条件が求められた。

酸化鉄と珪素あるいは珪素鉄合金の粒子径の影響は酸化
還元反応の進行速度に影響し、原料粒子径が小さくなる
ほど改善されるが、酸化鉄の平均粒子径は５μｍ以上で
は容易に反応が進行せず、フェロシリコンの平均粒径が
40μｍ以上でも反応は進行せず、約1100℃まで発熱体を
昇温する必要があった。従って着火剤により容易に発熱
反応を進行させるためには、酸化鉄の平均粒径は５μｍ
以下、フェロシリコン、金属シリコンの平均粒径は25μ
ｍ以下とすることが必要で、最大の発熱量を得るには酸
化鉄の平均粒径は１μｍ以下、フェロシリコン、金属シ
リコンの平均粒径は10μｍ以下とし、原料の粒子径を小
さくすることにより酸化鉄中の酸素と、シリコン原料が
より多くの反応界面で接触し、酸化還元反応が効率よく
行われるものである。

酸化鉄とフェロシリコンおよび金属シリコンの粒子径
は、一次粒子の他に粒度調整の破砕の過程で凝集し、発
熱体内で酸化鉄とシリコン原料の偏析を発生した場合も
粗粒の原料を利用したのと同様な挙動を示し、発熱量の
低下をきたし、極端な場合には未反応となる。

また、本発熱体が反応する時にわずかの硫黄臭を発生
し、この原因は酸化鉄に含まれるSO₄成分がガス化してS
O₂になっているものであり、酸化鉄のSO₄含有率を少な
くすることにより反応時のガス中SO₂濃度を直線的に減
少でき、臭いの気にならないレベルは人の嗅覚では酸化
鉄中のSO₄が0.05重量％以下で、酸化鉄中のSO₄が0.02重
量％以下で発熱体反応時の硫黄臭はほとんどなくするこ
とができた。

本発熱体の製造方法で、酸化鉄と珪素粉あるいは珪素合
金原料にバインダーを添加する目的は成形強度を確保す
るためであり、実用的には100kg/cm²の圧縮強度があれ
ば使用には十分耐え得る発熱体となる。バインダー添加
による強度は成形後に乾燥することにより再現する。バ
インダーは酸化鉄とSi原料との反応を阻害しないもの例
えば、NaOHの水溶液としての添加が好ましい。さらに混
合原料を0.1〜0.8mmの粒子径に造粒する目的は原料の流
動性を改善して金型に所定の重量を充填するためであ
り、造粒しない場合は原料粒子径が10μｍ以下と細粒で
あるために、完全には金型内には充填せず重量不足とな
る等、発熱体の熱量不足の不都合が生じた。またプレス
成形を行うため金型形状を自由に選択することができ、
目的に合わせた形状を有する発熱体が製造可能である。

［実施例］（実施例１）本発明の製造条件と発熱体の性能、および従来の発熱体
と比較して実施例にもとずいて説明する。

本発熱体は発熱部に粒度、成分の異なる酸化鉄粉を用
い、酸化鉄粉100重量部に対して粒度の異なるフェロシ
リコンを10〜100重量部を乳鉢で30分間十分に混合した
後、成形用バインダーとして2.5重量％NaOH水溶液を混
合原料の６重量部添加し、さらに10分間混合した。この
発熱原料を一個の発熱体の乾燥重量が90gとなるように
秤量し、外径50mmの金型に充填した。次いで市販の試薬
酸化鉄粉85重量部とホウ素粉末15重量部混合した着火剤
を金型に充填した発熱原料の上部に1.2g添加し、250kg/
cm²の成形圧力で発熱原料、着火剤共に同時にプレス成
形した。成形後金型から取り出して200℃の乾燥炉で２
時間乾燥して発熱体を製造した。

このようにして製造した発熱体の発熱量を測定した結果
を第１表に示した。

この結果から発熱部のフェロシリコンの配合比は酸化鉄
100重量部に対して40〜50重量部で最大の発熱量とな
り、原料の平均粒径はより細粒の方が高い発熱量を示
し、酸化鉄のFe₂O₃含有率は高い方が発熱量は多くな
り、酸化鉄のSO₄含有率は少ない方が硫黄臭は少なく発
熱体としては好ましい製造条件であった。このように製
造した本発熱体は、ミッシュメタルの発生するわずかの
火花でも着火部分は容易に反応し発熱体全体が燃焼し
た。

酸化鉄の平均粒径が0.82μｍ、粒径3.0μｍ以下が95重
量％でFe₂O₃含有率が99.2重量％、SO₄含有率が0.021重
量％の酸化鉄粉100重量部に対して平均粒径が9.41μ
ｍ、粒径50μｍ以下が98重量％でSi含有率75.1重量％の
フェロシリコンを40重量部配合したNo.20およびNo.24
（フェロシリコン平均粒径が4.76μｍ以外はNo.20と同
じ）の発熱体が最も高い発熱量が得られ、硫黄臭も臭わ
なかった。

この最適製造条件で製造された本発熱体と従来多くの商
品の発熱剤として使用されている酸化カルシウムの発熱
特性を比較して第２表に示した。これより本発熱体は酸
化カルシウムに比べ単位重量当りの発熱量が約1.6倍も
多く、単位体積当りの熱量に換算すると約3.2倍の発熱
量を有しており、本発明による発熱体は小型で高発熱量
を有する発熱体であることがわかる。

（実施例２） Fe₂O₃含有率99.2重量％、SO₄含有率0.025重量％で平均
粒径0.82μｍの酸化鉄100重量部に対してSi含有率75.1
重量％で平均粒径が7.42μｍのフェロシリコン40重量部
を、貯蔵ホッパーから秤量機で正確に切り出した後に2.
5重量％のNaOH水溶液を６重量％添加し、造粒機でさら
に水分を18％まで添加した。この結果、造粒粒径が0.4m
m〜0.8mmの混合原料を製造した。また着火剤もＢ含有率
96重量％のアモルファスホウ素粉末を15重量％、Fe₂O₃
含有率99.8重量％で平均粒径0.98μｍの試薬酸化鉄を85
重量％混合した後に水分を18％添加して粒径0.3mm〜0.6
mmに造粒した。この着火剤原料を外径20mm、深さ2mmの
金型に1.5g充填し、ついで着火剤を充填した金型を外径
61mm,深さ30mmの金型中央に位置させた後に、酸化鉄と
フェロシリコンを混合造粒した原料を着火剤の上に88g
充填し成形荷重7.3トンの荷重で成形し、金型から取り
出した後に200℃に昇温した乾燥機内で２時間乾燥して
発熱体を得た。

本発熱体の性能を調査したところ、第３表の性能を有す
るもので発熱量が443.5cal/g、最高温度が1380℃、反応
時間が12.3秒と高温発熱体としての機能を有し、圧縮強
度が112.3kg/cm²あり十分なハンドリング強度を有し、
ばらつきも少ないものであった。また連続生産機である
本設備での生産性は１分当り60〜150個であり設備の運
転要員は３名程度ですんだ。

［発明の効果］本発明により製造した発熱体は、原料の酸化鉄粉と珪素
粉末あるいは珪素合金原料の配合、粒径、成分を適正化
することに、従来の自己燃焼型の生石灰利用による発熱
剤に比べ単位重量当り発熱量が約177cal/gも多く、1cc
当りの発熱量は約600calも多く、より小さな重量、体積
で多くの発熱を得ることができるものである。また火花
等のわずかの着火エネルギーで迅速にかつ、発熱体全体
が確実に反応し、優れた性能を有するとともに、ライタ
ー等の炎では容易に着火しない極めて安全性にも優れた
発熱体である。

本発明により製造された発熱体は戸外での加熱燃料とし
ての使用することもでき、容器に組み込んで飲食物、そ
の他の固体の調理や加熱を容易に行えるために利用価値
はきわめて大きいものである。

また原料の秤量切り出しから混合造粒、金型への充填、
プレス、乾燥を連続して行うことにより品質のばらつき
の少ない発熱体を製造でき、１分当り60〜150個の高生
産性を達成でき、製造設備の操業に関わる要員を３名程
度とすることができ、工業的にも十分採算の合う方法で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は原料配合割合と発熱量の関係を示すグラフ、第
２図は原料粒子径と発熱反応域の範囲を示すグラフ、第
３図はフェロシリコン平均粒径と発熱量の関係を示すグ
ラフ、第４図は酸化鉄Fe₂O₃含有率と発熱量の関係を示
すグラフ、第５図は酸化鉄SO₄含有率と発熱体発生ガス
のSO₂濃度の関係を示すグラフ、第６図は本発熱体の製
造設備のフローである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｌ 11/00 Ｆ２４Ｊ 1/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Fe₂O₃含有率が90重量％以上の酸化鉄の粉
末と珪素粉末あるいはSi含有率が60重量％以上の珪素合
金粉末を混合した発熱部に接して発熱部より易着火性の
ホウ素粉末と酸化鉄の粉末からなる着火部を発熱体の表
面に同時にプレス成形した自己燃焼性発熱体に於いて、
酸化鉄の粉末と珪素粉末あるいは珪素合金粉末の合金割
合を酸化鉄粉末100重量部に対して珪素粉末あるいは珪
素合金粉末を20〜80重量部とすることを特徴とする高温
発熱体。
【請求項２】酸化鉄粉末は10μｍ以下が90重量％以上で
かつ平均粒径が５μｍ以下で、珪素粉末あるいは珪素合
金粉末は50μｍ以下が90重量％以上でかつ平均粒径が25
μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の高温発
熱体。
【請求項３】酸化鉄粉末のSO₄含有率が0.05重量％以下
であることを特徴とする請求項１および２記載の高温発
熱体。
【請求項４】次の工程からなる請求項１、２および３記
載の高温発熱体の製造方法。酸化鉄、珪素および珪素合金の秤量、切り出し工
程、原料への成形バインダーの添加工程原料の混合、造粒工程原料の事前乾燥工程原料の金型への充填工程発熱体のプレス成形工程発熱体の乾燥工程