JPH0759809A - シート状発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気と接触することにより発熱する発熱組成
物を用いた発熱体であって、発熱組成物の片寄りがな
く、薄型で柔軟性を有し、しかも、発熱特性が優れたシ
ート状発熱体を得る。 【構成】 支持体として高吸水性繊維が混紡され、多数
の空隙を有する不織布を用い、その空隙に発熱組成物を
保持せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシート状発熱体に関し、
さらに詳細には発熱組成物の移動、片寄りがなく、薄型
で柔軟性を有するシート状発熱体に関する。

【０００２】採暖手段の一つとして鉄粉などの被酸化性
金属を主成分とし、空気と接触して発熱する発熱組成物
が通気性を有する袋に収納された発熱体がかいろなどと
して広く利用されている。しかしながら、これらの発熱
体は使用が簡単であるという利点はあるが、人体に装着
した場合などには、運動時のみならず、静止状態におい
ても発熱組成物が重力で袋の下方に片寄り、形状変化に
よる違和感を生ずる他、発熱特性自体も変化して性能が
低下するという問題点がある。これらの欠点を改善する
ための手段の一つとして、発熱組成物を支持体などに保
持または挟持させてシート状とするための種々の試みが
なされている。

【０００３】

【従来の技術】例えば、発熱組成物を、金網、プラス
チックなどの網状物に保持させる方法（特開昭５３−８
４２４６号公報）、活性炭繊維などに塩化物、水など
酸化助剤を含浸させたものにアルミ箔などの金属箔を重
ね合わせる方法（特開昭６３−３７１８１号公報）、
酸化助剤を含浸させた和紙の上に発熱剤を散布した後、
これを加圧してシート状に成型する方法（実開昭６４−
４２０１８号公報）、植物系繊維を含む熱融着繊維製
不織布を複数枚重ね合わせ、その領域に化学発熱剤を分
散させる方法（特開平２−１４２５６１号公報）などが
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
にはシート状発熱体としてそれぞれ次のような問題点が
ある。 金網、プラスチックなどの網状物に保持させた場合に
は、シート状になったとしても剛性が大きくなり、実用
的な柔らかさが得られず、しかも、発熱組成物の粉末が
離脱し易い。 酸化助剤を含浸させた活性炭繊維などとアルミ箔など
の金属箔を重ね合わせたものは粉末に比べて金属の表面
積が著しく小さいため、優れた発熱性能が得られず、ま
た、枚数を増やすと厚みが増し、柔軟性が無くなる。 また、紙の上に発熱剤を散布、加圧してシート状とし
たものは、折り曲げや振動などによって発熱剤が容易に
剥がれるため、実用的でない。 さらに、不織布を複数枚重ね合わせ、その領域に化学
発熱剤を分散させたものは植物系繊維が混合されている
とはいえ、例えば吸水能の高いパルプ自体でもせいぜい
２０ｍｌ／ｇが限度であり、この程度では保水能力が十
分でなく、発熱持続時間を高めるために結局はバーミキ
ュライトや高分子吸収剤などの保水剤を併用することに
なり、全体の厚みが増すという問題点がある。 このように従来技術にはそれぞれ固有の欠点があるた
め、未だ実用的に満足とされるシート状発熱体は得られ
ていない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
課題を解決し、発熱組成物が確実に保持されて移動する
ことがなく、厚みが薄く柔軟で、しかも、優れた発熱性
能を有するシート状発熱体を得るべく研究を重ねた結
果、吸水性繊維を含む不織布を用いることにより目的を
達成しうることを見い出し、本発明に到達した。すなわ
ち本発明は、多数の空隙を有するシート状の支持体に、
被酸化性金属粉を主成分とし、空気と接触して発熱する
発熱組成物を保持せしめてなるシート状発熱体におい
て、支持体として吸水能が５０ｍｌ／ｇ以上の高吸水性
繊維が混紡されてなる不織布を用いることを特徴とする
シート状発熱体である。

【０００６】本発明において、発熱組成物の支持体とな
る不織布に混紡される高吸水性繊維は５０ｍｌ／ｇ以
上、好ましくは１００ｍｌ／ｇ以上の吸水能を有するも
のである。一般的にはアルカリによる加水分解によって
生ずる親水基および架橋構造などを有するアクリル系繊
維が好ましく、例えば、ポリアクリル酸塩の架橋物、ア
クリル酸塩−アクリル酸エステル共重合体、ポリアクリ
ロニトリル架橋物の加水分解物、アクリル酸塩−アクリ
ルアミド共重合体、ポリビニルアルコール−アクリル酸
塩共重合体などの繊維であり、その太さが１〜１０デニ
ール、繊維長が１０〜１００ｍｍ程度のものである。

【０００７】支持体となる不織布は上記のような高吸水
性繊維単独からなるものであってもよいが、強度面など
から、通常は、その他の繊維との混紡されたものが用い
られる。高吸水性繊維と混紡される繊維の種類には特に
制限はなく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロ
ン、アクリル、ポリエステル、ポリビニルアルコール、
ポリウレタンなどの合成繊維、綿、パルプ、ビスコース
レーヨンなどの天然繊維などであるが、得られた発熱体
の両面をさらにフィルムや不織布などで被覆するような
場合には熱融着性が優れている点などからポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ナイロン、アクリル、ポリエステ
ルなどの合成樹脂繊維が好ましい。

【０００８】不織布全体に対する高吸水性繊維の混紡率
は、通常は２０ｗｔ％以上、好ましくは３０〜８０ｗｔ
％程度とされる。支持体となる不織布への加工は乾式
法、湿式法のいずれによるものであってもよく、その厚
さとしては、通常は、２〜１５ｍｍ、好ましくは３〜１
２ｍｍであり、１ｍ² 当たりの重量は２０〜１２０ｇ、
好ましくは３０〜１００ｇ程度のものである。

【０００９】本発明において、支持体となる不織布の空
隙に保持せしめられる発熱組成物は被酸化性金属粉、活
性炭、無機電解質、水などの混合物である。金属粉とし
ては鉄粉、アルミニウム粉などであるが、通常は鉄粉が
用いられ、還元鉄粉、霧吹鉄粉、電解鉄粉などである。
無機電解質としては、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、重金属の塩化物などが好ましく、例えば、ＮａＣ
ｌ、ＫＣｌ、ＣａＣｌ₂ 、ＭｇＣｌ₂ 、ＦｅＣｌ₃など
が用いられる。活性炭は反応助剤および保水剤として使
用され、通常は椰子殻炭、木粉炭などである。発熱組成
物の配合割合は支持体となる不織布の性状、目的とする
発熱性能などによって異なり一概に特定はできないが、
例えば金属粉が１００重量部に対し、活性炭が５〜２０
重量部、無機電解質が１．５〜１０重量部、水が２５〜
６０重量部である。この他、所望により、さらにパーラ
イト、バーミキュライト、吸水性樹脂などの保水剤や水
素発生抑制剤、固結防止剤などを混合することもでき
る。

【００１０】発熱組成物を支持体である不織布に保持さ
せる方法としては例えば、鉄粉、活性炭、無機電解
質、水などを混合した状態のものを支持体の上に広げて
振動を与えるか押しつけるなどで保持させてもよく、ま
た、鉄粉、活性炭、無機電解質など粉末原料の混合物
を支持体の上に広げて振動を与えて内部の空隙に進入さ
せて保持させた後、これに水を撒布してもよく、あるい
は、鉄粉、活性炭など無機電解質を除く粉末原料の混
合物を支持体の上に広げて振動を与えて内部の空隙に進
入させて保持させた後、これに食塩など無機電解質水溶
液を撒布して含浸させてもよい。これらのうちでも水分
を含まない状態の方が支持体内部の空隙に進入し易い点
でおよびが好ましく、さらには、無機電解質を全体
に均一に浸透させうる点などからの方法が特に好まし
い。

【００１１】支持体の不織布に対する発熱組成物の保持
量は、不織布の厚さ（目的とする発熱体の厚さ）、発熱
性能などに応じて定められるが、通常は不織布１ｍ² 当
たり５００〜１００００ｇ、好ましくは１０００〜５０
００ｇである。保持量が５００ｇよりも少ないと発熱温
度、発熱持続時間が低下し、一方、保持量が１００００
ｇよりも多くなると発熱体の厚みが増し、薄型で柔軟な
シートの形成が困難となる。

【００１２】本発明において、発熱組成物を支持体の不
織布に保持せしめたものをそのままの状態で全体を熱圧
着することにより、シート状発熱体として用いてもよい
が、加工時および使用時を含めて発熱組成物の離脱を確
実に防止する目的などから、その両面にさらに不織布や
通気性フィルムを重ね合わせて被覆することが好まし
い。被覆材の材質としては、発熱組成物の発熱に必要な
量の空気を供給しうるものであり、合成繊維、天然繊維
の不織布、交織布、紙、各種合成樹脂フィルムおよびこ
れらの複合シートなどを用いることができる。例えば、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリアクリ
ル、ポリエステル、ポリ塩化ビニルなどの合成繊維、
綿、パルプ、麻、毛、レーヨンなどの天然繊維の単独ま
たは混紡不織布、交織布、紙など、また、合成樹脂フィ
ルムでは例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイ
ロン、ポリエステル、ポリ塩化ビニルなどのフィルムに
針、レーザーなどで細孔を設けて通気性を持たせたも
の、あるいは、元来多数の微細孔を有する延伸微多孔質
フィルムなどのほか、前記の支持体と同材質の不織布も
使用できる。これらは単独で、または適宜組み合わせて
使用されるが、被覆加工性の面からは支持体と接する側
には融点が低い繊維またはフィルムを、他の側には非溶
融性乃至は融点の高い繊維またはフィルムを配した被覆
材などが好ましい。

【００１３】本発明において、被覆をおこなう場合には
熱融着の過程で所定の厚さのシート状に加工される。被
覆の方法としては支持体の表面に被覆材を重ね合わせ、
熱ロールを通すか、またはプレス機により熱圧着する
か、あるいは、被覆材を用いた偏平状の袋内に収納した
状態で圧縮しながら熱融着することによっておこなわれ
る。これによって支持体が圧縮された状態で固着され、
薄型のシート状になると同時に発熱組成物がより強固に
保持される。シート状とされた発熱体の厚さは、目的と
する発熱性能、用途などによって選択されるが、シート
状としての特性を活用できるよう、なるべく薄くなるよ
うに設計され、通常は６ｍｍ以下、好ましくは４ｍｍ以
下である。

【００１４】次に、本発明を図面によって例示し、さら
に具体的に説明する。図１は発熱組成物が保持されたシ
ート状構造体の断面図であり、図２は図１の構造体の両
面が通気性の被覆材で被覆されたシート状発熱体の断面
図である。図１において、高吸水性繊維１がその他の繊
維２と混紡され、多数の空隙３を有する不織布からなる
支持体４の内部に鉄粉を主成分とする発熱組成物５が進
入せしめられ、空隙３に入った状態で保持されている。
発熱組成物の１成分である無機電解質は水溶液の状態で
その大部分は支持体中の高吸水性繊維１に吸着された状
態で保持（図には示されていない）され、シート状の構
造体６を形成している。

【００１５】図２において、図１の構造体６の両面に、
不織布製の被覆材７、７がそれぞれ重ね合わされて熱ロ
ールなどを通すことにより、両面から圧縮された状態で
互いに熱融着され、本発明のシート状発熱体８を構成し
ている。これらのシート状発熱体はさらに非通気性の外
袋内に密封収納するか、あるいは通気面全体に非通気性
のフィルムを貼りつけるなどで、外気と遮断した状態で
保存される。シート状発熱体の使用時には、上記の外気
との遮断を取り除くことによって発熱が始まり、人体の
採暖、患部の加温などに用いられる。

【００１６】本発明において、被覆材の外面に非添着性
の粘着剤を塗布することもでき、それによって得られた
シート発熱体を肌着、あるいは関節など任意の部位に装
着することが可能となる。シート状発熱体の形状、大き
さには特に制限はなく、長方形、正方形、円形、星型な
ど任意の形状とすることができ、また、一般に市販され
ている従来の発熱体相当の大きさは勿論、例えば、１ｍ
平方のような大きさとすることもできる他、任意の形
状、大きさに切り取って使用することも可能である。

【００１７】

【実施例】

実施例１ 支持体としてアクリル繊維を高濃度アルカリで加水分解
させた架橋構造を有する高吸水性繊維で吸水能が１３０
ｍｌ／ｇの高吸水性繊維（東洋紡（株）製、ランシール
Ｆ）とメルティー（ユニチカ（株）製、ポリプロピレン
・ポリエチレン繊維）とを５０ｗｔ％：５０ｗｔ％の比
率で混紡した厚さ７ｍｍ、坪量７０ｇ／ｍ² の不織布を
用いた。この不織布を７０ｍｍ×１２０ｍｍに切取り、
この上に鉄粉３０ｇ、活性炭４ｇの混合粉末を均一に広
げた後、バイブレータで振動をかけることにより、支持
体内部の空隙に保持させた。引続き、塩化ナトリウムの
８％水溶液９ｇを撒布したところ、裏側にはほとんど抜
けることなく支持体である不織布に十分に保持された。

【００１８】次に、支持体の両面に被覆材として支持体
と同形状のティッユペーパー（パルプ）をを重ね合わせ
て熱ロールを通すことにより、互いに熱圧着してシート
状とした。さらに、このものを片面が透湿度４００ｇ／
ｍ² ・ｄａｙのポリプロピレン製の微多孔フィルム、他
面がポリエチレンフィルムとナイロン不織布のラミネー
トシートで構成された偏平状の内袋に収納してシート状
発熱体とした。このものの厚さを測定した結果、３ｍｍ
であった。この状態で非通気性の外袋内に密封収納し
た。

【００１９】２日後に、シート状発熱体を外袋から取り
出して室温２０℃、相対湿度６５％の室内で、ＪＩＳ
Ｓ−４１００の発熱試験法に基づいて発熱性能の測定を
おこなった。その結果、図３に示したような発熱曲線が
得られた。すなわち、１５分で４０℃を超え、７０分後
には約６０℃に達した。そして４０℃以上の発熱持続時
時間は約１０時間であり、この間常に柔軟なシート状が
維持された。

【００２０】比較例１ 支持体として高吸水性繊維を混紡する代わりに、メルテ
ィーに綿繊維を５０ｗｔ％：５０ｗｔ％で混紡した不織
布を用いた他は、実施例１におけると同様にしてシート
状発熱体を製作した。このシート状発熱体を実施例１に
おけると同じ条件で発熱性能の測定をおこなった結果、
図３に示したような発熱曲線であった。すなわち、４０
℃に達するまで約３０分を要し、６０分後に５５℃に達
したがそれ以上の温度上昇は見られなかった。そして４
０℃以上の発熱持続時時間は約６時間であった。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、高吸水性繊維を用いた不織布
を発熱組成物の支持体としたものであり、それによって
発熱温度が高く、持続時間が長いなど優れた発熱性能を
有するとともに薄型で柔軟性の大きいシート状発熱体の
製造が可能となった。従って、採暖用、患部の加温用な
どとして人体の任意の部位にフィットした状態で装着す
ることができ、長時間にわたって効果が維持されるよう
になった。

【００２２】

【図面の簡単な説明】

【図１】 発熱組成物が保持された支持体の断面図。

【図２】 シート状発熱体の断面図。

【図３】 発熱曲線図。

【符号の説明】

１ 高吸水性繊維 ２ その他の繊維 ３ 空隙 ４ 支持体 ５ 発熱組成物 ６ 構造体 ７ 被覆材 ８ シート状発熱体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長津 功 神奈川県平塚市田村5181番地 日本パイオ ニクス株式会社平塚研究所内 (72)発明者 高橋 守 神奈川県平塚市田村5181番地 日本パイオ ニクス株式会社平塚研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の空隙を有するシート状の支持体
   に、被酸化性金属粉を主成分とし、空気と接触して発熱
   する発熱組成物を保持せしめてなるシート状発熱体にお
   いて、支持体として吸水能が５０ｍｌ／ｇ以上の高吸水
   性繊維が混紡されてなる不織布を用いることを特徴とす
   るシート状発熱体。
2. 【請求項２】 発熱組成物が保持された支持体の両面が
   通気性を有する被覆材によって被覆され、加圧下に熱融
   着された請求項１に記載のシート状発熱体。
3. 【請求項３】 高吸水性繊維がアクリル系繊維のアルカ
   リ加水分解によって得られるアクリル酸系の繊維である
   請求項１に記載のシート状発熱体。
4. 【請求項４】 不織布の厚さが２〜１５ｍｍ、坪量が２
   ０〜１２０ｇ／ｍ²で高吸水繊維の混紡率が２０％以上
   である請求項１に記載のシート状発熱体。
5. 【請求項５】 不織布が高吸水性繊維とポリエチレン、
   ポリプロピレン、ナイロン、アクリル、ポリエステル、
   ポリビニルアルコール、ポリウレタンから選ばれる繊維
   の１種または２種以上との混紡品である請求項１に記載
   のシート状発熱体。