JPH10263002A - 発熱体 - Google Patents

発熱体

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JPH10263002A
JPH10263002A JP9095081A JP9508197A JPH10263002A JP H10263002 A JPH10263002 A JP H10263002A JP 9095081 A JP9095081 A JP 9095081A JP 9508197 A JP9508197 A JP 9508197A JP H10263002 A JPH10263002 A JP H10263002A
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JP
Japan
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cream
heat
composition
exothermic
exothermic composition
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JP9095081A
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English (en)
Inventor
Akio Usui
昭男 臼井
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MOTOCHI KENKYUSHO KK
Original Assignee
MOTOCHI KENKYUSHO KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】空間が断熱層としての機能を発現し、外気温の
影響が少なく発熱が安定し、発熱組成物層に溝や凹部が
形成され、薄い部分が形成され、柔軟性で、長時間にわ
たって発熱反応が持続する、高品質の発熱体を提供す
る。 【解決手段】クリーム状の発熱組成物2がシート状包材
内に積層封入され、包材の基材3上に転写されたクリー
ム状の発熱組成物層の表層部における全面又はその一部
に凹凸が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クリーム状の発熱
組成物を用いた発熱体の改良に関し、特に、発熱反応に
伴い、発熱組成物の表層部から除々に空気の供給通路が
形成されて内部の発熱物質と空気との接触を至極良好に
し、長時間にわたって発熱反応が持続する発熱体に関す
る。
【0002】
【従来の技術】本発明者は、平成8年6月17日付け出
願の特願平8ー177404号(平成7年7月8日付け
出願の特願平7ー196035号の国内優先)の明細書
において、インキ状ないしクリーム状の発熱組成物を用
いた発熱体を提供した。
【0003】この発熱体は、インキ状ないしクリーム状
の発熱組成物を用いているから、以下に述べる利点を有
する。
【0004】即ち、従来の粉末状の発熱組成物を用いる
ものとの比較において、発熱組成物の形状が安定してお
り、しかも緻密で、空気との接触面積が小さいために、
発熱組成物の発熱反応を抑制して、製造時における発熱
反応によるロス、発熱組成物の品質低下及び発熱組成物
の凝固を防止して歩留りや取扱性を向上させることがで
きたり、又、粉塵の発生がなく、混合装置を気密性にす
る必要がなくなり、このために製造装置のメンテナンス
が容易である上、製造装置の稼働時間ないし作業者の就
業時間に対する制約をなくしたり、粉塵の発生がなくな
る等、作業環境の改善を図ることができる。
【0005】又、インキ状ないしクリーム状の発熱組成
物を、基材や被覆材、或いはこれらの上に形成された吸
水層上に転写、積層することによって、当該発熱組成物
を袋材に均等に分布、固定させることができる結果、発
熱組成物の移動、片寄りが防止され、加えて、発熱組成
物中の余剰水分や遊離水分或いは含水ゲル中の水分を基
材及び/又は被覆材に吸収させて空気との接触を容易に
したり、発熱体の薄型化によって発熱組成物の余剰な発
熱反応を極力避け、安全に使用できるのである。
【0006】更に、本発明においては、吸水性を持った
包材(素材自体が吸水性を有するものの他、合成樹脂製
の包材のように素材自体は水分を吸収しないが形成され
た微細孔や繊維間の隙間に水分が吸着されるものも含
む。)、又は、吸水剤の粘性水溶液を包材に、含浸、吹
き付け、練り込み、印刷又はコーティング等の塗工など
によって積層、乾燥したり、吸水剤を圧着や練り込み等
によって含有、担持させた、つまり包材に吸水性を付与
したものが用いられる。そして、包材の基材上にクリー
ム状の発熱組成物をスクリーン印刷やコーティング等で
転写、積層すれば粉体の転写工程がなくなり、将来の医
療用具や医薬品製造におけるGMP基準を満たす工場管
理を容易に実現させることができるのである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インキ
状ないしクリーム状の発熱組成物においては上述の優れ
た利点を有する反面、吸水性ポリマー及び/又は増粘剤
の種類や配合量、更には、水分量によって、発熱組成物
が緻密になって発熱反応に伴う発熱組成物内部への空気
の供給が不足し、反応効率が低下する場合がある。
【0008】即ち、インキ状ないしクリーム状の発熱組
成物、例えばクリーム状の発熱組成物においても、発熱
組成物層の内部における発熱物質表面への空気(酸素)
の供給が重要な問題となる。初期反応においては、発熱
組成物層の表層部での反応なので空気(酸素)の供給に
問題はないが、一定以上の反応を持続させるためには、
一定以上の発熱組成物層の厚みが必要であり、更に、発
熱組成物層の内部における発熱物質の表面へ一定量の空
気を継続的に供給することが必要になる。
【0009】クリーム状の発熱組成物は、鉄粉や活性炭
などの粉体(固形)成分以外は大部分が水であり、発熱
反応に伴って含水ゲルや増粘剤中の水分が消費され、粉
体以外の体積が収縮し、粉体粒子間、例えば発熱物質粒
子間に間隔が生じ、空気の供給が増加する。
【0010】一方、発熱物質、例えば鉄粉も酸化される
ことにより水酸化鉄となり膨張するが更に水分を喪失し
微粉化して発熱物質粒子間の間隔に充填され、緻密にな
ったり、又、一部は塩化物になって水に溶解し、発熱組
成物の体積が縮小するために十分な空気の供給通路が形
成できなくなる結果、反応の継続性が不十分となって反
応効率が低くなる場合があった。
【0011】安定した発熱反応を長時間にわたって持続
させるためには、発熱反応に伴って、発熱組成物の表層
部から空気の供給経路が逐次拡大、形成されて層内部の
発熱物質と空気との接触を良好にする必要があり、この
点において、問題が生じる場合が有った。
【0012】また、水分量が余剰になると、空気と発熱
組成物との接触が悪化して、温度上昇が鈍化すると共
に、発熱温度が低くなって、所要の発熱効果が得られな
い場合が有る。
【0013】本発明は、前記技術的課題を解決するため
に提案されたものであって、クリーム状の発熱組成物が
シート状包材内に積層封入されてなる発熱体において、
包材の基材上に転写したクリーム状の発熱組成物の表層
部における全面又は一部に凹凸を形成して空気と発熱組
成物との接触面積を増加させることにより、発熱組成物
の内部への空気供給が極めて良好になる結果、発熱反応
が速やかに行われて発熱の開始が早くなったり、発熱組
成物層の内部にも空気が供給されるので発熱反応効率が
向上したり、発熱組成物と被覆材との間に空間が形成さ
れるので、その空間に水分が入り込んで当該水分の浸み
出しを防止し得る上、空間が断熱層としての機能を発現
し、外気温の影響が少なく発熱が安定するのであり、発
熱組成物層に溝や凹部が形成され、薄い部分が形成され
るので、柔軟で、長時間にわたって発熱反応が持続す
る、高品質の発熱体を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決すべく、従来の粉末状発熱組成物と比較して、空気
中での発熱組成物の安定性を向上させ、その結果、製造
時の発熱反応によるロス、発熱組成物の品質低下及び発
熱組成物の凝固を防止して歩留りや取扱性を向上させた
り、混合装置を気密性にする必要がなく、製造装置のメ
ンテナンスが容易で、しかも製造装置の稼働時間ないし
作業者の就業時間に対する制約を無くする一方、発熱体
として使用するときには、空気と発熱組成物との接触が
良好で、温度上昇が速やかに生じると共に、所望の範囲
の発熱温度が得られて、所要の発熱効果が得られる新規
な発熱組成物について鋭意検討を重ねてきた。
【0015】その結果、発熱体を形成するにあたり、用
いられる発熱組成物を、全体としてクリーム(粘稠)状
に形成して空気との接触を極力抑制し、空気中での発熱
組成物の安定化を図る一方、発熱組成物に凹凸を形成す
ることによって、発熱組成物層の表面積を増大させると
ともに、発熱組成物層内部への空気の供給が円滑に行わ
れるようにし、これによって、発熱反応が速やかに、且
つ持続的に行われるようにする必要があるとの知見を得
た。
【0016】本発明に係る発熱体は、前記知見に基づき
完成されたものであって、クリーム状の発熱組成物がシ
ート状包材内に積層封入されてなる発熱体において、包
材の基材上に転写されたクリーム状の発熱組成物層の表
層部における全面又はその一部に凹凸が形成されてなる
ことを特徴とする。
【0017】以下本発明を詳細に説明する。 〔発熱体の用途〕本発明に係る発熱体は、下着などに貼
着して体を暖めたり、足裏を暖めたり、ポケットに入れ
て使用したり、就寝の際、敷き布団上に置いて行火とし
て使用する等、体を暖めて使用するものが挙げられる。
【0018】〔クリーム状の発熱組成物の説明〕本発明
に係る発熱体においては、従来のように水分を含み、且
つ粉末状ないしフレーク状の発熱組成物を用いるのでは
なく、クリーム状の発熱組成物を用いる点に一つの特徴
を有するが、このクリーム状の発熱組成物としては、空
気中の酸素と反応して発熱する組成物からなり、且つ外
力を加えると流動する性質を有するものであれば特に限
定されるものではない。
【0019】即ち、本発明に係る発熱体においては、従
来のように水分を含み、且つ粉末状ないしフレーク状の
ものではなく、クリーム状に粘稠化されおり、その成分
として、発熱反応に必須である発熱物質の他に、水や吸
水性ポリマー及び/又は増粘剤と、発熱を促進するため
のカーボンや活性炭などの炭素成分及び金属粉の表面の
酸化皮膜を破壊し、発熱反応を連続的に発生させる金属
の塩化物を必須成分とし、全体としてクリーム状に形成
された発熱組成物が用いられる点に特徴を有する。
【0020】このクリーム状の発熱組成物の配合割合と
しては、用いられる吸水性ポリマーや増粘剤の種類、発
熱物質更に炭素成分の種類、金属の塩化物の種類等によ
っても異なるが、一般に、発熱物質100重量部に対
し、吸水性ポリマー0.05〜7.5重量部及び/又は
増粘剤0.05〜7.5重量部、炭素成分1〜15重量
部及び金属の塩化物1〜10重量部とを必須成分とし、
且つ水が配合されて、全体としてクリーム状に形成され
てなる。
【0021】本発明で用いられる発熱物質としては、有
機物を用いることも可能であるが、反応に伴って異臭が
発生しない鉄粉、亜鉛粉、アルミニウム粉又はマグネシ
ウム粉或いはこれらの2種以上の金属からなる合金の粉
末、更に、これらのうちの2種以上を混合した混合金属
粉などが用いられるが、特に、これらの金属粉の中で
は、安全性、取扱性、コスト、保存性及び安定性などの
観点から鉄粉を用いることが最も望ましい。
【0022】前記吸水性ポリマーとしては、主として、
水や金属の塩化物水溶液を円滑、且つ大量に吸収する高
分子材料が挙げられるのであり、具体的には、例えば特
公昭49ー43395号公報に開示されている澱粉ーポ
リアクリロニトリル共重合体、特公昭51ー39672
号公報に開示されている架橋ポリアルキレンオキシド、
特公昭53ー13495号公報に開示されているビニル
エステルーエチレン系不飽和カルボン酸共重合体ケン化
物、Nービニルアセトアミド架橋体(吸水剤)(昭和電
工株式会社製 商品名NAー010)、イソブチレン−
無水マレイン酸系のゲル等から選ばれた1種又は2種以
上の混合物が挙げられるのであり、更に、これらを界面
活性剤で処理したり、これらに界面活性剤を組み合わせ
て親水性を向上しても良いのである。これらの吸水性ポ
リマーの中には水や金属の塩化物水溶液を吸収して増粘
性を発現するものがあるが、主として、水や金属の塩化
物水溶液を円滑、且つ大量に吸収する機能を有するもの
である。
【0023】この吸水性ポリマーとしては、市販のもの
を用いればよく、例えば株式会社クラレ社製の商品名で
あるK1ゲル201−K、201K−F2、三洋化成工
業株式会社製のサンフレッシュST−500MPSなど
がその例として挙げられる。
【0024】これら市販の吸水製ポリマーの中では、特
に、株式会社クラレ社製のイソブチレン−無水マレイン
酸共重合体であるK1ゲル201−K、K1ゲル201
−F2などが、ゲル強度が高く、しかも耐熱性や対候性
更に金属の塩化物水溶液の吸収性に優れ、安定している
ので特に好ましい。
【0025】前記増粘剤としては、主として、水や金属
の塩化物水溶液を吸収し、粘稠度を増大させるか、チキ
ソトロピー性を付与する物質が挙げられるのであり、ポ
リアクリル酸ソーダ等のポリアクリル酸塩、ポリエチレ
ンオキサイド、ポリビニルアルコール、カルボキシビニ
ルポリマー、ポリビニルピロリドン、アラビアガム、ア
ルギン酸ソーダ等のアルギン酸塩、デキストリン、α化
澱粉又は加工用澱粉などの澱粉系吸水剤、ペクチン又は
カラギーナンなどの多糖類系増粘剤、CMC、酢酸セル
ロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロー
ス又はヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース
誘導体系増粘剤、水溶性セルロースエーテル又はポリ−
N−ビニルアセトアミド等から選ばれた1種又は2種以
上の混合物が挙げられるのであり、更に、これらを界面
活性剤で処理したり、これらに界面活性剤を組み合わせ
て親水性を向上しても良いのである。
【0026】前記CMCとしては、第一工業製薬株式会
社製の商品名であるセロゲンEPが挙げられるのであ
り、又、前記水溶性セルロースエーテルとしては、メチ
ルセルロース(信越化学工業株式会社製、商品名:メト
ローズSM4000など)、ヒドロキシプロピルメチル
セルロース(信越化学工業株式会社製、商品名:60S
H−4000、90SH−4000など)が挙げられ
る。
【0027】前記炭素成分としてはカーボンブラック、
黒鉛又は活性炭などがその例として挙げられるのであ
り、又、前記金属の塩化物としては塩化ナトリウム、塩
化カリウムなどのアルカリ金属の塩化物、塩化カルシウ
ム、塩化マグネシウムなどのアルカリ土金属の塩化物な
どをその例として挙げることができる。
【0028】又、本発明で用いられるクリーム状の発熱
組成物においては、前述のように、発熱物質と水や吸水
性ポリマー及び/又は増粘剤と、炭素成分及び金属の塩
化物からなるものでも優れた発熱特性が得られるが、更
に転写性、保存時の安定性、発熱特性の一層の向上を図
るために、所望により、pH調整剤、分散性を高める界
面活性剤又は消泡剤から選ばれた少なくとも1種が配合
され、全体としてクリーム状に形成されたものも有益で
ある。
【0029】このクリーム状の発熱組成物の配合割合と
しては、用いられる吸水性ポリマーや増粘剤の種類、発
熱物質更に炭素成分の種類、金属の塩化物の種類等によ
っても異なるが、一般に、発熱物質100重量部に対
し、吸水性ポリマー0.05〜7.5重量部及び/又は
増粘剤0.05〜7.5重量部、炭素成分1〜15重量
部及び金属の塩化物1〜10重量部、又、この発熱組成
物には、更に発熱物質100重量部に対し、pH調整剤
0.05〜5重量部、分散性を高める界面活性剤0.0
5〜5重量部又は消泡剤0.05〜5重量部から選ばれ
た少なくとも1種が配合されてなり、しかも水が配合さ
れて、全体としてクリーム状に形成されてなる。
【0030】前記pH調整剤や界面活性剤更に消泡剤と
しては、ポリリン酸ナトリウム等や通常のpH調整剤の
他、この分野で用いられるものが用いられる。
【0031】更に、本発明で用いられるクリーム状の発
熱組成物においては、前述の成分から成るものが挙げら
れるが、前述のクリーム状の発熱組成物に、更に、ベン
トナイトや骨材粒子を配合させて長時間に亙って一層優
れた発熱特性を発現させても良いのである。
【0032】前記骨材粒子としては活性白土、パーライ
ト、シリカーアルミナ粉、シリカーマグネシア粉、か焼
マグネシア、カオリン、軽石、ゼオライト、マグネシア
粉、沈澱アルミナゲル、活性アルミナ、炭酸カルシウ
ム、シリカゲル、クリストパライト、パーミキュライ
ト、シリカ系多孔質物質、ケイ酸カルシウム等のケイ酸
塩、ケイ石、ケイソウ土、アルミナ、マイカ粉、クレ
ー、タルク等の苦土ケイ酸質、シリカ粉、活性炭、木
炭、有機質及び/又は無機質の短繊維、木粉又はパルプ
粉から選ばれた少なくとも1種が挙げられる。
【0033】本発明においては、クリーム状の発熱組成
物にベントナイトや骨材粒子を配合するにあたり、この
ベントナイトや骨材粒子の配合割合は、用いられるベン
トナイトや骨材粒子の種類や密度によって異なるが、一
般に、ベントナイトや骨材粒子の配合割合は、クリーム
状の発熱組成物全体の0.5〜20重量%の範囲とする
のが望ましい。
【0034】ベントナイトや骨材粒子の配合割合が、
0.5重量%未満と少なすぎると、その配合の効果が乏
しく、配合する意味がなく、一方、20重量%を超える
と、発熱物質の絶対量が不足し、所要の発熱温度や発熱
時間の確保が困難になる虞れがあるので、いずれの場合
も好ましくなく、従って、これらの観点により、ベント
ナイトや骨材粒子の配合割合が、特に1〜15重量%の
範囲、更に好ましくは2.5〜12.5重量%の範囲と
するのが望ましい。
【0035】〔クリーム状の発熱組成物の製造方法〕本
発明で用いられるクリーム状の発熱組成物を製造するに
あたり、まず、発熱組成物の固形成分のみを均一に混合
した後、金属の塩化物の水溶液ないし分散液或いは水を
配合してクリーム状に形成したり、又はこの方法に代え
て、前記発熱組成物の全成分を混合装置に投入し、これ
らの全成分を均一に混合してクリーム状に形成しても良
いのである。
【0036】これらの成分の混合装置は、ニーダーやミ
キサー等の混練装置が発熱組成物をクリーム状に形成し
易く、しかも発熱物質の表面を遊離水や含水ゲルが覆い
易いので望ましい。
【0037】〔クリーム状の発熱組成物の特徴〕本発明
で用いられる発熱組成物は、クリーム状に粘稠化されて
いるから、印刷やコーティングなどによる転写、積層が
至極容易で、且つ薄形の発熱体を製造できるのであり、
しかも遊離水分や含水ゲルが空気と発熱物質の遮断層
(バリヤー層)となるので、空気の供給量が減少して発熱
反応を実質的に停止する結果、一層空気中で安定し、製
造時の発熱反応によるロス、発熱組成物の品質低下及び
発熱組成物の凝固が一層防止されるので望ましい。
【0038】即ち、従来の粉末状発熱組成物において
は、多孔質で、空気との接触面積が広く、発熱組成物や
発熱体の製造時の発熱反応によるロス、発熱組成物の品
質低下及び発熱組成物の凝固等の種々の重大な弊害が発
生するが、発熱組成物をクリーム状に粘稠化させると、
このような弊害が一挙に解消されるうえ、例えば厚塗印
刷、グラビア印刷、オフセット印刷、スクリーン印刷、
吹き付けなどの公知の印刷技術を用いて印刷したり、ヘ
ッドコーター、ローラー、アブリケーター等により塗工
やコーティングによって、至極容易に転写、積層できる
上、高速で超薄形の発熱体を製造できるのである。
【0039】この場合において、遊離水ないし含水ゲル
中の水分の一部を基材及び/又は被覆材などの袋材に吸
収させると、バリヤー層が喪失し、しかも水分が包材に
吸収されることによって発熱組成物が緻密で表面積が小
さい状態から多孔質で表面積が大きな状態になる結果、
空気との接触が良好になる。
【0040】しかしながら、発熱組成物層の厚みが80
0μm付近を超えると、発熱物質、例えば鉄粉も酸化さ
れることにより水酸化鉄となり膨張するが、更に水分を
失って微粉化して発熱物質粒子間の間隙に充填され、緻
密になったり、又、一部は塩化物になって水に溶解し、
体積が縮小するために十分な空気の供給経路が形成でき
なくなる結果、反応の継続性が不十分となって反応効率
が低くなる場合がある。
【0041】〔発熱組成物の表層部の凹凸の説明〕本発
明に係る発熱体においては、このような弊害を一挙に解
消するために、前述のクリーム状の発熱組成物がシート
状包材内に積層封入されてなる発熱体において、包材の
基材上に転写されたクリーム状の発熱組成物層の表層部
における全面又はその一部に凹凸が形成されている点、
に特徴を有する。
【0042】このようにクリーム状の発熱組成物の表層
部の全面又はその一部に凹凸を形成すると、空気と発熱
組成物との接触面積が増加し、発熱組成物の内部への空
気供給が極めて良好になる結果、発熱反応が速やかに行
われて発熱の開始が早くなったり、発熱組成物層の内部
にも空気が供給されるので発熱反応効率が向上したり、
長時間にわたって発熱反応が持続するのであり、発熱組
成物と被覆材との間に空間が形成されるので、その空間
に水分が入り込んで当該水分の浸み出しを防止し得る
上、空間が断熱層としての機能を発現し、外気温の影響
が少なく発熱が安定するのであり、加えて、発熱組成物
層に溝や凹部が形成され、薄い部分が形成されるので、
柔軟性で、高品質の発熱体が得られるのである。
【0043】本発明においては、クリーム状の発熱組成
物層の表層部における全面又はその一部に形成された凹
凸が、連続又は不連続のパターンからなる溝、穴又はこ
れらの組み合わせからなるものが挙げられる。
【0044】本発明において、これらの凹凸は、溝、穴
又はこれらの組み合わせからなるものであれば特に限定
されるものではないが、具体的には、例えばクリーム状
の発熱組成物層の表層部における全面又はその一部に形
成された凹凸が、 格子状の溝によって連続的に交互
に繰り返し形状されたもの、 碁盤目状の溝によって
連続的に交互に繰り返し形成されたもの、 直線形状
の溝で縞模様状に形成されたもの、 ウェーブ形状の
溝が所定間隔で繰り返し形成されたもの、 略亀甲状
の溝が連続的に繰り返し形成されたもの、円形、楕円形
或いは三角形や多角形の凹部が所定間隔で多数形成され
たもの、或いは これらの組み合わせからなるものな
ど、任意の各種形状のものが挙げられる。このように所
定間隔で一定のパターンを繰り返す凹凸模様を形成する
ことによって、発熱体全体を均一に暖かくすることが可
能となる。
【0045】勿論、この凹凸形状は不規則かつ不定形更
に不連続状に形成されたものでも良いが、発熱組成物へ
の空気の供給を均等にして発熱組成物の何れの箇所でも
発熱温度を一定にすることが望ましく、このため、凹凸
は規則的に繰り返し形成されたものが好ましい。
【0046】又、本発明において、凹凸の深さが、浅過
ぎると、発熱組成物層内への空気の供給が不足し、所要
の反応効率が得られなかったり、柔軟性が得られない虞
れがあり、一方、凹凸が深過ぎると発熱組成物の絶対量
が不足したり、長時間にわたる優れた発熱特性が得難く
なったり、発熱組成物層が基材から剥離したりする虞れ
がある。
【0047】即ち、クリーム状の発熱組成物層の表層部
における全面又はその一部に形成された凹凸が、当該発
熱組成物層の層厚の1/5〜4/5の深さで形成されて
いるものが望ましい。
【0048】つまり、本発明において、凹凸の深さとし
ては、クリーム状の発熱組成物の全層厚をA、凹凸の深
さをBとすると、1/5A=<B<4/5Aとなるよう
に調節するのが好ましく、前記Bが1/5A以下である
と浅すぎて凹凸を形成した効果が乏しく、一方、Bが4
/5Aを超えると発熱組成物の絶対量が不足したり、長
時間にわたる優れた発熱特性を得難くなる。
【0049】本発明において、この凹凸を形成する手段
としては、特に限定されるものではないが、後述するよ
うに高速で搬送される基材上にクリーム状の発熱組成物
を転写しつつ、その表層部に凹凸を形成する必然性か
ら、クリーム状の発熱組成物層の表層部における全面又
はその一部に形成された凹凸がエンボスパターンロール
にて形成され、しかもエンボスパターンロールの抜きを
良好にするため、その凹凸のエンボス角が90度〜12
0度の範囲内であることが望ましい。
【0050】〔シート状包材の説明〕本発明に係る発熱
体においては、クリーム状の発熱組成物が、少なくとも
一部が通気性を有するシート状包材に積層、封入されて
なる。
【0051】このシート状包材は、クリーム状の発熱組
成物をその一方の面において担持させる基材と、クリー
ム状の発熱組成物の他方の面を覆う被覆材とからなり、
この基材及び被覆材としては、フィルム状ないしシート
状のものであれば特に限定されるものではないが、吸水
性を持った包材が望ましい。
【0052】又、基材及び被覆材としては、これらの素
材自体が吸水性を有しない場合、これらの素材に吸水剤
の粘性水溶液を含浸、吹き付け、練り込み、印刷又はコ
ーティング等の塗工などによって積層、乾燥したり、吸
水剤を圧着や練り込み等によって含有、担持させて、基
材及び被覆材つまり包材に吸水性を付与したものが望ま
しい。
【0053】本発明においては、包材、つまり基材と被
覆材のうち少なくとも被覆材、つまりクリーム状の発熱
組成物の凹凸面側を覆うフィルムないしシートの一部又
は全部が、通気性を有することが必要である。
【0054】ところで、吸水性を持った包材としては、
素材自体が吸水性を有するものの他、合成樹脂製の包材
のように素材自体は水分を吸収しないが形成された微細
孔や繊維間の隙間に水分が吸着されるものも含むのであ
り、要は、結果として吸水性を有するものであれば特に
限定されるものではない。
【0055】具体的には、例えば吸水性を有する発泡フ
ィルム・シート(吸水性発泡ポリウレタン等の発泡体)
や紙類、吸水性を有する繊維で形成された不織布や織
布、或いは吸水性を有する繊維を含む不織布や織布、又
は吸水性の多孔質フィルム・シートなどの吸水材の他、
吸水性の有無を問わず、発泡フィルム・シート、不織
布、織布又は多孔質フィルム・シートに、吸水材を含
有、含浸、練り込み、転写又は担持させて吸水性を付与
ないし増大させたり、吸水性の有無を問わず、発泡フィ
ルム・シート、紙類、不織布、織布又は多孔質フィルム
・シートに、発熱組成物の平面形状に切断した吸水性の
発泡フィルム・シート、紙類、不織布、織布又は多孔質
フィルム・シート等の吸水性素材がクリーム状の発熱組
成物の片面又は両面に当てがって吸水性が付与されたも
のが挙げられる。
【0056】特に、本発明においては、基材上にクリー
ム状の発熱組成物を積層し、更にこの発熱組成物を被覆
材で被覆するにあたり、フィルム状ないしシート状の吸
水材を発熱組成物の積層形状に切断したもの、特に吸取
紙やティッシュペーパーなどの家庭用薄葉紙等、吸水性
の高いフィルム又はシートを発熱組成物の積層形状に切
断したものを用い、これを前記発熱組成物の片面に載置
したり、或いはこれで発熱組成物の両面を挟み、次い
で、被覆材で封着してもよいのである。
【0057】なお、本発明においては、特に、基材及び
/又は被覆材における発熱組成物との接触箇所のみに吸
水層が形成され、発熱組成物の周縁部には吸水層が形成
されていないものが、発熱組成物の周縁部において、基
材と被覆材とを粘着又は熱接着或いは熱融着し易くなる
ので望ましい。
【0058】本発明においては、基材及び/又は被覆材
の表面の凹凸及び/又は吸水層に発熱組成物の全部又は
一部を埋設ないし接合し、これによって、発熱組成物の
移動、片寄りを一層防止するのが望ましい。
【0059】このように発熱組成物が袋体内が移動する
ことが防止されるので、発熱組成物が偏って発熱温度が
ばらついたり異常に高い温度に発熱することを防止でき
る。
【0060】ところで、前記吸水層としては吸水性ポリ
マー及び/又は増粘剤で形成された層、或いは前述のフ
ィルム状ないしシート状の吸水材が挙げられる。
【0061】この場合において、積層とはヒートセッ
ト、接着、粘着、ラミネーションなどによって層どうし
が全面的に或いは部分的に接合されていたり、或いは各
層が単に重ね合わされ、例えは周縁部や中央部などの局
部で層どうしがヒートシール、ホットメルト系接着剤或
いは粘着剤などで接合されていることをいう。
【0062】本発明においては、発熱組成物がクリーム
状に形成されているから、この発熱組成物を高速の印刷
やコーティング等によって積層できるのであり、基材上
に転写、印刷、離型処理した版の深いグラビア印刷、吹
き付け又はコーティング等によって積層することによっ
て、基材の送り速度が高速で、しかも厚みを均一にして
積層させることが可能になる。
【0063】この場合、クリーム状の発熱組成物を基材
上における少なくとも1箇所の所定領域に高精度に且つ
均一に積層し、しかも全体にわたって均一に膜厚を例え
ば0.1〜1.5mm程度、好ましくは0.5〜2mm
程度の超薄形の発熱体を製造することができる。
【0064】次いで、基材上に積層したクリーム状の発
熱組成物の表面に、エンボスパターンロールで、各種凹
凸模様のパターンが形成される。
【0065】これに続いて、クリーム状の発熱組成物の
上からロールフィルム状又はロールシート状の被覆材を
被せ、基材と被覆材とを発熱組成物を介して貼り合わせ
る。つまりクリーム状の発熱組成物が粘着剤と同様の役
割を果すのである。勿論、品質及び信頼性を一層向上す
るために、基材と被覆材とを、クリーム状の発熱組成物
の周囲部において、粘着、熱着又は熱融着によって封着
するのが望ましい。
【0066】前記の基材と被覆材の厚さとしては、用途
によって大きく異なり、特に限定されるものではない。
具体的には、足用や行火用の場合、10〜5000μ
m、人体に直接貼り付けて使用する場合、10〜500
μm程度、特に12〜250μmとすることが更に好ま
しく、一般的には、10〜2500μm、特に12〜1
000μmとするのが好ましい。
【0067】基材と被覆材の膜厚が10μm未満の場合
には、必要な機械的強度を得られなくなる上、膜厚を均
一にすることが困難になる虞れがあるので好ましくな
い。
【0068】一方、基材と被覆材の厚さが5000μm
を超える場合にはスポンジ等の発泡体であっても柔軟性
が低下して体表面へのなじみ性が著しく低下すると共
に、体表面の変形や伸縮に対する追随性が低下する上、
ごわごわして風合いが悪くなり、又、発熱体全体の厚さ
が厚くなるので、生産性に悪影響を与える虞れがあるの
で好ましくない。
【0069】従って、特に基材と被覆材の厚さを10〜
2500μmの範囲、特に12〜1000μmの範囲と
すると、所要の機械的強度が得られると共に、所要の柔
軟性が得られるので望ましい。
【0070】積層型の基材や被覆材としては従来の発熱
体に用いられるものが挙げられるが、包材において、ク
リーム状の発熱組成物層の表層部における凹凸側の被覆
材が少なくとも通気性を有することが必要である。
【0071】この被覆材は、その通気性が、発熱組成物
の反応速度ないし発熱温度の制御に大きな影響を与える
ので、効果的な温熱効果を得ると共に、低温火傷を防止
して安全性を確保するために、通気性を管理することが
望ましい。又、この通気性を高精度に管理するためには
透湿度でフィルム又はシートの通気性を管理することが
好ましく、用途により異なるが、具体的には、一般に透
湿度がリッシー法(Lyssy法 L80−4000O
H型)で50〜10,000g/m2・24hrの範囲
内にすべきであり、特に200〜6,000g/m2
24hrの範囲内にすることが好ましい。
【0072】又、被覆材が複数層の通気性フィルムない
しシートからなる場合においても、全体としての透湿度
がリッシー法(Lyssy法)で50〜10,000g
/m2・24hrの範囲にすることが好ましい。
【0073】この透湿度が、50g/m2・24hr未
満では空気の流入量が乏しく、発熱量が少なくなり、十
分な温熱効果が得られないので好ましくなく、一方、1
0,0000g/m2・24hrを超えると発熱温度が
高くなって安全性に問題が生じたり、発熱時間が短くな
る虞れが生じるので好ましくない。従って、通気性フィ
ルムの透湿度を100〜1,000g/m2・24hr
の範囲にすることによって、安全で十分な温熱効果を長
時間にわたって得られるので、特に好ましい。
【0074】ところで、リッシー法(Lyssy法)と
は世界各国の工業規格に準拠した方法であり、例えばJ
IS Z208では、温度40℃、相対湿度差90%R
Hに保つように定められているので、本装置では、10
0%相対温度の状態にある下部チャンバーと、高感度の
湿度センサーを設置した上部チャンバーの相殺湿度を1
0%RH(100%−90%)に保つようにし、これを
中心にして、約±1%の幅(ΔRH)即ち約9%から約
11%に湿度が増加するのに必要な時間(数秒)を測定
し、予め透過度既知の標準サンプルを用いて同じ条件で
行ったキャリプレーションの結果と比較することにより
透過度を求める方式である。
【0075】本発明においては、気密性の外袋材に封入
するまでの任意の時点で、基材の露出面の少なくとも一
部に粘着剤層が形成されているのが好ましく、この粘着
剤層を介して発熱体を直接に体表面や着衣更に敷き布団
に貼着、固定できるので望ましい。
【0076】この粘着剤層の厚さとしては発熱体の用途
によって異なり、特に限定されるものではないが、5〜
1000μm、特に、10〜500μm、更に好ましく
は15〜250μmとするのが好ましく、粘着剤層の厚
さが、5μm未満にあると所要の粘着力を得られなくな
る虞れがあり、一方、1000μmを超えると嵩張って
使用感が悪くなるばかりでなく、経済性が悪くなるので
好ましくない。
【0077】本発明で用いられるホットメルト型高分子
物質としては、具体的には、例えばA−B−A型ブロッ
ク共重合体、飽和ポリエステル系高分子物質、ポリアミ
ド系高分子物質、アクリル系高分子物質、ウレタン系高
分子物質、ポリオレフィン系高分子物質又はポリオレフ
ィン系共重合体或いはこれらの変性体、若しくはこれら
の2種以上の混合物が挙げられる。
【0078】この変体性とは、ホットメルト型高分子物
質の成分の一部を他の成分に置き換えてホットメルト型
高分子物質の性質、例えばホットメルト型高分子物質の
粘着性の改善や安定性等を変えたものをいう。
【0079】ところで、本発明に係る発熱体は、基本的
には、たとえば平成8年6月17日付け出願の特願平8
ー177404号(平成7年7月8日付け出願の特願平
7ー196035号の国内優先)の明細書に記載されて
いる方法で製造される。
【0080】しかしながら、本発明においては、前述の
クリーム状の発熱組成物が基材3上面に積層された後、
このクリーム状の発熱組成物の表層部に、例えばエンボ
スパターンロールで凹凸が形成され、更にその上から被
覆材が当該発熱組成物2の凹凸面側と接触するように積
層される工程が必須となる。
【0081】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定
されるものではない。
【0082】本発明の第1実施例に係る発熱体は、図1
の断面模式図に示すように、縦130mm、横95mm
の長方形の偏平な包材10内にクリーム状の発熱組成物
2を封入、積層したものであり、前記包材10は、この
場合、非通気性の基材3と、通気性を有する被覆材4と
からなり、しかも、前記基材3の露出面には厚さ100
μmの粘着剤層5が形成されている。尚、7は粘着剤層
5の露出面を被覆する剥離紙である。
【0083】前記基材3としては、十分な柔軟性が得ら
れるように厚さ40μmのポリエチレン製フィルム3b
の片面に、坪量40g/m2のポリエステル・レーヨン
不織布(ユニテック株式会社製 商品名ソフロン−E
RP−40 ポリエステル/レーヨン=50重量%/5
0重量%)3aを積層したものを用いた。
【0084】又、前記被覆剤4は機械的強度を高めると
共に十分な柔軟性が得られるようにするため、例えば厚
さ100μmのポリエチレン製多孔質フィルム4aの片
面に厚さ150μmのポリプロピレン製不織布4bを積
層したものを用いている。
【0085】なお、この被覆材4の透湿度はリッシー法
で450g/m2・24hrとなるように調整してあ
る。
【0086】ところで、後述のクリーム状の発熱組成物
2を、基材3におけるポリエステル・レーヨン不織布3
a上面に積層した後、このクリーム状の発熱組成物の表
層部にエンボスパターンロールで凹凸が形成され、更に
その上から被覆材4をそのポリエチレン製多孔質フィル
ム4bがクリーム状の発熱組成物2の凹凸面側と接触す
るように積層してなる。
【0087】更に、前記粘着剤層5は下着又は外皮に貼
着するためのものであり、この粘着剤層5はスチレン−
イソプレン−スチレンブロック共重合体系の粘着剤で形
成されている。
【0088】前記クリーム状の発熱組成物2は、以下の
方法で製造したものである。即ち、有効成分である鉄粉
(同和製鉄社製 DKP)100重量部に対し、炭素成
分としての活性炭(ノリット社製 SA−Super)
7.0重量部、金属の塩化物として食塩(塩化ナトリウ
ム)5.0重量部、増粘剤としてCMC(第一工業製薬
社製 商品名 セロゲンEP)1.4重量部及びpH調
整剤としてトリポリリン酸ナトリウム0.2重量部を混
合し、更に前記鉄粉100重量部に対し水40重量部を
加えてクリーム状に調整したものである。
【0089】つまり、活性炭、増粘剤、pH調整剤、食
塩及び鉄粉の順で、しかも前記配合割合でミキサー(ダ
ルトン社製 5DMr型 容量 5リットル)に投入
し、1分間攪拌した後、更に攪拌しながら水を投入し、
10分間混練を行う。
【0090】その後、ブレード、容器内の付着物を清掃
し、再度、20分間混練を行い、粘度測定及び比重測定
を行い、水分調整を行う。水分量は、鉄粉(同和製鉄社
製DKP)100重量部に対し、40重量であった。
尚、ブレードの回転数はスタートから終了まで63rp
mで行った。
【0091】この発熱組成物2はクリーム状で表面積が
著しく小さく、空気との接触面積が制限される上、遊離
水ないし含水ゲルが鉄粉と空気との接触を抑制すること
によって、単位時間当たりの酸化反応が著しく制限され
る結果、当該発熱組成物3の上からフィルム状或いはシ
ート状の被覆材4が積層され、発熱体1が得られるまで
の間の酸化反応が殆ど阻止されるのである。
【0092】このように発熱組成物2がクリーム状の粘
稠体に形成されているから、スクリーン印刷によって、
基材3上面に積層することが可能になり、積層領域の制
御を高精度に行えると共に、膜厚を非常に薄く、しかも
均一に制御できるようになり、しかも、その積層後、ク
リーム状の発熱組成物の表層部にエンボスパターンロー
ルで凹凸を形成した後、その上から被覆材4を被覆する
と、クリーム状の発熱組成物2の結合力によって、当該
発熱組成物2が包材10内で移動することが防止される
ようになる。又、このようにクリーム状の発熱組成物2
の膜厚を薄くすることにより、発熱体を超薄形にするこ
とができる。
【0093】この実施例では、幅140mmのロールフ
ィルム状被覆材4を毎分10mの速度で水平に送りなが
ら、そのポリプロピレン製不織布4b上面が基材3上の
クリーム状の発熱組成物2の凹凸面側と接触するように
積層し、引き続いてその印刷領域の外周部Sをヒートシ
ールによって封着し、幅方向のヒートシール領域の中央
で次々に裁断することにより、各発熱体1の周囲のシー
ル幅が7mmで、しかも超薄形の発熱体1を製造した。
【0094】なお裁断された各発熱体1は、引き続いて
包装工程に送り込まれ、図示しない気密性を有する外袋
内に封入される。
【0095】本発明においては、クリーム状の発熱組成
物2が基材上面にスクリーン印刷され、次いで、当該発
熱組成物の表層部にエンボスパターンロールで凹凸を形
成した後、その上から被覆材4を被せ、この基材3と被
覆材4からなる包材10にクリーム状の発熱組成物2が
スクリーン印刷されてから外袋に封入されるまでの時間
は短時間でありこの間に発熱反応が可能になる程度に、
クリーム状の発熱組成物2の水分が包材10に吸収され
ることは殆どないから、発熱反応が殆ど生じないのであ
る。
【0096】従って、製造工程におけるクリーム状の発
熱組成物2の発熱が起こる虞れは殆どなく、発熱反応に
よるロスや、クリーム状の発熱組成物2の品質低下が生
じる虞れは全くない。
【0097】又、外袋に封入した後、24時間経過して
から外袋を破って人の体表面に粘着させ、通常の使用を
したところ、1〜2分間程度で発熱温度が約38℃まで
昇温し、以後38〜41℃で8.5時間以上にわたって
発熱した。その使用中、発熱組成物2は包材10内で移
動することなく、全面にわたって平均した発熱が認めら
れた。
【0098】この場合、発熱温度が安定し、温度のバラ
ツキが認められず、信頼性が著しく高いことが認められ
たが、その理由としては以下のものが挙げられる。
【0099】すなわち、本発明において、クリーム状の
発熱組成物2の表層部に凹凸を形成することによって、
空気と発熱組成物との接触面積が拡大し、クリーム状の
発熱組成物層2内部まで空気の接触が至極良好になり、
その結果、長時間にわたって発熱反応が持続したものと
解される。
【0100】図2〜図11はクリーム状の発熱組成物2
の表層部に形成された凹凸模様を例示するものであり、
以下の各図において、発熱組成物2、その凸部に2a,
凹部に2b,凸部2aの上面に2c、基材に3の符号を
それぞれ付している。
【0101】図2は、基材3上に積層したクリーム状の
発熱組成物2の凹凸形状が細かな正方形の格子状に連続
的に交互に繰り返し形成されたものを示す平面図であ
り、図3はその断面形状である。
【0102】図4は、基材3上に積層したクリーム状の
発熱組成物2の凹凸形状が細かな長方形の格子状に連続
的に交互に繰り返し形成されたものを示す平面図であ
り、図5はその断面形状である。
【0103】図6は基材3上に積層したクリーム状の発
熱組成物2の凹凸形状が所定間隔の細幅の直線形状であ
ってこれらが連続的に交互に繰り返し形成された縞模様
状のものを示す平面図であり、図7はその断面形状であ
る。
【0104】図8は基材3上に積層したクリーム状の発
熱組成物2の凹凸形状が略亀甲状を形成する溝と微穴で
形成されかつこれら凹凸が連続的に繰り返して形成され
たものを示す平面図であり、図9はその断面形状であ
る。
【0105】図10は基材3上に担持させた発熱組成物
2の凹凸形状が正方形と穴とからなる凹部が連続的に繰
り返されて形成されたものを示した図であり、図11は
その断面形状である。
【0106】このような各形状に形成されたクリーム状
の発熱組成物2は、図14に示すように、当該発熱組成
物の層厚Aとし、凹凸の深さをBとすると、前述の理由
により、1/5A=<B<4/5Aとなるようにした。
【0107】この実施例において、凹凸を形成する手段
としては、図示しないエンボスパターンロールで形成す
る手段を用いた。なお、形成された凹凸の上端部2c
は、上述したように、発熱組成物2の凹凸形状を安定さ
せるために、包材10内における空気量を一定にして安
定した発熱反応が得られるように、また包材10内と発
熱組成物2とを粘着させて発熱組成物2の片寄りを防ぐ
ためにも、平坦面であることが好ましい。
【0108】このため、図13及び図14に示すよう
に、発熱体組成物2の上端部2cを平坦面して、しかも
エンボス角αが90度〜120度の範囲内となるように
してある。
【0109】前記実施例のものと凹凸を形成しないもの
(両者共に発熱組成物の転写量2000g/m2、厚さ8
00μmと同一にした)とを発熱特性を調査した所、凹
凸を形成した実施例のものの方が、発熱体の品質のバラ
ツキが無くなる上、一層長時間に亙って優れた発熱特性
が得られることが認められた。
【0110】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明に係る発
熱体においては、前記構成を有し、基材上に積層された
クリーム状の発熱組成物の表層部の全面又はその一部に
凹凸を形成すると、空気と発熱組成物との接触面積が増
加し、発熱組成物の内部への空気供給が極めて良好にな
る結果、発熱反応が速やかに行われて発熱の開始が早く
なったり、発熱組成物層の内部にも空気が供給されるの
で発熱反応効率が向上したり、長時間にわたって発熱反
応が持続するのであり、発熱組成物と被覆材との間に空
間が形成されるので、その空間に水分が入り込んで当該
水分の浸み出しを防止し得る上、空間が断熱層としての
機能を発現し、外気温の影響が少なく発熱が安定するの
であり、加えて、発熱組成物層に溝や凹部が形成され、
薄い部分が形成されるので、柔軟性で、高品質の発熱体
が得られる効果を奏するのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る発熱体の断面模式図である。
【図2】フィルム状ないしシート状の基材上に積層され
たクリーム状の発熱組成物の表層部に凹凸模様が細かな
正方形の格子状に連続的に交互に繰り返し形成されたも
のを示す平面図である。
【図3】その断面図である。
【図4】フィルム状ないしシート状の基材上に積層され
たクリーム状の発熱組成物の凹凸模様が細かな長方形の
格子状に連続的に交互に繰り返し形成されたものを示す
平面図である。
【図5】同じくその断面図である。
【図6】フィルム状ないしシート状の基材上に積層され
たクリーム状の発熱組成物の凹凸形状が細幅の直線形状
の縞模様であって、これらが連続的に交互に繰り返し形
成されたものを示す平面図である。
【図7】同じくその断面図である。
【図8】フィルム状ないしシート状の基材上に積層され
たクリーム状の発熱組成物の凹凸模様が略亀甲状を形成
する溝と微穴で形成され、かつこれらの凹凸模様が連続
的に繰り返して形成されたものを示す平面図である。
【図9】同じくその断面図である。
【図10】フィルム状ないしシート状の基材上に積層さ
れたクリーム状の発熱組成物の凹凸模様が正方形と穴と
からなる凹部が連続的に繰り返されて形成されたものを
示す図である。
【図11】同じくその断面図である。
【図12】フィルム状ないしシート状の基材上に積層さ
れたクリーム状の発熱組成物の深さとエンボス角とを示
す断面模式図である。
【図13】フィルム状ないしシート状の基材上に積層さ
れたクリーム状の発熱組成物のエンボス角を示す断面模
式図である。
【図14】フィルム状ないしシート状の基材上に積層さ
れたクリーム状の発熱組成物のエンボス角の他例を示す
断面模式図である。
【符号の説明】
1 発熱体 2 発熱組成物 2a 凸部 2b 凹部 2c 凸部の上面 3 基材 4 被覆材 5 粘着剤層 7 剥離紙

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クリーム状の発熱組成物がシート状包材
    内に積層封入されてなる発熱体において、包材の基材上
    に転写されたクリーム状の発熱組成物層の表層部におけ
    る全面又はその一部に凹凸が形成されていることを特徴
    とする発熱体。
  2. 【請求項2】 クリーム状の発熱組成物層の表層部にお
    ける全面又はその一部に形成された凹凸が、連続又は不
    連続のパターンからなる溝、穴又はこれらの組み合わせ
    からなる請求項1に記載の発熱体。
  3. 【請求項3】 クリーム状の発熱組成物層の表層部にお
    ける全面又はその一部に形成された凹凸が、当該発熱組
    成物層の層厚の1/5〜4/5の深さで形成されている
    請求項1又2の何れかの1項に記載の発熱体。
  4. 【請求項4】 クリーム状の発熱組成物層の表層部にお
    ける全面又はその一部に形成された凹凸がエンボスパタ
    ーンロールにて形成され、しかもその凹凸のエンボス角
    が90度〜120度の範囲内である請求項1ないし3の
    いずれか1項に記載の発熱体。
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