JPS60101448A - 発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は少くとも鉄粉、活性炭、保水材、酸化促進剤お
よび水を含有し、表面に通気性被膜が形成された発熱体
に係る。 鉄の酸化反応による発熱を利用した発熱体を１、コスト
、安全性、発熱温度など力・らみてシト常に優れており
、従来よりこれらの発熱体の用途については、数多くの
提案がなされており、たとえば通気性を有する袋に充填
された（・わゆるイヒ学かいろとして既に実用に供せら
れて（・る。 しかしながら、従来より提案されてきた鉄の酸化反応を
利用した発熱組成物は全て粉末状であった。粉末状の発
熱組成物は、そのま瓦では使用中に散在してしまい、熱
源として有効な作用を失い、かつ、保温目的物を汚す恐
れがある。 また発熱が進行し発熱組成物から水分が失なわれるにつ
れて活性炭などの微粉末が飛散しやすくなる。さらにこ
れらの微粉末は周囲の環境を汚すばかりか、塵肺や爆発
の原因ともなる。このような理由により粉末状の発熱組
成物を実用に供する場合には通気性を有する袋などに充
填する必要があるが、このことは種々の欠点の原因とも
なっている。 まず第一に粉末状の発熱組成物を充填する袋や容器に、
は実用上支障が生じない程度の強度をもち、かつ発熱体
からの発熱組成物が漏れ出さないことが必要である反面
、発熱体が充分に発熱し得るだけの量の空気の供給を可
能とするだけの通気性を有することが要求され、こうし
た要件を満足するような袋や容器を用いることにより発
熱体は高価になる。 第二Ｋ、袋や容器に充填される発熱組成物の量は予め製
造業者によって定められており、使用者が所望により発
熱組成物の量を任意に加減して使用することが不可能で
ある。 第三に粉末状の発熱組成物を充填した袋や容器は製造時
点で一定の形状と大きさに限定されているために用途が
限られるという不都合がある。 本発明の目的は前記のそれぞれの欠点を改善するため少
くとも鉄粉、活性炭、保水材、酸化促進剤および水を含
有する混合物を用いて所望の形に成形され、その表面が
通気性被１反で被覆された発熱体を提供することにある
。 本発明者らは袋および容器などを使用する必要のない成
形被覆された発熱体を得るべく鋭意研究した結果本発明
に到達した。 すなわち本発明は少くとも鉄粉、活性炭、保水材、酸化
促進剤および水を含有する発熱体において、その表面が
通気性被膜で′６覆されたことを特徴とする発熱体であ
る。 本発明において使用される鉄粉、活性炭、保朝 水舟、酸化促進剤および水については、通常の所謂化学
かいろに好適に用いられるものであれば特に制限はない
。 本発明に用いられる保水材としては、木粉、パーライト
、セビオライト、バーミキュライト、けいそう土、活性
白土、シリカゲル、ゼオライト、吸水性樹脂などが挙げ
られる。 本発明に用いられる保水材のうぢ、吸水性樹脂以外の保
水材は発熱体内部での空気の流通を円滑にするために粒
径が２５ミクロ／以」二であることが好ましい。 本発明で保水材として用いられる吸水性樹脂は、その粒
径には特に制限はなく、電ＩＭＩｔｌ性基をもった高分
子に軽度の架橋結合を心入したもので吸水能が少くとも
２５（水ｍｅ／吸水性４６４脂ｇ）のものが好ましい。 なお、本発明における吸水能の測定はティーバッグ法（
試料となる吸水性樹脂を充填しｔこペーパーバッグを水
中に６分間浸漬し試料の吸水性を測定する方法）で行な
われる。吸水性樹脂の例としてインブチレン−無水マレ
イン酸共重合体、ポリビニルアＩレコール−アクリル酸
塩共重合体、でんぷん−アクリル酸塩グラフト重合体、
ポリアクリル酸塩架橋物、アクリル酸塩−アクリル酸エ
ステル共重合体、ポリアクリル酸塩−アクリルアミド共
重合体、ポリアクリルニトリル架橋物の加水分解物１．
ｃどが拳げられる。 本発明で使用される保水材は１種でもよく、また２種以
上を併用してもよい。 本発明で用いられる酸化促進剤は通常は水溶性無機塩で
あって、溶解度は大きくても小さくてもよい。この無機
塩の代表例としてはＮ　ａ　ＣＡｓＣａＣｎ２、ＫＣＪ
３．ＣａＳＯ４などが拳けられる。 また、本発明の発熱体において、所望により結合剤、発
熱助成剤、水素発生抑制剤、発泡剤などを用いてもよい
。 結合剤としては無機系、有機系のし・ずれでもよいが、
水に親和性のあるものが好ましし・。 無機系の結合剤としてセメント類−たとえばポルトラン
ドセメント、マグネシアセメントなど、けい酸塩類−た
とえばけい酸ソーダ、けり・酸カリなど、りん酸塩類−
たとえばりん酸亜鉛セメント、りん酸アルミニウムなど
、硫酸塩類−たとえば石こうなど多数のものが挙げられ
る。 また有機系の結合剤としてでんぷん系−たとえばデキス
トリン、α化でんぷん、化］１川でんぷんなど、多糖類
系−たとえばアルギン酸ナトリウムなど、セルロース誘
心体系−たとえばカルボキシルメチルセルロース、酢酸
エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなど
、ポリビニルアルコール系、ユリア樹脂系などの多くの
ものが挙げられるが、水分散エマルジョン系−たとえば
ポリ酢酸ビニルエマルジョン、ポリブタジェンエマルジ
ョンなども挙げられる。 発熱助成剤としては金属粉、金属塩、金属酸化物などが
ありこれらの代表例としてＣｕ、Ｓｎ、Ｎ　ｓ　％　Ｃ
ｕ　Ｃ１３２、ＦｅＣｌ３２、ＦｅＣ，ｅ５、ＣｕＳＯ
４、Ｆｅ５Ｏａ、Ｃｕｂｓ　Ｍｒ１０２、ＭｇＯ，Ｃａ
Ｏなどの多数のものが挙げられる。 水素発生抑制剤としてはたとえばアルカリ金属の弱酸塩
、水酸化物などあるいはアルカリ土類金属の弱酸塩、水
酸化物などがあり、その代表例として、Ｎａ２ＣＯ３、
ＮａＨＣＯｓ、Ｎａ　５　ＰＯ４、Ｎ　ａ　ＯＨ，’Ｋ
ＯＨ，Ｃａ　（ＯＨ）２、Ｍｇ　（ＯＨ）２、Ｂａ　（
ＯＨ）２、Ｃａ３（ＰＯ４）２、Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２
　などが挙げられる。 発泡剤としては単一の物質であって、加熱により分解し
てガスを発生させる分解形発泡剤、２つ以上の物質を互
罠反応させることによってガスを発生させる反応形発泡
剤などがある。分解形発泡剤には特に制限はないが、無
機系の分解形発泡剤が好適に用いられる。この代表例と
して重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、重炭酸アン
モニウムなどが挙り′られる。 また、反応形発泡剤にも特に制限はないが、次のような
ものが好適に用いられる。すなわち代表例として炭酸塩
類、重炭酸塩類、あるいはマグネシウム、亜鉛、アルミ
ニウムなどの軽金属類と酸性物質との組合せがある。酸
性物質としてはたとえばスルファミン酸、くえん酸、酒
石酸、酸性りん酸塩類、酸性硫酸塩類、酸性酒石酸塩類
などが挙げられ、これらは水の存在下で炭酸ガスまたは
水素ガスを発生させる。また、たとえばマグネシウム、
亜鉛、アルミニウム、けい素などの軽金属類と塩基性物
質との組合せがある。塩基性物質としては苛性ソーダ、
Ｈｊ性カリ、水酸化カルシウム、炭酸ソーダ、硅酸ソー
ダ、アルキルアミン類、コリンなどが挙げられ、これら
は水の存在下で水素ガスを発生させる。さらにまた、た
とえばカルシウムカーバイトのようなものがあり、この
ものは水の存在下でアセチレンガスな発生させる。 これらの反応形発泡剤はいずれも特に加熱をしなくても
発泡するが加熱することを妨げない。 本発明の発熱体の各成分量は、通常は鉄粉１００重量部
あたり、活性炭２〜８０重量部、保水材０．２〜７０重
量部、酸化促進剤０．２〜５０重量部および水２〜９０
重量部であり、好ましくは鉄粉１００重量部あたり活性
炭４〜４０重量部、保水材０．３〜６０重量部、酸化促
進剤０．７〜１０重量部および水６〜６０重量部である
。 なおここで示している水の重量部はスラｙ−状の組成物
から過剰の水を除去した後の製品発熱体に含まれる水の
量である。発熱体製造時に原料混合物と混合される水の
量は、使用される各原料の保水能力、要求される原料混
合後の組成物の物性などＫよって異なり一概に特定され
ないが、通常は原料混合物（たゾし、水を含まない。以
下同様）の重量に対して０．１〜１重量倍とされる。な
お、発熱助成′剤、水素発生抑制剤、結合剤、発泡剤な
どの中には酸化促進剤と共通な物質があるが、このよう
な物質を使用する場合には、酸化促進剤を殊更添加する
必要はない。 なお、結合剤を使用する場合には、その使用量は、原料
混合物１００重量部に対し、無機系結合剤では２〜５０
重量部、好ましくは４〜４０重量部、また、有機系結合
剤では０．１〜１０重量部、好ましくは０．６〜８重量
部の割合とされる。 本発明の発熱体は、その表面が通気性被膜で被覆される
。被膜の拐料（以下被覆月と記す）には一般に接着剤ま
たは結合剤と称されている有機系または無機系の相料が
使用される。 有機系の被覆材としてはユリア・メラミン樹脂系、ポリ
ウレタン系、ポリ酢酸ビニル系、ポリビニルアルコール 状系−たとえばポリビニルピロリドン、セルロース誘導
体系−たとえばカルボキンメチルセルロース、酢酸エチ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなど、で
んぷん系−たとえばデキストリン、α化でんぷん、化工
用でんぷんなど、多糖類系−たとえばアルギン酸ナトリ
ウム、カラギーナン、寒天などが挙げられる，、無機系
の被覆材としてはセメント類−たとえばポルトランドセ
メント、マグ不シアセメントなど、けい酸塩類−たとえ
ばけい酸ソーダ、けい酸カリなど、りん酸塩類−たとえ
ばりん酸亜鉛セメント、りん酸アルミニウムなど、硫酸
塩類−たとえば石こうなど多数のものが挙げられる。 これらの被覆材のうちでも、作業性のよさ、安価、発熱
体表面とのなじみのよさ、被膜の通気性のよさなどより
、低粘度のユリテ・メラミン樹脂系接着剤、酢酸ビニル
樹脂エマルジョン系接着剤、セルロース誘導体、でんぷ
ん系、多糖類系、セメント類、けい酸塩類、石こうなど
が好適に月Ｊいられる。 次に本発明の発熱体の製法について記す。まず、所定量
の鉄粉、活性炭、保水材、酸化促進剤、および水さらに
所望により結合剤、発熱助成剤、水素発生抑制剤、発泡
剤などを混合する。 混合順序には特に制限はないが、酸化促進剤、水素発生
抑制剤などの水溶性の原料はあらかじめ前記したＪｌの
水と混合し、溶解せしめた後、その他の原料と混合する
ことが好ま１．い。 このよう圧して得られたスラリー状の組成物を目的に応
じて所定の形に成形した後、過剰の水分を除去する。成
形の際、スラリー状の組成物を軽く圧搾して過剰の水の
一部をあらかじめ除去してもよい。スラリー状の組成物
からの過、剰の水の除去は減圧乃至常圧で、常温乃至室
温または加熱下で行なわれるが窒素ガスまたは炭酸ガス
のような不活性なガス雰囲気中でおこなうことが好まし
い。 被覆材による発熱体表面への被覆加工は過剰の水の除去
前に行ってもよく、また、過剰の水の除去後に行っても
よい。 被覆材は液状、スラリー状または粉末状で使用される。 被覆材が液状やスラリー状の場合には、作業性などから
粘度があまり高くないことが好ましく、発熱体表面へ被
覆材の塗布、吹伺けまたは発熱体の被覆相中への浸漬な
どの手段によって、被覆材を発熱体表面に付着せしめた
後、必要罠応じて加熱、減圧などにより、被膜を形成さ
せる。また、被覆材が粉末状の場合には発熱体表面へ被
覆材をまぶすなどの手段によって、被覆材を発熱体表面
に付着せしめた後、加熱などにより、被膜を形成させる
。 被膜の膜厚は、被覆材の種類によってそれぞれ異なり、
−概罠特定し得ないが、通常は発熱体の表面に仕上った
被膜の膜厚として５〜２０００ミクロンである。 たとえば、被覆材がエリア・メラミン樹脂系接着剤およ
び酢酸ビニル樹脂エマルジョン系接着剤の場合には５〜
２００ミクロン、セルロース誘導体、でんぷん系および
多糖類系の場合には１０〜６００ミクロン、セメント類
、けい酸塩類および石こうの場合には２０〜２’０００
　ミクロンであり、好ましくは、被覆材がエリア・メラ
ミン樹脂系接着剤および酢酸ビニル樹脂エマルジョン系
接着剤の場合には１０〜１２０ミクロン、セルロース誘
導体、でんぷん系および多糖類系の場合には２５〜４０
０ミクロン、セメント類、けい酸塩類および石こうの場
合には５０〜１５００ミクロンである。 なお、発熱体表面に被覆される被膜は、前記した膜厚の
範囲内でも、発熱体が小形になるほど、云い換えれば比
表面積が大きくなるほど、厚目とされることにより、そ
れぞれの発熱体の通気性が制御される。 また、発熱体に被覆された被膜自体が通気性を有さない
か通気性があっても小さ過ぎる場合には、これらの被膜
に針などによる穿孔で機械的に通気性を付与してもよく
、被覆材に発泡剤を混合し、発熱体の表面に被膜を形成
せしめる過程で発泡させることにより、被膜に化学的あ
るいは物理的に通気性を付与してもよい。 発熱体の表面に被覆される被膜は１層でもよく、また、
異なる種類の被覆材を用いて、２層以上としてもよい。 ２層以」二の被４９拐とする場合には、成る被覆材で発
熱体表面に被膜を形成せしめた後に、別の種類の被覆相
をその上に被覆するいわば塗装の場合のｎ

【ね塗りに相
当する手法により２層目以降の被膜を順次形成させる。 また、本発明の発熱体は、発熱体表面からの粉こぼれが
防止でき、発熱体として十分な強匿を保持できるならば
、発熱体は全表面にわたって被膜で被覆されていなくて
もよく、発熱体の　２表面には被膜によって被覆されて
いない面積が発熱体の全表面積の６０９６程度迄存在し
ていてもよい。 本発明の発熱体はその大きさＫは特に制限はないが、用
途によっては通常使用されている小さな顆粒剤、粒剤、
錠剤、ペレット剤などとされる。また、用途によっては
たとえば比較的大ぎい板状、球状、円柱状、棒状、ハニ
カム状などの形状とされる。また、これらがさら罠小さ
く切り離しできるよう、板チョロに見られるような切欠
溝などを設けた形状とすることもできる。 各種形状への加工は、スラリー状の組成物の段階で行な
われてもよく、過剰の水の一部または全部を除去した後
に行なわれてもよい。こうして得られた各種の形状を有
する本発明の発熱体は、通常、使用の時まで酸素透過性
を実質的に有さない保存容器に封入され保存される。顆
粒剤、粒剤、錠剤、ペレット剤などのような小さな発熱
体は、たとえばゴム栓付のガラス瓶などの密封容器に収
納して保存され、使用時には必要な量だけ取り出され実
用に供せられる。また、比較的大きい板状、円柱状、・
・ニカム状などに成形された発熱体は、たとえば酸素非
透過性のプラスチックフィルム製の袋などで密封包装し
て保存され、使用時にはこの袋から取り出され使用され
る。 本発明の発熱体はその表面が通気性被膜で被覆され、し
かも中心まで空気が侵入して円滑に発熱し、使用中に粉
末状となって、これが飛散して周囲を汚すことがない。 従って第１に実用に供するにあたって通気性をもち、し
かも微粉末を通さないような手間のか一つだ袋や容器が
不要となり、その分だけコストが安くなる。 第２に顆粒剤、粒剤、錠剤、ペレット剤のような小さな
発熱体は使用者が所望に応じて所望量の発熱体を採取し
て実用に供することが可能となり、経済的で使い易い。 第３に発熱体の形状を、発熱体が装着される箇所の形状
に合った形にするかまたは顆粒剤、粒剤、錠剤、ペレッ
ト剤などにすることにより、種々な箇所に発熱体を好適
に装着することが可能となり用途が拡大される。 第４に被覆相の種類および被膜の厚さをそれぞれ適当に
選択し、発熱体表面の通気性を制御することによって所
望の発熱特性の発熱体を得ることができる。 第５に過当な被榎材を選択することによって、発熱体の
美観を高めたり、発熱体表１ｈ】への模様や文字の印刷
を行うこともできる。 次に本発明の発熱体を実施例によりさらに具体的に説明
する。 実施例 鉄粉　１００１９．活性炭　１０１１保水利としてパー
ライト（粒径０．０５＋ｕｒ−０，５ｍ　）　７１１　
、結合剤としてアルギン酸ナトリウム　１ｇを均一に配
合した混合物と、塩化ナトリウム水溶液（ＮａＣ／２ｇ
および水　６５ｇ）とをよく混合し、スラリー状の組成
物を得た。このスラリー状の組成物を直径約８傭、厚さ
約２Ｇの円盤状に成形した。この成形物の表面に被￥’
１４として、水を加エテヘースト状としたカルボキシメ
チルセルローズ・ナトリウムを塗布し、温度２５０℃、
圧力５　ｔｏｒｒで６０分間、水分の院去を行うことに
より、表向が厚さ約５０ミクロンの被膜で被覆このよう
にして得られた発熱体は水を６０ｇ含有しており、３０
ｃｍの尚さから落−トさせても破損しなかった。また、
発熱体の表向を爪で引掻いた程度でははとんど傷がつか
ず、がっ、発熱体表向からの粉こはれも全くなかった。 さらに、発熱体表向は千渭で、フェルトベンなどで文字
を書くこともできた。この発熱体を大きさ５０ｃ＋ｎＸ
３０硼、厚さ２龍の断熱性の板の中央に載良し発熱特性
（発熱温度−発熱時間曲線）を測定した。発熱温度の測
定は銅−フンスタンタン熱電刈を用い、気温２０℃、湿
度６５％の恒温恒湿室で行った。この発熱特性の測定結
果を第２図に示す。 第２図に示されるように、この発熱体は最初に４０℃以
上の温度を４．５喝間、５０℃以上の温度を２．５時間
持続し、最高温度は５７℃に達した。一旦発熱を終了し
た発熱体に改めて水を１５１加えたところ（第２図にお
けるＡ点）再び発熱を始め、４０℃以上の温度を１．６
時間拐続し、最高温度は４７℃に達した。また発熱が進
行し水分が失なわれても特に発熱体からの活性炭などの
微粉末の飛散はなく、かつ発熱終了後の発熱体も６０α
の高さから落としてもこわれない強度を有していた。 第６図および第４図は本発明の発熱体の使用態様１であ
り、第３因は本発！ＩＩＩの発熱体が使用された断熱保
温容器の縦断端譜町あり、通気孔６、・・・・・・、６
を有する蓋６および本体７からなる直方体の断熱保温容
器内に、被保温物８およびペレット剤とされた発熱体４
が一緒に収納されており、ペレット剤とされた発熱体４
が空気と接触して発熱せしめられることにより被保温物
８は加熱保温される。 第４図は本発明の発熱体の他の一使用態様の縦断端面図
であり、厚手の円盤の中央部がくり抜かれた形に成形さ
れた発熱体９の上罠被保温物１００入っているカンノ１
１が載置されており、成形された発熱体９が空気と接触
して発熱せしめられることによりカップ１１内の被保温
物１ｏは加熱、保温される。

【図面の簡単な説明】

第１図は発熱体の断面図であり、第２図は発熱特性を示
すグラフである。第６図および第４図はそれぞれ本発明
の発熱体の使用態様を示す縦断端面図である。 図面において １．４．および９・・・発熱体　２・・・被膜　３・・
・発熱体原料　５−・・・通気孔　６・・−蓋　７・・
・本体　８および１ｏ・・・被保温物　１１・・・カッ
プ特許出願人　日本バイオニクス株式会社代表者　高　
崎　文　夫 募／（２） ＃２　図 時間（ｈ四〇 ｖ−，３図 本Ｊ　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少くとも鉄粉、活性炭、保水材、酸化促進剤および水を
   含有する発熱体におし・て、その表面が通気性被膜で被
   覆されたことを特徴とする発熱体。