JP4420809B2

JP4420809B2 - 発熱具

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Publication number: JP4420809B2
Application number: JP2004365274A
Authority: JP
Inventors: 毅岡; 修司石川; 秀利對間
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2024-12-17
Also published as: JP2006167240A

Description

本発明は、被酸化性金属の酸化による発熱を利用した発熱具に関し、更に詳しくは、発熱終了後に生じる膨れが防止された発熱具に関する。

本出願人は先に、被酸化性金属の酸化発熱を利用した水蒸気発生具を提案した（特許文献１参照）。この水蒸気発生具は、水蒸気によって毛穴を開かせて顔の肌を効果的に洗浄するための美顔具や、水蒸気の吸引によって喉や鼻の粘膜を潤すスチームマスクとして好適に用いられる。この水蒸気発生具は、通気性を有する透湿性シートと、通気性を有しない非透湿性シートとを袋状に貼り合せてなる発熱体収容部内に被酸化性金属を収容した構造の面状発熱体を備えている。発熱体収容部における透湿性シートの透湿度は、前記の用途に鑑みて７０００〜１５０００ｇ／ｍ²・２４ｈという高い値に設定されており、それによって１ｃｍ²当り１５分間で３０ｍｇ以上という多量の水蒸気が放出されるようになっている。また数分ないし１時間程度の比較的短時間で水蒸気の発生が終了するようになっている。水蒸気発生中の前記面状発熱体は、水蒸気の発生に起因する内圧増加によってやや膨らんだ状態になるが、水蒸気の発生終了後は元の扁平な形状に戻る。従って、前記面状発熱体の膨らみについて特別な注意を払う必要はない。

内圧増加による破裂を防止することを目的とした保温具として、特許文献２に記載のものが知られている。この保温具は、外袋の内部に、ゲル状の蓄熱物質が液密に封入された内袋を封入してなるものである。外袋のシール部には、非接着部を設けて外袋の内部と外部を連通する通気部を形成している。これにより、内袋が破裂した場合に、蓄熱物質を外袋の内部に保持しつつ、膨張ガスのみが通気部を介して外部に排出されるようになっている。しかし、この保温具は水蒸気を発生するものではないので、水蒸気の発生に起因する内圧増加に関連するものではない。

国際公開ＷＯ０３／１０３４４４パンフレット特開２００２−１１３０３２号公報

本発明の目的は、被酸化性金属の酸化による発熱を利用した発熱具において、発熱終了後に生ずる膨れを防止し得る発熱具を提供することにある。

本発明は、少なくとも一部に２００〜２０００ｇ／ｍ²・２４ｈｒの透湿度（ＪＩＳＺ０２０８、４０℃、９０％ＲＨ）を有する通気性部位を備えた収容体内に、空気との接触により発熱可能な被酸化性金属を含む発熱材料が収容されており、
前記発熱材料は、発熱終了後の水分含量が１０〜７０重量％であり、
前記収容体は、通気性部位の面積が３０〜６００ｃｍ²であり、該収容体に、該収容体の内外を連通させる２０００〜１２６０００μｍ²の通気孔が設けられている発熱具を提供することにより前記目的を達成したものである。

本発明によれば、水蒸気発生後における発熱具の膨れが効果的に防止され、外観の印象が低下することが防止される。また、使用者に無用な不安感を与えることが防止される。

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図1には本発明の発熱具の一実施形態の斜視図が示されている。図２は図１におけるII−II線断面図である。図１に示す発熱具１は扁平な矩形状であり、シート状の発熱材料としての発熱シート２及び該発熱シート２を収容する収容体３を備えている。後述するように、発熱シート２は繊維シートから構成されており、収容体３よりも一回り小さく形成されている。収容体３は扁平な袋状のものであり、複数のシート材の周縁を貼り合わせて、内部が空洞の袋状となされている。収容体３は少なくともその一部が透湿性を有する通気性部位となっている。

発熱シート２は、空気との接触により発熱可能なものである。この目的のために、発熱シート２は被酸化性金属、反応促進剤、繊維状物、電解質及び水を含んでいる。発熱シート２が空気と接触すると、該シート２に含まれている被酸化性金属の酸化反応が起こり熱が発生する。この熱によって発熱シート２に含まれている水が加熱されて所定温度の水蒸気となり、収容体３を通じて外部へ放出される。水蒸気は、収容体３のうち通気性部位から外部へ放出される。

本実施形態の発熱具１は、水蒸気の発生を伴う熱を、対象物、例えば人体に与えるために用いられる（具体的な用途については後述する）。本実施形態の発熱具１は、水蒸気発生の持続時間が長いことによって特徴付けられるものである。このような特徴を有する発熱具１は、これを人体の腰部や肩等に適用してこれらの部位を温めることで、全身の血行が促進され、末梢温度が上昇することが判明した。また加温をやめた後も数十分に亘り温度の上昇が持続することが判明した。これとは対照的に、水蒸気の発生量の少ない一般の使い捨てカイロで同部位を同温度条件で温めても前記の効果は観察されない。この理由を本発明者らが検討したところ、水蒸気の発生を伴う熱は熱伝導性が高く、人体の深部の温度を高め得ることが判明した。人体の深部の温度が高くなることで、温熱中枢が刺激され、それによって血管が拡張して血流が増加し、また末梢温度が上昇すると推定される。従って発熱具１は、これを適用した人体の部位の温度上昇や血行の改善のみならず、体全体の血行の改善や、指先等の末梢温度の上昇、冷え性の改善に効果的である。

前述の特徴を有する発熱具、即ち水蒸気発生の持続時間が長い発熱具を得るためには、主として被酸化性金属の使用量、発熱前の発熱シート２における水分含量、収容体３の通気性部位における透湿度等の値をコントロールすることが重要である。一般の使い捨てカイロは、発熱材料の組成及び収容体の構造が、積極的に水蒸気を発生させるようになっていないため、発熱材料に含まれる水分量は少ない。一方、本発明の発熱具は、水蒸気を積極的に発生させるものなので、発熱に必要な水分以外に水蒸気の原料となる水分を含んだ組成の発熱材料を有している。水分含量や透湿度等の値が適切にコントロールされた発熱具１においては、これを人体の皮膚に適用した場合、皮膚表面温度が３８℃以上となる水蒸気の放出が好ましくは２時間以上、更に好ましくは５時間以上維持される。また、発熱シート２が空気と接触してから９０分後の水蒸気の積算放出量が好ましくは１．４〜７．０ｍｇ／ｃｍ²、更に好ましくは２．２〜７．０ｍｇ／ｃｍ²となる（以下これを水蒸気放出特性という）。なお皮膚表面温度とは、接触型温度計、例えば熱電対によって測定された皮膚表面の温度をいう。

水蒸気放出特性における水蒸気の積算放出量は次の方法で測定される。
温度２０℃、湿度４０％ＲＨとした容積５４０００ｃｍ³（縦３０ｃｍｘ横５０ｃｍｘ奥行き３６ｃｍ）の密閉系内に、その内部に水蒸気が蒸散可能なように発熱具１を静置して発熱させる。そして、前記密閉系内の空気の湿度を湿度計で測定し、発熱開始後に発生する水蒸気の量を求める。そして９０分後の積算値を積算放出量とする。

以上のような水蒸気放出特性を有する発熱具を用いて水蒸気を発生させ所定時間が経過すると、発熱具の温度が徐々に低下し、水蒸気の発生量が減少してくる。更に時間が経過すると、発熱が終了し水蒸気の発生が停止する。発熱具１をそのまま放置すると、発熱具１が徐々に膨らむ現象が観察される。この現象は、先に従来技術の項で述べた特許文献１に記載の水蒸気発生具では観察されなかった現象である。この現象の発生の原因を本発明者らが検討したところ、この現象は、短時間に多量の水蒸気が放出されるタイプの水蒸気発生具では起こらず、本発明のように長時間に亘って水蒸気が徐放されるタイプのものに特有の現象であることが判明した。また、この現象の発生の原因は、水蒸気発生の持続時間が長い発熱具を得るための主要因として先に列挙したもののうち、特に、発熱終了後に発熱シート２に残存している水分含量及び収容体３の通気性部位における透湿度に密接に関係していることが判明した。

具体的には、発熱終了後に発熱シート２に残存している水分含量が多いほど発熱具１の膨らみが顕著となる。具体的には、発熱終了後の発熱シート２の水分含量が１０〜７０重量％、特に２０〜７０重量％の場合に発熱具１の膨らみが顕著となる（２０℃４０％ＲＨの環境下）。発熱終了後の発熱シート２の水分含量が１０重量％未満の場合には、収容体３内に滞留する水蒸気の量が少ないので、収容体３は膨らまないか、たとえ膨らんだとしても問題にならないレベルであり、また短時間で膨らみが萎える。発熱シート２の水分含量は、発熱シート２の加熱残量から求めることができる。詳細には、発熱終了後の発熱シート２の重量と加熱残量との差を発熱終了後の発熱シート２の重量で除し、それに１００を乗じた値が発熱シート２の水分含量（％）となる。加熱条件は１０５℃、４０分間とする。加熱雰囲気は窒素ガスである。試料の重量は３〜１０ｇとする。また、発熱終了後とは、発熱シート２の表面温度が室温または３０℃以下になった時点をいう。

また、収容体３における通気性部位の透湿度（ＪＩＳＺ０２０８、４０℃、９０％ＲＨ）が２００〜２０００ｇ／ｍ²・２４ｈｒ、特に３００〜２０００ｇ／ｍ²・２４ｈｒ、とりわけ５００〜１２００ｇ／ｍ²・２４ｈｒである場合に発熱具１の膨らみが観察される。透湿度が２０００ｇ／ｍ²・２４ｈｒ以下である場合には、収容体３内に滞留する水蒸気が十分に収容体３外へ放出されないので膨らみが生じるが、所望の温度を十分に持続させることができる。透湿度が２００ｇ／ｍ²・２４ｈｒ以上である場合には、発熱具１が膨らむが、所望の水蒸気放出特性を得ることができる。

なお、後述するように、本実施形態の収容体３における通気性部位である透湿性シート３ａには通気孔６が設けられているが、該透湿性シート３ａの透湿度を測定する場合には、該通気孔６の設けられていない部分を測定対象として選定する。

発熱具１が膨らむ原理は以下の通りであると本発明者らは推測している。図３（ａ）に示すように、容器の少なくとも一面は透湿性シートになっている。この透湿性シートを介して、気体の分圧差によりその気体が内外を移動し、圧力差を緩和する。透湿度は先に述べた通りであり、この範囲ではその緩和時間が有限の時間を有するため、次に述べる現象が生じていると考えている。水蒸気の発生が終了し室温近傍まで温度が低下した発熱具１においては、発熱シート２中に、水蒸気として揮散されなかった水分が多量に残存している。従って、収容体３内の水蒸気分圧Ｐａ_H2Oは飽和水蒸気圧にほぼ等しくなっている。一方、収容体３外の水蒸気分圧Ｐｂ_H2Oは飽和水蒸気圧よりも低いことが通常である。水蒸気分圧とは別に、空気分圧に関しては、収容体３内の空気分圧Ｐａ_AIRとＰｂ_AIRとはほぼ一致している。つまり、Ｐａ_H2O＞Ｐｂ_H2O、Ｐａ_AIR≒Ｐｂ_AIRの状態になっている。従って、収容体３の内外での圧力を比較すると、Ｐａ_H2O−Ｐｂ_H2Oの分だけ収容体３内の圧力の方が高くなっている。その結果、収容体３内の水蒸気分圧Ｐａ_H2Oを下げる作用が働き収容体３が膨らむ。特に、収容体３外の水蒸気分圧Ｐａ_H2Oが低い環境、例えば冬場など空気が乾燥している環境では、収容体３の内外での水蒸気分圧に大きな差が生じることから、収容体３の膨らみが顕著となる。

図３（ｂ）は、この作用によって収容体３が膨らんだ状態を示している。この状態では、収容体３が膨らんだ分だけ収容体３内の水蒸気分圧Ｐａ_H2Oが低下し、収容体３外の水蒸気分圧Ｐｂ_H2Oとほぼ一致するようになる。一方、空気分圧に関しては、収容体３が膨らんだ分だけ収容体３内の空気分圧Ｐａ_AIRは低下している。収容体３外の空気分圧Ｐｂ_AIRに変化はない。つまり、Ｐａ_H2O≒Ｐｂ_H2O、Ｐａ_AIR＜Ｐｂ_AIRの状態になっている。従って、収容体３の内外での空気分圧が釣り合う作用が働き、収容体３外から収容体３内に空気が取り込まれる。

図３（ｃ）は、収容体３外から収容体３内に空気が取り込まれた状態が示されている。この状態においては、Ｐａ_H2O≒Ｐｂ_H2O、Ｐａ_AIR≒Ｐｂ_AIRの状態になっている。この状態は一時的なものであり長時間は持続しない。その理由は、収容体３内の発熱シート２に依然として多量の水が残存しているからである。詳細には、残存した水から水蒸気が発生して収容体３内の水蒸気分圧Ｐａ_H2Oが上昇し、収容体３外の水蒸気分圧Ｐｂ_H2Oよりも高くなる（図３（ｄ））。その結果、Ｐａ_H2O＞Ｐｂ_H2O、Ｐａ_AIR≒Ｐｂ_AIRの状態、即ち図３（ａ）に示す状態に戻る。この状態変化が繰り返して起こり、発熱具１が限界まで膨らんでいく。

なお、発熱シート２が発熱して水蒸気が発生している最中は、収容体３内の水蒸気分圧は上昇するものの、収容体３内の酸素が酸化によって消費されてその分圧が概ねゼロになるので、収容体３内の全圧は収容体３外の全圧、即ち大気圧よりも低くなり（つまり負圧になり）、発熱体３が膨らむことはない。

以上の説明から明らかなように、水蒸気発生後の発熱具１の膨らみは、収容体３内での水蒸気分圧の大小に起因するものなので、膨らみ自体が人体へ健康上の害を及ぼすことはない。しかし、使用後に発熱具１が膨らむことで、健康上の害を及ぼすようなガス等が発生したとの無用の不安感を使用者に抱かせるおそれがある。また、発熱具１が膨らむことで外観の印象が低下するという弊害や、廃棄時に嵩張る等の環境面での問題もある。そこで、本実施形態の発熱具１においては、発熱具１がその使用後に膨らむことを防止する以下の工夫が施されている。

本実施形態の発熱具１においては、収容体３の内外を連通させる通気孔６が該収容体３に設けられている。本発明者らの検討の結果、通気孔６の大きさは極めて微小であっても膨らみ防止に十分な効果があることが判明した。具体的には、通気孔１の総面積は２０００μｍ²（円相当直径で約５０μｍφ）〜１２６０００μｍ²（円相当直径で約４００μｍφ）であれば十分であり、好ましくは８０００μｍ²（円相当直径で約１００μｍφ）〜５００００μｍ²（円相当直径で約２５０μｍφ）、更に好ましくは９５００μｍ²（円相当直径で約１１０μｍφ）〜３２０００μｍ²（円相当直径で約２００μｍφ）である。通気孔６の面積が２０００μｍ²以上で、１２６０００μｍφ以下であれば、通気孔６を通じての空気の流入が著しくなることはなく、発熱シート２の発熱特性及び水蒸気放出特性をコントロールできる。また、異常発熱も防止できる。更に、通気孔６を通じての粉漏れも防止できる。

本実施形態においては、通気孔６の個数は１個だが、面積の総和が前記範囲内であれば２個以上の通気孔を形成してもよい。尤も、多数の通気孔を設けた場合には１個当りの通気孔の面積が小さくなり、通気孔６を設けない場合と実質的に差異が生じない場合がある。この観点から、複数の通気孔を形成する場合、各通気孔の円相当直径は、５０〜４００μｍΦ、特に１００〜２５０μｍΦ、とりわけ１１０〜２００μｍΦであることが好ましい。複数の通気孔を形成する場合、各通気孔の大きさは同じでもよく或いは異なっていてもよい。各通気孔の大きさが異なる場合、すべての通気孔の円相当直径が前記の範囲内であることが最も好ましいが、これに限られない。特に好ましい実施形態においては、前記の面積及び円相当直径を有する通気孔６を１個設けることが有利である。

通気孔１の面積は、例えばｋｅｙｅｎｃｅ社製のマイクロスコープ（ＶＨ−８０００）を用いて測定される。測定された面積から円相当直径が算出される。通気孔１が複数設けられている場合には、面積の総和から円相当直径を求める。

通気孔６の面積は、収容体３における透湿性を有する通気性部位の面積とも関係している。通気性部位の面積が３０〜６００ｃｍ²、特に４０〜４００ｃｍ²、とりわけ４８〜２５０ｃｍ²である場合に、前記の範囲の面積を有する通気孔６を設けることで、発熱具１の膨らみ発生を効果的に防止できる。

前記の微小な通気孔６を形成する手段に特に制限はない。例えば、微小な孔を形成する手段として工業的に通常用いられている手段を用いることができる。そのような手段としては、例えばレーザ光の照射による穿孔や、先鋭な刃先を有する穿孔刃による穿孔、針状電極を用いた放電加工による穿孔などが挙げられる。レーザ光としてはＣＯ₂レーザ、ＹＶＯ₄レーザ、紫外線レーザなどを用いることができる。

図２に示すように、収容体３は、透湿性シート３ａと難透湿性ないし非透湿性シート（以下、両者を総称して難透湿性シートという）３ｂとの周縁が互いに接合されて扁平な袋状に形成されている。つまり収容体３の一方の側が透湿性シート３ａを有しており、他方の側が難透湿性シート３ｂを有している。透湿性シート３ａは、発熱シート２から発生した水蒸気を通過させる。しかし難透湿性シート３ｂは水蒸気を通過させにくいか又は通過させない。つまり水蒸気は収容体３の一方の側、即ち透湿性シート３ａの側からのみ外部へ放出される。

透湿性シート３ａとしては、水蒸気及び空気は透過させるが水は透過させにくいフィルムが用いられる。透湿性シートとしては、炭酸カルシウムを練り込み延伸して作る微細孔型、繊維を漉くことによる抄紙型等が挙げられる。緻密性、内容物の漏れ防止性、温度制御等の理由により、微細孔型が主に用いられる。微細孔型の透湿性シートとしては、例えば微細孔を有するポリオレフィン系フィルムなどが挙げられる。なお前述した通り水蒸気は透湿性シート３ａを通じて外部へ放出されることから、本実施形態の発熱具１は、透湿性シート３ａの側が人体と対向するように装着される。そこで装着感を高める観点から、図１及び図２に示すように、透湿性シート３ａの外面には風合いの良好なシート材料である不織布３ｃが配されている。従って、発熱具１の使用時には不織布３ｃが身体に対向することになる。透湿性シート３ａと不織布３ｃとは、それらの周縁で接合されていても良いし、シート面内で部分的に接着されていても良い。なお、図２においては、通気孔６が設けられている透湿性シート３ａが不織布３ｃによって覆われているが、このことは通気孔６を通じての水蒸気の流通を妨げるものとはならない。不織布３ｃの通気度及び透湿度は極めて高いからである。

透湿性シート３ａの透湿度は先に述べた通りであり、また該シート３ａの通気度は、８０００〜１５０００ｓ／１００ｃｍ³であることが好ましく、８０００〜１２０００ｓ／１００ｃｍ³であることが更に好ましい。通気度がこの範囲であれば、発熱具１の発熱温度を適切に制御することができ、また所望の発熱温度で所望の持続時間と適度な水蒸気量を得ることができる。なお、後述するように、本実施形態の収容体３における通気性部位である透湿性シート３ａには通気孔６が設けられているが、該透湿性シート３ａの通気度を測定する場合には、該通気孔６の設けられていない部分を測定対象として選定する。

一方、難透湿性シート３ｂとしては、水蒸気も水も透過させにくいフィルム、例えば微細孔を有しないポリオレフィン系フィルムやポリエステル系フィルムなどが用いられる。なお図２に示すように、難透湿シート３ｂの外面には、発熱具１の風合いを高めるために不織布３ｄがラミネートされている。不織布３ｄの外面に、必要に応じ粘着剤層（図示せず）が形成してもよい。その場合、粘着剤層は、発熱具１の使用時までは保護用の剥離紙（図示せず）によって保護しておく。

先に述べた通気孔６は、図２に示すように、透湿性シート３ａに形成されていることが好ましい。この理由は次の通りである。本実施形態の発熱具１は、典型的には、透湿性シート３ａの側を使用者の肌に対向させて用いられる。従って透湿性シート３ａに通気孔６を設けておくことで、発熱具１の使用中に通気孔６が使用者の肌によって閉塞され、通気孔６を通じての収容体３内への空気の流入が抑制される。その結果、発熱具１の使用中における発熱シート２の発熱が安定化し、異常発熱等が起こることが防止される。それによって水蒸気の発生が安定化する。被酸化性金属を均一に発熱させるためには空気の供給を均一に行わねばならず、１箇所にでも過度に空気が流入する部位が存在すると、発熱温度の制御が不安定となり、異常発熱の原因となる。従って、本実施形態の発熱具１に設けられているような通気孔６を、透湿性を有する多孔性シートに形成することは、当該技術分野においては極力避けられてきた。

透湿性シート３ａにおける通気孔６の形成位置に特に制限はないが、発熱具１の使用中に通気孔６を使用者の肌によって首尾よく閉塞させることを考慮すると、使用者の肌との密着が良好な位置、例えば透湿性シート３ａの中央領域に通気孔６を形成することが好ましい。

先に述べた通り、発熱シート２は、被酸化性金属、反応促進剤、繊維状物及び電解質を含み且つ含水状態となっている。具体的には、本実施形態の発熱シート２は、被酸化性金属、反応促進剤及び繊維状物を含有する成形シートに、電解質水溶液を含有させて構成されている。本発明者らが検討したところ、これらの各種材料のうち、発熱具１の水蒸気放出特性に大きく影響する材料は、成形シートに含まれる被酸化性金属、反応促進剤及び繊維状物であることが判明した。詳細には、成形シートに含まれる被酸化性金属の量が好ましくは６０〜９０重量％、更に好ましくは７０〜８５重量％、反応促進剤の量が好ましくは５〜２５重量％、更に好ましくは８〜１５重量％、繊維状物の量が好ましくは５〜３５重量％、更に好ましくは８〜２０重量％であることが重要である。これらの材料の量が前述の範囲にあると、所望の水蒸気放出特性及び温度持続時間が期待できる。なお、後述するように、成形シートは好適には抄造によって得られるため、抄造工程における乾燥工程後の状態で５重量％以下の水分を含有する。

被酸化性金属に対する反応促進剤及び繊維状物それぞれの重量比も発熱具１の水蒸気放出特性に影響する。具体的には、発熱シート２において、被酸化性金属に対する反応促進剤の重量比は好ましくは０．０８〜０．３であり、更に好ましくは０．０９〜０．２５である。また被酸化性金属に対する繊維状物の重量比は好ましくは０．０８〜０．３であり、更に好ましくは０．０９〜０．２９である。これらの範囲内であれば、皮膚表面温度を３８℃以上に向上させ且つ所望の水蒸気発生量を得ることが容易であり、発熱具１を収納したピロー袋を開封した後、目的とする温度への到達時間が短く、適度な温度の水蒸気を３時間以上提供することが容易となる。

発熱具１の水蒸気放出特性に影響する他の重要な要因としては、発熱シート２における電解質水溶液の濃度及び電解質水溶液の添加量が挙げられる。詳細には、発熱シート２における電解質水溶液の濃度は好ましくは１〜１５重量％、更に好ましくは２〜１０重量％である。電解質水溶液の濃度がこの範囲であれば、経済的に所望とする温度を得ることができる。また電解質水溶液は、成形シート１００重量部に対して好ましくは３０〜８０重量部、更に好ましくは４０〜７０重量部添加される。この範囲であれば、所望とする温度の持続が達成され且つ水蒸気発生量が得られる。

発熱シート２に含まれる各材料の詳細について説明すると、被酸化性金属としては例えば、鉄、アルミニウム、亜鉛、マンガン、マグネシウム、カルシウム等の粉末や繊維が挙げられる。これらの中でも取り扱い性、安全性、製造コストの点から鉄粉が好ましく用いられる。被酸化性金属が粉末である場合その粒径は０．１〜３００μｍであることが、繊維状物への定着性、反応のコントロールが良好なことから好ましい。同様の理由により、粒径が０．１〜１５０μｍものを５０重量％以上含有するものを用いることも好ましい。

反応促進剤としては、水分保持剤として作用する他に、被酸化性金属への酸素保持／供給剤としての機能も有しているものを用いることが好ましい。例えば活性炭（椰子殻炭、木炭粉、暦青炭、泥炭、亜炭）、カーボンブラック、アセチレンブラック、黒鉛、ゼオライト、パーライト、バーミキュライト、シリカ等が挙げられる。これらの中でも保水能、酸素供給能、触媒能を有する点から活性炭が好ましく用いられる。反応促進剤の粒径は０．１〜５００μｍであることが、被酸化性金属と効果的に接触し得る点から好ましい。同様の理由により、０．１〜２００μｍのものを５０重量％以上含有するものを用いることも好ましい。

繊維状物としては、天然又は合成の繊維状物を特に制限無く用いることができる。天然繊維状物としては、例えばコットン、カボック、木材パルプ、非木材パルプ、落花生たんぱく繊維、とうもろこしたんぱく繊維、大豆たんぱく繊維、マンナン繊維、ゴム繊維、麻、マニラ麻、サイザル麻、ニュージーランド麻、羅布麻、椰子、いぐさ、麦わら等の植物繊維が挙げられる。また羊毛、やぎ毛、モヘア、カシミア、アルカパ、アンゴラ、キャメル、ビキューナ、シルク、羽毛、ダウン、フェザー、アルギン繊維、キチン繊維、ガゼイン繊維等の動物繊維が挙げられる。更に、石綿等の鉱物繊維が挙げられる。一方、合成繊維状物としては、例えばレーヨン、ビスコースレーヨン、キュプラ、アセテート、トリアセテート、酸化アセテート、プロミックス、塩化ゴム、塩酸ゴム等の半合成繊維が挙げられる。またナイロン、アラミド、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアクリロニトリル、アクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン等の合成高分子繊維が挙げられる。更に金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維等を用いることもできる。また、これらの繊維の回収再利用品を用いることもできる。これらの中でも、被酸化性金属や反応促進剤との定着性、発熱シート２の柔軟性、酸素透過性、製造コスト等の点から、木材パルプ、コットン、ポリエステルが好ましく用いられる。繊維状物はその平均繊維長が０．１〜５０ｍｍ、特に０．２〜２０ｍｍであることが、発熱シート２の強度確保及び繊維状物の水分散性の点から好ましい。

繊維状物は、そのＣＳＦ（カナダ標準濾水試験方法ＪＩＳＰ８１２１）が、６００ｍｌ以下であることが好ましく、４５０ｍｌ以下であることがより好ましい。これによって、繊維状物と被酸化性金属との定着性が良好になり、発熱シート２の発熱性を良好にすることができる。また、後述する裂断長を後述する範囲内に調整することが容易となり、その結果、発熱シート２からの被酸化性金属の脱落や、発熱シート２の機械的強度を適度に維持することができる。繊維状物のＣＳＦは低い程好ましい。しかし通常のパルプ繊維のみを繊維状物として用い、これを原料として抄造を行うと、繊維状物以外の成分比率が低い場合、ＣＳＦが１００ｍｌ未満であると濾水性が悪くなる傾向にあり、脱水が困難となって均一な厚みの発熱シートが得られないことがある。また、乾燥時にブリスター破れが生じたりする等の成形不良が生じることがある。これに対して発熱シート２においては、繊維状物以外の成分比率が比較的高いことから、濾水性も良好で均一な厚みの発熱シート２を得ることができる。また、ＣＳＦが低い程フィブリルが多くなるため、繊維状物と該繊維状物以外の成分との定着性が良好となり、高いシート強度を得ることができる。繊維状物のＣＳＦの調整は、叩解処理などによって行うことができる。ＣＳＦの低い繊維と高い繊維とを混ぜ合わせ、ＣＳＦの調整を行っても良い。

電解質としては、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属又は遷移金属の硫酸塩、又はハロゲン化物等が挙げられる。これらの中でも、化学的安定性、生産コストに優れる点からアルカリ金属、アルカリ土類金属又は遷移金属の塩化物が好ましく用いられ、特に塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化第一鉄、塩化第二鉄が好ましく用いられる。

発熱シート２には、必要に応じ凝集剤、サイズ剤、着色剤、紙力増強剤、歩留向上剤、填料、増粘剤、ｐＨコントロール剤、嵩高剤等、抄紙の際に通常用いられる添加物を特に制限無く添加することもできる。

発熱シート２の製造方法に特に制限はない。発熱シートは、被酸化性金属、反応促進剤及び繊維状物を含有する成形シートに、電解質水溶液を含有させてなるものであるから、先ず被酸化性金属、反応促進剤及び繊維状物を含む成形シートを形成し、この成形シートに電解質水溶液を添加することで発熱シートが得られる。成形シートの製造には例えば本出願人の先の出願に係る特開２００３−１０２７６１号公報に記載の湿式抄造法や、ダイコーターを用いたエクストルージョン法を用いることができる。特に、製造コストや生産性の点から湿式抄造法を用いることが好ましい。湿式抄造法を行う場合には、円網抄紙機、長網抄紙機、短網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機などを用いることができる。抄造に用いられるスラリーは、被酸化性金属、反応促進剤、繊維状物及び水を含むものであり、その濃度は、０．０５〜１０重量％、特に０．１〜２重量％であることが好ましい。

抄造によって得られた成形シートは、抄造後における形態を保つ点や、機械的強度を維持する点から、含水率（重量含水率、以下同じ。）が７０％以下、特に６０％以下となるまで脱水させることが好ましい。抄造後の成形シートの脱水方法は、例えば吸引による脱水のほか、加圧空気を吹き付けて脱水する方法、加圧ロールや加圧板で加圧して脱水する方法等が挙げられる。

脱水後の成形シートは加熱乾燥によって乾燥されることが好ましい。加熱乾燥温度は、６０〜３００℃、特に８０〜２５０℃であることが好ましい。乾燥後における成形シートの含水率は、２０％以下、特に１０％以下であることがより好ましい。成形シートの脱水及び／又は乾燥は、被酸化性金属の酸化抑制の観点から不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。尤も成形シートは酸化助剤となる電解質を含有していないので、必要に応じて通常の空気雰囲気下で成形を行うこともできる。このことは製造設備を簡略化し得る点から有利である。乾燥後の成形シートは被酸化性金属、反応促進剤及び繊維状物を含むものであり、被酸化性金属を好ましくは６０〜９０重量％、更に好ましくは７０〜８５重量％含み、反応促進剤を好ましくは５〜２５重量％、更に好ましくは８〜１５重量％含み、繊維状物を５〜３５重量％、更に好ましくは８〜２０重量％含む。

このようにして得られた成形シート（つまり含水前の状態の発熱シート２）はその１枚の厚みが０．１ｍｍ〜２ｍｍ、特に０．１５〜１．５ｍｍであることが、成形シートの機械的強度を維持しつつ成形シートが柔軟になり、発熱具１が身体の適用部位へフィットしやすくなる点から好ましい。同様の理由により成形シートは、その坪量が１０〜１０００ｇ／ｍ²であることが好ましく、５０〜６００ｇ／ｍ²であることがより好ましく、１００〜５００ｇ／ｍ²であることが更に好ましい。

成形シートは、そのままの状態で複数枚を重ねて使用してもよく、或いは１枚のシートを折りたたみ、折り畳まれた複数枚の成形シートを重ねて使用してもよい。この場合、発熱具１の使用中にシート間の位置ズレが起こることを防止するために、各シートをエンボス加工によって一体化することが好ましい。またシートに、前述の孔や切り込みを施すことによっても位置ズレが起こることを防止できる。発熱具１の面積に対する成形シートの重量比は、所望の温度持続が達成でき、フィット性が良好で、また製造上の問題が起こりにくい点から、好ましくは０．０３ｇ／ｃｍ²〜０．１７ｇ／ｃｍ²であり、更に好ましくは０．０６ｇ／ｃｍ²〜０．１４ｇ／ｃｍ²である。同様の理由により、被酸化性金属の単位面積あたりの重量の比は好ましくは０．０２ｇ／ｃｍ²〜０．１４ｇ／ｃｍ²であり、更に好ましくは０．０４ｇ／ｃｍ²〜０．１２ｇ／ｃｍ²である。

このようにして得られた成形シートに電解質水溶液を含有させて発熱シート２を得る。この工程は、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。電解質水溶液を含有させるには例えば、ノズルから直接吐き出しによる方法やスプレー塗工法、刷毛等で塗工する方法、電解質水溶液に浸漬する方法、グラビアコート法、リバースコート法、ドクターブレード法等が挙げられる。電解質水溶液における電解質の濃度及び電解質の水溶液の付与量は、得られる発熱シート２における電解質の量及び水の含有量が、先に述べた範囲となるように調整される。

得られた発熱シート２を収容体３内に収納して発熱具１となす。発熱具１は酸素バリア性の材料からなる包装袋内に密封されて、最終製品である発熱具入り包装袋となされることが好ましい。発熱具１の使用に際しては、包装袋から該発熱具１を取り出すことで、該発熱具１に含まれる被酸化性金属が空気中の酸素と反応し、発熱が始まると共に水蒸気が発生する。酸素バリア性の材料としては、例えばその酸素透過係数（ＡＳＴＭＤ３９８５）が１０ｃｍ³・ｍｍ／（ｍ²・ｄ・ＭＰａ）以下、特に２ｃｍ³・ｍｍ／（ｍ²・ｄ・ＭＰａ）以下であるようなものが好ましい。具体的にはエチレン−ビニルアルコール共重合体やポリアクリロニトリル等が挙げられる。

本実施形態の発熱具１は例えば人体の腰部や肩に装着されて使用されることで、体全体の血行改善、疲労回復、筋肉のコリ解消等の効果が得られる。発熱具１の使用形態の一例を図４に示す。発熱具１は身体装着用のベルト状フィッター５に固定されて使用される。フィッター５の中央部には、発熱具１を収容するためのポケット（図示せず）が形成されている。一方の先端部には面ファスナなどの止着部が設けられている。止着部は他方の先端部へ止着するようになされている。発熱具１の使用に際しては、先ず発熱具１をフィッター５のポケット内に収容する。このとき、発熱具１における透湿性フィルム側、即ち通気性・透湿性を有する側が使用者の身体に向くようにする。

前記実施形態においては発熱材料として発熱シート２を用いたが、これに代えて発熱粉体を用いることもできる。発熱粉体は、発熱シート２と同様に、被酸化性金属、反応促進剤、電解質及び水を含むものである。但し、発熱シート２は、これらの成分の他に繊維状物を含むのに対して、発熱粉体は、繊維状物に代えて保水材を含んでいる。保水剤としては、吸水性ポリマー、バーミキュライト、ケイ酸カルシウム、シリカゲル、アルミナ等が挙げられる。これらの中でも、保持性が高く、また生産性に優れる点から吸水性ポリマーを用いることが好ましい。

発熱粉体は、発熱シート２と同様に、水蒸気を発生させる事を主眼としているので、高含水状態であることが適している。発熱粉体の組成は、例えば被酸化性金属が３０〜８０重量％、活性炭等の反応促進剤が３〜２５重量％、吸水性ポリマーやバーミキュライト等の保水剤が３〜２５重量％、塩化ナトリウム等の電解質が０．３〜１２重量％、水が２０〜６０重量％である。

本発明は前記実施形態に制限されない。例えば前記実施形態においては、通気孔６が収容体３における透湿性シート３ａに形成されていたが、安定な状態で発熱して異常発熱が起こることの防止が予期できる場合は難透湿性シート３ｂ側に通気孔を設けてもよい。

また前記実施形態においては、収容体３が透湿性シート３ａと、難透湿性シート３ｂとを袋状に貼り合せたものから構成されていたが、これに代えて２枚の透湿性シートの周縁を接合して袋状に形成した収容体を用いてもよい。この場合には、収容体の各面から水蒸気が発生する。

前記実施形態の発熱具は、人体の腰部や肩に装着されて使用されることが深部温度の上昇の点から好ましいが、人体におけるこれら以外の部位、例えば首、肩、背中、腹部、肘、膝等に適用してもよい。更に、顔、身体の洗浄、除菌、メイク落とし等のスキンケア用途に適用してもよい。また人体に装着させる以外に、洗浄・除菌、ワックス徐放、芳香、消臭等の諸機能剤と組み合わせ、フローリング、畳み、レンジ周り、換気扇等のハウスケア用途、車等の洗浄、ワックスかけ等のカーケア用途にも適用することができる。

以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲はかかる実施例に制限されるものではない。

〔実施例１ないし４及び比較例１ないし２〕
＜スラリーの配合＞
・被酸化性金属：鉄粉、同和鉄粉鉱業（株）製、商品名「ＲＫＨ」、１５０ｇ
・繊維状物：パルプ繊維（ＮＢＫＰ、スキーナ（株）製、商品名「スキーナ」、平均繊維長さ＝２．１ｍｍ）、３０ｇ
・反応促進剤：活性炭、日本エンバイロケミカルズ（株）製、商品名「カルボラフィン」）、２０ｇ
・凝集剤：カルボキシメチルセルロースナトリウム（第一工業薬品（株）製、商品名「セロゲン」ＷＳ−Ｃ）０．５ｇ、及びポリアミドエピクロロヒドリン樹脂（星光ＰＭＣ（株）製、商品名「ＷＳ４０２０」）０．５ｇ
・水：工業用水、９９８００ｇ

＜抄紙条件＞
前記スラリーを用い、傾斜型短網小型抄紙機によって、ライン速度７ｍ／分で抄紙して湿潤状態の成形シートを作製した。

＜脱水・乾燥条件＞
フェルトで挟持して加圧脱水し、そのまま１２０℃の加熱ロール間にライン速度７ｍ／分で通し、含水率が５重量％以下になるまで乾燥して成形シートを得た。

＜電解質水溶液添加条件＞
得られた成形シートを４枚重ね合わせてから、下記電解質水溶液を所定量含浸させて発熱シートを作製した。発熱シートの水分含量及び発熱シートにおける各成分の配合割合を表１に示す。

＜電解液＞
電解質：精製塩（ＮａＣｌ）
水：工業用水
電解液濃度：５重量％

＜収容体への収容＞
図１及び図２に示す矩形の収容体３を製造した。透湿性シート３ａとして、ポリエチレン製の透湿性フィルム（（株）興人製のＴＳＦ−ＥＵ：透湿度９００ｇ／ｍ²・２４ｈｒ、通気度１００００秒／１００ｃｍ³）を用いた。難透湿性シート３ｂとして、スパンボンド不織布（ユニチカ（株）製のエルベス、坪量３０ｇ／ｍ²）と低密度ポリエチレンフィルム（坪量３４ｇ／ｍ²）とのラミネートを用いた。不織布３ｃとして、スパンボンド不織布（ユニチカ（株）製のエルベス、坪量３０ｇ／ｍ²）を用いた。透湿性シート３ａの面積は表２に示す通りであった。透湿性シート３ａの中央部に針により貫通孔を形成した。孔の数及び円相当直径は表２に示す通りであった。この収容体の中に発熱シートを収容した。これにより、図１及び図２に示す発熱具を得た。

〔性能評価〕
各実施例及び各比較例で得られた発熱具について、発熱終了後の発熱シートの水分含量を、先に述べた方法で測定した。また発熱終了後の発熱具の膨らみを、以下の方法で評価した。更に温感及び粉漏れの有無を以下の方法で評価した。これらの結果を表２に示す。

〔発熱終了後の発熱具の膨らみ〕
発熱終了後の発熱具を、２０℃５０％ＲＨの環境下に４時間放置した。その後、発熱具の高さを測定した。高さが１ｃｍ未満の場合には膨れ無しと判断し、１ｃｍ以上の場合は膨れありと判断した。

〔温感〕
２０℃、４０％ＲＨの環境下にて、透湿面を肌側にして１０名の被験者に発熱具を６０分間適用し、適用中に体全体が温まる実感を「温まる、温まらない」で聞き取った。６人以上の被験者が温まると答えた場合を○、６人以上の被験者が温まらないと答えた場合を×とした。

〔粉漏れ〕
包装袋に入ったままで１０回振動させ、開孔部付近から内容物が漏れ出ているか、漏れ出ていないかを調べた。１０枚の試料のうち、６枚以上の試料で内容物が漏れた場合を×、６枚以上の試料で内容物が漏れ出ていない場合を○とした。

本発明の発熱具１の一実施形態を示す斜視図である。図1におけるII−II線断面図である。本実施形態の発熱具が発熱終了後に膨らむ原理を説明する説明図である。図１に示す発熱具の使用形態の一例を示す図である。図１に示す発熱具の使用状態を示す図である。

符号の説明

１発熱具
２発熱シート
３収容体
５ベルト状フィッター
６通気孔

Claims

２００〜２０００ｇ／ｍ²・２４ｈｒの透湿度（ＪＩＳＺ０２０８、４０℃、９０％ＲＨ）を有する微細孔型の透湿性シート又は抄紙型の透湿性シートからなる通気性部位を備えた収容体内に、空気との接触により発熱可能な被酸化性金属を含む発熱材料が収容されており、
前記発熱材料は、発熱終了後の水分含量が１０〜７０重量％であり、
前記収容体は、通気性部位の面積が３０〜６００ｃｍ²であり、該収容体に、該収容体の内外を連通させる円相当直径で５０μｍΦ〜４００μｍΦの通気孔が設けられており、その総面積が２０００〜１２６０００μｍ ² である発熱具。
前記発熱材料から発生した水蒸気が前記通気性部位を通じて前記収容体の外部へ放出するようになされており、該発熱材料が空気と接触してから９０分後の水蒸気の積算放出量が１．４〜７．０ｍｇ／ｃｍ²である請求項１記載の発熱具。
前記発熱材料が、被酸化性金属、反応促進剤、電解質及び水を含む発熱シート又は発熱粉体からなる請求項１又は２記載の発熱具。
前記発熱シートが、６０〜９０重量％の被酸化性金属、５〜２５重量％の反応促進剤及び５〜３５重量％の繊維状物を含む成形シートに、該成形シート１００重量部に対して、１〜１５重量％の電解質を含む電解質水溶液が３０〜８０重量部含有されて構成されている請求項３記載の発熱具。
前記収容体が、前記の透湿度を有する透湿性シート及び難透湿性ないし非透湿性シートを互いに重ね合わせ、両シートの周縁を互いに接合させて袋状に形成されたものであり、前記透湿性シートに前記通気孔が形成されている請求項１ないし４の何れかに記載の発熱具。
前記収容体における前記透湿性シートの側を使用者の肌に対向させて用いられる請求項５記載の発熱具。
前記通気孔の個数が１〜３である請求項１ないし６の何れかに記載の発熱具。