JP5620162B2 - 発熱体の製造方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献1に記載の発熱体の製造方法は、食塩(電解質)及び鉄粉を同時に攪拌混練するため、発熱組成物の沈降や離水の発生を抑えることができず、発熱組成物の分散性を維持することが難しかった。
本発明の発熱具の製造方法により製造される発熱具は、その構成部材として、発熱体と包材とを備える。本発明の発熱体の製造方法により製造される発熱体は、例えば、その発熱具の発熱体として好ましく用いられる。発熱具の構成部材としての発熱体は、その発熱具において熱を生じさせる部材である。他方、発熱具の包材は、発熱体の全体を包囲し、本発明の発熱具の外面をなす部材である。
本発明の発熱体の製造方法により製造される発熱体は、基材シートと、該基材シートに設けられた発熱組成物の層(以下、「発熱層」ともいう。)を備える。基材シートは、高吸収性ポリマーの粒子及び繊維材料を含む繊維シートから構成されている。発熱層は、被酸化性金属の粒子を含んで構成されている。
基材シートの構成繊維として親水性繊維を用いることで、発熱層に含まれる被酸化性金属との間で水素結合が形成されやすくなり、発熱層の保形性が良好になるという利点がある。また、親水性繊維を用いることで、基材シートの吸水性ないし保水性が良好になり、発熱層の含水率をコントロールしやすくなるという利点もある。これらの観点から、親水性繊維としてはセルロース繊維を用いることが好ましい。セルロース繊維としては化学繊維(合成繊維)及び天然繊維を用いることができる。
真円度=4π(測定繊維の断面積)/(測定繊維の断面の周長)2
なお、上述の発熱層の含水率は、1つの発熱層あたりの値である。
なお、上述の発熱体の含水率は、基材シートに発熱層を1層形成した場合での値であるが、基材シートの両面に発熱層を形成した場合でも上述の範囲を満たすことが好ましい。
また、発熱体が拘束されていないことで、包材とは別個独立に移動することが可能となっており、被覆シートと密着しにくくなっていることから、被覆シートの通気性が阻害されず、また、包材内で基材シート周囲の空気の流れが阻害されず、良好な発熱反応を得ることができる。
また、発熱具に収容されている発熱体は、1枚でもよく、複数枚を積層させた多層状態で収容してもよい。
水蒸気放出量〔mg/(cm2・min)〕={(Wt0−Wt15)×1000}/15S
本発明の発熱体の製造方法の好ましい実施態様は、以下に説明する(1)電解質添加工程及び(2)塗工工程を備える。本実施態様の発熱具の製造方法の好ましい実施態様は、その発熱体の製造工程の次に(3)製造した発熱体を包材によって包囲して発熱具とする発熱体被覆封止工程を具備する。
発熱体の製造工程の一工程である電解質添加工程においては、基材シートの一面に電解質を含む電解質水溶液を添加する。例えば、電解質水溶液を連続長尺物からなる基材シートの一方の面上に連続的に塗工する。電解質水溶液の添加方法としては、ノズルによる滴下又は噴霧、ブラシによる塗布、ダイコーティング等が用いられるが、周囲への電解質水溶液の飛散や、電解質水溶液吐出口の詰まり防止、塗料との接触による製造設備の汚染防止の点からノズルによる滴下もしくは噴霧することが好ましい。
電解質水溶液の添加(撒布)坪量は、30〜400g/m2、特に50〜300g/m2とすることが好ましい。
電解質添加工程において添加する電解質水溶液と同じ濃度の電解質水溶液50gとマグネチックスターラーチップ(中央部直径8mm、両端部直径7mm、長さ30mmで、表面がフッ素樹脂コーティングされているもの)とを、100mLのガラスビーカーに入れ、ビーカーをマグネチックスターラー(アズワン製 HPS−100)に載せる。マグネチックスターラーの回転数を600±60rpmに調整し、電解質水溶液を攪拌させる。次に、基材シートに含まれる高吸収性ポリマー2gを、攪拌中の電解質水溶液の渦の中心部で液中に投入する。ここまではJIS K 7224(1996)に準じた操作である。高吸収性ポリマー投入10分後の高吸収性ポリマーの吸収量を測定し、測定された高吸収性ポリマーの吸収量から、高吸収性ポリマー1重量部当たりの吸収量を求める。袋状の100×100mmの大きさのポリエステルメッシュ(メッシュサイズ255/25.4mm)を予め重量を測定し、そのポリエステルメッシュ袋の中に、前述の電解質水溶液に投入10分後の電解水溶液を吸収した高吸収性ポリマーを入れ、遠心脱水機で2,000rpm、10分脱水し、ポリエステルメッシュと高吸収性ポリマーの重量を一緒に測定する。測定した値から、吸収前の高吸収性ポリマーの重量2g、ポリエステルメッシュの重量を引くことにより、高分子ポリマーの吸収量を算出する。この求められた値を、電解質添加工程において添加する電解質水溶液の濃度における高吸収性ポリマーの飽和吸収量とする。測定はn=5測定し、上下各1点の値を削除し、残る3点の平均値を測定値とする。尚、これらの測定は23±2℃、湿度50±5%で行い、測定の前に試料を同環境で24時間以上保存した上で測定する。
発熱体の製造工程の一工程である塗工工程においては、(1)電解質添加工程後の基材シートにおける電解質水溶液の添加面に、電解質を含まず被酸化性金属の粒子を含む塗料を塗工する。例えば、塗料を電解質水溶液が連続的に添加された添加面上に連続的に塗工する。ここで、「電解質を含まず」とは、被酸化性金属の粒子に形成された酸化物を溶解させる目的で添加される電解質を意味し、全ての電解質を一切含まないという意味ではない。後述する電解質添加工程で添加する電解質を実質的に含まないということであり、水道水を用いた場合に水分中に含まれる塩素成分などは、ここでいう電解質ではない。
塗料の塗工坪量は150〜4,600g/m2、特に300〜2,200g/m2とすることが好ましい。
塗料の粘度は23℃・50%RHにおいて500〜30,000mPa・sで、特に1,000〜15,000mPa・sが好ましい。粘度の測定には、B型粘度計の4号ローターを用いた。
塗料中には実質的に電解質が含まれていないので、電解質添加工程前には被酸化性金属粉末の酸化は進行しない。従って、塗工工程において、被酸化性金属粉末を空気と遮断するための特別の手当は必要ない。また、塗料の保管中の酸化反応の進行を抑えることができ、発熱ロスを低減できる。
また、塗料に電解質が含まれていないことによって、塗工前や塗工中の塗料の成分は良好な分散性を維持する。例えば、塗工前に塗料を静置しても、該塗料に被酸化性金属の粒子が凝集して凝集物が沈降したり離水するのが生じにくい。
本発明の発熱体の製造方法によれば、上述のように、塗料中に電解質が積極的に含まれていないので、タンク等の製造機器内で塗料を作成している間や、作成された塗料を塗工している間に、混練機のパドルやタンク等の壁面において酸化反応を起こし難く、その為、製造機器に耐食性の高い高価な材料を極力使用せずに済む。
このように吸引する場合の吸引力は、100〜10,000Pa、特に500〜5,000Paとすることが好ましい。吸引力は、サクションコンベア内のボックスにマノスターケージを取り付けて測定できる。
以上の操作によって連続長尺物からなる発熱体が製造されたら、発熱体の製造工程に続く発熱体被覆封止工程において該発熱体を包材で被覆する。この操作に先立ち、連続長尺物からなる発熱体を、その幅方向にわたって裁断して毎葉の発熱体を製造することが好ましい。次いで毎葉の発熱体を所定の間隔をおいて一方向に走行させつつ、発熱層が形成された側に、連続長尺物からなる第1の被覆シートを配置するとともに、他方の側に、同じく連続長尺物からなる第2の被覆シートを配置する。次いで第1の被覆シート及び第2の被覆シートにおける発熱体からの延出域を所定の接合手段によって接合する。接合は、発熱体における左右の側縁の外方及び前後の端縁の外方において行なわれる。接合手段としては、熱融着、超音波接合、接着剤による接着等が挙げられる。
また、本発明により製造される発熱体は、本発明の発熱具の発熱部に用いられる他、他の構成の発熱具や、他の用途に用いることもできる。人体の加温に用いる場合には、水蒸気が発生する第1の被覆シートを肌側(人体側)に向けて適用する。
(1)電解質水溶液及び塗料の調製
電解質水溶液として、濃度5%の塩化ナトリウム水溶液を調製した。
また、塗料を調製した。塗料には、被酸化性金属(鉄粉 平均粒径45μm)100質量部、反応促進剤(活性炭 平均粒径42μm)8質量部、増粘剤(グアガム)0.2質量部、界面活性剤(ポリカルボン酸型高分子界面活性剤)0.2質量部、水60質量部が配合されている。得られた塗料の粘度は6,500mPa・sであった。粘度の測定は、B型粘度計の4号ローターを使用し、23度50%RHの環境で行なった。
基材シートとして図1に示すものを用いた。この基材シート1は、特開平8−246395号公報に記載の方法に従い製造した。この基材シート1は、ポリアクリル酸ナトリウム系の高吸収性ポリマーの粒子12が、基材シート1の厚み方向略中央域に主として存在しており、かつ基材シート1の表面には該粒子12が実質的に存在していない構造を有する1枚(ワンプライ)のものである。基材シート1は、高吸収性ポリマーの粒子12の存在部位を挟んで表裏に親水性の架橋嵩高セルロース繊維11aの層11,13を有している。架橋嵩高セルロース繊維11aは、その繊維粗度が0.22mg/mであり、繊維長さの平均値は2.5mmであった。架橋嵩高セルロース繊維11aの層11,13は、更に針葉樹晒クラフトパルプ、紙力増強剤(PVA)を含んでいる。また、高吸収性ポリマーは平均粒径340μmのものを使用した。層11の坪量は30g/m2であり、層13の坪量は20g/m2であった。したがって、基材シート1の坪量は80g/m2であった。基材シート1に含まれる高吸収性ポリマー12の坪量は30g/m2であった。
前記の電解質水溶液を、連続長尺物からなる前記基材シートの一方の面に向かって、滴下ノズルから滴下した。電解質水溶液の散布坪量は80g/m2とした。
次いで、連続長尺物からなる前記基材シートの電解質水溶液が滴下された面に向かって、前記塗料を連続塗工した。塗料の塗工坪量は1,150g/m2とした。塗工後には、基材シートの他方の面側から吸引を行った。但し、塗料中の水が、基材シートの非塗工面側から抜けるようなことはなかった。
次いで、塗料が塗工された連続長尺物からなる基材シートを幅方向に亘って裁断して発熱体10を得た。
切断された基材シートは、50mm×50mmの矩形のものであった。
10 発熱体
11 親水性繊維の層
12 高吸収性ポリマーの粒子
13 親水性繊維の層
100 発熱具
Claims (4)
- 被酸化性金属の粒子、電解質及び水を含む発熱組成物の層が、高吸収性ポリマーの粒子及び繊維材料を含む繊維シートからなる基材シートに設けられてなる発熱体の製造方法であって、
前記基材シートの一面に前記電解質を含む電解質水溶液を添加する電解質添加工程、及び該基材シートにおける前記電解質水溶液の添加面に、前記電解質を含まず前記被酸化性金属の粒子を含む塗料を塗工する塗工工程を備えており、
前記塗工工程は、前記電解質添加工程後に行う工程である発熱体の製造方法。 - 前記電解質添加工程で添加する前記電解質水溶液は、該電解質水溶液を用いてJIS K 7224を利用して測定された前記高吸収性ポリマーの飽和吸収量に、前記基材シートに含まれる前記高吸収性ポリマーの質量を乗じた量よりも多量の水溶液を添加する請求項1に記載の発熱体の製造方法。
- 前記電解質水溶液の添加面への前記塗料の塗工後に、前記基材シートの他面側から吸引を行う請求項1又は2に記載の発熱体の製造方法。
- 請求項1〜3の何れかに記載の発熱体の製造方法により発熱体を製造する発熱体製造工程、及びその発熱体の全体を包材で被覆する被覆工程を備え、前記発熱体が前記包材で包囲された発熱具を製造する発熱具の製造方法であって、
前記発熱体を、前記包材で被覆する前に、前記発熱組成物の層が流動性を有しないものとする、発熱具の製造方法。
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