技术领域
本发明涉及一种利用了被氧化性金属粉与空气的放热反应的发热器具。
背景技术
以一次性怀炉为代表的利用被氧化性金属粉与空气的放热反应的发热器具(以下,称为发热器具)是用于取暖的器具,从能够一次性使用的方面、携带方便的方面考虑是优选的。
一般的发热器具在树脂膜、无纺布、纸等袋状的包材中封入有由被氧化性金属粉(铁粉)、木屑、蛭石、吸水性聚合物、活性炭、盐类、以及水等的混合物构成的发热剂。通常,保存时收纳于密封外袋,使用时从密封外袋取出,通过经由包材的透气区域从外部吸入的空气中的氧气,发热剂发生氧化反应,因此,能够将其发热利用于采暖。
就市售的发热器具的大多数而言,在根据JIS标准S4100-2007(以下,仅称为JIS标准S4100)的评价中,达到40℃所需的上升时间为10~20分钟左右,使用时的平均温度为50℃左右,最高温度为60℃左右,保持40℃以上的持续时间为8~24小时左右。
迄今为止,为了调节发热器具的发热的上升、发热温度、发热持续时间等,对包材的形态进行过各种研究。
例如,在专利文献1中记载了:在发热器具的包材的一面设置分离成左右的透气区域,由此能够缩短发热的上升时间。另外,在专利文献2中记载了:在发热器具的整个面为透气区域的包材的表面设置隔断空气的片材,任意地剥离该片材来调整透气区域面积,由此能够调节发热温度和发热持续时间。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:实用新型专利第3153612号
专利文献2:实用新型专利第3140728号
发明内容
发明所要解决的问题
在冬季户外的运动或作业等中使用的情况下、在寒冷地区中使用的情况下,趋于优选变成更高温的发热器具。另外,还需要能够采暖的时间长的发热器具。
然而,对于高温型而市售的发热器具而言,虽然实现了60℃以上的最高温度,但能够维持高温状态的时间不长。另外,如上所述,虽然对发热器具的包材的形态进行研究的例子有各种,但均无法实现高的温度和高温状态的持续性。特别是,当环境温度低时,发热器具的发热性能也随之降低,因此,如果不是低温环境下在根据JIS标准S4100的评价中显示出高的温度和高温状态的维持的发热器具,则经不起实际使用,但尚未得到令人满意的发热器具。
鉴于这种状况,本发明的目的在于,提供一种使用时变成高温、并且高温状态长时间持续的发热器具。特别是,本发明的目的在于,提供一种即使在低温环境下也会长时间得到充分的温暖感觉的发热器具。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题进行了深入研究,其结果是,本发明人发现了如下事实,从而完成了本发明:通过在扁平形状的发热器具的两面分别设置透气区域和非透气区域,能够兼顾高的温度和高温状态的持续性。
即,本发明如下。
[1]一种发热器具,其包含发热剂和封入所述发热剂的包材,其中,所述包材是包含第一面以及第二面的扁平袋状,所述第一面以及第二面分别具有透气区域和非透气区域。
[2]根据[1]所述的发热器具,其中,所述第一面以及第二面分别具有一处透气区域。
[3]根据[1]或[2]所述的发热器具,其中,透气区域是在所述包材的长尺寸方向或短尺寸方向延伸的带状。
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的发热器具,其中,在所述第一面的透气区域的对面存在所述第二面的非透气区域,在所述第二面的透气区域的对面存在所述第一面的非透气区域。
[5]根据[4]所述的发热器具,其中,所述第一面的透气区域与所述第二面的透气区域相对于所述包材的长尺寸方向或短尺寸方向的中心线,位于对称位置。
[6]根据[1]~[5]中任一项所述的发热器具,其中,所述包材是层叠无纺布和树脂膜而成的,所述透气区域是由贯通所述包材的多个小孔形成的。
[7]一种发热器具,其包含发热剂和封入所述发热剂的包材,其中,所述包材是包含第一面以及第二面的扁平袋状,所述第一面以及第二面分别具有透气区域和非透气区域,所述第一面的透气区域与所述第二面的透气区域跨过所述包材的长边或短边而连续存在。
[8]根据[7]所述的发热器具,其中,透气区域是在所述包材的长尺寸方向或短尺寸方向延伸的带状。
[9]根据[7]或[8]所述的发热器具,其中,所述第一面以及第二面分别具有两处透气区域。
发明效果
通过本发明,会提供一种使用时变成高温、并且高温状态长时间持续的发热器具。这种发热器具适合于要求在冬季户外、寒冷地区等低温环境下使用或更高温的用户。
附图说明
图1是表示本发明的发热器具的一方案的图。线AB表示短尺寸方向的中心线,线CD表示长尺寸方向的中心线。图1(a)表示第一面的外观,图1(b)表示第二面的外观。
图2是表示发热器具的短尺寸方向的剖面的图。需要说明的是,粘接区域省略。图2(a)是图1的沿线AB的剖面图。另外,图2(a)~图2(d)分别相当于实施例1~4的发热器具,图2(e)相当于比较例1的发热器具。点E表示长尺寸方向的中心线的位置。
图3是表示本发明的发热器具的一方案的图。线AB表示短尺寸方向的中心线,线CD表示长尺寸方向的中心线。图3(a)表示第一面的外观,图3(b)表示第二面的外观。
图4是表示发热器具的短尺寸方向的剖面的图。需要说明的是,粘接区域省略。图4(a)是图3的沿线AB的剖面图。另外,图4(a)相当于实施例5的发热器具,图4(b)相当于比较例2以及3的发热器具。点E表示长尺寸方向的中心线的位置。
图5是表示实施例1以及2的发热器具的温度特性的图表。
图6是表示实施例1、3、4以及比较例1的发热器具的温度特性的图表。
图7是表示实施例5、比较例2以及3的发热器具的温度特性的图表。
图8是表示实施例1、4、以及比较例1的发热器具的低温环境下(0℃)的温度特性的图表。
具体实施方式
本发明的发热器具是包含发热剂和封入所述发热剂的包材的发热器具,能够作为一次性怀炉使用于对人体或其他物体赋予温热。
本发明中的包材是包含第一面以及第二面的扁平袋状。在此,第一面以及第二面是指,作为扁平袋状的包材的一方的大致平面和另一方的大致平面。第一面和第二面由同一(连续的)包材的构件形成的情况、由多个构件形成的情况均包含于本发明。
本发明的发热器具的形状没有特别限定,但通常为大致矩形。大小并不特别限定,例如长尺寸方向为50~150mm、短尺寸方向为40~140mm、包材内没有偏置地存在发热剂的状态下厚度为2~15mm时,容易放于手掌或口袋,因此优选。
本发明中的包材的第一面以及第二面分别具有透气区域和非透气区域。透气区域在第一面以及第二面分别具有一处以上,但优选分别具有一处。
各面中的透气区域的合计面积与非透气区域的合计面积的比率没有特别限定,但优选为1:5~1:1,更优选为1:4~1:2。通过设定为上述范围,发热器具容易达到高温状态,另外,容易持续高温状态。
在此,透气区域是指,空气从包材的外部向内部通过的区域,非透气区域是指,在包材的外部与内部之间隔断空气的区域。
通常,透气区域由贯通包材的多个小孔形成。在此,小孔为包材内部的发热剂不会通过的程度的大小,没有特别限定,例如为φ0.01~0.5mm。另外,其形状也没有特别限定。
透气区域可以通过如下方法来形成,即,以固定的间隔设置1~15条、优选3~15条、更优选6~15条例如将所述小孔沿着包材的长尺寸方向或短尺寸方向呈固定的间隔设置的小孔列。
1条小孔列中的小孔之间的间隔没有特别限制,但优选为1~6mm,更优选为2~4mm。
在设置多条小孔列的情况下,小孔列之间的间隔没有特别限制,但优选为1~6mm,更优选为2~4mm。另外,此时的透气区域的宽度匹配于所使用的包材的大小适当设定即可,因此没有特别限制,但优选为5~50mm,更优选为10~40mm,进一步优选为15~30mm。
另外,每1条小孔列的长度是任意的,在多条小孔列之间,长度可以相同或不同。
透气区域的透气度没有特别限定,但为11~15s/800cc·52cm2时,容易达到高温状态,因此优选。需要说明的是,在此,透气度是按照GURLEY试验法(JIS标准P8117)仅将测定面积变更为52cm2的试验法中测定出的值。
以下,参照附图,对本发明的发热器具的优选方案进行说明。
图1表示本发明的发热器具1的一方案,图1(a)是表示第一面的外观的俯视图,图1(b)是表示第二面的外观的俯视图。大致矩形的两张包材的外周通过粘接部4粘接,在袋状包材的内部封入有发热剂,由此构成扁平的发热器具。第一面以及第二面分别具有一处透气区域2,与长尺寸方向的中心线CD平行延伸的带状的透气区域2从包材的短边至另一方的短边。带状的透气区域2优选在各面中位于长尺寸方向的中心线CD的外侧,从长尺寸方向的中心线CD至透气区域2的中心线的距离(间隔)与从透气区域2的中心线至接近方的包材的长边的距离(间隔)之比更优选为1:1~5:1。另外,第一面以及第二面分别具有非透气区域3。图2(a)表示图1的沿线AB的剖面图,在所述第一面的透气区域2的对面存在所述第二面的非透气区域3,在所述第二面的透气区域2的对面存在所述第一面的非透气区域3。在此,更优选的是,所述第一面的透气区域2与所述第二面的透气区域2相对于所述包材的长尺寸方向的中心线CD位于对称位置。需要说明的是,在本说明书中,相对于所述包材的长尺寸方向的中心线CD位于对称位置是指,在所述第一面的透气区域2以包材的长尺寸方向的中心线CD为轴旋转180°时,所述第一面的透气区域2的一部分或全部重叠于所述第二面的透气区域2。
通过如此配置透气区域,促进发热剂的氧化,从而容易达到高温状态,另一方面,能够抑制放热反应的过度进行,能够容易持续高温状态。
如果本发明的发热器具在第一面以及第二面分别具有透气区域和非透气区域,则如图2(b)以及图2(c)所示,可以是在第一面的透气区域2的对面存在第二面的透气区域2的方案。另外,如图2(d)所示,在第一面以及第二面分别存在两处透气区域2的方案也包含于本发明。
进而,具有透气区域与短尺寸方向的中心线平行延伸的带状的透气区域的情况也包含于本发明。
该情况下,透气区域优选位于短尺寸方向的中心线的外侧,从短尺寸方向的中心线至透气区域的中心线的距离(间隔)与从透气区域的中心线至接近方的包材的短边的距离(间隔)之比更优选为1:1~6:1。另外,优选在第一面的透气区域的对面存在第二面的非透气区域,在第二面的透气区域的对面存在第一面的非透气区域,更优选所述第一面的透气区域与所述第二面的透气区域相对于所述包材的短尺寸方向的中心线位于对称位置。需要说明的是,在本说明书中,相对于所述包材的短尺寸方向的中心线位于对称位置是指,在所述第一面的透气区域以包材的短尺寸方向的中心线为轴旋转180°时,所述第一面的透气区域的一部分或全部重叠于所述第二面的透气区域。
图3表示本发明的发热器具1的另一方案,图3(a)是表示第一面的外观的俯视图,图3(b)是表示第二面的外观的俯视图。在大致矩形的袋状的包材中,在两个短边部分存在粘接部4,另外,在第二面的内侧存在沿长尺寸方向延伸的带状的粘接部4,在袋状包材的内部封入有发热剂,由此构成扁平的发热器具。优选的是,在包材的长边部分不具有粘接部。第一面以及第二面分别具有透气区域2以及非透气区域3。与长尺寸方向的中心线CD平行延伸的带状的透气区域2从包材的短边至另一方的短边,并且跨过两长边存在于第一面以及第二面(剖面图4(a))。即,第一面的透气区域2与第二面的透气区域2连续。在图3以及图4中,透气区域2在第一面以及第二面分别具有两处,但也可以在各面具有一处。
图3所示的本发明的方案能够优选应用于设为携带性更优异的小型发热器具的情况。例如,优选将本发明应用于长尺寸方向为50~120mm、短尺寸方向为40~70mm、包材内没有偏置地存在发热剂的状态下的厚度为2~15mm的大小的发热器具。
在这样的小型的发热器具中,如上所述,优选在长边部分不具有包材的粘接部,另外,优选的是,长尺寸方向的粘接部位于第二面的内侧、更优选位于中央。由此,在放于手掌时,难以产生包材的粘接部的发硬手感,筒状的包材顺手,因此,使用感变得良好。
在制造该方案的发热器具时,例如可列举出如下方法:将一张作为包材的材料的片材切出长方形,在将彼此相对的两边粘接而成型为筒状的内部封入发热剂,对筒的上端以及下端分别进行粘接。
本发明的发热器具的根据JIS标准S4100的最高温度例如优选达到65~80℃,更优选达到67~75℃,进一步优选达到69~72℃。另外,容易持续65℃以上的高温状态,例如优选持续2小时以上,更优选持续4小时以上,进一步优选持续6小时以上。另外,根据JIS标准S4100的平均温度优选为55℃以上,更优选为60℃以上,进一步优选为62.5℃以上。
作为本发明的发热器具中的包材,没有特别限定,可以使用以往的一次性怀炉等所使用的包材。例如,优选列举出层叠无纺布和树脂膜而成的片材材料,通常无纺布为外侧。另外,所述片材材料可以在无纺布与树脂膜之间具有中间层等。层叠的无纺布与树脂膜可以经由热熔型粘接剂等粘接剂层贴合。
作为无纺布的材料,没有特别限定,例如可以使用聚酯制无纺布(聚对苯二甲酸乙二醇酯制无纺布等)、聚烯烃制无纺布(聚乙烯制无纺布、聚丙烯制无纺布等)、聚酰胺制无纺布(尼龙制无纺布等)、人造丝制无纺布等公知或者惯用的无纺布(由天然纤维形成的无纺布、由合成纤维形成的无纺布等)。
另外,作为无纺布的制造方式,没有特别限定,例如可列举出纺粘法(纺粘方式)、水刺法(水刺方式)、熔喷法、热粘合法、化学粘合法、针刺法等。
无纺布的单位面积重量例如优选20~40g/m2。
作为树脂膜的材料,没有特别限定,例如可以使用:低密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-α-烯烃共聚物等乙烯系树脂;聚丙烯、丙烯-α-烯烃共聚物等丙烯系树脂;聚丁烯-1等聚丁烯系树脂;聚-4-甲基戊烯-1、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物等乙烯-不饱和羧酸共聚物;乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物等乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物;乙烯-乙烯醇共聚物等。
树脂膜的密度例如优选0.90~0.93g/cm3。
作为中间层的材料,可以是其他无纺布、其他树脂膜、钛白、铝等,没有特别限定。
就本发明的发热器具而言,可以在包材的非透气区域设置或者不设置粘合剂部分,用作粘贴于衣物或皮肤等的类型或者不粘贴于衣物或皮肤等的类型,但优选的是,不设置所述粘合剂部分,用作不粘贴的类型。
作为本发明的发热器具中的发热剂,没有特别限定,可以使用以往的一次性怀炉等所使用的发热元件。例如,匹配于包材的容量封入适当量的铁粉等被氧化性金属粉、活性炭、水、保水剂(木粉、蛭石、硅藻土、珍珠岩、硅胶、矾土、吸水性聚合物等)、无机盐(氯化钠、氯化钾)等即可。
作为一例,可以将由铁粉50~60质量份、活性炭3~10质量份、氯化钠2~5质量份、保水材料5~20质量份、以及水20~32质量份的组成混合而成的物质用作发热剂。
实施例
以下,举出实施例对本发明进一步进行详细说明,但本发明并不受以下的实施例的任何限定。
<发热器具的制造例1>
将按顺序层叠有尼龙无纺布、聚乙烯膜、以及直链状低密度聚乙烯膜的两张片材,以尼龙无纺布侧为外侧进行叠置,在内部封入51g的发热剂并对外周进行加热压接,由此制作出132mm×100mm的大致矩形的扁平袋状的发热器具。发热剂的构成成分是铁粉、活性炭、氯化钠、保水材料、以及水。在片材以2mm间隔设置11条2mm间隔且φ0.05mm的针孔列,由此设置了12.5s/800cc·52cm2的在长尺寸方向延伸的带状的透气区域。具体而言,制作出:透气区域在两面各存在一处,第一面的透气区域与第二面的透气区域以相对于包材的长尺寸方向的中心线对称的方式配置,并且在各面中从比该中心线向外侧远离15mm的地方以20mm的宽度配置的发热器具(实施例1:图2(a));透气区域在两面各存在一处,将第一面的透气区域以及第二面的透气区域以20mm的宽度配置于包材的长尺寸方向的中央的发热器具(实施例2:图2(b));透气区域在两面各存在一处,将第一面的透气区域和第二面的透气区域从比包材的长尺寸方向的中心线向外侧远离15mm的地方以20mm的宽度配置于相同侧的发热器具(实施例3:图2(c));透气区域在两面各存在两处,将第一面的透气区域和第二面的透气区域从比包材长尺寸方向的中心线向两外侧远离15mm的地方以20mm的宽度分别配置的发热器具(实施例4:图2(d));以及透气区域仅在一面存在两处,从比包材的长尺寸方向的中心线向两外侧远离15mm的地方以20mm的宽度分别配置的发热器具(比较例1:图2(e))。
<发热器具的制造例2>
将与上述制造例1相同的片材切出长方形,对彼此相对的两边进行加热压接,以尼龙无纺布侧为外侧而成型为筒状,在其内部封入19g的发热剂(与制造例1相同),对筒的上端以及下端分别进行加热压接,由此制作出93mm×55mm的大致矩形的扁平袋状的发热器具。具体而言,制作出:透气区域存在两处,分别是在包材的长尺寸方向延伸的带状,以18mm的宽度横跨两长边而配置于两面的发热器具(实施例5:图4(a));透气区域仅在一面存在一处,是在包材的长尺寸方向延伸的带状,在包材的长尺寸方向的中央以16mm的宽度配置的发热器具(比较例2:图4(b));以及除了将透气区域的宽度设为24mm以外,与比较例2同样的发热器具(比较例3:图4(b))。以透气区域的透气度分别为13.2s/800cc·52cm2(实施例5)、14.8s/800cc·52cm2(比较例2)、以及12.0s/800cc·52cm2(比较例3)的方式设置了针孔。
<温度特性试验>
根据JIS标准S4100所规定的试验法,对制造例1以及2所制作的发热器具的温度特性进行了试验。将结果示于图5~7。
在实施例1中,最高上升至约71℃,持续65℃以上的状态约7小时,平均温度为约65℃。在实施例2中,最高上升至约73℃,持续65℃以上的状态约4.5小时,平均温度为约58℃(图5)。另外,在另一试验中,在实施例1中,最高上升至约70℃,持续65℃以上的状态约8小时,平均温度为约61℃。在实施例3中,最高上升至约67℃,持续65℃以上的状态约2小时,平均温度为约56℃。在实施例4中,最高上升至约78℃,持续65℃以上的状态约4小时,平均温度为约69℃。在比较例1中,最高上升至约66℃,持续65℃以上的状态约8小时,平均温度为约62℃(图6)。根据这些试验结果,可以说:为了兼顾高的温度和高温状态的持续性,优选将透气区域在两面各设置一处,进而更优选相对于长尺寸方向的中心线对称配置。
另外,在另一试验中,在实施例5中,最高上升至约70℃,持续65℃以上的状态约3小时,平均温度为约63℃。在比较例2中,最高仅上升至约63℃,在比较例3中,最高仅上升至约58℃,平均温度为约52℃(图7)。根据该试验结果,可以说:在长尺寸方向延伸的带状的透气区域横跨两长边配置于两面对于兼顾高的温度和高温状态的持续性而言也优选。
需要说明的是,上述平均温度遵照JIS标准S4100所规定的计算方法。
<低温环境下(0℃)的温度特性试验>
对于低温环境下的发热器具的温度特性而言,由于不存在JIS标准中规定的试验法,因此,参照JIS标准S4100中规定的试验法按照以下的步骤进行了评价。
(1)试验样品
分别使用实施例1、实施例4以及比较例1中制造出的发热器具作为试验样品(各组n=3)。
(2)恒温器
低温恒温箱CR-14C(日立株式会社)
(3)测温器
Ondotori TR-71wf(株式会社T&D)
(4)试验环境
对试验样品,在20℃环境下对外袋进行开封,立即在0℃×无人工控制湿度(humidity without artificial control)环境下进行测定。
(5)试验方法
首先,在内部温度为0℃的恒温器内铺上叠置8块的棉毛巾(纱支:20/1、尺寸:约34×88cm、每1块的重量:约69g)作为覆盖材料,在其上以发热组合物不偏置的方式设置试验样品,用透明胶带将测温器固定于该试验样品的下表面中央部(需要说明的是,在将针孔仅存在于一面的发热器具用作试验样品的情况下,将有针孔的面设为上表面)。
接着,折弯覆盖材料,以使所设置的试验样品的上表面也由覆盖材料覆盖,开始进行温度测定。每1分钟记录测定值。
(6)评价方法
参照JIS标准S4100,如表1所示,对最高温度、平均温度、持续时间进行了评价。
需要说明的是,人感受到温暖感觉被认为是40℃以上,在JIS标准S4100中,也以40℃为基准来确定持续时间、平均温度。为了评价感受到温暖感觉的时间,本次试验的低温环境下的情况也以持续40℃以上的时间进行了评价。
[表1]
表1.评价项目和评价方法
评价项目 评价方法 最高温度(℃) 测定值中的最大值 平均温度(℃) 进行升温达到40℃之后,进行降温直至再次变成40℃的温度的平均值 持续时间(hr) 进行升温达到40℃之后,进行降温直至再次变成40℃的时间
(7)结果
将在0℃的低温环境下对实施例1、实施例4、以及比较例1的发热器具进行评价的结果示于图8以及表2。在实施例1中,最高温度达到50℃,持续40℃以上的状态4.5小时。另外,在实施例4中,最高温度达到60.1℃,持续40℃以上的状态3.8小时。另外,在比较例1中,最高温度达到45℃,持续40℃以上的状态2.8小时。
根据以上,得到如下结果:为了在低温环境下也长时间得到充分的温暖感觉,在实施例1、4、以及比较例1之中,最优选持续时间最长的实施例1,其次优选实施例4。在本次的试验样品之中,在比较例1中,持续时间最短,最高温度也最低。
[表2]
表2.低温环境下的评价结果
样品 实施例1 实施例4 比较例1 最高温度(℃) 50.0 60.1 45.0 平均温度(℃) 44.6 512 42.2 持续时间(hr) 4.5 3.8 2.8
产业上的可利用性
根据本发明,会提供一种使用时变成高温、并且高温状态长时间持续的发热器具。这种发热器具适合于在冬季户外作业时或寒冷地区中使用等,本发明在产业上是有用的。
附图标记说明
1:发热器具
2:透气区域
3:非透气区域
4:粘接区域
5:发热剂