(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-18
(45)【発行日】2023-01-26
(54)【発明の名称】発熱体の製造方法
(51)【国際特許分類】
A61F 7/03 20060101AFI20230119BHJP
C09K 5/18 20060101ALI20230119BHJP
【ＦＩ】
A61F7/08 334X
C09K5/18 J
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2019097986
(22)【出願日】2019-05-24
(65)【公開番号】P2020191972
(43)【公開日】2020-12-03
【審査請求日】2022-03-31
(73)【特許権者】
【識別番号】000000918
【氏名又は名称】花王株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002170
【氏名又は名称】弁理士法人翔和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】樋渡 大樹
(72)【発明者】
【氏名】大塚 和俊
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 裕史
【審査官】村上 勝見
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１６－０７３４１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０７０９４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２３９９３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－２０６６４９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｆ ７／０３
Ｃ０９Ｋ ５／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
被酸化性金属を含む発熱組成物と、基材シートとを含む発熱体の製造方法であって、塗工ヘッドを用いて、前記基材シートの一面に、前記被酸化性金属を含有し且つ粘度が５００ｍＰa・ｓ以上１８０００ｍＰａ・ｓ以下である塗料を塗工する塗工工程を具備し、
前記塗工ヘッドは、前記塗料が導入される複数の導入口と、前記塗料が吐出される吐出口と、前記複数の導入口に対応させて設けられ、前記塗料が送液される方向と交差する方向の長さが前記導入口から前記吐出口に向かって拡大する複数の流路とを有しており、
前記塗料は、該塗料を貯蔵する貯蔵タンクと前記塗工ヘッドとの間に配された移送ポンプを用いて該塗工ヘッドに導入され、
前記移送ポンプは、前記複数の導入口毎に配され、該移送ポンプによって前記複数の導入口毎に前記塗料の搬送量が調整可能になされており、
前記塗工ヘッドは、前記複数の流路それぞれの出口として、前記吐出口を複数有しており、
前記塗料が送液される方向と直交する方向を直交方向としたとき、
複数の前記吐出口の各幅は、複数の該吐出口に亘る最大長さに対して３５％以上４９％以下であり、
前記直交方向における複数の前記吐出口間の離間距離は、複数の該吐出口に亘る最大長さに対して１％以上３０％以下であり、且つ０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、
複数の前記吐出口それぞれから前記塗料を吐出して、前記基材シートの一面上に、帯状の小塗工部を複数列形成した後、該小塗工部の端部どうしが接触して、１本の帯状の塗工部を形成する、発熱体の製造方法。
【請求項2】
前記小塗工部どうしは自然に濡れ広がって、１本の帯状の塗工部を形成する、請求項１に記載の発熱体の製造方法。
【請求項3】
前記基材シートの一面に前記塗料を塗工した後、該塗料の上から他のシートを貼り合わせる貼り合わせ工程を具備し、前記小塗工部どうしが、前記他のシートの貼り合わせにより広がって、１本の帯状の塗工部を形成する、請求項１又は２に記載の発熱体の製造方法。
【請求項4】
請求項１～３の何れか１項に記載の製造方法により得られた発熱体を用いて発熱具を製造する、発熱具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発熱体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
使い捨てカイロ等の発熱具に用いられる発熱体の製造方法として、被酸化性金属を含む塗料を基材シートに塗工して、積層構造を有する発熱体を得る方法が知られている。例えば、本出願人は、先に、塗料を、所定の構成を具備する分散機によって分散した後、塗工ヘッドに供給して該塗料を基材シートの一面に塗工する、発熱体の製造方法を提案した（特許文献１）。また、本出願人は、先に、第１の塗料を塗工した後、該塗料の上に第１の吸水性を有する粒子を添加して第１層を形成する第１形成工程と、該第１層の上に第２の塗料を塗工して第２層を形成する第２形成工程とを備える発熱体の製造方法を提案した（特許文献２）。
【0003】
特許文献１及び２は、被酸化性金属を含む塗料を塗工する技術を開示するものであるが、被酸化性金属のような固形粒子を含まない流動体か、該固形粒子の含有量が低い流動体を塗工する技術が知られている。例えば、本出願人は、先に、別の流路から供給し、且つそれらを合流させた後、複数のホットメルト粘着剤が実質的に混ざらない状態で、１つのダイコータの吐出口から吐出させて、担体にホットメルト粘着剤を多層状に塗工する、ホットメルト粘着剤の塗工方法を提案した（特許文献３）。また、特許文献４には、分岐路を有する分岐ブロックを複数備えた塗布ノズルを用いた塗布方法が記載されている。同文献には、前記塗布ノズルが、複数の分岐ブロックと幅広に形成された吐出口との間に、内部が各分岐路と連通する細管を複数本設けてなる管部を有し、同一段に設けられた分岐路の長さが等しく、吐出口の端面の短手方向の長さが細管の内径より長く構成され、細管が吐出口の幅方向に略等間隔に配設されていることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１６－０１６２２６号公報
【文献】特開２０１８－１３０３７７号公報
【文献】特開平０５－２４５９３８号公報
【文献】特開２０１２－２３９９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
被酸化性金属は、発熱体の発熱特性を発現させる上で必要な成分であるが、塗料中の被酸化性金属の含有量を多くすると、基材シートに塗工した際に塗料の均一性が低下することがあり、これにより発熱体に発熱ムラや発熱効率の低下が生じる虞があった。しかし、塗料を均一に塗布するために、塗料中の被酸化性金属の含有量を少なくすると、発熱体の単位面積当たりの発熱量が減少し、優れた発熱特性を得ることが困難となる。
【0006】
したがって、本発明の課題は、被酸化性金属を含有する塗料を均一に塗工できる発熱体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、被酸化性金属を含む発熱組成物と、基材シートとを含む発熱体の製造方法であって、塗工ヘッドを用いて、前記基材シートの一面に、前記被酸化性金属を含有する塗料を塗工する塗工工程を具備し、前記塗工ヘッドは、前記塗料が導入される複数の導入口と、前記塗料が吐出される吐出口と、前記複数の導入口に対応させて設けられ、前記塗料が送液される方向と交差する方向の長さが前記導入口から前記吐出口に向かって拡大する複数の流路とを有しており、前記塗料は、前記吐出口から吐出される際又は吐出された後に合流して、１本の帯状の塗工部を形成する、発熱体の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、被酸化性金属を含有する塗料を均一に塗工でき、発熱特性に優れる発熱体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に本発明を、その好ましい実施態様である第１実施態様に基づき、図面を参照しながら説明する。本発明は、被酸化性金属を含む発熱組成物と、基材シートとを含む発熱体の製造方法である。発熱組成物は、被酸化性金属を含み、該被酸化性金属の酸化反応に発熱特性を発現するものである。
【0011】
【0012】
図１に示すように、製造装置１０は、塗工部形成部２０を備えている。塗工部形成部２０は、原反ロール（不図示）から繰り出された基材シート２を搬送方向Ｒへ案内するガイドロール６２及び受けロール６１と、後述する塗料Ｓを貯蔵する貯蔵タンク２１と、塗料Ｓを基材シート２の一面に塗布する塗工ヘッド３０と、貯蔵タンク２１から塗工ヘッド３０に塗料Ｓを供給する供給路２７とを備えている。また、塗工部形成部２０は、貯蔵タンク２１と塗工ヘッド３０との間に配された移送ポンプ２２を備えている。
【0013】
塗工部形成部２０に備えられている貯蔵タンク２１は、そのタンク２１内に塗料Ｓが蓄えられている。貯蔵タンク２１内の塗料Ｓは、撹拌翼２１ａによって撹拌されて均一化されている。撹拌翼２１ａは、シャフト２１ｂを介してモータ等の回転駆動源２１ｃに接続されている。貯蔵タンク２１の底部には供給路２７の一端が接続されている。供給路２７の他端は塗工ヘッド３０に接続されている。
【0014】
本実施態様の塗工部形成部２０は、分散機を備えていないが、塗料Ｓの分散性を向上させる観点から、分散機を備えていてもよい。分散機は、例えば貯蔵タンク２１と塗工ヘッド３０との間に配置することができる。分散機としては、塗料Ｓを吸引する液室と、ステーターの内部で攪拌ローターが回転する機構とを有するものを用いることができる。当該分散機は、液室内において攪拌ローターの中心部から径方向外方に向かう流れを発生させて、貯蔵タンク２１から供給路を介して液室内に塗料Ｓを吸引することができる。このような分散機としては、例えば特許文献１に記載の分散機が挙げられる。
移送ポンプ２２は、塗工ヘッド３０に供給する塗料Ｓの流量を調整する。具体的には、貯蔵タンク２１から供給路２７を流れる塗料Ｓの供給速度が調整でき、塗工ヘッド３０への塗料Ｓの供給量を調整することが可能となる。
移送ポンプ２２は、塗工ヘッド３０に供給する塗料Ｓの流量を調整する。具体的には、貯蔵タンク２１から供給路２７を流れる塗料Ｓの供給速度が調整でき、塗工ヘッド３０への塗料Ｓの供給量を調整することが可能となる。
【0015】
塗工部形成部２０は、塗工ヘッド３０を備えている。塗工ヘッド３０は、供給路２７を介して貯蔵タンク２１から供給された流動性を有する塗料Ｓを、受けロール６１によって支持されている帯状の基材シート２の一面上に塗布して、塗工部３を形成する。塗工ヘッド３０は、基材シート２の幅方向中央域に塗料Ｓを塗工可能に構成されている。基材シート２の幅方向は、該基材シート２の長手方向と直交する方向であり、且つ搬送方向Ｒに直交する方向である。塗工ヘッド３０の構成については、後に詳述する。
【0016】
製造装置１０には、図１に示すように、シート積層部５０が備えられている。シート積層部５０は、原反ロール（不図示）から繰り出された帯状の貼り合わせシート５を下流へ案内するガイドロール６３，６５と、塗工部３が形成された基材シート２を搬送方向Ｒへ案内するガイドロール６４を備えている。貼り合わせシート５は、塗工部３上に配されるように搬送される。
【0017】
塗工ヘッド３０の構造について、図２を用いて詳述する。本実施態様の塗工ヘッド３０ａは、塗料Ｓが導入される複数の導入口３２と、塗料Ｓが吐出される吐出口３８と、これら複数の導入口３２に対応させて設けられた複数の流路３５とを有している。本実施態様の塗工ヘッド３０ａは、ダイコートヘッドである。当該塗工ヘッド３０ａは、２つの導入口３２ａ，３２ｂと、２つの吐出口３８ａ、３８ｂとを有し、互いに対応する導入口及び吐出口間それぞれに流路３５ａ，３５ｂを有している。換言すると、本実施態様の塗工ヘッド３０ａは、第１導入口３２ａ及び第１吐出口３８ａに対応する第１流路３５ａと、第２導入口３２ｂ及び第２吐出口３８ｂに対応する第２流路３５ｂとを有している。
【0018】
本実施態様の塗工ヘッド３０ａは、第１ブロック３６及び第２ブロック３７で構成されており、この順で塗料Ｓの送液方向Ｄに沿って配されている。これらブロック３６，３７はそれぞれ、塗料Ｓの送液方向Ｄに延びる空間を有しており、これら空間が同方向Ｄに沿って連通していることにより各流路３５ａ，３５ｂが形成されている。具体的には、第１流路３５ａは、第１ブロック３６及び第２ブロック３７が有する各空間が連通することにより形成されており、第１導入口３２ａ及び第１吐出口３８ａと連通している。第２流路３５ｂは、第１ブロック３６及び第２ブロック３７が有する各空間が連通することにより形成されており、第２導入口３２ｂ及び第２吐出口３８ｂと連通している。
【0019】
複数の流路３５ａ，３５ｂそれぞれは、塗料Ｓが送液される方向Ｄと交差する方向の長さが導入口３２ａ，３２ｂから吐出口３８ａ，３８ｂに向かって拡大している部分を有する。以下、各流路の前記交差する方向（幅方向）の長さを、流路の幅ともいう。複数の流路は、それぞれの幅方向が塗工ヘッドの横断面において一直線状に並んでいることが好ましい。また、流路の幅方向は、塗料Ｓが送液される方向Ｄと直交していることが好ましい。本実施態様の第１流路３５ａは、図２に示す塗工ヘッド３０の平面視において、第１ブロック３６における該流路３５ａの幅が一定であるが、第２ブロック３７における該流路３５ａの幅が、塗料Ｓの送液方向Ｄに向かって漸次拡大している。具体的には、第２ブロック３７において第１流路３５ａは、直交方向Ｅの両側縁が互いに離れるように幅が拡大する領域を有している。「直交方向Ｅ」は、塗料Ｓが送液される送液方向Ｄと直交する方向であり、基材シート２の長手方向と直交する幅方向と一致する。第２流路３５ｂも、塗工ヘッド３０の平面視において、第１流路３５ａと同じ形態で幅が拡大している。以上のように、塗料Ｓの送液方向Ｄに沿って流路の幅が拡大している領域を幅拡大領域ともいう。
吐出口３８ａ，３８ｂは、直交方向Ｅに長い形状を有していることが好ましい。このような吐出口としては、直交方向Ｅに長いスリット状のものが挙げられる。
吐出口３８ａ，３８ｂは、直交方向Ｅに長い形状を有していることが好ましい。このような吐出口としては、直交方向Ｅに長いスリット状のものが挙げられる。
【0020】
塗工ヘッド３０ａには、複数の供給路２７が接続されており、複数の流路３５それぞれは、互いに異なる供給路２７と連通している。具体的には、第１流路３５ａは第１供給路２７ａと接続されており、第２流路３５ｂは第２供給路２７ｂと接続されている。これら各供給路２７ａ，２７ｂにおいて、貯蔵タンク２１と塗工ヘッド３０ａとの間には、移送ポンプ２２ａ，２２ｂが配されている。即ち、本実施態様の塗工部形成部２０は、貯蔵タンク２１から塗工ヘッド３０ａへ塗料Ｓを供給する複数の供給路２７と、該供給路２７それぞれに配された複数の移送ポンプ２２とを備えている。
【0021】
次に、製造装置１０を用いた本発明の発熱体の好適な製造方法を説明する。まず、被酸化性金属、炭素材料及び水を含有する塗料Ｓを貯蔵タンク２１に充填する。塗料Ｓは、他の撹拌装置（図示せず）を用いてあらかじめ調製したものを貯蔵タンク２１に充填してもよく、貯蔵タンク２１内に被酸化性金属、炭素材料及び水を入れて撹拌混合することで調製してもよい。塗料Ｓは高い水分量を有していることに起因して、流動性を有し、スラリー状となっている。塗料Ｓの成分の沈殿等を抑制し、均一性を維持する観点から、塗料Ｓはその供給時に撹拌されていることが好ましい。
【0022】
塗料Ｓは、貯蔵タンク２１から供給路２７を介し、塗工ヘッド３０に送液される。後述する塗料Ｓの均一塗工性をより向上させる観点から、塗料Ｓは、複数の供給路２７それぞれに配された移送ポンプ２２を用いて送液されることが好ましい。換言すれば、塗料Ｓは、貯蔵タンク２１と塗工ヘッド３０との間に配された移送ポンプ２２を用いて塗工ヘッド３０に導入されることが好ましい。
塗料Ｓは、被酸化性金属の粒子等が凝集した凝集物が発生することがある。凝集物による詰まりの発生を効果的に抑制して、安定して塗料Ｓを塗工する観点から、塗料Ｓは、分散機を用いて分散された後、塗工ヘッド３０に導入されることが好ましい。
塗料Ｓは、被酸化性金属の粒子等が凝集した凝集物が発生することがある。凝集物による詰まりの発生を効果的に抑制して、安定して塗料Ｓを塗工する観点から、塗料Ｓは、分散機を用いて分散された後、塗工ヘッド３０に導入されることが好ましい。
【0023】
本製造方法は、塗工ヘッド３０を用いて、基材シート２の一面に、塗料Ｓを塗工する塗工工程を具備する。本実施態様においては、原反ロール（不図示）から繰り出された基材シート２が受けロール６１の周面に位置している状態で、塗工ヘッド３０を用いて塗料Ｓを基材シート２の一面上に塗工する。また、塗料Ｓは、貯蔵タンク２１から各供給路２７ａ，２７ｂを介して塗工ヘッド３０に連続的に供給されており、基材シート２が搬送方向Ｒに搬送されていくにつれて、塗料Ｓが、基材シート２上にその搬送方向Ｒに沿って且つ連続的に塗工される。
【0024】
本工程において、塗料Ｓは、吐出口３８から吐出される際又は吐出された後に合流する。本実施態様においては、塗料Ｓは、吐出口３８から吐出される際に合流する。具体的には、第１吐出口３８ａと第２吐出口３８ｂとが直交方向Ｅに隣接しているので、別々の流路３５ａ，３５ｂで送液された塗料Ｓが、これら吐出口３８ａ，３８ｂからの吐出時に合流する。「吐出口３８から吐出される際に合流する」とは、異なる流路で送液された塗料Ｓが吐出口３８近傍で合流することを意味する。このような形態には、例えば、異なる流路に対応する吐出口３８どうしが直交方向Ｅに隣接する形態や、異なる流路３５が単一の吐出口３８に連通しており、該吐出口３８近傍でこれら流路３５が合流する合流部が形成されている形態が含まれる。「吐出された後に合流する」形態は、後述する第２及び第３実施態様にて説明する。
【0025】
合流した塗料Ｓは、１本の帯状の塗工部３を形成する。本実施態様においては、図３に示すように、合流した塗料Ｓが基材シート２の一面上に配され、帯状の塗工部３を形成する。塗料Ｓは、図３に示すように、吐出時に１本の帯状に塗工されるが、後述する第２及び第３実施態様のように、吐出時に複数本の帯状に塗工されてもよい。図３では、塗工工程と貼り合わせ工程を図示している。
【0026】
以上のように、本製造方法では、塗工工程において幅拡大領域を有する流路３５を複数備える塗工ヘッド３０を用いる。塗工工程では、複数の流路３５で塗料Ｓを搬送するので、直交方向Ｅにおける被酸化性金属の分布を流路毎に精度よく制御でき、各流路３５が幅拡大領域を有するので、塗料Ｓにおける被酸化性金属の含有量が多くても、直交方向Ｅに塗料Ｓを広げ易い。その結果、合流した塗料Ｓで形成される１本の塗工部３全体に被酸化性金属を均一に分布させることができる。このように塗料Ｓを均一に塗工する効果を均一塗工効果ともいう。本製造方法によって得られる発熱体は、塗料中の被酸化性金属の含有量が多い場合であっても、発熱体中に均一に被酸化性金属を分布させることができる。そのため、発熱体の単位面積当たりの発熱量にムラが生じ難く且つ優れた発熱特性が得られる。
【0027】
塗料Ｓの均一塗工性をより向上させる観点から、塗工ヘッド３０における流路３５の寸法等は以下の範囲内であることが好ましい。
流路３５の最大幅Ｌ３（図２参照）は、流路３５の最小幅Ｌ１（図２参照）に対して好ましくは１５０％以上、より好ましくは２００％以上であり、また好ましくは６００％以下、より好ましくは５００％以下であり、また好ましくは１５０％以上６００％以下、より好ましくは２００％以上５００％以下である。流路３５には導入口３２及び吐出口３８が含まれるものとし、流路３５の幅は、塗工ヘッド３０の平面視における直交方向Ｅの長さを意味する。
流路３５の最小幅Ｌ１（図２参照）は、好ましくは７ｍｍ以上、より好ましくは１０ｍｍ以上であり、また好ましくは２５ｍｍ以下、より好ましくは２０ｍｍ以下であり、また好ましくは７ｍｍ以上２５ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。
流路３５の最大幅Ｌ３（図２参照）は、好ましくは２０ｍｍ以上、より好ましくは２５ｍｍ以上であり、また好ましくは５０ｍｍ以下、より好ましくは４５ｍｍ以下であり、また好ましくは２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、より好ましくは２５ｍｍ以上４５ｍｍ以下である。
流路３５の最大幅Ｌ３（図２参照）は、流路３５の最小幅Ｌ１（図２参照）に対して好ましくは１５０％以上、より好ましくは２００％以上であり、また好ましくは６００％以下、より好ましくは５００％以下であり、また好ましくは１５０％以上６００％以下、より好ましくは２００％以上５００％以下である。流路３５には導入口３２及び吐出口３８が含まれるものとし、流路３５の幅は、塗工ヘッド３０の平面視における直交方向Ｅの長さを意味する。
流路３５の最小幅Ｌ１（図２参照）は、好ましくは７ｍｍ以上、より好ましくは１０ｍｍ以上であり、また好ましくは２５ｍｍ以下、より好ましくは２０ｍｍ以下であり、また好ましくは７ｍｍ以上２５ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。
流路３５の最大幅Ｌ３（図２参照）は、好ましくは２０ｍｍ以上、より好ましくは２５ｍｍ以上であり、また好ましくは５０ｍｍ以下、より好ましくは４５ｍｍ以下であり、また好ましくは２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、より好ましくは２５ｍｍ以上４５ｍｍ以下である。
【0028】
塗料Ｓの均一塗工性をより向上させる観点から、移送ポンプ２２は、複数の導入口３２毎に配され、該移送ポンプ２２によって複数の導入口３２毎に塗料Ｓの搬送量が調整可能になされていることが好ましい。
【0029】
均一塗工効果をより確実に奏させる観点から、塗工部３の幅は、好ましくは２０ｍｍ以上、より好ましくは３５ｍｍ以上であり、また好ましくは１５０ｍｍ以下、より好ましくは１００ｍｍ以下であり、また好ましくは２０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、より好ましくは３５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。
【0030】
本実施態様の塗工ヘッド３０ａは、複数の流路３５ａ，３５ｂ毎に吐出口３８ａ，３８ｂが形成されていたが、複数の流路３５ａ，３５ｂが単一の吐出口３８を共有していてもよい。換言すれば、塗料Ｓの送液方向Ｄにおいて、吐出口３８よりも導入口３２側に複数の流路３５が合流する合流部を有し、単一の吐出口３８から塗料Ｓを吐出してもよい。この場合、合流部は、吐出口３８から前記送液方向Ｄの導入口３２側に好ましくは３０ｍｍ以下、より好ましくは１５ｍｍ以下に位置する。
【0031】
本製造方法は、基材シート２の一面に塗料Ｓを塗工した後、該塗料Ｓ、即ち塗工部３の上から他のシートを貼り合わせる、貼り合わせ工程を具備する。本実施態様においては、原反ロール（不図示）から繰り出された貼り合わせシート５を、基材シート２の塗工部３側に積層して、図７に示すような発熱体１を製造する。
本製造方法では、塗工工程後又は貼り合わせ工程後に、必要に応じて、塗工部３にニップロール等の圧着手段（図示せず）によって圧着を施すこともできるが、圧着手段による圧着を施さないことが好ましい。斯かる構成により、圧着手段に塗料Ｓ中の被酸化性金属が転写されて、塗料Ｓ中の被酸化性金属の含有量が減少することや、圧着によって塗工部における被酸化性金属の分布の均一性が損なわれることを抑制できる。
本製造方法では、塗工工程後又は貼り合わせ工程後に、必要に応じて、塗工部３にニップロール等の圧着手段（図示せず）によって圧着を施すこともできるが、圧着手段による圧着を施さないことが好ましい。斯かる構成により、圧着手段に塗料Ｓ中の被酸化性金属が転写されて、塗料Ｓ中の被酸化性金属の含有量が減少することや、圧着によって塗工部における被酸化性金属の分布の均一性が損なわれることを抑制できる。
【0032】
図４には、本発明の発熱体の製造方法に用いられる塗工ヘッドの他の実施形態が示されている。後述する第２実施態様については、図１～図３に示す第１実施態様と異なる構成部分を主として説明し、同様の構成部分は同一の符号を付して説明を省略する。特に説明しない構成部分は、第１実施態様についての説明が適宜適用される。
【0033】
第２実施態様において塗工ヘッド３０ｂは、図４に示すように、複数の流路３５それぞれの出口として、吐出口３８ａ，３８ｂを複数有している。塗工ヘッド３０ｂは、複数の吐出口３８ａ，３８ｂが、互いに直交方向Ｅに離間して形成されているので、塗料Ｓを複数の帯状に塗工する。具体的には、図５に示すように、複数の吐出口３８ａ，３８ｂそれぞれから塗料Ｓを吐出して、基材シート２の一面上に、帯状の小塗工部３ａを複数列形成する。
【0034】
本実施態様において、塗料Ｓは吐出された後に合流する。例えば、基材シート２の一面上に形成された複数列の小塗工部３ａは、該小塗工部３ａの端部どうしが接触して、１本の帯状の塗工部３を形成する。この場合、小塗工部３ａどうしは、図５に示すように、自然に濡れ広がって、１本の帯状の塗工部３を形成してもよく、図６に示すように、他のシート５の貼り合わせにより広がって、１本の帯状の塗工部３を形成してもよい。他のシートは、前述した貼り合わせシート５である。図５及び図６に示すように、塗料Ｓは、吐出口３８から吐出された後であって、基材シート２の一面上にて合流してもよい。図６に示す態様では、貼り合わせシート５の貼り合わせによって、小塗工部３ａの塗料が基材シート２の幅方向に広がって、別の小塗工部３ａの塗料と合流し、１本の帯状の塗工部３が形成されている。即ち、図６に示す一部破断部分のように、貼り合わせ工程後の貼り合わせシート５と基材シート２との間に１本の帯状の塗工部３が形成されている。
また、塗料Ｓは、吐出口３８から吐出された後であって、基材シート２に到達する前に合流してもよい。この場合、塗料Ｓは吐出口３８から基材シート２に達するまでの間に、複数の帯状から１本の帯状に変化する。
また、塗料Ｓは、吐出口３８から吐出された後であって、基材シート２に到達する前に合流してもよい。この場合、塗料Ｓは吐出口３８から基材シート２に達するまでの間に、複数の帯状から１本の帯状に変化する。
【0035】
図４に示すように、塗工ヘッド３０ｂは、複数の吐出口３８ａ，３８ｂが、互いに直交方向Ｅに離間して形成されている場合、均一塗工効果をより確実に奏させる観点から、複数の吐出口３８ａ，３８ｂの寸法等は以下の範囲内であることが好ましい。
各吐出口３８ａ，３８ｂの幅Ｌ１５，Ｌ１６（図４参照）は、複数の吐出口３８ａ，３８ｂに亘る最大長さＬ１０（図４参照）に対して好ましくは３５％以上、より好ましくは４０％以上であり、また好ましくは４９％以下、より好ましくは４８％以下であり、また好ましくは３５％以上４９％以下、より好ましくは４０％以上４８％以下である。吐出口３８ａ，３８ｂの幅Ｌ１５，Ｌ１６は、塗工ヘッド３０ｂの平面視における吐出口３８ａ，３８ｂの直交方向Ｅの長さである。複数の吐出口３８ａ，３８ｂに亘る最大長さＬ１０は、塗工ヘッド３０ｂの平面視における、直交方向Ｅにおいて離間距離が最大となる吐出口の側縁間の長さである。即ち、複数の吐出口３８ａ，３８ｂに亘る最大長さＬ１０は、直交方向Ｅにおける吐出口３８ａ，３８ｂ間の離間距離Ｌ１３を含む。
直交方向Ｅにおける吐出口３８ａ，３８ｂ間の離間距離Ｌ１３（図４参照）は、複数の吐出口３８ａ，３８ｂに亘る最大長さＬ１０（図４参照）に対して好ましくは１％以上、より好ましくは２％以上であり、また好ましくは３０％以下、より好ましくは２０％以下であり、また好ましくは１％以上３０％以下、より好ましくは２％以上２０％以下である。
直交方向Ｅにおける吐出口３８ａ，３８ｂ間の離間距離Ｌ１３（図４参照）は、好ましくは０．５ｍｍより大きく、より好ましくは１ｍｍ以上であり、また好ましくは１０ｍｍ以下、より好ましくは７ｍｍ以下であり、また好ましくは０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以上７ｍｍ以下である。
各吐出口３８ａ，３８ｂの幅Ｌ１５，Ｌ１６（図４参照）は、複数の吐出口３８ａ，３８ｂに亘る最大長さＬ１０（図４参照）に対して好ましくは３５％以上、より好ましくは４０％以上であり、また好ましくは４９％以下、より好ましくは４８％以下であり、また好ましくは３５％以上４９％以下、より好ましくは４０％以上４８％以下である。吐出口３８ａ，３８ｂの幅Ｌ１５，Ｌ１６は、塗工ヘッド３０ｂの平面視における吐出口３８ａ，３８ｂの直交方向Ｅの長さである。複数の吐出口３８ａ，３８ｂに亘る最大長さＬ１０は、塗工ヘッド３０ｂの平面視における、直交方向Ｅにおいて離間距離が最大となる吐出口の側縁間の長さである。即ち、複数の吐出口３８ａ，３８ｂに亘る最大長さＬ１０は、直交方向Ｅにおける吐出口３８ａ，３８ｂ間の離間距離Ｌ１３を含む。
直交方向Ｅにおける吐出口３８ａ，３８ｂ間の離間距離Ｌ１３（図４参照）は、複数の吐出口３８ａ，３８ｂに亘る最大長さＬ１０（図４参照）に対して好ましくは１％以上、より好ましくは２％以上であり、また好ましくは３０％以下、より好ましくは２０％以下であり、また好ましくは１％以上３０％以下、より好ましくは２％以上２０％以下である。
直交方向Ｅにおける吐出口３８ａ，３８ｂ間の離間距離Ｌ１３（図４参照）は、好ましくは０．５ｍｍより大きく、より好ましくは１ｍｍ以上であり、また好ましくは１０ｍｍ以下、より好ましくは７ｍｍ以下であり、また好ましくは０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以上７ｍｍ以下である。
【0036】
均一塗工効果をより確実に奏させる観点から、小塗工部３ａの幅は、好ましくは１５ｍｍ以上、より好ましくは２０ｍｍ以上であり、また好ましくは１５０ｍｍ以下、より好ましくは８０ｍｍ以下であり、また好ましくは１５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、より好ましくは２０ｍｍ以上８０ｍｍ以下である。
【0037】
以上の製造方法により製造された発熱体１は、図７に示すように、基材シート２と貼り合わせシート５との間に塗料Ｓからなる塗工部３が配された構造となっている。各シート２，５の構成材料としては、当該技術分野において従来用いられてきたものと同様のものを用いることができ、例えば、合成樹脂フィルム等の不透気性材料、不織布や紙等の繊維シートからなる透気性材料、あるいは該不透気性材料と該繊維シートとのラミネート等が挙げられる。また、各シート２，５は吸水性を有していてもよいこのようなシートとしては、例えば親水性繊維を含む繊維シート、吸水性ポリマーの粒子及び親水性繊維を含む繊維シート等が挙げられる。各シート２，５は同じ材料で構成されていてもよく、異なる材料から構成されていてもよい。酸化反応に起因した発熱体の発熱持続性の観点から、各シート２，５のうち、少なくとも一方のシートは透気性を有していることが好ましい。
【0038】
各シート２，５の坪量は、好ましくは１０ｇ／ｍ２以上、より好ましくは２０ｇ／ｍ２以上であり、また好ましくは３０００ｇ／ｍ２以下、より好ましくは２０００ｇ／ｍ２以下である。発熱特性をより向上させる観点から、発熱体１における塗料Ｓの坪量は、好ましくは１０ｇ／ｍ２以上、より好ましくは２０ｇ／ｍ２以上であり、また好ましくは３０００ｇ／ｍ２以下、より好ましくは２５００ｇ／ｍ２以下である。
【0039】
本発明によって製造された発熱体１は、これをそのままの状態で、又は発熱体１の全体を、通気性を有する多孔性シートなどの包材で被覆又は封入された状態で、使い捨てカイロなどの発熱具として使用することができる。本発明が適用可能な発熱具は、人体に直接適用されるか、又は衣類に適用されて、人体の加温に好適に用いられる。人体における適用部位としては例えば肩、首、顔、目、腰、肘、膝、太腿、下腿、腹、下腹部、手、足裏等が挙げられる。また、本発明が適用可能な発熱具は、人体の他に、各種の物品に適用されてその加温や保温等にも好適に用いられる。また、発熱具を適用部位に固定するために、包材の外面に公知の粘着剤が塗工されていてもよい。
【0040】
本発明の発熱体の製造に用いられる塗料は、被酸化性金属を含む。本明細書における被酸化性金属とは、空気中の酸素と反応して酸化し、熱を発生する性質を有する金属を指す。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、カルシウム等が挙げられ、これらのうち一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。取り扱い性、安全性、製造コスト及び保存安定性の観点から、被酸化性金属は鉄を主体として含んでいることが好ましく、酸化反応の反応性及び発熱組成物の流動性の確保の観点から、その形状は粒状又は粉状であることが好ましく、これらの利点を好適に得る観点から、粉状の鉄、つまり鉄粉を用いることが特に好ましい。鉄粉としては、例えば、還元鉄粉、アトマイズ鉄粉などが挙げられる。
【0041】
鉄を主体として含んでいる被酸化性金属を用いた場合、被酸化性金属中の金属鉄分の含有量は、６０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、またその上限は、９５質量％以下であることが好ましく、９０質量％以下であることがより好ましい。被酸化性金属中の金属鉄分の含有量がこのような範囲にあることで、発熱体の発熱特性をより確実に発揮することができる。被酸化性金属における金属鉄分の含有量は、例えばＩＳＯ５４１６に規定される臭素－メタノール溶解法によって測定することができる。
【0042】
なお、被酸化性金属には、他の成分として、例えばシリカ（ＳｉＯ２）を３質量％以下程度、炭素（Ｃ）を１５質量％以下程度、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を３質量％以下程度含有していてもよい。また被酸化性金属は、その製造時においても大気中の酸素と常温で反応して不可避的に酸化されているため、酸素（Ｏ）を１０質量％以下程度含有しうる。これらの他の成分は、主として、被酸化性金属の製造工程において不可避的に混入するものである。
【0043】
発熱体の発熱特性をより向上させる観点から、塗料Ｓにおける被酸化性金属の含有量は、塗料１００質量部に対して、好ましくは４０質量部以上、より好ましくは５０質量部以上であり、また好ましくは７０質量部以下、より好ましくは６０質量部以下であり、また好ましくは４０質量部以上７０質量部以下、より好ましくは５０質量部以上６０質量部以下である。
【0044】
発熱組成物に含まれる被酸化性金属として粒状又は粉状のものを用いたときに、その平均粒子径は１０μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましく、またその上限は、１５０μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であることがより好ましい。具体的には、被酸化性金属の平均粒子径は１０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。このような平均粒子径を有する被酸化性金属を発熱組成物に用いることによって、発熱体の発熱特性を向上させるとともに、発熱体の薄型化を図ることができる。
【0045】
被酸化性金属の平均粒子径としては、例えばレーザー回折式粒度分布測定装置によって測定される体積基準のメジアン径を用いる。被酸化性金属として鉄粉を用いた場合には、例えば、株式会社堀場製作所製ＬＡ‐９５０Ｖ２を用い、標準の湿式循環セルを利用し、鉄粉の屈折率を実数部３．５、虚数部３．８ｉとし、分散媒として水を用い屈折率を１．３３とし、循環速度を１５に、撹拌を５にそれぞれ設定し、体積基準のメジアン径をもって、鉄粉の平均粒子径の測定結果とする方法が用いられる。
【0046】
塗料Ｓの均一塗工効果をより確実に奏させる観点から、塗料Ｓの粘度は、好ましくは５００ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは６００ｍＰａ・ｓ以上、さらに好ましくは８００ｍＰａ・ｓ以上、さらに一層好ましくは１０００ｍＰａ・ｓ以上であり、また好ましくは１８０００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは１５０００ｍＰａ・ｓ以下、さらに好ましくは１３０００ｍＰａ・ｓ以下、さらに一層好ましくは１２０００ｍＰａ・ｓ以下であり、また好ましくは５００ｍＰａ・ｓ以上１８０００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは６００ｍＰａ・ｓ以上１５０００ｍＰａ・ｓ以下、さらに好ましくは８００ｍＰａ・ｓ以上１３０００ｍＰａ・ｓ以下、さらに一層好ましくは１０００ｍＰａ・ｓ以上１２０００ｍＰａ・ｓ以下である。粘度は、東機産業株式会社製のＢ型粘度計ＴＶＢ－１０を用いて、ローターＮｏ．４、６ｒｐｍ、２４℃、６０秒間の測定条件で測定される。
【0047】
塗料Ｓは、水を含んでいてもよい。水は、被酸化性金属の酸化反応に用いられる他、発生する熱を適温に冷却する冷媒としても用いられる。塗料Ｓの流動性を確保して均一塗工効果をより向上させる観点から、塗料Ｓにおける水の含有量は、塗料Ｓにおける被酸化性金属１００質量部に対して、好ましくは５０質量部以上、より好ましくは６０質量部以上であり、また好ましくは８０質量部以下、より好ましくは７０質量部以下である。
【0048】
塗料Ｓは、炭素材料を含んでいてもよい。発熱組成物に含有される炭素材料は、保水能、酸素保持能、酸素供給能、及び触媒能の少なくとも一つの機能を有するものであり、これらの機能を全て有しているものが好ましい。炭素材料としては、例えば活性炭、アセチレンブラック、黒鉛、グラファイト、石炭等が挙げられ、これらのうち一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、高い比表面積を有することに起因して、保水能、酸素保持能及び酸素供給能を十分に発揮できる観点から、炭素材料として活性炭を用いることが好ましい。炭素材料として用いられる活性炭は、例えばヤシ殻炭、木炭粉、ピート炭等の粉状物や粒状物が挙げられる。
【0049】
発熱体の発熱特性をより向上させる観点から、塗料Ｓにおける炭素材料の含有量は、塗料Ｓにおける被酸化性金属１００質量部に対して、好ましくは３質量部以上、より好ましくは５質量部以上であり、また好ましくは１５質量部以下、より好ましくは１０質量部以下である。炭素材料の含有量がこのような範囲であることによって、被酸化性金属の酸化反応効率を長時間維持させることができる。その結果、発熱体の発熱特性を十分に発揮させることができる。
【0050】
塗料Ｓには、被酸化性金属、炭素材料及び水の他に、必要に応じて他の添加剤を含有することもできる。添加剤としては、例えば、水分保持や酸素供給を目的とした反応促進剤や、発熱組成物の塗布性を良好にすることを目的とした増粘剤及び界面活性剤などが挙げられる。反応促進剤としては、例えばゼオライト、パーライト、バーミキュライト、シリカ、アルミナ、チタニア、おがくず等を含有させることができる。増粘剤としては、例えば水分を吸収し、稠度を増大させるか、又はチキソトロピー性を付与する物質が挙げられる。例えば、ベントナイト、ステアリン酸塩、ポリアクリル酸ソーダ等のポリアクリル酸塩；ゼラチン、トラガカントゴム、ローカストビーンガム、グアーガム、アラビアガム、アルギン酸ソーダ等のアルギン酸塩；ペクチン、カルボキシビニルボリマー、デキストリン、α化澱粉及び加工用澱粉などの澱粉系吸水剤；カラギーナン及び寒天などの多糖類系増粘剤；カルボキシメチルセルロース、酢酸エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース及び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などを用いることができる。界面活性剤としては、例えば芳香族スルホン酸とホルマリンとの縮合物、又は特殊カルボン酸型高分子界面活性剤を主成分とする陰イオン性界面活性剤などを用いることができる。
【0051】
被酸化性金属の酸化反応効率を上げるとともに、被酸化性金属の酸化反応を持続させる観点から、発熱体１は、発熱組成物として塩を含有していることが好ましい。発熱組成物中に塩を含む場合には、水に溶解した状態となっている。塩としては、例えば塩化ナトリウム、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、塩化第二鉄等の塩化物（ハロゲン化物の塩）や、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム等の硫酸塩、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム等のリン酸塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化物等が挙げられる。これらの塩は一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【0052】
以上、本発明をその好ましい実施態様に基づき説明したが、本発明は前記実施態様に制限されない。例えば、第１実施態様では、図３に示すように、塗工ヘッド３０は、基材シート２の幅方向中央域に塗料Ｓを塗工可能に構成されていたが、塗工ヘッド３０は、基材シート２の幅方向全域に亘って塗料Ｓを塗工可能に構成されていてもよい。
また、塩を含有する発熱体を製造する場合、塗料Ｓに塩を加える工程を具備してもよい。斯かる工程としては、例えば、塗工部３を形成した後、該塗工部３に塩を散布する工程等が挙げられる。
また、塩を含有する発熱体を製造する場合、塗料Ｓに塩を加える工程を具備してもよい。斯かる工程としては、例えば、塗工部３を形成した後、該塗工部３に塩を散布する工程等が挙げられる。
【符号の説明】
【0053】
１ 発熱体
２ 基材シート
３ 塗工部
３ａ 小塗工部
５ 貼り合わせシート
１０ 製造装置
２０ 塗工部形成部
２１ 貯蔵タンク
３０ 塗工ヘッド
２ 基材シート
３ 塗工部
３ａ 小塗工部
５ 貼り合わせシート
１０ 製造装置
２０ 塗工部形成部
２１ 貯蔵タンク
３０ 塗工ヘッド
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】