НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
HEATING DEVICE AND METHOD OF ITS PRODUCTION

Область техники
[0001]
Настоящее изобретение относится к экзотермическому нагревателю и способу его изготовления.
Уровень техники
[0002]
Традиционно экзотермические элементы, в которых экзотермическая композиция находится в воздухопроницаемом покровном материале, широко используются для согревания тела человека. Например, патентный документ 1 описывает паровой экзотермический элемент, в котором порошкообразная экзотермическая композиция находится в пакетном элементе с высокой воздухопроницаемостью. Чтобы выпускать пар при безопасной температуре из парового экзотермического элемента, паровой экзотермический элемент имеет такую конфигурацию, в которой регулирующий температуру материал располагается между экзотермической композицией и пакетным элементом таким образом, чтобы обеспечивать пространство между паровым экзотермическим элементом и кожей пользователя, и в результате этого температура пара, который вступает в контакт с кожей, составляет 40°C или более и 45°C или менее.
[0003]
Патентные документы 2 до 4 предлагают тонкие экзотермические элементы. Указанные патентные документы описывают экзотермические элементы, имеющие структуру, в котором слой, включающий суспензию экзотермической композиции на подложечном листе, покрывает покровный материал. Патентные документы также описывают, что абсорбирующий воду слой, содержащий удерживающий воду материал, находится на экзотермической композиции. В частности, патентный документ 4 предлагает гибкий и растяжимый экзотермический элемент, который обеспечивает ощущение прилегания к поверхности тела посредством нанесения суспензии экзотермической композиции на покровный материал, который изготовлен из нетканого материала с высокой воздухопроницаемостью.
[0004]
Помимо указанных технологий, чтобы предотвращать чрезмерное выделение тепла, которое может быть вызвано большим количеством экзотермической композиции, помещаемой в один экзотермический элемент по некоторым соображениям или большим количеством экзотермической композиции, неравномерно распределенной и сосредоточенной в определенной области при изготовлении экзотермического элемента, авторы настоящего изобретения предложили экзотермический элемент, в котором удерживающий воду слой, состоящий из удерживающего воду листа, укладывается на экзотермический слой таким образом, чтобы регулировать количество воды в удерживающем воду слое (см. патентный документ 5).
Список цитируемой литературы
Патентный документ
[0005]
Патентный документ 1: EP 1147752 A1
Патентный документ 2: JP H9-75388 A
Патентный документ 3: JP 2002-155273 A
Патентный документ 4: JP 2007-319359 A
Патентный документ 5: US 2014/373828 A1
Сущность изобретения
[0006]
Как описано в патентных документах, упомянутых выше, в большинстве традиционных экзотермических элементов, которые согревают тело человека, используется тепло, производимое посредством реакции окисления окисляющегося металла, такого как железо. Регулирование температуры в экзотермических элементах осуществляют, регулируя: (1) количества окисляющегося металла, электролита, служащий в качестве реакционной добавки, углеродного компонента и воды; (2) массу экзотермической композиции в расчете на изделие; или (3) количество кислорода, поступающего в экзотермическую композицию. Однако получаемые экзотермические элементы имеют значительно различающиеся экзотермические температуры вследствие изменчивости исходных материалов и изменчивости условий изготовления. По соображениям безопасности, требуется предотвращать, насколько это возможно, возникновение изменчивости экзотермической температуры экзотермического элемента, предлагаемого для пользователя.
[0007]
Согласно технологии, описанной в патентном документе 1, экзотермическая температура регулируется посредством использования регулирующего температуру устройства, которое обеспечивает физическое расстояние между экзотермическим слоем и кожей пользователя. Однако вследствие указанного физического расстояния у экзотермического элемента неизбежно увеличивается толщина, которая влияет на комфорт и прилегание в процессе ношения. В частности, когда экзотермический нагреватель помещается на неровную область, такую как лицо или окрестность сустава, требуется улучшение в отношении прилегания.
[0008]
Технологии, описанные в патентных документах 2-4, представляют собой технологии, реализующие тонкий экзотермический элемент, но ни в одном из указанных патентных документов не рассматривается регулирование температуры. В частности, патентный документ 4 описывает, что с помощью технологии патентного документа 4 производится пар с температурой в интервале от 40°C или более до 50°C или менее. Вследствие этого экзотермический элемент, описанный в патентном документе 4, может создавать недостатки, такие как невозможность обеспечения ощущения тепла пользователем в устойчивом режиме и повышение риска низкотемпературного ожога.
[0009]
Патентный документ 5 не содержит описания в отношении регулирования температуры производимого пара. Максимальная температура экзотермических элементов, описанных в примерах патентного документа 5, составляет приблизительно 58°C.
[0010]
Учитывая изложенное выше, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить экзотермический нагреватель, с помощью которого оказывается возможным легкое получение комфортного ощущения тепла при одновременном обеспечении хорошего прилегания.
[0011]
Настоящее изобретение предлагает экзотермический нагреватель, включающий: основное тело экзотермического нагревателя, которое производит тепло посредством реакции окисления, и в котором имеющий плоскую форму экзотермический элемент, содержащий окисляющийся металл, электролит, углеродный компонент и воду, покрывают первый покровный лист и второй покровный лист. Первый покровный лист представляет собой лист, который является воздухопроницаемым и практически не ограничивает реакцию окисления. Удерживающий воду материал располагается таким образом, что он находится, по меньшей мере, частично в контакте с экзотермическим элементом. Экзотермический нагреватель удовлетворяет условиям (A)-(C), приведенным ниже:
(A) разность между внутренней температурой экзотермического элемента и максимальной температурой поверхности основного тела экзотермического нагревателя составляет 10°C или менее;
(B) максимальная температура кожи, получаемая, когда экзотермический нагреватель помещается на кожу человека, составляет 38°C или более и 42°C или менее; и
2
2
(C) соотношение количества (мг/см•10 мин) пара, производимого в течение 10 минут после начала реакции окисления, и массы (г/см) экзотермического элемента, принимает значение, составляющее 50 или более и 250 или менее.
[0012]
Кроме того, настоящее изобретение предлагает экзотермический нагреватель, включающий: экзотермический элемент, который содержит окисляющийся металл, электролит, углеродный компонент и воду и производит тепло посредством реакции окисления; и абсорбирующий воду полимер, который находится, по меньшей мере, частично в контакте с экзотермическим элементом, причем экзотермический элемент и абсорбирующий воду полимер располагаются между первым покровным листом, который является воздухопроницаемым и не подавляет реакцию окисления, и вторым покровным листом. В состоянии до начала реакции окисления экзотермический элемент имеет содержание воды, составляющее 9 мас.% или более и 25 мас.% или менее, и концентрацию электролита, составляющую 1 мас.% или более.
[0013]
Кроме того, настоящее изобретение предлагает, в качестве предпочтительного способа изготовления описанного выше экзотермического нагревателя, способ изготовления экзотермического нагревателя, в котором на листе присутствует экзотермический элемент, содержащий окисляющийся металл, электролит, углеродный компонент и воду. Данный способ изготовления включает: стадию добавления электролита в твердом состоянии на одну поверхность листа; стадию нанесения покровного материала, который содержит окисляющийся металл, углеродный компонент и воду, но не электролит; и стадию подачи удерживающего воду материала для подачи удерживающего воду материала на экзотермический элемент, образующий сторону поверхности листа, на которой образуется экзотермический элемент. В данном способе изготовления количество воды в экзотермическом элементе составляет 9 мас.% или более и 25 мас.% или менее.
Краткое описание чертежей
[0014]
[Фиг. 1] Фиг. 1 представляет изображение поперечного сечения, схематически иллюстрирующее экзотермический нагреватель согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
[Фиг. 2] Фиг. 2(a) представляет изображение, полученное с использованием термографии для измерения теплопереноса, осуществляемого на ладони человека, на которую был установлен экзотермический нагреватель согласно настоящему изобретению, и фиг. 2(b) представляет изображение, полученное с использованием термографии для измерения теплопереноса, осуществляемого на ладони человека, на которую был установлен традиционный экзотермический нагреватель.
[Фиг. 3] Фиг. 3 представляет схематическую диаграмму, иллюстрирующую устройство для измерения количества производимого пара.
[Фиг. 4] Фиг. 4 представляет график, иллюстрирующий поведение при высвобождении воды из удерживающего воду материала экзотермического нагревателя согласно настоящему изобретению в течение 10 минут после начала реакции окисления.
[Фиг. 5] Фиг. 5 представляет график, иллюстрирующий водный баланс экзотермического элемента в экзотермическом нагревателе согласно настоящему изобретению в течение 10 минут после начала реакции окисления.
[Фиг. 6] Фиг. 6 представляет характеристики температуры кожи, наблюдаемые в примерах 1-5 и сравнительном примере 2.
[Фиг. 7] Фиг. 7 представляет изображение поперечного сечения, схематически иллюстрирующее экзотермический нагреватель согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения (диаграмма, которая эквивалентна фиг. 1).
[Фиг. 8] Фиг. 8 представляет изображение поперечного сечения, схематически иллюстрирующее экзотермический нагреватель согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения (диаграмма, которая эквивалентна фиг. 1).
[Фиг. 9] Фиг. 9 представляет изображение поперечного сечения, схематически иллюстрирующее экзотермический нагреватель согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения (диаграмма, которая эквивалентна фиг. 1).
[Фиг. 10] Фиг. 10 представляет график, иллюстрирующий профиль температуры поверхности кожи для экзотермического нагревателя, который получен в сравнительном примере 3.
Описание вариантов осуществления
[0015]
Далее экзотермический нагреватель согласно настоящему изобретению будет описан посредством предпочтительный варианты осуществления со ссылкой на чертежи. Фиг. 1 представляет изображение поперечного сечения, схематически иллюстрирующее экзотермический нагреватель согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Экзотермический нагреватель 1, представленный на диаграмме, имеет структуру, в которой экзотермический элемент 11, имеющий плоскую форму, содержат я между собой и покрывают первый покровный лист 21 и второй покровный лист 22. Первый и второй покровные листы 21 и 22 составляют наружную поверхность экзотермического нагревателя 1. Первый покровный лист 21 и второй покровный лист 22 могут представлять собой отдельные листы или могут представлять собой один лист, который сложен вдвое.
[0016]
В экзотермическом нагревателе 1 удерживающий воду материал 12 располагается между экзотермическим элементом 11 и первым покровным листом 21 таким образом, чтобы он находится в контакте с экзотермическим элементом 11. Кроме того, второй подложечный лист 13 располагается между экзотермическим элементом 11 и вторым покровным листом 22 таким образом, что он находится в контакте с экзотермическим элементом 11. В настоящем описании в экзотермическом нагревателе 1 структурный элемент, в котором экзотермический элемент 11 располагается между первым покровным листом 21 и вторым покровным листом 22, называется термином «основное тело экзотермического нагревателя». Кроме того, структурный элемент, который включает основное тело экзотермического нагревателя и является готовым к применению пользователем, называется термином «экзотермический нагреватель». Согласно настоящему варианту осуществления, «основное тело экзотермического нагревателя» и «экзотермический нагреватель» означают один и тот же структурный элемент, и, таким образом, если не считается необходимым создание различия между ними, «основное тело экзотермического нагревателя» и «экзотермический нагреватель» в совокупности называются термином «экзотермический нагреватель».
[0017]
Первый и второй покровные листы 21 и 22 включают выступающие части 21a и 22a, которые выступают за наружные края экзотермического элемента 11, удерживающий воду материал 12 и второй подложечный лист 13. Выступающие части 21a и 22a присоединяются друг к другу на своих противоположных поверхностях. Соответственно, экзотермический элемент 11, удерживающий воду материал 12 и второй подложечный лист 13 находятся в замкнутом пространстве, образованном двумя покровными листами 21 и 22. Экзотермический нагреватель 1, имеющий конфигурацию, которая описана выше, имеет плоскую форму, и форма представлена на виде сверху согласно конкретному применению экзотермического нагревателя. Примеры формы, которая представлена на виде сверху, включают многоугольную форму, такую как прямоугольная форма, круглую форму, овальную форму и форму гантели.
[0018]
Экзотермический элемент 11 содержит окисляющийся металл, электролит, углеродный компонент и воду. Как описано выше, экзотермический элемент 11 представляет собой слоистый структурный элемент, имеющий плоскую форму. Экзотермический элемент 11 производит тепло посредством реакции окисления окисляющегося металла и обеспечивает достаточный эффект согревания пользователя.
[0019]
Экзотермический нагреватель 1 согласно настоящему варианту осуществления удовлетворяет следующим условиям:
(A) разность между внутренней температурой экзотермического элемента и максимальной температурой поверхности экзотермического нагревателя 1 составляет 10°C или менее;
(B) максимальная температура кожи, получаемая, когда экзотермический нагреватель 1 помещается на кожу человека, составляет 38°C или более и 42°C или менее; и
2
2
(C) соотношение количества (мг/см•10 мин) пара, производимого в течение 10 минут после начала реакции окисления и массы (г/см) экзотермического элемента, принимает значение, составляющее 50 или более и 250 или менее.
Каждое из данных условий будет описано ниже.
[0020]
В результате удовлетворения условия (A), в экзотермическом нагревателе 1 согласно настоящему варианту осуществления оказывается необязательным создание большого пространства между экзотермическим элементом 11 и первым и вторым покровными листами 21 и 22, которые составляют наружную поверхность экзотермического нагревателя 1. Следовательно, толщина экзотермического нагревателя 1 может быть легко уменьшена. Соответственно, оказывается возможным получения экзотермического нагревателя 1 с хорошим прилеганием. При использовании в настоящем документе термин «максимальная температура поверхности экзотермического нагревателя 1» означает максимальную температуру поверхности экзотермического нагревателя 1, которая находится в контакте с кожей.
[0021]
В результате удовлетворения условия (B) экзотермический нагреватель 1 может обеспечивать соответствующее ощущение тепла для тела человека, когда экзотермический нагреватель 1 помещается на тело человека. Даже в том случае, когда экзотермический нагреватель 1 находится непосредственно или косвенно на теле человека в течение продолжительного времени, оказывается возможным обеспечение полезного эффекта уменьшения риска низкотемпературного ожога, помимо полезного эффекта создания комфортного тепла для пользователя в течение времени применения. Как будет описано далее, экзотермический нагреватель 1 может применяться посредством приведения основного тела экзотермического нагревателя в непосредственный контакт с кожей человека. В качестве альтернативы, экзотермический нагреватель 1 может применяться посредством конфигурирования экзотермического нагревателя 1 таким образом, что основное тело экзотермического нагревателя покрывает наружная оболочка, изготовленная из такого материала, как нетканый материал, и помещения экзотермического нагревателя 1 на кожу человека. В том случае, где экзотермический нагреватель 1 имеет такую конфигурацию, что основное тело экзотермического нагревателя покрыто материалом, таким как нетканый материал, максимальная температура, определяемая условием (B) измеряется для указанной конфигурации. Даже в том случае, где температура кожи измерение осуществляется посредством снятия наружной оболочки с экзотермическим нагревателем 1 таким образом, чтобы открыть первый и второй покровные листы 21 и 22, и покрытия экзотермического нагревателя 1 пакетом из нетканого материала, который будет описан далее, оказывается предпочтительным, что экзотермический нагреватель 1 соответствует интервалу максимальной температуры, который определяется условием (B).
[0022]
Кроме того, в результате удовлетворения условия (C), когда экзотермический нагреватель 1 помещается на тело человека, большое количество пара поступает тело человека, что позволяет ощущению тепла глубоко проникать в тело человека. Соответственно, оказывается возможным широкое и равномерное согревание тела человека, независимо от степени контакта между телом человека и экзотермическим нагревателем 1. Кроме того, экзотермический нагреватель 1 производит большое количество пара в расчете на единицу массы экзотермического элемента 11. Соответственно, благодаря большому количеству пара, экзотермический нагреватель 1 может обеспечивать соответствующее ощущение тепла для тела человека, имея при этом малую плотность и толщину. Таким образом, экзотермический нагреватель 1 также имеет преимущество, заключающееся в том, что он легко помещается вблизи глаз, которые представляют собой чувствительные к теплу части тела, а также на такие части тела, как локти и колени, где требуется способность сгибания вместе с суставами. В том случае, где пар, производимый экзотермическим нагревателем 1, помещается на тело человека, оказывается предпочтительным, в частности, расположение основного тела экзотермического нагревателя таким образом, чтобы находиться в непосредственном контакте с кожей человека, но основное тело экзотермического нагревателя перед использованием может покрывать наружная оболочка, в частности, наружная оболочка, изготовленная из нетканого материала. В том случае, где экзотермический нагреватель 1 имеет такую конфигурацию, что основное тело экзотермического нагревателя покрывает наружная оболочка, изготовленная из такого материала, как нетканый материал, количество пара, которое определяется условием (C), измеряется для экзотермического нагревателя 1, который покрывает наружная оболочка. Однако даже в том случае, где измерение осуществляется посредством снятия наружной оболочки таким образом, чтобы открыть первый и второй покровные листы 21 и 22 на наружной поверхности, оказывается предпочтительным соответствие интервалу количества пара, которое определяется условием (C).
[0023]
В результате соответствия экзотермического нагревателя 1 трем условиям (A)-(C), оказывается возможным увеличение количества пара, производимого в расчете на единицу массы экзотермического элемента 11, и равномерно нагревать всю область применении, получая при этом тонкую конфигурацию с хорошим прилеганием. В результате этого оказывается возможным подавление изменчивости температуры кожи по сравнению с традиционным экзотермическим нагревателем. Кроме того, экзотермический нагреватель 1 регулирует температуру кожи в соответствующем интервале, и, таким образом, оказывается возможным предоставление пользователю комфортного ощущения тепла, что является безопасным для использования на теле человека.
[0024]
Фиг. 2(a) и 2(b) сравнительным образом представляют изображения, полученные посредством термографии и, соответственно, иллюстрируют состояние теплопереноса, когда экзотермический нагреватель согласно настоящему изобретению, который удовлетворяет описанным выше условиям (A)-(C), помещается на ладонь человека (фиг. 2(a)), и состояние теплопереноса, когда традиционный экзотермический нагреватель производит количество пара, которое не удовлетворяет условию (C) (фиг. 2(b)). Как становится ясным из данных изображений, экзотермический нагреватель согласно настоящему изобретению создает соответствующее состояние равномерной температуры на широкой площади кожи по сравнению с традиционным экзотермическим нагревателем.
[0025]
Далее будут подробно описаны условия (A)-(C), представленные выше. Что касается условия (A), разность между внутренней температурой экзотермического элемента 11 и максимальной температурой поверхности экзотермического нагревателя 1 составляет предпочтительно 9°C или менее и предпочтительнее 8°C или менее с точки зрения безопасности и экзотермической эффективности производящего тепло теэкзотермического элемента 11, а также с точки зрения толщины и гибкости экзотермического элемента 11. При использовании в настоящем документе разность между внутренней температурой экзотермического элемента 11 и максимальной температурой поверхности экзотермического нагревателя 1 представляет собой значение, вычисленное по следующему выражению:
внутренняя температура экзотермического элемента 11 - максимальная температура поверхности экзотермического нагревателя 1.
В том случае, где внутренняя температура экзотермического элемента 11 является чрезмерно высокой, существует риск ожога кожи, если тепло, производимое экзотермическим элементом 11, переносится непосредственно на тело человека. Соответственно, оказывается необходимым регулирование температуры поверхности экзотермического нагревателя 1 посредством помещения теплоизоляционного материала между экзотермическим элементом 11 и телом человека или посредством создания пространства между ними. Когда экзотермический нагреватель 1 имеет такую конфигурацию, что теплоизоляционный материал располагается между экзотермическим элементом 11 и телом человека или между ними создается пространство, у экзотермического элемента 11 увеличивается толщина и уменьшается гибкость. Кроме того, существуют и другие недостатки, такие как усложнение производственного процесса, а также увеличение стоимости. Кроме того, тепло производится в количестве, которое превышает необходимое, и непроизводительно расходуется энергия, не представляющая собой тепло, воздействующее на тело человека. Соответственно, эффективность воздействия тепла на тело человека оказывается недостаточной по отношению к производимому количеству тепла. Внутренняя температура T1 экзотермического элемента 11 и максимальная температура поверхности T2 экзотермического нагревателя 1 могут устанавливаться таким образом, чтобы удовлетворять условию T1 > T2, или они могут удовлетворять условию T1 < T2. Как правило, в целях простоты регулирования, внутренняя температура T1 экзотермического элемента 11 и максимальная температура поверхности T2 экзотермического нагревателя 1 устанавливаются таким образом, чтобы удовлетворять условию T1 > T2.
[0026]
В экзотермическом нагревателе 1, внутренняя часть экзотермического элемента 11 означает центр в направлении толщины в положении центральной части контактной поверхности между экзотермическим элементом 11 и удерживающим воду материалом 12 при рассмотрении на виде сверху. Кроме того, внутренняя температура экзотермического элемента 11 измеряется посредством вставки термопары типа K в экзотермический элемент 11. Кроме того, максимальная температура поверхности экзотермического нагревателя 1 означает температуру в центральном положении на наружной поверхности первого покровного листа 21 экзотермического нагревателя 1. Максимальная температура поверхности экзотермического нагревателя 1 измеряется посредством приведения термопары типа K в контакт с центральным положением на наружной поверхности первого покровного листа 21. Измерение осуществляется в атмосфере в условиях температуры 20°C и относительной влажности 65%. Вычисляется разность температур между максимальной внутренней температурой экзотермического элемента 11 и максимальной температурой поверхности экзотермического нагревателя 1, которая измеряется в указанной атмосфере. Разность между внутренней температурой экзотермического элемента 11 и максимальной температурой поверхности экзотермического нагревателя 1, измеряемая описанным выше способом, составляет предпочтительно 9°C или менее, предпочтительнее 8°C или менее и еще предпочтительнее 6°C или менее. Нижнее предельное значение указанной разности предпочтительно является минимально возможным и наиболее предпочтительно составляет 0°C.
[0027]
Что касается условия (B), максимальная температура кожи, получаемая, когда экзотермический нагреватель помещается на кожу человека, измеряется посредством использования оборудованного термистором устройства регистрации данных LT-8 (поставщик Nikkiso Therm Co., Ltd.). Измерение осуществляется посредством фиксации термистора на поверхности кожи человека, например, на верхнем веке, с использованием медицинской клейкой ленты. В том случае, где измерение осуществляется при отсутствии влияния наружной оболочки, основное тело экзотермического элемента, с которого снята наружная оболочка, перед измерением покрывается пакетом, изготовленным из нетканого материала. Используемый при этом нетканый материал представляют собой в сочетании пневмоуложенный нетканый материал и иглопробивный нетканый материал, используемые в примерах, которые будут описаны далее. Измеряемая таким способом максимальная температура кожи, как описано выше, составляет предпочтительно 38°C или более и 42°C или менее, предпочтительнее 38,5°C или более и 41,5°C или менее, и еще предпочтительнее 39°C или более и 41°C или менее.
[0028]
Что касается условия (C), количество пара, производимого в течение 10 минут после начала реакции окисления, измеряли следующим образом, используя устройство 30, представленное на фиг. 3. Устройство 30, представленное на фиг. 3, включает измерительную камеру (имеющую объем 2,1 л) 31, которая изготовлена из алюминия, впускной канал 32, через который высушенный воздух (имеющий влажность менее 2% и скорость потока 2,1 л/мин) впускается в точке ниже измерительной камеры 31, и выпускной канал 33, через который воздух выпускается в точке выше измерительной камеры 31. Впускной канал 32 оборудован впускным термогигрометром 34 и впускным расходомером 35. С другой стороны, выпускной канал 33 оборудован выпускным термогигрометром 36 и выпускным расходомером 37. Измерительная камера 31 оборудована термометром (термистором) 38. В качестве термометра 38 используется термометр, имеющий температурное разрешение, составляющее приблизительно 0,01°C. При измерении температура среды, составляющей 30°C (30±1°C), нагреватель извлекают из упаковочного материала и помещают на измерительную камеру 31, причем выпускающая пар поверхность направлена вверх. Затем термометр 38 с металлической сферой (4,5 г) помещают на нагреватель. В таком состоянии высушенный воздух впускают в точке ниже измерительной камеры 31. На основании уровней температуры и влажности, измеряемых впускным термогигрометром 34 и выпускным термогигрометром 36, получается разность абсолютной влажности между состояниями до и после впуска воздуха в измерительную камеру 31. Кроме того, на основании уровней скорости потока, измеряемых впускным расходомером 35 и выпускным расходомером 37, вычисляется количество пара, выпускаемого из нагревателя. Подробное описание указанного устройства приведено в заявке JP 2004-73688A, которая была ранее подана заявителем настоящего изобретения. Количество пара вычисляют, используя следующее выражение.
[0029]
[Математическое выражение 1]
3
где U (%) представляет собой относительную влажность, e (Па) представляет собой давление пара, es (Па) представляет собой давление насыщенного пара, D (г/м) представляет собой абсолютную влажность, P (л) представляет собой единичный объем воздуха, S (с) представляет собой период отбора проб, и A (г) представляет собой количество пара.
[0030]
2
2
Кроме того, что касается условия (C), масса экзотермического элемента 11 означает полную массу окисляющегося металла, электролита, углеродного компонента и воды. Масса воды включает массу воды, содержащейся в удерживающем воду материале 12. Кроме того, если экзотермический элемент 11 содержит один или несколько компонентов, которые не представляют собой перечисленные выше компоненты, масса одного или нескольких компонентов также учитывается. Масса экзотермического элемента 11 получается посредством измерения массы листа на стадии укладки экзотермического элемента 11 на лист, повторного измерения массы листа после укладки экзотермического элемента 11 на лист и последующего вычисления разности массами до и после укладки экзотермического элемента 11 на лист. Значение, вычисляемое по количеству пара (мг/см•10 мин) и массе экзотермического элемента 11 (г/см), которые измеряются описанным выше способом, составляет 50 или более и 250 или менее, предпочтительно 60 или более и 240 или менее, предпочтительнее 70 или более и 230 или менее, и еще предпочтительнее 80 или более и 220 или менее. Если образование пара заканчивается до истечения 10 минут, то измеряемое количество пара, производимого до окончания его образования, рассматривается как количество пара, производимого в течение 10 минут, и вычисляется количество пара по отношению к массе экзотермического элемента 11. Получаемое при этом значение предпочтительно находится в пределах описанного выше интервала. В экзотермическом нагревателе 1 оказывается предпочтительным, что период парообразования составляет 10 минут или более, и количество пара, производимого в течение периода парообразования, находится в пределах описанного выше интервала, потому что соответствующая температура может проникать глубоко в кожу. В частности, период парообразования составляет предпочтительно 15 минут или более и предпочтительнее 20 минут или более. При использовании в настоящем документе, термин «период парообразования» означает период времени от начала реакции до окончания реакции.
[0031]
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что в целях реализации трех условия (A)-(C) в экзотермическом нагревателе 1 согласно настоящему варианту осуществления весьма эффективными являются следующие условия: (1) кислород поступает в таком количестве, чтобы не замедлять реакцию окисления окисляющегося металла, содержащегося в экзотермическом элементе 11; и (2) количество воды, содержащейся в экзотермическом элементе 11, регулируется на соответствующем уровне. Условия (1) и (2) будет описаны далее.
[0032]
Сначала будет описано условие (1). Как правило, в числе причин изменчивости температуры в экзотермическом нагревателе (i) количество исходного материала и (ii) масса каждого экзотермического нагревателя 1 могут регулироваться с высокой точность посредством использования высокоточного измерительного оборудования. Однако (iii) количество поступающего кислорода зависит от количества воздуха, проникающего через воздухопроницаемый лист, который составляет наружную поверхность экзотермического нагревателя, и, таким образом, оказывается затруднительным регулирование с высокой точностью количества воздуха, проникающего через воздухопроницаемый лист. Соответственно, оказывается необходимым допущение определенной степени изменчивости.
[0033]
Как правило, в качестве воздухопроницаемого листа известен лист, имеющий тонкие поры (далее называется «микропористый лист) и изготавливаемый посредством экструзии и вытяжки смолы, смешанной с карбонатом кальция в расплавленном состоянии. Помимо этого, известны листы разнообразных типов, такие как лист, перфорированный с использованием нагреваемой иглы, лист, состоящий из множества уложенных друг на друга листов нетканого материала, и лист, изготовленный способом раздувания расплава. Среди них микропористый лист часто используется в качестве покровного листа имеющегося в продаже экзотермического нагревателя, потому что плотность пор может устанавливаться на высоком уровне. Однако в имеющихся в продаже экзотермических нагревателях, включающих микропористые листы, несмотря на то, что они присутствуют на рынке как имеющие одинаковую воздухопроницаемость, количество проникающего воздуха изменяется при переходе от одного экзотермического нагревателя к другому. Изменчивость количества проникающего воздуха делает затруднительным осуществление точного регулирования экзотермической температуры традиционных экзотермических нагревателей. Соответственно, чтобы исключить изменчивость экзотермической температуры, вызванную изменчивостью количества кислорода, поступающего в экзотермический элемент, настоящее изобретение предлагает такую конфигурацию, в которой кислород поступает в избыточном количестве по отношению к количеству кислорода, требуемого для реакции окисления, без ограничения поступления кислорода через воздухопроницаемый лист, и используется приведенное выше условие (1). Согласно настоящему изобретению, выражение «первый покровный лист который является воздухопроницаемым и практически не ограничивает реакцию окисления» означает лист, который имеет высокую воздухопроницаемость, таким образом, что экзотермический нагреватель 1, включающий первый покровный лист, имеет экзотермические характеристики на таком же уровне, как экзотермические характеристики экзотермического нагревателя 1, в котором отсутствует первый покровный лист.
[0034]
Однако когда используется только условие (1), скорость реакции в экзотермическом элементе может значительно увеличиваться, повышая температуру экзотермического нагревателя до высокого уровня в течение короткого периода времени, и может оказаться весьма опасным помещение такого экзотермического нагревателя на тело человека. В целях безопасности необходимо регулировать температуру поверхности кожи, на которую помещается экзотермический нагреватель, в пределах интервала от 38°C или более до 42°C или менее, и когда температура кожи поверхности находится в пределах указанного температурного интервала, пользователь может получать комфортное ощущение тепла. Если температура кожи составляет менее чем 38°C, пользователь часто не может в достаточной степени получать ощущение тепла. Это становится более актуальным, в частности, в случае экзотермического нагревателя, предназначенного для применения в течение короткого периода времени. С другой стороны, если температура кожи превышает 42°C, пользователь, вероятно, будет ощущать чрезмерное тепло. Посредством установления температуры кожи, в частности, на уровне 42°C или менее оказывается возможным надежное снижение риска низкотемпературного ожога. То есть оказывается необходимым изготовление экзотермического элемента, в котором, в состоянии неограниченного поступления кислорода через воздухопроницаемый лист, температура кожи поверхности устанавливается в пределах интервала от 38°C до 42°C, представляющего собой температурный интервал, который является безопасным для использования на теле человека и комфортным для тела человека.
[0035]
Соответственно, авторы настоящего изобретения приняли решение об использовании условия (2) вместе с условием (1). При условии (2), даже в том случае, когда используется условие (1), скорость повышения температуры и температурные характеристики экзотермического элемента 11 регулируются, и, таким образом, оказывается возможным быстрое создание соответствующего ощущения тепла, когда экзотермический нагреватель 1 помещается на тело человека. Основной принцип условия (2) заключается в том, что вода, которая представляет собой вещество, имеющее большую теплоемкость, содержится в экзотермическом элементе 11 в избыточном количестве, которое значительно превосходит количество воды, требуемое для реакции окисления, таким образом, что экзотермическая энергия расходуется водой, которая, таким образом, нагревается в течение реакции окисления и подавляет увеличение температуры экзотермического элемента 11. То есть экзотермический элемент 11 содержит большее количество воды, чем обычный экзотермический элемент, который осуществляет регулирование температуры посредством ограничения количества кислорода, поступающего в экзотермический элемент 11. Кроме того, экзотермический нагреватель имеет такую конструкцию, что количество воды в экзотермическом элементе 11 на начальной стадии реакции составляет менее чем в течение реакции, и имеет структуру, в котором удерживающий воду материал 12, который содержит большое количество воды, располагается таким образом, что он находится, по меньшей мере, в частичном контакте с экзотермическим элементом, таким образом, что большое количество воды поступает из удерживающего воду материала 12 в экзотермический элемент 11. По существу, авторы настоящего изобретения определили водный баланс, который представлен на фиг. 5, посредством оценки количества воды, расходуемой в реакции окисления, в результате вычисления с использованием уравнения реакции окисления, а также экспериментальные значения для массы экзотермического элемента 11 и содержания воды в экзотермическом элементе 11 до и после экзотермическая реакция, наблюдая изменения удерживающего воду материала 12 с течением времени с использованием микроскопа и вычисляя количество воды, высвобождающейся в расчете на площадь поперечного сечения экзотермического элемента 11, как представлено на фиг. 4. Вода, содержащаяся в экзотермическом элементе 11, разделяется на два типа: вода, которая расходуется в реакции окисления; и вода, которая остается системе. Кроме того, расходуемая вода разделяется на воду, которая расходуется в реакции окисления, и воду, которая выпускается из системы в форме пара. Вода, которая остается в системе, разделяется на воду, которая удерживается в удерживающем воду материале 12, и воду, которая удерживается в экзотермическом элементе 11. В результате того, что удерживающий воду материал 12 находится в частичном контакте с экзотермическим элементом 11, водообмен между удерживающим воду материалом 12 и экзотермическим элементом 11 бесперебойно происходит согласно изменениям температуры экзотермического элемента 11 и концентрации электролита в экзотермическом элементе 11, которые связаны с реакцией окисления. Следовательно, как представлено на фиг. 5, большое количество воды поступает из удерживающего воду материала 12 в экзотермический элемент 11. На начальной стадии реакции окисления содержание воды в экзотермическом элементе 11, соответственно, является низким, и, таким образом, температура быстро повышается на начальной стадии реакции, и большое количество воды высвобождается из удерживающего воду материала 12 и поступает в экзотермический элемент 11 вместе с увеличением температуры, и в результате этого содержание воды в экзотермическом элементе 11 увеличивается в большей степени, чем на начальной стадии реакции, и, таким образом, может подавляться увеличение температуры экзотермического элемента 11 вследствие экзотермической реакции. Избыточное количество воды, которое содержится в экзотермическом элементе, эффективно используется в реакции, и, таким образом, экзотермическая реакция имеет большую продолжительность, что приводит к увеличению производства пара.
[0036]
Тепло передается телу от экзотермического элемента в процессе теплопереноса за счет того, что экзотермический элемент находится в контакте с кожей, а также в процессе теплопереноса от пара в том случае, где производится пар, и оказывается необходимым строгое регулирование теплопереноса указанных двух типов в целях регулирования температуры кожи в пределах описанного выше температурного интервала. Однако в целях изготовления экзотермического элемента с устойчивой экзотермической температурой, имеет большое значение строгий контроль качества, дополняющий усовершенствованную технологию производства, и изделия, которые не удовлетворяют стандартам, должны отбраковываться как дефектные изделия, недоступные для потребителей, что приводит к значительным убыткам производителя. С другой стороны, поскольку в случае экзотермического нагревателя 1 согласно настоящему варианту осуществления используется описанная выше конфигурация, экзотермическая температура экзотермического элемента 11 может строго регулироваться.
[0037]
Как правило, увеличение количества пара, производимого из экзотермического элемента, посредством увеличения количество проникающего воздуха через воздухопроницаемый лист включает увеличение температуры. То есть, если количество пара увеличивается, температура также увеличивается, а если увеличение температуры подавляется, количество пара уменьшается. Таким образом, увеличение количества производимого пара и оптимальная экзотермическая температура находятся в традиционном соотношении компромисса. По этой причине традиционный экзотермический нагреватель, который имеется в продаже, выполнен с возможностью подавления экзотермической реакции посредством ограничения количества проникающего воздуха через воздухопроницаемый лист. С другой стороны, настоящее изобретение имеет такую конфигурацию, что количество проникающего воздуха через воздухопроницаемый лист или, другими словами, количество проникающего воздуха через первый покровный лист 21 увеличивается, и избыточное количество воды может поступать из удерживающего воду материала 12, причем начальное количество воды в экзотермическом элементе 11, соответственно, устанавливается на низком уровне. Благодаря указанной конфигурации, были успешно достигнуты как увеличение количества пара, так и оптимальная экзотермическая температура, что традиционно считалось несовместимым.
[0038]
Традиционный экзотермический нагреватель выполнен с возможностью согревания тела посредством приведения в контакт с телом. Соответственно, степень контакта между экзотермическим нагревателем и целевой контактной области изменяется в зависимости от размера и формы целевой контактной области. Кроме того, экзотермический нагреватель прикрепляется различными способами для различных пользователей, и в результате этого пользователи ощущают тепло различным образом. С другой стороны, экзотермический нагреватель 1 согласно настоящему варианту осуществления выполнен с возможностью согревания тела в процессе пространственного нагревания, в котором пар участвует, главным образом, посредством использования большого количества пара в качестве нагревательной среды. Соответственно, даже если экзотермический нагреватель вступает в контакт с целевой областью различными способами вследствие различий размера и формы целевой области, которая изменяется при переходе от одного человека к другому, оказывается возможным равномерное согревание всей целевой области и подавление изменчивости температуры кожи по сравнению с традиционным экзотермическим нагревателем.
[0039]
2
2
2
2
2
2
2
Оказывается предпочтительным, что воздухопроницаемость первого покровного листа 21 экзотермического нагревателя 1 составляет 0 с/(100 мл•6,42 см) или более и 1500 с/(100 мл•6,42 см) или менее с точки зрения предотвращения поступления кислорода, которое представляет собой определяющую скорость стадию экзотермической реакции. При использовании в настоящем документе термин «воздухопроницаемость» означает численный показатель, который определяется на основе метода измерения Герли (JIS P8117) как время, в течение которого 100 мл воздуха проходит через площадь 6,42 см при постоянном давлении. Когда первый покровный лист 21 имеет воздухопроницаемость, составляющую 1500 с/(100 мл•6,42 см) или менее, это означает, что время, требуемое для пропускания через него 100 мл воздуха, составляет 1500 секунд или менее, и чем больше это значение, тем меньше количество проникающего воздуха через первый покровный лист, и, наоборот, чем меньше данное значение, тем больше количество проникающего воздуха через первый покровный лист. Соответственно, поскольку условия измерения методом Герли и условия, в которых фактически используется экзотермический элемент, не должны быть обязательно одинаковыми, даже если численное значение получено с использованием метода измерения Герли, это не должно обязательно означать, что первый покровный лист 21 будет задерживать поступление кислорода в экзотермический элемент 11. Предпочтительный интервал воздухопроницаемости изменяется в зависимости от состава экзотермического элемента 11, начального количество воды и других факторов, но пониженная воздухопроницаемость является более предпочтительной. В частности, воздухопроницаемость составляет предпочтительно 1200 с/(100 мл•6,42 см) или менее, предпочтительнее 1000 с/(100 мл•6,42 см) или менее и еще предпочтительнее 500 с/(100 мл•6,42 см) или менее. Воздухопроницаемость в пределах вышеупомянутого интервала является предпочтительной, потому что воздействие окружающей среды на экзотермическую реакцию является маловероятным, и может быть легко сбалансировано регулирование количество производимого пара и температуры.
[0040]
2
2
2
2
2
В процессе экспериментов авторы настоящего изобретения выбрали интервал, в котором предотвращается роль поступления кислорода как определяющей скорость стадии реакции окисления, и определили интервал воздухопроницаемости. Фиг. 6 представляет профили, полученные в примерах 1-5 и сравнительном примере 2, которые будут описаны далее, причем данные профили представляют увеличение температуры экзотермических элементов до максимальной температуры, и каждый из экзотермических элементов был получен посредством помещения имеющего плоскую форму экзотермического элемента, изготовленного из одинаковой экзотермической композиции, в пакет, изготовленный из микропористого листа, имеющего индивидуальную воздухопроницаемость, и герметизации его краевых частей. В качестве сравнения, также представлен результат, полученный посредством использования экзотермического элемента, у которого воздухопроницаемость совершенно не является ограниченной, или, другими словами, экзотермического элемента, имеющий воздухопроницаемость 0 с/(100 мл•6,42 см). Как можно видеть на данной диаграмме, экзотермический элемент, имеющий воздухопроницаемость 1500 с/(100 мл•6,42 см) или менее, имеет такую же максимальную температуру, как экзотермический элемент, имеющий воздухопроницаемость 0 с/(100 мл•6,42 см), из чего можно понять, что количество кислорода, требуемое для экзотермической реакции, поступает внутрь экзотермической композиции без ограничения подачи кислорода. Что касается экзотермического элемента, имеющего воздухопроницаемость 2500 с/(100 мл•6,42 см) или более, профиль задерживался, и максимальная температура была низкой, из чего можно понять, что причиной стало снижение воздухопроницаемости. Соответственно, можно сказать, что микропористый лист, имеющий воздухопроницаемость 1500 с/(100 мл•6,42 см) или менее, находится в так называемом состоянии свободного пропускания воздуха, в котором воздухопроницаемость не является ограниченной, с точки зрения реакции окисления экзотермического элемента.
[0041]
2
2
2
2
2
2
Первый покровный лист 21 согласно настоящему варианту осуществления предпочтительно является влагопроницаемым, и через него может проходить пар. Оказывается предпочтительным, что первый покровный лист 21 имеет влагопроницаемость, составляющую 2000 г/(м•24 ч) или более, предпочтительнее 2500 г/(м•24 ч), и еще предпочтительнее 3000 г/(м•24 ч) или более. Если первый покровный лист 21 имеет влагопроницаемость, составляющую 2000 г/(м•24 ч) или более, становится маловероятным накопление воды в экзотермическом нагревателе 1 согласно настоящему варианту осуществления, который обладает свойством производства большого количества пара, и, таким образом, становится возможным устранение причины, которая замедляет экзотермическую реакцию. В частности, влагопроницаемость 2500 г/(м•24 ч) или более и, более конкретно, влагопроницаемость 3000 г/(м•24 ч) является предпочтительной, потому что пар свободно выходит наружу из экзотермического нагревателя 1, и становится вероятным глубокое проникновение согревающего эффекта в кожу пользователя. Влагопроницаемость измеряется в соответствии с JIS Z0208.
[0042]
Поскольку в экзотермическом нагревателе 1 воздухопроницаемость регулируется таким образом, что не происходит подавление реакции, может оказаться, в принципе, идеальным отсутствие первого покровного листа 21. Однако необходимо предотвращать вытекание наружу составляющих материалов экзотермического элемента 11, и, таким образом, на практике требуется первый покровный лист 21.
[0043]
В частности, экзотермический элемент 11 содержит воду, и, таким образом, с точки зрения предотвращения вытекания наружу воды, не представляющей собой пар, первый покровный лист 21 предпочтительно имеет сопротивление гидростатическому давлению, составляющее 1500 мм вод. ст. или более, предпочтительнее 2000 мм вод. ст. или более, и еще предпочтительнее 3000 мм вод. ст. или более. С точки зрения водонепроницаемости, оказывается необязательным установление верхнего предельного значения для сопротивления гидростатическому давлению. Когда сопротивление гидростатическому давлению находится в вышеупомянутом интервале, в частности, когда экзотермический нагреватель 1 используется в окрестности глаз, оказывается возможным предотвращение поступления воды в глаза вместе с компонентами экзотермического элемента 11, и, таким образом, экзотермический нагреватель 1 может использоваться комфортным и безопасным способом. Указанная конфигурация является предпочтительной, в частности, когда используется система, в которой щелочной компонент вымывается в воду вследствие реакции окисления. Сопротивление гидростатическому давлению измеряется использованием метода измерения, который соответствует стандарту JIS L1092, и для измерения сопротивления гидростатическому давлению оказывается возможным использование, например, прибора FX3000 (поставщик TEXTSET).
[0044]
Из вышеизложенного следует, что первый покровный лист 21 предпочтительно представляет собой лист, который является водонепроницаемым, но не замедляет проникновения кислорода и пар. В качестве такого лист может быть выбран лист, изготовленный из пористого материала, лист, изготовленный из непористого материала, лист, изготовленный из покровного материала, и т. д. Из указанных листов, с точки зрения стоимости, оказывается предпочтительным для использования лист, изготовленный из пористого материала. Например, оказывается предпочтительным для использования влагопроницаемый лист, изготовленный из микропористый пленка с точки зрения одновременного уменьшения толщины и увеличения прочности в течение использования экзотермического нагревателя 1. Влагопроницаемый лист, изготовленный из микропористой пленки, представляет собой лист, который допускает проникновение через него воздуха, но не допускает проникновение через него воды, причем указанный лист получают посредством экструзии через мундштук расплавленной смолы, где мелкие частицы карбоната кальция или аналогичного материала смешаны с полиолефиновой смолой, такой как полиэтилен, таким образом, чтоб образуется лист, и одноосного или двуосного растяжения полученного листа таким образом, что разделяется граница между карбонатом кальция и смолой, и образуется пористая соединительная часть.
[0045]
В качестве первого покровного листа 21 может присутствовать лист, который не представляет собой влагопроницаемый лист, изготовленный из микропористой пленки, при том условии, что лист представляет собой лист, который не пропускает через себя воду, но пропускает кислород и пар, и в котором обеспечено сопротивление утечке. В качестве первого покровного листа 21 могут быть использованы, например, тканый материал, нетканый материал, бумага, синтетическая бумага или другой материал, получаемый посредством смешивания одного или нескольких материалов, выбранных из искусственных волокон, которые составляют полиамид, винилон, сложный полиэфир, вискоза, ацетат, акриловая смола, полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и т. д., и натуральных волокон, которые составляют целлюлоза, хлопок, конопля, шелк, шерсть животных и т. д. В качестве альтернативы, оказывается также возможным использование, в качестве первого покровного листа 21, непроницаемой для влаги/воздуха пленки или листа, например, пористой пленки или листа, которые составляют полиэтилен, полипропилен, полиамид, сложный полиэфир, поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, полиуретан, полистирол, омыленный сополимер этилена и винилацетата, сополимер этилена винилацетата, натуральный каучук, регенерированный каучук, синтетический каучук и т. д.
[0046]
2
Что касается второго покровного листа 22, который представляет собой другой лист, составляющий наружный поверхность экзотермического нагревателя 1 согласно настоящему варианту осуществления, отсутствуют определенные ограничения в отношении его воздухопроницаемости и влагопроницаемости. Второй покровный лист 22 может быть воздухопроницаемым или может быть воздухонепроницаемый. В том случае, где второй покровный лист 22 является воздухопроницаемым, экзотермический нагреватель 1 является проницаемым с обеих сторон. В том случае, где второй покровный лист 22 является воздухонепроницаемый, экзотермический нагреватель 1 является проницаемым с одной стороны, причем только первый покровный лист 21 является воздухопроницаемым. Согласно настоящему изобретению, термин «непроницаемый» означает воздухопроницаемость, измеряемую с использованием метода Герли и составляющую 100000 с/(100 мл•6,42 см) или более. В том случае, где второй покровный лист 22 является воздухопроницаемым, лист такого же типа, как первый покровный лист 21, может использоваться в качестве второго покровного листа 22. В этом случае воздухопроницаемость второго покровного листа 22 может быть такой же, как воздухопроницаемость первого покровного листа 21, или она может быть больше или меньше, чем воздухопроницаемость первого покровного листа 21. С другой стороны, в том случае, где второй покровный лист 22 является воздухонепроницаемый, второй покровный лист 22 представляет собой, например, пленку или лист, изготовленные из материала, такого как смола или каучук любого из разнообразных типов.
[0047]
Экзотермический элемент 11, расположенный между первым покровным листом 21 и вторым покровным листом 22, состоит из экзотермической композиции, содержащей множество компонентов. Как описано выше, частицы окисляющегося металла, электролит, углеродный компонент и вода используются в качестве компонентов, которые составляют экзотермическую композицию.
[0048]
В экзотермическом нагревателе 1 согласно настоящему варианту осуществления наружная оболочка может присутствовать на наружной стороне первого покровного листа 21 и/или второго покровного листа 22, которые составляют основное тело экзотермического нагревателя. В основном теле экзотермического нагревателя использование водостойких пленок или листов в качестве покровных листов 21 и 22 может оказаться неблагоприятным в отношении текстуры. В частности, когда используются водостойкие пленки, существует возможность улучшения в отношении мягкости и пригодности к применению. Соответственно, оказывается предпочтительным присутствие наружной оболочки для улучшения текстуры, по меньшей мере, на той стороне, которая вступает в контакт с кожей пользователя. Например, оказывается предпочтительным, что первый покровный лист 21 располагается на контактирующей с кожей стороне, которая вступает в контакт с кожей пользователя, по отношению ко второму покровному листу 22, и наружная оболочка располагается на контактирующей с кожей стороне по отношению к первому покровному листу 21. Однако следует отметить, что, в том случае, где наружная оболочка располагается на контактирующей с кожей стороне по отношению к первому покровному листу 21, необходимо предотвращать ситуацию, в которой наружная оболочка уменьшает воздухопроницаемость, и реакция окисления ограничивается. С указанной точки зрения, в частности, оказывается предпочтительным использование нетканого материала в качестве наружной оболочки, которая располагается на контактирующей с кожей стороне по отношению к первому покровному листу 21. Кроме того, в отношении текстуры, оказывается предпочтительным использование нетканого материала или тканого материала в качестве наружной оболочки, которая присутствует на не контактирующей с кожей стороной, по отношению ко второму покровному листу 22. С другой стороны, в отношении дизайна, оказывается возможным использование листового материала, включающего печатный пленочный материал или соответствующий многослойный материал, где присутствует наружная оболочка, экзотермический нагреватель 1 имеет структуру, в которой наружная оболочка покрывает основное тело экзотермического нагревателя, в котором экзотермический элемент 11 располагается между первым покровным листом 21 и вторым покровным листом 22, которые присутствуют в качестве наружных частей основного тела экзотермического нагревателя.
[0049]
В качестве окисляющегося металла используется металл, который производит тепло в реакции окисления. Например, оказывается возможным использование порошков или волокон, изготовленных из одного или нескольких элементов, представляющих собой железо, алюминий, цинк, марганец, магний и кальций. Среди указанных элементов оказывается предпочтительным использование железа и предпочтительнее железных порошков с точки зрения простоты обращения, безопасности, производственных расходов, пригодности для хранения и устойчивости. Примерные железные порошки включают восстановленные железные порошки и атомизированные железные порошки.
[0050]
В том случае, где окисляющийся металл присутствует в форме порошка, с точки зрения эффективной реакции окисления, порошок предпочтительно имеет средний размер частицы, составляющий 10 мкм или более и предпочтительнее 20 мкм или более. Кроме того, порошок предпочтительно имеет средний размер частицы, составляющий 200 мкм или менее и предпочтительнее 150 мкм или менее. В частности, средний размер частицы окисляющегося металла составляет предпочтительно 10 мкм или более и 200 мкм или менее, и предпочтительнее 20 мкм или более и 150 мкм или менее. Размер частицы окисляющегося металла означает максимальную длину (частицы), когда окисляющийся металл присутствует в форме порошка и измеряется, например, посредством классификации с использованием сита, методом динамического рассеяния света, методом лазерной дифракции и т. д.
[0051]
2
2
2
2
2
2
2
2
Содержание окисляющегося металла в экзотермическом элементе 11 в пересчете на поверхностную плотность составляет предпочтительно 100 г/м или более, предпочтительно 200 г/м или более и предпочтительно 3000 г/м или менее и предпочтительнее 1500 г/м или менее. В частности, содержание окисляющегося металла в пересчете на поверхностную плотность составляет предпочтительно 100 г/м или более и 3000 г/м или менее и предпочтительнее 200 г/м или более и 1500 г/м или менее. В пределах описанных выше интервалов упрощается регулирование экзотермической температуры экзотермического элемента 11. Содержание железного порошка в экзотермическом элементе 11 может быть измерено посредством исследования золы согласно стандарту JIS P8128 или посредством использования термогравиметрического анализатора. Кроме того, можно определять содержание железного порошка, используя другие способы, такие как магнитометрическое исследование образца при вибрации с использованием свойства намагничивания посредством приложения внешних магнитных полей.
[0052]
Углеродный компонент выполняет, по меньшей мере, одну из следующих функций: функция удерживания воды, функция подачи кислорода и каталитическая функция, и предпочтительно он выполняет все три функции. В качестве углеродного компонента, могут быть использованы, например, один или несколько материалов, выбранных их активированного угля, ацетиленовой сажи и графита. Из указанных материалов активированный уголь предпочтительно используется с точки зрения простоты введения кислорода во влажном состоянии и сохранения постоянного количества воды в экзотермическом элементе 11. Оказывается более предпочтительным использование мелких порошков или гранул, изготовленных из одного или нескольких материалов, в качестве которых выбираются уголь из скорлупы кокосовых орехов, порошкообразный древесный уголь и торфяной уголь. Из указанных материалов оказывается предпочтительным использование порошкообразного древесного угля, потому что количество воды в экзотермическом элементе 11 может легко сохраняться в заданном интервале.
[0053]
С точки зрения сохранения количества воды, содержащейся в удерживающем воду материале 12 в заданном интервале, помимо того, что углеродный компонент равномерно смешивается с окисляющимся металлом, углеродный компонент предпочтительно имеет средний размер частицы, составляющий 10 мкм или более, и предпочтительнее 12 мкм или более, и предпочтительно 200 мкм или менее и предпочтительнее 100 мкм или менее. В частности, углеродный компонент имеет средний размер частицы, составляющий 10 мкм или более и 200 мкм или менее, и предпочтительнее 12 мкм или более и 100 мкм или менее. Средний размер частицы углеродного компонента означает среднее значение максимальной длины (частицы), когда углеродный компонент присутствует в форме порошка, и измеряется с использованием метода динамического рассеяния света, метода лазерной дифракции и т. д. Углеродный компонент предпочтительно присутствует в форме порошков, но может присутствовать и в других формах, таких как, например, в форма волокон.
[0054]
Содержание углеродного компонента в экзотермическом элементе 11 по отношению к 100 мас. ч. окисляющегося металла составляет предпочтительно 0,3 мас. ч. или более и 20 мас. ч. или менее, предпочтительнее 1 мас. ч. или более и 15 мас. ч. или менее и еще предпочтительнее 3 мас. ч. или более и 13 мас. ч. или менее. В пределах описанных выше интервалов оказывается возможным накопление, в получаемом в результате экзотермическом элементе 11, воды в количестве, требуемом для поддержания реакции окисления. Кроме того, кислород поступает в достаточном количестве в экзотермический элемент 11, и, таким образом, получается экзотермический элемент 11, имеющий высокую экзотермическую эффективность.
[0055]
2
2
2
2
2
2
2
2
Содержание углеродного компонента в экзотермическом элементе 11 в пересчете на поверхностную плотность составляет предпочтительно 4 г/м или более, и предпочтительнее 7 г/м или более, и предпочтительно 290 г/м или менее, и предпочтительнее 160 г/м или менее. В частности, содержание углеродного компонента в пересчете на поверхностную плотность составляет предпочтительно 4 г/м или более и 290 г/м или менее, и предпочтительнее 7 г/м или более и 160 г/м или менее.
[0056]
Экзотермический элемент 11 может содержать, помимо углеродного компонента, компонент, имеющий такую же функцию или другими словами, функцию удерживания воды и т. д. Такой компонент может представлять собой, например, один или несколько материалов, в качестве которых выбираются вермикулит, опилки и силикагель. В том случае, где экзотермический элемент 11 содержит еще один компонент, который упоминается выше, содержание углеродного компонента по отношению к полному количеству другого компонента и углеродного компонента, с точки зрения регулирования количества воды в экзотермическом элементе 11, составляет предпочтительно 90 мас.% или более, предпочтительнее 95 мас.% или более и еще предпочтительнее 98 мас.% или более.
[0057]
Электролит, содержащийся в экзотермическом элементе 11, используется для цели увеличения эффективности реакции окисляющегося металла, а также ускорения реакции для поддержания реакции окисления. Когда используется электролит, оксидная пленка окисляющегося металла разрушается, и реакция окисления может ускоряться. В качестве электролита, оказывается возможным использование, например, одного или нескольких веществ, выбранных из солей щелочных металлов, сульфатов щелочноземельных металлов и хлоридов. Из указанных веществ, с точки зрения превосходной электропроводности, химической устойчивости и стоимости изготовления, оказывается предпочтительным использование одного или нескольких веществ, в качестве которых выбираются различные хлориды, включая хлорид натрия, хлорид калия хлорид кальция хлорид магния, хлорид железа(II), хлорид железа(III); и сульфат натрия.
[0058]
Концентрация электролита в экзотермическом элементе 11 до начала реакции окисления составляет предпочтительно 1 мас.% или более, предпочтительнее 3 мас.% или более и еще предпочтительнее 4 мас.% или более, и предпочтительно 20 мас.% или менее, предпочтительнее 15 мас.% или менее и еще предпочтительнее 10 мас.% или менее. В частности, оказывается предпочтительным, что концентрация электролита составляет 1 мас.% или более и 20 мас.% или менее, предпочтительнее 3 мас.% или более и 15 мас.% или менее и еще предпочтительнее 4 мас.% или более и 10 мас.% или менее. В пределах описанного выше интервала, в то время, когда начинается реакция окисления экзотермического элемента 11, и расходуется вода в экзотермическом элементе 11, избыточное количество воды быстро поступает из удерживающего воду материала, в частности, абсорбирующего воду полимера, в экзотермический элемент 11, и температура экзотермического элемента 11 и количество пара, производимого в течение реакции окисления, поддерживаются на весьма благоприятных уровнях. С точки зрения способности абсорбции воды и свойств высвобождения воды, оказывается предпочтительным использование абсорбирующего воду полимера с высокой устойчивостью к соли в качестве удерживающего воду материала. В частности, когда содержание электролита составляет 3 мас.% или более, высокий уровень способности абсорбции воды проявляется до реакции окисления и при определенной концентрации соли, и при этом вода высвобождается при увеличении концентрации соли вследствие реакции окисления, и, таким образом, становится вероятным осуществление регулирования воды на уровне, подходящем для реакции окисления. Причина этого заключается в том, что становится вероятным возникновение разности осмотического давления между экзотермическим элементом 11 и абсорбирующим воду полимером, и плавное поступление воды из абсорбирующего воду полимера в экзотермический элемент 11 становится вероятным не только в начале реакции окисления, но также в течение реакции окисления.
[0059]
В состоянии до начала реакции окисления содержание электролита по отношению к полному содержанию воды и содержанию электролита в экзотермическом элементе 11 составляет предпочтительно 5 мас.% или более и предпочтительнее 10 мас.% или более и, с точки зрения достаточного удерживания воды в абсорбирующем воду полимере, предпочтительно 50 мас.% или менее, и предпочтительнее 40 мас.% или менее. В частности, содержание электролита по отношению к полному содержанию воды и концентрации электролита в экзотермическом элементе 11 составляет предпочтительно 5 мас.% или более и 50 мас.% или менее, и предпочтительнее 10 мас.% или более и 40 мас.% или менее. Описанные выше интервалы являются предпочтительными, потому что становится вероятной плавная экзотермическая реакция экзотермического элемента 11, и становится вероятным быстрое поступление воды в экзотермический элемент, когда абсорбирующий воду полимер используется в качестве удерживающего воду материала.
[0060]
Кроме того, содержание электролита в экзотермическом элементе 11 до начала реакции окисления по отношению к 100 мас. ч. окисляющегося металла составляет предпочтительно 1 мас. ч. или более и 20 мас. ч. или менее, предпочтительнее 2 мас. ч. или более и 19 мас. ч. или менее и еще предпочтительнее 3 мас. ч. или более и 18 мас. ч. или менее. В пределах описанного выше интервала содействие реакции окисления окисляющегося металла может поддерживаться благоприятным образом.
[0061]
2
2
2
2
2
2
2
2
Содержание электролита в экзотермическом элементе 11 в пересчете на поверхностную плотность составляет предпочтительно 5 г/м или более, и предпочтительнее 10 г/м или более, и предпочтительно 80 г/м или менее, и предпочтительнее 70 г/м или менее. Более конкретно, содержание электролита в пересчете на поверхностную плотность составляет предпочтительно 5 г/м или более и 80 г/м или менее, и предпочтительнее 10 г/м или более и 70 г/м или менее.
[0062]
Экзотермический элемент 11 содержит воду. Вода используется не только в реакции окисления окисляющегося металла, но также используется в качестве источника пара, производимого за счет тепла, выделяющегося в реакции окисления окисляющегося металла, а также в качестве охладителя, который поглощает производимое тепло и обеспечивает охлаждение до соответствующей температуры. В экзотермическом нагревателе 1 согласно настоящему варианту осуществления удерживающий воду материал 12 располагается таким образом, что он находится в контакте с экзотермическим элементом 11, и количество воды, содержащейся в экзотермическом элементе 11 до реакции, представляет собой важный фактор с точки зрения регулирования температурных характеристик на начальной стадии экзотермической реакции. Вода в экзотермическом нагревателе 1 удерживается в экзотермическом элементе 11 и удерживающем воду материале 12. Содержание воды в экзотермическом элементе 11 до начала реакции составляет предпочтительно 9 мас.% или более по отношению к экзотермическому элементу 11. В пределах описанного выше интервала окисляющийся металл может в достаточной степени окисляться, и становится вероятным образование большого количества пара. По той же причине нижнее предельное значение содержания воды в экзотермическом элементе 11 до начала реакции составляет предпочтительно 10 мас.% или более, предпочтительнее 11 мас.% или более и еще предпочтительнее 12 мас.% или более. Кроме того, верхнее предельное значение составляет предпочтительно 25 мас.% или менее, предпочтительнее 23 мас.% или менее, еще предпочтительнее 20 мас.% или менее и наиболее предпочтительнее 19 мас.% или менее. В частности, содержание воды составляет предпочтительно 9 мас.% или более и 25 мас.% или менее, предпочтительнее 10 мас.% или более и 23 мас.% или менее, еще предпочтительнее 11 мас.% или более и 20 мас.% или менее и наиболее предпочтительнее 12 мас.% или более и 19 мас.% или менее. Верхнее предельное значение количества воды является эффективным для уменьшения возможности возникновения проблемы утечки воды наружу из экзотермического нагревателя 1 при приложении неожиданной внешней силы перед использованием экзотермического нагревателя 1. Кроме того, температура повышается быстро на начальной стадии реакции, вода быстро поступает из удерживающего воду материала 12 в экзотермический элемент 11, и может подавляться чрезвычайно большое увеличение температуры в экзотермическом элементе 11 вследствие последующей экзотермической реакции. Количество воды, содержащейся в экзотермическом элементе 11, может определяться по значению разности массы (полный количество - количество воды в сухом состоянии), получаемому посредством измерения при разборке экзотермического нагревателя 1 в атмосфере азота таким образом, чтобы предотвращалось возникновение реакции окисления, и последующего извлечения экзотермического элемента 11 из экзотермического нагревателя 1 и высушивания экзотермического элемента 11. В том случае, где удерживающий воду материал 12 присутствует в экзотермическом элементе 11, после измерения сухой массы экзотермического элемента 11 удерживающий воду материал 12 извлекается из экзотермического элемента 11, измеряется полная масса удерживающего воду материала 12, и масса вычитается из вышеупомянутой сухой массы. Таким образом, может быть определена чистая масса экзотермического элемента 11. В настоящем описании термин «в состоянии до начала реакции окисления» означает состояние экзотермического нагревателя 1 до его использования. Перед использованием экзотермический нагреватель обычно находится в герметически закрытом контейнере, запаянном снаружи. В процессе использования герметически запаянный контейнер открывается, и экзотермический нагреватель извлекается из герметически запаянного контейнера и становится открытым для окружающей среды. Герметически запаянный контейнер имеет такую конфигурацию, в которой концентрация кислорода является ниже, чем снаружи, и, таким образом, он находится в состоянии, в котором реакция окисления не протекает, или становится очень низкой вероятность протекания реакции с кислородом по сравнению с состоянием в процессе использования. Соответственно, в данном смысле термин «в состоянии до начала реакции окисления» означает состояние нахождения в герметически запаянном контейнере или состояние непосредственно после извлечения из герметически запаянного контейнера и воздействия нормальной концентрации кислорода, и, таким образом, не ограничивается состоянием, в котором совершенно не протекает реакция окисления.
[0063]
2
2
2
2
2
2
2
2
Экзотермический элемент 11, изготовленный из экзотермической композиции, содержащей описанные выше компоненты, может быть получен посредством нанесения экзотермической композиции, например, на первый покровный лист 21 в форме плоского слоя. В качестве альтернативы, экзотермический элемент 11 может быть получен посредством нанесения экзотермической композиции на второй подложечный лист 13 в форме плоского слоя. Оказывается предпочтительным, что полная поверхностная плотность экзотермического элемента 11 составляет 200 г/м или более, и предпочтительнее 300 г/м или более, и предпочтительно 2500 г/м или менее, и предпочтительнее 2000 г/м или менее. В частности, полная поверхностная плотность экзотермического элемента 11 составляет предпочтительно 200 г/м или более и 2500 г/м или менее, и предпочтительнее 300 г/м или более и 2000 г/м или менее. В пределах описанного выше интервала экзотермический нагреватель 1 может становиться тоньше, становится вероятным получение достаточного периода выделения тепла.
[0064]
Как представлено на фиг. 1, удерживающий воду материал 12 образуется как слой между экзотермическим элементом 11 и первым покровным листом 21. То есть удерживающий воду материал 12 располагается на поверхности экзотермического элемента 11, а именно на стороне первого покровного листа 21. Удерживающий воду материал 12 изготовлен из материала, который способен удерживать воду. Согласно настоящему изобретению, термин «удерживающий воду материал» означает материал, который способен абсорбировать и удерживать чистую воду в массовом количестве, которое превышает в 5 раз или более его собственную массу. В качестве удерживающего воду материала может предпочтительно использоваться абсорбирующий воду полимер, который представляет собой материал, имеющий очень высокую способность удерживания воды и свойство высвобождения воды вследствие изменения температуры или концентрации соли. Экзотермический нагреватель 1 имеет такую конфигурацию, что на начальной стадии экзотермической реакции теплоемкость экзотермического элемента 11 является высокой вследствие установки несколько высокого содержания воды в экзотермическом элементе 11. Благодаря указанной конфигурации, подавляется увеличение скорости реакции вследствие свободного проникновения воздуха через первый покровный лист 21. Кроме того, посредством воздействия количества тепла, производимого в ходе экзотермической реакции, на воду, содержащуюся в экзотермическом элементе 11, некоторое количество тепла расходуется в целях увеличения температуры воды (контактное тепло). Поскольку на начальной стадии экзотермической реакции используется вода, содержащаяся в экзотермическом элементе 11, концентрация электролита в экзотермическом элементе 11 резко увеличивается. При этом уменьшается осмотическое давление в абсорбирующем воду полимере, и высвобождается вода, удерживаемая в абсорбирующем воду полимере. Кроме того, абсорбирующий воду полимер имеет свойство легкого высвобождения воды, когда температура становится высокой. Соответственно, благодаря указанным двум полезным эффектам, действующим в сочетании, вода высвобождается из абсорбирующего воду полимера.
[0065]
Как правило, когда содержание воды в экзотермическом элементе 11 увеличивается, экзотермическая реакция подавляется, концентрация электролита уменьшается, и в результате этого высвобождение воды из абсорбирующего воду полимера сокращается или прекращается. Однако в экзотермическом нагревателе 1 реакция окисления не подавляется первым покровным листом 21, и, таким образом, протекает в достаточной степени реакция окисления окисляющегося металла, и быстро расходуется вода, служащая в качестве реакционной воды. Кроме того, наряду с этим, получается достаточное количество производимого тепла, и, таким образом, является высокой скорость испарения воды в экзотермическом элементе 11. То есть, хотя большое количество воды поступает из абсорбирующего воду полимера в экзотермический элемент 11, содержание воды в экзотермическом элементе 11 постоянно является низким по причинам, описанным выше, и, таким образом, концентрация электролита поддерживается на высоком уровне. В результате этого вода непрерывно высвобождается из абсорбирующего воду полимера вследствие разности осмотического давления, и избыточное количество воды поступает в экзотермический элемент 11. Затем, когда реакция окисления начинается в указанном состоянии, количество воды, содержащейся в экзотермическом нагревателе 1, расходуется за счет реакционной воды, используемой в реакции окисления, и воды, выделяющейся из экзотермического нагревателя в форме пара, и в результате этого увеличивается концентрация соли экзотермического нагревателя 1 в целом. Затем моментально повторяется расходование воды в экзотермическом элементе 11 и поступление воды из абсорбирующего воду полимера в экзотермический элемент 11.
[0066]
Как описано выше, в экзотермическом нагревателе 1 согласно настоящему варианту осуществления расходование вода и поступление воды периодически осуществляются с высокой частотой, и, таким образом, поддерживается содержание воды в экзотермическом элементе 11, реакция протекает, не вызывая чрезмерного увеличения температуры, и избыточное количество воды, содержащейся в экзотермическом элементе 11, эффективно превращается в пар. То есть может быть получено точно идеальное экзотермический состояние.
[0067]
В качестве абсорбирующего воду полимера может предпочтительно использоваться гидрогелевый материал, который способен абсорбировать и удерживать чистую воду в количестве, которое превышает в 20 раз или более его собственную массу, и может превращаться в гель. Абсорбирующий воду полимер может присутствовать, например, в форме частиц. Форма частиц может представлять собой, например, сферическую форму, кусковую форму, форму виноградной грозди, форму волокна и т. д. Частицы предпочтительно имеют размеры, составляющие 1 мкм или более и 1000 мкм или менее, и предпочтительнее 10 мкм или более и 500 мкм или менее. Конкретные примеры абсорбирующего воду полимера представляют собой крахмал, сшитая карбоксиметилированная целлюлоза, полимер или сополимер акриловой кислоты или соль акриловой кислоты и щелочного металла, полиакриловая кислота и ее соль, а также полиакрилатный привитый полимер.
[0068]
Кроме того, абсорбирующий воду полимер имеет способность удерживания воды, превышающую предпочтительно в 3 раза или более и предпочтительнее в 5 раз или более его собственную массу, по отношению к водному раствору, имеющему такую же концентрацию электролита, как в экзотермическом элементе 11 в состоянии до начала реакции окисления. Причина заключается в том, что, поскольку абсорбирующий воду полимер удерживает достаточное количество воды до начала реакции окисления экзотермического элемента 11, легко установить малым количество воды до реакции окисления экзотермического элемента 11 и подавать достаточный количество воды в экзотермический элемент 11 после начала реакции окисления.
[0069]
Кроме того, в экзотермическом нагревателе 1, в состоянии до начала реакции окисления, абсорбирующий воду полимер имеет полную водоудерживающую способность, превышающую, в пересчете на массу, предпочтительно в 1 раз или более и предпочтительнее в 2 раза или более количество воды, содержащейся в экзотермическом элементе. Как представлено на фиг. 5, в пределах описанного выше интервала, достаточное количество воды, содержащейся в удерживающем воду материале, непрерывно поступает в экзотермический элемент, и легко достигаются как реакция окисления, так и подавление перегрева. Верхнее предельное значение полной водоудерживающей способности является предпочтительно 15-кратным или менее и предпочтительнее 10-кратным или менее, потому что могут легко регулироваться количество воды и концентрация электролита в экзотермическом элементе 11. В частности, в состоянии до начала реакции окисления, абсорбирующий воду полимер имеет полную водоудерживающую способность, в пересчете на массу, превышающую предпочтительно в 1 раз или более и в 15 раз или менее, и предпочтительнее в 2 раза или более и в 10 раз или менее количества воды, содержащейся в экзотермическом элементе 11.
[0070]
В экзотермическом нагревателе 1 согласно настоящему варианту осуществления, удерживающий воду материал 12 может располагаться снаружи экзотермического элемента 11, или он может располагаться внутри экзотермического элемента 11, как представлено на фиг. 9, что будет описано далее. С точки зрения осуществления регулирования температуры с использованием водообмена между экзотермическим элементом 11 и удерживающим воду материалом 12, оказывается предпочтительным, что удерживающий воду материал 12 находится, по меньшей мере, частично в контакте с экзотермическим элементом 11. Способность водообмена между экзотермическим элементом 11 и удерживающим воду материалом 12 повышается в результате того, что экзотермический элемент 11 и удерживающий воду материал 12 находятся в контакте друг с другом. Соответственно, оказывается предпочтительным, что удерживающий воду материал 12 находится, по меньшей мере, частично в контакте с экзотермическим элементом 11. Оказывается более предпочтительным, что является большой площадь контакта между экзотермическим элементом 11 и удерживающим воду материалом 12, потому что способность водообмена повышается, когда увеличивается площадь контакта. В частности, оказывается предпочтительным, что удерживающий воду материал 12 располагается в непосредственном контакте с экзотермическим элементом 11, и отсутствует другой элемент между экзотермическим элементом 11 и удерживающим воду материалом 12. Благодаря описанной выше конфигурации, вода, удерживаемая в удерживающем воду материале 12, может поступать непосредственно в экзотермический элемент 11, и, таким образом, оказываются возможными производство большого количества пара и эффективное предотвращение чрезмерного производства тепла экзотермическим элементом 11.
[0071]
Не существует определенного ограничения в отношении количества удерживающего воду материала 12, потому что характеристики абсорбции жидкости изменяются в зависимости от выбранной формы и материала, но количество удерживающего воду материала 12 устанавливается таким образом, что количество воды, содержащейся в экзотермическом элементе 11 до экзотермической реакции, находится в пределах заданного интервала.
[0072]
В экзотермическом нагревателе 1 согласно настоящему варианту осуществления второй подложечный лист 13, расположенный между экзотермическим элементом 11 и вторым покровным листом 22, используется в качестве подложки, на которую помещается экзотермический элемент 11 в течение изготовления экзотермического элемента 11. Хотя второй подложечный лист 13 не является обязательным элементом, присутствие второго подложечного листа 13 имеет преимущество, заключающееся в том, что когда присутствует второй подложечный лист 13 между экзотермическим элементом 11 и вторым покровным листом 22 таким образом, чтобы поддерживать экзотермический элемент 11, экзотермический элемент 11 и второй покровный лист 22 не являются фиксированными, и улучшается гибкость. Второй подложечный лист 13 может быть воздухопроницаемым, или он может быть воздухонепроницаемым. Лист такого же типа, как второй покровный лист 22, может использоваться в качестве второго подложечного листа 13. В частности, могут быть использованы нетканый материал, бумага или пленка, или многослойный материал, состоящий из двух или более указанных материалов.
[0073]
В экзотермическом нагревателе 1 согласно настоящему варианту осуществления слой, изготовленный из удерживающего воду материала 12, находится в непосредственном контакте с первым покровным листом 21, и отсутствует какой-либо другой элемент между слоем, изготовленным из удерживающего воду материала 12, и первым покровным листом 21. Вместо этого первый подложечный лист 14 может располагаться между слоем, изготовленным из удерживающего воду материала 12, и первым покровным листом 21, как согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 7. Присутствие первого подложечного листа представляет собой преимущество, заключающееся в том, что экзотермический нагреватель 1 может быть легко изготовлен, что будет описано далее. Экзотермический нагреватель 1 согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 7, имеет такую же конфигурацию, как экзотермический нагреватель 1 согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 1, за исключением того, что первый подложечный лист 14 располагается между слоем, изготовленным из удерживающего воду материала 12, и первым покровным листом 21.
[0074]
В отличие от второго подложечного листа 13, первый подложечный лист 14 в экзотермическом нагревателе 1 согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 7, должен быть воздухопроницаемым. Кроме того, первый подложечный лист 14 представляет собой лист, который практически не ограничивает реакцию окисления, как в случае первого покровного листа 21. С точек зрения, описанных выше, первый подложечный лист 14 предпочтительно изготовлен из воздухопроницаемого листа, такого как нетканый материал, бумага или перфорированная пленка. Воздухопроницаемость первого подложечного листа 14 предпочтительно находится в таком же интервале, как воздухопроницаемость первого покровного листа 21, описанного выше. Оказывается более предпочтительным, что воздухопроницаемость, измеряемая, когда первый покровный лист 21 и первый подложечный лист соединяются друг с другом, находится в том же интервале, как воздухопроницаемость первого покровного листа 21, описанного выше.
[0075]
На основании вышеизложенного, экзотермический нагреватель согласно предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения имеет следующую конфигурацию.
Экзотермический нагреватель 1 включает: экзотермический элемент 11, который содержит окисляющийся металл, электролит, углеродный компонент и воду и производит тепло посредством реакции окисления; и абсорбирующий воду полимер, который находится, по меньшей мере, частично в контакте с экзотермическим элементом 11, причем экзотермический элемент 11 и абсорбирующий воду полимер содержат между собой воздухопроницаемый первый покровный лист 21, который не подавляет реакцию окисления, и второй покровный лист 22, причем в состоянии до начала реакции окисления экзотермический элемент 11 имеет содержание воды, составляющее 9 мас.% или более и 25 мас.% или менее, и концентрацию электролита, составляющую 1 мас.% или более.
[0076]
Экзотермический нагреватель 1 предпочтительно имеет толщину, составляющую 0,5 мм или более и 8 мм или менее, и предпочтительнее 1 мм или более и 6 мм или менее, потому что оказывается возможным простое осуществление тонкой конструкции с хорошим прилеганием и, таким образом, создание меньшего неудобства для пользователя при ношении, где становится вероятным получение достаточного периода производства тепла. В том случае, где экзотермический нагреватель 1 имеет конфигурацию, включающую основное тело экзотермического нагревателя и наружную оболочку, основное тело экзотермического нагревателя имеет толщину, составляющую предпочтительно 10% или более и 80% или менее, и предпочтительнее 20% более и 60% или менее по отношению к толщине экзотермического нагревателя 1. Если основное тело экзотермического нагревателя имеет толщину в пределах описанных выше интервалов, и наружная оболочка, находящаяся на контактирующей с кожей стороной поверхности первого покровного листа 21, изготовлена из нетканого материала, становится вероятным одновременное достижение достаточного периода производства тепла и текстуры в процессе ношения. Толщина экзотермического нагревателя 1 измеряется с использованием следующего способа.
[0077]
Способ измерения толщины экзотермического нагревателя 1
2
Акриловая пластинка, имеющая толщину 3 мм, помещается на место измерения экзотермического нагревателя 1, и толщина места измерения измеряется с использованием бесконтактного лазерного датчика смещения (лазерная головка LK-G30, датчик смещения LK-GD500, поставщик Keyence Corporation). Давление, прилагаемое к экзотермическому нагревателю 1 для осуществления измерения толщины, составляет 0,5 г/см.
[0078]
Экзотермический нагреватель 1 согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 1, предпочтительно изготавливается с использованием следующего способа. Сначала осуществляется стадия изготовления экзотермического элемента, на которой образуется экзотермический элемент, и которая включает стадию A добавления электролита в твердом состоянии на одну поверхность второго подложечного листа 13 и стадию B нанесения покровного материала, который содержит окисляющийся металл, углеродный компонент и воду, но не электролит. Стадия добавления электролита в твердом состоянии может осуществляться посредством распыления электролит. Стадия нанесения покровного материала, который содержит окисляющийся металл, углеродный компонент и воду, может осуществляться посредством нанесения покровного материала с использованием, например, устройства для нанесения, такого как головка для нанесения покрытия. Порядок, в котором осуществляются стадия A и стадия B, может определяться произвольным образом, и стадия A и стадия B могут осуществляться в любом порядке. Кроме того, является возможным одновременное осуществление стадии A и стадии B.
[0079]
После того, как экзотермический элемент 11 образуется в процессе, описанном выше, или до того, как образуется экзотермический элемент 11, или между двумя стадиями, а именно, стадией A и стадией B стадии образования экзотермического элемента, или одновременно с образованием экзотермического элемента 11, осуществляется стадия подачи удерживающего воду материала, на которой удерживающий воду материал 12 подается на образующую экзотермический элемент 11, сторону поверхности второго подложечного листа 13, на которой экзотермический элемент 11 образуется (или должен образовываться). Удерживающий воду материал 12 может поступать посредством распыления удерживающего воду материал 12. Что касается конкретной процедуры, осуществляется, например, стадия нанесения покровного материала на одну поверхность второго подложечного листа 13, затем осуществляется стадия добавления электролита в твердом состоянии, и после этого осуществляется стадия подачи удерживающего воду материала.
[0080]
Затем второй покровный лист 22 располагается на не образующей экзотермический элемент 11 стороне поверхности второго подложечного листа 13, а также первый покровный лист 21 располагается на образующей экзотермический элемент 11 стороне поверхности второго подложечного листа 13, и затем выступающие части 21a и 22a покровных листов 21 и 22, выступающие за наружные края второго подложечного листа 13, присоединяются друг к другу. Таким образом, получается заданный экзотермический нагреватель 1.
[0081]
В случае изготовления экзотермического нагревателя 1 согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 7, после стадии изготовления экзотермического элемента и стадия подачи удерживающего воду материала описанный выше, первый подложечный лист 14, который представляет собой отдельный лист от второго подложечного листа 13, помещается на образующей экзотермический элемент 11 стороне поверхности второго подложечного листа 13. Первый подложечный лист 14 может представлять собой лист, который является таким же или отличается от второго подложечного листа 13. Поскольку экзотермический элемент 11 помещается между первым подложечным листом 14 и вторым подложечным листом 13, увеличивается простота обращения с листом, что приводит к упрощению изготовления. Затем осуществляется стадия покрытия наружной поверхности второго подложечного листа 13 и наружной поверхности первого подложечного листа 14 вторым покровным листом 22 и первым покровным листом 21, которые служат в качестве наружного оберточного лист. После этого осуществляется такой же процесс, как согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 1.
[0082]
Фиг. 8 представляет экзотермический нагреватель 1 согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Экзотермический нагреватель 1 согласно настоящему варианту осуществления, представленный на диаграмме, является таким же, как экзотермический нагреватель 1 согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 1, за исключением того, что второй подложечный лист 13 отсутствует. Согласно настоящему варианту осуществления, экзотермический элемент 11 образуется непосредственно на втором покровном листе 22, и слой, изготовленный из удерживающего воду материала 12, образуется непосредственно на экзотермическом элементе 11.
[0083]
В случае изготовления экзотермического нагревателя 1 согласно настоящему варианту осуществления сначала стадия изготовления экзотермического элемента, на которой образуется экзотермический элемент, осуществляется посредством осуществления стадии добавления электролита в твердом состоянии на одну поверхность второго покровного листа 22 и стадии нанесения покровного материала, который содержит окисляющийся металл, углеродный компонент и воду, но не электролит, в указанном порядке или в обратном порядке, или посредством одновременного осуществления двух стадий. Затем после того, как экзотермический элемент 11 образуется посредством описанной выше стадии, или между двумя стадиями изготовления экзотермического элемента, или до того, как образуется экзотермический элемент 11, осуществляется стадия подачи удерживающего воду материала, на которой удерживающий воду материал 12 поступает в экзотермический элемент 11, образуя сторону поверхности второго покровного листа 22, на которой экзотермический элемент 11 образуется (или должен образовываться). После этого первый покровный лист 21 помещается на экзотермический элемент 11, образуя сторону поверхности второго покровного листа 22, а затем выступающие части 21a и 22a покровных листов 21 и 22, выступающие за наружные края второго подложечного листа 13 присоединяются друг к другу. Таким образом, получается заданный экзотермический нагреватель 1.
[0084]
Экзотермический нагреватель 1 согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 9, является таким же, как экзотермический нагреватель согласно варианту осуществления, представленному на фиг. 8, за исключением того, что экзотермический элемент 11 и удерживающий воду материал 12 находятся в смешанном состояние. В указанном смешанном состоянии, по меньшей мере, часть удерживающего воду материала 12 находится в непосредственном контакте с экзотермическим элементом 11. Экзотермический нагреватель 1 согласно настоящему варианту осуществления может быть получен посредством осуществления, например, стадии нанесения покровного материала, как описано выше, на одну поверхность второго подложечного листа 13 и последующей стадии подачи удерживающего воду материала и стадии добавления электролита в твердом состоянии.
[0085]
В том случае, где экзотермический нагреватель 1 согласно настоящему варианту осуществления изготавливается использование различные способ, сначала стадия изготовления экзотермического элемента, на которой изготавливается экзотермический элемент, осуществляется посредством осуществления стадии добавления электролита в твердом состоянии на одну поверхность второго покровного листа 22 и стадии нанесения покровного материала, который содержит окисляющийся металл, углеродный компонент и воду, но не электролит, в указанном порядке или в обратном порядке, или посредством одновременного осуществления двух стадий. Затем одновременно с изготовлением экзотермического элемента 11 осуществляется стадия подачи удерживающего воду материала, на которой удерживающий воду материал 12 поступает на сторону поверхности второго покровного листа 22, на которой должен быть изготовлен экзотермический элемент 11. Таким образом, экзотермический элемент 11 и удерживающий воду материал 12 приводятся в смешанное состояние. После этого первый покровный лист 21 помещается на экзотермический элемент 11, образуя сторону поверхности второго покровного листа 22, а затем присоединяются друг к другу выступающие части 21a и 22a покровных листов 21 и 22, которые выступают с наружных краев второго подложечного листа 13. Таким образом, получается заданный экзотермический нагреватель 1.
[0086]
Экзотермический нагреватель 1 согласно каждому из вариантов осуществления, которые представлены выше, является подходящим для использования в целях согревания тела человека. В этом случае может использоваться экзотермический нагреватель 1 с первым покровным листом 21 напротив тела человека или со вторым покровным листом 22 напротив тела человека. С точки зрения эффективного согревания тела человека посредством использования большого количества пара, производимого экзотермическим нагревателем 1, оказывается предпочтительным использование экзотермического нагревателя 1 с первым покровным листом 21 напротив тела человека. В этом случае оказывается предпочтительным приведение первого покровного листа 21 в непосредственный контакт с телом человека с точки зрения эффективного согревания тела человека, но дополнительный элемент может располагаться между первым покровным листом 21 и телом человека.
[0087]
Настоящее изобретение было описано выше посредством своих предпочтительных вариантов осуществления, но настоящее изобретение не ограничивается вариантами осуществления, которые представлены выше. Например, согласно вариантам осуществления, представленным на фиг. 1 и 8, слой, изготовленный из удерживающего воду материала 12, располагается на поверхности экзотермического элемента 11, то есть на стороне первого покровного листа 21, но, в качестве альтернативы, слой, изготовленный из удерживающего воду материала 12, может находиться на поверхности экзотермического элемента 11, то есть на стороне второго покровного листа 22.
[0088]
Согласно вариантам осуществления, которые представлены на фиг. 8 и 9, экзотермический элемент 11 изготавливается посредством нанесения покровного материала на второй покровный лист 22 таким образом, чтобы он был плоским, но, в качестве альтернативы, экзотермический элемент 11 может быть изготовлен посредством нанесения покровного материала на первый покровный лист 21 таким образом, чтобы он был плоским.
[0089]
Часть, исключенная из описания одного из вариантов осуществления, которые приведены выше, и требования одного из вариантов осуществления, которые приведены выше, могут распространяться на другие варианты осуществления соответствующим образом. Кроме того, требования вариантов осуществления могут взаимно заменяться соответствующим образом.
[0090]
По отношению к варианту осуществления, который описан выше, настоящее изобретение также предлагает экзотермический нагреватель и способ изготовления экзотермического нагревателя, которые описаны ниже.
<1> Экзотермический нагреватель, включающий:
основное тело экзотермического нагревателя, которое производит тепло посредством реакции окисления, и в котором имеющий плоскую форму экзотермический элемент, содержащий окисляющийся металл, электролит, углеродный компонент и воду, покрывают первый покровный лист и второй покровный лист,
в котором первый покровный лист представляет собой лист, который является воздухопроницаемым и практически не ограничивает реакцию окисления,
удерживающий воду материал располагается таким образом, что он находится, по меньшей мере, частично в контакте с экзотермическим элементом, и
экзотермический нагреватель удовлетворяет условиям (A)-(C), приведенным ниже:
(A) разность между внутренней температурой экзотермического элемента и максимальной температурой поверхности основного тела экзотермического нагревателя составляет 10°C или менее;
(B) максимальная температура кожи, получаемая, когда экзотермический нагреватель помещается на кожу человека, составляет 38°C или более и 42°C или менее; и
2
2
(C) соотношение количества (мг/см•10 мин) пара, производимого в течение 10 минут после начала реакции окисления и массы (г/см) экзотермического элемента, принимает значение, составляющее 50 или более и 250 или менее.
[0091]
<2> Экзотермический нагреватель по п. <1>, в котором, в состоянии до начала реакции окисления, экзотермический элемент имеет содержание воды, составляющее 9 мас.% или более и 25 мас.% или менее.
<3> Экзотермический нагреватель по п. <1> или <2>, в котором удерживающий воду материал располагается на поверхности экзотермического элемента, который находится на стороне первого покровного листа, или на поверхности экзотермического элемента, который находится на стороне второго покровного листа.
<4> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <1>-<3>, в котором экзотермический элемент образуется посредством нанесения в плоской форме на первый покровный лист или второй покровный лист.
<5> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <1>-<4>, в котором экзотермический элемент располагается на подложечном листе, и удерживающий воду материал располагается на поверхности экзотермического элемента, которая является противоположной по отношению к поверхности экзотермического элемента напротив подложечного листа.
<6> Экзотермический нагреватель по п. <5>, в котором воздухопроницаемый лист располагается на дальней стороне удерживающего воду материала по отношению к экзотермическому элементу.
<7> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <1>-<6>, в котором удерживающий воду материал представляет собой абсорбирующий воду полимер.
2
2
<8> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <1>-<7>, в котором первый покровный лист имеет воздухопроницаемость, составляющую 0 с/(100 мл•6,42 см) или более и 1500 с/(100 мл•6,42 см) или менее, и сопротивление гидростатическому давлению, составляющее 1500 мм вод. ст. или более.
[0092]
<9> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <1>-<8>, в котором, в состоянии до начала реакции окисления, экзотермический элемент имеет концентрацию электролита, составляющую 1 мас.% или более.
<10> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <1>-<8>, в котором, в состоянии до начала реакции окисления, экзотермический элемент имеет концентрацию электролита, составляющую 20 мас.% или менее.
<11> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <1>-<10>, в котором, в состоянии до начала реакции окисления, экзотермический элемент имеет концентрацию электролита, составляющую 3 мас.% или более и 15 мас.% или менее.
<12> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <1>-<11>, в котором, в состоянии до начала реакции окисления, экзотермический элемент имеет концентрацию электролита, составляющую 5 мас.% или более и 10 мас.% или менее.
<13> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <1>-<12>, в котором, в состоянии до реакции окисления, концентрация электролита по отношению к полному количеству электролита и количеству воды в экзотермическом элементе составляет 5 мас.% или более и 50 мас.% или менее.
[0093]
<14> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <1>-<13>, в котором, в состоянии до реакции окисления, концентрация электролита по отношению к полному количеству электролита и количеству воды в экзотермическом элементе составляет 10 мас.% или более и 40 мас.% или менее.
<15> Экзотермический нагреватель по п. <7>, в котором абсорбирующий воду полимер способен удерживать чистую воду в количестве, которое превышает в 20 раз или более его собственную массу.
<16> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <7> или <15>, в котором абсорбирующий воду полимер способен удерживать воду в количестве, которое превышает в 3 раза или более его собственную массу при 20°C, по отношению к водному раствору, имеющему такую же концентрацию электролита, как концентрация электролита, содержащегося в экзотермическом элементе в состоянии до начала реакции окисления.
<17> Экзотермический нагреватель по п. <7>, <15> или <16>, в котором, в состоянии до начала реакции окисления, абсорбирующий воду полимер имеет полную водоудерживающую способность, в пересчете на массу, превышающую в 1 раз или более и 15 раз или менее количество воды, содержащейся в экзотермическом элементе.
<18> Экзотермический нагреватель по п. <7>, <15>, <16> или <17>, в котором, в состоянии до начала реакции окисления, абсорбирующий воду полимер имеет полную водоудерживающую способность, в пересчете на массу, превышающую в 2 раза или более и 10 раз или менее количество воды, содержащейся в экзотермическом элементе.
[0094]
<19> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <1>-<18>, в котором экзотермический нагреватель имеет толщину, составляющую 0,5 мм или более и 8 мм или менее.
<20> Экзотермический нагреватель по п. <19>, в котором экзотермический нагреватель имеет толщину, составляющую 1 мм или более и 6 мм или менее.
<21> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <1>-<20>, в котором наружная оболочка располагается на наружной стороне первого покровного листа и/или второго покровного листа основного тела экзотермического нагревателя.
<22> Экзотермический нагреватель по п. <21>, в котором первый покровный лист располагается на контактирующей с кожей стороне, которая вступает в контакт с кожей пользователя, по отношению ко второму покровному листу, и наружная оболочка располагается на контактирующей с кожей стороне по отношению к первому покровному листу.
<23> Экзотермический нагреватель по п. <21> или <22>, в котором наружная оболочка представляет собой нетканый материал.
<24> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <21>-<23>, в котором толщина основного тела экзотермического нагревателя за исключением наружной оболочки в экзотермическом нагревателе составляет 10% или более и 80% или менее по отношению к толщине экзотермического нагревателя.
<25> Экзотермический нагреватель по п. <24>, в котором толщина основного тела экзотермического нагревателя за исключением наружной оболочки в экзотермическом нагревателе составляет 20% или более и 60% или менее по отношению к толщине экзотермического нагревателя.
<26> Экзотермический нагреватель, включающий:
экзотермический элемент, который содержит окисляющийся металл, электролит, углеродный компонент и воду и производит тепло посредством реакции окисления; и
абсорбирующий воду полимер, который находится, по меньшей мере, частично в контакте с экзотермическим элементом,
причем экзотермический элемент и абсорбирующий воду полимер располагаются между первым покровным листом, который является воздухопроницаемым и не подавляет реакцию окисления, и вторым покровным листом,
в котором, в состоянии до начала реакции окисления, экзотермический элемент имеет содержание воды, составляющее 9 мас.% или более и 25 мас.% или менее, и концентрацию электролита, составляющую 1 мас.% или более.
<27> Экзотермический нагреватель по п. <26>, в котором абсорбирующий воду полимер способен удерживать воду в количестве, которое превышает в 3 раза или более его собственную массу при 20°C, по отношению к водному раствору, имеющему такую же концентрацию электролита, как концентрация электролита, содержащегося в экзотермическом элементе в состоянии до начала реакции окисления.
[0095]
<28> Экзотермический нагреватель по п. <26> или <27>, в котором содержание электролита в экзотермическом элементе до начала реакции окисления составляет 3 мас.% или более.
<29> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <26>-<28>,
в котором содержание электролита в экзотермическом элементе до начала реакции окисления составляет 4 мас.% или более.
<30> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <26>-<29>,
в котором, в состоянии до начала реакции окисления, абсорбирующий воду полимер имеет полную водоудерживающую способность, в пересчете на массу, превышающую в 1 раз или более и 15 раз или менее количество воды, содержащейся в экзотермическом элементе.
<31> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <26>-<30>, в котором, в состоянии до начала реакции окисления, абсорбирующий воду полимер имеет полную водоудерживающую способность, в пересчете на массу, превышающую в 2 раза или более и 10 раз или менее количество воды, содержащейся в экзотермическом элементе.
<32> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <26>-<31>, в котором экзотермический элемент образуется посредством нанесения в плоской форме на первый покровный лист или второй покровный лист.
[0096]
<33> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <26>-<32>, в котором экзотермический элемент располагается на подложечном листе, и удерживающий воду материал располагается на поверхности экзотермического элемента, которая является противоположной по отношению к поверхности экзотермического элемента напротив подложечного листа.
<34> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <26>-<33>, в котором воздухопроницаемый лист располагается между абсорбирующим воду полимером и первым покровным листом.
2
2
<35> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <26>-<34>, в котором первый покровный лист имеет воздухопроницаемость, составляющую 0 с/(100 мл•6,42 см) или более и 1500 с/(100 мл•6,42 см) или менее, и сопротивление гидростатическому давлению, составляющее 1500 мм вод. ст. или более.
<36> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <26>-<35>, в котором абсорбирующий воду полимер располагается на поверхности экзотермического элемента, который находится на стороне первого покровного листа.
<37> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <26>-<36>, в котором экзотермический нагреватель имеет толщину, составляющую 0,5 мм или более и 8 мм или менее.
<38> Экзотермический нагреватель по п. <37>, в котором экзотермический нагреватель имеет толщину, составляющую 1 мм или более и 6 мм или менее.
<39> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <26>-<38>, в котором. в экзотермическом нагревателе, наружная оболочка располагается на наружной стороне первого покровного листа и/или второго покровного листа.
[0097]
<40> Экзотермический нагреватель по п. <39>, в котором первый покровный лист располагается на контактирующей с кожей стороне, которая вступает в контакт с кожей пользователя, по отношению ко второму покровному листу, и наружная оболочка располагается на контактирующей с кожей стороне по отношению к первому покровному листу.
<41> Экзотермический нагреватель по п. <39> или <40>, в котором наружная оболочка представляет собой нетканый материал.
<42> Экзотермический нагреватель по любому из пп. <39>-<41>, в котором толщина основного тела экзотермического нагревателя за исключением наружной оболочки в экзотермическом нагревателе составляет 10% или более и 80% или менее по отношению к толщине экзотермического нагревателя.
<43> Экзотермический нагреватель по п. <42>, в котором толщина основного тела экзотермического нагревателя за исключением наружной оболочки в экзотермическом нагревателе составляет 20% или более и 60% или менее по отношению к толщине экзотермического нагревателя.
<44> Способ изготовления экзотермического нагревателя, в котором экзотермический элемент, содержащий окисляющийся металл, электролит, углеродный компонент и воду, располагается на листе, причем данный способ включает:
стадию изготовления экзотермического элемента с изготовлением экзотермического элемента, которое осуществляется посредством осуществления стадии добавления электролита в твердом состоянии на одну поверхность листа и стадии нанесения покровного материала, который содержит окисляющийся металл, углеродный компонент и воду, но не электролит, в указанном порядке или в обратном порядке, или посредством одновременного осуществления двух стадий, и
до или после стадии изготовления экзотермического элемента, или между двумя стадиями изготовления экзотермического элемента, или одновременно со стадией изготовления экзотермического элемента, стадию подачи удерживающего воду материала для подачи удерживающего воду материала на экзотермический элемент, образующий сторону поверхности листа, на которой образуется экзотермический элемент,
в котором количество воды в экзотермическом элементе составляет 9 мас.% или более и 25 мас.% или менее.
<45> Способ изготовления экзотермического нагревателя по п. <44>, в котором осуществляется стадия нанесения покровного материала на одну поверхность листа, после этого осуществляется стадия подачи удерживающего воду материала, и после этого осуществляется стадия добавления электролита в твердом состоянии.
<46> Способ изготовления экзотермического нагревателя по п. <44> или <45>, в котором осуществляется стадия нанесения покровного материала на одну поверхность листа, после этого осуществляется стадия добавления электролита в твердом состоянии, и после этого осуществляется стадия подачи удерживающего воду материала.
[0098]
<47> Способ изготовления экзотермического нагревателя по любому из пп. <44>-<46>, дополнительно включающий, после стадии подачи удерживающего воду материала, стадию нанесения еще одного листа, который является таким же или иным, чем лист на экзотермическом элементе, который образует сторону поверхности.
<48> Способ изготовления экзотермического нагревателя по п. <46>, дополнительно включающий стадию покрытия каждой наружной поверхности листа и другого листа листом, который служит в качестве покровного листа.
Примеры
[0099]
Далее настоящее изобретение будет подробно описано посредством примеры. Однако объем настоящего изобретения не ограничивается данными примерами. Если не установлены иные условия, единицы «%» и «ч.» означают, соответственно, «мас.%» и «мас. ч.».
[0100]
Примеры 1-5, и сравнительные примеры 1 и 2
2
2
2
2
2
Экзотермическая композиция, имеющая состав, представленный в приведенной ниже таблице 1, была получена согласно следующей процедуре. Загуститель растворяли в воде, а затем в ней же растворяли хлорид натрия, получая водный раствор. Железный порошок вводили в водный раствор и перемешивали. Кроме того, активированный уголь вводили в раствор и тщательно перемешивали до достижения однородного диспергирования. В результате этого была получена суспензия экзотермической композиции. В примерах 1-5 и сравнительном примере 2 использовали экзотермические композиции, имеющие одинаковый состав, а воздухопроницаемость первого покровного листа была переменной. Экзотермическую композицию наносили на тонкую бумагу, содержащую ламинированный полиэтилен (далее также называется «ламинат PE и тонкой бумаги», имеющий поверхностную плотность 31 г/м) с поверхностной плотностью 700 г/м, и получали экзотермический элемент. Затем частицы абсорбирующего воду полимера с поверхностной плотностью 20 г/м, распыляли на экзотермический элемент, образуя слой, и в результате этого образовывался слой удерживающего воду материала. Крепированную бумагу (с поверхностной плотностью 65 г/м) помещали на слой удерживающего воду материала. Из полученного таким способом уложенного экзотермического элемента вырезали образец, имеющий размеры 50 мм × 50 мм. Затем уложенный экзотермический элемент помещали между первым и вторым покровными листами, вырезали образец, имеющий размеры 63 мм × 63 мм, и четыре угла покровных листов термически герметизировали. В результате этого получали экзотермический нагреватель. В примерах 2-5 и сравнительном примере 2 в качестве первого покровного листа влагопроницаемый лист, изготовленный из микропористой пленки, полученной посредством двуосного растяжения полиэтиленовой пленки, содержащей карбонат кальция в качестве наполнителя, использовали и помещали на сторону крепированной бумаги. В качестве второго покровного листа воздухонепроницаемый лист (далее также называется «ламинат PE и бумаги»), в котором полиэтилен был ламинирован на бумагу, использовали и помещали на сторону ламината PE и тонкой бумаги. В примере 1 и сравнительных примерах 1-3 в качестве первого покровного листа фильерное нетканый материал использовали и помещали на стороне крепированной бумаги. Воздухопроницаемость и влагопроницаемость первого покровного листа в каждом из примеров и сравнительных примерах являются такими, как представлено в таблице 2. Используемый в примере 1 первый покровный лист (фильерный нетканый материал, изготовленный из полипропилена и имеющий поверхностную плотность 13 г/м) имел сопротивление гидростатическому давлению 87 мм вод. ст., и все первый покровные листы, используемые в примерах 2-5, имели сопротивление гидростатическому давлению, превышающее 3000 мм вод. ст..
[0101]
[Таблица 1]
Составляющий элемент
Материал/композиция
Первый покровный лист
См. таблицу 2
Первый подложечный лист
Крепированная бумага с поверхностной плотностью 65 г/м<sup>2</sup>
Удерживающий воду материал
Абсорбирующий воду полимер40 мг на ячейку (с поверхностной плотностью 20 г/м<sup>2</sup>)
Экзотермическая композиция
Наносимое количество: 1,68 г
Железный порошок: 55,15%
Активированный уголь: 4,39%
Вода: 33,98%
Загуститель: 0,14%
Трикалийфосфат: 0,98%
Хлорид натрия: 5,10%
48% KOH: 0,26%
Второй подложечный лист
Ламинат PE и тонкой бумаги с поверхностной плотностью 31 г/см<sup>2</sup>
Второй покровный лист
Ламинат PE и бумаги
[0102]
Далее представлены характеристики материалов, составляющих экзотермический нагреватель.
Железо: железный порошок RKH2 (поставщик Dowa IP Creation Co., Ltd.)
Активированный уголь: Carboraffin (поставщик Japan Enviro Chemicals, Ltd.)
Загуститель (ксантановая камедь): ECHO GUM BT (поставщик DSP Gokyo Food & Chemical, Co., Ltd.)
Вода: водопроводная вода
Хлорид натрия: фармакопейный хлорид натрия (поставщик Otsuka Chemical Co., Ltd.)
Трикалийфосфат: трехзамещенный фосфат калия (поставщик Yoneyama Chemical Industry, Co., Ltd.)
48% KOH: раствор 48% гидроксида калия (поставщик Kanto Chemical, Co., Inc.)
Абсорбирующий воду полимер: AQUALIC CAW-151 (поставщик Nippon Shokubai, Co., Ltd.)
Ламинат PE и тонкой бумаги: MEGC21 (поставщик Nittoku, Co., Ltd.)
Крепированная бумага: белая крепированная бумага (поставщик Daishowa Paper Products, Inc.)
Ламинат PE и бумаги: KIPE71 (поставщик Inogami KK)
Влагопроницаемый лист: TSF series (поставщик Kohjin Film & Chemicals, Co., Ltd.)
[0103]
После изготовления экзотермического нагревателя экзотермический нагреватель помещали и запаивали в подушкообразный пакет, изготовленный из покрытой алюминием пленки, таким образом, чтобы предотвращать протекание реакции окисления. В указанном состоянии экзотермический нагреватель выдерживали в течение 24 часов, а затем экзотермический нагреватель извлекали из подушкообразного пакета в продуваемой азотом среде и разбирали таким образом, чтобы измерить содержание воды в экзотермическом элементе. В результате этого содержание воды в экзотермическом элементе (пример 1) составляло 13%. В примерах 1 и 2 и сравнительном примере 2 содержание воды было таким же. В примере 3 содержание воды составляло 14,5%, а в примерах 4 и 5 содержание воды составляло 14,1%. В сравнительном примере 1 содержание воды составляло 7,5%, а в сравнительном примере 3, содержание воды составляло 8,0%. Для измерения содержания воды измеряли количество воды, выделяемое в процессе нагревания и высушивания экзотермического нагревателя при 100°C в течение 30 минут, используя компактный измеритель влажности HB43 (поставщик Mettler Toledo, Inc.), и получали содержание воды в экзотермическом элементе.
[0104]
В экзотермических нагревателях примеров 1-5 были измерены максимальная внутренняя температура экзотермического элемента и максимальная температура поверхности экзотермического нагревателя. Внутреннюю температуру экзотермического элемента измеряли, вставляя термопару типа K внутрь крепированной бумаги. Температуру поверхности основного тела экзотермического нагревателя измеряли, приводя термопару в контакт с наружной поверхностью влагопроницаемый лист. В результате этого разность между максимальными температурами составляла 6°C.
[0105]
2
2
Затем измеряли температуру кожи, когда экзотермический нагреватель был помещен на кожу человека. Поверхности многослойного экзотермического элемента, изготовленного согласно описанной выше процедуре, помещали между пневмоуложенным нетканым материалом (изготовленным из волокон PET/PE и имеющим поверхностную плотность 30 г/м) и иглопробивным нетканым материалом (изготовленным из волокон PP/PE и имеющим поверхностную плотность 80 г/м), периферические краевые части нетканых материалов соединяли друг с другом, используя термоплавкий клей, и получали экзотермический нагреватель в форме маски для глаз. Пневмоуложенный нетканый материал находился на стороне крепированной бумаги. Иглопробивный нетканый материал находился на стороне ламината PE и тонкой бумаги. Полученный экзотермический нагреватель помещали так, что сторона пневмоуложенного нетканого материала была обращена к глазам испытателя, и термопару прикрепляли к верхнему веку испытателя таким образом, чтобы измерять температуру поверхности кожи.
[0106]
2
Профили температуры поверхности кожи в примерах 1-5 и сравнительном примере 2 представлены на фиг. 6, и получаемые при этом максимальные температуры представлены в таблице 2. В примерах 1-5 наблюдались практически одинаковые температурные профили, и максимальные температуры составляли от 39,9°C до 40,9°C. Кроме того, в течение использования ощущалось комфортное тепло. С другой стороны, в экзотермическом элементе сравнительного примера 2, в котором использовали влагопроницаемый лист, имеющий воздухопроницаемость 2500 с/(100 мл•6,42 см), наблюдался замедленный температурный профиль, и максимальная температура составляла 36,4°C. В сравнительном примере 2 в течение использования не ощущалось достаточное тепло.
[0107]
[Таблица 2]
Первый покровный лист
Содержание воды в экзотермическом элементе [%]
Разность между максимальной внутренней температурой экзотермического элемента и максимальной температурой поверхности основного тела экзотермического нагревателя [°C]
Максимальная температура кожи [°C]
Количество пара/масса экзотермического элемента [(мг/см<sup>2</sup>•10 мин)/(г/см<sup>2</sup>)]
Материал
Воздухопроницаемость [с/(100 мл•6,42 см<sup>2</sup>)]
Влагопроницаемость [г/(м<sup>2</sup>•24 ч)]
Сопротивление гидростатическому давлению [мм вод. ст.]
Пример 1
Фильерный нетканый материал
0
6767
87
13,0
6,0
39,9
94
Пример 2
Влагопроницаемый лист
350
5282
Более 3000
13,0
6,0
40,9
84
Пример 3
Влагопроницаемый лист
500
4295
Более 3000
14,5
6,0
40,3
84
Пример 4
Влагопроницаемый лист
1000
2873
Более 3000
14,1
6,0
40,3
65й
Пример 5
Влагопроницаемый лист
1500
2271
Более 3000
14,1
6,0
40,9
53
Сравнительный пример 1
Фильерный нетканый материал
0
6767
87
7,5
-
43,7
-
Сравнительный пример 2
Влагопроницаемый лист
2500
1689
Более 3000
13,0
-
36,4
38
Сравнительный пример 3
Иглопробивной нетканый материал
0,1
6362
87
8,0
-
44,8
-
[0108]
2
2
2
2
В экзотермическом нагревателе в сравнительном примере 1 экзотермическая композиция имела такой же состав, как экзотермические композиции в примерах 1-5 и сравнительном примере 2. При изготовлении экзотермического нагревателя в сравнительном примере 1 экзотермический элемент получали нанесением экзотермической композиции на ламинат PE и тонкой бумаги (с поверхностной плотностью 31 г/м). В качестве удерживающего воду материала 12 полимерный лист (поставщик Inogami KK) помещали на экзотермический элемент. Полимерный лист представлял собой лист, в котором лист бумаги из древесной массы (20 г/м), абсорбирующий воду полимер (70 г/м, AQUALICCAW-151) и лист бумаги из древесной массы (30 г/м) были уложены друг на друга в указанном порядке, образуя единый лист. В качестве влагопроницаемого листа использовали такой же влагопроницаемый лист, который был использован в примере 1. Экзотермический элемент имел такую же конфигурацию, как элемент в примере 1, за исключением удерживающего воду материала 12. В экзотермическом нагревателе, полученном в сравнительном примере 1, экзотермический элемент не находился в непосредственном контакте с абсорбирующим воду полимером, служащим в качестве удерживающего воду материала.
[0109]
Такой же экзотермический нагреватель в форме маски для глаз, как нагреватель, используемый для описанного выше измерении температуры поверхности кожи, изготавливали, используя многослойный экзотермический элемент, полученный в сравнительном примере 1. Температуру поверхности кожи измеряли с использованием экзотермического нагревателя, и максимальная температура составляла 43,7°C, что представляет собой уровень, при котором является маловероятным безопасное применение в течение продолжительного времени. Предположительная причина заключается в том, что недостаточное количество воды поступало из абсорбирующего воду полимера в экзотермический элемент в течение реакции окисления.
[0110]
Сравнительный пример 3
2
2
Был воспроизведен пример 1, описанный в заявке JP 2007-319359A. Экзотермический нагреватель изготавливали, используя, насколько это возможно, такие же материалы, как материалы, описанные в заявке JP 2007-319359A, потому что не все из описанных в ней материалов оказались доступными. Конфигурация экзотермического элемента была такой, как представлено в таблице 3. Вязкую экзотермическую композицию получали, смешивая железный порошок, активированный уголь, хлорид натрия и карбоксиметилцеллюлозу (далее также называется«CMC»); после этого добавляли воду, и смесь перемешивали. Затем, в целях изготовления экзотермического элемента, вязкую экзотермическую композицию наносили в виде прямоугольника на нетканый материал (иглопробивной нетканый материал, имеющий поверхностную плотность 80 г/м и сопротивление гидростатическому давлению 88 мм вод. ст.), служащее в качестве подложки, и осуществляли выравнивание, используя пластину толщиной 800 мкм, таким образом, чтобы уложить экзотермическую композицию на подложку. В результате этого был изготовлен экзотермический элемент. Масса полученного экзотермического элемента составляла 5 г. На экзотермический элемент распыляли удерживающий воду материал в количестве 5% по отношению к массе вязкой экзотермической композиции таким образом, чтобы нанести удерживающий воду материал, и в результате этого получали слой удерживающего воду материала. Затем на слой удерживающего воду материала помещали воздухонепроницаемый покровный материал (многослойную бумагу), слои прикрепляли друг к другу, и периферический край обрезали. Таким образом, был изготовлен экзотермический нагреватель. В качестве подложки 2, используемой в примере 1 заявки JP 2007-319359A, использовали нетканый материал, имеющий воздухопроницаемость 0,1 с/(100 мл•6,42 см).
[0111]
[Таблица 3]
Экзотермическая композиция
Железный порошок
100 ч.
RKH2 (поставщик Dowa IP Creation Co., Ltd.)
Активированный уголь
2 ч.
SA-PLUS (поставщик Japan Norit)
Хлорид натрия
3 ч.
CMC
0,4 ч.
SEROGEN F-6HS9 (поставщик DKS, Co., Ltd.)
Вода
40 ч.
Удерживающий воду материал
5% экзотермической композиции
SANFRESH ST-500D (поставщик Sanyo Chemical Industries, Ltd.)
Покровный материал
Многослойная бумага KIPE 71
Нетканый материал
Иглопробивной нетканый материал MLV
[0112]
Экзотермические характеристики полученного экзотермического нагревателя оцениваемый использование следующий способ. Термопару прикрепляли к коже испытуемого, и на нее помещали подложечную 2 сторону полученного экзотермического нагревателя. Полученный при этом профиль температуры поверхности кожи представлен на фиг. 10. Максимальная температура представлена в таблице 2. Измерение осуществляли три раза, наблюдая изменчивость профиля. Температура достигала 40°C в течение приблизительно 3 минут и увеличивалась до максимальной температуры, составляющей приблизительно 45°C. Через 15 минут применения наблюдалось покраснение на кожи. Предположительная причина заключается в том, что исходное количество воды было чрезмерно низким, таким образом, что температура на начальной стадии реакции окисления была чрезмерно высокой, и, кроме того, достаточное количество воды не поступало в экзотермический элемент в течение реакции окисления вследствие соотношения между эксплуатационными характеристиками абсорбирующего воду полимера и концентрацией соли в экзотермическом элементе, и, таким образом, оказалось невозможным подавление увеличения температуры.
Промышленная применимость
[0113]
Как подробно описано выше, согласно настоящему изобретению, оказывается возможным изготовление тонкого экзотермического нагревателя, который обеспечивает хорошее прилегание, и в котором количество пара, производимого в расчете на единицу массы экзотермического элемента, увеличивается по сравнению с традиционным изделием на рынке. Кроме того, согласно настоящему изобретению, оказывается возможным изготовление экзотермического нагревателя, который равномерно нагревает всю целевую область, уменьшая изменчивость температуры кожи. Кроме того, согласно настоящему изобретению, оказывается возможным изготовление экзотермического нагревателя, который может регулировать температуру кожи в целевой области, является безопасным для использования на теле человека и может обеспечивать комфортное ощущение тепла.