可重複使用的熱袋的製作方法
2023-05-28 22:25:11
專利名稱：可重複使用的熱袋的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可重新使用的熱袋。本發明還涉及一種用於熱袋的觸發裝置。本發明也涉及一種用於熱袋的過冷過飽和且可重結晶的溶液以及這種溶液的製備工藝。
在很多應用中使用加熱或冷卻已經根據特定的需求由多種技術來進行。例如，肌肉酸痛的人通常會使用裝有熱開水的橡膠熱水袋來減輕疼痛。在任何頭部受傷的情況下，通常醫生的處方是將放置冰塊作為第一救護方法。在高燒的情況下，通用的家庭救濟方法是將浸有冷水的毛巾放到前額上來降溫。在休閒旅途中，不只一次人們想攜帶包裝的食品或者甚至攜帶烹飪設備以及原料來做飯。其它對熱能的需要是在偏遠地區，在所述偏遠地區，不可能獲得燃料或者燃料很貴。因此為了克服上述困難，有必要設計一種方法和裝置，以經濟的方法並且最好是不使用燃料來產生熱量。為了滿足這種需求在過去的15年已經進行了這種稱作熱袋的裝置的開發。所述熱袋的最主要的原理是使用由於在兩種或多種化學製品之間的化學反應的啟動、或由於一種過冷化學溶液的結晶作用的觸發而產生的熱量。在本發明的文本中所公開的是第二方面。
在市場上可以購到一些升溫材料，例如熱水袋，可攜式電熱袋式取暖器或電池操作的取暖器。然而在熱水袋的情況下，熱水被倒入所述袋中，所述熱水只能通過使用燃料或電能來獲取。此外，所述熱水袋的熱量不能持續足以產生明顯效果的足夠長的時間。在電袋式取暖器的情況下，需要持續的供應電能。這限制了這種加熱裝置的使用，所述加熱裝置只能用在有電的情況，例如室內使用。在電池操作的取暖器的情況下，電池需要定期充電，並且在其電能耗盡時需要替換。在所有的這些情況下，另一個缺點是其使用非常有限，並且在電熱袋的情況下需要注意安全。
在美國專利US.4,532,110(1985)中已經公開了一種非普通的熱袋。在此方案中，通過在乙酸鈉的過冷飽和溶液上的觸發作用產生熱能。所述觸發動作通過一種特殊設計的裝置來實現。觸發裝置和過冷溶液的整個結構被置於由PVC、聚氨脂等材料製成的塑性容器中。所述發明的缺點在於所使用的啟動乙酸鈉過冷溶液的結晶過程的觸發器必須有一金或銀的保護層，以防止由於與化學物品的接觸而產生的腐蝕。但這是不希望出現的現象，因為用作觸發器的材料已經是一種昂貴的銅鈹合金。此外，所述用於製造熱袋的PVC材料由於不可避免地浸析氫離子而導致殼體壽命較短，浸析氫離子是由於鈉鹽溶液的存在而產生的。這種缺點在其它公開的發明中以及U.S專利4,572,158；5,058,563和5,205,278中也公開了。在所公開的發明中，除5,058,563之外，還有另外的缺點，就是所述過冷溶液易於在一側流動，產生不均勻的加熱效果，因此使得熱袋由於需要在啟動結晶以產生熱量的過程之前，為一特定的用途需要調節所述熱袋的輪廓，而難以使用。
在美國專利5,058,563中，已經使用一種添加劑在結晶過程中誘發凝膠作用。這種凝膠作用能幫助保持溶液所需的密度，以及在整個使用面積上熱量的均勻性。在所述公開文本中使用的凝膠材料是水溶乙基纖維素聚合物。所述材料具有使溶液凝膠的優點，卻有不穩定的缺點，因此使得熱袋能重新使用。
美國專利5,843,145公開了一種重新使用的熱袋，其中三種成分的混合物形成了一種凝膠，所述凝膠被密封在一塑性袋中。這種可重新使用的熱袋需要一種外部加熱或冷卻裝置，使所述熱袋裝置能夠使用。在加熱裝置的情況下，所述熱袋放置在微波爐中或其它加熱裝置中來提供能量。其主張所述熱袋的溫度能保持足夠長的時間，因此稱其使用是熱袋。考慮到所述熱袋需要一個外部加熱裝置，因此所述發明證明其在用作熱袋時是有缺點的。這主要是由於這樣的事實，在所述發明中公開了所述熱袋的預處理將進行大約2個小時。這使得所公開的熱袋在有能量的實際情況下以及在沒有諸如微波爐之類的加熱裝置的偏遠的地區，沒有優點。
JP58180575公開了一種在其中有混合物的冷卻袋，所述混合物還包括氯化苯胺。然而在所公開的文本中，所述混合物作為一種吸熱材料，其中所述材料當溶解在水中時吸收熱量並產生冷卻效果。
本發明克服了現有技術的缺點。
本發明的目的是提供一種能重新使用的熱袋，其能克服現有技術的缺點。
本發明的另一目的是提供一種熱袋，其外殼的使用壽命至少為6個月。
本發明的再一個目的是提供一種熱袋，其能重複使用至少一百次。
本發明的又一目的是提供一種熱袋，其熱量保持時間至少為兩個小時。
本發明的又一目的是提供一種熱袋，這種熱袋能用於治療。
因此，本發明提供了一種可重複使用的熱袋，所述熱袋包括密封的軟塑性袋，所述軟塑性袋包括一種過冷過飽和且可重結晶的無機物質溶液、乙醇、化合物添加劑的混合物，所述軟塑性袋還包括觸發無機物質的過冷過飽和溶液的重結晶過程的裝置。
在本發明的另一實施例中，所述塑性袋由聚丙烯或聚氯乙烯製成。
在本發明的又一個實施例中，所述無機物質選自乙酸鈉和硝酸鈣。
在本發明的再一個實施例中，所述無機物質的過冷過飽和且可重結晶的溶液在優質水中製得。
在本發明的另外一個實施例中，所述優質水為無細菌的市政供水或蒸餾水。
在本發明的另外一個實施例中，所述乙醇選自乙二醇和甘油。
在本發明的另外一個實施例中，所述化學添加劑包括一種有機胺。
在本發明的另外一個實施例中，所述有機胺包括苯胺。
在本發明的另外一個實施例中，所述過冷過飽和可重結晶的溶液包括一種混合物，所述混合物為50-70wt％乙酸鈉的水合鹽、1-10wt％乙二醇、10-20wt％苯胺和10-29wt％水。
在本發明的另外一實施例中，用於觸發重結晶作用的裝置包括一種選自由彈簧線夾和保險銷組成的機械裝置。
在本發明的另外一個實施例中，所述用於觸發裝置的材料包括無腐蝕性的材料。
在本發明的另外一個實施例中，所述用於觸發裝置的無腐蝕性的材料包括不鏽鋼。
在本發明的另外一個實施例中，所述熱袋的殼體壽命至少為6個月。
在本發明的另外一個實施例中，所述熱袋能重複使用至少一百次。
在本發明的再一個實施例中，所述熱袋能保持熱量至少兩個小時。
在本發明的再一個實施例中，所述熱袋能用於治療目的和高空中的身體保暖。
本發明還涉及一種可重複使用的熱袋的製備方法，所述方法包括製備一種無機物質在水中的水溶液，向所述溶液中添加乙醇並使其完全混合，添加苯胺並完全混合最終的混合物，將所述混合物封裝在軟的密封的塑性袋中，並向其添加一個觸發裝置。
本發明還涉及一種用於可重複使用的熱袋的混合物，所述混合物包括一種無機物質在水中的水合溶液、乙醇和苯胺。
在本發明的再一個實施例中，所述混合物包括一種混合物，所述混合物為50-70wt％乙酸鈉的水合鹽、1-10wt％乙二醇、10-20wt％苯胺和10-29wt％水。
本發明還涉及用於可重複使用的熱袋的混合物的製備方法，所述方法包括製備一種無機物質在水中的水合溶液，向這種溶液中添加乙醇，使其完全混合，添加苯胺並且完全混合所述最終的混合物。
本發明用於可重複使用的熱袋的混合物是一種增效混合物，其性質優於上述單個成分的特性的組合，並且其不是簡單的混合。
首先在普通的水中通過在0.1～0.3升水中混合500～700克溶質製備一種純度較高的、優選為乙酸鈉的水合溶液。所述溶液為通過在水中完全混合乙酸鈉製備而成。為此添加了一種多元醇，並且優選是乙二醇。所述混合物為完全混合的，並且為達到此目的還添加了另一種添加劑，優選為苯胺，所述混合物為完全混合的。多元醇的添加是為了用於向乙酸鈉的重結晶過冷飽和溶液而提供平滑度。這是通過一機械裝置控制所述混合物的粘度由於觸發作用而在重結晶之後增加。在熱袋的混合物中使用苯胺增加了熱袋的外殼的使用壽命，並且向熱袋提供了獨特的再使用的性能。在製備所述混合物之後，所述混合物被倒入一塑性袋中，優選所述塑性袋的尺寸為100mm2，並且由聚氯乙烯薄層製成。使用苯胺作為添加劑提供了所需的性能，以防止塑性材料的浸析，並且增加外殼體的使用壽命。在所述熱袋中插入一個不鏽鋼彈簧線夾，最終密封開口端。所述熱袋現在已經有一定的內容物，但不限於此，所述內容物為50wt％的乙酸鈉水合鹽、1wt％的乙二醇、苯胺20wt％和29wt％水。通過輕輕地壓動所述彈簧線夾並瞬間就將其釋放，而啟動所述重結晶過程。所述重結晶過程進行，隨即在整個熱袋產生熱量。所述熱袋易於與身體部分的形狀相符，由此所述身體部分由其變暖。所述墊的溫度高於周圍溫度45℃，並且根據所述熱袋的尺寸能維持大約兩個或三個小時。
在普通的治療應用中，在所述熱袋產生能量後，其被包在一毛巾中並用在患者身上。所述熱袋相對於周圍環境的冷卻在隨後的大約四小時內進行。通過將所述熱袋放置在熱水中，使熱袋的結晶後的內含物熔化，然後將熱袋從熱水中取出並且冷卻到環境溫度，可以使熱袋恢復有效性。以此方式熱袋能再次使用。
本發明的原理在於水合鹽的形成導致吸熱反應，吸收結晶作用的熱量。當通過觸發作用進行結晶過程時，結晶作用的熱量釋放到外殼，由此加熱所述容器的外表面。這使得所述裝置能用於多種用途。所述熱袋可達到的溫度能通過所述水合鹽的過冷過飽和溶液的數量來確定。因此本裝置的外殼的使用壽命能通過增加相應的苯胺的數量或其它任何添加劑的數量，例如氫氧化物或碳酸鹽來調節。
本發明的新穎性在於所述熱袋能重新使用，其殼體壽命較長並且能循環使用。
所述熱袋的新穎性是由於向可重結晶的混合物中添加氫氧化物、碳酸鹽或苯胺來產生的。
在下述實例的實施例中，所述熱袋通過先將乙酸鈉水合鹽溶解在水中來製造的。將乙二醇添加到其中。使其完全混合，然後加入苯胺。再次使所述混合物完全混合，並且倒入PVC的塑性袋。所使用的觸發器是不鏽鋼彈簧線夾，所述觸發器放置在所述PVC袋中，然後將整個裝置密封。
下面僅僅以舉例的方式給出實施例，這些實施例不構成對本發明的限制。
實施例1熱袋包含50wt％乙酸鈉水合鹽、1wt％乙二醇、20wt％苯胺和29wt％水。通過壓動所述彈簧線夾三次來進行觸發作用。所述結晶導致溫度立即升高到75℃。所述熱袋在大約四個小時內冷卻到環境溫度。
實施例2熱袋包含60wt％乙酸鈉的水合鹽、4wt％乙二醇、15wt％苯胺和21wt％水。通過壓動所述彈簧線夾三次來進行觸發作用。所述結晶導致溫度立即升高到65℃。所述熱袋在大約四個小時內冷卻到環境溫度。
實施例3熱袋包含70wt％乙酸鈉的水合鹽、6wt％乙二醇、10wt％苯胺和14wt％水。通過壓動所述彈簧線夾三次來進行觸發作用。所述結晶導致溫度立即升高到75℃。所述熱袋在大約四個小時內冷卻到環境溫度。
實施例4熱袋包含70wt％乙酸鈉的水合鹽、10wt％乙二醇、10wt％苯胺和10wt％水。通過壓動所述彈簧線夾三次來進行觸發作用。所述結晶導致溫度立即升高到70℃。所述熱袋在大約四個小時內冷卻到環境溫度。
表1示出各實施例的結果表1
本發明的主要優點在於1.易於由普通的化學製品製成，並且具有適當的純度。
2.所述熱袋能存放至少6個月。
3.所述熱袋能放在任何輪廓上，因為即使在結晶作用之後它也是柔性的。
權利要求
1.一種可重複使用的熱袋，所述熱袋包括一軟密封的塑性袋，所述塑性袋包括無機物質過冷過飽和且可重結晶溶液、乙醇、苯胺的混合物，以及觸發所述無機物質的過冷過飽和且可重結晶的溶液的重結晶過程的裝置。
2.如權利要求1所述的可重複使用的熱袋，其中所述塑性袋由聚丙烯或聚氯乙烯製成。
3.如權利要求1所述的可重複使用的熱袋，其中所述無機物質選自乙酸鈉和硝酸鈣。
4.如權利要求1所述的可重複使用的熱袋，其中所述無機物質的過冷過飽和可重複結晶的溶液在實質純淨的水中製取。
5.如權利要求4所述的可重複使用的熱袋，其中所述實質純淨的水包括無菌市政供應水或蒸餾水。
6.如權利要求1所述的可重複使用的熱袋，其中所使用的乙醇選自乙二醇和甘油。
7.如權利要求1所述的可重複使用的熱袋，其中所述過冷過飽和且可重結晶的溶液包括50-70wt％乙酸鈉水合鹽、1-10wt％乙二醇，10-20wt％苯胺和10-29wt％水的混合物。
8.如權利要求1所述的可重複使用的熱袋，其中所述用於觸發重結晶過程的裝置包括一機械裝置，所述機械裝置選自彈簧線夾和安全線夾。
9.如權利要求1所述的可重複使用的熱袋，其中所述裝置的材料包括非腐蝕的材料。
10.如權利要求11所述的可重複使用的熱袋，其中所述用於觸發裝置的非腐蝕材料包括不鏽鋼。
11.一種用於熱袋的過冷過飽和且可重結晶的溶液，所述溶液包括無機物質溶液、乙醇和苯胺的混合物。
12.如權利要求11所述的過冷過飽和且可重結晶的溶液，所述溶液包括50-70wt％乙酸鈉水合鹽、1-10wt％乙二醇，10-20wt％苯胺和10-29wt％水的混合物。
13.一種用於可重複使用的熱袋的混合物的製備方法，所述方法包括製備一種無機物質在水中的水合溶液，向所述溶液中添加乙醇，使其完全混合，添加苯胺並且完全混合所述最終混合物。
14.一種用於可重複使用的熱袋的製備方法，所述方法包括製備一種無機物質在水中的水合溶液，向所述溶液中添加乙醇，使其完全混合，添加苯胺並且完全混合所述最終混合物，將所述混合物封裝在軟密封的塑性袋中，並將觸發裝置加在其上。
全文摘要
本發明公開了一種可重新使用的熱袋,所述熱袋包括軟密封的塑性袋,所述塑性袋包括無機物質的過冷過飽和且可重結晶的溶液、乙醇、化合物添加劑混合物和觸發所述無機物質的過冷過飽和且可重結晶的溶液的重結晶作用的裝置。
文檔編號A61F7/02GK1386479SQ0210799
公開日2002年12月25日 申請日期2002年3月26日 優先權日2001年3月26日
發明者查特裡帕爾·夏爾馬, 拉金德拉·庫馬爾·夏馬爾, 錢德拉·康德, 阿吉特·庫馬爾·薩卡爾 申請人:科學與工業研究委員會