CN1223563A - 具有共附着件和透氧侧的热垫 - Google Patents

Abstract

一种一次性的热垫,它包括:一基本平坦的层状结构,该结构具有第一侧和第二侧,以及埋在该第一侧和第二侧之间的多个发热单元。每个发热单元都相互隔开并固定附着于层状结构上,该层状结构具有将氧气渗透给每个发热单元的装置,该提供透氧性的装置全部位于层状结构的第一侧。该一次性热垫还包括:用于将热垫可拆式地附着于用户衣物内侧的装置,该可拆式附着装置位于层状结构的第一侧,从而使热垫的第二侧可以直接贴着用户身体。

Description

具有共附着件和透氧侧的热垫

发明领域

本发明涉及一种一面附着于使用者的衣物而另一面直接贴着使用者皮肤的热垫，更具体地涉及需要透氧以使垫子内产生热量的热垫。更具体地说，本发明涉及可用于缓解月经疼痛的热垫。

发明背景

热垫和冰袋是用于缓解疼痛的常用装置。然而，这些缓解疼痛的装置通常不便于定期和长期使用，这是因为：热能并不是在需要时就能立刻得到；热能不能以受控或持续方式释放；和/或在身体运动过程中不能维持热能部件的合适位置。

已有技术的热垫通常是可重复使用的，而且被贴着衣物放置而不是直接贴着用户的身体。这些垫子可以电加热，或者通过将一次性的发热小包置于可再利用的包袋中而进行加热。发热小包通常在单个分隔间或袋中装有氧化性化学物质。热源的尺寸通常很大，并且不与身体直接接触以免因难以控制温度而灼伤皮肤或造成不适。不与身体直接接触的结果，就使得热所带来的好处取决于用户衣物的厚度和导热性。电加热式垫子具有温度调节能力以补偿用户衣物带来的影响，但是电加热式垫子没有长期佩戴时所需的机动性。

在市场上有数种用于可再利用的包裹式发热包，它们是利用铁氧化过程来产生便携的热量。通常，化学反应的速度以及热量产生的速度由可与化学品接触的氧气量所控制。这通常是这样实现的：使小包的至少一个表面具有特异的透氧性能，而所有其他表面是不渗透的。渗透表面的大部分是可透氧的，以便将氧气均匀地输送给小包内的全部内含物。例如，由Innovative Dependable Products,Inc(Atlanta,GA)经销的Medi-Heat^TM牌加热垫，就被制成一侧具有用于固定于衣物的粘合剂，而相反一侧为透氧膜。该产品可以被佩戴在衣物的外侧或衣物的内侧。当被佩戴在衣物外侧时，透氧膜背离身体而固定粘合剂面向衣物。然而，因为该产品并不是直接贴着身体，因此用户所穿的衣物总是将其与身体隔开，因而身体表面的温度不舒适。当佩戴在人们衣物的内侧时，用于固定的粘合剂就面朝外，而透氧膜面朝身体。当产品直接贴着人们的身体时，身体就阻断了空气向产品的渗透，因而不可控制地改变氧化过程所产生的热量。

发明概述

在本发明的一个方面，一次性热垫包括一基本平坦的层状结构，该结构具有第一侧和第二侧，以及埋在该第一侧和第二侧之间的多个发热单元。这多个发热单元每个都相互隔开并固定附着于层状结构上。层状结构具有将氧气渗透给每个发热单元的装置。提供透氧性的装置全部位于层状结构的第一侧。该一次性热垫还包括用于将热垫可拆式地附着于用户衣物内侧的装置。用于可拆式附着的装置位于层状结构的第一侧，从而使热垫的第二侧可以直接贴着用户身体。

这多个发热单元宜含有可被氧气激活的发热化学物质，其中含有粉末状铁、粉末状活性炭、蛭石、水和盐的混合物。

用于提供透氧性的装置可包括层状结构的不透气层，在该不透气层上有一定图样的孔从而能让空气与发热化学物质接触交流。该一定图样的孔位于每一个发热单元的上方。孔图案被制成一定大小以控制氧气渗透量，进而控制发热单元中所产生的温度。

用于可拆式地粘附热垫的装置可包括压敏粘合剂。层状结构具有上边缘和下边缘，而压敏粘合剂可以以平行条带形式放置，在多个产热单元之间从上边缘连续延伸至下边缘。或者，压敏粘合剂以狭窄的间断的丝条(strand)形式被施涂，它们部分覆盖第一侧，从而使位于第一侧面上提供透氧性的装置仍维持可接受的透氧性水平。

一次性热垫还可包括包围一次性热垫的不透气的封套(envelope)。热垫宜被密封保存于不透气的封套中，直到用户准备将热垫用于用户衣物时为止。将不透气的封套打开，就能使周围空气中的氧气激活多个发热单元，从而产生可控制的和持续的热量。

附图简述

图1是本发明具有共附着件和透氧侧的热垫平面图，其中公开了发热单元以及位于单元之间的附着粘合剂条带的图样；

图2是图1沿剖面线2-2得到的剖面图，其中公开了热垫的层状结构以及防止粘合剂条带过早粘附的防粘纸(release paper)；

图3是图2中局部(图2中虚线环3部分)放大图，它更清楚地显示了层状结构。

图4是从腰部观看时女式衬裤的平面图，它显示了热垫被置于衬裤的前片上，从而在穿上该衬裤时热垫可以将热供给用户的腹部；

图5是本发明另一种热垫的平面图，其中显示了除条带之外的另一种粘合剂形式，它包括部分随机地覆盖在发热单元的透氧表面的粘合剂；

图6是一侧视图，它显示了图5的粘合剂方式以及防止粘合剂条带过早粘附的防粘纸；以及

图7是图1热垫的剖面图，它显示了在不透氧的包装内折叠的热垫。

发明详述

现在参见附图，特别是参见图1、2和3，它们显示了本发明的第一种优选例子，其中提供了具有基本平坦的层状结构的热垫。层状结构具有共同的附着件和透氧侧面，它一般用10表示。热垫10有在佩戴时背离身体的第一侧面12以及面对身体的第二侧面14。热垫10含有多个发热单元16。发热单元16含有化学物质18，它通过单元成形层20和单元覆盖层22而被包埋在热垫10中。单元成形层20、发热化学物质18和单元覆盖层22组成了发热单元16。单元成形层20基本上不透气。化学物质18由周围空气中的氧气所激活。单元覆盖层22具有将氧气提供给发热单元16的透氧装置24。

这多个发热单元16相互隔开，每个单元不依赖于其他单元而独立工作。与单个大单元相比，将发热单元分隔开就可以使热垫更容易适应身体的曲线，因为化学物质被紧密地包在每个单元中。化学物质甚至还可被压成片状而置于每个单元中，因此单元不能轻易弯曲，但是单元之间的材料可以弯曲，从而能与身体相适应。

较佳地，每个发热单元16有相近体积的化学物质，并具有类似的透氧装置24。或者，不同单元的化学物质的体积、形状以及透氧装置可不同，只要发热单元温度相近即可。透氧性和温度之间的关系在下面阐述。

在发热单元16的二侧面为额外的材料层。在第一侧面12上，第一外织物层26通过第一粘合层28而附着于第一覆盖层22上。第一外织物层26和第一粘合层28宜比单元覆盖层22更透气。此外，第一外织物层26和第一粘合层28宜不显著改变单元覆盖层22的透氧性。因此，由单元覆盖层22单独控制流人每个发热单元16的氧气的流速。

在热垫10的第二侧面14上是第二外织物层30，第二外织物层30通过第二粘合层32而附着于单元成形层20上。较佳地，第一外织物层26和第二外织物层30是用类似材料制成的，而且第一粘合剂层28和第二粘合剂层32是用相同材料制成。

热垫10的第一侧面12具有附着装置34，以便将热垫10可拆式地附着于衣物上。附着装置34可以是粘合剂。如果是粘合剂，那么附着装置34可具有附着于粘合剂的防粘纸36，以保护粘合剂34不致于过早地粘于除所需用户衣物之外的其他物体上。附着装置34对第一外织物层26的粘力，宜大于对防粘纸的粘力，或大于对任何物体表面的粘力。

或者，附着装置34可以是附着于第一外织物层26的、涂有粘合剂的膜。如果涂有粘合剂的膜具有用于防止粘附的隔离物(standoff)，直到被粘物体表面与膜被压在一起时才暴露粘合剂，那么可以省去防粘纸36。附着装置34还可包括连于第一外织物层26的机械固定装置，这种固定装置可提供足够的与各种不同衣物的连接以保证固定定位。如果使用机械固定装置，也可省去防粘纸36。

热垫10有上边缘38以及与热垫上边缘38相对的下边缘40。这些边缘由垫子的放置所决定，即该垫子被用作缓解月经疼痛的热垫而且被置于妇女衬裤内侧以贴着她腹部。图4显示了具有裤档46和前片48的衬裤44。除去防粘纸36后，用粘合剂条带34将热垫10粘附于前片48。热垫10的位置宜为上边缘38靠近衬裤44的腰带处。在这种情况下，热垫10被用作缓解月经疼痛的热垫。

热垫10也可用作其他用途。例如，热垫10可以放在吸汗带(sweatband)的内侧，并且当其位于用户前额时被用作缓解头痛的热垫。

单元成形层20可以由任何合适材料制成，包括(但并不限于)：聚乙烯、聚丙烯、聚酯、苯乙烯嵌段共聚物的膜，涂膜无纺布、层压板和共挤出材料。较佳的单元成形层20是由定量(basis weight)厚度为0.001英寸(0.025毫米)的低密度聚乙烯膜制成。一种特别合适的材料是P18-1401白色PE微挠(microflex)压花膜(可购自Clopay Plastic Products,Cincinnati,OH)。

单元覆盖层可由任何合适材料制成，包括(但不限于)：聚乙烯、聚丙烯、聚酯、苯乙烯嵌段共聚物膜、涂膜无纺布、层压板，透气膜和共挤出材料。一种特别合适的材料是P18-1401白色PE微挠压花膜(可购自Clopay Plastic Products,Cincinnati,OH)。

在单元覆盖层22中的透氧装置24较佳地是多个在单元覆盖层22中的孔，它们可以通过用热的针刺穿单元覆盖层22而形成。孔的大小宜为直径约0.1毫米-0.08毫米，而且每个发热单元较佳地有20-60个孔。另一种优选的孔制造方法是用冷的针刺穿单元覆盖层22。或者，可以用真空成形法或高压水射流成形法而形成孔24。另一种方法是用微孔膜或半透膜来制造单元覆盖层22。这种膜可以与多孔载体材料组合使用以便于加工。所需的透氧度为在21℃和1个大气压下，每分钟每5平方厘米约0.01-15cc氧气。

用于将热垫10可拆式地附着于衣物的附着装置34，可以是任何合适的粘合剂和应用方式。一种优选的粘合剂是DispomeltTM 34-5598压敏热熔粘合剂(可购自National Starch and Chemical Company,Bridgewater,NJ)。该粘合剂可用槽缝模头(slot die)涂覆或印刷法施涂于第一外织物层26上。这二种情况下，都要让粘合剂渗透进第一外织物层26，这样在使用之后将热垫10从用户衣物上取下时，粘合剂会优先粘于第一外织物层26上。用这种方法产生的粘合剂的式样可以是从热垫10的上边缘38延伸至下边缘40，且位于发热单元16之间的直平行条带(如图1所示)。较稠的粘合剂是不透氧的。通过将粘合剂条带置于发热单元16之间，透氧装置24的让氧气通过到达发热单元16的能力就不会受阻碍。防粘纸36较佳地是用硅酮处理过的纸，例如Ak89147 FT防粘纸(Akrosil,Menasha,WI)。

图5和6显示了另一种具有共附着件和透氧侧面的热垫实例，它一般用50表示。图5和6显示了另一种提供附着装置的方法，它是将压敏热熔粘合剂以狭丝条形式，螺旋地、熔喷地(melt blown)或控制地进行涂覆。这种方法可以按重复图案或以无规则和不连续的方式涂覆粘合剂。

热垫50具有在佩戴时背离身体的第一侧面52以及面对身体的第二侧面54。热垫50含有多个发热单元56。发热单元56含有化学物质，该化学物质通过单元成形层和单元覆盖层(未标示)而被包埋在热垫50中。发热单元56具有将氧气提供给发热单元56的透氧装置64。这多个发热单元56可相互隔开，每个单元可不依赖于其他单元而独立工作。

衣物附着装置74在第一侧面52上。衣物附着装置74较佳地是附着于外侧织物的压敏粘合剂丝条或原纤维(fibril)。热垫50的第一侧面具有附着于粘合剂丝条74的防粘纸76，以保护粘合剂丝条74不致于过早地粘于除所需用户衣物之外的其他物体。附着装置74对第一外织物的粘力，宜大于对防粘纸76的粘力，或大于对其他任何物体表面的粘力。这可以通过将粘合剂熔融进入织物从而发生机械缠结而实现。将粘合剂原纤维或丝条沉积在外侧织物上，可使氧气流入发热单元56的阻碍程度最小化，因此仍维持了可接受的透氧性。

在本发明一个特别优选的例子中，第一外织物宜为软的柔性材料。适用于第一外织物26的材料包括(但并不限于)：成形膜；织物，包括机织物、针织物和无纺织物，它们可以是粗梳的、纺粘的、气流成网的、热粘的、湿法成网的、熔喷的和/或气流穿刺网的(through-air bonded)织物。第一外织物26的材料组份可以是棉花、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙等。一种特别适用于第一外织物26的材料是可从Fibertech(Landisville,NJ)获得的32克/平方米(gsm)疏水的聚丙烯无纺织物，它是粗梳的和热粘织物。

较佳地，第二外织物30是软的、柔性的、对皮肤无刺激的材料。适用于第二外织物30的材料包括(但并不限于)：成形膜；织物，包括机织物、针织物和无纺织物，它们可以是粗梳的、纺粘的、气流成网的、热粘的、湿法成网的、熔喷的和/或气流穿刺网的织物。第二外织物30的材料组份可以是棉花、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙等。一种特别适用于第一外织物26的材料是可从Veratec (Walpole,MA)获得的63克/平方米的疏水聚丙烯，它是粗梳和热粘的无纺织物。

施涂粘合剂层28和32时应使它们不干扰氧气渗透至发热单元16。一种已经成功使用的合适材料和施涂方法是：可购自Findley Adhesives(Milwaukee,WI)的2031型压敏热融粘合剂，它可用购自Nordson(Waycross,GA)的螺旋涂胶系统进行施涂。

在使用时，热垫10通过会发生氧化反应的化学物质混合物而产生热量。化学物质18较佳地是粉末状铁、粉末状活性炭、蛭石、水和盐的混合物。当这种类型的混合物被暴露于氧气时会发生反应，提供数小时的热量。发热单元16及其制造方法在未审定的名称为“热单元”的专利申请中有描述，该申请是95年6月29日在美国申请的，序号为08/496,639；该申请已被放弃并由一个96年2月21日申请的、发明名称相同的部分续展申请(序号为08/604,694)所替换。这两篇申请都已指定转让给本申请的受让人。后一篇专利申请在此引用作为参考。

使用前，热垫10被密封在一个不透氧的包装70中。热垫10较佳地一折为二，其第二侧面14向内折叠而外侧面12暴露于包装的内侧，如图7所示。将热垫10从不透氧的包装中取出，使氧气与化学物质18反应。该化学氧化系统是致密和可携带的。一旦化学反应结束，热垫就不再能够产生热量，因而应当适当地丢弃于固体废物处。因此，热垫10是可处置的物品。

热垫10解决了已有技术产品所遇到的控制温度的问题。已有技术产品是用于内层衣物的外侧。当在热垫和用户身体之间存在一层衣服时，是不可能控制输送给身体表面的温度的，因为不同的衣物有不同的导热性。

将附着装置置于透氧层所在的相同一侧，本发明的热垫就可被佩戴在用户衣物的内侧并直接与用户身体接触。这种与热垫发热单元的直接接触，就可知道在发热化学物质和身体表面之间的热阻情况。这样，就可设计化学物质以一定速度氧化，以产生特定的温度。温度特别重要，因为普通人身体的接触温度必须至少约39℃才能感到热。而持续接触超过45℃的温度可能会导致佩戴者受伤。因此，严格控制温度是至关重要的。

为了维持39-45℃而所需的氧气渗透量是非常低的。普通衣物是多孔的，因而几乎不阻碍氧气流动。当本发明的热垫被佩戴在用户衣物的内侧并且透氧层和附着件朝外时，即使穿着多层衣服也不会影响渗透性。

本发明的发热单元被固定附着在热垫内，并且相互隔开。每个单元都有让氧气流入化学物质的渗透表面，从而在每个单元中化学物质的氧化是独立地均匀而充分地进行。在一个优选例子中，发热单元的直径为25.4毫米，厚6.4毫米，装有2.8克化学物质。当热垫暴露于21℃和1个大气压，并且透氧率为每分钟每5平方厘米1cc氧气时，它可在约8小时内，在身体表面产生约41℃的温度。该渗透性是通过在每个单元的覆盖层上刺穿了26个直径0.5毫米的孔而实现的。

Claims (10)

1．一种一次性的热垫，其特征在于，它包括：

a)一基本平坦的层状结构，该结构具有第一侧和第二侧，以及埋在该第一侧和第二侧之间的多个发热单元，这多个发热单元每个都相互隔开并固定附着于所述层状结构，该层状结构具有将氧气渗透给每个发热单元的装置，该提供透氧性的装置全部位于层状结构的第一侧；和

b)用于将热垫可拆式地附着于用户衣物内侧的装置，该可拆式附着装置位于层状结构的第一侧，从而使热垫的第二侧可以直接贴着用户身体。

2．如权利要求1所述的一次性热垫，其特征在于，该多个发热单元具有可被氧气激活的发热化学物质。

3．如权利要求2所述的一次性热垫，其特征在于，该通过透氧的装置包括层状结构的不透气层，在该不渗气层上有一定图样的孔从而能让空气与发热化学物质接触交流，该一定图样的孔位于每个发热单元的上方，这些孔被制成一定大小以控制氧气渗透量，进而控制发热单元所产生的温度。

4．如权利要求2或3所述的一次性热垫，其特征在于，该发热化学物质含有粉末状铁、粉末状活性炭、蛭石、水和盐的混合物。

5．如权利要求1、2、3、或4中任一权利要求所述的一次性热垫，其特征在于，用于可拆式地粘附热垫的装置包括压敏粘合剂。

6．如权利要求5所述的一次性热垫，其特征在于，该层状结构具有上边缘和下边缘，而压敏粘合剂以平行条带形式放置于多个发热单元之间，并从上边缘连续延伸至下边缘。

7．如权利要求5所述的一次性热垫，其特征在于，该压敏粘合剂是以狭窄的间断的丝条形式被施涂，它们部分覆盖第一侧，从而使位于第一侧面上提供渗氧的装置仍维持可接受的透氧性水平。

8．如权利要求1、2、3、4、5、6、或7中任一权利要求所述的一次性热垫，其特征在于，还包括包围一次性热垫的不透气封套，该热垫被密封保存于不透气的封套中直到用户准备将热垫用于衣物时为止，将不透气的封套打开，就能使周围空气中的氧气激活这些多个发热单元，从而产生可控制的和持续的热量。

9．一种一次性热垫，其特征在于，它包括：

a)一基本平坦的层状结构，该结构具有第一侧和第二侧，以及埋在该第一侧和第二侧之间的多个具有发热化学物质的发热单元，这多个发热单元每个都相互隔开并固定附着于层状结构，这多个发热单元所占面积小于该基本平坦的层状结构的约42％，从而在提供用户总体热感觉的情况下可减少该发热化学物质，该层状结构具有将氧气渗透给每个发热单元的装置，该提供透氧的装置全部位于层状结构的第一侧；和

b)用于将热垫可拆式地附着于用户衣物内侧的装置，该可拆式附着装置位于层状结构的第一侧，从而使热垫的第二侧可以直接贴着用户身体。

10．如权利要求9所述的一次性热垫，其特征在于，该发热化学物质是粉末状铁、粉末状活性炭、蛭石、水和盐的混合物。

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