BRPI0616389A2 - células de aquecimento compreendendo composições exotérmicas com material absorvente formador de gel - Google Patents

Abstract

CéLULAS DE AQUECIMENTO COMPREENDENDO COMPOSIçõES EXOTéRMICAS COM MATERIAL ABSORVENTE FORMADOR DE GEL. A presente invenção refere-se a células de aquecimento que são adequadas à incorporação em bandagens descartáveis de aquecimento. As células de aquecimento compreendem uma composição exotérmica compreendendo um material absorvente formador de gel, o qual proporciona uma aplicação otimizada do calor para o alívio de dores e desconfortos corporais temporários ou crónicos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CÉLULASDE AQUECIMENTO COMPREENDENDO COMPOSIÇÕES EXOTÉRMICASCOM MATERIAL ABSORVENTE FORMADOR DE GEL".

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a células de aquecimento quesão adequadas à incorporação em bandagens descartáveis de aquecimen-to. Em particular, a presente invenção refere-se a células de aquecimentoque compreendem uma composição exotérmica compreendendo um mate-rial absorvente formador de gel, o qual proporciona uma aplicação otimizadado calor.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

As bandagens descartáveis de aquecimento conquistaramgrande aceitação para a aplicação de calor destinada ao alívio de dores edesconfortos corporais temporários ou crônicos. Essas bandagens descar-táveis de aquecimento compreendem, tipicamente, uma composição exo-térmica para geração de calor, a qual compreende, tipicamente, metal empó, sais e água, o que permite que a dita composição exotérmica libere calormediante a oxidação do metal em pó. Descobriu-se que os tratamentos porcalor oferecidos pelas bandagens descartáveis de aquecimento são ade-quados ao tratamento de dores e desconfortos associados a músculos earticulações tensos, dores de origem nevrálgica, dores nas costas, reuma-tismo e similares.

Os dispositivos descartáveis de aquecimento podem fornecercalor durante um período prolongado, de cerca de uma hora a cerca de vintee quatro horas, e são descritos como tendo um uso menos complicado emais conveniente que o de outras fontes convencionais de calor, como turbi-lhões, toalhas quentes, hidrocoletores, almofadas de aquecimento e faixasde compressão elástica. Os dispositivos descartáveis de aquecimento são,ainda, descritos como dispositivos satisfatórios, que podem manter umatemperatura consistente e controlada como pode ser visto, por exemplo, napatente U.S. n° 5.918.590, em que é descrito que células de aquecimento àbase de uma química específica de oxidação de ferro são adequadas à in-corporação em bandagens descartáveis para o corpo destinadas a forneceruma temperatura que é mantida durante um período prolongado, resultandoem uma aplicação de calor consistente, conveniente e confortável para otratamento de dores temporárias ou crônicas.

Descobriu-se, no entanto, que embora se obtenha a manuten-ção da temperatura durante períodos de até cerca de vinte e quatro horas, aconsistência da temperatura mantida durante um período prolongado podeser aprimorada. Uma abordagem para a acentuação de reações exotérmi-cas é a incorporação de materiais de carvão, como materiais de carvão ati-vado e não-ativado. Outras abordagens incluem a adição de retentores deágua ou materiais retentores de água. Vide, por exemplo, os dispositivosdescartáveis de aquecimento apresentados nas patentes U.S. n° 6.436.126,6.099.556 e 5.233.981. Vide, também, os dispositivos de aquecimento apre-sentados nos pedidos de patente publicados U.S. n° 2004/0042965 e2004/0178384.

Um exemplo específico de uma composição exotérmica com-preendendo um polímero absorvente de água é apresentado na publicaçãode pedido de patente U.S. n° 2002/0020406. Essa publicação apresenta ummeio exotérmico unido, em que um agente exotérmico é misturado a umpolímero absorvente de água sendo que, então, a mistura de agen-te/polímero é prensada juntamente com álcool, um agente de reticulação ouum plastificante, sob uma determinada pressão, de modo a ficarem unidos.

A despeito das descrições na técnica de dispositivos descartá-veis de aquecimento compreendendo composições exotérmicas, ainda exis-te a necessidade por um dispositivo de aquecimento específico, o qual com-preenda uma composição exotérmica que proporcione uma temperaturacontrolada e mantida durante um período prolongado, ao longo de todo operíodo de aquecimento. É fato conhecido que o desempenho térmico decélulas de aquecimento é altamente sensível ao teor de umidade e uma cé-lula de aquecimento típica pode compreender concentrações de água maio-res ou iguais a cerca de 27%, para manter a temperatura de aquecimentoda dita célula. No entanto, a inclusão de altas concentrações de água emteores de cerca de 27% ou maiores pode resultar em temperaturas de a-quecimento iniciais mais lentas que o desejado. Portanto, a capacidade deatingir rapidamente a temperatura desejada para um benefício terapêutico,bem como a capacidade de manter essa temperatura, são de difícil obtenção.

Além disso, os dispositivos de aquecimento atualmente dispo-níveis contêm composições exotérmicas que são altamente propensas aefeitos de segregação. Acredita-se que as diferenças em tamanho de partí-cula entre os componentes composicionais possam contribuir para a segre-gação de partículas. Por exemplo, dispositivos de aquecimento contendouma composição exotérmica que compreenda retentores de água (por e-xemplo, vermiculita, farinha de madeira, material gelifícante absorvente) emcombinação com pó de ferro e carvão têm uma tendência à segregação.

Tipicamente, o tamanho de partícula do retentor de água é bastante grande,quando comparados às partículas de ferro e de carvão. Por exemplo, osdispositivos de aquecimento atualmente disponíveis podem compreendercomposições exotérmicas em que o tamanho médio de partícula do retentorde água em relação às partículas de ferro é, freqüentemente, de 10:1 oumais, resultando em alta segregação de partículas.

Alterações na composição da mistura de partículas devido àsegregação poderiam levar um desempenho térmico do produto abaixo deótimo, e/ou diferente da destinação pretendida. Portanto, a máxima eficiên-cia de reação não é, tipicamente, obtida com os dispositivos de aquecimentoatualmente disponíveis, já que é necessário um excesso de composição e-xotérmica para compensar os efeitos da segregação de partículas. Essesdispositivos de aquecimento compreendem, tipicamente, células de aqueci-mento cujos volumes são relativamente grandes, o que lhes permite acomo-dar o excesso de composição exotérmica.

Descobriu-se que as células de aquecimento compreendendouma composição exotérmica que compreende um material absorvente for-mador de gel são especialmente eficazes para atingir rapidamente as tem-peraturas de aquecimento iniciais, além de serem eficazes na manutençãode uma temperatura consistente durante períodos de até vinte e quatro ho-ras. Descobriu-se que, quando o material absorvente formador de gel é usa-do em razões selecionadas juntamente com outros ingredientes composi-cionais, o material absorvente formador de gel proporciona uma aplicaçãootimizada de calor, além de resultar em composições exotérmicas que resis-tem a alterações composicionais, como segregação. Para a obtenção depouco ou nenhum efeito de segregação, as composições exotérmicas dapresente invenção compreendem razões selecionadas entre o tamanho departícula do material absorvente formador de gel e do pó de ferro.

As células de aquecimento da presente invenção têm dimen-sões físicas adaptáveis, que permitem sua incorporação em dispositivosdescartáveis de aquecimento, como bandagens para as costas, bandagenspara o joelho, bandagens para o corpo, bandagens para articulações, ban-dagens menstruais, tipóias e similares.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a uma célula de aquecimentocompreendendo uma composição exotérmica particulada que compreende:(a) de cerca de 10% a cerca de 90%, em peso, de pó de ferro; (b) de cercade 1% a cerca de 25%, em peso, de um carvão selecionado do grupo con-sistindo em carvão ativado, carvão não-ativado, e misturas dos mesmos; (c)de cerca de 1% a cerca de 25%, em peso, de um material absorvente for-mador de gel com tamanho médio de partícula de cerca de 300 μm a cercade 800 μm; e (d) de cerca de 1% a cerca de 35%, em peso, de água; sendoque as partículas da composição exotérmica particulada são combinadasem um bolso, formado em uma estrutura unificada compreendendo ao me-nos duas superfícies opostas, das quais pelo menos uma é permeável a o-xigênio.

Descobriu-se que a consistência de temperatura dos dispositi-vos descartáveis de aquecimento pode ser otimizada, de modo que os dis-positivos de aquecimento forneçam calor durante períodos prolongados, deaté vinte e quatro horas. Esses dispositivos de aquecimento compreendemcélulas de aquecimento especificamente definidas, as quais compreendemuma composição exotérmica contendo um material absorvente formador degel. O material absorvente formador de gel permite a retenção de água nointerior das composições exotérmicas particuladas, de modo que a dita águaseja liberada a uma taxa controlada para resultar na oxidação do pó de fer-ro, o que resulta no fornecimento, pelas composições exotérmicas particula-das, de uma geração duradoura de calor com manutenção otimizada datemperatura durante um período prolongado.

Descobriu-se, também, que as composições exotérmicas parti-culadas podem sofrer efeitos de segregação durante o processamento dasmesmas, resultando em composições exotérmicas que podem não propor-cionar temperaturas consistentes e controladas durante um período prolon-gado. Para a obtenção de pouco ou nenhum efeito de segregação, as com-posições exotérmicas particuladas da presente invenção compreendem ra-zões selecionadas de tamanho médio de partícula entre o material absor-vente formador de gel e o pó de ferro, de cerca de 10:1 a cerca de 1:10, depreferência de cerca de 7:1 a cerca de 1:7, com mais preferência de cercade 5:1 a cerca de 1:5 e, com a máxima preferência, de cerca de 3:1 a cercade 1:3.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

As células de aquecimento da presente invenção compreen-dem composições exotérmicas particuladas. A composição exotérmica parti-culada oferece manutenção otimizada da temperatura durante um períodoprolongado, quando as células de aquecimento são incorporadas em dispo-sitivos descartáveis de aquecimento destinados ao alívio de dores e descon-fortos corporais temporários ou crônicos.

As composições exotérmicas da presente invenção são com-posições exotérmicas particuladas. Para uso na presente invenção, o termo"particulado" refere-se a partículas separadas contidas dentro das composi-ções. Em outras palavras, as composições exotérmicas particuladas aquidefinidas contém partículas separadas, sendo que cada partícula tem umtamanho médio de partícula na faixa de cerca de 25 μηη (mícrons) a cercade 800 μηη.Variações no tamanho de partícula dos componentes particu-lados das composições exotérmicas aqui definidas podem levar à separaçãoou segregação de partículas dentro de uma composição exotérmica. Emoutras palavras, o tamanho das partículas afeta diretamente a mobilidadedas mesmas, e os componentes particulados aqui definidos podem variarem sua mobilidade, resultando em separação ou segregação de partículas.As composições exotérmicas aqui definidas compreendem, de preferência,componentes particulados tendo faixas definidas de tamanho médio de par-tícula, de modo que as mesmas resistam à separação ou segregação departículas. Considera-se, no entanto, que os componentes particulados ten-do faixas de tamanho médio de partícula acima ou abaixo das faixas aquidefinidas são adequados ao uso nas composições exotérmicas aqui defini-das.

Para uso na presente invenção, o termo "temperatura mantidadurante um período prolongado" refere-se a temperaturas na faixa de cercade 32°C a cerca de 50°C, de preferência de cerca de 32°C a cerca de 45°C,com mais preferência de cerca de 32°C a cerca de 40°C e, com a máximapreferência, de cerca de 32°C a cerca de 37°C, mantidas durante um perío-do de cerca de vinte segundos a cerca de vinte e quatro horas, de preferên-cia de cerca de vinte minutos a cerca de vinte horas, com mais preferênciade cerca de quatro horas a cerca de dezesseis horas, com a máxima prefe-rência, de cerca de oito horas a cerca de doze horas, sendo que a tempera-tura máxima da pele e o período de tempo durante o qual esta será mantidapodem ser adequadamente selecionados por uma pessoa precisando de taltratamento, de modo que os benefícios terapêuticos desejados sejam obti-dos sem quaisquer eventos adversos, como queimaduras na pele, que po-dem vir a ocorrer com o uso de alta temperatura durante um longo períodode tempo. Demonstrou-se que a manutenção de uma "temperatura duranteum período prolongado", oferecida pelas composições exotérmicas particu-ladas da presente invenção, alivia substancialmente as dores agudas, recor-rentes e/ou crônicas, inclusive dores esqueléticas, musculares e/ou reflexas,de uma pessoa tendo esse tipo de dor, além de prolongar substancialmenteo alívio mesmo após o dispositivo descartável de aquecimento compreen-dendo a composição exotérmica particulada ter sido removido da parte docorpo afetada, sem quaisquer eventos adversos.

Para uso na presente invenção, o termo "descartável" refere-sea dispositivos que se destinam a ser descartados após um uso extensivo.

Em outras palavras, os dispositivos "descartáveis" de aquecimento aqui de-finidos são aqueles que se destinam a ser depositados em um receptáculoadequado para lixo, após terem sido totalmente estendidos na liberação decalor proporcionada pelas células de aquecimento da presente invenção. Osdispositivos descartáveis de aquecimento aqui definidos podem ser armaze-nados em um recipiente resselável, substancialmente impermeável ao ar,para uso repetido no alívio de desconfortos e dores corporais temporários oucrônicos, até que o dito dispositivo descartável de aquecimento tenha sidototalmente estendido na liberação de calor.

As células de aquecimento da presente invenção compreen-dem uma composição exotérmica particulada, sendo que a composição exo-térmica particulada pode compreender, consistir em, ou consistir essencial-mente em elementos e limitações da invenção aqui descrita, bem comoquaisquer dos ingredientes, componentes ou limitações adicionais ou opcio-nais aqui descritos.

Todas as porcentagens, partes e razões estão expressas empeso das composições exotérmicas particuladas, exceto onde indicado emcontrário. Todos os mencionados pesos, conforme sua correspondência aingredientes aqui relacionados, têm por base o teor do ingrediente específi-co e, portanto, não incluem veículos ou subprodutos que possam estar inclu-ídos em materiais disponíveis comercialmente, exceto onde indicado emcontrário.

Todos os documentos citados na presente invenção, inclusivepublicações, pedidos de patente e patentes concedidas, mencionados nestedocumento estão, em sua parte relevante, aqui incorporados a título de refe-rência. A citação de qualquer documento não é uma admissão relativa aqualquer determinação quanto à sua disponibilidade como técnica anteriorpara a presente invenção.CÉLULA DE AQUECIMENTO

A presente invenção refere-se a células de aquecimento quecompreendem uma composição exotérmica particulada. As células de aque-cimento podem ser incorporadas a dispositivos descartáveis de aquecimen-to, para proporcionar manutenção otimizada da temperatura durante um pe-ríodo prolongado, destinada ao alívio de desconfortos e dores corporaistemporários ou crônicos. As células de aquecimento estão, de preferência,incorporadas aos dispositivos descartáveis de aquecimento sob a forma deuma pluralidade de células de aquecimento.

A célula de aquecimento é formada por uma estrutura unificadacompreendendo ao menos duas superfícies opostas, de preferência superfí-cies de substrato em camada de película das quais pelo menos uma super-fície é permeável a oxigênio, sendo que, quando preenchida com uma com-posição exotérmica particulada, tem um volume de preenchimento, um vo-lume vazio e um volume da célula. O volume de preenchimento, para uso napresente invenção, significa o volume da composição particulada dentro dacélula de aquecimento preenchida. O volume vazio, para uso na presenteinvenção, significa o volume da célula que permanece não-preenchido pelacomposição particulada em uma célula de aquecimento acabada, sendomedido sem pressão diferencial sobre a célula de aquecimento e sem esti-ramento ou deformação adicional do material de substrato. O volume da cé-lula, para uso na presente invenção, significa o volume de preenchimentosomado ao volume vazio da célula de aquecimento. A razão entre volumede preenchimento e volume da célula é de cerca de 0,7 a cerca de 1,0, depreferência de cerca de 0,75 a cerca de 1,0, com mais preferência de cercade 0,8 a cerca de 1,0, com mais preferência ainda de cerca de 0,85 a cercade 1,0 e, com a máxima preferência, de cerca de 0,9 a cerca de 1,0.

A célula de aquecimento pode, também, ser medida em termosde seu ápice. Os ápices das células de aquecimento aqui definidas têm umaaltura de mais que cerca de 0,2 cm (centímetros) a cerca de 1,0 cm, de pre-ferência de mais que cerca de 0,3 cm a cerca de 0,9 cm, com mais prefe-rência de cerca de 0,4 cm a cerca de 0,8 cm e, com a máxima preferência,de cerca de 0,5 cm a cerca de 0,7 cm.

Conforme anteriormente declarado, a célula de aquecimento éformada em uma estrutura unificada compreendendo pelo menos duas su-perfícies opostas, de preferência superfícies de substrato em camada depelícula. Os substratos de camada de película são, de preferência, feitos depelículas ou de películas laminadas em materiais não-tecidos. Em geral, aspelículas preferenciais são aquelas seláveis a quente, e que são capazes deser facilmente submetidas à fusão térmica. Os não-tecidos, caso sejam usa-dos, proporcionam suporte e integridade aos substratos de camada de pelí-cula. Exemplos de películas adequadas incluem polietileno, polipropileno,náilon, poliéster, cloreto de polivinila, cloreto de polivinilideno, poliuretano,poliestireno, copolímero de etileno acetato de vinila saponificado, copolímerode etileno acetato de vinila, borracha natural, borracha recuperada e borra-cha sintética. A espessura dos substratos em camada de película situa-sena faixa de cerca de 1 a cerca de 300 μm, e pode ser permeável ou imper-meável a oxigênio. Para os materiais não-tecidos, são adequados aquelesque têm as propriedades características preferenciais de baixo peso e altaresistência à tração, como náilon, raiom, éster de celulose, derivados de po-livinila, poliolefinas, poliamidas ou poliésteres, celulose cuproamoniacal(Bemberg) e outros compostos de alto peso molecular, bem como materiaisnaturais, como lã, seda, juta, cânhamo, algodão, linho, sisal ou rami. Essesmateriais não-tecidos são descritos de maneira geral em "Nonwoven Bon-ding Methods and Materials", de Riedel, Nonwoven World (1987), aqui in-corporado na íntegra, a título de referência. Os substratos em camada depelícula preferenciais na presente invenção são folhas de não-tecido de po-lipropileno laminadas até a obtenção de uma película de poli(etileno-acetatode vinila), ou polietileno de baixa densidade (LDPE) com uma espessura decerca de 5 a cerca de 100 μm. Um exemplo de lâmina de não-tecido dispo-nível comercialmente consiste no material número W502FWH, o qual estádisponível comercialmente junto a PGI (Polymer Group International), deWaynesboro, VA, EUA. Um exemplo de película de polipropileno/etileno-acetato de vinila (PP/EVA) disponível comercialmente é o material númeroDH245, o qual está disponível comercialmente junto à Clopay Plastics, deCincinnati, OH1 EUA.

As superfícies opostas podem ser criadas mediante a união dedois substratos em redor de sua periferia, formando assim uma bolsa, umenvelope ou um bolso com o lado da película voltado para o interior domesmo (o lado a ser preenchido) e o lado de não-tecido voltado para fora.

Os bolsos podem, também, ser produzidos nos substratos mediante termo-formação, gofragem mecânica, gofragem a vácuo ou outros meios aceitá-veis. É preferencial para uso na presente invenção a termoformação, que édescrita em "Thermoforming", The Wiley Encyclopedia of Packaging Tech-nology, páginas 668-675 (1986), Marilyn Bakker, editora, aqui incorporadona íntegra, a título de referência.

A célula de aquecimento resultante pode ter qualquer formatogeométrico, por exemplo, disco, triângulo, pirâmide, cone, esfera, quadrado,cubo, retângulo, paralelepípedo retangular, cilindro, elipsóide e similares. Oformato preferencial da presente invenção compreende uma geometria emformato de disco tendo um diâmetro de célula de cerca de 0,2 a cerca de 5cm, de preferência de cerca de 1 a cerca de 4 cm e, com mais preferência,de cerca de 2 a cerca de 3 cm, e uma altura de mais que cerca de 0,2 a cer-ca de 1 cm, de preferência de mais que cerca de 0,3 a cerca de 0,9 cm, commais preferência de cerca de 0,4 a cerca de 0,8 cm e, com a máxima prefe-rência, de cerca de 0,5 a cerca de 0,7 cm, resultando em um volume da cé-lula de cerca de 0,0045 cm3 a cerca de 20 cm3 e, de preferência, de cercade 0,2 cm3 a cerca de 11 cm3'. Alternativamente, o formato da célula de a-quecimento da presente invenção pode, também, ter geometria alongada,com o eixo geométrico longo paralelo aos substratos, tendo uma altura decerca de 0,2 a cerca de 5 cm, de preferência de mais que cerca de 0,5 acerca de 1 cm, uma largura de cerca de 0,2 a cerca de 20 cm, de preferên-cia de cerca de 5 a cerca de 10 cm, e um comprimento de cerca de 1 a cer-ca de 20 cm, de preferência de cerca de 5 a cerca de 10 cm, resultando emum volume da célula de cerca de 0,04 cm3 a cerca de 2.000 cm3, de prefe-rência de cerca de 1,25 cm3 a cerca de 10 cm3.

As células de aquecimento da presente invenção têm, de pre-ferência, uma área da seção transversal, por célula, de cerca de 0,03 cm2 acerca de 20 cm2, com mais preferência de cerca de 0,1 cm2 a cerca de 15cm2, com mais preferência ainda de cerca de 1 cm2 a cerca de 10 cm2 e,com a máxima preferência, de cerca de 3 cm2 a cerca de 7 cm2. As célulasde aquecimento com essa área da seção transversal por célula são facil-mente incorporadas a bandagens para o corpo e similares, que proporcio-nam conformidade otimizada com os formatos do corpo.

As células de aquecimento da presente invenção têm, de pre-ferência, um peso de cerca de 0,4 grama a cerca de 2,5 grama de pré-mistura por célula, com mais preferência de cerca de 1,0 grama a cerca de2,4 gramas de pré-mistura por célula e, com a máxima preferência, de cercade 1,5 gramas de pré-mistura por célula a cerca de 2,3 gramas de pré-mistura por célula. As células de aquecimento com esse peso de pré-misturapor célula também são facilmente incorporadas a bandagens para o corpo esimilares, o que também proporciona uma conformidade otimizada com asformas do corpo e, portanto, fornece calor uniforme a uma área-alvo, alémde aprimorar o conforto do usuário.

A permeabilidade a oxigênio das células de aquecimento dapresente invenção pode ser obtida mediante a seleção, para os substratosem camada de película que formam as bolsas, os envelopes, os bolsos e/oua camada de cobertura, de películas ou revestimentos de película que te-nham as propriedades de permeabilidade especificamente desejadas. Aspropriedades de permeabilidade desejadas podem ser obtidas mediante ouso de películas microporosas ou películas que tenham poros ou orifíciosformados nas mesmas. A formação desses orifícios/poros pode se dar pormeio de extrusão/formação de vácuo, ou mediante a formação de aberturaspor agulhas quentes. A permeabilidade a oxigênio pode, também, ser obtidana presente invenção mediante a perfuração de ao menos um dos substra-tos em camada de película com orifícios de aeração usando-se, por exem-plo, pelo menos um pino, de preferência um conjunto de cerca de 20 a cercade 60 pinos, por exemplo com pontas afuniladas e diâmetros de cerca de0,2 a cerca de 2 mm, de preferência de cerca de 0,4 a cerca de 0,9 mm.

Alternativamente, depois de os substratos em camada de pelí-cula terem sido unidos um ao outro, encerrando no bolso formado entre asmesmas uma composição exotérmica particulada definida mais adiante nes-te documento, um lado da célula de aquecimento pode ser perfurado comorifícios de aeração mediante o uso de, por exemplo, pelo menos um pino,de preferência um conjunto de cerca de 20 a cerca de 60 pinos, por exemplocom pontas afuniladas e diâmetros de cerca de 0,2 a cerca de 2 mm, depreferência de cerca de 0,4 a cerca de 0,9 mm. Os pinos são pressionadosatravés de um lado do material da célula de aquecimento, até uma profundi-dade de cerca de 2% a cerca de 100%, de preferência de cerca de 20% acerca de 100% e, com mais preferência, de cerca de 50% a cerca de 100%para dentro da composição exotérmica particulada. Essa configuração deorifício proporciona uma difusão de oxigênio para dentro da célula de aque-cimento, durante a oxidação da composição exotérmica particulada, de cer-ca de 0,01 cc 02/min/5 cm2 a cerca de 15,0 cc 02/min/5 cm2 (a 21 °C, 0,1MPa (1 ATM)), de preferência de cerca de 0,9 cc 02/min/5 cm2 a cerca de 3cc 02/min/5 cm2 (a 21 °C, 0,1 MPa (1 ATM)). Embora sejam, de preferência,obtidos orifícios de aeração na camada de película de cobertura superior,também é possível obter orifícios de aeração na camada de película de co-bertura inferior e/ou em ambas.

As células de aquecimento da presente invenção podem, op-cionalmente, incorporar um componente a ser liberado através da pele, sen-do que o dito componente opcional inclui compostos aromáticos ativos,compostos aromáticos não-ativos, ativos farmacêuticos ou outros agentesterapêuticos e misturas dos mesmos. O componente opcional pode estarincorporado às células de aquecimento sob a forma de uma camada desubstrato separada, ou pode estar incorporado a pelo menos um dos subs-tratos em camada de película. Esses compostos aromáticos ativos incluem,mas não se limitam a, mentol, cânfora, eucalipto e misturas dos mesmos.Esses compostos aromáticos não-ativos incluem, mas não se limitam a,benzaldeído, citral, decanal, aldeído e misturas dos mesmos. Esses ativosfarmacêuticos/agentes terapêuticos incluem, mas não se limitam a antibióti-cos, vitaminas, agentes antivirais, analgésicos, agentes antiinflamatórios,antipruríticos, antipiréticos, agentes anestésicos, fungicidas, microbicidas emisturas dos mesmos. As células de aquecimento podem, também, com-preender uma camada de substrato separada, ou incorporada em pelo me-nos um dos substratos em camada de película, um componente auto-adesivo e/ou um componente absorvente de suor.

COMPOSIÇÃO EXOTÉRMICA

As células de aquecimento da presente invenção compreen-dem uma composição exotérmica particulada que oferece manutenção oti-mizada da temperatura durante um período prolongado, quando as célulasde aquecimento são incorporadas a dispositivos descartáveis de aquecimen-to, como bandagens descartáveis para o corpo. A composição exotérmicaparticulada compreende uma composição de pré-mistura particulada e umasolução de salmoura.

Os componentes da composição de pré-mistura particulada ti-picamente incluem pó de ferro, carvão, material absorvente formador de gele água, sendo esses componentes descritos em detalhe mais adiante nestedocumento. Da mesma forma, os componentes típicos da solução de sal-moura incluem um sal metálico, água e, opcionalmente, um inibidor de gáshidrogênio, como tiossulfato de sódio. As composições exotérmicas aquidefinidas são, geralmente, preparadas mediante a construção da composi-ção de pré-mistura particulada e a dosagem rápida da pré-mistura com asolução de salmoura, para resultar na formação das células de aquecimentoda presente invenção. Uma célula de aquecimento típica da presente inven-ção pode compreender de cerca de 0,4 grama a cerca de 2,5 gramas depré-mistura por célula, e de cerca de 0,4 grama a cerca de 1,5 gramas desolução de salmoura por célula. Portanto, uma composição exotérmica dapresente invenção pode compreender um peso total, por célula, de cerca de0,8 a cerca de 4,0 gramas, de preferência de cerca de 1,5 a cerca de 3,5gramas e, com mais preferência, de cerca de 2,5 gramas a cerca de 3,0 gra-mas.

A velocidade, a duração e a temperatura da reação de oxida-ção termogênica da composição exotérmica particulada pode ser controladaconforme se deseje, mediante a alteração da área de contato com o ar, maisespecificamente mediante a alteração da difusão/permeabilidade para oxi-gênio. Outros métodos para modificar a reação exotérmica incluem a esco-lha de componentes dentro da composição, por exemplo, mediante a esco-lha de um componente específico descrito mais adiante neste documento, amodificação do tamanho de partícula de um componente, e assim por diante.

A título de ilustração, um método específico de modificação dareação exotérmica envolve a adição de pó de ferro com um tamanho médiode partícula de cerca de 200 pm, e um material absorvente formador de gelcom um tamanho médio de partícula de cerca de 300 pm, sendo que a ra-zão entre os tamanhos médios de partícula do material absorvente formadorde gel e do pó de ferro é de 1,5:1. Demonstrou-se que essa razão selecio-nada entre o material absorvente formador de gel e o pó de ferro ofereceuma composição exotérmica que exibe uma temperatura de aquecimentoinicial rápida e uma longa duração do calor, o que tem sido de difícil realiza-ção para as composições exotérmicas atualmente disponíveis. Acredita-seque as composições exotérmicas atualmente disponíveis compreendam umalto teor de umidade, que resulta na presença de água nos espaços intersti-ciais das partículas, o que restringe o fluxo de oxigênio e desacelera a taxada temperatura de aquecimento inicial. Descobriu-se que as composiçõesexotérmicas que compreendem uma razão selecionada entre o tamanhomédio de partícula do material absorvente formador de gel e o do pó de fer-ro permitem que o excesso de água esteja ausente dos espaços intersticiaisdas partículas, de modo que são obtidas taxas mais rápidas de temperatu-ras de aquecimento iniciais.

PÓ DE FERRO

As composições exotérmicas particuladas da presente inven-ção compreendem um ou mais componentes de pó de ferro, a concentra-ções na faixa de cerca de 10% a cerca de 90%, de preferência de cerca de30% a cerca de 88% e, com mais preferência, de cerca de 50% a cerca de87%, em peso da composição.

Acredita-se que as composições exotérmicas particuladas aquidefinidas liberem calor mediante a oxidação do pó de ferro. É fato conhecidoque o ferro é o ânodo na reação eletroquímica envolvida na oxidação exo-térmica do ferro. Não há limitação específica quanto à pureza, tipo, tamanhoetc., do pó de ferro, contanto que o mesmo possa ser usado para geraçãode calor com água eletricamente condutiva e ar. Por exemplo, descobriu-seque o pó de ferro com um tamanho médio de partícula de cerca de 50 μm acerca de 400 μm, de preferência de cerca de 100 μm a cerca de 400 μm e,com mais preferência, de cerca de 150 pm a cerca de 300 μm, é adequadoao uso na presente invenção.

O tamanho médio de partícula do pó de ferro, bem como dequalquer outro componente particulado aqui definido, pode ser determinadomediante o uso de um método de peneira, como aquele apresentado no mé-todo ASTM B214. Geralmente, as partículas são passadas através de umasérie de peneiras consistindo em diferentes tamanhos, sendo medida a fra-ção de peso das partículas retidas em cada peneira. A fração de peso daspartículas em cada peneira é, então, usada para construir uma curva de dis-tribuição de peso cumulativa. A curva de distribuição de peso cumulativa éconstruída mediante a plotagem do tamanho de partícula contra a porcenta-gem em peso cumulativamente adicionado das partículas menores que otamanho de partícula retido na próxima peneira maior. Um diâmetro médio édeterminado a partir da curva de distribuição de peso cumulativa, o qual édefinido como o tamanho de partícula que corresponde a 50% do peso cu-mulativo. Os detalhes da construção de uma curva de distribuição de pesocumulativa são descritos em "Methods of Presenting Size Analysis Data",Particle Size Measurement, páginas 153-156, 4a. Edição, Terrence Allen(1990), cujas descrições estão aqui incorporadas, em sua totalidade, a títulode referência. Para ilustrar o método da peneira, cerca de 100 g +/- 0,1 g deamostra de teste são colocados sobre a tela de malha no topo de uma pilhade peneiras de padrão norte-americano, sendo que cada peneira tem aber-turas de tela que são maiores que as da peneira abaixo da mesma. Umatampa é colocada sobre a peneira superior, e a pilha de peneiras é, então,presa a um agitador de peneiras acionado mecanicamente, como um agita-dor Tyler RoTap, o qual é deixado funcionar durante 15 minutos, reprodu-zindo mecanicamente o movimento de agitação que ocorre durante a penei-ragem à mão, sendo qüe ocorre o batimento da pilha de peneiras durante oprocesso de agitação, para ajudar as partículas a caírem através das telasde malha e, depois de 15 minutos de agitação, o material coletado em cadatela de malha é pesado com precisão de 0,1 grama (g). A soma dos pesosde todas as frações não pode ser menor que 99,7% do peso da amostra deteste. Os pesos das frações retidas em cada peneira são expressos comoporcentagens do peso da amostra de teste com precisão de 0,1%. Qualquerfração que seja menor que ou igual a 0,04% do peso da amostra de testeprecisa ser registrada como "TRAÇO". Qualquer fração que seja maior queou igual a 0,05% do peso da amostra de teste precisa ser registrada como0,1%, exceto quando especificado o registro com duas casas decimais. Seuma fração estiver ausente, a mesma precisa ser registrada como 0,0%. Otamanho médio de partícula é, então, determinado.

De preferência, as composições exotérmicas particuladascompreendem uma razão selecionada entre tamanhos médios de partículado material absorvente formador de gel definido mais adiante neste docu-mento e do pó de ferro. Demonstrou-se que as composições exotérmicascompreendendo essa razão selecionada entre tamanhos médios de partícu-la dos componentes resultam na obtenção de células de aquecimento comaplicação otimizada de calor e com capacidade para resistir a alteraçõescomposicionais, como resistência à segregação de partículas. A razão entreos tamanhos médios de partícula do material absorvente formador de gel edo pó de ferro situa-se, tipicamente, na faixa de cerca de 10:1 a cerca de1:10, de preferência de cerca de 7:1 a cerca de 1:7, com mais preferênciade cerca de 5:1 a cerca de 1:5 e, com a máxima preferência, de cerca de3:1 a cerca de 1:3.As células de aquecimento da presente invenção são, tipica-mente, pequenas em comparação às células de aquecimento atualmentedisponíveis, e teores excessivos de composição exotérmica não podem serusados para compensar os efeitos da segregação de partículas. De fato, aadição de teores excessivos de composição exotérmica pode resultar emalterações significativas no desempenho térmico das células de aquecimen-to. Descobriu-se que os efeitos da segregação de partículas são reduzidosmediante o uso de pó de ferro com um tamanho médio de partícula dentrodas faixas aqui definidas, especialmente mediante o uso de pó de ferro emuma combinação de razões entre material absorvente formador de gel e póde ferro. Acredita-se que a velocidade de reação das composições exotér-micas seja controlada pela porosidade das composições exotérmicas ou, emoutras palavras, a taxa à qual as células de aquecimento emitem calor é im-pactada pelo comportamento de preenchimento das partículas (isto é, volu-me vazio intersticial das partículas) e pela quantidade de água presente nacomposição exotérmica. O pó de ferro aqui definido apresenta um compor-tamento de baixo preenchimento, enquanto o material absorvente formadorde gel impede que a água entre nos espaços vazios das partículas, resul-tando assim em células de aquecimento que exibem temperaturas de aque-cimento iniciais rápidas e longa duração de calor para tratamento de des-confortes e dores corporais temporários ou crônicos.

Alguns exemplos não-limitadores de fontes adequadas para opó de ferro da presente invenção incluem pó de ferro fundido, pó de ferroreduzido, pó de ferro eletrolítico, pó de ferro de sucata, ferro esponjoso, fer-ro gusa, ferro forjado, aços diversos, ligas de ferro, variedades tratadas des-sas fontes de ferro e misturas dos mesmos. É preferencial o ferro esponjoso.

O ferro esponjoso é uma fonte do pó de ferro que pode ser par-ticularmente vantajosa, devido a sua alta área superficial interna. Como aárea superficial interna é ordens de magnitude maior que a área superficialexterna, a reatividade pode não ser controlada pelo tamanho de partícula.

Alguns exemplos não-limitadores de ferro esponjoso disponível comercial-mente incluem M-100 e F-417, que estão disponíveis junto à HoeganaesCorporation, de New Jersey, EUA.

O ferro esponjoso é um material utilizado na indústria siderúr-gica como fonte básica para a produção de aço. Sem se limitar a qualquermétodo de produção, o ferro esponjoso pode ser produzido mediante a ex-posição do minério de ferro hematita (Fe2O3), sob forma triturada, a um am-biente de gás redutor a temperaturas um pouco abaixo daquelas de um alto-forno. O ferro esponjoso é mais especificamente apresentado, inclusivequanto à produção do mesmo, nas patentes U.S. n° 2.243.110, 2.793.946,2.807.535, 2.900.247, 2.915.379, 3.128.174, 3.136.623, 3.136.624,3.136.625, 3.375.098, 3.423.201, 3.684.486, 3.765.872, 3.770.421,3.779.741, 3.816.102, 3.827.879, 3.890.142 e 3.904.397, cujas descriçõesestão aqui incorporadas a título de referência.

Embora o oxigênio seja necessário para a ocorrência da rea-ção de oxidação do ferro, uma fonte interna de oxigênio não é necessárianas células de aquecimento da presente invenção, porém materiais quími-cos produtores de oxigênio podem ser incorporados à composição exotérmi-ca particulada no momento da preparação da mesma, sem alteração do es-copo da presente invenção. As fontes de oxigênio usadas para os propósi-tos desta invenção incluem ar e oxigênio produzido artificialmente, com di-versos graus de pureza. Dentre essas fontes de oxigênio, o ar é preferencialpor ser mais conveniente e de custo mais baixo.

CARVÃO

As composições exotérmicas particuladas da presente inven-ção compreendem um ou mais componentes de carvão em concentraçõesna faixa de cerca de 1% a cerca de 25%, de preferência de cerca de 1% acerca de 15% e, com mais preferência, de cerca de 1% a cerca de 10%, empeso da composição.

Alguns exemplos não-limitadores de carvão adequados ao usona presente invenção incluem carvão ativado, carvão não-ativado e misturasdos mesmos. O componente de carvão tem um tamanho médio de partículade cerca de 25 μιη a cerca de 200 μιτι, de preferência de cerca de 50 μιτι acerca de 100 μηι. É preferencial o carvão ativado.

O carvão ativado serve como o cátodo para a reação eletro-química envolvida na oxidação exotérmica do ferro. No entanto, as capaci-dades do cátodo podem ser adicionalmente estendidas mediante o uso decarvão não-ativado em pó, isto é, carvão misturado para reduzir os custos.Portanto, as misturas dos carvões acima também são úteis na presente invenção.

O carvão ativado é extremamente poroso em sua estrutura in-terna, o que confere ao mesmo uma capacidade de adsorção de oxigênioparticularmente boa. De fato, o carvão ativado tem, quando umedecido, acapacidade de adsorver extremamente bem o oxigênio, permitindo assimque funcione como um catalisador na reação eletroquímica.

Além disso, o carvão ativado pode absorver bem a água, e po-de servir como um material para retenção de água. Além do mais, o carvãoativado pode adsorver odores como aqueles causados pela oxidação de póde ferro.

Os carvões ativados preparados a partir de casca de coco,madeira, carvão vegetal, hulha, carvão de ossos e similares são adequadosao uso na presente invenção, mas aqueles preparados a partir de outrasmatérias-primas, como produtos de origem animal, gás natural, gorduras,óleos e resinas também são úteis para uso nas composições exotérmicasparticuladas da presente invenção. Não há limitação quanto aos tipos decarvão ativado usados, porém o carvão ativado preferencial tem boa capaci-dade de adsorção de oxigênio. Um exemplo de carvão ativado disponívelcomercialmente inclui aquele disponível junto a MeadWestvaco, de Coving-ton, Virgínia, EUA.

Para a obtenção de um aquecimento rápido da composiçãoexotérmica ao mesmo tempo em que se mantém a duração térmica, ascomposições exotérmicas precisam ter mais material absorvente formadorde gel que o carvão ativado. Demonstrou-se que, se o material absorventeformador de gel estiver presente em quantidade menor que a do carvão ati-vado, a reação exotérmica se torna sensível ao teor de umidade e não seaquecerá tão rapidamente. Sem se ater à teoria, acredita-se que isso se de-va à competição por umidade entre o material absorvente formador de gel eo carvão ativado, e para que a reação exotérmica prossiga, o carvão ativadoprecisa estar suficientemente umedecido para funcionar como catalisadorpara adsorção de oxigênio.

Adicionalmente, a quantidade de carvão nas composições exo-térmicas particuladas aqui definidas precisa ser mínima, de modo a maximi-zar o volume vazio intersticial das partículas. O carvão é, tipicamente, ocomponente com partículas mais finas, e o excesso de carvão resultaria nopreenchimento do volume vazio intersticial das partículas. Descobriu-se quea quantidade de carvão necessária para a reação exotérmica é significati-vamente mais baixa do que é usado nas composições exotérmicas atual-mente disponíveis, por causa do teor relativamente alto de material absor-vente formador de gel usado. Portanto, o carvão é principalmente usado porsua atividade catalítica, e minimamente por sua propriedade de retenção de água.

Um baixo teor de carvão é, também, altamente desejável parao método para fabricação de células de aquecimento da presente invenção,já que um baixo teor de carvão permite que a pré-mistura absorva rapida-mente a solução de salmoura. Isso aumenta significativamente a velocidadedo método de fabricação das células de aquecimento aqui definidas.

MATERIAL ABSORVENTE FORMADOR DE GEL

As composições exotérmicas particuladas da presente inven-ção compreendem um ou mais materiais gelificantes absorventes em con-centrações na faixa de cerca de 1% a cerca de 25%, de preferência de cer-ca de 1% a cerca de 15% e, com mais preferência, de cerca de 1% a cercade 10%, em peso da composição.

O material absorvente formador de gel adequado ao uso napresente invenção permite a retenção de água, fisica ou quimicamente, nointerior das composições exotérmicas particuladas da presente invenção.

Em particular, o material absorvente formador de gel tem a função de suprirágua gradualmente ao componente de pó de ferro, sendo que a água é Iibe-rada a uma taxa controlada. Sem se ater à teoria, acredita-se que o materialabsorvente formador de gel pode impedir ou inibir a entrada da água, ou suapermanência nos espaços intersticiais das diversas partículas das composi-ções exotérmicas, ajudando assim a evitar ou inibir o encharcamento.

Alguns exemplos não-limitadores de materiais gelificantes ab-sorventes adequados incluem aqueles materiais gelificantes absorventesque têm propriedades de absorção de fluidos e que podem formar hidrogéisao entrar em contato com a água. Um exemplo específico desse tipo de ma-terial absorvente formador de gel é o material absorvente formador de hidro-gel que tem por base um poliácido, por exemplo ácido poliacrílico. Os mate-riais poliméricos formadores de hidrogel desse tipo são aqueles que, ao en-trarem em contato com líquidos, como a água, absorvem esses fluidos e,assim, formam o hidrogel. Esses materiais gelificantes absorventes prefe-renciais compreendem, geralmente, material polimérico formador de hidro-gel, substancialmente insolúvel em água, ligeiramente reticulado e parcial-mente neutralizado, preparado a partir de monômeros polimerizáveis insatu-rados contendo ácido. Nesses materiais, o componente polimérico formadoa partir de monômeros insaturados contendo ácido pode compreender todoo agente gelificante ou pode ser enxertado sobre outros tipos de porçõespoliméricas, como amido ou celulose. São desse último tipo os materiais àbase de amido enxertado com ácido acrílico. Portanto, os materiais gelifican-tes absorventes específicos adequados incluem amido enxertado com acri-Ionitrila hidrolisada, amido enxertado com ácido acrílico, poliacrilato, copolí-mero à base de anidrido maléico e combinações dos mesmos. São prefe- renciais os poliacrilatos e os materiais à base de amido enxertado com ácidoacrílico. Alguns exemplos não-limitadores de poliacrilatos disponíveis co-mercialmente incluem aqueles disponíveis junto à Nippon Shokubai, de Cha-tanooga, TN, EUA.

O material absorvente formador de gel tem um tamanho médiode partícula de cerca de 300 μητι a cerca de 800 μηι, de preferência de cercade 400 μιτι a cerca de 800 μητι e, com mais preferência, de cerca de 500 μιτιa cerca de 800 μιτι. Demonstrou-se que os materiais gelificantes absorven-tes com um tamanho médio de partícula de 300 μητι ou maior contribuempara a obtenção de pouco ou nenhum efeito de segregação. A redução dosefeitos de segregação proporciona uma manutenção otimizada da tempera-tura durante um período prolongado, de modo que os benefícios de calorterapêutico desejados sejam obtidos sem quaisquer eventos adversos, co-mo queimaduras na pele. A redução dos efeitos de segregação permite,também, a produção em alta velocidade de dispositivos descartáveis de a -quecimento compreendendo uma pluralidade de células de aquecimentoque proporcionam até vinte e quatro horas de calor terapêutico.

Conforme anteriormente descrito neste documento, as compo-sições exotérmicas particuladas aqui definidas têm, de preferência, razõesselecionadas entre tamanhos médios de partícula do material absorventeformador de gel e do pó de ferro. Demonstrou-se que as composições exo-térmicas compreendendo as razões selecionadas definidas entre tamanhosmédios de partícula desses componentes exibem pouco ou nenhum efeitode segregação, o que resulta em composições exotérmicas que atendem ocomportamento térmico pretendido para os benefícios de calor terapêuticodesejados.

Em adição ao material absorvente formador de gel, as compo-sições exotérmicas particuladas da presente invenção podem, opcionalmen-te, compreender outros materiais retentores de água, os quais têm funçãocapilar e/ou propriedades hidrofílicas. Esses materiais retentores de águaopcionais podem estar incluídos nas composições exotérmicas particuladasa concentrações na faixa de cerca de 0,1% a cerca de 25%, de preferênciade cerca de 0,5% a cerca de 20% e, com mais preferência, de cerca de 1%a cerca de 15%, em peso da composição. Alguns exemplos não-limitadoresdesses materiais retentores de água opcionais incluem vermiculita, silicatosporosos, pó de madeira, farinha de madeira, algodão, papel, matéria vege-tal, sais de carboximetil celulose, sais inorgânicos e misturas dos mesmos.O material absorvente formador de gel e os materiais retentores de águaopcionais são descritos com mais detalhes nas patentes U.S. n° 5.918.590 e5.984.995, cujas descrições estão aqui incorporadas, a título de referência.SAL METÁLICO

A composição exotérmica particulada da presente invençãocompreende um ou mais sais de metal, a concentrações na faixa de cercade 0,5% a cerca de 10%, de preferência de cerca de 0,5% a cerca de 7% e,com mais preferência, de cerca de 1 % a cerca de 5%, em peso da composição.

Os sais de metal adequados ao uso na presente invenção in-cluem aqueles que servem como um promotor de reação para ativar a su-perfície do pó de ferro, de modo a facilitar a reação de oxidação com o ar eproporcionar condução elétrica para que a composição exotérmica suporte areação corrosiva. Em geral, existem vários sais de metal álcali, alcalino-terroso e de transição adequados que podem ser usados, por si sós ou emcombinação, para suportar a reação corrosiva do ferro.

Exemplos não-limitadores de sais de metal adequados incluemsulfatos, cloretos, sais de carbonato, sais de acetato, nitratos, nitritos e mis-turas dos mesmos. Exemplos não-limitadores específicos de sulfatos inclu-em sulfato férrico, sulfato de potássio, sulfato de sódio, sulfato de manga-nês, sulfato de magnésio e misturas dos mesmos. Exemplos não-limitadoresespecíficos de cloretos incluem cloreto cúprico, cloreto de potássio, cloretode sódio, cloreto de cálcio, cloreto de manganês, cloreto de magnésio clore-to cuproso e misturas dos mesmos. O cloreto cúprico, o cloreto de sódio eas misturas dos mesmos são os sais de metal preferenciais. Um exemplo decloreto de sódio disponível comercialmente inclui aquele disponível junto àMorton Sált, de Chicago, Illinois, EUA.

ÁGUA

As composições exotérmicas particuladas da presente inven-ção compreendem água em concentrações na faixa de cerca de 1% a cercade 35%, de preferência de cerca de 5% a cerca de 33%, em peso da com-posição. A água adequada ao uso na presente invenção pode ser proveni-ente de qualquer fonte adequada. Por exemplo, água da rede pública, águadestilada ou água desionizada, ou qualquer mistura das mesmas, é adequa-da ao uso na presente invenção.É fato conhecido que o desempenho térmico de células de a-quecimento é altamente sensível ao teor de umidade, e uma célula de a-quecimento típica pode compreender concentrações de água maiores ouiguais a cerca de 27%, para manter a temperatura de aquecimento da ditacélula. No entanto, a inclusão de altas concentrações de água em teores decerca de 27% ou maiores pode resultar em temperaturas de aquecimentoiniciais mais lentas que o desejado. Portanto, a capacidade de atingir rapi-damente a temperatura desejada para um benefício terapêutico, bem comoa capacidade de manter essa temperatura, são de difícil obtenção. Desco-briu-se, no entanto, que as composições exotérmicas particuladas da pre-sente invenção não só permitem a obtenção de células de aquecimento quesão altamente eficazes na manutenção de uma temperatura controlada econsistente durante um período prolongado, como também permitem a ob-tenção de células de aquecimento que apresentam temperaturas de aque-cimento iniciais rápidas, resultando assim em células de aquecimento queproporcionam os benefícios de calor terapêutico desejados sem quaisquereventos adversos, como queimaduras na pele. Isso é obtido mediante a in-corporação de uma razão de peso suficiente entre a água e o material ab-sorvente formador de gel, de modo que as composições exotérmicas parti-culadas tenham uma alta retenção interna de água e alto volume vazio in-tersticial das partículas. As composições exotérmicas particuladas da pre-sente invenção compreendem uma razão de peso entre água e material ab-sorvente formador de gel de cerca de 3:1 a cerca de 9:1, de preferência decerca de 4:1 a cerca de 7:1, em peso da composição exotérmica.

Além disso, as células de aquecimento atualmente disponíveiscompreendem, tipicamente, um alto teor de água para aumentar o períodode tempo em que é mantida a temperatura das células de aquecimento. Por-tanto, as composições exotérmicas da presente invenção podem compreen-der um alto teor de água e ser construídas com pesos de célula mais baixosdo que as células de aquecimento atualmente disponíveis. Portanto, ascomposições exotérmicas da presente invenção são usadas de maneiramais eficaz com alta concentração de água, e quantidades menores decomposição exotérmica são necessárias para a obtenção do tempo de du-ração desejado para a temperatura de aquecimento.

COMPONENTES OPCIONAIS

As composições exotérmicas da presente invenção podemcompreender, ainda, um ou mais outros componentes opcionais conhecidosou, de outro modo, eficazes para uso em composições exotérmicas, desdeque os componentes opcionais sejam física e quimicamente compatíveiscom os componentes composicionais anteriormente descritos neste docu-mento ou, de outro modo, não prejudiquem indevidamente a estabilidade, aestética ou o desempenho do produto. Outros componentes opcionais ade-quados ao uso na presente invenção incluem materiais como auxiliares deaglomeração, inclusive xarope de milho, xarope de maltitol, xarope de sorbi-tol cristalizante e xarope de sorbitol amorfo, aglutinantes a seco, inclusivecelulose microcristalina, celulose microfina, maltodextrina, Iactose aspergida,sacarose e dextrina co-cristalizadas, dextrose modificada, manitol, amidopré-gelatinizado, fosfato dicálcico e carbonato de cálcio, intensificadores dareação de oxidação, inclusive cromo, manganês e cobre elementares, bemcomo compostos compreendendo esses elementos, inibidores de gás hidro-gênio, inclusive compostos de álcali inorgânicos e orgânicos, e sais de álcalide ácido fraco, sendo que alguns exemplos não-limitadores específicos in-cluem tiossulfato de sódio, sulfito de sódio, hidróxido de sódio, hidróxido depotássio, carbonato sódico de hidrogênio, carbonato de sódio, hidróxido decálcio, carbonato de cálcio e propionato de sódio, cargas, como fragmentoscelulósicos naturais, inclusive pó de madeira, Iinter de algodão e celulose,fibras sintéticas sob forma fragmentada, inclusive fibras de poliéster, resinassintéticas espumadas como poliestireno e poliuretano espumados, compos-tos inorgânicos, inclusive pó de sílica, gel de sílica poroso, sulfato de sódio,sulfato de bário, óxidos de ferro e alumina, agentes antiformação de torta,como fosfato tricálcio e silicoaluminato de sódio, bem como misturas dosmesmos. Esses componentes incluem, também, espessantes como amidode milho, amido de batata, carboximetilcelulose e alfa-amido, bem comotensoativos como aqueles incluídos nos tipos aniônico, catiônico, não-iônico,zwiteriônico e anfotérico. Ainda outros componentes opcionais podem estarincluídos nas composições ou artigos da presente invenção, conforme foradequado, inclusive agentes de extensão, como metassilicatos, zircônio ecerâmicas, bem como misturas dos mesmos. Os outros componentes op-cionais podem estar incluídos nas composições exotérmicas particuladasem concentrações na faixa de cerca de 0,01% a cerca de 35%, de preferên-cia de cerca de 0,1% a cerca de 30%, em peso da composição.

MÉTODO DE FABRICAÇÃO

As composições exotérmicas particuladas da presente inven-ção podem ser preparadas por meio de qualquer técnica conhecida ou, deoutro modo, eficaz que seja adequada à obtenção de uma composição exo-térmica que proporcione um benefício de calor terapêutico. As composiçõesexotérmicas particuladas da presente invenção são, de preferência, prepa-radas mediante o uso de técnicas convencionais de misturação. Métodosadequados para a mistura dos componentes das composições exotérmicasparticuladas da presente invenção são descritos de maneira mais completaem patente U.S. n° 4.649.895, concedida a Yasuki et al. em 17 de março de1987, cujas descrições estão aqui incorporadas, a título de referência.

Uma técnica típica de misturação dos componentes das com-posições exotérmicas particuladas envolve a adição de carvão a um mistu-rador, seguida da adição de uma pequena quantidade do total de água e,então, da misturação da combinação de carvão e água. De modo geral, éadicionada água suficiente para auxiliar na misturação, ao mesmo tempo emque se evita um aumento na corrosão. A misturação é interrompida e ummaterial absorvente formador de gel é adicionado à combinação de carvão eágua. A misturação é retomada até que todos os componentes estejamcompletamente misturados e, então, o pó de ferro é adicionado e misturado.A composição é, então, mesclada até estar totalmente misturada, para for-mar uma pré-mistura particulada. O cloreto de sódio, opcionalmente um ini-bidor de gás hidrogênio como tiossulfato de sódio, e o restante da água sãoseparadamente misturados para formar uma solução de salmoura que é,então, adicionada à pré-mistura de pó de ferro para formar uma composiçãoexotérmica particulada que é usada na construção de uma célula de aque-cimento da presente invenção.

As células de aquecimento individuais podem, tipicamente, serpreparadas mediante a adição de uma quantidade fixa da composição depré-mistura particulada a um bolso existente em uma lâmina de substratoem camada de película, como o bolso em uma lâmina de substrato em ca-mada de película de não-tecido de polipropileno/LDPE. Nesse processo, aágua ou a salmoura é rapidamente dosada por cima da composição de pré-mistura, e uma lâmina plana de substrato em camada de película de não-tecido de polipropileno/poli(etileno-acetato de vinila) é colocada sobre a cé-lula, com o lado de película de poli(etileno-acetato de vinila) voltado para olado de película de LDPE da lâmina contendo bolsos pré-formados. As ca-madas de película das duas lâminas são ligadas uma à outra mediante ouso de baixo calor, formando uma estrutura unificada. A célula de aqueci-mento resultante contém a composição exotérmica particulada lacrada nointerior do bolso, entre as duas lâminas de substrato em camada de pelícu-la.

Alternativamente, células de aquecimento individuais podemser preparadas mediante o uso de vácuo para formação de um bolso. Ouseja, é usado vácuo para puxar a superfície do substrato em camada de pe-lícula para dentro de um molde, conforme a composição de pré-mistura par-ticulada é colocada por cima da dita superfície do substrato, diretamentesobre o molde. A composição de pré-mistura particulada cai para dentro dobolso formado a vácuo, sendo mantida no lugar por meio de um vácuo exer-cido sobre a composição de pré-mistura particulada no fundo do molde. Emseguida, uma solução de salmoura é rapidamente dosada por cima da com-posição de pré-mistura. Uma segunda superfície de substrato em camadade película é, então, colocada sobre a primeira superfície de substrato emcamada de película, de modo que a composição exotérmica particulada fi-que entre as duas superfícies. A composição exotérmica particulada é, en-tão, lacrada entre a primeira e a segunda superfícies de substrato em ca-mada de película.As células de aquecimento resultantes podem ser usadas porsi sós, ou sob a forma de uma pluralidade de células de aquecimento, sendoque as células de aquecimento podem ser incorporadas a diversos dispositi-vos descartáveis de aquecimento, como bandagens descartáveis para ocorpo. Tipicamente, as bandagens para o corpo têm um meio para retençãodas mesmas em seu lugar, em redor de diversas partes do corpo, como joe-lho, pescoço e costas, entre outras, e pode compreender qualquer quanti-dade de estilos e formatos, sendo que os meios de retenção incluem umsistema de fixação como um sistema de fechamento por gancho e laço refe-chável em duas partes.

As células de aquecimento resultantes são, de preferência,embaladas em uma embalagem secundária impermeável ao ar, para impe-dir que a reação de oxidação ocorra antes do momento desejado, conformedescrito na patente U.S. n° 4.649.895 anteriormente mencionada, e já aquiincorporada, a título de referência. Alternativamente, tiras adesivas removí-veis impermeáveis ao ar podem ser colocadas sobre os orifícios de aeraçãopresentes nas células de aquecimento de modo que, quando as tiras sãoremovidas, permite-se a entrada de ar na célula de aquecimento, ativandoassim a reação de oxidação do pó de ferro.

EXEMPLOS

Os exemplos a seguir descrevem e demonstram mais detalha-damente as modalidades que estão no âmbito da presente invenção. Osexemplos são fornecidos somente para fins de ilustração e não devem serconsiderados como uma limitação da presente invenção, uma vez que mui-tas variações da mesma são possíveis sem que se desvie do caráter e âm-bito da invenção. Todas as concentrações exemplificadas são porcentagenspeso-peso, exceto onde indicado em contrário.

As composições exotérmicas particuladas exemplificadas abai-xo são preparadas mediante o uso de técnicas convencionais de misturaçãopara formar as composições exotérmicas particuladas, sendo que as com-posições resultantes permitem a construção das células de aquecimento dapresente invenção.Uma pré-mistura é preparada mediante a adição de carvão ati-vado e água em um misturador, como um Littleford Day Mixer, procedendo-se à misturação durante cerca de dez minutos. Um material absorvente for-mador de gel como um poliacrilato é, então, adicionado, e a mistura é mistu-rada durante cerca de 10 minutos. Em seguida, um pó de ferro como ferroesponjoso é adicionado ao misturador, e a pré-mistura resultante é mistura-da durante cerca de 5 minutos.

Aproximadamente 2,2 gramas da composição de pré-misturaresultante são adicionados a um bolso pré-formado, que foi termoformadoem uma lâmina de não-tecido de polipropileno revestida com película deLDPE.

Em seguida, uma solução de salmoura é preparada mediante aadição de água, um sal metálico como cloreto de sódio e, opcionalmente,tiossulfato de sódio em um misturador, procedendo-se à misturação durantecerca de quinze minutos. A solução de salmoura resultante é, então, rapi-damente dosada sobre a composição de pré-mistura, para resultar na cons-trução de uma ou mais células de aquecimento da presente invenção.

Uma lâmina plana de não-tecido de polipropileno, revestidacom poli(etileno-acetato de vinila) é, então, colocada sobre a célula de a-quecimento e ligada por calor à lâmina inferior. O material em redor da célu-la de aquecimento é aparado para deixar 2,5 cm de excesso de material emtorno do perímetro da célula. Cem pinos com aproximadamente 0,5 mm dediâmetro são pressionados simultaneamente em um lado da célula, até quepenetrem aproximadamente 100% para dentro da composição exotérmica,mas não através da lâmina inferior. Esse processo de perfuração resulta emuma permeabilidade difusiva de O2 de cerca de 1 cc/min/5 cm2 (a 21 °C, 0,1MPa (1 ATM)). A célula começa a gerar calor pouco depois de a salmouraser adicionada à composição particulada, portanto as lâminas superior einferior são ligadas uma à outra, e a célula de aquecimento acabada é rapi-damente embalada em uma embalagem secundária à prova de ar, para fu-turo uso.

As células de aquecimento resultantes podem ser incorporadasa dispositivos descartáveis de aquecimento, inclusive bandagens descartá-veis para o corpo, como bandagens para as costas, bandagens para o joe-lho, bandagens para articulações, bandagens menstruais, tipóias e simila-res.

COMPOSICOES EXOT ERMICAS PARTI CULADAS

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Embora tenham sido descritas modalidades específicasadequadas ao uso nas composições exotérmicas particuladas da presenteinvenção, ficará óbvio aos versados na técnica que diversas alterações emodificações da presente invenção podem ser feitas sem se afastar doespírito e do escopo da invenção. Nas reivindicações anexas, devem sercobertas todas essas modificações que estão dentro do escopo da presente invenção.

Claims (10)

1. Célula de aquecimento, compreendendo uma composição exotérmicaparticulada em que a composição exotérmica particulada compreende:(a) de 10% a 90% em peso, de pó de ferro;(b) de 1 % a 25% em peso, de um carvão selecionado do grupoconsistindo em carvão ativado, carvão não-ativado e misturas dos mesmos;(c) de 1 % a 25% em peso, de um material absorvente formadorde gel com um tamanho médio de partícula de 300 pm a 800 pm; e(d) de 1 % a 35% em peso, de água.sendo que as partículas da composição exotérmica particuladasão combinadas em um bolso, formado em uma estrutura unificada com-preendendo ao menos duas superfícies opostas, das quais pelo menos umaé permeável a oxigênio.

2. Célula de aquecimento, de acordo com a reivindicação 1 , emque a razão entre o tamanho médio de partícula do material absorvente for-mador de gel e o tamanho médio de partícula do pó de ferro situa-se na fai-xa de 10:1 a 1:10, de preferência de 3:1 a 1:3.

3. Célula de aquecimento, de acordo com qualquer das reivin-dicações anteriores, em que a composição exotérmica particulada compre-ende de 50% a 87% em peso, do pó de ferro.

4. Célula de aquecimento, de acordo com qualquer das reivin-dicações anteriores, em que o pó de ferro tem um tamanho médio de partí-cula de 50 μm a 400 um.

5. Célula de aquecimento, de acordo com qualquer das reivin-dicações anteriores, em que o pó de ferro é selecionado do grupo consistin-do em pó de ferro fundido, pó de ferro reduzido, pó de ferro eletrolítico, póde ferro de sucata, ferro gusa, ferro esponjoso, ferro forjado, aço, liga deferro e misturas dos mesmos sendo que, de preferência, o pó de ferro con-siste em ferro esponjoso.

6. Célula de aquecimento, de acordo com qualquer das reivin-dicações anteriores, em que a composição exotérmica particulada compre-ende de 1% a 15%, em peso, do material absorvente formador de gel, oqual é um material polimérico formador de hidrogel selecionado do grupoconsistindo em amido enxertado com acrilonitrila hidrolisada, amido enxer-tado com ácido acrílico, poliacrilato, copolímero à base de anidrido maléico emisturas dos mesmos.

7. Célula de aquecimento, de acordo com qualquer das reivin-dicações anteriores, em que a composição exotérmica particulada compre-ende, ainda, de 0,5% a 10% em peso, de um sal metálico selecionado dogrupo consistindo em sais de metais álcali, sais de metais alcalino-terrosos,sais de metais de transição e misturas dos mesmos, de preferência cloretode sódio, cloreto cúprico e misturas dos mesmos.

8. Célula de aquecimento, de acordo com qualquer das reivin-dicações anteriores, em que a célula de aquecimento tem uma área da se-ção transversal de 2 cm2 a 10 cm2.

9. Célula de aquecimento, de acordo com qualquer das reivin-dicações anteriores, em que a célula de aquecimento tem um peso total dacélula de 0,8 grama a 4,0 gramas.

10. Célula de aquecimento, de acordo com qualquer das rei-vindicações anteriores, em que a célula de aquecimento é incorporada aartigos descartáveis de aquecimento selecionados do grupo consistindo embandagens para as costas, bandagens para o joelho, bandagens para opescoço, bandagens menstruais, bandagens para articulações e tipóias.