CN1158982C - 一次性单轴弹性关节热护垫 - Google Patents

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Abstract

一次性单轴弹性关节热护垫，包括：a)一片挠性材料，它具有第一和第二端、固定它们之间的体部、第一和第二系带部，体部、第一和第二系带部中至少有一个包括一个或多个弹性叠层结构，该结构包括第一、第二载体层和放置在该载体层之间的丝网，所述丝网包括与许多弹性的第二线条交叉的许多第一线条，在施用压力的情况下所述第一线条的软化温度比第二线条低，在所述第一线条软化温度下通过施加粘结压力，有至少10%的所述第一线条一体化地粘结在所述第一和第二载体层上，所述体部、第一和第二系带部中至少有一个可沿所述挠性材料片的纵向轴拉伸；b)一个或多个固定地附着在所述体部中的热袋；c)紧固装置。热量被施加至使用者身体用于消除疼痛。

Description

一次性单轴弹性关节热护垫
技术领域
本发明涉及具有由聚合物丝网和两层织物载体层制成的弹性叠层结构和一个或多个发热单元的一次性单轴弹性关节热护垫，从而将热量施加至使用者身体的特定区域，较好地用于减轻疼痛。更具体地说，本发明涉及较好用于膝关节和/或肘关节的一次性单轴弹性关节热护垫，它具有弹性叠层结构并带有一个或多个含多个单独的发热单元的热袋，这些发热单元很好地贴合使用者的身体，提供恒定、方便和舒适的热敷贴。
背景技术
治疗急性或慢性疼痛的一种常用方法是向疼痛区施加热量。这种热处理法被作为治疗包括酸痛、肌肉和关节僵硬、神经痛、风湿病等病症的治疗方法。
人体膝关节和肘关节是两个最易受用力过度伤害的人体关节。尽管在创伤愈合过程中使用弹性紧压绷带帮助稳定膝盖的移动，但是常使用热垫、旋流温水(whirlpools)、热毛巾和水力整理机(hydrocollator)向膝盖施加热量以解除膝盖创伤的疼痛。但是，这些解除疼痛和稳定膝盖的元件只能在解除疼痛和稳定膝盖中择一发挥作用，而不同时具有这两个功能。
一般来说，在移去热源后，这种热敷贴形成的有益治疗效果就减弱了。因此，根据温度，需要向疼痛区提供持续的热源以便尽可能长地获得所需的治疗效果。大多数现有的发热装置使用的热源需要进行补充(如上面所述的装置)或者使用可重复利用的含水和/或可微波加热的凝胶的热袋，它们不便于以定期的和长时间的方式使用，因为它们不能在需要时立即提供热能，或以受控的方式发热。
已知基于铁的氧化的一次性热袋，例如美国专利4,366,804、4,649,895、5,046,479和Re.32,026所描述的热袋。但是，已证实这些元件不完全令人满意。因为许多这些元件是笨重的、不能保持稳定的和受控的温度，和/或具有令人不满意的物理尺寸，影响了其效果。因而向人体提供的是不稳定的、不方便的和/或不舒适的热敷贴。
在膝关节或肘关节弯曲时，使用现有的发热装置也不能使热能保持在合适的位置上。目前弹性叠层结构已被用于各种产品中，包括弹性吸收体结构，如汗巾、绷带、尿片和失禁用品。已有多种方法用于制造这种叠层结构，例如美国专利4,522,863、4,606,964和4,977,011所述的方法。但是，尽管这些弹性叠层结构适用于其所需的用途，但是在其断面上突出有线条(strands)，当穿戴在人体上时这些线条会成为刺激源。此外，当要求弹性叠层结构具有较大模量值(即应力与应变之比)时，一般需要使用具有较大截面积的弹性线条。但是，这种粗线条与人体接触时，会产生粗糙或“异物块”的感觉。
本发明人开发了一次性单轴弹性关节热护垫，在用于使用者膝关节或肘关节时它能保持在适当的位置处，并且以受控的和持续的方式同时提供紧绷作用和热能。这些护垫包括一个或多个热粘的弹性叠层结构(所述叠层结构最好包括两层载体层以及一体化地热粘在这两层之间的弹性部件)和一个或多个发热单元，较好是一个或多个热袋，每个热袋含有多个单独的发热单元，所述发热单元通常包括放热组合物，最好包括特殊的进行铁的氧化的化学物质，并具有特定的物理尺寸及填充特性，它们间隔放置并固定地附着在热袋中。当将热粘的弹性叠层结构加入本发明膝关节和/或肘关节护垫以后，它明显降低了使用过程中护垫的复合结构脱层的可能性，明显降低了粗糙和“异物块”的感觉，并且明显降低了突出断面的线条的刺激性，并使膝关节和/或肘关节护垫能很好地贴合使用者的膝盖和肘关节，从而产生均匀的热覆盖区并增加舒适性。
因此，本发明的一个目的是提供一种一次性单轴弹性关节护垫，该护垫能很好地贴合使用者的膝关节和/或肘关节，形成均匀的热覆盖区并更舒适，它包括一个或多个热粘的弹性叠层结构和一个或多个发热单元，这些发热单元提供受控的和持续的温度并能较快地达到其工作温度范围。
本发明另一个目的是提供一种一次性单轴弹性关节护垫，它包括一个或多个热粘的弹性叠层结构和一个或多个热袋，所述结构包括两层载体层以及一体化地热粘在这两层之间的弹性部件，所述热袋包括一个或多个发热单元。这种弹性叠层结构明显降低了护垫复合结构脱层的可能性，明显降低了粗糙和“异物块”的感觉，并且明显降低了突出断面的线条产生的刺激性，提供持续的、方便的和舒适的热敷贴，同时使发热单元内的物质不易被接触。
本发明再一个目的是提供一种一次性单轴弹性关节(较好是膝关节和/或肘关节)护垫，它包括一个或多个热粘的弹性叠层结构和一个或多个热袋，所述结构较好包括两层载体层以及一体化地热粘在这两层之间的弹性部件，所述热袋至少具有一层半刚性材料的连续层的一体化结构(这种半刚性材料在一定温度范围内具有不同刚度特性)并含有多个独立的发热单元，这些发热单元间隔放置并被固定在一体化的热袋结构中，所述热袋提供良好的总体褶皱特性同时保持足够的刚度以维持对发热单元的结构支承，并在操作或使用过程中防止一层或多层连续层受到不可接受的拉伸。
由下面的详细描述可容易地理解本发明上述及其它目的。
发明的内容
本发明涉及一种一次性单轴弹性关节热护垫，它包括：
a)一片挠性材料，它具有第一端和第二端、固定在所述第一端和所述第二端之间的体部、第一系带部和第二系带部，所述体部、第一系带部和第二系带部中至少有一个包括一个或多个弹性叠层结构，所述叠层结构包括第一载体层、第二载体层和放置在所述第一和第二载体层之间的丝网，所述丝网包括与许多弹性的第二线条交叉的许多第一线条，在施用压力的情况下所述第一和第二线条具有软化温度，所述第一线条的软化温度低于所述第二线条的软化温度，在所述第一线条软化温度下通过施加粘结压力，有至少10％的所述第一线条一体化地粘结在所述第一和第二载体层上，所述体部、第一系带部和第二系带部中至少有一个可沿所述挠性材料片的纵向轴拉伸；
b)一个或多个固定地附着在所述体部中的热袋，所述热袋具有至少一层半刚性材料连续层的一体化结构，一个或多个发热单元间隔放置并固定地附着在所述半刚性材料的连续层中，所述一个或多个发热单元含有放热组合物；
c)紧固装置，用于将所述挠性材料片围绕在使用者的膝盖或肘部。
本发明一次性单轴弹性关节热护垫包括一片挠性材料和一个或多个发热单元，所述挠性材料具有一个外表面、一个朝人体的表面、第一端、第二端、体部、第一系带部和第二系带部，其中体部、第一系带部和第二系带部中至少有一个包括一个可沿该挠性材料片的纵向拉伸的弹性部分，所述发热单元包括放热组合物，该组合物最好充分填充发热单元中可用的孔隙体积。
所述挠性材料的弹性部分具有叠层结构，该结构包括第一载体层、第二载体层和放置在第一和第二载体层之间的丝网。所述丝网较好至少在一个方向具有弹性，它包括与许多第二线条(strands)交叉的许多第一线条，在施用压力下所述第一和第二线条具有软化温度，从而在第一线条软化温度下通过施加粘合压力，可至少将10％的第一线条一体化地粘合在第一和第二载体层上。
所述挠性材料片的长度足以围绕使用者的膝盖和/或肘部，从而在该挠性材料处于松弛状态或拉伸状态下使所述第一端和第二端重叠。所述第一和第二端包括可重复闭合的紧固件(较好是钩-圈紧固件)用于将第一端附着在所述挠性材料片上，从而将该挠性材料片缠绕在使用者的膝盖或肘部上。较好的是，所述紧固件是两部分紧固装置，这种装置具有许多钩元件，这些钩元件与附着在挠性材料片上搭接区的纤维圈啮合，用于使护垫适合不同使用者的尺寸并且将护垫调节至舒适的弹性张力。
所述挠性材料片中最好还包括一个孔，用于对正使用者的膝盖骨(膝关节)或肘突(肘关节)，以方便地形成定位点从而将该单轴关节护垫围绕在使用者的膝盖或肘关节上。挠性材料片较好包括由所述小孔出发基本沿纵向延伸的狭缝，以便使该挠性材料片在小孔处可沿与纵向轴竖直的方向伸展，以适应使用者膝盖或肘关节的弯曲。
所述单轴弹性热护垫较好包括一个或多个热袋，这些热袋最好嵌入所述挠性材料片中，向使用者的膝盖或肘关节施加热量。所述一个或多个热袋包括一体化的结构，具有至少一层共挤出薄膜的连续层，所述共挤出材料较好为第一侧包括聚丙烯，第二侧包括低熔融温度聚合物，在一定温度范围内它们具有不同的刚度特性。所述一个或多个热袋还包括多个单独的发热单元，这些发热单元会形成受控的和持续的温度，并能快速达到其工作温度。所述发热单元间隔放置并被固定在各个热袋中。每个热袋提供良好的褶皱特性，同时保持足够的刚度以维持对发热单元的结构支承，并在操作或使用过程中防止一层或多层连续层受到不可接受的拉伸，从而提供连贯的、方便的和舒适的热敷贴。发热单元较好包括铁粉、炭粉、水和金属盐的混合物，将其暴露在氧中时能提供数小时的热量。
本发明还包括一次性单轴弹性关节热护垫的制造方法，其特征在于在装配挠性材料前形成弹性叠层结构，它包括如下步骤：
a)形成第一载体层；
b)形成第二载体层；
c)形成放置在所述第一和第二载体层之间的丝网，它具有与许多第二线条交叉的许多第一线条，在施用压力下所述第一和第二线条具有软化温度，在施用压力下所述第二线条的软化温度高于在施用温度下所述第一线条的软化温度；
d)将所述丝网加热至高于所述第一线条的软化温度但低于所述第二线条的软化温度的温度；
e)向第一线条施加粘结压力；以及
f)将约10-100％的所述第一线条一体化地粘结在所述第一和第二载体层上。
除非另有说明，否则所有百分数和比例均是以重量计算的，所有测量均在25℃下进行。
附图说明
尽管申请文本至具体指明并清楚地要求本发明范围的权利要求书结束，但是相信由下列较好的实例描述并结合附图能更好地理解本发明，在附图中同样的标号表示同样的元件，其中：
图1是本发明一个较好实例的俯视图，显示热袋和/或发热单元的较好图形；
图2是图1的侧面剖视图，显示本发明的叠层结构；
图3是形成叠层结构前，根据本发明制得的丝网和第一和第二载体层的分解的视图；
图4是本发明制得的叠层结构的局部透视图，其中除去部分载体层，露出一体化地粘结的第一线条；
图4A是图4叠层结构中一体化地粘结的第一线条的放大的局部透视图；
图5是根据本发明形成图4叠层结构的较好方法的示意图；
图6是根据本发明形成图4叠层结构的平板法的示意图。
具体实施方式
本发明一次性单轴弹性关节热护垫包括至少一个挠性材料的弹性部分，所述材料具有至少一个弹性叠层结构，其中所述叠层结构包括至少一层一体化地热粘在第一载体层和第二载体层之间的弹性部件以及至少一个发热单元。本发明一次性弹性热护膝较好包括至少一个弹性叠层结构和一个或多个具有至少一层连续的材料层的热袋(所述材料层具有特定的热物理性能)以及多个单独的发热单元，所述发热单元间隔放置并固定地附着在所述热袋中，所述热袋提供良好的总体褶皱特性，同时保持足够的刚度以维持对发热单元的结构支承，并在操作或使用过程中防止一层或多层连续层受到不可接受的拉伸。本发明一次性单轴弹性关节热护垫提供连贯的、方便的和舒适的热敷贴，很好地贴合使用者的膝盖或肘关节，同时保持足够的硬度使发热单元内的物质不易被接触。
本文所用的术语“一次性”指的是，尽管本发明弹性热护垫可以保存在可再密封的、基本上不透气的容器中并根据缓解疼痛的需要多次重新施用于使用者身体，但在热源(即发热单元或热袋)完全用完后，可将其扔弃(即放入合适的垃圾桶内)。
本文所用的术语“发热单元”指一种一体化的结构，它包含一种放热组合物(该组合物宜包含特定的使铁进行氧化反应的化学品)，它被包封在两层内，其中至少一层可使氧气透过，该发热单元能长期持续地产生热量，具有完善的温度控制，并且有特定的物理尺寸和填充性能。这些发热单元可作为独立的发热单元，或者放入一个含多个单独的发热单元的热袋中使用，所述热袋也能容易地放入一次性身体护套、护垫等中。放入了发热单元的身体护套(即热袋)能适应各种体形，从而提供稳定、方便且舒适的热敷贴。
本文所用的术语“直接压实”指将干粉混合物掺混、压制、并形成料丸、料片或棒料，而不用常用的湿粘合剂/溶液来将颗粒粘合在一起。或者，将干粉混合物掺混、辊压或压铸，然后研磨和过筛，制得直接压实的颗粒。直接压实也称为干压。
本文所用的术语“填充体积”指颗粒组合物或压制的、水溶胀的发热元件在填充的发热单元中的体积。
本文所用的术语“空隙体积”指制成的发热单元中剩下未被颗粒组合物或压制的发热元件所填充的发热单元的体积。
本文所用的术语“单元体积”指发热单元的填充体积和发热单元的空隙体积之和。
本文所用的术语“一层或多层连续层”指一层或多层材料层，它可以是不间断的或沿其长度和/或宽度方向被另一种材料、孔、穿孔等所部分(并非全部)间断。
本文所用的术语“半刚性材料”指材料具有一定程度的刚性、或在一部分具有刚性，其表现出的韧性可维持对无支撑形式的发热单元的结构支承，和/或在加工或使用过程中防止材料结构发生不可接受的拉伸，和/或使发热单元内的物质不易被接触，同时在加热时仍保持良好的总体褶皱特性。
下面参见附图，更具体地说参见图1和图2，附图显示本发明的一个较好的实例，它提供一个一次性单轴弹性关节热护垫，总体用10表示。护垫10包括一片带纵向轴18的挠性材料片12。挠性材料片12具有第一端14和第二端16，体部81，以及较好的第一系带部80和第二系带部82，其中体部81、第一系带部80和第二系带部82中的至少一个包括能沿纵向轴18拉伸的弹性部分20。在松弛和拉伸状态下，挠性材料12沿与纵向轴18平行方向上测得的第一端14至第二端16的长度足以围绕使用者的膝盖或肘部，使得第一端14叠合在第二端16上。挠性材料12沿第一端14至第二端16延伸，它具有带朝人体表面28的朝人体材料62和带向外表面30的外表面材料64。
在本文中，术语“弹性”指材料的性能，该材料在受到拉力时会沿受力方向伸长或伸展，并在撤销拉力后会基本恢复至其未受力的原来尺寸。更具体地说，术语“弹性”是指一种方向性的性能，在受到大于50％的百分应变ε％后，元件或结构物恢复至与其原始长度L0相差约10％以内。在本文中，百分应变ε％定义为：
             ε％＝[(Lf-L0)/L0]×100
其中：Lf＝伸长的长度
L0＝原始长度
为了一致和进行比较，元件或结构的恢复情况最好在从其伸长长度Lf释放后30秒测定。如果在释放50％百分应变ε％30秒内，元件或结构不能恢复至与其原始长度L0相差约10％以内，则认为所有这些元件或结构均是非弹性的。非弹性元件或结构还包括在受到50％的百分应变ε％后发生破裂和/或永久/塑性变形的元件或结构。
现在参照图1-4，挠性材料12的弹性部分20包括第一弹性部件36。在装配挠性材料12以形成第一热粘的弹性叠层66以前，最好将第一弹性部件36热粘至第一载体层37和第二载体层38上。随后通过热熔粘合剂层60将第一热粘的弹性叠层66固定地附着在朝人体材料62上，形成朝人体的叠层92。
挠性材料12的弹性部分20较好还包括第二弹性部件39。在装配挠性材料12前，最好将第二弹性部件39热粘结至第三载体层40和第四载体层41上，形成第二热粘的弹性叠层67。随后用热熔粘合剂层60将第二热粘的弹性叠层67固定地附着在外表面材料64上，形成外表面叠层93。接着将一个或多个单独的发热单元75(较好是一个或多个热袋22)夹在中央，用热熔粘合剂层60将朝人体的叠层92固定地附着在外表面叠层93上，形成护垫10。
现在来看图3和图4，弹性部件36和39包括许多第一线条24，它与许多第二线条26在节点31(粘结或不粘结)以预定的角度α交叉或交错，形成具有许多小孔33的网状开孔结构。每个小孔33是由至少两根相邻的第一线条(即42和43)和和至少两根相邻的第二线条(即44和45)围成的，使得小孔33的形状基本是矩形的(较好是正方形的)。小孔也可以具有其它形状，如平行四边形或圆弧弓形。这种图形适合提供非线性的弹性结构方向。第一线条24基本是直线的，相互间大体平行，第二线条26最好也是基本直线的并相互间大致平行。第一线条24最好在节点31处以约90°的预定角度α与第二线条26交叉。每个节点31均是交叠的节点，在该交点处第一线条24和第二线条26较好粘连或粘结(尽管这种粘连或粘结不是必须的)，同时在该节点处各根线条仍能区分。但是，相信其它节点形状(如结合或结合和交叠的结合)将同样也是合适的。
尽管第一线条24和第二线条26基本是直线的，平行的并且以约90°的α角交叉，但是应理解第一线条24和第二线条26可以其它角度α相交，并且第一线条24和/或第二线条26相互之间可以排列成圆形、椭圆形或其它非线性的图形。尽管为了便于制造在加入叠层结构66和/或67之前可使第一线条24和第二线条26具有大致圆形的剖面形状，但是第一线条24和第二线条26也可具有其它剖面形状，如椭圆形、正方形、三角形或兼有这些形状的形状。
选择第一线条24的材料，以便在形成叠层结构66和/或67之前第一线条24能够使第二线条26保持相对整齐。如下面将详细描述的那样，还要求在施加预定的压力或者压力和热量以后，第一线条24和第二线条26的材料能够变形(或开始形成)成预定的形状。这些变形的形状(即椭圆形的第二线条，基本扁平的第一线条等)使得叠层结构66和67能舒适地穿戴在人体上，无刺激或其它不适感。还需要选择第一线条24的材料，使之具有粘合剂状的性能，用于将变形的第二线条27的一部分第二线条外表面49与一部分第一载体层的内表面50和第二载体层的内表面52相结合。
第一线条材料24还应能与载体层37、38、40和/或41一体化地粘结，作为形成叠层结构66和/或67的一部分。如后面将详细描述的那样，通过施加压力或施加压力和热量可将第一线条24一体化地粘结在载体层37、38、40和/或41上。在本文中，术语“一体化地粘结”及类似的词语指一体化地粘结的线条(即一体化地粘结的第一线条25)的部分线条外表面(即第一线条的外表面47)陷入并与载体层37、38、40和/或41相粘结。如图4A所示，陷入载体层37、38、40和/或41的一体化地粘结的线条的部分线条外表面可与载体层37、38、40和/或41的线条51机械地相粘合(即通过包封、环绕或其它淹没方法)和/或化学地相粘合(即聚合、熔接或其它化学反应方法)。术语陷入地一体化粘结是指线条外表面的一部分陷入叠层结构66和/或67的载体层37、38、40和/或41的载体层结构厚度T的至少约10％，宜至少约25％，较好至少约50％，更好至少约75％，最好至少约100％。另外，由于穿戴在人体表面时一体化粘结的线条能增强叠层结构66和/或67的舒适度，因此将至少约10％，宜至少约50％，较好至少约90％，最好至少约100％的第一线条24一体化地粘结在叠层结构66和/或67的载体层37、38、40和/或41中。
选择第一线条材料，使其在用于形成叠层结构66和/或67的加工压力下的软化温度低于第二线条26在同样压力下的软化温度，可得到上述优点。在本文中，术语“软化温度”是指在施加的压力下，材料、开始流动以便该材料一体化地粘结在一层或多层载体层中的最低温度。通常，对材料加热以达到软化温度。结果通常是材料的粘度下降，粘度下降包括或不包括材料的“熔化”，熔化通常与熔融潜热联系在一起。升高温度通常会降低热塑性材料的粘度，当向其施加压力时其通常会流动。可以理解当施加的压力上升时，材料的软化温度下降。因此给定的材料具有多个软化温度，因为该温度会随施加的压力而变化。为了便于制造和加工，当一般使用聚合物材料作线条24和26并施加相同的压力时(如加工压力)，第一线条24的软化温度较好低于第二线条26的软化温度，至少低约10℃，最好至少低约20℃。在本文中，术语“粘结压力”指当两种线条均处于第一线条24的软化温度，但是低于第二线条26的软化温度时，有助于使第一线条24一体化粘结在载体层37和38中，而第二线条26不会一体化粘结在载体层37和38中的压力。除了选择第一和第二线条材料以获得软化点温度以外，第二线条26最好由这种材料制成，即使第二线条26具有适当的弹性，从而在沿第二线条26的方向叠层结构66和/或67也具有所需的合适的弹性。
现已发现聚合物，例如聚烯烃、聚酰胺、聚酯和橡胶(即丁苯橡胶、聚丁二烯橡胶、聚氯丁二烯橡胶、丁腈橡胶等)是合适的用于形成弹性部件36和/或39的第一和第二线条的材料，但不限于这些材料。可使用具有不同相对软化温度或弹性度的材料或化合物(即粘性的第一线条)来代替上述材料，只要所述材料能形成上面所述的优点即可。另外，可向构成第一线条和第二线条的基材中加入添加剂(即颜料、染料、增白剂、重蜡等)以提供所需的其它外观、结构或功能特性。
可使用本领域已知的各种方法中的一种制造弹性部件36和/或39。用作第一和/或第二弹性部件36和/或39的一种特别合适的材料是购自Conwed Plastic，Minneapolis，MN名为T50018的弹性稀松织物。
或者，第一和第二弹性部件36和39可分别选自天然或合成橡胶，或者能伸长和恢复的各种聚合物材料。合适的材料包括，但不限于苯乙烯嵌段共聚物、橡胶、LycraTM、KraytonTM、聚乙烯，包括茂金属催化剂PE、泡沫塑料，包括聚氨酯和聚酯等。第一和第二弹性部件36和39的形状可以是薄膜、线条、稀松非织造织物(scrim)、条带、线带、结构弹性薄膜等。
为了便于生产和减少成本，载体层37、38、40和/或41宜由(但不限于)非织造织物制得，该非织造织物的纤维可例如由聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、人造纤维、棉或毛制得。这些纤维可以通过粘合剂、热结合、针刺/缩绒、或本领域已知的其它方法结合在一起，形成载体层37、38、40和/或41。尽管载体层37、38、40和/或41宜由非织造织物制得，但是其它织物如织造物和针织物也是合适的。
载体层37、38、40和/或41在加工压力下的软化温度应高于施加在弹性部件36和/或39上用来形成叠层结构66和/或67的任何加工温度。另外，当本发明载体层37、38、40和/或41被制成叠层结构66和/或67后，在单位应变εμ至少约为1(即Lf＝2×Lo)时，它们在沿第二线条26方向上的模量宜小于约100克力/厘米。本文所用的术语“模量”指施加的应力σ与形成的单位应变εμ之比，其中应力σ和应变εμ是：
σ＝Fa/W
εμ＝(Lf-Lo)/Lo
其中Fa＝施加的力
W＝受Fa力的元件或结构的垂直尺寸(通常是结构宽度)
Lf＝伸长的长度
Lo＝原来的长度
例如，将20克力垂直施加在宽5厘米的织物上，产生的应力σ为4克力/厘米。另外，如果和力Fa同一方向上的原始长度Lo是4厘米，并且形成的伸长长度Lf是12厘米，则所得的单位应变εμ将为2，模量将为2克力/厘米。
相信，当叠层结构66和/或67中织物的方向与弹性第二线条26同向放置时，在织物方向上模量小于100克力/厘米的载体层将使叠层结构66和/或67沿第二线条26方向上的模量很大程度上依赖于第二线条26的材料性能、大小和排列。换句话说，载体层37、38、40和/或41的模量将足够地低，使得第二线条26的模量在很大程度上决定叠层结构66和/或67在所述方向上的模量。如果希望叠层结构66和/或67沿变形的叠层的第二线条27方向具有弹性结构，那么这种构型是特别有用的。
如果载体层37、38、40和/或41本身不具有所需的模量，则在形成叠层结构66和/或67之前或之后，可对载体层37、38、40和/或41进行活化加工。例如1989年5月30日授予Sabee的美国专利No.4,834,741(全部在此引为参考)中所述，对载体层37、38、40和/或41进行活化加工(单独进行加工或作为叠层结构66和/或67的一部分后再进行加工)将使载体层37、38、40和/或41发生塑性变形，从而提供所需的模量。在一种活化加工(例如Sabee所述的加工)中，使载体层37、38、40和/或41(或带有这些载体层的叠层结构66和/或67)在波纹辊之间穿过，通过在横向拉伸载体层37、38、40和/或41使之具有伸长性。对载体层37、38、40和/或41递增地进行拉伸，使之在横向具有永久伸长以及织物纤维取向。可在形成叠层结构66和/或67之前或之后用该方法拉伸载体层37、38、40和/或41。从而用微小的力就能在弹性结构方向上拉伸形成的叠层结构，因为在该方向载体层37、38、40和/或41(以及任何附加层)已经被初始“活化”或分开，从而沿所述方向具有低的模量，使得叠层结构模量主要与叠层的第二线条27有关。
叠层结构66和/或67最好这样来形成：并置载体层37、38、40和/或41以及弹性部件36和/或39，根据载体层37、38、40和/或41以及弹性部件36和/或39的材料，施加预定的压力或预定的压力和热量，从而使第一线条24与载体层37、38、40和/或41一体化地粘合。除了将第一线条24一体化地粘合在载体层37、38、40和/或41上以外，还要求上述方法能使第一线条24变形，从而使一体化地粘合的第一线条的外表面47的形状基本上是平的。本文所用的术语“基本平的”及类似的含义指，一体化地粘合的第一线条25的主要尺寸M(即如图4所示，平行于线条横截面主轴的最大尺寸)至少约为次要尺寸N(即如图4所示，平行于线条横截面次轴的最小尺寸)长度的2倍。因此，，一体化地粘合的第一线条25的外表面47显然可以具有不规则性(即有凸出和凹陷等，如图4A所示)，并且仍在基本上平的意思范围内。还要求一体化粘结的第一线条25的一部分外表面47最好与载体层内表面50和52基本上共平面，使最小尺寸N大致等于或小0于载体层37、38、40和/或41的结构厚度T，并且基本上所有的最小尺寸均在结构厚度T的范围内(如图4所示)。还可预料，在不偏离该定义范围的情况下，沿第一线条25长度方向上，一体化粘结的第一线条25的基本平的共平面形状可以有差别。换句话说，由于加工误差，可观察到部分一体化粘结的第一线条25可以是基本平的和/或共平面的，而沿同一线条的其它部分则可能并非如此。认为这些构型仍在上述“基本上平的”和“共平面”的定义范围内。
上述一体化粘合的第一线条25的形状能有利地使叠层结构66和/或67，当被切割(从而露出一体化粘结的第一线条25的顶端)并穿在身上后，其中的线条25不会突出而引起刺激或其它不适。因此，至少约25％、宜至少约50％、较好至少约75％、最好约100％的一体化粘合的第一线条25基本上是平的并且共平面。
与叠层结构66和/或67中一体化粘结的第一线条25的基本平的和共平面的形状相反，施加上述压力和热量后，如图4所示，叠层的第二线条27最好仅与载体层的内表面50和52结合(与一体化粘结相反)。然而可以预料，如果需要的话，第二线条26也能和载体层37、38、40和/或41一体化地粘合。还可以使第一线条24与载体层37、38、40和/或41一体化粘结，从而以第一线条24作为粘合剂，使第二线条26在结节31处间断地连接载体层内表面50和52。或者，第二线条26可以是自粘合材料，以帮助将部分第二线条外表面49结合在载体层内表面50和52上。
如图5所示，制造叠层结构66和/或67的方法宜包括以辊的形式提供基本无弹性的第一表面148(即用钢等制成)、一个基本无弹性的第二表面150，以及一个基本上有弹性的第三表面152(即由聚硅氧烷或其它可变形橡胶制成)。第一表面148与第二表面150间隔放置，两者间具有缝隙156，而第二表面150与第三表面152以表面相互接触的方式放置，从而形成抵触夹缝(interference nip)154。缝隙156的大小宜使得第一线条24和第二线条26容易从中通过。或者，缝隙156的大小宜使第二线条26从中通过而发生变形。
第一载体层37与第一弹性部件36毗邻放置，而该弹性部件与第二载体层38毗邻放置，如图5所示当绕第一表面148进料时，第一弹性部件36放置在第一载体层37和第二载体层38之间。较佳的是，第一弹性部件36的第一线条24靠近第一载体层37的内表面50放置，第二线条26靠近第二载体层38的内表面52放置。第一载体层37最好靠近第一表面148放置。将第一表面148加热至T1温度，该温度与并置在第一表面148上的第一载体层37、第一弹性部件36和第二载体层38的进料速度相结合，将第一线条24的温度升至或高于它们的软化温度。由于缝隙156处施加的压力Pd较低，因此第一线条24和第二线条26很少(如果有的话)变形。
在并置的第一载体层37、第一弹性部件36以及第二载体层38通过缝隙156后，第二载体层38最好靠近第二表面150放置并位于第二表面150和第一弹性部件36及第一载体层37之间。第二表面宜加热至T2温度，该温度和在第二表面150上并置的第一载体层37、第一弹性部件36以及第二载体层38的进料速度相结合，使第二线条26的温度升高至其软化温度。然后，使并置的第一载体层37、第一弹性部件36和第二载体层38通过抵触夹缝处154，在抵触夹缝154处通过第二表面150和第三表面152施加第一线条粘合压力Pb，使第一线条24与第一载体层37和第二载体层38一体化地粘合。由于弹性第三表面152的成形性，因此弹性第三表面152提供的粘合压力Pb均匀地施加在第二线条26之间的第一线条24上。较好的是，第三表面152施加的压力Pb以及来自温度为T2的第二表面150的热量足以使第一线条24变形成具有基本平的形状并一体化地粘结的第一线条25。最好的是，施加的压力和热量应足以使第一线条24变形成一体化粘合的第一线条25，该线条与第一载体层37的内表面50以及第二载体层38的内表面52基木上共平面。
相反，在抵触夹缝154处，至少约25％，宜至少约50％、较好至少约75％、最好约100％的第二线条26变形成基本椭圆的形状，这是因为第二表面150将压力Pb全部施加于第二线条26。椭圆形的第二线条27的横截面是合乎要求的，否则叠层结构66和/或67穿在身上时未变形的第二线条26的横截面会在产生一种“块状”或粗糙的感觉。比较合适的是叠层结构层66和/或67在抵触夹缝处输出的结构厚度I约为并置的第一载体层37、第一弹性部件36以及第二载体层38输入该抵触夹缝处以前的结构厚度S的大约50％。
可以调节并置的第一载体层37、第一弹性部件36和第二载体层38通过第一表面148、第二表面150和第三表面152的进料速度，使得第一线条24和第二线条26在靠近加热的第一表面148和第二表面150处具有足够的停留时间，从而如本文所述发生软化和变形。
根据前述的缝隙方法，还发现下列方法能形成沿叠层的第二线条27方向具有弹性结构的令人满意的叠层结构66和/或67：第一载体层37、第二载体层38、第三载体层40和第四载体层41宜是由热粘的聚丙烯形成的粗梳非织造织物，其基重为32克/m2，纤维大小约为每纤维2.2旦尼尔，厚度在约0.01至0.03厘米之间，在单位应变εμ为1时，模量约为100克力/厘米(例如Fibertech，Landisville，N.J.出售的名为Phobic Q-1的织物)；第一弹性部件36和第二弹性部件39是丝网，其中第一线条24由聚乙烯制得，第二线条26由苯乙烯或丁二烯嵌段共聚物制得(例如Conwed，Minneapolis，MN生产并以T50018的名称出售的丝网)。具体地说，将叠合前结构厚度S约为0.09-0.13厘米，宜约为0.10-0.12厘米，较好约为0.11厘米的并置的Phobic Q-1织物、T50018丝网和Phobic Q-1织物，以大约6至14米/分钟，较好约7至12米/分钟，最好约8至10米/分钟的速度送到第一表面148上，该表面的加热温度T1约为71℃-141℃，较好约为130℃-141℃，最好约137℃至139℃。在一种较佳的排列中，缝隙156宜大于或约等于0.13厘米。在并置的织物和丝网缠绕在第二表面150上并穿过抵触夹缝154处时，第二表面150宜加热至约71℃-141℃，较好约130℃-141℃，更好约137℃-139℃的T2温度。在抵触紧贴154处的压力Pb宜为约55至85千克/厘米，更佳的约为70至75千克/厘米。在并置的织物和丝网从抵触夹缝154处输出后，形成的热粘弹性叠层66和/或67的厚度I约为0.05至0.09厘米，较好约为0.06厘米至0.08厘米，最好约为0.07厘米。
除了用上述缝隙方法形成本发明的叠层结构外，还可用例如图6所示的提供第一平板158和第二平板160的方法制造这些叠层结构。与前述方法相反，第一平板表面149最好是基本无弹性的，而第二平板表面151基本是弹性的。第一平板表面149宜加热至T1温度。通过使第一平板表面149向第二平板表面151适当移动，将粘结压力Pf施加至并置的织物和丝网上。由于T1温度将第一线条24加热至其在Pf压力下的软化温度，因此施加该粘结压力Pf能将第一线条24一体化地粘结在载体层37和38上。更佳的是，施加粘合压力Pf还能使第一线条24变形成基本平的形状，并且该线条还与载体层的内表面50以及52共平面。最佳的是，施加粘合压力Pf还能使第二线条26变形成基本椭圆的形状。
采用上述的Phobic Q-1和T50018丝网的组合，如果将第一平板158加热至约110℃至约130℃的T1温度，并在第一平板158和第二平板160之间施加350-700克力/平方厘米的粘合压力Pf约10至20秒，就能得到第一线条24一体化地粘结在第一载体层37以及第二载体层38上的令人满意的叠层结构66和/或67。
尽管上面描述了第一热粘的弹性叠层66(即它包括第一载体层37、第一弹性部件36和第二弹性层38)的制造方法，但是同样的方法可用于制造第二热粘的弹性叠层67(即包括第三载体层40、第二弹性部件39和第四载体层41)。
相信为了使叠层结构66和/或67的弹性结构方向沿第二线条27的方向，必需适当选择第一线条24的线条密度、线条横截面积和/或熔体指数(如果第一线条24由聚合物制成的话)。不恰当地选择第一线条24的线条密度、线条横截面积和/或熔体指数会导致在叠层结构66和/或67中部分一体化粘结的第一线条25重叠或融合。一体化粘结的第一线条25的这种融合或重叠会导致只有小部分叠层的第二线条27在受到拉力时能伸出或延伸，反之没有这种重叠时，伸长会分布在叠层中基本所有第二线条27的基本整个长度上。为了最大程度地减少这种情况，应当选择第一线条24的线条密度、线条横截面积和/或熔体指数，使得一体化粘结的第一线条25具有低于约50％的线条覆盖率Sc。本文所用的术语“线条覆盖率”是衡量与本发明一体化粘结的第一线条25接触的第一载体层内表面50以及第二载体层内表面52的表面积的量值。该线条覆盖率Sc定义为：
Sc＝(E-F)/E×100
其中E＝一体化粘结的第一线条25中任何两条毗邻的线条的中线间距，如图4所示
F＝一体化粘结的第一线条25中任何两条毗邻的线条的边缘间距，如图4所示
可在本发明叠层结构66和/或67的任何横截面上的任何毗邻的一体化粘结的第一线条25之间测定E和F。
本文所用的术语“线条密度”是指沿所述线条横向的方向上每厘米所含的所述线条的数目。例如，如图3所示，第一线条24的线条密度可在第二线条26的预定长度A内测得。同样，第二线条26的线条密度可在第一线条24的预定长度B内测得。本文所用的术语“线条横截面积”是指用本领域已知的技术测得的任一第一线条24的横截面积。
聚合物的熔体指数给出了聚合物在给定温度或压力下流动的能力。在给定温度下，熔体指数低的聚合物将比熔体指数较高的聚合物更具粘性(因此不容易流动)。因此相信，在施加给定压力和热量的情况下，含有较高熔体指数聚合物的第一线条24比同样压力和热量下含有较低熔体指数聚合物的第一线条24更容易重叠或融合。由于这个差别，可以选择形成第一线条24的聚合物的熔体指数，并结合线条密度和线条横截面积，使得第一线条24以约为50％的线条覆盖率Sc一体化地粘结在第一载体层37以及第二载体层38中。另外，当希望提高第一载体层37和第二载体层38的密度同时保持相同的加工条件时，改变聚合物的熔体指数也是特别有用的。在这种情况下，可以改变第一线条24的聚合物，使之具有较高的熔体指数，在预定的压力和热量下使得第一线条24能够更容易渗入并粘合在载体层37、38、40和/或41中。结果，尽管增加了载体层37、38、40和/或41的密度，但是不改变加工条件就能获得相同的一体化粘结。
如上所述，相信第一线条24宜这样排列：即每厘米的线条数目大约为2至10股，线条的横截面积约0.0005至0.03平方厘米；较好的是，每厘米的线条数目大约为3至6股，线条的横截面积约0.001至0.005平方厘米，这样就能避免叠层结构66和/或67中一体化粘合的第一线条25发生融合或重叠。已经发现，熔体指数约2至15(根据ASTM D1238测定)和上述线条密度及线条横截面积数值是令人满意的。
对于第二线条26，相信其线条密度、线条横截面积以及模量也会影响沿第二线条26方向(即沿图4的方向D)上叠层结构66和/或67的弹性性能(即叠层结构66和/或67的模量)。例如，当第二线条26的线条密度和/或线条横截面积增加时，叠层结构66和/或67的模量将下降。对于要加入本发明护垫中的叠层结构66和/或67，要求在应变εμ为1时其模量约为100至250克力/厘米。相信线条密度约为2至5、横截面积约为0.003至0.02平方厘米、且包含苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物的第二线条26能使叠层结构66和/或67沿第二线条26方向上有较佳的模量。叠层结构66和/或67的模量可用本领域已知的技术测定。例如，可以用通用的恒速延伸拉伸试验仪(例如Instron Engineering Corp.，Canton，MA生产的Instron#1122型试验仪)测定叠层结构66和/或67的模量。
还可用本领域已知的其它各种后成形法加工叠层结构66和/或67。例如，本发明叠层结构可包括与叠层结构结合的其它织物层(即疏松层)，以便进一步改进结构的穿着性能和舒适性。其它织物层可以通过粘合剂、热粘、压粘、超声粘合、动态机械粘合或本领域已知的其它合适方法来固定。
为改进护垫10的弹性性能，在装配后但使用前可对弹性部分20进行活化处理。这种活化处理在很小的规模上拉伸并永久地使护垫10弹性部分20中的非弹性层发生变形。这种活化处理使第一和/或第二热粘的弹性叠层66和/或67沿受力方向伸长或伸展，并在除去拉力后基本恢复至其原来的尺寸，不受弹性部分20的非弹性层的影响。
或者，可将第一和/或第二热粘的弹性叠层66和/或67保持在伸展状态的同时装配弹性部分20。装配后，使第一和/或第二热粘的弹性叠层66和/或67恢复至其松弛状态，造成弹性部分20的非弹性层折叠和褶皱，形成皱纹。弹性部分20的随后拉伸将使这些皱纹平整。
在本发明一个较好的实例中，位于发热单元75和/或热袋22的中间有第二弹性部分56。用于产生弹性部分20的材料和方法也可用于产生第二弹性部分56。
业已描述了一个具有两个热粘的弹性叠层66和67的护垫10的具体实例，所述两个叠层是共延伸的朝人体的材料62和外表面材料64。较好的是，一个或两个热粘的弹性叠层66和67较好由挠性材料12的第一端14延伸至第二端16。或者，第一和第二热粘的弹性叠层66和67可由挠性材料12的第一端14延伸至界面中线54，使第一系带部80和第二系带部82具有弹性。界面中线54最好与纵向轴18垂直，位于第一端和第二端之间。
上面描述的护垫10的具体实例采用许多层。然而护垫10也可包括单层弹性部件。在热粘第一弹性部件36的过程中使用第一载体层37和第二载体层38，在热粘第二弹性部件39的过程中使用第三载体层40和第四载体层41。如果出于某种原因不使用热粘步骤，则可省略第一载体层37、第二载体层38、第三载体层40和第四载体层41。
挠性材料12的朝人体材料62包括从第一端14共延伸至第二端16的朝人体表面28。朝人体材料62包括许多由材料62的纤维形成的圈元件102。同样，挠性材料12的外表面材料64包括由第一端14共延伸至第二端16的外表面30。外表面材料64包括许多由材料64的纤维形成的圈元件104。所述许多圈元件102和104构成了一个可重复闭合的钩-圈紧固体系的一半。在本文中术语“可重复闭合”指紧固体系的性能，它使紧固体系初始闭合、随后开启该紧固体系，接着再至少一次闭合该紧固体系。紧固体系随后的闭合可以是原来的闭合位置，或者可以根据原来的形状重新形成闭合。
朝人体表面28包括至少一个钩元件34，它永久地附着在朝人体表面28上靠近第一端14处。同样，外表面30包括至少一个钩元件32，它永久地附着在外表面30上靠近第二端16处。钩元件32和34上的所述许多钩子构成了所述可重复闭合的钩-圈紧固体系的另一半。在本文中，术语“永久附着”指两个或多个元件在其使用过程中始终保持的连接。
钩元件32与圈元件102以及钩元件34与圈元件104形成了可重复闭合的圈-钩紧固体系，用于将护垫10固定在使用者的膝盖或肘关节周围。
或者，护垫10的可重复闭合的紧固体系可以是一对钩-圈紧固体系，它包括钩元件32和圈元件102或者钩元件34和圈元件104。
朝人体的材料62和外表面材料64可以是任何不同材料，它们包括，但不限于纺织和针织织物、粗梳非织造物、纺粘非织造物等。发现特别适合作为朝人体材料62和外表面材料64的材料是基本重量为32g/m2(gsm)粗梳热粘的聚丙烯非织造物。这种材料可以#9327786的牌号购自Veratec，Walpole，MA。
根据用途，钩元件32和34的钩可具有任何式样、形状和/或密度。根据用途和配对的圈元件102和104的圈，钩元件32和34的钩可以是弯曲的柱体、蘑菇盖状、鱼叉状或任何合适的形状，可以是单向的、双向的或全向的。钩元件32和34的钩子必须连同与其配对的圈元件102和104的圈一起选择，以便提供不同用途所需的剥离和剪力。
可使用本领域已知的任何粘结方法粘结各层，形成朝人体的叠层92、外表面叠层93并最终形成护垫10。所述粘结方法包括，但不限于热熔粘合(包括螺旋喷涂、熔体喷出、受控涂覆等)、通过喷雾施涂的胶乳粘合剂、凹槽辊涂等、热粘、超声波粘结、加压粘结等。已成功地使用的一种特别的方法是通过螺旋热熔体系以约0.5-25mg/cm2的速率施涂的热熔粘合剂层60(牌号70-4589，购自National Starch and Chemical Co.，Bridgewater，NJ)。
挠性材料12较好包括第一系带部80和第二系带部82，它们各自具有至少一个钩元件34，这些钩元件能分别紧固在圈元件104上。在系戴护垫10时，第一系带部80的第一端14环绕在使用者膝盖的背面或者使用者肘部的前面，最好在膝盖或肘部以上，第二系带部82的第一端14环绕在使用者膝盖的背面或者使用者肘部的前面，最好在膝盖或肘部以下。第一系带部80的第一端14和第二系带部82的第一端14与第二端16重叠，使得在外表面30上靠近第二端16处的钩元件32与朝人体表面28上的圈元件102啮合。钩元件32与圈元件102的啮合构成了两部分钩-圈紧固体系的第一部分。继续系戴，使朝人体表面28靠近第一端14的钩元件34与外表面30的圈元件104接触，形成两部分钩-圈紧固体系的第二部分。在使用过程中第一系带部80和第二系带部82能使护垫更易系戴并局部拉紧材料12。还可任选地使用其它系带部。
较好的是，第一系带部80和第二系带部82包括挠性材料12的弹性部分20。也就是说，当沿纵向轴18拉伸时第一系带部80和第二系带部82最好表现出弹性。
挠性片材12较好包括体部81。该体部81包括第一边缘83和第二边缘84。沿与纵向轴18的垂直方向测得的第一边缘83至第二边缘84之间的距离为挠性材料12的体部81的宽度。挠性材料12的第一系带部80具有第一边缘85和第二边缘86。沿与纵向轴18的垂直方向测得的第一边缘85至第二边缘86之间的距离为挠性材料12的第一系带部80的宽度。挠性材料12的第二系带部82具有第一边缘87和第二边缘88。沿与纵向轴18的垂直方向测得的第一边缘87至第二边缘88之间的距离为挠性材料12的第二系带部82的宽度。
在界面中线54和第二端16之间挠性材料12较好有一个小孔46。在使用过程中将小孔46对正穿戴者的膝盖骨或肘突，用于帮助适当地放置护垫10。挠性材料12较好至少具有一条，最好具有两条从小孔46延伸的狭缝48，一条狭缝朝第二端16延伸，另一条朝界面中线54延伸。当使用者弯曲或伸直其膝盖或肘关节时，一条或两条狭缝48能使挠性材料12分别张开或闭合。一条或两条狭缝48可具有任何形状，但是图1所示的矩形是较好的。挠性材料12也可以仅含狭缝48而无小孔46。
护垫10还可含有撑条100。撑条100最好与纵向轴18垂直地嵌入并处于护垫10挠性材料层12的内部，并放置在挠性材料12中靠近界面中线54和/或第二端16处。撑条100较好是胶(glue)条，这种胶条的位置可使护垫10随轴关节或膝盖一起弯曲，但减少挠性材料12集拢(否则经数次肘关节或膝盖弯曲后挠性材料12会集靠在一起)。撑条100作为有回弹力的加固件，使护垫10平整地靠紧使用者的腿或手臂。或者，撑条100可置于护垫10的外表面30上。通常，撑条100伸展至恰好短于护垫10的外边缘，使得撑条100的刚性顶端不与护垫10的使用者的腿或手臂相接触。但是在另一种情况下，可将撑条100置于护垫10的朝人体的表面28上，以增加护垫10和使用者腿或手臂的摩擦，在使用过程中减少护垫10的滑落。
作为撑条100的较好的胶是Fuller，Minneapolis.MN制造的HL 1460-X。用常规的热熔喷胶枪将直径约5mm的小球挤出在挠性材料12上，随后用压辊将其碾压或平整至约0.3-5mm的厚度，该厚度决定了所需的胶撑条100的刚性。
或者，撑条100可由刚性塑料或金属制成，因为这些材料更容易施加并且成本较低。对于刚性塑料和金属撑条，通常在护垫10中缝制口袋，随后形成单独的撑条并装入口袋。
朝人体表面28可任选地包括发泡的聚合物条，这些聚合物条沿与挠性材料12的纵向轴18垂直的方向排列，以增加护垫10与穿戴者膝盖或肘关节的摩擦。如果使用的话，发泡聚合物条通常位于靠近第二端16和界面中线54处。由发泡聚合物条形成的摩擦力增加用于减少护垫滑落或减少护垫10与穿戴者之间的相对移动。如果使用的话，该发泡条通常约25mm宽，约1.5mm厚。可用高粘聚合物(如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA))代替发泡聚合物条，聚合物条也可作为撑条100。聚合物条可胶粘、热粘或印涂在朝人体的表面28上。
护垫10还包括一个或多个发热单元75，如图1所示，它较好排成图案。当挠性材料12围绕在使用者的膝盖或肘部时，发热单元75向膝盖或肘部的侧面和顶面施加热量。发热单元75通常是如下制得的：在基底材料70中形成口袋76，随后将放热组合物74填入在基底材料70的口袋76中，用放热组合物74填充基底材料70中的口袋76以后，在口袋76上放置覆盖材料72，并沿口袋76的外缘将其热密封至基底材料70上，用于包封放热组合物74，从而形成发热单元75。
发热单元75相互间隔放置，并且各个发热单元75的作用与其余的发热单元75无关。各个发热单元75最好包括密实包装的颗粒放热组合物74，该组合物基本填满单元中可用的发热单元体积，减少任何过度的空隙体积，以减少颗粒物在发热单元中的移动。或者，可在放入各个发热单元中以前将放热组合物74压成直接压实的制品。
由于发热材料被密集地包装或压缩成直接压实的制品，所以发热单元75不易弯曲。因此发热元件75的间隔和在发热元件75之间选作基底材料70和覆盖材料72的材料使得护垫10能容易贴合使用者的膝盖或肘关节。护垫10较好包括一个或多个热袋22，热袋含有多个单独的发热单元75，这些发热单元较好嵌入热袋22的叠层结构中。
热袋22可以由各种热塑性材料制成，但是基底材料70和/或覆盖材料72较好由在约25℃或更低的温度下是半刚性的，在高于约25℃的温度会软化(即刚性显著降低)的热塑性材料制成。只要适当地调节其厚度，不同的材料均可以满足其特定的要求。这种材料包括，但不限于聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯、皂化的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、天然橡胶、再生橡胶、合成橡胶及其混合物。这些材料可单独使用，或与低熔点的聚合物共挤出，所述低熔点聚合物包括，但不限于乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、低密度聚乙烯及其混合物。这些材料还能容纳发热组合物74、限制氧气流入口袋76并提供足够的刚性以防止使用过程中护垫10发生折叠或集拢，在加工或使用过程中防止连续层结构不可接受地伸长，并使发热单元内的物质不易被接触。
已证实令人满意的具体基底材料70和/或覆盖材料72较好是一种共挤塑薄膜，其第一侧是聚丙烯，第二侧是EVA，总厚度约为20-30微米，较好约为25微米。聚丙烯约为基底材料70和覆盖材料72总厚度的10-90％，更佳的约40-60％，当将上述类型的共挤出薄膜作为基底材料70和覆盖材料72时，较好对EVA一侧彼此相对地取向，以促进覆盖材料72热粘至基底材料70上。
放热组合物74包括能提供热量的任何组合物。但是，发热组合物74最好包括在使用时发生氧化反应的化合物的颗粒混合物。还可将放热组合物74制成团聚的颗粒、直接压制成压实的制品(如颗粒、小丸、料片和/或棒料及其混合物)。化合物的混合物通常包含铁粉、碳、一种或多种金属盐和水。此类混合物在氧作用下反应，它能提供数小时的热量。适用于本发明护垫10中的放热组合物可参见1997年1月16日公布的WO 9701313，该文献在此引为参考。
发热单元75可具有任何几何形状，例如盘形、三角形、棱锥形、圆锥形、球形、正方形、立方体、矩形、正行六面体、圆柱体、椭球体等，发热单元75较好的形状为圆盘形结构，盘的直径通常约为0.2-10厘米，较佳约为0.5-8厘米，更佳约为1-5厘米，最佳约为1.5-3厘米。发热单元75的高度约为0.08-1厘米，较佳约为0.15-0.9厘米，更佳约为0.2-0.8厘米，最佳约为0.4厘米。
发热单元75填充体积与单元体积之比约为0.7-1.0，宜约为0.75-1.0，较好约为0.8-1.0，更好约为0.85-1.0，最好约为0.9-1.0。
通过选择具有特殊的所需渗透性的材料作为基底材料70和/或覆盖材料72可形成透氧气性。所述所需的渗透性可由微孔膜或其中形成有孔隙或孔的膜提供。这些孔隙/孔可通过挤出铸塑/真空成型、或通过热针刺来形成。还可使用例如一组具有锥形顶点，直径约为0.2-2mm，较佳约为0.4-0.9mm的针在基底材料70和覆盖材料72中的至少一种上形成通风孔而形成氧气渗透性。在颗粒放热组合物74的氧化过程中，扩散至发热单元75之中的氧流量约为0.01-15.0ccO2/min/5cm2(在21℃，1atm)，较好约为0.9-3ccO2/min/5cm2(在21℃，1atm)。
通过改变与空气的接触面积，更具体地说，通过改变氧气的扩散速度/渗透率，就可按照需要控制放热组合物74的放热氧化反应的速度、持续时间和温度。
单轴弹性关节热护垫10可任选地包括一层材料，它最好在材料12朝人体的表面28上。该材料层一般由第二端16与材料12共延伸至界面中线54。沿与材料12的纵向轴18垂直的方向该材料层具有弹性。较好的是，该材料层的弹性恢复力尽可能小，以减小与纵向轴18垂直方向的力。该材料层通常通过粘合剂沿材料层的周长附着在朝人体的表面28上。当使用者的膝盖或轴关节弯曲以及材料12展开狭缝48分离时，该材料层对膝盖或肘关节进行覆盖。这种材料可包括挠性的热叠层，例如本文在描述第一热粘的弹性叠层66和第二热粘的弹性叠层67时所述的叠层。
或者，除了在与纵向轴垂直方向上具有弹性以外，该材料层可在与纵向轴18平行的方向上具有弹性。
当装配用于膝盖的护垫10时，挠性12体部81的宽度约为15-25cm，较好约为18-23cm，最好约为19-21cm。挠性材料12的第一系带部80和第二系带部82的宽度通常小于挠性材料12体部81的宽度，宜约为2.5-13cm，较好约为4-8cm，最好为5-7cm。
当装配用于肘部的护垫10时，较好适当改变上述尺寸比例，使之适合使用者的肘部。
护垫10产品最好密封在基本不渗透氧气的包装中。使用时，从不渗透氧气的包装中取出护垫10，使氧气渗入发热单元75并与发热组合物74反应。
尽管说明和描述了本发明的具体实例，但是本领域普通技术人员显然能在不脱离本发明的精神和范围内作各种变化和修改，本发明范围内的所有这些改动均包括在后附的权利要求内。

Claims (8)

1.一种一次性单轴弹性关节热护垫，它包括：
a)一片挠性材料，它具有第一端和第二端、固定在所述第一端和所述第二端之间的体部、第一系带部和第二系带部，所述体部、第一系带部和第二系带部中至少有一个包括一个或多个弹性叠层结构，所述叠层结构包括第一载体层、第二载体层和放置在所述第一和第二载体层之间的丝网，所述丝网包括与许多弹性的第二线条交叉的许多第一线条，在施用压力的情况下所述第一和第二线条具有软化温度，所述第一线条的软化温度低于所述第二线条的软化温度，在所述第一线条软化温度下通过施加粘结压力，有至少10％的所述第一线条一体化地粘结在所述第一和第二载体层上，所述体部、第一系带部和第二系带部中至少有一个可沿所述挠性材料片的纵向轴拉伸；
b)一个或多个固定地附着在所述体部中的热袋，所述热袋具有至少一层半刚性材料连续层的一体化结构，一个或多个发热单元间隔放置并固定地附着在所述半刚性材料的连续层中，所述一个或多个发热单元含有放热组合物；
c)紧固装置，用于将所述挠性材料片围绕在使用者的膝盖或肘部。
2.如权利要求1所述的一次性单轴弹性关节热护垫，其特征在于所述热袋包括至少一层共挤出材料的连续层，它具有包括聚丙烯的第一侧和包括低熔点共聚物的第二侧，在25℃或更低的温度下该连续层是半刚性的，在高于25℃的温度下它是非刚性的。
3.如前面任何一项权利要求所述的一次性单轴弹性关节热护垫，其特征在于一体化粘结的第一线条具有一个外表面，所述第一载体层和所述第二载体层各自具有一个内表面，至少50％所述一体化粘结的第一线条的外表面的形状是基本平的，并与所述第一和第二载体层的内表面共平面。
4.如权利要求1所述的一次性单轴弹性关节热护垫，其特征在于至少25％所述第二线条具有大致椭圆的横截面形状。
5.如权利要求1所述的一次性单轴弹性关节热护垫，其特征在于所述放热组合物是压实的颗粒组合物，所述组合物包括铁粉、碳、一种金属盐和水，所述组合物填满发热单元中可用的发热单元体积，减少任何空隙体积，以减少颗粒组合物在所述发热单元中的移动能力。
6.如权利要求1所述的一次性单轴弹性关节热护垫，其特征在于所述系带部包括所述弹性叠层结构。
7.如权利要求1所述的一次性单轴弹性关节热护垫，其特征在于所述体部还包括一个小孔，用于对准使用者的膝盖骨或肘突，以方便地形成定位点，从而将该护垫缠绕在使用者的膝盖或肘关节周围。
8.如权利要求7所述的一次性单轴弹性关节热护垫，其特征在于所述体部还包括至少一个由所述小孔出发基本沿纵向延伸的狭缝，以便使该挠性材料片在所述小孔处可沿与纵向轴垂直的方向伸展，以适应使用者膝盖或肘关节的弯曲。
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