DE2734673A1 - Waermepackung und verfahren zu ihrer aktivierung - Google Patents
Waermepackung und verfahren zu ihrer aktivierungInfo
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Description
SNo. 710,39^ *" 4 - I# Al!in:s1
R/Sch r>133
M.i rc i". K iod lor und !!pram Si
L'L)f?" Avenue ο Γ I In- ο I a rs ,
Los Auffc Ick, Cs 1 i j ο rri in
V. SUa.
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Die Erfindung betrifft eine Wärmepackung, die eine unterkühlbare wäßrige Natriumacetatlösung in einem dicht verschlossenen
flexiblen Behälter enthält.
Gemäß der Erfindung wird die wäßrige Natriumacetatlösung zusammen mit einem flexiblen Eisenmetallstreifen, der eine oder
mehrere Fissuren oder Schlitze aufweist, als Aktivator in einen flexiblen Behälter eingebracht, der dann dicht verschlossen oder
zugeschweißt wird. Danach wird der Behälter mit seinem Inhalt auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt der Natriumacetatlösung erwärmt,
bis diese vollständig verflüssigt ist, wonach der Inhalt des Behälters unterkühlt wird.
Die unterkühlte Natriumacetatlösung wird durch Biegen des Aktivatorstreifens aktiviert. Dabei werden Natriumacetatkristalle
gebildet und Wärme in Freiheit gesetzt. Die Wiederverwendung der Wärmepackung erfordert nur, daß der Inhalt des Behälters wieder
erwärmt lind unterkühlt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist eine Wärmepackung von einfachem Aufbau, die leicht zu handhaben ist und die Befestigung oder
Installierung einer Aktivierungsvorrichtung an der Behälterwand unnötig macht, wodurch die Kosten der Herstellung des Behälters
wesentlich herabgesetzt werden. Außerdem wirkt der Aktivator gemäß der Erfindung für sich selbst und nicht in Verbindung mit der
Wand des Behälters, um die Kristallisation beispielsweise durch Kratzen einzuleiten, und der Behälter kann aus verhältnismäßig
dünnem plastischem Material hergestellt werden, so daß die Packung sich wegen ihrer Flexibilität den Formen des Körpers des Benutzers
anpassen kann. Außerdem kann der Aktivatorstreifen gemäß der Erfindung
ungezählte Male wiederverwendet werden, ohne daß er aus der abgedichteten Wärmepackung entnommen werden muß.
In den Zeichnungen ist
Figur 1 eine perspektivische Ansicht der Wärmepackung gemäß der Erfindung im Schnitt,
Figuren 2a und 2b sind eine Draufsicht bzw. eine Ansicht der Seitenkante einer Ausführungsform eines Aktivatorstreifens,
wie er in der Wärmepackung von Figur 1 verwendet werden kann,
Figur 3 eine Seitenansicht des Aktivatorstreifens von Figur 2,
der seine Verwendung veranschaulicht,
Figur 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Aktivatorstreifens gemäß der Erfindung,
Figur 5 ein Schnitt durch eine Wärmepackung gemäß der Erfin-
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jr-
dung mit einem fest darin fixierten Aktivatorstreifen,
Figur 6 eine perspektivische Ansicht einer Wärmepackung gemäß
der Erfindung mit einer Schutzanordnung, durch die verhindert wird, daß die Packung durch den darin befindlichen
Aktivatorstreifen aufgeschnitten wird.
Die Erfindung besteht also in einer Verbesserung von Wärmepackungen,
die eine wäßrige Natriumacetatlösung enthalten. Diese Verbesserung besteht in einem flexiblen Aktivatorstreifen, der
innerhalb der Wärmepackung in innigem Kontakt mit der Natriumacetatlösung angeordnet ist. Wenn der Aktivatorstreifen gebogen wird,
leitet er die Kristallisation in der unterkühlten Natriumacetatlösung und damit die Entwicklung von Wärme ein.
Figur 1 zeigt eine Wärmepackung gemäß der Erfindung 10 aus einem flexiblen Behälter 12, einer wäßrigen Natriumacetatlösung
und einem Aktivatorstreifen 16. Der Behälter 12 besteht aus einem flexiblen Material, das durch die Natriumacetatlösung nicht angegriffen
wird und undurchlässig für die Natriumacetatlösung ist.
Außerdem muß das Material gegenüber Temperaturen (im allgemeinen in der Größenordnung von etwa 6o bis 650C), auf die die Wärmepackung
10 erwärmt wird, um die nach ihrer Verwendung verfestigte Natriumacetatlösung 14 zu schmelzen, bevor die Packung wieder verwendet
wird, beständig sein. Vorzugsweise ist das Material, aus dem der Behälter 12 besteht, klar, so daß der Aktivatorstreifen
16 gut sichtbar ist. Geeignete Materialien sind plastische Materialien, wie Gummi, Vinyl, mit einem Vinylüberzug versehenes Gewebe
und Polyäthylen. Bei Verwendung von klarem Vinyl hat sich eine Dicke von etwa 0,13 mm (0.005 in.) als geeignet erwiesen. Der Behälter
12 ist zunächst an einem Ende oder einer Seite offen, so
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daß die Natriumacetatlösung und der Aktivatorstreifen eingebracht
werden können, während die anderen Seiten oder Kanten 18 verschwelet
sein können. Nachdem die Natriumacetatlösung in die Wärmepackung
eingebracht ist, wird die offene Seite flüssigkeitsdicht verschlossen. Größe und Form der Wärmepackung 10 hängen von ihrem Verwendungszweck ab.
Die Natriumacetatlösung 14 wird hergestellt, indem man Natriumacetat in der gewünschten Menge Wasser auflöst. Die verwendete Menge
an Natriumacetat soll derart sein, daß die Natriumacetatlösung bis wenigstens auf diejenige Umgebungstemperatur, bei der die Wärmepackung verwendet werden soll, unterkühlt werden kann. Außerdem soll
die Menge an Natriumacetat nicht so groß sein, daß die erhaltene Lösung unbeabsichtigt durch Schütteln etc. aktiviert wird, wenn sie
sich bei Umgebungs- oder Verwendungstemperatur befindet. Wenn beispielsweise eine Wärmepackung bei O0C verwendet werden soll, muß die
verwendete Menge an Natriumacetat eine Unterkühlung der Natriumacetatlösung auf wenigstens diese Temperatur zulassen, und die Lösung muß bei dieser Temperatur verhältnismäßig stabil sein. Jedoch
muß eine ausreichende Menge Natriumacetat verwendet werden, daß sie durch Biegen des Aktivatorstreifens 16 leicht zur Kristallisation
gebracht werden kann.
Die Menge an Wasser, die in der Natriumacetatlösung anwesend
ist, variiert mit der gewünschten Temperatur der Wärmepackung (vorausgesetzt natürlich, daß die Menge oder Konzentration an
Natriumacetat den obigen Kriterien der Verwendung bei Umgebungstemperatur und der Kristallisationsbereitschaft genügt). Je größer
die Menge an Wasser relativ zu der Menge an Natriumacetat 1st, desto niedriger ist die Temperatur, auf die der Behälterinhalt
steigt, wenn das Natriumacetat kristallisiert. Das bedeutet, daß
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die Höchsttemperatur der Wärmepackung 10 dadurch eingestellt werden
kann, daß man das Verhältnis Wasser/Natriumacetat für eine bestimmte Menge (wie oben beschrieben) an Natriumacetat in geeigneter
Weise einstellt.
Wie oben ausgeführt, ist der Aufbau der beschriebenen Natriumacetatwärmepackung
an sich bekannt und bildet insoweit keinen wesentlichen Teil der Erfindung, abgesehen davon, daß sie eine unterkühlbare
Lösung enthält, die durch den Aktivatorstreifen gemäß der Erfindung aktiviert werden kann.
Der Aktivatorstreifen ist im allgemeinen ein flexibler Streifen
aus einem Ferromaterial, wie Metall, und vorzugsweise rostfreiem Stahl.
Der Aktivatorstreifen ist mit wenigstens einer und vorzugsweise mehreren Fissuren oder Schlitzen, die sich in Richtung seiner Dicke
in den Streifen hinein erstrecken, ausgebildet. Die Fissuren können sich von den Kanten des Streifens nach innen erstrecken, oder sie
können zwischen den Kanten des Streifens angeordnet sein.
Die Figuren 1 und 2a und 2b veranschaulichen eine Ausführungsform 16 des Aktivatorstreifens gemäß der Erfindung. Der Streifen
weist eine Anzahl Fissuren 20 auf, die sich von entgegengesetzten Seitenkanten 22, 22' eine Teilstrecke in Richtung zu der anderen
Seitenkante erstrecken und so ausgebildet sind, daß sie sich verjüngen und in blinden Enden 24 in dem Streifen auslaufen. Die
Schlitze 20 müssen in keinem bestimmten Muster angeordnet sein und brauchen sich nicht von mehr als einer Kante nach innen zu erstrecken.
Wenn ein Biegen des Streifens 16 erfolgt, werden zunächst in den blinden Enden 24 von einer oder mehreren der Fissuren 20
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Kristalle von Natriumacetat erzeugt. Diese ersten Kristalle verursachen
dann, wie bekannt, eine Portschreiten der Kristallisation durch die Natriumacetatlösung.
Die Aktivierung einer unterkühlten Natriumacetatlösung erfolgt
durch Biegen des Aktivatorstreifens, was dadurch bewirkt wird, daß man den Aktivatorstreifen durch das Behältermaterial ergreift und
biegt, wie beispielsweise in Figur 3 veranschaulicht. Beim Biegen des Aktivatorstreifens 16 werden zunächst in den blinden Enden 24
einer oder mehrerer der Fissuren 20 Natriumacetatkristalle erzeugt.
Diese ersten Kristalle verursachen dann in bekannter Weise ein Fortschreiten der Kristallisation durch die Natriumacetatlösung.
Vermutlich werden durch das Biegen winzige Fortsetzungen oder Erstreckungen von Bruchstellen an den blinden Enden 24 der Fissuren
20 erzeugt, und diese neuen Frakturen verursachen das Einleiten der Kristallisation. Wenn diese Vermutung richtig ist, sind die
Fortsetzungen oder Ausdehnungen außerordentlich klein, da ein Aktivatorstreifen hunderte von Malen verwendet werden kann, ohne zu
brechen.
Eine zweite Ausführungsform des Aktivatorstreifens gemäß der Erfindung ist in Figur 4 gezeigt. Der Aktivatorstreifen 26 weist
einen Hauptteil 28 und eine Zunge 30, die sich von dem Hauptteil 28 innerhalb seiner Außenkante 31 erstreckt, auf. Die Zunge 30 ist
mit ihrem hinteren Ende 32 einstückig mit dem Hauptteil 28 ausgebildet
und beispielsweise durch Ausstanzen aus diesem herausgeformt. Ein Paar von Fissuren 34,34 werden von den einander gegenüberliegenden
Oberflächen der Zunge 30 und des Hauptteils 28 gebildet.
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■«■
Die Aktivierung einer unterkühlten Lösung durch den Aktivatorstreifen
26 erfolgt durch Biegen der Zunge 30 relativ zu dem Hauptteil
28, indem man die Zunge um ihr hinteres Ende 32 gegen das
Hauptteil 28 oder von diesem fort biegt.
Ein Aktivatorstreifen kann für Dauer in einer Wärmepackung in einer bestimmten Stellung gehalten werden, indem man ihn in einer
solchen Stellung an einer Innenfläche des Behälters befestigt, wie durch Figur 5 veranschaulicht. Gemäß der in Figur 5 gezeigten AusfUhrungsform
ist der Aktivatorstreifen 16 (oder die Ausführungsform 26) mit einem Ende unter Verwendung eines Klebknopfes 38 aus
beispielsweise einem Epoxyharz, das keinen nachteiligen Einfluß auf die Natriumacetatlösung hat, an der Innenwand des flexiblen Behälters
12 befestigt. Das andere oder freie Ende des Aktivatorstreifens
16 ragt in die Natriumacetatlösung 14 hinein. Die Aktivierung
erfolgt auch bei dieser AusfUhrungsform durch Biegen des Aktivatorstreifens,
wie oben beschrieben (abgesehen davon, daß ein Ende des Streifens befestigt ist), nachdem die Natriumacetatlösung 14 unterkühlt
worden ist.
Figur 6 veranschaulicht eine weitere Möglichkeit, einen Aktivatorstreifen
in einer bestimmten Stellung innerhalb einer Wärme packung zu halten. Außerdem hat die durch Figur 6 veranschaulichte
Ausführungsform den Vorteil, daß ein Zerschneiden des flexiblen Behälters
durch den Aktivatorstreifen verhindert wird.
In Figur 6 bezeichnet die Bezugszahl 10' eine Wärmepackung, die
gleich der von Figur 1 ausgebildet sein kann. Die Wärmepackung 10'
weist einen flexiblen Behälter 12' auf, der eine Natriumacetatlösung
14' enthält. Im Inneren des flexiblen Behälters 12' und vorzugsweise,
jedoch nicht notwendig, ist ein zweiter und kleinerer
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Behälter oder ein Sack 42, der als Schutzhülle bezeichnet werden kann, unter Verwendung eines Klebstoffs mit diesem flexiblen Behälter
12' verbunden. Ein Aktivatorstreifen 26' (oder die AusfUhrungsform
16) ist innerhalb dieser Schutzhülle 42 angeordnet.
Die Schutzhülle 42 kann in gleicher Weise und aus dem gleichen Material hergestellt sein, wie der größere flexible Behälter 12'.
Sie muß Jedoch mit wenigstens einer und vorzugsweise mit mehreren Löchern 44, die sich durch seine Wand erstrecken, so daß sie den
Raum innerhalb mit dem Raum außerhalb der Schutzhülle 42 verbinden,
ausgebildet sein, d.h. zwischen dem Innenraum der Schutzhülle 42 und dem Innenraum des flexiblen Behälters 12' muß eine Verbindung
bestehen. Durch eine solche Verbindung wird gewährleistet, daß die
Schutzhülle 42 mit Natriumacetatlösung 14' gefüllt wird. Wenn die
Natriumacetatlösung innerhalb der Schutzhülle 42 durch Biegen des Aktivatorstreifens 26' aktiviert wird, kann das am Aktivatorstreifen
eingeleitete Krista11wachsturn sich durch die Löcher 44 hindurch
in die Natriumacetatlösung 14' außerhalb der Schutzhülle 42 erstrecken.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.
In einen längs dreier seiner Kanten verschweißten Beutel aus Polyvinylalkohol wurden 100 g wasserfreies Natriumacetat, 100 g
Wasser (Leitungswasser) und ein Aktivatorstreifen aus rostfreiem Stahl eingebracht. Der Aktivatorstreifen wies einen sich von einer
Seite nahe Ihrer Mitte nach innen erstreckenden Einschnitt auf. Seine Abmessungen waren 2,54 χ 1,9 x 0,16 cm. Der Einschnitt war
0,63 cm lang.
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Die vierte Seite des Beutels wurde dann verschweißt, und der Beutel wurde in siedendes Wasser gelegt, um seinen Inhalt auf eine
Temperatur über 60,0°C zu erwärmen, um die Natriumacetatlösung vollständig
zum Schmelzen zu bringen. Danach wurde der Beutel auf Raumtemperatur unterkühlt.
Der Aktivatorstreifen wurde gebogen, wodurch sich in der unterkühlten
Lösung, zunächst an der Kante des Einschnitts, Kristalle zu bilden begannen. Dabei wurde Wärme in Freiheit gesetzt, und die
Temperatur der Packung stieg auf etwa
Das oben beschriebene Erwärmen und Kühlen und die folgende Kristallisation wurden einige Male wiederholt, wobei das gleiche
Ergebnis erzielt wurde.
Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abweichung, daß die Menge an Wasser von 100 auf 50 g gesenkt wurde.
Die durch die Aktivierung erzeugte Temperatur betrug etwa 570C.
Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Abweichung, daß 75 g Wasser
verwendet wurden.
Die durch die Aktivierung erzeugte Temperatur betrug etwa 540C.
Beispiel 1 wurde mit Aktivatorstreifen mit mehreren, sich von
seiner Kante erstreckenden Fissuren« wie In Figur 1 gezeigt, und
unter Verwendung eines Aktivatorstreifens mit einer flexiblen Zunge,
wie durch Figur 4 veranschaulicht, wiederholt. Die Ergebnisse waren
die gleichen.
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- Hf-
Die Erfindung besteht also in einem Aktivatorstreifen, der beim
Biegen eine Kristallisation einer unterkühlten wäßrigen Natriumacetatlösung unter Infreiheitsetzen von Wärme verursacht. Der Aktivatorstreifen
ist dadurch gekennzeichnet, daß er Einschnitte oder
Fissuren, die sich in Richtung seiner Dicke erstrecken, aufweist. Der Streifen kann natürlich auch eine andere als die in den Zeichnungen
veranschaulichte Form haben. Beispielsweise muß der Hauptteil 28 der Ausführungsform von Figur 4 kein zusammenhängender Ring
sein, und die Zunge kann um die Breite des Ringes länger sein als die in Figur 4 gezeigte, jedoch wie in der veranschaulichten Ausbildungsform
von einem begrenzten Gebiet der Innenfläche des Rings von Figur 4 oder Teilrings herabhängen.
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4f Leerseite
Claims (12)
- PatentansprücheWärmepackung, bestehend aus einem flexiblen Behälter; einer unterkühlbaren wäßrigen Natriumacetatlösung in dem flexiblen Behälter; und einem flexiblen freitragenden Aktivatorstreifen in dem flexiblen Behälter in innigem Kontakt mit der Natriumacetatlösung zur Einleitung der Kristallisation der Lösung im unterkühlten Zustand, wobei der Aktivatorstreifen unabhängig von dem flexiblen Behälter die Kristallisation einzuleiten vermag und aus einem Ferro material in bestimmter Dicke und mit bestimmtem Umfang ausgebildet ist und wenigstens eine sich in seiner Dickenrichtung erstreckende Fissur, die innerhalb des Umfangs endet, aufweist.
- 2. Wärmepackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Fissur sich vom Umfang des Aktivatorstreifens nach innen erstreckt.
- 3. Wärmepackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der selbsttragende Aktivatorstreifen einen Hauptteil und eine einstückig damit ausgebildete Zunge, die innerhalb des Umfangs dieses Hauptteils sich von diesem erstreckt, derart, daß einander gegenüberliegende Oberflächen des Hauptteils und der Zunge wenigstens eine Fissur zwischen sich begrenzen, aufweist.
- 4. Wärmepackung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil einen zusammenhängenden Ring bildet und die Zunge sich von einem bestimmten Gebiet der Innenfläche des Rings erstreckt.809807/0605ORIGINAL INSPECTED- ye-Z
- 5. Wärmepackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie nocheine innerhalb der Natriumacetatlösung angeordnete flexible Schutzhülle aufweist, die wenigstens ein Loch besitzt, durch die Flüssigkeit innerhalb der Schutzhülle mit Flüssigkeit innerhalb des flexiblen Behälters außerhalb der Schutzhülle in Verbindung steht, wobei der selbsttragende Aktivatorstreifen innerhalb der flexiblen Schutzhülle angeordnet ist, so daß beim Biegen des Aktivatorstreifens die Kristallbildung innerhalb der Schutzhülle eingeleitet wird und das Kristallwachstum von dort bis in den flexiblen Behälter außerhalb der Schutzhülle fortschreitet.
- 6. Wärmepackung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülle an dem flexiblen Behälter befestigt ist.
- 7. Wärmepackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktivatorstreifen aus Stahl hergestellt ist.
- 8. Wärmepackung nach Anspruch 1 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Behälter aus einem biegsamen Polymer, das mit der Natriumacetatlösung verträglich ist, hergestellt ist und daß die Lösung und der flexible selbsttragende Aktivatorstreifen in dem verschweißten Behälter angeordnet sind.
- 9. Verfahren zum Einleiten der Kristallisation einer unterkühlbaren wäßrigen Natriumacetatlösung in einem flexiblen Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß maneinen flexiblen Aktivatorstreifen in die unterkühlbare Lösung ein-809807/0605bringt, wobei der Aktivatorstreifen aus einem Ferromaterial in bestimmter Dicke und mit bestimmten Umfang ausgebildet ist und wenigstens eine Fissur aufweist, die sich in der Richtung der Dicke erstreckt und innerhalb des Umfangs endet, undden Aktivatorstreifen durch den flexiblen Behälter biegt, um die Kristallisation der unterkühlbaren Lösung einzuleiten, wobei der Streifen die Kristallisation unabhängig von dem Behälter einleitet.
- 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man den flexiblen Behälter, nachdem der Aktivatorstreifen eingebracht ist und bevor dieser Aktivatorstreifen gebogen wird, verschweißt.
- 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß mandie unterkUhlbare Lösung auf eine ausreichend hohe Temperatur, um sie vollständig zu schmelzen, erwärmt, nachdem der flexible Behälter abgedichtet ist, unddie unterkUhlbare Lösung auf eine Temperatur, bei der sie unterkühlt ist, kühlt, bevor der Aktivatorstreifen gebogen wird.
- 12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese Stufen wiederholt werden, um alternierend eine Kristallisation und eine Unterkühlung der unterkühlbaren Lösung zu bewirken.809807/0605
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