DE4425306C1 - Wasserbettmatratze und Gelkissen mit reduziertem Gewicht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein flexibles Behältnis, des­ sen Wandung aus einem flüssigkeitsundurchlässigem Material besteht und das ein Gel mit Leichtkörpern enthält. Derartige flexible Behältnisse werden ins­ besondere in Form von Gelkissen oder Wasserbettma­ tratzen zur Vermeidung des Wundliegens (Decubitus- Prophylaxe) oder der druckfreien Lagerung von Ver­ brennungspatienten eingesetzt.

Aus der US 3,968,530 sind derartige Kissen bzw. Ma­ tratzen bekannt. Diese bekannten flexiblen Behältnis­ se enthalten Leichtkörper in einem Gel von hoher Vis­ kosität (ca. 10 000 bis 20 000 cPs). Als gelbildende Stoffe werden hierfür höhere molekulare organische Stoffe, wie Carboxymethylzellulose oder Gelatine ein­ gesetzt. Die Leichtkörper sind Mischungen aus Poly­ styrol und Glashohlkörpern (⌀ 0,02 bis 1 mm, Dichte 0,25 bis 0,4).

Die in diesen bekannten Gelkissen bzw. Matratzen ein­ gesetzten Gele mit ihrer hohen Viskosität sollen of­ fenbar dazu dienen, daß eine homogene Verteilung der Leichtkörper in dem Gel möglich wird. Damit ist je­ doch der Nachteil des "Härterwerdens" des Gels mit einem reduzierten Druckausgleich verbunden. Die Was­ seranteile im Kissen sind somit weniger leicht ver­ schiebbar. Beim Vertrocknen der Gele an der Luft tritt zudem eine starke Klebewirkung auf, so daß Ver­ letzungen des Kissens zum Festkleben auf der Unter­ lage führen können. Besonders nachteilig bei diesen bekannten Gelkissen bzw. Matratzen wirkt sich jedoch aus, daß trotz der relativ hohen Viskosität eine vollständige Entmischung zwischen den Leichtkörpern und dem Gel schon nach wenigen Stunden eintritt. So­ wohl die Vermischung dieser Gele mit den Leichtparti­ keln, als auch die Wiedervermischung ist nur durch intensives Rühren möglich und kann in dem befüllten Kissen, z. B. bei den durch ihren Gebrauch erfolgten Bewegungen, nicht mehr stattfinden. Ungünstig wirkt sich ferner bei den Gelen nach der US 3,968,630 aus, daß diese bei erhöhter Temperatur einen Viskositäts­ abfall zeigen, so daß sich der Entmischungsvorgang, z. B. durch Einwirkung von Körpertemperatur, zusätz­ lich beschleunigt.

Ausgehend hiervon, ist es die Aufgabe der vorliegen­ den Erfindung, flexible Behältnisse der vorstehend beschriebenen Art so weiterzubilden, daß eine homoge­ ne Verteilung der Leichtkörper in dem Gel möglich ist, wobei diese auch bei längerem Gebrauch erhalten bleiben soll.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche zei­ gen vorteilhafte Weiterbildungen auf.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß das Behältnis ein Gel in Form eines speziellen verdickten Wassers und Leichtkörper mit einem spezifischen Gewicht von 0,015 bis 0,4 kg/l enthält. Überraschenderweise konnte nun die Anmelderin zeigen, daß derartige fle­ xible Behältnisse im Vergleich zu denen aus dem Stand der Technik, inbesondere gegenüber den Kissen bzw. Matratzen, nach der US 3,968,530 (s. Vergleichsbei­ spiel 2 und 4) eine homogene Vermischung der Leicht­ körper im Gel aufweisen, wobei diese selbst bei star­ ker Beanspruchung erhalten bleibt bzw. sich sofort wieder einstellt.

Ein verdicktes Wasser, so wie es erfindungsgemäß auch für die flexiblen Behältnisse vorgeschlagen wird, ist bereits im Stand der Technik bekannt. In der WO 93/25474 wie auch in der WO 92/13602 und den darin zitierten prioritätsbegründenden Anmeldungen ist be­ reits ein verdicktes Wasser beschrieben, das aus ei­ ner Aufschlämmung aus pyrogener Kieselsäure in Wasser mit Additiven besteht. Auf den Offenbarungsgehalt dieser Dokumente wird insbesondere im Hinblick auf die stoffliche Zusammensetzung des verdickten Was­ sers, hier insbesondere in bezug auf die Additive, ausdrücklich Bezug genommen. In der WO 93/25474 ist auch bereits erwähnt, daß ein derartiges verdicktes Wasser in Wasserbettmatratzen oder als Füllung für Sitzkissen verwendet werden kann. Es war für den Fachmann jedoch nicht zu erwarten, daß es mit diesem verdickten Wasser möglich ist, eine dauerhafte homo­ gene Verteilung mit den Leichtkörpern zu erreichen.

Wie bereits in der Beschreibungseinleitung disku­ tiert, wird ja bei den Gelkissen bzw. Wasser­ bettmatratzen nach der US 93/68530 ein Gel einge­ setzt, daß eine Viskosität von mindestens 10 000 bis 20 000 cPs hat. Trotz dieser hohen Viskosität und der damit zu erwartenden Stabilisierung der Leichtkörper ist es bei diesen Gelkissen bzw. Wasserbettmatratzen ja so, daß nach kurzer Zeit eine Entmischung statt­ findet und somit die homogene Verteilung der für die Funktionssicherheit notwendigen Leichtkörpern im Gel aufgehoben wird. Damit sind dann die eingangs im Stand der Technik geschilderten Nachteile verbunden. Es war nun nicht zu erwarten und überraschend, daß bei Verwendung von Gelen nach der WO 92/13602 bzw. WO 93/25474 eine Entmischung der Leichtkörper im Gel nicht stattfindet. Dies auch deshalb nicht, da die erfindungsgemäß eingesetzten Leichtkörper ja eine Dichte aufweisen von 0,015 bis 0,4 kg/l und somit eine Dichte, die deutlich geringer ist als die der Leichtkörper, die in der US 3,968,530 verwendet wer­ den. Es war weiter nicht zu erwarten, daß das ver­ dickte Wasser nach der WO 93/25474, das eine Viskosi­ tät von unter 10 000 cPs hat, sich nicht nachteilig auswirkt, sondern in nicht zu erwartender Weise die homogene Verteilung der Teilkörper unterstützt.

Erfindungswesentlich beim vorgeschlagenen flexiblen Behältnis ist demnach die Kombination eines speziel­ len Geles mit speziell ausgewählten Leichtkörpern. Es hat sich dabei in Versuchen gezeigt, daß insbesondere bei Verwendung von expandiertem Polystyrol als Leichtkörper eine homogene Mischung der Leichtkörper im Gel erreicht werden kann, die auch bei starker Beanspruchung nicht zur Entmischung führt. Damit ist die druckausgleichende Wirkung des Wassers auf Kör­ perregionen auch bei einem mit sehr leichten Parti­ keln befüllten flexiblen Behältnis weitestgehend er­ halten. Weiter vorteilhaft wirkt sich aus, daß das flexible Behältnis sich wegen seines deutlich redu­ zierten Gewichts leichter handhaben läßt und daß zu­ sätzlich, wie in Versuchen gezeigt werden konnte, eine Konservierung nicht erforderlich ist.

Die Ursache ist darin zu suchen, daß die vorstehend beschriebenen Gele aus amorpher syntheti­ scher Kieselsäure nicht durch "Verzähung" und kleben­ de Wirkung als Wasserverdickungsmittel wirken. Dies ist darauf zurückzuführen, daß an der Oberfläche mit Hydroxylgruppen besetzte feine Kiesel­ säureteilchen mittels der zugesetzten Additive schon bei sehr niedrigen Kieselsäurekonzentrationen durch Wasserstoffbrückenbildung ein Stützgerüst erzeugen. Das Stützgerüst ist dabei so ausgebildet, daß die Leichtpartikel eine hohe Beweglichkeit für den Druck­ ausgleich haben. Es ist dabei ausreichend, wenn das flexible Behältnis einer geringfügigen Bewegung aus­ gesetzt wird, so daß diese Bewegung wieder eine homo­ gene Vermischung der Leichtkörper in dem erfindungs­ gemäßen Behältnis erzeugt. Durch die erhöhte Reibung des verdickten Wassers zwischen den eingebrachten Leichtpartikeln und die damit zum Tragen kommende schwerverdickende Eigenschaft des Gels ist zudem eine beim Gebrauch andauernde Stabilisierung der Verdic­ kung gegeben.

Aus stofflicher Sicht umfaßt die Erfindung alle Ad­ ditive gemäß der WO 93/25474 bzw. der WO 92/13602. Als Leichtkörper sind besonders Leichtkörper aus ex­ pandiertem Polystyrol, Polyurethan, Epoxidleichtkör­ pern oder hohle Glasleichtkörper bevorzugt. Ganz be­ sonders bevorzugt ist die Verwendung von expandiertem Polystyrol. Erfindungsgemäß weisen die Leichtkörper ja ein spezifisches Gewicht zwischen 0,015 und 0,4 kg/l auf, bevorzugt eine Dichte von 0.015 bis 0,2 kg/l. Bevorzugt ist die Größe der Leichtkörper so ausgewählt, daß sie im Bereich von 0,01 bis 15 mm liegen und die Leichtkörper werden in einem Volumen­ verhältnis von 5 : 95 bis 80 : 20 dem verdickten Was­ ser zugesetzt. Bevorzugt werden die Leichtkörper in einem Volumenverhältnis von 30 : 70 bis 80 : 20 zu­ gesetzt. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform schlägt vor, daß dem verdickten Wasser bei der Her­ stellung und/oder dem verdickten Wasser fit den Leichtkörpern noch ein Erdalkalisalz der Stearinsäure zugesetzt wird. Diese an sich völlig wasserunlösli­ chen und mit Wasser nicht vermischbaren Stoffe lassen sich jedoch in diese Gele durch Verrührung homogen einarbeiten, woraus eine deutliche zusätzliche Ver­ dickung resultiert. Gleichzeitig wirken diese Stoffe nach ihrer Verteilung als Gleitmittel zwischen den Leichtkörpern und dem dickflüssigen Gel, so daß bei besserer Verschiebbarkeit der Teilchen noch höhere Mengen an Leichtkörpern in die Füllung einmischbar sind. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsvariante ist es deshalb möglich, flexible Behältnisse mit An­ teilen von Leichtkörpern bis zu 80 Vol.-% herzustel­ len. Besonders bevorzugt als Salze der Stearinsäure sind Kalziumstearat oder Magnesiumstearat oder Mi­ schungen davon.

Als flexible Behältnisse ist es bevorzugt, daß diese in Form von Wasserbettmatratzen oder in Form von Gel­ kissen ausgebildet sind. Die Gelkissen können dabei eine oder auch mehrere Kammern aufweisen, die mit Kanälen verbunden oder auch gegeneinander abge­ schlossen sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von vier Bei­ spielen näher erläutert, wobei die Beispiele 2 und 4 Vergleichsbeispiele nach der US 3,968,530 sind.

Beispiel 1

Ein für die Befüllung mit Wasser ausgelegtes Wasser­ kissen der Fa. International Medical mit den Abmes­ sungen 40 × 45 cm, bestehend aus einer mittleren Kam­ mer (25 × 10 cm) und zwei seitlichen Kammern (jeweils 10 × 40 cm), die durch mehrere Öffnungen von ca. 0,8 cm Durchmesser miteinander verbunden sind, wird mit verdicktem Wasser, hergestellt nach WO 93/25474 (4 l), in das 3,5 l Kügelchen aus expandiertem Poly­ styrol (⌀ 1-2 mm, Raumdichte 25 g/l ≧ 0,025 kg/l) eingerührt wurden, befüllt. Die Befüllung geschieht durch den Wasseranschluß des Kissens mit einem Durch­ messer von 0,8 cm. Das Gewicht des Kissens, welches für eine Befüllung mit 7,5 l Wasser ausgelegt ist, beträgt insgesamt nur 4,6 kg. Das Raumgewicht der Füllung liegt bei ca. 0,6 kg/l.

Die Kügelchen aus dem expandierten Polystyrol bleiben auch nach längeren Sitzgebrauch durch allseitigen Druckausgleich des verdickten Wassers in ihrer runden Form erhalten, das Gel mit den enthaltenen Polysty­ rolkügelchen vermag die die Kammern des Kissens ver­ bindenden Öffnungen zu durchströmen, ohne daß Ver­ stopfungen oder Entmischungen eintreten, der Druck­ ausgleich auf die sitzende Person ist als sehr ange­ nehm zu beurteilen und durch die Reduktion des Was­ seranteils ist auch die bei reinen Wasserkissen vor­ handene starke Kühlwirkung abgemildert.

Wie nach den bereits in der WO 93/25474 und WO 92/13602 beschriebenen schwerverdickenden Eigen­ schaften des verdickten Wassers zu erwarten, zeigt sich auch beim Durchströmen der Füllung mit den Leichtkörpern durch die die Kammern verbindenden Öff­ nungen kein Viskositätsabfall, sondern eine Stabili­ sierung der Verdickung.

Neben den genannten medizinischen Anwendungen läßt sich das Kissen auch zur Erhöhung des Sitzkomforts bei sitzenden Tätigkeiten, wie Fahrzeugsitzen verwenden.

Neben Kügelchen aus expandiertem Polystyrol kann auch aus polystyrolschaumkörpern (Verpackungsmaterial) durch Vermahlen gewonnenes Recyclat mit ähnlicher Teilchengröße oder andere haltbare Leichtmaterialien, wie Glashohlkörper, Polyurethan oder Epoxidleichtkör­ per allein oder in Mischungen eingesetzt werden.

Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)

Es wird ein Gel aus einer Methylydroxyethylzellulose mit einer Viskosität von ca. 20 000 cPs hergestellt. Dieses wird, wie in Beispiel 1, mit etwa der gleichen Volumenmenge an expandierten Poylstyrolkügelchen bis zur Homogenität vermischt. Aufgrund der sehr hohen Zähigkeit verläuft der Vermischungsvorgang erheblich schwerer als in Beispiel 1. Beim Stehenlassen der Mischung stellt man bereits nach wenigen Stunden eine Trennung der Polystyrolkügelchen vom Gel fest, nach 24 Stunden ist die Entmischung vollständig abgelau­ fen. Beim oberflächlichen Trocknen der Mischung wird außerdem eine starke Verklebung der Kügelchen anein­ ander festgestellt. Damit ist dieses Gel nicht für das Befüllen von Gelkissen oder Wasserbetten geeig­ net.

Ähnliche Ergebnisse werden mit einem Gel aus Na-Car­ boxymethylzellulose der Viskosität von 30 000 cPs erhalten.

Beispiel 3

In verdicktes Wasser, hergestellt entsprechend WO 93/25474 aus synthetischer amorpher Kielselsäure (80 g) Jojobaölethoxylat (PEG-26 Jojobasäure und PEG-26 Jojobaalkohol) (4 g) und 1.850 ml Wasser wer­ den 80 g Calciumstearat verrührt, wobei sich eine gleichförmige, dicke Paste bildet. In diese lassen sich 4 l (ca. 100 g) expandierte Polystyrolkügelchen (Dichte 0,025 kg/l) der Durchmesser von ca. 1,5 - 2 mm unter Erhalt der pastösen Konsistenz verrühren.

Die Mischung (6 l, Dichte ca. 0,36) wird nun in ein Sitzkissen mit einem ungefähren Fassungsvermögen von 6 l befüllt. Die druckausgleichende Wirkung bleibt bei der Benutzung erhalten und die Handhabung ist durch das geringere Gewicht besonders erleichtert. Alternativ zum Calciumstearat läßt sich auch Magnesi­ umstearat verwenden. Statt dem Jojobaölethoxylat läßt sich auch Avocadoölethoxylat (PEG-11 Avocadoöl) ein­ setzen.

Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel)

Es wird ein Gel aus Na-Carboxymethylzellulose mit einer Viskosität von ca. 30 000 cps hergestellt. Zu diesem gibt man 4% an Calciumstearat und die gleiche Volumenmenge an Polystyrolkügelchen vom Raumgewicht 25 g/l (≧ 0,025 kg/l) und vermischt intensiv. Ähnlich wir in Beispiel 2 beschrieben, tritt auch hier nach Stehenlassen über Nacht vollständige Entmischung der Polystyrolkügelchen vom Gel ein.

Claims (8)

1. Flexibles Behältnis, dessen Wandung aus einem flüssigkeitsundurchlässigem Material besteht und das ein Gel und Leichtkörper enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Gel eine Aufschlämmung von 1 bis 9 Gew.-% hochdisperser synthetischer Kieselsäure in Was­ ser mit 0,05 bis 1,5 Gew.-% Zusätzen an Additiven ist (verdicktes Wasser) und daß das verdickte Wasser Leichtkörper im Volumenverhältnis von 5 : 95 bis 80 : 20 enthält, wobei die Leichtkörper eine Dichte von 0,015 bis 0,4 kg/l aufweisen.

2. Flexibles Behältnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Additive ausge­ wählt sind aus Ethern mit Fettalkoholen, Zucke­ ralkoholen, Estern mit Fettsäuren des Polyethy­ lenglykols oder Polypropylenglykols der Molmas­ sen < 250 bis 50 000, Polyethylenglykol oder Polypropylenglykol der Molmassen 600 bis 50 000, Polyethylenimin oder Poly(N-vinyl-2-pyrrolidon) oder Mischungen davon.

3. Flexibles Behältnis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verdickte Wasser zusätzlich 0,1 bis 10 Gew.-% eines Salzes der Stearinsäure enthält.

4. Flexibles Behältnis nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtkörper ausgewählt sind aus expandiertem Polystyrol, Polyurethan, Epoxidleichtkörpern oder hohlen Glasleichtkörpern oder Mischungen davon.

5. Flexibles Behältnis nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtkörper einen Durchmesser von 0,01 bis 15 mm aufweisen.

6. Flexibles Behältnis nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtkörper im verdickten Wasser homogen verteilt sind.

7. Flexibles Behältnis nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es ein mindestens eine Kammer aufweisendes Kissen ist.

8. Flexibles Behältnis nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Wasserbett­ matratze ist.