JP2010005415A - カイロ - Google Patents

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Abstract

【課題】熱小室内で発生する熱を制御するために必要な、狭い範囲において透過性を有する酸素透過性材料を作製する安価な方法を提供する。
【解決手段】熱小室１０は、酸素不透過性小袋１２を有するように形成された底部シート１４、酸素に曝されたとき発熱的に反応する、小袋１２内に配置される複数の粒子２０、およびこの粒子２０が小袋１２から出ることができないように、複数の粒子２０を包む小袋１２のフランジで底部シート１４に密閉された頂部シート１６を含む。この頂部シート１６は、酸素不透過性材料から作られたスポットパターンが塗布された多孔性基材を有する。酸素不透過性材料は、多孔性基材の表面の約９５％より大きい部分を均質的に覆い、そのため、頂部シート１６は、推進力０．２１気圧で拡散性気体透過性が１日で１００平方インチ当たりに約０．５×１０５ｃｍ３〜約２×１０５ｃｍ３である。
【選択図】図２

Description

（本発明の技術分野）
本発明は、少なくとも１つの熱小室を有したカイロに関する。
（本発明の概要）
カイロ用熱小室(thermal cell)、特に反応性鉄粉末と活性化炭素の混合物を使用するものが当該分野では周知である。このような小室は、数時間にわたって熱を供給する制御された発熱反応を生じるには、酸素を必要とする。一般的には、この混合物は空気透過性小袋(pocket)中に包まれ、使用時まで不透過性外袋中に密閉されている。この透過性小袋は不織布材料(nonwoven material)であってもよい。不織布材料に、推進力０．２１気圧で、１日で１００平方インチ当たりに約０．５×１０５ｃｍ３から、その約４倍の範囲の拡散性酸素透過性を付与することは困難である。そうするためには、不織布表面の約９５％よりも多く、１００％未満が、不透過性材料で閉塞されなければならないから、困難である。これは他のものが避けてきた透過性範囲である。液体と気体の濾過プロセスははるかに高い透過性範囲（通常、約５０％の開放領域）を必要とし、また気体分離膜はより低い透過性範囲（０％の開放領域）を有する。
気体透過性膜は分離プロセスに利用可能である。たとえば、１９９２年４月７日登録の、キャラハン(Callahan)らへの米国特許第５，１０２，５５２号明細書には、約０．００５ミクロン〜約０．２ミクロンの平均孔径を有する微多孔性支持体上に塗布された紫外線硬化型ポリマーが開示されている。１９７３年８月２８日登録の、ブーチロー(Bouchilloux) らへの米国特許第３，７５４，３７５号明細書には、優れた機械的性質と良好な透過特性を併せ持つ異方性膜が開示されている。それはビニルトリオルガノシランポリマーまたはコポリマーを含み、平均厚さが０．０１〜１０ミクロンの緻密層と開放領域が２０〜８０％の多孔性層を有する。
気体透過性膜を熱小室に適用した他のものは、余り成功しなかった。たとえば、１９９１年１０月９日登録の、ウスイ(Usui)への米国特許第５，０４６，４７９号明細書には、使い捨てカイロへの酸素透過性を制限することを意図した、「熱融解処理」を施された微多孔性フィルムの酸素透過性を制御する方法が開示されている。鉄粉末発熱剤を含有する平らな袋は、単位当たり、５０００〜１０，０００秒／ｃｃの空気透過性を有する空気透過性表面を持つ。そのような微多孔性フィルムは残念ながら、非常に高価である。
別なものでは、針を使用して不透過性フィルムに小さな孔をあけ、所望の領域に熱小室のための酸素透過性をもたらしている。このプロセスは実際には、孔パターンが制限され、すなわち孔は比較的少なく且つ大きい。この制限ゆえに、熱小室の大きさは必然的に大きくなる。大きな熱小室は、それを適用した体部表面の輪郭に合わせて折り曲げるには柔軟でないという欠点を有する。同じ透過性を有するより微細なパターンを生成するプロセスによって作られた、より小さな「多孔」は、より大きな表面適合性を有する多くのより小さな小室を形成させ得る。また、孔が小さいほど熱小室の粒状化学物質が出ることを防ぐことができる。針を使用して透過性をもたらすようにフィルムを加工するには、若干の透過性変更を容易に行うことができない。また、このプロセスではフィルム張力により孔を裂くか、さもなくば、針が貫通したときに孔を拡大する傾向がある。すなわち、孔の大きさはウェブ張力が変化する際に、容易に制御できない。
他のものでは多孔性ウェブの上に接着剤を塗抹(smear)している。その一例として、１９９６年１１月２６日登録の、アール(Ahr) らへの米国特許第５，５５８，３４４号明細書には、縁部の小室を有する印刷ロールを使用して、基材ウェブへ樹脂材料を適用することが教示されている。印刷ロールは基材ウェブの表面速度よりも少なくとも１００％大きな表面速度を有する。表面速度差によって作り出された拭き取りプロセスは、樹脂材料を基材中に浸透させて基材を水不透過性にさせる。アール(Ahr) らによって１００％以下の適用範囲をもたらす試みはなされていない。また、狭い範囲内で基材の酸素透過性を正確に制御するプロセスを使用することも示唆されていない。
本発明の目的は、熱小室内で発生する熱を制御するために必要な、狭い範囲において透過性を有する酸素透過性材料を作製する安価な方法を提供することである。
本発明のさらなる目的は、ヒートシール材を必要としないで熱的混合物を含む不透過性小袋をフランジへ直接に密閉できる気体透過性材料を作製する方法を提供することである。
本発明の更に他の目的は、気体透過性材料を作製する方法を提供することであって、簡単にプロセスを変更することにより、所望の狭い範囲内で、この材料の酸素透過性を若干変更させる。
（発明の概要）
本発明の一態様において、推進力０．２１気圧で気体透過性が１日で１００平方インチ当たりに約０．５×１０５ｃｍ３〜約２×１０５ｃｍ３である拡散性気体透過性材料を作製する方法は、多孔性基材上に気体不透過性材料のスポットパターンを先ず塗布する工程と、次いで、多孔性基材の約９５％よりも大きく、および好ましくは約９９％の部分を覆うようにスポットパターンを拡大して、拡散性気体透過性がスポットパターン間の開口部にのみ生じる工程を含む。好ましくは、拡散性気体透過性は拡散性酸素透過性であるが、また、二酸化炭素または他の気体を含んでいてもよい。気体不透過性材料は好ましくは、ホットメルト接着剤であり、また多孔性基材は好ましくは、不織布である。
スポットパターンを拡大する工程は、スポットパターンが多孔性基材上に印刷されると、実質的に環状であるスポットを長円形スポットに塗抹することを含んでいてもよい。この実質的に環状であるスポットは、好ましくは、塗抹により長円形スポットが部分的に重なり合うように配置される。この塗抹は多孔性基材の引張速度よりも速い表面速度で回転式印刷スクリーンを操作することによって行われる。
別法として、スポットパターンを拡大する工程は、スポットパターンを塗布した後、固定ギャップを通して多孔性基材をカレンダー加工することを含む。この固定ギャップは多孔性基材およびスポットパターンの厚さよりも小さく、そのために、スポットパターンの各スポットはカレンダー加工後、他のスポットと部分的に重なり合うように拡大される。スポットパターンは好ましくは、拡大されて、そのために拡大された個々のスポットが、少なくとも２つの他の拡大された等距離スポットと部分的に重なり合って、等距離スポットの全ての間に、実質的に均質な大きさと形を有する開口部を生成する。
本発明の他の態様では、熱小室は酸素不透過性小袋を有するように形成された底部シート、酸素に曝されたとき発熱的に反応する、小袋内に配置される複数の粒子、およびこの粒子が小袋から出ることができないように、複数の粒子を包む小袋のフランジで底部シートに密閉された頂部シートを含む。この頂部シートは、酸素不透過性材料から作られたスポットパターンが塗布された多孔性基材を有する。酸素不透過性材料は、多孔性基材の表面の約９５％より大きい部分を均質的に覆い、そのため、頂部シートは推進力０．２１気圧で拡散性気体透過性が１日で１００平方インチ当たりに約０．５×１０５ｃｍ３〜約２×１０５ｃｍ３である。
酸素不透過性材料は、好ましくはホットメルト接着剤であり、また多孔性基材は好ましくは不織布である。ホットメルト接着剤は、好ましくは多孔性基材の小袋面側にあり、そのために、ホットメルト接着剤はまた、底部シートに頂部シートを密閉する役目をすることができる。
本発明の熱小室の好ましい実施形態の上部平面図であり、酸素透過性頂部シートにより覆われた実質的に環状である小室を開示する。 図１の切断線２−２に沿った前正面断面図であり、酸素不透過性底部シートに形成された小袋、この小袋内の発熱性材料の粒子、および小袋を覆う頂部シートを示し、ここで、頂部シートは多孔性基材および頂部シートと底部シートの間の酸素不透過性材料のパターン層を含む。 本発明の頂部シートを作製する方法の側正面斜視図であり、基材の引張速度より速い表面速度で多孔性基材へ気体不透過性材料の実質的に環状のスポットを塗抹して、スポットが多孔性基材上に長円形のスポットを塗抹する印刷ロールを開示している。 本発明の頂部シートを作製する別な方法の側正面斜視図であり、多孔性基材上に気体不透過性材料の実質的に環状のスポットを塗布するロールを示し、続いてカレンダー加工工程によって、このスポットは重なり合うように拡大されている。 印刷スポットをホットメルト塗抹した別法における、多孔性基材ウェブへの印刷ロール速度に対する拡散性酸素透過性のグラフである。
（本発明の詳細な説明）
本明細書は本発明を特に指摘し、また明瞭に請求する請求の範囲で結論づけられるが、本発明は添付図面とともに、好ましい実施形態の以下の説明からより理解されるであろうと考えられる。ここで、同じ部材は同じ参照番号で示す。
図面、特に図１および２を参照すると、一般的に１０として示される熱小室を備えた本発明の第１の好適な態様が示される。熱小室１０は厚さ０．０２５ｍｍの低密度ポリエチレンフィルムなどの気体不透過性底部シート１４中に形成された小袋１２を有する。熱小室１０はまた気体透過性頂部シート１６を有し、それは、好ましくは閉塞材料１８を塗布した不織布であり、この不織布の拡散性気体透過性を制限する。頂部シート１６は、好ましくは１４ｇ／ｃｍ２のポリプロピレン不織布製である。閉塞材料１８は、好ましくはオハイオ州、コロンバスのセンチュリー・インターナショナル製造のＣＡ−Ｘ−１０５−Ａ３などのホットメルト接着剤である。感圧接着剤は底部シート１４に面した頂部シート１６の側面を塗布する際には、理想的な閉塞材料であるため、より好ましく、また両シートはヒートシールしなくても結合することができる。
小袋１２は、好ましくは直径約１２．５ｍｍおよび深さ約６．５ｍｍを有する環状である。発熱性化学物質２０、好ましくは粉末状鉄、粉末状活性化炭素、水および塩の粒子が小袋１２内へ挿入される。このような化学物質は発熱反応を開始するには酸素を必要とする。この小袋への酸素流入速度が制御されると、熱発生の温度および時間が制御される。すなわち、頂部シート１６から小袋への酸素透過性が重要である。さらに、熱小室１２に関する詳細は、１９９５年６月２９日に出願され、発明の名称が「熱小室」である係属中の出願番号第０８／４９６，６９４号であって、本出願の譲受人へ譲渡された出願明細書中に見いだされるであろう。本明細書中に、これを参照として援用する。
熱小室１２の所望の酸素透過性は、分圧０．２１気圧で推進(drive)された際に、１日で１００平方インチ当たりに約０．５×１０５ｃｍ３〜約２×１０５ｃｍ３の酸素が透過するくらいである。推進力０．２１気圧とは、基材の一側面上の酸素分圧が他方の側面上より高いことを意味する。すなわち、全体の圧力差は無く、ただ基材の一側面の酸素濃度が他方の側面と相違するのみである。この透過性によって、頂部シート１６が専らもたらす発熱は、約４０℃〜約４３℃の温度範囲で約８時間持続するであろう。
頂部シート１６はホットメルト接着剤１８を塗布した不織布であり、不織布の約９５％より大きい表面が閉塞され、熱小室１０を取り扱う際に発熱性化学物質の粒子をこぼすことなく、小袋１２に効果的に保持される。
本発明の好ましいプロセスは図３および４に示されている。図３は一般的に３０で示されるロール塗布プロセスを示し、ここで、ロール３２はその表面に実質的に環状スポット３４である閉塞材料が塗布されるか、または有している。気体透過性頂部シート材料のウェブ３６はロール３２の表面速度４０より小さい表面速度３８でロール３２下を通過する。スポット３４がロール３２からウェブ３６へ移転した際に、表面速度差により実質的に環状であるスポット３４をウェブ３６の上で縦方向に塗抹させ、頂部シートウェブ３６上に閉塞材料の長円形スポット４２を形成する。好ましくは、スポット３４はロール３２上に置かれ、そのためにウェブ３６上に塗抹された際に、スポット４２はその縦方向の末端を除いて、部分的に重なり合うであろう。塗抹されたスポット４２の縦方向の末端間には、頂部シートウェブ３６へ気体が透過できるような開口部４４が存在する。
好ましい実施形態では、ロール３２は直径が約２２０ｍｍであり、０．２１ｍ／秒の表面速度４０を有する。頂部シートウェブ３６は、好ましくは約０．１３ｍ／秒の表面速度３８を有し、表面速度比率が１．６１の不織布である。実質的に環状であるスポット３４は、好ましくは、一般的なスクリーン印刷法（図示されない）によりロール３２の表面から押し出されたホットメルト感圧接着剤である。好ましくは、このスクリーンは＃４０標準メッシュを有し、ノースカロライナ州、シャーロッテのストーク・スクリーン・オブ・アメリカ製である。約２６０Ｆ°の印刷温度で、約４７ｇ／ｍ２の塗布量が頂部シートウェブ３６上に付着される。ウェブ３６上にスポット３４を塗抹した後、得られたスポット４２は部分的に重なり合い、また、頂部シート不織布ウェブの気体透過性は、好ましくは１日で１００平方インチ当たりに約０．５×１０５ｃｍ３〜約２×１０５ｃｍ３である。
方法３０はホットメルト接着剤以外の閉塞材料および不織布ウェブにも適用できる。たとえば、熱可塑性物質、熱硬化性物質および／または高粘度液体を微多孔性膜、紙および微細スクリーン上で冷却され得る。また、スポット３４は実質的に環状以外のものでもよい。たとえば、縦の長さよりも横の長さが大きい楕円形でもよい。得られた塗抹は、ウェブ上に実質的に環状のスポットを製造できた。多角形のスポットもまた、塗抹されたスポット間の開口部を所望の形状に形成するために、ウェブ３６上に移転されて塗抹され得る。
図５は、スクリーン印刷機の回転スクリーンの表面速度と、印刷される多孔性基材ウェブの表面速度の比率を変化させることによる、基材ウェブからの拡散性酸素透過性の効果を示す。ウェブ速度は０．１３ｍ／秒に一定に保たれているが、スクリーン表面速度は０．１９ｍ／秒〜０．２６ｍ／秒の間に調節されている。図５から明らかなように、ウェブ速度に対するスクリーン速度の比率が増加するにつれて、拡散性酸素透過性は減少する。この拡散性酸素透過性の減少は、より大きな範囲に塗抹されたホットメルト接着剤のスポットの結果であり、それにより、多孔性基材の開放領域のより多くの部分を閉塞している。
図４は一般的に５０として示される、本発明の他の好ましい方法を示す。方法５０はスポット移転加工プロセスとカレンダー加工プロセスの２つの工程である。第１ロール５２は図３のロール３２と同様であり、閉塞材料の実質的に環状であるスポット５４をロール５２上に配置している。気体透過性頂部シート材料のウェブ５６をロール５２の下を通し、スポット５４をロール５２からウェブ５６へ移転し、移転スポット５８を形成する。方法５０は第２ロールすなわち１対のロール６０と６１を含み、これは好ましくは、それらの間にウェブ５６とスポット５８を組み合わせた厚さより小さい固定ギャップＢを有する。したがって、ロール６０とロール６１はスポット５８をより大きなスポット６２にカレンダー加工し、これが重なり合って、さらにスポット６２間に実質的に矩形の開口部６４を有する。開口部６４により頂部シートウェブ５６に気体を透過させる。異なった表面速度はこの実施形態では必要ではないが、カレンダー加工する前に部分的にスポット５８を拡大するようにすればよい。実質的に環状であるスポット５４は、好ましくは一般的なスクリーン印刷法（図示されず）により、ロール５２の表面に配置されたホットメルト接着剤である。これらのスポットは、好ましくは方法５０のこの段階では重なり合わないが、しかしながら、いくつかの重なり合いは許される。ウェブ５６上のスポット５８をカレンダー加工した後、得られたスポット６２は、好ましくは部分的に重複し、かつカレンダー加工された不織布頂部シートウェブ５６の拡散性酸素透過性は、好ましくは１日で１００平方インチ当たりに約０．５×１０５ｃｍ３〜約２×１０５ｃｍ３である。
方法５０はホットメルト接着剤以外の閉塞材料および不織布ウェブに適用できる。たとえば、熱可塑性物質、熱硬化性物質、および／または高粘度液体を微多孔性膜、紙および微細スクリーン上でカレンダー加工され得る。また、スポット５４は実質的に環状以外のものでもよい。たとえば、それらは縦の長さよりも横の長さが大きい楕円形でもよい。多角形のスポットもまた、拡大されたスポット間の開口部を所望の形状に形成するために、ウェブ５６上に移転され得る。
本発明の特定の実施形態が説明され、記述されているが、当業者には本発明の精神および範囲を逸脱することなく、種々の変形および変更をおこない得ることは自明である。また本発明の範囲内にある、このような全ての変更が添付の特許請求の範囲に包含されることが意図される。
１０ 熱小室
１４ 気体不透過性底部シート
１６ 気体透過性頂部シート
１８ 閉塞部材
２０ 発熱性化学物質
４２ スポット

Claims (2)

  1. 少なくとも１つの熱小室を有したカイロであって、
    前記熱小室は、
    小袋を有するように形成された底部シートであって、酸素不透過性である底部シートと、
    該小袋中に配置された複数の粒子であって、酸素に曝された際に発熱的に反応する複数の粒子と、
    該粒子が該小袋から出ないように、該複数の粒子を包むために、該小袋のフランジで該底部シートに密閉された頂部シートと
    を備え、
    該頂部シートは多孔性基材を有し、
    該多孔性基材は酸素不透過性材料で作製されたスポットパターンで塗布され、
    該酸素不透過性材料は、該頂部シートの拡散性推進力０．２１気圧での拡散性酸素透過性が１日で１００平方インチ当たりに０．５×１０５ｃｍ３〜２×１０５ｃｍ３であるように、該多孔性基材の９５％より大きい表面を均一に覆うことを特徴とするカイロ。
  2. 前記酸素不透過性材料はホットメルト接着剤であり、かつ前記多孔性基材は不織布であって、該ホットメルト接着剤は該多孔性基材の小袋面側上にあり、
    該ホットメルト接着剤がまた前記底部シートに前記頂部シートを密閉する役目をする、請求項１に記載のカイロ。
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