KR100303200B1 - 가열셀 - Google Patents

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데이비드 엠 모이어
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Abstract

본 발명은 특정 철산화 화학에 기초하고 특정 물리적 치수 및 충전 특성을 갖는 가열셀 제조방법에 관한 것이다. 이 방법은 분말성분을 과립, 펠렛, 정제, 슬러그 등으로 직압밀하는 것을 이용한다. 일회용 신체랩(wrap)내에 혼입될 수 있는 이들 가열셀은 일시적 및/또는 만성적 고통을 치료하기 위해 일체감있고 편리하며 편안한 가열 외용물을 위해 조절 및 유지되는 온도를 제공한다. 본 발명은 또한 상기 가열셀내에 혼입된 상기 발열조성물에 관한 것이다.

Description

가열 셀{HEAT CELLS}
일시적 또는 만성적 고통을 치료하는 통상의 방법은 아픈 부위에 가열 찜질을 하는 것이다. 이러한 열치료는 통증, 근육 및 관절의 뻣뻣함, 신경통, 류머티즘 등을 포함하는 상태를 치료하는 수단으로 사용된다. 이들 치료는 소용돌이(whirlpool), 뜨거운 수건, 하이드로컬레이터(hydrocollator), 가열패드 및 신축 압박밴드의 사용을 포함한다. 대다수 이들 장치는, 예컨대 물 및 전자레인지에서 사용 가능한 겔을 함유한 재사용 가능 가열팩을 사용한다. 또, 대다수 이들 가열단위 또는 장치는 장시간 지속의 가열을 제공하지 않고 또한 장시간에 걸쳐 일정한 온도를 유지하지 않는다. 45℃ 초과에서 조직손상이 발생하기 때문에, 희망하는 치료 이익을 달성하기 위해서는 피부온도를 45℃를 초과하지 않고 약 38℃ 내지 약 41℃로 유지해야 한다.
열원(熱源) 이후 열이 감소하는 이런 시행으로부터 유리한 치료효과는 사라진다; 따라서, 아픈 부위에 가능한 오래동안, 바람직하게는 약 8 시간동안 지속되는 열원을 제공하는 것이 바람직하다. 미국특허 제 4,366,804호, 제 4,649,895호, 제 5,046,479호, 및 등록 제 32,026호에 기재된 것과 같은, 철산화에 근거한 일회용 가열팩이 공지되었고 장시간 지속되는 열을 제공할 수 있다. 그러나, 이런 장치는 완전히 만족스럽지는 못하다는 것이 입증되었다. 이들 대다수 장치는 일정하고 제어된 온도를 유지할 수 없고/없거나 이러한 열적장치는 부피가 크고 이들의 유효성을 방해하는 불만족스런 물리적 치수를 갖는다. 구체적으로, 이러한 장치는 다양한 신체윤곽에 편안하게 합치할 수 있는 외피로 용이하게 구체화할 수 없고 따라서 신체에 비일체적, 불편 및/또는 거북한 가열 외용물을 제공한다.
이들 가열장치가 일정하고 제어된 온도를 유지할 수 없는 주된 이유는 팩이 열발생 조성물로 채워진후 팩내의 상당한 빈 공간 때문이고, 특히 이들 장치가 일반적으로 가열팩을 인체에 사용할 때 실질적으로 직각 또는 약간 경사지게 있음으로 인해 필연적으로 팩중 조성물의 응집 또는 분포가 고르지 못하게 된다. 발열 조성물의 고르지 못한 분포는 팩중 열발생을 고르지 못하게 하고 응집은 사용자에게 불유쾌감을 준다. 조성물의 응집은 또한 산화반응이 일어나는 데 요구되는, 철 입자에 대한 산소공급을 방해함으로 인해 고르지 못한 열발생을 일으킨다. 이들 가열장치가 균일한 열을 발생하기 위해서는, 발열 조성물이 미국특허 제 5,046,479호중 우스이(Usui)의 가열팩과 같은, 평탄형 팩중에 놓여야 한다. 우스이의 가열팩은 공기 투과성을 갖고, 이는 산화반응이 일어날 때 산소가 들어와 백(bag)내의 압력을감소시키고, 이에 의해 조성물을 제자리에 유지하고 신체에 적용되는 동안 백을 평탄형으로 유지시킨다. 그러나, 이것은 미립 조성물용 성분 및 가열팩 백용 재료 양자의 매우 신중한 선택을 요구한다. 구체적으로, 이 방법은 많은 상이하게 제조된 공기 투과성 재료간에 발생할 수 있는, 백 재료의 공기 투과성 차이를 거의 나타내지 않는다. 이 방법은 또한 가열팩 충전중 조성물 및/또는 사용중 종료된 가열팩의 균일성 또는 탄소분진의 제어와 관련된 문제를 해결하지 못한다.
일본 특개평06-315498호에서, 고다마(Kodama)는, 낮은 패킹밀도를 갖는 가열팩이 양호한 산소투과성을 갖고 최고온도에 신속히 도달할 수 있으며 온도는 급격히 감소함을 기재하고 있다. 이는 주로 팩내 발열 조성물의 고르지 못한 분포에 기인한다. 다른 한편, 고다마는 발열조성물이 매우 고밀도로 패킹될 수 없다고 기재하고 있다. 이는 산소가 발열조성물의 표면너머로 투과하지 못하고 그 결과 전체 조성물의 불완전 반응, 즉 조성물 중심이 미반응상태로 잔류함을 초래한다.
성분들이 건조상태로 혼합되는 철산화물의 발열반응을 이용한 일회용 가열팩의 제조에 있어 몇가지 주요 문제점이 존재한다. 예를 들어, 한 가지 주요 문제점은 탄소분말이 쉽게 바람에 날리고, 따라서 원료가 상실 및 위험한 작업환경이라는 점에서 가열팩 제조영역에서 작업하는 사람들의 건강 및 안전, 양자(兩者)의 문제점이 있다. 특수 설비를 유지해야 할 뿐 아니라 특수 의복 및 장비를 제조 근로자가 착용해야한다. 건조 탄소분말에 관한 두 번째 주요 문제점은 완료된 가열팩의 제조중에 발생한다. 즉, 탄소분말은 충전과정중 의도한 가열팩의 충전공간 밖으로 날리거나 넘쳐흐르는 경향이 있어 가열팩 주변이 탄소분진으로 오염되어 완료된 가열팩 내부의 발열성 분말 조성물의 효과적인 밀봉이 이루어지지 못한다. 세 번째 문제점은 혼합후 발열성 미립조성물내 건조 분말성분의 불균일성이 유지되는 것이다. 즉, 한 번 불균일하게 혼합되면, 상이한 무게 및 밀도의 입자를 함유한 조성물은 제조 과정중 이동하거나 침강할 수 있어 완료된 가열팩이 조성물의 균일한 혼합물을 함유하지 못할 수 있고, 이에 의해 가열팩의 성능을 떨어뜨린다. 네 번째 문제점은 주로 용기 및/또는 장비에 대한 분말입자의 정전기적 고착에 기인한, 제조과정중 건조 분말혼합물의 유동성 부족이다.
이들 문제를 줄이는 한 가지 방법이 일본 특개평 06-241575 에 하쓰모또(Hatsumoto)에 의해 기재되는데, 여기서 하쓰모또는 기타 건조 성분과 함께 혼합전 탄소에 전체 물의 약간 비율을 첨가한다.이 방법이 탄소분진의 양을 감소시키나, 탄소에 첨가되는 물의 양이, 혼합에 앞서, 신중하고 정확하게 측정되어야 함이 요구되고, 바람직한 구현예는 젖은 탄소가 기타 성분과의 혼합전 적어도 24 시간동안 있어야 함이 요구된다. 이 방법은 여전히 발열성 미립조성물의 균일한 함량을 보장하지 않거나 상기 언급된 기타 제조상의 문제를 다루지 않는다.
이들 문제를 감소시킬 또 다른 방법이 일본 특공평 05-081261 에 와따나베(Watanabe)에 의해 기재되어 있다. 와따나베는 희망하는 가열팩의 모양 및 농도에서, 예비-함수(含水)된 분말성분을 팩용 재료의 시트로 자기(磁氣)적으로 옮기는 것을 이용한다. 잔류하는 물은 이어 함수성분을 함유한 자석시트의 상단에 위치한 두 번째 시트에 앞서 곧바로 분말성분상에 분무된다. 이어 시트가 밀봉되고, 함수성분을 넣어 희망하는 가열팩을 만든다. 팩은 결합한 시트에서 잘려서 곧 산소투과성 보호포장속에 놓이게 된다. 이 방법은 하쓰모또의 방법보다 더 효율적이고 덜 노동집약적이나, 여전히 발열성 미립조성물의 균일한 내용물을 보장하지 못하고, 매우 특수한 기계류를 필요로 한다.
이들 문제를 감소시키는 또 다른 방법으로, 기타 성분에 물을 첨가하기 전에폴리비닐 알콜, 카르복시메틸 셀룰로스, 히드록시프로필 셀룰로스, 및 폴리비닐피롤리돈과 같은 접착성 결합제를 물에 첨가하는 함수과립법을 사용하는 것을 일본 특개평04-293989에서 오다마가 기재하고 있다. 함수결합제 용액이 기타 성분에 가해질 때, 펠렛이 형성된다. 이들 함수 펠렛은 이어 기체투과성 백에 포장된다. 이 방법은 발열성 혼합물에, 조성물의 55∼70 중량부의 다량의 물, 및 조성물의 10∼20 중량부의 결합제 첨가를 요구한다. 이는 혼합물 내용의 균일성을 개량할 뿐 아니라 탄소분진을 감소시키고 혼합물의 유동성을 증가시키나, 제조과정중의 불활성대기와 조성물에 가해지는 물을 신중하게 유지해야 한다.
본 발명의 발명자는 특정한 물리적 치수 및 충전 특성을 갖는 가열셀로 구체화하기 위한 특정 철 산화 화학으로 이루어진 건조-압밀 가열성분과 상기 가열성분 및 가열셀 제조방법을 개발하였다. 이들 가열셀은 매우 다양한 신체윤곽에 적응하여 일체감있고 편리하며 편안한 가열 외용물을 제공하는, 일회용 신체 랩 등으로 용이하게 구체화할 수 있다. 본 발명은 통상 제약의 정제 및 슬러깅 작업에서 사용되는, 건조 응집 및/또는 직압밀 기술을 사용하여, 현 가열팩 및 그 제조과 관련한 상기 문제점을 극복한다. 정전기적 및 진자(振子) 응집, 즉 압밀에 앞서 개질제 또는 저수준 액화 다당류로 분말 혼합물의 예비처리하여, 정상 정전기력을 향상함으로써 발열성 미립조성물의 내용균일성을 유지한다. 한 번 응집되면, 활성을 위해 단지 물 또는 염수의 직결(on-line)식 첨가만이 요구되는 소정의, 무분진(無粉塵) 조성물의 슬러그 또는 정제로 성분이 형성된다.
본 발명에서 요구되는, 다당류 또는 개질제와 같은 저수준 응집보조제와 고표면적 분말 혼합물의 응집은 예상외로, 즉 응집보조제 대 분말표면적의 비는 매우 크고 따라서 한층 고수준의 응집보조제의 사용이 요구되었어야 했다. 응집보조제의 낮은 수준은, 발열성 조성물에 첨가되어 탄소 및 철을 함께 결합시키는데 보조하는 건조결합제의 더 효율적인 사용을 고려하고, 반응물의 과잉 희석없이 견고한 압밀물을 생성한다.
다른 방도로는, 롤러압밀기 및 첼스네이터(chelsenator), 정제 압밀 슬러깅 작업 및 첼스네이터, 또는 펠렛 제조를 위해 변형된 롤러압밀기를 사용한 직압밀을 사용하여 작은 과립/펠렛을 제조할 수 있고, 크가 크거나 불규칙한 형상의 제어된, 무분진 패킹작업용으로 유용하다. 압밀과정에서 실질적으로 무수(無水)인 본 발명은 탄소분진을 감소시키고 각종 제조상의 문제를 제거하고 라인 속력을 증가시키고 중량의 정확성을 만족하고 발열조성물의 유동성을 개량하고 완료된 가열셀내 발열조성물의 불균일을 제거하고 완료된 가열셀의 성능을 개량하고 특수설비 및 환경에 대한 요구를 제거하며, 이 모두는 필요한 노동력, 건강 및 안전 위해, 및 제조의 총비용을 현저히 감소시킨다.
본 발명의 방법에 따라 제조되고 특정 철산화 화학에 기초한 가열성분을 구체화한 가열셀은 특정한 물리적 치수 및 충전 특성을 가져, 개량된 온도조절과 함께 장시간 지속의 발열을 제공한다. 가열셀은 셀내에서 이용가능한 셀부피를 충분히 채워 여분의 공백부피를 감소시키고 따라서 발열재료가 셀내에서 이동할 가능성을 최소화하는 건조압밀된 미립 발열재료를 함유한다. 이는 셀벽을 가로지르는 다른 압력없이도 달성된다. 이들 가열셀은, 융통적인 물리적 치수 때문에, 매우 다양한 신체윤곽에 적응해 일체감있고 편리하며 편안한 가열 외용물을 제공하는 일회용 신체 랩 등으로 용이하게 구체화 될 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 발열성 가열셀로의 구체화를 위해, 신속히 최고온도에 도달하고 온도의 조절 및 유지를 제공할 수 있는, 탄소질 재료 및 철로 이루어진 분말성분의 직압밀을 이용하여 건조, 압밀된 미립의 가열성분, 및 상기 성분의 제조방법을 제공하는 것이다. 이어 이들 가열셀은, 매우 다양한 신체윤곽에 적응해 일체감있고 편리하며 편안한 가열 외용물을 제공하는 일회용 신체 랩으로 용이하게 구체화된다.
이들 목적 및 추가적 목적은 하기의 상세한 설명에서 쉽게 명확해질 것이다.
발명의 요약
건조응집 과립, 직압밀물, 및/또는 이들의 혼합물로 형성될, 철분말 약 30% 내지 약 80%, 건조분말 탄소질재료 약 3% 내지 약 20%, 응집보조제 약 0% 내지 약 9%, 및 건조결합제 약 0% 내지 약 35%로 이루어진 혼합 발열성 미립 조성물로 이루어진 발열성 가열셀의 제조방법, 추가적으로, 금속염 약 0.5% 내지 약 10%을 건조혼합물에 첨가하거나 또는 이후 수용액으로 첨가한다. 바람직하게는 밀봉될 때 적어도 하나의 표면이 산소투과성인 마주보는 표면 두 개 이상으로 이루어진 가열셀과 같은 균일구조를 형성하는, 상단 및 하단 셀-형성 표면을 갖는 포켓안에 건조응집과립, 직압밀물, 및/또는 이들의 혼합물을 팩킹한다. 상기 표면을 밀봉하여 상기 균일구조를 형성하기 전 또는 후에 건조응집과립, 직압밀물, 및/또는 이들의 혼합물에 수용액을 가한다. 건조응집과립, 직압밀물, 및/또는 이들의 혼합물은 1 g/cm3초과의 밀도를 갖는다. 직압밀물은 바람직하게는 과립, 펠렛, 정제, 및/또는 슬러그로 이루어지고, 여기서 상기 정제 및/또는 슬러그는 특정 물리적 치수뿐 아니라 원반, 삼각형, 사각형, 입방체, 장방형, 원기둥, 및 타원체로 이루어진 군에서 선택된 기하형태로 이루어진다. 유사하게, 완료된 가열셀은 특정 물리적 치수 및 충전 특성을 갖는 원반, 삼각형, 사각뿔, 원뿔, 구, 사각형, 입방체, 장방체, 직방체, 원기둥, 및 타원체로 이루어진 군에서 선택된 모양으로 이루어진다.
여기서 사용되는 모든 백분율 및 비는 전체 조성물의 무게에 대한 것이고 모든 측정은 특히 언급되지 않는 한 25℃에서 이루어진다.
본 발명은 과립, 펠렛, 정제, 슬러그 등과 같은 건조압축된 가열성분으로 이루어진 발열성 조성물을 혼입한 가열 셀(heat cell)의 제조방법에 관한 것이다. 이들 가열셀은 일회용 신체 랩(wrap) 등으로 구체화하여, 매우 다양한 신체 윤곽에 적응할 수 있고, 착용자에게 일체감있고, 편리하며 편안한 가열 외용물(外用物)을 제공한다.
본 발명은 온도 조절 및 유지를 제공하고 최고온도에 금방 도달하며 매우 다양한 신체윤곽에 적응해 일체감있고 편리하며 편안한 가열 외용물을 제공하는 일회용 신체 랩으로 용이하게 구체화될 수 있는 가열성분을 형성하는 탄소질재료 및 철로 이루어진 분말성분의 직압밀을 이용한, 발열성 가열셀의 제조방법을 제공한다.
여기서 사용되는 "가열셀(heat cells)"은 개량된 온도조절과 함께 장시간 지속의 발열을 제공할 수 있고, 특정 물리적 치수 및 충전특성을 가지며, 적어도 하나의 시트가 산소투과성인 상단 및 하단 시트내에 둘러싸인 특정 철산화 화학을 갖는 발열성 조성물로 이루어진 균일구조를 의미한다. 이들 가열셀은 개별 가열단위로서 사용될 수 있거나, 또는 적응가능한 물리적 치수 때문에 매우 다양한 신체윤곽에 적응하여 일체감있고 편리하며 편안한 가열 외용물을 제공하는 일회용 신체 랩 등으로 용이하게 구체화할 수 있다.
여기서 사용되는 "응집된 예비-압밀 조성물(agglomerated pre-compaction composition)"은 직압밀에 앞서 철분말, 탄소질분말, 금속염(류), 물-보유제(류), 응집보조제(류), 및 건조결합제(류)로 이루어진 건조 분말성분의 혼합물을 의미한다.
여기서 사용되는 "직압밀(direct compaction)"은 건조분말 혼합물이 미립자를 함께 고착시키기 위한 통상의 함수 결합제/용액을 사용하지 않고 펠렛, 정제, 또는 슬러그로 혼합, 압착, 및 성형되는 것을 의미한다. 다른 방도로는, 건조분말 혼합물을 혼합 및 롤압밀 또는 슬러그시키고 제분 및 선별(screening)하여 직접 압밀과립을 만든다. 직압밀은 또한 건조압밀으로도 알려져 있다.
여기서 사용되는 "가열성분(heating element)"은 물 또는 염수 (염 용액)과 같은 수용액 첨가후 철의 산화발열반응에 의해 발열가능한 과립, 펠렛, 슬러그, 및/또는 정제와 같은 압밀물로 성형된, 발열성, 직압밀, 건조 응집된 예비-압밀 조성물을 의미한다. 상기 응집된 예비-압밀 조성물의 응집과립은 또한 여기서 가열성분으로 포함된다.
철분말
본 발명의 방법에 따라 제조된 가열셀은 철의 발열성 산화에 의해 발열한다. 이 전기화학반응이 일어나기 위해서는 몇 가지 요소, 즉 양극, 음극, 물, 및 산소가 존재해야 한다. 여기 기재된 가열셀의 특정 철산화 화학내에서, 철은 반응을 위한 양극 역할을 한다. 철용으로 적합한 원천은, 이에 제한되지는 않지만, 주철분말, 환원철 분말, 전해철 분말, 파쇠분말, 선철(銑鐵), 연철(鍊鐵), 각종 강철, 철합금 등과 처리된 이들의 갖가지 분말을 포함한다. 전기적 전도성 물 및 공기와 함께 발열을 생성하는데 사용될 수 있는 한 순도, 종류 등에 특별한 제한은 없다. 그러나, 바람직한 철은 넓은 반응성 표면적 및 작은 입자크기를 갖는다.
통상적으로, 철분말은 본 발명의 응집된 예비-압밀 조성물 무게의 약 30% 내지 약 80%, 바람직하게는 약 40% 내지 약 70%, 가장 바람직하게는 약 50% 내지 약 65%로 이루어진다.
탄소질 재료
대부분의 임의의 탄소질 재료가 사용가능하나, 복수의 목적을 채운다는 점에서 활성탄이 본 발명의 가열셀에서 특히 유용하다. 주 목적은 철의 발열산화에 관련된 전기화학반응용 음극 역할을 하는 것이고 두 번째 목적은 물-보유 재료의 역할을 하는 것이다. 활성탄은 내부구조가 극히 다공성이어서 특히 양호한 산소- 및 물-보유 능력을 보인다. 더욱이, 활성탄은 상기한 바와 같이 물을 잘 흡수할 뿐 아니라 발열조성물의 발열에 의한 수증기를 흡수하고 수증기의 탈출을 막는다. 또, 활성탄은 철분말의 산화에 유래하는 것과 같은 냄새를 흡수할 수 있다.
코코넛껍질, 나무, 목탄, 석탄, 골탄(骨炭) 등으로부터 제조된 활성탄이 유용하나, 동물제품, 천연가스, 지방, 오일 및 수지와 같은 기타 원료로부터 제조된 것 또한 본 발명의 가열셀에서 유용하다. 사용되는 활성탄의 종류에 제한은 없으나, 바람직한 활성탄은 우수한 물-보유 능력 및 작은 입자크기를 갖는다. 활성탄이 바람직한 탄소이나, 코코넛껍질, 나무, 석탄 등으로부터 제조된 비활성형 또한 본 명세서 기재의 조성물 및 방법에 유용하다. 음극 능력은 또한 비활성, 연질, 탄소 분말, 즉 비용감소를 위해 혼합된 탄소를 사용하여 확장될 수 있다. 따라서, 상기 탄소의 혼합물은 또한 본 발명의 방법 및 조성물에서 유용하다.
탄소질 재료, 통상적으로 활성탄, 비활성탄, 및 이들의 혼합물은 본 발명의 응집된 예비-압밀 조성물 무게의 약 3% 내지 약 20%, 바람직하게는 약 5% 내지 약 15%, 가장 바람직하게는 약 6% 내지 약 12%로 이루어진다.
금속염
금속염은 철의 표면을 활성화시켜 산화반응을 촉진하고 발열조성물의 양극(철) 및 음극(활성탄)간에 전기전도를 제공하여 부식반응을 지속시킴으로써 반응촉진제(전해질) 역할을 한다. 금속염은 통상적으로 응집전 본 발명의 발열성 미립조성물에 건조 분말로서 첨가되나, 또한 염(염수) 용액으로서 물에서 발열성 조성물에 첨가될 수 있다. 본 발명에서 유용한 금속염은 황산제이철, 황산칼륨, 황산나트륨, 황산망간, 황산마그네슘과 같은 황산염; 및 염화제이구리, 염화칼륨, 염화나트륨, 염화칼슘, 염화망간, 염화마그네슘 및 염화제일구리와 같은 염화물을 포함하는 알칼리, 알칼리토, 및 전이 금속염이다. 철의 부식반응을 유지하기 위해, 단독 또는 조합으로, 사용가능한 기타 적합한 알칼리, 알칼리토, 및 전이 금속염이 존재한다. 또, 탄산염, 아세트산염, 질산염 및 기타 염이 사용가능하다.
이들 금속염중, 염화칼슘, 염화마그네슘 등과 같은 조해성 염은 매우 흡습성이고 따라서 이들 화합물은 적은 양으로 첨가되어도 수증기 탈출을 억제하는 유효성을 보인다. 염화나트륨은 단지 작은 용해도차 대(對) 온도차를 보이고 따라서 낮은 온도에서 결정이 전혀 침전되지 않으며, 또한 적당한 발열을 제공한다. 따라서, 대기의 온도차에 기인한 발열차는 발생하지 않는다. 낮은 비용 및 적합성뿐 아니라 이런 이유 때문에, 염화나트륨은 본 발명의 발열조성물의 바람직한 금속염이다.
통상적으로, 금속염(류)는 본 발명의 응집된 예비-압밀 조성물 무게의 약 0.5% 내지 약 10%, 바람직하게는 약 1% 내지 약 8%, 가장 바람직하게는 약 2% 내지 약 6%로 이루어진다.
응집보조제
혼합전 및 압밀전 분말의 내용균일성을 유지하는 것은 주요한 관심사이다. 여기 기재된 조성물의 작은 입자와 함께 발견되는 표면 자유에너지 및 정전기력으로부터 자연스럽게 약간의 균일성이 나타나지만, 이들 혼합물을 제조과정중에 다룰 때 특히 신뢰스럽거나 확고하지 못하다. 본 발명은 경질압밀에 필수적인 건조결합제의 첨가전 저수준의 응집보조제를 사용하여 본질적 반응화학을 응집함으로써 이 문제를 해결한다. 본질적으로 고체 약 70% 내지 약 85% 및 결합수(結合水) 약 15% 내지 약 30%를 함유하는 농축시럽 또는 물 약 1% 내지 약 5%를 함유하는 순수 폴리올인 이들 응집보조제는 저수준으로 사용되고, 응집과립 또는 "미세과립(micro-granules)"를 형성하는 것은 정상적으로 기대되지 않는다. 예비압밀 조성물의 자유물 수준은 충분히 낮아서, 즉 약 3% 미만, 바람직하게는 약 2% 미만이어서, 발열화학반응이 혼합중 발생하지 않는다. 통상적으로, 과립화는 결합제 존재 또는 부재하에, 물이 필수적이고 물을 머금어 덩어리질 때, 희석용액을 사용하여 달성된다. 본 발명의 응집방법은 입자가 물을 머금어 덩어리지는 것이 아니라 이미 존재하는 정전기력의 강도를 향상시킴으로써 완성된다. 이 향상의 결과는 약간 젖은 것으로 보이고 아직은 아닌 다소의 진자(振子) 응집이고, 여기서 혼합물 전 부분은 불균일하게 분포하고, 뚜렷한 과립이 발견되며, 분진이 혼합물로부터 제거된다. 두 번째 이점으로, 이 응집은 본질적으로 한층 저수준의 결합제를 고려한 혼합물내 미립자의 총 표면적을 감소시켜 경질압밀물을 산출한다. 응집은 또한 넓은 크기 편차를 갖는 입자의 균일혼합을 고려하고, 혼합후 정상적으로 분리하는 탄소 및 철 혼합물의 유용성을 확장한다. 응집물은 또한 압밀을 희망하지 않을 때, 본 발명의 최종 발열조성물로서 사용될 수 있다. 본 발명에서 유용한 응집보조제는, 이에 제한되지는 않지만, 젤라틴, 천연고무, 셀룰로스 유도체, 셀룰로스 에테르 및 그 유도체, 전분, 개질전분, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐피롤리돈, 알긴산나트륨, 폴리올, 글리콜, 옥수수시럽, 수크로스시럽, 소르비톨시럽 및 기타 다당류 및 그 유도체, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐옥소아졸리돈, 및 말티톨시럽을 포함한다.
주로 비용 및 유용성 능력에 기초한, 본 발명을 위한 바람직한 응집보조제는 결정성(crystallizing) 소르비톨, 비결정성 소르비톨, 옥수수시럽, 말티톨시럽, 및 이들의 혼합물이다.
통상적으로, 응집보조제는 본 발명의 응집된 예비압밀 조성물 무게의 약 0%내지 약 9%, 바람직하게는 약 0.5% 내지 약 8%, 더 바람직하게는 약 0.6% 내지 약 6%, 가장 바람직하게는 약 0.7% 내지 약 3% 로 이루어진다.
가장 바람직한 수준의 응집보조제가 본 발명에서 사용될 때 예비-압밀 조성물의 유리수(遊離水)량은 약 1% 미만이다.
건조결합제
철 및 탄소는 용이하게 압밀되지 않으므로, 잘 부스러지지 않는 과립 제조중 건조조건 및 낮은 농도하에 미세분말을 결합시킬 수 있는 결합제가 발열성 미립조성물에 첨가되어야 한다. 본 발명에서 유용한 건조결합제는, 이에 제한되지는 않으나, 말토덱스트린, 분무 락토스, 공결정화 수크로스 및 덱스트린, 개질 덱스트로스, 소르비톨, 만니톨, 미세결정 셀룰로스, 미세 셀룰로스, 예비-젤라틴화 전분, 인산이칼슘, 및 탄산칼슘을 포함한다. 본 발명의 바람직한 건조결합제는 미세결정 셀룰로스이다.
본 발명의 조성물에 첨가되는 건조결합제량은 희망하는 경도에 의존하나, 건조결합제는 통상적으로 본 발명의 응집된 예비압밀 조성물 무게의 약 0% 내지 약 35%, 바람직하게는 약 4% 내지 약 30%, 더 바람직하게는 약 7% 내지 약 20%, 가장 바람직하게는 약 9% 내지 약 15% 이다.
수용액
본 발명에서 통상적으로 사용된 수용액은 물이다. 하지만, 물은 또한 용해를 위한 용매 및 금속 염을 운반하기위한 담체로서의 역할도 하며, 염수 용액의 형태로 본 발명의 발열성 조성물에 첨가된다. 본원에 사용된 물은 어떠한 근원으로부터도 좋다. 순도, 종류등에 특별한 제한은 없다.
본 발명의 발열성 조성물에 첨가된 수용액의 양은 첨가된 철의 형태 및 양에 따라 다르며, 수용액은 통상적으로, 본 발명의 약 10 내지 약 50 중량 %, 바람직하게는 약 15 내지 약 40 중량 %, 가장 바람직하게는 약 15 내지 약 30 중량 % 의 압밀 성형품을 포함한다.
첨가 성분들
상기 전술된 본 발명의 발열성 조성물의 성분 뿐 아니라, 다른 성분들도 또한 적절하게 첨가할 수 있다.
산소는 발생하는 철의 산화 반응에 필요한 반면, 내부 산소 원은 본 발명의 열 전해조에서는 필요하지 않지만, 산소를 생성하는 화학 물질을 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 그의 제조와 동시에 미립자 발열성 조성물에 혼입할 수 있다.본 발명의 목적에 사용된 산소 원은 공기를 포함하고 다양한 순도로 인공적으로 제조된 산소를 포함한다.산소 원중에서, 가장 편리하고 비용이 들지 않는 이유로 공기가 바람직하다.
활성 탄소가 물보다 보유능이 우수하고 본 발명의 물-보유 물질의 요구를 충족시킬 수 있다고 하더라도, 부가적인 물-보유 물질은 활성 탄소의 한계이상으로 반응 촉진제의 수용액을 흡수하며 철 표면을 젖게하지 않고 공존하는 철 분말에 촉진제 및 물을 점진적으로 제공하는 작용을 한다.본 발명에 유용한 부가적인 물-보유 물질은 질석, 제올라이트, 다공성 실리케이트, 목재 분말, 목재 가루, 대량의 솜털이 있는 목화 직물, 목화의 단섬유, 종이 조각, 식물성 물질, 카르복시메틸셀룰로오스 염, 및 큰 모세관 작용 및 친수성 특성을 가진 기타 다공성 물질을 포함한다.
본 발명의 반응의 화학적 성질을 예를 들어, 과량의 물을 첨가하여 모든 철을 더욱더 완전히 산화시키도록 확장시킬 수 있다.상기 물은 초 흡수제 단독으로 첨가하거나 또는 상기 열거된 부가적인 물-보유 물질과 혼합하여 첨가함으로써 얻는다. 즉, 초 흡수 물-팽윤성 또는 수용성 중합체 및 수지 및 메트아크릴산 수지 및 그의 유도체를 특히, 상기 열거된 것과 같은 낮은 흡수 물질과 혼합하여 사용할 때, 본 발명에서 부가적인 물-보유 물질로서 사용할 수 있다.상기 수지를 수용성 단량체 또는 전분 및/또는 셀룰로오스와 부가중합하고, 이어서 가교 및 필요하다면, 가수분해하여 원하는 수지를 형성할 수 있는 이중 결합을 가진, 가수분해에 의해 수 용해성을 가질 수 있는 단량체를 중합시켜 제조할 수 있다.상기 언급된 단량체의 예는 아크릴산, 메트아크릴산, 무수 말레산, 및 카르복실기, 아크릴산 및 메트아크릴산의 나트륨 염, 트리메트아크릴 염, 트리에탄올아민 염을 함유하는 키다 단량체 및 카르복실산 염기를 함유하는 기타 단량체를 포함한다.본 발명에 유용한 중합체/수지의 통상적인 예는 호에스트 클리니즈사 [Hoechst Celeanese] 시판용 San Wet IM 1000 과 같은 아크릴산 염 전분 공중합체, 및 일본의 구라레사 [Kuraray Company] 시판용 Isoban 과 같은 이소부틸렌 무수 말레산 공중합체를 포함한다.상기 높은 물-흡수 중합체 및 중합체 수지는 위생 용품 및 기저귀에서 주로 사용되며 본 발명에서 부가적인 물-보유 물질로서 사용될 수 있다.
본 발명에서 바람직한 부가적인 물-보유 물질은 질석, 카르복시메틸셀룰로오스 및 그의 염, 아크릴산 염 전분, 공중합체, 이소부틸렌 무수 말레산 공중합체 및 그의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 발열성 조성물에 첨가된 부가적인 물-보유 물질의 형태 및 양은 첨가되는 물의 양에 따라 달라지는 반면, 만일 사용된다면, 부가적인 물-보유 물질은 통상적으로 약 0.5 내지 약 10 중량 %, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 6 중량 %, 가장 바람직하게는 약 0.5 내지 약 4 중량 % 의 본 발명의 응집된 예비-압밀 조성물을 포함한다.
또한 본 발명의 발열성 조성물중에 산소를 압축된 반응 성분에 접근시켜 압밀 성형품의 구조가 개방되도록 돕기위해 붕괴제를 포함할 수 있다.본 발명의 조성물에 유용한 붕괴제는 개질된 전분 예컨대, 나트륨 글리콜레이트 전분, 미세결정질 셀룰로오스, 수용성 셀룰로오스 유도체 예컨대, 카르복시메틸 셀룰로오스, 나트륨 알기네이트, 알긴산, 점토, 가교 폴리비닐피롤리돈, 이온 교환 수지 및 개질된 셀룰로오스 검 예컨대, 크로스카르멜로스 나트륨 및 그의 혼합물을 포함한다.
본 발명에 사용될 수 있는 기타 붕괴제는 알킬 금속 카보네이트, 예컨대, 이탄산나트륨을 가용성 산, 예컨대, 시트르산, 말산, 및 산염 예컨대 인산 이수소 나트륨과 혼합한 것을 포함한다.
본 발명의 바람직한 붕괴제는 미세결정질 셀룰로오스, 크로스카르멜로스 나트륨, 및 그의 혼합물이다.
사용된다면, 붕괴제는 통상적으로 약 0.1 내지 약 6 중량 %, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 5 중량 %, 가장 바람직하게는 약 1 내지 약 3 중량 % 의 본 발명의 응집된 예비-압밀 조성물을 포함한다.
윤활제 및 유동제를 본 발명의 발열성 조성물에 첨가하여 발열성 조성물의 유속을 향상시키고, 다이 및 펀치가 닳는 것을 제한하고, 내부 입자 마찰을 감소시키고, 다이 공동으로부터 정제의 방출을 용이하게 도와준다.본 발명의 조성물에서 유용한 윤활제 및 유동체는 미분화 염, 극미세 질석, 스테아르산, 메탈릭 스테아레이트, 수소화 식물성 오일, 부분적으로 수소화된 식물성 오일, 동물성 지방, 옥수수 전분, 활석, 극미세 실리카, 폴리에틸렌 글리콜, 경 광유, 나트륨 벤조에이트, 미분화된 폴리에틸렌 구, 및 그의 혼합물을 포함하며, 한편 본 발명의 바람직한 유동제는 미분화된 염, 극미세 질석, 극미세 실리카, 및 그의 혼합물이다.
철 분말은 통상적으로 산화 반응을 거치면서 본 발명에 따라 발열성 조성물이 제조될 때 열이 발생한다.하지만, 어떤 형태의 철도 공지이고, 이는 산화가 되지 않거나 또는 산화 반응이 느린 것은 아니다.크롬, 마그네슘 또는 상기 원소를 포함하는 화합물 또는 그의 염과 같은 산화 반응 강화제를 비반응/느린 반응성 철 분말에 첨가하여 더욱 산화가 잘 되도록 한다. 따라서, 산화 반응 개선제를 본 발명의 발열성 조성물에 첨가할 수 있다.
무기 또는 유기 알칼리 화합물 또는 알칼리 약산 염 예컨대, 나트륨 히드록시드, 포타슘 히드록시드, 나트륨 수소 카보네이트, 나트륨 카보네이트, 칼슘 히드록시드, 칼슘 카보네이트, 및 나트륨 프로피오네이트를 본 발명의 미립자 발열성 조성물에 혼입하여 철 분말, 특히, 산염의 존재시에 미처리된 철 분말 또는 철의 산화 반응동안 기체, 예를 들어, 수소 기체가 발생하는 것을 방지한다.황산염/황화물로써 처리된 철을 또한 본 발명에 사용하여 수소 기체의 생성을 억제할 수 있다.
충전제는 열 완충제로서 열 발생 및 복사로 인해 온도가 갑자기 변하는 것을 억제하고 또한 열 보존제로서 열을 유지하는 역할을 한다.충전제는 다공성이고, 공기에 대해 투과성이 있고, 저 비중을 가진다.본 발명의 미립자 발열성 조성물에 유용할 수 있는 충전제는 나무 부스러기, 목화 린터 및 셀룰로오스와 같은 원료 형태인 천연 섬유, 폴리에스테르 원료 섬유와 같은 합성 섬유, 발포된 폴리스티렌 및 폴리우레탄과 같은 발포된 합성 수지, 및 실리카 분말, 다공 실리카겔, 나트륨 술페이트, 바륨 술페이트, 철 산화물, 알루미늄 산화물, 질석, 및 그의 혼합물과 같은 기타 물질을 포함한다.
또한 케이크 방지제는 본 발명의 미립자 발열성 조성물중 유용하다.유용할 수 있는 케이크 방지제는 트리칼슘 포스페이트 및 소듐 실리코알루미네이트를 포함한다.
미립자 크기 범위
바람직하게는 50 중량 % 이상, 바람직하게는 70 중량 %, 더욱 바람직하게는 80 중량 % 및 가장 바람직하게는 90 중량 % 의 본 발명의 발열성 조성물의 모든 건조 분말 입자는 200 ㎛ 미만, 바람직하게는 100 ㎛ 미만의 평균 입자 크기를 가진다.
가열 셀의 제조 방법
본 발명의 방법에 따라 제조된, 가열 요소를 혼합한 가열 셀은 특정한 물리적 치수를 가지고 특성을 충족시키며, 향상된 온도 조절로써 장기간 지속적인 열발생을 제공한다.가열 셀은 특정한 철 산화 화학적 성질 기재인 건조 응집된, 및/또는 직접 압밀된 미립자 가열 발생 물질을 함유하며, 이는 실질적으로 어떤 초과 공극 부피를 감소시키는 셀내에 이용가능한 셀 부피를 채워서, 그로인해 가열 발생 물질의 능력을 최소화하여 셀내에서 이동한다.그의 변동가능한 물리적 치수 때문에, 상기 가열 셀을 매우 다양한 몸체선에 적응시키는 일회용 몸체 랩에 혼입하고, 따라서 일관되고, 편리하고, 편안한 가열 외용물을 제공한다.
본 발명의 가열 셀을 응집된 예비-압밀 조성물의 건조되고 응집된 과립을 가열 셀 포켓에 섞어서 제조할 수 있다.즉, 물을 제외하고, 본 발명의 건조되고 분말화된 성분을 통상의 블렌딩 기술을 사용하여 블렌드하여 과립으로 응집시킨다.상기 성분을 블렌딩하는 적합한 방법은 본원에서 참고로 된 미국 특허 제 4,649,895 호 (야스끼등에 1987. 3. 17. 특허 허여됨) 에 상세하게 기술되어 있다. 예를 들어, 분말화된 탄소 및 금속 염을 블렌더 또는 혼합기에 첨가하고, 균일한 건조 혼합물을 블렌드한다. 부가적인 물-보유 물질을 첨가하고 조성물을 균일할 때까지 블렌드한다.가열 셀을 제조하는 상기 특별한 방법에 대해, 건조 결합제를 임의로 조성물에 부가적인 물-보유 물질과 함께 첨가할 수 있다.분말화된 철을 첨가하고 혼합물을 다시 균일할 때까지 블렌드한다.응집 보조제를 블렌드된 분말에 첨가한다.조성물을 가벼운 응집물이 형성되고 부스러기가 없을 때까지 혼합한다. 과립을 가열 셀 포켓에 직접 놓고, 압밀 성형품에 직접 압밀시키고, 및/또는 나중에 사용하기위해 저 습도로 저장한다.본 발명의 발열성 조성물에 유용한 응집된 과립은 쉽게 젖고, 낮은 밀도 입자이고, 일부 외피에 충분한 부드러운 다공성 과립이다.응집 공정에 의해 형성된 과립은 환상 조립기상에 임의로 "둥근" 것이고 가열 셀 포켓에 놓아두기 앞서 재부착된 정교한 것일 수 있다.
본 발명의 가열 셀은 바람직하게는 건조 성분을 경화성 과립, 펠릿, 정제, 및/또는 슬러그와 같은 압밀 성형품으로 직접 압밀하여 제조한다.예를 들어, 분말화된 탄소 및 금속 염을 블렌더 또는 혼합기에 첨가하고, 균일한 건조 혼합물을 블렌드한다.
분말화된 철 및 붕괴제를 탄소/염 혼합물에 첨가하고 새로운 혼합물이 균일할 때까지 블렌드한다. 응집 보조제를 블렌드된 분말에 첨가한다.조성물을 가벼운 응집물이 형성되고 부스러기가 없을 때까지 혼합한다. 다음에 부가적인 물-보유 물질을 응집물에 첨가한다.부가적인 물-보유 물질이 응집물내에 고르게 분산될 때까지 혼합을 부드럽게 계속한다.건조 결합제를 응집물에 첨가하고 조성물을 균일할 때까지 혼합한다.혼합물을 다음에 환상 정제 프레스로 전송시켜 최상부 및 최하부 표면의 중간에 수직으로 홀이 있고, 최상부 및 최하부 표면이 오목하고, 예를들어 위스퍼 형태, 또는 물을 보유하는 데 도움이 되는 저장기를 형성하는 다른 형태를 갖는 원반 형태인 정제로 압축한다.상기 압밀된 정제를 나중에 사용하기 위해 저 습도로 보관하거나 또는 두개이상의 반대 면, 예를 들어, 최상부 및 최하부 시이트를 포함하는, 하나이상의 표면이 산소가 투과할 수 있는 균일화된 구조내에 형성된 포켓내에 둔다. 후자의 경우, 포켓은 셀-형성 물질의 시이트내에서 형성되고, 정체는 포켓에 둔다.셀-형성 물질의 제 2 시이트를 셀-형성 물질의 제 1 시이트위에 두어서 정제가 두 시이트 물질 사이에 있게한다.두개의 시이트를, 정제를 함유하는 포켓의 모서리를 돌아가며 밀봉한다.밀봉된 포켓을 다음에 셀-형성 물질 시이트로부터 절단하여 완료된 가열 셀을 형성하거나 또는 예를 들어, 무릎, 목, 등과 같은 몸체 랩으로 혼입한다.
상기 전술된 방법의 변화에 따라, 예비-압밀 조성물을 평범한 형태의 슬러그, 또는 구멍이나 저장소가 없는 정제로 압축할 수 있고, 오히려 정제는 구형, 오목한 얕은 면, 오목한 표준 면, 오목한 깊은 면, 평평한 면 및 캡슐, 평평한 모서리, 경사진 모서리, 타원형 및 변형된 볼을 포함하는 어떠한 표준 정제 배열도 포함한다.따라서, 정제를 셀-형성 물질내에 둔 후에, 물 또는 염수를 제 1 셀-형성 물질 시이트위에 놓여진 제 2 셀-형성 물질 시이트 앞에 즉시 정제에 적가한다.젖은 정제를 두개의 셀-형성 물질 시이트사이에 밀봉하고 산소 불투과성 제 2 패키지에 놓아두며, 이는 임의로 산소를 비우고 밀봉할 수 있다.가열 셀을 나중에 사용하기위해 저장하거나 또는 예를 들어, 상기와 같은 몸체 랩에 혼입할 수 있다.
정제 및/또는 슬러그를 제조하는 적합한 방법은 전문을 본원에서 참고하고 있는, 문헌 [제 89 장, "경구 고체 복용 형태",Remington's Pharmaceutical Sciences,제 18 판, (1990), pp. 1634-1656, Alfonso R. Gennaro, ed.,] 에서 상세히 기술하고 있다.통상의 어떠한 정제 기계 및 기계에 의해 제공되는 최대 압축 압력까지 본 발명의 방법에 사용할 수 있다.
또한 제 1 예비-압밀 조성물을 리본내에 혼입한 다음 리본을 과립화함으로써 가열 셀에 혼합할 수 있는 과립, 정제 및/또는 슬러그와 같은 압밀 성형품을 형성할 수 있다.예를 들어, 건조 분화화 철, 탄소, 염 및 붕괴제를 블렌딩하고, 응집보조제와 함께 응집시키고, 부가적인 물-보유 물질을 첨가하고 건조 결합제를 상기 전술한 바와 같이 수행한다.하지만, 상기 방법에 대해 예비-압밀 혼합물을 롤러 압밀기에 이송하고 리본으로 압축시킨다.리본을 진동 과립기 또는 연마기에 통과시킨다.생성 과립을 "그자체로" 사용하거나 또는 스크린을 약 250 ㎛ 내지 약 850 ㎛ 의 바람직한 크기를 갖는 과립만을 수집하도록 설치할 수 있다.스크린에 의해 수집되지 않은 미세입자를 압밀 공정을 통해 재순환시키거나 또는 환상 과립기를 사용하여, 폴리사카라이드 시럽과 같은 응집 보조제로서 과립의 외부에 재부착시켜 구형 입자를 형성할 수 있다.상기 방법은 입자상에 더 큰 반응성 먼지 표면으로 인한 발열성 조성물로부터 예컨대, 초기 개시와 같이, 더욱 빠른 열 발생을 제공한다.과립을 상기 전술한 바와 같이 포켓내에 직접두고, 정제/슬러그에 재압밀하거나 또는 나중에 사용하기 위해 저 습도로 저장할 수 있다.
작은 펠릿을 또한 예를 들어, 변형된 롤러 압밀기를 사용한 예비-압밀 조성물로부터 제조할 수 있다.상기 방법에서 예비-압밀 조성물을 압형된 롤러가 장치된 롤러 압밀기에서 압축하여 지름이 약 3 mm 내지 약 4 mm 인 작은 펠릿을 제조할 수 있고, 이를 상기 전술한 바와 같이 직접 포켓에 두거나, 정제/슬러그로 압밀하거나 또는 나중에 사용하기 위해 저 습도로 저장할 수 있다.상기 방법에 따라 제조된 펠릿은 형상 및 표면이 균일한 장점이 있고, 먼지를 제거할 수 있는 장점이 있으며, 진동 과립기 또는 연마기가 필요하다.
조밀하게 압밀된 발열성 조성물은 열 발생을 연장시키고, 발열성 조성물을 쉽게 습윤화하고, 단단히 압밀된 형태는 제조 및 배급을 분리하는 데 적합하다.또한, 발열성 조성물을 가열 셀 포켓에 첨가할 때, 발열성 조성물의 미세 분말화된 성분과는 달리, 압밀 성형품에서는 먼지가 없고, 압밀 성형품은 가열 셀 포켓에 첨가된 발열성 조성물의 복용 크기가 미리 결정되어 개개의 가열 셀 사이에 조성 및 성능 차이를 줄일 뿐 아니라 물을 첨가하기에 앞서 가열 셀의 중량을 온라인으로 점검할 필요가 없다.
셀의 활성화는 물 또는 염 용액을 예를 들어, 침으로 산소 투과성 셀 형성 물질 시이트를 통해 정제의 중간에 있는 홀 또는 저장소에 주입하거나 또는 과립 조성물에 주입한다.가열 셀은 공기에 노출되면, 활성화한 후에 곧 열을 발생시킬 것이므로, 가열 셀, 또는 가열 셀이 몸체 랩에 혼입되므로, 랩을 즉시 산소 불투과성 2 차 패키지에 두어, 임의로 산소를 빼내고, 밀봉할 수 있다.
정제/슬러그는 중간에 홀 또는 다른 저장소를 모두 함유할 수 있거나 또는 아무것도 함유하지 않을 수 있는, 가열 셀의 형상, 예를 들어, 원형, 삼각형, 사각형, 입방형, 직사각형, 실린더형, 타원형등과 같은 형상으로 된 어떠한 기하학적 형상이라도 가질 수 있다.정제/슬러그의 바람직한 형상은 정제의 최상부 및/또는 최하부에 오목한 배열 (위스퍼) 을 갖는, 원형의 기하학으로 이루어진다.하지만, 더욱 바람직한 정제/슬러그의 형상은 정제의 최상부 및/또는 최하부의 중간에 걸쳐 수직으로 홀을 갖는 원형의 기하학으로 이루어진다.홀 또는 저장소는 다목적인 역할을 한다.예를 들어, 물을 미립자 발열성 조성물에 급속히 흡착시켜 개시 속도를 높여주고 심지어 압밀 성형품의 모든 부분을 반응시키거나, 철 산화 반응 동안 가장 산화가 덜되는 정제의 중앙을 줄이거나 없애고, 특정한 구역내에 중량을 줄이고 화학적 성질을 집중시켜 완성된 가열 셀의 정제 강도를 극대화시킨다.
본 발명의 압밀 성형품은 이전에 개시된 가열 팩의 분말화된 조성물보다 충분한 장점을 가지며, 또한 다른 정제 배열도 서로가 장점을 가진다.예를 들어, 홀을 포함하는 정제는 이중의 위스퍼 정제상에서 평평한 면 슬러그용 라인 스피드보다 더 빠른 증가된 라인 스피드를 제공한다.
초흡수제, 스폰지 몸체, 페이퍼, 합성 수지-발포, 고무, 셀룰로오스등과 같은 함수 특성 및 유연성을 갖는 물-운반 물질을 구멍 또는 저장소에 두어 물을 압축된 미립자 조성물에 점진적으로 공급하여 발열성 반응을 연장할 수 있다.
원형의 크기는 가열 셀 포켓의 크기와 마찬가지로, 정제 기계에서 사용 및/또는 유효한 펀치 및 다이의 크기에 의해 단지 제한된다.하지만, 통상적으로 원형은 직경이 약 0.2 cm 내지 약 10 cm, 바람직하게는 약 0.5 cm 내지 약 8 cm, 더욱 바람직하게는 약 1 cm 내지 약 5 cm, 및 가장 바람직하게는 약 1.5 cm 내지 약 3 cm 이고 높이는 약 0.08 cm 내지 약 0.7 cm, 바람직하게는 0.15 cm 내지 약 0.6 cm, 더욱 바람직하게는 약 0.2 cm 내지 약 0.55 cm, 및 가장 바람직하게는 약 0.2 cm 내지 약 0.5 cm 이다.홀 또는 저장소는 물의 규정된 양 및/또는 물-운반 물질을 유지하기 위해 충분히 커야한다.통상적으로, 홀은 직경이 약 0.1 cm 내지 약 1 cm, 바람직하게는 약 0.2 cm 내지 약 0.8 cm 및 더욱 바람직하게는 약 0.2 cm 내지 약 0.5 cm 이다.
본 발명의 압밀 성형품은 통상적으로 약 1 g/cm3초과, 바람직하게는 약 1g/cm3내지 약 3 g/cm3, 더욱 바람직하게는 약 1.5 g/cm3내지 약 3 g/cm3, 및 가장 바람직하게는 약 2 g/cm3내지 약 3 g/cm3의 밀도까지 압축된다.
본 발명의 압밀 성형품은 또한 기계적 강도를 가능한 가장 세도록 압축된다.예를 들어, 정제는 제조, 포장, 수송, 분배시에 운전상의 충격을 견디기위해 어떠한 기계적 강도 (예를 들어, 경도) 가 요구될 수 있다.경도가 기본적인 특성은 아니라고 하더라도, 직경 압착은 그의 단순성 때문에 공정 제어에 가장 흔히 사용된다.
정제 경도는 직경 압축 시험에 정제를 부수는 데 필요한 힘으로서 정의된다.상기 시험은 두개의 침골사이에 정제를 두고 정제가 부스러질 때까지 압력을 침골에 적용하는 것으로 구성되어 있다.정제가 부스러질 바로 그때 압축 강도를 기록한다. 따라서, 경도는 때때로 "정제 압축 강도" 로서 인용된다.
몇몇 기구가 상기 방법에서 정제 경도를 측정하기 위해 개발되었다.상기는 스토크 (몬센토) 시험기, 스트롱-코브 시험기, 피저 시험기, 에르베가 시험기, 헤베르라인 (또는 슈로이니거) 시험기, 키 시험기, 및 반 데르 캄프 시험기를 포함한다.정제의 경도는 모두 같이 작용하는 많은 것의 함수이다.경도는 적용된 압축력의 함수이고 따라서 힘을 변화시키는 요인들의 함수이다. 예를 들어, 정제 두께의 변동은 정제 경도에서 변동이 생길 수있다.힘을 추가로 적용하여 정제를 압축하면, 정제의 경도는 증가할 것이다.상기 관계는 가압시에 경도를 증가시킬 수는 없지만, 정제를 적층체 또는 캡슐화하여, 그의 형태를 파괴하는 최대치까지 유지될 것이다.
본 발명의 방법은 딱딱하고 비적층된 정제를 제조한다.경도는 상기 전술된 바와 같이 에르베카 경도 시험기를 사용하여 측정한다.통상적으로, 2 그램, 1.9 cm 직경, 10 톤의 압력하에서 제조된 이중 위스퍼 정제는 예를 들어, 응집 보조제로서 말티톨 시럽을 함유하는 정제는 가장 큰 힘 수치를 산출하고 따라서 가장 딱딱한 정제인, 특정 정제 조제에 따라, 400 뉴톤력을 유지하도록 제조될 수 있다.
과립, 펠릿, 정제, 또는 슬러그와 같은 압밀 성형품 및 첨가된 물이 채워져서 가열 성분이 형성될 때, 포켓은 충전 부피, 공극 부피 및 셀 부피를 가진다.압축 정제, 슬러그, 펠릿, 및/또는 과립은, 물이 압밀 성형품에 첨가된 후에, 가열 셀 포켓에 압박에 따라 압밀 성형품의 특정 화학적 성질에 따라, 약 50 % 내지 약 80 % 의 압밀 크기로 축으로 팽창한다.여기에 사용된 것으로서 충전 부피는 압밀되고, 수팽윤되고, 완성된 가열 셀내에 가열 성분의 부피를 의미한다.여기에 사용된 것으로서 공극 부피는 셀-형성 물질을 추가로 늘이거나 또는 변형시키지 않고, 가열 셀에 압력차가 없이 측정된, 홀 또는 저장소를 포함하는 정제내에 채워지지 않은 공간을 포함하지 않은, 완성된 가열 셀내에 압밀되고, 수팽윤되고 완성된 가열 셀내에 가열 요소에 의해 채워지지 않고 남아있는 셀의 부피를 의미한다.여기에서 사용된 것으로서, 셀 부피는 가열 셀의 충전 부피에 공극 부피를 더한 것을 의미한다. 셀 부피에 대한 충전 부피의 비는 약 0.7 내지 약 1.0, 바람직하게는 약 0.75 내지 약 1.0, 더욱 바람직하게는 약 0.8 내지 약 1.0, 심지어 더욱 바람직하게는 약 0.85 내지 약 1.0 및 가장 바람직하게는 약 0.9 내지 약 1.0 이다.
완성된 가열 셀은 예를 들어, 원형, 삼각형, 피라미드, 원뿔, 구형, 입방형,직사각형, 직사각형 평행육면체, 실린더형, 타원형등과 같은 형상으로 된 어떠한 기하학적 형상이라도 가질 수 있다.본 발명에 따라 제조된 가열 셀의 바람직한 형상은 셀 직경이 약 0.2 cm 내지 약 10 cm, 바람직하게는 약 0.5 cm 내지 약 8 cm 및 더욱 바람직하게는 약 1 cm 내지 약 5 cm, 가장 바람직하게는 약 1.5 cm 내지 약 3 cm 인 기하학적 원형으로 이루어진다.본 발명에 따라 제조된 가열 셀은 약 0.15 cm 내지 약 1 cm, 바람직하게는 약 0.3 cm 내지 약 0.9 cm, 더욱 바람직하게는 약 0.4 cm 내지 약 0.8 cm 및 가장 바람직하게는 약 0.4 cm 내지 약 0.7 cm 의 높이를 가져서, 그 결과 셀 부피가 약 0.0047cm3내지 약 79 cm3, 바람직하게는 약 0.05 cm3내지 약 46 cm3, 더욱 바람직하게는 약 0.3 cm3내지 약 16 cm3, 및 가장 바람직하게는 약 0.7 cm3내지 약 5 cm3이다.선택적으로, 원형 이외의 기하학적 형상을 갖는 가열 셀은 가장 넓은 점에서의 폭이 약 0.15 cm 내지 약 5 cm, 바람직하게는 약 0.3 cm 내지 약 1 cm 이고, 가장 높은 점에서의 높이가 약 0.15 cm 내지 약 5 cm, 바람직하게는 약 0.3 cm 내지 약 1 cm 이고, 길이는 약 1 cm 내지 약 20 cm, 바람직하게는 약 5 cm 내지 약 10 cm 이고, 그 결과 셀 부피는 0.015 cm3내지 약 500 cm3, 바람직하게는 약 0.35 cm3내지 약 10 cm3이다.
본 발명에 따라 제조된 가열 셀은 바람직하게는 약 50 cm2미만, 바람직하게는 약 40 cm2미만, 심지어 더욱 바람직하게는 25 cm2, 및 더욱 바람직하게는 약20 cm2의 총 표면적을 가진다.
본 발명의 바람직한 가열 셀은 통상적으로 상기 전술한 바와 같이, 셀 형성 물질의 최하부 표면에 예비 형성된 포켓을 포함하고, 발열성 조성물을 포켓에 두고 셀 형성 물질의 최상부 표면에 의해 덮여있다.발열성 조성물을 두개의 표면사이에 밀봉한다.하지만, 본 발명의 가열 셀은 또한 셀 형성 물질의 두 표면을 밀봉함으로써 형성된 포켓에 두는 것으로 이루어질 수 있고, 하나이상의 표면은 밀봉되지 않은 한면이 이탈하는 것을 제외하고는 모든 면상에서 공기-투과성이다. 발열성 조성물을 밀봉되지 않은 면에의해 포켓에 삽입된다.가열 셀을 롤러하에서 평평하게 하여, 포켓 안쪽의 공기가 나가게 하여 밀봉하거나 또는 포켓 안쪽 공기를 공기 투과성 표면을 통과할 수 있도록 밀봉한다.상기 방법에 의해 제조된 가열 셀은 몸에 수직으로 적용될 때조차도, 조성의 균일성 및 독창적인 형상을 유지한다.상기 가열 셀을 나중에 사용하기위해 저장하거나 또는 예를 들어, 상기와 같이 몸체 랩에 혼입할 수 있다.
셀-형성 물질
셀-형성 물질을 어떤 적합한 물질에서도 제조할 수 있다.하지만, 본 발명의 셀-형성 시이트용 바람직한 물질은 기계적 수단, 가열, 및/또는 진공을 이용한 포켓을 형성할 수 있는 필름이다.상기 필름의 예는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에스테르, 폴리비닐, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 플로우레탄, 폴리스티렌, 감화 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 천연 고무, 강화 고무 및 합성 고무이다.
본 발명의 셀-형성 시이트는 또한 지지체를 제공하고, 열 밀봉성을 갖는 필름에 적층되고 열적으로 쉽게 융화될 수 있는 부직포 직물로 제조된 필름 층 물질일 수 있다.액화 실리콘 고무 코팅물을 또한 부직포 직물에 적용할 수 있다.부직포 직물에 대해, 저 중량 및 고 인장 강도의 바람직한 특징적 특성을 갖는 것들, 예를 들어, 나일론, 레이온, 셀룰로오스 에스테르, 폴리비닐 유도체, 폴리올레핀, 폴리아미드 또는 폴리에스테르, 큐프로암모늄 셀룰로오스 (벰베르그) 및 울, 실크, 황마, 삼, 목화, 린넨, 사이잘삼 또는 라미와 같은 천연 물질과 마찬 가지로 기타 고분자 중량 화합물이 적합하다.상기 부직포 물질은, 그의 전문이 본원에 인용된, 문헌 [리이델에 의해, "부직포 결합 방법 및 물질", 부직포 세계 (Nonwoven World), (1987)] 에 일반적으로 기술되어 있다.필름의 예는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에스테르, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 감화 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 천연 고무, 강화 고무 및 합성 고무이다.필름층 물질 두께는 약 1 내지 약 300 ㎛ 이고 산소 투과성이거나 또는 불투과성일 수 있다.본 발명의 바람직한 필름 층 물질은 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트) 또는 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 필름에 적층되고 약 5 내지 약 100 ㎛ 의 두께를 갖는 폴리프로필렌 부직포 시이트이다.
그의 전문이 본원에 인용된, 문헌 [일본 공개 특허 출원 제 07-067907 호, 1995, 3 월 14 일에 공개되어 기술된 것과 같은, 열가소성 수지필름으로 적층된 열가소성 수지의 연속적인 섬사로 구성된 편물 물질을 또한 본 발명에서 유용하게 사용할 수 있다.
두개의 셀-형성 시이트를 그의 가장자리와 함께 결합함으로써 마주 보는 면을 생겨나게 하여 주머니, 외피 또는 포켓을 형성할 수 있다.상기 경우에 필름 층 물질을 주머니, 외피 또는 포켓 (채워진 면) 의 안쪽 방향으로 두고 바깥쪽에 부직포를 두어서 사용한다.또한, 포켓을 열성형, 기계적 압형, 진공 압형, 또는 기타 적합한 수단에 의해 셀-형성 시이트에서 제조한다.열성형은 그의 전문이 본원에 인용된, 문헌 ["열성형", "The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology, pp. 668-675 (1986), 메릴린 베커등] 에 기재되어 있다.
개개의 가열 셀을 통상적으로 중간에 홀이 있는 발열성 조성물의 정제를 저밀도 폴리에틸렌 필름의 시이트중에 예비 형성된 포켓에 첨가함으로써 제조할 수 있다. 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트) 필름의 평평한 시이트를 정제를 함유하는 포켓상에 둔다.두개의 필름 시이트를 낮은 열로써 함께 결합시켜 단일화된 구조를 형성하게 한다.생성 가열 셀은 두개의 필름 시이트 사이에 포켓내에 밀봉된 정제를 포함한다.다음에, 물을 예를 들어, 침으로, 산소-투과성 필름 시이트를 통해 정제의 중앙에 있는 홀에 주입한다.
선택적으로, 진공 및 열을 사용하여, 압밀 성형품 주위에 포켓을 형성할 수 있다.예를 들어, 필름의 최하부 시이트를 가열하고 진공을 사용하여 필름을 틀로 인발시킨다.압밀 성형품을 다음에 물로써 활성화시켜 필름의 최상부 시이트를 포켓을 포함하는 최하부 시이트상에 두고, 두개의 시이트를 슬러그에 대한 상기 전술한바와 같이 최상부 및 최하부 시이트 사이에 압밀 성형품을 넣어서 밀봉하거나, 또는 가열 셀을 밀봉하고 다음에 정제에 대한 상기 전술한 바와 같이 물로써 활성화시킨다.두개의 셀-형성 시이트를 서로 결합한 후, 진공을 완화시켜 가열된 필름이 압밀 성형품 주위에 수축하도록 한다.
또한 본 발명에서, 가열하지 않고 진공을 사용하여 포켓을 형성하는 것이 가능한한 바람직하다.
가열 셀을 또한 자기력을 사용하여, 단독으로 또는 진공과 함께, 틀의 최하부에 있는 자석에 의해 제조하여, 최하부 셀-형성 시이트내에 진공 형성되거나 예비 형성된 포켓내에 위치한 자성 철을 포함하는 압밀 성형품을 유지한다. 제 2 셀-형성 시이트를 다음에 제 1 셀-형성 시이트상에 두어, 압밀 성형품이 두개의 시이트 사이에 있도록 한다.압밀 성형품을 다음에 셀-형성 시이트의 최상부 및 최하부 사이에 밀봉시킨다.다른 선택적인 방법으로는 고정량의 과립화된 발열성 조성물 LDPE 필름 시이트내에 포켓으로 자성 이동하는 것을 사용한다.즉, 자력을 사용하여 셀-형성 시이트상에 둔 과립화된 조성물을 유지시킨다.제 2 셀-형성 시이트를 제 1 셀-형성 시이트상에 두어, 과립화된 조성물이 두개의 시이트사이에 있도록 한다.과립화된 조성물을 다음에 최상부 및 최하부 셀-형성 시이트사이에 밀봉한다.
특정한 목적의 투과성 특성을 가진, 펀치, 외피, 포켓, 및/또는 덮개 층을 형성하는 셀-형성 시이트용 필름 또는 필름 코팅물을 선택함으로써 산소 투과성을 제공할 수 있다.산소 투과성은 또한 압밀 성형품을 첨가하기 전에 통기 홀을 가진 예를 들어, 하나이상의 핀, 바람직하게는 약 20 내지 약 60 핀의 배열, 예컨대 테이퍼 점 및 직경이 약 0.2 ㎜ 내지 약 1 ㎜, 바람직하게는 약 0.3 내지 약 0.6 ㎜ 인 하나이상의 필름/필름 층 물질을 천공함으로써 제공할 수있다.선택적으로, 필름/필름 층 물질이 서로 결합한 후에, 둘 사이에 포캣에서 압밀 성형품을 넣고, 가열 셀의 한 면을 통기 홀로 천공할 수 있다.
달성된 방법과는 상관없이, 본 발명에 대한 필름 또는 필름 코팅물에 요구되는 산소 투과성은 산화 동안 발열성 조성물의 (약 21 ℃, 1 ATM 에서) 약 0.01 cc O2/분/5 cm2내지 약 15 cc O2/분/5 cm2, 바람직하게는 (약 21 ℃, 1 ATM 에서) 약 0.9 cc O2/분/5 cm2내지 약 2.0 cc O2/분/5 cm2이 가열 셀로 확산된다.상부 덮개 필름/필름층에서 통기 홀이 제공된다고 하더라도, 또한 최하부 덮개 필름/필름 층, 및/또는 둘다에서 통기 홀이 제공될 수 있다.
가열 요소의 열 발생의 산화 반응의 속도, 내구성 및 온도를 공기와 접촉하는 부분을 변화시켜서, 더욱 특정하게는 산소 확산/투과성을 변화시킴으로써 원하는 바대로 조절할 수 있다.
본 발명의 가열 셀은 임의로 분리된 물질 층 또는 혼합된 하나이상의 필름 층 물질과 같은, 피부를 통해 전달시키는 활성 방향족 화합물, 비활성 방향족 화합물, 약제학적 활성물 또는 기타 치료제, 및 그의 혼합물을 포함하는 성분을 임의로 혼합할 수 있다.상기 활성 방향족 화합물은, 제한되지는 않지만, 멘톨, 캄포르, 및 유칼리나무를 포함한다.상기 비활성 방향족 화합물은, 제한되지는 않지만,항생물질, 비타민, 항생제, 진통제, 항염증제, 항소양제, 해열제, 마취제, 항진균제, 항균제, 및 그의 혼합물을 포함한다.가열 셀은 또한 분리된 물질 층, 또는 혼합된 하나이상의 필름 층 물질, 자가 접착성 성분 및/또는 땀-흡수 성분을 포함할 수 있다.공기를 피부와 가열 셀 사이에 순환시켜 착용자에게 더욱 편안하도록 향상된 편물되거나 또는 주름진 물질은 또한 하나 이상의 필름 층 물질에 혼합될 수 있다.
제 2 패키징
상기 가열 셀을 단독이거나 또는 다양한 랩에 혼합하여 사용할 수 있다.통상적으로, 상기 랩은 몸의 일부, 예컨대 무릎, 목, 등등 주위의 장소에 랩을 계속 유지하기 위한 수단을 가지며, 다수의 형태 및 형상도 포함할 수 있다.
이미 본원에 인용된, 미국 특허 제 4,649,895 호에서 전술된 바와같이 바람직할 때까지 완성된 가열 셀을 제 2 공기-불투과성 패키지에 포장하여 산소 반응의 발생을 방지한다.선택적으로, 공기 불투과성 제거가능한 접착 조각을 가열 셀내에 통기 홀위에 두어, 조각이 제거될 때, 공기를 가열 셀내에 삽입하여, 철 분말의 산화 반응을 활성화시킨다.
실시예 1
가열 셀은 하기와 같이 제조한다. 하기의 성분은 특정한 조성물을 형성하기 위하여 통상적인 혼합 기술을 사용하여 혼합한다.
성분 W/W%
철 62.0
미세결정 셀룰로오스 15.0
활성탄 9.0
말티톨 시럽 6.0
염화 나트륨 5.0
크로스카르멜로오스 나트륨 1.5
아크릴산-전분 공중합체 1.5
혼합기 또는 믹서기에서 약 90 g 의 탄소를 약 50 g 의 염화 나트륨과 혼합한다. 약 620 g 의 철과 약 15 g 의 크로스카르멜로오스 나트륨을 혼합기/믹서기에 가하고, 혼합물이 균일해질 때까지 활발하게 혼합한다. 그리고 나서, 계속해서 활발하게 혼합하는 동안, 약 60 g 의 말티톨 시럽을 혼합물에 분무하여 먼지가 없는 덩어리를 만든다. 약한 혼합 방법으로 약 15 g 의 아크릴산-전분 공중합체를 덩어리진 혼합물에 혼합한다. 아크릴산-전분 공중합체가 균일하게 분산되고 나면, 약 150 g 의 미세결정 셀룰로오스를 가한다. 모든 성분들이 덩어리진 혼합물안에 균일하게 분산될 때까지 계속해서 약하게 혼합한다. 그리고 나서, 혼합물을 회전식 타정기에 옮겨 상부와 하부 표면의 중심을 수직으로 관통하는 구멍이 있는 디스크 모양의 정제로 타정한다. 정제의 밀도는 2.0 g/cm3을 초과하고, 두께는 약 0.35 cm 이며, 직경은 약 2 cm 이다.
정제를 LDPE 필름 시트 안에 있는, 디스크 모양의 진공 형성 포켓에 가한다.그 후, 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트)의 평평한 시트를, 정제를 함유하는 포켓을 지닌 LDPE 시트 위에 놓고, 두 시트를 함께 열 결합시켜, 정제를 두 시트 사이의 포켓안에 봉해 넣어 가열 셀을 형성한다. 전체 물 함량이 정제 조성물 중량의 약 20 % 가 될 때까지, 바늘을 이용하여 폴리프로필렌 부직포/LDPE 또는 /폴리(에틸렌-비닐 아세테이트) 시트를 통해 정제 중심의 구멍으로 물을 주입한다. 폴리프로필렌 부직포/LDPE 시트에 구멍을 뚫어 확산 O2투과계수가 약 1.7 cc/분/5 cm2(21 ℃, 1 ATM 에서) 가 되도록 한다. 진공 상태를 해제하고, 가열 셀 주위의 물질을 정리하여 셀 주위의 과도한 물질의 경계를 만든다. 셀은 LDPE 필름에 구멍을 뚫고 나면 금방 열을 생성하기 시작한다. 수득한 셀의 높이는 약 0.59 cm 이고, 직경은 약 2.1 cm 이며, 물을 가하고 난 뒤, 전체 부피 대 셀 부피의 비가 약 0.89 가 된다.
이 셀은 앞으로의 용도를 위해 예를 들어, 바디 랩에 삽입될 수 있고/또는 이차적으로 팽팽하게 패킹된 공기 안에 포장될 수 있다.
실시예 2
가열 셀을 하기와 같이 제조한다.
성분 W/W%
철 68.5
미세결정 셀룰로오스 15.0
활성탄 9.0
염화 나트륨 5.0
콘 시럽 2.5
혼합기 또는 믹서기에서 약 90 g 의 탄소를 약 50 g 의 염화 나트륨과 혼합한다. 약 685 g 의 철과 약 30 g 의 미세결정 셀룰로오스를 혼합기/믹서기에 가하고, 혼합물이 균일해질 때까지 활발하게 혼합한다. 그리고 나서, 계속해서 활발하게 혼합하는 동안, 약 25 g 의 콘 시럽을 혼합물에 분무하여 먼지가 없는 덩어리를 만든다. 약 120 g 의 미세결정 셀룰로오스를 가하고, 약한 혼합 방법으로 모든 성분들이 덩어리진 혼합물안에 균일하게 분산될 때까지 혼합한다. 그리고 나서, 혼합물을 회전식 타정기에 옮겨 오목한 상부와 하부의 면을 가진, 즉, 이중 위스퍼 디자인이며, 디스크 모양인 정제로 타정한다. 정제의 밀도는 2.0 g/cm3을 초과하고, 두께는 약 0.35 cm 이며, 직경은 약 2 cm 이다. 정제를 진공이 형성된, 디스크 모양의 포켓에 가하고, 실시예 1 에서 기술한 바와 같이 상부와 하부 필름 시트 사이를 봉한다. 전체 물 함량이 정제 조성물 중량의 약 22 % 가 될 때까지, 바늘을 이용하여 LDPE 시트를 통해 정제의 오목한 중심부로 물을 주입한다. 셀은 실시예 1 에서 기술한 바와 같이 LDPE 필름에 구멍을 뚫고 나면 금방 열을 생성하기 시작한다. 셀의 높이는 약 0.59 cm 이고, 직경은 약 2.2 cm 이다. 물을 가하고 난 뒤, 수득한 전체 부피 대 셀 부피의 비는 약 0.89 이다.
이 셀은 또한 앞으로의 용도를 위해 예를 들어, 바디 랩에 삽입될 수도 있고/또는 이차적으로 팽팽하게 패킹된 공기안에 포장될 수도 있다.
실시예 3
가열 셀을 하기와 같이 제조한다.
성분 W/W%
철 60.0
미세결정 셀룰로오스 19.0
활성탄 9.0
염화 나트륨 4.5
이소부틸렌 말레산 무수물
공중합체 1.5
수분 보유 물질로서 아크릴산-전분 공중합체 대신 이소부틸렌 말레산 무수물 공중합체를 사용한 것을 제외하고, 상기 성분들을 실시예 1 에서 기술한 바와 같이 혼합한다. 그리고 나서, 혼합물을 회전식 타정기에 옮겨 볼록한 상부와 하부의 면을 가진 디스크 모양의 정제로 타정한다. 정제의 밀도는 2.0 g/cm3을 초과하고, 두께는 약 0.4 cm 이며, 직경은 약 2 cm 이다. 지름이 약 0.5 mm 인 30 개의 핀을, 완전하게 침투해 들어갈 때까지, 열형성되어 가열 셀용 포켓을 형성한 폴리프로필렌 부직포/LDPE 또는 /폴리(에틸렌-비닐 아세테이트) 시트에 동시에 눌러찍는다. 이러한 천공 방법으로 인해 확산 O2투과계수는 약 1.7 cc/분/5 cm2(21 ℃, 1 ATM) 이 된다. 정제를 디스크 모양으로 형성된 포켓에 가한다. 전체 물 함량이 정제 조성물 중량의 약 20 % 가 될 때까지, 정제에 물을 적가한다. 그 후,폴리(에틸렌-비닐 아세테이트)로 코팅된 평평한 폴리프로필렌 부직포 시트를 축축해진 정제를 함유하는 포켓을 가진 폴리프로필렌 부직포/LDPE 시트 위에 놓고, 폴리프로필렌 부직포/폴리(에틸렌-비닐 아세테이트) 시트에 열 결합시켜, 정제를 두 시트 사이의 포켓안에 넣어 봉하여 가열 셀을 형성한다. 가열 셀 주위의 물질을 정리하여 셀 주위의 과도한 물질의 경계를 만든다. 셀의 높이는 약 0.62 cm 이고, 직경은 약 2.1 cm 이다. 물을 가하고 난 뒤, 수득한 전체 부피 대 셀 부피의 비는 약 0.95 이다. 셀은 물을 가한 후, 금방 열을 생성하기 시작한다.
이 셀은 또한 앞으로의 용도를 위해 예를 들어, 바디 랩에 삽입될 수도 있고/또는 이차적으로 팽팽하게 패킹된 공기안에 포장될 수도 있다.
실시예 4
가열 셀을 하기와 같이 제조한다.
성분 W/W%
철 64.0
미세결정 셀룰로오스 18.0
활성탄 9.0
염화 나트륨 5.0
콘 시럽 2.5
아크릴산-전분 공중합체 1.5
혼합기 또는 믹서기에서 약 90 g 의 탄소를 약 50 g 의 염화 나트륨과 혼합한다. 약 15 g 의 아크릴산-전분 공중합체와 약 18 g 의 미세결정 셀룰로오스를 혼합물에 혼합한다. 약 640 g 의 철을 혼합기/믹서기에 가하고, 혼합물이 균일해질 때까지 활발하게 혼합한다. 그리고 나서, 계속해서 활발하게 혼합하는 동안, 약 25 g 의 콘 시럽을 혼합물에 분무하여 덩어리를 만든다. 약한 혼합 방법으로 모든 성분들이 덩어리진 혼합물안에 균일하게 분산될 때까지 혼합한다. 그리고 나서, 혼합물을 롤러 압축기에 옮겨 밀도가 2.0 g/cm3초과인 리본으로 타정한다. 체가 설치되어 있는 진동 과립기에 리본을 통과시켜 약 180 미크론 내지 850 미크론이 되는 과립을 수집한다. 850 미크론보다 더 큰 입자 뿐만 아니라, 체를 통과한 입자는 압축기를 통해 재활용된다. 약 2 g 의 과립을 LDPE 필름으로 코팅된 폴리프로필렌 부직포 시트 안에 있는, 열형성되어 포켓을 형성한, 디스크 모양의 전형성 포켓에 가한다. 셀의 높이는 0.47 cm 이고, 직경은 2.5 cm 이다. 전체 물 함량이 과립 중량의 약 22 % 가 될 때까지, 과립에 물을 적가한다. 수득한 전체 부피 대 셀 부피의 비는 약 0.99 이다.
평평한 폴리프로필렌 부직포/폴리(에틸렌-비닐 아세테이트) 시트를 하부 시트에 결합시키고, 가열 셀 주위의 물질을 정리하고, 실시예 1 에서 기술한 바와 같이, 가열 셀에 구멍을 뚫어 확산 O2투과계수가 약 1 cc/분/5 cm2(21 ℃, 1 ATM) 이 되도록 한다. 천공 후에, 셀은 금방 열을 생성하기 시작한다.
이 셀은 또한 앞으로의 용도를 위해 예를 들어, 바디 랩에 삽입될 수도 있고/또는 이차적으로 팽팽하게 패킹된 공기안에 포장될 수도 있다.
실시예 5
가열 셀을 하기와 같이 제조한다.
성분 W/W%
철 77.0
미세결정 셀룰로오스 4.5
활성탄 12.0
염화 나트륨 4.0
콘 시럽 2.5
혼합기 또는 믹서기에서 약 120 g 의 탄소를 약 40 g 의 염화 나트륨과 혼합한다. 약 45 g 의 미세결정 셀룰로오스를 혼합물에 혼합한다. 약 770 g 의 철을 혼합기/믹서기에 가하고, 혼합물이 균일해질 때까지 활발하게 혼합한다. 그리고 나서, 계속해서 활발하게 혼합하는 동안, 약 25 g 의 콘 시럽을 혼합물에 분무하여 덩어리를 만든다. 모든 성분들이 덩어리진 혼합물안에 균일하게 분산되고 작은 과립이 형성될 때까지 약한 혼합 방법으로 혼합한다. 약 2.5 g 의 덩어리화된 과립을 LDPE 필름으로 코팅된 폴리프로필렌 부직포 시트 안에 있는, 열형성되어 포켓을 형성한, 디스크 모양의 전형성된 포켓에 가한다. 실시예 3 에서 기술한 바와 같이, 평평한 폴리프로필렌 부직포/폴리(에틸렌-비닐 아세테이트) 시트를 하부 시트에 결합시키고, 전체 수분 함량이 과립 중량의 24 % 가 될 때까지 바늘을 이용하여 과립에 물을 주입하고, 가열 셀 주위의 물질을 정리하고, 가열 셀에 구멍을 뚫어 확산 O2투과계수가 약 1 cc/분/5 cm2(21 ℃, 1 ATM) 이 되도록 한다. 천공 후에, 셀은금방 열을 생성하기 시작한다. 셀의 높이는 0.47 cm 이고, 직경은 2.5 cm 이다. 수득한 전체 부피 대 셀 부피의 비는 약 0.9 이다.
실시예 6
가열 셀을 하기와 같이 제조한다.
성분 W/W%
철 75.0
미세결정 셀룰로오스 9.0
활성탄 10.0
염화 나트륨 3.0
콘 시럽 3.0
혼합기 또는 믹서기에서 약 100 g 의 탄소를 약 30 g 의 염화 나트륨과 혼합한다. 약 90 g 의 미세결정 셀룰로오스를 혼합물에 혼합한다. 약 750 g 의 철을 혼합기/믹서기에 가하고, 혼합물이 균일해질 때까지 활발하게 혼합한다. 그리고 나서, 계속해서 활발하게 혼합하는 동안, 약 30 g 의 콘 시럽을 혼합물에 분무하여 덩어리를 만든다. 모든 성분들이 덩어리진 혼합물안에 균일하게 분산되고 작은 과립이 형성될 때까지 약한 혼합 방법으로 혼합한다. 약 2.5 g 의 덩어리화된 과립을 디스크에 느슨하게 충전시키고 나서, LDPE 필름으로 코팅된 폴리프로필렌 부직포 시트 안에 있는, 열형성되어 포켓을 형성한, 디스크 모양의 전형성 포켓에 가한다. 전체 수분 함량이 디스크 중량의 24 % 가 될 때까지 느슨한 과립 디스크에 물을 적가한다. 실시예 3 에서 기술한 바와 같이, 평평한 폴리프로필렌 부직포/폴리(에틸렌-비닐 아세테이트) 시트를 하부 시트에 결합시키고, 가열 셀 주위의 물질을 정리하고, 가열 셀에 구멍을 뚫어 확산 O2투과계수가 약 1.7 cc/분/5 cm2(21 ℃, 1 ATM) 이 되도록 한다. 천공 후에, 셀은 금방 열을 생성하기 시작한다. 셀의 높이는 0.47 cm 이고, 직경은 2.5 cm 이다. 수득한 전체 부피 대 셀 부피의 비는 약 0.9 이다.
이 셀은 또한 앞으로의 용도를 위해 예를 들어, 바디 랩에 삽입될 수도 있고/또는 이차적으로 팽팽하게 패킹된 공기안에 포장될 수도 있다.
실시예 7
가열 셀을 하기와 같이 제조한다.
성분 W/W%
철 70.0
미세결정 셀룰로오스 5.0
활성탄 12.0
염화 나트륨 4.0
말티톨 시럽 7.0
아크릴산-전분 공중합체 2.0
상기 성분들을 실시예 1 에서 기술한 바와 같이 혼합한다. 모든 성분들이 덩어리진 혼합물안에 균일하게 분산되고 과립이 형성될 때까지 약한 혼합 방법으로 계속해서 혼합한다. 덩어리화된 과립을 폴리프로필렌 부직포/LDPE 필름 시트 안에있는, 직사각형 모양의 진공 형성 포켓에 가한다. 그리고 나서, 구멍을 뚫어 확산 O2투과계수가 약 1.5 cc/분/5 cm2(21 ℃, 1 ATM) 가 되도록 한, 폴리프로필렌 부직포/폴리(에틸렌-비닐 아세테이트) 의 평평한 시트를, 과립을 함유하고 있는 포켓을 가진 폴리프로필렌 부직포/LDPE 시트위에 놓는다. 가열 셀의 한 쪽 끝에 봉하지 않은 채로 둔 작은 틈을 제외하고, 두 시트를 함께 열 결합시켜 두 시트 사이의 포켓 안에 과립을 넣어 봉하여 가열 셀을 형성한다. 전체 수분 함량이 과립 조성물 중량의 약 20 % 가 될 때까지 작은 틈을 통해 물을 주입한다. 가열 셀을 봉해진 끝에서부터 벌어진 끝까지, 롤러하에서 평평하게 하여, 가열 셀 안의 공기를 작은 틈을 통해 방출시키고, 필름에 구멍을 뚫는다. 그리고 나서, 열 결합으로 작은 틈을 봉합한다. 진공 상태를 해제시키고, 가열 셀 주위의 물질을 정리하여 셀 주위의 과도한 물질의 경계를 만든다. 물을 주입한 후, 셀은 금방 열을 생성하기 시작한다. 수득한 셀의 넓이는 약 5 cm 이고, 길이는 약 10 cm, 높이는 0.48 cm 이며, 물을 가한 후에, 전체 부피 대 셀 부피의 비는 약 1.0 이다.
과립 조성물과 가열 셀 포켓의 평평함으로 인해, 이 셀은 신체 표면에 꼭 들어 맞으며, 수직일 때에도 그 모양/형태를 유지할 것이다. 이러한 가열 셀은 손 및/또는 발 보온기로서 사용될 수 있고, 또는 앞으로의 용도를 위해 바디 랩에 삽입되고/또는 이차적으로 팽팽하게 패킹된 공기안에 포장될 수도 있다.
본 발명의 범주에는 당 업자에게 명백한 상기 구현예의 변형이 포함된다.

Claims (20)

  1. 하기 공정으로 이루어진 발열성 가열셀(heat cell) 제조방법:
    a.) 철 분말, 활성탄, 비활성탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 탄소질 재료 건조분말, 및 젤라틴, 천연고무, 셀룰로스 유도체, 셀룰로스 에테르 및 그 유도체, 전분, 개질전분, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐피롤리돈, 알긴산나트륨, 폴리올, 글리콜, 옥수수시럽, 수크로스시럽, 소르비톨시럽 및 기타 다당류 및 그 유도체, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐옥소아졸리돈, 말티톨시럽 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 응집보조제로 이루어지는 발열성 미립조성물을 혼합하여 응집물 형성;
    b.) 상기 응집물에, 말토덱스트린, 분무 락토스, 공결정화 수크로스 및 덱스트린, 개질 덱스트로스, 소르비톨, 만니톨, 미세결정 셀룰로스, 미세 셀룰로스, 예비-젤라틴화 전분, 인산이칼슘, 탄산칼슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 건조 결합제를 혼합하여 응집된 예비압밀 조성물 형성;
    c.) 상기 예비압밀 조성물을 과립, 펠렛, 정제(錠劑), 슬러그, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 직압물로 압밀 및 성형;
    d.) 상기 압밀물을 적어도 하나의 표면이 산소투과성인 하단 셀-형성 표면 및 상단 셀-형성 표면간에 형성된 포켓에 충전; 및
    e.) 상기 포켓을 밀봉, 여기서 상기 압밀물은 두 표면 사이에 밀봉되어 적어도 두 개의 마주보는 표면으로 이루어진 단일구조를 형성;
    여기서 상기 압밀물은 수용액 첨가로 활성화되고, 여기서 상기 발열성 조성물은 부가적으로 상기 응집물에 첨가되거나 이 후 상기 수용액으로서 첨가된 알칼리금속염, 알칼리토금속염, 전이금속염 및 이들의 혼합물로부터 선택된 금속염을 포함한다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가열셀에 상기 압밀물 무게의 10 % 내지 50% 수용액을 가하는 방법.
  3. 하기로 이루어지는 발열성 조성물:
    a.) 철 분말 40% 내지 70%;
    b.) 활성탄, 비활성탄, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 탄소질 재료 5% 내지 15%;
    c.) 옥수수시럽, 말티톨(maltitol)시럽, 결정성 소르비톨시럽, 비결정성 소르비톨시럽, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 응집보조제 0.5% 내지 8%; 및
    d.) 미세결정 셀룰로스, 말토덱스트린, 분무 락토스, 공결정(共結晶)화된 수크로스 및 덱스트린, 개질된 덱스트로스, 만니톨, 극미세 셀룰로스, 예비-젤라틴화 전분, 인산이칼슘, 탄산칼슘, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 건조 결합제 4% 내지 20%;
    여기서 알칼리금속염, 알칼리토금속염, 전이금속염, 및 이들의 혼합물로 이루어진군에서 선택된 금속염 0.5% 내지 10%를 상기 혼합물에 건조혼합물의 부분으로서 첨가하거나 또는 그 후에 수용액에 염수로서 첨가하고, 또 여기서 상기 조성물은 응집된 건조과립, 직압밀물, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 물리적 형태로 이루어진다.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 건조 결합제가 미세결정 셀룰로스 4% 내지 30%를 포함하는 발열성 조성물.
  5. 제 3 항에 있어서, 또한 아크릴산염 전분 공중합체, 이소부틸렌 무수 말레산 공중합체, 질석(蛭石), 카르복시메틸셀룰로스, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 부가적 물-보유 재료 0.5% 내지 10%를 포함하는 발열성 조성물.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 금속염이 염화나트륨으로 이루어진 발열성 조성물.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 압밀물이 과립, 펠렛, 정제, 슬러그, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고, 여기서 상기 정제 및 슬러그는 원반, 삼각형, 사각형, 입방체, 장방체, 원기둥 및 타원체로 이루어진 군에서 선택된 기하 형태로 이루어지는 발열성 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 정제 및 슬러그가 지름 0.2 cm 내지 10 cm, 높이0.08 cm 내지 0.7 cm 의 원반형 기하로 이루어진 발열성 조성물.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 직압밀물이 1 g/cm3내지 3 g/cm3의 밀도로 이루어진 발열성 조성물.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 정제가, 홀(hole)이 상단과 하단 표면의 중앙을 가로질러 통과 및 수직으로 통과하는 원반형 및 상단과 하단 표면이 액체를 보유하는 저장소를 형성하는 요면(凹面)인 원반형으로 이루어진 군에서 선택된 기하형태로 이루어진 발열성 조성물.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 정제가 홀이 상단과 하단 표면의 중앙을 가로질러 통과 및 수직으로 통과하는 원반형으로 이루어진 발열성 조성물.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 압밀물이 밀도 1.5 g/cm3내지 3.0 g/cm3으로 이루어진 발열성 조성물.
  13. 제 3 항에 있어서, 또한 하기로 이루어진 발열성 조성물:
    a.) 기계적 수단, 열, 진공, 및 이들의 혼합을 사용하여 포켓을 형성할 수 있는 마주보는 셀-형성 재료의 표면 둘 이상으로 이루어진 단일 구조; 및
    b.) 원반, 삼각형, 사각뿔, 원뿔, 구, 사각형, 입방체, 장방체, 직방체, 원기둥, 및 타원체로 이루어진 군에서 선택된 형태.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 조성물이 상기한 마주보는 표면사이에서 상기 포켓에 밀봉되고 상기한 마주보는 표면 하나 이상이 공기 투과성이며 또한 상기 조성물이 수용액 첨가로 활성화되는 발열성 조성물.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 셀-형성 재료가 필름, 필름층기판(film layer substrate)으로 적층된 부직포, 열가소성수지막으로 적층된 열가성수지의 연속 필라멘트로 이루어진 편물 재료, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 발열성 조성물.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 셀-형성 재료가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 감화 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 천연고무, 재생고무, 합성고무, 및 이들의 혼합물로 이루어지 군에서 선택된 필름인 발열성 조성물.
  17. 제 16 항에 있어서, 적어도 하나의 상기한 셀-형성 재료가 직경 0.2 mm 내지 1 mm 의 통기 홀 하나 이상으로 상기 셀-형성 재료를 관통하여 공기투과성으로 만들어진 발열성 조성물.
  18. 제 17 항에 있어서, 직경 0.2 cm 내지 10 cm 및 높이 0.15 cm 내지 1 cm 및 셀 부피 0.0047 cm3내지 79 cm3의 원반형으로 이루어진 발열성 조성물.
  19. 하기 공정으로 이루어진 발열성 가열셀 제조방법:
    a.) 철 분말, 활성탄, 비활성탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 탄소질 재료 건조분말, 및 젤라틴, 천연고무, 셀룰로스 유도체, 셀룰로스 에테르 및 그 유도체, 전분, 개질전분, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐피롤리돈, 알긴산나트륨, 폴리올, 글리콜, 옥수수시럽, 수크로스시럽, 소르비톨시럽 및 기타 다당류 및 그 유도체, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐옥소아졸리돈, 말티톨시럽 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 응집보조제로 이루어진 발열성 미립 조성물을 혼합하여 응집물 형성;
    b.) 적어도 하나의 표면이 산소투과성인 상단 셀-형성 표면 및 하단 셀-형성 표면 사이에 형성된 포켓내로 상기 응집물을 충전; 및
    c.) 상기 포켓을 밀봉하여 상기 응집물이 두 표면 사이에 밀봉된 마주보는 표면 둘 이상으로 이루어지는 단일구조를 형성;
    여기서 상기 응집물은 수용액 첨가로 활성화되고 상기 발열성 조성물은 부가적으로 상기 응집물에 첨가되거나 이 후 상기 수용액으로 첨가된 알칼리금속염, 알칼리토금속염, 전이금속염 및 이들의 혼합물로부터 선택된 금속염으로 이루어진다.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 응집물 무게의 10% 내지 50% 의 수용액이 상기 가열셀에 첨가되는 방법.
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