KR101337747B1 - 발열 삽입물을 사용하는 치료용 키트 - Google Patents

발열 삽입물을 사용하는 치료용 키트 Download PDF

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로저 브래드쇼 퀸시 3세
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

신체 부위에 열을 제공하기 위한 치료용 키트가 제공된다. 치료용 키트는 팔, 다리, 발목, 무릎, 어깨, 발, 목, 등, 팔꿈치, 손목, 손, 가슴, 손가락, 발가락 등과 관련된, 근육, 인대, 건 등의 다양한 손상을 치료하는데 사용될 수 있다. 치료용 키트는, 이것의 의도된 용도와는 상관없이, 발열 삽입물을 수용하는 패드를 일반적으로 사용한다. 발열 삽입물은 산소 및 수분의 존재 하에서 열을 발생시킬 수 있는 발열성 코팅을 함유하는 기재를 포함한다. 본 발명의 발열 삽입물의 특별한 이점 중 하나는 이것이 폐기가능하다는 점이다. 따라서, 발열 삽입물이 이것의 발열 능력을 다 써버리면, 단순히 새로운 삽입물을 사용하면 된다. 이렇게 하면 신장성 재료를 지속적으로 사용할 수 있어서, 소비자는 상당한 비용 절감 효과를 얻게 된다.
치료용 키트, 발열 삽입물, 발열성 코팅, 신장성 재료, 수분-보유층

Description

발열 삽입물을 사용하는 치료용 키트 {THERAPEUTIC KIT EMPLOYING A THERMAL INSERT}
치료용 패드 또는 팩은 근육을 가온시키거나 경련을 경감시키는데 종종 사용된다. 가장 통상적인 패드는 외부 가열 또는 혼합 시 발열 반응을 하는 반응물을 사용할 것(즉 화학적 패드)을 필요로 한다. 예를 들면 "백-인-백(bag-in-bag)" 화학적 패드는 전형적으로, 반응물을 함유하는 보다 작은 백, 및 이러한 작은 백을 둘러싸는, 기타 반응물을 함유하는 보다 큰 백을 갖는다. 그러나, 이러한 화학적 패드는 제 1 반응물과 제 2 반응물 사이에 큰 표면적을 갖는다. 따라서, 반응물이 너무 일찍 보다 작은 백을 통해 이동할 가능성이 증가한다. 보다 두터운 재료를 사용하면 이러한 이동을 둔화시킬 수는 있지만, 이렇게 하면 종종 재료를 파열시키기가 더욱 어려워진다. "백-인-백" 화학적 패드와는 대조적으로, "사이드-바이-사이드(side-by-side)" 패드는 각각 반응물을 함유하는 2개의 구획들 사이에 배치된 파열가능한 밀봉재를 사용한다. 이러한 패드는 백 둘레의 강한 외부 밀봉재 및 2개의 구획들 사이의 약한 내부 밀봉재를 사용하려는 시도를 한다. 그러나, 이렇게 해서는 일관성 있는 기준에서 목적을 달성하기가 어렵고, 외부 밀봉재가 조금이라도 파열되면 사용자에게 반응물이 노출될 수도 있다.
따라서, 사용이 용이하고 원하는 신체 부위의 가열을 달성하는 치료용 패드 에 대한 요구는 계속 존재한다.
발명의 요약
본 발명의 한 실시양태에 따라, 공동을 한정하는 패드 및 이러한 공동 내에 제거가능하게 배치될 수 있는 발열 삽입물을 포함하는 치료용 키트가 개시된다. 발열 삽입물은 발열성 코팅을 함유하는 기재를 포함한다. 발열성 코팅은 산화가능한 금속을 포함한다. 발열성 코팅은 산소 및 수분에 노출되면 활성화됨으로써 열을 발생시킨다.
본 발명의 또다른 실시양태에 따라, 신체 부위에 열을 제공하는 방법이 개시된다. 이 방법은 산소가 발열성 코팅을 통과하는 것을 방지하는 외장재 내에 밀봉된, 발열성 코팅을 함유하는 발열 삽입물을 제공함을 포함한다. 외장재를 개봉한 후, 발열 삽입물을 패드에 의해 한정된 공동 내에 배치한다. 패드를 신체 부위에 인접하게 또는 그 근처에 배치한다.
본 발명의 기타 특징 및 양태는 보다 상세하게 후술된다.
해당 분야의 보통 숙련자에게 가장 좋은 방식을 포함하여, 본 발명의 완전한 합법적(enabling) 개시 내용이, 첨부된 도면을 참고하는 명세서의 나머지 부분에서 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명의 발열 삽입물의 한 실시양태의 횡단면도이다.
도 2는 본 발명의 발열 삽입물의 또다른 실시양태의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 치료용 키트의 한 실시양태의 상면도이다.
도 4는 도 3의 키트의 저면도이다.
도 5는 선 5-5를 따라 취해진 도 3의 횡단면도이다.
도 6은 팔 위에 배치된 도 3의 패드의 투시도이다.
도 7은 실시예 2의 샘플에 대한 온도(℃) 대 시간(분)을 나타내는 열적 응답 곡선을 보여준다.
대표적인 실시양태의 상세한 설명
정의
본원에서 사용된 "부직물 또는 부직웹"이라는 용어는, 편직물에서와 같은 규정가능한 방식이 아닌, 서로 끼워넣어진 개별 섬유 또는 실의 구조를 갖는 웹을 의미한다. 부직물 또는 부직웹은 예를 들면 멜트블로우잉 공정, 스펀본딩 공정, 본디드 카디드 웹 공정 등과 같은 많은 공정을 통해 형성되어 왔다.
본원에서 사용된 "멜트블로우잉"이라는 용어는, 용융된 열가소성 재료의 섬유의 직경을 극세섬유 직경으로 감소하도록 가늘게 만드는 수렴 고속 기체(예를 들면 공기) 스트림 내로, 용융된 열가소성 재료를 다수의 미세한, 통상적으로는 원형인 다이 모세관을 통해 용융된 섬유로서 압출시킴으로써 섬유를 형성하는 공정을 지칭한다. 이어서 멜트블로운 섬유를 고속 기체 스트림을 통해 운반하고, 이것을 수집면에 침착시킴으로써, 불규칙적으로 분포된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 공정은 예를 들면 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 3,849,241 호(Butin 등)에 개시되어 있다. 일반적으로, 멜트블로운 섬유는 연속적 또는 불연속적일 수 있는, 일반적으로 직경이 10 마이크론 미만인, 일반적으로 수집면에서 침착될 때 점착성인 극세섬유일 수 있다.
본원에서 사용된 "스펀본딩"이라는 용어는, 용융된 열가소성 재료를 다수의 미세한, 통상적으로는 원형인 방사구금의 모세관을 통해 압출시킨 후, 이러한 압출된 섬유의 직경을 예를 들면 이덕티브(eductive) 연신 및/또는 기타 잘 공지된 스펀본딩 메카니즘을 사용하여 급속하게 감소시킴으로써, 실질적으로 연속적인 소직경 섬유를 형성하는 공정을 지칭한다. 스펀본디드 부직웹의 제조 공정은 예를 들면 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 4,340,563 호(Appel 등), 제 3,692,618 호(Dorschner 등), 제 3,802,817 호(Matsuki 등), 제 3,338,992 호(Kinney), 제 3,341,394 호(Kinney), 제 3,502,763 호(Hartman), 제 3,502,538 호(Levy), 제 3,542,615 호(Dobo 등) 및 제 5,382,400 호(Pike 등)에 기술되고 예시되어 있다. 스펀본디드 섬유는 일반적으로 수집면 상에 침착될 때 점착성이 아니다. 스펀본디드 섬유는 종종 직경이 약 40 마이크론 미만일 수 있지만, 종종 약 5 내지 약 20 마이크론이다.
본원에서 사용된 "코폼"이라는 용어는, 일반적으로 열가소성 섬유와 제 2 비-열가소성 재료의 혼합물 또는 안정화 매트릭스를 포함하는 복합 재료를 지칭한다. 예를 들면, 코폼 재료는, 하나 이상의 멜트블로운 다이 헤드가, 웹이 형성되는 동안 기타 재료가 웹에 첨가되면서 통과하는 슈트 근처에 배열된 공정에 의해 제조될 수 있다. 이러한 기타 재료는 섬유상 유기 재료, 예를 들면 목재 및 비-목재 펄프, 예를 들면 면, 레이온, 재생 종이, 펄프 플러프, 및 초흡수성 입자, 무기 및/또는 유기 흡수성 재료, 처리된 중합체성 스테이플 섬유 등을 포함할 수 있지만 이 것으로만 제한되는 것은 아니다. 이러한 코폼 재료의 몇몇 예가, 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 4,100,324 호(Anderson 등), 제 5,284,703 호(Everhart 등) 및 제 5,350,624 호(Georger 등)에 개시되어 있다.
본원에서 사용된 "신장성" 및 "신장가능한"이라는 용어는, 일반적으로 재료가 인가된 힘의 방향으로 이것의 이완된 길이 또는 너비의 약 50 % 이상 만큼 연신 또는 신장됨을 지칭한다. 신장성 재료가 반드시 회복성을 갖는 것은 아니다. 예를 들면, 엘라스토머성 재료는 회복성을 갖는 신장성 재료이다. 멜트블로운 웹은 신장성일 수 있지만 회복성을 갖지 않으므로, 신장가능한 비-탄성 재료이다.
본원에서 사용된 "엘라스토머성" 및 "탄성"이라는 용어는, 재료에 연신력이 인가되면 재료가 하나 이상의 방향(예를 들면 CD 방향)으로 연신될 수 있고, 연신력이 이완되면 재료가 대략 이것의 원래 치수로 수축/복귀함을 지칭한다. 예를 들면, 연신된 재료는 이것의 이완된 비-연신 길이 보다 50 % 이상 더 큰 연신 길이를 가질 수 있는데, 연신력이 이완되면 이러한 연신 길이의 50 % 이상 이내로 회복될 것이다. 가설적인 예를 하나 들자면, 길이가 1 인치인 재료는 1.50 인치 이상으로 연신될 수 있고, 연신력이 이완되면, 1.25 인치 이하의 길이로 회복될 것이다. 바람직하게는, 이러한 엘라스토머성 시트는 기계횡방향으로 연신 길이의 50 % 이상, 더욱 더 바람직하게는 80 % 이상 수축 또는 회복한다.
본원에서 사용된 "수증기투과속도"(WVTR)는, 일반적으로 그램/제곱미터/24시간(g/㎡/24hr)의 단위로 측정된, 수증기가 재료를 통해 침투하는 속도를 지칭한다. 재료의 WVTR을 결정하는데 사용되는 시험은 재료의 본질에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 어떤 실시양태에서는, WVTR을 일반적으로 ASTM 기준 E-96E-80에 따라 결정할 수 있다. 이러한 시험은 약 3,000 g/㎡/24hr 이하의 WVTR을 갖는 것으로 생각되는 재료의 경우에 특히 매우 적합하다. WVTR을 측정하는 또다른 기술은 미국 미네소타주 미네아폴리스 소재의 모던 콘트롤즈 인코포레이티드(Modern Controls, Inc.)에서 상업적으로 입수가능한 퍼마트란-W 100K(PERMATRAN-W 100K) 수증기 침투 분석 시스템을 사용함을 포함한다. 이러한 시스템은 약 3,000 g/㎡/24hr 초과의 WVTR을 갖는 것으로 생각되는 재료의 경우에 특히 매우 적합하다. 그러나, 해당 분야에 잘 공지되어 있는 바와 같이, WVTR을 측정하는 기타 시스템 및 기술도 사용될 수 있다.
본원에서 사용된 "통기성"이라는 용어는, 수증기 및 기체를 투과시키지만 액체인 물을 투과시키지 않음을 의미한다. 예를 들면, "통기성 장벽" 및 "통기성 필름"은 수증기가 통과하는 것을 허용하지만 액체인 물을 실질적으로 투과시키지 않는다. 재료의 "통기성"은 수증기투과속도(WVTR)로서 측정되는데, 이러한 값이 클수록 보다 증기를 잘 투과하는 재료이며 이러한 값이 작을수록 증기를 덜 투과하는 재료이다. 통기성 재료는 예를 들면 약 100 g/㎡/24hr 이상, 어떤 실시양태에서는 약 500 내지 약 20,000 g/㎡/24hr, 어떤 실시양태에서는 약 1,000 내지 약 15,000 g/㎡/24hr의 수증기투과속도(WVTR)를 가질 수 있다.
지금부터 본 발명의 다양한 실시양태가 상세하게 참고될 것이며, 이러한 실시양태의 하나 이상의 예가 후술된다. 각 예는 본 발명을 제한하지는 않고 설명하기 위해 제공된다. 실제로, 해당 분야의 숙련자라면, 본 발명은 본 발명의 범주 또는 개념에서 벗어나지 않게 다양하게 개조 및 변경될 수 있다는 것을 명백하게 알 것이다. 예를 들면 한 실시양태의 일부로서 예시되거나 기술된 양태는 또다른 실시양태에서 사용됨으로써 추가의 실시양태를 달성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 개조양태 및 변경양태를 포함한다.
일반적으로, 본 발명은 신체 부위에 열을 제공하도록 구성된 치료용 키트에 관한 것이다. 치료용 키트는 팔, 다리, 발목, 무릎, 어깨, 발, 목, 등, 팔꿈치, 손목, 손, 가슴, 손가락, 발가락 등과 관련된, 근육, 인대, 건 등의 다양한 손상을 치료하는데 사용될 수 있다. 치료용 키트는, 이것의 의도된 용도와는 상관없이, 일반적으로 발열 삽입물을 수용할 수 있는 패드를 사용한다. 발열 삽입물은 산소 및 수분의 존재 하에서 열을 발생시킬 수 있는 발열성 코팅을 함유하는 기재를 포함한다. 본 발명의 발열 삽입물의 특별한 이점 중 하나는 이것이 폐기가능하다는 점이다. 따라서, 발열 삽입물이 이것의 발열 능력을 다 써버리면, 단순히 새로운 삽입물을 키트 내에서 사용하면 된다. 이렇게 하면 패드를 지속적으로 사용할 수 있어서, 소비자는 상당한 비용 절감 효과를 얻게 된다.
본 발명의 치료용 키트에서 사용되는 패드는 해당 분야에 공지된 바와 같은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 패드는 관심있는 신체 부위에 일반적으로 순응성이면서, 혈류를 방해하지 않고서 사용자에게 안락한 맞춤성을 제공할 수 있는 신장성 재료를 함유할 수 있다. 임의의 유형의 신장성 재료가 이러한 목적에 사용될 수 있다. 예를 들면, 신장성 재료는 부직웹, 직물, 편직물, 종이, 필름, 발포체 등일 수 있다. 부직웹이 사용된다면, 이것은 (천공 또는 비-천공) 스펀본드 웹, 멜트블로운 웹, 본디드 카디드 웹, 에어레이드 웹, 코폼 웹, 수압결합(hydraulically entangled) 웹 등일 수 있다. 부직웹의 제조에 적합한 중합체는 예를 들면 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 이것들의 공중합체 및 블렌드 등을 포함한다. 적합한 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 예를 들면 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 및 선형 저밀도 폴리에틸렌; 폴리프로필렌, 예를 들면 이소택틱 폴리프로필렌, 아택틱 폴리프로필렌 및 신디오택틱 폴리프로필렌; 폴리부틸렌, 예를 들면 폴리(1-부텐) 및 폴리(2-부텐); 폴리펜텐, 예를 들면 폴리(1-펜텐) 및 폴리(2-펜텐); 폴리(3-메틸-1-펜텐); 폴리(4-메틸-1-펜텐); 및 이것들의 공중합체 및 블렌드를 포함한다. 적합한 공중합체는 둘 이상의 상이한 불포화 올레핀 단량체로부터 제조된 랜덤 및 블록 공중합체, 예를 들면 에틸렌/프로필렌 및 에틸렌/부틸렌 공중합체를 포함한다. 적합한 폴리아미드는 나일론 6, 나일론 6/6, 나일론 4/6, 나일론 11, 나일론 12, 나일론 6/10, 나일론 6/12, 나일론 12/12, 카프로락탐과 알킬렌 옥사이드 디아민의 공중합체 등 뿐만 아니라 이것들의 블렌드 및 공중합체를 포함한다. 적합한 폴리에스테르는 폴리(락티드) 및 폴리(락트산) 중합체 뿐만 아니라, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리테트라메틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥실렌-1,4-디메틸렌 테레프탈레이트, 및 이것들의 이소프탈레이트 공중합체 뿐만 아니라 블렌드를 포함한다. 중합체는 기타 첨가제, 예를 들면 섬유에 원하는 성질을 부여하는 가공보조제 또는 처리 조성물, 잔여량의 용매, 안료 또는 착색제 등을 함유할 수도 있다는 것을 알아야 한다.
원한다면, 신장성 재료는 엘라스토머성 중합체, 예를 들면 엘라스토머성 폴리에스테르, 엘라스토머성 폴리우레탄, 엘라스토머성 폴리아미드, 엘라스토머성 폴리올레핀, 엘라스토머성 공중합체 등을 함유할 수도 있다. 엘라스토머성 공중합체의 예는, 일반식 A-B-A' 또는 A-B를 갖는 블록 공중합체(여기서 A와 A'는 각각 스티렌성 잔기를 함유하는 열가소성 중합체 말단블록이고(예를 들면 폴리(비닐 아렌), B는 엘라스토머성 중합체 중간블록, 예를 들면 공액화 디엔 또는 보다 저급의 알켄 중합체임), 예를 들면 폴리스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-폴리스티렌 블록 공중합체를 포함한다. A-B-A-B 사블록 공중합체로 이루어진 중합체, 예를 들면 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,332,613 호(Taylor 등)에 논의된 것도 적합하다. 이러한 사블록 공중합체의 예는 스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)-스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)("S-EP-S-EP") 블록 공중합체이다. 상업적으로 입수가능한 A-B-A' 및 A-B-A-B 공중합체는 미국 텍사스주 휴스톤 소재의 크라톤 폴리머즈(Kraton Polymers)에서 크라톤(KRATON, 등록상표)이라는 상표로서 판매되는 여러 상이한 배합물을 포함한다. 크라톤 블록 공중합체는 여러 상이한 배합물로서 입수가능한데, 이것들 중 다수가 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 4,663,220 호, 제 4,323,534 호, 제 4,834,738 호, 제 5,093,422 호 및 제 5,304,599 호에 규정되어 있다. 기타 상업적으로 입수가능한 블록 공중합체는 일본 오카야마 소재의 쿠라레이 캄파니 리미티드(Kuraray Company, Ltd.)에서 셉톤(SEPTON, 등록상표)이라는 상표로서 입수가능한 S-EP-S 또는 스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)-스티렌 엘라스토머성 공중합체를 포함한다.
엘라스토머성 폴리올레핀의 예는 초저밀도 엘라스토머성 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌, 예를 들면 "단일-부위" 또는 "메탈로센" 촉매작용 방법에 의해 제조된 것을 포함한다. 이러한 엘라스토머성 올레핀 중합체는 미국 텍사스주 휴스톤 소재의 엑손모빌 케미칼 캄파니(ExxonMobil Chemical Co.)에서 (프로필렌-기재의) 어치브(ACHIEVE, 등록상표), (에틸렌-기재의) 익잭트(EXACT, 등록상표) 및 (에틸렌-기재의) 엑시드(EXCEED, 등록상표)라는 상표로서 상업적으로 입수가능하다. 엘라스토머성 올레핀 중합체는 듀폰 다우 엘라스토머즈 엘엘씨(DuPont Dow Elastomers, LLC)(듀폰(DuPont)과 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Co.)의 합작회사)에서 (에틸렌-기재의) 인게이즈(ENGAGE, 등록상표) 및 (에틸렌-기재의) 어피니티(AFFINITY, 등록상표)라는 상표로서 상업적으로 입수가능하다. 이러한 중합체의 예는 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,278,272 호 및 제 5,272,236 호(Lai 등)에도 기술되어 있다. 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,539,056 호(Yang 등) 및 제 5,596,052 호(Resconi 등)에 기술된 바와 것과 같은 특정 엘라스토머성 폴리프로필렌도 유용하다.
신장성 재료는 액체 및 증기-불투과성, 액체 및 증기-투과성, 또는 액체-불투과성이면서 증기-투과성(즉 "통기성")인 필름을 함유할 수도 있다. 필름은 폴리올레핀 중합체, 예를 들면 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 또는 폴리프로필렌으로부터 형성될 수 있다. 주로 선형인 폴리올레핀 중합체의 예는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 4-메틸-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐 및 보다 고급의 올레핀과 같은 단량체로부터 제조된 중합체 뿐만 아니라 이것들의 공중합체 및 삼원공중합체를 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 또한, 에틸렌과, 부텐, 4-메틸-펜텐, 헥센, 헵텐, 옥텐, 데켄 등을 포함하는 기타 올레핀의 공중합체도 주로 선형인 폴리올레핀 중합체의 예이다. 필름은 전술된 바와 같은 엘라스토머성 중합체를 함유할 수도 있다.
신장성 재료는 다층 구조를 가질 수도 있다. 적합한 다층 재료는 예를 들면 스펀본드/멜트블로운/스펀본드(SMS) 라미네이트 및 스펀본드/멜트블로운(SM) 라미네이트를 포함할 수 있다. 적합한 SMS 라미네이트의 다양한 예는 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 4,041,203 호(Brock 등), 제 5,213,881 호(Timmons 등), 제 5,464,688 호(Timmons 등), 제 4,374,888 호(Bornslaeger), 제 5,169,706 호(Collier 등) 및 제 4,766,029 호(Brock 등)에 기술되어 있다. 또한, 상업적으로 입수가능한 SMS 라미네이트는 킴벌리 클라크 코포레이션(Kimberly-Clark Corporation)에서 스펀가드(Spunguard, 등록상표) 및 이볼루션(Evolution, 등록상표)이라는 상표로서 입수될 수 있다.
다층 탄성 라미네이트도 신장성 재료에서 사용될 수 있다. 탄성 라미네이트는 예를 들면 부직웹에 부착된 필름을 포함할 수 있다. 적합한 탄성 라미네이트 중 하나는 탄성 필름에 부착된 네킹된 부직웹을 함유할 수 있는 넥-결합된 라미네이트이다. 넥-결합된 라미네이트의 몇몇 예는 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,226,992 호, 제 4,981,747 호, 제 4,965,122 호 및 제 5,336,545 호(이상 모두 Morman)에 기술되어 있다. 기타 적합한 탄성 라미네이트는 신장된 상태의 탄성 필름에 부착된 부직웹을 함유할 수 있는 연신-결합된 라미네이트이다. 적합한 연신-결합된 라미네이트는 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 4,720,415 호(Vander Wielen 등), 제 5,385,775 호(Wright), 제 4,789,699 호(Kieffer 등), 제 4,781,966 호(Taylor), 제 4,657,802 호(Morman) 및 제 4,655,760 호(Morman 등)에 기술되어 있다. 탄성 라미네이트는 네킹된 연신-결합된 라미네이트일 수도 있다. 네킹된 연신-결합된 라미네이트의 예는 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,114,781 호 및 제 5,116,662 호에 개시되어 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명의 패드는 원하는 신체 부위에 열을 제공하는 발열 삽입물을 수용할 수 있다. 어떤 실시양태에서는, 예를 들면, 패드는 발열 삽입물이 제거가능하게 배치될 수 있는 공동을 한정짓는다. 공동의 크기 및 형태는 발열 삽입물을 수용하도록 구성되어 있다. 원한다면, 공동은 바느질, 접착제, 열결합 등에 의해 신장성 재료에 부착된 별도의 수용기(예를 들면 포켓, 주머니 등)로부터 형성될 수 있다. 이러한 수용기는, 발열 삽입물에 순응함으로써 발열 삽입물이 원치않게 제거되는 것을 방지하는 것을 돕는 신장성 재료로부터 형성될 수 있다. 발열 삽입물이 일단 공동 내에 배치되면, 패드는 원하는 수준의 가열을 제공하도록 신체 부위에 인접하게 또는 그 근처에 배치될 수 있다. 어떤 경우에는, 사용자가 패드를 붙잡지 않고서도 신체 부위가 가열될 수 있도록, 패드는 신체 부위에 감싸지고 고정된다.
예를 들면 도 3 내지 6에서, 치료용 키트(200)의 다양한 실시양태가 보다 상세하게 기술될 것이다. 이러한 한 특정 실시양태에서, 키트(200)는 신장성 재료(203)로부터 형성된, 사용자의 팔 주위를 감싸도록 구성된 패드(202)를 포함한다. 특수하게 처리된 영역과 결합되지 않은 영역의 정상적인 기능적 움직임을 허용하기에 충분히 가요성이지만, 처리된 영역을 가압, 압착 및/또는 지지하기에 충분히 비-신장성인 재료로부터 형성될 수 있는 베이스(210)가 신장성 재료(203)에 부착된다. 예를 들면, 베이스(210)는 연질 중합체성 재료로부터 형성될 수 있다. 베이스(210)는 바느질, 접착제, 열결합 등과 같은 임의의 원하는 방식을 통해 신장성 재료(203)에 부착될 수 있다. 루프(204A 및 204B)는 베이스(210)의 외부 가장자리에 부착된다. 신장성 재료(203)는 루프(204A 및 204B)를 통해 삽입됨으로써 패드(202)를 신체 부위에 부착시킬 수 있다. 필수 사항은 아니지만, 루프(204A 및 204B)는 전형적으로 경질 중합체성 재료로부터 형성된다. 패드(202)는 패스너(208 및 214)(예를 들면 훅 및 루프, 스냅, 단추, 테이프 등)도 포함한다. 패스너들(208 및 214)은 사용 동안에 신장성 재료(203)가 느슨해지는 것을 방지하도록 함께 고정된다. 이러한 한 특정 실시양태에서, 패드(202)는 신장성 재료(203)에 부착된, 발열 삽입물(212)을 수용하기 위한 공동(217)을 한정짓는 수용기(206)도 포함한다(도 5). 수용기(206)의 세 개의 모서리를 신장성 재료(203)에 부착시켜, 부착되지 않은 네번째 모서리를 통해 발열 삽입물(212)이 수용되도록 함으로써, 공동(217)을 형성할 수 있다. 부착되지 않은 모서리는 발열 삽입물(212)의 수용 시 공동(217)을 닫고 밀봉하는 것을 돕도록, 스냅, 단추, 훅 및 루프 패스너 등과 같은 패스너를 가질 수 있다. 이러한 실시양태에서는 단지 하나의 모서리가 부착되지 않은 것으로 기술되었지만, 발열 삽입물(212)을 수용하기 위해, 하나 이상의 기타 모서리도 부착되지 않을 수 있다는 것을 알아야 한다. 이러한 부착되지 않은 모서리도 마찬가지로 전술된 바와 같은 패스너를 사용할 수 있다.
패드(202)를 특정 영역에 부착하기 위하여, 패스너(208)에 가장 가깝게 위치한 신장성 재료(203)의 말단을 원하는 영역에 감싸고 루프(204A)에 통과시킨다. 이렇게 함으로써 신장성 재료(203)의 초기 배치를 허용하고 약간의 압력을 처리 영역에 인가한다. 신장성 재료(203)를 루프(204A)에 통과시킨 후, 상기 영역 아래를 감싼 후 루프(204B)에 통과시킨다. 신장성 재료(203)를 루프(204B)를 통해 잡아당김으로써, 발열 삽입물(212)을 원하는 영역에 직접 대고 가압한다. 이어서, 신장성 재료(203)를 꽉 잡아당기고 패스너(208 및 214)를 사용하여 제자리에 고정시킨다.
본 발명의 발열 삽입물은 일반적으로 수분 및 산소의 존재 하에서 열을 발생시킬 수 있는 발열성 코팅을 함유한다. 발열성 코팅은 산화가능한 금속, 탄소 성분, 결합제, 전해질 염 등을 포함하는 다양한 상이한 성분으로부터 형성될 수 있다. 이러한 금속의 예는 철, 아연, 알루미늄, 마그네슘 등을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 필수 사항은 아니지만, 취급을 용이하게 하고 비용을 절감하기 위하여, 금속은 초기에는 분말 형태로 제공될 수 있다. 조질 금속(예를 들면 철)으로부터 불순물을 제거하여 분말을 형성하는 다양한 방법은 예를 들면 습식 처리 기술, 예를 들면 용매 추출, 이온교환 및 금속성 요소의 분리를 위한 전해정련; 산소 및 질소와 같은 기체상 요소의 제거를 위한 수소 기체(H2) 처리; 부유대 용융 정련 방법을 포함한다. 이러한 기술을 사용하면, 금속 순도는 약 95 % 이상, 어떤 실시양태에서는 약 97 % 이상, 어떤 실시양태에서는 약 99 % 이상일 수 있다. 금속 분말의 입자크기는 약 500 마이크로미터 미만, 어떤 실시양태에서는 약 100 마이크로미터 미만, 어떤 실시양태에서는 약 50 마이크로미터 미만일 수도 있다. 이러한 작은 입자를 사용하면, 금속의 표면과 공기의 접촉이 향상됨으로써, 원하는 발열 반응의 가능성 및 효율이 개선될 수 있다. 사용되는 금속 분말의 농도는 일반적으로 금속 분말의 본질 및 원하는 발열/산화 반응의 정도에 따라 달라질 수 있다. 대부분의 실시양태에서, 금속 분말은 발열성 코팅 내에 약 40 내지 약 95 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 50 내지 약 90 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 60 내지 약 80 중량%의 양으로 존재한다.
산화가능한 금속 외에도, 탄소 성분도 본 발명의 발열성 코팅에서 사용될 수 있다. 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 이러한 탄소 성분은 금속의 산화 반응을 촉진시키고 열을 발생시키기 위한 촉매로서 작용한다고 생각된다. 탄소 성분은 활성 탄소, 카본블랙, 흑연 등일 수 있다. 활성 탄소가 사용된다면, 이것은 톱밥, 목재, 목탄, 토탄, 갈탄, 역청탄, 야자 껍질 등으로부터 제조될 수 있다. 활성 탄소의 몇몇 적합한 형태 및 이것의 제조 기술은 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,693,385 호(Parks), 제 5,834,114 호(Economy 등), 제 6,517,906 호(Economy 등), 제 6,573,212 호(McCrae 등) 뿐만 아니라 미국특허출원공개 제 2002/0141961 호(Falat 등) 및 제 2004/0166248 호(Hu 등)에 기술되어 있다.
발열성 코팅은 기재에 적용 시 코팅의 내구성을 향상시키기 위한 결합제를 사용할 수도 있다. 결합제는 한 기재를 또다른 기재에 결합시키기 위한 접착제로서 작용할 수도 있다. 일반적으로, 임의의 다양한 결합제가 본 발명의 발열성 코팅에 사용될 수 있다. 적합한 결합제는 예를 들면 가교 시 수-불용성이 되는 것을 포함할 수 있다. 결합제를 다작용성 가교제와 반응시킴을 포함하는 다양한 방식으로 가교를 달성할 수 있다. 이러한 가교제의 예는 디메틸올 우레아 멜라민-포름알데히드, 우레아-포름알데히드, 폴리아미드 에피클로로히드린 등을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다.
어떤 실시양태에서는, 중합체 라텍스가 결합제로서 사용될 수 있다. 라텍스에 사용되기에 적합한 중합체는, 그 결과의 기재의 가요성이 크게 제한되지 않도록, 전형적으로 약 30 ℃ 이하의 유리전이온도를 갖는다. 더욱이, 중합체는 전형적으로, 중합체 라텍스의 점착성을 최소화하기 위해, 약 -25 ℃ 이상의 유리전이온도를 갖는다. 예를 들면, 어떤 실시양태에서는, 중합체는 약 -15 내지 약 15 ℃, 어떤 실시양태에서는 약 -10 내지 약 0 ℃의 유리전이온도를 갖는다. 예를 들면, 본 발명에서 사용될 수 있는 몇몇 적합한 중합체 라텍스는, 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 비닐-아세테이트 에틸렌 공중합체, 비닐-아세테이트 아크릴 공중합체, 에틸렌-비닐 클로라이드 공중합체, 에틸렌-비닐 클로라이드-비닐 아세테이트 삼원공중합체, 아크릴 폴리비닐 클로라이드 중합체, 아크릴 중합체, 니트릴 중합체, 및 해당 분야에 공지된 임의의 기타 적합한 음이온성 중합체 라텍스 중합체를 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아닌 중합체를 기재로 할 수 있다. 해당 분야에 잘 공지된 바와 같이, 중합체 라텍스의 제조 동안에 원하는 전하를 갖는 안정화제를 사용함으로써, 전술된 중합체 라텍스의 전하를 용이하게 변경시킬 수 있다. 탄소/중합체 라텍스 시스템을 위한 구체적인 기술은 예를 들면 미국특허 제 6,573,212 호(McCrae 등)에 보다 상세하게 기술되어 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 활성 탄소/중합체 라텍스 시스템은 미국 코넥티컷주 스탬포드 소재의 미드웨스트바코 코포레이션(MeadWestvaco Corp)에서 입수가능한 누챠르(Nuchar, 등록상표) PMA, DPX-8433-68A 및 DPX-8433-68B를 포함한다.
원한다면, 가열, 이온화 등과 같은 해당 분야에 공지된 임의의 기술을 사용하여 중합체 라텍스를 가교시킬 수 있다. 바람직하게는, 외부 가교제(예를 들면 N-메틸올 아크릴아미드)가 가교를 유도하는데 반드시 필요한 것은 아니라는 점에서, 중합체 라텍스는 자체-가교성이다. 구체적으로는, 가교제는 중합체 라텍스와 이것이 적용되는 기재 사이에 결합이 형성되도록 할 수 있다. 이러한 결합은 종종 열 발생 시 기재의 효능을 방해할 수 있다. 따라서, 중합체 라텍스는 실질적으로 가교제를 함유하지 않을 수 있다. 특히 적합한 자체-가교성 중합체 라텍스는 미국 텍사스주 달라스 소재의 셀라니즈 코포레이션(Celanese Corp.)에서 듀르-오-세트(DUR-O-SET, 등록상표) 엘리트(Elite)(예를 들면 PE-25220A)라는 상표로서 입수가능한 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체이다. 또다르게는, 단순하게, 자유 라디칼 소거제, 메틸 히드로퀴논, t-부틸카테콜, pH 조절제(예를 들면 수산화칼륨) 등과 같은, 가교도를 감소시키는 억제제가 사용될 수 있다.
중합체 라텍스가 본 발명에서 결합제로서 효과적으로 사용될 수 있지만, 이러한 화합물은 종종 드레이프성의 감소 및 악취의 증가를 초래한다. 따라서, 본 발명의 발명자들은 이러한 문제를 경감시키기 위해서 결합제로서 수용성 유기 중합체를 단독으로 또는 중합체 라텍스와 함께 사용할 수 있다는 것을 발견하였다. 예를 들면, 본 발명에서 적합한 것으로 밝혀진 수용성 유기 중합체의 한 부류는 다당류 및 이것의 유도체이다. 다당류는 양이온성, 음이온성, 비이온성 및/또는 양쪽성일 수 있는, 반복되는 탄수화물 단위를 함유하는 중합체이다. 한 특정 실시양태에서, 다당류는 비이온성, 양이온성, 음이온성 및/또는 양쪽성 셀룰로스성 에테르이다. 적합한 비이온성 셀룰로스성 에테르는 알킬 셀룰로스 에테르, 예를 들면 메틸 셀룰로스 및 에틸 셀룰로스; 히드록시알킬 셀룰로스 에테르, 예를 들면 히드록시에틸 셀룰로스, 히드록시프로필 셀룰로스, 히드록시프로필 히드록시부틸 셀룰로스, 히드록시에틸 히드록시프로필 셀룰로스, 히드록시에틸 히드록시부틸 셀룰로스 및 히드록시에틸 히드록시프로필 히드록시부틸 셀룰로스; 알킬 히드록시알킬 셀룰로스 에테르, 예를 들면 메틸 히드록시에틸 셀룰로스, 메틸 히드록시프로필 셀룰로스, 에틸 히드록시에틸 셀룰로스, 에틸 히드록시프로필 셀룰로스, 메틸 에틸 히드록시에틸 셀룰로스 및 메틸 에틸 히드록시프로필 셀룰로스 등을 포함할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다.
적합한 셀룰로스성 에테르는 예를 들면 미국 코넥티컷주 스탬포드 소재의 악조 노벨(Akzo Nobel)에서 "버모콜(BERMOCOLL)"이라는 상표로서 입수가능한 것을 포함할 수 있다. 기타 적합한 셀룰로스성 에테르는, 메토로스 타입 SM(METOLOSE Type SM)(메틸셀룰로스), 메토로스 타입 SH(히드록시프로필메틸 셀룰로스) 및 메토로스 타입 SE(히드록시에틸메틸 셀룰로스)를 포함하는, 일본 도쿄 소재의 신-에쓰 케미칼 캄파니 리미티드(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)에서 "메토로스"라는 상표로서 입수가능한 것이다. 적합한 비이온성 셀룰로스성 에테르의 특정 예 중 하나는 1.8의 메톡실 치환도(DS)를 갖는 메틸셀룰로스이다. 메톡실 치환도는 반응한 각각의 무수글루코스 단위 상에 존재하는 히드록실기의 평균 개수를 나타내며, 이것은 0 내지 3일 수 있다. 이러한 셀룰로스성 에테르의 하나는, 신-에쓰 케미칼 캄파니 리미티드에서 상업적으로 입수가능한 메틸셀룰로스인 메토로스 SM-100이다. 기타 적합한 셀룰로스성 에테르는 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드(Hercules, Inc.)에서 "큘미날(CULMINAL)"이라는 상표로서 입수가능하다.
발열성 코팅 내의 탄소 성분 및/또는 결합제의 농도는 일반적으로 기재의 원하는 성질에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 기재의 기타 성질에 나쁜 영향을 미치지 않고서 산화/발열 반응을 용이하게 하도록 탄소 성분의 양을 조절한다. 전형적으로, 탄소 성분은 발열성 코팅 내에 약 0.01 내지 약 20 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 0.1 내지 약 15 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 1 내지 약 12 중량%의 양으로 존재한다. 또한, 비교적 높은 결합제 농도는 발열성 코팅의 보다 우수한 물성을 제공할 수 있지만, 이것은 마찬가지로 발열성 코팅이 적용되는 기재의 흡수용량과 같은 기타 성질에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 반대로, 비교적 낮은 결합제 농도는 기재 상에 고착된 상태를 유지하는 발열성 코팅의 능력을 감소시킬 수 있다. 따라서, 대부분의 실시양태에서, 결합제는 발열성 코팅 내에 약 0.01 내지 약 20 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 0.1 내지 약 10 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 8 중량%의 양으로 존재한다.
여전히 기타 성분이 본 발명의 발열성 코팅 내에 사용될 수 있다. 예를 들면 해당 분야에 잘 공지된 바와 같이, 금속이 산화되는 것을 방해할 수도 있는 임의의 보호용 산화물 층과 반응함으로써 이것을 제거하는 전해질 염이 사용될 수 있다. 적합한 전해질 염은 알칼리 할로겐화물 또는 황산염, 예를 들면 염화나트륨, 염화칼륨 등; 알칼린 할로겐화물 또는 황산염, 예를 들면 염화칼슘, 염화마그네슘 등을 포함할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 전해질 염이 사용되는 경우, 이것은 전형적으로 발열성 코팅 내에 약 0.01 내지 약 10 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 0.1 내지 약 8 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 1 내지 약 6 중량%의 양으로 존재한다.
또한, 수분 보유제로서 작용하는 입자가 발열성 코팅 내에 사용될 수도 있다. 즉 산화/발열 반응 전에, 이러한 입자는 수분을 보유할 수 있다. 그러나 반응이 어느 정도로 진행되어 수분 농도가 감소된 후에는, 반응이 지속되는 것을 허용하도록 입자가 수분을 방출할 수 있다. 입자는 수분 보유제로서 작용하는 외에도, 본 발명의 발열성 코팅에 기타 이점을 제공할 수도 있다. 예를 들면, 입자는 통상적으로 탄소 성분 및/또는 금속 분말과 연관된 검은 색상을 변경시킬 수 있다. 수분 보유 입자가 사용되는 경우, 이것의 크기는 약 500 마이크로미터 미만, 어떤 실시양태에서는 약 100 마이크로미터 미만, 어떤 실시양태에서는 약 50 마이크로미터 미만일 수 있다. 마찬가지로, 입자는 다공질일 수 있다. 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 다공질 입자는 공기 및/또는 수증기가 금속 분말과 보다 잘 접촉하도록 통로를 제공할 수 있다. 예를 들면, 입자는 약 5 옹스트롬 초과, 어떤 실시양태에서는 약 20 옹스트롬 초과, 어떤 실시양태에서는 약 50 옹스트롬 초과의 평균직경을 갖는 기공/채널을 가질 수 있다. 이러한 입자의 표면적은 약 15 제곱미터/그램 초과, 어떤 실시양태에서는 약 25 제곱미터/그램 초과, 어떤 실시양태에서는 약 50 제곱미터/그램 초과일 수 있다. 문헌[Bruanauer, Emmet 및 Teller, Journal of American Chemical Society, 제 60 권, 1938, 309 페이지]에 기술된, 흡착 기체로서 질소를 사용하는 물리적 기체 흡착(B.E.T.) 방법을 사용하여 표면적을 결정할 수 있다.
한 특정 실시양태에서는, 다공질 탄산염 입자(예를 들면 탄산칼슘)가 수분을 보유하고 통상적으로 활성 탄소 및/또는 금속 분말과 연관된 검은 색상을 변경시키는데 사용된다. 이러한 색상 변경은, 특히 코팅이 소비자/개인 용도를 위해 디자인된 기재에서 사용되는 경우, 사용자에게 보다 심미적인 만족을 줄 수 있다. 적합한 하얀 색 탄산칼슘 입자는 미국 버몬트주 프록터 소재의 오미아 인코포레이티드(Omya, Inc.)에서 무수 및 수성 슬러리 형태로서 상업적으로 입수가능하다. 수분을 보유할 수 있는 기타 적합한 무기 입자는 규산염, 예를 들면 규산칼슘, 알루미나 규산염(예를 들면 운모 분말, 점토 등), 규산마그네슘(예를 들면 활석), 규암, 칼슘 실리케이트 플루오라이트, 질석 등; 알루미나; 실리카 등을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 입자의 농도는 일반적으로 입자의 본질, 및 발열 반응 및 색상 변경의 원하는 정도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면 입자는 발열성 코팅 내에 약 0.01 내지 약 30 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 0.1 내지 약 20 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 1 내지 약 15 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
전술된 성분 외에도, 계면활성제, pH 조절제, 염료/안료/잉크, 점도조절제 등과 같은 기타 성분이 본 발명의 발열성 코팅 내에 포함될 수도 있다. 점도조절제는 예를 들면 원하는 코팅 공정 및/또는 코팅된 기재의 성능을 근거로 코팅 배합물의 점도를 조절하는데에 사용될 수 있다. 적합한 점도조절제는 잔탄검과 같은 검을 포함할 수 있다. 셀룰로스성 에테르와 같은 결합제도 적합한 점도조절제로서의 역할을 할 수 있다. 이러한 부가적인 성분들이 사용된다면, 이것들은 전형적으로 발열성 코팅의 약 5 중량% 미만, 어떤 실시양태에서는 약 2 중량% 미만, 어떤 실시양태에서는 약 0.001 내지 약 1 중량%를 차지한다.
발열성 코팅의 형성 방식과는 상관없이, 발열 삽입물의 기타 기능을 수행할 수 있거나 아니면 단순히 발열성 코팅을 위한 물리적 운반체로서 작용하는 기재에 발열성 코팅을 적용한다. 임의의 유형의 기재에 본 발명에 따르는 발열성 코팅을 적용할 수 있다. 예를 들면, 부직웹, 직물, 편직물, 종이웹, 필름, 발포체 등에 발열성 코팅을 적용할 수 있다. 전형적으로 기재를 형성하는데 사용되는 중합체는 수분을 증발시키는데 요구되는 온도보다 높은 연화점 또는 융점을 갖는다. 이러한 중합체의 하나 이상의 성분은 예를 들면 약 100 내지 약 400 ℃, 어떤 실시양태에서는 약 110 내지 약 300 ℃, 어떤 실시양태에서는 약 120 내지 약 250 ℃의 연화점을 가질 수 있다. 이러한 중합체의 예는 합성 중합체(예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 나일론 6, 나일론 66, 케블라(KEVLAR, 등록상표), 신디오택틱 폴리스티렌, 액정 폴리에스테르 등); 셀룰로스성 중합체(연질목재 펄프, 경질목재 펄프, 열기계적 펄프 등); 이것들의 조합 등을 포함할 수 있지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 발열성 코팅을 기재에 적용하기 위해서, 성분을 우선 용매에 용해 또는 분산시킬 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 전술된 성분을 순차적으로 또는 동시적으로 용매와 혼합하여, 기재에 쉽게 적용될 수 있는 코팅 배합물을 형성할 수 있다. 성분을 분산 또는 용해시킬 수 있는 임의의 용매, 예를 들면 물; 알콜, 예를 들면 에탄올 또는 메탄올; 디메틸포름아미드; 디메틸 술폭사이드; 탄화수소, 예를 들면 펜탄, 부탄, 헵탄, 헥산, 톨루엔 및 자일렌; 에테르, 예를 들면 디에틸 에테르 및 테트라히드로푸란; 케톤 및 알데히드, 예를 들면 아세톤 및 메틸 에틸 케톤; 산, 예를 들면 아세트산 및 포름산; 및 할로겐화 용매, 예를 들면 디클로로메탄 및 사염화탄소 뿐만 아니라 이것들의 혼합물이 적합하다. 한 특정 실시양태에서는, 예를 들면 수성 코팅 배합물을 제조하기 위하여 물을 용매로서 사용한다. 용매의 농도는 일반적으로 사용 전 금속의 산화를 방지하기에 충분히 높다. 구체적으로는, 용매가 충분히 높은 농도로 존재하는 경우, 용매는 공기가 산화가능한 금속과 너무 일찍 접촉하는 것을 방지하는 장벽으로서 작용할 수 있다. 그러나 용매의 양이 너무 적으면, 발열 반응이 너무 일찍 일어날 수 있다. 마찬가지로, 용매의 양이 너무 많으면, 기재에 침착된 금속의 양이 원하는 발열 효과를 제공하기에 너무 적을 수 있다. 사용된 용매(예를 들면 물)의 실제 농도는 일반적으로 산화가능한 금속 및 이것이 적용되는 기재의 유형에 따라 달라지지만, 그럼에도 불구하고 용매는 전형적으로 코팅 배합물의 약 10 내지 약 80 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 20 내지 약 70 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 25 내지 약 60 중량%의 양으로 존재한다.
코팅 배합물에 첨가된 기타 성분의 양은 원하는 열의 양, 사용된 적용 방법의 습식 픽-업(pick-up) 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 코팅 배합물 내의 (분말 형태의) 산화가능한 금속의 양은 일반적으로 약 20 내지 약 80 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 30 내지 약 70 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 35 내지 약 60 중량%이다. 또한, 탄소 성분은 코팅 배합물의 약 0.1 내지 약 20 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 0.1 내지 약 15 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 0.2 내지 약 10 중량%를 차지할 수 있다. 결합제는 코팅 배합물의 약 0.01 내지 약 20 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 0.1 내지 약 15 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 1 내지 약 10 중량%를 차지할 수 있다. 전해질 염은 코팅 배합물의 약 0.01 내지 약 10 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 0.1 내지 약 8 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 1 내지 약 5 중량%를 차지할 수 있다. 또한, 수분-보유 입자(예를 들면 탄산칼슘)는 코팅 배합물의 약 2 내지 약 30 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 3 내지 약 25 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 4 내지 약 10 중량%를 차지할 수 있다. 기타 성분, 예를 들면 계면활성제, pH 조절제, 점도조절제 등은 코팅 배합물의 약 0.001 내지 약 5 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 0.01 내지 약 1 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 0.02 내지 약 0.5 중량%를 차지할 수 있다.
코팅 배합물의 고체 함량 및/또는 점도를, 원하는 발열량을 달성하도록, 변경시킬 수 있다. 예를 들면, 코팅 배합물은 약 30 내지 약 80 %, 어떤 실시양태에서는 약 40 내지 약 70 %, 어떤 실시양태에서는 약 50 내지 약 60 %의 고체 함량을 가질 수 있다. 코팅 배합물의 고체 함량을 변경시킴으로써, 발열성 코팅 내의 금속 분말 및 기타 성분의 존재를 제어할 수 있다. 예를 들면 보다 높은 금속 분말 수준을 갖는 발열성 코팅을 형성하기 위하여, 코팅 배합물에 비교적 높은 고체 함량을 제공함으로써, 보다 높은 비율의 금속 분말이 적용 공정 동안 발열성 코팅 내에 혼입되도록 할 수 있다. 또한, 코팅 배합물의 점도는 코팅 방법 및/또는 사용되는 결합제의 유형에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 포화 코팅 기술(예를 들면 딥-코팅)의 경우에는 보다 낮은 점도를 사용할 수 있는 반면, 드롭-코팅 기술의 경우에는 보다 높은 점도를 사용할 수 있다. 일반적으로 점도는, LV 스핀들을 사용하여 브룩필드 DV-1(Brookfield DV-1) 점도계로 측정 시, 약 2 × 106 센티포이즈 미만이고, 어떤 실시양태에서는 약 2 × 105 센티포이즈 미만이고, 어떤 실시양태에서는 약 2 × 104 센티포이즈 미만이고, 어떤 실시양태에서는 약 2 × 103 센티포이즈 미만이다. 원한다면, 점도를 증가시키거나 감소시키기 위하여 증점제 또는 기타 점도조절제를 코팅 배합물에 첨가할 수 있다.
막대, 롤, 나이프, 커튼, 인쇄(예를 들면 로토그라비어), 분무, 슬롯-다이, 드롭-코팅 또는 딥-코팅 기술과 같은 임의의 통상적인 기술을 사용하여, 코팅 배합물을 기재에 적용할 수 있다. 기재를 구성하는 재료(예를 들면 섬유)를 기재 내에 혼입시키기 전 및/또는 후에 코팅할 수 있다. 코팅을 기재의 한 쪽 표면 또는 양쪽 표면에 적용할 수 있다. 예를 들면, 발열성 코팅은 화상 가능성을 회피하기 위하여 착용자 또는 사용자와 대면하는 쪽과 반대쪽의 기재 표면에 존재할 수 있다. 또한, 코팅 배합물은 기재의 전체 표면을 덮거나 표면의 일부분만을 덮을 수 있다. 발열성 코팅을 여러 표면에 적용하는 경우, 각 표면을 순차적으로 또는 동시적으로 코팅할 수 있다.
코팅의 적용 방식과는 상관없이, 그 결과의 기재를 전형적으로는 코팅으로부터 용매 및 임의의 수분이 제거되게 하는 특정 온도로 가열한다. 예를 들면, 기재를 약 100 ℃ 이상, 어떤 실시양태에서는 약 110 ℃ 이상, 어떤 실시양태에서는 약 120 ℃ 이상의 온도로 가열할 수 있다. 이렇게 하면, 그 결과의 건조된 발열성 코팅은 무수 상태, 즉 일반적으로 물을 함유하지 않는다. 수분의 양을 최소로 함으로써, 발열성 코팅이 너무 일찍 반응하여 열을 발생시킬 가능성을 감소시킨다. 즉, 최소량의 물도 존재하지 않는다면, 산화가능한 금속은 일반적으로 산소와 반응하지 않는다. 따라서, 발열성 코팅은 사용 동안에 수분 근처에(예를 들면 수분을 함유하는 층 옆에) 놓이게 될 때까지 불활성을 유지할 수 있다. 그러나, 비교적 소량의 물이 상당한 발열 반응을 초래하지 않고서 여전히 발열성 코팅 내에 존재할 수 있다는 것을 알아야 한다. 어떤 실시양태에서는, 예를 들면, 발열성 코팅은 물을 약 0.5 중량% 미만, 어떤 실시양태에서는 약 0.1 중량% 미만, 어떤 실시양태에서는 약 0.01 중량% 미만의 양으로 함유한다.
발열성 코팅의 고체 첨가(add-on) 수준을 원하는 대로 변경시킬 수 있다. (건조 후) 처리된 기재의 중량에서 처리되지 않은 기재의 중량을 빼고, 이러한 계산된 중량을 처리되지 않은 기재의 중량으로써 나누고, 이어서 이것에 100 %를 곱함으로써 "고체 첨가 수준"을 결정한다. 보다 낮은 첨가 수준은 특정 성질(예를 들면 흡수성)을 최적화할 수 있고, 보다 높은 첨가 수준은 열 발생을 최적화할 수 있다. 어떤 실시양태에서는, 예를 들면, 첨가 수준은 약 100 내지 약 5000 %, 어떤 실시양태에서는 약 200 내지 약 2400 %, 어떤 실시양태에서는 약 400 내지 약 1200 %이다. 발열성 코팅의 두께는 달라질 수도 있다. 예를 들면, 두께는 약 0.01 내지 약 5 밀리미터, 어떤 실시양태에서는 약 0.01 내지 약 3 밀리미터, 어떤 실시양태에서는 약 0.1 내지 약 2 밀리미터일 수 있다. 어떤 경우에는, 비교적 얇은(예를 들면 약 0.01 내지 약 0.5 밀리미터의) 코팅이 사용될 수 있다. 이러한 얇은 코팅은 여전히 균일한 가열을 제공하면서도 기재의 가요성을 향상시킬 수 있다.
다공성, 가요성 및/또는 기재의 몇몇 기타 특성을 유지하기 위하여, 종종 발열성 코팅을, 이것이 기재의 하나 이상의 표면적의 100 % 미만, 어떤 실시양태에서는 약 10 내지 약 80 %, 어떤 실시양태에서는 약 20 내지 약 60 %을 덮도록, 적용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 한 특정 실시양태에서, 발열성 코팅을 예정된 패턴(예를 들면 망상구조, 다이아몬드 형상의 격자, 점 등)으로 기재에 적용한다. 필수 사항은 아니지만, 이러한 패턴화된 발열성 코팅은 기재의 표면적의 상당 부분을 덮지 않고서도 기재에 충분한 온기를 제공할 수 있다. 이것은 기재의 가요성, 흡수성 또는 기타 특성을 최적화하기에 바람직할 수 있다. 그러나, 코팅을 기재의 하나 이상의 표면에 균일하게 적용할 수도 있다는 것을 알아야 한다. 또한, 패턴화된 발열성 코팅은 각 대역에 상이한 기능을 제공할 수도 있다. 예를 들면, 한 실시양태에서, 기재를, 둘 이상의 패턴의 겹쳐지거나 겹쳐지지 않은 코팅된 영역으로써 처리할 수 있다. 영역들은 기재의 동일하거나 상이한 표면 상에 존재할 수 있다. 한 실시양태에서, 기재의 한 영역이 제 1 발열성 코팅으로써 코팅되고, 또다른 영역이 제 2 발열성 코팅으로써 코팅된다. 원한다면, 한 영역은 또다른 영역과 상이한 양의 열을 제공할 수 있다.
기재는 기능상의 이점을 갖는 외에도, 다양한 심미적 이점을 가질 수도 있다. 예를 들면, 기재는 활성 탄소를 함유함에도 불구하고, 통상적으로 활성 탄소와 연관된 검은 색을 갖지 않도록 제조될 수 있다. 한 실시양태에서는, 기재가 회색빛 또는 푸르스름한 색을 띠도록, 하얀 색 또는 보다 밝은 색의 입자(예를 들면 탄산칼슘, 이산화티탄 등)가 발열성 코팅에 사용된다. 또한, 다양한 안료, 염료 및/또는 잉크가 발열성 코팅의 색상을 변경시키는데 사용될 수 있다. 기재에 발열성 코팅의 패턴화된 영역을 적용함으로써, 상이한 색상의 영역들을 갖는 기재를 형성할 수 있다.
기재의 발열성을 개선하기 위해서, 기타 기재를 사용할 수도 있다. 예를 들면, 제 1 기재를 제 2 기재와 함께 사용할 수 있다. 기재들은 함께 열을 하나의 표면에 제공하거나, 각각 열을 상이한 표면들에 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 발열성 코팅이 적용되지 않은 대신에 단순히 발열성 코팅의 반응성을 용이하게 하는 코팅이 적용된 기재를 사용할 수 있다. 예를 들면, 수분-보유 입자의 코팅을 포함하는 기재를 본 발명의 기재 근처에 또는 인접하게 사용할 수 있다. 전술된 바와 같이, 수분-보유 입자는 발열 반응을 활성화시키기 위한 수분을 보유하고 방출시킬 수 있다.
전술된 바와 같이, 발열 반응을 활성화시키기 위해 수분 및 산소를 발열성 코팅에 공급한다. 원하는 가열 프로필을 제공하기 위하여, 수분이 발열성 코팅과 접촉하는 속도를 본 발명에 따라 선택적으로 제어할 수 있다. 즉, 너무 많은 수분이 주어진 시간 내에 공급되면, 발열 반응이 사용자를 지나치게 가온시키거나 화상을 입힐 수 있는 과도한 양의 열을 제공할 수 있다. 다른 한편으로는, 너무 적은 수분이 주어진 시간 내에 공급되면, 발열 반응이 충분히 활성화되지 않을 수 있다. 원하는 양의 수분을 수동으로(예를 들면 손을 사용하여) 또는 주사기와 같은 외부 장치의 도움을 받아 공급함으로써, 원하는 공급 속도를 달성할 수 있음은 물론이다. 또다르게는, 발열 삽입물 자체는 수분 방출 속도를 제어하기 위한 메카니즘을 함유할 수 있다.
수분 공급 속도를 제어하기 위한 메카니즘으로서 발열 삽입물을 사용하는 기술 중 하나는 수분-보유층을 사용함을 포함한다. 수분-보유층은 발열 삽입물 내에서 수분을 보유하고 이것을 오랜 시간 동안 발열성 코팅에 제어가능하게 방출하는데에 사용된다. 수분-보유층은, 건식 형성 기술, 에어레잉 기술, 카딩 기술, 멜트블로운 또는 스펀본드 기술, 습식 형성 기술, 발포 형성 기술 등과 같은 임의의 통상적인 방법 또는 기술에 따라 제조된 흡수성 웹을 포함할 수 있다. 예를 들면 에어레잉 공정에서는, 전형적인 길이가 약 3 내지 약 19 밀리미터인 짧은 섬유의 다발을 분리하고 공기를 공급하면서 비말동반시킨 후, 통상적으로는 진공의 도움을 받아 성형 스크린에 침착시킨다. 이어서 예를 들면 뜨거운 공기 또는 접착제를 사용하여, 불규칙적으로 침착된 섬유들을 서로 결합시킨다.
수분-보유층은 전형적으로 천연 및/또는 합성 플러프 펄프 섬유와 같은 셀룰로스성 섬유를 함유한다. 플러프 펄프 섬유는 크라프트 펄프, 아황산염 펄프, 열기계적 펄프 등일 수 있다. 또한, 플러프 펄프 섬유는 고-평균 섬유 길이 펄프, 저-평균 섬유 길이 펄프 또는 이것들의 혼합물을 포함할 수 있다. 적합한 고-평균 길이 플러프 펄프 섬유의 한 예는 연질목재 크라프트 펄프 섬유를 포함한다. 연질목재 크라프트 펄프 섬유는 침엽수로부터 유래되고, 미국삼나무, 미국측백나무, 미국솔송나무, 미송나무, 참-전나무(true fir), 소나무(예를 들면 남부 소나무), 가문비나무(예를 들면 흑가문비나무), 이것들의 조합 등을 포함하는, 북부, 서부 및 남부 연질목재를 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아닌 펄프 섬유를 포함한다. 북부 연질목재 크라프트 펄프 섬유가 본 발명에서 사용될 수 있다. 본 발명에서 사용되기에 적합한, 상업적으로 입수가능한 남부 연질목재 크라프트 펄프 섬유의 한 예는, 미국 워싱톤주 페더럴 웨이에 사무소를 둔 와이어하우저 캄파니(Weyerhaeuser Company)에서 "NB-416"이라는 상표로서 입수가능한 것을 포함한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 또다른 유형의 플러프 펄프는, 미국 알라바마주 칠더스버그 소재의 유에스 알리안스(U.S. Alliance)의 CR1654라는 상표를 갖는 것이고, 이것은 주로 연질목재 섬유를 함유하는 표백된 고-흡수성 황산염 목재 펄프이다. 본 발명에서 사용되기에 적합한 또다른 플러프 펄프는, 미국 사우쓰캐롤라이나주 그린빌에 사무소를 둔 보우터 코포레이션(Bowater Corp.)에서 쿠스아브소브 에스(CoosAbsorb S) 펄프라는 상표로서 입수가능한, 주로 연질목재 섬유를 함유하는 표백된 황산염 목재 펄프이다. 저-평균 길이 섬유도 본 발명에서 사용될 수 있다. 적합한 저-평균 길이 펄프 섬유의 예는 경질목재 크라프트 펄프 섬유이다. 경질목재 크라프트 펄프 섬유는 낙엽수로부터 유래되고, 유칼리나무, 단풍나무, 자작나무, 사시나무 등을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아닌 펄프 섬유를 포함한다. 유칼리나무 크라프트 펄프 섬유가, 연성을 증가시키고 밝기를 향상시키고 불투명도를 증가시키고 시트의 흡상 능력을 증가시키도록 시트의 기공 구조를 변경시키는데 특히 바람직할 수 있다.
원한다면, 수분-보유층은 합성 섬유, 예를 들면 일성분 및 다성분(예를 들면 이성분) 섬유를 함유할 수도 있다. 예를 들면 다성분 섬유는 개별 압출기들로부터 압출된 둘 이상의 열가소성 중합체들로부터 형성되지만 함께 방사되어 하나의 섬유를 형성한 섬유이다. 시이드/코어 다성분 섬유에서, 제 1 중합체 성분은 제 2 중합체 성분에 의해 둘러싸여 있다. 다성분 섬유의 중합체는 섬유의 횡단면을 가로질러 실질적으로 일정하게 배치된 개별 대역 내에 배열되고 섬유의 길이를 따라 연속적으로 연장된다. 다성분 섬유를 위한 중합체의 다양한 조합이 본 발명에서 유용할 수 있지만, 제 1 중합체 성분은 전형적으로 제 2 중합체 성분의 융점보다 더 낮은 온도에서 용융된다. 제 1 중합체 성분이 용융되면서 섬유가 점착성의 골격 구조를 형성하게 되고, 이것은 냉각 시, 많은 펄프 섬유들을 포획하고 결합시킨다. 전형적으로, 다성분 섬유의 중합체는 상이한 열가소성 재료, 예를 들면 폴리올레핀/폴리에스테르(시이드/코어) 이성분 섬유로써 제조되는데, 여기서 폴리올레핀(예를 들면 폴리에틸렌 시이드)은 코어(예를 들면 폴리에스테르)보다 더 낮은 온도에서 용융된다. 예시적인 열가소성 중합체는 폴리올레핀(예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 및 이것들의 공중합체), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에스테르(예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트), 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드 아세테이트, 폴리비닐 부티랄, 아크릴 수지(예를 들면 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트 및 폴리메틸메타크릴레이트), 폴리아미드(예를 들면 나일론), 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리스티렌, 폴리비닐 알콜, 폴리우레탄, 셀룰로스성 수지(예를 들면 셀룰로스성 질산염, 셀룰로스성 아세트산염, 셀룰로스성 아세테이트 부티레이트 및 에틸 셀룰로스) 및 이것들의 공중합체, 예를 들면 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 스티렌-부타디엔 블록 공중합체 등을 포함한다.
수분-보유층은 초흡수성 재료, 예를 들면 천연, 합성 및 개질 천연 재료를 포함할 수도 있다. 초흡수성 재료는 0.9 중량%의 염화나트륨을 함유하는 수용액을 자신의 중량의 약 20 배 이상, 어떤 실시양태에서는 약 30 배 이상 흡수할 수 있는 수-팽창성 재료이다. 합성 초흡수성 재료 중합체의 예는 폴리(아크릴산) 및 폴리(메타크릴산)의 알칼리 금속 및 암모늄염, 폴리(아크릴아미드), 폴리(비닐 에테르), 비닐 에테르 및 알파-올레핀을 갖는 말레산 무수물 공중합체, 폴리(비닐 피롤리돈), 폴리(비닐모르폴리논), 폴리(비닐 알콜), 및 이것들의 혼합물 및 공중합체를 포함한다. 추가로 초흡수성 재료는 천연 및 개질 천연 중합체, 예를 들면 가수분해된 아크릴로니트릴-그라프팅된 전분, 아크릴산-그라프팅된 전분, 메틸 셀룰로스, 키토산, 카르복시메틸 셀룰로스, 히드록시프로필 셀룰로스 및 천연 검, 예를 들면 알긴산염, 잔탄검, 로커스트콩검 등을 포함한다. 천연 및 완전 또는 부분 합성 초흡수성 중합체의 혼합물도 본 발명에서 유용할 수 있다. 기타 적합한 흡수성 겔화 재료는 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 3,901,236 호(Assarsson 등), 제 4,076,663 호(Masuda 등) 및 제 4,286,082 호(Tsubakimoto 등)에 개시되어 있다.
초흡수성 재료가 사용된다면, 이것은 (건조 중량을 기준으로) 수분-보유층의 약 1 내지 약 40 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 5 내지 약 30 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 10 내지 약 25 중량%를 차지할 수 있다. 마찬가지로, 다성분 섬유는 (건조 중량을 기준으로) 수분-보유층의 약 1 내지 약 30 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 2 내지 약 20 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 5 내지 약 15 중량%를 차지할 수 있다. 셀룰로스성 섬유는 (건조 중량을 기준으로) 수분-보유층의 100 중량% 이하, 어떤 실시양태에서는 약 50 내지 약 95 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 65 내지 약 85 중량%를 차지할 수 있다.
본 발명에 따라, 수분-보유층의 본질을, 수분-보유층으로부터 수분의 증발 속도를 제어하도록 선택할 수 있다는 것이 발견되었다. 증발 속도를 제어함으로써, 원하는 양의 수분이 주어진 시간 내에 발열성 코팅에 방출되게 할 수 있다. 예를 들면, 수분-보유층으로부터 수분의 평균 "증발 속도"는 약 0.05 내지 약 0.5 %/분, 어떤 실시양태에서는 약 0.10 내지 약 0.25 %/분, 어떤 실시양태에서는 약 0.15 내지 약 0.20 %/분인 것이 통상적으로 바람직하다. 특정 시간에서 수분-보유층의 중량을 측정하고, 이러한 측정된 중량을 층의 최초 습윤 중량에서 빼고, 이 값을 최초 습윤 중량으로써 나눈 후, 100을 곱함으로써, "증발 속도"를 결정한다. 증발 속도를 여러 상이한 시간에 대해 계산하고 평균을 낸다. 본 발명에서는 증발 속도를 51 %의 상대습도 및 약 22 ℃의 온도에서 결정한다. 이러한 상대습도 및 온도 조건은 시험 동안에는 대기 중 수증기가 증가함으로 인해 변동할 수 있다는 점에서, "초기" 조건임을 알아야 한다.
어떤 실시양태에서는, 수분-보유층에 적용되는 수용액의 본질을 제어함으로써 원하는 수분 증발 속도를 달성한다. 즉, 본 발명의 발명자들은, 단지 물(25 ℃에서 23.7 mmHg의 증기압)을 수분-보유층에 적용하기만 해도, 종종 증발 속도가 너무 빨라질 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, 용질을 수용액에 첨가하여, 이것의 증기압, 즉 물 분자가 증발하려는 경향을 감소시킬 수 있다. 예를 들면 25 ℃에서, 용질을 첨가하여, 수분-보유층에 첨가되는 수용액이 23.7 mmHg 미만, 어떤 실시양태에서는 약 23.2 mmHg 미만, 어떤 실시양태에서는 약 20.0 내지 약 23.0 mmHg의 증발 속도를 갖게 할 수 있다. 용질의 한 특정한 적합한 부류는 유기 및/또는 무기 금속염을 포함한다. 금속염은 일가(예를 들면 Na+), 이가(예를 들면 Ca2+) 및/또는 다가 양이온을 함유할 수 있다. 바람직한 금속 양이온의 예는 나트륨, 칼륨, 칼슘, 알루미늄, 철, 마그네슘, 지르코늄, 아연 등의 양이온을 포함한다. 바람직한 음이온의 예는 할로겐화물, 클로로히드레이트, 황산염, 시트르산염, 질산염, 아세트산염 등을 포함한다. 적합한 금속염의 특정 예는 염화나트륨, 브롬화나트륨, 염화칼륨, 브롬화칼륨, 염화칼슘 등을 포함한다. 수용액 중 용질의 실제 농도는 용질의 본질, 발열 삽입물의 특정 구조 및 원하는 가열 프로필에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 용질은 수용액의 약 0.1 내지 약 25 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 1 내지 약 20 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 5 내지 약 15 중량%의 양으로 수용액 내에 존재할 수 있다.
수용액의 양태를 제어하는 외에도, 원하는 증발 속도를 달성하도록 수분-보유층 자체를 선택적으로 조절할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 발명자들은 비교적 낮은 밀도 및 기본중량을 갖는 수분-보유층은 보다 높은 밀도 및 기본중량을 갖는 수분-보유층에 비해 너무 많은 양의 수분을 방출하는 경향이 있음을 발견하였다. 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 이러한 높은 밀도 및 높은 기본중량을 갖는 웹은 보다 낮은 기공률을 갖기 때문에, 오랜 시간에 걸쳐 수분이 층으로부터 이탈하기가 더욱 어려워지는 것으로 생각된다. 따라서, 본 발명의 한 실시양태에서, 수분-보유층(예를 들면 에어레이드 웹)은 약 0.01 내지 약 0.50, 어떤 실시양태에서는 약 0.05 내지 약 0.25, 어떤 실시양태에서는 약 0.05 내지 약 0.15 그램/세제곱센티미터 (g/㎤)의 밀도를 가질 수 있다. 밀도는 샘플의 오븐-건조 질량, 및 50% 상대습도 및 23 ℃에서 7.62 cm 직경의 원형 플래튼을 사용하여 0.34 킬로파스칼(kPa)의 하중에서 얻어진 두께 측정값을 근거로 한다. 또한, 수분-보유층의 기본중량은 약 50 내지 약 500 그램/제곱미터("gsm"), 어떤 실시양태에서는 약 100 내지 약 300 gsm, 어떤 실시양태에서는 약 150 내지 약 300 gsm일 수 있다.
기타 기술도 수분-보유층으로부터 수분의 원하는 증발 속도를 달성하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 초흡수성 재료는 수용액의 존재 하에서 팽창할 수 있다. 팽창으로 인해 수분-보유층의 흡수용량은 증가하지만, 재료가 물 분자 위에 "체류"하려는 경향 또한 보다 커짐에 따라 수분의 증발 속도는 감소한다. 따라서, 팽창도를 감소시킴으로써 증발 속도를 증가시킬 수 있다. 초흡수성 재료의 팽창도를 감소시키는 기술 중 하나가, 수용액의 온도를 상온 미만의 온도, 예를 들면 약 25 ℃ 미만, 어떤 실시양태에서는 약 5 내지 약 20 ℃의 온도로 저하시킴을 포함한다. 하나 이상의 이온성 화합물을 수용액 내로 혼입시켜 이것의 이온강도를 증가시킴으로써, 초흡수성 재료의 팽창도를 감소시킬 수 있다. 이온성 화합물은 전술된 용질과 동일할 수 있다. 용액의 "이온강도"를 하기 식에 따라 결정할 수 있다:
I = 0.5 * ∑ zi 2 * mi
상기 식에서, zi는 원자가이고, mi는 농도이다. 예를 들면, 1 몰의 염화칼슘 및 2 몰의 염화나트륨을 함유하는 용액의 이온강도는 "3"이고 하기와 같이 결정된다:
I = 0.5 * [(22 * 1) + (12 * 2)] = 3
이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 초흡수성 재료는 이온강도가 증가할 때 붕괴하는 중합체쇄의 이온성 주쇄를 둘러싸는 상대이온 대기를 갖는다고 생각된다. 구체적으로는, 상대이온 대기는 초흡수성 중합체의 주쇄를 따라 존재하는 전하와 반대인 전하를 띠는 이온으로 이루어지고, 이온성 화합물 내에 존재한다(예를 들면 폴리아크릴레이트 음이온성 중합체의 주쇄를 따라 분포된 카르복실산염 음이온을 둘러싸는 나트륨 또는 칼륨 양이온). 초흡수성 중합체와 접촉하는 이온의 농도가 증가함에 따라, 중합체의 외부로부터 중합체의 내부로의 액체상 내의 이온 농도 구배는 감소하기 시작하며, 상대이온 대기 두께("데바이(Debye) 두께")는 약 20 나노미터(순수한 물 중)로부터 약 1 나노미터 이하로 감소할 수 있다. 상대이온 대기가 많이 연장된 경우, 상대이온은 더욱 삼투 활성적이 되므로 보다 높은 액체 흡수도를 촉진한다. 이와 대조적으로, 흡수된 액체 내 이온 농도가 증가하는 경우, 상대이온 대기는 붕괴하고 흡수용량은 감소한다. 흡수용량이 감소한 결과, 초흡수성 재료는 물 분자를 보유하려는 경향이 감소하여, 그것을 발열성 조성물에 방출시킨다.
원한다면, 발열 반응을 활성화시키기 위해 수증기 및 공기의 유동을 허용하지만, 과도한 양의 액체가 기재와 접촉하여 반응을 방해하거나 사용자를 지나치게 가온시키거나 화상을 입히는 정도의 과도한 양의 열을 발생시키는 것을 방지하는 통기성 층을 사용할 수 있다. 통기성 층은 통기성 필름을 함유할 수 있다. 적합한 통기성 필름은 미공질 필름이다. 미공질 필름은 종종 필름을 통해 꾸불꾸불한 경로를 형성한다. 필름의 한 면과 접촉한 액체는 필름을 직접 통과하지 않는다. 그 대신에, 필름 내의 미공질 채널의 네트워크가 액체가 통과하는 것을 방지하되 기체 및 수증기가 통과하는 것을 허용한다. 미공질 필름은 중합체 및 충전제(예를 들면 탄산칼슘)로부터 형성될 수 있다. 충전제는, 필름 중합체 압출 블렌드에 첨가될 수 있는, 압출된 필름을 화학적으로 방해하지 않지만, 필름 전체에 걸쳐 균일하게 분산될 수 있는, 입자 또는 기타 형태의 재료이다. 일반적으로, 필름은, 건조 중량을 기준으로, 필름의 총 중량을 기준으로, 약 30 내지 약 90 중량%의 중합체를 포함한다. 어떤 실시양태에서는, 필름은 약 30 내지 약 90 중량%의 충전제를 포함한다. 이러한 필름의 예는 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,843,057 호(McCormack), 제 5,855,999 호(McCormack), 제 5,932,497 호(Morman 등), 제 5,997,981 호(McCormack 등), 제 6,002,064 호(Kobylivker 등), 제 6,015,764 호(McCormack 등), 제 6,037,281 호(Mathis 등), 제 6,111,163 호(McCormack 등) 및 제 6,461,457 호(Taylor 등)에 기술되어 있다.
충전된 필름을 연신시켜, 연신 동안에 중합체가 충전제(예를 들면 탄산칼슘)으로부터 떨어져 나감에 따라 미공질 통로가 형성되게 함으로써, 필름을 일반적으로 통기성으로 만든다. 예를 들면, 통기성 재료는 둘 이상의 기본 성분, 즉 폴리올레핀 중합체 및 충전제를 포함하는 연신-박화 필름을 함유한다. 이러한 성분들을 함께 혼합하고, 가열한 후, 필름 가공 분야의 보통 숙련자에게 공지된 임의의 다양한 필름 제조 공정들 중 하나를 사용하여 압출시킴으로써 필름층을 형성한다. 이러한 필름-제조 공정은 예를 들면 캐스트 엠보싱, 냉간 및 평판 캐스팅 및 블로운 필름 공정을 포함한다.
또다른 유형의 통기성 필름은 무공질 연속 필름인 모노리쓰형 필름인데, 이것은 분자 구조로 인해 액체-불투과성이면서 증기-투과성인 장벽을 형성할 수 있다. 이러한 유형에 속하는 다양한 중합체성 필름에는, 필름을 통기성으로 만들기 위한, 충분한 양의 폴리(비닐 알콜), 폴리비닐 아세트산염, 에틸렌 비닐 알콜, 폴리우레탄, 에틸렌 메틸 아크릴레이트, 및 에틸렌 메틸 아크릴산으로부터 제조된 필름이 포함된다. 특정 작동 메카니즘에 얽매이려는 것은 아니지만, 이러한 중합체로부터 제조된 필름은 물 분자를 가용화시켜, 이러한 물 분자가 필름의 한 표면으로부터 필름의 또다른 표면으로 이동하는 것을 허용한다고 생각된다. 따라서, 이러한 필름은 실질적으로 액체-불투과성이지만 여전히 증기-투과성이게 하기에 충분히 연속적, 즉 무공질일 수 있다.
전술된 바와 같은 통기성 필름은 통기성 재료 전체를 차지할 수 있거나 다층 필름의 일부일 수 있다. 층의 캐스트 또는 블로운 필름 공압출, 압출 코팅 또는 임의의 통상적인 적층 공정을 통해, 다층 필름을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용되기에 적합할 수 있는 기타 통기성 재료는 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 4,341,216 호(Obenour), 제 4,758,239 호(Yeo 등), 제 5,628,737 호(Dobrin 등), 제 5,836,932 호(Buell), 제 6,114,024 호(Forte), 제 6,153,209 호(Vega 등), 제 6,198,018 호(Curro), 제 6,203,810 호(Alemany 등) 및 제 6,245,401 호(Ying 등)에 기술되어 있다.
원한다면, 통기성 필름을 잘 공지된 기술을 사용하여 부직웹, 편직물 및/또는 직물에 결합시킬 수도 있다. 예를 들면, 필름을 부직웹에 결합시키기에 적합한 기술은 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,843,057 호(McCormack), 제 5,855,999 호(McCormack), 제 6,002,064 호(Kobylivker 등), 제 6,037,281 호(Mathis 등) 및 WO 99/12734에 기술되어 있다. 예를 들면, 통기성 필름/부직물 라미네이트 재료는 부직물층 및 통기성 필름층으로부터 형성될 수 있다. 층은 통기성 필름층이 부직물층에 부착되도록 배열될 수 있다. 한 특정 실시양태에서는, 통기성 재료는 통기성 필름에 라미네이팅된 부직물(예를 들면 폴리프로필렌 스펀본디드 웹)로부터 형성된다.
다양한 구조의 발열 삽입물이 전술되었지만, 기타 구조도 본 발명의 범주에 속한다는 것을 알아야 한다. 예를 들면, 기타 층이 발열 삽입물의 발열성을 개선하기 위하여 사용될 수도 있다. 예를 들면, 수분-보유 입자의 코팅을 포함하는 기재가 본 발명의 기재 근처에 또는 인접하게 사용될 수 있다. 전술된 바와 같이, 수분-보유 입자는 발열 반응을 활성화시키기 위한 수분을 보유하고 방출시킬 수 있다. 또한, 특별한 이점으로써, 전술된 하나 이상의 층은 발열 삽입물의 여러 기능들을 수행할 수 있다. 예를 들면, 어떤 실시양태에서는, 통기성 층, 수분-보유층 등에 발열성 코팅이 적용됨으로써, 이것들이 기재로서 작용할 수 있다. 본원에서 명백히 설명된 것은 아니지만, 수많은 기타 가능한 조합 및 구조가 해당 분야의 보통 숙련자에게 잘 인지되어 있다는 것을 알아야 한다.
전술된 수분-보유 및/또는 통기성 층은 일반적으로 발열성 코팅에 디해 임의의 원하는 위치에 배열될 수 있다. 이와 관련하여, 본 발명의 발열 삽입물의 다양한 구조가 이제부터 보다 상세하게 기술될 것이다. 그러나 이제부터 기술되는 것은 단지 예일 뿐이며, 기타 발열 삽입물 구조가 본 발명의 발명자들에 의해 고안될 수 있다는 것을 알아야 한다.
예를 들면 도 1에는, 본 발명에 따라 형성될 수 있는 발열 삽입물(10)의 한 실시양태가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 발열 삽입물(10)은 두 개의 외표면(17 및 19)을 한정짓고, 실질적으로 평평하고 순응성이고 접힐 수 있는 재료의 형태를 갖는다. 발열 삽입물(10)의 전체 크기 및 형상은 중요하지 않다. 예를 들면, 발열 삽입물(10)은 일반적으로 삼각형, 정사각형, 직사각형, 오각형, 육각형, 원형, 타원형 등인 형상을 가질 수 있다. 도시된 바와 같이, 발열 삽입물(10)은 하나 이상의 발열성 코팅을 함유하는 기재(12)를 포함한다. 이러한 실시양태에서는, 액체-불투과성이면서 기체-투과성인 통기성 층들(14a 및 14b)이 발열 삽입물(10) 내에 포함된다. 본원에서는 두 개의 통기성 층들을 갖는 것으로 도시되어 있지만, (이것이 존재한다면) 임의의 개수의 통기성 층이 본 발명에서 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 발열 삽입물(10)은 오랜 시간 동안 수분을 흡수하고 보유하도록 구성된 수분-보유층(16)을 포함한다. 통기성 층들(14a 및 14b) 및 수분-보유층(16)은 기재(12)에 대해 다양한 방식으로 배치될 수 있다. 예를 들면 도 1에서, 통기성 층들(14a 및 14b)은 기재에 바로 인접하게 배치된다. 그 결과, 통기성 층들(14a 및 14b)은 외부 액체가 기재(12)와 접촉하는 것을 방지할 수 있고, 주어진 시간 동안 기재(12)와 접촉하는 공기의 양을 제어할 수도 있다. 수분-보유층(16)은 다양한 위치에 배치될 수도 있지만, 일반적으로는 기재(12)에 수분 공급을 용이하게 하는 것을 돕도록 배치된다. 본원에서는 하나의 수분-보유층이 존재하는 것으로 도시되기는 했지만, (이것이 존재한다면) 임의의 개수의 층들이 본 발명에서 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
구체적으로 도시되지는 않았지만, 발열 삽입물(10)은 다양한 기타 층들을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 발열 삽입물(10)은 열이 사용자를 향해(즉 z-방향으로) 및/또는 장치(10)의 x-y 평면을 따라 분배되는 것을 도움으로써, 선택된 영역에서의 균일한 열 분포를 개선하는 열전도성 층을 사용할 수 있다. 열전도성 층은 약 0.1 와트/미터-켈빈(W/m-K) 이상, 어떤 실시양태에서는 약 0.1 내지 약 10 W/m-K의 열전도계수를 가질 수 있다. 임의의 열전도성 재료가 일반적으로 사용될 수 있지만, 선택된 재료가 장치(10)의 안락함 및 가요성을 향상시키도록 순응성인 것이 종종 바람직하다. 적합한 순응성 재료는 예를 들면 섬유상 재료(예를 들면 부직웹), 필름 등을 포함한다. 임의적으로, 발열 반응을 활성화시키기를 원하는 경우, 공기가 기재(12)와 접촉할 수 있도록, 열전도성 층은 증기-투과성일 수 있다. 열전도성 층에서 사용될 수 있는 증기-투과성 및 순응성인 재료 중 하나가 부직웹 재료이다. 예를 들면, 열전도성 층은 부직물 라미네이트, 예를 들면 스펀본디드/멜트블로운/스펀본디드("SMS") 라미네이트를 함유할 수 있다. 이러한 SMS 라미네이트는 액체 배어남(strike-through) 방지 및 통기성을 제공할 수도 있다. SMS 라미네이트는 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,213,881 호(Timmons 등)에 기술된 바와 같은 잘 공지된 방법에 의해 형성된다. 열전도성 층에서 사용될 수 있는 또다른 유형의 증기-투과성 및 순응성 재료는 통기성 필름이다. 예를 들면, 열전도성 층은 통기성 필름/부직물 라미네이트를 종종 사용할 수 있다.
다양한 기술이 열전도성 층에 전도도를 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 금속성 코팅이 전도도를 제공하는데 사용될 수 있다. 이러한 목적에 적합한 금속은 구리, 은, 니켈, 아연, 주석, 팔라듐, 납, 구리, 알루미늄, 몰리브데늄, 티타늄, 철 등을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 진공 증발, 전해 도금 등과 같은 임의의 다양한 공지된 기술을 사용하여 금속성 코팅을 재료 상에 형성할 수 있다. 예를 들면, 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,656,355 호(Cohen), 제 5,599,585 호(Cohen), 제 5,562,994 호(Abba 등) 및 제 5,316,837 호(Cohen)에는 금속 코팅을 재료 상에 침착시키기에 적합한 기술이 기술되어 있다. 금속 코팅 외에도, 또다른 기술을 전도도를 제공하는데에 사용할 수 있다. 예를 들면, 첨가제를 재료(예를 들면 섬유, 필름 등) 내에 혼입시킴으로써 전도도를 향상시킬 수 있다. 이러한 첨가제의 예는 탄소 충전제, 예를 들면 탄소 섬유 및 분말; 금속성 충전제, 예를 들면 구리 분말, 강철, 알루미늄 분말 및 알루미늄 플레이크; 및 세라믹 충전제, 예를 들면 질화붕소, 질화알루미늄 및 산화알루미늄을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 적합한 전도성 재료의 상업적으로 입수가능한 예는 미국 펜실배니아주 엑스톤 소재의 엘엔피 엔지니어링 플라스틱스 인코포레이티드(LNP Engineering Plastics, Inc.)에서 콘두이트(Konduit, 등록상표)라는 상표로서 입수가능한 열전도성 화합물, 또는 미국 로드아일랜드주 워윅 소재의 쿨 폴리머즈(Cool Polymers)에서 쿨폴리(CoolPoly, 등록상표)라는 상표로서 입수가능한 열전도성 화합물을 포함한다. 열전도성 재료의 몇몇 예가 전술되었지만, 임의의 공지된 열전도성 재료가 본 발명에서 일반적으로 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
열전도성 층 외에도, 발열 삽입물(10)의 효능을 향상시키기 위하여 기타 임의적 층을 사용할 수 있다. 예를 들면, 열이 외부 환경으로 소산되는 것을 방지하여 열을 환자 또는 사용자에게 집중시키도록 절연층을 사용할 수 있다. 절연층은 장치(10)의 전체적인 발열 효능을 증가시키기 때문에, 보다 적은 양의 발열성 코팅 또는 기타 반응물(즉 수분 또는 산소)을 사용해서도 원하는 온도 증가를 달성할 수 있다. 절연층은 약 0.1 와트/미터-켈빈(W/m-K) 미만, 어떤 실시양태에서는 약 0.01 내지 약 0.05 W/m-K의 열전도계수를 가질 수 있다. 임의의 공지된 절연 재료를 본 발명에서 사용할 수 있다. 원한다면, 선택된 절연 재료는 발열 삽입물(10)의 전체적인 순응성을 개선하도록 원래 섬유상일 수 있다. 섬유상 재료는 절연성을 향상시키도록 높은 로프트(loft)를 가질 수 있다. 적합한 고-로프트 재료는 다공질 직물, 다공질 부직물 등을 포함할 수 있다. 특히 적합한 고-로프트 재료는 부직 다성분(예를 들면 이성분) 중합체성 웹이다. 예를 들면, 이러한 웹의 다성분 중합체는 로프트를 증가시키도록 기계적으로 또는 화학적으로 권축될 수 있다. 적합한 고-로프트 재료의 예는 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,382,400 호(Pike 등), 제 5,418,945 호(Pike 등) 및 제 5,906,879 호(Huntoon 등)에 보다 상세하게 기술되어 있다. 절연 재료로서 사용되기에 적합한 기타 재료는 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 6,197,045 호(Carson)에 기술되어 있다.
발열 삽입물(10)은 각각 발열 삽입물(10)의 외표면(17 및 19)을 임의적으로 형성하는 층을 포함할 수도 있다. 이러한 층은 유순하고 감촉이 부드럽고 사용자의 피부에 자극을 주지 않는 표면을 제공할 수 있다. 예를 들면, 층은 액체 및 증기-투과성, 액체-불투과성이면서 증기-투과성("통기성") 등인 재료로부터 형성될 수 있다. 예를 들면 층은 폴리올레핀 섬유의 멜트블로운 또는 스펀본디드 웹 뿐만 아니라, 천연 및/또는 합성 섬유의 본디드-카디드, 스테이플 섬유 및/또는 수압결합 웹으로부터 형성될 수 있다. 또다른 실시양태에서, 층은 전술된 바와 같은 통기성 부직물 라미네이트(예를 들면 스펀본드 웹/통기성 필름 라미네이트)로부터 형성될 수 있다. 이러한 층은 피부 건강을 개선하기 위해 착용자의 피부에 전달되도록 구성된 조성물을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 조성물은 본원에서 모든 관련 사항에 대해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 6,149,934 호(Krzysik 등)에 기술되어 있다.
접착제, 초음파, 열결합 등과 같은 임의의 공지된 부착 메카니즘을 사용하여, 발열 삽입물(10)의 다양한 층들 및/또는 성분들을 함께 조립할 수 있다. 적합한 접착제는 예를 들면 열용융형 접착제, 감압형 접착제 등을 포함할 수 있다. 접착제가 사용된다면, 이것은 균일한 층, 패턴화된 층, 분무된 패턴 또는 임의의 개별 선, 소용돌이 또는 점으로서 적용될 수 있다. 어떤 실시양태에서는, 발열성 코팅은 열을 발생시키는 기능과 접착제로서 작용하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 발열성 코팅의 결합제는 발열 삽입물(10)의 하나 이상의 층들을 함께 결합시킬 수 있다.
발열 삽입물에 의해 발생된 열의 양을 추가로 향상시키기 위하여, 다수의 기재를 종종 사용할 수 있다. 다수의 기재를 서로 인접하게 배치하거나 하나 이상의 층에 의해 서로 이격되도록 배치할 수 있다. 예를 들면 도 2에는, 제 1 기재(112a) 및 제 2 기재(112b)를 함유하는 발열 삽입물(100)의 한 실시양태가 도시되어 있다. 필수 사항은 아니지만, 발열 삽입물(100)은 제 1 통기성 층(114a) 및 제 2 통기성 층(114b)을 포함할 수도 있다. 발열 삽입물(100)은 기재(112a 및 112b)에의 수분 공급을 용이하게 하기 위한 수분-보유층(116)을 포함한다. 수분-보유층(116)은 기재(112a)/통기성 층(114a)과 기재(112b)/통기성 층(114b) 사이에 배치된다. 이렇게 되면, 각각의 기재에 공급된 수분의 양은 비교적 균일하다. 그러나 임의의 배치, 선택 및/또는 층 개수가 본 발명에서 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다.
발열 삽입물을 사용하기 전 또는 사용하는 동안 임의의 시점, 예를 들면 사용 직전 또는 제조 동안에 수분을 적용할 수 있다. 예를 들면, 물을 전술된 바와 같은 수분-보유층에 예비-적용할 수 있다. 수분을 전기화학적으로 산화가능한 요소(예를 들면 금속 분말)와 전기화학적으로 환원가능한 요소(예를 들면 산소) 사이의 발열성 전기화학적 반응을 활성화시키기에 효과적인 양으로 첨가한다. 이러한 양은 반응 조건 및 원하는 열의 양에 따라 달라질 수 있지만, 수분을 전형적으로 코팅 내에 존재하는 산화가능한 금속의 양(중량)을 기준으로 약 20 내지 약 500 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 50 내지 약 200 중량%의 양으로 첨가한다. 필수 사항은 아니지만, 이러한 수분-처리된 발열 삽입물을, 발열 반응을 너무 일찍 활성화시키기에 충분한 양의 산소와 발열성 코팅이 접촉하는 것을 방지하는, 실질적으로 액체-불투과성인 재료(증기-투과성 또는 증기-불투과성) 또는 포장재(도시되지 않음) 내에 밀봉시키는 것이 바람직할 수 있다. 열을 발생시키기 위해서는, 단순히 발열 삽입물을 포장재로부터 꺼내고, 공기에 노출시키고, 패드에 의해 한정지어진 공동 내로 삽입하면 된다.
이러한 반응물의 공급을 선택적으로 제어함으로써, 신속하게 승온에 도달하고 이러한 승온이 오랜 시간 동안 유지되는 가열 프로필을 달성할 수 있다. 예를 들면, 약 30 내지 약 60 ℃, 어떤 실시양태에서는 약 35 내지 약 55 ℃, 어떤 실시양태에서는 약 37 내지 약 43 ℃의 승온이 20 분 이내, 어떤 실시양태에서는 10 분 이내에 달성될 수 있다. 이러한 승온은 실질적으로는 약 1 시간 이상, 어떤 실시양태에서는 약 2 시간 이상, 어떤 실시양태에서는 약 4 시간 이상, 어떤 실시양태에서는 약 10 시간 이상(예를 들면 밤새 사용하는 경우) 동안 유지될 수 있다.
본 발명의 치료용 키트는 손상되거나 자극을 받은 영역에 균일한 열 및 압력을 인가하여 통증, 불편감 또는 경련을 경감시키는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 압력 및 열은 전완 상부의 신근 및 신근건에 인가되어 상과염 또는 "테니스 엘보우"와 연관된 통증 및 불편감을 완화시킬 수 있다. 신근 및 신근건에 인가된 열 및 압력은 이러한 근육의 자극을 방지한다. 이렇게 하여, 자극을 받거나 긴장된 근육을 수축시키거나 사용하는 것을 방지함으로써, 테니스 엘보우 또는 기타 손상과 연관된 통증 및 불편감을 경감시킨다. 자극을 받거나 긴장된 근육에 압력을 인가하면, 이러한 근육을 치유하고 추가의 손상을 방지하기 위해 근육의 사용을 방지하고 근육에 충분한 휴식을 제공함으로써, 치유 과정을 향상시킬 수도 있다.
본 발명을 하기 실시예를 통해 더욱 잘 이해할 수 있다.
실시예 1
본 발명에 따라 발열 삽입물의 형성 능력을 입증하였다. 우선, 너비가 7"인, 2.3 osy 이중층 본디드 카디드 웹 롤(한 쪽 면은 0.5 osy의 100 % 1.5 데니어 파이버비젼스(FiberVisions) ESC 215 이성분(PE 시이드/PP 코어) 섬유 및 0.55 %의 HR6 마감제를 함유하고, 다른 쪽 면은 40 %의 15 데니어 인비스타(Invista) T-295 폴리에스테르 섬유와 0.50 %의 L1 마감제와 60 %의 28 데니어 파이버비젼스 ESC 이성분(PE 시이드/PP 코어) 섬유의 1.8 osy 블렌드와 0.55 % HR6 마감제를 함유함)의 폴리에스테르/이성분 섬유 면에 코팅을 하였다. 코팅 배합물을 하기와 같이 제조하였다. 2-갤론의 금속 통에서, 메토로스 SM-100(신-에쓰 케미칼 캄파니 리미티드) 46.0 g 및 염화나트륨(말린크로트(Mallinckrodt)) 116.0 g을, 교반되고 70 ℃로 가열된 증류수 1563.0 g에 첨가하였다. 하기 추가 성분들을 순차적으로 첨가하면서, 상기 혼합물을 교반하고 냉각시켰다: 듀르-오-세트 엘리트 PE 25-220A 에틸렌-비닐 아세테이트 유화액(셀라니즈 에멀젼스(Celanese Emulsions)) 186.6 g, XP-5200-6 샘플 #05.2435503 탄산칼슘 슬러리(오미아) 442.2 g, 누챠르 SA-400 활성 탄소(미드웨스트바코) 80.0 g, 및 A-131 철 분말(노쓰 아메리칸 회가내스(North American Hoeganaes)) 1575.1 g. 모든 성분을 함유하는 배합물을 약 30 분 동안 교반한 후, 얼음조를 사용하여 온도를 약 15 ℃로 저하시켰다. 온도가 저하되었을 때 현저한 점도 증가가 일어났다. 수성 배합물의 각 성분의 계산된 농도가 하기 표 1에 명시되어 있다.
수성 배합물의 성분
성분 계산된 양
철 39.3 %
활성 탄소 2.0 %
SM-100 1.2 %
엘리트 PE 2.3 %
탄산칼슘 3.8 %
염화나트륨 2.9 %
물 48.5 %
수성 배합물을 나이프 코팅기를 사용하여 시험생산(pilot line) 공정에서 이중층 본디드 카디드 웹 직물의 폴리에스테르/이성분 섬유 면에 적용하였다. 0.75 osy 스펀본드-멜트블로운-스펀본드 직물을, 코팅된 이중층 본디드 카디드 웹을 지지하고 코팅 배합물이 누출되거나 시험용 코팅기의 부품들(예를 들면 롤러)과 접촉하는 것을 방지하는 운반체 시트로서 사용하였다. 나이프와, 직물을 운반하는 강철 롤러 사이의 틈새는 1100 마이크론으로 설정되었다. 생산 속도는 0.25 미터/분이었다. 시험용 코팅기는, 코팅된 직물을 부분적으로 건조시키는데 사용된, 145 ℃에서 설정된 4-풋 건조기를 함유하였다. 부분 건조된 코팅된 직물을 절단하여 15 인치의 단편들을 만들고, 이것을 110 ℃에서 약 20 분 동안 실험실용 오븐에 넣어, 건조 단계를 완결시켰다. 발열성 조성물의 성분의 농도를 코팅 및 건조된 직물 단편(56.4 ± 0.8 g), 처리되지 않은 직물 단편(4.0 g) 및 수성 배합물의 조성으로부터 계산하였다. 그 결과가 하기 표 2에 명시되어 있다.
발열성 조성물의 성분
성분 계산된 양
철 76.5 %
활성 탄소 3.9 %
SM-100 2.2 %
엘리트 PE 4.4 %
염화나트륨 5.6 %
탄산칼슘 7.4 %
고체 첨가 수준 ~1310 %
이어서 발열 반응을 활성화시키기 위해 5층 구조물(1.8 " × 2.2")을 고안하였다. 구체적으로는, 이러한 5층 구조물은 수분-보유층의 한 쪽 면에 배치된 코팅된 직물 단편, 및 수분-보유층의 또다른 면에 배치된 또다른 코팅된 직물 단편을 포함하였다. 직물 단편의 코팅되지 않은 면은 수분-보유층과 대면하였다. 수분-보유층을 75 중량%의 목재 펄프 플러프, 15 중량%의 초흡수성 재료 및 10 중량%의 코사(KoSa) T255 이성분 섬유로부터 제조하였다. 수분-보유층은 225 그램/제곱미터의 기본중량 및 0.12 그램/세제곱센티미터의 밀도를 가졌다. 목재 펄프 플러프를 와이어하우저에서 "NB416"이라는 상표로서 입수하였다. 초흡수성 재료를 데구사 아게(Degussa AG)에서 "SXM 9543"이라는 상표로서 입수하였다. "격리층"을 사용하여 수분-보유층을 각 면 상의 코팅된 층으로부터 격리시켰다. 격리층은 액체가 통과하는 것을 방지하면서도 증기 및 기체가 통과하는 것을 허용하도록 작은 구멍이 뚫려있는 직물/필름 라미네이트였다. 이것을 트레데가 필름 프로덕츠(Tredegar Film Products)에서 라벨 FM-425 롯트 번호 SHBT040060으로서 입수하였다.
다층 구조물을 형성하기 전에, 수분-보유층의 양쪽 면에 수성 염 용액(증류수 중 10 % 염화나트륨) 1.8 g을, 원래 층의 중량이 3.7 배 만큼 증가하도록 분무함으로써, 수분-보유층을 습윤시켰다. 이어서 격리층을 수분-보유층 근처에, 격리층의 직물 면이 습윤된 수분-보유층과 접촉하도록 배치하였다. 이어서 코팅된 층을 각 면에, 코팅되지 않은 면이 격리층의 필름 면과 접촉하도록 배치하였다. 두 개의 코팅된 층의 총 중량은 5.0 g(철 3.5 g)이었다. 이어서 5-층 구조물을 주머니(2.2" × 5.5")에 넣고 가장자리를 열밀봉하였다. 주머니는 나일론 스펀본드 미공질 필름 라미네이트로써 만들어진 것이었다. 라미네이트를 미쓰비시 인터네셔널 코포레이션(Mitsubishi International Corp.)에서 TSF EDFH 5035-TYPE로서 입수하였다. 컵 방법(STM 2437)을 사용하여 455 g/㎡/24 시간에서 라미네이트의 WVTR을 측정하였다. 주머니는 나일론 스펀본드 면에 열밀봉된 스테이플 편직물의 층도 함유하였다. 스테이플 편직물을 20 % 목재 펄프 플러프(50 % 북부 연질목재 크라프트 섬유/50 % 알라바마 파인(Alabama Pine) 표백 크라프트 연질목재), 58 % 1.5 데니어 폴리에스테르 섬유(인비스타(Invista) 타입 103) 및 22 % 폴리프로필렌 스펀본드(킴벌리-클라크 코포레이션)로부터 제조하였다. 그 결과의 발열 삽입물을, 반응을 활성화시키기 전에, 금속화 저장 백에 48 시간 동안 저장하였다. 금속화 저장 백은, 카팍 코포레이션(Kapak Corporation)에서 입수된, 선형 저밀도 폴리에틸렌에 접착 라미네이팅된 금속화 폴리에스테르로 이루어진 2겹 구조물인 KAL-ML5였다.
실시예 2
본 발명의 실시양태에 따르는 치료용 키트의 조립 능력을 입증하였다. 우선, 에어캐스트 뉴마틱 암밴드(Aircast(등록상표) pneumatic Armband)라는 상표의 팔밴드를 에어캐스트 인코포레이티드(Aircast Inc.)로부터 입수하였다. 팔밴드는 신장성 재료에 부착된 "특수 공기셀" 삽입물을 함유하였다. "공기셀" 삽입물을 제거하고 실시예 1의 발열 삽입물로써 대체하였다. 발열 삽입물을 함유하는 팔밴드를, 발열 삽입물이 팔꿈치 위의 건에 인접하도록, 사람의 팔 위에 올려놓았다. 발열 삽입물과 피부 사이에 열전쌍을 간헐적으로 삽입하였다. 열전쌍을, 시간의 함수로서(5초 간격) 온도를 기록하는 데이터 수집 장치에 연결하였다. 약 90 분 후에, 팔밴드를 제거하고, 열전쌍을 약 14 시간 동안 발열 삽입물과 접촉한 상태로 두었다. 그 결과의 열적 응답 데이터가 도 7에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 피부와 발열 삽입물 사이의 온도는 약 38 ℃에 도달하였다. 팔밴드를 제거하자, 발열 삽입물 단독의 온도는 추가의 4시간 동안 36 내지 38 ℃에서 유지되었다. 다른 팔의 온도는 약 34.6 ℃로서 측정되었다. 따라서, 팔밴드는 팔을 약 34 ℃로부터 38 ℃로 가온시킴에 있어 성공적이었다. 필요하다면, 발열 삽입물에 의해 제공된 온도를 조절함으로써, 예를 들면 발열성 코팅의 조성을 변경시킴으로써, 어느 정도의 온기를 제공할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 특정 실시양태에 대해 상세하게 기술되었는데, 해당 분야의 숙련자라면 전술된 내용을 숙지함으로써 이러한 실시양태의 변경양태, 변형양태 및 동등양태를 용이하게 고안할 수 있다는 것을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 청구의 범위 및 이것의 동등물을 통해 판단되어야 한다.

Claims (28)

  1. 공동을 한정짓는 패드; 및
    산소 및 수분에 노출 시 활성화되어 열을 발생시킬 수 있는, 산화가능한 금속, 탄소 성분, 중합체 라텍스를 포함하는 결합제 및 전해질 염을 포함하는 발열성 코팅을 함유하는 기재를 포함하고, 상기 공동 내에 제거가능하게 배치될 수 있는 발열 삽입물을 포함하고,
    상기 탄소 성분은 활성 탄소, 카본블랙, 또는 흑연을 포함하고,
    상기 중합체 라텍스는 수-불용성이 되도록 가교되고, 30 ℃ 이하의 유리전이온도를 갖는 치료용 키트.
  2. 제1항에 있어서, 패드가 신장성 재료를 함유하는 치료용 키트.
  3. 제2항에 있어서, 신장성 재료가 필름, 부직웹 또는 이것들의 조합을 함유하는 치료용 키트.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 신장성 재료가 엘라스토머성 중합체를 함유하는 치료용 키트.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 공동이, 신장성 재료에 부착된 수용기에 의해 한정지어지는 치료용 키트.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 패드가 하나 이상의 루프를 포함하는 치료용 키트.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 패드가 하나 이상의 패스너를 포함하는 치료용 키트.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 금속이 철, 아연, 알루미늄, 마그네슘 또는 이것들의 조합인 치료용 키트.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 발열성 코팅이 20 내지 5000 %의 고체 첨가 수준으로 존재하고,
    상기 고체 첨가 수준은 (건조 후) 처리된 기재의 중량에서 처리되지 않은 기재의 중량을 빼고, 이러한 계산된 중량을 처리되지 않은 기재의 중량으로써 나누고, 이어서 이것에 100 %를 곱함으로써 결정되는 것인, 치료용 키트.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 기재가 부직웹을 함유하는 치료용 키트.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 발열성 코팅이, 활성화 전, 수분을 함유하지 않는 치료용 키트.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 발열 삽입물이, 활성화 전 산소가 발열성 코팅을 통과하는 것을 방지하는 외장재(enclosure) 내에 밀봉된 치료용 키트.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 발열 삽입물이, 수분을 발열성 코팅에 공급할 수 있는 수용액이 적용된 수분-보유층을 추가로 포함하는 치료용 키트.
  14. 제13항에 있어서, 수용액이 금속염을 포함하는 하나 이상의 용질을 포함하는 치료용 키트.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 발열 삽입물이, 발열성 코팅과 접촉하는 수분 및 산소의 양을 조절할 수 있는 통기성 층을 추가로 포함하는 치료용 키트.
  16. 산소가 발열성 코팅을 통과하는 것을 방지하는 외장재 내에 밀봉된, 수분 및 산소에 노출 시 활성화됨으로써 열을 발생시킬 수 있는 발열성 코팅을 함유하는 발열 삽입물을 제공하고(여기서, 발열성 코팅은 산화가능한 금속, 탄소 성분, 중합체 라텍스를 포함하는 결합제 및 전해질 염을 포함하고, 여기서 탄소 성분은 활성 탄소, 카본블랙, 또는 흑연을 포함하고, 중합체 라텍스는 수-불용성이 되도록 가교되고, 30 ℃ 이하의 유리전이온도를 가짐);
    외장재를 개봉하고, 발열 삽입물을 패드에 의해 한정지어진 공동 내에 배치하고;
    패드를 신체 부위에 인접하게 또는 그 근처에 배치하는
    것을 포함하는, 신체 부위에 열을 제공하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 발열성 코팅이, 활성화 전, 수분을 함유하지 않는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 발열 삽입물의 하나 이상의 표면이 20 분 이내에 35 내지 55 ℃의 승온에 도달하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 승온이 1시간 이상 동안 유지되는 방법.
  20. 제18항에 있어서, 패드를 팔에 인접하게 또는 그 근처에 배치하는 방법.
  21. 삭제
  22. 제1항에 있어서, 발열성 코팅이, 상기 코팅의 40 내지 95 중량% 양의 산화가능한 금속, 상기 코팅의 0.01 내지 20 중량% 양의 탄소 성분, 상기 코팅의 0.01 내지 20 중량% 양의 결합제 및 상기 코팅의 0.01 내지 10 중량% 양의 전해질 염을 포함하는 것인 치료용 키트.
  23. 제1항에 있어서, 상기 탄소 성분이 활성 탄소인 치료용 키트.
  24. 제1항에 있어서, 상기 전해질 염이 금속 할로겐화물인 치료용 키트.
  25. 제13항에 있어서, 수분-보유층이 셀룰로스성 섬유를 함유하는 것인 치료용 키트.
  26. 삭제
  27. 제13항에 있어서, 발열 삽입물이, 발열성 코팅과 접촉하는 수분 및 산소의 양을 조절할 수 있는 통기성 층을 추가로 포함하는 치료용 키트.
  28. 제27항에 있어서, 발열 삽입물이 발열성 조성물로 코팅된 제 2 기재를 추가로 포함하는 것인 치료용 키트.
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