WO2003055425A1 - Article a effet rafraichissant par evaporation d'eau a partir d'un absorbant polymere - Google Patents

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WO2003055425A1
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Franck Caceres
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Definitions

  • the present invention relates to cooling devices such as those used to relieve the pain of a painful part of the body of an individual. By relieving pain is meant here reducing it in part or totally, for at least a certain time.
  • One of the main means that can be used to relieve pain is cryogenics, the benefits of which on health and comfort are well known.
  • the invention is in this area, and its main objective is to provide an article which will have a strong and lasting refreshing capacity when it is applied externally to a painful part of the body. More specifically, the invention relates to refreshing articles such as those whose mode of action involves the evaporation of water. It is moreover desirable that the article according to the invention produce a dry cold, that it is not toxic and that it is easy to use.
  • the invention is not limited to this particular field of application, and it also extends to a large number of other applications in which it is desired to bring or maintain an object at a temperature below Room temperature.
  • An object of the invention is therefore to provide an article whose refreshing properties are significantly improved compared to the prior art.
  • the article according to the invention comprises particles of a highly absorbent polymer contained in a pocket delimited by an advantageously flexible envelope and with permeable walls. It differs from articles already known in that water, by evaporating from the article after it has been immersed in water, will cause a lasting cooling effect with a slow recovery in temperature.
  • a refreshing article comprises a polymer absorbent contained in a pocket delimited by a flexible envelope with permeable walls.
  • Said polymeric absorbent is in the form of particles, each of which comprises a core of less crosslinked polymeric sequences with properties of retention of absorbed water, and a shell of more crosslinked polymeric sequences capable of delaying the diffusion of water from a particle to another during the desorption of absorbed water.
  • the polymer particles contained in the bag are present in excess of the amount which would be just necessary to fill the bag completely when the particles are completely swollen by absorption of water.
  • the polymer particles used according to the invention form a water absorption / desorption medium, and the cooling effect is obtained, after water absorption by the particles following the immersion of the article in water , by desorption, in vapor form, of absorbed water.
  • the particularly advantageous properties of the article according to the invention can be explained by the structure of the particles.
  • These advantageously have a heart-shell structure, that is to say that they are individually composed of a heart comprising relatively flexible or elastic polymer sequences, and of a shell of relatively more rigid polymer sequences.
  • the difference in stiffness can best be obtained by additional crosslinking of the polymer on an outer layer of each particle, in opposition to an inner layer forming the core. In such cases, the absorbed water is mainly retained in the flexible core of each particle.
  • the outer shell has a three-dimensional reticulated web structure, which does not prevent the particle from swelling during absorption of water, but facilitates the sliding of the particles on top of each other with little friction, so that '' it prevents the swollen particles from forming a solid and hard gel mass.
  • the shell does not hinder the passage of water evaporating from the heart; it does not, however, allow water in liquid form to flow easily through it, thus preventing it from diffusing from the heart from one particle to another. In this way, by preventing close wet contact between the hearts of the swollen particles of water, the outer shells induce a delay in the diffusion of water from one particle to another.
  • the article is such that, although water vapor can easily escape from the pocket delimited by the envelope, through a wall of said pocket constituting a outer face of the envelope, an opposite inner face of the envelope provides dry cold when applied to the part to be cooled.
  • the user will never have the impression that the surface of the bag has been moistened and the heat transfer in contact with the skin will not be disturbed.
  • the polymer is contained in a pocket delimited by an envelope comprising a thermally conductive inner wall intended to come into contact with the part to be cooled, and an opposite outer wall permeable to water vapor which escapes from the polymeric medium during desorption.
  • the envelope is advantageously flexible and flexible.
  • the thickness of the article which is very small when the polymer particles are in the dry state, increases when the particles swell by absorption of water. Then, during the desorption of the absorbed water, the size of the particles decreases. Water escapes from the article, and due to its flexibility, the envelope collapses, which means that its inner and outer faces come towards each other. As a result, there is little, if not, air entry into the envelope. This is particularly important, since the presence of air in the envelope would interfere with the heat transfers between the painful part of the body and the water absorbed in the particles, and would thus decrease the effectiveness of the lasting cooling effect of the article.
  • the shape of the inner wall of the flexible envelope according to the invention easily adapts to that of the part of the body on which the article is applied. Better pain relief on the entire surface of the painful part is therefore obtained.
  • the walls of the envelope are made of textile.
  • a method for relieving pain of a painful part of the body of an individual, by means of a refreshing article according to the invention comprises the steps of wetting the polymer particles with water through the envelope , for a time sufficient to allow them to swell into a mass of gel filling the pocket, and to apply the article to the painful part of the body, so as to maintain an internal conductive thermal wall in contact with this part, while allowing steam desorbed particles escape through a permeable outer wall of the envelope.
  • the excess of particles in the pocket advantageously allows dry cold to be delivered to the user. Indeed, it has been observed that during the absorption of water, there is an expansion of the mass, with the light particles incompletely swollen with water. which tend to be expelled far from the center of the pocket, where the fully swollen particles concentrate to form a gel. Thus, at the end of the absorption process, there remains near the walls of the pocket a layer of particles still capable of absorbing water. These particles are useful for absorbing any trace of water, moisture or sweat entering the pocket through the envelope, which keeps it dry. This results in a better feeling of comfort for the user, and better heat transfer through the inner wall of the envelope is obtained. In addition, this layer of incompletely swollen particles constitutes an additional barrier to the exit of water, which further increases the thermal inertia of the article according to the invention.
  • the fabric constituting the envelope is composed such that it is resistant to the pressure exerted by the mass of swollen gel, during and after absorption of water. It is preferably also composed so as not to absorb water, so that it does not allow water to easily diffuse through it from the gel mass. In addition, in combination with the excess of particles contained in the envelope, this makes it possible to obtain that the envelope remains dry, and therefore that the user has the impression of a dry cold throughout the time of l application of the article on the body. Fibers of a hydrophobic or water repellant nature can advantageously be used. However, for most applications, and in particular for application as a cooling bandage for medical uses, it is particularly suitable to use a partially hydrophilic and partially hydrophobic fabric.
  • a suitable fabric comprises fibers of natural or semi-synthetic origin, such as cellulosic fibers.
  • the core-shell structure increases the mechanical resistance of the individual particles. It can be assumed that the presence of the rigid sequences in the highly crosslinked outer layer explains why the refreshing articles which are the subject of the invention can withstand a high number of absorption / desorption cycles. The same refreshing article can thus be used several times with the same efficiency, recovering each time, after having been stored in the dry state in which the polymer powder is dehydrated, its absorption and desorption properties, in particular the high thermal inertia and lasting cooling effect.
  • the use of the article according to the invention implies that the medium of excess polymer particles in the bag is swollen with absorbed water following its immersion in a water bath at a temperature which is preferably relatively low. , for example of the order of 10 ° C.
  • a temperature which is preferably relatively low. , for example of the order of 10 ° C.
  • the particles are distributed during their swelling throughout the volume of the pocket, the less swollen among them, which retain the highest water absorption capacity, being expelled at the pocket periphery.
  • the quantity of particles introduced into the envelope is thus calculated so that the particles located near the walls of the envelope retain a high absorption capacity, at least greater than 70%, so that they are always capable of absorbing water, humidity, sweat, etc. Consequently, in combination with its inherent water repellency properties, the envelope remains dry throughout the duration of the application of the article on the painful part of the user's body. Conversely, too great an excess of particles would lead to such a reduction in the volume available in the envelope for water absorption, that it would result in a partial loss of the refreshing capacity of the article.
  • the excess amount of absorbent particles is thus calculated so as to obtain the best residual absorption rate of the partially swollen particles after immersion in water, without however significantly interfering with the strong and lasting cooling effect of the article. .
  • the excess weight of the particles contained in the bag is between 5 and 10% of the theoretical weight just necessary to fill the bag entirely when the particles are completely swollen. This excess is for example equal to 8% of this amount.
  • the residual absorption rate is thus approximately 80% and more generally between 70 and 90%, at least for the polymer particles closest to the envelope, which are less swollen than those located deeper.
  • the material used to constitute the envelope must therefore withstand the pressure exerted by the incompletely swollen gel. This is obtained with the fabric according to the invention which, as described above, resists this pressure. In a preferred embodiment, this is also the case after several cycles of absorption / desorption of the absorbent polymer particles.
  • the fabric constituting the inner wall of the envelope is chosen so as to have good thermal conductivity.
  • the outer face must essentially be permeable to water vapor.
  • the envelope consists of a single fabric, which is water permeable and water repellent, heat conductive and resistant to the pressure exerted by the swollen gel.
  • the properties of the fabric used according to the invention are generally possessed by woven textiles, such as textiles woven cotton or cotton / viscose.
  • woven textiles such as textiles woven cotton or cotton / viscose.
  • non-woven textiles for the envelope manufacturing, since their manufacturing cost is lower than that of woven textiles.
  • the nonwoven textiles available however have various major drawbacks with regard to the invention, such as impermeability, low resistance to the pressure exerted by the swollen gel, the tendency to tear and thermal insulation properties.
  • a nonwoven textile suitable for the invention has been developed, which is not waterproof and which does not tear, which has resistance to high pressures and good thermal conductibility, and which can withstand several cycles of pressure / vacuum.
  • the fabric used to manufacture the envelope is a non-woven fabric made up of longer fibers or threads of natural or semi-synthetic origin, preferably cellulose material and more particularly fibers or viscose yarn, and shorter polyester fibers, preferably polyethylene fibers and more specifically polypropylene fibers.
  • the respective proportions between the longer fibers or yarns and the shorter fibers, expressed as percentages by weight, are between 10 and 30% for the former and between 90 and 70% for the latter, relative to the total weight of the composition. .
  • the refreshing articles can be manufactured so as to have a wide variety of shapes adapted to be applied to different parts of the human body to be treated.
  • each bag intended to contain a dose of polymer particles preferably has an elongated shape, with a section of diameter between 1 and 5 cm, preferably less than 3 cm.
  • the article may have two or more pockets, which can be separated by sewing with each other of the two opposite walls of a single envelope.
  • the absorbent polymer particles are chosen so as to be free from toxicity.
  • the particles used are formed from a crosslinked sodium polyacrylate. A maximum level of polymer stability is thus obtained, while avoiding any toxic effect.
  • the polymer particles also have good water absorption / desorption properties.
  • the polymer particles have a heart-shell structure, which means that they have a flexible part, the heart, inside a rigid part, the shell. This is obtained by crosslinking the polymer more specifically on the surface of the particles than in their core.
  • the polymer particles are distinct and are not interconnected, at least when they are in the dry state, so that they are free to move in the entire volume of the pocket which contains them.
  • the shell part is expandable, which allows the particles to absorb water and swell to form a gel mass.
  • the volume of particles can thus increase up to 60 times their initial volume.
  • the polymer particles thus obtained have strongly improved absorption / desorption properties compared to homogeneously crosslinked polymers. This is probably at least partly due to the fact that they are less deformable in the inflated state than in the case of a homogeneous crosslinking.
  • the polymer particles according to the invention allow very little desorption of liquid water: their external rigidity, due to their core-shell structure, constitutes a barrier to the exit of water. However, if the gel absorbs enough heat, the water can vaporize and be desorbed as a vapor. After complete desorption, the polymer particles return to their original dry powder state.
  • the properties of the absorbent polymer particles according to the invention are not affected by the deformation under pressure, nor by repetitive cycles of absorption / desorption of water.
  • An intact gel can be regenerated by absorbing water after the particles have returned to their original state, or at any time during the water desorption step.
  • the formation of the gel can be reproduced eight to ten times, while preserving the homogeneity of the gel formed.
  • the polymer particles used are produced according to European patent application EP 0 789 048, by surface crosslinking of a polyacrylic polymer obtained by reverse suspension polymerization of a monomer, followed by agglomeration of the individual particles.
  • the precursor monomer can be an acrylic acid or a metacrylic acid, or preferably a salt of such an acid, more specifically the sodium salt, but other hydrophilic monomers can also be used.
  • the quantity of particles used which varies according to the dimensions of the article, is poured into a textile pocket which can be closed, for example, by sewing or welding.
  • the quantity of particles incorporated in the bag is in excess of the quantity just necessary to completely fill the bag.
  • the particles occupy the entire volume of the pocket, but they are not all fully swollen, the least swollen of them being located near the walls of the pocket.
  • These particles will be useful first of all for absorbing the water retained by the envelope after removal of the article from the water bath, and then for absorbing the water, the sweat and the humidity at which the envelope is likely to be exposed during use of the article, and which can originate from the inside of the bag if liquid water is desorbed from the swollen gel due to excessive pressure exerted on the article , or the external environment, for example if the user sweats or if the atmosphere is humid. As a result, a dry cold will be created and maintained throughout the water desorption phase.
  • the pocket is delimited by a flexible textile envelope and has a tubular space with a width of 1 to 3 cm.
  • the envelope consists of a single fabric, which is permeable to water and repellant of water.
  • a nonwoven fabric made of viscose and polyester fibers is used.
  • the article When used to relieve pain according to the invention, the article exhibits strong and lasting initial cooling properties.
  • the different stages of the refresh process will now be explained, as well as their supposed mechanisms.
  • the absorbent polymer particles are wetted by immersing the article in cold water. Upon contact with water, each polymer particle absorbs it, starting with the heart, so that it swells and forms with the other particles a mass of gel which occupies the entire volume of the bag. The article is then preferably cooled in a freezer for more efficiency. Because of the structure of the polymer particles which gives them the ability to slide over each other, the article retains good flexibility.
  • the inner face of the envelope When applying the article to the painful part, the inner face of the envelope is in contact with the body.
  • the high temperature difference between the article and the body and the thermal conductivity of the envelope create a thermal shock with rapid heat transfer from the hot body to the cold article, and the user feels an immediate cooling effect.
  • the cooling effect and thermal shock may be due to the cold temperature of the frozen item, but then the heat extracted from the body and slowly transferred through the item reaches the water trapped in it.
  • polymer particles which absorb it without increasing the temperature going from the liquid state to the vapor state.
  • the architecture of the polymer particles provides a barrier to the circulation of water, and their rigid outer layer provides resistance to heat transfers since the water trapped in the heart of each particle must vaporize in order to be able to escape from it. This results in high thermal inertia.
  • the vapor produced can progress slowly through the thickness of the article and reach the outside of the envelope, which is vapor permeable, so that it escapes. of the article. Evaporation thus provides an insulating effect due to the absorption of heat. A strong and lasting cooling effect is obtained thanks to the large amount of water contained in the polymer particles.
  • the article retains its refreshing effect. If not applied to the body, the evaporation process is slow. In order to regain its refreshing effect, the article must be applied to the body. Several days after it has been wetted and cooled, the initial thermal shock no longer occurs, but thanks to the temperature difference between the body and the article, a certain amount of heat is transferred and water s' evaporates, which allows to find the refreshing effect.
  • the envelope remains dry because the tissue does not absorb water and because the excess particles, which are not completely swollen, absorb the surrounding moisture and the sweat which can be produced by the individual. suffering. Therefore, the article does not wet and does not drip, and it provides cooling by dry contact with the wearer's skin, which provides a better feeling of comfort to the wearer.
  • the particles When all the water has evaporated from the article, the particles return to their initial state of dry powder and collect at one end of the tubular bag. Due to their good resistance to deformation under load, their initial properties are maintained. It is then simply necessary, for regain the effect of water retention and cooling, to immerse the article again in water.
  • the inflated item can optionally be stored in a freezer until the next use.
  • the article after the article has been immersed in water at 10 ° C. for a time of approximately 90 seconds corresponding to the time of constitution of the gel , it exhibits a temperature recovery of between 0.30 ° C / min. and 0.9 ° C / min. , and more specifically between 0.35 ° C / min. and 0.7 ° C / min. , with an average value of only about 0.4 ° C / min.
  • the superabsorbent polymer particles for use according to the invention advantageously have the shape of round beads. This allows them to trap water, not only inside but also between the particles.
  • the amount of water trapped between the particles referred to as "pore water”
  • pore water is greater in the case of bead-shaped particles than in the case of crystal-shaped particles.
  • the round shape also makes it possible to avoid lacerations or cuts through the textile article, unlike polymer particles whose shape is not round and homogeneous but angular, with sharp angles, or in the form of crystals.
  • the article according to the invention makes it possible to relieve pain effectively on a surface of the part to be treated as large as possible.
  • the invention provides different forms of the article, and takes advantage of the properties of the absorbent polymer particles used, as defined above, particularly their ability to slide.
  • the polymer particles thanks to their rounded shape and their shell of rigid polymer sequences, exhibit high mobility. So when they swell, they are easily distributed homogeneously, and move to occupy the entire volume of the pocket, over its entire length.
  • the shape of the article according to the invention is designed so as to adapt to the shape of the part of the body on which the article is to be applied.
  • the polymer particles are contained in one or more pockets delimited by the envelope, and the article has a part which ensures close contact of the pockets with the body, such as an elastic band.
  • the number and shape of the pockets are adapted according to the part of the body which must be treated. They are chosen so that the best compromise is obtained between flexibility of the article and surface of contact with the painful part. Thus, a high number of pockets increases the flexibility of the article while it decreases the surface of contact with the body.
  • the bags advantageously have an elongated tubular shape, and they are assembled together over their entire length.
  • the particles in their initial state of dry powder have a small size.
  • the increase in volume occurs only when in contact with water, when the particles swell to form a mass of gel. After swelling, the gel formed remains homogeneous and provides a refreshing effect for several days. No denaturation or variation of the product takes place when it is heated to temperatures which do not exceed 100 ° C.
  • a gel bed consisting of 1.5 g of polymer has, under a load of 5 kPa, an absorption of saline water of at least 20 g / g.
  • the initial size of the polymer particles used is between 30 and 1500 ⁇ m and preferably between 100 and 800 ⁇ m. Preferably less than 1% of the particles have a size of less than 100 ⁇ m.
  • the envelope is made of a nonwoven fabric comprising 85% polypropylene and 15% viscose, for a thickness of 0.6 mm and a surface weight of 48 g / m 2 .
  • This fabric is stable at the hydrophilic-hydrophobic equilibrium point and it can withstand more than twenty wettings without modifying its properties. Its tensile strength is greater than 50 N in the manufacturing direction or length of the fibers, and greater than 12 N in the transverse direction, whether the fabric is dry or wet. Its absorption capacity is more than 600%.
  • the envelope is composed of two different parts, including two tubular, longitudinal and identical front pockets containing polymer particles, which are intended to be applied to the forehead, and an elastic band sewn to the front pockets and which, when the headband is worn around the head, is located at the back of the head and keeps said front pockets in close contact with the forehead.
  • the length of the pockets is between 25 and 30 cm (28.5 cm in the example), so that they cover the forehead throughout its length. Their thickness, or diameter, when the particles are fully swollen, is about 1.5 to 2 cm.
  • the amount of superabsorbent particles that are placed in the envelope is in excess compared to that required to fully occupy the volume of the bag when the particles are swollen.
  • the excess weight of the particles is between 5 and 10% of the theoretical weight necessary to fill the bag completely. It is for example equal to 8% of this quantity.
  • the particles being located near the walls of the envelope are still capable of absorbing water, including ambient humidity.
  • their residual absorption rate is between 70 and 90%, and for example approximately equal to 80%.
  • the strip is immersed in water for one or two minutes, to allow the particles to swell to form a mass of gel which uniformly occupies the entire volume of the two bags.
  • the strip is optionally stored in the freezer for 30 minutes.
  • the impression of freshness is immediate, due to the thermal shock that occurs between the cold envelope and the warm front.
  • the contact is moreover very close and homogeneous on the whole of the forehead, because of the elastic band and the flexibility of the front part of the band, conferred by the shape of its two round and elongated pockets.
  • the refreshing effect remains for a long time. Indeed, three days after the headband has been wet, when it is applied to the forehead, the impression of freshness is always felt immediately.
  • the volume of the front part has started to decrease and the envelope is dry. After four days, the envelope is less tight, but the pockets are still well formed. After five days, the thickness of the front part decreased until it was roughly equal to that of the elastic part. The particles are however always distributed uniformly in the pockets.
  • the strip according to the invention is designated here by NM.
  • a similar strip that is to say containing the same excess of particles of the same polymer absorbent, but in an envelope made of a woven fabric, is called SM.
  • the woven fabric is polyester-cotton not treated with color fixers, so that it does not retain water.
  • BG a strip containing a gel of particles of polymeric absorbent which does not have a core-shell structure, as described in the prior art, is designated by BG.
  • the three samples are wetted and then cooled to 0 ° C.
  • the NM sample reaches 0 ° C three hours before BG.
  • the temperature recovery of the strips is then measured for 120 minutes. The results are shown in the following table, which indicates the temperature values in ° C:
  • the strip according to the invention NM has a lower temperature recovery than the strip of the prior art BG.
  • the difference is particularly important during the first thirty minutes of the experiment.
  • the NM temperature recovery is only 6.5 ° C during this period, while the BG strip already increases its temperature by 15 ° C, which is more than double.
  • the strip NM has the advantage of a temperature recovery following a linear curve during the time of the experiment.
  • rheumatic pathologies for example abarticular rheumatic pathologies of tendon origin, or for postoperative treatments and general trauma;
  • Another beneficial application of the articles according to the invention is that of the thermal protection of persons working under conditions of high temperature, in particular in the metal conversion industry, in the steel manufacturing industry, or for firefighters. .

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Abstract

L’invention concerne un article rafraîchissant comportant un absorbant polymère contenu dans une poche délimitée par une enveloppe souple à parois perméables et de préférence constituée d’un textile non tissé, dans lequel ledit absorbant polymère se trouve sous la forme de particules dont chacune comprend un coeur de séquences polymériques moins réticulées à propriétés de rétention d’eau absorbée, et une coquille de séquences polymériques plus réticulées apte à retarder la diffusion d’eau d’une particule à une autre lors de la désorption d’eau absorbée. Lesdites particules polymériques contenues dans ladite poche sont présentes en excès par rapport à la quantité qui serait juste nécessaire pour remplir ladite poche entièrement lorsque lesdites particules sont complètement gonflées.

Description

ARTICLE A EFFET RAFRAICHISSANT PAR EVAPORATION DΕAU A PARTIR D'UN ABSORBANT POLYMERE
La présente invention concerne les dispositifs rafraîchissants tels que ceux utilisés pour soulager la douleur d'une partie douloureuse du corps d'un individu. Par soulager la douleur, on entend ici la réduire en partie ou totalement, pour au moins un certain temps. Un des principaux moyens utilisables pour soulager la douleur est la cryogénie, dont les effets bénéfiques sur la santé et le confort sont bien connus. L'invention se place dans ce domaine, et son principal objectif est de fournir un article qui possédera une capacité rafraîchissante forte et durable lorsqu'il sera appliqué de façon externe sur une partie douloureuse du corps. Plus spécifiquement, l'invention concerne les articles rafraîchissants tels que ceux dont le mode d'action implique l'évaporation d'eau. Il est par ailleurs souhaitable que l'article suivant l'invention produise un froid sec, qu'il ne soit pas toxique et qu'il soit facile à utiliser.
Il serait intéressant de disposer d'un article rafraîchissant dont les propriétés soient améliorées par rapport à celles des articles déjà existants, et qui soient telles que d'une part, l'article présente un effet rafraîchissant intense et durable, et d'autre part, il procure une grande sensation de confort à l'utilisateur lors de son application sur la partie douloureuse. Un article présentant un effet rafraîchissant homogène et régulier et un grand confort d'utilisation est particulièrement utile dans les applications thérapeutiques, pour enlever le surplus de chaleur d'un membre ou d'une partie du corps à traiter.
Cependant, l'invention n'est pas restreinte à ce domaine d'application particulier, et elle s'étend également à un grand nombre d'autres applications dans lesquelles il est souhaité d'amener ou de maintenir un objet à une température inférieure à la température ambiante.
Un objectif de l'invention est donc de fournir un article dont les propriétés rafraîchissantes sont nettement améliorées en comparaison de l'art antérieur. L'article suivant l'invention comporte des particules d'un polymère très absorbant contenues dans une poche délimitée par une enveloppe avantageusement souple et à parois perméables. Il diffère des articles déjà connus par le fait que l'eau, en s'évaporant de l'article après qu'il ait été immergé dans l'eau, va provoquer un effet rafraîchissant durable avec une lente reprise de température.
Ainsi, un article rafraîchissant suivant l'invention comporte un absorbant polymère contenu dans une poche délimitée par une enveloppe souple à parois perméables. Ledit absorbant polymère se trouve sous la forme de particules dont chacune comprend un cœur de séquences polymériques moins réticulées à propriétés de rétention d'eau absorbée, et une coquille de séquences polymériques plus réticulées apte à retarder la diffusion d'eau d'une particule à une autre lors de la desorption d'eau absorbée. Les particules de polymère contenues dans la poche sont présentes en excès par rapport à la quantité qui serait juste nécessaire pour remplir la poche entièrement lorsque les particules sont complètement gonflées par absorption d'eau.
Les particules de polymère utilisées suivant l'invention forment un milieu d'absorption/desorption d'eau, et l'effet rafraîchissant est obtenu, après absorption d'eau par les particules suite à l'immersion de l'article dans l'eau, par la desorption, sous forme vapeur, de l'eau absorbée.
Les propriétés particulièrement avantageuses de l'article suivant l'invention, en particulier l'effet rafraîchissant intense et la forte inertie thermique, peuvent être expliquées par la structure des particules. Celles-ci possèdent avantageusement une structure cœur-coquille, c'est-à-dire qu'elles sont individuellement composées d'un cœur comprenant des séquences polymériques relativement flexibles ou élastiques, et d'une coquille de séquences polymériques relativement plus rigides. La différence de rigidité peut être obtenue au mieux par une réticulation supplémentaire du polymère sur une couche extérieure de chaque particule, en opposition avec une couche intérieure formant le cœur. Dans de tels cas, l'eau absorbée est principalement retenue dans le cœur flexible de chaque particule. La coquille extérieure possède une structure de toile réticulée tridimensionnelle, qui n'empêche pas le gonflement de la particule lors de l'absorption d'eau, mais facilite le glissement des particules les unes sur les autres avec peu de friction, de telle façon qu'elle évite que les particules gonflées ne forment une masse de gel solide et dure. En outre, durant la desorption, la coquille ne gêne pas le passage de l'eau s'évaporant depuis le cœur ; elle ne permet néanmoins pas à l'eau sous forme liquide de circuler facilement à travers elle, lui interdisant ainsi de diffuser du cœur d'une particule à une autre. De cette façon, en empêchant un contact humide rapproché entre les cœurs des particules gonflés d'eau, les coquilles extérieures induisent un délai dans la diffusion d'eau d'une particule à une autre.
De plus, suivant des particularités importantes de l'invention, l'article est tel que, bien que de la vapeur d'eau puisse s'échapper facilement de la poche que délimite l'enveloppe, à travers une paroi de ladite poche constituant une face extérieure de l'enveloppe, une face intérieure opposée de l'enveloppe fournisse un froid sec lorsqu'elle est appliquée sur la partie à rafraîchir. En conséquence, l'utilisateur n'aura jamais l'impression que la surface de la poche s'est humidifiée et le transfert thermique au contact avec la peau ne sera pas perturbé.
Par ailleurs, dans l'article à effet rafraîchissant par évaporation d'eau à partir d'un polymère absorbant où elle est absorbée, tel qu'il est défini par l'invention, ledit polymère est contenu dans une poche délimitée par une enveloppe comprenant une paroi intérieure thermiquement conductrice destinée à venir en contact avec la partie à rafraîchir, et une paroi extérieure opposée perméable à la vapeur d'eau qui s'échappe du milieu polymérique durant la desorption. Ainsi, le transfert thermique du à la différence de température entre l'article et la partie à rafraîchir est homogène sur toute la surface de cette partie sur laquelle est appliqué l'article, et il reste inaltéré dans le temps. Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'enveloppe est avantageusement souple et flexible. Ainsi, l'épaisseur de l'article, très faible lorsque les particules de polymère se trouvent à l'état sec, augmente lorsque les particules gonflent par absorption d'eau. Ensuite, lors de la desorption de l'eau absorbée, la taille des particules décroît. L'eau s'échappe de l'article, et du fait de sa flexibilité, l'enveloppe s'effondre, ce qui signifie que ses faces intérieure et extérieure viennent l'une vers l'autre. En conséquence, il y a peu, si ce n'est pas, d'entrée d'air dans l'enveloppe. Ceci est particulièrement important, car la présence d'air dans l'enveloppe interférerait avec les transferts thermiques entre la partie douloureuse du corps et l'eau absorbée dans les particules, et diminuerait ainsi l'efficacité de l'effet rafraîchissant durable de l'article.
De plus, la forme de la paroi intérieure de l'enveloppe souple suivant l'invention s'adapte facilement à celle de la partie du corps sur lequel l'article est appliqué. Un meilleur soulagement de la douleur sur la surface entière de la partie douloureuse est donc obtenu. Dans les modes de réalisation préférés de l'invention, les parois de l'enveloppe sont constituées de textile.
Une méthode pour soulager la douleur d'une partie douloureuse du corps d'un individu, au moyen d'un article rafraîchissant suivant l'invention, comprend les étapes consistant à mouiller les particules de polymère avec de l'eau à travers l'enveloppe, durant un temps suffisant pour leur permettre de gonfler en une masse de gel remplissant la poche, et à appliquer l'article sur la partie douloureuse du corps, de façon à maintenir une paroi intérieure conductrice thermique en contact avec cette partie, tout en permettant à la vapeur d'eau désorbée des particules de s'échapper à travers une paroi extérieure perméable de l'enveloppe.
Par ailleurs, l'excès de particules dans la poche, en association avec leur structure spécifique, permet avantageusement qu'un froid sec soit délivré à l'utilisateur. En effet, il a été observé que durant l'absorption d'eau, il se produit une expansion de la masse, avec les particules légères incomplètement gonflées d'eau qui ont tendance à être expulsées loin du centre de la poche, où les particules complètement gonflées se concentrent pour former un gel. Ainsi, à la fin du processus d'absorption, il reste près des parois de la poche une couche de particules toujours capables d'absorber de l'eau. Ces particules sont utiles pour absorber toute trace d'eau, d'humidité ou de sueur pénétrant dans la poche à travers l'enveloppe, ce qui maintient cette dernière à sec. Il en résulte une meilleure sensation de confort pour l'utilisateur, et un meilleur transfert de chaleur à travers la paroi intérieure de l'enveloppe est obtenu. De plus, cette couche de particules incomplètement gonflées constitue une barrière supplémentaire à la sortie de l'eau, ce qui augmente encore l'inertie thermique de l'article suivant l'invention.
D'autres objectifs et avantages de l'invention apparaîtront dans la description ci-après des modes de réalisation préférés de l'article suivant l'invention. Ils incluent le fait que dans des modes de réalisation préférés, tous les constituants de l'article doivent être dépourvus de toxicité pour un usage médical externe, et doivent satisfaire à toutes les contraintes de sécurité dans ce domaine.
Suivant une particularité avantageuse de l'invention, le tissu constituant l'enveloppe est composé de telle sorte qu'il est résistant à la pression exercée par la masse de gel gonflé, durant et après l'absorption d'eau. Il est de préférence également composé de manière à ne pas absorber l'eau, de telle sorte qu' il ne laisse pas l'eau diffuser facilement à travers lui depuis la masse de gel. De plus, en association avec l'excès de particules contenues dans l'enveloppe, ceci permet d'obtenir que l'enveloppe reste sèche, et donc que l'utilisateur ait l'impression d'un froid sec durant tout le temps de l'application de l'article sur le corps. Les fibres à caractère hydrophobe ou répulsif d'eau peuvent avantageusement être utilisées. Cependant, pour la plupart des applications, et en particulier pour l'application en tant que bandage rafraîchissant pour usages médicaux, il est particulièrement approprié d'utiliser un tissu partiellement hydrophile et partiellement hydrophobe. Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, un tissu approprié comprend des fibres d'origine naturelle ou semi-synthétique, telles que les fibres cellulosiques. Suivant un avantage supplémentaire de l'invention, la structure cœur-coquille augmente la résistance mécanique des particules individuelles. On peut supposer que la présence des séquences rigides dans la couche extérieure très réticulée explique pourquoi les articles rafraîchissants objets de l'invention peuvent supporter un nombre élevé de cycles d'absorption/desorption. Le même article rafraîchissant peut ainsi être utilisé plusieurs fois avec la même efficacité, en récupérant à chaque fois, après avoir été stocké à l'état sec dans lequel la poudre polymérique est déshydratée, ses propriétés d'absorption et de desorption, en particulier la forte inertie thermique et l'effet rafraîchissant durable.
Par ailleurs, l'utilisation de l'article suivant l'invention implique que le milieu de particules de polymère en excès dans la poche soit gonflé d'eau absorbée suite à son immersion dans un bain d'eau à une température de préférence relativement basse, par exemple de l'ordre de 10°C. Lorsque l'absorption d'eau est bloquée, principalement à cause du volume restreint dans l'enveloppe, mais peut être également parce que l'immersion est réalisée dans de l'eau fraîche, ou de plus par un retrait optionnel de l'article hors du bain d'eau fraîche avant ce stade, le gel gonflé est encore capable d'absorber de l'eau.
A cause de leur structure cœur-coquille, les particules sont distribuées lors de leur gonflement dans tout le volume de la poche, les moins gonflées d'entre elles, qui conservent la plus forte capacité d'absorption d'eau, étant expulsées à la périphérie de la poche. La quantité de particules introduite dans l'enveloppe est ainsi calculée de façon à ce que les particules se trouvant près des parois de l'enveloppe conservent une capacité d'absorption élevée, au moins supérieure à 70 %, de telle sorte qu'elles soient toujours capables d'absorber de l'eau, de l'humidité, de la sueur, etc .. En conséquence, en association avec ses propriétés inhérentes de répulsion d'eau, l'enveloppe reste sèche durant toute la durée de l'application de l'article sur la partie douloureuse du corps de l'utilisateur. A l'inverse, un trop fort excès de particules mènerait à une telle diminution du volume disponible dans l'enveloppe pour l'absorption d'eau, qu'il en résulterait une perte partielle de la capacité rafraîchissante de l'article. La quantité en excès de particules absorbantes est ainsi calculée de façon à obtenir le meilleur taux d'absorption résiduelle des particules incomplètement gonflées après immersion dans l'eau, sans toutefois interférer de façon significative avec l'effet rafraîchissant fort et durable de l'article.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, l'excès en poids des particules contenues dans la poche est compris entre 5 et 10 % du poids théorique juste nécessaire pour remplir la poche entièrement lorsque les particules sont complètement gonflées. Cet excès est par exemple égal à 8 % de cette quantité. Après immersion dans l'eau, le taux d'absorption résiduel est ainsi d'approximativement 80 % et plus généralement compris entre 70 et 90 %, au moins pour les particules de polymère les plus près de l'enveloppe, qui sont moins gonflées que celles situées plus en profondeur.
Si l'immersion de l'article dans l'eau est suffisamment longue, le gonflement des particules est bloqué par manque d'espace à l'intérieur de la poche. La matière utilisée pour constituer l'enveloppe doit donc supporter la pression exercée par le gel incomplètement gonflé. Ceci est obtenu avec le tissu suivant l'invention qui, comme décrit précédemment, résiste à cette pression. Dans un mode de réalisation préféré, c'est également le cas après plusieurs cycles d'absorption/desorption des particules de polymère absorbant.
Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, le tissu constituant la paroi intérieure de l'enveloppe, c'est-à-dire celle qui vient en contact avec le corps, est choisi de façon à présenter une bonne conductibilité thermique. La face extérieure doit essentiellement quant à elle être perméable à la vapeur d'eau. Dans un mode de réalisation préféré, l'enveloppe est constituée d'un seul tissu, qui est perméable à l'eau et répulsif de l'eau, conducteur thermique et résistant à la pression exercée par le gel gonflé.
Les propriétés du tissu utilisé suivant l'invention sont généralement possédées par les textiles tissés, tels que les textiles tissés de coton ou coton/viscose. Cependant, il serait avantageux d'utiliser pour la fabrication de l'enveloppe des textiles non tissés, car leur coût de fabrication est plus bas que ceux des textiles tissés. Les textiles non tissés disponibles présentent cependant différents inconvénients majeurs en regard de l'invention, tels que l'imperméabilité, une faible résistance à la pression exercée par le gel gonflé, la tendance à se déchirer et des propriétés d'isolation thermique. Ainsi, il a été développé un textile non tissé approprié à l'invention, qui n'est pas imperméable et qui ne se déchire pas, qui présente une résistance aux fortes pressions et une bonne conductibi lité thermique, et qui peut supporter plusieurs cycles de pression/dépression.
Dans les modes de réalisation préférés de l'invention, le tissu utilisé pour fabriquer l'enveloppe est un textile non tissé constitué de fibres ou fils plus longs d'origine naturelle ou semi- synthétique, de préférence de matière cellulosique et plus particulièrement des fibres ou fils de viscose, et des fibres plus courtes de polyester, de préférence des fibres de polyéthylène et plus spécifiquement des fibres de polypropylène. Les proportions respectives entre les fibres ou fils plus longs et les fibres plus courtes, exprimées en pourcentages en poids, sont comprises entre 10 et 30 % pour les premiers et entre 90 et 70 % pour les dernières, par rapport au poids total de la composition.
Suivant d'autres caractéristiques de l'invention, les articles rafraîchissants peuvent être fabriqués de façon à présenter une grande variété de formes adaptées pour être appliquées à différentes parties du corps humain à traiter. Cependant, chaque poche destinée à contenir une dose de particules de polymère possède de préférence une forme allongée, avec une section de diamètre compris entre 1 et 5 cm, de préférence inférieur à 3 cm. L'article peut comporter deux poches ou plus, qui peuvent être séparées par couture l'une avec l'autre des deux parois opposées d'une seule et unique enveloppe.
L'invention est ci-après décrite dans le cas d'exemples plus détaillés concernant la production d'articles rafraîchissants procurant un froid sec et destinés à être utilisés pour soulager la douleur d'une partie douloureuse du corps par desorption d'eau à partir de particules d'un polymère absorbant contenues dans une poche en textile.
Les particules de polymère absorbant sont choisies de manière à être dépourvues de toxicité. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les particules utilisées sont formées d'un polyacrylate de sodium réticulé. Un niveau maximal de stabilité du polymère est ainsi obtenu, tout en évitant tout effet toxique.
Les particules de polymère présentent également de bonnes propriétés d'absorption/desorption d'eau. Conformément à l'invention, les particules de polymère possèdent une structure cœur-coquille, ce qui signifie qu'elles possèdent une partie flexible, le cœur, à l' intérieur d'une partie rigide, la coquille. Ceci est obtenu par réticulation du polymère plus spécifiquement sur la surface des particules que dans leur cœur. Les particules de polymère sont distinctes et ne sont pas reliées entre elles, du moins lorsqu'elles sont à l'état sec, de telle sorte qu'elles sont libres de mouvement dans le volume entier de la poche qui les contient. Malgré sa rigidité, la partie coquille est dilatable, ce qui permet aux particules d'absorber de l'eau et de gonfler pour former une masse de gel. Par exemple, le volume des particules peut ainsi augmenter jusqu'à 60 fois leur volume initial. Les particules de polymère ainsi obtenues présentent des propriétés d'absorption/desorption fortement améliorées par rapport aux polymères réticulés de façon homogène. Ceci est probablement au moins en partie dû au fait qu'elles sont moins déformables à l'état gonflé que dans le cas d'une réticulation homogène.
Après avoir gonflé en une masse de gel, les particules de polymère suivant l'invention permettent très peu de desorption d'eau liquide : leur rigidité extérieure, due à leur structure cœur-coquille, constitue une barrière à la sortie de l'eau. Cependant, si le gel absorbe suffisamment de chaleur, l'eau peut se vaporiser et être désorbée à l'état de vapeur. Après complète desorption, les particules de polymère reviennent à leur état initial de poudre sèche.
Les propriétés des particules de polymère absorbant suivant l'invention, et plus particulièrement leur porosité et leur module d'élasticité, ne sont pas affectées par la déformation sous pression, ni par des cycles réitérés d'absorption/desorption d'eau. Un gel à propriétés intactes peut être régénéré par absorption d'eau après que les particules aient retrouvé leur état initial, ou à n'importe quel moment durant l'étape de desorption d'eau. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la formation du gel peut être reproduite huit à dix fois, tout en préservant l'homogénéité du gel formé.
Les particules de polymère utilisées sont produites suivant la demande de brevet européen EP 0 789 048, par réticulation en surface d'un polymère polyacrylique obtenu par polymérisation en suspension inverse d'un monomère, suivie par l'agglomération des particules individuelles. Le monomère précurseur peut être un acide acrylique ou un acide métacrylique, ou de préférence un sel d'un tel acide, plus spécifiquement le sel de sodium, mais d'autres monomères hydrophiles peuvent également être utilisés.
La quantité de particules utilisée, qui varie suivant les dimensions de l'article, est versée dans une poche en textile qui peut être fermée, par exemple, par couture ou soudure.
La quantité de particules incorporées dans la poche est en excès par rapport à la quantité juste nécessaire pour remplir complètement la poche. Ainsi, après avoir gonflé avec de l'eau, les particules occupent tout le volume de fa poche, mais elles ne sont pas toutes complètement gonflées, les moins gonflées d'entre elles se trouvant près des parois de la poche. Ces particules seront utiles tout d'abord pour absorber l'eau retenue par l'enveloppe après retrait de l'article hors du bain d'eau, et ensuite pour absorber l'eau, la sueur et l'humidité auxquelles l'enveloppe est susceptible d'être exposée durant l'utilisation de l'article, et qui peuvent avoir pour origine l'intérieur de la poche si de l'eau liquide est désorbée du gel gonflé à cause d'une pression trop forte exercée sur l'article, ou l'environnement extérieur, par exemple si l'utilisateur sue ou si l'atmosphère est humide. En conséquence, un froid sec sera créé et maintenu tout le long de la phase de desorption d'eau.
La poche est délimitée par une enveloppe textile souple et présente un espace tubulaire d'une largeur de 1 à 3 cm. Dans un mode de réalisation préféré, l'enveloppe est constituée d'un seul tissu, qui est perméable à l'eau et répulsif de l'eau. Par exemple, un textile non tissé constitué de fibres de viscose et de polyester est utilisé.
Lorsqu'il est utilisé pour soulager la douleur conformément à l'invention, l'article présente des propriétés rafraîchissantes initiales fortes et durables. Les différentes étapes du processus de rafraîchissement seront maintenant expliquées, ainsi que leurs mécanismes supposés.
Les particules de polymère absorbant sont mouillées par immersion de l'article dans l'eau froide. Lors du contact avec l'eau, chaque particule de polymère absorbe celle-ci, en commençant par le cœur, de telle sorte qu'elle gonfle et forme avec les autres particules une masse de gel qui occupe tout le volume de la poche. L'article est ensuite de préférence refroidi dans un congélateur pour obtenir plus d'efficacité. A cause de la structure des particules de polymère qui leur confère la capacité de glisser les unes sur les autres, l'article conserve une bonne flexibilité.
Lors de l'application de l'article sur la partie douloureuse, la face intérieure de l'enveloppe est en contact avec le corps. La différence de température élevée entre l'article et le corps et la conductibilité thermique de l'enveloppe créent un choc thermique avec transfert de chaleur rapide du corps chaud vers l'article froid, et l'utilisateur ressent un effet de fraîcheur immédiat.
Tout d'abord, l'effet rafraîchissant et le choc thermique peuvent être dus à la température froide de l'article congelé, mais ensuite la chaleur extraite du corps et transférée lentement à travers l'article parvient jusqu'à l'eau emprisonnée dans les particules de polymère, qui l'absorbe sans augmentation de température en passant de l'état liquide à l'état vapeur. L'architecture des particules de polymère fournit une barrière à la circulation de l'eau, et leur couche extérieure rigide oppose une résistance aux transferts thermiques puisque l'eau emprisonnée dans le cœur de chaque particule doit se vaporiser pour pouvoir s'en échapper. Il en résulte une forte inertie thermique.
Alors que l'eau s'évapore, la vapeur produite peut progresser lentement à travers l'épaisseur de l'article et atteindre la face extérieure de l'enveloppe, qui est perméable à la vapeur, de telle sorte qu'elle s'échappe de l'article. L'évaporation fournit ainsi un effet isolant dû à l'absorption de chaleur. Un effet rafraîchissant fort et durable est obtenu grâce à la grande quantité d'eau contenue dans les particules de polymère.
Ainsi, aussi longtemps qu'il reste de l'eau dans les particules, ce qui peut durer jusqu'à plusieurs jours, l'article conserve son effet rafraîchissant. S'il n'est pas appliqué sur le corps, le processus d'évaporation est lent. Pour pouvoir retrouver son effet rafraîchissant, l'article doit être appliqué sur le corps. Plusieurs jours après qu'il ait été mouillé et refroidi, le choc thermique initial ne se produit plus, mais grâce à la différence de température entre le corps et l'article, une certaine quantité de chaleur est transférée et de l'eau s'évapore, ce qui permet de retrouver l'effet rafraîchissant.
Pendant toute cette période, l'enveloppe reste sèche car le tissu n'absorbe pas l'eau et car les particules en excès, qui ne sont pas complètement gonflées, absorbent l'humidité environnante et la sueur qui peut être produite par l'individu en souffrance. Par conséquent, l'article ne mouille pas et ne coule pas, et il assure le rafraîchissement par un contact sec avec la peau de l'utilisateur, ce qui procure une meilleure sensation de confort à celui-ci.
Lorsque toute l'eau s'est évaporée de l'article, les particules retrouvent leur état initial de poudre sèche et se rassemblent à une extrémité de la poche tubulaire. En raison de leur bonne résistance à la déformation sous charge, leurs propriétés initiales sont maintenues. Il est alors simplement nécessaire, pour retrouver l'effet de rétention d'eau et de rafraîchissement, d'immerger à nouveau l'article dans l'eau. L'article gonflé peut être de façon optionnelle conservé dans un congélateur jusqu'à l'utilisation suivante.
En tant qu'exemple d'utilisation concernant un mode de réalisation spécifique de l'invention, après que l'article ait été immergé dans l'eau à 10°C durant un temps d'environ 90 secondes correspondant au temps de constitution du gel, il présente une reprise de température comprise entre 0,30 °C/min. et 0, 9 °C/min. , et plus spécifiquement entre 0,35 °C/min. et 0,7 °C/min. , avec une valeur moyenne d'environ seulement 0,4 °C/min..
Par ailleurs, les particules de polymère superabsorbant pour utilisation suivant l'invention possèdent avantageusement une forme de billes rondes. Ceci leur permet d'emprisonner l'eau, pas seulement à l'intérieur mais également entre les particules. La quantité d'eau emprisonnée entre les particules, désignée sous le terme d"'eau interstitielle", est supérieure dans le cas de particules en forme de billes que dans le cas de particules en forme de cristaux. Pour le même taux moyen de réticulation, ceci conduit à une absorptivité plus forte, et, en conséquence de la plus grande quantité d'eau stockée, à une inertie thermique plus importante. La forme ronde permet également d'éviter les lacérations ou les entailles à travers l'article textile, contrairement aux particules de polymère dont la forme n'est pas ronde et homogène mais angulaire, avec des angles pointus, ou en forme de cristaux.
Par ailleurs, l'article suivant l'invention permet de soulager la douleur efficacement sur une surface de la partie à traiter la plus grande possible. A cet effet, l'invention propose différentes formes de l'article, et tire avantage des propriétés des particules de polymère absorbant utilisées, telles qu'elles ont été définies précédemment, particulièrement leur capacité à glisser.
D'une part, les particules de polymère, grâce à leur forme arrondie et à leur coquille de séquences polymériques rigides, présentent une forte mobilité. Ainsi, lorsqu'elles gonflent, elles sont facilement distribuées de façon homogène, et se déplacent pour occuper le volume entier de la poche, sur toute sa longueur.
D'autre part, la forme de l'article suivant l'invention est conçue de façon à s'adapter à la forme de la partie du corps sur laquelle l'article doit être appliqué. Les particules de polymère sont contenues dans une ou plusieurs poches délimitées par l'enveloppe, et l'article possède une partie qui assure un contact étroit des poches avec le corps, telle qu'une bande élastique. Le nombre et la forme des poches sont adaptés suivant la partie du corps qui doit être traitée. Ils sont choisis de telle sorte qu'on obtienne le meilleur compromis entre flexibilité de l'article et surface de contact avec la partie douloureuse. Ainsi, un nombre élevé de poches augmente la flexibilité de l'article alors qu'il diminue la surface de contact avec le corps. Dans la plupart des cas, les poches possèdent avantageusement une forme tubulaire allongée, et elles sont assemblées entre elles sur toute leur longueur.
A titre d'avantage supplémentaire de l'invention, on peut noter que les particules dans leur état initial de poudre sèche présentent un faible encombrement. L'augmentation de volume ne se produit que lors du contact avec l'eau, lorsque les particules gonflent pour former une masse de gel. Après gonflement, le gel formé reste homogène et fournit un effet rafraîchissant durant plusieurs jours. Il ne se produit aucune dénaturation ou variation du produit lorsqu'il est chauffé à des températures qui n'excèdent pas 1 00°C.
Plusieurs tests ont été réalisés avec un article suivant l'invention possédant une forme de bandeau, obtenu par incorporation de particules superabsorbantes de polyacrylate de sodium qui ont été soumises à une réticulation additionnelle sélectivement en surface, dans une enveloppe textile non tissée cousue. Les particules ont été obtenues suivant le procédé de la demande de brevet européen EP 0 789 048, et possèdent les propriétés suivantes :
- leur absorptivité d'eau saline est au moins égale à 50 g/g, - un lit du gel constitué par 1 ,5 g de polymère présente, sous une charge de 5 kPa, une absorption d'eau saline d'au moins 20 g/g.
La taille initiale des particules de polymère utilisées, mesurée lorsqu'elles se trouvent dans leur état déshydraté, c'est-à- dire avant immersion dans l'eau, est comprise entre 30 et 1500 μm et de préférence entre 100 et 800 μm. De préférence moins de 1 % des particules possèdent une taille inférieure à 100 μm.
L'enveloppe est constituée d'un textile non tissé comprenant 85 % de polypropylène et 15 % de viscose, pour une épaisseur de 0,6 mm et un poids de surface de 48 g/m2. Ce tissu est stable au point d'équilibre hydrophile-hydrophobe et il peut supporter plus de vingt mouillages sans modification de ses propriétés. Sa force de résistance à la rupture est supérieure à 50 N dans le sens de fabrication ou de longueur des fibres, et supérieure à 12 N dans le sens transversal, que le tissu soit sec ou mouillé. Sa capacité d'absorption est supérieure à 600 %.
L'enveloppe est composée de deux parties différentes, dont deux poches avant tubulaires, longitudinales et identiques contenant des particules de polymère, qui sont destinées à être appliquées sur le front, et une bande élastique cousue aux poches avant et qui, lorsque le bandeau est porté autour de la tête, est située à l'arrière de la tête et maintient lesdites poches avant en contact étroit avec le front. La longueur des poches est comprise entre 25 et 30 cm (28,5 cm dans l'exemple), de telle sorte que celles-ci couvrent le front dans toute sa longueur. Leur épaisseur, ou diamètre, lorsque les particules sont complètement gonflées, est d'environ 1 ,5 à 2 cm.
La quantité de particules superabsorbantes qui sont placées dans l'enveloppe est en excès comparée à celle nécessitée pour occuper entièrement le volume de la poche lorsque les particules sont gonflées. Dans des exemples préférés, l'excès en poids des particules est compris entre 5 et 10 % du poids théorique nécessaire pour remplir la poche entièrement. Il est par exemple égal à 8 % de cette quantité. Ainsi, après immersion dans l'eau et gonflement des particules pour réaliser un remplissage complet du volume de la poche, les particules se trouvant près des parois de l'enveloppe sont toujours capables d'absorber de l'eau, y compris l'humidité ambiante. Dans les exemples ici décrits, leur taux d'absorption résiduel est compris entre 70 et 90 %, et par exemple environ égal à 80 %.
L'expérience suivante a été menée à bien.
Le bandeau est immergé dans l'eau durant une ou deux minutes, pour permettre aux particules de gonfler pour former une masse de gel qui occupe de façon homogène la totalité du volume des deux poches. Le bandeau est de façon optionnelle stocké au congélateur durant 30 minutes.
Lors de l'application du bandeau autour de la tête, l'impression de fraîcheur est immédiate, en raison du choc thermique qui se produit entre l'enveloppe froide et le front chaud. Le contact est de plus très étroit et homogène sur l'ensemble du front, à cause de la bande élastique et de la flexibilité de la partie avant du bandeau, conférée par la forme de ses deux poches rondes et allongées.
L'effet rafraîchissant subsiste durant une longue période. En effet, trois jours après que le bandeau ait été mouillé, lors de son application sur le front, l'impression de fraîcheur est toujours ressentie immédiatement. Le volume de la partie avant a commencé à diminuer et l'enveloppe est sèche. Après quatre jours, l'enveloppe est moins tendue, mais les poches sont toujours bien formées. Après cinq jours, l'épaisseur de la partie avant a diminué jusqu'à être à peu près égale à celle de la partie élastique. Les particules sont cependant toujours distribuées uniformément dans les poches.
Dans cette expérience, au cours de laquelle le bandeau a toujours été conservé dans des conditions de température et d'humidité ambiantes, et n'a été porté que de temps en temps, c'est après cinq ou six jours seulement que l'utilisateur, en appliquant l'article sur son front, n'a plus une sensation immédiate d'un contact avec de la glace. Cependant, même alors, après avoir porté le bandeau durant quelques minutes, l'impression de fraîcheur est retrouvée, ce qui ne peut être expliqué autrement qu'étant le résultat de l'évaporation d'eau des particules de polymère. A ce stade, les particules n'ont toujours pas retrouvé leur forme de granules dures. Elles sont toujours individuellement sous forme de gel, mais elles sont séparées, incomplètement gonflées, et elles se concentrent en un faible volume à une extrémité de chaque poche.
Durant toute cette expérience, malgré l'humidité ambiante, le bandeau est resté sec.
Afin de démontrer les fortes propriétés thermiques des bandeaux constitués avec les articles suivant l'invention en comparaison avec l'art antérieur, l'expérience de reprise de température suivante a été conduite.
Le bandeau suivant l'invention est désigné ici par NM. Un bandeau similaire, c'est-à-dire contenant le même excès de particules du même absorbant polymère, mais dans une enveloppe constituée d'un textile tissé, est appelé SM. Le textile tissé est en polyester-coton non traité avec des fixateurs de couleur, de sorte qu'il ne retient pas l'eau. En référence, un bandeau contenant un gel de particules d'absorbant polymère qui ne possède pas une structure cœur-coquille, comme décrit dans l'art antérieur, est désigné par BG.
Les trois échantillons sont mouillés puis refroidis à 0°C.
L'échantillon NM atteint 0°C trois heures avant BG. La reprise de température des bandeaux est ensuite mesurée pendant 120 minutes. Les résultats sont représentés sur le tableau suivant, qui indique les valeurs de température en °C :
Temps (min.) NM (°C) SM (°C) BG(°C)
0 0 0 0
3 1 ,4 0 4
10 2,8 0 8 20 4,2 0,5 1 1 , 5
30 6,48 3,5 15
40 9,28 4, 5 16
50 1 1 8, 5 1 8
60 13,4 1 1 ,5 1 9 120 20,5 1 8 23, 5
Comme le montrent ces résultats, le bandeau suivant l'invention NM présente une reprise de température plus faible que le bandeau de l'art antérieur BG. La différence est particulièrement importante pendant les trente premières minutes de l'expérience. La reprise de température de NM est seulement de 6,5 °C durant cette période, alors que le bandeau BG augmente déjà sa température de 15°C, ce qui est représente plus du double.
En effet, la température de BG augmente suivant une courbe exponentielle démarrant par une pente raide, alors que la reprise de température est très lente dans le cas de NM et de SM.
Par ailleurs, comparé à SM, le bandeau NM présente l'avantage d'une reprise de température suivant une courbe linéaire durant le temps de l'expérience.
La description qui précède illustre clairement les caractéristiques avantageuses des articles suivant l'invention, qui présentent en particulier un effet rafraîchissant homogène, régulier et durable, ainsi qu'un grand confort d'utilisation. De tels articles rafraîchissants sont particulièrement utiles pour une utilisation pour soulager la douleur.
Des articles similaires peuvent être produits pour d'autres utilisations médicales, telles que :
- en tant qu'agent anti-inflammatoire dans le traitement des désordres inflammatoires, en particulier des désordres postopératoires abdominaux ou dentaires, et dans le traitement de la douleur en général ;
- en pédiatrie, pour traiter l'hyperthermie chez les enfants ;
- pour les traitements traumatiques postopératoires et pour la traumatologie en général ;
- par exemple, sous la forme de bas ou de chaussettes rafraîchissants dans le traitement des déficiences veineuses et les pathologies de la circulation sanguine ;
- pour traiter les pathologies rhumatismales, par exemple les pathologies rhumatismales abarticulaires d'origine tendineuse, ou pour les traitements postopératoires et la traumatologie générale ;
- pour la fabrication de compresses médicales, qui peuvent en option contenir un ou plusieurs agents thérapeutiques.
Une autre application bénéfique des articles suivant l'invention est celle de la protection thermique des personnes travaillant sous des conditions de température élevée, en particulier dans l'industrie de conversion métallique, dans l'industrie de fabrication d'acier, ou pour les pompiers.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1 . Article rafraîchissant, utilisable en particulier pour soulager la douleur par desorption d'eau à partir d'un gel gonflé d'eau, comportant un absorbant polymère contenu dans une poche délimitée par une enveloppe souple à parois perméables, ledit absorbant polymère se trouvant sous la forme de particules dont chacune comprend un cœur de séquences polymériques moins réticulées à propriétés de rétention d'eau, et une coquille de séquences polymériques plus réticulées apte à retarder la diffusion d'eau d'une particule à une autre lors de la desorption d'eau absorbée, et lesdites particules étant présentes en excès par rapport à la quantité qui serait juste nécessaire pour remplir ladite poche entièrement lorsque lesdites particules sont complètement gonflées par absorption d'eau.
2. Article suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que l'excès en poids desdites particules de polymère contenues dans ladite poche est compris entre 5 et 10 % du poids théorique juste nécessaire pour remplir la poche entièrement lorsque lesdites particules sont complètement gonflées.
3. Article suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite enveloppe est constituée d'un textile non tissé comprenant des fibres ou fils plus longs d'origine naturelle ou semi-synthétique, et des fibres plus courtes de polyester.
4. Article suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits fibres ou fils plus longs sont constitués d'une matière cellulosique.
5. Article suivant la revendication 3, caractérisé en ce que Iesdits fibres ou fils plus longs sont des fibres de viscose.
6. Article suivant l'une quelconque des revendication 3 à
5, caractérisé en ce que lesdites fibres plus courtes sont des fibres de polypropylène.
7. Article suivant l'une quelconque des revendications 3 à
6, caractérisé en ce que les proportions respectives entre Iesdits fibres ou fils plus longs et lesdites fibres plus courtes, exprimées en pourcentages en poids, sont comprises entre 1 0 et 30 % pour les premiers et entre 90 et 70 % pour les dernières, par rapport au poids total de la composition.
8. Article suivant l'une quelconque des revendications 1 à
7, caractérisé en ce que ledit polymère a pour base un polyacrylate de sodium.
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