KR20170134699A - 열성형 가능한 물질용 히터 - Google Patents

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KR20170134699A
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Abstract

열성형 가능한 온도보다 낮은 온도에서 단단하고 열성형 가능한 온도보다 높은 온도로 가열될 때 성형 가능하게 되는 재료 및 상기 가열 재료가 활성화될 때 상기 본체와 열 접촉하는 가열 재료를 사용하여 구성된 본체를 갖는 열성형 가능한 물품이 개시되고, 활성화될 때 히터 재료에 의해서 발생된 열은 히터 재료의 용액의 엔탈피에 의해 제공된다.

Description

열성형 가능한 물질용 히터
관련출원
본 출원은 2015년 4월 7일자로 출원된 미국 특허출원 제 62/143,889 호의 우선권을 주장하며, 상기 미국 특허출원은 여기에서는 그 전체가 참조로서 통합된다.
본 발명의 분야
본 발명은 열성형 가능한 물품 및 그 부품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그 물품을 형성하는데 필요한 열을 발생시키기 위해 물 및 반응물을 이용하는 히터를 갖는 열성형 가능한 물품에 관한 것이다.
열성형 가능한 물품은 전형적으로 열원이 그들에 가해질 때 주형성 또는 성형성을 갖게 된다. 일부 공지된 물품에서, 히터 등이 물품에 포함되거나 물품에 결합될 수 있다. 예를 들어, Rechargeable Battery Corporation의 미국 특허출원 공개공보 제 2015/0257917 호 및 제 2015/0257918 호에는 부목 형태의 열성형 가능한 물품이 개시되어 있으며, 상기 물품은 그 물품의 외부에 연결되는 히터를 포함한다. 열성형 가능한 물품에 사용되는 히터는 일반적으로 Rechargeable Battery Corporation의 공개공보에 설명된 것과 같은 산소 활성화 히터이다.
다른 화학 반응을 사용하는 열원들은 열성형품을 성형 가능한 온도로 가열하는데 사용될 수 있는 열을 발생시키도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 격자 에너지보다 높은 수화 에너지를 갖는 무기염이 수화될 때, 열 형태의 에너지가 방출된다. 그러한 경우 수화열은 염의 선택과 염의 최종 수화 정도에 따라 달라진다. 이와 같이, 열성형 가능한 재료를 성형할 수 있도록 충분한 열을 발생시키고 동시에 열성형 가능한 재료의 사용자에게 화상을 입힐 수 있는 과도한 온도를 피하면서 염과 물의 적절한 비율을 결정하는 것이 중요한 고려사항이다.
염과 물을 이용하여 열을 발생시키는 열원을 사용하는 것에 따른 또 다른 문제점은, 염과 물을 혼합하면 바람직하지 않은 젖은 끈적끈적한 물질이 생성되어 사용자를 짜증나게 하고 불쾌감을 줄 수 있다는 것이다. 생성된 물질을 열성형 가능한 물질로부터 세척하는 것은 일단 사용자에게 맞추기 어렵거나 또는 직물층이 염 및/또는 물과 함께 사용되는 경우 어려울 수 있다.
가열 장치에 사용되는 염과 상대 습도와 같은 위치 매개 변수에 따라 염은 공기로부터 물을 계속 흡수될 수 있다. 계속해서 물을 흡수하면 물이 흡수됨에 따라 더 무거워지면서 염이 열을 계속 발생시킬 수 있다. 계속해서 가열하면 원하는 온도보다 높은 온도에 도달하거나 열성형 가능한 재료의 경화 시간이 길어질 수 있다.
본 발명은 이러한 문제 및 다른 문제를 해결하기 위해서 제공된 것이다.
본 발명은 열성형 가능한 몸체 및 열원을 포함하는 열성형 가능한 물품에 관한 것으로, 여기에서는 열을 발생시키기 위해서 반응물 또는 물과 같은 히터 재료, 및 무수 염의 용액이 원하는 가열 시간에 함께 혼합된다. 사용된 히터 재료(무수 MgCl2와 같은 염)의 수화 에너지는 히터 재료와 물이 혼합 될 때 (열로 방출되는) 에너지의 폭발을 유발하는 격자 에너지보다 커야한다.
조기의 또는 바람직하지 않은 가열을 피하기 위해, 물과 히터 재료, 즉 염은 별도로 저장되고 수송되어야 하며, 원하는 가열시간에 서로 도입되어야 한다. 히터 재료 및 또는 물에 증점제를 첨가하여 점도를 증가시킬 수있다. 왁스 재료는 히터 재료 및/또는 물에 도입되어 시스템이 장기간 동안 에너지 및 열을 저장하는 능력을 증가시킬 수 있다.
또한, 포장의 일부분은 부분적으로 플래시스펀(flashspun) 고밀도 폴리에틸렌 섬유와 같은 액체 불침투성 가스 투과성 필름을 포함할 수 있다. 별도의 물 주머니가 사용될 수 있지만, 물은 열성형 가능한 물품에 물을 붓는 것과 같은 다른 수단을 통해 도포될 수 있다. 염, 물, 증점제 및/또는 왁스의 양과 유형에 따라 최종 혼합물의 열이 결정된다.
본 발명의 가열 요소는 열을 제공하기 위해 용액의 엔탈피(수화열)를 이용한다. 예를 들어, 무수염이 물과 섞여있는 경우에는 용액이 될 때 에너지가 방출된다. 방출되는 열은 열성형 가능한 물품을 가열하는 데 사용될 수 있다. 무수 염화 마그네슘(MgCl2)은 젖을 때 아주 뜨거워지는 염의 한 예이다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 열성형 가능한 물품이 제공된다. 열성형 가능한 물품은 열성형 가능한 온도보다 낮은 온도에서 단단하고 적어도 열성형 가능한 온도만큼 높은 온도로 가열 될 때 성형 가능하게 되는 재료를 사용하여 구성된 열성형 가능한 본체를 포함한다. 예를 들어, 화씨 140도, 화씨 160도에서 열성형 가능한 재료가 사용될 수 있다. 본체를 생성하는데 사용될 수 있는 재료의 예로는 폴리락트산(PLA) 중합체, 셀룰로오스 아세테이트 부티라트, 폴리카프로락톤, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리(카프로락톤), 폴리(하이드록시부티레이트), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 이들의 조합물을 포함한다.
상기 열성형 가능한 물품은 히터 재료를 더 포함하고, 상기 히터 재료는 상기 히터 재료가 작동될 때 상기 본체와 열 접촉한다. 일단 히터 재료가 활성화되면 히터 재료에 의해 생성된 열은 히터 재료의 용액 엔탈피에 의해 제공된다.
히터 재료를 활성화시키기 위해, 열성형 가능한 물품은 주머니 또는 물의 패킷을 포함할 수 있다. 보관방법에 관계없이, 물은 초기에 히터 재료로부터 격리되어야 한다. 일단 결합되면, 히터 재료는 히터 재료와 물 및 왁스 또는 증점제와 같은 임의의 다른 첨가제의 합한 총 중량의 5% 내지 20%의 중량을 가져야 한다. 히터 재료는 물을 함께 사용할 때 활성화되도록 선택되어야 한다.
히터 재료는 음의 엔탈피의 용액을 갖는 염 또는 염의 혼합물일 수 있으며,이때 염 또는 염의 혼합물은 수화를 통해 활성화 된다. 예를 들어, 히터 재료는 MgCl2, KCl, KBr, NaCl, LiCl, Lil, CuSO4, MgCl2, MgSO4, CaCl2, CaO 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 히터 재료는 음의 엔탈피의 용액을 갖는 염 또는 염의 혼합물일 수 있으며, 염 또는 염의 혼합물은 수화를 통해 활성화된다. 히터 재료 또는 염 또는 이의 혼합물의 수화로부터 생성된 용액은 바람직하게는 40% 내지 70%의 범위의 상대 습도, 보다 바람직하게는 50% 내지 60%의 상대 습도를 갖는다. 상기 범위 내의 상대 습도를 갖는 것은 히터 재료가 사용자에 의해 제공되거나 첨가된 물에 의해 활성화된 후에 환경으로부터 물을 계속 흡수하는 것을 방지할 것이다.
본 발명의 몇몇 실시 예들에 있어서, 히터 재료는 본체로부터 물리적으로 격리 될 수 있다. 예를 들어, 열성형 가능한 물품은 배리어 필름 백 등을 포함할 수 있으며, 배리어 필름 백은 본체의 제1 면에 제거 가능하게 부착될 수 있고 깨지기 쉬운 밀봉에 의해 분리된 제1 구획 및 제2 구획을 가질 수 있다. 히터 재료는 제1 구획 내에 수납될 수 있고 물은 제2 구획에 수납될 수 있으며, 파쇄성 밀봉의 파괴는 히터 재료 및 물을 혼합시켜 히터 재료를 활성화시킨다. 가열부의 손상 및 그로인한 사용자의 잠재적인 상해를 방지하기 위해, 제1 구획부는 히터 재료와 물의 결합으로부터 발생된 증기 및 공기 압력이 배리어 필름 백을 벗어날 수 있게 하는 통기구를 포함할 수 있으므로, 폭발하지 않는다.
히터 재료가 열가소성 본체로부터 물리적으로 격리된 다른 실시 예들에 있어서, 하나 또는 다수의 구획을 갖는 백을 사용하기 보다는, 열성형물은 배리어 필름 등을 포함할 수 있다. 백이 아닌 배리어 필름이 사용될 때, 히터 재료는 배리어 필름의 제1 면상에 증착될 수 있고 제거가능하고 박리가능한 플랩(flap)으로 덮일 수 있으며, 배리어 필름의 제2 면은 기판의 표면에 제거 가능하게 부착된다. 물과 같은 활성제는 열성형 가능한 물품과 별도의 용기에 제공되거나 외부 공급원으로부터 사용자에 의해 공급될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예들에서, 히터 재료는 열성형 가능한 본체와 직접적으로 통합되거나 포함될 수 있다. 히터 재료를 유지 및 수용하고 활성화 전후에 히터 재료가 빠져 나가는 것을 방지하기 위해, 본체는 본체의 제1 표면에 형성된 하나 이상의 공동를 포함할 수 있으며, 상기 복수의 공동는 히터 재료를 내장하고 있다. 열성형 가능한 물품은 또한 제1 표면, 복수의 공동 및 그 안에 매설된 히터 재료를 덮기 위해 몸체의 제 1 표면과 제거 가능하게 맞물리는 심지층을 포함할 수 있다.
히터 재료가 공동 또는 열성형 가능한 본체의 표면에 형성된 복수의 공동들 내에 통합되는 일부 실시 예들에 있어서, 열성형 가능한 물품은 파손 가능한 밀봉에 의해 분리된 제1 구획 및 제2 구획을 갖는 배리어 필름 백을 포함할 수 있다. 제1 구획은 예를 들어 물과 같은 가열 재료용 활성제를 수용할 수있는 반면, 제2 구획은 히터 재료가 내장된 공동 또는 복수의 공동들을 갖는 본체 및 상기 본체 상에 고정될 수 있거나 고정되지 않을 수 있는 어느 심지층을 수용할 수 있다. 활성제는 깨지기 쉬운 밀봉이 깨지면 히터 재료와 혼합되어 히터 재료를 활성화 시키게 된다. 히터 재료가 활성화되고 가열됨에 따라 스팀 및 공기 압력이 빠져 나가도록 제2 공동에 통기구가 제공될 수 있다.
히터 재료가 본체의 표면에 형성된 공동 또는 복수의 공동들 내에 통합되는 다른 실시 예들에서, 열성형 가능한 물품은 제거 가능한 부분, 및 상기 본체, 히터 재료 및 상기 공동 또는 공동들과 히터 재료에 걸쳐서 상기 본체에 고정되거나 고정되지 않을 수 있는 임의의 심지층을 수용하기 위한 단일 메인 내부 주머니를 갖는 배리어 필름 백을 포함할 수 있다. 메인 주머니 내에서, 물과 같은 활성제를 함유하는 제2 주머니가 제공될 수 있다. 백의 제거 가능한 부분을 제거하면 가열 재료용 활성제를 보유하는 제 2 주머니 뿐만아니라 열성형 가능한 몸체 및 일체형 히터 재료 및 모든 심지층에 접근 할 수 있게 된다. 제거 가능한 부분은 당 업계에 공지된 임의의 방법 또는 수단을 사용하여 제거될 수 있다. 예를 들어, 배리어 필름 백은 제거 가능한 부분을 찢어 버리는 노치(notch)를 포 할 수 있다.
열성형 가능한 본체가 내부에 매설된 히터 재료를 갖는 공동 또는 복수의 공동들을 포함하는 또 다른 실시 예에서, 열성형 가능한 제품은 제거 가능한 부분과 영구 가열 밀봉에 의해 분리된 제1 구획 및 제2 구획을 갖는 배리어 필름 백을 포함할 수 있다. 제1 구획은 히터 재료용 활성제, 예를 들어 물이나 물 침지 패드 형태의 물을 수용할 수 있는 반면, 제2 구획은 본체, 히터 재료 및 상기 히터 재료를 덮도록 상기 본체와 제거 가능하게 결합되거나 결합되지 않는 어느 심지층을 수용한다. 백의 제거 가능한 부분을 제거함으로써 예를 들어 물 침지 패드 또는 스펀지와 같은 가열재료를 위한 활성제 뿐만아니라 열성형 가능한 본체 및 일체형 히터 재료 및 임의의 심지층에 접근 할 수 있게 된다. 제거 가능한 부분은 당 업계에 공지된 임의의 방법 또는 수단을 사용하여 제거될 수 있다. 예를 들어, 배리어 필름 백은 제거 가능한 부분을 찢어 버리는 노치(notch)를 포함 할 수 있다.
전술한 본 발명의 양상들 및 목적들은 결합될 수 있고, 본 발명의 다른 장점들 및 양태들은 본 발명의 도면들 및 상세한 설명에 대한 다음의 설명을 읽을 때 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 열성형 가능한 본체의 일 실시 예의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예의 평면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예의 평면도이다.
도 4A는 본 발명의 일 실시 예의 평면 사시도이다.
도 4B는 도 1A에 도시된 본 발명의 일 실시 예의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예의 분해 사시도이다.
본 발명은 많은 다른 형태로 실시될 수 있지만, 도면에 도시되어 있으며, 본 개시가 본 발명의 원리의 예시로서 고려되어야 한다는 이해하에 하나 이상의 실시 예를 상세히 설명할 것이며, 본 발명을 도시된 실시 예들로 제한하려는 것이 아니다.
도 1 내지 도 6은 본 발명에 의해 고려되는 열성형 가능한 물품의 다수의 구현 예들을 나타낸다. 각각의 경우에 있어서, 열성형 가능한 물품은 열성형 가능한 본체(일반적으로 직사각형 요소로서 도시되지만, 몸체는 임의의 형상을 취할 수 있음을 이해해야 함) 및 히터 재료를 포함한다. 다양한 실시 예에서, 본체는 히터 재료(예를 들어, 염 또는 염의 혼합물)를 보유 및 포획하기 위한 공동 또는 복수의 공동를 포함할 수 있고, 열성형 가능한 제품은 히터 재료를 덮고 수용하는 것을 돕기 위한 심지층, 상기 히터 재료를 위한 활성제(예를 들어, 물), 배리어 및/또는 배리어 백, 통기구 및 다양한 밀봉들을 더 포함할 수 있다. 열성형 가능한 물품은 히터 재료 및 활성제의 결과적인 조합을 더욱 점성이 되게 하고 활성화된 히터의 가열시간을 연장시키기 위해 히터 재료 및/또는 활성제와 혼합될 수 있는 농후제 및/또는 왁스를 또한 포함 할 수 있다.
도 1은 열성형 가능한 제품 그 자체를 형성하거나 본 명세서에서 논의된 열성형 가능한 제품의 일부 실시 예에서 부가적인 요소와 조합하여 사용될 수 있는 열성형 가능한 성형체의 예를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 열성형 가능한 본체(10)는 복수의 공동들(12)을 포함하는데, 이들은 내부에 매설된 히터 재료(14), 예를 들어 염 또는 염 혼합물을 갖는다. 탈착된 심지층(16)은 히터 재료와 대기 사이에 장벽을 생성하도록 상부 공동(12) 및 히터 재료(14) 위로 본체(10)와 결합할 것이며, 활성화 전후에 공동 내에서 히터 재료를 포획하는 것을 돕는다. 또한, 몸체(10)는 가열 보유 물질 및/또는 활성제 흡수제 및/또는 일단 활성화된 히터 물질의 열 출력을 제어하기 위한 열 조절기로서 작용할 수 있는 히터 물질(14)과 혼합 될 수 있는 비 반응성 필러를 포함할 수 있다.
심지층은 신체에 대한 열 결합 또는 접착제의 사용을 포함하여 당 업계에 공지된 임의의 방식으로 본체(10)에 부착 될 수 있다. 어느 경우에 있어서도, 심지층이 본체에 착탈 가능하게 결합되어 가열이 완료되고 심지의 체중을 줄이기 위해 심지가 형성되면 심지층을 제거 할 수 있는 것이 바람직하지만, 심지층의 내부 또는 하부에 포획된 히터 재료 및 활성화 제를 사용자가 씻거나 제거 할 수 있게한다. 예를 들어, 심지 재료는 온도하에서 신체에 열 결합될 수 있거나, 일단 가열이 완료되면 사용자가 심지층을 "벗겨 내고" 사용자가 히터 재료를 세척 제거할 수 있도록 신체에 부착 될 수 있다.
열성형 가능한 본체(10)는 히터 재료(14)의 활성화를 일으키는 활성제를 제외하고는 몸체를 형성하는데 필요한 모든 것을 필수적으로 포함한다. 히터 재료를 활성화시키기 위해, 사용자는 임의의 필요한 활성제를 심지층에 도입함으로써 히터 재료를 통해서 흡수 및/또는 배어나오게 하고 활성화시킬 수 있도록 활성제, 예를 들어 물을 제공할 수 있다. 활성화 층은 사용자에 의해, 예를 들어 외부 소스로부터 제공될 수 있거나 또는 열성형 가능한 본체에 포함될 수 있다. 도 2, 3, 4A 및 도 4B는 조기 활성화를 방지하기 위해 히터 재료로부터 격리된 필수 활성제 뿐만 아니라도 1에 도시된 열성형 가능한 본체, 히터 재료 및 심지층 조합을 갖는 열성형 가능한 물품의 다양한 실시 예를 도시한다.
예를 들어, 도 2는 부서지기 쉬운 밀봉(26)에 의해 분리된 제1 구획(22) 및 제2 구획(24)을 갖는 배리어 필름 백(20)을 포함하는 열성형 가능한 물품(18)을 도시한다. 제1 구획(22) 내에는 예를 들어 물이 될 수 있는 활성제(28)가 수용되어 있다. 제2 구획(24) 내에는 본체(10), 심지층(16), 및 도 2에서 심지층에 의해 덮여 있지만 도 1에 도시된 바와 같이 공동 내에 매설된 히터 재료의 조합이 수용되어 있다. 제2 구획(24)은 통기구(30)를 더 포함한다.
이 구성에서, 열성형 가능한 물품의 활성화가 요구될 때, 예를 들어 제1 구획(22)에 압력을 가함으로써 부서지기 쉬운 밀봉(26)이 파괴되어 활성제(28)가 심지층(16)을 통과함으로써 히터 재료와 혼합될 수 있다. 일단 활성화되면, 가열재료는 열을 발생시키게 되고, 그 결과 증기 또는 건물의 공기압이 통기구(30)를 통해 배출되어 열성형 형 본체(10)의 가열을 야기하게 된다. 일단 본체가 가단 지점으로 가열되고 성형 가능하게 되면, 사용자는 백(20)으로부터 본체를 제거하고 원하는대로 본체를 형성한다. 일단 가열 및 형성이 완료되면, 사용자는 심지층을 제거하고 열성형 가능한 몸체를 헹구어 남은 활성제 및/또는 히터 재료를 제거할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 바와 같이 열성형 가능한 본체, 히터 재료, 심지층 및 활성제를 갖는 열성형 가능한 물품의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 3에 도시 된 바와 같이, 열성형 가능한 제품(18')은 제거 가능한 부분(32') 및 주변부 및 내부 주머니(34')를 갖는 배리어 필름 백(20')을 포함한다. 주머니(34') 내에는 열성형 가능한 본체(10), 심지층(16) 및 도 3의 심지층에 의해 덮여 있지만 도 1에 도시 된 바와 같이 공동 내에 매설된 히터 재료가 있다. 또한, 주머니(34') 내에는 활성제(28')를 포함하는 용기 또는 제 2 주머니(36')가 있다.
도 3에 도시된 실시 예에서 가열 물질의 활성화 및 본체의 형성이 요구될 때, 사용자는 본체(10) 및 제2 주머니 또는 용기(36')의 양쪽에 접근할 수 있도록 백(20)으로부터 제거 가능한 부분(32')을 제거할 수 있다. 활성제(28')는 제2 주머니(36')를 개방함으로써 접근될 수 있고 심지층(16)에 도입되어 다시 아래의 공동 내에 매설된 가열 물질의 활성화를 유발할 수 있다. 일단 가열 및 형성이 완료되면, 심지층(16)은 본체(10)로부터 다시 제거될 수 있고 임의의 잔여 가열 재료 및/또는 활성제는 세척될 수 있다.
도 3에 도시된 실시 예에서 제거 가능한 부분(32')은 임의의 공지된 방법을 사용하여 제거될 수 있고, 완전히 또는 부분적으로 제거될 수 있고, 아니면 몇몇의 경유에 있어서 본체(10) 및 제 2 주머니(36')에 대한 접근을 생성하기 위해 단순히 개방될 수 있다. 예를 들면, 제거 가능한 부분(32')은 절단되거나 박리될 수 있거나, 또는 백(20')의 일부분을 끌어 당김으로써 개방될 수 있다. 접근을 용이하게 하기 위해, 백(20')은 노치(38')를 구비할 수 있고 및/또는 제거 가능한 부분의 일부 또는 전부를 찢어 버릴 수 있는 시작점을 만들 수 있다.
제2 주머니 또는 용기(36')는 예를 들어 물 또는 증점제나 왁스가 첨가된 물 일 수 있는 활성제에 대해 선택적으로 접근 할 수 있게 하면서 수용 및 밀봉할 수있는 당 업계에 공지된 임의의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 제2 주머니는 배리어 백(20')과 유사한 배리어 백일 수 있거나 제거 가능한 뚜껑 또는 단부를 갖는 유리병 또는 용기일 수 있다.
도 4A(평면도) 및 도 4B(도 4A의 측면도)는 도 1에 도시된 바와 같이 열성형 가능한 본체, 히터 재료, 심지층 및 활성제를 갖는 열성형 가능한 물품의 다른 실시 예를 도시한다.
도 2에 도시된 실시 예와 유사하게, 도 4A 및 도 4B에 도시 된 바와 같이, 열성형 가능한 제품(18 ")은 활성제(28")를 수용하는 제1 구획(22"), 및 열성형 가능한 본체(10), 심지층(16) 및 도 4B에 가상선으로 도시된 바와 같이 공동들(12) 내에 내장된 가열재료(14)의 조합을 수용하는 제2 구획(24")을 갖는 배리어 필름 백(20")을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 구획을 분리하는 파손될 수 있는 밀봉 부를 갖기보다는, 열성형 가능한 물품(18")은 조기 또는 원치 않는 활성화를 방지하기 위해 두 개의 구획 사이에 영구적인 밀봉(40")를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 구획에 접근하여 히터 재료를 활성화시키고 궁극적으로 본체(10)를 형성하기 위해, 백(20")은 도 3에 도시된 실시 예와 관련하여 논의된 것과 동일한 방식으로 실질적으로 유사하고 제거 가능한 부분(32")을 포함할 수 있다. 일단 제거 가능한 부분(32")이 개방되거나 및/또는 백(20)으로부터 부분적으로 또는 완전히 제거되면, 본체(10)에 형성된 공동들(12)에 내장된 히터 재료(14)를 활성화시키도록 사용자는 활성제(28") 및 본체(10)를 제거하고 활성제(28")를 심지층(16)으로 도입한다. 전술한 실시들에서와 같이, 본체(10)의 가열 및 형성이 완료되면 심지층(16)을 제거하고 열성형 가능한 몸체를 세척 및 헹굼하여 임의의 나머지 히터 재료 및/또는 활성제를 제거할 수 있다.
활성제로서 물을 사용하기 보다는, 도 4A 및 도 4B에 도시된 실시 예 또는 본원에서 논의된 임의의 실시 예는 습기의 손실을 방지하기 위해 밀봉된 물에 흠뻑젖은 패드 또는 스펀지(28")를 대신 사용할 수 있다. 단순히 물 또는 다른 활성제 용액보다는 물에 흠뻑젖은 패드 또는 스폰지형 물질을 사용하면 유출, 필요한 물의 손실을 피하고 잠재적으로 사후 형성을 피하는 이점이 있다.
지금까지, 본원에서 논의된 실시 예 각각은 히터 재료의 통합을 허용하는 공동을 갖는 열성형 가능한 본체를 포함한다. 히터 재료를 본체와 결합시키고 재료와 본체 사이에 직접 접촉을 제공하는 것이 가장 효율적이고 최상의 열 전달을 제공할 수 있지만, 물과 같은 활성제 및 염이나 염 혼합물과 같은 히터 재료가 사용될 때, 생성된 화합물은 청소가 어렵고 불편한 사용자 경험을 초래할 수 있다.
따라서, 본 발명은 히터 재료 및/또는 활성제로부터 격리된 열성형 가능한 본체를 갖는 열성형 가능한 제품을 추가로 고려하여, 일단 본체가 완전히 형성되면 활성화된 및/또는 소비된 히터 재료의 청소 및 제거를 용이하게 한다. 예시적인 실시 예가 도 5에 도시되어 있다.
도 5에서, 열성형 가능한 물품(118)은 실질적으로 균일한 표면을 가질 수 있거나 공동을 포함하거나 또는 몸체의 하나 이상의 표면에서 생성되는 임의의 다른 형성부들을 가질 수 있는 열성형 가능한 몸체(110)를 포함한다. 완성품은 또한 예를 들어 물과 같은 활성제(128)로 충전된 제1 구획(122) 및 히터 재료(114)로 채워진 제2 구획(124)을 포함하는 배리어 필름 백(120)을 포함하며, 상기 두 개의 구획들은 깨지기 쉬운 밀봉(126)에 의해 분리되어 있다. 배리어 백의 폭발을 피하기 위해, 활성화 및 가열의 결과로서 축적되는 임의의 증기 또는 공기 압력의 배출을 허용하도록 통기구(130)가 제공될 수 있다.
히터 재료를 활성화시키기 위해, 제1 부분에 압력을 가함으로써 깨지기 쉬운 밀봉이 파괴될 수 있다. 일단 활성화되면, 배리어 주머니는 열성형 가능한 본체의 표면에 접착되거나 배치될 수 있다. 일단 가열 및 형성이 완료되면, 배리어 주머니는 열성형 가능한 제품으로부터 제거되어 폐기될 수 있다. 히터 재료 및 활성제는 열성형 가능한 몸체로부터 밀폐되어 격리되므로, 히터 재료 및 활성제가 결코 본체와 접촉하지 않으므로 몸체로부터 히터 재료 및/또는 활성제화를 씻어낼 필요가 없다.
도 6은 히터 재료와 열성형 가능한 본체 사이의 직접적인 결합으로서의 열성형 가능한 물품에 대한 또 다른 변형 예를 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 실질적으로 균일한 표면을 가질 수 있거나 공동을 포함하거나 또는 몸체의 하나 이상의 표면에 생성되는 임의의 다른 형성부를 가질 수 있는 열성형 형 본체(210)가 제공 될 수 있다. 물품(218)은 배리어 필름 층의 대향 측면(도 6의 바닥면)이 몸체(210)의 표면(246)과 결합하는 반면에, 일 측면상에 배치된 히터 물질(214)을 갖는 열 투과성 배리어 필름 층(242)을 포함할 수 있다. 히터 재료와 열성형 가능한 몸체 사이의 직접적인 결합을 방지하기 위해, 배리어 필름은 고체 및 액체 모두에 대해 불투과성 일 수 있다.
플랩 또는 밀봉(244)은 히터 재료의 조기 또는 불필요한 활성화를 방지할 뿐만 아니라 히터 재료의 이탈을 방지하기 위해 히터 재료(214) 위에 배치 될 수 있다. 심지 재료 또는 심지층은 플랩 또는 밀봉이 제거될 때 히터 재료가 배리어 필름 층(242)으로부터 멀어지는 것을 방지하기 위해 그리고 일단 플랩이나 밀봉이 제거되고 활성제가 히터 재료에 첨가될 때 히터 재료가 흘러나오거나 분산되는 것을 방지하기 위해 플랩 또는 밀봉(244) 사이에 배치될 수 있다.
히터 재료(214)의 활성화가 요구될 때, 플랩 또는 밀봉(244)은 제거될 수 있고 물과 같은 활성제가 히터 재료에 첨가될 수 있다. 일단 가열 및 본체(210)의 형성이 완료되면, 히터 재료(214) 및 임의의 활성제 및 심지층과 함께 배리어 필름(242)이 몸체(210)로부터 제거 될 수 있다. 몸체와 히터 재료 및/또는 활성제 사이에 직접적인 접촉이 없으므로, 본체(210)는 깨끗해야 하며 추가 청소가 필요하지 않다.
활성제는 열성형 가능한 물품(218)을 구비하거나 사용자에 의해 공급될 수 있다. 예를 들어, 열성형 가능한 본체(210), 배리어 필름 층(214), 히터 재료(214) 및 플랩 또는 밀봉(244)이 도 2 내지 도 4B에 도시된 실시 예들 중 임의의 실시 예에서 본체(10), 위킹 층 (16) 및 히터 재료(14)를 대체할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이 히터 재료와 직접 접촉하는 열성형 가능한 본체를 제공하기보다는, 열성형 가능한 물품들(18, 18' 및 18")을 포함하는 열성형 가능한 본체는 도 6에 도시 된 바와 같은 배리어 필름을 사용하여 히터 재료로부터 격리될 수있다.
실시 예와 관계없이 히터 재료는 수화 에너지가 격자 에너지보다 큰 재료 여야 한다. 그러한 물질이 활성제와 혼합되면 그 결과는 열이 방출되는 에너지의 폭발일 것이다. 히터 재료와 활성제의 결과적인 혼합의 용액 엔탈피(수화열)가 열을 제공하는데 사용된다. 전반적으로 언급된 바와 같이, 그러한 열의 발생을 가져올 히터 재료 및 활성제의 조합은 염 또는 염과 물의 혼합물, 또는 증점제 또는 왁스와 같은 다른 원소를 갖는 물 또는 용액 또는 혼합물이다. 무수 염화 마그네슘(MgCl2)은 젖을 때 아주 뜨거워지는 염의 예이다.
염 및 물 용액에 의해 생성되는 열의 양은 열성형 가능한 몸체를 열성형 가능한 온도로 가열하기에 충분해야 하지만, 화상의 위험 및 불편한 사용자 경험을 가능한한 피할 수 있는 수준으로 유지되어야 한다. 다음 그래프는 다른 농도에서 MgCl2 용액의 엔탈피에 의해 생성된 열을 보여주며, 그 온도들은 MgCl2와 물의 용액이 들어있는 비이커의 중간 영역 근처에서 측정한 것이다.
Figure pct00001
위의 그래프에서 알 수 있듯이, 생성된 용액에서 염의 %는 MgCl2가 증가함에 따라 온도가 증가하므로 온도와 점진적인 상관관계를 갖는다. 그러므로, 사용자에게 화상을 입히거나 열성형 가능한 몸체를 손상시킬 수 있는 높은 수준의 열의 생성을 피하기 위해 너무 많은 MgCl2를 제공하지 않으면서 열성형 가능한 성형체를 형성하기에 충분한 열을 발생시키기에 충분한 MgCl2 농도를 갖는 용액이 선택되어야 한다. MgCl2와 물의 혼합 용액에서 일반적으로 5 중량% 내지 20 중량%의 MgCl2의 범위가 적절한 열 수준을 생성시켜 열성형 가능한 몸체를 열성형 가능하게 만들고 사용자에게 화상을 입히거나 열성형 가능한 몸체를 손상시키는 것을 방지하는 것으로 밝혀졌다.
비록 MgCl2가 개시되고 예로서 제시되었지만, 음의 엔탈피를 갖는 다른 염의 예도 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 다음 표는 가열 물질로 활용될 수 있는 다른 염분에 대한 용액의 엔탈피를 보여준다.
Figure pct00002
여기에 기술된 본 발명의 부가적인 실시 예는 당업자에 의해 고려될 수 있고, 본 발명의 범위는 개시된 실시 예에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 특정 실시 예가 도시되고 설명되었지만, 본 발명의 사상으로부터 크게 벗어남이 없이 많은 변형이 가능할 것이며, 그 보호 범위는 첨부된 청구항의 범위에 의해서만 제한된다.

Claims (21)

  1. 열성형 가능한 물품으로서,
    열성형 가능한 온도보다 낮은 온도에서는 단단하고 열성형 가능한 온도보다 높은 온도로 가열될 때 성형될 수 있는 재료를 사용하여 구성된 본체; 및
    히터 재료 - 상기 히터 재료는 활성화될 때 상기 본체와 열적으로 접촉하고, 활성화될 때 상기 히터 재료에 의해서 발생되는 열은 상기 히터 재료의 용액의 엔탈피에 의해 제공됨 -;
    를 포함하는 열성형 가능한 물품.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 본체는 폴리락트산(PLA) 중합체, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 폴리카프로락톤, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리(카프로락톤), 폴리(히드록시부티레이트), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 중 적어도 하나를 포함하는 열성형 가능한 물품.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 물을 더 포함하며, 상기 물은 상기 히터 재료로부터 초기에 분리되고, 상기 히터 재료는 상기 히터 재료, 상기 물 및 임의의 추가 첨가제를 합한 총 중량의 5% 내지 20% 범위의 중량을 가지며, 상기 히터 재료는 물이 상기 히터 재료와 결합할 때 활성화되는 열성형 가능한 물품.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 히터 재료는 MgCl2, KCl, KBr, NaCl, LiCl, Lil, CuSO4, FeCl2, MgSO4, CaCl2 및 CaO로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 열성형 가능한 물품.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 히터 재료는 음의 엔탈피의 용액을 갖는 염 또는 염의 혼합물이며, 상기 염 또는 염의 혼합물은 수화를 통해 활성화되는 열성형 가능한 물품.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 히터 재료는 상기 본체로부터 물리적으로 격리되는 열성형 가능한 물품.
  7. 제 6 항에 있어서, 배리어 필름 백을 더 포함하며, 상기 배리어 필름은 부서지기 쉬운 밀봉에 의해서 서로 격리되는 제1 구획 및 제2 구획을 가지며, 상기 히터 재료는 상기 제1 구획 내에 수용되고 상기 물은 상기 제2 구획에 수용되고, 상기 제1 구획은 통기공을 포함하며, 상기 부서지기 쉬운 밀봉을 파괴하면 상기 히터 재료와 상기 물이 혼합되어 상기 히터 재료가 활성화되는 열성형 가능한 물품.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 배리어 필름 백은 상기 본체의 제1 면에 제거 가능하게 부착되는 열성형 가능한 물품.
  9. 제 8 항에 있어서, 배리어 필름을 더 포함하며, 상기 히터 재료는 상기 배리어 필름의 제1 면에 증착되고 벗겨질 수 있는 플랩으로 덮히고, 상기 배리어 필름의 제2 면은 상기 본체의 표면에 제거가능하게 부착되는 열성형 가능한 물품.
  10. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체는 상기 본체의 제1 면에 형성된 적어도 하나의 공동을 포함하며, 상기 적어도 하나의 공동은 그 안에 내장된 히터 재료를 갖는 열성형 가능한 물품.
  11. 제 10 항에 있어서, 심지층을 더 포함하며, 상기 심지층은 상기 제1 면, 상기 적어도 하나의 공동 및 그 안에 내장된 상기 히터 재료를 덮도록 상기 본체의 상기 제1 면과 제거가능하게 결합되는 열성형 가능한 물품.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 부서지기 쉬운 밀봉에 의해서 격리된 제1 구획 및 제2 구획을 갖는 배리어 필름 백을 더 포함하며,
    상기 제1 구획은 물을 수용하고;
    상기 제2 구획은 통기공을 포함하며, 상기 본체를 수용하고, 상기 부서지기 쉬운 밀봉이 부서지는 경우 상기 물은 상기 히터 재료와 혼합되고 이에 의해 상기 히터 재료가 활성화되는 열성형 가능한 물품.
  13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 배리어 필름 백을 더 포함하며, 상기 배리어 필름 백은,
    제거 가능한 부분;
    상기 본체를 수용하기 위한 내부 주머니; 및
    물을 함유하는 제2 주머니;
    를 갖는 열성형 가능한 물품.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 배리어 필름 백은 상기 제거 가능한 부분을 제거하기 위한 노치를 포함하는 열성형 가능한 물품.
  15. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 제거 가능한 부분, 및 영구적인 밀봉에 의해서 격리된 제1 구획과 제2 구획을 갖는 배리어 필름 백을 더 포함하며,
    상기 제1 구획은 물에 흠뻑젖은 패드를 수용하고;
    상기 제2 구획은 상기 본체를 수용하는 열성형 가능한 물품.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 배리어 필름 백은 상기 제거가능한 부분을 제거하기 위한 노치를 포함하는 열성형 가능한 물품.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서, 증점제를 더 포함하며, 상기 증점제는 물이나 상기 히터 재료에 포함되는 열성형 가능한 물품.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항중 어느 한 항에 있어서, 왁스를 더 포함하며, 상기 왁스는 물이나 상기 히터 재료에 포함되는 열성형 가능한 물품.
  19. 열성형 가능한 물품을 형성하기 위한 방법으로서,
    열성형 가능한 본체를 제공하는 단계;
    상기 열성형 가능한 본체와 열적 접촉하도록 히터 재료를 위치시키는 단계; 그리고
    상기 열성형 가능한 본체를 형성하도록 열을 발생시키기 위해서 상기 히터 재료를 활성화시키는 단계 - 상기 히터 재료의 용액의 엔탈피에 의해서 열이 발생됨 -;
    를 포함하는, 열성형 가능한 물품을 형성하기 위한 방법.
  20. 여기에서 설명한 바와 같은 열성형 가능한 물품.
  21. 여기에서 설명한 바와 같은 열성형 가능한 물품을 형성하기 위한 방법.
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