TWI741742B - 便攜式熱可塑織物複合材料加熱裝置套組 - Google Patents
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Abstract
一種便攜式熱可塑織物複合材料加熱裝置套組,主要包含可攜式加熱裝置與熱可塑織物複合材料。其中可攜式加熱裝置包含第一盒體,以及設置於其上方或內部的第二盒體,兩盒體底部間形成間距空間,用以收容加熱包。熱可塑織物複合材料可收容於第二盒體的容置空間。於第一盒體內加水淹過加熱包並蓋上蓋體,則加熱包中的生熱材料接觸水進行放熱反應產生水蒸氣,水蒸氣經第二盒體底部的複數氣孔進入容置空間,其所生熱能傳導至熱可塑織物複合材料,達成無明火、無電產熱,即得以將熱可塑織物複合材料受熱軟化,使其得以不受外在環境(像是傳統加熱方式或電力系統)限制的情況下,於野外就地使用熱可塑織物複合材料,達到包紮固定等急救之目的,並預防二次傷害的產生。
Description
本發明係一種有關便攜式熱可塑織物複合材料加熱裝置套組,特別是指一種無明火、無電產熱,不受使用環境限制,即可對熱可塑織物複合材料進行塑形使用的可攜式加熱裝置套組。
石膏(Gypsum)是一種硫酸鹽,即是一種主要化學成分為硫酸鈣(CaSO4)的二水合硫酸鈣(CaSO4‧2H2O,又稱「生石膏」)礦物。生石膏經過煅燒、磨細可得β型半水石膏(CaSO4‧1/2H2O),即「建築石膏」,又稱「灰泥」或「熟石膏」。早期應用於醫療護理中的熟石膏(plaster of Paris)鑄型材料笨重厚實,且又缺乏所需的柔軟度及舒適性。近來利用石膏粉製成的石膏繃帶(plaster of Paris bandage),已廣泛地應用於醫療中的肢體固定,例如作為急診室的臨時醫療,用於暫時固定骨折、脫臼等,以待進一步治療;或者是直接應用在骨折、脫臼的術後肢體固定。
另一種被普遍應用來提供固定、支持和保護,同時可預防及矯正畸形者,則是以材質較為輕盈的合成聚合物為主體的鑄型材料,例如樹脂石膏繃帶(synthetic or resin casting bandage)。以合成
聚合物為主體的鑄型材料,其材質輕盈、不受水影響而可加以沖洗,同時提升了配戴上的舒適度,並可讓使用者擁有較佳的肢體活動性。再者,由於X-光可穿透此等以合成聚合物為主體的鑄型材料,故醫護人員可在無需移除鑄型材料的情況下,進行後續的X-光等的醫療檢測。
承如上述,早期使用於骨折或術後癒合期的固定用熟石膏,其材質笨重厚實,缺乏所需的柔軟度及舒適性,易造成配戴上的不適舒感。普通熟石膏大約5至10分鐘會變硬,石膏完全乾燥則需1至2天,其乾燥所需時間過長,於石膏乾燥定型前,病患無法自由行動。再者,石膏嚴禁碰水,因水會逐漸溶解石膏,使其軟化造成破裂。此外,石膏透氣性差,容易引起過敏及皮膚搔癢。通常利用石膏固定治療的第一星期,病患受傷的部位會出現腫脹的現象,導致原先塑型好的石膏太緊,進而造成血液循環不佳及疼痛的現象發生。而於第二星期,當病患腫脹開始消退時又會覺得太鬆,缺乏固定的效果。由於石膏固定後再次塑型及取下的過程,相較之下皆較為耗時且不便。若遇到上述情形,可能會造成病人的不適及延緩治療的時效,嚴重者甚至引起其他併發症,如:腔室症候群(compartment syndrome)。
另一方面,市面上一般的樹脂石膏繃帶,主要是以與水反應而固化的合成聚合物(例如反映型聚氨酯)鑄型材料為主,其是藉由與水、或是與含有催化劑或固化劑的溶液接觸,使其產生硬化固定的作用,像是3MTM ScotchcastTM Rigid Casting Tape,又如美國專利第US 4,411,262號記載的結構性材料(Constructional Material)、美國專利第US 4,800,872號記載的無分紗之鑄型膠帶(Ravel-free
Orthopaedic Casting Tapes)等的發明。使用時可將此聚合物鑄型材料包覆至使用者需矯形固定的部位,並將其浸泡於水中,或以水接觸該鑄型材料一段時間,抑或是可先將此鑄型材料浸泡水中,再於其產生固化作用前,將之包覆至使用者需矯形固定之部位,待一段反應時間後使得該合成聚合物鑄型材料硬化,達到固定使用者特定部位的效果。由於與水反應而固化的合成聚合物鑄型材料於接觸水或濕氣即會產生硬化現象,為一不可逆的反應,故而無法重新塑形或重覆利用,且在使用上亦需將其小心地存放於不接觸水氣或無濕氣的密封裝置中。
具形狀記憶能力的高分子聚合物材料係屬於智慧型材料的一種,具有可藉由如熱、光、電場、磁場等的外界刺激,從一變形的暫態(暫時形狀)回到其永久狀態(初始形狀)之能力的材料,故已廣泛地應用於電子電路元件、熱感應元件、生物醫學領域等範疇。有關含有該等具形狀記憶能力之高分子聚合物的熱可塑織物複合材料、結構、墊體、護具,以及熱可塑織物複合材繃帶(thermoshapable fabric composite bandage),已被相繼開發完成,例如揭露於台灣發明專利公告第I646982號-「形狀記憶立體織物複合材料」、發明公告第I648160號-「立體織物複合材料的製造方法、塗佈機以及使用該方法得到之複合材料」、新型專利公告第M577021號-「墊體複合材結構、墊體及護具」、台灣發明專利申請案第109116737號-「熱塑性薄型2D網布複合材結構及其相關產品與製造方法」,以及新型專利申請案第109206227號-「熱塑性薄型2D網布複合材結構及其相關產品」等文獻中,其皆參引
合併於本文。
為使熱可塑織物複合材料(例如熱可塑織物複合材繃帶)軟化塑形,通常需藉助可供電生熱之加熱裝置來達成,例如利用微波爐或烘箱等加熱裝置,使其溫度上升至高於所塗覆之高分子聚合物的熔點(Melting temperature,即Tm點),此無異侷限了熱可塑織物複合材料的使用場合,即必須在容易取得熱源的場所,例如室內等特定地點,方得以加熱使用該熱可塑織物複合材料,如此導致如戶外的急救站、軍隊中的醫護、野外的搜救與護理等,若缺少電或明火等熱源,則都不能在第一時間內使用熱可塑織物複合材料做為緊急處理的手段。
有鑑於習用繃帶具上述缺點,發明人乃針對前述缺點研究改進,提供一種無明火、無電產熱之便攜式熱可塑織物複合材料加熱裝置套組。利用本發明的加熱裝置,熱可塑織物複合材料(如熱可塑織物複合材繃帶)並不直接接觸熱源,而是透過生熱包加水所產生的蒸氣,使得該織物複合材繃帶溫度上升高於其內含之高分子聚合物的熔點,進而達到軟化塑形包紮之目的。
本發明之目的在於,提供一種不受使用環境限制之便攜式熱可塑織物複合材料加熱裝置套組。
本發明又一目的在於,提供一種不受使用環境限制,且可重複塑形使用之便攜式熱可塑織物複合材料加熱裝置套組。
為達成上述目的及功效,本發明所採行的技術手段包括:提供一便攜式熱可塑織物複合材料加熱裝置套組,其包含一可攜式加熱裝置與一熱可塑織物複合材料。其中所述可攜式加熱裝置主要包括一第一盒體,頂端具有一開口;一第二盒體,套設在前述第一盒體內部,或直接疊置於第一盒體的上方,第二盒體底部與第一盒體內底面間形成一間距空間,內部具有一容置空間,底部具有與容置空間相通的複數氣孔;一加熱包,放置在前述間距空間內,具有透水材質構成的袋體,內部收容有生熱材料;以及,一蓋體,其可用於覆蓋前述第一盒體與/或第二盒體的開口。
所述熱可塑織物複合材料,可被收容於前述第二盒體的容置空間內。利用加熱方式,將具有形狀記憶能力的高分子聚合物塗佈至織物上,形成該熱可塑織物複合材料。該等包含具形狀記憶能力之高分子聚合物的熱可塑織物複合材料所使用的織物主體,可以是3D(three-dimensional)立體織物,或者是2D(two-dimensional)平面織物。
本案具形狀記憶能力的高分子聚合物,其在常溫狀態下大多為固體狀態,隨著溫度上升,會逐漸軟化。高分子聚合物的Tm點可大於約65℃~70℃,故利用本發明的可攜式加熱裝置,將聚合物的溫度提升至大於其Tm點,使得熱可塑織物複合材料完全軟化,藉此得以讓使用者對具有該高分子聚合物的熱可塑織物複合材料進行處理,以利塑形並達到包覆固定之目的。
根據本發明,於前述第一盒體內注入適量的水,使其淹
没蓋過加熱包,將收容有熱可塑織物複合材料的第二盒體置於該第一盒體內部(或依其他實施方式亦可置於其上方),接著蓋上蓋體,利用加熱包中的生熱材料與水接觸,進行放熱反應產生水蒸氣。水蒸氣經前述氣孔進入第二盒體的容置空間,並將熱能傳導至放置於該容置空間內的熱可塑織物複合材料,達成無明火、無電產熱,即可將熱可塑織物複合材料加熱軟化,進而得以不受環境限制,對熱可塑織物複合材料進行塑形固定使用。
本發明上述可攜式加熱裝置,其中蓋體上可進一步設置有至少一個排氣孔,藉以排出過量的水蒸氣,防止盒內溫度過高,同時達到降低盒內壓力及蒸氣對流,以達到加速軟化及提升安全性之功效。於某些實施方式中,第一盒體內部可進一步設有複數肋條,用以支撐前述套設於第一盒體內的第二盒體。
根據本發明,其中該加熱包的可透水材質,可包含布或紙。加熱包中的生熱材料,可包含氧化鈣(CaO,又稱生石灰)顆粒或粉末。其中該第一盒體、第二盒體、與蓋體可以是由矽膠、紙、塑膠等材質所形成。
為使本發明的上述目的、功效及特徵可獲得更具體的瞭解,於此將依各附圖說明如下。
1:可攜式加熱裝置
10:便攜式熱可塑織物複合材料加熱裝置套組
11:第一盒體
111:第二開口
112:肋條
12:第二盒體
121:第二開口
122:容置空間
123:間距空間
124:氣孔
13:加熱包
131:袋體
132:生熱材料
14:蓋體
141:排氣孔
2:熱可塑織物複合材料
圖1是本發明較佳實施例的立體分解圖。
圖2是本發明較佳實施例之局部構件組合剖視圖一。
圖3是本發明較佳實施例之局部構件組合剖視圖二。
圖4是本發明較佳實施例之構件組合剖視圖三。
為能更進一步瞭解本發明之結構、功能、作用等特徵及技術內容,請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖。應能理解的是,本案圖式中多種特徵並未按照比例繪示,其僅為說明例示之用。不同實施態樣的圖式中,相同或近似之構件將以相同之元件符號加以表示,然而該等相同重複僅為簡明敘述本發明,不代表所記載之不同實施態樣與/或結構間具有特定的關係。此外,說明書中用來記載空間之相關詞彚,例如「上」、「下」及類似用語,其僅便於描述圖式中某一(些)元件或特徵與另一(些)元件或特徵間的相對關係,該等空間相關用詞非用以將某一(些)元件或特徵,特定侷限於其相對另一(些)元件或特徵之上方或下方的位置,其涵蓋包括元件或特徵的不同方向。值得注意的是,所附圖式僅提供作為參考與說明之用,並非用來對本發明加以限制。
於本說明書所載的「約」、「大約」、「實質上」之用語,通常表示在一給定數值或範圍的20%內,較佳為10%內,更佳者為5%內,或3%以內,或2%以內,或1%以內,或0.5%以內。在此給定的數值為大約的數值,亦即在沒有特定說明的情況下,可隱含「約」、「大約」、「實質上」之含義。
請參閱圖1所示,可知本發明的便攜式熱可塑織物複合材料加熱裝置套組10主要包括:一可攜式加熱裝置1,以及一熱可塑織物複合材料2。所述可攜式加熱裝置1包括:一第一盒體11、一第二盒體12、一加熱包13,以及一蓋體14。其中第一盒體11頂端具有第一開
口111,且於部分實施方式中,第一盒體11的內部可進一步設置有複數肋條112。舉例來說,參閱如圖1所示,可於第一盒體11四個邊角處,分別設置一用於支撐第二盒體12的肋條112。
第二盒體12內部具有一容置空間122,頂端具有一第二開口121,底部則包含有複數氣孔124,用於使水蒸氣流通,且第二盒體12底部與第一盒體11內底面間形成一間距空間123,用以收容加熱包13。第二盒體12可套設在第一盒體11內部,抑或是直接疊置於第一盒體上方(圖未示)。當第二盒體12套設於第一盒體11內部時,第二盒體12的第二開口121可突出位於第一盒體11的第一開口111上方(圖未示),或者是第二盒體12的第二開口121可與第一盒體11的第一開口111齊平而位於同一水平面。當第二盒體12疊置於第一盒體11上方時,則第二盒體12底部將覆蓋住第一盒體11的第一開口111。於部分實施方式中,配合參閱圖2所示,第二盒體12可套設並支撐於第一盒體11內的複數肋條112上,其中第二盒體12的第二開口121可與第一盒體11的第一開口111位在同一水平面上。
蓋體14可如圖1所示者為活動分離式,或者亦可與第一盒體11或第二盒體12的一側邊連接,而形成掀蓋式(圖未示)蓋體,其可用於覆蓋第一盒體11的第一開口111與/或第二盒體12的第二開口121。蓋體14可進一步設置有一或多個排氣孔141,如圖1顯示為複數排氣孔141,達成排出過量的水蒸氣,防止溫度過高,同時達到降低盒內壓力及蒸氣對流,以達到加速軟化及提升安全性之功效。
配合參閱圖3與圖4所示,所述加熱包13可放置於第一盒
體11與第一盒體12間所形成的間距空間123內,其為可透水材質構成(如紙或布)的袋體131,內部收容生熱材料132,該生熱材料132可以是氧化鈣顆粒或粉末。為了便於攜帶與重複使用,前述第一盒體11、第二盒體12、與蓋體14可以是以矽膠、紙、塑膠等材質所形成。
本發明的熱可塑織物複合材料2,可被收容於前述第二盒體的容置空間122內。可利用如熱黏塗佈(heating method)的加熱方式,將具有形狀記憶能力的高分子聚合物塗佈至織物上,形成該熱可塑織物複合材料2。該等包含具形狀記憶能力之高分子聚合物的熱可塑織物複合材料2所使用的織物主體,可以是3D立體織物,即在上、下二表層(即X、Y平面)間,具有與該X、Y平面垂直之Z軸方向上不等高度的紗線,形成3D立體空間(spacer)。或者是2D平面織物,其在形成X、Y平面的上、下二表層間並無立體空間存在,例如熱可塑薄型2D網布即是其中一例。
具有形狀記憶能力的高分子聚合物的熔點(Tm點)大於約65℃~70℃,故利用本案的可攜式加熱裝置1,即可將聚合物的溫度提升至大於其Tm點,藉此讓使用者得以對具有該高分子聚合物的熱可塑織物複合材料2進行處理,以利塑形並達到包覆固定之目的。具形狀記憶能力的高分子聚合物,可選自由聚酯(polyester)、聚氨酯(polyurethane,PU)、聚醯胺(polyamide)、聚醇(polyol)、聚己內酯(polycaprolactone,PCL)的至少一無規共聚物(random copolymers)或嵌段共聚物(block copolymers)所組成的群組中
再者,於部分實施方式中,本發明所使用之具有形狀記
憶能力的高分子聚合物,可以是利用非混煉方式所形成者,如此得以使該高子聚合物在經過單次加熱(例如超過Tm點)並降溫後,不會因混煉方式所殘留之低分子量化合物的干擾而不具有鏈糾纏的結構,進而造成Tm點的喪失,並導致其機械強度降低。可使用如熱黏塗佈的加熱方式來形成本案的高分子聚合物,其在經過加熱(例如超過Tm點)並降溫後,由於此高分子聚合物可具有鏈糾纏的結構,故仍可維持其結構以及Tm點。藉此可將本案的熱可塑織物複合材料2多次加熱變形,以達到重複塑形與重覆使用之目的。
根據本發明,當使用者欲使用該熱可塑織物複合材料2進行包紮固定時,可於前述第一盒體11內注入適當的水量,使其淹没蓋過放置於其中的加熱包13。繼之,將收容有熱可塑複合材料2的第二盒體12,套設於第一盒體11的上方(圖未示)或內部。或如圖所示,於部分實施方式中,可將第二盒體12套置於第一盒體11內側的複數肋條112上。接著蓋上蓋體14,利用加熱包13中的生熱材料與水接觸後,進行放熱反應產生大量具熱能的水蒸氣。水蒸氣通過位於第二盒體12底部的複數氣孔124進入第二盒體12的容置空間122,並將熱能傳導至放置於該容置空間122內的熱可塑織物複合材料2,達成無明火、無電產熱,即可將熱可塑織物複合材料2加熱軟化,進而得以不受環境限制,對熱可塑織物複合材料2進行塑形固定使用。
於一較佳的實施例中,加熱包13中所含的生熱材料132可為氧化鈣,即俗稱的生石灰。氧化鈣與水接觸與水接觸後進行放熱反應,產生氫氧化鈣(Ca(OH)2)與大量具熱能的水蒸氣。水蒸氣經第二
盒體12底部的氣孔124進入容置空間122,並將熱能傳導至熱可塑織物複合材料2,隨著溫度升高到一定的程度,例如高於所塗覆之高分子聚合物的Tm點65℃~70℃,熱可塑織物複合材料2開始軟化。經過適度的加熱時間,熱可塑織物複合材料2完全軟化,此時即可取出熱可塑織物複合材料2加以使用。舉例來說,可使用於室外球場、野外骨折、脫臼等的臨時包覆、固定等,並可預防二次傷害產生。利用本發明,即可達成無明火無電產熱,將熱可塑織物複合材料2受熱軟化,進而得以在不受環境限制的情況下,利用熱可塑織物複合材料2進行包紮、固定等急救處理。而氧化鈣(生石灰)與水放熱反應完後所產生的氫氧化鈣係為自然界土壤原有之物質,可用於改良土壤結構及降低土壤酸度等回歸自然的用途,不會對環境造成污染或破壞。
實施例
根據本發明,以台北智慧材料股份有限公司(TSM Smart Materials Co.,Ltd.)所提供,寬度約5公分(cm)x長度約180公分(cm)x厚0.1公分(cm),每捲約重72公克(g)的熱可塑織物複合材繃帶樣品為例。當以可同時收容四捲熱可塑織物複合材繃帶的可攜式加熱裝置來加熱軟化該繃帶樣品,例如加熱裝置第一盒體尺寸為長約17.4cm x寬約17.4cm x高約8.05cm,第二盒體尺寸為長約15.8cm x寬約15.8cm x高約5.5cm,蓋體尺寸為長約17.8cm x寬約17.8cm,其實驗結果如表1所示。
當以可收容一捲熱可塑織物複合材繃帶的可攜式加熱裝置來加熱軟化該繃帶樣品,例如加熱裝置第一盒體尺寸為長約9.5cm x寬約9.5cm x高約11.2cm,第二盒體尺寸為長約9.5cm x寬約9.5cm x高約8.4cm,蓋體尺寸為長約9.5cm x寬約9.5
cm,其實驗結果如表2所示。
將生石灰15g與水以不同比例進行放熱反應產生水蒸氣,使得加熱裝置中一捲可塑織物複合材繃帶樣品(約72g)產生軟化現象,其實驗結果顯示如表3。
經由上述實驗結果,於配合所收容繃帶樣品捲數之適度大小尺寸的可攜式加熱裝置中,生石灰與繃帶樣品(生石灰/繃帶樣品)的使用比例需約為50g/288g(即表1中四捲繃帶樣品重)或約為15g/72g(即表2中一捲繃帶樣品重)以上時,方可有足夠生石灰含量來產生軟化加熱裝置中收容之繃帶樣品所需之蒸氣熱。且表3顯示在生石灰與繃帶的使用比例固定在15g/72g時,生石灰:水的比例從1:3到1:6,放熱反應進行約8min,都適足以完全軟化其所收容的繃帶樣品。該繃帶樣品的冷却硬化時間約為2.6min(將近3min),此足以讓熱可塑織物複合材繃帶具充足時間進行包紮固定等處理。而當生石灰:水的比例過低,即小於1:6時(水加過量),則容易使繃帶樣品因蒸氣產生過多,致使溫度過高而導致包紮燙手,且第一盒體會殘留過多氫氧化鈣水溶液增加事後處理困難。反之,若生石灰:水的比例過高,即大於1:3時(水加太少),則因蒸氣產生不足,將不足以完全軟化繃帶樣品,造成使用包紮固定上的困難。
本發明揭露的實施態樣及其優點承如上述,惟應瞭解的是,上述說明的內容,僅為本發明的較佳實施例說明,舉凡依本發明的技術手段與範疇所延伸的變化、修飾、改變或等效置換者,亦皆應落入本發明的專利申請範圍中。又,本發明所揭示之具體實施態樣,包含複數個共同描述且彼此間可協同提供一系列效益之特色。除權利請求項另有聲明外,本發明並不只侷限在那些包含所有該等特色、或提供全部所述效益的實施態樣。再者,以單數來指稱所請求元件的任何參照,如「一」、「此」、或「該」,亦不應視為將此元件限制為
單數。以上內文所述者,僅為揭示本發明之具體實施態樣,並非用來限定本發明之實施範圍,即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾者,皆為本發明專利範圍所涵蓋。
1:可攜式加熱裝置
10:便攜式熱可塑織物複合材料加熱裝置套組
11:第一盒體
111:第一開口
112:肋條
12:第二盒體
121:第二開口
122:容置空間
124:氣孔
13:加熱包
14:蓋體
141:排氣孔
2:熱可塑織物複合材料
Claims (11)
- 一種便攜式熱可塑織物複合材料加熱裝置套組,其至少包括:一可攜式加熱裝置,其包括;一第一盒體,頂端具有一開口;一第二盒體,可套設於該第一盒體內部,該第二盒體具有一容置空間,且底部具有複數氣孔,其中該第二盒體的該底部與第一盒體內底面間形成一間距空間;一加熱包,放置在前述間距空間內,其為可透水材質構成的袋體,內部收容有生熱材料;與一蓋體,可用於覆蓋該第一盒體的第一開口與/或位於其內側之第二盒體的第二開口;以及一熱可塑織物複合材料,其可收容於該第二盒體的該容置空間中,其是塗佈有具形狀記憶能力之高分子聚合物的3D(three-dimensional)立體織物或者是2D(two-dimensional)平面織物所形成的複合材料。
- 如請求項1所述之套組,其中該熱可塑織物複合材料具有可重塑性。
- 如請求項1所述之套組,其中該蓋體設有至少一個排氣孔。
- 如請求項1所述之套組,其中該蓋體可為活動分離式。
- 如請求項1所述之套組,其中該蓋體可為掀蓋式,其連接至第一盒體或第二盒體的一側邊。
- 如請求項1所述之套組,其中該第一盒體內部設置有複數肋條,用以支撐該第二盒體。
- 如請求項1所述之套組,其中該加熱包的可透水材質可為布或紙。
- 如請求項1所述之套組,其中該生熱材料可包含氧化鈣顆粒或粉末。
- 如請求項1所述之套組,其中該第一盒體、該第二盒體、與該蓋體可以是由包含矽膠、紙、塑膠等材質所形成。
- 一種如請求項1的便攜式熱可塑織物複合材料加熱裝置套組,其中該可攜式加熱裝置的第二盒體可疊置於第一盒體上方,且其中該可攜式加熱裝置的蓋體可用於覆蓋該第二盒體的第二開口。
- 如請求項1或10所述之套組,其中該熱可塑織物複合材料為一熱可塑織物複合材繃帶。
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