凝胶化的冷却包的制作方法

专利名称：凝胶化的冷却包的制作方法
背景技术：
本发明涉及一种冷却包，它是利用材料溶解在液体中生成的负溶解热。
通过材料在液体中溶解时的负溶解热制冷的紧凑的自冷装置在本领域是众所周知的。Williams的美国专利3,804,077公开一种冷却包，其中包括在一个区域中的水溶性材料(硝酸铵)和起胶凝剂作用的淀粉材料，以及在另一个区域中的水。当用户破坏了区域之间的隔膜时，这些成分就发生混合。硝酸铵的溶解是吸热的，从周围吸收热量并“制冷”。已经知道淀粉凝胶能够制成一些稳定性的冷却包，它能抑制包中的混合成分在重力作用下的不均匀分布。延长这种冷却包有效制冷的持续时间，因为它能抑制水使其不象在无凝胶存在时那么迅速地遇到硝酸铵。
由于包中材料的粒度和密度差别很大，所以在装运期间，淀粉往往积累在包的底部。这类包的成分往往分布得很不均匀。包的某些区域胶凝得过分好，但它们并不冷，因为凝胶阻碍了水和硝酸铵互相向对方的扩散。包的其它区域则胶凝得不够，它们由于制冷持续的时间短又变得太冷。在使用前，为了试图使淀粉分布得均匀，应该摇动冷却包。均匀的分布并不是总能达到的。这会造成包与包之间胶凝性能和随后温度下降的不一致。
此外，在许多现有技术的装置中，使用粉末状的淀粉。使用粉末状的淀粉，能提供在冷溶液中迅速生成凝胶的能力。在冷却包的制造过程中，粉末状的淀粉重量非常轻，并有生成粉尘的倾向。淀粉粉尘能污染塑料袋包装的密封区，所以密封不好或不牢固。有相当一部分粉末损失在粉尘控制系统中，造成单个冷却包成本的增加。此外，粉末状的淀粉爆炸危险性极大，在工厂加工冷却包的过程中，造成不安全的工作条件。
发明概述在本发明的一个方面，提供一种凝胶化的冷却包，其中包括附着的胶凝剂，胶凝剂涂敷在粒状的复合“制冷”材料上，形成可渗透的，优选液体可渗透的，不连续的覆层。这后一种材料能与液态的第二种材料互相作用制冷。冷是由粒状的复合材料溶解在液态的第二种材料中的负溶解热产生的，液态的第二种材料优选水溶液。“制冷”材料可以是例如许多铵盐，锡、钴或镍盐，碱金属盐，或尿素之类有机化合物中的一种。优选的“制冷”材料是硝酸铵，特别是颗粒的形式，优选低密度的硝酸铵颗粒。优选的胶凝材料是淀粉。可通过喷洒、浸泡、刷涂，或采用一种粘结材料，将其涂敷到硝酸铵的颗粒上。冷却包也可包含相变材料，相变材料可以延长装置实际制冷的持续时间。
这些材料被装在一次性容器中隔开的、不能渗透液体的导热区域中，使在一个区域中包含涂敷有胶凝剂的粒状“制冷”材料，而另一个区域则包含液体材料。每一种这样的区域，都可以有任意个。一次性容器可由与其环境一致的聚合材料制造。
本发明凝胶化的冷却包是通过装置的触发而制冷，其中包括破坏上述区域之间的隔膜。该隔膜可以是一次性使用的易碎的薄膜。
本发明的另一个方面，提供一种冷却物体的方法，这种方法是在触发之前或之后，使物体与本发明的冷却包接触。为了冷却物体，使装置触发制冷，被冷却的物体可以是动物体的一部分，优选人体的一部分，或被冷却的物体可以是一种食品或饮料。
本发明的另一个方面，提供一种涂敷硝酸铵颗粒的方法，通过将胶凝剂涂敷到硝酸铵颗粒上，制成可渗透的、不连续的胶凝剂层和干燥颗粒/胶凝剂复合物。
本发明的冷却包具有许多优点。在装置操作时，胶凝剂形成均匀分布的凝胶。这种凝胶的存在能防止混合的制冷材料沉降在底部并降低装置的效率。
均匀的凝胶还能提高装置的有效寿命，从而得到比从前所能达到的更长的制冷时间。
本发明的冷却包，胶凝剂在包内具有极好的分散作用。将胶凝剂附着到制冷材料上，在包触发时，不能使胶凝剂起“球”，或不会使胶凝剂基本上不被润湿。在本发明的冷却包中，所附着的胶凝剂，在制冷材料上不形成连续的涂层，因此，在包触发时，并不阻碍温度开始下降。
制造本发明的冷却包包括少得多的粉末状的胶凝剂，一般是淀粉的起尘。包的密封是比较均匀的，密封不容易失败。
本发明还能制造比从前更小的冷却包，这也是由于能更有效地使用这些成分。由于所有的胶凝剂都可用来被润湿，所以不需考虑未被润湿的部分而加入过量的胶凝剂。
除非另有规定，本申请使用的所有技术和科学术语，其含意都与本发明所属领域中普通技术人员一般理解的相同。虽然在本发明的实践或实验中，可以采用与本申请所述相似或相同的方法和材料，但下面所述的是一些适宜的方法和材料。全文引入本申请提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献作为参考。在出现矛盾的情况下，以包括定义在内的本说明书为准。此外，这些材料、方法和实施例只是用来说明，而不是限制本发明。
从下面的详细说明和权利要求中，可以明显地看出本发明的特征和优点附图简述

图1是本发明凝胶化的冷却包实施方案和相似的未凝胶化的冷却包在包表面上测定的温度对时间标绘的对比曲线。
对优选实施方案的说明本发明是基于下列发现胶凝剂能附着在冷却包中使用的制冷材料上，其附着方式并不明显地阻碍或延迟制冷的开始，对效率也没有不利的影响。胶凝剂和制冷材料实际上是无尘的，结果使冷却包的组装得到改进。在装运和处理过程中，避免了胶凝剂和制冷材料的基本分离，基本上提高了冷却包性能的可靠性和重现性。制冷材料本发明使用二种材料，当它们发生相互接触时，就相互作用制冷。这些材料即可以发生化学反应，也可以发生物理作用制冷。
制冷的化学反应(吸热反应)是一些显示负反应热的反应。例如氢氧化钡水溶液和硫氰酸铵之间的化学反应是吸热反应，产生冷。
制冷的物理相互作用是显示负溶解热的相互作用。例如，硝酸铵、硝酸钾、硫酸铵和氯化铵之类的无机盐溶解在水中制冷。另一些有效的制冷材料是尿素之类的有机材料和其它的无机盐类如溴化铵、碘化铵、氯化钾、氯化锡的二水合物、二氨化钴、二氯化钴六水合物和硝酸镍六水合物。
与制冷材料相互作用的材料是液体。液体可以是水溶液，即水或包含其它成分如羟基和多羟基物质，例如乙醇、丙三醇、乙二醇、丙二醇和类似的化合物的水。
如下面所叙述的，本发明凝胶化的冷却包的另一些成分，例如可以是相变材料。
本发明优选的实施方案，是制冷材料发生物理相互作用制冷的方案。优选的制冷材料包括硝酸铵。硝酸铵很容易以珠状丸的形式买到，这种珠状丸也称作颗粒，既可以是高密度的形式，也可以是低密度的形式。这些颗粒是粒状的复合材料。对于凝胶化的冷却包，低密度的形式是优选的，因为它更容易溶解，得到所需要的快速降温。低密度的颗粒还包括重量百分数较低(约0.5％至约5％(重量)，时常为约1％至约3％(重量))的粘土粘结剂，例如高岭土。然而，低密度的硝酸铵颗粒比高密度的颗粒更容易产生粉尘。这使凝胶化冷却包的制造商放弃低密度硝酸铵性能上的优点，以避免采用这种材料使制造过程复杂化。
我们采用的由供应商提供的高密度和低密度的二种硝酸铵颗粒(佛罗里达州，坦帕，Nitram有限责任公司)具有相同的比重(即1.7g/cc)。然而，这二种颗粒的堆密度却多少有些不同。低密度的硝酸铵颗粒是堆密度(g/cc)为每立方厘米约0.60至约0.90g，或约0.65至约0.85g/cc的颗粒。高密度的硝酸铵颗粒是堆密度为约0.90至约1.10g/cc，或约0.95至约1.05g/cc的颗粒。这些堆密度是通过测定高密度和低密度硝酸铵颗粒试样的体积和重量测定的。
在本发明的水基凝胶化的冷却包中，每100ml水中的制冷材料为约50至约150g，优选每100ml水中为约75至约140g。胶凝剂在本发明中使用的胶凝剂是有机的或无机的；在本发明中，这二种类型的胶凝剂都是有效的。可以使用无机化合物，例如金属氧化物、金属醇盐、或金属氧化物的碱金属盐。这些无机化合物包括锌的氧化物、锡的氧化物、钛的氧化物、锆的氧化物、和硅酸盐和铝酸盐与水和乙醇之类的溶剂相组合。
在本发明中使用的优选的胶凝剂是有机胶凝剂。有效的有机胶凝剂包括包括淀粉在内的碳水化合物之类的有机化合物；聚丙烯酰胺；多元醇如季戊四醇；或含蛋白质的材料如干燥的凝胶。这些试剂能与溶剂如水、丙酮、乙醇、二甲氧基四甘醇组合以生成凝胶。对本领域的技术人员而言，许多其它有机和无机基凝胶系统的实例也是已知的。
有机胶凝剂是特别优选的，它们与水溶液反应后生成凝胶。已经发现，含有多羟基的有机聚合物胶凝剂在本发明的冷却包中能很好的使用。这类胶凝剂包括各种多糖化合物。已经发现，在本发明的一些实施方案中，淀粉是特别有效的。
淀粉包括α-D-吡喃葡糖基单元的直链(直链淀粉)和支链(支链淀粉)聚合物的混合物。直链淀粉是通过(1→4)α-配糖键互相键合的D-吡喃葡糖基单元的直链聚合物。支链淀粉是α-D-吡喃葡糖基单元高支化的聚合物，其中主要是(1→4)键，但也包含位于支化点的(1→6)α-配糖键。可从淀粉中分离的其它非碳水化合物材料包括脂肪酸、蛋白质、酶和无机材料，它们一般均以少量存在。可以从许多来源分离淀粉，其中包括从玉米、软质玉米、小麦、黑麦、大麦、高粱、或水稻的种子，或木薯、马铃薯、或竹芋之类植物的根，或西谷椰子树的木髓中分离淀粉。
淀粉一般以其凝胶化温度表征，凝胶化温度是开始为稀的不透明的淀粉悬浮液变粘稠、变成半透明的并最终变成透明的温度。直链淀粉的含量，从几乎为0至约85％，大部分残余物是由支链淀粉组成的。某些淀粉膏剂的增稠是由直链淀粉直链分子的缔合作用引起的。玉米淀粉能制成稳定性的凝胶。软质玉米的淀粉(直链淀粉异常的低，或没有直链淀粉)在稀的分散体中不能胶凝，但在高浓度(30％)下能形成可逆的凝胶，在50-60℃下可逆的凝胶重新分散。
淀粉可以其取代程度来表征。通过与游离羟基反应可以引入取代基。所引入的取代基数目由分析确定，可用官能团的百分数表示(例如，氮、磷、氯、羟烷基、或羧基)，或优选以取代程度表示。取代程度表示每个脱水葡萄糖单元取代基的数目，取代程度可根据下式计算DS=(162)(A)/100(B)-(C-1)(A)式中DS是取代程度，A是由分析确定的取代基百分数，B是A的式量，在C与B不同时，C是被引入的所有取代基的式量。取代程度等于3系指在脱水葡萄糖单元上的所有3个羟基位置都被取代。
在本发明的冷却包中，需要冷水的凝胶化作用。预先凝胶化的淀粉(包括预先煮过的淀粉)是通过对它们进行凝胶化加工干燥的产品，对于这类应用是有效的。这种类型的淀粉能在冷水中溶涨和分散，因为其颗粒已被破碎，其分子不能发生高度缔合。这后一种作用是由于在分子线形扩展和缔合之前，迅速脱水的结果。喷雾干燥、转鼓干燥、气胀挤压和泡沫加热都是生产预胶凝淀粉的适宜方法。
淀粉，包括预凝胶化的淀粉，都可以通过交联作用加以改性，以增加抗剪切性能，耐热性能和耐极高或极低氢离子浓度的性能。淀粉可以被部分地氧化，以提高其稳定性。淀粉可通过与硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐或黄原酸盐的无机酯化作用，或通过用羧酸、酸酐、酸性氯化物、或乙烯酯处理的有机酯化作用衍生。对于本发明的应用，也可以制成淀粉醚。
另一类冷水溶涨的淀粉，是高度取代的亲水性的淀粉衍生物。在这类淀粉中，既可以在均相反应系统中有意使颗粒的结构碎裂，也可以通过取代基使颗粒弱化到在与水接触时使其水合和分散。
羟烷基淀粉也适合在本发明的冷却包中作为胶凝剂。这类淀粉包括羟基乙醚磷酸氢酯淀粉，和2-羟丙基醚磷酸氢酯淀粉。在取代程度为0.15-1.0的条件下，这类羟烷基淀粉是可冷水溶解的。
在聚合物科学和技术大全(the Encyclopedia of PolymerScience and Technology),12卷，边缘科学出版社；John Wiley &Sons有限责任公司，1970,pp.819-847中，有关于淀粉凝胶化作用的详细资料。淀粉的生产和转化方法，对本领域的技术人员而言，是众所周知的。
在本发明的冷却包中优选使用的淀粉，是冷水水合的淀粉，这种淀粉能耐温度约-5℃。可以购到的适宜淀粉是Binasol 90C、Binasol81、soft-Set、Mira-thik 603、Mira-thik 606、Mira-thik 609、Mira-thik 468、Mira-thik 469、和Mira-Gel 463淀粉(伊利诺斯州，德卡特，A.E.Staley Mfg.公司)。特别优选的是Binasol 90C和Mira-thik 468淀粉。
在本发明凝胶化的冷却包中使用的胶凝剂量，每100ml水可为约5至约25g胶凝剂。高于此量会妨碍达到最大的温度下降，低于此量，在冷却包中不能提供足够的凝胶化作用。在本发明凝胶化的冷却包中，优选的胶凝剂量为每100ml水约10至约25g。附着方法将胶凝剂附着到制冷材料上，以制成低粉尘的复合物。这大大地简化了包的制造，由于胶凝剂和制冷材料往往都含有很多的粉尘。这些粉尘使得很难制成可靠的包密封，由于必须使用粉尘控制系统如空气过滤器，并造成成分的大量浪费，而且大大地增加了制造凝胶化的冷却包的设备中的爆炸的危险性。
可以从许多适宜的方法中，选择将胶凝剂附着到制冷材料上的方法。这些方法包括将胶凝剂喷洒到制冷材料上，把制冷材料浸入胶凝剂中，使用一种涂敷到制冷材料上的粘结材料，然后将带有粘结剂的制冷材料在胶凝剂中滚动，或用胶凝剂喷洒。这种方法能以粘结方式将足够的胶凝剂附着到制冷材料上，能基本上抑制在处理时胶凝剂颗粒与制冷材料的分离。
不希望在制冷材料的表面上形成连续的胶凝剂覆层，因为这会导致延迟制冷材料与溶解制冷材料的液体开始反应。与其相反，粘结的方法能将胶凝剂均匀地分布在冷却包中，使胶凝剂被束缚在包内发生制冷反应的区域。在本发明凝胶化的冷却包中，胶凝剂的溶解在制冷中并不是限制步骤。
现有技术凝胶化的冷却包的缺点是，在装运或储存过程中，胶凝剂变成局部化，例如集中在凝胶化冷却包的角落里，随后不经用户将其基本上重新分布，就不能发挥其作用。胶凝剂的润湿作用是不均匀的，很多胶凝剂被浪费，因为它未曾起悬浮和分布制冷材料的作用。这是浪费胶凝剂的。本发明的冷却包在用户使凝胶化的冷却包触发以后就将被分散的胶凝剂分散在整个容器中。
将胶凝剂颗粒粘结到制冷材料上优选包括干燥步骤，以抑制水分从吸湿的制冷材料重新分布到胶凝剂上。在包触发之前，这种重新分布会降低胶凝性能，因此能降低本发明冷却包制冷的性能。干燥附着胶凝剂的制冷材料，可采用许多方法进行，其中包括在强制通风的干燥箱中干燥、在外热式的旋转干燥器中干燥、或采用本领域的技术人员所知的其它干燥方法干燥。还可选用的成分本发明凝胶化的冷却包还可包含其它成分。其中包括相变材料。当从固相向液相、从一种固相向另一种固相，或与此相反，发生相变时，相变材料能储存或释放潜热。
相变材料起温度稳定剂的作用。当凝胶化的冷却包开始冷却时，从相变材料中放出热量，引起其相变，优选发生冻结。这应理解为，在装置能达到的温度范围内，选择能发生冻结的材料。被冻结的相变材料，有助于长时间维持被降低的温度，因为相变材料的重新熔化会吸收热量。直到相变材料完全熔化为止，熔化相变材料所需的热量不起使冷却包升温的作用。这会延长本发明冷却包的有效使用寿命。
适宜的相变材料是在正常的环境温度下是液态，但它在接近需冷却包稳定的温度下熔化。一系列均相烷烃的熔点与下表所示的原子数有直接的关系
上面的每一种材料都可以单独或组合地封装起来，例如，封装在微囊中，微囊的尺寸为约1至约10μm，微囊是按本领域的技术人员所熟知的任一参考文献(Vandergaer,J.E.，微囊法加工和应用，Plenum出版社，纽约，1974；Nixon,J.R.，微囊法，Marcel Dekker有限责任公司，纽约，1976)中所述的方法制造的。当预定的冷却温度接近其熔点时，上述的每一种化合物都是非常有效的。根据前述内容可以看到，选择适宜的相变材料，并将它们以封装的形式加入本发明的冷却包中，能显著地提高根据本发明的专用凝胶化冷却包的性能。容器将装制冷材料、胶凝剂和任何还可有的成分的容器制造成具有至少一个第一区域和至少一个第二区域。第一区域包含复合的制冷材料/胶凝剂。第二区域包含溶剂。在该装置操作前和操作后，这些区域必须装有这些成分，所以这二个区域都必须是不能透过液体的。该容器还必须能从外部向内部导热，使容器的外部冷却，从而冷却容器外部任何需要冷却的物体。
为了开始制冷的相互作用，制冷材料和与其相互作用的第二种材料必须发生相互接触。在本发明中，这是优选通过打通、选择性穿孔、拉破或采用其它方法，破坏区域之间的隔膜进行的。在优选的实施方案中，溶剂是一种液体，更优选水溶液。在破坏隔膜之后，可将水溶液转移到包含制冷材料和胶凝剂的区域中。然而，还观察到，在破坏隔膜之后，能将制冷材料和胶凝剂转移到包含水的区域中。这二个区域都还可以包含相变材料。
优选隔膜包含用手使容器变形就能将其拉破、穿孔或破坏的材料。在包括多于单对的容器区域的实施方案中，设想本发明的冷却包包括适当增加的隔膜数目，以便可以在各种区域之间建立通道，足以提供所需的冷。在只采用单对区域的实施方案中，也可以采用多个隔膜。本发明不受冷却包中区域并置或区域结构的限制。
对隔膜或沿隔膜施加的压力，能选择性地将隔膜拉破、穿孔，或采用其它方式破坏隔膜，同时却保持容器的外表面和包围容器的表面，以及第一和第二区域完好无损。隔膜可由许多种实用结构中的任一种组成。在优选的实施方案中，隔膜包括在第一和第二区域之间延伸的易碎或不结实的壁，隔膜是可用手分开的，因而能破坏隔膜。在另一个优选的实施方案中，隔膜是包含第一区域的容器的易碎或不结实的壁，第一区域适合被包在第二区域中(一种“袋中袋”结构)。
在另一个实施方案中，采用拉片破坏隔膜。当拉动时，拉片就破坏了隔膜，在第一和第二区域之间形成通道。在不太优选的实施方案中，隔膜包括一个带塞子的孔眼，当对其施加压力时，该塞子是可以除去的。也通过隔膜形成通道。在另一个实施方案中，隔膜包括具有许多孔的壁，在施加压力下，这些孔位就被拉破，使各区中的材料互相接触。隔膜也可由可移动的圆盘或盖组成，它们能被刺穿或采用其它方法弄穿，或由挡片组成，例如易碎的挡片。
另外，当隔膜受到外压时，能使隔膜变形，形成一个或优选形成多个裂缝或狭缝。裂缝可从隔膜的边缘或周边向内延伸，或可使它们位于隔膜边缘或周边的中间。然而，预料任何适合破坏隔膜的方法都可用于本发明。本领域的人员会理解其它可能的方案。
容器优选包括薄的、挠性的和导热的材料，各区域中所装的任何内容物都不能对该材料产生有害的影响，而且该材料能耐所遇到的温度。这一类材料可以是聚合材料，其中包括含离子键的聚合物膜(例如Surlyn，可从杜邦公司购到)，聚乙烯、聚丙烯和聚酯膜(例如MYLAR膜，可从杜邦公司购到)，铝膜和镀铝的聚合物膜，和其它常规的塑料或其它适合容纳冷却液体的包装材料，例如橡胶、乙烯基树脂、或覆乙烯基树脂的织物。乙烯基树脂的密封，一般是采用射频密封方法进行的，这是本领域的人员所熟知的。已经发现，采用厚度约0.02mm至约0.1mm透明的乙烯基树脂是令人满意的。这使容器起薄壁包囊的作用，其形状能与周围的形状一致。
该容器优选包括上层和下层，它们在边缘上粘结在一起，形成气密的基本上是平面的包囊。隔膜的壁最好包含不结实的或薄的区域，当对其施加压力时，这些区域能够拉破。
在优选的实施方案中，导热材料是金属箔，例如基本上由铝或铜组成的金属箔，或镀金属的塑料薄膜，例如镀铝的聚酯。可采用任何适宜的方法，例如焊接、热密封、超声波焊接、溶剂焊接、折叠密封、或采用粘结剂将材料的边缘粘结在一起。在另一个优选的实施方案中，容器采用的材料是一种含离子键的聚合物膜。
在冷却包的制造过程中，容器优选在每个区域包括一个开口端或开口侧，分别用于加入制冷材料/胶凝剂和液体。在这些材料加入之前，其它的侧面或边缘都是密封的。将组分加入到容器的不同区域后，将开口侧密封。容器的尺寸和形状，以及容器内区域的并置和结构，将根据预定的应用而变化。也可采用其它的组装程序适宜地组装冷却包。例如在区域呈环形配置，或袋中袋配置的情况下，例如可先真空密封一种区域，然后再装入另一种区域。在一个具体的实施方案中，各区采用叠层式配置。本发明不受容器内区域配置的限制。
在组装后和使用前，冷却包处在静态条件下，优选冷却包在使用一次后废弃处理。在本发明的另一个实施方案中，在本发明的冷却包中采用多个第一区和/或第二区。如前所述，在这些实施方案以及只有单对区域的实施方案中，可以使用一个以上的隔膜。
应用本发明，用户可以破坏或打通隔膜。然后用户将一个区域内的材料分布到另一个区域中，或者相反。在优选的实施方案中，将包含液体的第二个区域内的内容物分布到第一个区域的制冷材料/胶凝剂中。
本发明的冷却包在许多应用中是有效的。当通过冷却包中液体介质的对流，向装置的外表面上传递冷流时，可以观察到按相反方向传递热流，在进一步向其它物体传递的场合，根据具体的应用，也采用热包。在这类应用中，将冷却包设计成适合这些应用的形状。例如在某些实施方案中，冷却包用于冷却食品或饮料。冷却食品或饮料使用的冷却包，可被设计成能满足某些性能标准，例如在某一时间内，达到某一使用温度。
本发明的冷却包也可在医疗机构、家庭、或休养场所用于治疗目的，或用于解除过热。冷却包也可以用于冷却劳损的肌肉、关节或韧带，或用于处理或防止中暑虚脱。
很容易使本发明的冷却包用于外科手术或其它医疗目的，例如用于人或兽医的外科手术。由于本冷却包具有极好的稳定特性，所以患者的不舒服、可能发生的组织疼痛，会由于过冷而明显地减轻。
对于这些和其它的应用，冷却包优选包括固定装置，该装置能先使冷却包定位，例如固定在四肢上，随后使装置触发，不再进行位置的调节。适宜的固定装置包括条带、胶带、或能重复使用的有附着力的条带，例如VELCORO条带。冷却包可制成袖状物，把袖状物制成能放在四肢如人、马、狗或任何其它动物腿周围所需的尺寸。能将平整的冷却包插入纺织品袖状物或包扎物中。袖状物的直径是可调的，能对各类患者使用相同的袖状物。另外，冷却包可制成垫状物，使其能在被冷却的人或动物体的表面如背和胸上展开。可以在与被冷却的物体接触之前或之后，使冷却包触发。本申请使用的术语“触发”系指隔膜的破坏或其它操作，以混合一次性容器各区域所装的材料，从而使各区域所装的材料开始相互作用，以及用手或其它方法将冷却包中的材料混合在一起，保证这些材料均匀地分布，所以也保证了均匀地冷却。
本发明的冷却包易适合应用于治疗目的。许多类型的损伤都非常需要应用冷来处理。这些损伤包括肌肉和韧带的劳损和扭伤，以及风湿病、关节炎等病痛。冷却包的这类应用也需要将其制成袖状物或垫状物，其中包括固定装置，例如上面所述的那些。
采用自冷的一次性凝胶化冷却包冷却物体的方法，也是本发明的特征。该方法由下列步骤组成制备上述的冷却包，破坏隔膜使冷却包触发，用手或其它方法，将第一和第二区域中的材料混合在一起，以确保这些材料的接触，将冷却包放在冷却的物体上实际使用。这种方法通过在物体和冷却包之间建立和维持热接触来实施是非常有效的。在一些实施方案中，对于食品和饮料容器之类被冷却的物体，冷却包和容器是一个整体。在另一些实施方案中，只将冷却包加到被冷却的物体上，或使冷却包的形状适合被冷却的物体。
在下面的实施例中，将进一步说明本发明，这些实施例并不限制在权利要求中所述的本发明的范围。
实施例下面的实施例，说明了要求专利保护的本发明的一些具体实施方案的某些特性。实施例1采用低密度硝酸铵的凝胶化的冷却包在一个实施例中，本发明凝胶化的冷却包是如下制造的。Surlyn容器的一个区域装有110ml无离子水。另一个区域装有115g低密度的硝酸铵颗粒(佛罗里达州，坦帕，Nitram有限责任公司)，通过稍微湿润硝酸铵颗粒，并使它们在淀粉粉末中滚动，向这些颗粒上附着21g Binasol 90C淀粉(伊利诺斯州，戴卡特，A.E.Staley Mfg.公司)。区域之间的隔膜是由Surlyn制造的。实施例2采用高密度硝酸铵的凝胶化的冷却包在另一个实施例中，本发明凝胶化的冷却包的制造方法，与实施例1相同，具有以下改进。Surlyn容器的一个区域装有120ml无离子水。另一个区域装有115g高密度的硝酸铵颗粒，在硝酸铵颗粒上附着16g Binasol 90C淀粉。实施例3凝胶化的冷却包与非凝胶化的冷却包性能的对比将根据实施例1中所给成分的冷却包，与下面制备的非凝胶化的冷却包的性能进行对比。将130g低密度硝酸铵颗粒放入Surlyn容器的一个区域中，其另一个区域装有120ml无离子水。这二种容器均装有易碎性的密封隔膜。环境温度为24℃。在时间为0时，把根据实施例1的凝胶化的冷却包和上述非凝胶化的冷却包的易碎密封同时破坏。将在随后40分钟内所得到的这二个装置的表面温度标绘于图l。在图1中包括根据实施例1的冷却包的时间-温度曲线1，和非凝胶化的冷却包的时间-温度曲线2。
如从图1所看到的，从触发作用后6分钟到触发作用后至少40分钟的时间内，本发明凝胶化的冷却包能比非凝胶化的冷却包达到更低的温度，在触发作用后2分钟时，这二种包达到的最低温度之间的最大温差仅3.1°F(1.7℃)。本发明凝胶化的冷却包清楚地表明，在这整个时间内，其冷却的有效持续时间超过非凝胶化的冷却包。在本发明凝胶化的冷却包中，胶凝剂分布的改进显著地提高了胶凝作用和低温性能的可靠性。
应当理解，虽然结合详细说明叙述了本发明，但前述的说明只是用来说明本发明，而不限制本发明的范围，本发明的范围，是由所附权利要求的范围规定的。本发明的其它方面、优点和改进，也在下述权利要求的范围内。
权利要求
1．一种凝胶化的冷却包，其中包括一次性的容器，其中该容器包括至少一个不能渗透液体的、导热的第一区域，其包含能与液态的第二种材料相互作用以制冷的复合颗粒材料，将胶凝剂颗粒附着到其上，制成可渗透的不连续的覆层；至少一个不能渗透液体的、导热的第二区域，其包括能与第一种区域中所述第一种材料相互作用以制冷的所述第二种材料；置于所述第一和第二区域之间的隔膜，该隔膜可用手操作，形成所述区域之间的通道，其中区域之间的通道，使胶凝剂开始凝胶化作用，生成容器中的凝胶，而且其中所述的通道使所述第一和第二种材料开始相互作用，结果在容器内制冷。
2．权利要求1的凝胶化的冷却包，其中的第二种材料是水溶液。
3．权利要求1的凝胶化的冷却包，其中的第一种材料选自硝酸铵、尿素、溴化铵、碘化铵、氯化钾、氯化锡二水合物、二氨化钴、二氯化钴六水合物、和硝酸镍六水合物。
4．权利要求3的凝胶化的冷却包，其中的第一种材料是硝酸铵。
5．权利要求4的凝胶化的冷却包，其中的硝酸铵是至少一种低密度颗粒的形式。
6．权利要求1的凝胶化的冷却包，其中的胶凝剂是淀粉。
7．权利要求6的凝胶化的冷却包，其中的胶凝剂被喷到第一种材料上。
8．权利要求6的凝胶化的冷却包，其中还包括将胶凝剂粘附到第一种材料上的粘结剂。
9．权利要求1的凝胶化的冷却包，其中的容器包括能与其周围形状一致的薄壁包囊。
10．权利要求9的凝胶化的冷却包，其中的容器包括聚合物材料。
11．权利要求1的凝胶化的冷却包，其中还包括多个第一和第二区域。
12．权利要求1的凝胶化的冷却包，其中的隔膜是一次使用的易碎薄膜。
13．权利要求1的凝胶化的冷却包，其中还包括封装的相变材料。
14．一种凝胶化的冷却包，其中包括一次性使用的聚合的容器，其中该容器包括至少一个不能渗透液体的、导热的第一区域，其中包含附着到低密度硝酸铵上的淀粉；至少一个不能渗透液体的、导热的第二区域，其中包含水；一个置于所述第一和第二区域之间的一次使用的易碎的薄膜，该隔膜是可操作的，以在所述的区域之间形成通道，其中区域之间的通道使容器内的淀粉开始凝胶化作用，在容器内生成淀粉凝胶，而且使硝酸铵和水开始相互作用，结果在容器内制冷。
15．一种冷却物体的方法，其中包括以下步骤a)使权利要求1的凝胶化的冷却包与被冷却的物体接触；b)破坏隔膜，形成区域之间的通道，从而使第一和第二种材料之间开始相互作用，结果在容器内制冷。
16．权利要求15的方法，其中被冷却的物体是一种食品或饮料。
17．权利要求15的方法，其中被冷却的物体是动物体的一部分。
18．一种采用胶凝剂涂敷硝酸铵的方法，该方法包括a)将胶凝剂涂敷到硝酸铵的颗粒上；b)干燥硝酸铵颗粒，其中被涂敷的硝酸铵颗粒，基本上以胶凝剂不完全或不连续地覆盖。
19．权利要求18的方法，其中的胶凝剂是淀粉。
全文摘要
本发明提供一种冷却包,它是利用材料溶解在液体中的负溶解热。该冷却包还包括胶凝剂,胶凝剂被触发生成凝胶。凝胶提供许多好处,其中包括较好的冷分布,延长冷却包中冷的持续时间,能比现有技术的装置更完全地利用冷却包中的成分。
文档编号A23L3/36GK1321074SQ99811599
公开日2001年11月7日 申请日期1999年7月30日 优先权日1998年7月31日
发明者M·W·萨宾 申请人:坦普拉技术公司