专利名称：包装易于开启的矫形外科铸塑制品的制作方法
技术领域：
本发明的领域本发明涉及含有某种包装的矫形外科铸造制品，所述包装甚至在它的外表面与润滑剂接触时也易于被撕破启开。
本发明的背景已经发展了许多不同的矫形外科铸造材料用于固定已碎裂或其它损坏的人体肢体。一些早先为此目的所开发的铸造材料包括使用由网眼织物(例如，棉纱)与在网眼织物的开孔中和表面上嵌进石膏所组成的塑模石膏绷带(plaster of Paris bandages).然而，塑模石膏铸件(plaster of Paris casts)具有许多由它本身带来的缺点，包括低的强度-重量比，它导致最终铸品非常重且体积庞大。而且，塑模石膏铸件一般会在水中分解，这样必需使它避免浸浴，喷淋或其它与水相接触的行为。这些缺点及其它因素，促进了在矫形外科铸造工艺中对具有优于塑模石膏的性能改进的铸造材料的研究。
技术上的显著进步是找到了将聚异氰酸酯预聚体用于配制矫形外科铸造材料的树脂的有效性而实现的，例如在下述专利中有描述，U.S.Pat.No.4,502,479(Garwood等)和U.S.Pat.No.4,441,262(Von Bonin等)。U.S.Pat.No.4,502,479叙述了含有针织织物的矫形外科铸造材料，所述的针织织物由用聚异氰酸酯预聚体树脂例如聚氨酯浸渍的高模量纤维(例如纤维)制成的。按U.S.Pat.No.4,502,479制造的矫形外科铸造材料提供优于熟石膏矫形外科铸件的显著改进，包括更高的强度-重量比和更大的空气渗透率。由于聚异氰酸酯预聚体树脂通常用水活化而制成，所以，为使用者提供的上述铸造产品通常以空气和水不可渗透的包装和内中一卷铸塑带所组成的“铸塑盒”(kit)形式出现。包装通常由多层层压薄膜材料构成。
U.S.Pat.No.4,667,661(Scholz等)披露了还含一种润滑剂的铸造用带。润滑剂的作用是提供一种铸造材料，该铸造材料于水中浸渍后易于涂布且对模具光滑，树脂不会黏附在涂布者的手套上。
不幸的是，润滑剂一旦与包装接触也会使包装的外表面变得光滑。这使使用者在欲撕开包装时很难抓紧包装的边缘。在很多时候，抓紧如此之难以至于使用者无法方便地施力撕开包装。所以，为了打开包装，使用者必须更换手套或彻底清洗双手和/或包装的外表面。或者，使用者可以一次打开几个包装(即，在润滑剂与手套接触之前)以避免滑脱问题。但是，该方法的缺点在于，使用者必须在具体治疗开始前估计治疗所需的卷数。如果低估了卷数就不能避免滑脱问题。相反的，如果高估了卷数，多余的卷数无谓地暴露于大气湿气并过早固化，由此造成浪费。
如前所述，很明显，本工艺需要一套矫形外科铸塑材料，它同时具有润滑树脂和即使与润滑剂接触外包装仍然易于打开的两者兼备的优点。本工艺的另一改进是以经济的方法提供这一成套产品。在此揭示和要求保护的是这样一套矫形外科铸塑材料产品及其制备方法。
发明概述本发明涉及成套的矫形外科铸塑材料，其制备方法，和其使用，其中整套包铸塑盒括含有可固化液体树脂的矫形外科铸塑材料；润滑剂；不透水不透气的包装，该包装的外表面有一个摩擦区和横贯的切口，其中的摩擦区可在包装的外表面与润滑剂接触时提供足够的净摩擦力以便于撕开包装。在本发明的一个优先实施例中，摩擦区由粘在所述包装的外表面的消光标签组成。
本发明中摩擦区的位置可便于双手抓紧(即，在切口两侧各具每只手的抓紧区〕，由此可在润滑剂与包装接触后方便地撕去薄膜。更好的是，摩擦区的位置除了在切口的两侧外还位于包装的两面(即，第一摩擦区位于包装的母指端而第二摩擦区位于其余手指端〕。
在本发明的一个现有优先实施例中，摩擦区是一对粘在包装外表面的消光(即，无光〕纸“标签”。标签横过切口粘在包装上(如，使用压粘剂或热熔橡胶粘合剂〕并位于包装的相对的两面。如果需要，可以将一张适用的标签包裹或折叠在包装的边缘从而粘到包装的两个外表面(即，前述的“相对的两面”〕。附图简述本发明的其他优点可见于以下附图，其中相同数字表示相同部分。
图1是本发明适用层合膜材料的局部透视图。
图2a，2b，2c是沿线2—2取向的图一所示的层合膜材料的放大的剖面图。
图3a是为了显示内部而撕开了一部分的本发明包装的一个实施例的平面图。图3b是放大的，显示完全包含在封闭区内的切口的部分平面图。
图4是本发明包装的另一种实施方法的透视图。
图5是沿图4中线5—5取向的图4实施例的放大的，部分剖面图。
本发明具体描述本发明涉及成套的矫形外科铸塑材料，其制备方法，和其使用，其中的成套产品包括以可固化液体树脂浸渍的衬里或织物，最好是弹性衬里，所构成的矫形外科铸塑材料，润滑剂，和由层压膜材料和在包装袋的外表面与润滑剂接触后易于撕开所述膜材料的装置所组成的不透水不透气的包装。
本发明的一个要素是可固化树脂能与其相结合并在固化后将其增强的半硬或柔性膜。该膜最好是多孔性的由此只部分地被树脂浸渍。适用膜的实例有由天然或合成纤维或材料构成的无纺，纺织，或针织织物。该膜也可称为“稀松无纺织物”或“衬里”。可适用的膜为如在美国专利4,502,479；4,609,578；4,668,563；5,014,403和在美国专利申请07/976，402中叙述的玻璃纤维针织织物。特别优先的此类膜是美国专利4,609,578(Reed)中所揭示的可拉伸，热定型织物。美国专利4,609,578范围内的玻璃纤维针织衬里实例已知为3M，st.Paul，Minnesota出品的ScotchcastTM2玻璃纤维针织衬里。ScotchcastTM2衬里被用于制造3M的ScotchcastTM2和ScotchcastTMPlus矫形外科铸塑材料。本发明中适用的非玻璃纤维衬里包括由以下物质构成的织物天然有机纤维；动物源物质；天然有机聚合纤维；合成聚合纤维。适用于本发明中织物的天然有机纤维包括植物源材料，如蕉麻，棉，亚麻，大麻，黄麻，爪哇木棉，亚麻布，青麻，剑麻。适用的动物源材料包括羊毛，马海毛，骆马毛，其他动物毛和丝。在此优先的有机纤维有棉和羊毛。最优先的是棉。适用于本发明织物的天然有机聚合物有醋酸酯，人造蛋白质纤维，粘胶纤维，三醋酸纤维。适用的合成制造的有机聚合物有丙烯酸，芳族聚酰胺，尼龙，聚烯烃(如聚(1—丁烯)，聚乙烯，聚(3—甲基—1—丁烯)，聚(1—戊烯)，聚丙烯，聚苯乙烯)，聚酯，聚四氟乙烯，聚(乙烯醇)，聚(氯代乙烯)，聚(1，1—二氯乙烯)。在此优先的合成聚合纤维有聚丙烯酸，尼龙，聚乙烯，聚丙烯，聚酯，和人造丝。在此最优先的合成聚合纤维有尼龙，聚酯，和人造丝。关于这一点，优先的有机纤维制成的针织，纺织，无纺膜的描述可见于美国专利4,940,047；4,984,566；4,841,958(Ersfeld等)。
本发明的第二要素是一种可固化树脂。用于本发明的可固化树脂是可涂在膜材料上并在固化后将其增强的树脂。该树脂可固化成交联的热固化状态。优先的是液体可固化树脂，即，23℃时用Brookfield RVT Rotovisco粘度计测得的粘度约为5Pa·s—500Pa·s，约以10Pa·s—100Pa·s为佳的组合物。
用于本发明铸塑材料的树脂最好是可满足矫形外科铸塑材料性能要求的任何可固化树脂。很明显，该树脂必须是无毒的，即，在固化过程中不会释放出大量危害病人或使用者的有毒气体，也不会因为化学刺激或在固化过程中产生过量的热而刺激皮肤。而且，树脂对固化剂必须有足够反应能力，以保证其在使用后迅速固化但仍留有足够的铸塑材料涂布并使铸品成型的操作时间。开始时，铸塑材料必须有柔性和可塑性并应能自行粘合。然后在铸塑涂布完成之后的短时间内开始硬化，至少半固化，其强度足以承受被施用者的活动带来的负荷和压力。所以，材料必须在几分钟内完成从液态向固态的状态变化。
优先选用的树脂是水可固化树脂。目前优先选用的是如在美国专利4,131,114中所描述的通过多异氰酸酯与多元醇反应而固化的氨基甲酸酯树脂。技术上已知的许多种水可固化树脂均适用。包括聚氨酯，氰基丙烯酸酯，及在与湿敏性催化剂共同使用时的环氧树脂和以三烷氧基-或三卤-硅烷基团为终端的预聚体。例如，美国专利3,932,526揭示了1，1-双(全氟代甲基磺酰基)-2-芳基乙烯可使含微量湿气的环氧树脂聚合。
虽然对矫形外科和医用铸塑人员来说，用水来固化矫形外科铸塑带是最方便，安全和熟悉的，但也可使用水可固化树脂以外的树脂。适用的树脂系统有如美国专利3,908,644所描述的，其中用双功能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，如由甲基丙烯酸缩水甘油酯与双酚A(4，4-′异亚丙基双酚基)缩合而成的二甲基丙烯酸酯来浸渍绷带。该树脂在被叔胺和有机过氧化物溶液润湿后会固化。水中也可以含有催化剂。例如，美国专利3,630,194建议用丙烯酰胺单体浸润矫形外科铸塑带，将绷带浸入氧化还原剂的水性溶液中来引发聚合(即技术上已知的氧化还原引发系统)。其中还揭示了影响绷带硬化的强度，硬度，和速度的某些因素。
本发明使用的某些较为优先的树脂是一些水可固化的，异氰酸酯类-功能性预聚物。此处所用的水可固化的异氰酸酯-功能性预聚物指由多异氰酸酯，最好是芳香族的多异氰酸酯，和活泼氢化合物或低聚物而得到的预聚物。该预聚物具有足够的异氰酸酯-功能可在与水接触后固化，例如，水汽，或最好是液态水。适用的这类体系揭示于，例如，美国专利4,411,262和4,502,479。目前更为优先使用的树脂系统揭示于美国专利4,667,661和美国专利申请07/376,421。以下公开内容主要涉及本发明的优先实施方法，其中使用水可固化的异氰酸酯-功能性预聚物作为可固化树脂。
最好将异氰酸酯和多元醇反应而得的聚异氰酸酯预聚物作为树脂涂在织物衬里上。最好使用低挥发性的异氰酸酯，如二异氰酸二苯基甲酯(MDI)而不要使用高挥发性的甲苯二异氰酸酯，如(TDI)。适用的异氰酸酯有2，4-甲苯二异氰酸酯，2，6-甲苯二异氰酸酯，这些异氰酸酯的混合物，4，4′-二异氰酸二苯基甲酯，2，4′-二异氰酸二苯基甲酯，这些单体与可能存在的少量2，2′-二异氰酸二苯基甲酯的混合物(常见于购得的二异氰酸二苯基甲酯)，和例如苯胺和甲醛缩合产物的光气化而生成的芳香族多异氰酸酯和它们的混合物。用于该预聚体系的典型多元醇包括多丙烯醚二元醇(Arco Chemical供应的牌号ArcolTMPPG和BASF Wyandotte供应的的牌号PluracolTM)，聚四亚甲基醚二元醇(Quaker Oats Co.的PlymegTM)，聚己酸内酯二元醇(Union Carbide的NiaxTMPCP系列多元醇)，聚酯多元醇(二羧酸与二元醇酯化而得的以羟基为末端的聚酯，如Ruco division，Hooker Chemical Co.供应的RucoflexTM多元醇)。使用高分子量的多元醇可以减低固化树脂的硬度。
用于本发明铸塑材料的树脂实例使用了Dow ChemicalCompany的称为IsonateTM2143L的异氰酸酯(含有约73％的MID的二和三-异氰酸酯的混合物)和Union Carbide的NiaxTMpPG725的聚丙烯氧化多元醇。为了延长这些物质的保存时间，最好加入0.01％—1.0％(重量)的苯甲酰氯或其他稳定剂。
采用合适的催化剂可控制树脂与水性固化剂接触后的反应性。反应性不能过大以至于(1)在树脂表面迅速形成硬膜而阻止水进一步向树脂内部渗透；或(2)铸塑材料在涂布和矫形完成之前就硬化了。使用浓度约0.05％—5％(重量)如美国专利4,705,840所述而制备的4[2-[1-甲基-2-(4-吗啉基)氧乙基]乙基]-吗啉(MEMPE)可获得良好效果。
必须尽量减少树脂起泡，因为这会降低铸塑材料的孔隙度和总体强度。泡沫的产生是因为水与异氰酸酯基团反应时产生了二氧化碳。减少泡沫的一种方法是降低预聚物中异氰酸酯基团的含量。但是，必须有足够的异氰酸酯基团以获得反应活性，加工性，和终强度。虽然树脂含量较低时泡沫较少，但树脂含量必须足以获得理想的强度和耐剥落性等特性。减少泡沫最理想的方法是向树脂中加入泡沫抑制剂如硅酮消泡剂Atifoam A(Dow Corning)或Ati—foam 1400硅酮液(Dow Corning)等。特别优先使用硅酮液，如浓度约0.05—1.0％(重量)的Dow Corning的Ati—foam 1400。如美国专利申请07/376,421所述和公开的欧洲专利申请EPO 0 407 056中的含有疏水性聚合颗粒的稳定分散系的水可固化树脂也可用于减少泡沫。
目前较为优先选用的树脂还包括可与水反应的液态有机金属化合物，在相关的美国专利申请08/008,743“水可固化树脂组合物”中有所叙述。这些树脂被特别作为异氰酸酯树脂系统的代用品优选采用。使用于矫形外科铸塑材料的水可固化树脂组合物由水反应性液态有机金属化合物和有机聚合物构成。有机金属化合物的分子式为(R1O)XMR(y-x)2，其中每一个R1各为一个C1—C100的烃基，在其骨架上任意地间以1—50个非过氧化-O-，-S-，-C(O)-，或-N-基团；每一个R2是各自选自氢和C1—C100的烃基，在其骨架上任意地间以1—50个非过氧化-O-，-S-，-C(O)-，或-N-基团；x是一个l和y之间的整数，包括端值；y是M的化合价；M是硼，铝，硅，或钛。该有机聚合物是加成物或缩合物。优先采用加成聚合物作为有机聚合物组分。特别有用的是由不饱和烯属单体制得的加成聚合物。可购得的可制备这类加成聚合物的单体包括但不限于乙烯，异丁烯，1-己烯，氯三氟乙烯，氯代乙烯，丁二烯，异戊二烯，苯乙烯，乙烯基萘，丙烯酸乙烯酯，丙烯酸2-乙基己基酯，丙烯酸四氢糠酯，丙烯酸苯酯，聚(环氧乙烷)单丙烯酸酯，丙烯酸七氟丁酯，丙烯酸，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸2-二甲基胺基乙酯，3-异丁烯酰丙基三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷，甲基丙烯酸异丁酯，衣糠酸，乙酸乙烯酯，硬脂酸乙烯酯，N，N-二甲基丙烯酰胺，叔丁基丙烯酰胺，丙烯腈，异丁基乙烯基醚，乙烯基吡咯烷酮，乙烯基丫内酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸2-异氰酸根络乙基酯，马来酸酐，乙烯基三乙氧基硅烷，乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷，和3-甲基丙烯酸(三甲氧基甲硅烷基)丙酯。优先采用具有可氢化官能度的聚合物。可使用酸性或碱性催化剂来加速这些组合物的水固化。强酸性催化剂被优先采用。
目前较为优先采用的树脂还包括在相关美国专利申请08/048656，“新的铸塑带和树脂及其加工”中揭示的水可固化的以烷氧基硅烷为端基的低聚物。该水可固化树脂是一种以烷氧基硅烷为端的树脂，即，数均分子量约为400—10,000，以500—3,000为佳的预聚物或低聚物。每一个预聚物或低聚物分子至少有一个可氢化的烷氧基硅烷终端。最好，该烷氧基硅烷终端树脂是氨基甲酸酯树脂，即，含有-NH-C(O)-O-基团的预聚物，或是尿素树脂，即，含有-NH-C(O)-N基团的预聚物，或是含有尿素和氨基甲酸酯两种基团的树脂。更优先的是，尿素/氨基甲酸酯基树脂。
每分子至少具有一个可氢化终端烷氧基硅烷基团的水反应性烷氧基硅烷终端预聚物最好是具有以下分子式的化合物(分子式1) 其中Q是多元醇残基；W是-NH-C(O)-X-(R2-n-q2)-或-X-C(O)-NH-；X是-N-，-O-，或-S-；Y是-N-，-O-，-S-，甲氨酰硫(-S-C(O)-NH-)，氨基甲酸酯(-O-C(O)-NH-)或被取代的或N-被取代的脲基(-N(C(O)-NH-)-)；R1是被取代或未取代的二价桥连烃基C1—C100，在骨架上任意地间以1—50个非过氧化的-O-，-C(O)-，-S-，-SO2，-NR6，酰胺基(-C(O)-NH-)，脲基(-NH-C(O)-NH-)，甲氨酰硫(-S-C(O)-NH-)，氨基甲酸酯(-O-C(O)-NH-)，未被取代的或N-被取代的脲基甲酸酯(-NH-C(O)-N(C(O)-O-)-)，未被取代的或N-被取代的缩二脲(-NH-C(O)-N(C(O)-NH)-)，和N-被取代的异氰脲酸酯基团；R2可有可无，它选自氢和取代或未取代的C1—C20烃基，在骨架上任意地间以1—10个非过氧化的-O-，-C(O)-，-S-，-SO2，或-NR6-基团；R3是取代或未取代的二价桥连的C1—C20烃基，在骨架上任意地间以1—5个非过氧化的-O-，-C(O)-，-S-，-SO2，或-NR6-基团；R4是C1-C6的烃基或-N=C(R7)2；R5和R7都各自是一个C1—C6烃基基团；R6是H或C1—C6烃基；n是1—2，q是0—1，其条件是当X是N时，n＋q＝1，和当X是S或O时，n＋q＝2；u＝多元醇残基的官能度＝0—6，条件是当u＝0时，分子式I所示的化合物为 m＝2—3；z＝1—3。
在本发明上下文中，就分子式I而言，术语“烃基”指芳香族的，杂环的，饱和或非饱和的直链，支链，或环状基团。例如，该词包含了烷烃和烯属基团。此处所用的“烃基”还包括酰基，聚酯基团，和聚(烷氧基)基团。“杂环”一词指在环中含有碳和一个或多个-N-，-O-，-P-，-Si-，-S-或其组合的杂原子的饱和或不饱和的单环或多环基。“烷基”一词指从饱和的直链或支链烃上去除一个氢原子后的一价残基。“环烷基”一词指从饱和的环烃上去除一个氢原子后的一价残基。“芳香族”一词指芳香族化合物(单环和多环或稠环)去除一个氢原子后的一价残基，其中包括被低级芳烷基和烷芳基基团，低级烷氧基，N，N-二(低级烷基)氨基，硝基，氰基，卤素，低级烷基羧酸酯所取代的芳香族化合物，其中的“低级”指具有1—4个碳原子的基团。“酰基”指芳香族，烷族，环烷族羧酸去除一个OH后留下的一价有机残基。“链烯基”一词指至少具有一个C=C双键的直链或支链烃去除一个氢原子后的一价残基。“多元醇残基”一词指多元醇的活泼氢反应后留下的烃基。多元醇残基的“官能度”指发生反应的活泼氢的数目。在此所用的“多元醇”包括根据C.R.Noller，Chemistry of OganicCompounds，Ch.6，PP.121-122(1957)中所述的Zerevitinov测试含有活泼氢的化合物。
本发明的矫形外科铸塑材料盒还含有使除可固化铸塑材料黏性(如降低活化的可固化铸塑材料与手套之间的粘性)降低的润滑剂。于任何下面实施例中所叙述的铸塑盒中均含有润滑剂。例如，润滑剂可以是以可固化树脂体系的一部分提供，作为加入活化剂的独立组分(如加入水滴中〕，或作为手套上的涂层，然后在树脂活化和/或铸塑材料包覆的时候将润滑剂带给活化剂和铸塑材料。或者，润滑剂也可以作为手套的涂层，不同的是，它通过产生一个润滑的手套表面来降低铸塑材料的粘性。在此所用的“铸塑盒”(kit)指成套出售的制品或成分，即在固定肢体的方法中必须一同使用的全部制品或成分。例如，一个“铸塑盒”包括一组带润滑剂的手套或手套的包装和一个含有本发明的铸塑材料的包装的组合。
在本发明的一个优选实施例中，根据美国专利4,667,661，润滑剂可以作为树脂的一部分，由此可使铸塑材料在固化前和固化中表现出较小的粘性，并可形成具有理想的强度和层合强度的铸塑品。合适的润滑剂是与树脂系统共价连接的亲水基团；与可固化树脂系统不相容的添加剂，包括表面活性剂，具有大量亲水性基团的聚合物，和聚硅氧烷；及上述的组合。
当润滑剂原先就在包装内部时(如，与铸塑材料相结合或密封在铸塑盒内)，第一个被打开的包装的外表面在开启前不会接触润滑剂。但是，当打开第二个包装时就很容易发现本发明的实用性。在这种情况下，最初打开的包装中的铸塑材料中的润滑剂就可以与使用者的手套接触或与活化剂容易混合，等。最初被打开的包装中的润滑剂然后可以与第二个未打开的包装的外表面接触由此赋予第二包装的外表面具有润滑性。或者，当润滑剂原先在包装的外部时(如，作为手套上的涂层或活化剂溶液的添加剂)，它可以与第一个被打开的包装接触并由此从第一个起依次为包装提供润滑性。
参见图1和图2(a-c)，在透视1和剖面2a，2b，2c中，显示的是用于制造本发明的包装的层合膜10。由图2a可见，层合膜10由外防渗膜12和热合内膜16构成。由图2b可见，外防渗膜12由抗穿刺性的外部材料13和中间层15构成。由图2c可见，层合膜10还含有使外部材料13和中间层15粘合在一起的粘合层14。
层合膜材料10是由以后面将介绍的常规方式压合和/或粘合在一起的常规材料构成的。膜材料10的中间层15最好由高度不透水汽不透空气的金属箔构成。最好，中间层15由厚约0.002—0.03mm的铝箔构成，以0.005—0.015为佳，以0.007—0-010为最佳。虽然这样的铝箔最好连微孔也没有，已知这样的铝箔即使具有一些广泛分布的微孔，它仍具有高度的不透水汽和不透气性。高度不透性指，只有尽可能少的空气和水汽可以透过现在可得的金属箔上所存在的微孔。层合膜10的外防渗膜12系保护性，抗穿刺性的纸质或塑料树脂材料。最好，外防渗膜12是由与中间层15的铝箔常规挤压或粘合的聚酯或聚丙烯模构成。例如，可利用粘合层14来粘合外部材料13和中间层15。合适的粘合层材料包括密度最好在0.91—0.93g/ml之间的低粘度聚乙烯材料(在此归为“LDPE”)。膜10的热合内膜16由采用粘合，挤压等方法与中间层15的铝箔层合的热合材料构成。最好，该热合材料是可直接挤压和/或压延在铝箔上的塑料树脂膜，如，聚丙烯，聚乙烯，或聚丙烯—聚乙烯的共聚物。更好的是，直接挤压和/或压延在铝箔上的DuPont de Nemours&Co.(Inc)，Wilmington，Del.的“Surlyn”TM牌离子键聚合物树脂。与此有关的是下面由本发明的被转让人在1993.6.11申请的美国专利申请号08/075,815，“矫形外科铸塑材料及其密封包装”。
图3a所示是由层合膜10制成的本发明包装26的第一种实施方法的平面图。包装26一般由一层或两层膜材料10制成。包装26一般通过将膜材料10与其自身或与第二张膜材料10周边热合而成。
仍然参见图3a，此处看到为了显示打开前密封在内的可固化铸塑材料膜32而被撕开一部分的包装26。如前诉述，包装26系通过一张或两张膜材料10在两端的热合封口34和36，和两侧的热合封口38四周热合在一起，由此形成具有内璧41的铸塑盒39。封口34，36和38造成了高度不透气不透水汽的铸塑盒39的坚固密合部分。高度不透气的意思指的是空气和水汽尽可能地少量或没有透过盒的增强密合部39。
在端热合封口34和36或侧热合封口38的一个或多个封口内有一个或多个便于撕开包装26的切口40。目前优选的切口在铸塑盒封口区的边缘有一个槽口。槽口的形状可以是可有效集中所用的应力从而便于撕开或折断层合膜的任何形状(例如一个“V”形槽口或是一条窄裂逢)。最好，切口靠近铸塑盒的边缘。或者，如图3b所示，切口42可以包含在包装的热合封口之中而不是在其自由边缘上。在这种实施例中(即，切口靠近但不位于包装的边缘上)，切口使施加的应力集中于两点并由此引发撕裂。第一撕裂向包装的边缘发展，第二撕裂向远离边缘的方向发展，由此撕开铸塑盒。
图4和图5所示的是本发明包装的另一种实施方法。先参见图4，所示主要为具有常规的飞边密封结构的包装50的透视图。包装50以常规方法由单张层合材料10形成于图3所示的可固化铸塑材料32的外围，具有飞边封口54和第一端封口52，由此形成包含了可固化铸塑材料膜32的袋56。飞边封口54形成袋56的增强部位。
袋56具有内璧58和外璧59。热合封口52内是便于撕开本实施例作中包装50的切口40(或42)。通过在相对于热合封口52的另一端热合袋56来形成完整的包装50。在此过程中可提供一个类似于切口40的第二切口。或者，切口可设在前述飞边封口54的边缘。
靠近切口40或42的是设在盒(袋)的外表面的摩擦区46。摩擦区可以是在此区内具有基本一致的静摩擦系数(“SCOF”)的连续区或具有不同摩擦系数区的非连续区。通常，摩擦区必须大得足以在为了撕开膜材料而将润滑后的膜捏在拇指与其余手指之间时提供一个足够大的“抓紧”力(即，总静摩擦力)。具体地说，由摩擦区提供的抓紧力必须足以在包装的外表面与前述润滑剂接触后便于撕开包装。
摩擦区的尺寸必须大得足以提供撕开包装所必需的静摩擦。通常，摩擦区的大小最好和一般人的拇指和/或其余手指印的接触面积一样。最好，切口两侧的摩擦区的最小面积至少为10mm×10mm，至少20mm×20mm更好。如果需要，摩擦区的面积可以大于该值并可以包括包装的整个表面。但是，决不意味着，摩擦区几何形状限于矩形。如果需要，可使用具有相当表面积的圆形，椭圆形，三角形，或其他几何形状。
摩擦区指位于本发明包装外表面上的，即使在与此处所述的润滑剂接触后仍然具有适当高的摩擦系数的可便于撕开包装的区域。摩擦区可由粘合于外表材料13的单层或多层高摩擦系数材料构成，或由具有适当粗糙外表面的外表面材料构成。此处优选的是由粘合于包装的外表面材料的单层合适材料(如，具有适当高的摩擦系数的材料)构成的摩擦区。
合适的摩擦区材料包括标签材料(如，具有粘性背面的纸张材料)，和带网纹的材料(如，有网纹塑料，砂纸等)。摩擦区材料可以粘合或机械固定于层合包装材料上，或直接拼合在层合材料中。合适的标签材料包括消光或上光纸。虽然不想受限于理论，但是现在较少选用上光纸，因为，上光被认为会阻碍润滑剂溶液的吸收因而在润滑剂接触之初时上光纸只提供较低的静摩擦力。相反的，消光纸一旦与润滑剂接触就马上提供高的静摩擦力，由此在本发明中被优选使用。如果需要，也可以使用上光纸，但使用者要等待一段时间以使其逐渐生成必要的静摩擦力。用作摩擦区的优选消光标签材料包括AlfordLabel，Costa Mesa，California的“Premium matte coatedlithopermanent adhesive”C1S。
优选的摩擦区应该在包装与润滑剂接触后提供可撕开包装的足够的即时静摩擦力。“即时”静摩擦力指采用下面叙述的测试时，材料在与润滑剂接触后的1秒内提供足够的静摩擦力。在与润滑剂接触1秒以上时间后才逐渐生成足够的静摩擦力的材料不作优选，因为在开始时可能不能撕开包装(即，手指会从袋上滑脱而导致袋子滑落及可能污染样品)。
按下法测试与润滑剂接触后的材料的摩擦系数。为本发明的目的，由摩擦区提供的“抓紧”力(这里指的是“总的静摩擦”)是包装两面形成的静摩擦力的总和(即，包装的一面与拇指接触另一面于同一手的另一手指，通常是食指，接触)。每一只手(即，每一对拇指和手指捏合对)在切口的每一侧形成各自的总的静摩擦力并由此给出一个撕开力。每一只手的总的静摩擦力的较小值被定为摩擦区的总静摩擦力。
本发明的摩擦区的位置可使双手(即，分别位于切口两侧的每一只手的抓紧区)充分抓紧由此可在包装与润滑剂接触后方便地将包装膜撕开。更好的是，摩擦区除了处于切口两侧以外还位于包装的两面(即，第一摩擦区位于包装的拇指面而第二摩擦区位于包装的手指面)。
在本发明目前优选的一个实施例中，摩擦区是粘在包装外表面的一对消光(无光)纸标签。标签横过切口和在包装的相对的两边粘在包装上(如，利用压敏胶或热熔型橡胶粘合剂)。如果需要，可将一张标签包裹或折叠在包装的边缘并由此粘在包装的两个外表面(即，前述的“位于相对的两面”)。
如前所述，摩擦区可以位于靠近切口的任何方便的接缝处。最好，切口和摩擦区位于接缝的中部，这样可将包装撕成大致相同的两半。
可以预计适当抓紧切口两侧至少要提供一个最小摩擦区。或者，可在包装的两侧或一个以上切口处提供摩擦区。或者，摩擦区可位于包装相对的两面，由此位于包装一面的第一摩擦区提供切口一侧的适当抓紧力而位于包装另一侧的第二摩擦区提供切口另一侧的适当抓紧力。
图3a，3b显示了切口40和42在包装的各种接缝上的位置。至少需要一个这样的切口。图3a，3b还显示了如上所述位于切口两侧并最好位于包装两面的摩擦区46的位置。摩擦区的大小并不限于图3a，3b中所示。如果需要，如前所述，可使用更大或更小的摩擦区。
图4所示为本发明的另一个实施方法。切口和摩擦区可以位于两端封口的其一或其二，或在飞边封口上。
提供以下实施例是为了帮助理解本发明而不应被视为其范围的限定。若非另作说明，所有的分数和百分比都是按重量计。
实施例静摩擦系数测试方法一般通过测定摩擦系数来测定材料的摩擦性能。这类测定可以通过材料在其自身或其他物品之上活动来进行。摩擦系数是一个定量表示摩擦性能的无量纲量，并在不同粗糙度，粘性，润滑性等的表面上互不相同。在本申请中，由于表面活性剂或其他表面活性物质在涂布衬里前直接加入铸塑材料中或涂于预涂布带上从而产生了多种润滑特性。虽然润滑剂的主要目的是减少铸塑材料与使用者的双手或手套之间的粘连，但它常会与包在铸塑材料外的不透水不透气的包装的外表面接触。润滑剂的不利影响是会使包装的外表面润滑而难以将其抓紧并撕开。本发明提供了一种至少具有一个可供人有效抓紧包装并将其撕开的摩擦区的铸塑材料的包装。“抓紧”指当一个人在其相对的拇指和手指之间施以合适的压力(即，舒服而并非费劲的压力)时，在膜材料上产生的总静摩擦力。
已开发了一种测试方法用来测定由摩擦区提供的相对抓紧力，即，摩擦区与乳胶手套之间的静摩擦。该测试方法以ASTM试验方法D1894-87(“塑料薄膜和片之间的静摩擦和动摩擦系数”)为基础，测定一张水平静止的待测样品和一块200g涂有胶涂层的304不锈钢滑板之间的静摩擦系数。如在此所述ASTM试验方法D1894中的操作步骤与仪器作了改进。本方法产生的是在极大程度上与摩擦区的实际性能相关的经验数据，由此可定量测定给定的摩擦区材料的抓紧特性(当与标准润滑溶液接触时)。
在此所用的术语具有以下意义“静摩擦”—当一个物体的表面在另一个物体的表面开始滑动时产生的反作用力或阻力。
“静摩擦系数”—(“SCOF”)静摩擦力对垂直作用于两个接触面的力(一般为重力)的比值。该无量纲量是两个物体开始相对滑动时的相对困难程度的量度，即，静摩擦系数越高，两个物体的相对滑动越难开始。在此所用的静摩擦系数按以下方法测定并按以下方程计算SCOF＝开始滑动所需的力(g)/200(g)测试方法样品和材料的预处理样品预处理—待测样品在测试前必须在21—25℃适应不少于1小时。
水的预处理—用于本测试的水必须是调整至22—24℃的去离子水或软水。
测试条件—测试必须在温度和湿度分别控制在21—25℃和相对湿度45—55％的环境中进行。仪器滑板—直径4.92cm，宽2.54cm，高2.54cm的304不锈钢的半圆形筒体，在一端有一个4—40的0.5英寸的螺丝，其固定着一个编号NO.T53—5的Istron零件环首螺钉。由板的顶端加减材料来将重量调节至200±0.5g。在板的弧面贴一张双面胶带(3M，公司St.Paul，Mn.的#401)，然后再盖一长条割自常用的乳胶(AnsellEdmont Industries，Inc.，Coshorron，Ohio供应的ConformTM#69—205)的乳胶带。
测试夹具—Istron摩擦系数夹具(目录号.2810—005)已被改装以适于测试铸塑材料。具体地说，滚筒装置被抬高了2.54cm，并在与负载滚筒相对的平台的另一端固定一个0.953cm(直径)×13.34cm的涂有聚四氟乙烯TeflonTM的黄铜张力滚筒并使该滚筒的顶部位于平台平面内。
测力装置—型号Insron Model No.1122桌顶测试仪装有一个222.4 N(牛顿)负载腔(Instron assembly NO.A-30-39)并与型号为Mordel No.MC41 00Instron Microcon II微处理器联接。
仪器装备1.如上所述组装设备。
2.设定滑板速度(即，滑块速度)为127cm/min。
3.用500g的砝码校正222.4N的负载腔。
4.在Instron Model No.1122测试设备的控制面板上进行如下设定滑块速度＝127cm/min；全程负载＝0—22.24N；记录速度＝12.7cm/min自动；负载腔过滤器＝in；极性＝up。
5.设置绘图记录仪测定移动0.0—2.4Scm之间的峰值牵引力。操作步骤以下步骤适于测定与润滑剂接触后的各种摩擦区材料的静摩擦力。通过取消润滑剂溶液接触的10秒种的等待时间的方法(步骤3)，本步骤还可用于测定“即时”被接触材料的静摩擦系数。
1.割一条摩擦区的样品带，至少宽为25.4mm，长为50mm。将样品平放在测试桌面上并将一端固定在压紧夹具内。
2.在样品表面喷约1.2g浓度为0.28％的PluronicTM在去离子水中的润滑剂溶液。
3.在样品与润滑剂接触10分钟后，将滑板轻轻放在样品上以使细丝平直不下垂，并受到10—15g的牵引力。
4.将滑块放在样品上1秒种之内，启动预先已设定滑块速度127cm/min的牵引装置。
5.记录移动0.0—2.54cm之间的峰值牵引力。
6.移去滑板并立即用柔软纸巾清洁其滑动表面。令滑块自然干燥。
实施例1标准外表面材料与消光纸摩擦区材料的静摩擦力的比较使用上述测试方法测定了标准包装材料和消光纸摩擦区材料的静摩擦系数。将1.4g PluroicTMF—108(购自BASF Wyandotte，Parsippany，NJ)与500ml去离子水混合制备润滑剂溶液。配制这种溶液目的是得到一种非润滑性整型外科铸塑材料(例如购自Johnson and Johson Orthopaedics Inc.，公司的Delta—LiteTM“S”)配制中大约加入润滑剂量应使得在将其浸入水中和用手涂刮时表现为典型的非黏性整型外科铸塑材料(如购自3M，公司的ScotchcastTM)。在测试摩擦特性前将润滑液喷在待测材料上。
为了这一测试，不锈钢滑块包以乳胶橡胶表面。由此，测试装置测试的是被设计成模拟试图打开接触过润滑剂的包装(如，与从先前打开的滚筒上刮取润滑性铸塑材料或曾经浸入含有润滑剂的活化剂溶液中的润湿的手套接触)时的真实“潮湿”条件下的待测材料与乳胶手套材料间的摩擦特性。
将一张标准包装材料膜平放在Instron摩擦系数夹具上并如此处所描述那样进行测试。该膜为四层层合膜，每层分别为SurlynTM#1652离子键聚合物树脂，铝箔(0.089mm厚)，低密度聚乙烯，和聚丙烯(0.0254mm厚)。该膜以聚丙烯层朝上位于夹具中(即，以聚丙烯层与滑板接触)。在该层合膜上喷以约1.2g的上述润滑剂溶液。10秒钟后，将涂有乳胶的滑板放置在层合膜上并如前所述拖过层合膜。经计算，10次测定的静摩擦力的平均值为21.1g(标准误差“σ”＝3.45g)。
如上所述测试用作摩擦区材料的消光标签材料的样品(涂有Premium消光漆的永久性胶粘剂C1S，得自Aoford label，CostaMesa，California)。标签材料的一面涂有可将其粘在标准包装材料的外表面的压敏胶。将标签材料的消光纸表面向上(即，以该表面与滑板接触)定好位置并夹在测试夹具中。在与润滑液接触后，涂有乳胶的滑板和消光材料产生的平均摩擦力为136.2g(σ＝3.32g，n＝11)。
为了比较，以上材料被弄湿但并不与润滑剂接触(即，只喷一层纯水)。标准层合材料对涂有乳胶的滑板产生的静摩擦力为183.8g(σ＝16.42g，n＝5)，而消光纸标签材料对涂有乳胶的滑板产生的静摩擦力为163.9g(σ＝1.53g，n＝5)。
以上数据表明，虽然标准包装与消光标签材料在与纯水接触后都提供较高的静摩擦力，但在与润滑液接触后，标准层合材料的静摩擦力明显下降(所以不能“抓紧”)。相反，消光标签材料即使在与润滑液接触后仍然能很好的被抓紧。
实施例2标准外表面材料与消光纸摩擦区材料的“即时”静摩擦力的比较使用上述方法测定了标准包装材料与消光纸摩擦区材料的静摩擦系数。
如实施例1所述配制润滑液。将一张标准包装材料膜平放在Istron摩擦系数夹具上并如此处所述进行测试。该膜为四层层合膜，每层分别为SurlynTM#1652离子键聚合物树脂，铝箔(0.089mm厚)，低密度聚乙烯，和聚丙烯(0.0254mm厚)。该膜以聚丙烯层朝上装于夹具中(即，以聚丙烯层与滑板接触)。在该层合膜上喷以约1.2g的上述润滑剂溶液。不用等待马上将涂有乳胶的滑板放在层合膜上并如上面所述拖过层合膜。10次(分别测试了10份层合膜材料样品)的即时静摩擦力的平均值经计算为31.2g(σ＝11.9g)。
如上所述对用作摩擦区材料的消光标签材料(如实施例1中所述)进行测试。以消光纸表明向上(即，处于与滑板接触状态)将标签材料夹在测试夹具中。与润滑液接触后，涂有乳胶的滑板与消光材料产生的静摩擦力的平均值为102.6g(σ＝3.2g，n＝10)。
如上所述对用作摩擦区材料的上光标签材料(“涂有Premium上光漆的永久胶粘剂”C1S，得自Alford label，Costa Mesa，California)进行测试。以上光纸表面向上将标签材料定好位并夹在测试夹具中(即，使上光面与滑板接触)。与润滑液接触后，涂有乳胶的滑板与上光材料产生的即时静摩擦力的平均值为63.5g(σ＝6.3g，n＝10)。
上述数据表明，与润滑液接触后，上光标签材料提供的即时静摩擦力比消光材料的低。而且，即使与润滑液接触后消光标签材料仍可很好的被抓紧。
对本专业的熟练技术人员来说，很明显，本发明还有许多不背离其范围与精神的改进和改变，并且应该理解，本发明并不限于上述说明实施例。
权利要求
1.一种铸塑盒，其特征在于，它包含含有可固化树脂的整型外科铸塑材料；用于减少树脂与所述铸塑材料的使用者的手之间的粘性的润滑剂；不透水与气的包装，其中所述包装至少具有一个位于其外表面的摩擦区和靠近其边缘和所述摩擦区的切口以便于撕开所述的铸塑盒，其中所述摩擦区在与润滑剂接触后至少可提供100g的即时总静摩擦力，以及其中所述可固化铸塑材料膜可被固定在所述包装内部。
2.根据权利要求1所述的铸塑盒，其特征还在于，其中所述的包装由层合膜材料构成，该膜包括一层可热合的塑料内膜，一层金属箔和一层层压于所述金属箔的至少一个主表面的抗穿刺材料。
3.根据权利要求1所述的铸塑盒，其特征还在于，其中所述的摩擦区适用于所述的铸塑盒的两侧外表面上。
4.根据权利要求1所述的铸塑盒，其特征还在于，其中所述的摩擦区在与润滑剂接触后所提供的平均即时总静摩擦力至少为120g。
5.根据权利要求2所述的铸塑盒，其特征还在于，其中所述的摩擦区在与润滑剂接触后所提供的平均即时总静摩擦力至少为150g。
6.根据权利要求1所述的铸塑盒，其特征还在于，其中所述的摩擦区在与润滑剂接触后所提供的平均即时总静摩擦力至少为180g。
7.根据权利要求4所述的铸塑盒，其特征还在于，其中所述的摩擦区含有表面积至少为100mm2的标签材料且其中所述标签横跨切口。
8.根据权利要求7所述的铸塑盒，其特征还在于，其中所述的标签材料含有消光纸材料。
9.根据权利要求3所述的铸塑盒，其特征还在于，其中所述的摩擦区具有横过切口的消光标签材料而且位于所述包装的两面。
10.根据权利要求9所述的铸塑盒，其特征还在于，其中所述的摩擦区至少含有两张所述的标签。
11.根据权利要求10所述的铸塑盒，其特征还在于，其中所述的摩擦区在与润滑剂接触后所提供的平均即时总静摩擦力至少为150g。
12.根据权利要求10所述的铸塑盒，其特征还在于，其中所述的摩擦区在与润滑剂接触后所提供的平均即时总静摩擦力至少为180g。
13.根据权利要求8所述的铸塑盒，其特征还在于，其中所述的铸塑材料含有玻璃纤维膜和水可固化的聚异氰酸酯预聚物树脂。
14.一种适于容纳矫形外科铸塑材料的包装，其特征在于，它包括由不渗透外膜和压合在所述不渗透外膜主表面上的可热合的塑料内膜构成的不透气不透水的层合膜材料，所述的可热合的塑料内膜包括形成所述层合膜材料的铸塑盒的密封部分，而所述的铸塑盒至少具有一层内璧和一层外璧，其中所述的密封部分对空气和水汽具有高度的不透性，非密封部分包括所述铸塑盒的所述内璧；一种便于撕开所述膜材料的装置，所述的装置至少具有一个位于所述的不渗透外膜外表面的摩擦区和一个靠近所述包装的边缘且靠近所述摩擦区的切口，该切口可在所述包装的外表面与润滑剂接触时方便地撕破所述的铸塑盒，其中所述摩擦区在与润滑剂接触后可提供至少100g的平均即时总静摩擦力，而且其中所述的可固化铸塑材料膜适于固定在所述铸塑盒内。
15.根据权利要求14所述的包装，其特征还在于，其中所述的不渗透外膜含有一层金属箔和压合在所述金属箔至少一侧主表面上的一层抗穿刺材料，且其中所述摩擦区与润滑剂接触后可至少提供150g的平均即时总静摩擦力。
16.根据权利要求14所述的包装，其特征还在于，其中所述的摩擦区可在与润滑剂接触时提供至少180g的平均即时总静摩擦力。
17.根据权利要求14所述的包装，其特征还在于，其中所述的摩擦区含有表面积至少为100mm2的标签材料，所述标签横过所述切口且其中所述标签材料含有消光纸材料。
18.一种撕开与润滑剂接触后的层合膜包装的方法，其特征在于，其步骤包括用双手的拇指和其余手指抓紧所述包装的摩擦区，撕开所述层合膜材料，其中所述包装包括由不渗透外膜和压合在所述不渗透外膜主表面上的可热合的塑料内膜所构成的不透气不透水的层合膜材料，所述的可热合的塑料内膜含有形成所述层合膜材料铸塑盒的密封部分，所述的铸塑盒至少具有一层内壁和一层外壁，其中所述的密封部分对空气和水汽具有高度的不透性，非密封部分包括所述铸塑盒的所述内璧；一种便于撕开所述膜材料的装置，所述的装置至少具有一个位于所述的不渗透外膜的外表面上的摩擦区和一个靠近所述包装的边缘且靠近所述摩擦区的切口，该切口可在所述包装的外表面与润滑剂接触后便于撕破所述的铸塑盒，其中所述摩擦区在与润滑剂接触后可提供至少100g的平均即时总静摩擦力，而且其中所述的可固化铸塑材料膜适当地固定在所述铸塑盒内。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征还在于，其中所述的摩擦区含有一种粘接在所述层合膜材料的外表面的消光标签材料。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征还在于，其中所述的标签粘附在所述包装的两面。
全文摘要
本发明提供了一整套由层合膜材料整形外科铸塑材料，它包括一种可固化铸塑材料膜，一种润滑剂，一和在铸塑盒外表面与润滑剂接触后便于撕开所述膜材料的装置所构成的不透空气和水的包装。在本发明的一个优选实施例中，便于撕开所述膜的装置由一种粘附在所述包装外表面并横过切口的消光纸标签材料所组成。
文档编号B65D75/12GK1128945SQ94192418
公开日1996年8月14日 申请日期1994年4月28日 优先权日1993年6月11日
发明者P·T·迪茨 申请人:美国3M公司