用于热可成形材料的加热剂的制作方法

相关申请本申请要求2015年4月7日提交的美国临时专利申请no.62/143889的优先权，该美国临时专利申请的内容通过引用明确地并入这里。本发明涉及一种热可成形物品和其部件，并且更具体地涉及一种具有加热剂的热可成形物品，该加热剂利用水和反应物来产生成形该物品所需的热。
背景技术：
：热可成形物品典型地当热源被施加到它们时变成可模制的或可成形的。在一些已知物品中，加热剂或类似物可以与该物品一起被包括或连接到该物品。例如，授予可再充电电池公司的美国专利公开no.2015/0257917和no.2015/0257918公开呈夹板的形式的热可成形物品，其中该物品包括加热剂，该加热剂连接到该物品的外部。用于热可成形物品的加热剂典型地为氧激活的加热剂，如关于可再充电电池公司的印刷的出版物中描述的那些。使用其它化学反应的热源可以用于产生热，该热可以用于将热可成形物品加热到可成形温度。当例如具有比晶格能高的水合能的无机盐水合时，释放呈热的形式的能量。这种情况中的可用的水合热将取决于盐的选择和该盐的最终水合程度。因此，当想要产生足够的热以使热可成形材料可模制，而同时避免可能烧伤热可成形材料的用户的过热温度时，盐的小心选择和盐对水的适当比率是关键考虑因素。使用利用盐和水来产生热的热源的另外问题是，组合的盐和水可能产生不合需要的湿的粘性的物质，该物质可能使用户过敏并且是不舒适的。一旦配合到用户或者如果结合盐和/或水使用芯吸或织物层，从热可成形材料洗去作为结果的物质可能是困难的。取决于用于加热装置的盐和如相对湿度的位置参数，该盐也可能继续从空气吸收水。水的继续吸收可能引起盐继续产生热，同时在水被吸收时变得更重。继续加热可能导致高于希望温度或热可成形材料的延长的硬化时间。本发明被提供用来解决这些和其它问题。技术实现要素：本发明涉及一种热可成形物品，该热可成形物品包括热可成形本体和热源，其中反应物或加热剂材料(如例如水和无水盐)的溶液在希望的加热时间混合在一起以便产生热。所用的加热剂材料(诸如，如无水mgcl2的盐)的水合能应当大于晶格能，当该加热剂材料和水混合时，这将引起能量的爆发(作为热被释放)。为了避免过早的或不希望的加热，水和加热剂材料(即，盐)应当被分离地存储和运输，并且仅在希望的加热时间被引入到彼此。增稠剂可以被添加到加热剂材料和/或水以增加粘性。蜡材料可以被引入到加热剂材料和/或水以增加该系统存储能量和热较长时间段的能力。也设想包装的部分可以部分地包括液体不可渗透的、气体可渗透的薄膜，诸如闪纺高密度聚乙烯纤维。虽然可以使用分隔开的水小袋，但也设想水可以通过其它手段被施加，诸如将水倾倒到热可成形物品上。盐、水、增稠剂和/或蜡的量和类型将确定最终混合物的热。本发明的加热元件利用溶解焓(水合热)来提供热。例如，在一些情况中，当无水盐与水混合时，在其溶解时释放能量。放出的热可以用于加热热可成形产品。无水氯化镁(mgcl2)是当它被弄湿时变得相当热的盐的例子。根据本发明的一个方面，提供一种热可成形物品。该热可成形物品包括热可成形本体，该热可成形本体使用以下材料被构造，该材料在热可成形温度之下的温度是刚性的并且当被加热到至少与热可成形温度一样高的温度时变成可成形的。可以使用例如在140华氏度、160华氏度等等变成热可成形的材料。可以用于产生该本体的材料的例子包括但不限于聚乳酸(pla)聚合物，乙酸丁酸纤维素，聚已酸内酯，乙烯醋酸乙烯酯，聚己内酯，聚羟基丁酸，聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯及其组合。该热可成形物品还包括加热剂材料，当加热剂材料被激活时，该加热剂材料与该本体热接触。一旦加热剂材料被激活就由加热剂材料产生的热由加热剂材料的溶解焓提供。为了激活加热剂材料，热可成形物品可以包括小袋或小包的水。不管如何被容纳，该水应当最初与加热剂材料隔离。一旦组合，该加热剂材料就应当具有加热剂材料、水和任何其它添加物(例如，如蜡或增稠剂)的总组合重量的5％和20％之间的重量。加热剂材料应当被选择使得当水与其组合时它变成激活的。加热剂材料可以是具有负的溶解焓的盐或盐的混合物，并且其中该盐或盐的混合物通过水合作用被激活。例如，加热剂材料可以包括mgcl2，kcl，kbr，nacl，licl，lii，cuso4，fecl2，mgso4，cacl2，cao及其混合物。加热剂材料可以是具有负的溶解焓的盐或盐的混合物，并且其中该盐或盐的混合物通过水合作用被激活。由加热剂材料或盐或盐的混合物的水合作用产生的溶液优选地具有40％-70％的范围中的相对湿度，并且更优选地具有50％-60％的范围中的相对湿度。具有那些范围内的相对湿度将防止加热剂材料在被用户提供或添加的水激活之后继续从环境吸收水。在本发明的一些实施例中，加热剂材料可以与该本体物理地隔离。例如，该热可成形物品可以包括屏障薄膜袋或类似物，该屏障薄膜袋可以以可移除的方式附接到该本体的第一侧并且可以具有由易碎密封件分隔开的第一隔室和第二隔室。加热剂材料可以被容纳在第一隔室内并且水可以被容纳在第二隔室中，并且易碎密封件的弄碎引起加热剂材料和水混合，激活加热剂材料。为了防止损坏加热部分和潜在地伤害用户，第一隔室可以包括通气孔以允许由加热剂材料和水的组合产生的蒸汽和空气压力逃出屏障薄膜袋，因此该袋不爆裂。在加热剂材料与热可成形本体物理地隔离，而不是使用具有一个或多个隔室的袋的其它实施例中，该热可成形物品可以包括屏障薄膜或类似物。当使用屏障薄膜而不是袋时，加热剂材料可以被放置在屏障薄膜的第一侧上并且覆盖有可移除的可剥去薄片，而屏障薄膜的第二侧以可移除的方式附接到热可成形本体的表面。如水的激活剂然后可以在与热可成形物品分隔开的容器中被提供，或者可以由用户从外部源供应。在本发明的其它实施例中，加热剂材料可以与热可成形本体直接地集成或被包括。为了保持和容纳加热剂材料并且防止加热剂材料在激活之前和之后逃出，该本体可以包括形成在该本体的第一表面中的一个或更多个腔，该多个腔具有嵌在其中的加热剂材料。热可成形物品然后也可以包括芯吸层，该芯吸层以可移除的方式与本体的第一表面接合以覆盖该第一表面、该多个腔和嵌在其中的加热剂材料。在加热剂材料被集成在形成在热可成形本体的表面中的一个腔或多个腔内的一些实施例中，热可成形物品可以包括屏障薄膜袋，该屏障薄膜袋具有由易碎密封件分隔开的第一隔室和第二隔室。第一隔室可以容纳用于加热材料的激活剂，如例如水，而第二隔室容纳本体，该本体具有：加热剂材料嵌在其中的一个腔或多个腔；和任何芯吸层，该任何芯吸层可以固定或不固定在该腔和加热剂材料上方。当易碎密封件被弄碎时激活剂将与加热剂材料混合，引起加热剂材料变成激活的。通气孔可以被设置在第二腔中以在加热剂材料被激活且加热时允许蒸汽和空气压力逃出。在加热剂材料集成在形成本体的表面中的一个腔或多个腔内的其它实施例中，热可成形物品可以包括屏障薄膜袋，该屏障薄膜袋具有可移除的部分和单个主内部小袋，该单个主内部小袋用来容纳本体、加热剂材料以及该一个或多个腔和加热剂材料上方的可以固定或不固定到该本体的任何芯吸层。在该主小袋内，可以设置包含如水的激活剂的第二小袋。该袋的可移除部分的移除将允许接近热可成形本体和集成的加热剂材料和任何芯吸层，以及保持用于加热材料的激活剂的第二小袋。该可移除部分可以使用该
技术领域：
中已知的任何方法或手段被移除。例如，屏障薄膜袋可以包括用来撕开可移除部分的凹口。在热可成形本体包括加热剂材料嵌在其中的一个或多个腔的又一些其它实施例中，该热可成形物品可以包括屏障薄膜袋，该屏障薄膜袋具有可移除部分和由永久热密封件分隔开的第一隔室和第二隔室。第一隔室可以容纳用于加热剂材料的激活剂，如例如水或呈水浸透的衬垫的形式的水，而第二隔室容纳该本体、该加热剂材料以及可以或可以不以可移除的方式接合该本体以覆盖加热剂材料的任何芯吸层。该袋的可移除部分的移除将允许接近热可成形本体、集成的加热剂材料和任何芯吸层，以及用于加热材料的激活剂，例如水浸透的衬垫或海绵。该可移除部分可以使用该
技术领域：
中已知的任何方法或手段被移除。例如，屏障薄膜袋可以包括用来撕开可移除部分的凹口。应当理解，上面描述的本发明的方面和目标可以是可组合的并且本发明的其它优点和方面在阅读下面的附图描述和本发明的详细描述时将变得明了。附图说明附图的图1是本发明的热可成形本体的一个实施例的分解透视图；附图的图2是本发明的实施例的顶视透视图；附图的图3是本发明的实施例的顶视图；附图的图4a是本发明的实施例的顶视透视图；附图的图4b是图4a中示出的本发明的实施例的侧视图；附图的图5是本发明的实施例的分解透视图；并且附图的图6是本发明的实施例的分解透视图。具体实施方式虽然本发明容许许多不同形式的实施例，但在附图中示出并且将在这里详细描述一个或更多个实施例，并且应当理解，本公开将被看作本发明的原理的例示并且不意图将本发明限制到示出的实施例。图1-图6示出如本发明设想的热可成形物品的多个实施例。在每一种情况中，热可成形物品包括热可成形本体(通常被示出为矩形元件，虽然应当理解，该本体可以具有任何形状)和加热剂材料。在各种实施例中，该本体可以包括用来保持和俘获加热剂材料(例如盐或盐的混合物)的腔或多个腔并且热可成形物品还可以包括用来帮助覆盖和容纳加热剂材料的芯吸层、用于加热剂材料的激活剂(例如水)、屏障和/或屏障袋、通气孔、和用来防止加热剂材料的过早或不需要的激活的各种密封件。热可成形物品也可以包括增稠剂和/或蜡，该增稠剂和/或蜡可以与加热剂材料和/或激活剂混合，以便使加热剂材料和激活剂的作为结果的组合更粘性并且延长激活的加热剂材料的加热时间。图1示出样本热可成形本体，在这里讨论的热可成形物品的一些实施例中，该样本热可成形本体可以形成热可成形物品自身或与另外元件组合使用。如图1中见到的，热可成形本体10包括多个腔12，该多个腔具有嵌在其中的加热剂材料14，例如盐或盐混合物。示出为分离的芯吸层16可以在腔12和加热剂材料14顶上接合本体10以在加热剂材料和大气之间产生屏障，并且在激活之前和之后帮助将加热剂材料俘获在该腔内。本体10也可以包括非反应性填料，该非反应性填料可以与加热剂材料14混合，该非反应性填料可以充当热保持材料和/或激活剂吸收剂和/或热调节剂以一旦激活就控制加热剂材料的热输出。芯吸层可以以该
技术领域：
中已知的任何方式(包括热粘结到本体或使用粘合剂)附接到本体10。在任一情况中，虽然不是必需的，优选的是芯吸层以可移除的方式与该本体接合使得一旦完成加热并且成形该本体就可以移除芯吸层以便减小该本体的重量，并且允许用户洗去或移除被俘获在芯吸层中或下面的任何加热剂材料和激活剂。例如，芯吸材料可以在一温度下热粘结到该本体，或者可以以一种方式粘附到该本体，这允许用户一旦加热完成就“剥”去芯吸层，因此用户可以洗去加热剂材料。热可成形本体10基本上包括除了用来引起加热剂材料14的激活激活剂外的成形本体所需的任何东西。为了激活加热剂材料，用户可以提供激活剂，例如水，通过将任何所需的激活剂引入到芯吸层，允许它吸收且/或渗透且激活加热剂材料14。激活剂可以由用户提供，例如，从外部源，或者可以与热可成形本体一起被包括。图2、3、4a和4b示出热可成形物品的各种实施例，该热可成形物品具有图1中示出的热可成形本体、加热剂材料和芯吸层组合，以及所需的激活剂，该所需的激活剂与加热剂材料隔离以防止过早激活。图2例如示出热可成形物品18，该热可成形物品包括屏障薄膜袋20，该屏障薄膜袋具有由易碎密封件26分开的第一隔室22和第二隔室24。被容纳在第一隔室22内的是激活剂28，该激活剂可以是例如水。被容纳在第二隔室24内的是本体10、芯吸层16和如图1中所示嵌在腔中的加热剂材料(虽然在图2中由芯吸层覆盖)的组合。第二隔室24还包括通气孔30。在这种构造中，当希望热可成形物品的激活时，例如通过施加压力到第一隔室22弄碎易碎密封件26，允许激活剂28通过穿过芯吸层16与加热剂材料混合。一旦被激活，加热材料就将开始产生热(任何作为结果的蒸汽或空气压力的积累通过通气孔30放出)，转而引起热可成形本体10的加热。一旦该本体被加热到其有延展性的点并且变得可成形，用户就可以从袋20移除该本体并且按需要成形该本体。一旦加热和成形完成，用户然后就可以移除芯吸层并且冲洗热可成形本体以移除任何剩余的激活剂和/或加热剂材料。图3示出热可成形物品的另一实施例，该热可成形物品具有如图1中示出的热可成形本体、加热剂材料、芯吸层和激活剂。如图3中见到的，热可成形物品18'包括屏障薄膜袋20’，该屏障薄膜袋具有可移除的部分32'并且包围内部小袋34'。被容纳在小袋34’内的是热可成形本体10、芯吸层16、和如图1中所示嵌在腔中的加热剂材料(虽然在图3中由芯吸层覆盖)。也在小袋34’内的是包含激活剂28’的容器或第二小袋36'。当图3中示出的实施例中的加热材料的激活和本体的成形是希望的时，用户可以从袋20’移除可移除的部分32'，获得到本体10和第二小袋或容器36’两者的通路。激活剂28'可以通过打开第二小袋36’被接近并且被引入到芯吸层16，再次引起在下面的嵌在腔内的加热材料的激活。一旦加热和成形完成，芯吸层16就可以再次从本体10被移除并且任何残余加热材料和/或激活剂被洗去。根据需要，图3中示出的实施例中的可移除部分32’可以使用任何已知方法被移除，并且可以被完全地或部分地移除，或者在一些情况中仅仅被打开以便产生到本体10和第二小袋36’的通路。例如，可移除部分32’可以被切割或可剥去的，或者可以通过拉开袋20’的一部分被打开。为了使接近更容易，袋20'可以设置有凹口38'且/或可以被刻划以产生用来撕开可移除部分的一些或全部的开始点。第二小袋或容器36’同样可以具有能够容纳和密封的该
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中已知的任何形式，同时允许选择性接近激活剂，该激活剂可以是例如水或添加增稠剂或蜡的水。例如，第二小袋可以是类似于屏障袋20’的屏障袋或者可以是具有可移除的盖子或端部的小瓶或容器。图4a(顶视图)和4b(图4a的侧视图)示出具有如图1中示出的热可成形本体、加热剂材料、芯吸层和激活剂的热可成形物品的另一实施例。类似于图2中示出的实施例，如在图4a和4b中见到的，热可成形物品18"可以包括屏障薄膜袋20"，该屏障薄膜袋具有：第一隔室22”，该第一隔室容纳激活剂28"；和第二隔室24”，该第二隔室容纳热可成形本体10、芯吸层16和如在图4b中以虚线示出的嵌在腔12内的加热材料14的组合。不同于具有分隔开第一和第二隔室的易碎密封件，热可成形物品18”可以在两个隔室之间包括永久密封件40"，热或其它，以防止过早或不需要的激活。为了接近第一和第二隔室，并且激活加热剂材料且最终成形本体10，袋20"可以包括可移除的部分32”，该可移除的部分可以是基本上类似的并且以关于图3中示出的实施例讨论的相同的方式可移除的。一旦可移除的部分32”被打开且/或从袋20被部分地或完全地移除，用户就可以移除激活剂28"和本体10，并且将激活剂28”引入到芯吸层16以激活嵌在形成在本体10中的腔12中的加热剂材料14。正如前述实施例，一旦本体10的加热和成形完成，芯吸层16就可以被移除并且热可成形本体被洗涤和冲洗以移除任何剩余的加热剂材料和/或激活剂。不同于将水用作激活剂，图4a和图4b中示出的实施例或这里讨论的任何实施例可以替代地使用水浸透的衬垫或海绵28"，该水浸透的衬垫或海绵被密封以防止损失湿度。使用浸透的衬垫或海绵状材料而不是只是水或一些其它激活剂溶液具有的优点是避免溢出，损失必要的水，并且潜在地避免一些成形后清理。到此为止，这里讨论的实施例的每一个已经包括热可成形本体，该热可成形本体具有腔以允许加热剂材料与其集成。虽然使加热剂材料与本体集成并且提供该材料和本体之间的直接接触可以提供最高效的且最佳的热传递，但当如水的激活剂和如盐或盐混合物的加热剂材料被使用时，作为结果的化合物可能难以清理并且可能导致不舒适的用户体验。因此，本发明还设想热可成形物品，该热可成形物品具有热可成形本体，该热可成形本体与加热剂材料和/或激活剂隔离以一旦该本体被完全成形就允许更容易地清理和移除已激活的和/或耗尽的加热剂材料。示例性实施例在图5中被示出。在图5中，热可成形物品118包括热可成形本体110，该热可成形本体可以具有基本上一致的表面，包括腔或具有该本体的一个或更多个表面中产生的希望的任何其它构造。完整的物品然后也可以包括屏障薄膜袋120，该屏障薄膜袋包括：第一隔室122，该第一隔室填充有激活剂128，如例如水；和第二隔室124，该第二隔室填充有加热剂材料114，如例如盐或盐混合物，该两个隔室由易碎密封件126分隔开。为了避免屏障袋的爆裂，通气孔130可以被设置以允许由于加热剂材料的激活和加热而积累的任何蒸汽或空气压力的放出。为了激活加热剂材料，易碎密封件可以通过施加压力到第一隔室被弄碎。一旦激活，屏障袋就可以被粘附到或放置在热可成形本体的表面上。一旦加热和成形完成，屏障袋就可以从热可成形物品被移除且丢弃。由于加热剂材料和激活剂被封闭且与热可成形本体隔离，因此不需要从该本体洗去残余加热剂材料和/或激活剂，这是由于该材料和激活剂根本不接触该本体。图6示出加热剂材料和热可成形本体之间直接接合的热可成形物品的另外替代。如图6中见到的，可以提供热可成形本体210，该热可成形本体可以具有基本上一致的表面，包括腔或具有在该本体的一个或更多个表面中产生的希望的任何其它构造。物品218可以包括热可渗透屏障薄膜层242，该热可渗透屏障薄膜层具有布置在其一侧上的加热剂材料214，而屏障薄膜层的相对侧(图6中的底侧)接合本体210上的表面246。为了防止加热剂材料和热可成形本体之间的直接接合，屏障薄膜可以是对固体和液体不可渗透的。薄片或密封件244可以被布置在加热剂材料214上方以便防止加热剂材料的过早或不需要的激活，以及保持且防止加热剂材料的逃出。芯吸材料或芯吸层可以被布置在薄片或密封件244之间以便当薄片或密封件被移除时防止加热剂材料从屏障薄膜层242被拉开，并且一旦薄片或密封件被移除并且当激活剂被添加到加热剂材料时防止加热剂材料溢出或散布。当希望加热剂材料214的激活时，薄片或密封件244可以被移除并且如水的激活剂被添加到加热剂材料。一旦加热和本体210的成形完成，屏障薄膜242连同加热剂材料214和任何激活剂和芯吸层可以从本体210被移除。由于在本体和加热剂材料和/或激活剂之间不存在直接接触，本体210应当是清洁的并且不需要另外的清理。激活剂可以与热可成形物品218一起被提供或者由用户供应。例如，应当理解，在图2-4b中示出的任何实施例中，热可成形本体210、屏障薄膜层242、加热剂材料214和薄片或密封件244可以取代本体10、芯吸层16和加热剂材料14的组合。不同于提供如图1中所示与加热剂材料直接接触的热可成形本体，与热可成形物品18、18'和18"一起被包括的热可成形本体可以如图6中所示使用屏障薄膜与加热剂材料隔离。与该实施例无关，该加热剂材料应当是水合能大于晶格能的材料。当这种材料与激活剂混合时，结果将是能量的爆发，该能量将作为热被释放。加热剂材料和激活剂的作为结果的混合的溶解焓(水合热)用于提供热。如已经始终提及的，将导致这种热的产生的加热剂材料和激活剂的一个这种组合是盐或盐和水的混合物，或具有添加的其它要素(如增稠剂或蜡)的水的溶液或混合物。无水氯化镁(mgcl2)是当它被弄湿时变得相当热的盐的例子。由盐和水溶液产生的热的量必须足以将热可成形本体加热到热可成形温度，但应当保持在可以尽可能避免烧伤的危险和/或不舒适的用户体验的水平。以下曲线图示出从不同浓度的mgcl2的溶解焓产生的热，其温度在包含mgcl2和水的溶液的烧杯的中间区域附近被测量。sb25-溶解焓,mgcl2,°f中间烧杯如在上面的曲线图中可以看到的，作为结果的溶液中的盐的百分比与温度具有渐进的关联—随着mgcl2百分比增加，温度增加。因此，必须选择具有足够的mgcl2浓度以产生足够的热以使热可成形本体可成形的溶液，而不提供太多mgcl2以便避免产生高水平的热，该高水平的热可能烧伤用户或损坏热可成形本体。已经发现，mgcl2和水的混合溶液中的通常按重量5％-20％范围的mgcl2产生适当水平的热以使热可成形本体热可成形，同时防止烧伤用户或损坏热可成形本体。虽然mgcl2被公开并且作为例子被给出，但也可以使用具有负的溶解焓的其它盐的例子。例如，下面的表示出可以用作加热材料的其它盐的溶解焓：盐溶解焓(kj/mol)licl-37lil-63cuso4-66fecl2-133mgso4-91cacl2-82mgcl2-155应当理解，这里描述的本发明的另外实施例可以由本领域技术人员设想并且本发明的范围不限于公开的实施例。虽然本发明的具体实施例已经被示出且描述，但许多修改被想到而不显著偏离本发明的精神，并且保护范围仅由所附权利要求的范围限制。当前第1页12