具有凝胶部的床垫或床垫衬垫的制作方法

专利名称：具有凝胶部的床垫或床垫衬垫的制作方法
具有凝胶部的床垫或床垫衬垫
背景技术：
床垫工业中的挑战之一是形成为人体所有部位提供舒适支撑的床 垫。由于重量沿人体的不均匀分布、人的轮廓以及个人喜好的睡眠姿 势，例如侧睡或仰面朝天，由内弹簧的芯形成的床垫表面有时可能在 一些区域中，诸如肩部和髋部产生局部压力点，而在诸如背部的其它 区域处缺少支撑。
已经开发了床垫衬垫的一种解决方案，所述床垫衬垫包括凝胶层 和诸如泡沫的垫料层的组合。通常凝胶/垫料床垫衬垫是可拆装和可替 换的衬垫，该衬垫由夹在两个泡沫层之间或者设置在泡沫层上面或下 面的凝胶层制成。凝胶层可由一个或多个填充粘性凝胶材料的聚合物 囊形成。通常凝胶层在床垫衬垫的整个宽度和长度上延伸，并且与人 体的轮廓一致以提供支撑。
然而，这些床垫衬垫具有若干缺点，这些缺点有制造床垫衬垫所 必须的凝胶材料的量以及这种衬垫的重量。例如，用于特大号床垫的
凝胶床垫衬垫可重达130磅。而且，凝胶/泡沫衬垫的重量和柔性使它难 以适当地在床垫上定位和/或重定位衬垫。
因此，在现有技术中，存在对于具有减轻的重量和增加的灵活性 的改进床垫和/或床垫衬垫的需求。

发明内容
此处所述的系统和方法包括改进的基于凝胶的床垫、床垫衬面及 其制造方法。更具体地，此处所述的床垫和制造方法包括具有芯或者 通常由与热固材料，诸如凝胶型弹性体结合的泡沫制成的一个或多个层的床垫。在一个方面中，所述系统和方法包括具有上支撑层的床垫， 该上支撑层通常由泡沫、乳胶、粘弹性泡沫或某一其它的合适材料制 成。上支撑层包括填充有凝胶材料并覆盖薄膜层的通道。在一个特定 实施例中，上支撑层包括床垫衬面，该床垫衬面包括具有通道的波浪 形聚氨酯泡沫的垫料层，该通道在泡沬的宽度上延伸并沿垫料层的长 度设置在最接近睡眠用户的肩部位置处。填充有凝胶的通道的实际位 置、尺寸和几何形状可以改变，结合到衬面中的这些填充有凝胶的通 道的数目同样可以改变，并且所采用的实际尺寸、位置、几何形状和 数目将根据床垫的应用和用途而改变。
本发明的另一方面提供一种通过将液体形式的凝胶注入通道中而 形成上支撑层的制造工序。液体凝胶能固化成柔软的弹性固体材料。 凝胶能连接到通道的底部以牢固地连接到上支撑层。在可选步骤中， 可将薄塑料膜放在固化的凝胶上。
另外，此处所述的方法能够减少制造凝胶床垫、衬面或衬垫所需 的凝胶材料的量，由此减小产品的重量。而且，由于减少了凝胶材料 的使用，所以实现了成本的节省。与几乎全部由凝胶材料制成的相同 尺寸的垫子相比，凝胶/垫料组合垫子的附加优点在于其增加的灵活性 和减轻的重量。
根据本发明的一个方面，凝胶部设置在垫子、床垫或床垫衬垫上 的容易经常使用的位置处。例如，大床，诸如特大号(king size)或大 号(queen-size)床可具有两个并排的经常使用的位置。
在本发明的一个方面中，床垫衬垫包括覆盖一片织物的缓冲层。 床垫衬垫的外部可具有被絮图案。缓冲层可由垫料部和凝胶部形成。 垫料部形成缓冲层的外围并包括孔。凝胶材料注入该孔中并能够固化。 固化的凝胶部可结合到垫料部。凝胶部的顶面可与垫料部的顶面基本 平齐，从而缓冲层具有基本平坦的顶面。同样地，凝胶部的底面可与垫料部的底面基本平齐。
根据另一实施例，凝胶部的顶面和底面的一个或两个可与垫料部 的相应顶面和底面不平齐，例如低于垫料部的顶面。另外垫料材料可 放在凝胶部之上以形成基本水平的缓冲层。
根据另一实施例，垫料部可包括两个或多个通道，凝胶固化在每 个孔内。
根据另一实施例，凝胶部可由稳定的不流动凝胶形成。在其它实 施例中，凝胶部可由液体凝胶、泡沫凝胶、粘弹性凝胶或其组合形成。 在又一实施例中，凝胶部可由填充凝胶的囊形成。在另一实施例中， 凝胶部可以是抗刺穿和/或防漏的。适合的凝胶可包括硅凝胶、PVC凝 胶、聚硅氧烷凝胶、NCO-预聚物凝胶、多元醇凝胶、聚氨酯凝胶、聚
亚安酯凝胶以及包括热生成氧化物的凝胶。
在另一方面中，此处所述的系统和方法包括床垫组件，所述床垫 组件具有一个或多个床垫部件，诸如床垫芯和/或支撑层。床垫组件包 括多孔聚氨酯体，该聚氨酯体具有多个非均匀地分布在主体内并至少 部分地填充有热固弹性体的气穴。在特定的实施例中，多孔聚氨酯体 包括泡沫、乳胶、粘弹性泡沫、塑料、聚合物和天然纤维中的至少一 个。在其它方面中，床垫组件包括主体，该主体具有灌输了弹性体的 多孔聚氨酯孔眼结构，使得弹性体填充主体中的多个气穴并与多孔聚 氨酯孔眼结构结合。在其它的方面中，床垫组件包括具有多个气穴的 多孔聚氨酯孔眼结构，而液体弹性体布置在多个气穴内并与多孔聚氨 酯孔眼结构结合。
在特定方面中，此处所述的系统和方法包括用于制造床垫、床垫 组件和床垫部件的方法，所述方法包括提供用于床垫部件并具有多个 气穴的多孔聚氨酯板材。所述方法进一步包括将多孔聚氨酯板材与液体弹性体结合，使得液体弹性体至少部分地填充多个气穴，并使液体 弹性体硬化以形成多孔聚氨酯板材部分与硬化的液体弹性体部分混合 的床垫部件。在特定的实施例中，将多孔聚氨酯板材与液体弹性体结 合包括将液体弹性体灌注在多孔聚氨酯板材上。在特定的实施例中， 将多孔聚氨酯板材与液体弹性体结合包括将多孔聚氨酯板材浸入一定 体积的液体弹性体中。
在特定的实施例中，多孔聚氨酯板材包括网状化的聚氨酯板材， 并且提供网状化的聚氨酯板材包括在多孔聚氨酯板材中生成多个气 穴。多个气穴可通过将腐蚀性溶液应用到多孔聚氨酯板材的一部分生 成。在特定的实施例中，气穴可通过如下方式生成将多孔聚氨酯板 材与爆炸性气体，诸如氢或氧结合，并点燃该爆炸性气体以在多孔聚 氨酯板材内生成多个气穴。在这些实施例中，多孔聚氨酯板材穿过具 有爆炸性气体的腔。在特定的实施例中，将网状化的聚氨酯板材与液 体弹性体结合包括将液体弹性体灌注在网状化的聚氨酯板材上。
根据下文的描述以及权利要求，本发明的前述和其它目的、特征 和优点将变得更加明显。


下面将参照附图来描述本发明的各种示例系统、方法、设备、特 征和优点，这些附图可能不是按比例绘制的，并且在附图中，相同的 部件用相同的附图标记指示。
图1A和图1B图示了根据本发明的具有凝胶层的床垫衬垫的一个 实施例。
图2图示了图1的床垫衬垫的横剖视图。
图3图示了设置在床垫和基底顶上的根据本发明的床垫衬垫的另
一实施例的横剖视图。
图4图示了根据本发明的具有凝胶层的床垫的一个实施例的横剖
9视图。
图5图示了具有床垫芯的示例性床垫组件，该床垫芯包括泡沫和凝胶。
图6是图示用于制造床垫部件的示例性工序的流程图。 图7是图示用于使泡沫体成网状的示例性工序的流程图。
图8是图示用于使泡沫体成网状的示例性工序的流程图。
具体实施例方式
现在参照附图，在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件， 由所提供的附图提供的若干视图示出了本发明的不同实施例。然而， 此处所示例和所讨论的实施例是为了使人能够利用和使用此处所述的 发明的目的而提出的，并且不是详尽的，不应理解为任何方式的限制。
如上文的概述中所述，在不同的示例性实施例中，此处所述的系 统和方法涉及床垫和用于床垫的制造方法，所述床垫具有通常由与热 固性材料，诸如凝胶型弹性体结合的泡沫制成的芯或者一个或多个层。
在特定方面中，如图lA-4中所示，所述系统和方法包括具有衬面的床 垫，该床垫在预计要通常或经常使用的位置处具有凝胶部。本发明还 包括制造工序，在所述制造工序期间，液体凝胶材料被注入支撑层内 的通道或腔中并在适当的位置固化以提供整体形成在支撑层内的柔软 的固体凝胶材料。在其它方面中，如图5-8中所示，将多孔泡沫体和凝 胶混合在主体内，使得凝胶占据多孔泡沫内的气穴部分。所述系统和 方法还包括制造工序，在所述制造工序期间，液体凝胶能够填充泡沫 体内的气穴并固化以提供具有有利特性的泡沫以及凝胶的床垫芯或支 撑层。
图1 A和图1B图示了具有凝胶部的床垫支撑层的第一实施例，该凝 胶部设置在当躺在床垫上休息和/或睡眠时通常与人的腰区所处的位置 邻近的区域中。具体地，图1A图示了具有垫料部12和第一凝胶部18的 床垫支撑层10的实施例。如图所示，床垫支撑层10用一个凝胶部制成，然而，将理解的是床垫支撑可具有多个凝胶部，并且这些部分可根据 所支撑人体的面积以及床垫的尺寸而具有不同的尺寸和形状。例如， 大号床垫可具有一个尺寸的凝胶部，而特大号床垫可具有更大的凝胶 部或附加的凝胶部。为清晰起见，如图1A和1B中所示的支撑层10是在 没有织物罩的情况下呈现出的。然而，将理解的是可利用一层或多层 织物以及可选的可拆装覆盖物来覆盖床垫层IO。此外，将理解的是支
撑层10呈现为与床垫组件分离，但是在使用中，床垫支撑层10可附接
到床垫组件，作为床垫衬面以及直接设置在床垫芯上方的上睡眠层或 作为可拆装的床垫衬垫。另外，尽管此处所述的系统和方法专注于床 垫和床垫衬面，但是本领域的技术人员将理解的是在不偏离本发明的
范围的情况下，其它的垫子和家具也可采用本发明。例如，本发明的 系统和方法可用于提供蒲团垫、座垫，包括汽车座垫、沙发垫、枕垫 以及其它此类的垫子和支撑件。
更特别地，图1A图示了床垫衬面的一个实施例的平面图，该床垫 衬面包括位于腰区处的凝胶材料部。图示的床垫衬面是这样的类型， 即可放在床垫的上表面上，并且利用装饰外罩覆盖，用于提供适当的 美学外观。衬面可通过缝纫、拉链或一些其它机构连接到床垫的上装 饰面，以提供附加的支撑层。
特别地，图1A图示了上支撑层10，该上支撑层10包括五个形成在 波浪形泡沫(convoluted foam)层内的区域。在图示的实施例中，上支 撑层10包括支撑颈部和肩部的波浪形泡沫区12，区域14设置以支撑髋 部区域，区域16设置在上腿部区域中，而区域20设置在下腿部区域中。 在图示的实施例中，腰区18包括柔软的弹性凝胶材料层。腰区18基本 在支撑层10的宽度上延伸，大约为9英寸宽，并且尺寸设置用于标准的 大号床垫。
转到图1B，能看到在一个实施例中，上支撑层10包括在区域12、 14和20上具有装蛋箱结构的波浪形泡沫层。在区域16处设有平滑的泡沫部，而在腰区18处设置凝胶材料。在一个实施例中，上支撑层10的 波浪形泡沫在巻曲(convolution)工序期间形成为具有切入支撑层IO 的表面中半英寸深的通道。区域18的这个半英寸深的通道提供了凹槽， 凝胶材料可放入该凹槽中。如下文将要更详细描述的，在一个工序中， 在凝胶材料处于液体形式的同时，将该凝胶材料注入该半英寸的凹槽 中。然后使液体凝胶固化，直到它变成触摸起来稍微有些粘性的柔软 弹性凝胶材料。在固化工序期间，液体凝胶可能会粘附到波浪形泡沫(该 波浪形泡沫可以是聚氨酯泡沫)，从而将它本身固定到凹槽内。在其它 的实施例中，通道可具有范围从大约四分之一英寸到大约四英寸或以 上的深度。例如，通道可以为大约四分之一英寸深、四分之三英寸深、 一英寸深、两英寸深、三英寸深、四英寸深或者其间的任何深度。
上支撑层10可以是聚氨酯泡沫、乳胶、粘弹性泡沫或一些其它的 合适材料。在一个实施例中，支撑层10是通过可编程巻曲机(convoluting machine)成形的聚氨酯泡沫，该可编程巻曲机通过切掉泡沫块部分形 成装蛋箱表面以及凹槽通道。这种泡沫巻曲机的使用将为本领域的技 术人员所公知。在一个实践中，巻曲机在腰区18处切出深入泡沫块中 的通道，从而该通道完全从床垫的一侧延伸到另一侧。区域18的周界 图示为具有矩形形状，但是它可以是任意合适的形状，诸如椭圆形、
方形、人形或任何其它的形状，规则或不规则的。
为便于此灌注和固化工序，图1B图示波浪形泡沫垫10可连接到两 个侧轨11和13，在图示的实施例中，每个侧轨沿上支撑层10的全长延 伸。在图1B所示的实施例中，形成在波浪形泡沫内的通道完全从泡沫 层的一侧延伸到另一侧。图示的泡沫轨道11和13抵靠并附着到支撑层 IO的侧面，从而为形成在支撑层10内的半英寸深的通道提供侧壁。这 些侧轨11和13将用于将液体凝胶保持在通道内。此外，侧轨11和13能 用作沿支撑层10边缘的工作面。例如，能将垫料或其它材料缝合或以 另外的方式附着到侧轨11和13，从而避免刺穿或以另外的方式损坏凝 胶部。
12侧轨11和13可以是聚氨酯泡沫，并且可将它们胶合到支撑层10的 侧面。在图示的实施例中，侧轨11和13沿支撑垫10的全长延伸。然而， 在可选的替代实施例中，可用较小的侧壁代替侧轨11和13，所述侧壁
能配合到泡沫内切出的通道中，并设置在通道的任一端以用作当将液 体凝胶灌注到适当的位置时，防止液体凝胶从通道中溢出的堤坝。另
外，在另一可选实施例中，形成在支撑层io内的通道可设置在支撑层
io的两端之间，使得通道的每端被剩余的泡沫材料封闭，该泡沫材料
提供了防止液体凝胶从通道中溢出的侧壁。支撑层io中的凹槽通道可
通过切削泡沫块的巻曲机或泡沫刳刨机或者通过任意其它合适的技 术，诸如通过模制或挤压材料形成。所采用的技术可取决于切口的几 何形状以及所要切削的材料。
在图1A和图1B中图示的实施例中，对形成在区域18中的通道填充 如下高度的凝胶材料，即使得凝胶材料的高度与支撑层10的其它区域 的高度齐平。这提供了更加均匀的上支撑表面和更高的用户舒适度。
在可选的替代实施例中，凝胶可容纳在袋或包中并配合到形成在 上支撑体10中的通道槽中。包装的凝胶能配合到位于部分18处的通道 槽中并紧靠通道槽的内周界，并且可通过例如热封、缝合、胶合、系
固、钉合或本领域公知的其它方法摩擦配合或结合到通道槽的内侧壁 和底壁。
凝胶部可由液体或固体凝胶形成。凝胶部可通过将液体凝胶注入 通道槽中或者通过从尺寸稳定的弹性凝胶块中切出凝胶部而形成。可 选地，可将凝胶模制或挤压成期望的形状。在替代实施例中，凝胶部 可由充满粘性凝胶的囊形成。囊可例如通过将两片柔性塑料的边缘密 封到一起以形成期望形状而形成。可选地，凝胶部可由泡沫凝胶或液 体、固体和/或泡沫凝胶的组合形成。适合的凝胶包括硅凝胶、PVC凝 胶、聚硅氧烷凝胶、NCO-预聚物凝胶、多元醇凝胶、聚氨酯凝胶、聚
13亚安酯凝胶以及包括一种或多种热生成氧化物的凝胶。优选，凝胶在 尺寸上是稳定的。
在又一实施例中，可在两个步骤中将凝胶放入床垫中。在第一步 中，将尺寸稳定的凝胶块放入通道槽中，使得在凝胶块的侧面与凹槽 通道的内侧壁之间存在间隙。在第二步中，可将液体凝胶注入凹槽通 道中，可选地注入该块上，以将凝胶块粘附到泡沫支撑层。
图2图示了图l的床垫衬垫沿线2-2'的横剖视图。如图2中所示，凝
胶部18和垫料部12的顶面基本彼此相对平齐，而泡沫垫料在凝胶部之
下延伸并提供底壁，凝胶材料能放在并粘附到该底壁上。然而，在其
它的实施例中，凝胶部18的表面可高于或低于垫料部12的表面。
图3图示了设置在床垫28和基底30顶上的根据本发明的床垫衬垫 22的另一实施例的横剖视图。床垫衬垫22包括封装在护罩23中的垫料 部24和凝胶部26。护罩23可拆卸或永久地连接到垫料部和凝胶部。
在此实施例中，垫料部24包括凹槽25。与床垫衬垫10相似，凝胶 部26配合到凹槽25中。垫料部24和凹槽25可如上文所述形成或者通过
将两个垫料材料层(一个包括孔的层和一个完整层)结合到一起形成。垫 料部的高度可以从大约1.5到大约6英寸，而凹槽25的高度从大约1到大 约4英寸。垫料部的长度和宽度以及凝胶部的尺寸仍如上所述。
图4图示了根据本发明的具有两个缓冲层的床垫的一个实施例的 横剖视图。床垫32包括位于床垫芯40之上以形成第一睡眠面33的若干 层以及位于床垫芯40之下以形成第二睡眠面59的若干层。第一睡眠面 33具有位于床垫芯40之上的织物层34、缓冲层36和衬垫层3S。当翻转 过来时，第二睡眠面59具有位于床垫芯40之上的织物层46、缓冲层44 和衬垫层42。织物层34和46可以是用作床垫外罩的任何织物，诸如棉织品、聚 酯或多种材料的任意混合。织物层34和46可缝合和以另外的方式结合 到各自的缓冲层36和44以在睡眠面33和59上形成被絮图案。缓冲层36 和缓冲层44基本相同，并且可类似于上面参照图l-3所述的床垫衬垫。 缓冲层36具有垫料部52和第一凝胶部54。缓冲层44具有第二垫料部56 和第二凝胶部58。垫料部52和56形成缓冲层36和44的周界，并偶尔在 休息期间被人使用。如上所述，垫料部52和56可由泡沫、塑料、乳胶、 粘弹性泡沬、聚合物、天然纤维、合成纤维或任意其它可提供缓冲效 果的材料或其组合形成。可通过切削垫料层或者通过诸如模制或挤压 材料，在具有预期孔形状的模子周围形成垫料部52和56而在垫料部52 和56中形成孔。
凝胶部54和58填充形成在垫料部52和56中的孔，并且凝胶部54和 58的边缘54a和58a分别抵靠垫料部52和56的内周界52a和56a。垫料部52 和凝胶部54的顶面基本彼此平齐，第二垫料部56和第二凝胶部58的顶 面也基本彼此平齐。垫料部52的内周界52a可在固化工序期间或者通过 其它方式，诸如通过热封、缝合、胶合、系固、钉合或其它方法结合 到凝胶部54的边缘54a。第二垫料部的内周界56a可同样地结合到第二凝 胶部58。孔和凝胶部54和58设置在当人靠在床垫上，例如当阅读、睡 眠等时通常使用的区域之下的缓冲层36和44中。在一个实施例中，凝 胶部54和58形成每个睡眠面33和59的从大约50%到大约90%，更优选 从大约60%到大约80%。
尽管床垫32图示为具有两个缓冲层，层36和44， 一层对应于一个 睡眠面33和59，但是将理解的是床垫可包括一个缓冲层。另外，将理 解的是本发明的床垫中也可包括附加的衬垫层；衬垫层也可设置在织 物层34与缓冲层36之间，而不是如图所示的那样；或者不包括衬垫层。
衬垫层38和42可由织物、毡制品或聚合物的片材、棉织品、尼龙 或聚酯填充棉或者由一层泡沬、塑料、聚合物、天然纤维、合成纤维或任意其它材料或其组合形成。衬垫层38和42可提供缓冲效果或可覆 盖缓冲层36和/或44。在一个可选的实施例中，床垫可具有覆盖面板， 该覆盖面板包括具有可选的光滑睡眠面的非絮棉床垫罩。在此实施例 中，多层，通常为三层的冠状床垫面板可设置在床垫的上表面上。例 如，冠状覆盖面板可由顶织物层、中间填料层和衬里层形成。可选地， 可具有一层阻燃材料。在任一实施例中，顶层可以是棉织品、亚麻制 品、合成纤维或材料组合的某一其它材料。为提供合适的美学外观， 顶层可以是平的织物片或者可以为具有形成在面板外边缘处的有角唇 缘的大致平片，从而形成冠状外观。唇缘可通过从面板的每个角中切 掉楔形材料，并将顶层的切削部连接到一起而形成。唇缘的长度尺寸 可以从大约0.5英寸到大约7英寸，该长度根据期望外观或应用需求来选 择。
填料层能由任何垫料材料，诸如泡沫、棉絮、凝胶、乳胶、粘弹 性泡沫或者其它公知的垫料材料和/或垫料材料的组合形成。可选地， 填料层提供一层传统的可放置在床垫的凝胶垫料层上的填充和垫料材 料。然而，在其它实施例中，填料层本身可包括泡沫层，该泡沫层具 有一个或多个形成于其中的凹槽，并且对所述凹槽填充如上所述的凝 胶材料。这能提供冠状的凝胶材料面板，该凝胶材料面板可位于床垫 体中的凝胶垫料上。然而，在另一实施例中，此凝胶材料面板可放在 传统的床垫体上并因而将是用于床垫中的唯一凝胶材料层。
在任一实施例中，填料层可具有大致平的光滑上表面或者可具有 织纹或图案的上表面。在一些实施例中，填料层的中心部可具有统一 的高度，并且该高度可朝着面板边缘以相同的角度降低。这提供了可 选地含有一层凝胶材料的上面板，这为床垫提供了冠状外观。
可选的防火层可放置在填料层与织物层之间。防火层可选地在床 垫面板的整个上表面上以及围绕面板的边界延伸。阻燃材料可以是任 意合适的材料，诸如KEVLARTM、 PET (聚合物)粘合纤维、有机磷材料、卤化的有机材料(通常为用氯或更普遍地用溴卤化)或氮基化合物。
商业可购得的材料以商品名称NOMEX、 KEVLAR、 INDURA销售，而
实际采用的材料可取决于应用的细节，包括床垫类型(例如，精钢弹簧、 袋装弹簧、泡沫、水)、床垫尺寸、材料成本和其它此种设计考虑。
在防火层下面可附接有衬里层。衬里层可由一片材料，诸如天然 纤维，诸如棉织品或亚麻制品、铝、玻璃纤维、合成纤维或其混合物 形成。这三层可连接到一起形成冠状面板，而此面板可放置在床垫的 上表面上并连接到床垫以提供光滑的睡眠面。
在特定的实施例中，如图5-8中所示，床垫芯或者一个或多个支撑 层由混合的多孔泡沫体和凝胶形成，从而凝胶占据多孔泡沫体内的气 穴部分。图5图示了具有床垫芯的示例性床垫组件60，该床垫芯包括泡 沫和凝胶。更具体地，床垫组件60包括上支撑层62、下支撑层64和床 垫芯66。床垫组件60还包括侧壁72，所述侧壁72附接到上层和下层62 和64的周界部分，并沿着床垫芯66的侧边界区域。
床垫芯66包括与诸如泡沫的主材料68结合的二级材料70，诸如凝 胶。在特定的实施例中，床垫组件60的其它部件包括主材料和二级材 料68和70的组合。在这样的实施例中，其它部件包括床垫衬垫、床垫 衬面衬垫、位于床垫芯之上或之下的一个或多个支撑层，以及床垫罩。
在特定的实施例中，主材料68包括聚氨酯，诸如泡沫和粘弹性泡 沫。聚氨酯可包括多元醇和二异氰酸酯的化合。在特定的实施例中， 主材料68包括大约2份的多元醇和1份的二异氰酸酯。聚氨酯主材料68 包括多个使材料68具有多孔结构的气穴。在特定的实施例中，聚氨酯 主材料68具有开孔和闭孔结构的至少一个。在闭孔结构的一个示例中， 聚氨酯材料是化学交联的，并且气穴或充气孔穴内在地设置在聚氨酯 泡沬体内，并且与主体的外表面具有最小的接触。在开孔结构的一个 示例中，气穴内在地设置在聚氨酯泡沫体内，并且延伸通过一个或者
17多个表面。在特定的实施例中，主材料68的孔隙率和/或密度确定由多 个气穴占用的空间体积。在特定的实施例中，低孔隙率材料比高孔隙 率材料具有更少的气穴。孔隙率的等级和/或气穴的数量可根据需要选 择。在特定的实施例中，气穴的数量通过如在图7和图8中进一步详述 的一个或多个网状化工序增加。
在特定的实施例中，床垫芯66具有由主材料68制成并灌输二级材 料70的主体，从而如参照图6所述的，二级材料70分布在主材料68的整 个内部。在特定的实施例中，在不偏离本发明的范围的情况下，二级 材料70包括任意合适的弹性体。在特定的实施例中，二级材料70包括 乳胶。二级材料70可包括聚氨酯基凝胶。凝胶可包括多元醇和二异氰 酸酯的化合。在特定的实施例中，凝胶包括大约10份的多元醇和1份的 二异氰酸酯。示例性的凝胶材料可包括由意大利Pozzolenoe(VI)的 Technogel Italia Srl制造的LEVAGELTM或TECHNOGELTM以及由美国
密歇根州米德兰的陶氏化学公司制造的聚氨酯和弹性材料。二级材料 70可包括诸如热固弹性体的聚合物材料以及在美国专利5362834、
6326412和6809143中描述的其它聚合材料，所述专利的全部内容通过 参引合并于此。在特定的实施例中，凝胶包括硅凝胶、PVC凝胶、聚硅 氧垸凝胶、NCO-预聚物凝胶、多元醇凝胶、聚氨酯凝胶、聚亚安酯凝 胶以及含有热生成氧化物的凝胶中的至少一种。凝胶可以处于固态或 液态。在特定的实施例中，在施加热量或压力时，凝胶可从液态过度 到固态。
在特定的实施例中，二级材料70填充主材料68内的多个气穴中的 一个或多个。在特定的实施例中，气穴基本均匀地位于主材料68的整 个内部，而二级材料70填充这些气穴并且基本均匀地分布在床垫芯66 的整个内部。在特定的实施例中，二级材料70通过化学键接与主材料 68结合。在这些实施例中，二级材料70最初处于液体形式并与主材料 68结合。在固化或硬化期间，二级材料70可与主材料建立化学键。图6是图示用于制造床垫部件的示例性工序80的流程图。工序80 以提供泡沫体或由任意的主材料68制成的主体开始(步骤S2)。然后使泡 沫体成网状以增加气穴的体积和/或数量(步骤84)。然后将网状泡沫体 与液体凝胶或任意的二级材料70结合(步骤86)。在特定的实施例中，将 来自步骤82的泡沫体与二级材料70或液体凝胶结合。在特定的实施例 中，泡沫体或网状泡沫体浸入含有二级材料70或液体形式的凝胶的桶 或容器中。凝胶能够渗入主体中，从而填充多个气穴中的一个或多个。 在其它实施例中，将凝胶灌注在泡沫或网状泡沫体上以将凝胶灌输到 气穴中。灌输到主体中的液体凝胶能够通过固化工序硬化(步骤88)。在 特定的实施例中，固化工序可通过施加热和/或压力来促进。
可通过热工序和化学工序的至少一个使泡沫体成网状。图7是图示 用于使泡沫体成网状的示例性热工序84a的流程图。工序84a以将泡沫体 放置并封装在腔或容器中开始(步骤92)。用爆炸性气体，诸如氢和氧来 填充腔(步骤94)。在特定的实施例中，在填充爆炸性气体之前将腔抽空。 通过电火花或可控火焰点燃爆炸性气体(步骤96)，从而在泡沫体内形成 一个或多个气穴。在特定的实施例中，可控火焰穿过泡沫体以移除主 体的某些部分，从而在那些期望区域中形成一个或多个气穴(步骤98)。
图8是图示用于使泡沫体成网状的示例性化学工序84b的流程图。 工序84b以将泡沫体放入腐蚀性槽中开始(步骤102)。在特定的实施例 中，该腐蚀性槽包括含有NaOH溶液的容器。可根据需要将泡沫体放在 腐蚀性槽中持续任意的时间。在特定的实施例中，腐蚀性溶液与泡沫 起化学反应并从主体中移除泡沬材料，从而生成多个孔穴。将泡沬体 从腐蚀性槽中取出，并洗涤(步骤104)、冲洗(步骤106)和干燥(步骤108)。
尽管己经参照公开的实施例对本发明进行了特别详细的描述，但 是将理解的是在如所附权利要求中所述的本发明的精神和范围内可以 实现许多变形和修改。例如，床垫可包括泡沫芯或者泡沫和弹簧的组 合。床垫可以是单面或两面的。因此，本领域的技术人员仅仅使用常规实验就将知道或能确定此处所述实施例和实践的等同物。因而，将 理解的是本发明不限于此处所公开的实施例，而是要根据所附权利要 求来进行理解，这些权利要求将如法律所许可的那样广泛地解释。
权利要求
1. 一种床垫衬面衬垫，包括垫料层，其具有内周界和顶面，并具有形成在所述顶面中并限定凹槽底壁的凹槽区，以及凝胶层，其具有顶面和与所述垫料层的所述内周界毗连的外周界，并连接到所述垫料层的所述内周界和所述凹槽底壁中的至少一个，其中所述垫料层的所述顶面和所述凝胶层的所述顶面基本平齐。
2. 根据权利要求l所述的床垫衬面衬垫，其中所述垫料层包括泡 沫、乳胶、粘弹性泡沫、塑料、聚合物、天然纤维和合成纤维中的至 少一个。
3. 根据权利要求l所述的床垫衬面衬垫，其中所述凝胶层包括硅 凝胶、PVC凝胶、聚硅氧烷凝胶、NCO-预聚物凝胶、多元醇凝胶、聚 氨酯凝胶、聚亚安酯凝胶以及含有热生成氧化物的凝胶中的至少一个。
4. 根据权利要求1所述的床垫衬面衬垫，其中所述凝胶层包括固 体凝胶材料。
5. 根据权利要求1所述的床垫衬面衬垫，其中所述凝胶层包括粘 性凝胶材料。
6. 根据权利要求l所述的床垫衬面衬垫，其中所述凝胶层包括粘 弹性凝胶材料。
7. 根据权利要求l所述的床垫衬面衬垫，其中所述凝胶层包括泡 沫凝胶。
8. 根据权利要求l所述的床垫衬面衬垫，其中所述凝胶层包括尺寸稳定的凝胶。
9. 根据权利要求l所述的床垫衬面衬垫，其中所述凝胶层进一步 包括囊。
10. 根据权利要求1所述的床垫衬面衬垫，其中所述垫料层包括具有波浪形表面的第一区和具有光滑表面的第二区。
11. 根据权利要求1所述的床垫衬面衬垫，其中所述凹槽区设置 在邻近腰区、中心区以及头和颈部区中的至少一个的位置处。
12. 根据权利要求1所述的床垫衬面衬垫，其中所述凝胶层通过 在凝胶固化工序期间形成的键连接到所述垫料层。
13. 根据权利要求1所述的床垫衬面衬垫，进一步包括布置在所 述凝胶层上的薄膜片。
14. 根据权利要求1所述的床垫衬面衬垫，包括覆盖所述垫料层 和所述凝胶层的织物层。
15. —种制造床垫衬面衬垫的方法，包括 提供垫料材料；在所述垫料材料中形成具有侧壁和底壁的凹槽区；将凝胶材料提供到所述凹槽区中并将所述凝胶材料结合到所述侧 壁和所述底壁的至少一个，其中所述垫料材料的顶面与所述凝胶材料的顶面基本平齐。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中将凝胶材料提供到所述凹 槽区中包括将液体凝胶材料注入所述凹槽区中并固化所述液体凝胶。
17. 根据权利要求15所述的方法，包括用织物层覆盖所述垫料材 料和所述凝胶层。
18. 根据权利要求15所述的方法，包括使凝胶层的外周界形成一形状。
19. 根据权利要求15所述的方法，其中在所述垫料材料中形成所 述凹槽区包括在邻近腰区、中心或头和颈部中的至少一个的位置处形 成所述凹槽区。
20. 根据权利要求15所述的方法，包括将侧轨连接到所述凹槽区 的任一端。
21. 根据权利要求20所述的方法，包括将织物层附接到所述侧轨。
22. —种床垫，包括 床垫芯；垫料层，其设置在所述床垫芯上面，具有内周界和顶面，并具有 形成在所述顶面中并限定凹槽底壁的凹槽区，以及凝胶层，其具有顶面和与所述垫料层的所述内周界毗连的外周界， 并连接到所述垫料层的所述内周界和所述凹槽底壁中的至少一个，其中所述垫料层的所述顶面和所述凝胶层的所述顶面基本平齐。
23. 根据权利要求19所述的床垫，其中所述凝胶层包括硅凝胶、 PVC凝胶、聚硅氧烷凝胶、NCO-预聚物凝胶、多元醇凝胶、聚氨酯凝 胶、聚亚安酯凝胶以及含有热生成氧化物的凝胶中的至少一个。
24. 根据权利要求22所述的床垫，其中所述凝胶层包括固体凝胶 材料、粘性凝胶材料、粘弹性凝胶材料和泡沫凝胶材料中的一个。
25. 根据权利要求22所述的床垫，其中所述凝胶层包括尺寸稳定 的凝胶。
26. 根据权利要求22所述的床垫，其中所述凝胶层进一步包括囊。
27. 根据权利要求22所述的床垫，其中所述垫料层包括具有波浪 形表面的第一区和具有光滑表面的第二区。
28. 根据权利要求22所述的床垫，其中所述凹槽区设置在邻近腰 区、中心区以及头和颈部区中的至少一个的位置处。
29. 根据权利要求22所述的床垫，其中所述凝胶层通过在凝胶固 化工序期间形成的键连接到所述垫料层。
30. 根据权利要求22所述的床垫，进一步包括布置在所述凝胶层 上的薄膜片。
31. 根据权利要求22所述的床垫，包括覆盖所述垫料层和所述凝 胶层的织物层。
全文摘要
本发明总体涉及一种具有一个或多个凝胶部的床垫或床垫衬垫。凝胶部可在床垫或床垫衬垫的局部区域处提供改进的支撑和舒适性。
文档编号A47C27/14GK101453926SQ200780019489
公开日2009年6月10日 申请日期2007年4月3日 优先权日2006年4月3日
发明者理查德·F·格拉德尼, 科里·威斯特曼, 迈可尔·S·德弗兰克斯 申请人:骏威公司