CN104135897A - 用粘性凝胶改性的身体支撑件及使用该粘性凝胶制造身体支撑件的方法 - Google Patents

Abstract

一种身体支撑垫，例如床垫、床垫套或罩、或枕头，其由弹性泡沫层组成，并且进一步包括施加在其表面的一定量的凝胶状材料，例如弹性体凝胶。所述凝胶状材料改变弹性泡沫层的物理特性，例如硬度或手感。所述凝胶状材料能够以多种方式施加，包括但不限于喷涂施加，在喷涂施加的情况下喷涂力可以用于控制多少凝胶状材料渗入泡沫层。所述泡沫层由网状或非网状泡沫组成。所述泡沫层还可以由粘弹性或非粘弹性泡沫组成。

Description

用粘性凝胶改性的身体支撑件及使用该粘性凝胶制造身体支撑件的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年9月15日提交的美国申请No.61/535045的优先权，其全部内容通过引用在此并入。

背景技术

可以见到具有各种各样的形状和尺寸的传统身体支撑件，它们中的每一种身体支撑件都适合于支撑使用者的一个或更多身体部分。如同本文中所使用的那样，术语“身体支撑件”包括但不限于：适合于在一个或更多位置支撑人或动物的一个或更多部分(或整个身体)的任何可变形元件或结构。身体支撑件的示例包括但不限于：床垫、枕头和任何类型的垫子，包括在床上、座椅上以及在其它应用中使用的那些垫子。

身体支撑件通常完全或部分由泡沫材料构成。例如，聚氨酯泡沫通常用于很多床垫、枕头和垫子，并且能够单独使用或者与其它类型的缓冲材料组合使用。在很多身体支撑件中使用了粘弹性材料，从而为身体支撑件提供增强的能力，以顺应使用者并且从而对使用者的重量或其它负载进行分配。一些粘弹性身体支撑件材料还是温度敏感的，从而还使得该身体支撑件能够至少部分地基于支撑在其上的身体部分(或多个身体部分)的温度而改变硬度。

聚氨酯泡沫本身具有的特性为期望将所述泡沫用于特定应用的身体支撑件的制造商限定了设计的局限性。例如，一些身体支撑件包括一层或多层泡沫，其中在整个泡沫厚度上的泡沫均匀特性不一定是设计目标。改性泡沫层以提高其物理和热特性可以有助于使所述泡沫层(或多个泡沫层)和/或身体支撑件适于特定应用。特别是当身体支撑件的一个或多个层包括粘弹性泡沫材料时尤其如此，所述粘弹性泡沫材料可以显著地改变使用中的硬度和形状。

尽管由一层或多层泡沫构成的身体支撑件的数量和类型持续增加(包括那些包含粘弹性泡沫的一层或更多层泡沫的身体支撑件)，但通常未充分利用这样的材料的能力(包括利用其物理和热特性)。

包括粘弹性泡沫在内的这种材料的能力，包括利用它们的物理和热特性，通常未得到充分利用。

至少部分地基于现有身体支撑件的局限以及在各种应用中消费者对于改进身体支撑件的高涨需求，在本领域中增加新的身体支撑件和用于身体支撑件的材料变体是受欢迎的。

发明内容

本发明的一些实施例中，提供了一种身体支撑件，其具有至少一个网状或非网状的粘弹性泡沫层，并且包括至少一个表面，在所述表面上施加有粘性凝胶以改变所述粘弹性泡沫的至少一种特性。

本发明的一些实施例提供一种制造身体支撑件的方法，包括以下步骤：将一个或多个喷嘴引导为朝向网状或非网状的粘弹性泡沫层的表面上，将来自所述喷嘴的粘性凝胶喷涂到所述粘弹性泡沫层的表面上，并且允许凝胶凝固在所述粘弹性泡沫层上。在一些实施例中，该方法还包括允许所述凝胶渗透所述粘弹性泡沫层的表面，以占据所述粘弹性泡沫层内部达所述表面下方的所需深度。

通过考虑详细描述和附图，本发明的其它方面将会变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的身体支撑件的透视图。

图1A是沿着图1中线A-A截取的图1中的身体支撑件的剖视图。

图2是根据本发明另一个实施例的身体支撑件的分解透视图。

图3是根据本发明又一个实施例的身体支撑件的分解透视图。

具体实施方式

在对本发明的各个实施例进行具体解释之前，应该理解的是，本发明并不是在其应用中限于在以下描述中说明或者在附图中示出的部件的构造和布置的细节。本发明可以具有其它实施例，并且能够以各种方式实施或实现。而且，应该理解的是，为了描述的目的，在本文中以及在所附权利要求中参考顺序或重要性使用在本文中使用的措辞和术语(例如，“第一”、“第二”和“第三”)，并且除非特别指明，这些措辞和术语并不单独意在表示或暗示相对顺序或重要性。

在图1中示出了根据本发明的实施例的身体支撑件10。身体支撑件10包括顶表面12和底表面14，顶表面12被取向为支撑使用者，底表面14定位为接近框架、地板或其它表面以支撑身体支撑件10。虽然图1中示出的身体支撑件10包括一个泡沫层(下面更详细地描述)，但是身体支撑件10也可以包括任何数量的附加泡沫层(针对图2和3更详细地描述)，并且在一些实施例中还可以包括一个或多个其他材料层。

在图1和图2中示出的身体支撑件10是床垫。然而，在其它实施例中，所述身体支撑件10仅是床垫或其他身体支撑件的一部分，并且因此限定了较大身体支撑件的部件。另外，身体支撑件10可以具有其它形式，例如床垫套、床垫罩或蒲团。可以理解的是，本文公开的身体支撑件10的特征可应用于具有任何尺寸和形状的任何类型的身体支撑件。仅仅举例而言，这些特征同样可应用于头枕、座椅垫(包括座椅的底垫和/或靠背垫)、颈枕、垫腿枕、眼罩以及用于支撑和/或衬垫人体或动物体的全部或任何部分的任何其它结构。因此，如在本文中以及在所附权利要求中所使用的那样，术语“身体支撑件”表示(包含床垫、床垫套、床垫罩、沙发床和蒲团在内)任何以及全部这样的结构以及这样结构的一部分。还应该注意到，本文描述和/或示出的每一个身体支撑件都具有特别的形式，例如床垫、床垫套、床垫罩、或蒲团。然而，相比之下关于在本文中没有描述的，每个这样的身体支撑件的任何特征或所有特征都能够应用于具有任何其它形状和尺寸的任何其它类型的身体支撑件，包括上述各种类型的身体支撑件。

再次参考图1示出的身体支撑件10，身体支撑件10可以封装在任何类型的罩之内(未示出)，例如机织或非机织材料、编织材料、包括棉、毛、或其它天然纤维、聚酯、人造丝、尼龙、泡沫、或其它合成材料，以及不能渗透液体且不能渗透水蒸气、不能渗透液体但能渗透水蒸气、或者能渗透液体且能渗透水蒸气的材料。

如图1中所示的身体支撑件10包括粘弹性泡沫层10，该弹性泡沫层10包括上表面12和下表面14，所述下表面14与上表面12相背。所述上表面12也是身体支撑件10的顶表面，而所述下表面14也是身体支撑件10的底表面。所述身体支撑件10的粘弹性泡沫是网状或非网状泡沫，和/或可以包括任何膨胀聚合物(例如，膨胀的乙烯醋酸乙烯酯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚乙烯)，乳胶等等。在一些实施例中，粘弹性泡沫可以是对于使用者的身体热量而温度敏感的，从而响应于接收到的泡沫上的使用者的身体热量而改变硬度。

此外在一些实施例中，所述身体支撑件10的粘弹性泡沫可以包括网状粘弹性泡沫。网状泡沫(粘弹性或其它)是一种细胞状泡沫结构，其中泡沫的细胞本质上是骨骼状的。换句话说，网状泡沫的每一个细胞由多个有孔窗限定，所述多个有孔窗被细胞支柱包围。网状泡沫的细胞窗口可以是完全空出来的(只留下细胞支柱)或者是大体空出来的。在一些实施例中，如果细胞的窗口的至少50％没有了(即，具有通孔的窗口，或者完全没有窗口因此只留下细胞支柱)，那么就认为泡沫是“网状”的。这样的结构可以通过以下方式产生：破坏或者去除细胞窗口材料，或者在泡沫的制造过程中防止细胞窗口的完全形成。

继续参考图1的实施例，一定量的粘性凝胶32施加在所述身体支撑件10的粘弹性泡沫的上表面12。在图1中凝胶32已经施加在粘弹性泡沫的整个上表面12上(或大体整个上表面12)。在其他实施例中，粘性凝胶32可以施加在上表面12的任何部分(例如，仅在上表面12的中心位置，在所述上表面12上呈条带或岛状，等等)，并且在上表面12的任何数量的分离或连通区域中。所述粘性凝胶32还可以或替代地施加在粘弹性泡沫的任何其他表面，例如图1所述的任何一个或多个侧面上，粘弹性泡沫的下表面14上，等等。

粘性凝胶可以用于改变和提高粘弹性泡沫的物理和热特性。施加到弹性泡沫的粘性凝胶提供了在其制造后改进泡沫的一种方式，以增强粘弹性泡沫以及由粘弹性泡沫制成的制品所需的特性，包括但不限于：增加制品的密度(通过增加在泡沫上沉积的凝胶量)，增加体积热容量或粘弹性泡沫的其他特性，等等。粘性凝胶还可以或替代地改变所述身体支撑件10柔软度或“手感”，例如在粘性凝胶固化或者硬化到明显更坚硬和/或较不柔软的状态的情况下。

在示出的身体支撑件10的结构中，通过喷涂来自一个或多个喷涂喷嘴(未示出)的粘性凝胶来施加粘性凝胶32，所述喷嘴被引导为朝向上表面12。在这种方式下，大体均匀且良好分布的粘性凝胶32涂层可以施加到上表面12，并且在一些实施例中，至少部分地由于喷涂力，粘性凝胶可以渗透到粘弹性泡沫内的一定深度。在这些或其他实施例中，至少部分地基于粘弹性泡沫内的多孔性和/或孔的尺寸，粘性凝胶32可以渗透到粘弹性泡沫内的一定深度。

如同本文中所使用的那样，术语“凝胶”表示凝胶弹性体，即一种高度粘弹性聚合物凝胶，其在凝固之前是可流动的，并且在凝固时呈现可变形的弹性形状。发明人已经发现，在一些应用中，聚氨酯凝胶可以产生非常好的结果。例如，粘性凝胶32可以是聚氨酯凝胶。在一些实施例中，在室温下(即，21-23摄氏度)，粘性凝胶32具有不大于大约90Shore(肖氏)OOO并且不小于大约10Shore OOO的硬度。在其它实施例中，在室温下不大于大约80Shore OOO并且不小于大约25Shore OOO的粘性凝胶硬度能够在一些身体支撑件应用中提供良好的特性结果。在其它实施例中，在室温下不大于大约70Shore OOO并且不小于大约40Shore OOO的粘性凝胶硬度能够在一些身体支撑件应用中提供良好的特性结果。所有这些测量都是在粘性凝胶的任何必要凝固时间之后进行的。

在本发明的实施例中使用的一些粘性凝胶的理想特性是这些凝胶的密度，因为这些凝胶的密度能够与凝胶的总体弹性特性相互关联。在一些实施例中，粘性凝胶32具有不小于大约100kg/m³并且不大于大约1500kg/m³的密度。在其它实施例中，不小于大约250kg/m³并且不大于大约1200kg/m³的粘性凝胶硬度能够在一些身体支撑件应用中提供良好的特性结果。在其它实施例中，不小于大约500kg/m³并且不大于大约1000kg/m³的粘性凝胶硬度能够在一些身体支撑件应用中提供良好的特性结果。在其它实施例中，不小于大约900kg/m³并且不大于大约1000kg/m³的粘性凝胶硬度能够在一些身体支撑件应用中提供良好的特性结果。而且，在一些实施例中，在1HZ剪切频率和25℃下，粘性凝胶可以具有大约900Pa的复数粘度。所有这些测量都是在粘性凝胶的任何必要凝固时间之后进行的。

在一些实施例中，在室温或接近室温下(即，在大约15摄氏度到大约20摄氏度之间)施加粘性凝胶32。然而，在其他实施例中，在将粘性凝胶32施加至身体支撑件10的一个或多个表面之前，可以不需要对粘性凝胶32进行加热。然而，应该注意到，在各种实施例中，粘性凝胶32能够在室温上下的宽广温度范围之内应用，例如在大约0摄氏度到大约100摄氏度之间。

在一些实施例中，粘性凝胶32可以被用作表面凝胶，而在其他实施例中，粘性凝胶32渗透粘弹性泡沫层进入粘弹性泡沫层的内部，以凝固并结合粘弹性泡沫细胞的支柱。例如，在一些实施例中，粘性凝胶32渗入粘弹性泡沫层大约1-2mm。层渗透量可以至少部分地取决于用于身体支撑件10的层的粘弹性泡沫的特性。例如，在网状粘弹性泡沫中可以提供较深的渗透(即，大于2mm)，然而在非网状粘弹性泡沫中可以提供较浅的粘性凝胶渗透甚至没有粘性凝胶渗透。在一些实施例中，粘性凝胶32渗入粘弹性泡沫到至少大约5mm的深度。在其他实施例中，粘性凝胶32渗入粘弹性泡沫到不大于大约3mm的深度。

在一些实施例中，将粘性凝胶喷涂到粘弹性泡沫层上增加了所述粘弹性泡沫层的密度(基于如下这样的事实，即，凝胶增加了在层上或层中的质量)。在这样的实施例中，通过渗入所述粘性凝胶使所述层在粘弹性泡沫的深度内的密度增加——在一些实施例中，无需牺牲粘弹性泡沫层的透气性。可以理解的是，所述凝胶可以使用许多已知喷涂应用和系统中的一种来喷涂施加。

在一些实施例中，所述粘性凝胶32作为介质容纳并且输送其他物质到粘弹性泡沫上和/或中，从而进一步改变粘弹性泡沫层的特性。例如，并且仅作为示例，如图1A所示，所述粘性凝胶32可以用于承载相变材料(PCM)，例如分散在粘性凝胶32内包含PCM的微球34。除了如上所述的由粘性凝胶32提供增加的粘弹性泡沫密度，相变材料还可以改变粘弹性泡沫的热特性。应当注意的是，PCM可以改变粘弹性泡沫的表面特性，并且在那些粘性凝胶32渗入粘弹性泡沫的表面的实施例中，PCM还可以改变粘弹性泡沫的内部热特性。

图2示出了根据本发明的身体支撑件110的另一个实施例。所述实施例采用的很多结构以及具有的很多特性都与上文中结合图1进行描述的身体支撑件10的实施例相同。因此，以下描述主要集中于与上文中结合图1进行描述的实施例不同的结构和特征。应该参考上文中与图1结合的描述，以获得关于结构和特征的附加信息，以及在图2中示出并且在下文中描述的身体支撑件的结构和特征的可能的替代物。在下文中将在图2中示出的实施例的与图1的实施例的结构和特征对应的结构和特征以100系列的附图标记表示。

图2中示出的身体支撑件110具有两层泡沫：顶层120和在顶层120下面的底层126。顶层120具有上表面112和下表面124，下表面124与上表面112相背。顶层120的上表面112也是身体支撑件110(如上所述，其可以设有或不设有罩)的顶表面。底层126具有上表面128和下表面130，下表面130与上表面128相背。底层126的下表面130也是身体支撑件110的底表面114。

在一些实施例中，层120、126的任一层或两层都完全或部分封装在覆盖材料(未示出)中，如上面结合图1示出的实施例的更详细地描述。在一些实施例中，层120、126的每一层都完全或部分封装在各自的罩内，因此层120、126能够更加容易地相对于彼此移动和定位。

所述身体支撑件110的顶层120和底层126包括泡沫材料，例如聚氨酯泡沫、胶乳泡沫、任何膨胀聚合物(例如，膨胀的乙烯醋酸乙烯酯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚乙烯)，等等，并且可以是网状或非网状的。在一些实施例中，层120、126的任一层或两层包括粘弹性泡沫，在一些实施例中，粘弹性泡沫可以是对于使用者的身体热量而温度敏感的，从而响应于接收到的身体支撑件110上的使用者的身体热量而改变硬度。

图2所示的身体支撑件110是如何能够将粘性凝胶132施加到身体支撑件110的其他表面的示例，例如，施加到如图1所示的多层身体支撑件110的任一层。在图1所示的实施例中，一定量的粘性凝胶132施加到粘弹性泡沫的底层126的上表面128的区域。如上面更详细地描述，粘性凝胶132可以施加到粘弹性泡沫的上表面128的任何部分，例如底层126的整个上表面128，上表面128的任何数量的区域，和/或底层126的侧面和或下表面130。此外，虽然图2中示出的粘性凝胶132仅施加到身体支撑件110的底层126，但是粘性凝胶132还可以或也可以替换地施加到顶层120的任何表面。

在一些实施例中，图2中示出的组装身体支撑件110的方法包括：将粘性凝胶132施加到底层126，然后在施加粘性凝胶132之后将顶层120定位在改性的底层126上。在一些实施例中，顶层120通过粘合剂或粘性粘接材料，或任何其他适合的方式连接到底层126。粘性凝胶132可以通过如上面更详细地描述的喷涂或本文中描述的任何其他方式施加到身体支撑件110。

图3示出了根据本发明的身体支撑件210的另一个实施例。所述实施例采用的很多结构以及具有的很多性质都与上文中结合图1和图2进行描述的身体支撑件10，110的实施例相同。因此，以下描述主要集中于与上文中结合图1和图2进行描述的实施例不同的结构和特征。应该参考上文中与图1和图2结合的描述，以获得关于结构和特征的附加信息，以及在图3中示出并且在下文中描述的身体支撑件的结构和特征的可能的替代物。在下文中将在图3中示出的实施例的与图1和图2的实施例的结构和特征对应的结构和特征以200系列的附图标记表示。

如上文所述，身体支撑件210可以具有通过粘合剂或粘性粘接材料，或任何其他适合的方式连接在一起的任何数量的泡沫(如果需要，和其他材料)层。在图3中示出的身体支撑件210是多层身体支撑件210的另一个示例，其中粘性凝胶232已经施加到粘弹性泡沫。在图3中示出的身体支撑件210包括顶层220，所述顶层220具有上表面212和与顶层220相背的下表面224。在一些实施例中，顶层220是枕头顶层，并且可以由粘弹性或非粘弹性的泡沫层至少部分地限定，所述泡沫是网状或非网状的。例如，在图3中示出的身体支撑件210的顶层220是粘弹性泡沫层，并且在一些实施方案中可以是缝合的。图3中示出的身体支撑件210还包括底层226，所述底层226具有上表面228和下表面214，所述下表面214与上表面228相背。在图3中示出的身体支撑件210还包括位于顶层220和底层226之间的中间层244。中间层244具有上表面246和下表面248，上表面246定位为邻近顶层220的下表面224，所述下表面248与上表面246相背并且定位为邻近底层226的上表面228。在图3中示出的实施例中，中间层和底层244，226分别包括粘弹性泡沫和非粘弹性聚氨酯泡沫。然而，如顶层220一样，中间层和底层244，226可以包括任何所需的其它材料，包括但不限于：粘弹性泡沫、非粘弹性泡沫、乳胶泡沫、网状泡沫、非网状泡沫、任何膨胀聚合物(例如，膨胀的乙烯醋酸乙烯酯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚乙烯)等等的任意组合。

关于图3中示出的顶层220和/或中间层244和/或底层226，上文中关于在身体支撑件10，110的顶层或下面层施加的粘性凝胶的描述同样应用于在图3中示出的实施例。此外，在图3的一些可选实施例中，顶层220放置在中间层244上而并不与之紧固，和/或中间层244放置在底层226上而并不与之紧固。

在图3中示出的实施例中，粘性凝胶232大体在底层226的上表面228和中间层244的下表面248的整个表面区域上延伸，而顶层和中间层220，244上的粘性凝胶232仅仅位于顶层220和中间层244之间的离散区域中，可以理解的是，粘性凝胶232能够位于顶层220和中间层244之间具有任何其它位置、形状和尺寸的任何其它数量的区域中。在图3的实施例中，分别在顶层220，中间层244和底层226上的粘性凝胶区域的位置、形状和尺寸仅仅是示例性示出的，并不旨在对本发明的范围进行限制。

虽然本发明已经参照某些优选实施例进行了详细描述，但在本发明所描述的一个或多个独立方面的范围和精神内存在各种变化和修改。

Claims (20)

1.一种身体支撑垫，包括：

柔性聚氨酯泡沫层，具有限定所述身体支撑垫的顶表面的上表面，以及与所述上表面相背的下表面；

凝胶状层，形成在所述柔性聚氨酯泡沫层中，并且改变聚氨酯泡沫的物理特性。

2.如权利要求1所述的身体支撑垫，其中所述凝胶状层喷涂施加到所述上表面。

3.如权利要求1所述的身体支撑垫，其中所述凝胶状层大体覆盖所述上表面。

4.如权利要求3所述的身体支撑垫，其中所述凝胶状层完全覆盖所述上表面。

5.如权利要求1所述的身体支撑垫，其中所述凝胶状层由一个凝胶弹性体层组成，所述凝胶弹性体在凝固之前是可流动的，并且在凝固时呈现可变形的弹性形状。

6.如权利要求1所述的身体支撑垫，其中所述凝胶状层由一个聚氨酯凝胶层构成，所述聚氨酯凝胶在21-23摄氏度的环境温度下，具有不大于大约90Shore OOO并且不小于大约10Shore OOO的硬度。

7.如权利要求6所述的身体支撑垫，其中所述聚氨酯凝胶在0摄氏度-100摄氏度的温度下具有不小于大约100kg/m³并且不大于大约1500kg/m³的密度。

8.如权利要求6所述的身体支撑垫，其中所述一个聚氨酯凝胶层渗入第一聚氨酯泡沫层的上表面达不小于1mm且不大于5mm的深度。

9.如权利要求1所述的身体支撑垫，其中所述聚氨酯泡沫层由粘弹性泡沫组成。

10.如权利要求9所述的身体支撑垫，其中所述粘弹性泡沫是网状粘弹性泡沫。

11.如权利要求9所述的身体支撑垫，其中所述粘弹性泡沫是温度敏感的粘弹性泡沫。

12.如权利要求1所述的身体支撑垫，其中所述凝胶状层改变所述柔性聚氨酯泡沫层的顶表面的手感。

13.如权利要求12所述的身体支撑垫，其中所述凝胶状层增加所述柔性聚氨酯泡沫层的顶表面的硬度。

14.如权利要求12所述的身体支撑垫，其中所述凝胶状层降低所述柔性聚氨酯泡沫层的顶表面的硬度。

15.一种床垫，包括：

以堆叠方式放置的第一泡沫层和第二泡沫层，其中第一泡沫层的上表面限定所述床垫的顶表面；

施加至第一泡沫层和第二泡沫层中的至少一个的弹性体凝胶，并且其中所述弹性体凝胶在施加期间是可流动的，并且渗入至少一个泡沫层达至少1.0mm的深度。

16.如权利要求15所述的床垫，进一步包括第三泡沫层，所述第三泡沫层为第一泡沫层和第二泡沫层提供支撑，并且其中所述第三泡沫层具有包含弹性体凝胶的上表面。

17.如权利要求15所述的床垫，其中所述第一层和第二层中的每一个都是粘弹性泡沫。

18.如权利要求17所述的床垫，其中第一层和第二层中的至少一个是网状粘弹性泡沫。

19.如权利要求15所述的床垫，其中所述弹性体凝胶包括分散在其中的相变材料。

20.一种床垫，包括：

以堆叠方式放置的第一泡沫层和第二泡沫层，其中第一泡沫层限定所述床垫最上面的泡沫层；

粘性凝胶，分散在第一泡沫层和第二泡沫层中的至少一个中；以及

相变材料，分散在第一泡沫层和第二泡沫层中的至少一个中。