CN110169675A - 一种负泊松比床垫 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种负泊松比床垫，涉及床垫领域。负泊松比床垫包括两层间隔布置的垫层以及设置在两垫层之间的负泊松比立体支撑结构，至少一个垫层的内部开设有负泊松比孔，且沿垫层厚度方向设有泊松系数不同的负泊松比孔。当床垫受压时，负泊松比立体支撑结构向内收缩，其弹性强度增大更好地起到弹性支撑作用，能够有效承托用户的身体，确保长期受压后结构依然稳定可靠，同时由于负泊松比孔的存在，使得垫层在受到的压力越小时越容易压缩变形，反之，压力越大越不容易压缩变形，使用者先得到初段的软性支撑，随着压力和压缩量增大越能够得到后续的、更加强有力的弹性支撑，最终呈现出兼顾柔软舒适和回弹有力的双重性能，提高了使用者的产品体验。

Description

一种负泊松比床垫

技术领域

本发明涉及床垫技术领域，具体涉及一种负泊松比床垫。

背景技术

普通床垫一般采用海绵层包裹内部弹簧的结构，通过内部弹簧对使用者进行弹性支撑，在实际使用中，如果床垫受力超过弹簧的极限或者长期承受不均衡的载荷，则弹簧容易产生不可逆的变形，影响用户体验和产品的使用效果。

如申请公布号为CN108050891A、申请公布日为2018.05.18的中国发明专利申请公开了一种复合夹芯防弹结构，并具体公开了复合夹芯防弹结构包括复合夹芯层、面板和背板，复合夹芯层由蜂窝型负泊松比结构和填充于蜂窝型负泊松比结构空隙内的弹性体材料构成，复合夹芯层固定在面板和背板之间。通常传统的蜂窝结构在宏观上都呈现正泊松比，内凹型蜂窝结构一般呈负泊松比，传统的蜂窝结构在冲击载荷作用下发生压缩变形，并在与冲击载荷垂直的方向上从受冲击部位向四周流动，而呈负泊松比蜂窝型结构在冲击方向承受压缩时，在侧面发生收缩，并从四周向冲击部位流动，从而使负泊松比结构的局部密度增大、模量迅速提高。

如果将现有技术中的负泊松比结构直接替换普通床垫中的弹簧，则可有效避免弹簧压溃变形的问题，但是由于负泊松比结构越压缩其弹性模量越大，无法满足用户对舒适性和回弹性的需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种负泊松比床垫，以解决现有负泊松比结构直接应用到普通床垫中，无法满足用户对舒适性和回弹性需求的问题。

本发明的负泊松比床垫的技术方案为：

负泊松比床垫包括两层间隔布置的垫层以及设置在两垫层之间的负泊松比立体支撑结构，至少一个垫层的内部开设有负泊松比孔，且沿垫层厚度方向设有泊松系数不同的负泊松比孔。

有益效果：当床垫受压时，负泊松比立体支撑结构向内收缩，其弹性强度增大，使得床垫能够更好地起到弹性支撑作用，能够有效承托用户的身体，确保长期受压后结构依然稳定可靠，同时由于负泊松比孔的存在，使得垫层在受到的压力越小时越容易压缩变形，反之，对垫层的压力越大越不容易压缩变形，具体的产品体验是使用者先得到初段的软性支撑，随着压力和压缩量增大越能够得到后续的、更加强有力的弹性支撑，最终呈现出兼顾柔软舒适和回弹有力的双重性能，提高了使用者的产品体验。

进一步的，为了便于生产加工，提高产品的制造效率，所述负泊松比孔沿平行于垫层的层面方向延伸。

进一步的，为了使垫层由内向外呈现出柔软度和弹性支撑性能渐变的特点，所述负泊松比孔的泊松系数沿垫层厚度方向呈梯度变化。

进一步的，为了确保垫层的外层柔软舒适，垫层的内层弹性支撑有力，提高用户的产品体验，所述负泊松比孔的泊松系数沿垫层厚度方向由内向外呈梯度增大。

进一步的，为了确保垫层兼顾柔软舒适、透气以及弹性支撑的多种特性，所述两垫层中的其中一个垫层为由乳胶材料制成的乳胶层，另一个垫层为由橡胶材料制成的橡胶层。

进一步的，为了方便用户的实际使用，免于区分正反面，所述两垫层分别为由乳胶材料制成的乳胶层。

进一步的，所述负泊松比孔为具有星形截面的星形孔或者具有手形截面的手形孔。

进一步的，为了提高了垫层对人体的弹性支撑作用，能够使人体的不同部位得到均匀受力，所述负泊松比孔在平行于垫层的层面内间隔布置有多组，且相邻两组负泊松比孔沿垫层的厚度方向错开分布。

进一步的，为了简化结构，方便组装操作，所述负泊松比立体支撑结构为截面形状呈凹四边形的四棱柱框架结构。

进一步的，为了提高了整个床垫的整体度，所述负泊松比床垫还包括包覆在垫层外部的垫罩。通过垫罩对内部的垫层和负泊松比立体支撑结构起到有效的固定作用。

附图说明

图1为本发明的负泊松比床垫的具体实施例1中床垫的剖视示意图；

图2为图1中床垫的局部剖视示意图；

图3为图1中A处的局部放大示意图。

图中：1-乳胶层、11-第一星形孔、12-第二星形孔、13-第三星形孔、2-橡胶层、3-负泊松比立体支撑结构、4-垫罩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的负泊松比床垫的具体实施例1，如图1、图2所示，负泊松比床垫包括间隔设置的两个垫层以及夹设在两垫层之间的负泊松比立体支撑结构3，两个垫层分别为由乳胶材料制成的乳胶层1和由橡胶材料制成的橡胶层2，使用时，乳胶层1一面朝上放置，供使用中躺卧于乳胶层1上，乳胶层1具有良好的回弹性和透气性，满足使用者对舒适性的要求；橡胶层2由高强度的整块橡胶制成，且具有较好的弹性，能够起到内部的负泊松比立体支撑结构3起到稳定的支撑作用，避免长期受压引起变形、破损的问题，确保了整个床垫的使用寿命。

乳胶层1的内部冲孔加工有负泊松比孔，在本实施例中，乳胶层1的负泊松比孔为平行于乳胶层1的层面且沿床垫的宽度方向横向延伸的长孔，且乳胶层1的负泊松比孔在平行于乳胶层1的层面且沿床垫的长度方向纵向并列设有多组。乳胶层1的负泊松比孔沿床垫的宽度方向延伸且在床垫的长度方向上并列，当使用者躺卧在乳胶层1上时，乳胶层1根据人体曲线发生相应的起伏变化，使乳胶层1能够更加贴合于人体的背面，有效提高支撑性和使用舒适性。在其他实施例中，为了适应用户的不同需求，乳胶层1的负泊松比孔还可平行于乳胶层1的层面且沿床垫的长度方向延伸，且乳胶层1的负泊松比孔在平行于乳胶层1的层面且沿床垫的宽度方向横向并列设有多组。

乳胶层1的负泊松比孔为星形的截面形状，本实施例中，乳胶层1的负泊松比孔为呈中心对称的四角星形孔，乳胶层1的四角星形孔具有负泊松比结构的特点。即沿床垫的厚度方向对乳胶层1释压时，四角星形孔沿床垫的厚度方向收缩，由于四角星形孔周围的乳胶部分受到挤压作用，该乳胶部分沿垂直于床垫的厚度方向朝四角星形孔中心位置收缩，由于收缩的乳胶部分填充了四角星形孔的内部空腔，该区域内的乳胶量增多，提高了乳胶层的支撑性能，满足使用者不同的弹性支撑的要求。也就是，对乳胶层的压力越小乳胶层越容易压缩变形，反之，对乳胶层的压力越大乳胶层越不容易压缩变形；具体的产品体验是使用者先得到初段的软性支撑，随着压力和压缩量增大越能够得到后续的、更加强有力的弹性支撑。为了满足使用者对弹性支撑力度的不同要求，在其他实施例中，乳胶层的负泊松比孔可以是对称的五角星形孔、六角形星形孔或者其他多角星形孔等。

在乳胶层1的内部沿其厚度方向设有泊松比系数不同的四角星形孔，四角星形孔沿床垫的宽度方向延伸且在乳胶层1的长度方向上并列布置有多组，且相邻两组的四角星形孔沿乳胶层1的厚度方向错开分布。在本实施例中，乳胶层1的内部沿床垫的长度方向上交替分布有大组的四角星形孔组和小组的星形孔组，其中大组包括第一星形孔11、第二星形孔12以及第三星形孔13，第一、第二、第三星形孔沿乳胶层1的厚度方向上下并列布置；小组包括第一星形孔11和第二星形孔12，第一、第二星形孔也沿乳胶层1的厚度方向上下并列分布，且小组的第一星形孔11处于大组的第一星形孔11和第二星形孔12之间的水平位置，且小组的第二星形孔12处于大组的第二星形孔12和第三星形孔13之间的水平位置，从而在空间上呈现大组的四角星形孔和小组的四角星形孔沿乳胶层1的厚度方向错开分布。大组、小组的交替布置使得整块的乳胶层1具有支撑性能和回弹性能不同的区域，提高了乳胶层1对人体的弹性支撑作用，能够使人体的不同部位得到均匀受力。为了满足不同使用者对床垫的弹性支撑的不同要求，在其他实施例中，乳胶层的内部沿床垫的长度方向上交替分布有大组的四角星形孔组和小组的星形孔组，其中大组包括沿乳胶层的厚度方向上下并列布置的四个四角星形孔；小组包括沿乳胶层的厚度方向上下并列布置的三个四角星形孔，且在空间上呈现大组的四角星形孔和小组的四角星形孔沿乳胶层的厚度方向错开分布。再或者，大组数量为五个或者五个以上，相应的，小组的数量可以为两个、三个或者三个以上。

第一星形孔11为具有圆弧边和圆弧角的圆弧状四角星形孔，由于圆弧边和圆弧角的存在，使第一星形孔11的内部空间更大，即在乳胶层1受压时需要更多周围的乳胶部分朝内填充，也就是说第一星形孔11的泊松系数更大。作为另一个极端，第三星形孔13为具有直边和直边角的直边状四角星形孔，由于直边和直边角的存在，使第三星形孔13的内部空间更小，即在乳胶层1受压时更少周围的乳胶部分便可将其填充密实，也就是说第三星形孔13的泊松系数更小。介于第一星形孔11和第三星形孔13之间的第二星形孔12，其结构形状和泊松系数也介于二者之间，从而在乳胶层1内部的四角星形孔沿厚度方向由内向外其泊松系数呈梯度增大。乳胶层1的外层具有更加柔软的支撑性能，在使用者刚接触时得到舒适的触感反馈，随着压力和压缩量的增大，靠内层起到更有力的弹性支撑，使得整个乳胶层的内部更加弹性强度更大、更有力，最终呈现出兼顾柔软舒适和弹性有力支撑的双重性能，提高了使用者的产品体验。

橡胶层2的内部结构与上述乳胶层1的内部结构相同，即橡胶层2中冲孔加工有截面形状为星形的负泊松比孔，橡胶层2的负泊松比孔为平行于橡胶层2的层面且沿床垫的宽度方向横向延伸的长孔，在橡胶层2的内部沿其厚度方向设有泊松比系数不同的四角星形孔，该四角星形孔沿床垫的宽度方向延伸且在橡胶层2的长度方向上并列布置有多组，且相邻两组的四角星形孔沿橡胶层2的厚度方向错开分布。为了满足用户对床垫透气性的要求，在其他实施例中，橡胶层上可开设有沿其厚度方向贯穿上下两层面的通孔，且通孔在橡胶层的层面上间隔均布。为了简化结构、降低生产成本，在其他实施例中，橡胶层还可以是实心结构。

介于乳胶层1和橡胶层2之间的负泊松比立体支撑结构3为四棱柱框架结构，该负泊松比立体支撑结构3沿床垫的宽度方向的投影为凹四边形，凹四边形包括两条夹角成锐角的长边和两条夹角呈钝角的短边，且该凹四边形为对称形状。各负泊松比立体支撑结构3沿床垫的长度方向并列连接，且沿床垫的厚度方向叠设有上下两层，上层的负泊松比立体支撑结构3钝角顶点与下层的负泊松比立体支撑结构3的锐角顶点连接。当床垫受压时，负泊松比立体支撑结构3的位于对称轴两侧部分向靠近对称轴方向收缩，由于自身具有较高的弹性强度，负泊松比立体支撑结构3收缩时其弹性强度增大，使得床垫能够更好地起到弹性支撑作用，能够有效承托用户的身体，确保长期受压后结构依然稳定可靠。在乳胶层1、橡胶层2的外部还包覆有垫罩4，通过垫罩4的包裹对内部的乳胶层1、橡胶层2以及负泊松比立体支撑结构3起到有效的固定作用，垫罩4由棉布和高密度海绵紧密缝合而成，通过高密度海绵与乳胶层1、橡胶层2之间的连接，提高了整个床垫的整体度。

本发明的负泊松比床垫的具体实施例2，与具体实施例1的不同在于，乳胶层内部的冲孔加工出的负泊松比孔可为手形的截面形状，手形孔也具有负泊松比结构的特点，同样可在压缩时其弹性支撑性能增强。在其他实施例中，负泊松比孔的截面形状还可以为剑形或者类蜂窝形。

本发明的负泊松比床垫的具体实施例3，与具体实施例1的不同在于，负泊松比立体支撑结构可以是类似于背景技术中复合夹芯防弹结构方案中的蜂窝型负泊松比结构，同样能够起到有效承托用户身体的作用，确保长期受压后结构依然稳定可靠。

本发明的负泊松比床垫的具体实施例4，与具体实施例1的不同在于，床垫可以为双乳胶层以及夹设在两个乳胶层之间的负泊松比立体支撑结构，双乳胶层能够起到双面使用的效果，相比于一层乳胶层加一层橡胶层的结构，省去了区分反面的操作，方便了用户的实际使用。在其他实施例中，乳胶层可以替换成由海绵材料制成的海绵层，或者其他材质的垫层等。

本发明的负泊松比床垫的具体实施例5，与具体实施例1的不同在于，乳胶层内部的各组四角星形孔的排列不仅限于沿床垫的厚度方向由内而外其泊松系数增大，各组四角星形孔还可沿床垫的厚度方向由内而外其泊松系数减小。在其他实施例中，四角星形孔的泊松系数不仅限于呈一定梯度排列，还可不限于泊松系数大小随意排列。或者，乳胶层内部的负泊松比孔包括四角星形孔和其他形状的孔，且各种形状的负泊松比孔混合排列而成。

Claims (10)

1.一种负泊松比床垫，其特征是，包括两层间隔布置的垫层以及设置在两垫层之间的负泊松比立体支撑结构，至少一个垫层的内部开设有负泊松比孔，且沿垫层厚度方向设有泊松系数不同的负泊松比孔。

2.根据权利要求1所述的负泊松比床垫，其特征是，所述负泊松比孔沿平行于垫层的层面方向延伸。

3.根据权利要求2所述的负泊松比床垫，其特征是，所述负泊松比孔的泊松系数沿垫层厚度方向呈梯度变化。

4.根据权利要求3所述的负泊松比床垫，其特征是，所述负泊松比孔的泊松系数沿垫层厚度方向由内向外呈梯度增大。

5.根据权利要求1至4任一项所述的负泊松比床垫，其特征是，所述两垫层中的其中一个垫层为由乳胶材料制成的乳胶层，另一个垫层为由橡胶材料制成的橡胶层。

6.根据权利要求1至4任一项所述的负泊松比床垫，其特征是，所述两垫层分别为由乳胶材料制成的乳胶层。

7.根据权利要求2或3或4所述的负泊松比床垫，其特征是，所述负泊松比孔为具有星形截面的星形孔或者具有手形截面的手形孔。

8.根据权利要求2或3或4所述的负泊松比床垫，其特征是，所述负泊松比孔在平行于垫层的层面内间隔布置有多组，且相邻两组负泊松比孔沿垫层的厚度方向错开分布。

9.根据权利要求1所述的负泊松比床垫，其特征是，所述负泊松比立体支撑结构为截面形状呈凹四边形的四棱柱框架结构。

10.根据权利要求1所述的负泊松比床垫，其特征是，所述负泊松比床垫还包括包覆在垫层外部的垫罩。