CN117545404A - 模制混合式枕头 - Google Patents

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CN117545404A CN202280044531.3A CN202280044531A CN117545404A CN 117545404 A CN117545404 A CN 117545404A CN 202280044531 A CN202280044531 A CN 202280044531A CN 117545404 A CN117545404 A CN 117545404A
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罗比·汉松
詹姆斯·A·比蒙
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Abstract

一种混合式枕头包括限定凹部的衬垫材料。螺旋弹簧面板定位在衬垫材料的凹部内，其中螺旋弹簧面板由多个螺旋弹簧、上织物层和下织物层形成。上织物层和下织物层在该多个螺旋弹簧之间结合并且沿着第一螺旋弹簧面板的外周边缘结合。凝胶层也定位在衬垫材料的凹部内且在螺旋弹簧面板上方。一种制造枕头的方法包括：在模具中分配液体凝胶；将螺旋弹簧面板定位在模具中并且在液体凝胶的顶部上；在模具中分配泡沫前体；以及使泡沫前体发泡以形成固定到螺旋弹簧面板的衬垫材料。

Description

模制混合式枕头
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年6月24日提交的美国临时申请序列No.63/214,503的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种混合式枕头。特别地，本发明涉及一种模制混合式枕头，其包括螺旋弹簧面板和嵌入泡沫舒适层内的凝胶层。
背景技术
支撑衬垫的有效性和合意性部分地取决于在延长的时间段内用户在支撑衬垫上的舒适程度。就这一点而言，许多用户发现支撑衬垫，特别是床垫，其由柔性泡沫制成是期望的。然而，在身体支撑衬垫(诸如床垫和枕头)的寿命期间，柔性泡沫可能失去高度和硬度。然后，支撑衬垫的耐久性损失会导致身体支撑衬垫的舒适性下降。
当然，希望尽可能长地保持身体支撑衬垫的弹性和舒适性，并且持续期望提高这些产品的耐久性、舒适性和弹性。因此，允许耐久性、舒适性和弹性的这种改进并且允许在延长的时间段内保持这种特征的身体支撑衬垫将是非常期望和有益的。
发明内容
本发明包括混合式身体支撑衬垫，例如混合式枕头。在一些实施例中，混合式枕头包括各种层，这些层包括一个或多个螺旋弹簧面板以及将螺旋弹簧面板包封在凝胶和泡沫之间的凝胶层，其中该一个或多个螺旋弹簧面板一体地形成为泡沫衬垫结构。
在本发明的一些实施例中，呈枕头形式的示例性身体支撑衬垫包括限定凹部的衬垫材料。共同形成凝胶模制弹簧阵列的螺旋弹簧面板和凝胶层定位在上述凹部内。
在一些实施例中，限定在衬垫材料的上表面中的凹部通常是矩形的，但是可以设想，凹部可以由各种周边形状形成，并且根据螺旋弹簧面板和凝胶层(即，凝胶模制弹簧阵列)的形状和尺寸具有各种深度。
在一些实施例中，螺旋弹簧面板由布置成行和/或列的阵列或矩阵的多个螺旋弹簧形成。上第一织物层布置在每个螺旋弹簧的上端上方，并且下第二织物层布置在每个螺旋弹簧的下端下方。第一织物层和第二织物层在螺旋弹簧之间结合(例如焊接)，从而形成螺旋弹簧袋。螺旋弹簧的端部可与织物层直接接触，或者可替代地，一片材料诸如衬垫或稀松布可设置在螺旋弹簧和织物层之间。这种中间材料可以抑制螺旋弹簧穿过或以其他方式撕裂织物层。
在一些实施例中，织物层能够最小化或完全防止凝胶层渗入、蠕变或以其他方式与螺旋弹簧接触。为此，在一些实施例中，第一织物层和第二织物层是疏水织物、防水织物等。
在一些实施例中，凝胶层是基本上均匀的弹性体凝胶状材料层，其能够通过充当热收集器(thermal dump)或散热器来提供冷却效果，来自定位在枕头上的用户身体或其部分的热量可消散到该热收集器或散热器中。
在一些实施例中，凝胶层可以具有基本上平滑的外表面，但是凝胶的表面形状和纹理可以由其中灌注凝胶的模具的对应表面确定。此外，凝胶的密集度也可以沿着枕头的表面变化。凝胶的外周边缘或周边可以是规则的或不规则的形状，并且凝胶层的厚度和/或密集度可以变化。例如，与朝向凝胶外周的区域相比，凝胶的厚度在中心可以更大。
在一些实施例中，枕头包括两个或更多个螺旋弹簧面板和/或两个或更多个凝胶模制弹簧阵列。例如，可以有多个凝胶模制弹簧阵列跨衬垫材料的上表面定位，或者枕头可以包括上表面上的第一凝胶模制弹簧阵列和下表面上的第二凝胶模制弹簧阵列。
根据本发明的一些示例性实施方式，提供模具并且在模具中分配液体凝胶。在将液体凝胶分配在模具中之后，将螺旋弹簧面板定位在模具中在凝胶的顶部上。在将螺旋弹簧面板和凝胶定位到模具之后，在模具中分配液体泡沫前体，并且使液体前体发泡以形成衬垫材料。
根据一些其他实施方式，不是在与衬垫材料相同的模具中形成凝胶层，而是可以在单独形成凝胶层之后将凝胶层施加到衬垫材料。在提供泡沫前体之前，仍然可以在模具中提供螺旋弹簧面板，使得螺旋弹簧面板集成到衬垫材料中。可替代地，螺旋弹簧面板和凝胶层两者可在其形成之后施加到衬垫材料。
在研究本文档中的描述、附图和非限制性示例之后，本发明的其他特征和优点对于本领域普通技术人员将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本发明制造的示例性混合式枕头的透视图；
图2是图1的混合式枕头的分解透视图；
图3是图2所示的螺旋弹簧面板的分解透视图；
图3A是图2所示的螺旋弹簧面板的截面细节；
图3B是图2所示的螺旋弹簧面板的螺旋弹簧图案的示意性层视图；
图4是根据本发明制造的另一示例性混合式枕头的分解透视图；
图5是描绘形成模制混合式枕头的示例方法的流程图；
图6是用于螺旋弹簧面板中的另一示例性螺旋弹簧图案的示意性层视图；
图7是用于螺旋弹簧面板中的一个示例性织物层的顶视图，该织物层以第一图案限定多个孔；以及
图8是用于螺旋弹簧面板中的另一个示例性织物层的顶视图，该螺旋弹簧面板在中心焊接部分内限定多个孔。
具体实施方式
本发明包括混合式身体支撑衬垫，例如混合式枕头。在一些实施例中，混合式枕头包括各种层，这些层包括一体地形成为泡沫衬垫结构的一个或多个螺旋弹簧面板以及将螺旋弹簧面板包封在凝胶和泡沫之间的凝胶层。一个或多个螺旋弹簧面板的使用允许通过根据用户的期望调整各种特性来进行调节。对于非限制性示例，一些用户可能想要薄枕头，而其他用户可能想要厚枕头。此外，一些用户可能更喜欢较硬的触感，而其他用户可能更喜欢较软的触感。
首先参考图1，提供了示例性身体支撑衬垫10的透视图，并且为了本教导和易于参考的目的，身体支撑衬垫10也被称为枕头或混合式枕头。然而，根据本发明制造的身体支撑衬垫可以体现为支撑终端用户身体的一个或多个部分的各种结构。作为非限制性示例，术语身体支撑衬垫可以包括各种类型的支撑物，包括用于椅子和家具的床上用品和/或衬垫、枕头、用于医疗设备和装备的垫(例如，轮椅座椅垫、轮椅垫、医疗垫、医院轮床垫、手术台垫、定位垫)、用于家具的垫(例如，装饰垫、家具衬垫、家具垫)、用于体育装备和设备的垫(例如，体育衬垫、运动和体育垫、健身垫子)、用于娱乐装备和设备的垫(例如，露营和睡垫)、用于服装的垫(例如，胸罩带、肩部垫、鞋内衬、靴内衬)、用于家用物品的垫(例如，抗疲劳垫子、床垫的垫、床垫罩、床垫“顶垫”、枕头顶床垫的枕头顶部分、枕头等)；垫附件(例如，公文包肩带、计算机携带箱、钱包、手套等)、宠物床等。因此，这些类型的结构中的任何一种以及其他结构都可以落入术语枕头或身体支撑衬垫的范围内，这可互换使用。
仍然参考图1，示例性混合式枕头10具有大致矩形的外周形状，其具有弓形上表面14和弓形下表面16，所述弓形上表面14和弓形下表面16在枕头10的外周边缘18处或周围通过弓形曲线结合。在示例性枕头中，枕头10的上表面14和下表面16之间的高度或距离在约2英寸和10英寸之间。在一些其它实施例中，高度在约三英寸与五英寸之间。然而，应当理解，该范围不是穷举的，并且也可以利用其他尺寸。
示例性枕头在一个或两个纵向(长)和横向(短)维度上可以是弓形的。同样地，示例性枕头可以具有大致平坦的上表面和/或下表面，所述上表面和/或下表面在枕头的外周边缘处或周围通过直的或弓形的曲线结合，或者可替代地，上表面和/或下表面可以是完全弓形的。如本文所用，“外周边缘”可以是限定枕头形状的一个或多个边缘。示例性枕头还可以具有除了所示的矩形形状之外的各种形状，因此，该形状不应被认为是限制性的。
现在参考图2，示例性枕头10包括衬垫材料30。如前所述，示例性枕头10具有大致矩形的外周形状，其具有致动的上表面14和下表面16。为此，如图2所示，示例性衬垫材料30具有矩形周边形状，该矩形周边形状具有弯曲的下表面34和弯曲的上表面35。衬垫材料30的上表面35还限定凹部36，该凹部36接收螺旋弹簧面板40和凝胶层50，螺旋弹簧面板40和凝胶层50共同形成凝胶模制弹簧阵列52，如下面将进一步描述的。当然，根据身体支撑衬垫的使用，本发明的衬垫材料可以是任何数量的各种形状。例如，在其他实施例中，衬垫材料的上表面和下表面可以是平面的，和/或可以包括具有任何形状和尺寸的肋、凸块和其他突起的表面，具有部分地穿过、几乎完全地或完全地穿过衬垫材料延伸的凹槽、凹坑和其他孔的表面。
关于衬垫材料30，在示例性枕头10中，衬垫材料30由粘弹性泡沫(有时称为“记忆泡沫”或“低回弹泡沫”)制成。然而，在其他实施例中，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，衬垫材料可以由各种材料形成，包括但不限于可以使用乳胶泡沫或网状非粘弹性泡沫。
在各种实施例中，衬垫材料可以由各种泡沫形成，并且以下概述是非穷举的。例如，可以使用开孔或非网状粘弹性泡沫。在一些实施例中，可以使用温度响应的泡沫。在用户的体温范围内(或在枕头10通过接触或接近搁置在其上的用户身体而暴露于的温度范围内)的温度响应性可以提供显著的优点。如本文中和所附权利要求所使用的，如果材料在10和30摄氏度之间的温度范围内表现出通过国际标准化组织(ISO)标准3386测量的至少10％的硬度变化，则认为该材料对温度变化有“响应”。在其他实施例中，可能期望泡沫对温度基本上不敏感。如本文中所使用的，如果材料在10和30摄氏度之间的温度范围内表现出ISO标准3386测量的小于10％的硬度变化，则认为该材料对温度变化“基本上不敏感”。在一些实施例中，可以使用柔性聚氨酯泡沫，并且在一些实施例中，可以使用网状泡沫。
枕头10的衬垫材料可由能够将来自用户身体或其一部分的压力跨枕头10或更一般地跨身体支撑衬垫10分布的各种所述柔性泡沫中的任一种组成。在一些说明性实施例中，所使用的柔性泡沫的密度通常具有足以支撑用户的颈部和肩部的密度。此类柔性泡沫可包括但不限于乳胶泡沫、网状或非网状粘弹性泡沫(有时称为记忆泡沫或低回弹泡沫)、网状或非网状非粘弹性泡沫(有时称为“常规”泡沫)、聚氨酯高回弹泡沫、膨胀聚合物泡沫(例如，膨胀乙烯乙酸乙烯酯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚乙烯)等或它们的任何组合。
示例性衬垫材料30是粘弹性泡沫，其具有低弹性以及足够的密度和硬度，这允许压力被均匀地吸收并均匀地跨枕头10的衬垫材料30分布。通常，此类柔性泡沫具有至少约10N至不大于约80N的硬度，如通过在约室温(即，21℃至23℃)下将来自板的压力施加到材料的样品以压缩材料的原始厚度的至少40％所测量的，其中40％压缩保持设定的时间段，如国际标准化组织(ISO)2439硬度测量标准所设立的那样。在一些示例中，身体支撑衬垫或枕头10可以利用由粘弹性泡沫构成的泡沫，该粘弹性泡沫具有约70kg/m3至约110kg/m3的密度和约25N至约50N的硬度。在一些实施例中，粘弹性泡沫可以具有约10N、约20N、约30N、约40N、约50N、约60N、约70N或约80N的硬度，以提供期望程度的舒适性和身体贴合质量。
用于枕头10的示例性衬垫材料30的粘弹性泡沫还可以具有协助提供期望程度的舒适性和身体贴合质量以及增加程度的材料耐久性的密度。在一些实施例中，所用粘弹性泡沫的密度可以具有不小于约30kg/m3至不大于约150kg/m3的密度。在一些实施例中，枕头10中使用的粘弹性泡沫的密度可以是约30kg/m3、约40kg/m3、约50kg/m3、约60kg/m3、约70kg/m3、约80kg/m3、约90kg/m3、约100kg/m3、约110kg/m3、约120kg/m3、约130kg/m3、约140kg/m3、或约150kg/m3。当然，选择具有特定密度的粘弹性泡沫将影响泡沫的其他特性，包括其硬度、泡沫响应压力的方式以及泡沫的整体触感，但是应当理解，可以根据需要容易地选择具有期望密度和硬度的粘弹性泡沫用于特定应用。
限定在衬垫材料30的上表面35中的示例性凹部36通常是矩形的，但是可以设想，凹部36可以由各种周边形状形成并且具有例如根据螺旋弹簧面板40和凝胶层50(即，凝胶模制弹簧阵列52)的形状和尺寸确定的各种深度。凹部36可以根据身体支撑衬垫10的形成方法以各种方式形成。例如，在下面参考图5讨论的示例性实施方式中，其中衬垫材料30由泡沫制成，液体凝胶和螺旋弹簧面板被放置在模具中(例如，以包括螺旋弹簧和凝胶的单独模制的片材的形式)，并且泡沫前体被施加，使得发泡发生在螺旋弹簧面板40和凝胶周围。因此，在这样的实施例中，一旦液体凝胶凝固到凝胶层50中并且泡沫前体凝固，所得的衬垫材料30在发泡过程期间围绕螺旋弹簧面板40和凝胶层50移位，以限定凹部36。可替代地，在一些实施例中，螺旋弹簧/凝胶片材可以在单独的模具中一起形成，并且一旦固化，可以放置在另一模具中，在该另一模具中，衬垫材料的液体前体围绕以形成示例性枕头。在另外的实施例中并且作为另一替代方案，如果独立地形成衬垫材料，则也可以在其中形成凹部或在形成衬垫材料之后切割出凹部。
现在转向螺旋弹簧面板40，其设置在衬垫材料30的凹部36内并且形成凝胶模制弹簧阵列52的一部分，并且现在参考图3至图3A，示例性螺旋弹簧面板40由布置成行和/或列的阵列或矩阵的多个螺旋弹簧44形成。上第一织物层46布置在每个螺旋弹簧44的上端上方，并且下第二织物层47布置在每个螺旋弹簧44的下端下方。第一织物层46和第二织物层47在螺旋弹簧44之间结合，例如焊接，从而形成螺旋弹簧袋。螺旋弹簧44的端部可与织物层46、47直接接触，或者可替代地，一片材料(诸如衬垫或稀松布)可设置在螺旋弹簧44与织物层46、47之间。这种中间材料可以阻止螺旋弹簧44穿过织物层46、47或以其他方式撕裂织物层46、47。第一织物层46和第二织物层47另外沿着第一织物层46和第二织物层47的外周边缘49结合，例如焊接，以限定螺旋弹簧面板40。此外，两个织物层46、47可以是两个不同的织物片，或者在一些实施例中，可以是折叠在弹簧上并在开口端处结合的单个织物片。图3A所示的螺旋弹簧44之间的空间说明了第一织物层46和第二织物层47之间的焊接，并且不旨在进行限制。例如，在一些实施例中，结合第一织物层46和第二织物层47的焊缝可以具有约3mm至约5mm的宽度。同样，由第一织物层46和第二织物层47形成的螺旋弹簧袋的尺寸可以基于包含在其中的螺旋弹簧的尺寸而变化。
第一织物层46和第二织物层47可以由各种材料制成。材料的非限制性示例包括无纺布、经编针织物、尼龙、人造丝、聚酯、间隔织物等。然而，该列表是非穷举的。作为示例，在使用无纺布的情况下，可能期望无纺布没有各种缺陷，包括但不限于刮屑、疤痕、洞和/或废料。另外，在一些这样的情况下，在可使用无纺布的情况下，无纺布可以具有介于约40g/m2和约80g/m2之间的重量。在其他情况下，第一织物层46和第二织物层47可以由不同的材料制成。例如，第一织物层46可以是网纱织物(例如，具有约70g/m2的重量)，而第二织物层47可以是如前所述的无纺布。
如前所述并如图2所示，凝胶层50邻近螺旋弹簧面板40设置。因此，在一些实施例中，可能期望至少第一织物层46的织物能够最小化或完全防止凝胶层50渗入、蠕变或以其他方式与螺旋弹簧44接触。更具体地，这种织物可以最小化或防止凝胶渗入、蠕变或以其他方式接触弹簧的卷绕之间，这可能使弹簧粘结和/或减少它们的功能。为此，在一些实施例中，第一织物层46和第二织物层47是疏水织物、防水织物等。
在一些实施例中，第一织物层和第二织物层的材料可以限制透气性，使得当螺旋弹簧面板40被压缩时，空气不容易逸出。同样，当枕头上的压缩力被释放时，由于空气通过第一织物层46和第二织物层47的缓慢拉动，螺旋弹簧面板40的膨胀可能缓慢发生。在一些其他实施例中，第一织物层和第二织物层的材料可以是不透气的，并带有位于特定位置处的透气部分。通过控制透气位置的尺寸、数量和/或位置，进入和离开织物层46、47和螺旋弹簧面板40的气流也可以被控制。
例如，并且现在参考图7至图8，根据一些示例性实施例，螺旋弹簧面板可以限定多个气流孔以改变通过螺旋弹簧和面板的气流的量。更具体地，在一些实施例中，第一织物层和/或第二织物层可以具有变化的孔密度以改善通过每个面板的气流。在图7中，布置在多个螺旋弹簧444上方的示例性第一织物层446限定每平方英寸的多个孔448。当然，修改第一织物层和/或第二织物层中的孔尺寸和密度将调节通过螺旋弹簧面板的气流。
图8示出了具有替代孔图案的另一示例性第一织物层546。在该示出的实施例中，除了将第一织物层546焊接到螺旋弹簧544之间的第二织物层(未示出)之外，第一织物层546还在螺旋弹簧544的中心部分中焊接到第二织物层，以在每个螺旋弹簧544内形成中心焊接部分547。如图8所示，然后在这些中心焊接部分547内限定孔548以允许气流。作为非限制性示例，中心焊接部分547具有约21mm至约25mm的直径，并且孔548具有约9mm至约10mm的直径。尽管图7至图8的以上描述涉及第一织物层，但是应当理解，代替本发明的第一和第二螺旋弹簧面板中的一个或多个内的第一织物层或除了本发明的第一和第二螺旋弹簧面板中的一个或多个内的第一织物层之外，第二织物层同样可以包括孔。
再次回到图3和图3A，但是现在关注在螺旋弹簧面板40的多个螺旋弹簧44上，示例性螺旋弹簧面板40的每平方英尺的螺旋弹簧数量可以在约14至约250的范围内。螺旋弹簧44可以在螺旋弹簧面板40内具有各种尺寸和数量。在一些非限制性实施例中，例如，螺旋弹簧的直径可以高达约3英寸，并且压缩高度可以高达约3英寸。弹簧可以具有未加载高度，并且还可以具有加载高度，该加载高度短于未加载的完全松弛高度。作为非限制性示例，可以使用微型螺旋弹簧，该微型螺旋弹簧具有约20mm至约26mm的未加载或无螺旋高度和约18mm至约20mm的加载或压缩高度。可替代地，作为第二非限制性示例，可以使用较大的螺旋弹簧，其具有约90mm至约110mm的未加载或无螺旋高度和约27.5mm至约32.5mm的加载或压缩高度。在一些情况下，螺旋弹簧可以由17.5规格的线材(例如，直径为约1.25mm的线材)或19.5规格的线材构成。螺旋弹簧可以具有一致的线材尺寸(直径)，或者线材尺寸可跨螺旋弹簧变化。在一些情况下，螺旋弹簧可以转动大约三又四分之三(正或负四分之一匝)次以构造螺旋弹簧。当构造时，形成螺旋弹簧的线材的每个端部可以在螺旋弹簧结构内部。螺旋弹簧可以是各种形状，例如可以是桶形、圆柱形或沙漏形。节距和直径可以是对称的或非对称的，这允许螺旋弹簧在被压缩时具有线性或非线性响应。然而，可以利用其他尺寸、形状和变型。例如，螺旋弹簧可以是螺旋弹簧内套螺旋弹簧设计，其中一个或两个螺旋弹簧的直径可以变化，例如圆锥形设计。可以利用螺旋弹簧类型的另外的组合。
螺旋弹簧44可以通过第一织物层46和第二织物层47的接合和结合来加载。具体地，螺旋弹簧44可以被预加载到约0.1磅力至约0.8磅力。螺旋弹簧44的弹簧常数也可以变化。也就是说，螺旋弹簧44可以具有约0.2磅/英寸至约3.0磅/英寸的弹簧常数。而且，弹簧常数可以跨枕头10的整个表面是相同或相同的范围，或者可替代地可以在范围上变化，或者根据位置而变化。
螺旋弹簧44的弹簧常数也可以变化。也就是说，螺旋弹簧44可以具有约0.2磅/英寸至约3.0磅/英寸的弹簧常数。而且，弹簧常数可以跨整个螺旋弹簧面板40是相同的或相同的范围，或者可替代地可以在范围上变化，或者根据位置而变化。
如前所述，螺旋弹簧44可以具有未加载高度，并且还可以具有比未加载的完全松弛高度短的加载高度。弹簧44可以通过两个织物46、47的接合和结合来加载。弹簧的这种初始加载可以为弹簧44提供初始支撑和/或推回力。
现在参考图3B，在示例性螺旋弹簧面板40中，螺旋弹簧44在方向Ax上布置成行并且在方向Ay上布置成列。然而，现在参考图6，在另一示例性螺旋弹簧面板340中，虽然多个螺旋弹簧344仍然在方向Ax上布置成行，但是螺旋弹簧344不像在图3B的先前实施例中那样在方向Ay上在列中对齐。相反，每隔一行偏移距离O。根据身体支撑衬垫的设计特性和考虑，也考虑了螺旋弹簧的其他图案。
虽然图2所示的示例性枕头10仅包括作为凝胶模制弹簧阵列52的一部分的单个螺旋弹簧面板40，但是应当理解，凝胶模制弹簧阵列52可以包括两个或更多个螺旋弹簧面板。同样地，可以有多个凝胶模制弹簧阵列跨衬垫材料的上表面定位。凝胶模制弹簧阵列和/或螺旋弹簧面板的数量和位置可以取决于身体支撑衬垫的尺寸或其他设计特性和考虑因素。
现在再次回到图2，如前所述，设置在螺旋弹簧面板40上方的是凝胶层50。更具体地，示例性凝胶层50向外延伸超过螺旋弹簧面板40的最外螺旋弹簧44，但是当螺旋弹簧面板40和凝胶层50彼此相邻时，螺旋弹簧面板40的第一织物46和第二织物47向外延伸超过凝胶层50。然而，在其他实施例中，当螺旋弹簧面板40和凝胶层50彼此相邻时，凝胶层50可以向外延伸超过第一织物46和第二织物47。此外，尽管仅示出了一个凝胶层50，但是可以设想，在其他实施例中，第二凝胶层也可以设置在衬垫材料的下表面上。
包括在枕头10中的凝胶层50通常可以由基本上均匀的弹性体凝胶状材料层构成，该弹性体凝胶状材料层能够通过用作热收集器或散热器来提供冷却效果，位于枕头10上的来自用户身体或其部分的热量可以消散到该热收集器或散热器中。例如，在一些实施例中，凝胶层50可以由聚氨酯基凝胶组成，该聚氨酯基凝胶通过组合LU 1046多元醇、/>LP 5613异氰酸酯和热塑性聚氨酯膜或滑石粉制成，这些成分各自由DowChemical Company Corp.(Midland，Michigan)制造和销售，并且这些成分可以组合以产生凝胶插入物，该凝胶插入物具有0.1776W/m*K的热导率、0.1184mm2/s的热扩散率和1.503MJ/(m3K)的体积比热，如国际标准化组织(ISO)22007-2体积比热测量标准所设立的。然而，还可以设想，根据本发明的实施例，可以使用能够吸收一定量的热量并提供冷却效果的许多其他类型的凝胶，并且在不脱离本文描述的主题的精神和范围的情况下，可以将其生产为具有期望的热导率、热扩散率和体积比热。
在一些实施例中，凝胶层50可以具有基本上平滑的外表面，但是凝胶的表面形状和纹理可以由其中灌注凝胶的模具的对应表面确定。此外，凝胶的密集度也可以沿着枕头的表面变化。凝胶的外周边缘或周边可以是规则的形状，或者可以是不规则的，这将在形成本发明的身体支撑衬垫的示例性方法的讨论之后理解。此外，凝胶的厚度和/或密集度也可以变化。例如，与朝向凝胶周边的区域相比，凝胶的厚度在中心可以更大。
在示例性枕头10中，凝胶层50的外表面与衬垫材料30的上表面35基本上齐平，使得凝胶层50的外表面和衬垫材料30的上表面35共同形成身体支撑衬垫10的上表面14。凝胶层50的外表面可以形成与枕头10的相对侧(即，下表面16)大致对称的形状，即使限定侧面的材料不同。然而，如前所述，可以利用其他形状。
然而，根据一些其他实施例，凝胶层可以以材料不齐平的方式被衬垫材料围绕。例如，凝胶层可以嵌入或凹入在周围的衬垫材料内，或者凝胶层可以部分或全部向外延伸超过衬垫材料的上表面。例如，凝胶的外表面可以限定延伸超过枕头的另外的大致平坦的上表面的一个或多个特征，诸如肋或凸块。同样地，代替仅定位在与螺旋弹簧面板相邻的凹部内，附加凝胶也可以设置在泡沫的断片(divot)内。
进一步关于枕头10的密度和硬度，如上所述，凝胶层50的密度通常不同于衬垫材料30的密度。在图2所示的示例性枕头10中，衬垫材料30(例如粘弹性泡沫)的密度足以支撑用户的颈部和肩部，但是凝胶层50具有适于支撑用户头部的更大密度。更具体地，示例性衬垫材料由粘弹性泡沫构成，该粘弹性泡沫具有约40kg/m3至约80kg/m3的密度和约25N至约50N的硬度，而示例性凝胶层50由非常软的聚氨酯凝胶构成，该聚氨酯凝胶具有约800kg/m3至约1200kg/m3的密度和约25-50邵氏OOO的硬度。当然，衬垫材料和凝胶两者的特定密度和其他支撑特性可以根据支撑衬垫的设计特性而变化。
在一些实施例中，衬垫材料30、螺旋弹簧面板40和凝胶层50中的一个或多个可以单独地或共同地用网材料(未示出)覆盖。网材料可以是任何纺织品，其中纱线或纤维在它们的交叉点处熔合、成圈或打结，导致在纱线或纤维之间具有开放空间的织物。取决于用于构成纺织品的纱线或长丝的类型，其特性可在耐久性上变化。网材料可以由单针织平针、双针织平针、双罗纹针织形成，可以由耐火或非耐火纺织品制成，并且可以具有约50至约850CFM的孔隙度。作为非限制性示例，耐火纺织品可包括耐火人造丝、改性丙烯酸类、Kevlar、nomax等。为非限制性示例，非耐火纺织品可包括未处理的聚酯、人造丝或棉。
仍然参考图2，罩60也围绕衬垫材料30和凝胶模制弹簧阵列52设置。在示例性枕头10中，罩60由织物制成，但是在其他实施例中，可以使用各种材料，包括但不限于棉、棉混合物、吸湿织物，例如100％聚酯织物、人造丝、尼龙或氨纶混合织物，以提高性能和拉伸能力或任何前述材料的混合物。该列表是非穷举的，并且可以使用其他材料。罩20织物可以是缝制的(quilted)和/或可以包括各种设计，包括但不限于用于“硬”或“软”侧的标签。罩60还限定枕头10的外周，并且因此位于罩20内的各种层的形状与罩20的外周边缘一起限定枕头10的形状。在一些实施例中，罩60还可以包括相变材料，以便增强给用户的冷却触感。如果需要，可以设想，通常由薄织物形成的枕套可以放置在罩20上。示例性罩20围绕外周边缘18闭合，并且包括封闭件62，以接近枕头10的内部，或者可替代地，在需要时移除内部内容物以清洗罩60。封闭件62可以沿着枕头10的一个或多个侧面延伸，以便于在其中放置层。封闭件62可以是各种类型，包括但不限于拉链、纽扣、卡扣、钩环紧固件等。
现在参考图4，根据本发明制造的第二示例性身体支撑衬垫110类似地包括衬垫材料130a、130b的上表面135上的凝胶模制弹簧阵列152，但是还包括衬垫材料130a、130b的下表面134上的第二凝胶模制弹簧阵列152。
每个凝胶模制弹簧阵列152包括与上面参考图2描述的凝胶模制弹簧阵列52基本相同的螺旋弹簧面板140和凝胶层150。具体地，每个螺旋弹簧面板140包括包封在第一织物层146和第二织物层147中的多个螺旋弹簧或弹簧144，基本上与上面参考图2和图3描述的螺旋弹簧面板40相同。在图4所示的实施例中，衬垫材料130的上表面135处的螺旋弹簧面板140，和衬垫材料130的下表面134处的螺旋弹簧面板140可以具有相同的特性或可以具有不同的特性，以在身体支撑衬垫110的两面提供不同的触感。
包括在枕头110中的凝胶层150中的每一个凝胶层由基本上均匀的弹性体凝胶状材料层构成，该弹性体凝胶状材料层能够通过充当热收集器或散热器来提供冷却效果，定位在枕头110上的来自用户身体或其部分的热量可以消散到该热收集器或散热器中。
螺旋弹簧面板140和凝胶层150也以与上面参考图2描述的基本上相同的方式类似地设置在衬垫材料130a、130b中。如图4所示，衬垫材料130a、130b由上泡沫件130a和下泡沫件130b形成，它们被放在一起以形成衬垫材料130a、130b。然而，根据其他实施例，类似的双面枕头可以用单个衬垫材料形成。
现在参考图5，制造根据本发明制造的混合式枕头的示例性方法开始于模具，该模具的形状和尺寸可以变化，但是在一些实施例中，可以具有大致类似于图2所示的身体支撑衬垫10的周边形状。例如，模具可以是具有弯曲的上半部和下半部的矩形，其限定图1和图4所示的示例性枕头10、110的冠状形状。然而，上述支撑衬垫的任何形状和设计都能够在单个模具或工具中形成。如下所述，模具可以由第一半部和第二半部形成。
根据示例性实施方式，在第一步骤210中，在模具中分配液体凝胶。凝胶的量可以根据模具的尺寸和/或深度以及最终模制的混合式枕头的特定设计而变化。如下面进一步讨论的，根据一些其他示例性实施方式，固体凝胶而不是液体凝胶也可以设置在模具中。
在将液体凝胶分配在模具中之后，在步骤220中，将螺旋弹簧面板定位在模具中在凝胶的顶部上。所得到的构造产生凝胶层，该凝胶层模制在螺旋弹簧面板的一侧上以形成凝胶模制弹簧阵列，类似于上述凝胶模制弹簧阵列52、152。虽然液体凝胶和螺旋弹簧面板可以单独地施加在模具内，但是在其他实施例中，凝胶层和螺旋弹簧面板可以作为组合结构施加到模具。也就是说，根据本发明的一些示例性实施方式，凝胶层可以单独模制，然后在将其施加到螺旋弹簧面板之前或之后，定位在模具中。在这种情况下，凝胶层可形成在背衬上，然后移除背衬以进行放置。
根据一些实施例，示例性枕头中存在两个或更多个螺旋弹簧面板，例如，如上文参考图4所示的示例性枕头110所述。因此，在这样的实施例中，该方法可以包括将附加螺旋弹簧面板和/或凝胶层放置在模具中的附加步骤。例如，在两侧折叠闭合的模具中，可以在模具闭合之前在两侧中的每一侧上设置凝胶(液体或固体)和螺旋弹簧面板。同样，可以在模具的第二部分中提供附加的凝胶层和螺旋弹簧面板，以提供其中存在多个凝胶模制弹簧阵列的支撑衬垫。
在将螺旋弹簧面板和凝胶层定位到模具之后，在步骤230中，在模具中分配液体泡沫前体。之后，可以在步骤240中关闭模具并且使液体前体发泡以形成衬垫材料。换句话说，模制形式与凝胶层相反的设置在凝胶模制弹簧阵列上。根据示例性实施例，该发泡步骤240将螺旋弹簧面板和凝胶层连接到所得的衬垫材料。具体地，设想在发泡步骤240期间，凝胶层和模制泡沫围绕螺旋弹簧面板的周边彼此固定。以这种方式，衬垫材料的模制泡沫至少部分地封围凝胶模制弹簧阵列，其中螺旋弹簧面板完全包封在凝胶层和该衬垫材料的模制泡沫之间。设想在模具中提供液体凝胶的实施例中，凝胶可在液体前体发泡之前或期间固化。无论如何，一旦发泡步骤完成，就可以打开模具并移除身体支撑衬垫。
根据其中凝胶最初作为液体提供的实施方式，所得凝胶层的密集度可跨所得支撑衬垫变化。当凝胶液体被倒入到模具中并且朝向模具的底部沉降时，在一些实施例中，液体凝胶可以在其中心处具有较厚的深度并且在外周边缘附近具有较薄的深度。因此，用液体凝胶制造的示例性枕头可以具有朝向枕头边缘的较少最终凝胶层和在枕头的冠部区域内的较多最终凝胶层。同样，由于液体凝胶的沉降，在一些实施例中，所得凝胶层可以具有不规则形状。
根据其他实施方式，不是在与衬垫材料相同的模具中形成凝胶层以使得凝胶层的密集度跨枕头变化，而是可以在凝胶层已经单独形成之后将凝胶层施加到衬垫材料。在提供泡沫前体之前，仍然可以在模具中提供螺旋弹簧面板，使得螺旋弹簧面板集成到衬垫材料中。可替代地，螺旋弹簧面板和凝胶层两者可在其形成之后施加到衬垫材料。
上述示例性枕头中的每一个可以另外包括诸如铜的添加剂，以改善相对于水分含量的特性并抑制霉菌生长。可以提供其它添加剂以改善阻燃剂或改善泡沫的气味，例如用于过滤的碳或木炭添加剂。还可以包括其它添加剂，例如石墨、铝、银、木炭、凝胶等，以获得本领域已知的各种益处。对示例性枕头的进一步添加可以提供远红外辐射以用于恢复特性。更进一步地，枕头的一个或多个层可以涂覆有纳米仿生材料或相变材料(PCM)以增强给用户的冷却触感。这些相变材料(PCM)可以是涂层，包括但不限于市售有机、无机、固体和生物材料。另外，一个或多个层还可包括杀生物剂、防腐剂、气味阻滞剂、香味剂、颜料、染料、防染剂、抗静电剂、抗污剂、防水剂、吸湿剂等，如本领域已知的那样。
所属领域的技术人员将认识到，在不脱离本发明的教导或所附权利要求书的范围的情况下，额外实施例也是可能的。本详细描述，特别是本文公开的示例性实施例的具体细节，主要是为了清楚地理解而给出的，并且不应从中理解不必要的限制，因为对于阅读本公开的本领域技术人员来说，修改将变得显而易见，并且可以在不脱离所要求保护的发明的精神或范围的情况下进行修改。

Claims (20)

1.一种混合式枕头，包括：
衬垫材料，所述衬垫材料限定凹部；
螺旋弹簧面板，所述螺旋弹簧面板定位在所述衬垫材料的所述凹部内，所述螺旋弹簧面板由多个螺旋弹簧、上织物层和下织物层形成，所述上织物层和所述下织物层在所述多个螺旋弹簧之间并且沿着所述螺旋弹簧面板的外周边缘结合；以及
凝胶层，所述凝胶层定位在所述衬垫材料的所述凹部内并且在所述螺旋弹簧面板上方。
2.根据权利要求1所述的混合式枕头，其中，所述凝胶层模制在所述螺旋弹簧面板的一侧上以形成凝胶模制弹簧阵列。
3.根据权利要求2所述的混合式枕头，其中，所述衬垫材料包括模制泡沫，所述模制泡沫与所述凝胶层相反地设置在所述凝胶模制弹簧阵列上，并且
其中，所述模制泡沫和所述凝胶层围绕所述螺旋弹簧面板的周边彼此固定。
4.根据权利要求3所述的混合式枕头，其中，所述衬垫材料的所述模制泡沫至少部分地封围所述凝胶模制弹簧阵列。
5.根据权利要求1所述的混合式枕头，其中，所述凝胶层从所述衬垫材料的所述凹部延伸。
6.根据权利要求3所述的混合式枕头，其中，所述螺旋弹簧面板完全包封在所述凝胶层和所述衬垫材料的模制泡沫之间。
7.根据权利要求1所述的混合式枕头，其中，所述混合式枕头的第一面具有第一触感，并且所述混合式枕头的第二面具有第二触感，所述第二触感不同于所述第一触感。
8.根据权利要求3所述的混合式枕头，其中，所述凝胶模制弹簧阵列限定所述混合式枕头的第一表面，并且所述模制泡沫限定所述混合式枕头的第二表面，并且
其中，所述混合式枕头的所述第一面具有第一触感，并且所述混合式枕头的第二面具有第二触感，所述第二触感不同于所述第一触感。
9.根据权利要求1所述的混合式枕头，其中，所述上织物层和所述下织物层由无纺材料或疏水材料形成。
10.根据权利要求1所述的混合式枕头，还包括：
第二螺旋弹簧面板，所述第二螺旋弹簧面板定位在所述衬垫材料的与所述第一螺旋弹簧面板相反的第二凹部内，所述第二螺旋弹簧面板由第二多个螺旋弹簧、第二上织物层和第二下织物层形成，所述第二上织物层和所述第二下织物层在所述第二多个螺旋弹簧之间并且沿着所述第二螺旋弹簧面板的外周边缘结合；以及
第二凝胶层，所述第二凝胶层定位在所述衬垫材料的所述第二凹部内并且在所述第二螺旋弹簧面板上方。
11.一种制造混合式枕头的方法，所述方法包括以下步骤：
将液体凝胶分配在模具中；
将螺旋弹簧面板定位在所述模具中并且在所述液体凝胶的顶部上，所述螺旋弹簧面板由多个螺旋弹簧、上织物层和下织物层形成，所述上织物层和所述下织物层在所述多个螺旋弹簧之间结合并且沿着第一螺旋弹簧面板的外周边缘结合；
将泡沫前体分配在所述模具中；以及
使所述泡沫前体发泡以形成衬垫材料，所述衬垫材料固定到所述螺旋弹簧面板；
其中，所述液体凝胶凝固为位于所述螺旋弹簧面板上的凝胶层。
12.根据权利要求11所述的方法，所述衬垫材料和所述凝胶层围绕所述螺旋弹簧面板的周边彼此固定。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述螺旋弹簧面板被完全包封在所述凝胶层和所述衬垫材料之间。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述液体凝胶在使所述泡沫前体发泡的步骤期间凝固。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述液体凝胶在使所述泡沫前体发泡的步骤之前凝固，使得在将泡沫前体分配在所述模具中之前形成凝胶模制弹簧阵列。
16.一种模制混合式枕头，包括：
衬垫材料，所述衬垫材料限定凹部；
螺旋弹簧面板，所述螺旋弹簧面板定位在所述衬垫材料的所述凹部内，所述螺旋弹簧面板由多个螺旋弹簧、上织物层和下织物层形成，所述上织物层和所述下织物层在所述多个螺旋弹簧之间结合并且沿着所述第一螺旋弹簧面板的外周边缘结合；以及
凝胶层，所述凝胶层定位在所述衬垫材料的所述凹部内并且在所述螺旋弹簧面板上方，
其中，所述上织物层和所述下织物层中的至少一个织物层防止所述凝胶层和所述多个螺旋弹簧的卷绕之间的接触。
17.根据权利要求16所述的模制混合式枕头，其中，所述多个弹簧各自具有小于三英寸的包封高度和小于两英寸的直径。
18.根据权利要求16所述的模制混合式枕头，其中，所述凝胶层向外延伸超过所述多个弹簧的最外排。
19.根据权利要求16所述的模制混合式枕头，其中，所述上织物层和所述下织物层向外延伸超过所述凝胶层。
20.根据权利要求16所述的模制混合式枕头，其中，所述上织物和所述下织物由无纺材料或疏水材料形成。
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