DE102008055549A1

DE102008055549A1 - Federelement aus Schaumstoff

Info

Publication number: DE102008055549A1
Application number: DE200810055549
Authority: DE
Inventors: Joachim Haarmann
Original assignee: CT Formpolster GmbH
Current assignee: CT Formpolster GmbH
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2028-12-19
Also published as: DE102008055549B4

Abstract

Federelement aus Schaumstoff, bestehend aus einem Kernquerschnitt und mehreren lateral sich erstreckenden Vorsprüngen, die über die Höhe des Kernquerschnitts beabstandet angeordnete sind, wobei dass das Federelement säulenförmig freistehend und die Vorsprünge umlaufend ausgebildet sind und nebeneinander liegende Vorsprünge sich lateral unterschiedlich weit über den Kernquerschnitt hinauserstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft ein Federelement aus Schaumstoff, im Wesentlichen für eine Matratze oder ein Polsterelement, bestehend aus einem Kernquerschnitt und mehreren lateral, d. h. senkrecht zur Achse des Kernquerschnittes sich erstreckenden Vorsprüngen, die über die Höhe des Kernquerschnitts beabstandet angeordnet sind. Weiterhin ist eine Matzratze oder ein Polsterelement mit einem solchen Federelement offenbart sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Federelementes.
Federelemente als Federkerne im Tonnen oder Taillen-Format sind im Stand der Technik weit bekannt und bestehen bei dem so genannten Taschenfederkern üblicherweise aus einer Schrauben- oder Spiralfeder aus Stahl, die in einer Tasche aus textilem Stoff angeordnet ist. Neuerdings werden hier rautenförmige oder auch den Schrauben- oder Spiralfedern nachgebildete Kunststoff-Federelemente eingesetzt. Der Metallanteil der Stahlfedern wirkt sich hierbei als Nachteil in Bezug auf hohes Gewicht und auf Geräuschentwicklung der so ausgerüsteten Matratzen oder Polsterelement aus. Bei Kunststofffedern stellt sich dagegen immer die Frage des Federverhaltens über die Lebensdauer bzw, die frage des Verhärtens/Versprödens nach dem Ausdunsten der Weichmacher.
Für Matratzen und Polster werden auch federnde Schaumpolster aus geschnittenem vollflächigen Material eingesetzt, welche oft jedoch nur bedingt komfortable und über die Lebensdauer konstante Federeigenschaft besitzt. Weiterentwicklungen in diesem Bereich sind Konturenschnitte im Verbund, die vorrangig zur Belüftung und Erzielung unterschiedlicher Liegezonen eingesetzt werden.
So offenbart die WO 2007/137993 A2 ein Federelement für ein Polsterelement, wobei das Federelement aus einem offenzelligen Polyurethanschaum besteht und eine längs durch den Kern verlaufende und als Luftkanal ausgebildete Ausnehmung aufweist. Bei dieser Lösung besteht zum einen der Nachteil, dass eine konstruktive Anpassung der Federsteifigkeit in Längsrichtung begrenzt ist, auch wenn das Federelement konisch oder kurvenförmig ausgelegt wird. Zum anderen kann es möglich sein, dass der Lüftungskanal beim Einfedern des Federelementes verkleinert oder nahezu verschlossen wird.
Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, ein drahtloses und trotzdem frei schwingendes bzw. frei federndes geräuschlos arbeitendes Federelement bereitzustellen, welches in Polstern oder Matratzen eine einstellbare punktuelle Körperunterstützung sowie durch Belüftung optimale Klimaeigenschaften und flexibel einstellbare Festigkeitsstufen aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Dazu ist das aus einem Kernquerschnitt bestehende und mit mehreren lateral sich erstreckenden und über die Höhe des Kernquerschnitts beabstandeten Vorsprüngen versehene Federelement säulenförmig freistehend und die Vorsprünge umlaufend ausgebildet, wobei nebeneinander liegende Vorsprünge sich lateral unterschiedlich weit über den Kernquerschnitt hinaus erstrecken.
Dabei bewirkt die erfindungsgemäße Ausbildung, bei der sich nebeneinander liegende Vorsprünge sich lateral unterschiedlich weit über den Kernquerschnitt hinaus erstrecken, bei Kompression, d. h. beim Zusammendrücken der unterschiedlich weit über den Kernquerschnitt sich erstreckenden Vorsprünge u. a. eine Pumpwirkung dergestalt, das Luft durch die sich verändernden ”freien Querschnitte” gefördert wird und somit durch das Einfedern, also z. B. durch die Bewegung einer auf dem Federelement sitzenden Person, die Luftzirkulation zwischen den Federelementen/im Polsterelement aktiv gesteigert wird.
Weiterhin bietet das erfindungsgemäße Federelement durch die freistehende Federstruktur einen einzigartigen und den der Taschenfederkerne noch übertreffenden Federungskomfort. Dazu wird mit diesem System ein Federradius von 360° und durch die punktuelle Federung eine größere Freiheit in der Gestaltung der Federeigenschaften entsprechend ausgerüsteter Matratzen oder Polsterelemente, wie z. B. Sesselsitze, Liegematten, Stuhlsitze und Lehnenbereiche erzielt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Vorsprünge über die Höhe des Federelementes gleiche Abstände aufweisen. Dies vereinfacht die Herstellung und erlaubt eine über die Höhe der Elemente annähernd gleichmäßige Luftzirkulation beim ”Pumpen durch Einfedern”.
Letzteres wird unterstützt durch eine weitere vorteilhafte Ausbildung, die darin besteht, dass die weiter und weniger weit sich erstreckende Vorsprünge über die Höhe des Federelementes abwechselnd angeordnet sind. Dabei ergibt sich vorteilhafterweise auch eine Vergleichmäßigung der Federkonstante der Elemente über den Federweg.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die laterale Ausdehnung der Vorsprünge abwechselnd mindestens 135% und 114% der lateralen Kernausdehnung beträgt. Hierdurch erreicht man ein empirisch ermitteltes Optimum zwischen gleichmäßiger Federrate und ausreichender Luftzirkulation.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen zur besonderen Anpassung und Veränderung der Federsteifigkeit über den Federweg, d. h. über die Höhe des Federelementes bestehen darin, dass entweder die laterale Ausdehnung der Vorsprünge am oberen und unteren Ende des Federelementes größer ist als in dessen Mitte, oder dass die laterale Ausdehnung der Vorsprünge am oberen und unteren Ende des Federelementes kleiner ist als in dessen Mitte.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Kernquerschnitt und die Vorsprünge in ihren quer zur Längsachse des Federelementes liegenden Querschnitten rechteckig ausgebildet sind. Eine solche Geometrie vereinfacht die automatische Herstellung durch Messerschnitt, durch Laserschneiden oder durch Formgießen, ohne die vorteilhaften Eigenschaften des Federelementes nachteilig zu beeinflussen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung im Sinne einer ausreichenden Luftzirkulation in Verbindung mit der optimierten Anpassung und Veränderung der Federsteifigkeit über den Federweg besteht darin, dass fünf Vorsprüngen vorhanden sind, von denen drei Vorsprünge sich lateral gleich weit, aber weiter erstrecken als die zwei übrigen Vorsprünge und sich diese drei Vorsprünge an beiden Enden und in der Mitte des Federelementes befinden.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Federelement monolithisch-einteilig ausgebildet ist. Auch dies erleichtert die Herstellung der Elemente in einem Stück durch Schneiden
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Federelement aus übereinander geschichteten und miteinander zu einem säulenförmigen Element verbundenen Schaumstoffplatten besteht. Damit lässt sich auf besonders einfache Weise durch die Anordnung von Schaumstoffplatten unterschiedlicher Materialien die Federsteifigkeit über die Materialauswahl beeinflussen.
Besonders geeignet zur einfachen Weiterverarbeitung zu Polstern oder Matratzen ist ein Modul oder eine Zusammenstellung aus erfindungsgemäßen Federelementen, bei welcher mehrere Federelemente freistehend nebeneinander auf einer gemeinsamen Grundplatte aus Schaumstoff angeordnet sind.
Das erfindungsgemäße Federelement ist besonders geeignet für den Einsatz in Matratzen oder Polsterelementen, wobei mehrere freistehend nebeneinander angeordnete erfindungsgemäße Federelementen oder Module vorgesehen sind, die eine angepasste bzw. unterschiedlich Federeinstellung einzelner Zonen erlauben. Dabei bestehen in einer besonders vorteilhafte Ausbildung solche Matratzen oder Polsterelemente darin, dass letztere Zonen unterschiedlicher Härte oder Eindruckfestigkeit aufweisen, wobei in den Zonen unterschiedlicher Härte oder Eindruckfestigkeit Federelemente angeordnet sind, die durch unterschiedliche Anzahl oder Form der Vorsprünge und/oder durch ihre Geometrie unterschiedliche Federkennlinien aufweisen.
Eine weitere und leicht durch einfache Materialauswahl zu realisierende vorteilhafte Ausbildung solcher Matratzen oder Polsterelemente besteht darin, dass in den Zonen unterschiedlicher Härte oder Eindruckfestigkeit Federelemente aus Materialien unterschiedlicher Härte oder Dichte angeordnet sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung solcher Matratzen oder Polsterelemente besteht darin, dass die Federelemente oder Module zwischen einer oberen und einer unteren Schaumstoffplatte angeordnet und in den Seitenbereichen der Matratze von Schaumstoffstegen begrenzt sind. Dass vereinfacht und optimiert den Aufbau solcher Matratzen und erlaubt beim täglichen Handling, also beim Transportieren, Wenden, Lüften etc. die gleiche Verfahrensweise wie bei herkömmlichen Matratzen.
In gleicher Weise wirkt eine weitere vorteilhafte Ausbildung solcher Matratzen oder Polsterelemente, die darin besteht, dass die Federelemente bzw. Module mit den Schaumstoffplatten und/oder Schaumstoffstegen mindestens teilweise verklebt sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung solcher Matratzen oder Polsterelemente besteht darin, dass die Federelemente so nebeneinander angeordnet sind, dass unter Druckbelastung der Federelemente mindestens 1 mm Abstand zwischen Vorsprüngen benachbarter Federelemente verbleibt, dass also auch unter Belastung die Federelemente frei federnd bzw. frei stehend ihre Last aufnehmen und sich nicht gegenseitig blockieren.
Besonders geeignet zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Federelementes oder Moduls ist ein Verfahren, bei dem die Federelemente durch ein oszillierendes Messer aus einem Schaumstoffblock geschnitten werden, wobei das oszillierende Messer in einem für das Durchfahren oder Überfahren des Schaumstoffblocks geeigneten Portalrahmen in seiner Schnittrichtung geführt und angetrieben wird, wobei zunächst während des Durchfahrens oder Überfahrens des Schaumstoffblocks in einer ersten Richtung die im Wesentlichen parallel angeordneten ersten Seiten eines säulenförmigen Federelementes in ihrer Kontur geschnitten werden, gegebenenfalls unter Aussparung einer verbindenden Grundplatte, wonach der Schaumstoffblock um 90° um seine Längsachse gedreht wird und während eines erneuten Durchfahrens oder Überfahrens des Schaumstoffblocks in einer zweiten und um 90° gedrehten Richtung die senkrecht zur den ersten Seiten angeordneten parallelen zweiten Seiten des Federelementes in ihrer Kontur geschnitten werden, gegebenenfalls unter Aussparung der verbindenden Grundplatte, und wonach letztlich die so geschnittenen Federelement vereinzelt bzw. die Module von zwischen den Federelementen verbliebenen Schnittresten befreit werden.
Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen
1 ein erfindungsgemäßes Federelement
2 ein aus mehreren erfindungsgemäßen Federelementen bestehendes Modul
3 ein aus mehreren und von Schaumstoffstegen getrennten erfindungsgemäßen Modulen bestehendes Polsterelement ohne Decklage
Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Federelement 1, welches monolithisch-einteilig aus Schaumstoff ausgebildet ist. Das Federelement 1 ist säulenförmig freistehend ausgebildet und besteht aus einem Kernquerschnitt 2 und mehreren lateral sich erstreckenden Vorsprüngen, die über die Höhe des Kernquerschnitts 2 beabstandet angeordnet sind. Die Vorsprünge sind umlaufend ausgebildet sind und nebeneinander liegende Vorsprünge erstrecken sich lateral unterschiedlich weit über den Kernquerschnitt hinaus.
Das Federelement 1 weist hier fünf Vorsprünge 3 bis 7 auf, von denen drei Vorsprünge, nämlich die Vorsprünge 3, 5 und 7 sich lateral gleich weit, aber weiter erstrecken als die zwei übrigen Vorsprünge 4 und 6. Die drei Vorsprünge 3, 5 und 7 befinden sich an beiden Enden und in der Mitte des Federelementes und weisen über die Höhe des Federelementes 1 gleiche Abstände auf. Die weiter und weniger weit sich erstreckende Vorsprünge sind also über die Höhe des Federelementes abwechselnd angeordnet.
Die laterale Ausdehnung der Vorsprünge 3, 5 und 7 beträgt abwechselnd mindestens 140% der lateralen Kernausdehnung, die der Vorsprünge 4 und 6 beträgt und 120%.
Mehrere Federelemente sind hier freistehend nebeneinander auf einer gemeinsamen Grundplatte 8 aus Schaumstoff angeordnet, wie dies auch aus der 2 deutlich wird, die ein aus mehreren, nämlich insgesamt 32 erfindungsgemäßen Federelementen 1 bestehendes Modul 9 darstellt.
3 zeigt ein aus mehreren und von Schaumstoffstegen 10 getrennten und umrahmten erfindungsgemäßen Modulen 9, 11 und 12 bestehendes Polsterelement 13 ohne Decklage. Das Polsterelement 13 ist durch die Modulen 9, 11 und 12 und durch die Schaumstoffstegen 10 mit Zonen unterschiedlicher Härte oder Eindruckfestigkeit versehen. Die Zonen unterschiedlicher Härte oder Eindruckfestigkeit ergeben sich durch unterschiedliche Anzahlen oder Formen der Vorsprünge der Federelemente in den Modulen und/oder durch ihre Geometrie, wodurch unterschiedliche Federkennlinien erreicht werden. Zur Querbelüftung nach außen und zur Sicherung einer ausreichenden Luft-Durchströmung bei der durch Einfedern hervorgerufenen oben beschriebenen Pumpbewegung sind die Stege 10 mit einer Anzahl von Lüftungskanälen 14 versehen.

1: Federelement
2: Kernquerschnitt
3: Vorsprung
4: Vorsprung
5: Vorsprung
6: Vorsprung
7: Vorsprung
8: Grundplatte
9: Modul
10: Schaumstoffsteg
11: Modul
12: Modul
13: Polsterelement
14: Lüftungskanal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2007/137993 A2 [0004]

Claims

Federelement (1) aus Schaumstoff, bestehend aus einem Kernquerschnitt (2) und mehreren lateral sich erstreckenden Vorsprüngen (3, 4, 5, 6, 7), die über die Höhe des Kernquerschnitts (2) beabstandet angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (1) säulenförmig freistehend und die Vorsprünge (3, 4, 5, 6, 7) umlaufend ausgebildet sind und nebeneinander liegende Vorsprünge sich lateral unterschiedlich weit über den Kernquerschnitt (2) hinaus erstrecken.
Federelement nach Anspruch 1, bei dem die Vorsprünge (3, 4, 5, 6, 7) über die Höhe des Federelementes (1) gleiche Abstände aufweisen.
Federelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem weiter und weniger weit sich erstreckende Vorsprünge (3, 4, 5, 6, 7) über die Höhe des Federelementes abwechselnd angeordnet sind.
Federelement nach Anspruch 3, bei dem die laterale Ausdehnung der Vorsprünge (3, 4, 5, 6, 7) abwechselnd mindestens 135% und 114% der lateralen Kernausdehnung beträgt.
Federelement nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die laterale Ausdehnung der Vorsprünge am oberen und unteren Ende des Federelementes größer ist als in dessen Mitte.
Federelement nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die laterale Ausdehnung der Vorsprünge am oberen und unteren Ende des Federelementes kleiner ist als in dessen Mitte.
Federelement nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Kernquerschnitt (3) und die Vorsprünge (3, 4, 5, 6, 7) in ihren quer zur Längsachse des Federelementes liegenden Querschnitten rechteckig ausgebildet sind.
Federelement nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 7 mit fünf Vorsprüngen (3, 4, 5, 6, 7), von denen drei Vorsprünge (3, 5, 7) sich lateral gleich weit, aber weiter erstrecken als die zwei übrigen Vorsprünge (4, 6) und sich diese drei Vorsprünge (3, 5, 7) an beiden Enden und in der Mitte des Federelementes befinden.
Federelement nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 8, welches monolithisch-einteilig ausgebildet ist.
Federelement nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Federelement aus übereinander geschichteten und miteinander zu einem säulenförmigen Element verbundenen Schaumstoffplatten besteht.
Modul oder Zusammenstellung aus Federelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher mehrere Federelemente (1) freistehend nebeneinander auf einer gemeinsamen Grundplatte (8) aus Schaumstoff angeordnet sind.
Matratze oder Polsterelement (13) aus mehreren freistehend nebeneinander angeordneten Federelementen oder Modulen nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Matratze oder Polsterelement nach Anspruch 12 mit Zonen unterschiedlicher Härte oder Eindruckfestigkeit, bei der in den Zonen unterschiedlicher Härte oder Eindruckfestigkeit Federelemente (1) oder Module (9, 11, 12) angeordnet sind, die durch unterschiedliche Anzahl oder Form der Vorsprünge und/oder durch ihre Geometrie unterschiedliche Federkennlinien aufweisen.
Matratze oder Polsterelement nach Anspruch 13, bei der in den Zonen unterschiedlicher Härte oder Eindruckfestigkeit Federelemente aus Materialien unterschiedlicher Harte oder Dichte angeordnet sind.
Matratze oder Polsterelement nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei der die Federelemente oder Module zwischen einer oberen und einer unteren Schaumstoffplatte angeordnet und in den Seitenbereichen der Matratze von Schaumstoffstegen (10) begrenzt sind.
Matratze oder Polsterelement nach Anspruch 15, bei der die Federelemente bzw. Module mit den Schaumstoffplatten und/oder Schaumstoffstegen mindestens teilweise verklebt sind.
Matratze oder Polsterelement nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei der die Federelemente so nebeneinander angeordnet sind, dass unter Druckbelastung der Federelemente mindestens 1 mm Abstand zwischen Vorsprüngen benachbarter Federelemente verbleibt.
Verfahren zum Herstellen eines Federelementes oder eines Moduls nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 11, bei dem die Federelemente durch ein oszillierendes Messer aus einem Schaumstoffblock geschnitten werden, – wobei das oszillierende Messer in einem für das Durchfahren oder Überfahren des Schaumstoffblocks geeigneten Portalrahmen in seiner Schnittrichtung geführt und angetrieben wird, – wobei zunächst während des Durchfahrens oder Überfahrens des Schaumstoffblocks in einer ersten Richtung die im Wesentlichen parallel angeordneten ersten Seiten eines säulenförmigen Federelementes in ihrer Kontur geschnitten werden, gegebenenfalls unter Aussparung einer verbindenden Grundplatte, – wonach der Schaumstoffblock um 90° um seine Längsachse gedreht wird und während eines erneuten Durchfahrens oder Überfahrens des Schaumstoffblocks in einer zweiten und um 90° gedrehten Richtung die senkrecht zur den ersten Seiten angeordneten parallelen zweiten Seiten des Federelementes in ihrer Kontur geschnitten werden, gegebenenfalls unter Aussparung der verbindenden Grundplatte, und wonach letztlich die so geschnittenen Federelement vereinzelt bzw. die Module von zwischen den Federelementen verbliebenen Schnittresten befreit werden.