DE112018004196T5 - THREE-DIMENSIONAL POLYMER FIBER MATRIX LAYER FOR BEDDING PRODUCTS - Google Patents

THREE-DIMENSIONAL POLYMER FIBER MATRIX LAYER FOR BEDDING PRODUCTS Download PDF

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Mackenzie Prestera
Sheri McGuire
Brian Anderson
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Abstract

Offenbart wird eine dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht, umfassend ein darauf beschichtetes oder damit coextrudiertes Phasenwechselmaterial, zur Verwendung in einem Bettwarenprodukt, wie zum Beispiel einer Matratze. Das Phasenwechselmaterial ist entsprechend ausgewählt, um verbesserte Kühleigenschaften bereitzustellen, was zusammen mit dem freien Volumen, das durch die dreidimensionale Polymerfasermatrix bereitgestellt wird, das Temperaturmanagement deutlich verbessert, wenn es in einem Bettwarenprodukt verwendet wird.Disclosed is a three-dimensional polymer fiber matrix layer comprising a phase change material coated or co-extruded thereon for use in a bedding product such as a mattress. The phase change material is appropriately selected to provide improved cooling properties, which, together with the free volume provided by the three-dimensional polymer fiber matrix, significantly improves temperature management when used in a bedding product.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Bettwarenprodukte und Herstellungsverfahren, und insbesondere Bettwarenprodukte, die eine dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht mit einem extrudierten oder beschichtetem Phasenwechselmaterial umfassen.The present disclosure relates generally to bedding products and manufacturing methods, and more particularly, to bedding products comprising a three-dimensional polymer fiber matrix layer with an extruded or coated phase change material.

Eines der anhaltenden Probleme, die mit Vollschaum-Matratzenanordnungen sowie Hybridschaummatratzen verbunden sind (z.B. Schaumstoffmatratzen, die zusätzlich zu einer oder mehreren Schaumstoffschichten Druckfederspiralen, Blasen einschließlich eines Fluids und verschiedene Kombinationen davon umfassen), ist der Benutzerkomfort. Dem Benutzerkomfort gewidmet, werden Matratzen häufig aus mehreren Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften wie Dichte und Härte hergestellt, um unter anderem den Bedürfnissen des intendierten Benutzers zu entsprechen. Ein besonderer Problembereich im Hinblick auf den Benutzerkomfort ist der Grad des beim Benutzer nach einer gewissen Zeit auftretenden Wärmestaus. Außerdem können einige Matratzen Feuchtigkeit in hoher Menge speichern, was weiteres Unbehagen beim Benutzer hervorrufen kann und möglicherweise zu schlechter Hygiene führt.One of the persistent problems associated with full foam mattress assemblies as well as hybrid foam mattresses (e.g., foam mattresses that include compression springs, bubbles including a fluid, and various combinations thereof in addition to one or more foam layers) is user comfort. Dedicated to user comfort, mattresses are often made from several layers with different properties such as density and hardness, in order to meet the needs of the intended user. A particular problem area with regard to user comfort is the degree of heat build-up that occurs after a certain time. In addition, some mattresses can store moisture in large quantities, which can cause further discomfort to the user and possibly lead to poor hygiene.

Leider verhindert die hohe Dichte der Schaumstoffe, die in gegenwärtigen Matratzenanordnungen verwendet werden, insbesondere in jenen, die Schichten mit herkömmlichen Formgedächtnisschaumstoffen von typischerweise feinzelliger Struktur und mit geringer Luftströmung verwenden, im Allgemeinen eine ordnungsgemäße Belüftung. Folglich kann das Schaummaterial nach einer gewissen Zeit ein für den Benutzer unangenehmes Wärmeniveau entfalten.Unfortunately, the high density of the foams used in current mattress assemblies, particularly those that use layers with conventional shape memory foams typically of fine cell structure and with low airflow, generally prevent proper ventilation. Consequently, the foam material can develop an uncomfortable level of heat for the user after a certain time.

Außerdem können sich die Eigenschaften der in Matratzen verwendeten Schaumstoffschichten über den Besitzzeitraum der Matratze, von der Zeit der Auswahl der Matratze bis zum endgültigen Austausch der Matratze, ändern. Verbraucher haben insbesondere bemerkt, dass die Matratze, die sie beim Probeliegen im Verkaufsraum auswählen, eine Festigkeit aufweisen kann, die sich zumindest geringfügig von der Festigkeit der Matratze unterscheidet, die nach dem Matratzenkauf letztendlich zu ihnen nach Hause geliefert wird. Häufig stellt der Verbraucher fest, dass die Matratze, die ihm nach Hause geliefert wird, fester ist als die Matratze, auf der er im Verkaufsraum Probe gelegen hat. Ferner kann sich die Festigkeit der Matratze im Laufe der Zeit ändern. Während des Gebrauchs durch den Verbraucher kann die Matratze Bereiche entwickeln, in denen die Matratze weniger fest als in anderen Bereichen ist. Somit kann/können die Schlaffläche(n) der Matratze mit der Zeit haptisch inkonsistent sein, wobei sich die Festigkeit der Matratze variiert oder als variierend wahrgenommen wird.In addition, the properties of the foam layers used in mattresses can change over the period of ownership of the mattress, from the time the mattress is selected to the final replacement of the mattress. In particular, consumers have noticed that the mattress that they choose to try out in the store may have a firmness that is at least slightly different from the firmness of the mattress that is ultimately delivered to their home after the mattress is purchased. Consumers often find that the mattress that is delivered to their home is firmer than the mattress on which they have been rehearsed in the sales room. Furthermore, the firmness of the mattress can change over time. During consumer use, the mattress can develop areas where the mattress is less firm than in other areas. Thus, the sleeping area (s) of the mattress can be haptically inconsistent over time, the firmness of the mattress varying or being perceived as varying.

Die Matratzenhersteller haben dieses Problem umgangen, indem sie den Verbraucher über die Natur des Schaumstoffs aufklären und ihn darüber informieren, dass er damit rechnen muss, dass sich die Festigkeit der neu gekauften Matratze mit der Zeit verändern wird. Dieser Ansatz geht jedoch nicht auf die zugrunde liegenden Gründe für das Phänomen ein und liefert dem Verbraucher keine verlässliche Einschätzung darüber, inwieweit sich die Festigkeit seiner neuen Matratze wahrscheinlich verändern wird.Mattress manufacturers have circumvented this problem by educating consumers about the nature of the foam and informing them that they can expect the firmness of the newly purchased mattress to change over time. However, this approach does not address the underlying reasons for the phenomenon and does not provide consumers with a reliable estimate of the extent to which the firmness of their new mattress is likely to change.

Offenbart werden hier Bettwarenprodukte, wie zum Beispiel eine Matratze, umfassend eine dreidimensionale Polymerfasermatrix, die ein darauf beschichtetes oder damit coextrudiertes Phasenwechselmaterial umfasst.This discloses bedding products, such as a mattress, comprising a three-dimensional polymer fiber matrix which comprises a phase change material coated thereon or coextruded therewith.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst eine dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht für ein Bettwarenprodukt eine extrudierte dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht mit konstanten Längen-, Breiten- und Höhenabmessungen, wobei die extrudierte dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht zufällig orientierte Fasern umfasst, die an Kopplungspunkten zwischen benachbarten Polymerfasern miteinander verbunden sind und ein freies Volumen pro Flächeneinheit der Schicht aufweisen; und ein Phasenwechselmaterial, das darauf beschichtet oder damit coextrudiert ist.In one or more embodiments, a three-dimensional polymer fiber matrix layer for a bedding product comprises an extruded three-dimensional polymer fiber matrix layer with constant length, width and height dimensions, the extruded three-dimensional polymer fiber matrix layer comprising randomly oriented fibers which are connected to one another at coupling points between adjacent polymer fibers and have a free volume per Have unit area of the layer; and a phase change material coated thereon or co-extruded therewith.

Die Offenbarung kann unter Bezugnahme auf die nachfolgende ausführliche Beschreibung der verschiedenen Merkmale der Offenbarung und der darin enthaltenen Beispiele leichter verstanden werden.

  • Figur (FIG.) 1 veranschaulicht schematisch eine Querschnittsteilansicht einer dreidimensionalen Polymerfasermatrixschicht, die ein darauf beschichtetes Phasenwechselmaterial umfasst; und
  • 2 veranschaulicht schematisch eine beispielhafte Matratze, umfassend eine dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht, die darauf eine PCM-Beschichtung aufweist.
The disclosure may be more readily understood by reference to the following detailed description of the various features of the disclosure and the examples included therein.
  • FIG. 1 schematically illustrates a partial cross-sectional view of a three-dimensional polymer fiber matrix layer comprising a phase change material coated thereon; and
  • 2nd schematically illustrates an exemplary mattress comprising a three-dimensional polymer fiber matrix layer having a PCM coating thereon.

Die vorliegende Offenbarung überwindet die im Stand der Technik festgestellten Probleme, indem ein Bettwarenprodukt wie beispielsweise eine Matratze mit einer oder mehreren extrudierten dreidimensionalen Polymermatrixschichten bereitgestellt wird, wobei mindestens eine der extrudierten dreidimensionalen Polymerfasermatrixschichten ein Phasenwechselmaterial (PCM) umfasst, das damit zusammen coextrudiert oder darauf beschichtet ist, um eine extrudierte dreidimensionale Polymer- und Phasenwechselmaterial-Fasermatrixschicht bereitzustellen. Phasenwechselmaterialien (PCM) sind Substanzen, die Wärmeenergie absorbieren und abgeben, wenn das Material von einer Phase in eine andere Phase wechselt. Wenn sich beispielsweise ein PCM aus der Flüssigphase verfestigt, z.B. gefriert, setzt es eine große Energiemenge in Form von latenter Wärme bei einer relativ konstanten Temperatur frei. Wenn umgekehrt ein derartiges Material aus der Festphase schmilzt, absorbiert es eine große Menge an Wärme aus der Umgebung. Vorteilhafterweise kann das PCM entsprechend ausgewählt werden, um verbesserte kühlende Eigenschaften bereitzustellen, was zusammen mit dem freien Volumen, das durch die dreidimensionale Fasermatrix bereitgestellt wird, das Temperaturmanagement deutlich verbessert, wenn es in einem Bettwarenprodukt wie beispielsweise in einer Vollschaummatratze verwendet wird. Der Begriff „Bettwarenprodukt“, wie er in dieser Offenlegung verwendet wird, umfasst ohne Einschränkung Matratzen, Kissen, Matratzenauflagen, Sitzkissen und jedes Produkt, das dazu bestimmt ist, mindestens einen Teil einer Person zu polstern und zu stützen. Dazu gehören auch Gegenstände aus Formgedächtnisschaumstoff, wie er in Matratzen und Kissen verwendet wird, beispielsweise Lordosenstützen, Rückenstützen, Gaming-Stühle, Polsterhocker, Stuhlpolster, Bänke und Sitze.The present disclosure overcomes the problems found in the prior art by providing a bedding product such as a mattress with one or more extruded three-dimensional polymer matrix layers, wherein at least one of the extruded three-dimensional polymer fiber matrix layers comprises a phase change material (PCM) that co-extrudes or co-extrudes therewith is an extruded three-dimensional polymer and phase change material fiber matrix layer to provide. Phase change materials (PCM) are substances that absorb and release thermal energy when the material changes from one phase to another. For example, when a PCM solidifies from the liquid phase, for example freezes, it releases a large amount of energy in the form of latent heat at a relatively constant temperature. Conversely, when such a material melts from the solid phase, it absorbs a large amount of heat from the environment. Advantageously, the PCM can be selected accordingly to provide improved cooling properties, which, together with the free volume provided by the three-dimensional fiber matrix, significantly improves temperature management when used in a bedding product such as a full foam mattress. The term "bedding product" as used in this disclosure includes, without limitation, mattresses, pillows, mattress toppers, seat cushions, and any product designed to cushion and support at least a portion of a person. This also includes objects made of shape memory foam, such as those used in mattresses and pillows, such as lumbar supports, back supports, gaming chairs, upholstered stools, chair upholstery, benches and seats.

Das PCM wird als eine Beschichtung auf die Oberflächen der dreidimensionalen Polymerfasermatrix aufgetragen und kann in einigen Ausführungsformen in die Oberfläche der dreidimensionalen Polymerfasermatrix eindringen. In einer oder mehreren Ausführungsformen wird das PCM mit der dreidimensionalen Polymerfasermatrix coextrudiert.The PCM is applied as a coating to the surfaces of the three-dimensional polymer fiber matrix and, in some embodiments, can penetrate the surface of the three-dimensional polymer fiber matrix. In one or more embodiments, the PCM is co-extruded with the three-dimensional polymer fiber matrix.

In einer oder mehreren Ausführungsformen umfassen geeignete PCM ohne Einschränkung mikroverkapselte PCM. Für das Mikroverkapseln von PCM kann ein beliebiges aus einer Vielzahl von auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren verwendet werden. Eines der typischsten Verfahren, das zur Mikroverkapselung eines PCM verwendet werden kann, besteht darin, Tröpfchen des geschmolzenen PCM in einer wässrigen Lösung zu dispergieren und durch Techniken wie Coazervation, Grenzflächenpolymerisation oder In-situ-Polymerisation Wände um die Tröpfchen herum zu bilden, die alle dem Fachmann gut bekannt sind. Zum Beispiel sind dem Fachmann die Verfahren zur Herstellung von Gelatinekapseln durch Coazervation, Polyurethan- oder Polyharnstoffkapseln durch Grenzflächenpolymerisation und Harnstoff-Formaldehyd-, Harnstoff-Resorcin-Formaldehyd- und Melamin-Formaldehyd-Kapseln durch In-situ-Polymerisation gut bekannt. Die mikroverkapselten PCM können danach in einem Flüssigmittel wie beispielsweise einem Gel dispergiert werden und auf die Oberflächen der dreidimensionalen Polymerfasermatrixschicht aufgetragen oder damit coextrudiert werden.In one or more embodiments, suitable PCMs include, without limitation, microencapsulated PCMs. Any of a variety of methods known in the art can be used to microencapsulate PCM. One of the most typical methods that can be used to microencapsulate a PCM is to disperse droplets of the molten PCM in an aqueous solution and to form walls around the droplets by techniques such as coacervation, interfacial polymerization, or in situ polymerization, all of which are well known to those skilled in the art. For example, those skilled in the art are well aware of the processes for making gelatin capsules by coacervation, polyurethane or polyurea capsules by interfacial polymerization, and urea-formaldehyde, urea-resorcinol-formaldehyde, and melamine-formaldehyde capsules by in-situ polymerization. The microencapsulated PCM can then be dispersed in a liquid medium such as a gel and applied to the surfaces of the three-dimensional polymer fiber matrix layer or co-extruded therewith.

Durch die Verkapselung des PCM entsteht ein winziger mikroskopischer Behälter für das PCM. Dies bedeutet, dass das PCM unabhängig davon, ob es sich in einem festen oder in einem flüssigen Zustand befindet, enthalten sein wird. Die Größe der Mikrokapseln liegt typischerweise im Bereich von etwa 1 bis 100 Mikrometer und noch typischer von etwa 2 bis 50 Mikrometer. Die ausgewählte Kapselgröße hängt von der Anwendung ab, in der das mikroverkapselte PCM verwendet wird.The encapsulation of the PCM creates a tiny microscopic container for the PCM. This means that the PCM will be contained regardless of whether it is in a solid or a liquid state. The size of the microcapsules typically ranges from about 1 to 100 microns, and more typically from about 2 to 50 microns. The capsule size selected depends on the application in which the microencapsulated PCM is used.

Die Mikrokapseln haben typischerweise eine relativ hohe Tragfähigkeit an Phasenwechselmaterial, typischerweise mindestens 70 Gew.%, typischer mindestens 80 Gew.%, und gemäß einigen Ausführungsformen können die Mikrokapseln mehr als 90% Phasenwechselmaterial enthalten.The microcapsules typically have a relatively high carrying capacity of phase change material, typically at least 70% by weight, more typically at least 80% by weight, and in some embodiments, the microcapsules can contain more than 90% phase change material.

Geliermittel, die bei der vorliegenden Offenbarung nützlich sind, umfassen Polysaccharide, nicht ionische Polymere, anorganische Polymere, Polyanione und Polykatione. Beispiele für Polysaccharide, die bei der vorliegenden Offenbarung nützlich sind, umfassen unter anderem Alginat und natürliche ionische Polysaccharide wie Chitosan, Gellangummi, Xanthangummi, Hyaluronsäure, Heparin, Pektin und Carrageen. Beispiele ionisch vernetzbarer Polyanione, die zur Verwendung bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen unter anderem Polyacrylsäure und Polymethacrylsäure. Polykatione, die ionisch vernetzbar sind, wie zum Beispiel Polyethylenimin und Polylysin sind ebenfalls zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet. Ein spezielles Beispiel eines nicht ionischen Polymers ist Polyvinylalkohol. Natriumsilicate sind Beispiele für nützliche anorganische Polymere.Gelling agents useful in the present disclosure include polysaccharides, nonionic polymers, inorganic polymers, polyanions, and polycations. Examples of polysaccharides useful in the present disclosure include alginate and natural ionic polysaccharides such as chitosan, gellan gum, xanthan gum, hyaluronic acid, heparin, pectin and carrageen. Examples of ionically crosslinkable polyanions suitable for use in the practice of the present invention include, among others, polyacrylic acid and polymethacrylic acid. Polycations that are ionically crosslinkable, such as polyethyleneimine and polylysine, are also suitable for use in the present invention. A specific example of a non-ionic polymer is polyvinyl alcohol. Sodium silicates are examples of useful inorganic polymers.

Die Geliermittel werden typischerweise als wässrige Lösung in einer Konzentration und Viskosität bereitgestellt, die ausreichen, um die gewünschte Menge an Beschichtung auf den Mikrokapseln bereitzustellen. Die Technologie der Makroverkapselung sowie die routinemäßige Optimierung dieser Parameter für das Geliermittel sind dem Fachmann bekannt.The gelling agents are typically provided as an aqueous solution in a concentration and viscosity sufficient to provide the desired amount of coating on the microcapsules. The technology of macroencapsulation and the routine optimization of these parameters for the gelling agent are known to the person skilled in the art.

Die mikroverkapselten PCM können in einem Flüssigmittel, wie beispielsweise in einem Gel, dispergiert werden, und auf die Oberflächen der dreidimensionalen Polymerfasermatrix aufgetragen oder damit coextrudiert werden. Das Auftragen auf der Oberfläche kann mittels Tauchbeschichtung, Sprühbeschichtung oder dergleichen erfolgen. Die Beschränkung auf ein spezielles Auftragsverfahren ist nicht beabsichtigt.The microencapsulated PCMs can be dispersed in a liquid medium, such as in a gel, and applied to the surfaces of the three-dimensional polymer fiber matrix or co-extruded therewith. It can be applied to the surface by means of dip coating, spray coating or the like. The limitation to a special order procedure is not intended.

In einem oder mehreren Ausführungsformen wird die dreidimensionale PCM- und Polymerfasermatrixschicht durch Coextrudieren der gewünschten dreidimensionalen Polymerfasern mit dem PCM oder ohne PCM gebildet, das mikroverkapselte und/oder nicht mikroverkapselte PCM umfassen kann. Für die Coextrusion werden Granulate, Pellets, Chips oder dergleichen eines gewünschten Polymers zusammen mit dem gewünschten PCM in eine Extrusionsvorrichtung, d.h. einen Extruder, bei einer erhöhten Temperatur, die typischerweise höher ist als die Schmelztemperatur des Polymers, sowie einem erhöhten Druck eingespeist. Das spezielle PCM wird so ausgewählt, dass es während des Extrusionsprozesses thermisch stabil ist. Das Polymer in Schmelzform und das PCM werden dann durch eine Düse extrudiert, die im Allgemeinen eine Platte mit zahlreichen im Abstand voneinander verteilten Öffnungen mit einem definierten Durchmesser ist, wobei die Anordnung, die Dichte und der Durchmesser der Öffnungen gleich oder unterschiedlich über der gesamten Platte sein können. Sind sie unterschiedlich, kann die dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht, die mit dem PCM zusammen coextrudiert oder beschichtet wird, so hergestellt werden, dass sie Zonen unterschiedlicher Dichte aufweist, z.B. können die Schnittflächen unterschiedliche Mengen an freiem Volumen pro Flächeneinheit aufweisen. Beispielsweise kann die dreidimensionale PCM- und Polymerfasermatrixschicht eine rahmenartige Struktur aufweisen, wobei der äußere periphere Abschnitt eine höhere Dichte als der innere Abschnitt aufweist; oder wobei die dreidimensionale PCM- und Polymerfaserschicht ein schachbrettartiges Muster aufweist, wobei jedes Quadrat in dem Schachbrett eine andere Dichte aufweist als ein benachbartes Quadrat; oder wobei die dreidimensionale PCM- und Polymerfaserschicht unterschiedliche Dichteanteile aufweist, die den unterschiedlichen zu erwartenden Gewichtsbelastungen eines Benutzers davon entsprechen. Die verschiedenen Strukturen der extrudierten dreidimensionalen Polymerfaser und des PCMs sollen nicht beschränkt sein und können für jede gewünschte Anwendung angepasst werden. Auf diese Weise kann die Festigkeit, d.h. die Eindrückhärte und/oder die Dichte der extrudierten dreidimensionalen Polymerfasermatrixschicht und des coextrudierten oder überzogenen PCMs, gegebenenfalls, in Abhängigkeit von der Düsenkonfiguration, Fördergeschwindigkeit und Beschichtungsdicke gleichförmig sein oder variiert werden.In one or more embodiments, the three-dimensional PCM and polymer fiber matrix layer is formed by coextruding the desired three-dimensional polymer fibers with the PCM or formed without a PCM, which may include microencapsulated and / or non-microencapsulated PCM. For coextrusion, granules, pellets, chips or the like of a desired polymer together with the desired PCM are fed into an extrusion device, ie an extruder, at an elevated temperature, which is typically higher than the melting temperature of the polymer, and an increased pressure. The special PCM is selected so that it is thermally stable during the extrusion process. The melted polymer and PCM are then extruded through a die, which is generally a plate with numerous spaced apart orifices of a defined diameter, the arrangement, density and diameter of the orifices being the same or different across the entire plate could be. If they are different, the three-dimensional polymer fiber matrix layer which is co-extruded or coated with the PCM can be produced in such a way that it has zones of different densities, for example the cut surfaces can have different amounts of free volume per unit area. For example, the three-dimensional PCM and polymer fiber matrix layer can have a frame-like structure, the outer peripheral section having a higher density than the inner section; or wherein the three-dimensional PCM and polymer fiber layer has a checkerboard pattern, each square in the checkerboard having a different density than an adjacent square; or wherein the three-dimensional PCM and polymer fiber layer has different densities, which correspond to the different expected weight loads of a user thereof. The different structures of the extruded three-dimensional polymer fiber and the PCM are not intended to be limited and can be adapted to any desired application. In this way, the strength, ie the indentation hardness and / or the density of the extruded three-dimensional polymer fiber matrix layer and of the coextruded or coated PCM, can, if appropriate, be uniform or varied depending on the nozzle configuration, conveying speed and coating thickness.

Das Polymer (und coextrudierte PCM, falls vorhanden) wird in ein Kühlbad extrudiert, was ein Verschränken und Binden der Polymerfasern durch Verschränkung zur Folge hat. Gleichzeitig wird die kontinuierlich extrudierte, gekühlte Polymermatrix auf ein Förderband gezogen. Die Fördergeschwindigkeit und die Kühlbadtemperatur können individuell variiert werden, um die Dicke und Dichte der dreidimensionalen Polymerfasermatrixschicht weiter zu variieren. Im Allgemeinen kann die Dicke der extrudierten dreidimensionalen Polymerfasermatrixschicht als ein Matratzenmaterial in Gesamtbreite mit Dicken im Bereich von etwa 1 bis etwa 6 Zoll extrudiert werden und kann entsprechend den Toppergrößen oder in Rollenform hergestellt werden. Es können jedoch auch dünnere oder stärkere Dicken verwendet werden sowie, falls gewünscht, breitere Breiten. Die extrudierte dreidimensionale Polymermatrixschicht mit coextrudiertem oder überzogenem PCM kann eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 5,9 Zoll aufweisen.The polymer (and co-extruded PCM, if any) is extruded into a cooling bath, resulting in entanglement and entanglement of the polymer fibers. At the same time, the continuously extruded, cooled polymer matrix is drawn onto a conveyor belt. The conveying speed and the cooling bath temperature can be varied individually in order to further vary the thickness and density of the three-dimensional polymer fiber matrix layer. In general, the thickness of the extruded three-dimensional polymer fiber matrix layer can be extruded as a full width mattress material with thicknesses in the range of about 1 to about 6 inches and can be made according to topper sizes or in roll form. However, thinner or thicker thicknesses can be used, and wider widths if desired. The extruded three-dimensional polymer matrix layer with co-extruded or coated PCM can have a thickness in the range of 0.5 to 5.9 inches.

Geeignete Extruder umfassen unter anderem Mischer für kontinuierliche Prozesse mit hoher Scherkraft wie zum Beispiel: industrielle Schmelzknetextruder, die von einer Vielzahl von Herstellern erhältlich sind, zum Beispiel: Cincinnati-Millicron, Krupp Werner & Pfleiderer Corp., Ramsey, N.J. 07446, American Leistritz Extruder Corp.; Somerville, N.J. 08876; Berstorff Corp., Charlotte, N.C.; und Davis-Standard Div. Crompton & Knowles Corp., Paweatuck, Conn. 06379. Die Kneter sind von Buss America, Inc., Bloomington, Ill. erhältlich; und Mischer mit hoher Scherkraft, alternativ bekannt als Gelimat™, sind von Draiswerke GmbH., Mannheim-Waldhof, Deutschland erhältlich; und Farrel Continuous Mixer sind von Farrel Corp., Ansonia, Conn. erhältlich. Die Schneckenkomponenten für das Mischen, Erhitzen, Verdichten und Kneten sind in Kapitel 8 und auf den Seiten 458-476 von Rauwendaal, Polymer Extrusion, Hanser Publishers, New York (1986); Meijer et al., „The Modeling of Continuous Mixers. Part 1: The Corotating Twin-Screw Extruder“, Polymer Engineering and Science, Vol. 28, Nr. 5, S. 282-284 (März 1988) ; und Gibbons et al., „Extrusion“, Modern Plastics Encyclopedia (1986-1987), dargestellt und beschrieben. Das Wissen, das erforderlich ist, um Elemente der Extruderzylinder auszuwählen und Extruderschnecken zusammenzubauen, ist von verschiedenen Extruderlieferanten leicht erhältlich und dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Plastifizierung von Fluxpolymeren bekannt.Suitable extruders include mixers for continuous high shear processes such as: industrial melt kneading extruders available from a variety of manufacturers, for example: Cincinnati-Millicron, Krupp Werner & Pfleiderer Corp., Ramsey, NJ 07446, American Leistritz extruder Corp .; Somerville, NJ 08876; Berstorff Corp., Charlotte, NC; and Davis Standard Div. Crompton & Knowles Corp., Paweatuck, Conn. 06379. Kneaders are available from Buss America, Inc., Bloomington, Ill.; and high shear mixers, alternatively known as Gelimat ™, are available from Draiswerke GmbH., Mannheim-Waldhof, Germany; and Farrel Continuous Mixer are from Farrel Corp., Ansonia, Conn. available. The screw components for mixing, heating, compacting and kneading are described in chapter 8 and on pages 458-476 by Rauwendaal, Polymer Extrusion, Hanser Publishers, New York (1986); Meijer et al., "The Modeling of Continuous Mixers. Part 1: The Corotating Twin-Screw Extruder ”, Polymer Engineering and Science, Vol. 28, No. 5, pp. 282-284 (March 1988) ; and Gibbons et al., "Extrusion," Modern Plastics Encyclopedia (1986-1987). The knowledge required to select elements of the extruder barrel and assemble extruder screws is readily available from various extruder suppliers and is known to those of ordinary skill in the art of plasticizing flux polymers.

Das Polymer in der extrudierten dreidimensionalen PCM- und Polymerfasermatrixschicht kann aus Polyestern, Polyethylen, Polypropylen, Nylon, Elastomeren, Copolymeren und seinen Derivaten einschließlich Monofilamenten oder Zweikomponentenfilamenten, die unterschiedliche Schmelzpunkte aufweisen, gebildet werden. In einem Beispiel ist das Polymer ein technisch hergestelltes Polyestermaterial. Eine beispielhafte Polymerfaserstruktur gemäß dieser Offenbarung sind Kernpolyesterfasern, die mit einem Polyesterelastomerbinder ummantelt sind.The polymer in the extruded three-dimensional PCM and polymer fiber matrix layer can be formed from polyesters, polyethylene, polypropylene, nylon, elastomers, copolymers and its derivatives, including monofilaments or two-component filaments, which have different melting points. In one example, the polymer is an engineered polyester material. An exemplary polymer fiber structure in accordance with this disclosure are core polyester fibers encased in a polyester elastomer binder.

Die extrudierten Polymerfasern können massiv oder hohl sein und Querschnitte aufweisen, die kreisförmig oder dreieckig sind oder andere Querschnittsgeometrien aufweisen, z.B. dreilappig, kanalisiert und dergleichen. Eine andere Art von Polyesterfaser weist eine verschränkte, druckfederartige Struktur auf. Während der Herstellung wird die Polymerfaserstruktur durch Extrusion erwärmt, um die Polymerfasern miteinander zu verbinden, um eine belastbarere Struktur bereitzustellen. Die Polymerfasern können in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften zufällig oder richtungsorientiert sein. Derartige Verfahren sind in der US-Patentschrift Nr. 8,813,286 mit dem Titel, Tunable Spring Mattress and Method for Making the Same, erörtert, auf deren Gesamtheit hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.The extruded polymer fibers can be solid or hollow and have cross-sections that are circular or triangular or have other cross-sectional geometries, for example trilobed, channeled and the like. Another type of polyester fiber has an entangled, compression spring-like structure. During manufacture, the polymer fiber structure is heated by extrusion to form the Connect polymer fibers together to provide a more resilient structure. The polymer fibers can be random or directional depending on the properties desired. Such methods are in the U.S. Patent No. 8,813,286 entitled, Tunable Spring Mattress and Method for Making the Same, the entirety of which is hereby expressly incorporated by reference.

Das spezielle PCM soll nicht beschränkt sein und kann anorganisch oder organisch sein. Zu den geeigneten anorganischen PCM gehören Salzhydrate, die aus natürlichen Salzen mit Wasser hergestellt werden. Die chemische Zusammensetzung der Salze in der Mischung wird variiert, um die erforderliche Phasenwechseltemperatur zu erreichen. Spezielle Keimbildner können der Mischung hinzugefügt werden, um die Salzabtrennung beim Phasenübergang zu minimieren. Geeignete organische PCM umfassen Fettsäuren, Wachse (z.B. Paraffine) oder dergleichen.The specific PCM is not intended to be limited and can be inorganic or organic. Suitable inorganic PCMs include salt hydrates that are made from natural salts with water. The chemical composition of the salts in the mixture is varied in order to achieve the required phase change temperature. Special nucleating agents can be added to the mixture to minimize salt separation during the phase transition. Suitable organic PCMs include fatty acids, waxes (e.g. paraffins) or the like.

Nun zu 1, die eine dreidimensionale Polymermatrixschicht darstellt, allgemein bezeichnet mit der Zahl 10. Die dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht 10 umfasst zufällig orientierte Polymerfasern 12, die eine signifikante Anzahl von Hohlräumen 14 definieren, d.h. eine relativ große Menge an freiem Volumen pro Flächeneinheit, wobei das freie Volumen definiert ist als ein Bereich, der nicht von einem Polymerstrang besetzt ist, und hier auch als Hohlräume bezeichnet wird. Die dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht 10 umfasst mehrere Bindungspunkten 16 an Schnittpunkten zwischen den zufällig orientierten Polymerfasern. Mindestens ein Anteil der Oberflächen der zufällig orientierten Polymerfasern wird während des Co-Extrusionsprozesses mit dem PCM beschichtet oder mit dem PCM infundiert.now to 1 , which is a three-dimensional polymer matrix layer, generally designated by the number 10th . The three-dimensional polymer fiber matrix layer 10th includes randomly oriented polymer fibers 12th that have a significant number of cavities 14 define, ie a relatively large amount of free volume per unit area, the free volume being defined as an area which is not occupied by a polymer strand, and is also referred to here as cavities. The three-dimensional polymer fiber matrix layer 10th includes multiple tie points 16 at intersections between the randomly oriented polymer fibers. At least a portion of the surfaces of the randomly oriented polymer fibers are coated with the PCM or infused with the PCM during the co-extrusion process.

Das freie Volumen der dreidimensionalen Polymerfasermatrixschicht liegt im Allgemeinen zwischen etwa 50 Prozent und etwa 95 Prozent. In einer oder mehreren anderen Ausführungsformen liegt das freie Volumen der dreidimensionalen Polymerfasermatrixschicht zwischen etwa 60 Prozent und etwa 90 Prozent; und in noch einer oder mehreren anderen Ausführungsformen liegt das freie Volumen zwischen etwa 70 Prozent und etwa 90 Prozent.The free volume of the three-dimensional polymer fiber matrix layer is generally between about 50 percent and about 95 percent. In one or more other embodiments, the free volume of the three-dimensional polymer fiber matrix layer is between about 60 percent and about 90 percent; and in yet one or more other embodiments, the free volume is between about 70 percent and about 90 percent.

Die extrudierten Polymerfasern und ihre Merkmale sind für das Bereitstellen erwünschter Abstimmungsmerkmale ausgewählt. Ein Maß für die „Haptik“ eines Kissens ist die Eindrückhärte oder IFD. Die Eindrückhärte ist eine Metrik, die in der Weichschaumindustrie verwendet wird, um die „Festigkeit“ einer Schaumstoffprobe, wie zum Beispiel von einem Formgedächtnisschaumstoff, zu bewerten. Um einen IFD-Test durchzuführen, wird ein kreisförmiger, flacher Eindrückkörper mit einer Oberfläche von 323 Quadratzentimetern (50 Quadratzoll - 8 Zoll Durchmesser) gegen eine Probe von üblicherweise 100 mm Dicke und mit einer Fläche von 500 mm mal 500 mm gedrückt (ASTM-Standard D3574). Die Probe wird zuerst auf einen flachen Tisch gelegt, der mit Löchern versehen ist, um den Durchtritt von Luft zu ermöglichen. Anschließend wird diese zweimalig bei 75% „Belastung“ komprimiert und sechs Minuten lang ruhen gelassen. Die Kraft wird 60 Sekunden nach Erreichen einer Eindrückung von 25% mit dem Eindrückkörper gemessen. Niedrigere Punktzahlen entsprechen einer geringeren Festigkeit; höhere Punktzahlen einer größeren Festigkeit. Die IFD der extrudierten dreidimensionalen Polymerfasermatrixschicht mit coextrudiertem oder überzogenem PCM, die auf diese Weise getestet und für die Verwendung in einer Matratze konfiguriert ist, liegt im IFD-Bereich von 5 bis 25 Kraftpfund. Die Dichte der extrudierten dreidimensionalen Polymerfasermatrixschicht mit coextrudiertem oder überzogenem PCM liegt im Bereich von 1,5 bis 6 lb/ft3.The extruded polymer fibers and their features are selected to provide desirable tuning features. A measure of the "feel" of a pillow is the indentation hardness or IFD. The indentation hardness is a metric that is used in the flexible foam industry to evaluate the “strength” of a foam sample, such as a shape memory foam. To perform an IFD test, a circular, flat indenter with a surface area of 323 square centimeters (50 square inches - 8 inches in diameter) is pressed against a sample, usually 100 mm thick and with an area of 500 mm by 500 mm (ASTM standard D3574). The sample is first placed on a flat table with holes to allow air to pass through. It is then compressed twice at 75% "load" and left to rest for six minutes. The force is measured 60 seconds after the indentation has reached 25%. Lower scores correspond to lower strength; higher scores of greater strength. The IFD of the extruded three-dimensional polymer fiber matrix layer with co-extruded or coated PCM, which is tested in this way and configured for use in a mattress, is in the IFD range of 5 to 25 pounds. The density of the extruded three-dimensional polymer fiber matrix layer with co-extruded or coated PCM is in the range of 1.5 to 6 lb / ft 3 .

2 veranschaulicht schematisch eine Matratze 100, umfassend eine untere Basisschicht 102, eine extrudierte dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht 104, die das PCM 104, das darauf beschichtet oder damit coextrudiert ist, umfasst, und mindestens eine obere Schaumschicht 106, wobei sich die extrudierte dreidimensionale und Polymerfasermatrixschicht 104 zwischen der Basisschicht 102 und der oberen Schaumschicht 106 befindet. In alternativen Ausführungsformen kann die Matratze die dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht als die unterste Schicht, als die oberste Schicht, als eine Zwischenschicht und Kombinationen davon umfassen. In noch anderen Ausführungsformen kann die Matratze zwei oder mehr dreidimensionale Polymerfasermatrixschichten umfassen. 2nd schematically illustrates a mattress 100 comprising a lower base layer 102 , an extruded three-dimensional polymer fiber matrix layer 104 who the PCM 104 coated thereon or co-extruded therewith, and at least one top foam layer 106 , where the extruded three-dimensional and polymer fiber matrix layer 104 between the base layer 102 and the top foam layer 106 located. In alternative embodiments, the mattress may include the three-dimensional polymer fiber matrix layer as the bottom layer, as the top layer, as an intermediate layer, and combinations thereof. In yet other embodiments, the mattress may comprise two or more three-dimensional polymer fiber matrix layers.

Im Allgemeinen liegt die Dicke der unteren Basisschicht 102 in einem Bereich von 4 Zoll bis 10 Zoll, in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 6 Zoll bis 8 Zoll und in noch anderen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 6 bis 6,5 Zoll. Die untere Basisschicht kann aus offenzelligen oder geschlossenzelligen Schaumstoffen, einschließlich unter anderem viskoelastischen Schaumstoffen, Latexschaumstoffen, herkömmlichen Polyurethanschaumstoffen und dergleichen, gebildet sein.Generally the thickness of the lower base layer is 102 in a range of 4 inches to 10 inches, in other embodiments in a range of about 6 inches to 8 inches and in still other embodiments in a range of about 6 to 6.5 inches. The lower base layer can be formed from open-cell or closed-cell foams, including, inter alia, viscoelastic foams, latex foams, conventional polyurethane foams and the like.

Die untere Basisschicht 102 kann eine Dichte von 1 Pfund pro Kubikfuß (lb/ft3) bis 6 lb/ft3 aufweisen. In anderen Ausführungsformen beträgt die Dichte 1 lb/ft3 bis 5 lb/ft3 und in noch anderen Ausführungsformen 1,5 lb/ft3 bis 4 lb/ft3. Beispielshalber kann die Dichte etwa 1,5 lb/ft3 betragen. Die Eindrückhärte (IFD) liegt in einem Bereich von 20 bis 40 Kraftpfund, wobei die Härte gemäß ASTM D-3574 gemessen wird.The lower base layer 102 can have a density of 1 pound per cubic foot (lb / ft 3 ) to 6 lb / ft3. In other embodiments, the density is 1 lb / ft 3 to 5 lb / ft 3, and in still other embodiments 1.5 lb / ft3 to 4 lb / ft3. For example, the density may be about 1.5 lb / ft3. The indentation hardness (IFD) ranges from 20 to 40 Force pound, hardness measured according to ASTM D-3574.

Alternativ kann die untere Basisschicht 102 ein Spiralfederinnenkern sein, der innerhalb eines Hohlraums, definiert durch eine Becheranordnung, angeordnet ist, wobei die Becheranordnung eine ebene Basisschicht und Seitenleisten umfasst, die um einen Umfang der ebenen Basisschicht herum angeordnet sind.Alternatively, the lower base layer 102 be a coil spring inner core disposed within a cavity defined by a cup assembly, the cup assembly comprising a flat base layer and side rails arranged around a circumference of the flat base layer.

Die mindestens eine obere Schaumstoffschicht 106 kann eine Deckplatte definieren, die über der dreidimensionalen und Polymerfasermatrixschicht 104 liegt. Die Deckplatte kann je nach vorgesehenem Verwendungszweck aus einer oder mehreren viskoelastischen und/oder nicht viskoelastischen Schaumstoffschichten gebildet sein. Der Schaumstoff selbst kann ein beliebiges offenzelliges oder geschlossenzelliges Schaumstoffmaterial sein, einschließlich unter anderem Latexschaumstoffe, Naturlatexschaumstoffe, Polyurethanschaumstoffe, Kombinationen davon und dergleichen. Die Deckplatte hat eine ebene Ober- und Unterseite. Die Dicke der Deckplatte liegt in einigen Ausführungsformen im Allgemeinen in einem Bereich von etwa 0,5 bis 2 Zoll und in anderen Ausführungsformen bei weniger als 1 Zoll, um die Vorteile einer Bewegungstrennung und eines erhöhten Luftstroms von der darunterliegenden Schaumschicht 104 bereitzustellen. Als solches befindet sich die dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht mit dem PCM, das darauf beschichtet oder damit coextrudiert ist 104, nahe der Schlafoberfläche, so dass eine Wärmeübertragung stattfinden kann.The at least one top layer of foam 106 can define a cover plate overlying the three-dimensional and polymer fiber matrix layer 104 lies. Depending on the intended use, the cover plate can be formed from one or more viscoelastic and / or non-viscoelastic foam layers. The foam itself can be any open-cell or closed-cell foam material, including, among others, latex foams, natural latex foams, polyurethane foams, combinations thereof, and the like. The cover plate has a flat top and bottom. The thickness of the cover plate generally ranges from about 0.5 to 2 inches in some embodiments and less than 1 inch in other embodiments to take advantage of motion separation and increased airflow from the underlying foam layer 104 to provide. As such, the three-dimensional polymer fiber matrix layer with the PCM coated thereon or co-extruded 104 is near the sleep surface so that heat transfer can take place.

Die Dichte der mindestens einen oberen Schaumstoffschicht 106 liegt bei einigen Ausführungsformen in einem Bereich von 1 bis 5 lb/ft3, in anderen Ausführungsformen in einem Bereich von 2 bis 4 lb/ft3. Die IFD liegt bei einigen Ausführungsformen in einem Bereich von etwa 10 bis 20 Kraftpfund, und in anderen Ausführungsformen bei weniger als 15 Kraftpfund. In einer Ausführungsform weist die Deckplatte eine Dicke von 0,5 Zoll, eine Dichte von 3,4 lb/ft3 und eine Härte von 14 Kraftpfund auf.The density of the at least one upper foam layer 106 is in some embodiments in a range of 1 to 5 pounds / ft 3, in other embodiments in a range of 2-4 lb / ft3. The IFD is in a range of about 10 to 20 pounds in some embodiments, and less than 15 pounds in other embodiments. In one embodiment, the cover plate has a thickness of 0.5 inches, a density of 3.4 lb / ft 3, and a hardness of 14 pounds.

Die verschiedenen mehrfach gestapelten Matratzenschichten 102, 104 und 106 können mit Hilfe eines Klebstoffs aneinandergefügt, thermisch miteinander verbunden oder mechanisch aneinander befestigt sein, wie es für verschiedene Anwendungen gewünscht sein kann. Optional können eine oder mehrere der Schichten 102, 104 und 106 vorkonditioniert werden, wobei die Schicht oder Schichten entsprechend komprimiert oder gedehnt werden, um geschlossene Zellen bei einer Schaumstoffschicht aufzubrechen und/oder zu öffnen oder um Bindungen oder Polymerfasern bei der extrudierten dreidimensionalen Polymerfasermatrixschicht aufzubrechen. Durch die Vorkonditionierung können die mit Ermüdung verbundenen Probleme überwunden werden. Die dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht selbst unterliegt einer Ermüdung in Scherrichtung, wie sie auftreten kann, wenn ein Benutzer auf der Matratze mit der dreidimensionalen Polymerschicht von einer Seite zur anderen rollt. Als Folge davon kann eine Verdichtung der dreidimensionalen Polymerfasermatrixschicht in Abhängigkeit von der Benutzung auftreten, die sich im Laufe der Zeit als Veränderung der Festigkeit und als Höhenverlust bemerkbar macht. Um die Eigenschaftsänderungen der dreidimensionalen Polymermatrixschicht in Abhängigkeit von der Benutzung zu minimieren, wird die dreidimensionale Polymermatrixschicht einem Vorkonditionierungsprozess unterzogen, der die schwächeren Bindungen und/oder strukturell schwächeren Fasern innerhalb der dreidimensionalen Polymermatrixschicht aufbricht. Die Vorkonditionierung kann in Übereinstimmung mit den in der US-Patentschrift Nr. 7,690,096 allgemein offenbarten Verfahren erfolgen, die hier durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird. Beispielshalber kann die dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht einer mechanischen Kraft ausgesetzt werden, z.B. durch das Aufbringen einer Platte auf die dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht, um die dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht zu komprimieren. Die Stärke der aufgebrachten mechanischen Kraft wird entsprechend gewählt, um ein mechanisches Merkmal anzupassen, wie zum Beispiel die IFD der dreidimensionalen Polymerfasermatrixschicht. Die Änderung bei der mechanischen Eigenschaft sorgt für eine gleichmäßigere Festigkeit über die gesamte Länge und Breite der Matratze.The different layers of mattresses stacked several times 102 , 104 and 106 can be joined together, thermally bonded, or mechanically attached to one another using an adhesive, as may be desired for various applications. Optionally, one or more of the layers 102 , 104 and 106 are preconditioned, the layer or layers being compressed or stretched accordingly in order to break open and / or open closed cells in a foam layer or in order to break bonds or polymer fibers in the extruded three-dimensional polymer fiber matrix layer. Preconditioning can overcome the problems associated with fatigue. The three-dimensional polymer fiber matrix layer itself is subject to shear fatigue, which can occur when a user rolls from side to side on the mattress with the three-dimensional polymer layer. As a result, densification of the three-dimensional polymer fiber matrix layer depending on the use may occur, which over time becomes apparent as a change in strength and as a loss of height. In order to minimize the property changes of the three-dimensional polymer matrix layer depending on the use, the three-dimensional polymer matrix layer is subjected to a preconditioning process which breaks the weaker bonds and / or structurally weaker fibers within the three-dimensional polymer matrix layer. The preconditioning can be carried out in accordance with that in U.S. Patent No. 7,690,096 generally disclosed procedures take place, which is incorporated here by reference in its entirety. As an example, the three-dimensional polymer fiber matrix layer can be subjected to a mechanical force, for example by applying a plate to the three-dimensional polymer fiber matrix layer in order to compress the three-dimensional polymer fiber matrix layer. The strength of the applied mechanical force is selected accordingly to adapt a mechanical feature, such as the IFD of the three-dimensional polymer fiber matrix layer. The change in mechanical properties ensures a more uniform firmness over the entire length and width of the mattress.

In bestimmten Ausführungsformen kann die dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht so arrangiert werden, dass die dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht mit mehreren Zonen unterschiedlicher Festigkeit konfiguriert ist. In derartigen Ausführungsformen kann die dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht mit ausgewählten Zonen, die unterschiedliche Festigkeiten als andere Zonen aufweisen, entsprechend arrangiert sein, um die natürliche Angleichung der S-Kurve der Wirbelsäule durch Hinzufügen einer zusätzlichen Stütze im unteren Rücken und unter den Knien zu fördern oder um unterschiedliche Festigkeitszonen für Partner zu schaffen, die auf derselben Matratze schlafen, die die vorkonditionierte dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht umfasst, aber eine unterschiedliche Festigkeit wünschen. Es sollte offensichtlich sein, dass die Matratze zusätzliche Schichten aus Schaumstoff, Spiralfedern oder dergleichen umfassen kann.In certain embodiments, the three-dimensional polymer fiber matrix layer can be arranged such that the three-dimensional polymer fiber matrix layer is configured with multiple zones of different strength. In such embodiments, the three-dimensional polymer fiber matrix layer with selected zones that have different strengths than other zones can be appropriately arranged to promote natural adjustment of the S curve of the spine by adding additional support in the lower back and under the knees or different To create firmness zones for partners who sleep on the same mattress that includes the preconditioned three-dimensional polymer fiber matrix layer but want different firmness. It should be apparent that the mattress may include additional layers of foam, coil springs, or the like.

Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung zu offenbaren, einschließlich der besten Ausführungsart, und auch um es jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung zu realisieren und zu benutzen. Der patentierbare Umfang der Erfindung wird durch die Ansprüche definiert und kann andere Beispiele umfassen, die den Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige anderen Beispiele sollen, wenn sie Strukturelemente aufweisen, die sich nicht von dem genauen Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige Strukturelemente mit unwesentlichen Unterschieden von dem genauen Wortlaut der Ansprüche enthalten, in den Geltungsbereich der Ansprüche fallen.This written description uses examples to disclose the invention, including the best mode, and also to enable any person skilled in the art to make and use the invention. The patentable Scope of the invention is defined by the claims and may include other examples that occur to those skilled in the art. Such other examples should fall within the scope of the claims if they have structural elements that do not differ from the exact wording of the claims, or if they contain equivalent structural elements with insignificant differences from the exact wording of the claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 8813286 [0021]US 8813286 [0021]
  • US 7690096 [0032]US 7690096 [0032]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

  • Meijer et al., „The Modeling of Continuous Mixers. Part 1: The Corotating Twin-Screw Extruder“, Polymer Engineering and Science, Vol. 28, Nr. 5, S. 282-284 (März 1988) [0019]Meijer et al., "The Modeling of Continuous Mixers. Part 1: The Corotating Twin-Screw Extruder ", Polymer Engineering and Science, Vol. 28, No. 5, pp. 282-284 (March 1988) [0019]

Claims (15)

Was beansprucht wird:What is claimed: Dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht für ein Bettwarenprodukt umfassend: eine extrudierte dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht mit konstanten Längen-, Breiten- und Höhenabmessungen, wobei die extrudierte dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht zufällig orientierte Fasern umfasst, die an Kopplungspunkten zwischen benachbarten Fasern gebunden sind und ein freies Volumen pro Flächeneinheit der Schicht aufweisen; und ein Phasenwechselmaterial, das darauf beschichtet oder damit coextrudiert ist.A three-dimensional polymer fiber matrix layer for a bedding product comprising: an extruded three-dimensional polymer fiber matrix layer having constant length, width, and height dimensions, the extruded three-dimensional polymer fiber matrix layer comprising randomly oriented fibers bound at coupling points between adjacent fibers and having a free volume per unit area of the layer; and a phase change material coated on or co-extruded with it. Dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht nach Anspruch 1, wobei das Phasenwechselmaterial mikroverkapselt ist.Three-dimensional polymer fiber matrix layer after Claim 1 , the phase change material being microencapsulated. Dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht nach Anspruch 1, wobei das mikroverkapselte Phasenwechselmaterial eine Beladung von mindestens 70 Gewichtsprozent aufweist.Three-dimensional polymer fiber matrix layer after Claim 1 wherein the microencapsulated phase change material has a loading of at least 70 percent by weight. Dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht nach Anspruch 1, wobei die extrudierte dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyestern, Polyethylen, Polypropylen, Nylon, Elastomeren, Copolymeren und deren Derivaten, umfassend Monofilament- oder Bikomponentenfilamente mit unterschiedlichen Schmelzpunkten.Three-dimensional polymer fiber matrix layer after Claim 1 , wherein the extruded three-dimensional polymer fiber matrix layer is selected from the group consisting of polyesters, polyethylene, polypropylene, nylon, elastomers, copolymers and their derivatives, including monofilament or bicomponent filaments with different melting points. Dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht nach Anspruch 1, wobei die extrudierte dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht mehrere Zonen von den Polymerfasern umfasst, die unterschiedliche Dichten und/oder Eindrückhärtewerte aufweisen.Three-dimensional polymer fiber matrix layer after Claim 1 , wherein the extruded three-dimensional polymer fiber matrix layer comprises multiple zones of the polymer fibers that have different densities and / or indentation hardness values. Dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht nach Anspruch 2, wobei das Phasenwechselmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Fettsäuren, Wachsen und Salzhydraten.Three-dimensional polymer fiber matrix layer after Claim 2 , wherein the phase change material is selected from the group consisting of fatty acids, waxes and salt hydrates. Dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht nach Anspruch 1, wobei die dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht ein freies Volumen von über 50 Gewichtsprozent und eine Dicke zwischen 1 Zoll und 6 Zoll aufweist.Three-dimensional polymer fiber matrix layer after Claim 1 , wherein the three-dimensional polymer fiber matrix layer has a free volume of over 50 percent by weight and a thickness between 1 inch and 6 inches. Dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht nach Anspruch 1, wobei die vorkonditionierte dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht eine Eindrückhärte im Bereich von 5 bis 25 Kraftpfund aufweist.Three-dimensional polymer fiber matrix layer after Claim 1 , the preconditioned three-dimensional polymer fiber matrix layer having an indentation hardness in the range of 5 to 25 pounds of force. Dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht nach Anspruch 1, wobei die extrudierte dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht mit dem darauf beschichteten oder damit coextrudierten PCM vorkonditioniert ist, wobei ein Anteil der Kopplungspunkte und der zufällig orientierten Polymerfasern aufgebrochen ist, um eine mechanische Eigenschaft der vorkonditionierten dreidimensionalen Polymerfasermatrixschicht relativ zur dreidimensionalen polymeren Fasermatrixschicht ohne Vorkonditionierung zu ändern.Three-dimensional polymer fiber matrix layer after Claim 1 , wherein the extruded three-dimensional polymer fiber matrix layer is preconditioned with the PCM coated thereon or co-extruded therewith, a portion of the coupling points and the randomly oriented polymer fibers being broken up in order to change a mechanical property of the preconditioned three-dimensional polymer fiber matrix layer relative to the three-dimensional polymer fiber matrix layer without preconditioning. Dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht nach Anspruch 1, wobei die eine vorkonditionierte dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht eine Höhenabmessung aufweist, die relativ zur dreidimensionalen polymeren Fasermatrixschicht ohne Vorkonditionierung abnimmt.Three-dimensional polymer fiber matrix layer after Claim 1 , wherein the one preconditioned three-dimensional polymer fiber matrix layer has a height dimension that decreases relative to the three-dimensional polymeric fiber matrix layer without preconditioning. Dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht nach Anspruch 1, wobei die vorkonditionierte dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht eine Dichte aufweist, die relativ zur dreidimensionalen Polymerfasermatrixschicht ohne Vorkonditionierung zunimmt.Three-dimensional polymer fiber matrix layer after Claim 1 , wherein the preconditioned three-dimensional polymer fiber matrix layer has a density that increases relative to the three-dimensional polymer fiber matrix layer without preconditioning. Dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht nach Anspruch 1, wobei die vorkonditionierte dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht eine Eindrückhärte im Bereich von 4 bis 24,9 Kraftpfund aufweist.Three-dimensional polymer fiber matrix layer after Claim 1 , the preconditioned three-dimensional polymer fiber matrix layer having an indentation hardness in the range from 4 to 24.9 force pounds. Dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht nach Anspruch 1, wobei die vorkonditionierte dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht eine Eindrückhärte aufweist, die relativ zur dreidimensionalen Polymerfasermatrixschicht ohne Vorkonditionierung abnimmt.Three-dimensional polymer fiber matrix layer after Claim 1 , wherein the preconditioned three-dimensional polymer fiber matrix layer has an indentation hardness that decreases relative to the three-dimensional polymer fiber matrix layer without preconditioning. Bettwarenprodukt, umfassend die dreidimensionale Polymerfasermatrixschicht nach Anspruch 1.Bedding product comprising the three-dimensional polymer fiber matrix layer after Claim 1 .
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