DE3909716C2

DE3909716C2 - Polstermaterial für Matratzen

Info

Publication number: DE3909716C2
Application number: DE3909716A
Authority: DE
Inventors: Tokihito Shinozuka
Original assignee: Paramount Bed Co Ltd
Current assignee: Paramount Bed Co Ltd
Priority date: 1988-05-27
Filing date: 1989-03-23
Publication date: 1995-03-16
Anticipated expiration: 2009-03-24
Also published as: KR920009129B1; JPH01299507A; GB8909430D0; JPH0572805B2; GB2219737B; US5008141A; DE3909716A1; GB2219737A

Description

Die Erfindung betrifft ein Kern- oder Polstermaterial für Matratzen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Typische allgemeine Anforderungen an Matratzen sind mäßige bzw. angemessene Polstereigenschaften und Luft durchlässigkeit.

Bezüglich der Polstereigenschaften muß die Matratze zu mindest an der mit dem menschlichen Körper in Berührung stehenden Seite weich (nachgiebig) sein. Wenn die Matratze jedoch insgesamt zu weich ist, sinkt der Benutzer unter seinem Körpergewicht zu stark ein, was zu einer unbe quemen Schlaflage und zu weiteren Unbequemlichkeiten auf grund eines schwierigen Umdrehens in der Schlaf- oder Ruhelage führt. Um somit ein unnatürliches Einsinken des Körpers zu vermeiden, muß das Kern- oder Polstermaterial der Matratze eine gewisse mäßige oder angemessene Steif heit bzw. "Härte" besitzen.

Herkömmliche Polstermaterialien mit mäßiger Steifheit ("Härte") sind harte Kunstharzschaumlagen, Federkonstruk tionen mit zahlreichen, in alle Richtungen wirkenden sog. Spiralfedern sowie Gebilde aus zahllosen gekräusel ten Stapelfasern, die auf zweckmäßige Weise durch Nadeln gebildet und an den Verbindungsstellen (joints) der ein zelnen Faser-Stapel zur Formerhaltung mit Hilfe eines Klebmittels verklebt sind (vgl. JP-OS 77-1 52 573, JP-PS 86-35 954 usw.). Die beiden letzteren Polstermaterialien besitzen dabei im allgemeinen auch eine ausgezeichnete (Luft-)Durchlässigkeit. Bei Verwendung eines der ge nannten Polstermaterialien wird z.B. als Wattierung oder Ummantelung für die Matratze ein weiches Polstermaterial einer kleineren Federkonstante schichtweise auf beide Sei ten des eigentlichen Kern- oder Polstermaterials aufge bracht, um die Matratze im Bereich der mit dem Körper in Berührung gelangenden Fläche und im Bereich der gegenüber liegenden Fläche weich auszubilden.

Die meisten derzeit verwendeten Betten, insbesondere Pa tientenbetten in Krankenhäusern und dgl., weisen anderer seits eine(n) Auflage oder Matratzenrahmen auf, die bzw. der abschnittsweise hochstell- oder klappbar ist; für sol che Betten vorgesehene Matratzen müssen sich entsprechend der Hochstellung des Rahmens durchbiegen können. Die er wähnten Polstermaterialien mäßiger Steifheit oder Härte können sich jedoch wegen eben dieser Steifheit oder Härte nur schlecht durchbiegen. Wenn eine ein derartiges Polstermaterial als Wattierung oder Ummantelung verwenden de Matratze auf das Bett (bzw. den Rahmen) gelegt wird, können infolge der Durchbiegungen Mängel, wie örtliches Hochwölben, Verformung und Beschädigung, auftreten, die ein Unbequemlichkeitsgefühl des Benutzers und eine Be einträchtigung der Haltbarkeit der Matratze zur Folge haben.

Durch die US-PS 2 689 811 ist ein Futter- oder Polstermaterial aus gewellten flachen Faserlagen bekannt, das durch mäanderförmiges Auffalten der Lagen, deren Fasern kardiert wurden und sich somit in Längsrichtung der Lage erstrecken, gebildet ist.

Ein weiteres Polstermaterial für Automobilsitze oder als Auflage auf Federkerne von Matratzen ist noch aus der US-PS 1992 603 bekannt. Dieses bekannte Polstermaterial besteht aus einer verhältnismäßig dicken Schicht wahllos ineinander verwickelter Sisalfasern, die in Falten gelegt und gepreßt ist.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Kern- oder Polstermaterials für Matratzen, das alle an ein sol ches Polstermaterial zu stellenden Anforderungen erfüllt, d.h. mäßige bzw. angemessene Steifheit zur Verhinderung eines unnatürlichen Einsinkens des Körpers des Benutzers, Weichheit im Bereich der mit dem Körper in Berührung ge langenden Fläche und im Bereich der gegenüberliegenden Fläche sowie mäßige bzw. angemessene Biegsamkeit.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Polstermaterial für Matratzen, umfassend eine flache Lage mit einer Schicht oder Masse aus zahllosen gekräuselten Stapelfasern, wobei die flache Lage durch fortlaufendes lotrechtes, d. h. mäanderförmiges Falten zur fortlaufenden Bildung nebeneinander liegender Berührungsbereiche und schließlich Ausbilden einer gewellten Bahn, indem ihr Zusammenhalt verliehen wird, gebildet ist, wobei erfindungsgemäß die flache Lage durch Nadeln der Schicht oder Masse Stapelfasern in Dickenrichtung der Lage gebildet ist und wobei Anteile der Stapelfasern dadurch in Dickenrichtung der flachen Lage ausgerichtet sind.

Ein spezielles Merkmal besteht dabei darin, daß die nebeneinander liegenden Berührungsbereiche der gewellten Bahn geneigt oder schräggestellt sind.

Ein anderes Merkmal besteht darin, daß der gewellten Bahn durch Maschinennähen Zusammenhalt verliehen wurde.

Dabei ist das Maschinennähen speziell durch Steppen er folgt.

Noch ein anderes Merkmal besteht darin, daß der gewellten Bahn durch Kleben oder Schweißen Zusammenhalt verliehen wurde.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a und 2a perspektivische Darstellungen von Matratzen-Polstermaterialien gemäß der Erfindung,

Fig. 1b und 2b in vergrößertem Maßstab gehaltene Teil seitenansichten der Materialien nach Fig. 1a bzw. 2a,

Fig. 3, 4a und 4b schematische Schnittdarstellungen von Arbeitsgängen zur Herstellung des erfindungsge mäßen Polstermaterials,

Fig. 5 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen sche matischen Schnitt durch einen Teil des Polster materials,

Fig. 6a und 6b graphische Darstellungen der Beziehungen zwischen Belastung und Verformung (strain) der flachen Lage und des Polstermaterials gemäß der Erfindung und

Fig. 7, 8a, 8b, 9a und 9b Darstellungen beispielhafter Verfahren, um der gewellten Lage Zusammenhalt zu verleihen.

In Fig. 3 sind mit 1 eine Nadelmaschine und mit 2 eine Masse oder Schicht aus zahllosen gekräuselten Stapel fasern bezeichnet. Material, Feinheitsgrad und Länge der Kräuselstapelfasern 2 können zweckmäßig gewählt werden, z.B. wie folgt:

Material:
Polyester-, Polyethylen- oder Polypropylenfasern oder Mischfasern davon
Feinheitsgrad:	30-1000 den.
Länge:	25-200 mm

In der Nadelmaschine 1 wird die Faser-Masse 2 für Nadelung mittels Nadeln 3 in Dickenrichtung durchstochen, um eine flache Lage (board) 4 zu bilden. Die z.B. gemäß Fig. 4a vor dem Nadeln in wahlloser Verteilung vorliegenden Kräuselstapelfasern sind dreidimensional untereinander verschlungen und werden durch das Nadeln miteinander verbunden. Dabei sind gemäß Fig. 4b in und an den Be reichen, in denen die Nadeln hindurchgedrungen sind, größere Anteile der Stapelfasern in Dickenrichtung aus gerichtet worden. Infolgedessen sind die Polster- oder Dämpfungseigenschaften der flachen Lage 4 in deren Dicken richtung von denen in der orthogonal zur Dickenrichtung liegenden Flächenrichtung verschieden. Dies bedeutet, daß gemäß Fig. 6a die Federkonstante in Dickenrichtung kleiner und in Flächenrichtung größer ist.

Das erfindungsgemäße Polstermaterial wird durch fortlau fendes abwechselndes oder wechselseitiges Umfalten der auf die angegebene Weise hergestellten flachen Lage 4 in lotrechter Richtung, d.h. mäanderförmiges Falten, geformt, wobei fortlaufend nebeneinander liegende Berührungsbereiche entstehen und letztlich dadurch, daß der Lage Zusammenhalt verliehen wird, eine gewellte Bahn (corrugated web) er halten wird. In den Figuren sind jeweils mit 6 eine Bie gestelle und mit 7 nebeneinanderliegende bzw. aneinander anliegende Berührungsbereiche bezeichnet. Bei der Aus führungsform nach Fig. 1a und 1b verlaufen die nebenein ander liegenden Berührungsbereiche 7 lotrecht, während sie bei der Ausführungsform nach Fig. 2a und 2b geneigt bzw. schräggestellt sind. Der gewellten Bahn wird auf geeignete, noch zu beschreibende Weise, z.B. Nähen, Kleben oder Schweißen, Zusammenhalt verliehen. Das er findungsgemäße Polstermaterial 5 wird als Einzellage oder erforderlichenfalls zusammen mit einem anderen Polsterma terial, wie einer Wattierung bzw. Ummantelung, verwendet und zur Bildung der fertigen Matratze mit einem Bezugs material (Drell) 8 überzogen.

Bei Benutzung der Matratze mit dem beschriebenen Aufbau wirkt das Gewicht des Benutzers von den oberen Biege stellen 6u her über die nebeneinander liegenden Berührungs bereiche 7 in Richtung auf die unteren Biegestellen 61. Dabei nehmen die Oberseiten der Biegestellen 6 das Ge wicht in Dickenrichtung der flachen Lage 4 auf, wobei sich die Gewichtsaufnahmerichtung entsprechend der all mählichen (gegenseitigen) Annäherung der nebeneinander liegenden Berührungsbereiche 7 allmählich oder fortlau fend zur Flächenrichtung verschiebt. Da die Biegestellen 6 eine kleine Federkonstante aufweisen und daher weich sind, bewirken die oberseitigen Biegestellen 6u eine weiche Unterstützung des Körpers des Benutzers, während die unterseitigen Biegestellen 61 den Stoß bzw. die Be lastung dämpfen (ease the impact), Da andererseits die nebeneinander liegenden Berührungsbereiche 7 der Flächen richtung der flachen Lage 4 entsprechen, besitzen sie eine große Federkonstante, und sie sind daher mäßig bzw. angemessen steif, so daß sie ein unnatürliches Einsinken des Körpers verhindern. Das beschriebene Polstermaterial 5 gemäß der Erfindung besitzt ähnliche Polstereigenschaften wie ein Laminat oder Schichtverband aus einem steifen oder harten, beiderseits mit einem weichen Polstermaterial belegten Polstermaterial. Wenn die Belastung des erfin dungsgemäßen Polstermaterials 5 gemäß Fig. 6b allmählich erhöht wird, ändert sich daher die Verformung (strain) zunächst stark in Abhängigkeit von der Belastung; sobald jedoch die Verformung eine vorbestimmte Größe erreicht, wird ihre Änderung in Abhängigkeit von der Belastung klein, weil die Federkonstante groß ist. Die Verformung bis zur vorbestimmten Größe kann als die Verformung der Biegestellen 6 angesehen werden. Ersichtlicherweise be sitzt mithin das erfindungsgemäße Kern- oder Polsterma terial 5 ähnliche Polstereigenschaften wie der oben an gegebene Schichtverband.

Nachstehend ist ein Fall beschrieben, in welchem die Matratze auf einem Bett mit einem verstellbaren oder ab winkelbaren Matratzen-Rahmen verwendet wird. Wenn dabei beispielsweise ein dem Rücken des Benutzers entsprechen der Rahmenabschnitt hochgeschwenkt wird, wirkt eine Be lastung (Kraft) in Aufwärtsbiegerichtung auf die Matratze ein, wobei die obere Grenzlinie zwischen dem hochge schwenkten Rahmenabschnitt und dem anschließenden Rahmen abschnitt die Biegelinie darstellt.

Wenn die obere Biegelinie gemäß Fig. 5 mit C bezeichnet wird, wirken in den nebeneinander liegenden Berührungs bereichen 7l und 7r auf beiden Seiten der Linie C eine Druckbelastung (oder -kraft) im oberen Bereich und eine Zugbelastung (oder -kraft) im unteren Bereich. Dabei wir ken diese Belastungen (oder Kräfte) einer Durchbiegung entgegen. Die Dicke oder Höhe a der nebeneinander liegen den Berührungsbereiche 7, in welcher diese Belastungen (oder Kräfte) wirksam sind, ist jedoch kleiner als die Gesamtdicke l₁ (= a+2b) des Polstermaterials 5; außerdem entspricht die Richtung dieser Belastungen (oder Kräfte) der Dickenrichtung der flachen Lage 4 mit einer kleinen Federkonstante. Infolgedessen ist die genannte Wider standskraft klein, so daß ein leichtes Durchbiegen mög lich ist. Da zudem Zwischenräume d zwischen benachbarten Biegestellen 6 vorhanden sind, kann das (örtliche) Auf bauchen bzw. Hochwölben der Lage oder Bahn in Biege richtung verhindert werden. Das Verhältnis (rate) der Dicke a der nebeneinander liegenden Berührungsbereiche 7 zur Gesamtdicke l₁ des Polstermaterials 5 kann zur Er möglichung eines leichteren Durchbiegens als mit lot recht angeordneten Biegebereichen 7 verkleinert werden indem die Berührungs bereiche 7 auf die in Fig. 2 gezeigte Weise schräggestellt werden. Durch Neigung oder Schrägstellung dieser Be rührungsbereiche 7 lassen sich auch die Polstereigen schaften verändern.

Mit dem erfindungsgemäßen Polstermaterial 5 wird somit die eingangs angegebene Aufgabe voll und ganz gelöst.

Das Verfahren, mit dem der gewellten Bahn Zusammenhalt verliehen wird, ist nachstehend beschrieben. Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen eine gewellte Bahn 4, der durch Maschinennähen Zusammenhalt verliehen worden ist. Bei diesem Verfahren wird die gewellte Bahn 4 durch Vernähen derselben zusammen mit Gewebe oder Folie 9 auf beiden Seiten mittels eines Fadens 10 gesteppt (quilted), doch kann sie auch nur mittels des Fadens 10 genäht (oder ge steppt) werden. Das Gewebe oder die Folie 9 dient auch als Bezugsmaterial (Drell) 8 der Matratze; das mittels des Gewebes oder der Folie 9 zusammengehaltene Polsterma terial 5 kann aber auch als mit einem anderen Bezugsma terial 8 zu überziehende Wattierung oder Ummantelung (padding) benutzt werden. Das genaue Verfahren und die Anbringungspositionen der Näh-Stiche sind beliebig er mittelbar. Beispielsweise veranschaulichen die Fig. 8a und 8b Bahnen, die mittels eines lotrecht an Stellen zwi schen den nebeneinander liegenden Berührungsbereichen 7 hindurchgeführten Fadens 10 vernäht sind; gemäß den Fig. 9a und 9b ist der Faden 10 lotrecht an den genannten Be rührungsbereichen 7 hindurchgeführt. Die Fig. 8a und 9a zeigen jeweils Kettenstiche mit einem Faden, während die Fig. 8b und 9b Steppstiche mit einem Nadel- und einem Spulenfaden zeigen.

Die gewellte Bahn 4 kann auch durch Kleben oder Schweißen zum Zusammenhalt gebracht werden. Dabei kann für das Ver kleben ein Klebmittel auf die zu verklebenden Bereiche aufgetragen bzw. aufgestrichen oder aber aufgesprüht wer den. Für das Verschweißen kann ein thermisch schweißbares Material im voraus auf vorbestimmte Stellen aufgebracht und in einer bestimmten Stufe erwärmt werden. Diese Ver bindungsverfahren können auch in Kombination miteinander angewandt werden.

In der Schicht oder Masse 2 aus den Kräuselstapelfasern können nach dem nötigen Nadeln auf die in JP-PS 86-35 954 beschriebene Weise die Verbindungsstellen (joints) der jeweiligen Stapelfasern (oder Faserstapel) mit Hilfe eines Klebmittels verklebt werden; wahlweise können die einzelnen Stapelfasern (oder Faserstapel) (staples) mit einem thermisch (an)schmelzbaren Harz beschichtet werden, das anschließend zum Verbinden oder Verkleben der Verbin dungsstellen unter Verbesserung der Bindefestigkeit an geschmolzen wird. Der Verbindungs- oder Verklebevorgang, d.h. Aufsprühen eines Klebmittels oder Anschmelzen eines thermisch schmelzbaren Harzes, kann dabei nach der Her stellung der gewellten Bahn durchgeführt werden, um das Verkleben an den Verbindungsstellen (joints) und die Er zielung des Zusammenhalts der gewellten Bahn gleichzeitig zu realisieren.

Wie erwähnt, kann das erfindungsgemäße Polstermaterial 5 bereits als solches als Wattierung oder Matratzenkern oder in Verbindung mit einem anderen Polstermaterial für die Herstellung einer Matratze benutzt werden.

In einem Beispiel wurde eine Schicht oder Masse 2 aus Polyester-Kräuselstapelfasern eines Feinheitsgrads von 100 den. und einer Länge von 50 mm auf einer Fläche von jeweils etwa 18 mm² zur Bildung einer 20 mm dicken flachen Lage 4 genadelt. Vier derartige Lagen wurden jeweils über einandergeschichtet, um einen Würfel von 80 mm Seiten länge als Prüflinge zu erhalten. Zwei derartige Prüflinge wurden zur Messung der Beanspruchung oder Verformung (strain) in jeweils verschiedenen, orthogonal zueinander liegenden Richtungen belastet. Die dabei ermittelten Be ziehungen zwischen Belastung und Verformung sind in Fig. 6a dargestellt. Mittels der flachen Lage 4 wurde ein Polstermaterial 5 mit den Maßen l₁=90 mm und l₂=20 mm (Fig. 5) geformt, worauf die Beziehung zwischen Belastung und Verformung bestimmt wurde. Das Ergebnis ist in Fig. 6b dargestellt.

Das erfindungsgemäße Polstermaterial gewährleistet die mäßige oder angemessene Steifheit zur Verhinderung eines unnatürlichen Einsinkens des Körpers, die Weichheit in den Bereichen der mit dem Körper in Berührung stehenden Fläche und der gegenüberliegenden Fläche sowie angemessene Biegsamkeit und gute Durchlässigkeit, weil eine durch Nadeln eines Stapels oder einer Schicht bzw. Masse aus zahllosen gekräuselten Stapelfasern in Dickenrichtung gebildete flache Lage fortlaufend abwechselnd in lot rechter Richtung mäanderförmig gefaltet worden ist, um fortlaufend nebeneinander liegende Berührungsbereiche zu bilden, wobei schließlich eine gewellte Bahn als Polster material erhalten wird, indem der Lage Zusammenhalt ver liehen wird.

Claims

1. Polstermaterial für Matratzen, umfassend eine flache Lage mit einer Schicht oder Masse aus zahllosen gekräuselten Stapelfasern, wobei die flache Lage durch fortlaufendes lotrechtes, d. h. mäanderförmiges Falten zur fortlaufenden Bildung nebeneinander liegender Berührungsbereiche und schließlich Ausbilden einer gewellten Bahn, indem ihr Zusammenhalt verliehen wird, gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die flache Lage durch Nadeln der Schicht oder Masse Stapelfasern in Dickenrichtung der Lage gebildet ist und daß größere Anteile der Stapelfasern dadurch in Dickenrichtung der flachen Lage ausgerichtet sind.

2. Polstermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die nebeneinander liegenden Berührungsbe reiche der gewellten Bahn geneigt oder schräggestellt sind.

3. Polstermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der gewellten Bahn durch Maschinen nähen Zusammenhalt verliehen wird.

4. Polstermaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß das Maschinennähen einen Steppvorgang umfaßt.

5. Polstermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der gewellten Bahn durch Kleben oder Schweißen Zusammenhalt verliehen wird.