DE3932309A1 - Polstermaterial mit punktueller federungseigenschaft - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Polstermaterial, be­ stehend aus mindestens einer Schicht eines federnd elastischen, im wesentlichen homogenen, nicht metallischen Materials, welches ein elastisch federndes, Kraft und Energie aufnehmendes Element einer Polsterung bildet, sowie aus einem weiteren elastisch federnden Material. Derartige Polsterungen sind an sich vielfach bekannt von Matratzen zum Schlafen oder auch von Sitz- und Rückenpolstern von Sitzmöbeln. Im Zeichen zunehmenden Umwelt­ und Naturbewußtseins, wird dabei häufig auf die Verwendung metallischer Federelemente verzichtet, wobei der angestrebte Komfort beim Liegen oder Sitzen oder sonstigen Verwendungen des Polstermaterials gelegentlich durch eine Kombination verschiede­ ner Polstermaterialien in mehreren Schichten eines Polstermate­ rials erreicht werden soll.

Mindestens eine dieser Schichten muß daher aus einem Material bestehen, welches federnd elastisch ist, die Last, mit welcher das Polster beaufschlagt wird, ohne vollständiges Durchdrücken des Materials trägt und dabei den größten Teil der Energie in Form von elastischer Verformungsenergie aufnimmt. Beim Entlasten des Materials nimmt dieses wieder seine ursprüngliche Form an und gibt dabei die gespeicherte Energie wieder ab.

Ein Nachteil aller bekannten Polstermaterialien, die auf die Verwendung von Metallfedern verzichten, besteht jedoch darin, daß eine lokale, punktuelle Verformung bzw. Belastung des Polstermaterials sich auf einen relativ großen Bereich er­ streckt, da das Polstermaterial mindestens eine oder mehrere durchgehende Schichten aufweist, welche entsprechende Kräfte übertragen.

Weiterhin ist es schwierig, solche durchgehenden Schichten in der Weise herzustellen, daß sie in bestimmten Bereichen des Polsters nachgiebiger sind als in anderen Bereichen. Dies ist jedoch zur Erzielung eines Höchstmaßes an gesundem Schlafkomfort beispielsweise für Matratzen unerläßlich.

Als Folge davon zeigt bei vielen Polstern und insbesondere bei Matratzen der sogenannte "Hängematteneffekt", d. h. ein Durch­ drücken bzw. "Durchhängen" in dem am stärksten belasteten Bereich, der einer stärkeren Unterstützung bedürfte.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Polstermaterial zu schaffen, welches ohne Verwendung metalli­ scher Materialien relativ einfach herstellbar ist und dennoch gleichzeitig nach Wunsch punktuell unterschiedliche Federungsei­ genschaften aufweist, wobei lokale Verformungen auf einen kleinen Bereich beschränkt bleiben und sich nicht auf die weitere Umgebung der lokal belasteten Stelle auswirken.

Für ein Polstermaterial mit den eingangs genannten Merkmalen wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die mindestens eine den wesentlichen Teil der Belastungsenergie aufnehmende Schicht in einzelne Blöcke aufgelöst ist, deren horizontale Ausdehnung klein gegen die Ausdehnung des Polstermaterials in dieser Richtung ist, wobei das zweite elastische Material einen im Vergleich zum ersten Material geringen Elastizitätsmodul hat, über einen weiten Bereich elastisch verformbar ist und die Zwischenräume der einzelnen Blöcke aus dem ersten Material überbrückend diese im wesentlichen an ihrem Platz hält.

Die Blöcke, aus welchen die eine Schicht des elastischen Materials besteht, sind also im Abstand voneinander angeordnet, - wobei das zweite elastische Material, welches vergleichsweise leicht verformbar ist, im wesentlichen nur dazu dient, die einzelnen Blöcke an ihrem Platz zu halten.

In vorteilhafter Weise kann man so die punktuellen Federungsei­ genschaften des Polstermaterials variieren, indem man beispiels­ weise verschiedene Blöcke mit unterschiedlichem Elastizitätsmo­ dul verwendet. Desgleichen kann man die Blöcke unterschiedlich groß, das heißt mit unterschiedlichem Querschnitt senkrecht zur vorgesehenen Belastungsrichtung ausführen, so daß sie in dieser Richtung durch gleiche Krafteinwirkung unterschiedlich verformt werden oder umgekehrt für unterschiedliche Krafteinwirkungen das gleiche Maß an Verformung aufweisen.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Polstermaterials liegt darin, daß es sich ohne wesentliche Beeinträchtigung seiner Polstereigenschaften sehr leicht knicken oder biegen läßt, da die einzelnen Blöcke wegen des leicht verformbaren zweiten (Zwischen-) Materials leicht gegeneinander bewegen lassen. Eine Matratze aus diesem Polstermaterial paßt sich also sehr leicht den häufig verwendeten verstellbaren Lattenrosten an.

Außerdem kann auch noch der Abstand der Blöcke variiert werden, so daß der für einen bestimmten Bereich zur Verfügung stehende Gesamtquerschnitt des einer Belastung ausgesetzten elastisch federnden Materials über die Fläche des Polstermaterials variiert. Unter "punktuellen" bzw. bereichsweisen Belastungen, sind hierbei selbstverständlich Bereiche zu verstehen, die mindestens die horizontale Ausdehnung eines derartigen Blockes haben, wobei diese Ausdehnung jedoch klein gegen die Ausdehnung des Polstermaterials in horizontaler Richtung ist, was zum Beispiel im Fall einer unter Verwendung dieses Polstermaterials hergestellten Matratze bedeutet, daß die Breite und Länge derartiger Blöcke klein gegen die Breite und Länge einer Matratze ist.

Unabhängig davon kann jedoch das erfindungsgemäße Polstermateri­ al in beliebigen Formen und Größen hergestellt werden und wird dann für den jeweiligen Anwendungsfall auf das Maß des entspre­ chenden Polsters gebracht.

Sollen für bestimmte Bereiche eines konkreten Polsters unter­ schiedlich große Blöcke oder Blöcke mit unterschiedlichem Elastizitätsmodul hergestellt werden, so muß dies selbstver­ ständlich durch eine entsprechende Aufteilung der Blöcke bei einem großflächig hergestellten Polstermaterial berücksichtigt werden. Im Regelfall wird jedoch das Polstermaterial von vornherein in der Größe hergestellt, wie es für ein konkretes Polster, zum Beispiel einer Matratze, Verwendung finden soll. Die fast ausschließliche Platzhalterfunktion des zweiten Materials ist durch seine leichte Verformbarkeit und seinen niedrigen Elastizitätsmodul, verbunden mit einer hohen Bruchdeh­ nungsgrenze, bedingt. Dies bedeutet konkret, daß sich bei einer Verformung eines Blockes aus dem ersten Material auch das zweite Material sehr stark mit verformt, ohne dabei jedoch in nennens­ wertem Umfang Kraft auf den oder die benachbarten Blöcke auszuüben, die so ihre Form und ihren Platz im wesentlichen beibehalten.

Gleichzeitig ist aber durch die Elastizität des zweiten Materi­ als gewährleistet, daß es seine ursprüngliche Form und Position wieder einnimmt, nachdem der genannte Block entlastet und ebenalls in seine ursprüngliche Stellung zurückgefedert ist.

Ein solches Polstermaterial ist, wie noch zu zeigen sein wird, relativ einfach herzustellen und hat außerdem die gewünschten Eigenschaften im Hinblick auf den Komfort und punktuelle Belastungen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die horizontalen Abmessungen der Blöcke kleiner als die Dicke des gesamten Polstermaterials, welches aus einer, gegebenenfalls doch auch aus mehreren Schichten des ersten (und auch des zweiten) Materials bestehen kann.

Die Dicke des Polstermaterials liefert somit einen Maßstab für die maximalen horizontalen Abmessunen der Blöcke, die vor allem deshalb nicht größer sein sollten, weil sich ansonsten über diesen größeren Bereich keine unterschiedlichen Federungseigen­ schaften erzielen lassen.

Unabhängig von der Dicke des Polstermaterials sollten in der bevorzugten Ausführung die Blöcke auf jeden Fall maximale horizontale Abmessungen von weniger als 10 cm aufweisen.

Weiterhin ist es für bestimmte Anwendungen zweckmäßig und vorteilhaft, wenn die horizontalen Abmessungen der Blöcke in verschiedenen Bereichen des Polstermaterials unterschiedlich sind.

Um in diesem Zusammenhang noch einmal auf das Beispiel einer Matratze zurückzukommen, so können also beispielsweise in Bereichen, in denen eine Matratze relativ stark belastet wird, größere Blöcke vorgesehen werden, die bei gleicher Verformung entsprechend größere Belastungen aufnehmen können als kleinere Blöcke. Statt dessen könnte jedoch auch bei Verwendung gleich großer Blöcke die lokale Dichte der Blöcke erhöht, das heißt ihr Abstand zueinander verkleinert werden.

Vorzugsweise sind aus Herstellungsgründen die Blöcke regelmäßig geformt. Die spezielle Form hängt von der Art der Herstellung ab, werden die Blöcke aus einem größeren homogenen Materialblock geschnitten, so sind sie vorzugsweise rechteckig, dreieckig oder sechseckig, da sich diese Formen durch Schneiden größerer Blöcke ohne Abfall ergeben. Bei anderen Herstellungsverfahren oder auch aus sonstigen Gründen können die Blöcke jedoch auch im Quer­ schnitt rund oder oval sein.

Statt die Größe bzw. den Querschnitt der Blöcke oder ihre lokale Dichte zu variieren, können auch zur Erzielung unterschiedlicher Federungseigenschaften in verschiedenen Teilbereichen des Polstermaterials jeweils Blöcke mit unterschiedlichem Elastizi­ tätsmodul vorgesehen werden.

Bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Blöcke in mehreren Schichten angeordnet sind, wobei sie durch zusammenhängende Zwischenschichten aus dem zweiten Material miteinander verbunden sind. Dabei können die Blöcke der einzelnen Schichten des festeren elastischen Materials mit durchgehenden Schichten aus dem zweiten Material beispielsweise verklebt werden. Die durchgehenden Schichten sind vorzugsweise aus einem luftdurchlässigen Material oder weisen Löcher auf, wobei lediglich darauf zu achten ist, daß sie insgesamt in der Weise zusammenhängen, daß sie eine Verbindung der Blöcke aus dem festeren elastischen Material darstellen und ihre Platzhalter­ funktion erfüllen können. In vorteilhafter Weise erreicht man nämlich so eine gute Belüftung des Polstermaterials, was insbesondere bei der Verwendung von natürlichen Rohstoffen von Bedeutung sein kann.

Dabei können zur Erzielung eines besonderen Federungskomforts die Blöcke verschiedener Schichten des Polstermaterials unter­ schiedliche Elastizitätsmodule haben. Dies führt zum Beispiel dazu, daß bei einer Belastung des Polstermaterials dieses sich zunächst relativ leicht verformen läßt, anschließend jedoch der Widerstand gegen Verformung progressiv ansteigt, was einen zusätzlichen Vorteil gegenüber der Verwendung von Metallfedern als Federelemente mit sich bringt.

Selbstverständlich kann auch nur eine einzige Schicht von Blöcken vorgesehen sein, die einseitig oder beidseitig von einer zusammenhängenden Schicht aus dem zweiten Material im wesentli­ chen an ihrem Platz gehalten werden.

Anstelle derartiger zusammenhängender Schichten zum Verbinden der Blöcke miteinander, können die Zwischenräume der Blöcke auch mit dem zweiten Material ausgefüllt bzw. ausgeschäumt werden. Das zweite Material hat dann die Form einer Siebplatte, deren Öffnungen mit den Blöcken aus festem elastischem Material ausgefüllt sind.

Bevorzugte Materialien sind Naturprodukte, wobei besonders bevorzugt für das erste Material Gummikokos und für das zweite Material Latex-Gummischaum verwendet wird.

Ein solches Material läßt sich in hervorragender Weise zur Polsterung von Matratzen verwenden, wobei derartige Matratzen zusätzlich zu dem Polsterkern noch mindestens eine obere und eine untere Deckschicht, einen umlaufenden Randstreifen und einen Bezugsstoff haben. Das Innere einer solchen Matratze besteht dann aus einem Polstermaterial der oben beschriebenen Art.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei­ bung bevorzugter Ausführungsformen und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen

Fig. 1 einen mehrschichtigen Aufbau aus Blöcken des ersten Materials und durchgehenden Schichten des zweiten Materials,

Fig. 2 einen Schichtaufbau ähnlich wie in Fig. 1, jedoch mit unterschiedlichen Schichtstrukturen,

Fig. 3 eine weitere Möglichkeit eines Schichtaufbaus,

Fig. 4 die Draufsicht auf eine spezielle Form von Blöcken entsprechend einer bestimmten Anordnung und

Fig. 5 eine Gruppe von eingeschäumten Blöcken.

In Fig. 1 erkennt man Blöcke 1 aus einem ersten, elastisch federnden Material, welche zu Säulen aufgeschichtet sind, wobei die einzelnen Schichten einer Säule durch durchgehende Schichten aus einem zweiten elastischen Material voneinander getrennt sind, wobei das zweite elastische Material einen deutlich geringeren Elastizitätsmodul hat als das erste elastische Material.

In der einfachsten Ausführungsform könnten die Blöcke aus einem handelsüblichen Schaumstoff hohen Raumgewichtes und die durchge­ henden Schichten aus einem handelsüblichen Schaumstoff niedrigen Raumgewichtes bestehen. Auch die Schichtdicken sind relativ zueinander beliebig wählbar, sind die Schichten aus dem zweiten Material relativ dick, so ist das Polstermaterial insgesamt entsprechend weich und nachgiebig, bis diese Schicht mehr oder weniger vollständig zusammengepreßt sind, so daß erst beim weiteren Zusammendrücken der Widerstand der federnden Blöcke mit dem größeren Elastizitätsmodul spürbar wird.

Im allgemeinen wird man daher die durchgehenden Schichten relativ dünn ausführen, wenn die Polsterungseigenschaften auch schon bei kleineren Verformungen und Belastungen im wesentlichen durch die in einzelne Blöcke aufgelösten Schichten bestimmt werden sollen.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Erfindng dargestellt, bei welcher die Blöcke in unterschiedlichen Schichten zum einen eine unterschiedliche Höhe, zum anderen aber auch einen jeweils unterschiedlichen Elastizitätsmodul haben. Die Zwischenschichten 4 aus dem zweiten Material sind auch in dieser Ausführungsform wieder übertrieben dick dargestellt.

Bei einer Belastung des Polstermaterials von oben im Bereich einer der Säulen aus den Blöcken 1, 2 und 3, werden zunächst die Schichten 4 zusammengedrückt, was jedoch einen nur relativ kleinen Polsterungseffekt mit sich bringt, wenn diese Schichten relativ dünn sind. Im übrigen haben die Blöcke 1, 2 und 3 von unten nach oben einen abnehmenden Elastizitätsmodul. Demzufolge wird bei der weiteren Belastung des Polstermaterials zunächst der obere Block 3 relativ am stärksten zusammengedrückt, obwohl die Kraftwirkung entlang der gesamten Säule in allen Ebenen im wesentlichen die gleiche ist, sofern man das Eigengewicht der Blöcke und die rücktreibende Kraft durch die verbindenden Zwischenschichten 4 vernachlässigt. Daher verformen sich auch die Blöcke 1 und 2 der belasteten Säule, wobei jedoch das Maß der relativen Verformung der einzelnen Blöcke 1, 2 und 3 umgekehrt proportional dem relativen Verhältnis der Elastizi­ tätsmodule dieser Blöcke zueinander ist.

In Fig. 3 ist ein Aufbau mit insgesamt fünf Schichten darge­ stellt, welche nicht nur unterschiedliche Dicke haben, sondern wobei wiederum die Blöcke unterschiedlicher Schichten einen unterschiedlichen Elastizitätsmodul haben, wie durch die unterschiedlichen Schraffuren angedeuet wird.

Auch die Zwischenschichten 4 sind hier mit unterschiedlicher Dicke dargestellt. Die Zwischenräume 5 sind überall gleich groß dargestellt, die Blöcke haben also konstanten Abstand voneinan­ der.

Bei einer anderen Ausführungsform, die in der Draufsicht bzw. in einem horizontalen Querschnitt in Fig. 4 dargestellt ist, erkennt man Blöcke mit ovalem Querschnitt, mit unterschiedlichen Querschnittsflächen in verschiedenen Bereichen des Polstermate­ rials. In der Mitte sind Blöcke mit relativ großem Querschnitt vorgesehen, die bei gleicher Verformung eine entsprechend höhere Belastung aufnehmen können, als die Blöcke mit kleinerem Querschnitt im oberen und unteren Bereich in Fig. 4. Entschei­ dend für die Verformung bei einer bestimmten Belastung und ansonsten gleichem Elastizitätsmodul der Blöcke ist jedoch nicht so sehr der Querschnitt des einzelnen Blockes, sondern vielmehr der Anteil der Querschnittsfläche, die von Blöcken abgedeckt wird, relativ zur gesamten belasteten Fläche. So kann beispiels­ weise mit einer Vielzahl im Qurschnitt sehr kleiner, jedoch sehr dicht nebeneinander angeordneter Blöcke bei großflächiger Belastung ein ähnliches Ergebnis erzielt werden, wie mit Blöcken größeren Querschnitts in größeren Abständen voneinander, solange nur die Gesamtflächendichte der Blöcke konstant bleibt. Selbst­ verständlich erzielt man mit kleineren Blöcken bessere Ergebnis­ se bezüglich kleinflächiger, punktueller Belastungen.

In Fig. 5 ist schließlich eine Ausführungsform dargestellt, in welcher das Polstermaterial im wesentlichen aus einer einzigen Schicht besteht, die in entsprechend hohe, säulenförmige Blöcke aufgelöst ist, wobei die Zwischenräume der Blöcke mit einem elastischen Schaumstoff ausgeschäumt sind. Auch die Ober­ und/oder Unterseite der Blöcke kann von einer dünnen Schicht aus dem zweiten Schaumstoffmaterial bedeckt sein.

Das zweite Material kann jedoch auch als beidseitig oder einseitig offene Lochplatte vorgefertigt sein, in welches dann die einzelnen, vorgefertigten Blöcke aus dem ersten Material eingeschoben werden.

Selbstverständlich sind bei den beschriebenen mehrschichtigen Aufbauten auch solche denkbar, bei welchen die einzelnen Blöcke nicht zu vertikalen Säulen, sondern relativ zueinander versetzt aufgeschichtet sind. Dies bringt allerdings eine stärkere Wechselwirkung der einzelnen Blöcke untereinander mit sich, so daß dann punktuelle Belastungen nicht nur auf die nähere Umgebung eines Blockes beschränkt bleiben, sondern auch die Nachbarblöcke erfassen. Diese Wechselwirkung der Blöcke unter­ einander reicht jedoch bei weitem nicht so weit, wie bei durchgehenden Schichten aus elastischem Material, wie bei herkömmlichen Matratzen.

Durch die punktuell einstellbare Belastbarkeit und die punktuell einstellbaren Federungseigenschaften des erfindungsgemäßen Polstermaterials ist ein hervorragendes Material für Polsterun­ gen aller Art geschaffen worden, welches den heutigen Anforde­ rungen an Komfort und Gesundheitsverträglichkeit Rechnung trägt. Durch die Möglichkeit der Verwendung von Naturprodukten, deren Herstellung in der gewünschten Form und mit den gewünschten Eigenschaften relativ einfach ist, erweist sich das Material auch als besonders umweltverträglich.

Die Herstellung der beschriebenen Ausführungsformen ist ver­ gleichsweise einfach, da lediglich eine oder mehrere Schichten verschiedener Materialien und Blöcke aufeinandergelegt und verklebt oder sonst wie miteinander verbunden werden müssen.

Die notwendigerweise zwischen den Blöcken vorhandenen Zwischen­ räume sorgen dabei in der bevorzugten Ausführungsform für eine gute Durchlüftung.

Als Material sowohl für die festeren elastischen Blöcke als auch für die Zwischenschichten kommen eine ganze Reihe von elasti­ schen Materialien mit unterschiedlich einstellbaren Elastizi­ täts- und Dehnungseigenschaften in Frage, wie zum Beispiel Polyuretanschaumstoff, Latex, Gummi, Vliese, Gummikokos, Gummischaum usw.

Claims (14)

1. Polstermaterial, bestehend aus mindestens einer Schicht eines federnd elastischen, im wesentlichen homogenen, nicht metallischen Materials, welches ein elastisch federndes Kraft und Energie aufnehmendes Element einer Polsterung bildet, sowie aus einem weiteren elastisch federnden Material, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine, den wesentlichen Teil der Belastungsenergie aufnehmende Schicht in einzelne Blöcke (1, 2, 3) aufgelöst ist, deren horizontale Ausdehnung klein gegen die Ausdehnung des Polstermaterials in dieser Richtung ist, wobei das zweite elastische Material (4) einen im Vergleich zum ersten Material geringen Elastizitätsmodul hat, über einen weiten Bereich elastisch verformbar ist und die Zwischenräume (5) der einzelnen Blöcke (1, 2, 3) aus dem ersten Material überbrückend diese im wesentlichen an ihrem Platz hält.

2. Polstermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Abmessungen der Blöcke (1, 2, 3) kleiner als die Gesamtdicke des Polstermaterials sind.

3. Polstermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die maximalen horizontalen Abmessungen der Blöcke (1, 2, 3) kleiner als 10 cm sind.

4. Polstermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Abmessungen der Blöcke (1, 2, 3) in unterschiedlichen Bereichen des Polstermateri­ als jeweils unterschiedlich sind.

5. Polstermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke regelmäßig geformt sind.

6. Polstermaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke in der Draufsicht rechteckig, kreisrund, oder oval sind.

7. Polstermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke in unterschiedlichen Teilbe­ reichen des Polstermaterials einen jeweils anderen Elastizi­ tätsmodul haben.

8. Polstermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schichten von Blöcken (1, 2, 3) vorgesehen sind, welche durch horizontal zusammenhängende, gegebenenfalls durchgehende Zwischenschichten (4) aus dem zweiten Material miteinander verbunden sind.

9. Polstermaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke (1, 2, 3) verschiedener Schichten des Polsterma­ terials einen jeweils unterschiedlichen Elastizitätsmodul haben.

10. Polstermaterial nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Blöcke (1, 2, 3) verschiedener Schichten vertikale Säulen bildend übereinander angeordnet sind.

11. Polstermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume (5) mit dem zweiten Material (4) ausgeschäumt sind.

12. Polstermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Material jeweils aus Naturprodukten bestehen.

13. Polstermaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material Gummikokos und das zweite Material Latex-Gummischaum ist.

14. Polster, insbesondere Matratze, mit mindestens einer oberen und unteren Deckschicht, einem umlaufenden Randstreifen und einem Bezugsstoff, gekennzeichnet durch inneres Polstermate­ rial nach einem der Ansprüche 1 bis 13.