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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Matratze, welche wenigstens
eine Schaumstoffschicht umfasst.
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Auf
dem Markt sind Matratzen oder Kissen vorgeschlagen worden, welche
durch Vernähen
einer Schicht aus elastischem (nicht viskoelastischem) Schaumstoff
mit einem oder mehreren nicht elastischen Stoffen hergestellt sind.
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Derartige
Matratzen werden beispielsweise mit Hilfe einer Maschine, wie sie
in der
US 5,974,994 beschrieben
ist, hergestellt.
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Ebenfalls
bekannt sind Einzelschicht-Matratzen, welche aus viskoelastischem
Schaumstoff ausgebildet sind, wobei diese Matratzen eine Dicke von über 2 cm
besitzen, um die Form des Körpers
richtig annehmen zu können.
Derartige Matratzen werden zunehmend für medizinische Zwecke verwendet. Derartige
Matratzen sind bisher von einem Laken bedeckt, um einen direkten
Kontakt der Matratze mit dem Körper
des Patienten oder einem Teil desselben zu vermeiden. Ein derartiges
Laken knittert leicht, und Relativbewegungen des Lakens in Bezug
auf die Matratze sind häufig.
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Auf
existierenden Nähmaschinen
zur Herstellung von Matratzen, die aus einer an zwei nicht elastische
Stoffe genähten
Schaumstoffschicht bestehen, sind also Versuche durchgeführt worden.
Bei diesen Versuchen hat man die traditionelle Schicht aus elastischem
Schaumstoff durch eine Schicht aus viskoelastischem Schaumstoff
ersetzt. Man hat auf diese Weise festgestellt, dass, sobald die
Schicht aus viskoelastischem Schaumstoff eine Dicke von mehr als
etwa 1 cm hatte, das Vernähen
der nicht elastischen Stoffe mit Dazwischenlegen der viskoelastischen
Schicht nicht möglich
war, und die eventuell miteinander vernähten Bereiche unerwünschte Verformungen
aufwiesen. Des Weiteren sind bei einer Matratze, die eine Schicht
aus viskoelastischem Schaumstoff von etwa 1 cm Dicke aufweist, die
viskoelastischen Eigenschaften der Matratze nutzlos, da eine solche
Matratze es nicht erlaubt, auf adäquate Weise die Formen des
Körpers
anzunehmen.
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Man
hat daher versucht, Matratzen herzustellen, die wenigstens eine
Schicht aus viskoelastischem Schaumstoff mit einer Dicke von über 1,5
cm, insbesondere über
2 cm, beispielsweise mit einer Dicke zwischen 1,6 cm und 10 cm,
vorteilhafterweise von 2 cm bis etwa 8 cm, aufweisen.
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Man
hat dann festgestellt, dass es zur Herstellung einer solchen Matratze
angebracht ist, vorteilhafterweise wenigstens einen elastischen
Stoff zu verwenden und die Nahtstiche vorteilhafterweise mittels
einer oder mehrerer Nadeln mit abgerundetem Kopf durchzuführen, wobei
zwei benachbarte Nahtstiche vorteilhafterweise 0,3 mm bis 10 mm,
vorzugsweise 0,4 bis 0,8 mm, insbesondere etwa 0,5 mm, voneinander
beabstandet sind.
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Gegenstand
der Erfindung ist daher eine Matratze oder Auflage nach Anspruch
1.
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Beispielsweise
besitzt die Schicht aus viskoelastischem Schaumstoff eine Dicke
von mindestens 2 cm, vorteilhafterweise mindestens 4 cm, vorzugsweise
mindestens 6 cm. Vorteilhafterweise ist wenigstens der erste Stoff oder
der zweite Stoff elastisch, um die Charakteristika und viskoelastischen
Eigenschaften des Schaumstoffs nicht zu verlieren oder zu verringern.
Insbesondere besitzt der erste Stoff oder der zweite Stoff wenigstens
eine Elastizität,
welche größer ist
als die der Schicht aus viskoelastischem Schaumstoff.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der erste Stoff und der zweite Stoff der
Matratze elastische Stoffe von gleicher oder unterschiedlicher Elastizität, insbesondere
von gleicher Elastizität,
sind.
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Vorzugsweise
besitzt der erste elastische Stoff eine Elastizität, welche
größer ist
als die des viskoelastischen Schaumstoffs. Beispielsweise ist der erste
elastische Stoff ein Stoff, der geeignet ist, eine maximale elastische
Verformung durch Zug in zwei zueinander senkrecht liegende ebene
Richtungen zu erfahren, wobei diese maximale elastische Verformung
durch Zug größer ist
als die maximale viskoelastische Verformung der Schicht aus viskoelastischen
Schaumstoff. Dies erlaubt es, die viskoelastischen Eigenschaften
der Schicht aus viskoelastischem Schaumstoff auf bestmögliche Weise
zu bewahren.
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Nach
einem Ausführungsbeispiel
ist der zweite Stoff ein nachgiebiger Stoff, der eine Elastizität aufweist,
die gleich der oder unterschiedlich von der des ersten Stoffes ist,
insbesondere von der des viskoelastischen Schaumstoffes, vorzugsweise
kleiner als die des ersten Stoffes, insbesondere als die der Schicht
aus viskoelastischem Schaumstoff.
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Anderenfalls
können
der erste Stoff und/oder der zweite Stoff eine veränderliche
Elastizität
besitzen, das heißt,
dass ein Teil des Stoffs eine Elastizität aufweist, die sich von der
eines anderen Teils unterscheidet.
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Vorzugsweise
ist der viskoelastische Schaumstoff mittels einer oder mehrerer
Nadeln mit abgerundeter Spitze perforiert. Eine solche Perforation
hat den Vorteil, die Anzahl von Einrissansatzpunkten zu reduzieren.
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Gemäß einer
Besonderheit einer Ausführungsform
besitzt die Matratze Nahtlinien, welche von benachbarten Nahtstichen
gebildet sind, wobei die Stiche mit einem derartigen Abstand ausgeführt sind,
dass die Dichte von benachbarten und aufeinander folgenden Stichen
pro Längeneinheit
mindestens zehn Nahtstiche pro 10 cm Naht, vorteilhafterweise 10
bis 50 Nahtstiche pro 10 cm Naht beträgt. Der Abstand zwischen zwei
aufeinander folgenden Nahtstichen liegt vorteilhafterweise zwischen
0,3 und 1 cm, vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,8 cm, insbesondere
bei etwa 0,5 cm.
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Vorteile
der erfindungsgemäßen Matratze sind:
- – die
Matratze bewahrt ihre viskoelastischen Eigenschaften, obwohl sie
mit einer oder mehreren Hüllen
verbunden ist,
- – der
erste elastische Stoff kann ein elastischer Stoff von einer Qualität sein,
die es erlaubt, eine äußere Abdeckung
zu bilden;
- – der
erste Stoff ist beispielsweise ein Frottierstoff;
- – einfache
Herstellung,
- – einfaches
Waschen;
- – Möglichkeit, über Nahtstiche
Bereiche unterschiedlicher Viskoelastizität zu bilden;
- – die
Stoffe folgen zu jedem Zeitpunkt der Form der Schicht aus viskoelastischem
Schaumstoff, trotz des langsameren Wiederannehmens der anfänglichen
Form des Schaumstoffs nach seiner Kompression,
- – etc.
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Besonderheiten
und Details einer erfindungsgemäßen Matratze
werden aus der folgenden Beschreibung klarer werden, in der auf
die beigefügten
Figuren Bezug genommen wird.
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Die
Figuren zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Matratze,
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2 einen
Schnitt entlang der Linie II-II durch die Matratze aus 1,
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3 eine ähnliche
Ansicht wie die aus 2, wobei die Matratze aber komprimiert
ist,
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4 einen
Schnitt durch eine Matratze gemäß einer
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Die
Schicht aus viskoelastischem Schaumstoff ist beispielsweise ein
Polyetherschaumstoff, insbesondere aus Polyurethan mit einer Dichte
(nicht komprimierter Zustand) zwischen 25 kg/m3 und
100 kg/m3, vorteilhafterweise zwischen 40
kg/m3 und 70 kg/m3.
Es handelt sich um einen Schaumstoff mit offenen oder geschlossenen
Zellen, aber vorzugsweise mit offenen oder im Wesentlichen offenen
Zellen.
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Eine
derartige Schaumstoffschicht ist beispielsweise aus Polyurethan
ausgeführt
und hat offene Zellen. Die Schicht, welche eine variable Dicke aufweisen
kann oder auch nicht, oder mit Spitzen und Eindrückungen versehen sein kann,
ist vorzugsweise eine Schicht mit einer im Wesentlichen konstanten Dicke
von etwa 4 bis 6 cm.
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Die
viskoelastische Schicht besitzt folgende Eigenschaften:
- • Eindruckhärte (N)
bei 8°C
bei 25% zwischen 120 und 330, bei 40% zwischen 150 und 500 und bei 65%
zwischen 260 und 1100;
- • Eindruckhärte (N)
bei 23°C
bei 25% zwischen 55 und 125, bei 40% zwischen 70 und 160 und bei 65%
zwischen 130 und 300;
- • Eindruckhärte (N)
bei 37°C
bei 25% zwischen 40 und 90, bei 40% zwischen 60 und 110 und bei 65%
zwischen 110 und 220;
- • einen
Komfortindex von 2 bis 3, insbesondere von etwa 2,4;
- • einen
40%-Kompressionswiderstand (KPa) von zwischen 1 KPa und 5 KPa, insbesondere
zwischen 1,5 und 3,5 KPa,
- • eine
Bruttodichte zwischen 20 und 100 kg/m3, insbesondere
zwischen 40 und 60 kg/m3, beispielsweise
von etwa 50 kg/m3;
- • eine
Nettodichte zwischen 20 und 100 kg/m3, insbesondere
zwischen 40 und 60 kg/m3, beispielsweise
von etwa 45–50
kg/m3;
- • eine
Reißdehnung
(ISO 1798) zwischen 100% und 300%, vorteilhafterweise zwischen 120%
und 200%, beispielsweise von 140% bis 170%,
- • eine
Zugfestigkeit (ISO 1798) zwischen 25 KPa und 150 KPa, oder sogar
mehr, vorzugsweise zwischen 50 KPa und mehr als 100 KPa;
- • einen
Druckverformungsrest (ISO 1856) von maximal 5%, vorzugsweise maximal
3%;
- • eine
Flammfestigkeit, beispielsweise MVSS 302 (100 mm/min).
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Wenn
nicht anders angegeben, sind die physikalischen Werte bei 23°C, bei einer
relativen Feuchtigkeit von 50% und nach einer Lagerung von 48 Stunden
gemessen. Die Messwerte sind in der Mitte eines Produktblockes genommen.
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Derartige
viskoelastische Schichten sind beispielsweise, aber vorteilhafterweise, ”EUCATHERM C”®-Schichten,
beispielsweise TC50-H; TC50-M und TC50-W, welche von der KABELWERK
EUPEN AG vertrieben werden.
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Diese
Schicht aus viskoelastischem Schaumstoff 1 ist mit zwei
elastischen Stoffen 2, 3 verbunden, wobei diese
Stoffe 2, 3 eine Elastizität aufweisen, die größer ist
als die des Schaumstoffes 1. Die Stoffe 2, 3 sind
zusammengenäht,
wobei die Schicht 1 dazwischen liegt. Die Nahtstiche 4 sind
mit Hilfe von Nadeln mit abgerundetem Kopf ausgeführt. Diese
Nahtstiche 4 bilden Nahtlinien 4A, 4B.
Die Nahtstiche einer Linie sind in Bezug zueinander so angeordnet,
dass der Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Nahtstichen
etwa 5 mm beträgt.
Zu nah aneinander liegende Nahtstiche beschädigen den viskoelastischen
Schaumstoff, während
zu weit auseinander liegende Nahtstiche keinen guten Verlauf des
Stoffes in Bezug auf den viskoelastischen Schaumstoff gewährleisten.
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Die
elastischen Stoffe 2, 3 können die gleiche Elastizität oder verschiedene
Elastizitäten
besitzen. Diese Stoffe sind beispielsweise aus Stretchstoffen ausgebildet
wie Nickistretch, Frottierstretch, Jerseystretch, Trikotstretch
usw., aus Drillichstoff, gewebt, wie gewebt mit gekreuzten Fäden, einfarbig
gewebt oder aus Taft, Satin usw., aus mit einem Futter, beispielsweise
mit einem Polyurethanfutter, versehenen Stoffen, netzartigen Stoffen,
Kunstleder, Naturleder, Kompositmaterialien, Membranen, usw. Die Stoffe
sind aus synthetischem, natürlichem
oder mineralischem Material oder einer Mischung aus diesen ausgebildet.
Beispielsweise sind die Stoffe aus Mischungen von Baumwolle, Polyester,
Elastomer, Viskose und Nylon ausgebildet, beispielsweise aus einer
Mischung aus Baumwolle/Polyester, beispielsweise 75% Baumwolle/25%
Polyester oder 70% Baumwolle/30% Polyester. Man kann ebenso Materialien
wie Scotchguard, Hydrofoil, Medicott, Sanfor, CS-Verstärkung (Kasein)
usw. und Mischungen derselben verwenden. Diese Stoffe besitzen elastische Dehnungseigenschaften
in Längsrichtung
und in axialer Richtung, welche ausreichen, um die Verformungen
oder Einbuchtungen der Schaumstoffschicht 1 anzunehmen.
So können
die Stoffe auf zufrieden stellende Weise der Schaumstoffschicht
folgen. Beispielsweise besitzen die Stoffe eine elastische Dehnung
von wenigstens 15%, insbesondere von wenigstens 25%, vorzugsweise
von wenigstens 50%, vorzugsweise sowohl in Längsrichtung des Stoffes als
auch in axiale Richtung des Stoffes.
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Die
elastischen Stoffe 2, 3 sind vorteilhafterweise
mit der Schaumstoffschicht in einem nicht oder im Wesentlichen nicht
gedehnten Zustand vernäht, und
zwar damit die Stoffe 2, 3 eine elastische Kraft auf
den Schaumstoff oder zwischen den Nahtstichen erzeugen, die von
der Quetschung des Schaumstoffes an den Nahtstichen abhängig ist,
und/oder von der Ausdehnung des gequetschten Schaumstoffes nach
dem Vernähen.
Diese leichte elastische Dehnung sorgt dafür, dass die Stoffe 2, 3 auf
korrekte Weise den Bewegungen des viskoelastischen Schaumstoffes
bei der Benutzung der Matratze folgen, beispielsweise bei einer
Kompression des viskoelastischen Schaumstoffes, ebenso wie bei der Rückkehr desselben
in einen Zustand geringerer Kompression.
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Beispielsweise
sind die elastischen Stoffe 2, 3 um 0 bis 50%
elastisch gedehnt, beispielsweise um weniger als 15%, oder gemäß einem
anderen Beispiel um mehr als 15%, vorteilhafterweise um mehr als
20%, vorzugsweise um 25 bis 50% in wenigstens einer Richtung, welche
sich zwischen zwei benachbarten Nahtlinien erstreckt, beispielsweise
in einer Richtung, von der zumindest eine Komponente im Wesentlichen
senkrecht zu zwei benachbarten Nahtlinien verläuft.
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Die
Stoffe 2, 3 sind zwischen zwei Nahtlinien gedehnt
oder leicht gedehnt (während
der Durchführung
der Nahtstiche) in Bezug auf ihren stabilen oder nicht gedehnten
Zustand, mit einem Dehnungsanteil, der ausreicht, damit die sich
zwischen den Nahtlinien befindenden Stoffe 2, 3 in
der komprimierten Position des viskoelastischen Schaumstoffs zwischen
diesen Nahtlinien immer unter leichter elastischer Spannung stehen.
(Siehe 3)
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Die
in 1 dargestellte Matratze ist beispielsweise auf
folgende Weise hergestellt:
Man legt auf einen Tisch und zwischen
zwei elastische Stoffe 2, 3 eine Schicht aus viskoelastischem Schaumstoff 1.
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Man
unterzieht die Stoffe 2, 3 keiner axialen und
longitudinalen Dehnung.
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Man
komprimiert die von der Schicht aus viskoelastischem Schaumstoff
und von den elastischen Stoffen gebildete Gesamtheit, beispielsweise
bis zu einem Zustand maximaler elastischer Kompression oder im Wesentlichen
maximaler elastischer Kompression. Man führt dann die Nahtstiche aus
(Maschinennähen
im Tisch), um die Stoffe 2, 3 miteinander zu verbinden,
wobei die Schicht aus viskoelastischem Schaumstoff dazwischen gelegt
wird. Diese Nahtstiche werden mit Hilfe einer Nadel mit abgerundetem
Kopf ausgeführt,
um die Schicht aus viskoelastischem Schaumstoff und die elastischen
Stoffe nicht zu beschädigen.
Diese Nahtstiche bilden vorteilhafterweise eine oder mehrere Linien,
vorzugsweise ein Netz von Nahtlinien, die sich berühren oder kreuzen.
Die elastischen Stoffe 2, 3 sind nun leicht gedehnt
durch die Ausdehnung des viskoelastischen Schaumstoffs und durch
das Halten der gequetschten Bereiche des viskoelastischen Schaumstoffes
an den Nahtstichen. Der Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden
Nahtpunkten ist zwischen 3 mm und 10 mm eingestellt, wobei etwa
5 mm bevorzugt sind.
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Nach
einem anderen Herstellungsverfahren verwendet man eine Maschine
des Typs, wie sie in der
US 5
974 994 beschrieben ist, wobei allerdings eine Schicht
aus viskoelastischem Schaumstoff mit einer Dicke von 3 bis 8 cm
und untere und obere elastische Stoffe verwendet werden, Nadeln
mit abgerundetem Kopf zum Erzeugen der Nahtlinien verwendet werden
(kontinuierliches Machinennähen),
und der Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Nahtpunkten
etwa 0,5 cm beträgt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Matratze
ist es vorteilhaft, dass die elastischen Stoffe in direktem Kontakt
mit der Schicht aus viskoelastischem Schaumstoff sind. Ebenfalls
auf vorteilhafte Weise ist die Rückstellkraft der
elastischen Stoffe (hervorgerufen durch eine Dehnung derselben)
kleiner als die Expansionskraft des komprimierten viskoelastischen Schaumstoffes.
In diesem Fall erhält
man die komprimierten Bereiche des viskoelastischen Schaumstoffes
dank der Nahtstiche und bis zum Grad der Kompression des Schaumstoffes
am Ort der Naht zum Zeitpunkt des Vernähens.
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In 4 ist
eine Matratze dargestellt, welche in Form einer Hülle genäht ist,
beispielsweise geeignet, um ein Kissen aufzunehmen.
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Die
erfindungsgemäße Matratze
hat zahlreiche Anwendungen oder Nutzungen, beispielsweise für Betten,
als Matratze für
Krankenhäuser,
Babymatratze, Matratzenhülle,
Kissenhülle,
Hülle für einen Sitz
(beispielsweise eines Fahrzeugs), Schutzschicht (beispielsweise
zum Schützen
von Objekten während
ihres Transports), ergonomisches Kissen, Stützmatratze, Matratze gegen
wund gelegene Stellen, Schockabsorptionsmatratze, Wärmeisolationsmatratze,
Verpackung, Matratze, die eine bessere Blutzirkulation oder einen
besseren Schlaf ermöglicht, usw.
Einer oder beide elastische Stoffe können aus einem undurchlässigen Material
ausgebildet sein oder nicht. Die erfindungsgemäße Matratze findet also Anwendungen
in der Orthopädie,
in der Medizin, der Akustik, der Energie, bei der Schockabsorption, usw.
Der viskoelastische Schaumstoff besitzt eine Härte, welche in Abhängigkeit
von der Temperatur veränderlich
ist, und eine sehr geringe Sprungkraft, so dass er eine sehr starke
Absorption von Verformungsenergie erlaubt. Der Schaumstoff besitzt
vorteilhafterweise eine Temperaturabhängigkeit, so dass der von einem
menschlichen Körper
komprimierte Schaumstoff der Kompression zunächst einen gewissen Widerstand
entgegensetzt, wobei dieser Widerstand abnimmt und sehr schwach
wird, sobald die Temperatur des Schaumstoffes etwa 37°C erreicht.
Eventuell kann die viskoelastische Schicht profiliert sein, beispielsweise
Vertiefungen und Spitzen aufweisen. Allerdings ist in Anbetracht
der Eigenschaften des Schaumstoffes die Gegenwart solcher Vertiefungen
oder Spitzen nicht absolut notwendig außer bei ganz speziellen Anwendungsgebieten. Ebenfalls
eventuell kann die Schicht aus viskoelastischem Schaumstoff mit
einer Verstärkung
oder einem inneren Geflecht, vorteilhafterweise nachgiebig oder
verformbar, ausgestattet sein, beispielsweise, um der Matratze eine
besondere Form zu verleihen und diese zu bewahren.