DE69530575T2

DE69530575T2 - Bauteil mit innen angeordneten federn und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE69530575T2
Application number: DE69530575T
Authority: DE
Inventors: Edmond Siegel; D. Nolan GAMBLE; Giovanni Monchiero
Original assignee: TEC MAC Srl GALLIATE; Tec Mac Srl; Siegel Edmond Brookline
Current assignee: TEC MAC Srl GALLIATE; Tec Mac Srl; Siegel Edmond Brookline
Priority date: 1994-02-04
Filing date: 1995-02-03
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2015-02-04
Also published as: AU1870595A; EP0742751A4; WO1995021048A1; DE69530575D1; ATE238895T1; ES2197195T3; EP0742751A1; EP0742751B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf ausgeschäumte Bauteile mit innen angeordneten Federn und insbesondere auf ein Verfahren zur Bildung von ausgeschäumten Bauteilen mit innen angeordneten Federn, bei dem ein flexibler Polyurethanschaum direkt an der innen angeordneten Feder gebunden wird und bei dem nebeneinander liegende Federn außer dem Schaum keine andere Halteverbindung untereinander aufweisen.
Der hier verwendete Begriff "ausgeschäumtes Bauteil mit innen angeordneten Federn" soll hier in seinem breitesten Sinne ausgelegt werden. Allgemein umfassen solche ausgeschäumten Bauteile mit innen angeordneten Federn, Matratzen und Kastenfedern. Eine Matratze ist ausgelegt, eine darauf schlafende Person zu stützen, wohingegen eine Kastenfeder sowohl die Matratze als auch die auf der Matratze schlafende Person trägt. Jedoch können entsprechend der Erfindung auch andere Arten von "ausgeschäumten Bauteilen mit innen angeordneten Federn" angegeben werden, wie Kissen, Autositze und Ähnliches und der Ausdruck "ausgeschäumtes Bauteil mit innen angeordneten Federn" (nachfolgend auch als "geschäumte Federkerneinheit" bezeichnet) soll nicht nur auf Matratzen und Kastenfedern begrenzt sein.
Als einheitliche Aufbauten gebildete Federkerneinheiten sind bekannt. US-Patent Nr. 4,811,439 (das '439-Patent), welches den Erfindern dieser Anmeldung am 14. März 1989 ausgestellt wurde, offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer geschäumten Federkerneinheit in einem diskontinuierlichen Prozess unter Verwendung des schaumfähigen Reaktionsgemisches, das wenigstens Diphenylmethan-Diisozyanat und ein Polyol umfasst. Das Verfahren umfasst die Schritte: Sprühen des schaumfähigen Reaktionsgemisches auf den Boden eines Formenhohlraums oder Trogs; Laden einer Federkerneinheit, die verbundene Spiralfedern aufweist, in den Trog, welcher das schaumfähige Reaktionsgemisch enthält; und Ansteigenlassen des schaumbildungsfähigen Reaktionsgemisches, um einen Schaum zu bilden und an den verbundenen Spiralfedern der Federkerneinheit anzuhaften. Vorzugsweise wird ein Trennmittel auf den Trog aufgebracht, bevor das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch in den Trog gesprüht wird, und der Schaum wird vorzugsweise ausgehärtet, bevor der Trog geleert und gesäubert wird.
Die in das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch des '439-Patents eingelagerte Federkerneinheit ist eine in diesem technischen Gebiet bekannte Federkerneinheit, da die Spiralfedern der Federkerneinheit, welche später dem einzigartigen Schaumbildungsprozess ausgesetzt ist, alle miteinander verbunden sind.
Bisher wurden Federkerneinheiten mit Spiralfedern produziert, die miteinander verbunden sind. Federkerneinheiten werden durch eine Vielzahl von Verfahren aufgebaut, die alle bewirken, die individuellen Spiralfedern in eine Spiralfederanordnung einer bestimmten Form und Spiralfederanzahl zu bringen. Die Spiralfedern werden üblicher Weise durch Drahtspiralen zusammengehalten, die als "Schweineschwänze" bekannt sind, durch Drahtstücke zusammengebunden oder in Taschen gekapselt, die aus langen Stoffstreifen gebildet sind, welche dann durch Nähen, Kleben oder mittels der Schweineschwänze aneinander gefügt werden.
Demzufolge war das Verfahren der Erzeugung einer geschäumten Federkerneinheit darauf beschränkt, eine Federkerneinheit zu verwenden, in der die Spiralfedern des Federkerns vor dem Aussetzen an einen Schaumbildungsprozess sicher aneinander gebunden waren, welche Federkerneinheiten die Flexibilität bei der Erstellung von Matratzen verhindern und die Kosten der Matratzen anheben. Durch die Bildung einer geschäumten Federkerneinheit durch das Einbetten der Enden der individuellen Spiralfedern direkt in ein schaumbildungsfähiges Material, so dass jede Spiralfeder innerhalb der Federkerneinheit abgesehen von dem Schaum keine Verbindung zwischen benachbarten Spiralfedern aufweist, um die relative Position der Spiralfedern zu bestimmen, entsteht eine verbesserte Matratzenherstellung und es können verbesserte Matratzen hergestellt werden.
DE-A-2 304 985 offenbart ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Matratzen, welches das einzelne Zuführen individueller Spiralfedern enthält, die von einer Tragevorrichtung mit beweglichem Gurt gehalten werden, welche oberhalb eines weiteren Tragegurts angeordnet ist, auf dem Schaummaterial zugeführt wird, um die Spiralfedern in solch einem Schaummaterial festzuhalten, wonach sie von der Tragevorrichtung mit beweglichem Gurt losgelassen werden und darauf folgend zu einem anderen Tragegurt geführt werden, auf dem ebenfalls Schaummaterial geleitet wird, um gegenüberliegende Enden der Spiralfedern festzuhalten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung einer geschäumten Federkerneinheit mit niedrigen Kosten in einem diskontinuierlichen Prozess unter Verwendung eines schaumbildungsfähigen Reaktionsgemisches anzugeben, um eine Federkerneinheit zu bilden, bei der nebeneinander liegende Spiralfedern abgesehen von dem Schaum an ihren Enden keine weitere ihr relative Position bestimmende Verbindung aufweisen.
Es ist eine weitere dieser Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung einer sicheren Matratze mit verbessertem Komfort und orthopädischen Qualitäten anzugeben.
Die obigen Aufgaben werden von dem Verfahren zur Herstellung einer Federkerneinheit nach Patentanspruch 1 und durch das Verfahren zur Herstellung einer Matratze nach Patentanspruch 20 gelöst.
Diese Erfindung ist auch auf eine Federkerneinheit nach Patentanspruch 26 und auf eine Matratze nach Patentanspruch 29 gerichtet.
Eine weitere dieser Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, eine geschäumte Federkerneinheit anzugeben, die aus einer Mehrzahl geschäumter Federkernbereiche besteht, um eine Individualisierung der Festigkeit (nachfolgend auch als Härte bezeichnet) verschiedener Bereiche der Matratze zu erlauben.
Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden anhand der Beschreibung verdeutlicht.
Die Erfindung umfasst dementsprechend die Mehrzahl von Schritten und die Beziehung eines oder mehrerer dieser Schritte hinsichtlich zu jedem der anderen und die die Merkmale, Eigenschaften und die Beziehung der Elemente aufweisenden Artikel, welche in der folgenden detaillierten Offenbarung beispielhaft dargestellt werden, und der Umfang der Erfindung ist in den Patentansprüchen angegeben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein vollständigeres Verständnis der Erfindung wird ein Bezug auf die folgende Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gegeben, in denen:
1 ein Flussdiagramm darstellt, welches die Schritte einer Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht einer entsprechend der Erfindung hergestellten geschäumten Federkerneinheit zeigt;
3 eine Querschnittsdarstellung der geschäumten Federkerneinheit entlang der in 2 gezeigten Linie 3-3 zeigt;
4 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines zur Herstellung der geschäumten Federkerneinheit nach der Erfindung verwendeten Trogs zeigt;
5 eine Querschnittsdarstellung zeigt, die ein in dem Verfahren nach der Erfindung verwendetes Schaumspray zeigt, wie es in den in 4 gezeigten Trog eingebracht wird;
6 eine perspektivische Ansicht des Inneren einer ersten Setzvorrichtung nach der Erfindung zeigt, in der die ersten Enden der Spiralfedern von Magneten gehalten werden;
7 eine Querschnittsdarstellung einer alternativen Ausführungsform der in 6 gezeigten Setzvorrichtung zeigt, die zeigt, dass die ersten Enden der Spiralfedern durch Magneten auf gleicher Ebene gehalten werden, wobei die Setzvorrichtung über einem Trog mit einem darin enthaltenen schaumbildungsfähigen Reaktionsgemisch angeordnet ist, wobei sich die freien zweiten Enden der Spiralfedern über dem Gemisch befinden;
8 eine Querschnittsdarstellung einer teilweise fertig gestellten geschäumten Federkerneinheit nach der Erfindung zeigt, die den an den zweiten Enden der Spiralfedern in dem Trog anhaftenden angestiegenen Schaum zeigt;
9 eine Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform einer zweiten Setzvorrichtung zeigt, die die in 8 gezeigte teilweise fertig gestellte Federkerneinheit hält, wobei die Setzvorrichtung über einem Trog angeordnet ist, der darin ein schaumbildungsfähiges Reaktionsgemisch enthält, und sich die freien ersten Enden der Spiralfedern über der Mischung befinden;
10 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Troges nach der Erfindung zeigt, die den Trog in sechs Bereiche teilende Partitionen aufweist;
11 eine perspektivische Ansicht einer geschäumten Federkernmatratze zeigt, die aus den sechs geschäumten Federkernkomponenten nach der Erfindung und einem partitionierten Matratzenbezug (auch als Matratzenauflagemittel bezeichnet) hergestellt ist;
12 eine vergrößerte Teilschnittdarstellung der geschäumten Federkernkomponenten entlang der in 11 gezeigten Linie 12-12 zeigt;
13 eine perspektivische Ansicht eines Bezugs einer alternativen Ausführungsform einer Matratze nach der Erfindung zeigt, die in einer alternativen Ausführungsform eines partitionierten Matratzenbezugs sechs Federkernkomponenten enthält;
14 eine alternative Ausführungsform des Trogs nach der Erfindung zeigt;
15 eine Teil-Schnittdarstellung der Ausführungsform der ersten Setzvorrichtung zeigt, welche auf der alternativen Ausführungsform des in 14 gezeigten Trogs angeordnet ist, der Einkerbungen oder Rippen aufweist, die Enden der Spiralfedern zu halten; und
16 eine vergrößerte Teil-Schnittdarstellung zeigt, die eine alternative Ausführungsform einer Matratze mit mehreren Teilbereichen nach der Erfindung mit einem Bezug ohne interne Partitionen zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein Beispiel des grundlegenden Verfahrens zur Herstellung einer geschäumten Federkerneinheit unter Verwendung der bekannten Federkerneinheiten mit verbundenen Spiralfedern ist in dem '439-Patent offenbart, welches hier durch Bezug so aufgenommen ist, als wenn es hier vollständig wiederholt sein würde. Es wird auf 1 Bezug genommen, in der das Verfahren des '439-Patents allgemein mit der Ausnahme angezeigt ist, dass nach dem "Schaummasse einsprühen"-Schritt beispielhaft ein Parallelfließband 1 nach der Erfindung vorhanden ist, um spezifische Ladeschritte so auszuführen, dass ein Federkern mit einer Mehrzahl von Spiralfedern hergestellt wird, wobei nebeneinander liegende Spiralfedern zur relativen Positionierung abgesehen von dem Schaum an ihren Enden keine Verbindung untereinander aufweisen. Das Hauptfließband 2 kann das Verfahren des '439-Patents ausführen, wenn der Ladeeinheits-Schritt unter Verwendung einer herkömmlichen Federanordnung ausgeführt wird, bei der nebeneinander liegende Federn aneinander befestigt sind. Das Verfahren kann die folgenden Schritte umfassen: Lösbares Befestigen von individuellen Spiralfedern mit ihren jeweiligen ersten Enden an einer ersten Setzvorrichtung; Sprühen eines Trennmittels in einen Trog; Sprühen eines schaumbildungsfähigen Reaktionsgemisches, das vorzugsweise aber nicht notwendiger Weise aus wenigstens Diphenylmethan-Diisozyanat und einem Polyol gebildet wird, welches einen flexiblen Schaum in dem Trog erzeugt; Positionieren der ersten Setzvorrichtung mit den daran individuell über ihre ersten Enden befestigten Spiralfedern über dem Trog, der das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch enthält, so dass die zweiten Enden der individuellen Spiralfedern in einem Abstand von dem Boden des Trogs aufgehängt sind; Ansteigenlassen des schaumbildungsfähigen Reaktionsgemischs, damit sich ein flexibler Schaum bildet, welcher an den zweiten Enden der Spiralfedern anhaftet; Trennen der ersten Setzvorrichtung von den ersten Enden der Spiralfedern; Aushärten des Schaums oder Aushärtenlassen des Schaums; Entfernen des Schaumelements mit den darin eingebetteten zweiten Enden der Spiralfedern aus dem Trog; lösbares Befestigen des Schaumelements mit den darin eingebetteten zweiten Enden der Spiralfedern auf einer zweiten Setzvorrichtung; Positionieren der zweiten Setzvorrichtung über einem Trog, der ein schaumbildungsfähiges Reaktionsgemisch enthält, so dass die ersten freien Enden der Spiralfedern beabstandet von dem Boden des Trogs aufgehängt sind; Ansteigenlassen des schaumbildungsfähigen Reaktionsgemisches, um einen an den ersten Enden der Spiralfedern anhaftenden flexiblen Schaum zu bilden; Trennen der zweiten Setzvorrichtung von dem Schaumelement; Aushärten des Schaums oder Aushärtenlassen des Schaums; und Entfernen des zweiten Schaumelements mit den darin eingebetteten ersten Enden der Spiralfedern aus dem Trog.
In Bezug auf die 1 kann das Verfahren nach dieser Erfindung im Zusammenhang mit oder in der alternativen Ausführungsform zu dem in dem '439-Patent offenbarten Verfahren verwendet werden. Ein abzweigendes zweites Fließband ist dargestellt, die einzigartigen Schritte nach dieser Erfindung auszuführen, darin enthalten das lösbare Befestigen der Setzvorrichtungen mit den Spiralfedern oder der teilweise fertig gestellten Federkerneinheit und das Positionieren der Setzvorrichtungen über einem Trog mit einem darin enthaltenen schaumbildungsfähigen Reaktionsgemisch. Das zweite Fließband kann dann wieder mit dem Hauptfließband zusammengeführt werden, um das in dem '439-Patent offenbarte Verfahren zu vervollständigen. Diese Anordnung erlaubt, dass Federkerneinheiten ohne jegliche Zwischenverbindungen zwischen benachbarten Spiralfedern mit Ausnahme des Schaums und Federkerneinheiten nach dem '439-Patent mit herkömmlichen Federkernen, bei denen die Spiralfedern aneinander befestigt sind, alternativ in derselben Produktionsstraße hergestellt werden.
Alternativ ist das Verfahren dieser Erfindung ebenfalls geeignet, seine eigene "Schaum ansteigen lassen", "Schaum aushärten", "Entladeeinheit" und Trog säubern"-Stationen aufzuweisen, so dass Federkerneinheiten mit Spiralfedern ohne jegliche Zwischenverbindung zwischen benachbarten Federn mit Ausnahme des Schaums auf einem einzigen Fließband erzeugt werden können. Auch wenn nur ein einziges Fließband vorgesehen ist, können Vorkehrungen getroffen werden, beide Arten von Matratzen auf dem einfach vorhandenen Fließband herzustellen. Ein Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung ist es, dass das Verfahren diskontinuierlich ausgeführt werden kann. Auf diese Weise kann das Aufbringen der zweiten Schaumschicht auf die Spiralfedern zu einer beliebigen Zeit erfolgen.
In 1 ist zu erkennen, dass das grundlegende Verfahren entsprechend des '439-Patents auf einer Fließband-Anordnung ausgeführt werden kann, die schematisch gezeigt ist, wobei entlang der Fließband-Anordnung verschiedene Schritte in verschiedenen Orten ausgeführt werden. Der in 1 gezeigte erste Schritt, Vorheizen des Trogs, ist ein optionaler Schritt, der vorzugsweise verwendet wird, wenn der Trog aus einem Metall geformt ist, wie z. B. Stahl. Jedoch ist der Trog vorzugsweise aus Polyethylen geformt, in welchem Fall es möglich sein kann, dass der Vorheizschritt nicht benötigt wird.
In den 2 und 3 ist gezeigt, dass das Verfahren nach der Erfindung eine Federkerneinheit 30 mit einer Mehrzahl von Spiralfedern 20 herstellt, die miteinander nur durch die beiden Schaumelemente 32 und 34 verbunden sind, welche die jeweiligen Enden der Spiralfedern in dem Bereich B des Schaumelements 32 und B' des Schaumelements 34 bedecken und an diesen gesichert sind. Die Höhe der Bereiche A des Schaumelements 32 und A' des Schaumelements 34 kann ein Viertel bis drei Achtel Inch über der Höhe der Spiralfederenden dünn sein.
In dem Schritt des Sprühens von Trennmittel wird der Trog mit einem geeigneten Trennmittel eingesprüht. Geeignete Trennmittel umfassen allgemein in Lösungsmitteln gelöste langkettige Wachse. Insbesondere enthalten solche Mittel CHEM-TREND PRC 778, eingetragene Marke, hergestellt von Park Chemical Co., CHEM-TREND CT 1081, eingetragene Marke, und CHEM-TREND CT 1057, eingetragene Marke, alle von der Chem Trend Corporation hergestellt, und HR 29, eingetragene Marke, hergestellt von Green Chem Products, sind aber nicht darauf begrenzt.
Wurde der Trog vorgeheizt (wenn dies nötig war) und mit einem Trennmittel besprüht, so ist er bereit, ein schaumbildungsfähiges Reaktionsgemisch zu empfangen. Das nach der Erfindung verwendete schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch wird unter Verwendung von Diphenylmethan-Diisozyanat und wenigstens einem Polyol ohne die Verwendung eines Prepolymers hergestellt.
Im Allgemeinen ist das Isozyanat eine Mischung von 2,4'-Diphenylmethan-Diisozyanat und 4,4'-Diphenylmethan-Diisozyanat. Die Isozyanate sind in einer Menge größer als etwa 80% 4,4'-Diphenylmethan-Diisozyanat und weniger als etwa 20% 2,4'-Diphenylmethan-Diisozyanat vorhanden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Mischung eine Menge von mehr als etwa 90% 4,4'-Diphenylmethan-Diisozyanat und weniger als etwa 10% 2,4'-Diphenylmethan-Diisozynat.
Die durchschnittliche Isozyanat-Funktionalität bezieht sich auf die durchschnittliche Anzahl von NCO-Gruppen, die an jedem Molekül angehangen sind. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Isozyanat-Funktionalität zwischen etwa 2 und 2,8. Weiter vorzugsweise liegt die Isozyanat-Funktionalität zwischen etwa 2,1 und 2,3.
Das Isozyanat-Äquivalenzgewicht bezieht sich auf das Molekulargewicht eines Isozyanat-Moleküls geteilt durch die durchschnittliche Isozyanat-Funktionalität. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Isozyanat-Äquivalenzgewicht zwischen etwa 130 und 135.
Weiter liegt die Viskosität der Isozyanat-Mischung in einer bevorzugten Ausführungsform zwischen etwa 35 und 100 Centipoises bei 20°C. Diese niedrige Viskosität ist für Zwecke der Erfindung vorzuziehen.
Das Polyol ist ein hydroxylbeendetes Copolymer. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Polyol Copolymer zwischen etwa 14% und 20% Ethylenoxid oder Propylenoxid und zwischen etwa 80% und 86% eines Polyethers mit einem Molekulargewicht von zwischen etwa 4000 und 6000.
Ein Treibmittel, wie Wasser, welches mit der Isozyanatmischung reagiert und Kohlendioxid liefert, wird benötigt, um die Reaktionsmischung aufzuschäumen und sollte vorgesehen werden.
Katalysatoren, welche die Polyurethanbildung beschleunigen und optional Zusatzstoffe und Additive, welche herkömmlicher Weise für die Herstellung von flexiblem Polyurethanschaum verwendet werden, können ebenfalls zu der schaumbildungsfähigen Reaktionsmischung hinzugefügt werden. Zusatzstoffe und Additive enthalten z. B. oberflächenaktive Materialien, Brandverhinderer, Porenregulatoren, Antioxidierungsmittel, Hydrolyse-Schutzmittel, Farben, Füller und andere Additive.
Geeignete Katalysatoren zur Beschleunigung der Reaktion zwischen den Polyolen, dem Wasser und optionalen Kettenausdehnungsmitteln einerseits und der Polyisozyanatmischung andererseits enthalten tertiäre Amine, wie z. B. Dimethylbenzylamin, N,N,N',N'-Tetramethyldiaminodiethylether, bis-(Dimethylaminopropy)-Urea, N-Methyl- oder N-Ethylmorphonlin, Dimethylpiperazin, 1,2-Dimethylimidazol, 1-Aza-Bicyclo-(3,3,0)-Oktan, und vorzugsweise Triethylenediamin, Metallsalze, wie z. B. Bleioktoat, Zinn, Di-2-Ethylhexanoat, und vorzugsweise Zinn-(II)-Salze und Dibutyltin-Dilaurat, wie auch insbesondere Mischungen von tertiären Aminen und organischen Zinnsalzen.
Vorzugsweise werden 0,5 bis 5 Gew.-% Katalysatoren auf Grundlage von tertiären Aminen und/oder 0,01 bis 2,5 Gew.-% Metallsalze auf Grundlage des Polyolgewichts verwendet.
Andere mögliche zu verwendende Materialien enthalten oberflächenaktive Substanzen, welche die Homogenisierung der Rohmaterialien unterstützen und welche ebenfalls geeignet sind, die Zellenstruktur der flexiblen Polyurethanschäume zu regulieren. Beispielhaft angegeben werden siloxaneoxi-alkylengemischtes Polymer und andere organische polysiloxanes oxyethyliertes Alkylphenol, oxyethylierte gefettete Alkohole, Parafinöle, Kastoröl oder Rhicinol-Ester und truthahnrotes Öl, welche in Mengen von 0,2 bis 6 Gewichtsteilen pro hundert Gewichtsteilen der Polyisozyanatmischung verwendet werden.
Um die Nichtbrennbarkeit zu verbessern, können zu dem entsprechend dieser Erfindung hergestellten flexiblen Polyurethanschäumen Flammenverhinderer hinzugefügt werden. Beispielhaft angegeben werden Verbindungen, die Phosphor- und/oder Halogenatome enthalten, die auch die Tendenz des Bröckelns der Produkte reduzieren und als Plastizierer dienen können. Diese enthalten Tricresylphosphat, Tris-2-Chloroethyl-Phosphat, Tris-Chloroprophyl-Phosphat und Tris-2,3-Divomopropyl-Phosphat, inorganische Flammenverhinderer, wie Antimony-Trioxid, Arsenoxid, Ammoniumphosphat, Ammoniumsulfat und andere und vorzugsweise Zyansäureableitungen, wie Zyanamid; Dizyanamid, Guanidin und insbesondere Guanidin-Salze, Biguanidin und besonders Melamin. Es wurde allgemein als vorzuziehen bewiesen, 5 bis 70 Gewichtsteile, vorzugsweise 100 bis 50 Gewichtsteile der oben angegebenen Flammenverhinderer pro 100 Gewichtsteilen der Isozyanatmischung zu verwenden.
Detailliertere Daten in Bezug auf die zuvor angegebenen anderen herkömmlicher Weise verwendeten Zusatzstoffe und Additive sind in der Literatur beschrieben, wie z. B. in dem Monograph von J. H. Saunders und K. C. Frisch, "High Polymers", vol. XVI, Polyurethanes, Teile 1 und 2, Interscience Publishers, 1962 und 1964.
Das Polyol und das Isozyanat werden in einem Schritt unter Verwendung einer geeigneten Sprühvorrichtung gemischt. Ein Beispiel von einer geeigneten Sprühvorrichtung ist die automatische mechanische selbstreinigende Hochdrucksprühpistole von Gusmer. Insbesondere ist eine Modell GX7-Pistole geeignet, die von Gusmer Corporation, Lakewood, N. J., hergestellt wird. Die Sprühpistole weist zwei Eingangsanschlüsse, eine Mischkammer und einen Ausgang auf. Einer der Eingangsanschlüsse ist angepasst, das Polyol zu empfangen, während der andere angepasst ist, das Isozyanat zu empfangen. Ein Hochdruck-Proportionierer, wie der Modell H2000-Hochdruckproportionierer, der ebenfalls von Gusmer Corporation hergestellt wird, kann verwendet werden, das Verhältnis von Polyol zu Isozyanat einzustellen, welche in die Eingangsanschlüsse eintreten. Das Polyol und das Isozyanat werden in der Mischkammer schnell gemischt, um ein schaumbildungsfähiges Reaktionsgemisch zu erzeugen. Das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch wird über den Ausgang in einem geeigneten Muster ausgestoßen, bevor das Reaktionsgemisch mit der Schaumbildung beginnt.
Die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Sprühvorrichtung wird in dem Baugewerbe allgemein verwendet, um feste Schäume, Dachisolierungen, dünnschichtige Beschichtungen und Ähnliches herzustellen und zu sprühen. Die Ausrüstung ist relativ kostengünstig, tragbar, leicht zu bedienen und zu transportieren und mischt die Komponenten des Sprays unter Hochdruck. Jedoch ist für jede Pistole nur eine Einstellung vorhanden. Herkömmliche Hoch- oder Tiefdruckmischvorrichtungen für das Mischen von flexiblen Schäumen haben allgemein variable Einstellungen, so dass das Isozyanat-Äquivalenzgewicht durch die Änderung der Pumpengeschwindigkeit wie benötigt eingestellt werden kann.
Die zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Sprühvorrichtung setzt der Chemie Grenzen. Normaler Weise wird MDI-Chemie mit etwa einem 1 : 1-Verhältnis von Isozyanat : Polyol ausgeführt. Um jedoch einem Verstopfen der Sprühpistole aufgrund einer verfrühten Schaumbildung vorzubeugen, ist es nötig, das Verhältnis auf etwa 1 Teil Isozyanat pro 2 Teile Polyol einzustellen.
Der resultierende Schaum hat eine Dichte von zwischen etwa 32–40 kg/m³ (2,0 und 2,5 lbs/ft³), vorzugsweise zwischen etwa 32–35,2 kg/m³ (2,0 und 2,2 lbs/ft³). Im Gegensatz dazu hat ein unter Verwendung der TDI-Chemie hergestellter Schaum eine Dichte in der Größenordnung von etwa 19 kg/m³ (1,2 lbs/ft³). Ein Schaum mit einer Dichte von zwischen etwa 32–40 kg/m³ (2,0 und 2,5 lbs/ft³) weist etwa zweimal so viel chemische Zusammensetzung pro Kubikfuß Schaum auf, wie ein Schaum mit einer Dichte von 19 kg/m³ (1,2 lbs/ft³) und korrespondierend weniger Luft in dem Schaum. Entsprechend der Erfindung hergestellte Schäume sind demzufolge hinsichtlich ihres Gewichts und ihrer Kosten attraktiv. Ein Schaum mit einer Dichte innerhalb des bevorzugten Bereichs liefert eine feste und komfortable Matratze. Zusätzlich haben unter Verwendung der MDI-Chemie hergestellte Schäume keine harten unflexiblen Häute auf der neben dem Trog liegenden Seite.
Ein dichter Schaum der entsprechend der Erfindung hergestellten Art kehrt in seinen ursprünglichen Zustand oder wenigstens nahezu in seinen ursprünglichen Zustand zurück, nachdem er zusammengedrückt wurde und die Kompressionskraft weggenommen wurde, d. h. der Schaum zeigt eine elastische Deformation. Dies ist eine wünschenswerte Charakteristik für einen zur Herstellung einer geschäumten Federkerneinheit verwendeten Schaum. Weniger dichte Schäume zeigen eine plastische Deformation, was unerwünscht ist.
Die Düse 16 der entsprechend der Erfindung verwendeten spezialisierten Sprühpistole sprüht das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch in einem geradlinigen Fächermuster, wie in 5 gezeigt. Das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch wird bis zu einer geeigneten Tiefe in den Trog gesprüht. Die Tiefe des Sprays wird durch die Höhe bestimmt, auf die der Schaum ansteigen darf. Allgemein steigt der Schaum auf etwa fünfmal die Höhe an, bis zu der er gesprüht wurde. Alternativ kann das Sprühmuster ein ovales Muster sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat der fächerförmige Sprühstrahl eine Breite von 24 Inch. Demzufolge wird die Sprühpistole über dem Trog verfahren, um den Trog bis zu der bestimmten Tiefe zu füllen. In einer alternativen Ausführungsform können mehrere Sprühpistolen verwendet werden und in einer noch weiteren alternativen Ausführungsform kann die Sprühpistole stationär gehalten werden und der Trog kann wie benötigt bewegt werden. Es ist festzustellen, dass die am schwierigsten zu bedeckende Fläche die Ecken des Troges sind und in diesen Bereichen demzufolge ein insbesondere dicker Sprühstrahl benötigt wird. Dies kann erreicht werden, indem ein Teil des Schaummusters die Seitenwände des Trogs beaufschlagt, wie in 5 gezeigt.
Da die Kante einer Matratze eine Schwachstelle ist, werden normaler Weise in herkömmlichen Matratzen Torsionsstäbe vorgesehen, um eine zusätzliche Kantenstützung zu erreichen. Die Torsionsstäbe sind so angeordnet, dass auf jeder Seite vier und an jedem Ende einer vorgesehen sind. Mit dieser Erfindung kann es in Erwägung gezogen werden, dass die Kanten lateral mit Schaum aufgebaut werden, um eine feste Wand zu erzeugen. Hierdurch wird eine kontinuierliche Stützung der Umfangskante erreicht und das Bedürfnis für Torsionsstäbe ausgeschlossen.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden fünf Durchläufe der Sprühpistole benötigt, um den Trog für eine Queen-Size-Matratze bis zu einer Tiefe von 4,76 mm (3/16 Inch) schaumbildungsfähigen Reaktionsgemisches zu füllen. Zusätzlich vervierfacht sich die 4,76 mm (3/16 Inch)-Masse ungefähr im Volumen, um eine 6,35 mm (3/4 Inch)-dicke Schaumschicht zu bilden.
Es ist nicht nötig, ein Übermaß Schaum zu verwenden. Es wird nur ein genügender Schaum benötigt, um eine dünne Schicht über den Spiralfedern zu bilden. Zusätzlich ist es nur nötig, genug Schaum in den Spiralfedern bereitzustellen, um den Schaum an den Spiralfedern anhaften zu lassen. Die Verwendung einer übermäßigen Menge von Schaum ist hinsichtlich der Materialien oder Kosten nicht erwünscht.
Eine Ausführung eines Trogs oder eines Formenhohlraums der zur Herstellung geschäumter Federkerneinheiten nach der Erfindung angepassten Art ist in 4 und im Querschnitt in 5 und 8 gezeigt. Der Trog unterscheidet sich dahingehend von dem Trog des '439-Patents, dass die Anschläge oder Einkerbungen zur Begrenzung des Einsetzens der Spiralfedern und Führungen zur Zentrierung entfallen. Die Größe und Form des Troges ist nicht kritisch und durch die Größe und Form der herzustellenden Einheit bestimmt. Allgemein können für jede Art geschäumter Federkerneinheit Tröge vorgesehen werden, wie z. B. für Matratzen, Kastenfedern, Autositze, Kissen und Ähnliches.
Wie in 4 gezeigt, weist ein Trog 10 einen flachen Boden 12 auf, der einen rechteckigen Bereich definiert. Vier senkrecht stehene Seitenwände 14 definieren Seiten des Trogs 10. Die bevorzugte Ausführungsform ist es, das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch in den Trog 10 mit einem flachen Boden 12 zu sprühen und Spiralfedern 20 oberhalb der Schicht schaumbildungsfähigen Reaktionsgemisches so zu positionieren, dass das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch ansteigt und die Enden der Spiralfedern umschließt. Alternativ können die freien Enden der Spiralfedern in das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch eingetaucht werden, wenn es ansteigt und bevor es sich fixiert und ausgehärtet wird.
Um das Verfahren der Erfindung auszuführen, müssen die Spiralfedern 20 zunächst lösbar an einer ersten Setzvorrichtung 22 befestigt werden, wie in 6 gezeigt, die eine horizontale Wand 23 und an der horizontalen Wand 23 hängende senkrechte Seitenwände 25 aufweist. Die Setzvorrichtung 22 ist aus einem magnetisierbaren Metall gebildet, wie z. B. Stahl, und eine Mehrzahl von Permanentmagneten 24 sind an der äußeren Oberfläche der horizontalen Wand 23 befestigt. Auf der inneren Oberfläche der horizontalen Wand 23 werden eine Mehrzahl von Spiralfedern 20 lösbar in bestimmten Positionen und einem gewünschten Muster gehalten, wobei ein erstes Ende 20a der Spiralfedern 20 gegen die horizontale Wand 23 gehalten wird und ein zweites Ende 20b der Spiralfedern 20 frei ist und in den Raum zwischen den Seitenwänden 25 hervorsteht.
In 7 ist die Setzvorrichtung 22' mit unabhängig auf der inneren Oberfläche der horizontalen Wand 23 befestigten Spiralfedern gezeigt. Erste Enden 20a der Spiralfedern 20 sind durch die magnetische Anziehung der Magnete 24 lösbar an der inneren Oberfläche der horizontalen Wand 23 der Setzvorrichtung 22' befestigt. Die Verwendung von Magneten, um die Enden der Spiralfedern an der ersten Setzvorrichtung 22' zu befestigen, ermöglicht eine große Vielseitigkeit, da die Spiralfedern 20 leicht von einer Position in eine andere verschoben werden können und eine Vielzahl von Spiralfedermustern gebildet werden können. In der in 6 und 7 gezeigten Ausführungsform sind die Spiralfedern unter Verwendung der Magnetmittel in geraden Reihen angeordnet. Alternativ können die Magnetmittel verwendet werden, die Spiralfedern in gestaffelten Formationen oder jeder gewünschten Ausrichtung anzuordnen. Auf der inneren Oberfläche der horizontalen Wand 23 können Positionsanzeiger vorhanden sein, um die Anordnung der Spiralfedern zu vereinfachen.
In einer alternativen Ausführungsform kann die erste Setzvorrichtung 22 mit (nicht gezeigten) lösbaren mechanischen Klammern an jeder Spiralfederposition versehen sein, um die Enden 20a der Spiralfedern 20 so zu sichern, dass die Spiralfedern zum Einsetzen individuell und in Gruppen gehalten werden und, nachdem sich der Schaum zu einer Einheit verfestigt hat, losgelasen werden.
Die Vorteile der Verwendung magnetischer Kraft, um die Spiralfedern an der ersten Setzvorrichtung zu halten, umfassen die Flexibilität der selektiven Positionierung der Spiralfedern, wie es gewünscht ist. Wie festzustellen ist, kann auf der inneren Oberfläche der horizontalen Wand 23 der Setzvorrichtung 22 ein Muster so eingezeichnet sein, dass nicht nur spezifische Positionen, wie Staffelungen oder Reihenanordnungen, gesetzt werden können, sondern auch die Anordnung von Spiralfedern mit unterschiedlichen Härten vorbestimmt sein kann. Da die Dicke des Drahtes einer Spiralfeder ihre Fähigkeit einer Kompression zu widerstehen bestimmt (Grad der Festigkeit oder Härte), können unterschiedlich harte Spiralfedern in einem bestimmten Muster so an der ersten Setzvorrichtung befestigt werden, dass eine Matratze mit unterschiedlichen bestimmten Härtegraden in unterschiedlichen Bereichen wie gewünscht hergestellt wird. Z. B. kann der Mittelbereich (in Längsrichtung gesehen) einer Matratze eine größere Härte aufweisen, um ein größeres Gewicht zu tragen.
Nach der lösbaren Befestigung der ersten Enden 20a der Spiralfedern 20 an der ersten Setzvorrichtung 22 wird die horizontale Wand 23 der ersten Setzvorrichtung 22 über dem Trog 10 mit dem schaumbildungsfähigen Reaktionsgemisch 26 so positioniert, dass die nicht befestigten zweiten Enden 20b der Spiralfedern beabstandet von dem Boden des Trogs mit dem darin enthaltenen gerade gesprühten schaumbildungsfähigen Reaktionsgemisch 26 aufgehängt sind. Diese Ausrichtung ist in 7 gezeigt, wo eine etwas andere Form der ersten Setzvorrichtung 22 gezeigt ist, nämlich die erste Setzvorrichtung 22', wie detaillierter nachfolgend beschrieben, die aber auch Permanentmagnete 24 einsetzt, um die Spiralfedern 20 lösbar in Position zu halten. In dieser Ausführungsform ist die Höhe der Seitenwände 25 der ersten Setzvorrichtungen 22 oder 22' so ausgewählt, die Position der zweiten freien Enden 20b der Spiralfedern 20 relativ zu dem Boden 12 des Trogs 10 korrekt zu positionieren, wenn die Seitenwände auf der Oberfläche aufliegen, welche den Trog 10 hält. Dem schaumbildungsfähigen Reaktionsgemisch 26 wird dann ermöglicht anzusteigen und einen Schaum auszubilden, der die zweiten freien Enden 20b der Spiralfedern 20 einbettet. Die zweiten Enden 20b der Spiralfedern 20 können teilweise in das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch eingedrückt werden, wenn dieses ansteigt oder nachdem dieses angestiegen ist. Das ist unproblematisch, da das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch zu diesem Zeitpunkt noch nicht fest ist und die Federenden effektiv festhält.
Allgemein ist eine chemische Reaktion zur Herstellung des Schaums abhängig von dem ausgewählten Schaum innerhalb von 45 bis 90 Sekunden vorbei. Ist der Schaum einmal getrocknet, so kann die ersten Setzvorrichtung abgezogen werden, da die magnetische Anziehungskraft zwischen den Spiralfedern und dem Magnetmittel nicht stark genug ist, der Haltekraft der in dem ersten Schaumelement 32 eingebetteten zweiten Enden 20b der Spiralfedern 20 zu widerstehen. Wenn mechanische Klemmen zum Halten der ersten Enden 20a der Spiralfedern gegen die horizontale Wand 23 der Setzvorrichtung verwendet werden würden, so würden jetzt alternativ die Klemmen gelöst werden. Der Ausdruck "verfestigt", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf wenigstens eine teilweise Aushärtung, die genügt, ein Anhaften des Schaums an die Enden der Spiralfedern zu erlauben.
8 zeigt die in dem ersten Formelement 32 eingebetteten Enden 20b der Spiralfedern 20, nachdem sich der Schaum verfestigt hat. Nach dem Ansteigen des Schaums werden die geschäumten Spiralfedern bei Zimmertemperatur oder in einem Aushärtofen ausgehärtet, bis das Schaumelement 32 leicht aus dem Trog entfernt werden kann.
Im Falle einer Matratze wird die teilweise geschäumte Federkerneinheit umgedreht und das mit den eingebetteten zweiten Spiralfederenden 20b versehene Schaumelement 32 wird darauf folgend an einer zweiten Setzvorrichtung so befestigt, dass die ersten Enden 20a der Spiralfedern, die zuvor durch Magnetkraft oder Klemmmittel lösbar an der horizontalen Wand 23 der ersten Sitzvorrichtung 22 befestigt waren, die jetzt aber frei sind, nun in einen Trog mit einem schaumbildungsfähigen Reaktionsgemisch eingesetzt werden können.
In 9 ist eine zweite Setzvorrichtung 28 gezeigt, die mit gebogenen Nadeln 30 einer gewünschten Länge versehen ist, welche an die innere Oberfläche einer horizontalen Wand 29 der zweiten Setzvorrichtung 28 geschweißt sind. Die zweite Setzvorrichtung 28 weist ebenfalls Seitenwände 31 auf, die sich senkrecht von der inneren Oberfläche der horizontalen Wand 29 ausdehnen. Die gebogenen Nadeln sind vorgesehen, das erste Formelement 32 zu halten, welches jetzt die zweiten Enden 20b der Spiralfedern 20 einbettet. Der geschäumte Bereich der teilhergestellten Matratze wird auf den gebogenen Nadeln befestigt und durch die Platzierung mit geeigneten Markierungen auf der inneren Oberfläche auf der horizontalen Wand 29 zentriert.
Die horizontale Wand 29 der zweiten Setzvorrichtung 28 wird über dem Trog 10, der das gerade eingesprühte schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch 26 enthält, so positioniert, dass die ersten Enden 20a der Spiralfedern 20 von dem Boden des Trogs mit dem eingesprühten schaumbildungsfähigen Reaktionsgemisch 26 beabstandet aufgehangen sind. Das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch wird dann ansteigen gelassen, um ein Schaumelement 34 zu bilden, welches die ersten Enden 20a der Spiralfedern 20 einschließt und einbettet. Die zweite Setzvorrichtung 28 wird entfernt (die Haltekraft der Nadeln 30 genügt nicht, der Haltekraft des Schaumelements 34 in dem Trog 10 zu widerstehen) und der Schaum wird dann wie zuvor ausgehärtet und aus dem Trog 10 entfernt. Die Höhe der Seitenwände 31 der zweiten Setzvorrichtung 28 ist durch die Positionierung der ersten Enden 20a relativ zu dem Boden des Trogs 10 ausgewählt, wie in 9 gezeigt.
An Stelle der mit sich von der oberen Oberfläche nach unten ausdehnenden Nadeln versehenen zweiten Setzvorrichtung kann die zweite Setzvorrichtung alternativ (nicht gezeigt) Klemmen aufweisen, die sich von den gegenüberliegenden Seitenwänden der zweiten Setzvorrichtung 28 nach innen ausdehnen und der Funktion des Greifens und Zentrierens des Schaumelements 32 über dem Trog 10 dienen. In noch einer anderen Ausführungsform kann der Trog 10 als die zweite Setzvorrichtung dienen, da er das erste Schaumelement 32 lösbar hält, bis er dieses freigeben muss. In solch einem Fall kann ein geeigneter Abstandshalter zwischen den beiden Trögen 10 vorgesehen werden, um eine geeignete Positionierung der Spiralfederenden 20a zu ermöglichen.
In noch einer alternativen Ausführungsform ist die in 7 gezeigte erste Setzvorrichtung 22' angepasst, modifiziert zu sein, die Funktion der in 9 gezeigten zweiten Setzvorrichtung 28 auszuführen, so dass für den zweiten Ladeschritt keine vollständig neue zweite Setzvorrichtung 28 vorgesehen werden muss. Insbesondere kann, wie in 7 gezeigt ist, die obere Oberfläche 23 der Setzvorrichtung 22' mit länglichen Schlitzen 23' versehen sein, die angepasst sind, eine (nicht gezeigte) lineare Anordnung von auf einer Platte befestigten gebogenen Nadeln zu empfangen, die sich durch die Schlitze 23' ausdehnen, und die Höhe der Seitenwände 25 der ersten Setzvorrichtung 22' kann durch die Verwendung einer Mehrzahl von mittels Stiften 33 auf den Seitenwände 25 der ersten Setzvorrichtung 22' drehbar befestigten Mehrzahl von Beinen 27 einstellbar gestaltet werden. Die Beine sind auswahlweise in der in 7 gezeigten Position gesichert oder um 180° gedreht, um die Höhe der Seitenwände 25 korrespondierend zu der Höhe der Seitenwände 31 der in 9 gezeigten Setzvorrichtung 28 einzustellen. Das Verriegeln der Beine in den beiden alternativen Positionen kann durch eine beliebige herkömmliche Vorrichtung erfolgen, wie z. B. durch federgelagerte Arretierungen oder Klemmen.
Wie in 3 gezeigt, sind die Enden 20a, 20b der Spiralfedern 20 der Federkerneinheit 30 unabhängig in die Schichten der Schaumelemente 32 und 34 eingebettet und nebeneinander liegende Spiralfedern sind mit Ausnahme des Schaumes nicht untereinander verbunden. Der Vorteil dieses unabhängig eingebetteten Spiralfedersystems umfasst die Verbesserung des Komforts durch die Entfernung der Einschränkungen der Bewegung von individuellen Spiralfedern, welche bei herkömmlichen Federkerneinheiten auftritt, in denen die Spiralfedern alle aneinander befestigt sind. Da keine Spiralfeder eine feste Verbindung mit einer anderen Spiralfeder aufweist, wie z. B. Drähte, können sich die Spiralfedern unabhängig voneinander zusammendrücken. Ein weiterer Vorteil umfasst, dass der Matratze bessere orthopädische Eigenschaften gegeben werden können, da das Verfahren, wie zuvor angegeben, die Platzierung unterschiedlich harter Spiralfedern in unterschiedlichen Positionen und in unterschiedlichen Mustern erlaubt, wodurch eine Matratze mit einer unterschiedlichen Verteilung von Härte und Weichheit hergestellt werden kann. Durch den Aufbau entsprechend der Erfindung wird weiter Arbeit, Material und Kosten des Zusammenfügens von Spiralfedern zu Einheiten vor dem Schäumen vermieden; weiter kann eine relativ leichtere Matratze hergestellt werden. Demzufolge wird unter Verwendung einer minimalen Menge von Schaummaterialien, Arbeit und Kosten eine komfortable geschäumte Federkerneinheit 30 hergestellt.
Ein Experiment hat die Haltbarkeit einer entsprechend der Erfindung hergestellten Matratze bestätigt. Die entsprechend des Verfahrens dieser Erfindung hergestellte Matratze mit zwei Schaumschichten, wobei die Enden der Spiralfedern unabhängig in den Schaum eingebettet sind, wurde mit einem wattierten Bezug versehen. Die oberen und unteren Platten des Bezugs wurden nur um ihren Umfang an die Schaumelemente geklebt und das Umrandungsmaterial wurde unter Verwendung gebräuchlicher Kantenbänder an die Oberseitenplatte und die Unterseitenplatte genäht. Die mit dem wattierten Bezug versehene geschäumte Federkerneinheit wurde dann in ein "Foltergerät" eingesetzt, einer hexagonalen Walze, die 250 Pfund wog, welche in der Kopf-zu-Fuß-Richtung über die mittleren 36 Inch der Matratze gerollt wurde. Während der Dauer des Tests lief die Walze für 7 Tage, 24 Stunden pro Tag, für eine Gesamtzahl von 100.800 Durchläufen. Als Endergebnis des Testes wurde bestätigt, dass (1) keine der Spiralfedern durch die Oberfläche des Schaums hervorstieß; (2) sich keine der Spiralfedern aus dem Schaum gelöst hat; und (3) sich das Oberflächengefühl der Matratze während des Verlaufs des Tests nicht bemerkbar geändert hat. Obwohl während des sechsten Tages zwei der Spiralfedern in dem Punkt ihrer mittigsten Windung gebrochen sind, sind sie nicht durch die Oberfläche gestoßen und es wurde nur ein geringer Effekt auf die gesamte Oberflächenbeschaffenheit der Matratze bemerkbar.
Da es wünschenswert ist, eine Matratze mit verschiedenen Härtegraden herzustellen, ermöglicht diese Erfindung ein effizientes Verfahren zur Individualisierung einer Matratze, verschiedene Härte- und Weichheitsgrade aufzuweisen. Wie beschrieben ist es eine durch das Verfahren nach dieser Erfindung erlaubte Möglichkeit, einer Matratze mit variierenden Härtegraden zu erzeugen, indem gewünschte Spiralfedermuster konzipiert werden und die Spiralfedern mit gewünschte Härte mittels magnetischer oder mechanischer Mittel so auf der horizontalen Oberfläche der ersten Setzvorrichtung zu befestigen, dass die Spiralfedern mit gewünschter Härte zu den ausgewählten Bereichen des Trogs korrespondieren, wobei für den Kopf, Mittelbereich oder Fußbereich der Matratze verschiedene Härte- und Weichheitsgrade vorgesehen werden können.
Eine alternative Ausführungsform dieser Erfindung, die sich auch auf die Herstellung einer Matratze mit Bereichen verschiedener Härtegrad befasst, verwendet das Verfahren dieser Erfindung, um geschäumte Federkerneinheitbereiche herzustellen, die zusammen eine Matratze bilden. Zwei bis sechs Bereiche, oder mehr, können vorgesehen sein, vorzugsweise drei in der Längsrichtung der Matratze, und wenn die Matratze für Doppelbetten, King- oder Queen-Size-Betten vorgesehen ist, können zwei nebeneinander liegende Sätze von drei Bereichen vorgesehen sein. Jeder Bereich kann dieselbe oder eine unterschiedliche Härte gegenüber den anderen Teilen aufweisen.
Zuvor war dieses Ergebnis aufgrund der Verwendung von geschäumten Federkerneinheiten mit verbundenen Spiralfedern nicht praktisch oder ökonomisch. Die Verwendung von Grenzdrähten hat den Aufbau von Federkernmatratzenbereichen teuer gemacht. Diese Erfindung offenbart ein effizientes und ökonomisches Verfahren der Herstellung einer Matratze mit drei oder sechs Federkernkomponenten, wobei die Komponenten wenigsten zwei unterschiedliche Härtegrade aufweisen. Während Tröge und Setzvorrichtungen, die zur Herstellung von Bereichen dimensioniert sind, vorgesehen sein können, ist solch eine Anordnung mit einem Drittel einer Doppelbettmatratze oder einem Sechstel der Größe einer doppelten (vollen), Queen- oder King-Size-Matratze nicht so effizient, wie die gleichzeitige Herstellung von mehreren Bereichen unter Verwendung von Trögen und Setzvorrichtungen für reguläre Größen und existierender Fertigungsstraßen. Dieses Ergebnis wird erreicht, indem wenigstens zwei Abteilungen in den Trog 10 eingesetzt werden, in welchen dann das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch 26 eingesprüht wird. Die erste Setzvorrichtung 22 kann mit einem zu den durch die Abteilungen in dem Trog 10 erzeugten Bereichen korrepondierenden Muster auf der inneren Oberfläche der horizontalen Wand 23 so versehen sein, dass Spiralfedern einer gewählten Härte, die deshalb verschiedene Härtegrade erzeugen, in jeden zu den drei Bereichen des Trogs, die durch das Einsetzen der zwei Abteilungen in den Trog erzeugt wurden, korrespondierenden Bereich der Setzvorrichtung 22 eingesetzt werden.
Die Spiralfedern 20 sollten auf der inneren Oberfläche der horizontalen Wand der Setzvorrichtungen so beabstandet sein, dass an den Abteilungen genügend Raum zwischen den Spiralfedern existiert, um eine geeignete Platzierung in den korrespondierenden Bereichen des Trogs zu ermöglichen. Die mit den Abteilungen versehen Tröge können unter Verwendung der für vollständige Matratzen verwendeten Düsenanordnung mit dem schaumbildungsfähigen Reaktionsgemisch besprüht werden und das Verfahren nach der Erfindung wird wie offenbart ausgeführt. Bei einer entstehenden "Gratbildung" an den Abteilungen der Tröge nach dem Besprühen der Tröge mit Schaum können die Grate einfach abgeschnitten werden. Nach dem Abschluss des Verfahrens der Erfindung unter Verwendung eines Trogs mit zwei Abteilungen sind drei getrennte geschäumte Federkernkomponenten gebildet, wobei die drei Komponenten abhängig von den Härten der in jedem Bereich positionierten Spiralfedern entweder denselben Härtegrad oder unterschiedliche Härtegrade aufweisen.
Beispielhaft kann ein Trog 10 mit zwei Abteilungen versehen sein, die sich in Richtung der Breite ausdehnen, welche deshalb die Matratze in drei gleiche Bereiche teilen würden, einen Kopfbereich, einen Mittelbereich und einen Fußbereich. Die erste Setzvorrichtung 22 kann mit Spiralfedern 20 korrespondierend zu den drei durch die zwei Abteilungen erzeugten Bereichen des Trogs so versehen werden, dass Spiralfedern hoher Härte korrespondierend zu dem Mittelbereich des Trogs in der Setzvorrichtung angeordnet werden und dünnere Spiralfedern mit niedrigerer Härte korrespondierend zu den den Mittelbereich flankierenden Bereichen des Trogs, also jeweils den Kopf- und Fußbereichen des Trogs, in der Setzvorrichtung angeordnet werden. Nach der Beendigung des Verfahrens nach der Erfindung ist eine Matratze mit drei separaten geschäumten Federkernkomponenten hergestellt, wobei zwei der Komponenten weicher als die eine mit den dickeren Spiralfedern versehene Komponente sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform für Doppel-, King- und Queen-Size-Betten wird der Trog mit drei Abteilungen versehen, von denen zwei in Richtung der Breite in dem Trog angeordnet sind und sich eine Abteilung durch die Mitte des Trogs in Längsrichtung ausdehnt.
Die 10, 11 und 12 zeigen jeweils einen Trog mit sechs Bereichen, welcher im Zusammenhang mit der Erzeugung von sechs geschäumten Federkerneinheitbereichen verwendet wird, und die auf diese Art hergestellte Matratze. In der 10 ist ein Trog 10' mit Abteilungen 36 perspektivisch gezeigt, die den Trog insgesamt in sechs Bereiche einteilen. Wie gezeigt, weist der Trog 10 den bevorzugten flachen Boden 12' auf. In jeden der sechs Bereiche des Trogs 10' können Spiralfedern mit verschiedenen Härten eingesetzt werden.
Die 11 und 12 zeigen eine allgemein als 38 bezeichnete Matratze. Die Matratze besteht aus sechs separaten Matratzenbereichen, wie z. B. sechs separaten geschäumten Federkerneinheitbereichen 41, die entsprechend dieser Erfindung hergestellt wurden. Die Matratze wird durch die Anordnung der individuellen Bereiche in in einem Bezug 40 gebildeten Fächern erzeugt. Der Bezug 40, der die separaten geschäumten Federkerneinheitbereiche 41 aufnimmt, ist mit Oberseiten- und Unterseiten-Bezugsschichten 42 versehen, die vorzugsweise wattiert und an ihrem Umfang an die Federkernkomponenten 41 geklebt sind. An dem Umfang der Oberseiten- und Unterseiten-Bezugsschichten ist unter Verwendung herkömmlichen Matratzenkantenbands 45 eine Einfassung 44 angebracht. Zwischen den Oberseiten- und Unterseiten-Bezugsschichten 42 dehnen sich innere Abteilungen 43 aus, die beispielhaft mittels eines Klebers 46 an der Unterseiten-Bezugsschicht und beispielhaft durch Annähen 47 an der Oberseiten-Bezugsschicht befestigt sind. Entlang der Länge jeder der beiden Seiten der Einfassung 44 ist ein Reißverschluss 48 vorgesehen.
Die geschäumten Federkernkomponenten werden in jede Seite des Bezugs 40 eingesetzt, indem einer der Reißverschlüsse 48 geöffnet wird und jede Komponente 41 in einen geeigneten Bereich eingeschoben wird. Der Schritt des Verklebens der Oberseiten- und Unterseitenbezüge kann gleichzeitig ausgeführt werden.
Eine Matratze mit sechs geschäumten Federkerneinheitbereichen ist hergestellt, bei der die Spiralfedermuster der Bereiche in den Kopfbereichen unterschiedlich von dem Spiralfedermuster in den Mittelbereichen sein können und bei denen die Härte der Spiralfedern in dem Kopfbereich unterschiedlich zu der Härte der Spiralfedern in dem Fußbereich sein kann. Beispielhaft sind die Spiralfedern 20 in einem Federkerneinheitbereich der in 11 gezeigten Matratze eher in einem gestaffelten als in einem linear ausgerichteten Muster gezeigt. Wie in 12 gezeigt sind die Spiralfedern 20' in dem Mittelbereich 41 härter als die Spiralfedern 20'' des Kopfbereichs 41, wodurch in der Mitte ein höherere Härtegrad erzeugt wird. In einem möglichen Beispiel kann die linke Seite der Matratze bei einer Betrachtung von dem Kopf jeweils aus einem weichen, einem harten und einem halbharten Bereich erzeugt sein, während die rechte Seite der Matratze vom Kopf her gesehen aus einem mittleren, einem extra harten und einem harten Bereich gebildet sein kann. Das Ergebnis ist eine Matratze, die an eine 250 lb und eine 120 lb-Person angepasst ist, die nebeneinander schlafen, wobei vollständiger Komfort und minimale Matratzenverformung gewährleistet ist. Während der Grad der Härte in der in 12 gezeigten Ausführungsform durch die Härte der Spiralfedern bestimmt ist, kann er auch durch die Auswahl des Schaums bestimmt sein.
In einer in 13 gezeigten weiteren Ausführungsform ist der allgemein als 52 gezeigte Matratzenbezug der Matratze 50 mit einem Paar Reißverschlüsse 54 und 56 versehen, die sich jeweils entlang der Länge einer Hälfte der Einfassung 52, 58 erstrecken, um einen besseren Zugang zu dem Inneren des Bezugs zu gewährleisten. In dieser Ausführungsform sind die inneren Abteilungen 60 ebenfalls halb geteilt, wobei eine Hälfte an an der Oberseiten-Bezugsschicht und die andere an der Unterseiten-Bezugsschicht befestigt sind. Die Federkerneinheitbereiche werden eingesetzt, indem der Reißverschluss einer Seite geöffnet wird, die Bereiche eingelegt werden, geklebt wird und der Bezug so eng über die Bereiche gezogen wird, dass die Bereiche in die Abteilungen in die geeigneten Lücken zwischen Bereichen fallen.
16 zeigt eine weitere Ausführungsform zum Einschließen der separaten geschäumten Federkerneinheitbereiche mit einem Bezug. An Stelle von Abteilungen innerhalb des Bezugsmittels enthält diese Ausführungsform dieser Erfindung eine Schicht Schaummaterial, welches um den Umfang jeder geschäumten Federkernkomponente 41' gewickelt ist. Zu diesem Zweck kann auch eine Schicht schwerer Stoff verwendet werden. Die Umfangsumwicklung wird an die Seiten der Schaumbereiche 32 und 34 angeklebt. Die umwickelten Komponenten werden in einen ohne Abteilungen gebildeten Bezug 62 eingesetzt. Der Bezug wird vorzugsweise an seinem Umfang an die Bereiche angeklebt. Dieser Aufbau erlaubt die Verwendung eines Bezugs ohne separate Abteilungen, um die individuellen geschäumten Federkernkomponenten aufzunehmen. Die in dieser Art umwickelten Komponenten verbleiben aufgrund der Reibung zwischen den um die nebeneinander liegend positionierten Federkernkomponenten gewickelten Außenschichten sicher innerhalb des Bezugsmittels. Die Außenumwicklung verhindert auch, dass sich ein Bereich relativ zu einem anderen so vertikal verschiebt, dass die Kante eines Schaumelements eines Bereichs in die Lücke zwischen den Schaumelementen eines benachbarten Bereichs eintritt.
16 zeigt ebenfalls eine noch weitere alternative Ausführungsform der Erfindung, in der ein offenes großmaschiges Netz 64 auf die freien Enden der Spiralfedern gelegt wird, wenn sich die Setzvorrichtung in der in 6 gezeigten Position befindet, und mittels Schnur oder anderen Mitteln an einer Anzahl von Spiralfedern genügend befestigt wird, das Durchhängen des Netzes zu verhindern, wenn die Setzvorrichtung in die in 7 und 9 gezeigte Position umgedreht wird. Das Netz kann entweder ein gewebtes Netz oder ein extrudiertes und in einem geschmolzenen Zustand gestrecktes Netz sein. Vorzugsweise ist das Netz aus Nylon oder Polypropylen gebildet. Das Netz dient als Isolator. Tatsächlich liefert das Netz eine zusätzliche Steifigkeit für die Schaumelemente 32, 34, dient aber nicht dazu, die Spiralfedern in ihren jeweiligen Positionen zu halten. Diese Funktion wird von dem Schaum ausgeführt.
In den 14 und 15 ist eine alternative Ausführungsform des Trogs 10'' abgebildet. In der in den 14 und 15 gezeigten Ausführungsform ist der Boden 12'' des Trogs 10'' nicht flach, sondern eher mit einer Reihe länglicher Einkerbungen oder Erhöhungen 15 versehen, die in das Innere des Trogs hervorstehen. Die Erhöhungen sind so angeordnet, die freien Enden 20b der Spiralfedern 20 zu empfangen, welche innerhalb der Setzvorrichtung 22 durch Magnetkraft gehalten werden. In dieser Anordnung wird die Höhe der Seitenwände 25 der Setzvorrichtung 22 unkritischer.
Der Aufbau der Federkerneinheit nach der Erfindung bietet wesentliche Vorteile gegenüber den Aufbauten von Federkerneinheiten nach dem Stand der Technik, sowohl hinsichtlich reduzierter Kosten und reduziertem Herstellungsmaterial als auch hinsichtlich wesentlicher funktionaler Vorteile. Unter den funktionalen Vorteilen ist nicht nur das Vorsehen einer Matratze, bei der die individuellen Spiralfedern unabhängiger von einander funktionieren können, als in einer herkömmlichen Matratze, bei der die Spiralfedern durch Drähte oder Ähnliches zusammengebunden sind, sondern auch das Ermöglichen der Herstellung einer unterteilten Matratze. Wie zuvor dargestellt, bietet die unterteilte Matratze eine Flexibilität bei dem Zuschneiden des Aufbaus einer Matratze auf einen Konsumenten. Eine weitere durch den unterteilten Aufbau nach der Erfindung ermöglichte Möglichkeit ist die Möglichkeit des Verkaufs von Matratzen über die Post oder Paketpost. Es ist schwierig, eine vollständige Matratze über diese Wege zu verschicken. Es würde praktischer sein, die Matratzenbereiche und einen Bezug an den Konsumenten zusammen mit Anweisungen zu verschicken, wie die Matratzenbereiche zusammengebaut werden. Der Aufbau nach der Erfindung ist insbesondere geeignet, effektive Matratzenbereiche bei angemessenen Kosten herzustellen.
Es ist auf diese Weise aus der vorhergehenden Beschreibung zu sehen, dass die oben angegebenen Aufgaben von den dargestellten effizient erfüllt werden und es ist beabsichtigt, dass alle in der obigen Beschreibung enthaltenen oder in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Merkmale illustrativ und nicht begrenzend interpretiert werden sollen, da einige Änderungen der oben angegebenen Aufbauten gemacht werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den anhängenden Patentansprüchen definiert ist.

Claims

Verfahren zur Bildung eines ausgeschäumten Bauteils (30) mit innen angeordneten Federn, das eine Vielzahl von Spiralfedern (20) aufweist und folgendes umfasst: Lösbares Befestigen einer Vielzahl voneinander unabhängiger Spiralfedern (20) an einer ersten Setzvorrichtung (22), wobei jede Spiralfeder ein erstes Ende (20a) und ein zweites Ende (20b) aufweist und die Spiralfedern an ihren ersten Enden lösbar an der ersten Setzvorrichtung befestigt und an ihren zweiten Enden frei sind, so dass jede Spiralfeder von der ersten Setzvorrichtung unabhängig aufgehängt ist, wobei die voneinander unabhängigen Spiralfedern ansonsten keine Verbindung miteinander aufweisen; Zufuhr eines schaumbildungsfähigen Reaktionsgemischs (26) in ein Trogelement (10), das einen flexiblen Schaum so bereitstellt, dass er eine aus schaumbildungsfähigem Reaktionsgemisch bestehende Schicht mit gewünschter Dicke in dem Trogelement ausbildet; Positionierung der Setzvorrichtung oberhalb des Trogelementes, so dass die zweiten Enden der aufgehängten Spiralfedern in beabstandetem Verhältnis zu dem Boden des Trogelementes positioniert sind; Ansteigenlassen des schaumbildungsfähigen Reaktionsgemischs, damit sich eine erste Schaumschicht (32) ausbilden kann, die die unabhängig voneinander aufgehängten Spiralfedern an ihren zweiten Enden einbettet; Trennen der ersten Setzvorrichtung von den ersten Enden der Spiralfedern und Lösen der ersten Setzvorrichtung, so dass die voneinander unabhängigen Spiralfedern mit Ausnahme der das zweite Ende jeder Spiralfeder einbettenden ersten Schaumschicht keine Verbindung miteinander aufweisen; und Lösen der ersten Schaumschicht aus dem Trogelement.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden weiteren Schritte umfasst: Lösbares Befestigen der ersten Schaumschicht (32), in der die zweiten Enden (20b) der Spiralfedern eingebettet sind, an einer zweiten Setzvorrichtung (28); Zufuhr eines schaumbildungsfähigen Reaktionsgemischs (26) in ein Trogelement (10), das einen flexiblen Schaum so bereitstellt, dass er eine aus schaumbildungsfähigem Reaktionsgemisch bestehende Schicht mit gewünschter Dicke in dem Trogelement ausbildet; Positionierung der zweiten Setzvorrichtung oberhalb des Trogelementes, so dass die ersten Enden (20a) der aufgehängten Spiralfedern in beabstandetem Verhältnis zu dem Boden des Trogelementes positioniert sind; Ansteigenlassen des schaumbildungsfähigen Reaktionsgemischs, damit sich eine zweite Schaumschicht (34) ausbilden kann, die die unabhängig voneinander aufgehängten Spiralfedern an ihren ersten Enden einbettet;
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine erste Setzvorrichtung mit einer Spiralfederstützwand (23) und einem sich von der Spiralfederstützwand erstreckenden Mittel (25) umfasst, das den Zwischenraum zwischen den zweiten Enden der Spiralfedern und dem Boden des Trogelementes definiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Enden der Spiralfedern mit Magnetkraft (24) lösbar an der ersten Setzvorrichtung befestigt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trogelement mit einer Vielzahl von dem Boden des Trogelementes hervorstehender Einkerbungen (15) versehen ist, die sich in das Innere des Trogelementes erstrecken, um die zweiten Enden der Spiralfedern zu tragen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schäumungsfähige Reaktionsgemisch durch Sprühen (16) aufgetragen wird und Diphenylmethan-Isozyanat und mindestens ein mehrwertiger Alkohol zum Einsatz kommt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch einen Schaum mit einer Dichte von mindestens 32 kg/m³ (2,0 lbs/ft³) bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin das Sprühen eines Trennmittels in das Trogelement vor dem Sprühen des schaumbildungsfähigen Reaktionsgemischs in das Trogelement umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es die zweite Setzvorrichtung mit einer ersten Schaumschichtstützwand (29) und einem sich von der ersten Schaumschichtstützwand erstreckenden Mittel (31) umfasst, das den Zwischenraum zwischen dem ersten Ende der Spiralfeder und dem Boden des Trogelementes definiert.
Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes umfasst: Bereitstellung einer zweiten Setzvorrichtung (28) mit einer ersten Schaumschichtstützwand (29) und einem sich von der ersten Schaumschichtstützwand erstreckenden Mittel (31), das den Zwischenraum zwischen dem ersten Ende der Spiralfeder und dem Boden des Trogelementes definiert, und einer horizontalen Fläche mit einer Vielzahl sich von der horizontalen Fläche nach unten erstreckender Nadeln (30); Lösbares Befestigen der ersten Schaumschicht, in der die zweiten Enden der Spiralfedern eingebettet sind, in der zweiten Setzvorrichtung; Zufuhr eines zweiten schaumbildungsfähigen Reaktionsgemischs (26) in ein Trogelement (10), das einen flexiblen Schaum so bereitstellt, dass er eine aus schaumbildungsfähigem Reaktionsgemisch bestehende Schicht mit gewünschter Dicke in dem Trogelement ausbildet; Positionierung der zweiten Setzvorrichtung oberhalb des Trogelementes, so dass die ersten Enden der aufgehängten Spiralfedern in beabstandetem Verhältnis zu dem Boden des Trogelementes positioniert sind; Ansteigenlassen des schaumbildungsfähigen Reaktionsgemischs, damit sich eine zweite Schaumschicht (34) ausbilden kann, die die unabhängig voneinander aufgehängten Spiralfedern an ihren ersten Enden einbettet; und lösbare Aufnahme der ersten Schaumschicht durch die Vielzahl von Nadeln.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es die Bereitstellung der ersten Setzvorrichtung mit Einstellmitteln (27,33) zum Einstellen des Zwischenraumes zwischen deren Horizontalwand und der Bodenwand des Trogelementes zwischen mindestens zwei Positionen umfasst, um die zweite Setzvorrichtung an einer Position des Einstellmittels zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das schäumungsfähige Reaktionsgemisch durch Sprühen (16) aufgetragen wird und Diphenylmethan-Diisozyanat und mindestens ein mehrwertiger Alkohol zum Einsatz kommt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch einen Schaum mit einer Dichte von mindestens 32 kg/m³ (2,0 lbs/ft³) bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es die Bereitstellung des Trogelementes mit das Trogelement und somit die erste Schaumschicht in Abschnitte unterteilenden Abteilungen (36) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es die Auswahl der mit einem der Abschnitte verbundenen Spiralfedern (20') umfasst, die eine sich von der Festigkeit der Spiralfedern (20'') eines anderen der Abschnitte unterscheidende Festigkeit aufweisen sollen.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das schaumbildungsfähige Reaktionsgemisch durch relative Verlagerung mindestens einer Düse (16) so in das unterteilte Trogelement und das Trogelement gesprüht wird, dass es eine Schaumschicht mit gewünschter Dicke in dem Trogelement ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfedern so ausgewählt sind, dass sie Spiralfedern (20',20'') mit mindestens zwei Festigkeitsgraden umfassen, wobei die Spiralfedern selektiv so auf der ersten Setzvorrichtung positioniert sind, dass sie ein Bauteil mit innen angeordneten Federn mit Bereichen unterschiedlicher Festigkeitsgrade definieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine über den zweiten Enden mindestens eines Teils der Spiralfedern liegende Isaliermaterialschicht (64) umfasst, um dem Schaum vor der Positionierung der ersten Setzvorrichtung im Verhältnis zu dem Trogelement eine erhöhte Festigkeit zu verleihen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine über den ersten Enden mindestens eines Teils der Spiralfedern liegende Isoliermaterialschicht (64) umfasst, um dem Schaum vor der Positionierung der ersten Setzvorrichtung im Verhältnis zu dem Trogelement eine erhöhte Festigkeit zu verleihen.
Verfahren zur Bildung einer Matratze (38,50), die die Ausbildung einer Vielzahl nicht miteinander verbundener ausgeschäumter Bauteile (41) mit innen angeordneten Federn umfasst, die gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 2, 9 bis 13 und 19 gebildet sind, wovon jedes eine Vielzahl von jeweils an ihren ersten Enden (20a) in einer ersten Schaumschicht (32) und an einem zweiten Ende (20b) in einer zweiten Schaumschicht (34) eingebetteter Spiralfedern umfasst und die relative Position aneinander angrenzender Spiralfedern (20) durch den Schaum definiert wird; Bereitstellung von Auflagemitteln (40,52,62), die so dimensioniert sind, dass sie eine Vielzahl der ausgeschäumten Bauteile mit innen angeordneten Federn halten; und Einsetzen der Vielzahl der ausgeschäumten Bauteile mit innen angeordneten Federn in das Auflagemittel.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schritt der Ausbildung der Bauteile (41) mit innen angeordneten Federn mit unterschiedlichen Festigkeitsgraden, und die selektive Positionierung der Bauteile mit innen angeordneten Federn innerhalb des Auflagemittels umfasst, um eine Matratze mit Bereichen unterschiedlicher Festigkeiten zu definieren, wie dies durch die Positionierung der Bereiche der Bauteile mit innen angeordneten Federn innerhalb des Auflagemittels bestimmt ist.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es die Bereitstellung der Ausbildung von zur Trennung aneinander angrenzender Bereiche von Bauteilen mit innen angeordneten Federn in dem Auflagemittel ausgebildeter Abteilungen (43,60) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass es die Bereitstellung einer Materialschicht um den Umfang eines jeden Bereiches eines Bauteils (41) mit innen angeordneten Federn herum umfasst, um die relative Verlagerung der Bereiche des Bauteils mit innen angeordneten Federn zu verringern, während sie sich in dem Auflagemittel befinden.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfedern so ausgewählt sind, dass sie mindestens zwei Festigkeitsgrade und sechs Bereiche von Bauteilen (41) mit innen angeordneten Federn, die in zwei Seite-an-Seite-Gruppen von drei Bereichen von Bauteilen mit innen angeordneten Federn ausgerichtet sind, ein angrenzendes Paar von Bereichen von Bauteilen mit innen angeordneten Federn in Längsrichtung der Matratze, und ein angrenzendes Paar von Bereichen von Bauteilen mit innen angeordneten Federn in Richtung der Breite der Matratze umfassen, die jeweils Bereiche von Bauteilen mit innen angeordneten Federn mit unterschiedlichem Festigkeitsgrad aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schritt der Bereitstellung von Spiralfedern (20) umfasst, die mit Ausnahme der das erste Ende jeder Spiralfeder einbettenden ersten Schaumschicht und der das zweite Ende jeder Spiralfeder einbettenden zweiten Schaumschicht keine Verbindung miteinander aufweisen.
Ausgeschäumtes Bauteil (30) mit innen angeordneten Federn, das gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 2, 9 bis 13 und 19 gebildet ist und folgendes umfasst: Eine gegossene erste Schaumschicht (32); eine gegossene zweite Schaumschicht (34); und eine Vielzahl von Spiralfedern (20) jeweils mit einem ersten Ende (20a) und einem zweiten Ende (20b), die zwischen der ersten und zwischen Schaumschicht angeordnet sind, wobei ihre ersten Enden in der ersten Schaumschicht, und ihre zweiten Enden in der zweiten Schaumschicht eingebettet sind, aneinander angrenzende Spiralfedern ansonsten keine Verbindung miteinander aufweisen und ihre relative Position nur durch den Schaum bestimmt wird.
Ausgeschäumtes Bauteil mit innen angeordneten Federn nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum aus einem MDI (Methyl-Diphenyl-Isozyanat)-Chemieschaum ausgebildet wird.
Ausgeschäumtes Bauteil mit innen angeordneten Federn nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass es eine an mindestens eines der ersten und zweiten Enden mindestens eines Teils der Spiralfedern angrenzende Isolierschicht (64) umfasst, um die Schaumschicht, innerhalb welcher sie liegt, mit zusätzlicher Festigkeit zu versehen, ohne die relativen Positionen der Spiralfedern in der ersten und zweiten Schaumschicht zu bestimmen.
Ausgeschäumtes Matratzenelement (38,50), das gemäß einem Verfahren nach Anspruch 20 gebildet ist und folgendes umfasst: Ein Auflagemittel (40,52,62); und eine Vielzahl von Bauteilen (41) mit innen angeordneten Federn nach einem oder mehreren der Ansprüche 26 bis 28, wobei die Bauteile innerhalb des Auflagemittels in einem Seite-an-Seite-Verhältnis positioniert, und mindestens zwei aneinander angrenzende Bauteile mit innen angeordneten Federn so ausgewählt sind, dass sie eine unterschiedliche Festigkeit aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile mit innen angeordneten Federn eine Vielzahl von Spiralfedern (20) mit jeweils einem ersten (20a) und einem zweiten Ende (20b) aufweisen, wobei in einer ersten Schaumschicht (32) die ersten Enden der Spiralfedern, und in einer zweiten Schaumschicht (34) die zweiten Enden der Spiralfedern eingebettet sind.
Ausgeschäumtes Matratzenelement (38,50) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Bauteile mit innen angeordneten Federn mindestens eine Spiralfeder (20') mit einem ersten Festigkeitsgrad umfasst und wobei ein anderes Bauteil mit innen angeordneten Federn mindestens eine Spiralfeder (20'') mit einem zweiten Festigkeitsgrad umfasst.
Ausgeschäumtes Matratzenelement nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfedern (20',20'') von mindestens zwei aneinander angrenzenden Bauteilen mit innen angeordneten Federn unterschiedliche Festigkeitsgrade aufweisen, um Bereiche unterschiedlicher Festigkeit innerhalb des Bauteils mit innen angeordneten Federn zu definieren.
Ausgeschäumtes Matratzenelement nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens sechs Bauteile (41) mit innen angeordneten Federn innerhalb des Auflagemittels angeordnet sind, drei Bauteile in Längsrichtung verteilt sind und mindestens zwei unterschiedliche Festigkeitsgrade aufweisen und eine zweite Gruppe aus drei Bauteilen in Längsrichtung an den ersten drei Einheiten angrenzend verteilt ist, und zwei der angrenzenden Bauteile in Richtung der Breite mindestens zwei unterschiedliche Festigkeitsgrade aufweisen.
Ausgeschäumtes Matratzenelement nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflagemittel eine Vielzahl innerer Abteilungen (43,60) zur Abgrenzung getrennter Kammern zur Aufnahme getrennter Bauteile mit innen angeordneten Federn umfasst.
Ausgeschäumtes Matratzenelement nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um dem Umfang eines jeden Bauteils mit innen angeordneten Federn erstreckende Mittel umfasst.
Ausgeschäumtes Matratzenelement nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum aus einem MDI (Methyl-Diphenyl-Isozyanat)-Chemieschaum ausgebildet wird.
Ausgeschäumtes Matratzenelement nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfedern (20) außer dem Schaum keine Verbindung aufweisen.
Ausgeschäumtes Matratzenelement nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass es eine mindestens an eines der ersten und zweiten Enden des mindestens einen Teils der Spiralfedern angrenzende Isoliermaterialschicht (64) umfasst, um der Schaumschicht, in welcher sie liegt, zusätzliche Festigkeit zu verleihen, ohne die relativen Positionen der Spiralfedern in der ersten und zweiten Schaumschicht zu bestimmen.