ES2583207T3

ES2583207T3 - Espumas diseñadas para las estructuras de colchones de espuma

Info

Publication number: ES2583207T3
Application number: ES13741433.0T
Authority: ES
Inventors: Steve TYREE
Original assignee: Sealy Technology LLC
Current assignee: Sealy Technology LLC
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2016-09-19
Anticipated expiration: 2033-01-25
Also published as: US20150067967A1; EP2806771B1; EP2806771A1; EP2806771A4; WO2013112840A1; DK2806771T3

Abstract

Espuma diseñada (10) para una utilización como capa en una estructura de colchón de espuma, que tiene capas múltiples (100, 101, C1-C3, I1-I3), conteniendo una capa superior (100) de espuma y por lo menos una capa adicional (C1-C3, I1-I3) de espuma, y un cubrimiento de material de cambio de fase (101) aplicado sobre una superficie superior de la capa superior (100) de espuma, comprendiendo además un gel (G) en la capa superior (100) de espuma, caracterizada por que la conductividad térmica del gel (G) en la capa superior (100) de espuma se combina con la conductividad térmica de la espuma de la capa superior de espuma (100) y a la conductividad térmica del material de cambio de fase (101).

Description

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Espumas disenadas para las estructuras de colchones de espuma CAMPO DE LA INVENCION

[0001] La descripcion presente y las invenciones relacionadas estan en el campo general de espumas disenadas para el uso como una capa en estructuras de colchones de espuma.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

[0002] Las espumas solidas, incluyendo estructuras de celda cerrada y celda abierta (reticulada), proporcionan materiales celulares ligeros disenados para el aguante y distribucion del peso (distribucion de la presion) y absorcion de la energfa. En general, las espumas estructuradas de celda abierta tienen poros que se interconectan en una red. Los espacios intersticiales de espumas de celda abierta pueden estar llenos de gas, lfquido o material solido. La densidad de la espuma se determina en parte por la cantidad del material estructural que forma las celdas, como poliuretano, polietileno o latex, y el volumen o tamano de las celdas.

[0003] Las espumas de celda cerrada genera lmente no tienen poros interconectados, generalmente tienen la fuerza compresiva relativamente mayor debido a las estructuras de la burbuja de la celda cerrada y son relativamente mas densas. Las espumas de estructura de celda cerrada tienen mayor estabilidad dimensional, coeficientes de absorcion de humedad baja, y mayor fuerza en comparacion con las espumas de estructura de celda abierta. Las celdas cerradas pueden estar llenas de gases para proporcionar un aislamiento mejorado, o de otros materiales para cambiar las propiedades ffsicas de la espuma. Todos los tipos de espuma han sido ampliamente usados como material principal en materiales compuestos para estructuras en sandwich.

[0004] Una clase especial de espumas de celda cerrada se conoce como espuma sintactica, que contiene partfculas huecas incorporadas en un material de matriz. Las esferas se pueden hacer de varios materiales, incluido de cristal, de ceramica, y polfmeros. La ventaja de las espumas sintacticas consiste en que tienen una proporcion de fuerza- peso muy alta, haciendo que sean materiales ideales para muchas aplicaciones, incluido aplicaciones espaciales y en aguas profundas. Una espuma sintactica en particular usa el polfmero de memoria de forma que permite a la espuma adquirir las caracterfsticas de resinas de memoria de la forma y materiales compuestos con propiedades de histeresis que le permite tomar distintas formas repetidamente cuando se calienta por encima de cierta temperatura y se enfrfa.

[0005] Las espumas de memoria de la forma se han usado cada vez mas en productos de cama como colchones y almohadas. Una cuestion significativa de rendimiento y el problema con los colchones visco-elasticos y de espuma de latex son la concentracion de calor que se acumula durante el uso a consecuencia de la alta densidad y la baja conductividad termica del material de espuma.

[0006] Muchas variaciones diferentes de espumas solidas, de celda abierta y cerrada, se han hecho con tipos diferentes de rellenos. Se han fabricado espumas que contienen el material de gel, por ejemplo como se describe en la patente estadounidense num. 4,232,129, y se describen las espumas del gel del poliuretano en la solicitud internacional WO 88/01878 (lfquido de baja viscosidad) como un aditivo. La solicitud internacional WO 2009/070801 describe una espuma infundida de gel formada por la aplicadon superficial de un precursor del gel a una pieza de espuma.

[0007] Los geles se definen esencialmente como sistemas reticulados diluidos que exponen poco o ningun flujo cuando estan en un estado estable. Por el peso, los geles son generalmente lfquidos, aunque se comportan como solidos debido a una red reticulada tridimensional dentro del lfquido. Las reticulaciones dentro del fluido crean la estructura de gelatina. Los geles son una dispersion de moleculas de un lfquido dentro de un solido en los cuales el solido es la fase continua y el lfquido es la fase discontinua. Los geles consisten en una red tridimensional solida que atraviesa el volumen de un medio lfquido y aumenta la tension superficial. La estructura de la red puede resultar de uniones ffsicas (geles ffsicos) o uniones qufmicas (geles qufmicos), asf como cristalitos u otras uniones que permanecen intactas dentro del fluido. Se pueden usar distintos medios como dispersante, incluida el agua

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(hidrogeles), aceite y aire (aerogel). La composicion de los geles es generalmente fluida por peso y volumen, y tienen densidades similares a aquellas de sus lfquidos constituyentes.

[0008] Los geles, incluidos geles de poliuretano, proporcionan una distribucion de la presion uniforme y una concentracion de la presion reducida por la deformacion en dimensiones multiples en respuesta a cargas. Los geles tienen una dureza mensurable y propiedades elasticas, que se pueden disenar y seleccionar para aplicaciones y usos particulares. El metodo de prueba ISO (International Standardisation Organisation) 3386-1 proporciona el calculo de un valor de compresion carga/tension para el gel y un valor de la dureza resultante. Una muestra de gel (5 cm x 5 cm x 2.5 cm) se comprime al 70%, con la medida de la dureza igual a la tension aplicada (kPa) a una compresion del 40%. Los geles de poliuretano se conocen por ser resistentes al endurecimiento con el tiempo, tienen una capacidad de expansion limitada y son resistentes a la degradacion.

[0009] Ademas del uso del gel como aditivo a la espuma para tener propiedades mecanicas realzadas (p.ej. amortiguacion), el material de cambio de fase (PCM-phase change material) se ha combinado con la espuma para realzar o mejorar la transferencia termica y las propiedades regulacion de temperatura. Los PCMs son materiales con una alta temperatura de fusion que se derriten y se solidifican a una temperatura determinada o a un rango de temperaturas segun el tipo y la pureza del material, y son capaces del almacenaje y la liberacion de grandes cantidades de energfa en la fase de transicion. El calor se absorbe o se libera cuando el material cambia de solido a lfquido y viceversa. El almacenaje de calor latente se puede conseguir a traves del cambio de fase de solido a solido, de solido a lfquido, de solido a gas, asf como de lfquido a gas. Sin embargo, el unico cambio de fase usado para PCMs es el cambio de solido a lfquido. Al principio, los PCMs solido-lfquido se comportan como materiales de almacenaje de calor sensible (SHS - Sensible Heat Storage); es decir la temperatura aumenta a medida que se absorbe el calor. Sin embargo, a diferencia del SHS convencional, cuando los PCMs alcanzan la temperatura a la cual ocurre el cambio de fase, el calor se absorbe a una temperatura casi constante. La absorcion de calor sigue sin una subida significativa de la temperatura hasta que todo el material se transforma a la fase lfquida. Cuando cae la temperatura ambiental alrededor de un material lfquido, el PCM se solidifica, liberando su calor latente almacenado. Un gran numero de PCMs estan disponibles en cualquier rango de temperatura requerido desde -5 hasta 190 °C. Dentro del rango de confort humano de 20 a 30°C, algunos PCMs son muy eficaces, y pueden almacenar de 5 a 14 veces mas calor por volumen de unidad que materiales de almacenaje convencionales tales como el agua, la mampostena o roca.

[0010] Los PCMs se han aplicado a telas y a capas finas de espuma como una capa superficial para el control de temperaturas, en particular por las propiedades de almacenaje y retencion del calor, como se describe por ejemplo en las patentes estadounidenses Num. 5,290,904 y 5,955,188. El PCM se proporciona en la encapsulacion de micro esferas y se mezcla con un aglutinante polHmero para la adherencia a un substrato. La patente estadounidense Num. 5,677,048 describe una capa de espuma cortada en piezas finas con PCM en una dispersion de aglutinante polmero para la penetracion de espuma con soporte de tela. La patente estadounidense Num. 6,699,266, describe el uso de PCMs que se derriten con temperaturas en un rango de 18 a 32 grados centfgrados, retenidos en una suspension lfquida en una almohadilla de soporte para absorber el calor del cuerpo sin aumento apreciable de la temperatura de la almohadilla. El calor transmitido a la almohadilla de soporte de un cuerpo es absorbido por el material de cambio de fase, es decir se absorbe como calor latente en la transicion solido a lfquido del material de cambio de fase. La Patente estadounidense No. 5,366,801 describe una capa de capsulas de PCM como un acabado textil. La patente estadounidense Num. 5,637,389 describe la espuma con micro capsulas PCM incorporadas. Y la solicitud de patente estadounidense US2004/0234726 describe el gel de poliuretano combinado con el material de cambio de fase emulsionado o finamente dispersado en el gel.

[0011] El documento de la tecnica previa 2009/0142551 A1 de los EE.UU describe una espuma disenada para el uso como una capa en una estructura de colchon de espuma segun el preambulo de la reivindicacion independiente 1.

[0012] Es un objeto subyacente de la invencion presente proporcionar una espuma disenada para el uso como una capa en una estructura de colchon de espuma que tiene mejoradas las capacidades del control termico.

RESUMEN DE LA INVENCION

[0013] El objeto que es la base de la invencion presente es conseguido por una espuma disenada para el uso como una capa en una estructura de colchon de espuma segun la reivindicacion independiente 1. Los modos de

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realizacion preferidos se definen en las reivindicaciones dependientes.

[0014] La invencion presente es de estructuras de colchon de espuma fabricadas y espumas disenadas que contienen aditivos para propiedades mecanicas y termicas mejoradas. De acuerdo con un aspecto de la descripcion e invenciones, se proporciona la espuma disenada para el uso como una capa en una estructura de colchon de espuma que tiene multiples capas incluida una capa superior de espuma y al menos una capa adicional de espuma y una capa del material de cambio de fase aplicado a la superficie superior de la capa superior de espuma. La aplicacion superficial del material de cambio de fase a la superficie superior de una capa superior de espuma de un colchon de espuma proporciona un alejamiento mas eficiente del calor de un cuerpo en el colchon asf como una acumulacion de calor reducida en el interfaz del cuerpo del colchon. La aplicacion superficial del material de cambio de fase es un material de cambio de fase micro encapsulado en combinacion con un aglutinante, y aplicado a una area sustancial de la superficie superior de una capa superior de espuma de un colchon. La aplicacion superficial del material de cambio de fase se puede usar en cualquier tipo de espuma empleada en la estructura del colchon y almohadillas de espuma de posventa, y con aditivos de espuma como el gel u otro material en la estructura de espuma. Las espumas disenadas tambien se pueden usar en conjuntos de muelles y colchones de muelles metidos en bolsillos individuales, y cojines de espuma separados o capas fuera de la tapicerfa de colchon. En los modos de realizacion preferidos de las estructuras del colchon de espuma, las capas superiores o mas altas de un colchon de un unico lado (es decir, donde unicamente un lado del colchon sirve para dormir) se hacen normalmente de diversos tipos de espuma «de memoria» o visco-elastico. En cada uno de los modos de realizacion preferidos de las estructuras del colchon de espuma, al menos una de las capas superiores y preferentemente la capa de espuma superior incluye un aditivo de control de temperaturas. Ademas, al menos una de las capas superiores tiene un material de gel en la espuma, es decir integrado en la estructura celular de la espuma. Como se describe mas adelante, el aditivo de control de temperaturas es preferentemente en forma de un material de cambio de fase, por ejemplo envasado o contenido en micro capsulas o micro esferas y aplicado o, por otra parte, integrado con el material de espuma, pero es preferentemente colocado de forma considerable en una superficie de la espuma y no dentro de la estructura de espuma. En la estructura de colchon de espuma preferida, ademas de la capa superior cubierta, hay al menos una capa intermedia y preferentemente dos capas intermedias y aun mas preferentemente dos o mas capas intermedias que se encuentran debajo de la capa superior. Las capas intermedias pueden ser del mismo tipo de espuma de la capa superior o un tipo diferente de espuma a la capa superior, y con o sin cualquier aditivo de gel. La capa intermedia o capas intermedias pueden ser del mismo o mayor grosor que la capa superior, y cuando existen dos o mas capas intermedias el grosor respective puede ser el mismo o diferente.

[0015] Estos y otros aspectos de la descripcion e invenciones se describen mas adelante en este documento junto a los dibujos que lo acompanan.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

[0016]

La FIG. 1 es una vista en perspective de un modo de realizacion de un colchon de espuma de la descripcion presente;

La FIG. 2 es una vista de la seccion transversal parcial de un modo de realizacion alternative de un colchon de espuma de la descripcion presente;

La FIG. 3 es una vista de la seccion transversal parcial de un modo de realizacion alternativo de un colchon de espuma de la descripcion presente;

La FIG. 4 es una vista de la seccion transversal parcial de un modo de realizacion alternativo de un colchon de espuma de la descripcion presente;

La FIG. 5 es una vista de la seccion transversal parcial de un modo de realizacion alternativo de un colchon de espuma de la descripcion presente;

La FIG. 6 es una vista de la seccion transversal parcial de un modo de realizacion alternativo de un colchon de espuma de la descripcion presente;

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La FIG. 7 es una vista de la seccion transversal parcial de un modo de realizacion alternative de un colchon de espuma de la descripcion presente;

La FIG. 8 es una vista de la seccion transversal parcial de un modo de realizacion alternative de un colchon de espuma de la descripcion presente;

La FIG. 9 es una vista de la seccion transversal parcial de un modo de realizacion alternativo de un colchon de espuma de la descripcion presente;

La FIG. 10 es una vista en perspectiva de un modo de realizacion alternativo de una estructura del colchon de espuma de la descripcion presente;

La FIG. 11 es una vista en perspectiva de un modo de realizacion alternativo de una estructura del colchon formado por un conjunto de muelles de la descripcion presente,

La FIG. 12 es una vista detallada de un modo de realizacion alternativo de una estructura del colchon de espuma de la descripcion presente.

DESCRIPCION DETALLADA DE MODOS DE REALIZACION PREFERIDOS Y ALTERNATIVOS

[0017] Las nuevas espumas disenadas y estructuras del colchon de espuma se describen incluyendo espumas disenadas como capas en colchones de espuma. Tal como se utiliza en este documento, el termino «espuma disenada» se refiere a y significa varios tipos y configuraciones de las espumas descritas y propiedades presentes, asf como varios aditivos descritos y tratamientos y metodos relacionados de fabricacion y tratamiento. Cada uno de los distintos modos de realizacion alternativos de los colchones de espuma se construye a partir de capas multiples de espuma de diferentes tipos, configuraciones, dimensiones, propiedades y aditivos o modificadores.

[0018] En los modos de realizacion preferidos de las estructuras del colchon de espuma, las capas superiores o mas altas de un colchon de un unico lado (donde la orientacion desde la parte superior a la parte inferior de las capas permanece igual, con las capas mas altas siendo las primeras capas en contacto con, proximas a, o comprimidas inicialmente por una carga como un cuerpo humano) normalmente se hacen de diversos tipos de espuma «de memoria» o visco-elastica» con densidades en un rango aproxmado de 2.0-8.0 Ibs/cu ft.(cubic feet-pie cubico), y una desviacion de la fuerza inicial (IFD-Initial Force Deflection, deformacion del 25%) en un rango aproximado de 10 a 20 libras. Tal como se utilizan en este documento, los terminos «capa superior», «capas superiores», «capas de confort», «capa superior» y «colchoncillo» se refieren a una o varias capas de una estructura del colchon de espuma que se encuentran en la zona superior o mas alta del colchon, proxima a o formando la superficie de soporte del colchon, y apoyada por una o varias capas intermedias y una o varias capas bases o capas de nucleo, que generalmente tienen una dimension mayor de grosor agregada que la dimension de grosor de las capas superiores.

[0019] En cada uno de los modos de realizacion preferidos de las estructuras del colchon de espuma, al menos una de las capas superiores y preferentemente la capa de espuma superior incluye un aditivo de control de temperaturas. Ademas, al menos una de las capas superiores tiene un material de gel en la espuma, es decir incorporado en la estructura celular de la espuma. Como se describe mas adelante, el aditivo de control de temperaturas es preferentemente en forma de un material de cambio de fase, por ejemplo envasado o contenido en micro capsulas o micro esferas y aplicado o, por otra parte, integrado con el material de espuma, pero preferentemente se encuentra de forma considerable en una superficie de la espuma y no dentro de la estructura de espuma. El material de cambio de fase (PCM) puede ser del tipo del hidrocarbono paraffnico que figura en una lista en la Tabla I, y preferentemente contenido o encapsulado dentro de micro esferas (tambien denominadas «micro capsulas»), que pueden variar en diametro de 1 a 100 micrones. Las micro esferas polimericas que contienen cera paraffnica o n-octadecano o n-eicosano estan comercialmente disponibles y son adecuadas para la combinacion con la espuma, como un aditivo en cualquier area o en la zona de una pieza particular o capa de espuma, o como un recubrimiento superficial, por ejemplo cuando esta contenido en un recubrimiento del latex acrflico a base de agua que se puede aplicar a una superficie de espuma por pulverizacion o con rodillo a cualquier grosor o densidad deseado, como por ejemplo en el rango de 50-100 g/m2. La cera paraffnica se puede seleccionar o mezclar para tener una temperatura o rango de fusion deseado. El polfmero que se selecciona para las micro esferas debe ser compatible con el material de la espuma. Para las aplicaciones y estructuras del colchon descritas, el PCM preferido tiene un rango de temperatura de transicion de fase de 28-32 grados C, tal como aquellos que estan comercialmente disponibles de Outlast Technologies, Inc.

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[0020] En un modo de realizacion representative* de un colchon de espuma construido con espumas disenadas que incluyen el material de cambio de fase, un colchon de espuma 10 como se muestra en la FIG. 1 tiene la capa superior o mas alta 100 (tambien referida aquf como « capa cubierta de PCM » y «capa superior de espuma») que esta hecha de una espuma visco-elastica con una densidad en un rango aproximado de 4,0 a 8.0 Ibs./cu.ft. y un IFD (deformacion del 25%) en un rango aproximado de 10 a 20 libras. En los modos de realizacion preferidos al menos un lado de la capa superior 100 tiene una superficie irregular, es dear no plana que se orienta hacia abajo para estar frente a las capas subyacentes del colchon 10. Sin embargo, la descripcion tambien incluye capas superiores y otras capas que son planas a ambos lados. En la superficie superior de la capa superior 100, la area 101 es una area determinada en la cual un PCM se aplica por pulverizacion o con rodillo u otro modo de aplicacion como un recubrimiento o capa relativamente delgada, referido generalmente aquf como «recubrimiento de PCM». La area 101 se ilustra algo menor que la area de superficie total de la capa superior 100, pero puede ser igual a la area de superficie total de la capa superior 100. El PCM tiene el formato de encapsulacion de micro capsulas descrita, y en combinacion con una substancia adhesiva o adherente (o «aglutinante») que adhiere las micro capsulas PCM a la superficie de la capa superior 100. Las micro esferas PCM se mezclan con un aglutinante acrflico que constituye el 55% de los solidos, por ejemplo en una formula lfquida mezclada que se pulveriza sobre la superficie de espuma. La espuma con PCM aplicado se puede pasar entonces bajo calentadores para evaporar el portador lfquido de la superficie.

[0021] El grosor preferido de la capa de PCM aplicada es del orden de aproxmadamente 50-100 mils (milesimas de pulgada) o mayor, y se puede variar de acuerdo con la concentracion de micro capsulas PCM, el tipo de PCM en las micro capsulas y la cantidad de absorcion de calor deseada. Es preferible que el recubrimiento PCM resida principal y considerablemente en la superficie de la capa superior 100, aunque es aceptable alguna penetracion de PCM en la capa superior 100. Esta configuracion maximiza la transferencia termica y la eficacia del disipador termico del PCM con un cuerpo en contacto con la capa superior 100. En un modo de realizacion alternativo adicional, la capa superior 100 esta impregnada de forma considerable del PCM, por la aplicacion a una o ambas superficies de la capa 100, o se incorpora en la estructura de espuma en el proceso de fabricacion. Estos modos de realizacion alternativos son mas adecuados para las estructuras de colchon de espuma en las cuales la capa superior 100 tiene una dimension de grosor relativamente pequena, por ejemplo 2 pulgadas o menos, por lo cual el PCM en la capa superior 100 esta presente en cantidad suficiente y es mantenido a poca distancia de un cuerpo en contacto con la capa superior 100 para una transferencia termica eficiente.

[0022] Una ventaja adicional de la capa superficial, recubrimiento o aplicacion superficial del PMC a la capa superior 100 de un colchon de espuma es que el PCM esta presente en una cantidad o concentracion eficaz sin cambiar las caracterfsticas de soporte o sensacion de la espuma. La capa superior 100 retiene toda su compresion, resistencia y propiedades de soporte que no son alteradas apreciablemente por la capa relativamente delgada o el PCM. Ademas no hay degradacion de la estructura de espuma, y no se crea ninguna tension superficial que cambie la firmeza o la sensacion de la capa superior 100. La area 101 del recubrimiento o capa PCM es suficiente para estar en contacto termico con uno o varios cuerpos en el colchon 10 y absorber con eficacia el calor del cuerpo o cuerpos, es decir, sufrir la fase de transicion sin un aumento apreciable de la temperatura en la superficie de la capa superior 100. El tamano, la forma y el grosor de la area 101 de la capa superior de espuma 100 se pueden variar para cualquier rendimiento termico deseado en cualquier tamano o tipo de colchon de espuma, o con cualquier tipo de colchon (de espuma o conjunto de muelles u otro centro que no esta hecho de espuma o componentes). Se pueden formar areas o zonas multiples superficialmente cubiertas del PCM en la capa superior 100. Aplicando el PCM como una capa a un area o areas dentro de los lfmites de la capa superior 100 hace que la concentracion del PCM realce la eficacia de la transferencia termica. La aplicacion con plantilla o una pulverizacion controlada proporcionan un control y unas tolerancias precisos y es adaptable a cualquier tamano de colchon. Preferentemente el PCM no debe penetrar en la estructura de espuma mas que 1 a 2 mm.

[0023] Una ventaja particular de la aplicacion superficial o capa del PCM en la capa superior de una estructura del colchon de espuma es la absorcion de calor de uno o varios cuerpos en el colchon y una reduccion del aumento de la temperatura superficial del colchon. Con el PCM en la proximidad mas cercana posible a la fuente de calor del cuerpo, la transferencia de calor al interior de la espuma del colchon se retrasa. La espuma del colchon recibe asf y almacena una cantidad menor de calor. A medida que el colchon se enfrfa, el calor almacenado se libera del PCM mas eficazmente que el calor de un colchon de espuma no cubierto con una capa del PCM. La capa de la superficie de PCM 101 se puede aplicar a cualquier capa de un colchon de espuma de cualquier configuracion. Por ejemplo,

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en un colchon de espuma con una capa superior con el grosor relativamente fino de una pulgada, por ejemplo, se puede aplicar PCM a una parte oculta de dicha capa y proporcionar las funciones termicas descritas. O bien, ambos lados de una o varias capas de espuma de un colchon se pueden cubrir con el PCM con los mismos patrones o diferentes. Ademas, diferentes tipos de materiales de PCM se pueden aplicar sobre la superficie del mismo lado o lados opuestos de una o varias capas de espuma. Combinaciones de materiales diferentes de PCMs pueden ser aplicadas a la superficie, en una unica aplicacion o varias. Una ventaja adicional de la aplicacion superficial del PCM sobre el empleo de la infusion, impregnacion o aplicacion del knifeover-roller es, ademas de alcanzar los efectos termicos deseados, que la aplicacion es mas rapida que esos otros metodos y la distribucion del PCM en la espuma es mas precisa y uniforme, y dicha distribucion uniforme no es dependiente de o afectada por la estructura celular interna de la espuma. El recubrimiento superficial del PCM se puede aplicar a cualquier tipo de espuma que sea adecuada para el uso en un colchon de espuma, o a cualquier capa de espuma de cualquier tipo del colchon, como colchones compuestos de un conjunto de muelles o colchones compuestos de resortes metidos en bolsillos individuales.

[0024] Una o varias capas de las estructuras del colchon de espuma de la descripcion presente pueden consistir en material de espuma, como la espuma visco-elastica incluido, por ejemplo, el latex natural o sintetico, espumas de polietileno o poliuretano, y gel como los geles de poliuretano, preferentemente de una forma particular. En el modo de realizacion preferido, el gel que contiene la capa de espuma de las capas de una estructura del colchon de espuma comprende cualquiera de los materiales de espuma descritos con partfculas distintas de gel esparcidas y generalmente distribuidas de forma uniforme en todas partes de la estructura de espuma o red celular. Las partfculas de gel pueden variar entre un tamano de menos de 1 mm a mas de 5 mm en diametro. Una distribucion uniforme de las partfculas de gel en todas partes de la estructura de espuma produce un material hfbrido en el cual las propiedades ffsicas de la espuma y el gel se combinan, incluida la dureza, la densidad, la absorcion de la energfa y la conductividad termica. En la medida en que las propiedades mecanicas de la espuma y el gel se diferencian, la combinacion de los dos materiales produce un material hfbrido con propiedades hfbridas. Por ejemplo, una espuma visco-elastica con una densidad particular y propiedades de dureza se deformara de modo correspondiente en un tiempo particular bajo una carga. La presencia de un aditivo de gel dispersado (la densidad del cual es generalmente mayor que la de la espuma, p.ej. en un rango de 600 a 1.100 kg/m3), por ejemplo en forma de partfcula en la misma espuma, puede cambiar el tiempo y grado de deformacion asf como el tiempo de recuperacion (memoria) cuando esta sin carga.

[0025] Las propiedades termicas del gel tambien se emplean cuando esta presente como un aditivo en forma de partfculas u otra forma dentro de la espuma, y en combinacion con el PCM aplicado a una superficie de la espuma. En general, el gel tiene mayor conductividad termica que la espuma, y la conductividad termica puede ser cambiada por el uso de ciertos rellenos. En las espumas disenadas y las estructuras del colchon de espuma de la descripcion presente, la conductividad termica del recubrimiento del PCM aplicado a la capa superior 100 se puede seleccionar, combinarse o equilibrarse en cuanto a la conductividad termica de la espuma y/o la conductividad termica del gel en la capa superior 100 para conseguir las propiedades deseadas para el control termico. En este aspecto de la descripcion, la conductividad termica del PCM equivale a la conductividad termica de la espuma de la capa de espuma a la cual se aplica el PCM, y/o al gel en la capa de espuma a la cual se aplica el PCM.

[0026] Segun la invencion, la conductividad termica del gel en la capa superior de espuma se combina con la conductividad termica de la espuma de la capa superior de espuma y la conductividad termica del material de cambio de fase.

[0027] En varios modos de realizacion de las estructuras del colchon de espuma 10 mostradas en las FIGURAS. 2-9, las capas de espuma adicionales se proporcionan en combinacion con la capa superior 100 con la capa de recubrimiento del PCM 101. Cualquiera de las varias capas puede ser plana en uno o ambos lados, o perfilada o de otro modo contorneada en uno o ambos lados. Las capas de los colchones de espuma se refieren en grupos como capas de nucleo C1-Cn, capas intermedias I1 -In, capa superior 100. El gel se representa en forma de partfculas en G en las FIGURAS. 2-9. En la estructura del colchon de espuma preferida, ademas de la capa superior 100 cubierta del PCM, hay al menos una capa intermedia I y preferentemente dos capas intermedias y aun mas preferentemente dos o mas capas intermedias que forman la base de la capa superior 100. Las capas intermedias pueden ser del mismo tipo de espuma o un tipo diferente de espuma como la capa superior 100, y con o sin cualquier aditivo de gel. La capa intermedia o las capas I pueden ser del mismo o de mayor grosor que la capa superior 100, y cuando hay

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dos o mas capas intermedias el grosor respectivo puede ser el mismo o diferente, como se ilustra.

[0028] Una estructura de nucleo preferida de capas C1-C3 incluye capas relativamente gruesas C1 y C3, cada una teniendo un lado plano y un lado no plano, por ejemplo perfilado, con los lados no planos en una disposicion opuesta y una capa de nucleo media C2 que es plana y de un grosor considerablemente menor. Los grosores relativos de las capas C1 y C3 pueden ser el mismo o diferentes como se ilustra. Las dimensiones de grosor totales representativas para las capas C1 y C3 pueden variar aproximadamente entre 2 y 6 pulgadas con una densidad aproximada de entre 2 y 2.25 lb/ft3, preferentemente 2.05 lb/ft3. La dimension de grosor representativa para la capa media de nucleo C2 esta en el rango aproximado de 0,5 a 2 pulgadas. Las capas de nucleo C1 y C3 tambien se pueden configurer con zonas de bordes planas duales con un grosor maximo, indicado en 105 (mostrado en la FIG. 1), que proporcionan una densidad y rigidez de espuma aumentada a lo largo de los bordes longitudinales del colchon. O bien, como se muestra en la FIG. 12, se puede proporcionar una insercion plana 1051 en los bordes, tal como los bordes longitudinales de la capa C3 para proporcionar mayor dureza o rigidez en esa zona y una estructura de pared plana rasa de capas C3 e I1, alternativamente, opcionalmente, o adicionalmente a lo largo del borde longitudinal de la capa C1, como se muestra en las FIGURAS. 1 y 11.

[0029] La FIG. 11 ilustra un modo de realizacion alternativo de un colchon de la descripcion donde las capas 100 e I1 se combinan con un conjunto de muelles 200. El conjunto de muelles 200 o el nucleo de los muelles pueden ser cualquier tipo de muelles que tenga una pluralidad de resortes, como muelles formados por resortes o similares, que se disponen en una matriz y se interconectan mediante un alambre o por otro material como tela, tal como resortes encapsulados o colocados en bolsillos individuals.

[0030] El cubre colchon o tapicerfa para los tipos diferentes de colchones se ilustra en las FIGURAS. 1, 10 y 11, indicada como U, incluyendo las estructuras de espuma descritas y otros componentes internos como un conjunto de muelles o resortes encapsulados. Como se muestra en la FIG. 10, una capa superior cubierta de PCM 110 se puede usar externamente a la tapicerfa U de un colchon, suministrada por ejemplo como un accesorio o un producto de postventa para el uso con un colchon. Esto proporciona las propiedades termicas mejoradas y el soporte adicional de la capa superior 110 en combinacion con cualquier colchon.

Claims

REIVINDICACI ONES

10

15

1. Espuma disenada (10) para una utilizacion como capa en una estructura de colchon de espuma, que tiene capas multiples (100, 101, C1-C3, I1-I3), conteniendo una capa superior (100) de espuma y por lo menos una capa adicional (C1-C3, I1-I3) de espuma, y un cubrimiento de material de cambio de fase (101) aplicado sobre una superficie superior de la capa superior (100) de espuma,

comprendiendo ademas un gel (G) en la capa superior (100) de espuma, caracterizada por que la conductividad termica del gel (G) en la capa superior (100) de espuma se combina con la conductividad termica de la espuma de la capa superior de espuma (100) y a la conductivdad termica del material de cambio de fase (101).
2. Espuma (10) disenada de la reivindicacion 1, donde la capa superior (100) de espuma con un material de cambio de fase (101) aplicado sobre una superficie superior esta por lo menos en contacto con una capa adicional (C1-C3, I1-I3) de espuma de una estructura de colchon de espuma.
3. Espuma disenada (10) de la reivindicacion 1, en la cual el material de cambio de fase (101) esta contenido en micro capsulas.
4. Espuma disenada (10) de la reivindicacion 1, donde al menos una capa adicional (C1-C3, 11-13) de espuma tiene una dimension de espesor equivalente a o mayor que la dimension de grosor de la capa superior (100) de espuma.