JP2020527371A - 被覆されたエラストマークッション要素を含むクッション及び関連の方法 - Google Patents

被覆されたエラストマークッション要素を含むクッション及び関連の方法 Download PDF

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Abstract

クッションが、クッション要素と、クッション要素の表面上に提供された被覆材料と、を含んでいる。クッション要素は、展開形態では複数の中空柱体を画定する複数の交差座屈壁を形成しているエラストマー材料を含む。被覆材料は、ステアリン酸、ステアリン酸金属、プロピレングリコール、及びトリエタノールアミンを含む。クッション要素は、ロール包装機械などによって圧縮形態へ圧縮され、その後、圧縮形態から解放されて展開形態へ変わるように構成されている。クッションを形成する方法が、エラストマー材料を備えるクッション要素を形成する段階と、クッション要素の表面を被覆材料で被覆する段階と、クッション要素を圧縮形態へ圧縮する段階と、を含んでいる。【選択図】図1

Description

(優先権の主張)
本願は、2017年7月20日出願の米国特許出願第15/654,948号「被覆されたエラストマークッション要素を含むクッション及び関連の方法」(“Cushions Including a Coated Elastomeric Cushioning Element and Related Methods”)の出願日の恩典を主張する。
開示の諸実施形態は、概括的には、マットレス、マットレストッパー、シートクッション、などを含む圧縮可能なクッションのためのエラストマークッション要素に、クッション要素のための被覆材に、及び被覆されたクッション要素を含むクッションを形成するための方法に、関する。
クッション性材料は、マットレス、着座面、靴のインサート、包装材、医療装置、など向けの様々な利用を有している。クッション性材料は、被緩衝体へのピーク圧力を軽減するように調合され及び/又は構成されていて、人間又は動物のための快適性を向上させたり物を損傷から護ったりすることができる。クッション性材料は、荷重を受けて撓む又は変形する材料、例えばポリエチレン発泡体又はポリウレタン発泡体(例えば、波状(convoluted)発泡体)、ビニル、ゴム、ばね、天然繊維又は合成繊維、流体の充填された可撓性の収容器、などで形成され得る。異なるクッション性材料は所与の圧力に対する異なる反応を有しており、幾つかの材料が異なる用途に適していることもある。クッション性材料は、選択された特質を実現するべく互いと組み合わせて使用されることもある。
2010年6月8日発行の米国特許第7,730,566号「多壁型ジェラスティック材料」(“Multi−Walled Gelastic Material”)は、相互に接続された座屈する壁を有するクッション構造を記載しており、同特許の開示をここにそっくりそのまま参考文献として援用する。閾値圧力が加わったときに第1の壁が座屈する。第1の壁の座屈は第2の壁の座屈を生じさせ、第1の壁が「底まで沈み込む」可能性を下げるようにしている。底までの沈み込みは、クッションの座屈した部分の上方の被緩衝物の部分への圧力を増加させてしまう。クッションの一方の側は相対的に間隔の詰まった壁を有しており、反対側は間隔の広く空いた壁を有している。つまり、クッションの幾つかの壁はクッションを通して部分的にしか延びていないのである。凸凹した形状の物が壁を押圧したとき、広い間隔の壁の部分は詰まった間隔の壁の部分よりも簡単に座屈するであろう。
2014年12月30日発行の米国特許第8,919,750号「座屈壁を備えるクッション要素及びその様なクッション要素を形成する方法」(“Cushioning Elements Comprising Buckling Walls and Methods of Forming Such Cushioning Elements”)は、上クッション面と下基板面を有するクッション要素であって、エラストマー材料と安定化材料とを含んでいるクッション要素を記載しており、同特許の開示をここにそっくりそのまま参考文献として援用する。エラストマー材料で形成されている相互接続された座屈性の壁が安定化材料へ接続されている。
マットレスの様なクッション性材料は、概して嵩張る物であるので、製造者から小売業者又は顧客へ輸送するのが難しく費用が嵩む。伝統的に、マットレスは平らな構成で梱包され、配送され、売られており、よってマットレスは、寝床を作るのにボックススプリング又は他のマットレスの上に設置されたときと同じ大きさ及び寸法を配送中も有している。近年、マットレスを圧縮することに向けた努力がなされるようになり、発泡体マットレス及びコイルマットレスを梱包向けに圧縮するための方法が記載されるようになってきた。発泡体マットレス及びコイルマットレスをロール状の形状へ圧縮するための方法も開示されるようになってきた。マットレスをロール状に包装するための方法の諸例は、ペトロラッティ(Petrolati)への米国特許第8,046,973号、モスベック(Mossbeck)への米国特許公開第2003/0074863号、及びバン・ド・ヘイ(Van De Hey)らへの米国特許公開第2015/0203221号を含む。
米国特許第7,730,566号 米国特許第8,919,750号 米国特許第8,046,973号 米国特許公開第2003/0074863号 米国特許公開第2015/0203221号
幾つかの実施形態では、クッションが、クッション要素と、クッション要素の少なくとも1つの表面を覆った被覆材料と、を含んでいる。クッション要素は、展開形態では複数の中空柱体を画定する複数の交差座屈壁を形成しているエラストマー材料を備えている。エラストマー材料はエラストマー重合体と可塑剤を備えている。被覆材料は、ステアリン酸、ステアリン酸金属、プロピレングリコール、及びトリエタノールアミンを備えている。
幾つかの実施形態では、圧縮クッションが、エラストマー材料を備えるクッション要素と、クッション要素の表面上に提供されたステアリン酸、ステアリン酸金属、プロピレングリコール、及びトリエタノールアミンを備える被覆と、を含んでいる。エラストマー材料は、エラストマー重合体と可塑剤を備えている。
クッションを形成する方法も開示されている。方法は、エラストマー材料を備えるクッション要素を形成する段階を含んでいる。クッション要素は、展開形態では複数の中空柱体を画定する複数の交差座屈壁を備えている。方法は、更に、クッション要素の表面を、ステアリン酸、ステアリン酸金属、プロピレングリコール、及びトリエタノールアミンを備える被覆組成物で被覆する段階を含んでいる。方法は、更に、クッション要素を圧縮形態へ圧縮する段階を含んでいる。
明細書は、本発明の具現化と見なされるものを明細に指し示し明確に請求する特許請求の範囲で完結するが、開示の実施形態の様々な特徴及び利点は、下記の、開示の例としての実施形態の説明が添付図面と関連付けて閲読されることで、より容易く解明されるであろう。
本開示の或る実施形態による、展開形態にあるクッションの斜視図である。 本開示の或る実施形態による、図1のクッションのエラストマークッション要素の上面図である。 本開示の或る実施形態によるクッションを形成する方法の流れ図である。 ここに開示されているクッションを形成するのに使用され得る或る加工機材の簡略化された模式図である。
ここでの使用に際し「クッション要素」という用語は、一方の本体をもう一方の本体に対して緩衝する場合に使用されることを意図した変形可能な装置を意味し及び含む。非限定的な例として、クッション要素(例えば、マットレス、シートクッション、など)は、人、動物、又は物体を、その様な人、動物、又は物体に当接しないとも限らない別の物体(例えば、ベッドフレーム、椅子座面、など)に対して緩衝するのに使用されることを意図した材料を含む。
ここでの使用に際し、「エラストマー重合体」(elastomeric polymer)という用語は、変形後にそれの元の大きさ及び形状を回復することのできる重合体を意味し及び含む。他の言い方をすれば、エラストマー重合体とは、弾性又は粘弾性の性質を有する重合体である。エラストマー重合体は技術的に「エラストマー」と呼称されることもある。エラストマー重合体は、限定するわけではないが、単独重合体(繰り返される単一の化学的構成単位を有している重合体)及び共重合体(2つ又はそれ以上の化学的構成単位を有している重合体)を含む。
ここでの使用に際し、「エラストマーブロック共重合体」(elastomeric block copolymer)という用語は、A−B型ジブロック共重合体及びA−B−A型トリブロック共重合体の様な一体に結合された単独重合体のグループ又はブロックを有するエラストマー重合体を意味し及び含む。A−B型ジブロック共重合体は、単独重合体の2つの相異なるブロックを有している。A−B−A型トリブロック共重合体は、単一の単独重合体(A)のブロック2つそれぞれを異なる単独重合体(B)の単一ブロックへ結合させている。
ここでの使用に際し、「可塑剤」という用語は、別の材料(例えばエラストマー重合体)へ当該材料の加工性を高めるために添加される物質を意味し及び含む。例えば、可塑剤は、材料の可撓性、柔軟性、又は伸展性を高めることができる。可塑剤は、限定するわけではないが、鉱油の様な炭化水素流体を含む。炭化水素可塑剤は芳香族又は脂肪族であってもよい。
ここでの使用に際し、「エラストマー材料」という用語は、エラストマー重合体及びエラストマー重合体と可塑剤及び/又は他の材料との混合物を意味し及び含む。エラストマー材料は弾性である(即ち変形後に大きさ及び形状を回復できる)。エラストマー材料は、限定するわけではないが、技術的に「エラストマーゲル」、「ゼラチン状エラストマー」、又は単に「ゲル」と呼称される材料を含む。
ここでの使用に際し、「第1」、「第2」、「上」、「下」、などの様な何れかの関係を表す用語は、開示及び添付図面を理解する上での明快さと便宜を図って使用されており、別途文脈が明白に指示している場合を除き、何れかの特定の選好、配向、又は順序を暗示するものでもなければ、何れかの特定の選好、配向、又は順序に依存するものでもない。
ここでの使用に際し、「及び/又は」という用語は、関連の記載品目の1つ又はそれ以上からなるありとあらゆる組合せを意味し及び含む。
ここに提示されている説明図は、何れかの特定の構成要素、装置、又はシステムの実際図とされることを意図しているのではなく、本開示の実施形態を説明するのに用いられる理想化された表現にすぎない。諸図間に共通する要素は同じ符号を保持していることもある。
本開示は、陳列、保管、及び/又は顧客への配送のために、ロール包装され、折り畳まれ、又はそれ以外に圧縮され得るクッションを記載している。例えば、クッションは円筒形状へロール包装されることができる。ロール包装されたクッションは円筒状袋に入れて提供されることができる。ロール包装されたクッションを配送するための円筒状袋は、例えば、本願の譲受人へ譲渡されている2016年3月7日出願の米国特許出願第15/063,114号「クッションを配送するための袋及び関連の方法」(“A Bag for Shipping a Cushion and Related Methods”)に記載されており、その開示全体をこれによりここに参考文献として援用する。圧縮され円筒状袋に入れられたクッションは、従来式に平らな構成で梱包され、配送され、販売されるマットレスの様なクッションよりも、取り扱うのがより簡単であるだろう。
図1は、本開示の幾つかの実施形態によるクッション100の斜視図を示している。クッション100は、上層104と下層106の間のエラストマークッション要素102を備えていてもよい。上層104はエラストマークッション要素102の上表面103上に提供(例えば付着)されることができる。下層106はエラストマークッション要素102の下表面105上に提供されることができる。
幾つかの実施形態では、上層104及び下層106は発泡体材料を備えていてもよい。他の実施形態では、上層104は、エラストマークッション要素102へ固定された又はエラストマークッション要素102と一体の伸縮性材料を備えていてもよい。その様な伸縮性材料は、本願の譲受人へ譲渡されている2016年3月7日出願の米国特許出願第15/062,621号「編生地を含んでいるマットレス及びマットレストッパー並びに関連の方法」(“Mattresses and Mattress Toppers Including Knitted Fabric, and Related Methods”)に記載されており、その開示全体をここに参考文献として援用する。更に他の実施形態では、クッション100は追加の層を備えていてもよい。
図2は、座屈壁108を有するエラストマークッション要素102の簡略化された上面図を示している。エラストマークッション要素102の座屈壁108は、互いへ相互接続されることもでき、展開形態では中空柱体110又は空隙を画定することができる。ここでの使用に際し「展開形態」という用語は、クッション要素102がその元の大きさ及び形状を有している状態であって、座屈壁108同士が分離されていて中空柱体110を画定している状態を意味し及び含む。
図2は、2つの方向に向き付けられ、直角に交わり、方形空隙110を画定している座屈壁108を描いている。とはいえ、座屈壁108は、他の角度で交わっていてもよいし、三角形、平行四辺形、五角形、などの様な他の形状の空隙110を画定していてもよい。エラストマークッション要素102は、例えば、2013年5月7日発行の米国特許第8,434,748号「ゲルばねを備えたクッション」(“Cushions Comprising Gel Springs”);2014年1月14日発行の米国特許第8,628,067号「コア構造を備えたクッション及び関連の方法(“Cushions Comprising Core Structures and Related Methods”);2014年12月30日発行の米国特許第8,919,750号「座屈壁を備えたクッション要素及びその様なクッション要素を形成する方法」(“Cushioning Elements Comprising Buckling Walls and Methods of Forming Such Cushioning Elements”);及び、2015年1月13日発行の米国特許第8,932,692号「変形可能部材を備えたクッション及び関連の方法」(“Cushions Comprising Deformable Members and Related Methods”)に記載されている構造及び構成の様な追加の構造及び構成を備えることもでき、前記各特許の開示全体をここに参考文献として援用する。
座屈壁108はエラストマー材料で形成することができる。エラストマー材料は、例えば、1999年11月30日発行の米国特許第5,994,450号「ゼラチン状エラストマー及びゼラチン状エラストマーを作る方法及び利用する方法並びにそれから作られる物品」(“Gelatinous Elastomer and Methods of Making and Using the Same and Articles Made Therefrom”);2011年6月21日発行の米国特許第7,964,664号「中央ブロックにMWの広範分散を有するゲル」(“Gel with Wide Distribution of MW in Mid−Block”);1983年1月18日発行の米国特許第4,369,284号「熱可塑性エラストマーゼラチン状組成物」(“Thermoplastic Elastomer Gelatinous Compositions”);及び、2014年12月30日発行の米国特許第8,919,750号「座屈壁を備えたクッション要素及びその様なクッション要素を形成する方法」(“Cushioning Elements Comprising Buckling Walls and Methods of Forming Such Cushioning Elements”)に記載されており、前記各特許の開示全体をここに参考文献として援用する。エラストマー材料は、エラストマー重合体及び可塑剤を含むことができる。エラストマー材料は、ゼラチン状エラストマー(技術的にゲル、エラストマーゲル、又は弾性ゲルとも呼称される)、熱可塑性エラストマー、天然ゴム、合成エラストマー、天然エラストマーと合成エラストマーの配合物、など、であってもよい。
エラストマー重合体は、スチレンエチレンプロピレンスチレン(SEPS)、スチレンエチレンブチレンスチレン(SEBS)、及びスチレンエチレンエチレンプロピレンスチレン(SEEPS)の様な、A−B−A型トリブロック共重合体であってもよい。例えば、A−B−A型トリブロック共重合体は、テキサス州ヒューストンのクラレアメリカ社(Kuraray America, Inc.)からSEPTON(登録商標)4055の商標名で、及びテキサス州ヒューストンのクレイトンポリマー社(Kraton Polymers, LLC)からKRATON(登録商標)E1830、KRATON(登録商標)G1650、及びKRATON(登録商標)G1651の商標名で、現在商業的に入手可能である。これらの実施例では「A」ブロックはスチレンである。「B」ブロックは、ゴム(例えば、ブタジエン、イソプレン、など)、又は、鉱油又は他の炭化水素流体で可塑化させることのできる水素化ゴム(例えば、エチレン/プロピレン又はエチレン/ブチレン又はエチレン/エチレン/プロピレン)とすることができる。エラストマー材料は、スチレンベースの共重合体以外のエラストマー重合体、例えば事実上熱可塑性である非スチレン系エラストマー重合体、又は可塑剤によって溶媒和され得る非スチレン系エラストマー重合体、又は多成分熱硬化性エラストマーである非スチレン系エラストマー重合体を含むこともできる。
エラストマー材料は、炭化水素流体の様な1つ又はそれ以上の可塑剤を含んでいてもよい。例えば、エラストマー材料は、芳香族炭化水素不含食品等級白色パラフィン系鉱油、例えばニュージャージー州マファのソネボーン社(Sonneborn, Inc.)からBLANDOL(登録商標)及びCARNATION(登録商標)の商標名で販売されているものなど、を含んでいてもよい。
幾つかの実施形態では、エラストマー材料は、約0.1:1から約50:1までの可塑剤対重合体重量比を有していてもよい。例えば、エラストマー材料は、約1:1から約30:1までの可塑剤対重合体重量比を有していてもよく、約1.5:1から約10:1までの可塑剤対重合体重量比を有することさえできる。更なる実施形態では、エラストマー材料は約4:1の可塑剤対重合体重量比を有することもできる。
エラストマー材料は、1つ又はそれ以上の充填剤(例えば軽量マイクロスフィア)を含んでいてもよい。充填剤は、エラストマー材料の熱的性質、密度、加工、などに影響を及ぼし得る。例えば、中空マイクロスフィア(例えば、中空ガラスマイクロスフィア又は中空アクリル系マイクロスフィア)は、絶縁体の役目を果たすことによってエラストマー材料の熱伝導率を下げることができ、というのも、その様な中空マイクロスフィア(例えば、中空ガラスマイクロスフィア又は中空アクリル系マイクロスフィア)は可塑剤又は重合体より低い熱伝導率を有し得るからである。別の例として、金属粒子(例えば、アルミニウム、銅、など)は、結果として得られるエラストマー材料の熱伝導率を高めることができ、というのも、その様な粒子は可塑剤又は重合体より大きい熱伝導率を有し得るからである。ワックス又は別の相変化材料(即ち、クッション要素が使用され得る温度付近で相変化を来すように調合された材料)を充填されたマイクロスフィアは、マイクロスフィア内のワックス又は他の相変化材料の相変化温度での又は相変化温度付近での温度安定性(即ち、相変化の溶融熱に因る)を提供する。相変化材料は摂氏約20度から摂氏約45度の融点を有するものとすることができる。
エラストマー材料は、更に酸化防止剤を含んでいてもよい。酸化防止剤は、加工中の熱劣化の影響を低減することができ又は長期安定性を改善することができる。酸化防止剤は、例えば、ニュージャージー州イーゼリンのビーエーエスエフ社(BASF Corp.)からIRGANOX(登録商標)1010として又はカリフォルニア州、ロサンジェルスのエバースプリング社(Everspring Corp. USA)からEVERNOX(登録商標)10として商業的に入手可能なペンタエリスリトールテトラキス(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート);ビーエーエスエフ社(BASF Corp.)からIRGANOX(登録商標)1076として又はエバースプリングケミカル社(Everspring Chemical)からEVERNOX(登録商標)76として商業的に入手可能なオクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート;及び、ビーエーエスエフ社(BASF Corp.)からIRGAFOS(登録商標)168として又はエバースプリングケミカル社(Everspring Chemical)からEVERFOS(登録商標)168として商業的に入手可能なトリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、を含む。1つ又はそれ以上の酸化防止剤が、エラストマー材料の単一調合物中に組み合わされていてもよい。可塑剤と重合体の混合物中の酸化防止剤の使用は、先に参考文献として援用されている米国特許第5,994,450号の第25段及び第26段に記載されている。エラストマー材料は、約5重量%までの酸化防止剤を含むことができる。例えば、エラストマー材料は、約0.10重量%から約1.0重量%の酸化防止剤を含んでいてもよい。
幾つかの実施形態では、エラストマー材料は樹脂を含んでいてもよい。樹脂は、クッション要素102の変形後の弾性反発を低速化するようエラストマー材料を改質するために選択されることができる。樹脂は、含まれている場合には、テネシー州キングスポートのイーストマン・ケミカル社(Eastman Chemical Company)からREGALREZ(登録商標)の商標名の下に商業的に入手可能なものの様な水素化純粋単量体炭化水素樹脂を含んでいてもよい。樹脂は、含まれている場合には、エラストマー材料の表面の粘着性を高める粘着性付与剤として機能することができる。
幾つかの実施形態では、エラストマー材料は顔料又は顔料の組合せを含んでいてもよい。顔料は審美的であり及び/又は機能的であり得る。つまり、顔料は、クッション要素102に、顧客への外見的アピール性を提供することができる。加えて、暗い色を有するクッション要素102は、明るい色を有するクッション要素102とは放射光の吸収に差があるだろう。
エラストマー材料は、何れかの種類のゼラチン状エラストマーを含んでいてもよい。例えば、エラストマー材料は、スチレン−エチレン−エチレン−プロピレン−スチレン(SEEPS)エラストマートリブロック共重合体(例えばSEPTON(登録商標)4055)1重量部と、70重量ストレートカット白色パラフィン系鉱油(例えばCARNATION(登録商標)白色鉱油)4重量部との溶融配合物に、随意的には顔料、酸化防止剤、及び/又は他の添加物を加えた溶融配合物を含んでいてもよい。
エラストマー材料は、変形後にそれの元の形状へ戻る材料及び弾性的に伸縮される材料を含むことができる。エラストマー材料は、感触はゴムの様であるが、従来のゴム材料に勝って変形圧力を加える物体の形状へ変形し易く、また従来のゴム材料より低いデュロメーター硬度を有することができる。例えば、エラストマー材料は、ショアAスケールで約50未満の、約0.1から約50の、又は約5未満の硬度を有することができる。
幾つかの実施形態では、クッション要素102は圧縮されることもできる。例えば、クッション要素102は円筒形状へロール包装されるようになっていてもよい。マットレスをロール包装する方法は、例えば、2011年11月1日発行の米国特許第8,046,973号「マットレスを包装するための機械」(“Machine for Packaging Mattresses”);2003年4月24日公開の米国特許公開第2003/0074863号「発泡体コアをロール包装するための方法」(“Method for Roll Packing Foam Cores”);2015年7月23日公開の米国特許公開第2015/0203221号「発泡体製品を包装するためのシステム及び方法」(“System and Method for Packaging a Foam Product”);及び、本願の譲受人へ譲渡されている2016年3月7日出願の米国特許出願第15/063,114号「クッションを配送するための袋及び関連の方法」(“A Bag for Shipping a Cushion and Related Methods”)に記載されており、前記各特許の開示全体をここに参考文献として援用する。
幾つかの実施形態では、ロール包装機械は、クッション要素102を圧縮形態へ変えるのに十分な荷重を加えることができる。ここでの使用に際し「圧縮形態」という用語は、クッション要素102が元の大きさ及び形状とは異なる大きさ及び形状を有している状態であって、隣接する座屈壁108が一体に押圧され、空隙110が存在しないように倒され得る状態を意味し及び含む。先にここで援用されている米国特許出願第15/063,114号に記載されている様に、圧縮形態にあるクッション要素102を含んでいるクッション100は、円筒状袋などの中に包装され、顧客へ配送されることができる。クッション100を使用するには、顧客はクッション100を梱包材から取り出し、クッション100及びクッション要素102が元の大きさ及び形状へ戻るにまかせればよい。
本開示の諸実施形態によるエラストマー材料は十分に粘着性があるので、クッション100が袋から取り出された後にクッション要素102が展開形態へ戻らないこともあり得ることが観察された。つまり、座屈壁108が互いへ粘着し得る、又はクッション100が袋から取り出された後も互いへ粘着したままであり得る、ということだ。幾つかの実施形態では、クッション要素102は、妥当な時間の量(例えば大凡8時間未満)の内に展開形態へ戻らない可能性がある。他の実施形態では、エラストマークッション要素102は、座屈壁108同士を離すために手で又は機械的にエラストマークッション要素102を操作すること(例えば引っ張ること)なしには展開形態へ戻らないこともある。しかしながら、クッション要素102がクッション100の一部として形成されている場合、層104及び層106が、エラストマークッション要素102への直接アクセスを阻止し、座屈壁108を分離させるためのエラストマークッション要素102の操作を妨げるかもしれない。重合体材料がこの様に一緒にくっついてしまうことは技術的に「ブロッキング」と呼称される。エラストマークッション要素102が圧縮形態から展開形態へ戻るのを可能にするため、エラストマークッション要素102の表面は座屈壁108の表面上に被覆材料を有することができる。具体的には、被覆材料は座屈壁108の全部又は一部分を覆う薄いフィルムであってもよい。例えば、クッション要素102での空隙110を画定する座屈壁108の面が、その上に被覆材料を有していてもよい。
被覆材料は、脂肪酸とステアリン酸金属との配合物、典型的には水ベースの混合物を含んでいてもよい。例えば、被覆材料は、ステアリン酸、ステアリン酸金属(例えば、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、又はステアリン酸カルシウム)、プロピレングリコール、及びトリエタノールアミンを含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、被覆材料は、実質的にステアリン酸亜鉛不含であってもよい。その様な被覆材料は、ブラジル、サンパウロのオーシャン・ケミカル・インダストリー社(Ocean Chemical Industry)からRuberZol RA137の商標名の下にスラリーとして入手可能である。被覆材料は無毒性であるように調合されることができる。被覆材料は、クッション要素102が、座屈壁108が一体に押圧されている様な圧縮形態にあるときに、座屈壁108同士の接着を妨げるように調合されることができる。
他の実施形態では、被覆材料は、クレイベースの材料(例えばタルク)、脂肪酸(例えば、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、など)の様な、離型剤として一般に使用されている材料を含んでいてもよい。
図3は、図2のクッション要素102の表面へ被覆材料を塗布する方法120の流れ図である。動作122にて、クッション要素102が形成されることになる。幾つかの実施形態では、クッション要素102は成形されることができる。限定するわけではないが一例として、クッション要素102は、先に参考文献として援用されている米国特許第8,919,750号に記載されている様に成形されることができる。例えば、2010年2月23日発行の米国特許第7,666,341号「スクリード成形法」(“Screed Mold Method”)又は2014年12月30日発行の米国特許第8,919,750号,「座屈壁を備えるクッション要素及びその様なクッション要素を形成する方法」(“Cushioning Elements Comprising Buckling Walls and Methods of Forming Such Cushioning Elements”)に記載されているプロセスによって溶融エラストマーゲルが金型の中へ射出されてもよく、前記各特許の開示全体をここに参考文献として援用する。座屈壁108は、溶融エラストマーゲルの金型内への射出によって形成されることができる。エラストマーゲルは、クッション要素102を形成するよう、固化され(例えば冷却による)、金型から取り出されることができる。クッション要素102は離型剤の使用なしに形成されることもできる。
動作124では、クッション要素102の1つ又はそれ以上の表面が被覆材料で被覆されることになる。幾つかの実施形態では、クッション要素102は被覆組成物(例えば、被覆材料に、蒸発などによって被覆材料から除去され得る担体、溶剤、希釈剤、などを足したもの)を収容している浴槽に入れられてもよい。他の実施形態では、クッション要素102が被覆組成物を吹き付けられる、クッション要素102の上から被覆組成物が注がれる、又はクッション要素102と被覆組成物が回転ドラムの中で混ぜ合わされることもできる。
被覆組成物は、被覆材料と1つ又はそれ以上の付加材料を含んでいてもよい。例えば、被覆組成物は、水、ステアリン酸、ステアリン酸金属、プロピレングリコール、及びトリエタノールアミンを含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、被覆組成物は、少なくとも約85重量%の水、少なくとも約90重量%の水、少なくとも約95重量%の水、又は少なくとも約97重量%もの水、を含有することができる。水は被覆材料を分散させるために使用されることができる。被覆材料中の水の量は、少なくとも一部には、クッション要素102上に留まろうとする被覆材料の量を決定付けることになる。幾つかの実施形態では、被覆組成物は、アルコールの様な蒸発することのできる別の溶剤を、水に加えて又は水に代えて含むこともできる。
クッション要素102は、クッション要素102が形成された(例えば金型から取り出された)直後に又は形成後約180分以内に被覆組成物と接触させられてもよい。他の実施形態では、クッション要素102は、クッション要素102が形成されてから180分より後に被覆組成物と接触させられてもよい。
クッション要素102が浴槽の中へ入れられる実施形態では、浴槽は少なくとも1つのクッション要素102に適応する大きさ及び構成とすることができる。幾つかの実施形態では、浴槽は少なくとも4つのクッション要素102に適応する大きさ及び構成とすることができる。浴槽内に提供され同時に被覆されることのできるクッション要素102の数は、クッション要素102の寸法に依存するであろう。幾つかの実施形態では、クッション要素102は連続的に洗浄用組成物を通過してゆくようになっていてもよい。
クッション要素102は、意図される使用に基づく何れかの選択された寸法を有することができる。例えば、クッション100がキングサイズベッド向けマットレスであるなら、クッション要素102は、大凡76インチ(193cm)×約80インチ(203cm)、厚さ大凡2インチ(5.08cm)、重さ大凡80lbs(36.3kg)であってもよい。クッション100がクイーンサイズベッド向けマットレスであるなら、クッション要素102は、大凡60インチ(152cm)×約80インチ(203cm)、厚さ大凡2インチ(5.08cm)、重さ大凡60lbs(27.24kg)であってもよい。クッション100がエクストラロングツインサイズベッド向けマットレスであるなら、クッション要素102は、大凡38インチ(96.5cm)×約80インチ(203cm)、厚さ大凡2インチ(5.08cm)、重さ大凡40lbs(18.1kg)であってもよい。幾つかの実施形態では、クッション要素102は、大凡3インチ(7.62cm)又は大凡4インチ(10.16cm)の様な何れかの他の選択された厚さを有していてもよく、それに相応して重さも増減する。
座屈壁108、上表面103、及び下表面105を含むクッション要素102の様々な表面が、被覆材料を含んでいる被覆組成物で被覆されることができる。幾つかの実施形態では、図4に描かれている様に、クッション要素102は、クッション要素102を被覆組成物の浴槽202の中へ送り込んでゆくことによって被覆されるようになっていてもよい。クッション要素102は、1つ又はそれ以上のローラー204によって浴槽202へ入って出るよう案内されるようになっていてもよい。ローラー204はクッション要素102が少なくとも部分的に被覆組成物に浸漬されるような具合に、クッション要素102を被覆組成物の表面の下へ押し出すように構成されていてもよい。連続的にクッション要素を浴槽202を通して動かしてゆくために(例えば、クッション要素102を浴槽202へ送達し、クッション要素102を引き上げて浴槽202から外へ出すために)、ローラー204のうち幾つかは駆動機構(例えば、モーターへ接続されたベルト又はシャフト)へ接続されていてもよい。クッション要素102は、約30秒内、約5秒内、更には約1秒内の様な短時間の暴露後に被覆組成物で被覆された状態になることができる。クッション要素102が、比較的小さい寸法を有する角、割れ目、孔、など、を含んでいるなら、クッション要素102の被覆組成物への暴露時間は増長されてもよい。幾つかの実施形態では、クッション要素102は、被覆組成物がクッション要素102全体を覆うべく十分に流動し浸透してゆくよう被覆組成物と複数回接触させられてもよい。クッション要素102は覆われてしまえば被覆組成物中に居座る必要はない。
図4に描かれている連続プロセスは、プロセス制御の点で有利である、というのも、被覆組成物の量及び濃度が、自動的な弁、ポンプ、などによって制御でき、バッチプロセスに比較するとクッション要素102がより一定して且つより均一に被覆されることができるからである。
バッチプロセスが使用されることもあり、バッチプロセスは試験目的及びスケーリング目的には特に好都合であるだろう。被覆組成物を収容する容器は、被覆されることになるクッション要素102の少なくとも一部分を保持することができる限り、何れの容器が使用されてもよい。例えば、馬槽が被覆組成物で一部満たされ、キングサイズマットレスに使用するためのクッション要素102が馬槽に浸されてもよい。別の実施例として、5ガロン(18.92リットル)のバケツが被覆組成物で一部満たされ、シートクッションに使用するためのクッション要素102がバケツに浸されてもよい。
幾つかの実施形態では、クッション要素102は浴槽202を使用することなく被覆されることもできる。例えば、圧縮空気噴霧器を使用して、被覆組成物がクッション要素102の表面上へ噴霧されてもよい。他の実施形態では、被覆組成物はクッション要素102の表面を覆って振り落され又は注がれることもできる。被覆組成物は、更に、クッション要素102の表面上へ機械的に又は手で刷毛塗りされ又は擦り付けられてもよい。
動作126(図3)では、被覆組成物の一部(典型的には水又は他の溶剤)がクッション要素102から除去されることになる。幾つかの実施形態では、クッション要素102を手で振るか又は吹き曝すことによって余分な被覆組成物は除去されることができる。他の実施形態では、余分な被覆組成物は、自然に(例えば、手での又は機械的な刺激を加えることなしに)クッション要素102から垂れ落ちてゆくことができる。余分な被覆組成物があれば、それは回収され他のクッション要素102を被覆するのに再使用されてもよい。
例えば、クッション要素102が浴槽202(図4)を出た後、クッション要素102は乾燥するために或る時間の間空気に曝されてもよい。幾つかの実施形態では、クッション要素102は、1分未満、1分から3分の間、3分から6分の間、少なくとも10分、約10分から約60分の間、又は60分より多く、の時間に亘って乾燥されてもよい。クッション要素102が乾燥される時間の長さは、クッション要素102の寸法、被覆組成物中の水又は他の材料の量、クッション要素102が乾燥される温度、又は何れかの他のパラメータ、に基づいて変わり得る。クッション要素102を乾かす段階は、被覆材料をクッション要素102の表面に残し、水又は他の材料の被覆組成物からの蒸発を生じさせることになる。幾つかの実施形態では、クッション要素102は、ファン及び/又は電気加熱要素を使用するなどによってクッション要素102の上方に温風を送ることによって乾かされてもよい。クッション要素102が形成後(例えば、金型から取り出された後)直ちに被覆されるという様な他の実施形態では、クッション要素102は、被覆されるときに温かであり、クッション要素102の熱がクッション要素102の乾燥に寄与するということもある。クッション要素102を乾かすのに熱及び空気循環が使用されることができるが、どちらも必須ではない。つまり、クッション要素102は、熱又は空気循環なしであっても乾かされることができる。
幾つかの実施形態では、供給者から受け取られるところの被覆組成物が水又は別の溶剤を含んでいることもある。被覆組成物には、任意の選択された濃度を現出させるために、追加の水が加えられてもよい。例えば、被覆組成物がスラリーとして受け取られる場合、スラリーは、約2重量%から約25重量%のスラリーに約75重量%から約98重量%の水を加えることによって希釈されてもよく、例えば約5重量%から約15重量%のスラリーに約85重量%から約95重量%の水を加えることによって希釈されてもよい。被覆組成物中の水の量を増加させることは、乾燥後にクッション要素102上に留まる被覆材料の量を減少させることになる。こうすれば、クッション要素102の被覆の有益な効果を、より少ない被覆材料を使用して実現でき、材料費用及び重量を軽減することができる。
幾つかの実施形態では、クッション要素102上に提供される被覆材料は、クッション要素102が被覆されたと視覚的に見極められないようにクッション要素102の表面に薄い色を付けるか又は表面を変色させるようになっていてもよい。他の実施形態では、クッション要素102上に提供される被覆材料が視認できないようになっていてもよい。例えば、少なくとも95重量%の水を有する被覆組成物を乾燥させた後にクッション要素102上に留まっている被覆材料の量が、裸眼では視認できない量であってもよい。被覆材料の量は、被覆材料が、剥げ落ちないように、隣接する材料上へにじまないように、クッション要素102を変色させないように、又は検出可能な臭いを持たないように、選択されることができる。一部の実施形態では、被覆材料は、クッション要素102の表面の概してねばねばしない感触を強化することができる。幾つかの実施形態では、クッション要素の被覆済み材料と未被覆材料の感触に慣れた人が、クッション要素102を触ったり擦ったりしても特定のクッション要素102が被覆材料を含んでいるかどうかを見極めかねることもある。
幾つかの実施形態では、クッション要素102は、被覆材料の質量対エラストマー材料の質量の比として、約0.01:100から約3.0対100までの比、例えば約0.1:100から約1.5:100まで又は約0.7:100の様な比、を有していてもよい。
動作128で、クッション要素102の上方及び/又は下方に追加の層が提供されることになる。幾つかの実施形態では、上層104がクッション要素102の上表面103を覆って形成(例えば付着)され、下層106がクッション要素102の下表面105の下に形成(例えば付着)されることができる(図1参照)。
ここに説明されているクッション要素102は、被覆されていないクッション要素に勝る諸利点を有し得る。例えば、被覆材料をその上に有しているクッション要素102であって、後に、圧縮され、梱包され、梱包材から取り出されるクッション100内に提供されているクッション要素102は、即座に及び/又は8時間足らずで展開形態へ戻ることができるだろう。また、座屈壁108は、クッション要素102がその包装材から取り出された後に手による又は機械的な力が加えられなくても、即ち平静に放置されていれば、分離してゆくだろう。付加的な末端使用者による操作なしのこの急速展開は、クッション100の即時使用を可能にさせ、クッションのロール包装をより有益な配送オプションにすることができる。
幾つかの実施形態では、被覆組成物は湿式のこのための潤滑剤として使用されることができる。つまり、クッション要素102が被覆された後で、典型的にはクッション要素102が乾かされる前に、クッション要素102は選択された大きさ及び形状へ裁断されてもよい。被覆組成物は、のこ刃がクッション要素102を裁断してゆく際にクッション要素102のエラストマー材料の結着を制限し又は防ぐことができる。別途潤滑剤を供給する必要がないため、製造時間と製造費用が軽減されることになる。また、従来の裁断用潤滑剤に典型的に付きまとう水洗及び乾燥サイクルを回避することができる。
比較例
実験では、その表面に何れの被覆も提供されていないエラストマークッション要素を有するクッションが、米国特許出願第15/063114号に記載のプロセスによってロール包装された。クッションが圧縮形態にロール包装された後、クッションは梱包され、その後、クッションがその元の大きさ及び形状に戻れるように梱包材から取り出された。しかし、クッションは8時間以内にその元の大きさ及び形状に戻るのに失敗した。被覆されていないエラストマークッション要素を含んでいるクッションに対して他の同様の実験を行ったところ、幾つかのクッションは30日以内に元の大きさ及び形状へ戻るのに失敗し、また他のクッションは手で座屈壁を引っ張って離すことなしには元の大きさ及び形状に戻ることは決してなかった。
他の実験では、エラストマークッション要素が、一般的なブロッキング防止添加剤であるタルク粉末で被覆された。タルクで被覆されたクッション要素を含むクッションは、同様にロール包装され、梱包され、その後、クッションがその元の大きさ形状に戻れるように梱包材から取り出された。被覆されていないエラストマークッション要素と同じく、クッションの座屈壁はほぐれず、クッションは8時間以内にその元の大きさ及び形状へ戻るのに失敗した。概して、被覆されていないエラストマークッション要素とタルクで被覆されたエラストマークッション要素の間には何の改善も観察されなかった。
別の更なる実験では、エラストマークッション要素が、グリセリン及びドーン(DAWN)(登録商標)食器洗浄液の様な界面活性剤で被覆された。界面活性剤で被覆されたクッション要素を含むクッションは、同様にロール包装され、梱包され、その後、クッションがその元の大きさ形状に戻れるように梱包材から取り出された。被覆されていないエラストマークッション要素及びタルクで被覆されたエラストマークッション要素と同じく、クッションの座屈壁はほぐれず、クッションは8時間以内にその元の大きさ及び形状へ戻るのに失敗した。概して、界面活性剤で被覆されたエラストマークッション要素と被覆されていないエラストマークッション要素とタルクで被覆されたエラストマークッション要素の間には何の改善も観察されなかった。
実施例
図1に描かれているマットレスが、ここに記載の方法に従って形成された。マットレスは、可塑剤と重合体とのエラストマー混合物で形成されたエラストマークッション要素を含んでいた。混合物は、4:1の可塑剤対重合体重量比を含んでいた。可塑剤は70重量油を備え、重合体はKRATON(登録商標)E1830を備えていた。混合物は更に顔料及び酸化防止剤を含んでいた。エラストマー混合物は次いで充填剤を提供された。充填剤は、比重0.4を有する大凡17体積%中空ガラスマイクロスフィアを備えていた。エラストマー混合物及び充填剤で形成されたクッション要素は、5重量%RuberZol RA137(ブラジル、サンパウロのオーシャン・ケミカル・インダストリー社(Ocean Chemical Industry)から)対95重量%水の被覆組成物を収容している馬槽にクッション要素を約30秒間浸漬することによって、当該被覆組成物で被覆された。クッション要素は馬槽から取り出され、余分な被覆組成物がクッション要素から受け皿の中へ滴るがままにされた。クッション要素は、華氏約120度(摂氏約49度)へ温められた空気を約30分の間クッション要素に隣接して循環させることによって乾かされた。クッション要素は、米国特許出願第15/062,621号に記載されている様に、クッション要素を発泡体層へ付着させ、クッション要素及び発泡体層を編み生地に挿入することによって、マットレスの一部として形成された。マットレスは、ロール梱包され、ロール包装された状態で42日間放置され、その後、梱包を解かれた。梱包を解かれ次第、マットレスは広がり、その元の大きさ及び形状(例えば展開形態)へ戻るがままにされた。マットレスは、及びより具体的には、その上に被覆材料を有するクッション要素は、手で又は機械的に座屈壁を引っ張って離すことなしに、即座に又は少なくとも8時間足らずで、展開形態へ戻った。
本開示の追加の非限定的な実施形態を以下に提示する。
実施形態1
展開形態では複数の中空柱体を画定する複数の交差座屈壁を形成しているエラストマー材料を備えるクッション要素であって、エラストマー材料はエラストマー重合体及び可塑剤を備えている、クッション要素と、交差座屈壁の少なくとも1つの表面を覆った被覆材料であって、ステアリン酸、ステアリン酸金属、プロピレングリコール、及びトリエタノールアミンを備えている被覆材料と、を備えているクッション。
実施形態2
実施形態1のクッションにおいて、被覆材料の質量対エラストマー材料の質量の比は、約0.1:100から約3.0:100である、クッション。
実施形態3
実施形態2のクッションにおいて、被覆材料の質量対エラストマー材料の質量の比は、約0.7:100である、クッション。
実施形態4
実施形態1から実施形態3の何れか一項のクッションにおいて、クッション要素は圧縮形態へ梱包される、クッション。
実施形態5
クッションを形成する方法であって、当該方法は、エラストマー材料を備えるクッション要素を形成する段階であって、展開形態では複数の中空柱体を画定する複数の交差座屈壁を備えているクッション要素を形成する段階と、クッション要素の表面を、ステアリン酸、ステアリン酸金属、プロピレングリコール、及びトリエタノールアミンを備える被覆組成物で被覆する段階と、クッション要素を圧縮形態へ圧縮する段階と、を備えている、方法。
実施形態6
実施形態5の方法において、クッション要素を圧縮する段階は、クッション要素を梱包する段階を備えている、方法。
実施形態7
実施形態5又は実施形態6の方法において、被覆組成物は水を備えている、方法。
実施形態8
実施形態7の方法であって、被覆組成物から水を蒸発させる段階、を更に備えている方法。
実施形態9
実施形態8の方法であって、クッション要素の表面を被覆組成物で被覆する段階の後に、且つ被覆組成物から水を蒸発させる段階の前に、エラストマー材料を裁断する段階、を更に備えている方法。
実施形態10
実施形態7又は実施形態8の方法において、被覆組成物は少なくとも85重量%の水を備えている、方法。
実施形態11
実施形態5から実施形態10の何れか一項の方法において、ステアリン酸金属はステアリン酸マグネシウムを備えている、方法。
実施形態12
実施形態5から実施形態11の何れか一項の方法において、クッション要素の表面を被覆組成物で被覆する段階は、クッション要素を、被覆組成物を備える浴槽を通して送る段階を備えている、方法。
実施形態13
実施形態5から実施形態12の何れか一項の方法であって、被覆組成物を乾かすためにクッション要素の被覆された表面に亘って空気を送る段階、を更に備えている方法。
実施形態14
実施形態13の方法において、クッション要素の被覆された表面に亘って空気を送る段階は、クッション要素の被覆された表面に亘って温風を送る段階を備えている、方法。
実施形態15
実施形態5から実施形態14の何れか一項の方法であって、上クッション面をクッション要素の上表面へ及び下基板面をクッション要素の下表面へ付着させる段階、を更に備えている方法。
実施形態16
実施形態5から実施形態15の何れか一項の方法であって、クッション要素を8時間足らずで圧縮形態から展開形態へ復元する段階、を更に備えている方法。
実施形態17
梱包体へ圧縮されるエラストマー材料を備えるクッション要素であって、エラストマー材料はエラストマー重合体及び可塑剤を備えている、クッション要素と、クッション要素の表面上に提供された被覆であって、ステアリン酸、ステラリン酸金属、プロピレングリコール、及びトリエタノールアミンを備える被覆と、を備えている、圧縮クッション。
実施形態18
実施形態17の圧縮クッションにおいて、クッション要素は、クッション要素が梱包体へ圧縮されたときに一体に押圧される複数の交差座屈壁を備えている、圧縮クッション。
実施形態19
実施形態17又は実施形態18の圧縮クッションであって、クッション要素へ固定された発泡体基板、を更に備えている圧縮クッション。
実施形態20
実施形態17から実施形態19の何れか一項の圧縮クッションであって、クッション要素に隣接する生地、を更に備えている圧縮クッション。
本発明をここで幾つかの例示されている実施形態に関して説明してきたが、当業者には認識、理解される様に、本発明はその様に限定されるものではない。むしろ、例示されている実施形態に対する多くの追加、削除、及び修正が、付随の特許請求の範囲並びにその法的等価物に記載の発明の範囲から逸脱することなくなされる余地がある。加えて、発明者らによって企図されているところの開示の範囲内になお網羅されながら、1つの実施形態からの特徴が別の実施形態の特徴と組み合わされることもできる。
100 クッション
102 エラストマークッション要素
103 上表面
104 上層
105 下表面
106 下層
108 座屈壁
110 空隙
202 浴槽
204 ローラー

Claims (15)

  1. 展開形態では複数の中空柱体を画定する複数の交差座屈壁を形成しているエラストマー材料を備えるクッション要素であって、前記エラストマー材料はエラストマー重合体及び可塑剤を備えている、クッション要素と、
    前記交差座屈壁の少なくとも1つの表面を覆った被覆材料であって、ステアリン酸、ステアリン酸金属、プロピレングリコール、及びトリエタノールアミンを備えている被覆材料と、
    を備えているクッション。
  2. 請求項1に記載のクッションにおいて、前記被覆材料の質量の前記エラストマー材料の質量に対する比は、約0.1:100から約3.0:100である、クッション。
  3. 請求項2に記載のクッションにおいて、前記被覆材料の質量の前記エラストマー材料の質量に対する比は、約0.7:100である、クッション。
  4. 請求項1から請求項3の何れか一項に記載のクッションにおいて、前記クッション要素は梱包されて圧縮形態になる、クッション。
  5. 請求項1から請求項3の何れか一項に記載のクッションにおいて、前記クッション要素は複数の交差座屈壁を備えている、クッション。
  6. 請求項1から請求項3の何れか一項に記載のクッションであって、前記クッション要素へ固定された発泡体基板、を更に備えているクッション。
  7. 請求項1から請求項3の何れか一項に記載のクッションであって、前記クッション要素に隣接する生地、を更に備えているクッション。
  8. クッションを形成する方法であって、当該方法は、
    エラストマー材料を備えるクッション要素を形成する段階であって、展開形態では複数の中空柱体を画定する複数の交差座屈壁を備えている前記クッション要素、を形成する段階と、
    前記クッション要素の表面を、ステアリン酸、ステアリン酸金属、プロピレングリコール、及びトリエタノールアミンを備える被覆組成物で被覆する段階と、
    前記クッション要素を圧縮形態へ圧縮する段階と、
    を備えている、方法。
  9. 請求項8に記載の方法において、前記クッション要素を圧縮する段階は、前記クッション要素を梱包する段階を備えている、方法。
  10. 請求項8又は請求項9に記載の方法において、前記被覆組成物は水を備えている、方法。
  11. 請求項10に記載の方法であって、前記被覆組成物から前記水を蒸発させる段階、を更に備えている方法。
  12. 請求項11に記載の方法であって、前記クッション要素の前記表面を前記被覆組成物で被覆する段階の後に、且つ前記被覆組成物から前記水を蒸発させる段階の前に、前記エラストマー材料を裁断する段階、を更に備えている方法。
  13. 請求項8又は請求項9に記載の方法において、前記ステアリン酸金属はステアリン酸マグネシウムを備えている、方法。
  14. 請求項8又は請求項9に記載の方法であって、前記被覆組成物を乾かすために前記クッション要素の前記被覆された表面に亘って空気を送る段階、を更に備えている方法。
  15. 請求項8又は請求項9に記載の方法であって、上クッション面を前記クッション要素の上表面へ及び下基板面を前記クッション要素の下表面へ付着させる段階、を更に備えている方法。
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