JP2020531221A - 3D polylactic acid fiber matrix layer for bedding products - Google Patents
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Abstract
マットレスなどの寝具製品に用いられるための3次元ポリマー繊維マトリクス層(10)が開示される。3次元ポリマー繊維マトリクス層(10)は、一般に、隣接するPLA繊維(12)同士の間の接続点(16)にて結合されているとともに前記層の単位領域あたりの自由体積を有する複数のランダムに配向されたポリ乳酸(PLA)繊維(12)を含む。A three-dimensional polymer fiber matrix layer (10) for use in bedding products such as mattresses is disclosed. The three-dimensional polymer fiber matrix layer (10) is generally coupled at a connection point (16) between adjacent PLA fibers (12) and has a plurality of random volumes having a free volume per unit region of the layer. Includes polylactic acid (PLA) fibers (12) oriented in.
Description
本開示は、一般に、寝具製品および製造方法に関し、より詳細には、3次元ポリ乳酸(PLA)繊維マトリクス層を備える寝具製品に関する。 The disclosure generally relates to bedding products and manufacturing methods, and more particularly to bedding products comprising a three-dimensional polylactic acid (PLA) fiber matrix layer.
オールフォームマットレスアセンブリおよびハイブリッドフォームマットレス(例えば、1つまたは複数のフォーム層に加えて、スプリングコイル、流体を含む袋状部、およびそれらの様々な組合せを備えるフォームマットレス)に関する継続中の問題のうちの1つは、ユーザの快適さである。ユーザの快適さに対処するため、マットレスは、意図されるユーザのニーズに適するように、特に密度および硬度などの変化する特性を有する複数の層を有するように製造されることが多い。ユーザの快適さに関わる1つの特定の領域は、ある期間後にユーザが経験する蓄熱のレベルである。これに加えて、いくつかのマットレスは、高レベルの湿気を保持し、さらにユーザに対する不快を生じ、潜在的に不衛生に至り得る。 Of ongoing problems with all-foam mattress assemblies and hybrid foam mattresses (eg, foam mattresses with one or more foam layers plus spring coils, bag-like parts containing fluid, and various combinations thereof). One of them is user comfort. To address user comfort, mattresses are often manufactured to have multiple layers, especially with varying properties such as density and hardness, to suit the intended user needs. One particular area of comfort for the user is the level of heat storage that the user experiences after a period of time. In addition to this, some mattresses retain high levels of moisture and can also cause discomfort to the user, potentially unsanitary.
残念なことに、現在のマットレスアセンブリに用いられる高密度のフォーム(特に、典型的には微細なセル構造を有し通気性が低い従来のメモリフォーム層を利用したもの)は、一般に、適切な換気を妨げる。結果として、フォーム材料は、ある期間後にユーザに対して不快なレベルの熱を示し得る。 Unfortunately, the high density foams used in current mattress assemblies, especially those that utilize traditional memory foam layers, typically with fine cell structures and low air permeability, are generally suitable. Interfere with ventilation. As a result, the foam material may exhibit a level of heat that is unpleasant to the user after a period of time.
本明細書において開示されるものは、3次元ポリ乳酸(PLA)ポリマー繊維マトリクスを備える寝具製品である。
1つまたは複数の実施形態では、マットレス構造についての3次元ポリマー繊維マトリクス層は、隣接するPLA繊維同士の間の接続点にて結合されるとともにその層の単位領域あたりの自由体積を有する、複数のランダムに配向されたポリ乳酸(PLA)繊維を備える。
Disclosed herein are bedding products comprising a three-dimensional polylactic acid (PLA) polymer fiber matrix.
In one or more embodiments, the three-dimensional polymer fiber matrix layer for the mattress structure is bonded at the connection points between adjacent PLA fibers and has a free volume per unit region of the layer. It comprises randomly oriented polylactic acid (PLA) fibers.
1つまたは複数の実施形態では、マットレスは、隣接する繊維同士の間の接続点にて結合されるとともにその層の単位領域あたりの自由体積を有する、ランダムに配向されたPLA繊維を備える1つ以上の3次元PLA繊維マトリクス層を備える。 In one or more embodiments, the mattress comprises randomly oriented PLA fibers that are bonded at the junction between adjacent fibers and have a free volume per unit area of the layer. The above three-dimensional PLA fiber matrix layer is provided.
本開示は、本開示の様々な特徴の以下の詳細な説明およびその詳細な説明に含まれる例を参照することによって、より容易に理解され得る。 The present disclosure may be more easily understood by reference to the following detailed description of the various features of the present disclosure and the examples contained therein.
図4および図5は、本発明の一実施形態に係るマットレス200の上面図(上)および側面図(下)をそれぞれ示す。マットレス200は、マットレスコア202と、就寝面を提供するようにマットレスコア202上に配置されている1つ以上の3次元PLA繊維マトリクス層204とを備える。3次元PLAマトリクス層204の部分206および208は、異なって処理されてよい。例えば、3次元PLAマトリクス層204の部分208はプレコンディショニングされてよく、一方、部分206はプレコンディショニングされない。これによって、マットレスのある部分がより硬質またはより軟質であることが可能であって、ユーザの就寝姿勢に合うように仕立てられることが可能であるマットレスを得る。他の実施形態では、3次元PLAマトリクス層204の異なる部分が、異なる程度にプレコンディショニングされてよい。例えば、3次元PLAマトリクス層204の一区画は、特定の硬さを提供するように、ある量の圧縮(または伸張)が行われてよく、3次元ポリマーマトリクス層204の別の区画は、異なる硬さを提供するように、異なる量により圧縮または伸張されてよい。随意では、3次元PLAマトリクス層204は、3つ以上の部分においてプレコンディショニングされてよく、各部分は異なる硬さを提供するようにプレコンディショニングされてよい。
4 and 5 show a top view (top) and a side view (bottom) of the
図6は、下部の基底層302と、3次元ポリマー繊維マトリクス層304と、1つ以上の上部フォーム層306とを備えるマットレス300を概略的に示す。3次元PLA繊維マトリクス層304は、基底層302と上部フォーム層304との間にある。
FIG. 6 schematically shows a
本開示は、マットレスに1つまたは複数の3次元ポリ乳酸繊維マトリクス層を提供することによって、先行技術において知られた問題を克服する。3次元繊維マトリクスを形成するポリ乳酸ポリマー(PLA)は、ポリ乳酸とも呼ばれる。PLAは、再生不能な石油資源に典型的には由来する従来のプラスチックとは対照的な、再生可能資源に由来する生分解性の熱可塑性脂肪族ポリエステルである。いくつかの様々な種類の適切なポリ乳酸ポリマーは、ラセミPLLA(ポリ−L−乳酸)、規則性PLLA(ポリ−L−乳酸)、PDLA(ポリ−D−乳酸)、PDLLA(ポリ−DL−乳酸)、PLGA(乳酸−グリコール酸共重合体)、PCL(ポリカプロラクトン)、およびそれらの組合せを含む。 The present disclosure overcomes the problems known in the prior art by providing the mattress with one or more three-dimensional polylactic acid fiber matrix layers. The polylactic acid polymer (PLA) that forms the three-dimensional fiber matrix is also called polylactic acid. PLA is a biodegradable thermoplastic aliphatic polyester derived from renewable resources, as opposed to traditional plastics typically derived from non-renewable petroleum resources. Several different types of suitable polylactic acid polymers are racemic PLLA (poly-L-lactic acid), regular PLLA (poly-L-lactic acid), PDLA (poly-D-lactic acid), PDLLA (poly-DL-DL-). Includes lactic acid), PLGA (lactic acid-glycolic acid copolymer), PCL (polycaprolactone), and combinations thereof.
マットレス内の1つまたは複数の3次元PLA繊維マトリクス層の位置は、限定されるように意図されるものではない。1つまたは複数の実施形態では、1つまたは複数の3次元PLA繊維マトリクス層は、マットレスの表面または底部に近接して配置されることが可能である。1つまたは複数の他の実施形態では、3次元PLA繊維マトリクス層は、オールフォームマットレス構造においては基底フォーム層と1つまたは複数のフォーム層(例えば、ポリウレタンフォーム層、ラテックスフォーム層、粘弾性フォーム層など)との間の、または基底層として袋状部、コイルスプリングなどをさらに備えることが可能なハイブリッドマットレス構造においてはインナーコアと1つまたは複数のフォーム層との間の遷移層として利用される。 The location of one or more 3D PLA fiber matrix layers in the mattress is not intended to be limited. In one or more embodiments, the one or more three-dimensional PLA fiber matrix layers can be placed in close proximity to the surface or bottom of the mattress. In one or more other embodiments, the three-dimensional PLA fiber matrix layer is a basal foam layer and one or more foam layers (eg, polyurethane foam layer, latex foam layer, viscoelastic foam) in an all-foam mattress structure. It is used as a transition layer between the inner core and one or more foam layers in a hybrid mattress structure that can further include bag-like parts, coil springs, etc. between (layers, etc.) or as a base layer. To.
3次元PLA繊維マトリクス層は、一般に、3次元層に剛性を提供するように、繊維同士の間の様々な接触点が結合点として機能する3次元ランダム繊維配向を生じる、押出処理によって形成される。 The 3D PLA fiber matrix layer is generally formed by an extrusion process that produces a 3D random fiber orientation in which various contact points between the fibers act as bond points so as to provide rigidity to the 3D layer. ..
3次元PLA繊維マトリクス層は、それ自身、3次元ポリマー層を備えるマットレス上をユーザが一方から他方に転がる時に生じ得るような、剪断方向における疲労を受けやすい。結果として、使用に応じて3次元ポリマー繊維層の密集が生じ、これは硬さの変化および高さの減少として経時的に現れることがある。使用に応じた3次元PLA繊維マトリクス層に対する特性変化を最小化するように、3次元ポリマーマトリクス層は、3次元ポリマー繊維マトリクス層内の弱い結合および/または構造的に弱い繊維を壊すプレコンディショニング処理を受けやすくすることが可能である。 The 3D PLA fiber matrix layer is itself susceptible to fatigue in the shear direction, which can occur when the user rolls from one to the other on a mattress with a 3D polymer layer. As a result, denseness of the three-dimensional polymer fiber layer occurs with use, which may appear over time as a change in hardness and a decrease in height. The 3D polymer matrix layer is a preconditioning process that breaks weak bonds and / or structurally weak fibers within the 3D polymer fiber matrix layer so as to minimize the change in properties for the 3D PLA fiber matrix layer with use. It is possible to make it more susceptible.
ここで図1を参照すると、参照符号10により一般に示される3次元PLA繊維マトリクス層が示される。3次元PLA繊維マトリクス層10は、相当数の空隙14(すなわち、単位領域あたり比較的大きい量の自由空間)を形成するランダムに配向されたPLA繊維12を含む。自由空間は、PLA繊維によって占有されない領域として形成され、本明細書において空隙とも呼ばれる。3次元PLA繊維マトリクス層10は、ランダムに配向されたPLA繊維同士の間の交点に複数の結合点16を有する。
Here, with reference to FIG. 1, a three-dimensional PLA fiber matrix layer generally represented by
一般に3次元PLAマトリクス層10は、複数の繊維を形成するようにPLAを最初に押し出すことによって形成される。PLAの乾燥グラニュール、ペレット、チップなど(含水率250ppm未満)は、PLAの溶融温度(すなわち、約150℃〜約170℃)よりも大きい上昇した温度および圧力の押出装置(すなわち、押出機)に供給される。次いでPLAは、溶融形態において、一般に定められた直径の複数の離間した開口部を含むプレートであるダイを通じて押し出される。開口部の配置、密度および直径は、プレートを通じて同一であることも異なることも可能である。異なるときには、3次元PLA繊維層は、密度の異なる区域(例えば、断面領域が単位領域あたり異なる量の自由体積を有することが可能である)を有するように作られることが可能である。例えば、3次元PLA繊維マトリクス層はフレーム状構造を含むことが可能であり、外周部が内部よりも高密度を有するか、3次元PLA繊維マトリクス層が格子状パターンを有し、格子の各正方形は隣接する正方形とは異なる密度を有するか、3次元PLA繊維マトリクス層が様々な予想されるユーザの重量負荷に対応する異なる密度部分を有する。3次元PLA繊維マトリクス層の様々な構造は、限定されることが意図されるものではなく、任意の所望の用途についてカスタマイズされることが可能である。このようにして、3次元PLA繊維マトリクス層の硬さ(すなわち、押込み力たわみ)および/または密度は、ダイ形状およびコンベア速度に応じて一様であるか異なることが可能である。
Generally, the three-dimensional
PLA原材料は冷却槽へと押し出され、それによってもつれを生じ、もつれによってPLA繊維の結合を得る。同時に、連続的に押し出され、冷却されたポリマーマトリクスはコンベア上へと引かれる。運搬のレートおよび冷却槽の温度は3次元ポリマー繊維層の厚さと密度とをさらに変化させるように、個々に変化することが可能である。一般に、3次元PLA繊維マトリクス層の厚さは、それ自体、約2.54cmから約15.24cmまで(約1から約6インチまで)の範囲の厚さの全幅マットレス材料として押し出されることが可能であり、またトッパーの大きさにまたはロール形態内に製造されることが可能である。しかしながら、所望される場合には、より薄いかより厚い厚さが、より広い幅とともに用いられることも可能である。3次元PLA繊維マトリクス層は、1.27cmから14.99cmまで(0.5から5.9インチまで)の範囲の厚さを有することが可能である。 The PLA raw material is extruded into a cooling tank, which causes entanglement, which results in the binding of PLA fibers. At the same time, the continuously extruded and cooled polymer matrix is drawn onto the conveyor. The rate of transport and the temperature of the cooling tank can be individually varied to further vary the thickness and density of the three-dimensional polymer fiber layer. In general, the thickness of the 3D PLA fiber matrix layer can itself be extruded as a full width mattress material with a thickness ranging from about 2.54 cm to about 15.24 cm (from about 1 to about 6 inches). It can also be manufactured to the size of a topper or in roll form. However, if desired, thinner or thicker thicknesses can be used with wider widths. The three-dimensional PLA fiber matrix layer can have a thickness in the range of 1.27 cm to 14.99 cm (0.5 to 5.9 inches).
適切な押出機は、例えば、ニュージャージー州07446ラムジーのシンシナティ−ミラクロン(Cincinnati−Millicron)のクルップヴェルナーウントプライデラー社(Krupp Werner&Pfleiderer Corp.)、ニュージャージー州08876サマービル、ノースカロライナ州シャーロットのベルストルフ(Berstorff)社、およびコネチカット州06379パーカタックのクロンプトンアンドノーズル社のデービススタンダード部門(Davis−Standard Div. Crompton&Knowles Corp.)を含む様々な製造業者から入手可能な産業用溶融可塑化押出機などの連続処理高剪断ミキサを含むが、これらに限定されない。ニーダーは、イリノイ州ブルーミントンのブス・アメリカ(Buss America)社から入手可能であり、これに代えて、ジェリマット(Gelimat)(商標)として知られる高剪断ミキサが、ドイツ国マンハイム・ヴァルトホーフの有限会社ドレイスウェルケ(Draiswerke)から入手可能であり、ファレル連続式ミキサ(Farrel Continuous Mixers)はコネチカット州アンソニアのファレル(Farrel)社から入手可能である。混合、加熱、圧縮および混練動作に用いられるスクリューコンポーネントは、ニューヨーク(1986)ハンサー出版(Hanser Publisher)ポリマー押出、ラウウェンダール(Rauwendaal)の8章および458〜476頁、メイヤー(Meijer)らの”The Modeling of Continuous Mixers.Part1:The Corotating Twin−Screw Extruder”、ポリマー工学および科学vol.28,No.5の282〜284頁(1998年3月)、およびギボンズ(Gibbons)らの「押出機(Extrusion)」現代プラスチック百科事典(Modern Plastics Encyclopedia)(1986〜1987)に示され記載されている。押出機バレル要素の選択と押出機スクリューの組立に必要な知識は、様々な押出機供給者から容易に取得可能であり、流動性ポリマー過疎化の分野の当業者に周知である。 Suitable extruders are, for example, Krupp Werner & Pfleiderer Corp. of Cincinnati-Millicron, 07446 Ramsey, NJ, 08876 Summerville, NJ, Charlotte, North Carolina, Charlotte, North Carolina. And continuous processing high shear mixers such as industrial melt plastic extruders available from a variety of manufacturers, including Davis-Standard Div. Crompton & Knowles Corp. of Crompton & Nozzle, 06379 Percatac, Connecticut. Including, but not limited to. The kneader is available from Buss America, Bloomington, Illinois, and is replaced by a high-shear mixer known as Gelimat ™ in Mannheim-Waldhof, Germany. It is available from Draiswerke, Inc., and the Farrell Continuous Mixers are available from Farrell, Ansonia, Connecticut. The screw components used for mixing, heating, compressing and kneading operations are described in New York (1986) Hanser Publicer Polymer Extrusion, Rauwendaal, Chapters 8 and 458-476, Meijer et al. The Modeling of Continuus Mixers. Part 1: The Corotating Twin-Screw Extruder ”, Polymer Engineering and Science vol. 28, No. 5 pp. 282-284 (March 1998), and Gibbons et al., "Extrudion", described in the Modern Plastics Encyclopedia (1986-1987). The knowledge required for extrusion barrel element selection and extrusion screw assembly is readily available from various extruder suppliers and is well known to those skilled in the art of fluid polymer depopulation.
PLA繊維は、中実または中空であることが可能であり、また円形もしくは三角形、または他の断面形状(例えば、三葉形、チャネルが形成されている(channeled)など)である断面を有することが可能である。別の種類のPLA繊維は、もつれたスプリング状構造を有する。製造中、PLA繊維構造は、より弾性的な構造を提供するように、繊維同士を互いに連結させるための押出によって加熱される。繊維は、所望される特性に応じて、ランダムに配向されるか指向的に配向されてよい。そうした処理は、調整可能スプリングマットレスおよび該マットレスを製造する方法(Tunable Spring Mattress and Method for Making the Same)と題される米国特許第8813286号明細書において説明され、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。 PLA fibers can be solid or hollow and have a cross section that is circular or triangular, or has any other cross-sectional shape (eg, trefoil, channeled, etc.). Is possible. Another type of PLA fiber has a tangled spring-like structure. During production, the PLA fiber structure is heated by extrusion to connect the fibers to each other to provide a more elastic structure. The fibers may be randomly or directionally oriented, depending on the desired properties. Such processing is described in US Pat. No. 8,83,286, entitled Tunable Spring Mattress and Method for Making the Same, which is hereby incorporated by reference in its entirety. Be incorporated.
PLA繊維およびそのPLA繊維の特性は、所望の調整特性を提供するように選択される。クッションについての「感触」の1つの測定は、押込み力たわみ、すなわちIFDである。押込み力たわみは、メモリフォームなどのフォームのサンプルの「硬さ」を評価するための、柔軟フォーム製造業界において用いられている測定基準である。IFD試験を実施するため、323平方センチメートル(50平方インチ−直径にて20.32cm(8インチ))の面積を有する円形の平面圧子が、通常100mmの厚さと500mm×500mmの領域を有するフォームサンプルに対して押下される(ASTM標準D3574)。フォームサンプルは、空気の通過を可能とするように孔により貫通した平坦な台上にまず置かれる。次いで、75%の「ひずみ」に2回圧縮されることによってフォームサンプルのセルが開かれ、次いで6分間回復する。力は、押出機により25%の押出を成し遂げた後に60秒測定される。より小さい硬さには低いスコア、より大きい硬さには高いスコアが対応する。このように試験される、マットレスに用いられるために構成された3次元PLA繊維マトリクス層のIFDは、22.24〜111.21N(5〜25重量ポンド)の範囲のIFDを有する。3次元PLA繊維マトリクス層の密度は、24.03〜96.11kg/m3(1.5〜6ポンド/立方フィート)の範囲である。プレコンディショニングに続いて、適用可能であれば、3次元PLA繊維マトリクス層は、25.6〜112.1kg/m3(1.6〜7ポンド/立方フィート)の密度および17.8〜110.8N(4〜24.9重量ポンド)のIFDを有することが可能である。 The properties of PLA fibers and their PLA fibers are selected to provide the desired conditioning properties. One measurement of "feel" for a cushion is indentation deflection, iFD. Indentation deflection is a metric used in the flexible foam manufacturing industry to evaluate the "hardness" of foam samples such as memory foam. To perform the IFD test, a circular planar indenter with an area of 323 square centimeters (50 square inches-diameter 20.32 cm (8 inches)) is applied to a foam sample, typically with a thickness of 100 mm and an area of 500 mm x 500 mm. It is pressed against (ASTM standard D3574). The foam sample is first placed on a flat table that is pierced by holes to allow the passage of air. The foam sample cells are then opened by being compressed twice to a 75% "strain" and then recovered for 6 minutes. The force is measured for 60 seconds after achieving 25% extrusion by the extruder. A lower score corresponds to a smaller hardness, and a higher score corresponds to a larger hardness. The IFD of the three-dimensional PLA fiber matrix layer thus tested and configured for use in mattresses has an IFD in the range of 22.24 to 111.21N (5-25 lbs). The density of the three-dimensional PLA fiber matrix layer ranges from 24.03 to 96.11 kg / m 3 (1.5 to 6 pounds / cubic foot). Following preconditioning, if applicable, the 3D PLA fiber matrix layer has a density of 25.6 to 112.1 kg / m 3 (1.6 to 7 lbs / cubic foot) and 17.8 to 110. It is possible to have an IFD of 8N (4 to 24.9 lbs).
上述した通り、いくつかの実施形態では、3次元PLA繊維マトリクス層は予めコンディショニングされることが可能である。図2は、3次元ポリマー繊維マトリクス層52の表面54にわたって、またマットレスの層として使用可能な耐用期間に、より一貫した一様な硬さまたは硬度を提供するように、3次元PLA繊維マトリクス層52のプレコンディショニングを可能としたシステム50の1つの実施形態を示す。特に、図2は、マットレスコア54の上部に備え付けられた3次元PLA繊維マトリクス層52により作られたマットレスを示す。マットレスコア54は、可動プラテン62の上方の台60上に着座する。プラテン62は、矢印65により示されるようにマットレスの脚部からマットレスの頭部まで前後に可動であり、また同時に、機械アーム64は、矢印66により示されるように上下に動く。機械アーム64は、機械的な力を与えるように、3次元PLA繊維マトリクス層52を周期的に処理することが可能である。与えられる機械的な力の量は、3次元PLA繊維マトリクス層52のIFDなどの機械特性を調節するように選択される。機械アーム64上にて搬送されるプラテン62は、マットレスの表面全体にわたって動くことによって、ほぼマットレスの全長および全幅にわたってマットレスを処理することが可能である。これは、マットレスの全長および全幅にわたって、より一貫した硬さを提供する。他の実施形態では、3次元PLA繊維マトリクス層52は、マットレスコア54なしで最初に個々に処理され、次いでコンディショニングされたマットレスアセンブリを提供するようにマットレスコア上に配置される。
As mentioned above, in some embodiments, the 3D PLA fiber matrix layer can be pre-conditioned. FIG. 2 shows a 3D PLA fiber matrix layer to provide a more consistent and uniform hardness or hardness over the
1つまたは複数の実施形態では、プラテン64は、マットレスの就寝領域および/または3次元PLA繊維マトリクス層52にほぼ類似するように寸法決定されることが可能である。そうした実施形態では、システム50は、マットレスの大部分をプレコンディショニングするように用いられてよい。さらに、そうした実施形態では、システム50は、マットレス表面の頭部、胴部および脚部を同時にプレコンディショニングするように用いられてよい。さらに他の実施形態では、システム50は、プレコンディショニングの性質に応じて、所望されるように構成されてよい。例えば、プラテン62は、マットレスおよび/または3次元PLA繊維マトリクス層52の中間部分か端部分かまたはその両方を選択的にプレコンディショニングするように寸法決定および形状決定されてよい。別の例では、システム50は、類似または異なる負荷を与えることによってマットレスの異なる部分をプレコンディショニングするために複数のプラテン63により構成されてよい。ある実施形態では、プラテン62は、プラテン62がマットレスおよび/または3次元PLA繊維マトリクス層52を次第に圧縮するべくマットレスの表面に沿って転がり得るように、マットレスの長さまたは幅に沿って可動であってよく、円筒ローラが備えられてよい。一般に、他の実施形態および実施において、図2に示されるデバイスは、3次元PLA繊維マトリクス層52の選択された部分および領域の処理しか行わないことが可能である。ある実施形態では、マットレスは、マットレスが異なる硬さの複数の区域により構成され得るように姿勢を取ってよい。そうした実施形態では、マットレスは、下部の背中および膝の下に余分な支持部を追加することによって人の脊柱のS字曲線の自然な位置整合を促進するように、または同一のマットレスにて就寝するものの異なる硬さを所望するパートナのために異なる硬さの区域を提供するように、他の区域とは異なる硬さを有する選択された区域を有するように姿勢を取られてよい。3次元PLA繊維マトリクス層52において処理された領域が用途に応じ、所望に応じて変化可能であることが、当業者には明らかとなる。ある実施形態では、追加の3次元PLA繊維マトリクス層(図示せず)が、複数の層を提供するように、マットレスにさらに配置されてよい。1つまたは複数の実施形態では、マットレスの各々および全ての層が、3次元PLA繊維マトリクス層から形成されることが可能である。随意では、これらの追加の3次元PLA繊維マトリクス層52の1つまたは複数は、本願に記載される通り、プレコンディショニングされたフォームの複数の層を有するマットレスを提供するように、ひずむこと、圧縮および/または伸張によってプレコンディショニングされてもよい。またさらに、マットレスは、フォーム、コイルスプリングなどの追加の層を備えることが可能であることが明らかである。
In one or more embodiments, the
図3は、3次元PLA繊維マトリクス層52を処理するための代替システム100を示す。示される実施形態では、逆方向に回転する一対のローラ102,104は、3次元ポリマー繊維マトリクス層52の全長および全幅にわたって力を加える。ローラは、随意では、押出ライン、切断ライン、マットレス組立ライン、またはアセンブリ発送ラインへと配置されることが可能であり、その結果、新たに製造される3次元PLA繊維マトリクス層52は、工場において調製されつつ処理される。本開示の3次元PLA繊維マトリクス層をプレコンディショニングするための、これらのおよび他の適切なシステムは、米国特許7690096号明細書にさらに開示されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
FIG. 3 shows an
図4は、本発明の一実施形態に係るマットレス200の上面図(上)および側面図(下)を示す。マットレス200は、マットレスコア202と、就寝面を提供するようにマットレスコア202上に配置されている1つ以上の3次元PLA繊維マトリクス層204とを備える。3次元PLAマトリクス層204の部分206および208は、異なって処理されてよい。例えば、3次元PLAマトリクス層204の部分208はプレコンディショニングされてよく、一方、部分206はプレコンディショニングされない。これによって、マットレスのある部分がより硬質またはより軟質であることが可能であって、ユーザの就寝姿勢に合うように仕立てられることが可能であるマットレスを得る。他の実施形態では、3次元PLAマトリクス層204の異なる部分が、異なる程度にプレコンディショニングされてよい。例えば、3次元PLAマトリクス層204の一区画は、特定の硬さを提供するように、ある量の圧縮(または伸張)が行われてよく、3次元ポリマーマトリクス層204の別の区画は、異なる硬さを提供するように、異なる量により圧縮または伸張されてよい。随意では、3次元PLAマトリクス層204は、3つ以上の部分においてプレコンディショニングされてよく、各部分は異なる硬さを提供するようにプレコンディショニングされてよい。
FIG. 4 shows a top view (top) and a side view (bottom) of the
図5は、下部の基底層302と、3次元ポリマー繊維マトリクス層304と、1つ以上の上部フォーム層306とを備えるマットレス300を概略的に示す。3次元PLA繊維マトリクス層304は、基底層302と上部フォーム層304との間にある。
FIG. 5 schematically shows a
一般に、下部の基底層302の厚さは、10.16〜25.4cm(4インチ〜10インチ)の範囲内にあり、他の実施形態では約15.24〜20.32cm(6インチ〜8インチ)の厚さの範囲、さらに他の実施形態では約15.24〜16.51cm(6〜6.5インチ)の範囲を有する。下部の基底層は、限定されないが、粘弾性フォーム、非粘弾性フォーム、ラテックスフォーム、ポリウレタンフォームなどを含む、連続または独立気泡フォームから形成されることが可能である。
Generally, the thickness of the lower
下部の基底層302は、16.02キログラム毎立方メートル(1ポンド毎立方フィート)〜96.11kg/m3(6ポンド/立方フィート)の密度を有することが可能である。他の実施形態では、密度は16.02kg/m3〜80.1kg/m3(1〜5ポンド/立方フィート)、また、さらに他の実施形態では、24.03kg/m3から64.07kg/m3(1.5〜4ポンド/立方フィート)である。例として、密度は約24.03kg/m3(1.5ポンド/立方フィート)であることが可能である。押込み力たわみ(IFD)は、88.96〜177.93N(20〜40重量ポンド)の範囲内であり、硬度はASTM標準D3574に従って測定される。
The lower
これに代えて、下部の基底層302は、バケットアセンブリによって形成されたキャビティ内に配置されるコイルスプリングインナーコアであることが可能であり、バケットアセンブリは、平坦基底層とその平坦基底層の周縁部の周りに配置されたサイドレールとを備える。
Alternatively, the lower
1つ以上の上部フォーム層306は3次元PLAマトリクス繊維層304の上にあるカバーパネルを形成する。カバーパネルは、意図された用途に応じて、1つまたは複数の粘弾性フォームおよび/または非粘弾性フォーム層から形成されることが可能である。フォーム自身は、限定されないが、ラテックスフォーム、天然ラテックスフォーム、ポリウレタンフォーム、それらの組合せなどを含む任意の連続または独立気泡フォーム材料であることが可能である。カバーパネルは、平坦な頂面および底面を有する。カバーパネルの厚さは、一般に、いくつかの実施形態では約1.27〜5.08cm(0.5〜2インチ)の範囲内であり、他の実施形態では、下部にあるフォーム層104からの分離した運動と気流の増加との利点を提供するように2.54cm(1インチ)未満である。1つ以上の上部フォーム層306の密度は、いくつかの実施形態では16.02〜80.1kg/m3(1〜5ポンド/立方フィート)、他の実施形態では32.03〜64.07kg/m3(2〜4ポンド/立方フィート)の範囲内である。硬度は、いくつかの実施形態では約44.48〜88.96N(10〜20重量ポンド)の範囲内、他の実施形態では66.72N(15重量ポンド)未満である。1つの実施形態では、カバーパネルは、1.27cm(0.5インチ)の厚さ、54.46kg/m3(3.4ポンド/立方フィート)の密度、および62.28N(14重量ポンド)の硬度である。
One or more upper foam layers 306 form a cover panel on top of the three-dimensional PLA
1つまたは複数の実施形態では、様々な複数の積載されたマットレス層302,304および306の各々が、3次元PLA繊維マトリクスから形成されることが可能である。
様々な複数の積載されたマットレス層302,304および306は、異なる用途について所望され得るように、接着剤を用いて互いに接合されてよく、もしくは互いに熱的に結合されてよく、または、互いに機械的に固定されてよい。
In one or more embodiments, each of the various loaded mattress layers 302, 304 and 306 can be formed from a three-dimensional PLA fiber matrix.
The various loaded mattress layers 302, 304 and 306 may be bonded to each other using an adhesive, or thermally bonded to each other, or mechanical to each other, as desired for different applications. May be fixed.
この記載された説明は、最良の様式を含む本発明を開示するように、また任意の当業者が本発明を行うとともに用いることができるように、例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者により想到される他の例を含んでよい。そうした他の例は、その例が特許請求の範囲の文字通りの言葉とは異ならない構造的要素を有する場合、またはその例が特許請求の範囲の文字通りの言葉とは非実質的な差異を有する均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内であることが意図される。 This described description uses examples to disclose the invention, including the best forms, and to be used by any person skilled in the art with the invention. The patentable scope of the present invention is defined by the claims and may include other examples conceived by those skilled in the art. Such other examples are equal if the example has structural elements that are not different from the literal language of the claims, or if the example has a non-substantial difference from the literal language of the claims. If it contains various structural elements, it is intended to be within the scope of claims.
Claims (12)
1つ以上の3次元PLA繊維マトリクス層であって、隣接する繊維同士の間の接続点にて結合されているとともに前記層の単位領域あたりの自由体積を有する、ランダムに配向されたPLA繊維を含み、前記1つ以上の3次元PLA繊維マトリクス層は、プレコンディショニングされた前記3次元PLA繊維マトリクス層の機械特性を前記プレコンディショニングがされていない前記3次元ポリマー繊維マトリクス層に対して変化させるべく、前記接続点のうちの一部が分離し、かつ、前記ランダムに配向されたポリマー繊維のうちの一部がフラグメントとなるように、プレコンディショニングされている、マットレス。 It ’s a mattress
Randomly oriented PLA fibers that are one or more three-dimensional PLA fiber matrix layers that are bonded at connecting points between adjacent fibers and have a free volume per unit region of the layer. Including, the one or more 3D PLA fiber matrix layers are intended to change the mechanical properties of the preconditioned 3D PLA fiber matrix layer with respect to the unpreconditioned 3D polymer fiber matrix layer. A mattress that is preconditioned such that some of the connection points are separated and some of the randomly oriented polymer fibers are fragments.
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