KR101323403B1 - 겔 층을 포함하는 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 겔 층을 제조하는 단계와 상기 겔 층을 제 2 층에 부착시키는 단계를 일반적으로 포함하고, 일부 양태에서는 발포체 층이 상기 제 2 층으로 이용되고, 상기 발포체 층이 겔 층을 수용하도록 성형된 공동부를 갖는 표면을 가질 수 있는, 겔 층(50), 및 발포체(foam) 층과 같은 제 2 층(60)을 포함하는 지지 장치의 제조 방법, 특히 매트리스(mattress)의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

겔 층을 포함하는 장치의 제조 방법{PROCESS FOR PREPARING AN APPARATUS COMPRISING A GEL LAYER}

본 발명은 일반적으로 신체 지지(bodily support)용으로 설계된 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 겔 층 및 부가적인 층, 예컨대 발포체 층을 포함하는 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

이용자 신체를 지지하기 위한 다수의 장치가 당업계에 알려져 있다. 이러한 장치는, 이용자 신체에 기능적인 지지를 제공하고 일정 수준의 안락함을 제공하면서도 동시에 상기 지지를 제공하는 패딩(padding) 또는 쿠션(cushioning)으로 이루어진 하나 이상의 층을 일반적으로 포함한다. 유사하게는, 상기 장치는 또한 코일 용수철과 같은 기계적인 지지물을 포함할 수도 있다.

당업계의 발전은 일반적으로 상기 장치에 필요한 기능적인 지지를 제공하면서도 안락함을 증가시키거나 또는 상기 지지를 제공하는데 필요한 물질 부피를 감소시킨 장치에 관한 것이다. 예컨대, 로만오(Romano) 등에게 허여된 미국특허 제6,701,556호는 매트리스 또는 쿠션의 전체 두께를 감소시키는 동시에 압력 분포를 개선시키도록 설계된 매트리스 또는 쿠션 구조를 개시하고 있다. 또한, 로즈(Rose)에게 허여된 미국특허 제6,804,848호는 상층 매트리스 공기 형상화 모듈(air posturizing module) 및 조절가능한 공기 형상화 수면 표면을 갖는 공기 지지 수면 시스템을 개시하고 있다.

신체 지지에 통상적으로 이용되는 장치는 기능적인 지지를 제공할 수 있는 반면, 휴식 또는 수면을 용이하게 하거나 또는 지지 표면과 접촉하는 신체 부분에 최상의 압력 완화(pressure relief)를 제공하는데 유용한 일정 수준의 안락함을 제공하지 못한다. 겔 물질은 일반적으로 우수한 물리적 안락함 및 압력 완화를 제공하는 것으로 알려져 있다. 또한, 겔은 비교적 높은 열 전도율을 나타내는 것으로도 알려져 있다. 따라서, 겔과 접촉할 때에 체열이 인지가능하게 신체로부터 제거되므로, 폴리우레탄 겔과 같은 겔이 일반적으로 신체에 "차가운" 느낌을 갖는 것으로 여겨진다.

겔 물질에 의해 제공되는 바람직한 특성의 측면에서, 겔을 포함하는 지지 장치에 대한 수요가 지속적으로 증가하는 것은 놀랍지 않다. 그러나, 비용 효과적인 동시에 효율적인 방식으로 겔 층을 포함하는 지지 장치를 제조하는 방법이 현재까지 제공되지 않았다.
유럽 특허출원 공개 제1060859호는 청구항 1의 서론의 모든 특징을 갖는 종래 기술 방법을 도 1 내지 5에 개시하고 있다.

따라서, 겔 층을 포함하며 신체 지지에 유용한 장치의 제조 방법이 당업계에서 여전히 필요하다. 상기 방법이 본 발명에 의해 제공된다.

발명의 요약

본 발명은 매트리스와 같은 지지 장치를 제조하는 다양한 방법을 제공한다. 본 발명에 따라 제조된 장치는 일반적으로 겔 층을 포함한다. 추가적인 양태에서, 상기 장치는 발포체 층과 함께 겔 층을 포함한다. 본 발명의 방법은 각종 지지 장치의 제조에 제공되며, 매트리스 제조에서 구체적인 용도를 갖는다.

한 양태에서, 본 발명은 겔 층과 커버 층(cover layer)을 포함하는, 매트리스와 같은 지지 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 주형을 제공하는 단계; 겔 물질을 상기 주형에 삽입하여 겔 층을 성형하는 단계; 및 커버 층을 상기 겔 층에 부착시키는 단계를 일반적으로 포함한다. 특정한 양태에서, 상기 주형은 진공-보조(vacuum-assist) 주형을 포함한다. 추가적인 양태에서, 상기 방법은 겔 물질을 주형에 삽입하는 단계 이전에, 이형 층(release layer)을 주형에 위치시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

또 다른 양태에 따르면, 지지 장치를 제조하기 위한 본 발명의 방법은 하나 이상의 공동부(cavity)가 형성되어 있는 표면을 갖는 발포체 구성부품(piece)을 포함하는 제 1 발포체 층을 제공하는 단계; 발포체 구성부품의 표면에 있는 하나 이상의 공동부에 겔 물질을 삽입하는 단계; 및 겔 물질을 적어도 부분적으로 경화시켜서 하나 이상의 겔 층을 성형하는 단계를 포함한다. 본 발명의 상기 방법은 지지 장치의 발포체 층이 상기 장치의 한 층으로 작용할 뿐만 아니라 겔 물질에 대한 주형으로도 작용하는 것을 특히 특징으로 한다. 또한, 발포체의 공동부는 광범위한 장치의 겔/발포체 조합이 목적하는 규격 및 용도에 따라 제조될 수 있게 하는 크기, 형상 및 분포로 제조될 수 있다.

또 다른 양태에 따르면, 지지 장치를 제조하기 위한 본 발명의 방법은 겔 물질 및 발포체 물질중 하나 또는 둘다를 주조하는데 유용한 주형을 제공하는 단계; 상기 주형에 이형 층을 위치시키는 단계; 겔 물질을 수용하도록 개조된 주형의 부분에 겔 물질을 삽입하는 단계; 겔 물질을 적어도 부분적으로 경화시켜서 겔 층을 성형하는 단계; 발포체 물질을 수용하도록 개조된 주형의 부분에 발포체 물질을 삽입하는 단계; 및 발포체 물질을 경화시켜서 발포체 층을 성형하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 겔 물질을 경화시키는 단계는 발포체 물질을 경화시키는 단계와 동시에 실시될 수 있으며, 그 결과 겔 층과 발포체 층 둘다를 동시에 성형하고, 추가로 선택적으로 동시 경화 단계 동안에 겔 층과 발포체 층을 화학적으로 결합시킬 수 있다. 추가적인 양태에서, 상기 방법은 겔 물질을 주형에 삽입하는 단계 이전에 주형에 이형 층을 위치시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 발포체 층과 겔 층을 포함하는 지지 장치를 제조하는 다른 방법을 제공한다. 상기 양태에 따르면, 상기 방법은 적어도 부분적으로 회선형(convoluted)인 표면을 갖는 발포체 구성부품을 포함하는 제 1 발포체 층을 제공하는 단계; 및 상기 발포체 층의 회선형 표면에 겔 물질을 적용하여, 발포체 층에 부착된 겔 층을 성형하는 단계를 포함한다. 추가적인 양태에서, 상기 방법은 커버 층을 상기 장치에 부착시키는 단계를 포함할 수 있다. 특정한 양태에서, 상기 커버 층은 제 2 발포체 층을 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 방법에 따르면, 겔 층에 이용되는 겔 물질은, 경화된 형태에서 잠재적인 사용자에게 비독성이고 유익하고 안락한 물리적인 특성을 제공하는 임의의 겔 물질일 수 있다. 특히, 겔 물질은, 사용자에게 증가된 지지 및 압력 완화를 제공하고 또한 증가된 안락감(즉, 좋은 "느낌")을 제공하는 것으로 밝혀진 특정한 물리적인 특성을 갖는 겔을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 방법에 따라 제조된 지지 장치에서, 겔 층은 장치의 최외각 층일 수 있고, 따라서 사용자와 직접 접촉할 수 있다. 추가적인 양태에 따르면, 상기 장치는 겔 층을 덮는 커버재(covering)를 포함할 수도 있다. 바람직하게는, 커버재 층은 겔 층에 의해 제공되는 안락함과 지지를 실질적으로 감소시키거나 방해하는 구조 또는 두께가 아니다. 본 발명에 의해 포함되는 커버재의 비제한적인 예는 직물 층, 필름 층, 코팅 층 및 발포체 층을 포함한다.

전술한 예시적인 양태에 기재된 겔 및 발포체 층 이외에, 본 발명의 방법은 하나 이상의 추가적인 지지 층을 포함하는 지지 장치의 제조 방법을 추가로 포함한다. 이들 추가적인 지지 층은 신체 지지 장치 업계, 특히 매트리스 및 착석(seating) 장치 업계에 일반적으로 알려진 임의의 유형의 지지 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 추가적인 지지 층은 발포체 층, 용수철 층, 직물 층, 기체 층, 목재 층, 금속 층 및 플라스틱 층중 하나 이상을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법에 따라 제조된 장치는 광범위한 지지물에서 용도를 갖는다. 예컨대, 본 발명에 따라 제조된 장치는 전신 또는 신체 일부만을 지지하기 위해 이용될 수 있다. 그 때문에, 상기 장치는 침구류 또는 좌석류와 같은 가정용 용품에서, 의자 시트, 의자 등받이, 의자 팔걸이, 키보드 손목보호대 등과 같은 사무실 용품에서, 차 시트 또는 기타 인테리어 구성요소와 같은 차량 용품에서, 침구류, 휠체어 및 의류, 특히 신발류와 같은 의료 용품 뿐만 아니라 안락함 또는 압력 완화가 최대화되어야 하는 기타 용품에서 용도를 갖는다. 하나의 특정한 양태에서, 본 발명의 방법은 매트리스 제조에서 이용된다. 본 발명의 방법에 따라 제조되는 추가적인 지지 장치의 비제한적인 예는 착석 장치, 베개, 매트리스 토퍼(topper), 신발 쿠션(또는 깔창), 암 패드 및 손목 패드를 포함한다.

또 다른 양태에 따르면, 겔 이외에 겔 층은 일정 함량의 하나 이상의 충전재 를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 충전재는 겔 층에 이용된 겔의 열 전도율을 변경시키는데 특히 유용하다. 전술된 바와 같이, 겔은 사용자 신체와 같이 겔과 접촉하는 보온재 객체로부터 열을 제거시키므로 겔의 열 전도율로부터 부분적으로 발생하는 "차가운" 느낌을 전형적으로 특징으로 한다. 겔 층에 이용되는 충전재는 바람직하게는 겔의 열 전도율을 감소시킬 수 있고, 그 결과 겔이 사용자에게 덜 "차가운" 느낌을 나타내게 할 수 있다.

다양한 유형의 충전재가 본 발명의 방법에 의해 이용될 수 있다. 충전재 물질은 일반적으로 겔, 겔의 가능한 유도체 또는 그의 전구체(예: 폴리우레탄 겔의 경우에는 이소시안에이트 및 폴리올)와 비반응성이어야 한다. 바람직하게는, 상기 충전재는 겔의 열 전도율을 비롯한(그러나, 이에 한정되는 것은 아니다) 겔의 물리적인 특징 하나 이상에 유리하게 영향을 줄 수 있는 물질이다. 본 발명의 하나의 특정한 양태에서, 충전재 물질은 코르크 구성부품, 코르크 분, 목재 구성부품, 목재 칩, 발포체 박편, 직물 섬유, 직물 구성부품, 파라핀, 중공구(hollow sphere), 합성 미세구(microsphere), 광물 입자, 유리 비즈, 기체, 활성제, 나노입자 및 이 들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.

도 1은 겔 층과 발포체 층을 갖는 성형 매트리스를 예시하는 진공-보조 주형의 사시도이고, 상기 층들은 아래에 놓인 세부사항을 드러내기 위해 부분적으로 절단되어 있다.

도 2는 공동부 발포체 층을 포함하는 본 발명의 한 양태에 따라 제조된 지지 장치의 사시도이고, 상기 공동부는 겔 층으로 충전되어 있다.

도 3은 공동부 발포체 층을 포함하는 본 발명의 한 양태에 따라 제조된 다른 지지 장치의 사시도이고, 상기 공동부는 겔 층으로 충전되어 있다.

도 4는 겔 층으로 도포된 회선형 표면을 갖는 발포체 층을 포함하는 본 발명의 한 양태에 따라 제조된 지지 장치의 단면도이다.

본 발명은 본 개시내용이 철저하고 완전하며 본 발명의 범주를 당업자들에게 충분히 전달하도록 제공되는 본 발명의 바람직한 양태와 결부지어 이후에 보다 완전하게 기재된다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 본원에 기재된 구체적인 양태에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 함을 이해해야 한다. 하기 발명의 상세한 설명에서 구체적인 용어가 사용되더라도, 이들 용어는 단지 예시를 목적으로 한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하거나 제한하려는 것이 아니다. 유사한 수치는 전체를 통틀어 유사한 구성요소를 지칭한다. 본 명세서 및 청구의 범위에서 사용될 때 단수 형태는 문맥이 달리 명백하게 나타내지 않는 한, 복수의 지시대상을 포함한다.

본 발명은 신체 지지, 특히 기능적인 것 이외에 사용자에게 증가된 안락함 및 압점 완화를 제공하는 지지에 유용한 장치를 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 겔 물질을 수용하도록 개조된 하나 이상의 부분을 갖는 주형을 제공하는 단계; 겔 물질을 상기 주형에 삽입하는 단계; 및 겔 물질을 경화시켜서 겔 층을 성형하는 단계를 일반적으로 포함한다. 선택적으로, 발포체 층은 겔 층에 첨가될 수 있다. 일부 양태에서, 상기 주형은 겔 물질을 수용하도록 개조된 하나 이상의 공동부를 갖는 표면을 갖는 발포체 층을 포함한다.

본 발명의 방법에서 이용된 겔 물질은, 안정하고 비독성이며 일정 정도의 구조적 안정성 및 지지를 유지하면서 쿠션 효과를 제공하는 것으로 일반적으로 알려진 임의의 겔 물질을 포함할 수 있다. 특히, 상기 겔은 본원에서 보다 완전히 기재되는 바와 같이 바람직한 범위내의 경도 및 탄성을 갖는 임의의 겔 물질을 포함할 수 있다.

폴리우레탄 겔이 본 발명에 따르면 특히 유용하다. 또한, 시간 경과에 따라 내경화성을 갖고 제한된 팽창성을 가지며 물질 분해(예컨대, 가소제와 같은 휘발성 제제의 이동으로부터)에 대해 내성을 갖는 다른 겔이 본 발명에서 겔 물질로 유용할 수도 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따라 이용되는 겔은 또한 충격 흡수성이고, 내진동성을 갖는다.

폴레우레탄은 폴리이소시안에이트 화합물과 다작용성 알콜(즉, 폴리올)의 화학 반응의 생성물로 일반적으로 이해된다. 폴리우레탄 화합물을 제조하기 위한 일반적인 반응식의 한 예가 하기 반응식 I에 도시되어 있다:

상기 식에서,

R₁과 R₂는 직쇄 또는 분지쇄 또는 환형 알킬, 알켄일 또는 알킨일 기 뿐만 아니라 다양한 아릴 기를 비롯한(그러나, 이에 한정되는 것은 아니다) 다양한 유기 기일 수 있다.

물론, 상기 반응식 I은 본 발명에 따른 유용한 폴리우레탄 화합물의 제조의 한 예로 제공될 뿐이며, 이를 제한하고자 하지 않는다. 본 발명의 방법에서 유용할 수 있는 폴리우레탄 겔의 부가적인 예가 미국특허 제6,191,216호, 미국 특허출원 공개공보 제2004/0058163호(미국 특허출원 제10/618,558호) 및 미국 특허출원 공개공보 제2004/0102573호(미국 특허출원 제10/656,778호)에 개시되어 있으며, 이들은 본원에서 참고문헌으로 포함되어 있다. 본 발명에 따른 유용한 다른 유형의 겔의 예가 미국특허 제4,404,296호, 미국특허 제4,456,642호 및 미국 특허출원 공개공보 제2005/0186436호(미국 특허출원 11/058,339호)에 개시되어 있으며, 이들은 본원에서 참고문헌으로 포함되어 있다.

폴리우레탄 겔과 같은 겔은 일반적으로 균형을 이룬 압력 분포를 제공하는 것으로 알려져 있다. 가해진 압력 축(즉, 패딩 평면에 수직인 축)을 따라서만 변형함으로써 패딩에 사용자가 앉거나 눕는 것과 같은 가해진 압력에 반응하는 표준 패딩 물질과 달리, 겔은 3차원적 변형 특성을 나타내는 경향이 있다. 즉, 상기 겔은 3개 축, 즉 겔 표면 평면상의 X 및 Y 축 뿐만 아니라 겔 표면 평면에 수직으로 놓인 Z 축에 따라 변형함으로써 가해진 압력에 반응한다. 이는 가해진 압력을 균일하게 분포시키고, 이는 압점에서 사용자가 느끼는 압력을 감소시킨다. 따라서, 부가되는 안락함을 제공하는 것 이외에, 겔은 혈액 순환 증가, 올바른 자세의 유인, 및 욕창 또는 다른 유형의 궤양과 같은 심각한 증상으로 이어질 수 있는 압력 집중의 경감과 같은 건강상 이점을 제공한다.

본 발명의 방법에서 이용되는 겔 물질은 이들이 나타내는 특정한 물리적인 특성을 특히 특징으로 할 수 있다. 예컨대, 겔 물질을 특징지우는데 특히 유용한 2가지 물리적 특성은 경도와 탄성이다. 겔에 의해 나타나는 이들 2가지 특성의 최적화는 객관적이고도 주관적인 안락함과 지지를 제공하는 겔 층(및 궁극적으로는 전체 장치)의 제조를 가능하게 한다. 즉, 일정 정도의 경도와 일정 정도의 탄성을 갖는 본 발명에 따르는 겔은 전술한 바와 같이 치료적 효과(즉, 객관적인 안락함)를 제공할 뿐만 아니라, 사용자에게 좋은 "느낌"(즉, 주관적인 안락함)을 제공한다. 사용자에게 치료적 효과를 제공하도록 설계된 지지 장치가 사용자에게 항상 좋게 느껴지지 않을 수 있기 때문에, 객관적이고도 주관적인 안락함을 제공할 수 있는 능력은 특히 유용하다. 역으로, 사용자에게 좋게 느껴지는 것이 항상 사용자 에게 치료적 효과를 제공하지 않을 수 있다. 그러나, 본원에 명시된 범위내의 경도 및 탄성을 가지며 본 발명의 방법에서 이용되는 겔 물질은 객관적인 동시에 주관적인 안락함을 제공한다.

당업자들은 지지 장치를 제조하는데 이용하기 위하여 양호하게 인지되는 안락함을 갖는 물질을 찾을 것으로 기대된다. 예컨대, 상기 당업자들은 사용자에게 주관적인 안락함을 제공하는 경도를 갖는 물질을 선택할 것으로 기대된다. 그러나, 단지 본 발명에 의해서만, 사용자에게 양호한 느낌을 주는 경도와 같은 하나의 물질 특성을 단순히 최적화하는 것은 사용자에게 주관적인 동시에 객관적인 안락함을 제공하는 지지 장치를 제공하는데 불충분하다는 것이 밝혀졌다.

공지된 기법에 근거할 때, 당업자들은 일정 수치 범위내의 물리적인 특성을 갖도록 장치를 제조할 수 있다. 그러나, 본 발명은 사용자에게 주관적인 동시에 객관적인 안락함을 제공하는데 필요한 다른 수치와 관련하여 아래에 놓인 물질이 더욱 최적화될 때에 상기 범위가 변할 수 있음을 밝혀냈다. 따라서, 다양한 겔의 물리적 특성의 경화-억제 특성(off-setting)을 균형맞추고 사용자에게 좋은 느낌을 줄 뿐만 아니라 치료적 효과도 제공하는 목적하는 겔 배합에 이르도록 하는 본원에 기재된 물리적인 특성에 대한 수치가 시험 및 평가를 통해 측정되었다. 이는 하나의 물리적 특성의 변화가 한 명의 사용자에게는 안락하지만 다른 사용자에게는 불편하고 각각의 사용자에게 치료적 효과를 제공하지 못하는 지지 장치를 생산시킬 수 있는 종래기술을 능가하는 명확한 이점이다. 그러나, 본 발명에서 이용되는 겔은 치료적 효과를 제공하면서도 다양한 사용자에게 겔의 좋은 느낌을 제공하는 경 도 및 이력현상(hysteresis) 수치를 갖는 겔 물질을 제공하기 위한 엄격한 시험의 정점이다. 그 때문에, 본원에 제공된 수치 범위는, 공지 분야의 측면에서 예상치 못하고 개시된 범위밖의 경도 및 이력현상 수치를 갖는 겔 물질에 의해 제공되지 않는 명확한 효과를 제공하는 특성 및 효과를 갖는 겔 물질을 제공한다.

바람직하게는, 겔 물질은 낮은 정도의 경도를 가짐을 특징으로 하며, 상기 경도는 비압축(specific compression)에서 겔의 힘 편향으로 측정가능하다. 겔 경도는 임의의 공지된 방법에 따라 측정될 수 있고, 본 발명에 따른 유용한 겔은 명시된 범위의 경도를 갖는 것으로 확인될 수 있다. 겔 경도를 측정하기 위해 본 발명에 따라 특히 유용한 한 방법은 국제표준화기구(ISO)에서 지정된 바와 같은 시험 방법 ISO 3386-1(1986년 버전)이다.

ISO 3386-1에 따르면, 다양한 물질의 압축 응력 수치를 계산하기 위한 방법이 제공된다. 압축 응력/변형률 특징은 상기 물질의 하중-지지성(load-bearing properties)의 척도이며, 시험 방법은 물질의 측정된 경도를 제공하는 압축힘 편향(킬로파스칼: kPa)을 계산하기 위한 2가지 공식을 제공한다.

구체적으로, ISO 3386-1 표준하에서, 본 발명에 따르는 겔은 압축 하중 편향 시험에 의해 경도 결정에 대해 측정될 수 있다. 구체적으로, 5㎝ x 5㎝ x 2.5㎝ 겔 샘플에 70% 최대 압축되도록 압축력을 가하고, 겔 경도는 40% 압축으로 응력(kPa)이 겔에 가해질 때 측정된다. 이러한 시험은 겔 물질이 경화(즉, 겔 층의 성형)된 후에 전형적으로 실시된다.

본 발명의 방법에서 유용한 겔 물질은 낮은 측정가능한 경도를 갖는다. 바 람직하게는, 겔은 90kPa 미만, 더욱 바람직하게 80kPa 미만, 더 더욱 바람직하게 70kPa 미만, 가장 바람직하게는 60kPa 미만의 측정가능한 경도를 갖는다. 한 양태에서, 본 발명에서 이용되는 겔은 약 0.5kPa 내지 약 50kPa 범위의 측정가능한 경도를 갖는다. 추가적인 양태에 따르면, 상기 겔은 약 1kPa 내지 약 40kPa, 약 1.5kPa 내지 약 30kPa, 또는 약 2kPa 내지 약 25kPa 범위의 경도를 갖는다.

본 발명의 방법에서 이용되는 겔 물질은 명시된 범위내의 측정가능한 탄성을 가짐을 추가로 특징으로 한다. 고체 역학에서, 가해진 하중으로 인해 물질이 형상을 변화시키고 상기 하중이 제거될 때에 상기 물질이 본래 형상을 회복한다면 상기 물질은 탄성적으로 반응하는 것으로 이해된다. 물질의 탄성은 그 강성도에 반비례한다.

본 발명에 따라 사용하기 위한 겔의 탄성을 평가하기 위한 한 방법은 겔에 의해 나타나는 이력현상의 측정에 의해서이다. 이력현상은 가해진 힘에 즉각적으로 반응하지는 않지만 서서히 반응하거나 또는 본래 상태로 완전히 복구되지 않는 시스템(일반적으로는 물리적인 시스템)의 특성이다. 이어서, 이력현상은 겔과 같은 물질이 겔에 가해진 힘을 제거한 후에 그의 본래 형상으로 복구되는 능력으로 평가될 수 있다.

이력현상을 측정하기 위한 한 방법에서, 힘이 겔에 가해지고, 이는 겔을 압축시킨다. 70% 압축에서 겔에 의한 힘 편향이 측정되고, 외부력이 제거되어서 겔에 대한 압력을 감소시킨다. 이어서, 압축이 없는 경우에(즉, 힘을 제거한 후에) 겔의 편향이 측정된다. 겔의 이력현상(백분율로 평가됨)은 한정된 편향에서 2개 힘 수치의 차이이다. 따라서, 낮은 이력현상 백분율을 나타내는 겔은 매우 탄성적일 것으로, 즉, 본래 형상으로 신속하고 상당히 완벽하게 복구될 것으로 예상된다. 높은 이력현상 백분율을 나타내는 겔은 덜 탄성적일 것으로, 즉, 본래 형상으로 보다 느리고 덜 완벽하게 복귀될 것으로 예상된다. 다시, 본 발명에 따르면, 상기 시험은 전형적으로 겔 물질이 경화되거나 숙성(mature)하기에 충분한 시간을 가진 후에 겔 층에 실시된다.

바람직하게는, 본 발명의 방법에서 이용되는 겔 물질은 온도 의존적이지 않은 탄성(또는 이력현상 백분율)을 나타낸다. 특히, 겔 물질이, 잠재적인 사용자에 의해 충분히 용인되는 온도 범위(예컨대, 겔을 포함한 지지 장치가 이용될 수 있는 기후 조건의 온도)내에서 온도 의존성을 갖지 않는 탄성을 갖는 것이 바람직하다. 더 더욱 특히, 온도 의존성이 없다는 것은 주거지에서 통상적으로 인지되는 온도 범위(예컨대, 약 50℉ 내지 약 110℉)내에서이다. 한 양태에서, 본 발명에서 이용되는 겔은 약 15% 내지 약 80% 범위의 측정가능한 이력현상을 갖는다. 추가적인 양태에 따르면, 겔은 약 20% 내지 약 70%, 약 25% 내지 약 60%, 또는 약 30% 내지 약 50% 범위의 이력현상을 갖는다.

겔 물질은 비교적 높은 열 전도율을 갖는 것으로 일반적으로 이해된다. 높은 열 전도율은 예컨대, 냉각 효과가 반겨질 수 있는 더운 환경에서 바람직한 겔 특성일 수 있다. 그러나, 다른 상황에서는 사용자 신체 부근에 열을 보존하기 위하여 보다 낮은 열 전도율을 갖는 것이 보다 바람직할 수 있다. 유리하게는, 본 발명의 방법에서 이용되는 겔 물질은 측정가능한 열 전도율을 가질 수 있다.

켈빈온도당 미터당 와트(W·m^-1·°K^-1)로 일반적으로 기록되는 열 전도율(λ)은 물질이 일정 조건하에서 열을 전달하는 능력에 관한 것이다. λ 수치가 낮을수록 상기 물질이 보다 우수한 절연체가 된다. 역으로, λ 수치가 높을수록 상기 물질이 보다 우수한 열 전도체가 된다.

지지 장치를 위한 전형적인 쿠션 물질인 발포체는 우수한 절연 특성을 나타내는 물질인 것으로 알려졌다. 예컨대, 시트 쿠션에 사용되는 것과 같은 성형 발포체는 전형적으로 약 0.04W·m^-1·°K^-1의 λ 수치를 갖고, 건축 및 건설 자재에서 이용되는 발포체는 전형적으로 약 0.022W·m^-1·°K^-1의 λ 수치를 갖는다. 발포체와 같은 고 절연성 물질이 인간이 사용하기 위한 지지 장치에 이용될 때, 발포체와 처음 접촉할 때에 인체에 의해 발생되는 열은 발포체의 접촉 표면으로 즉시 이동한다. 시간 경과에 따라, 이동된 열은 소산(dissipation)을 위해 발포체를 통해 이동하는 것에 대해 높은 저항을 갖는다. 발포체는 에너지를 흡수하여 접촉 영역으로부터 충분히 신속하게 이동시킬 수 없기 때문에, 인체에 의해 지속적으로 생성되는 에너지(열)는 온도 상승을 일으킨다. 즉, 발포체와 접촉하여 유지되는 초기 보온성은 안락한 수준일 수 있으나, 최종적인 열의 축적은 사용자에게 불쾌감을 불러 일으킨다.

폴리우레탄 겔, 및 본원에 기재된 바와 같은 유사한 겔은 다른 열 특성을 나타내며, 일반적으로 발포체에 비해 우수한 열 전도체로 간주될 수 있다. 예컨대, 폴리우레탄 겔은 약 0.20W·m^-1·°K^-1 이상의 λ 수치를 가질 수 있다. 또한, 폴리우레탄 겔은 전형적으로 발포체보다 큰 밀도를 갖는다. 예컨대, 폴리우레탄 겔은 전형적으로 약 600 내지 약 1,100㎏/㎥ 범위의 밀도를 가질 수 있는 반면, 시트 쿠션용 팽창 발포체는 일반적으로 약 30 내지 약 85㎏/㎥ 범위일 수 있다. 또한, 폴리우레탄 겔은 통상적으로 높은 열 용량을 갖는다. 상기 물질을 통해 열을 이동시킬 수 있는 능력의 증가, 단위 면적당 보다 높은 물질 질량, 및 물질 온도를 증가시키는데 필요한 많은 양의 에너지의 조합은 시간 경과에 따라 사용자로부터 겔에 열을 교환시키는 유형에 대해 상당한 차이를 가져온다.

따라서, 본 발명의 방법에 이용된 겔 물질의 열 교환 용량은 본 발명에 따라 제조될 수 있는 매트리스, 베개, 착석 장치 등과 같은 지지 장치에서 사용자가 원하고 인식하는 좋은 "느낌"에 더욱 일조한다. 따라서, 겔 층이 존재하면, 겔의 압력 분포 특질 때문만이 아니라 겔의 열 전도성, 및 상응하게 신체로부터 열을 이동시켜서 불쾌감을 야기시킬 수 있는 많은 지지 장치와 관련된 열 축적 결과를 피할 수 있는 능력 때문에 안락함이 증가된다.

유익하게는, 본 발명에 따른 유용한 겔은 하나 이상의 충전재를 첨가함으로써 변경된 λ 수치를 가질 수 있다. 충전된 겔은 전술한 바와 같이 지지 장치에 이용되어서 증가된 안락함 및 압력 분포를 제공할 수 있는 동시에, 보다 낮은 열 전도성을 가져서 사용자 신체로부터의 열 이동을 감소시킬 수 있기 때문에 본 발명에 따라 유용하다. 겔의 λ 수치의 이러한 감소는 겔의 "냉기"를 감소시킨다. 이 는 또한 온기를 원하는 사용자에게 지지 장치의 주관적인 안락함을 증가시킬 수도 있다.

따라서, 본 발명의 한 양태에서, 본 발명의 방법에서 이용된 겔 물질은 하나 이상의 충전재를 추가로 포함한다. 충전재 물질은, 겔과 혼합될 수 있고 겔의 λ 수치를 변경시키는데 효과적인 임의의 물질일 수 있다. 특정한 양태에서, 충전재 물질은 겔의 냉기가 감소되는 열 전도성을 나타내는 최소 수치까지 겔의 λ 수치를 감소시키는데 효과적이다. 또 다른 양태에서, 충전재 물질은 겔로부터 온기가 있도록 겔의 λ 수치를 감소시키는데 효과적이다. 따라서, 고체부터 액체에 이르는 다양한 유형의 물질이 본 발명에 따르는 겔 층에 이용되는 겔에 대한 충전재로 이용될 수 있다.

본 발명의 한 양태에서, 충전재는 고체 물질을 포함한다. 바람직하게는, 고체 물질은 미립자 물질을 포함한다. 미립자의 평균 크기는 충전된 겔이 이용되는 장치에 따라 다양할 수 있고, 충전된 겔에 바람직한 λ 수치에 따라 다양할 수도 있다. 한 양태에서, 충전재는 조립자(coarse particle)를 포함할 수 있다. 또 다른 양태에서, 충전재는 미세 입자(즉, 분말)를 포함할 수 있다. 또 다른 양태에서, 충전재는 나노입자를 포함할 수 있다. 본 발명의 특정한 양태에서, 충전재 물질은 약 0.05mm 내지 약 15mm의 평균 직경을 갖는 미립자를 포함한다. 또 다른 양태에서, 미립자는 약 0.10mm 내지 약 10mm, 약 0.10mm 내지 약 5mm, 또는 약 0.10mm 내지 약 1mm의 평균 직경을 갖는다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 충전재 물질은 미세구(microsphere)와 같은 중 공 물질을 포함한다. 상기 중공 물질은 천연 또는 합성 기원을 가질 수 있지만, 일반적으로 합성에 의해 생산된 물질인 것으로 예상된다. 예컨대, 상기 물질은 합성 미세구를 포함할 수 있다. 이러한 미세구는 바람직하게는 폴리올레핀, 특히 아크릴로니트릴 공중합체 또는 폴리비닐클로라이드와 같은 중합체 물질로부터 형성된다. 합성 미세구 이외에, 다양한 기하형태를 갖는 다른 유형의 중공 물질이 또한 충전된 겔에 이용될 수도 있다. 예컨대, (풍선형이라고도 기재되는) 본래 대체로 구형인 중공 물질 이외에, 중공 물질은 또한 관형, 직사각형 또는 다른 기하학적 형상의 형태일 수도 있다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 충전재는 액체, 특히 유기질 액체를 포함한다. 상기 액체는 바람직하게는 겔 층에 이용된 겔 뿐만 아니라 출발 물질, 중간 물질, 및 겔 제조에서의 부산물(폴리우레탄 겔의 경우에, 예컨대 이소시안에이트 및 폴리올)에 화학적으로 불활성이다. 따라서, 액체 충전재는 일반적으로 바람직하게는 가소제(오일, 수지 및 탄화수소 유도체를 포함함), 탄화수소 및 연료와 같은 물질, 알킬벤젠, 및 액체 에스테르로부터 선택된다. 더욱 구체적으로, 상기 액체 물질은 비결정질 또는 반(semi)결정질 파라핀, 나프텐계 오일 또는 수지, 중질 및 경질 연료, 알킬벤젠, 에스테르(바람직하게는, 다가 알콜과 일가 카르복시산의 생성물), 알킬폴리방향족 화합물, 및 식물성 오일 뿐만 아니라 상기 액체의 혼합물을 포함할 수 있다.

본 발명의 추가적인 양태에 따르면, 충전재는 하나 이상의 기체를 포함할 수 있다. 예컨대, 충전재는 주위 공기를 포함할 수 있다. 다른 양태에서, 충전재 물 질로 이용된 기체는 실질적으로 순수한 기체, 예컨대 질소 기체, 또는 다른 불활성 기체, 예컨대 아르곤 기체를 포함할 수 있다. 또한, 기체는 이산화탄소 기체와 같은 기상 화합물을 포함할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 충전재는 하나 이상의 활성제를 포함할 수 있다. 본원에서 이용될 때 활성제는 사용자에게 치료적 효과를 제공할 수 있는 임의의 첨가제를 지칭하기 위한 것이다. 예컨대, 활성제는 비타민, 미네랄, 정유(essential oil), 향료 등을 포함할 수 있다.

충전재는 일반적으로 천연 또는 합성 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 충전재는 코르크, 목재, 스폰지, 천연 섬유(예: 면, 울 등), 광물(예: 운모 또는 다른 규산염, 또는 다른 금속 산화물, 예컨대 알루미네이트), 속돌(pumice) 및 유리(섬유, 비즈 등을 포함)와 같은 천연 물질을 포함할 수 있다. 본 발명에서 충전재로 유용한 합성 물질의 예는 합성 섬유, 합성 미세구 및 다양한 다른 합성 물질을 포함한다. 본 발명의 하나의 특정한 양태에서, 충전재는 코르크 구성부품, 코르크 분, 목재 구성부품, 목재 칩, 발포체 박편, 직물 섬유, 직물 구성부품, 파라핀, 중공구, 합성 미세구, 광물 입자, 유리 비즈, 기체, 활성제, 나노입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.

겔에 존재하는 충전재의 함량은 이용되는 구체적인 방법, 충전된 겔이 이용되는 장치, 및 충전된 겔에 바람직한 λ 수치에 따라 다양할 수 있다. 본 발명의 한 양태에서, 충전재는 부피 기준으로 충전된 겔의 약 5% 내지 약 95%를 구성한다. 또 다른 양태에서, 충전재는 부피 기준으로 충전된 겔의 약 10% 내지 약 90%를 구 성한다. 또 다른 양태에서, 충전재는 부피 기준으로 충전된 겔의 약 20% 내지 약 80%를 구성한다. 또 다른 양태에서, 충전재는 부피 기준으로 충전된 겔의 약 25% 내지 약 75%를 구성한다.

충전된 겔에 이용된 충전재의 유형 및 충전된 겔중 충전재의 함량에 따라, 충전된 겔의 λ 수치는 충전재를 포함하지 않는 겔의 λ 수치와는 상이할 수 있다. 바람직하게는, 충전된 겔에 충전재가 존재하면 충전된 겔은 감소된 λ 수치를 나타낸다. 즉, 충전된 겔은 충전재를 포함하지 않는 겔의 열 전도율보다 낮은 열 전도율을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 양태에서, 충전된 겔은 약 0.20W·m^-1·°K^-1 미만의 열 전도율을 갖는다. 다른 양태에서, 충전된 겔은 약 0.15W·m^-1·°K^-1 미만의 열 전도율을 갖는다. 또 다른 양태에서, 충전된 겔은 약 0.10W·m^-1·°K^-1 미만의 열 전도율을 갖는다. 본 발명의 한 특정한 양태에서, 충전된 겔은 약 0.08W·m^-1·°K^-1 이하의 열 전도율을 갖는다.

겔 층(하나 이상의 충전재를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다) 이외에, 본 발명의 방법에 따라 제조되는 지지 장치는 하나 이상의 발포체 층을 추가로 포함한다. 겔 층 및 발포체 층은 일체형으로 부착되거나 분리된 본체(body)일 수 있다. 일체형 부착이라 함은 하나 또는 다수의 층을 적어도 부분적으로 손상시키지 않으면서 2개 층이 분리되지 않도록 하는 방식으로 상기 층들이 서로 부착되어 있음을 의미하고자 한다. 예컨대, 상기 층들은 접착, 스테이플, 재봉, 용접 등에 의해 일체형으로 부착될 수 있다. 또한, 상기 층들은 화학 결합에 의해 일체형으로 부착될 수 있다. 예컨대, 겔 층이 폴리우레탄 겔을 포함하고, 발포체 층이 폴리우레탄 발포체를 포함할 때, 상기 층 둘다는 겔 또는 발포체의 경화(또는 숙성) 이전에 유리 이소시안에이트 기를 갖는다. 따라서, 한 층이 다른 층에 인접해 있으면서 경화될 때, 겔 물질과 발포체 물질간의 화학 결합이 일어날 수 있다.

발포체 지지 층은 전술한 바와 같이 결합의 용이함 때문만이 아니라 제공되는 다양한 조합 때문에 겔 층과의 조합에 특히 유용하다. 예컨대, 한 양태에서, 회선형 발포체가 이용될 수 있다. 다른 양태에서, 상기 발포체는 겔 층의 전부 또는 일부를 수용하기 위한 하나 이상의 공동부를 가질 수 있다. 상기 공동부가 존재할 때, 공동부는 발포체의 "상단" 표면, 발포체의 "하단" 표면, 또는 발포체의 상단과 하단 표면 둘다상에 있을 수 있다. 그 때문에, 상단 표면 또는 하단 표면은 특히 사용자 신체와 접촉하도록 계획된 표면으로 정의될 수 있다.

본 발명의 방법에 따라 제조된 지지 장치는 매트리스, 의자, 소파, 안락의자(recliner), 휠체어, 베개, 가구 쿠션, 사무실 비품, 자동차 부품, 매트리스 토퍼 등과 같은 장치를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 방법은 실질적으로 완전한 형태(즉, 지지 기능을 수행하기 위해서 추가적인 필수 구성요소를 필요로 하지 않음)의 장치를 제조하는데 이용될 수 있거나, 또는 장치의 구성요소 일부(즉, 실질적으로 완전한 지지 장치를 형성하기 위해 하나 이상의 추가적인 구성요소와 결합될 수 있는 구성요소)의 제조에 이용될 수 있다. 예컨대, 매트리스 구성요소는 기 존 매트리스와 결합될 수 있는 매트리스 토퍼일 수 있다.

하나의 특정한 양태에서, 본 발명은 침대 매트리스 또는 그의 구성요소를 제조하는 방법을 제공한다. 또 다른 양태에서, 본 발명은 착석 장치 또는 그의 구성요소를 제조하는 방법을 제공한다. 또 다른 양태에서, 본 발명은 베개 또는 그의 구성요소를 제조하는 방법을 제공한다. 또 다른 양태에서, 본 발명은 매트리스 토퍼 또는 그의 구성요소를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 한 양태에서, 겔 층 및 제 2 층을 포함하는 지지 장치의 제조 방법이 제공된다. 구체적인 양태에서, 제 2 층은 발포체 층을 포함한다. 상기 방법은 겔 층을 제공하는 단계; 제 2 층을 제공하는 단계; 및 상기 겔 층을 제 2 층에 부착시키는 단계를 일반적으로 포함한다. 상기 방법은 겔 층을 제조하는 단계; 제 2 층을 제조하는 단계; 또는 겔 층과 제 2 층 둘다를 제조하는 단계와 관련하여 하나 이상의 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법은 특히 제 2 층이 발포체 층인 양태에서 하나 이상의 추가적인 층을 지지 장치에 적용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명은 본원에 제공된 방법이 많은 다른 가공 방식에 따라 완전히 적합하게 될 수 있음을 특히 특징으로 한다. 예컨대, 본 발명의 방법은 연속적인 가공 방법에서 이용될 수 있거나, 또는 개별 제품이 제조되는 불연속적인 방법에서 이용될 수 있다. 이러한 이점은 본 발명의 특정한 양태와 관련하여 보다 완전하게 하기에 기재되어 있다; 그러나, 본 발명은 특정한 양태에 관련하여서만 기재된 단계에 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명의 방법은 당업자들에 의해 고려되는 바와 같은 특정한 제조 방법 및 계획에 따라 적합하게 될 수 있다.

본 발명은 하나 이상의 주형의 이용을 포함할 수 있다. 예컨대, 하나의 특정한 양태에서, 상기 방법은 주형을 제공하는 단계; 겔 물질을 상기 주형에 삽입하여 겔 층을 성형하는 단계; 및 커버 층을 겔 층에 부착시키는 단계를 포함한다. 선택적으로, 커버 층을 부착시키기 이전에, 겔 물질은 적어도 부분적으로 경화(또는 숙성)되어서 겔 층을 성형시킬 수 있다. 하나의 특정한 양태에서, 커버 층은 발포체 층이다. 또 다른 특정한 양태에서, 커버 층은 직물 층이다.

본 발명에 따라 이용되는 주형은 겔 층과 발포체 층중 하나 또는 둘다를 성형하는데 유용한 것으로 알려진 임의의 유형의 통상적인 주형일 수 있다. 주형의 크기는 제조되는 지지 장치에 따라 변할 수 있다. 또한, 주형의 크기는 단지 상기 방법에서 제조되는 겔 층의 치수에 의해서만 변할 수 있다. 제조되는 장치가 매트리스인 하나의 특정한 양태에서, 이용되는 주형의 치수는 제조되는 매트리스의 치수와 실질적으로 유사하다. 예컨대, 더블(또는 풀(full)) 크기의 매트리스는 일반적으로 약 54인치 x 75인치의 폭과 길이를 갖는다. 따라서, 더블 침대용 매트리스를 제조할 때, 본 발명에 따라 이용되는 주형은 유사한 치수를 갖는다. 따라서, 본 발명에 따라 매트리스로 제조되는 지지 장치는 상기 장치가 매트리스가 되는 치수를 갖도록(즉, 표준 매트리스의 길이, 폭 및 두께를 갖도록) 제조될 수 있다. 추가적인 양태에서, 지지 장치는 표준 매트리스 크기중 하나 이상의 치수를 갖는 크기일 수 있다. 예컨대, 지지 장치는 매트리스의 폭, 매트리스의 길이, 또는 매트리스의 길이와 폭 둘다를 갖는 크기일 수 있다.

추가적인 양태에서, 지지 장치는 특정한 용도를 위해 특정한 치수를 가질 수 있다. 예컨대, 한 양태에서, 지지 장치는 매트리스 토퍼가 되는 치수를 갖도록 제조될 수 있다. 따라서, 당업자는 상기 치수가 표준 매트리스(예컨대, 트윈, 더블, 퀸 또는 킹)의 길이 및 폭과 상당히 같을 수 있지만 약 0.1㎝ 내지 약 10㎝ 범위의 두께를 가짐을 인식할 것이다. 구체적인 양태에서, 매트리스 토퍼는 약 0.2㎝ 내지 약 9㎝ , 약 0.3㎝ 내지 약 8㎝, 약 0.4㎝ 내지 약 7㎝, 약 0.5㎝ 내지 약 6㎝, 약 0.1㎝ 내지 약 5㎝, 약 0.25㎝ 내지 약 5㎝, 또는 약 0.5㎝ 내지 약 5㎝ 범위의 두께를 가질 수 있다.

또 다른 양태에서, 지지 장치는 베개 크기가 되는 치수를 갖도록 제조될 수 있다. 따라서, 당업자들은 상기 치수가 표준 베개(예: 침대 베개, 의자 또는 소파 받침대, 목 베개 및 치료용 베개)의 길이, 폭 및 두께와 상당히 같음을 인식할 것이다.

또 다른 양태에서, 지지 장치는 시트 쿠션이 되는 치수를 갖도록 제조될 수 있다. 따라서, 당업자들은 상기 치수가 표준 시트 쿠션(예: 소파 쿠션, 사무실 의자 쿠션 및 라운지 체어 쿠션)의 길이, 폭 및 두께와 상당히 같음을 인식할 것이다.

본 발명을 일반적인 용어로 기재하였지만, 이제부터는 반드시 일정 비율로 그려지지는 않은 첨부 도면을 참조하여 언급된다.

상기 주형의 예가 전술한 방법에 따라 제조된 매트리스가 놓여 있는 주형을 나타내는 도 1에 제공되어 있다. 매트리스의 개별 구성요소는 하부에 놓인 구성요 소의 세부사항을 드러내도록 절단되어 있다. 도 1에서, 주형(20)은 진공-보조 주형이며, 주형(20)에 부착되어 그로부터 적합한 진공 수단(도시되어 있지 않음)까지 배출시키는 진공 관(23)을 포함한다. 주형(20)은 측벽(27)에 의해 형성된 내부 표면(25)을 갖고, 매트리스를 제조하는데 사용된 물질을 수용하도록 개조되어 있고, 상기 측벽(27)은 매트리스의 겔 층의 목적하는 두께 이상을 함유하기 위한 공동부를 한정하는데 유용한 높이를 갖는다. 진공-보조 주형의 경우에, 주형(20)은 주형(20)의 내부 표면(25)에 진공 흡입을 제공하는데 필요한 추가적인 구성요소를 포함한다. 물론, 본 발명의 상기 방법은 진공-보조 주형의 이용에 제한되지 않고, 도 1에 예시된 주형 장치는 본 발명의 한 양태로만 제공되며, 이를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

선택적으로, 전술한 방법은 겔 물질을 삽입하기 이전에 이형 층을 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 도 1에 예시된 바와 같이, 이형 층(40)은 주형(20)의 내부 표면(25)에 채워진다. 본 발명에 따른 이형 층은 주형으로부터 겔 층을 제거하는 것을 용이하게 하는데 유용한 임의의 물질을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 이형 층은 지지 장치의 개별 또는 또 다른 구성요소와 겔 층의 직접 접촉을 방지하기 위하여, 특히 겔 물질의 완전한 경화 또는 숙성 이후에도 겔의 빈번한 특징적인 "끈적한" 느낌을 피하기 위하여, 겔 층에 대한 커버재로 추가로 기능할 수 있다. 일부 양태에서, 이형 층은 필요하지 않다. 예컨대, 주형은 테플론(TEFLON: 등록상표) 층에 의해 코팅된 내부 표면의 적어도 일부를 갖는 주형의 경우에서와 같이 고유의 이형 층으로 실질적으로 기능하는 마감재를 포함할 수 있 다.

하나의 특정한 양태에서, 이형 층은 폴리우레탄 필름과 같은 중합체 필름을 포함한다. 중합체 필름은 다양한 두께, 예컨대 약 0.01㎜ 내지 약 2㎜ 범위일 수 있다. 한 양태에서, 중합체 필름은 약 0.025㎜ 내지 약 1㎜의 두께를 갖는다. 바람직하게는, 중합체 필름은 주형으로부터 겔 층을 효과적으로 이형시키고 겔 층에 대한 커버재로 장기간 이용하는 동안 인열되지 않도록 하는 최소한의 두께를 갖는다. 한 양태에서, 중합체 필름은 폴리우레탄 필름이다.

또 다른 양태에 따르면, 이형 층은 액체 코팅 층을 포함할 수 있다. 액체 코팅에 이용되는 물질은 주형에서 이용될 수 있는 폴리우레탄 겔과 같은 겔 물질이 목재, 금속, 플라스틱 또는 세라믹과 같은 표면에 부착되지 않도록 하는데 유용한 것으로 일반적으로 인식된 임의의 액체 물질일 수 있다. 본 발명에 따르는 액체 코팅에 유용한 물질의 비제한적인 예는 실리콘 및 플루오로카본을 포함한다. 액체 코팅물은 분사, 붓질(brushing), 롤링(rolling), 침지 등을 비롯하여(그러나, 이에 한정되는 것은 아니다) 당업계에 유용한 것으로 일반적으로 인식된 임의의 수단에 의해 주형에 적용될 수 있다.

또 다른 양태에서, 이형 층은 왁스 층을 포함할 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 따르는 왁스 층은 왁스로 알려진 임의의 물질(예: 저-융점 유기질 혼합물, 또는 실온에서 고체이고 글리세라이드를 함유하지 않는 것을 제외하고는 지방 및 오일의 조성과 대체로 유사한 고분자량 화합물)을 포함할 수 있다. 본 발명에 따르는 유용한 왁스의 비제한적인 예는 동물성 왁스(예: 밀랍), 식물성 왁스(예: 카 나우바(carnauba)), 광랍(예: 화석 또는 토양 왁스, 예컨대 규소계 왁스, 또는 정유 왁스, 예컨대 파라핀), 에틸렌계 중합체 및 폴리올 에테르-에스테르(예: 카보왁스(CARBOWAX: 등록상표)), 염소화 나프탈렌(예: 할로왁스), 및 탄화수소 유형의 왁스를 포함한다.

또 다른 양태에 따르면, 이형 층은 분말을 포함할 수 있다. 예컨대, 한 양태에서, 이형 층은 비-반응성 분말, 예컨대 수산화규산 마그네슘(즉, 활석) 또는 유사한 분말을 포함할 수 있다.

액체 코팅 또는 분말이 이형 층으로 이용될 때, 이형 층의 도포범위는 일반적으로 주형 치수에 의해 제한된다. 그러나, 중합체 필름이 이용될 때, 주형의 치수보다 큰 치수를 갖는 필름을 이용하는 것이 유용할 수 있고, 그 결과 이형 층은 겔 층의 가장자리 밖으로 연장되는 자유단(free edge)을 가질 수 있다. 이형 층의 자유단은 나중에 정돈되거나(trimmed) 또는 이하에 보다 완전히 기재되는 바와 같이 추가적인 선택적인 공정 단계에서 이용될 수 있다.

도 1로 돌아가서, 전술한 방법과 관련하여, 선택적인 이형 층(40)이 주형(20)에 놓이면, 겔 물질이 주형(20)내의 이형 층(40)위로 삽입된다. 겔 물질은 본원에 기재된 바와 같은 임의의 겔 물질일 수 있다. 특정한 양태에서, 겔 물질은 폴리우레탄 겔이다. 겔 물질은 당업계에 유용한 것으로 알려진 임의의 수단에 의해 주형에 삽입될 수 있고, 제조 환경에 따라 다양할 수 있다. 예컨대, 연속적인 자동화 공정에서, 겔은 컴퓨터 통제하에서 흐름-조절되는 노즐에 의해 삽입될 수 있고, 이 때 한정된 부피의 겔이 주형내로 흘러들어가거나 분사되어서 주형을 한정 된 두께로 겔에 의해 충전시킨다. 불연속적인 제조 공정에서, 겔은 인간의 통제하에서 주형에 부어질 수 있다.

주형이 목적하는 두께까지 겔 물질에 의해 충전되면, 겔은 겔 층(50)으로 지칭될 수 있다. 반드시 필요한 것은 아니지만, 일부 양태에서, 겔 층(50)은 나머지 공정 단계로 진행되기 이전에 적어도 부분적으로 경화될 수 있다. 경화란 겔 물질이 원료로부터 마무리된 겔화 상태로 변형될 때에 발생할 수 있는 화학 반응을 겔이 거치는 것을 의미하고자 한다. 예컨대, 폴리우레탄 겔의 경우에, 상기 화학 반응은 폴리우레탄을 형성하기 위한 이소시안에이트 잔기와 알콜 잔기의 반응을 포함할 수 있다. 숙성이라고 지칭될 수도 있는 경화는 겔 물질이 액체로부터 겔화 상태로 변형되는 물리적 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 겔 층을 그다지 변형(즉, 융기부 또는 홈부를 갖기보다는 실질적으로 매끄럽거나 평탄한 표면을 갖는 겔 층의 형성을 방해)하지 않으면서 나머지 공정 단계를 지속시키도록 겔 물질이 일정 정도의 내부 구조화를 실시하기 시작할 수 있게 적어도 부분적인 경화 또는 숙성이 일어나는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 경화는 겔 층과 또 다른 층 간의 화학 결합이 요구되는 것과 같은 일부 양태에서 실제로 바람직하게 생략되는 선택적인 단계이다.

겔 층의 성형 이후에, 본 발명의 방법은 커버 층을 겔 층에 부착시키는 단계를 추가로 포함한다. 커버 층은 겔 층과 다른 층 또는 사용자 사이에서 단순히 차단 층으로 작용하는데 유용한 임의의 물질 또는 겔 층에 부가적인 구조 또는 지지를 제공하는데 유용한 임의의 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 커버는 직물 층, 발포체 층, 천연 물질, 예컨대 가죽, 합성 물질 등을 포함할 수 있다. 추가적인 양태에서, 커버 층은 다르게는 이형 층으로 유용한 물질, 예컨대 중합체 필름, 직물 층, 액체 코팅 층, 왁스 층 또는 분말 층일 수 있다.

도 1에 예시된 바와 같이, 커버 층은 겔 층(50)의 길이 및 폭에 실질적으로 상응하는 길이 및 폭을 갖는 발포체 층(60)을 포함하지만, 발포체 층(60)은 변화가능한 두께를 가질 수 있다. 예컨대, 매트리스 토퍼의 제조와 같은 일부 양태에서, 발포체 층은 매트리스 토퍼에 불필요한 부피감을 주지 않으면서 겔 층의 이점을 강조하는 최소한의 두께(즉, 겔 층의 두께 이하)인 것이 바람직할 수 있다. 매트리스 제조와 같은 다른 양태에서, 발포체 층은, 통상적인 매트리스 두께에 근접한 전체 두께를 제공하기 위하여 보다 큰 두께를 갖는 것이 바람직할 수 있다.

본원에서 이용될 때 부착은 유용한 것으로 인식될 수 있는, 발포체 층에 겔 층을 고착(fastening), 연결(joining) 또는 부속시키는 임의의 방법을 말하고자 한다. 상기 층의 부착은 층을 물리적으로 결합시키는 것 뿐만 아니라 층을 화학적으로 결합시키는 것을 포함할 수 있다. 층이 부착되어지는 물리적 결합의 비제한적인 예는 접착, 재봉 및 용접을 포함한다. 또한, 층의 부착은 겔 층의 고유한 "끈적거림"만으로도 용이해질 수 있다. 층의 화학적 결합은 겔 층과 발포체 층이 서로 반응할 수 있는 유리 반응성 기를 포함하는 임의의 방법에서 일어날 수 있다. 예컨대, 겔 층은 폴리우레탄 겔 물질을 포함할 수 있고, 발포체 층은 폴리우레탄 발포체 물질을 포함할 수 있다. 한 층의 이소시안에이트 기와 다른 층의 알콜 기의 반응은 층간 화학 결합으로 이어질 것으로 예상된다. 이러한 화학 결합은 또한 미국 특허출원 공개공보 제2001/0018466호에 더 기재되어 있으며, 이는 본원에서 전체적으로 참고문헌으로 포함된다.

상기 단계 이외에, 한 양태에 따르면, 상기 방법은 적용가능시에 이형 층의 자유단을 겔 층 및/또는 커버 층에 부착시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 부착은 접착, 재봉 및 용접을 비롯하여(그러나, 이에 한정되는 것은 아니다) 유용한 것으로 인식될 수 있는 임의의 수단에 의해 이루어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 방법은 커버 층 및 겔 층을 하나 이상의 부가적인 층에 결합시키는 단계를 추가로 포함한다. 부가적인 지지 층은 사용자 신체의 적어도 일부에 지지를 제공하는데 유용한 것으로 당업계에서 일반적으로 인식되어 있는 임의의 유형의 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 부가적인 지지 층은 쿠션 효과 또는 지지 효과를 제공하는데 일반적으로 유용한 임의의 다양한 양태를 가질 수 있는 발포체 층을 포함할 수 있다. 부가적인 지지 층은 신체를 지지하는데 유용한 것으로 인식되는 용수철을 포함할 수도 있다. 용수철 층은 효과적인 지지를 제공하는 동시에 사용자에게 안락함도 제공하기 위해 당업계에 알려진 임의의 양태를 취할 수 있다. 예컨대, 용수철 층은 적어도 부분적으로 서로 연결되어 있는 일련의 용수철을 포함할 수 있다. 또한, 용수철 층은 분리된 코일로 존재하는 일련의 용수철을 포함할 수 있다. 용수철 층의 그 밖의 추가적인 양태가 전술한 예에 의해 제한시키려는 것이 아닌 본 발명에 의해 포함된다. 또한, 부가적인 층이 겔 층과 커버 층중 하나 또는 둘다에 부착될 수 있다. 또한, 부가적인 층의 부착이 필요하지 않으며, 오히려 용이하게 분리가능한 형식으로 겔 층 및 커 버 층과 단순히 회합되어 있을 수 있다. 예컨대, 부가적인 층은 공동부 발포체를 포함할 수 있고, 겔 층과 커버 층으로 형성된 지지 장치는 발포체내의 공동부에 대한 삽입물로 제조될 수 있다. 겔 층 및 커버 층과 조합시키기 위한 부가적인 층의 비제한적인 예는 발포체 층, 용수철 층, 직물 층, 기체 층, 목재 층, 금속 층, 플라스틱 층, 및 이들의 조합을 포함한다.

통상적인 주형을 사용하는 것 이외에, 본 발명의 "주형"은 보다 넓은 의미로 기재될 수도 있다. 예컨대, 한 양태에서, 본 발명은 주형이 하나 이상의 공동부가 형성되어 있는 표면을 갖는 발포체 구성부품을 포함하는 매트리스와 같은 지지 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 따라서, 상기 방법은 발포체 구성부품의 공동부에 겔 물질을 삽입하여 겔 층과 발포체 층을 포함하는 지지 장치를 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 이 때 발포체 층은 겔에 대해 주형으로도 작용한다. 상기 방법은 제조되는 장치의 유형에 따라 그 밖의 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 한 양태에서, 상기 방법은 겔 층을 적어도 부분적으로 경화시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 또 다른 양태에서, 상기 방법은 제 2 발포체 층을 겔 층에 부착시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 제 2 발포체 층은 겔 층을 도포하는데 유용한 치수를 가질 수 있거나, 또는 제 2 발포체 층은 그 안에 형성된 겔 층을 비롯하여 발포체 층의 실질적으로 전체 표면을 도포하는데 유용한 것과 같은 큰 치수를 가질 수 있다. 본 발명은 중합체 필름, 직물 층, 또는 액체 또는 분말 코팅 층과 같은 커버재 층(특히, 겔 층에 대해)을 적용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 본원에서 전술한 바와 같이 하나 이상의 추가적인 지지 층과의 조합을 포함할 수 있다.

추가적인 양태에서, 주형은 그 밖의 물질을 포함할 수 있다. 특정한 양태에서, 주형은 겔 물질을 수용하도록 하나 이상의 공동부가 형성되어 있는 한 층 이상의 지지 물질을 포함한다. 예컨대, 주형은 전술한 바와 같이 단순히 발포체 구성부품일 수 있고, 여기서 상기 발포체는 한정된 평균 두께를 가지며, 하나 이상의 공동부가 형성되어 있는 표면을 갖는다. 또 다른 양태에서, 주형은 하나 이상의 공동부가 형성되어 있는 직물 층을 포함한다. 또 다른 양태에서, 주형은 제 1 직물 층과 제 2 직물 층 사이에 발포체 층을 포함하는 샌드위치 직물을 포함하고, 여기서 상기 발포체 층은 그 안에 형성된 하나 이상의 공동부를 갖는다.

본 발명의 방법에 따라 제조된 지지 장치의 한 양태가 도 2에 도시되어 있다. 여기에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 장치는 2개의 공동부(좌측 및 우측)가 형성되어 있는 표면을 갖는 발포체 층(60)을 포함한다. 좌측 공동부(65)는 공동부(65)를 드러내기 위해 일부 절단되어 있는 겔 층(50)으로 충전되어 있다. 또한, 우측 공동부는 겔 층으로 충전되어 있지만, 겔 층이 커버 층(62)으로 도포되어 있다. 커버 층(62)은 아래에 놓인 겔 층(50)을 드러내기 위해 일부 절단되어 도시되어 있다.

본 발명의 상기 양태에 따르는 방법을 실시할 때, 발포체 층은 상기 장치에 구조를 제공하기 위한 실질적인 두께를 갖는 것이 특히 유용하다. 예컨대, 한 양태에서, 발포체 층은 약 5㎝ 이상의 두께를 갖는다. 부가적인 양태에서, 발포체 층은 약 6㎝ 이상, 약 7㎝ 이상, 약 8㎝ 이상, 약 9㎝ 이상 및 약 10㎝ 이상의 두 께를 갖는다.

전술한 양태에서와 같이, 커버 층은 각종 다른 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 커버 층은 직물 층, 필름 층, 발포체 층, 분말 층, 천연 물질, 예컨대 가죽, 또는 합성 물질 등을 포함할 수 있다. 특정한 양태에서, 커버 층은 제 2 발포체 층을 포함한다.

제 2 발포체 층이 커버 층으로 이용될 때, 제 2 발포체 층은 겔 층의 유리한 특성이 발포체에 의해 무효화되지 않도록 하는 두께를 갖는 것이 일반적으로 바람직하다. 예컨대, 한 양태에서, 제 2 발포체 층은 약 5㎝ 미만의 두께를 갖는다. 그 밖의 양태에서, 제 2 발포체 층은 약 4㎝ 미만, 약 3㎝ 미만 또는 약 2㎝ 미만의 두께를 갖는다. 그 밖의 양태에서, 제 2 발포체 층은 약 0.25㎝ 내지 약 5㎝, 약 0.5㎝ 내지 약 4㎝ 또는 약 0.75㎝ 내지 약 3㎝의 두께를 갖는다.

발포체 층은 그 안에 형성되어 있는 공동부의 형상, 위치 및 치수를 추가로 특징으로 할 수 있다. 예컨대, 공동부는 하나의 연속적인 공동부 또는 복수개의 공동부로 발포체의 상단 표면을 실질적으로 덮을 수 있다. 택일적으로, 공동부는 예컨대, 사용자의 특정 신체 부위에 실질적으로 상응하거나 또는 특정한 유리한 효과를 제공하기 위하여 발포체 층의 전략적인 위치에 형성될 수 있다. 또한, 상기 공동부는 예컨대, 일반적으로 사용자의 특정 신체 부위의 형상에 상응하거나 또는 유리한 특성을 부여하기 위하여 특정한 형상을 취할 수 있다.

한 양태에서, 발포체 층에 형성된 공동부는 발포체 층의 평균 두께의 약 10% 내지 약 90%의 깊이를 갖는다. 더욱 구체적으로, 공동부는 발포체 층의 평균 두께 의 약 20% 내지 약 80% 또는 약 30% 내지 약 70%의 깊이를 갖는다. 특정한 양태에서, 발포체 층에 형성된 공동부는 약 0.25㎝ 내지 약 20㎝, 약 0.5㎝ 내지 약 18㎝, 약 1㎝ 내지 약 18㎝, 약 2㎝ 내지 약 17㎝, 약 3㎝ 내지 약 16㎝, 및 약 5㎝ 내지 약 15㎝의 깊이를 갖는다. 또한, 공동부의 깊이는 동일한 발포체 층에서 다양할 수 있다. 예컨대, 발포체 층은 각각 다른 깊이를 갖는 둘 이상의 공동부를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 발포체 층은 하나의 공동부를 포함할 수 있고, 여기서 상기 공동부의 깊이는 공동부내에서 다양하다.

발포체 층은 공동부에 의해 포함되는 발포체 층의 표면적 비율을 추가로 특징으로 할 수 있다. 한 양태에서, 발포체 표면에 형성된 공동부는 발포체 층의 표면적의 약 1% 내지 약 95%를 구성한다. 추가적인 양태에서, 공동부는 발포체 층의 표면적의 약 5% 내지 약 95%, 약 10% 내지 약 95%, 약 15% 내지 약 95%, 약 20% 내지 약 95%, 약 25% 내지 약 95%, 약 30% 내지 약 95% 또는 약 50% 내지 약 95%를 구성한다. 그 밖의 양태에서, 공동부는 발포체 층의 표면적의 약 5% 이상, 약 10% 이상, 약 25% 이상, 약 50% 이상 또는 약 75% 이상을 구성한다.

본 발명의 방법에 따라 제조된 지지 장치의 또 다른 양태가 도 3에 예시되어 있다. 여기서 도시된 바와 같이, 발포체 층(60)은 주형으로 이용되고, 겔 층(50)을 수용하도록 그 안에 형성되어 있는 공동부(65)(겔 층의 절단된 일부에서 보여짐)를 갖는다. 이러한 양태에서 알 수 있는 바와 같이, 겔 층(50)은 발포체 층(60)의 표면의 상당한 비율을 포함할 수 있다. 발포체 층(60)은 발포체 층(60)의 단부 근처에 형성된 일련의 융기부(67)를 추가로 포함하고, 여기서 발포체 물질 은 단지 부분적으로만 제거되어 있거나(즉, 얇은 겔 층으로만 도포되어 있음) 또는 전혀 제거되어 있지 않다(도 3의 양태와 같음). 이는 발포체 층의 공동부 형성을 단지 변형시킴으로써 겔 층과 발포체 층의 각종 장치 형태를 제조할 수 있는 측면에서 본 발명의 고-맞춤형 특성(highly customizable nature)을 추가로 예시한다.

본 발명의 또 다른 양태에서, 발포체 층은 회선형일 수 있다. 회선형 발포체를 이용하여 본 발명의 한 방법에 따라 제조된 지지 장치가, 장치의 횡단면을 제공하는 도 4에 예시되어 있다. 여기서 알 수 있는 바와 같이, 발포체 층(60)의 표면이 회선형이고, 그 결과 겔 물질을 수용하기 위한 복수개의 홈부를 제공한다. 회선형이라는 것은 발포체 표면이 패턴, 일반적으로는 반복 패턴을 갖도록 형상화되었음을 의미하고자 하며, 여기서 표면은 도 4에 예시된 바와 같이 융기부(75)와 홈부(77)를 가짐을 특징으로 한다. 일부 양태에서, 회선형이라 함은 발포체의 적어도 일부가 뒤로 절첩되도록 발포체가 패턴화되어 있음을 추가로 의미할 수 있다.

본 발명에서 사용하기 위한 회선형 발포체는 당업자들에게 인지되는 바와 같이 각종 방법으로 제조될 수 있다. 따라서, 발포체 층의 회선형 표면은 각종 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 도 4에서, 발포체중 일부(A)는 융기부(75) 사이에 비교적 좁은 홈부(77)를 갖는 깃털형(crest) 또는 지느러미형 융기부(75)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 택일적으로, 발포체중 일부(B)는 보다 사인곡선형에 가까운 패턴을 예시하며, 여기서 융기부(75)는 홈부(77)에 의해 보다 멀리 이격되어 있다. 당연히, 전술한 바와 같이, 이들 양태는 발포체 층에 형성될 수 있는 다양한 회선형 표면을 단지 예시할 뿐이다.

도 4의 겔 층(50)은 회선형 발포체 층(60)의 융기부 사이의 영역을 충전시키는 것으로 도시되어 있다. 추가적인 양태에서, 겔 물질(50)은 겔 층(50)이 발포체 층(60)의 융기부(75) 사이의 영역을 단지 부분적으로 충전시키도록 하는 양으로 발포체 층(60)에 적용될 수 있다. 또한, 겔 물질은 겔 층이 발포체 층(60)의 융기부(75) 사이의 영역을 완전히 충전시키고 융기부(75)위로 더 올라가 있도록 하는 양으로 적용될 수 있다.

한 양태에서, 상기 방법은 적어도 부분적으로 회선형인 표면을 갖는 발포체 구성부품을 포함하는 발포체 층을 제공하는 단계 및 겔 물질을 발포체 층의 회선형 표면에 적용하여 그 위에 겔 층을 성형하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 커버 층(예컨대, 제 2 발포체 층)을 겔 층에 부착시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 선택적으로, 커버 층을 겔 층에 부착시키기 이전에 겔 층은 적어도 부분적으로 경화될 수 있다.

본원에 전술된 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 제조된 지지 장치는 일반적으로 겔 층, 및 커버 층과 같은 제 2 층을 포함한다. 구체적인 양태에서, 커버 층은 발포체 층을 포함한다. 그 밖의 양태에서, 상기 장치는 발포체 층, 겔 층, 및 선택적인 추가 층, 특히 커버 층을 포함한다. 상기 장치가 발포체 층과 겔 층을 포함할 때, 상기 커버 층은 겔 층에 적용될 수 있거나 또는 장치에 전체적으로 적용될 수 있다. 마찬가지로, 상기 장치가 겔 층과 커버 층을 포함할 때, 커버 층은 겔 층의 상단 표면만을 도포하거나 또는 겔 층을 완전히 둘러쌀 수 있다. 또한, 상기 장치는 겔 층, 커버 층(예컨대, 발포체 층) 및 추가적인 커버 층을 포함 할 수 있다.

커버 층은 본 발명에 포함된 다양한 유형의 지지 장치에 대해 커버재로 통상적으로 이용되는 임의의 유형의 물질을 일반적으로 포함할 수 있다. 상기 커버재는 천연 및 합성 물질을 포함한다. 또한, 상기 커버재는 패딩을 포함할 수도 있다. 예컨대, 지지 장치가 매트리스일 때, 커버재는 패딩 처리된 매트리스 토퍼일 수 있다. 또한, 임의의 유형의 봉제(upholstering) 물질이 본 발명에서 커버로 이용될 수 있다. 따라서, 겔 층의 존재는 본 발명의 방법에 따라 제조된 지지 장치를 도포하는데 이용하기 위해 이용가능한 커버 유형을 어떠한 방식으로도 제한하지 않는다. 그 밖에, 다른 유형의 커버재가 또한 본 발명에 포함된다. 예컨대, 커버재는 필름, 예컨대 폴리우레탄 필름, 코팅, 예컨대 건조 또는 경화 상태에서 비-반응성이거나 끈적거리지 않는 중합체, 또는 발포체를 포함할 수 있다. 부가적으로, 커버 층은 직조(texturing)를 포함하여 커버 층에 3차원적인 효과를 제공할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 장치는 발포체 층에서 형상화 또는 공동부 형성을 조절함으로써 맞춤형으로 될 수 있다. 예컨대, 겔 표면적, 공동부 형상, 공동부 위치 및 공동부 깊이의 조합을 다양하게 함으로써 상이한 수준의 지지 및 안락함이 수득될 수 있다. 가장 일반적으로, 발포체 층은 발포체 층의 표면적의 단지 적은 비율 또는 거의 전부를 덮는 하나의 공동부를 포함할 수 있다. 발포체 층은 또한 발포체 층의 표면에 걸쳐 형성된 복잡한 패턴의 공동부를 포함할 수도 있다. 또한, 공동부는 전략적이고 치료적인 효과를 위해 유리하게 위치할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 방법이 매트리스의 제조를 포함하는 한 양태에서, 발포체 층에 형성된 공동부는 매트리스의 잠재적인 사용자의 특정 신체 부위에 해당하는 발포체 층의 하나 이상의 영역에 배열될 수 있다. 특히, 상기 공동부는 사용자 신체(특히, 등)에 겔 층이 유리하게 정합되도록 하는 사용자 몸통 영역에 해당할 수 있다.

본 발명의 상기 방법은 특히 연속적인 제작 공정을 위해 변형될 수 있다. 예컨대, 하나의 발포체 구성부품은 공정 라인을 따라 이동될 수 있다. 한 스테이션(station)에서, 적절한 공동부가 형성될 수 있고, 라인을 따라 한 스테이션에서 겔이 공동부에 삽입될 수 있으며, 다른 스테이션에서 선택적이고 부가적인 층이 겔 층에 적용될 수 있고, 또 다른 스테이션에서 개별 장치가 연속된 발포체로부터 독립되게 절단될 수 있다. 유사한 제작 방법은 특히 회선형 발포체 층을 포함하는 방법에 대해 변형될 수 있다.

본 발명은 본 발명에 포함되는 일부 방법에 따르는 "정지-및-운행(stop-and-go)" 제작에 맞게 더 변형될 수 있다. 예컨대, 상기 방법은 제조하려는 장치의 구성요소가 주형에 위치되고 경화 또는 발포되고, 이어서 적절한 시간후에 주형으로부터 꺼내어지는 통상적인 주형의 이용을 포함할 수 있다.

따라서, 한 양태에서, 본 발명은 2개의 분리된 영역, 즉, 겔 층을 수용해서 성형하기 위한 한 영역 및 발포체 층을 수용해서 성형하기 위한 한 영역이 형성되어 있는 주형을 제공하는 단계를 포함하는 방법을 포함한다. 본원에 전술된 바와 같은 이형 층이 주형에 놓여서 주형으로부터 지지 장치를 이형시키는 것을 용이하 게 하고, 선택적으로는 겔 층과 발포체 층중 하나 또는 둘다위의 커버재를 형성한다. 선택적으로, 상기 주형은 진공-보조 주형일 수 있다. 전술한 바와 같이, 주형이 고유 이형 능력을 갖는 방법 등에서 이형 층은 선택적으로 생략될 수 있다.

이형 층이 적소에 위치되는 경우, 겔 물질이 주형에 삽입된다. 이 단계에서, 겔 물질은 경화를 위해 일정량의 시간 동안 방치될 수 있다. 그러나, 일부 양태에서, 상기 방법은 주형내의 겔 층위로 발포체 물질을 삽입하는 단계를 포함하는 후속 단계로 바로 진행되는 것을 포함한다. 바람직하게는, 주형은 밀폐 주형이고, 발포체 층과 겔 층이 경화되는 동안에 주형의 나머지 부분이 적용된다. 발포체 물질을 삽입하기 이전에 겔 층이 적어도 부분적으로 경화될 수 있는 반면, 발포체 층과 겔 층간에 화학 결합되도록 발포체 물질을 삽입할 때에 겔 물질이 적어도 부분적으로 경화되지 않은 채로 있는 것이 일부 양태에서 유리하다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 방법, 특히 발포체가 동일 장소에서 성형되는 방법에서 이용되는 발포체 물질은 당업계에서 유용한 것으로 일반적으로 인식되는 임의의 유형의 발포체 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 일부 양태에서, 폴리우레탄 발포체가 특히 바람직하다. 그러나, 다른 발포체가 또한 이용될 수 있다. 예컨대, 발포체 층이 동일 장소에서 성형되는 동안에 또는 이미 제조된 발포체 층이 지지 장치를 제조하는데 이용되는 방법 둘다에서 라텍스 발포체가 본 발명에 따라 이용될 수도 있다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 제 1 표면과 대향 표면을 포함하고, 상기 표면중 하나 이상에 부착된 이형 층을 갖는 겔 층을 제조하는 단계; 겔 층의 적어도 일 부를 수용하도록 개조된 표면을 갖는 발포체 층을 제조하는 단계; 및 겔 층을 발포체 층에 부착시키는 단계를 포함하는 방법에 따라 지지 장치를 제조하는 것을 일반적으로 포함한다. 전술한 바와 같이, 부착 단계는 접착, 재봉, 용접 및 이들의 조합과 같은 다양한 방법을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 지지 장치의 다양한 구성요소를 별도로 제조하고, 이어서 상기 개별 구성요소를 완전한 장치로 결합시킬 수 있다.

전술한 발명의 상세한 설명에 제시된 교시의 이점을 갖는 본원에 기재된 발명의 많은 변형 및 다른 양태가 본 발명과 관련된 분야의 당업자에게 떠오를 수 있다. 따라서, 본 발명은 개시된 구체적인 양태에 제한되는 것이 아니며, 상기 변형 및 다른 양태가 첨부된 청구의 범위내에 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 구체적인 용어가 본원에서 이용되었으나, 이들은 일반적이고 설명적인 의미로 이용될 뿐이며, 제한을 목적으로 한 것이 아니다.

Claims (35)

1. 주형을 제공하는 단계;

   선택적으로, 상기 주형에 이형 층을 위치시키는 단계;

   겔 물질을 상기 주형에 삽입하여 겔 층을 성형하는 단계;

   선택적으로, 상기 겔 층을 적어도 부분적으로 경화시키는 단계; 및

   커버 층을 상기 겔 층에 부착시키는 단계

   를 포함하는, 겔 층을 포함하는 신체 지지 장치의 제조 방법으로서,

   상기 겔 물질이 ISO 3386-1의 방법에 따라 측정될 때 0.5kPa 내지 50kPa 범위의 경도를 갖는 겔을 포함하고, 15% 내지 80%의 이력현상을 나타내는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이형 층이 상기 주형에 위치되고, 중합체 필름, 직물 층, 액체 코팅 층, 왁스 층 및 분말 층으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 이형 층이 자유단(free edge)을 갖는 물질을 포함하며,

   상기 제조 방법이, 상기 물질의 자유단을 겔 층에 부착시키는 단계를 추가로 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 물질의 자유단을 겔 층에 부착시키는 단계가 접착, 재봉 및 용접으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법을 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 겔 물질이 폴리우레탄 겔을 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 겔 물질이 일정 함량의 하나 이상의 충전재를 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 하나 이상의 충전재가 코르크 구성부품, 코르크 분, 목재 구성부품, 목재 칩, 발포체 박편, 직물 섬유, 직물 구성부품, 파라핀, 중공구, 합성 미세구, 광물 입자, 유리 비즈, 기체, 활성제, 나노입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 커버 층을 겔 층에 부착시키는 단계가 접착, 재봉 및 용접으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법을 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 커버 층이 발포체 층, 중합체 필름, 직물 층, 액체 코팅 층, 왁스 층 및 분말 코팅 층으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 주형이 진공-보조 주형을 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 주형이, 겔 물질을 수용하기 위한 하나 이상의 공동부가 그 안에 성형되어 있는 한 층 이상의 지지 물질을 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 주형이, 5 cm 이상의 평균 두께를 갖고 하나 이상의 공동부가 그 안에 성형되어 있는 표면을 갖는 발포체 구성부품을 포함하는 발포체 층을 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 하나 이상의 공동부가 발포체 구성부품 표면의 1% 내지 95%를 구성하는 면적을 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 하나 이상의 공동부가 매트리스의 잠재적인 사용자 신체의 특정 영역에 상응하는 영역에 있는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
15. 제 12 항에 있어서,

    상기 하나 이상의 공동부가 발포체 구성부품 표면에 걸쳐 특정 패턴으로 배열되어 있는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
16. 제 12 항에 있어서,

    상기 하나 이상의 공동부가 상기 발포체 층의 평균 두께의 10% 내지 90%의 깊이를 갖는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
17. 제 11 항에 있어서,

    상기 주형이, 하나 이상의 공동부가 그 안에 성형되어 있는 직물 층을 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
18. 제 11 항에 있어서,

    상기 주형이, 제 1 직물 층과 제 2 직물 층 사이에 발포체 층을 포함하는 샌드위치 직물을 포함하고,

    상기 발포체 층이 그 안에 성형된 하나 이상의 공동부를 갖는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
19. 제 1 항에 있어서,

    적어도 상기 겔 층과 상기 커버 층을, 발포체 층, 용수철 층, 직물 층, 기체 층, 목재 층, 금속 층, 플라스틱 층 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 부가적인 층과 결합시키는 단계를 추가로 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
20. 제 1 항에 있어서,

    상기 주형이, 적어도 부분적으로 회선형인 표면을 갖는 발포체 구성부품을 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
21. 제 1 항에 있어서,

    상기 주형이 겔 물질을 수용하도록 개조된 하나 이상의 부분, 및 발포체 물질을 수용하도록 개조된 부분을 가지며,

    상기 제조 방법이,

    상기 겔 물질을 수용하도록 개조된 주형의 하나 이상의 부분에 겔 물질을 삽입하는 단계;

    상기 발포체 물질을 수용하도록 개조된 주형의 부분에 발포체 물질을 삽입하는 단계;

    상기 겔 물질을 경화시켜서 겔 층을 성형하는 단계; 및

    상기 발포체 물질을 발포시켜서 발포체 층을 성형하는 단계

    를 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
22. 제 21 항에 있어서,

    상기 겔 물질을 경화시키는 단계가 상기 발포체 물질을 주형에 삽입하는 단계 이전에 실시되는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
23. 제 21 항에 있어서,

    상기 겔 물질을 경화시키는 단계 및 상기 발포체 물질을 발포시키는 단계가 동시에 실시되는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
24. 제 21 항에 있어서,

    중합체 필름, 액체 코팅 층 및 분말 코팅 층으로 이루어진 군으로부터 선택된 이형 층을 상기 주형에 위치시키는 단계를 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
25. 제 21 항에 있어서,

    상기 발포체 물질이 폴리우레탄 발포체를 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
26. 제 21 항에 있어서,

    상기 발포체 물질이 라텍스 발포체를 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
27. 제 1 항에 있어서,

    상기 겔 층이 상단 표면 및 하단 표면을 포함하고, 상기 상단 표면과 상기 하단 표면중 하나 이상에 부착된 이형 층을 가지며,

    상기 제조 방법이,

    상기 겔 층의 적어도 일부를 수용하도록 개조된 표면을 갖는 발포체 층을 제조하는 단계; 및

    접착, 재봉, 용접 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 상기 겔 층을 상기 발포체 층에 부착시키는 단계

    를 포함하는, 신체 지지 장치의 제조 방법.
28. 제 1 항 내지 제 27 항중 어느 한 항에 따른 신체 지지 장치의 제조 방법에 의해 제조된 매트리스 토퍼.
29. 제 1 항 내지 제 27 항중 어느 한 항에 따른 신체 지지 장치의 제조 방법에 의해 제조된 매트리스.
30. 제 1 항 내지 제 27 항중 어느 한 항에 따른 신체 지지 장치의 제조 방법에 의해 제조된 베개.
31. 제 1 항 내지 제 27 항중 어느 한 항에 따른 신체 지지 장치의 제조 방법에 의해 제조된 착석 장치.
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