KR102164510B1 - 탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스 - Google Patents

탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 매트리스의 구조를 다수의 폼층으로 형성하고, 각각의 폼층의 사이에 별도의 층을 삽입하여 살균이나 건조, 온도 조절 기능을 구현하고, 폼층의 압축에 의해 공기통로가 막히지 않도록 구조를 형성한 탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스에 관한 것이다.

Description

탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스{BEDDING MATTRESS WITH ENHANCED ELASTICITY}
본 발명은 탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 매트리스의 구조를 다수의 폼층으로 형성하고, 각각의 폼층의 사이에 별도의 층을 삽입하여 살균이나 건조, 온도 조절 기능을 구현하고, 폼층의 압축에 의해 공기통로가 막히지 않도록 구조를 형성한 탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스에 관한 것이다.
일반적으로 매트리스는 그 구조에 따라 여러 가지가 제안되어 있으나, 주로 스프링구조의 매트리스와 더불어 스폰지 매트리스가 가장 보편적으로 널리 사용되고 있다.
그 중에서도 상기한 스폰지 매트리스의 대체적인 종래의 구성은 커버의 내부에 하중이나 압력에 신축성있게 대응하는 스폰지 즉, 쿠션부재가 설치되는 것으로, 이러한 쿠션부재는 그 쿠션력에 따라 비교적 단단한 것과 부드러운 것 등으로 구분되어 사용되고 있다.
그러나, 상기한 스폰지 매트리스에 사용되는 종래의 쿠션부재는 대부분 일정한 밀도를 가지는 단일체의 스폰지로 구성되어 있음에 따라, 지나치게 단단한 경우에는 쿠션력이 약하여 잠자리가 불편한 단점이 있고, 이와는 반대로 지나치게 부드러운 경우에는 체중을 효과적으로 지지할 수 있으나 함몰되어 쿠션감이 저하되는 단점을 안고 있다.
또한, 상기 쿠션부재가 단일체로 형성됨에 따라 그 내부로는 공기의 유통이 원활하지 못하여 땀이나 습기가 차는 등 소위 습도조절이 좋지 못한 단점이 있는 것이다.
이러한 단점을 해결하기 위해 매트리스나 쿠션, 베개 등의 침구류 내부에 다중으로 된 충격흡수층을 형성하고, 각각의 충격흡수층 사이의 압축량을 차별화한 기술이 개시되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 매트리스의 구조를 나타낸 분해사시도이며, 도 2는 도 1의 매트리스의 적층구조를 나타낸 단면도이다.
종래의 침구용 매트리스는 도면에서도 보는 바와 같이 그 내부에 일정한 쿠션을 가지는 쿠션부재(10)가 천 등의 재질로 이루어지는 커버에 의해 감싸인 채로 설치된다.
쿠션부재(10)는 도 1과 2에 나타내고 있는 바와 같이, 서로 다른 쿠션력과 구조를 가지는 단위소재의 쿠션재가 다층으로 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.
쿠션부재(10)는 일측 표면에 엠보싱되어 공기유통로를 가지면서 타측면은 평면을 유지토록 하는 엠보싱 폼(embossing foam: 12, 13)과, 적은 밀도를 가지면서 부드러운 쿠션력을 가지는 소프트 폼(soft foam: 11)과, 그리고 충격흡수력이 좋은 저탄성 메모리 폼(memory foam: 14) 등을 다층으로 적층하여 구성된다.
엠보싱 폼(12, 13)은 일정한 두께를 가지면서 일측 표면에는 전체면에 걸쳐 일정높이만큼 돌출되는 볼록부분과 오목부분이 교차로 형성되고, 이의 반대편에는 평면으로 형성된다.
소프트 폼(11)과 저탄성 메모리 폼(14)는 엠보싱 폼(12, 13)의 상하면에 접촉하도록 결합되며, 각각의 층은 서로 다른 탄성력에 의해 인체를 지지하게 된다.
그러나 이러한 구성의 쿠션부재(10)에서는 사람의 머리나 몸의 무게에 의해 각각의 층이 눌려지면서 공기의 이동이나 쿠션의 발생이 원활하게 되지 못하는 현상이 생긴다. 이로 인해 습기의 제거나 살균작용 등이 효과적으로 이루어지지 않아서 의도했던 쿠션의 기능 향상을 저해시키는 문제가 있었다.
KR 20-0372197 Y1
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 서로 다른 크기의 탄성력을 갖는 소재로 다수의 폼층을 형성하고, 폼층을 상하로 적층하여 탄성복원력이 증대되도록 하는 탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 폼층의 내부에 공기통로를 형성하여 공기 및 습기의 이동이 가능해지도록 하여 쿠션의 내부가 항상 쾌적한 상태를 유지할 수 있도록 하는 탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 폼층에 형성된 공기통로가 사람의 무게에 의해 폐쇄되지 않도록 입구 부분의 직경을 확대하도록 하는 탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 서로 다른 탄성력을 갖는 폼층을 다층으로 적층하고, 살균이나 건조 기능을 구현하여 제조되는 침구용 매트리스로서, 탄성력을 가진 발포 성형체로 제작되는 제1폼층(104)과; 상기 제1폼층(104)의 밑에 적층되며, 상기 제1폼층(104)에 비해 연질 소재인 발포 성형체로 제작되어 압축변형량이 상대적으로 더 크며, 내부에 공기의 저장 공간을 갖도록 성형되는 제2폼층(106)과; 상기 제2폼층(106)의 밑에 적층되며, 상기 제1폼층(104)에 비해 경질 소재인 발포 성형체로 제작되어 압축변형량이 상대적으로 더 작으며, 합성수지가 삽입되어 강성을 증가시키도록 구성되는 제3폼층(108)과; 상기 제1폼층(104)과 상기 제2폼층(106)의 사이에 삽입되며, 내부에 공기의 이동통로가 형성된 구조를 가지며, 은나노 입자가 포함되어 상기 공기의 내부에 존재하는 세균이나 박테리아를 제거하는 은나노층(110)과; 상기 제2폼층(106)과 상기 제3폼층(108)의 사이에 삽입되며, 숯 또는 활성탄소입자가 포함되어 상기 공기 중에 포함된 습기와 유해기체를 흡착 제거하는 활성탄층(112);을 포함하며, 상기 제2폼층(106)은 몸체를 구성하는 발포체(106a)와; 상기 발포체(106a)의 윗면과 밑면에 원형으로 오목한 형태로 형성되는 요입부(106b)와; 상기 발포체(106a)의 윗면과 밑면에 형성되는 각각의 요입부(106b)의 중앙에 형성되는 개구부(106c)와; 상기 발포체(106a)의 윗면에 형성된 개구부(106c)로부터 상기 발포체(106a)의 내부를 향해 형성되고, 상기 발포체(106a)의 밑면에 형성된 개구부(106c)에 연결되는 공기통로(106d)와; 상기 공기통로(106d)의 가운데에 수평방향으로 연장되는 수평통로(106e)와; 상기 수평통로(106e)의 말단에 일정한 크기의 공간을 갖도록 형성되는 공기압축부(106f);를 포함하며, 상기 제1폼층(104)의 윗면에 사람의 하중이 가해지면, 상기 수평통로(106e)의 일부가 눌리면서 막히게 되고, 상기 공기압축부(106f)의 내부의 공기가 빠져나가지 못하고 갇히게 되는 것을 특징으로 한다.
상기 발포 성형체는 라텍스 원액 또는 폴리우레탄 소재를 몰드에 발포시켜 성형하여 제작되는 것을 특징으로 한다.
상기 제3폼층(108)은 경질 소재의 발포 성형체로 형성되는 발포체(108a)와; 상기 발포체(108a)의 내부에 인서트사출로 일체로 제작되며, 합성수지 소재의 와이어가 격자모양으로 교차 배열된 상태로 제작되는 수지메쉬망(108b);을 포함하며, 상기 수지메쉬망(108b)의 와이어는 PCT(폴리우레탄에 폴리시클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 ; polycyclohexyldimethylene terephthalate) 수지 소재로 제작되는 것을 특징으로 한다.
상기 공기통로(106d)와 만나는 부분의 상기 수평통로(106e)의 직경(D1)과, 상기 공기압축부(106f)와 만나는 부분의 상기 수평통로(106e)의 직경(D2)이 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 직경 D2가 상기 직경 D1에 비해 상대적으로 더 큰 것을 특징으로 한다.
상기 직경 D2가 상기 직경 D1에 비해 2배 내지 3배 큰 것을 특징으로 한다.
상기 수평통로(106e)는 상기 공기통로(106d)에서 상기 공기압축부(106f)의 방향으로 진행하면서 높이가 올라가면서 θ의 각도만큼 상방향으로 경사진 상태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 서로 다른 특성을 가진 쿠션층을 사용함으로써 이들이 가지는 유연한 쿠션력과 체압분산 및 충격흡수 등의 효과를 최대한 살릴 수 있으며, 사용자의 취향대로 단단한 부분과 부드러운 부분을 선택하여 사용할 수 있으며, 폼층의 사이로 공기가 항상 원활하게 유통됨으로써 땀이나 수분 등으로 인한 습도조절이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 매트리스의 구조를 나타낸 분해사시도.
도 2는 도 1의 매트리스의 적층구조를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 매트리스의 구조를 나타낸 분해사시도.
도 4는 도 3의 매트리스의 적층구조를 나타낸 단면도.
도 5는 사람에 의해 매트리스가 압축된 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 제2폼층에 형성된 공기통로의 구조를 나타낸 사시도.
도 7은 제2폼층에 형성된 공기통로의 구조를 나타낸 단면도.
도 8은 사람에 의해 제2폼층이 압축된 상태를 나타낸 단면도.
도 9는 제3폼층에 내장된 수지메쉬망의 구조를 나타낸 사시도.
도 10은 수지메쉬망의 구조를 나타낸 단면도.
도 11은 다른 실시예에 따른 수평통로의 구조를 나타낸 단면도.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 수평통로의 구조를 나타낸 단면도.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스"(이하, '매트리스'라 함)를 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 매트리스의 구조를 나타낸 분해사시도이며, 도 4는 도 3의 매트리스의 적층구조를 나타낸 단면도, 도 5는 사람에 의해 매트리스가 압축된 상태를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 매트리스(100)는 종래기술에서와 같이 서로 다른 크기의 탄성력을 갖는 다수의 층을 적층하고, 쿠션층 사이에 살균, 건조, 정화작용을 하는 층을 별도로 형성하는 것을 주요 구성으로 한다. 본 발명에 적용된 쿠션층 소재는 종래에 매트리스나 베개, 침구류 등에 사용되던 것과 동일하지만, 쿠션층 내부의 통기구조 및 적층 순서 등에 있어서는 차이점이 있다.
본 발명의 매트리스(100)는 제1폼층(104)과 제2폼층(106), 제3폼층(108)이 순서대로 적층되며, 매트리스(100)의 사용자에게 안락함을 주고 오염이나 훼손을 방지하기 위한 커버층(102)이 외측에 추가로 적층된다. 본 발명에서는 도면의 내용과 부합하도록 사용상태에서 사용자의 신체와 접하는 부분을 윗면으로 하고, 바닥과 접하는 부분을 밑면으로 하여 설명한다. 이를 토대로 매트리스(100)는 위에서부터 커버층(102), 제1폼층(104), 제2폼층(106), 제3폼층(108)이 아래쪽으로 순서대로 위치한다. 그리고 제1폼층(104)과 제2폼층(106) 사이에는 은나노층(110)이 삽입되고, 제2폼층(106)과 제3폼층(108) 사이에는 활성탄층(112)이 삽입된다.
본 발명의 매트리스(100)에서 인체를 지지하는 탄성력을 발생하는 부분은 제1폼층(104)과 제2폼층(106), 제3폼층(108)으로서, 각각의 폼층은 서로 다른 탄성력을 낼 수 있도록 밀도와 재질, 충격흡수력이 다른 재질 또는 구조로 형성된다. 바람직하게는 제2폼층(106)이 가장 연질 재질로 만들어져서 탄성력이 가장 높으며, 제3폼층(108)이 가장 경질 재질로 만들어져서 탄성력이 가장 낮아지도록 한다. 제1폼층(104)은 연성이나 탄성력이 나머지 두 개의 폼층에 비해 중간에 위치하도록 구성한다.
이러한 폼층은 통상적인 스폰지나, 천연 라텍스 원액이나 폴리우레탄을 일정한 형태와 모양을 갖는 몰드(Mold)에 발포시켜 필요한 형상과 모양, 즉 매트리스나 베개 모양으로 성형하여 제작한 발포 성형체로 구성된다. 경우에 따라서는 연성이나 탄성력의 변화를 위해 첨가제나 발포제, 촉매제 등이 추가될 수 있다.
그러나 본 발명에서는 각 폼층의 물리적 특성 중에서 부드러운 정도나 탄성력의 크기에 차이를 두는 것이 것이 기술적 특징이므로, 그 소재는 개시되어 있는 다른 소재를 사용할 수 있다.
제2폼층(106)은 가장 연질 소재로 제작되어 부드러우며, 외부의 힘에 의해 변형되더라도 쉽게 복원되는 특성을 갖는다.
제3폼층(108)은 저탄성 소재로 제작되어 외형이 딱딱하며, 외부의 힘이 가해지면 원래 형태로 복원이 어려운 특성을 갖는다.
제2폼층(106)과 제3폼층(108)은 평평한 형상으로 만들어지는 것이 바람직하다.
제1폼층(104)은 부드러운 정도나 탄성력이 제2폼층(106) 및 제3폼층(108)의 사이에 위치하는 소재로 만들어지는데, 윗면에 다수의 요철을 형성한다. 이러한 요철로 인해 인체의 표면의 굴곡과 효과적으로 밀착되면서 충격이나 하중을 잘 흡수할 수 있게 된다.
제3폼층(108)은 라텍스나 폴리우레탄 소재의 발포 성형체로 제작되지만, 탄성력을 감소시키기 위해 다른 물질을 더 첨가할 수 있다. 본 발명에서는 라텍스 원액 또는 폴리우레탄 수지에 폴리시클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트(polycyclohexyldimethylene terephthalate; PCT) 수지를 추가하는 방법을 사용한다.
PCT 수지는 융점이 약 287℃로 내열성이 매우 우수하고, 결정화도가 높으며, 치수안정성(dimensional stability)이 우수할 뿐만 아니라 생산 비용도 저렴한 편이다.
이러한 PCT 수지는 높은 백색도(whiteness)와 광 안정성(light stability)을 토대로 LED 반사판의 소재로 사용될 수 있고, 고내열성(high heat resistance) 및 정전기 방지(electrostatic discharge(ESD) cleanliness) 효과가 뛰어나 전기전자 제품 특히, 반도체 부품에 사용될 수 있다.
최근 들어, PCT 수지는 연질 소재의 발포 성형체를 제조하는 과정에서 소량 첨가하여 탄성력을 낮추고, 경도를 높이기 위한 용도로 사용되고 있다.
PCT 수지는 라텍스 또는 폴리우레탄 등과 용이하게 혼합되며, 균질성이 커서 발포 성형이 용이한 장점도 가지고 있다. PCT 수지는 발포 성형체의 내부에 결정화된 상태로 존재하는 비율이 높아서 발포 성형체의 성질을 제거하지 않으면서 경도를 높이고, 발포체 내부의 구조물의 강도를 높여 탄성력을 줄일 수 있다.
제1폼층(104)에 형성되는 요철의 높이는 동일하게 하여 일정한 높이의 평면이 되도록 할 수 있지만, 경우에 따라서는 일정한 규칙을 따라 높아지거나 낮아지도록 할 수도 있을 것이다. 또한 제1폼층(104)의 위쪽 표면에서 요철의 최고점까지의 높이는 일정하지만, 인접한 요철 사이의 오목한 골 부분의 높이를 다르게 제작할 수 있다. 이로 인해 요철의 최고점으로부터 아래쪽으로 압축되는 정도가 달라지면서 인체에 가해지는 지지력이 달라지도록 할 수 있다.
커버층(102)은 패브릭이나 얇은 발포 성형체로 제작되며, 제1폼층(104)과 사람의 몸이 직접 접촉하지 않고, 중간 탄성층을 매개로 압력이 전달되도록 한다. 경우에 따라서는 커버층(102)에 쿠션과 탄성력 조절을 위한 내부 구조가 형성되도록 할 수도 있다.
커버층(102)은 요철이 형성된 제1폼층(104)의 윗면에 접하는데, 별도의 커버 내부에 봉제 방식으로 결합될 수 있다.
제1폼층(104)과 제2폼층(106), 제3폼층(108)의 탄성력의 차이는 발포 소재나 첨가제의 차이로 인해 발생되는데, 내부 공동의 양이나 구조의 차이에 의해 발생될 수도 있다. 상대적으로 부드러운 재질을 형성하기 위해 발포체의 내부에 공동의 크기 또는 수를 증대시킬 수 있을 것이다.
위쪽에서 가해지는 사람의 하중에 의해 제1폼층(104)과 제2폼층(106), 제3폼층(108)은 납작해지면서 하중을 흡수한다. 가장 연질 구조를 갖는 제2폼층(106)의 압축변형량이 가장 크며, 제3폼층(108)의 압축변형량은 가장 작다. 제1폼층(104)은 중간 정도 되는 압축변형량을 가지지만, 윗면에 형성된 요철의 돌기부가 압축되면서 윗면이 전체적으로는 평면에 가까워진다.
제1폼층(104)과 제2폼층(106)의 사이에는 은나노층(110)이 삽입된다. 은나노층(110)은 패브릭이나 발포성형체, 라텍스층 등의 소재로 된 비교적 얇은 소재에 은나노 입자를 부착시켜 제작한다. 구조물을 형성하는 소재를 은나노 입자 용액에 함침하여 부착시키거나, 발포성형 과정에서 은나노 입자를 용매와 함께 투입하여 분산시켜 제작할 수 있다.
또한 은나노층(110)의 내부에는 공기의 이동통로를 형성함으로써 내부를 통과하는 공기와 은나노 입자가 쉽게 접촉할 수 있도록 한다. 은나노 입자는 10-9m 크기의 은 입자로 구성되며, 세균이나 박테리아 등의 세포막을 파괴하여 살균작용을 하는 것으로 알려져있다. 매트리스(100) 내부로 유입된 공기는 이러한 작용을 하는 은나노 입자와 만나면서 살균작용이 일어난다.
또한 제2폼층(106)과 제3폼층(108)의 사이에는 활성탄층(112)이 삽입된다. 활성탄층(112)은 숯이나 활성탄소입자가 혼합된 용액에 패브릭이나 발포성형체를 함침시켜 제작한다. 쿠션을 갖는 층의 내부에 활성탄이 흡착되어 공기와 접촉하게 되며, 공기 중의 습기와 유해기체를 제거하는 작용을 한다.
은나노층(110)과 활성탄층(112)은 기공이 많은 패브릭을 기본 소재로 하여 제작되는 것이 일반적이지만, 폴리우레탄이나 라텍스를 원료로 발포성형하여 제작될 수도 있다. 이와 같이 발포성형체 구조를 갖는 경우에는 은나노층(110)과 활성탄층(112) 자체에서도 일정 정도의 쿠션과 탄성력이 발생된다.
따라서 본 발명의 매트리스(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 위로부터 커버층(102), 제1폼층(104), 은나노층(110), 제2폼층(106), 활성탄층(112), 제3폼층(108)이 순서대로 적층된 구조를 가지며, 위쪽에서 가해지는 사람의 하중을 순차적으로 흡수하면서 지지한다. 세 개의 폼층 중에서 하중에 의해 가장 많이 변형되는 것은 제2폼층(106)이며, 그 다음으로 제1폼층(104)과 제3폼층(108)의 순서가 된다.
그리고 가장 연질의 제2폼층(106)은 가장 경질인 제3폼층(108)의 위에 놓여있게 되는데, 제3폼층(108)은 가장 변형의 정도가 작다. 따라서 상대적으로 단단한 제3폼층(108)의 윗면에 놓여있는 제2폼층(106)의 탄성복원력이 더 커지게 된다. 만약 제2폼층(106)과 제3폼층(108)이 동일한 물리적 특성을 갖는 소재라면 하중에 의해 눌려진 상태에서 다시 형상이 복원되는데 시간이 더 많이 걸리게 될 것이다. 그러나 본 발명에서는 비교적 단단한 제3폼층(108)이 그 형상을 거의 그대로 유지한 상태에서 위쪽의 제2폼층(106)을 지지하기 때문에 복원에 걸리는 시간이 더 짧아진다.
또한 사용자의 체중이 아주 큰 경우에는 제3폼층(108)까지 압축 변형되면서 하중을 흡수하게 되므로, 사용할 수 있는 사용자의 체중의 폭이 넓어지게 된다.
한편, 도 6은 제2폼층에 형성된 공기통로의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 7은 제2폼층에 형성된 공기통로의 구조를 나타낸 단면도, 도 8은 사람에 의해 제2폼층이 압축된 상태를 나타낸 단면도이다.
은나노층(110)과 활성탄층(112)의 내부에는 공기가 이동할 수 있는 공기통로가 형성되어야 살균과 건조작용이 일어날 수 있다. 그리고 본 발명에 포함되는 제2폼층(106)에도 역시 공기가 유동할 수 있는 공기통로가 형성되어야 외부 공기가 은나노층(110)과 활성탄층(112)에 도달할 수 있다.
이를 위해 본 발명에서는 제2폼층(106)의 몸체를 구성하는 발포체(106a)의 윗면에 원형으로 오목한 형태의 요입부(106b)를 형성한다. 요입부(106b)는 깊이보다 직경이 상대적으로 더 커서 넓은 분화구와 같은 형상을 이룬다.
요입부(106b)의 중앙에는 개구부(106c)가 형성된다.
요입부(106b)와 개구부(106c)는 발포체(106a)의 윗면과 아랫면에 모두 형성되며, 상하 방향으로 직선으로 연결되는 위치에 대응되게 형성된다.
그리고 개구부(106c)로부터 발포체(106a)의 내부를 향해 공기통로(106d)를 형성한다. 공기통로(106d)는 발포체(106a)를 통과하여 제2폼층(106)의 밑면까지 연장된다. 바람직하게는 공기통로(106d)는 발포체(106a)의 윗면에서 밑면까지 내부를 따라서 수직방향으로 형성한다. 따라서 은나노층(110)을 통과한 공기는 요입부(106b) 및 개구부(106c)로 유입되어 공기통로(106d)를 통과한 후, 아래쪽의 활성탄층(112)에 도달하게 된다.
요입부(106b)는 분화구처럼 아래쪽으로 오목한 형태로 만들어지는데, 이로 인해 공기통로(106d)의 입구가 막히지 않는다. 공기통로(106d)의 말단은 제2폼층(106)의 밑면과 만나게 되는데, 제2폼층(106)의 밑면에도 동일한 형상의 요입부(106b)와 개구부(106c)를 형성함으로써 압축에 의한 막힘을 방지할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 사람의 하중으로 인해 제2폼층(106)이 납작하게 변형되는데, 이로 인해 위쪽의 은나노층(110)이 제2폼층(106)의 윗면을 누르게 된다. 그러나 이 경우에도 오목한 요입부(106b)의 형상으로 인해 공기통로(106d)가 완전히 막히지 않게 되어 아래쪽으로 공기의 유동이 가능해진다.
또한, 제2폼층(106)의 내부에는 공기가 저장되는 공간이 사출성형되어 압축시에 공기의 압력이 탄성력에 더해지면서 사람의 하중을 견딜 수 있도록 구성된다.
공기통로(106d)의 가운데에는 수평방향으로 연장되는 또 다른 공기의 이동 통로, 즉 수평통로(106e)가 형성된다. 수평통로(106e)는 공기통로(106d)를 중심으로 양쪽으로 대칭되는 위치와 방향으로 형성된다. 수평통로(106e)의 내경은 공기통로(106d)의 내경에 비해서 상대적으로 작다. 바람직하게는 공기통로(106d)의 내경의 30% 내지 50%가 되도록 한다.
수평통로(106e)의 말단에는 일정한 크기의 공간을 갖는 공기압축부(106f)가 형성된다. 공기압축부(106f)는 내부가 비어있으며, 외부의 공기가 유입 또는 유출되면서 대기압과 동일한 상태를 유지한다. 공기압축부(106f)는 머리가 매트리스(100)를 누르는 상태에서 공기가 빠져나가지 못하도록 잡아주면서 공기의 압력에 의한 탄성력이 발생하도록 한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 머리가 매트리스(100)를 누르는 상태에서는 수평통로(106e)가 하중에 의해 눌리면서 막히게 되고, 수평통로(106e)를 통한 공기의 이동이 중단된다. 따라서 공기압축부(106f) 내부의 공기는 빠져나가지 못하고 갇혀있게 된다.
이 상태에서 머리가 누르는 힘이 더 커지면 공기압축부(106f)가 더 압축되면서 내부 공기의 압력이 커지게 되고, 머리의 하중을 견디는 힘이 커지면서 제2폼층(106)의 압축이 중단되고, 내부 공기의 압력과 비례해서 복원력이 커지게 된다.
특히, 수평통로(106e)의 내부 직경이 공기통로(106d)의 내부 직경에 비해 상대적으로 작기 때문에 작은 하중에 의해서도 쉽게 막히면서 공기의 이동을 막을 수 있다.
한편, 도 9는 제3폼층에 내장된 수지메쉬망의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 10은 수지메쉬망의 구조를 나타낸 단면도이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 발포체에는 합성수지 수지를 첨가하여 구조적인 강도를 향상시킬 수 있는데, 합성수지 중에서 강도 증가에 유리한 PCT 수지를 발포성형 소재에 혼합하지 않고 별도의 구조물을 결합시키는 방법으로 제작할 수도 있다.
도 9에서와 같이, 제3폼층(108)의 발포체(108a)의 성형시에 수지메쉬망(108b)을 인서트사출하여 일체로 제작한다. 수지메쉬망(108b)은 발포체(108a)의 내부에 위치하면서 외부로부터 가해지는 압력을 받게 된다. 수지메쉬망(108b)은 단면의 형상이 원인 와이어를 격자모양으로 교차 배열하여 제작한다. 와이어는 PCT 수지를 압출성형하여 제작한다.
수지메쉬망(108b)은 발포체(108a)에 비해 상대적으로 경도가 높기 때문에 구조적인 강성을 증가시킬 수 있다. 특히 그물 구조로 만들어진 수지메쉬망(108b)을 일체로 사출성형하므로 결합력을 높일 수 있다.
바람직하게는 수지메쉬망(108b)을 발포체(108a)의 면과 동일하게 지면에 대해 수평인 방향으로 배치하여 성형한다. 경우에 따라서는 수직인 방향이나 경사면을 형성할 수도 있을 것이다.
한편, 도 11은 다른 실시예에 따른 수평통로의 구조를 나타낸 단면도이다.
전술한 바와 같이, 수평통로(106e)는 공기통로(106d)와 공기압축부(106f)를 연결하여 공기의 이동이 가능하도록 하고, 하중이 가해질 때 압축하여 밀폐됨으로써 공기의 압력이 보존되도록 한다.
경우에 따라서는 수평통로(106e)의 구조 또는 방향을 변화시켜 머리의 하중에 의한 폐쇄가 용이하게 하도록 할 필요가 있다.
도 11에서는 수평통로(106e)가 공기통로(106d)와 만나는 부분의 폐쇄가 신속하게 이루어지도록 하기 위해 내부의 직경을 다르게 형성한다. 즉, 공기통로(106d)와 만나는 부분의 수평통로(106e)의 직경(D1)과, 공기압축부(106f)와 만나는 부분의 수평통로(106e)의 직경(D2)을 다르게 형성한다. 본 발명에서는 D2가 D1에 비해 상대적으로 더 커지게 한다. 바람직하게는 2배 내지 3배가 더 커지도록 한다.
수평통로(106e)가 공기압축부(106f)의 방향으로 가면서 내부 직경이 커지기 때문에 입구 부근에서의 폐쇄는 신속하게 이루어지는 반면, 내부에 갇히는 공기의 양은 더 커지게 되고, 이로 인해 공기 압력에 의한 탄성력은 더 커질 수 있다.
한편, 도 12는 또 다른 실시예에 따른 수평통로의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 수평통로(106e)의 직경은 변화가 없지만, 공기통로(106d)에서 공기압축부(106f)로 진행하면서 높이가 올라가도록 경사진 상태로 수평통로(106e)를 형성한다. 본 발명에서는 수평통로(106e)가 진행방향으로 θ의 각도만큼 상방향으로 비스듬하게 형성한다. 이로 인해 위쪽에서 아래쪽으로 가해지는 압력에 의해 수평통로(106e)의 폐쇄가 좀 더 신속하게 일어나며, 둥근 형태의 머리 뒷면의 모양과 일치하면서 통로의 폐쇄 상태가 좀 더 오랫동안 유지될 수 있다.
본 발명에서는 수평통로(106e)가 공기통로(106d)에서 공기압축부(106f)를 향해 올라가는 방향으로 경사진 상태를 설명하였으나, 반대로 아래쪽으로 내려가는 방향으로 경사진 상태로 구현될 수도 있을 것이다.
본 발명의 도면에서 도시하지는 않았지만, 수평통로(106e)가 공기통로(106d)에서 공기압축부(106f)를 향해가는 방향으로 내부의 직경이 커지면서 동시에 상방향으로 비스듬하게 경사지도록 형성될 수 있으며, 이를 통해 하중에 의한 폐쇄 속도를 더 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 매트리스 102 : 커버층
104 : 제1폼층 106 : 제2폼층
108 : 제3폼층 110 : 은나노층
112 : 활성탄층

Claims (7)

  1. 서로 다른 탄성력을 갖는 폼층을 다층으로 적층하고, 살균이나 건조 기능을 구현하여 제조되는 침구용 매트리스로서,
    탄성력을 가진 발포 성형체로 제작되는 제1폼층(104)과;
    상기 제1폼층(104)의 밑에 적층되며, 상기 제1폼층(104)에 비해 연질 소재인 발포 성형체로 제작되어 압축변형량이 상대적으로 더 크며, 내부에 공기의 저장 공간을 갖도록 성형되는 제2폼층(106)과;
    상기 제2폼층(106)의 밑에 적층되며, 상기 제1폼층(104)에 비해 경질 소재인 발포 성형체로 제작되어 압축변형량이 상대적으로 더 작으며, 합성수지가 삽입되어 강성을 증가시키도록 구성되는 제3폼층(108)과;
    상기 제1폼층(104)과 상기 제2폼층(106)의 사이에 삽입되며, 내부에 공기의 이동통로가 형성된 구조를 가지며, 은나노 입자가 포함되어 상기 공기의 내부에 존재하는 세균이나 박테리아를 제거하는 은나노층(110)과;
    상기 제2폼층(106)과 상기 제3폼층(108)의 사이에 삽입되며, 숯 또는 활성탄소입자가 포함되어 상기 공기 중에 포함된 습기와 유해기체를 흡착 제거하는 활성탄층(112);을 포함하며,
    상기 제2폼층(106)은
    몸체를 구성하는 발포체(106a)와;
    상기 발포체(106a)의 윗면과 밑면에 원형으로 오목한 형태로 형성되는 요입부(106b)와;
    상기 발포체(106a)의 윗면과 밑면에 형성되는 각각의 요입부(106b)의 중앙에 형성되는 개구부(106c)와;
    상기 발포체(106a)의 윗면에 형성된 개구부(106c)로부터 상기 발포체(106a)의 내부를 향해 형성되고, 상기 발포체(106a)의 밑면에 형성된 개구부(106c)에 연결되는 공기통로(106d)와;
    상기 공기통로(106d)의 가운데에 수평방향으로 연장되는 수평통로(106e)와;
    상기 수평통로(106e)의 말단에 일정한 크기의 공간을 갖도록 형성되는 공기압축부(106f);를 포함하며,
    상기 제1폼층(104)의 윗면에 사람의 하중이 가해지면, 상기 수평통로(106e)의 일부가 눌리면서 막히게 되고, 상기 공기압축부(106f)의 내부의 공기가 빠져나가지 못하고 갇히게 되는 것을 특징으로 하는, 탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발포 성형체는 라텍스 원액 또는 폴리우레탄 소재를 몰드에 발포시켜 성형하여 제작되는 것을 특징으로 하는, 탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3폼층(108)은
    경질 소재의 발포 성형체로 형성되는 발포체(108a)와;
    상기 발포체(108a)의 내부에 인서트사출로 일체로 제작되며, 합성수지 소재의 와이어가 격자모양으로 교차 배열된 상태로 제작되는 수지메쉬망(108b);을 포함하며,
    상기 수지메쉬망(108b)의 와이어는 PCT(폴리우레탄에 폴리시클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트 ; polycyclohexyldimethylene terephthalate) 수지 소재로 제작되는 것을 특징으로 하는, 탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공기통로(106d)와 만나는 부분의 상기 수평통로(106e)의 직경(D1)과, 상기 공기압축부(106f)와 만나는 부분의 상기 수평통로(106e)의 직경(D2)이 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는, 탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 직경 D2가 상기 직경 D1에 비해 상대적으로 더 큰 것을 특징으로 하는, 탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 직경 D2가 상기 직경 D1에 비해 2배 내지 3배 큰 것을 특징으로 하는, 탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 수평통로(106e)는 상기 공기통로(106d)에서 상기 공기압축부(106f)의 방향으로 진행하면서 높이가 올라가면서 θ의 각도만큼 상방향으로 경사진 상태로 형성되는 것을 특징으로 하는, 탄성복원력이 향상된 친환경 침구용 매트리스.
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