KR102230666B1 - 난연성 커버부재를 구비한 침대 매트리스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고충격흡수율, 늦은 복원력 등의 쿠션 특성을 갖는 메모리폼 재질의 폼매트리스 및/또는 스프링매트리스와, 이를 상부에서 상면 차폐하는 난연성 커버부재를 포함하는 침대에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부직포, 난연성 폼매트리스 및 난연성 표피원단을 적층시켜 겹친 후 카본사 탄소실 등을 이용하여 박음질(퀄팅)하고 봉합이음부를 경계로 형성되는 울퉁불퉁한 볼륨면인 엠보싱부를 침대외피커버 상부로 다수 구성함으로써 쿠션력, 통기성 및 난연성능을 배가할 수 있는 난연성 커버부재를 구비한 침대 매트리스에 관한 것이다.

Description

난연성 커버부재를 구비한 침대 매트리스{BED MATRESS WITH FLAME RETARDANT COVER MEMBER}
본 발명은 고충격흡수율, 늦은 복원력 등의 쿠션 특성을 갖는 메모리폼 재질의 난연성 폼매트리스 및/또는 완충스프링을 내장한 스프링 매트리스로 텐션부재를 구성하고 텐션부재 상부로는 난연성 침대외피 커버부재를 포함하는 난연성능을 배가한 침대 매트리스에 관한 것이다.
일반적인 침대 구조에 있어서 텐션부재로 사용되는 매트리스 노출 표면으로는 커버부재를 씌운다. 이러한 침구류에 있어서 방염 성능은 사용자 신체가 직접적으로 노출되는 사용환경에 따라서 중요한 소비자 선택 기준이 되고 있다.
특히, 침대를 사용하는 사용자가 직접 대면하는 침대커버 상부면은 더욱 중요한 침대 방염성능이 요구되는 부분이라 할 수 있다. 즉, 예기치 못한 집안 화재로 생긴 불꽃이 침대 매트리스로 옮겨 붙는 경우 면소재 또는 폴리에스테르 소재의 커버부재는 쉽게 소각되어 버리고 소각시 발생하는 유독가스 방출에 따른 질식사로 인한 인명피해 또한 적지 않은 현실이다.
특히 사망자 비율이 가장 높은 주택화재에서, 특히, 침실 유독가스 발생시에는 매우 치명적이므로 이를 위하여 대피시간 확보에 필요한 난연제품 침구류에 대한 필요성은 더욱 커지고 있는 실정이다. 최근에는 일반 매트리스의 경우 3분이면 유독가스가 발생하고, 7분이면 전소되며 침실 화재시 4명 중 1명은 사망하는 것으로 조사발표된 바 있다.
그런데, 일반적인 침대커버 구성은 하부로부터 부직포, 패드(솜), 면재질 외피로 구성되어 이를 겹친 후 일체로 봉재처리하는 구조를 갖고 있는데, 이 경우 솜 재질이 화재에 매우 취약한 바, 항시 화재 위험에 크게 노출되어 있는 상황이다.
이러한 화재위험성 노출에 따라 방염성능을 배가시키기 위한 방안으로 한국 공개특허 제10-2012-0108629호에서는 자체 텐션력을 갖추고 있는 상태에서 부직포를 소재로 한 포켓에 의하여 완충스프링이 개별적으로 씌워진 상태로 하여 구성되는 텐션부재와, 상기 텐션부재의 외주면에 씌워지게 되는 커버부재로 이루어진 매트리스 구조에서, 커버부재를 구성하는 부직포, 패딩, 원단에 각각 난연원료가 혼합된 침대매트리스를 개시하며, 이러한 난연성능을 부가시키기 위하여 주원료인 폴리에스터 또는 폴리프로필렌에 일정 중량의 난연소재를 가미하고 있다.
하지만 이 경우에 있어서, 기존 난연 원료의 유해성 문제가 있고. 가장 부피가 큰 패드(솜)에 일정 난연성분을 가미한다고 하더라도 솜 재질 특성상 화염 및 열에 매우 취약한 바, 원하는 난연 성능을 얻기에는 한계가 있을 수 밖에 없었다.
즉, 원하는 방염성능을 구비하는데는 효율적 측면에서 한계가 있었고, 기존 난연 성분이 인체에 미치는 유해성 때문에 난연 성분을 최대한 억제하는 것이 바람직한 바, 이를 위한 침대용 매트리스의 방염성능 향상을 위한 방안이 다양하게 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 침대를 구성하는 텐션부재로서의 매트리스 및/또는 침대외피 커버부재를 구성하는 패드를 난연성 폼매트리스로 구성하여 매트리스 및 커버부재의 내화성을 향상시켜 순식간 발생하는 화염 및 유독가스로부터의 인명피해를 최소화시킬 수 있는 난연성 침대를 제공하는 데 주목적이 있다.
또 다른 목적으로는, 메모리폼 재질인 폼매트리스를 엠보싱부 내부로 채워지는 충진재로 사용함으로써 메모리폼 재질 특성인 탄성 및 쿠션력을 유지하여 사용자가 편안하게 숙면을 취할 수 있도록 하고, 볼륨감 있는 엠보싱부 표면 형성이 가능하도록 하여 사용자 미끄러짐을 방지하고, 오픈셀 구조의 폼매트리스 및 스프링매트리스 상부 구조와 엠보싱부를 형성하는 메모리폼 재질의 볼륨 체적 형상이 구성하는 빈 공간을 최대한 확보하여 침대용 매트리스 내부 공기순환 및 통기성을 양호하게 함으로써 사용자에게 보다 쾌적한 수면환경을 제공할 수 있는 침대외피 커버부재를 제공하는 데 있다.
상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 일정 쿠션력을 갖는 텐션부재 및 상기 텐션부재의 상부에서 매트리스 외부면을 감싸는 커버부재를 포함하는 침대 매트리스에 있어서, 상기 텐션부재는 본넬스프링 또는 포켓스프링을 내장한 스프링매트리스를 포함하고, 상기 커버부재는 습기흡수 및 보온성 배가를 위한 부직포, 상기 부직포 상에 놓여지는 소정의 쿠션력 및 공기 통풍성을 갖는 난연성 폼매트리스, 및 상기 난연성 폼매트리스 상부를 감싸는 난연성 표피원단을 포함하되, 상기 난연성 폼매트리스는 액상발포제를 첨가한 폴리올과 이소시아네이트를 혼합하고 발포하여 형성하는 오픈 셀 타입의 고밀도 구조를 갖는 폼매트리스로서, 상기 폴리올 100 중량부당 상기 이소시아네이트는 41 ~ 43 phr, 상기 액상발포제로 사용하는 미네랄 음이온수는 1 ~ 2 phr 범위에서 배합한 후 교반공정을 거쳐 이어지는 발포공정에서 고밀도로 형성되는 오픈 셀 주위를 미네랄 성분에 의하여 코팅되도록 함으로써 난연성을 배가시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 일정 쿠션력을 갖는 하부 텐션부재 및 상기 텐션부재의 상부에서 텐션부재의 외주면을 감싸는 커버부재를 포함하는 침대에 있어서, 적층 구조에서 가장 하부에 위치하며 밀도가 45kg/㎥ ~ 47kg/㎥ 범위, 경도는 25% 압축시 1.95 ~ 2.05 ILD, 65% 압축시에는 6.60 ~ 6.70 ILD, 신율이 190% ~ 210% 범위를 갖는 하나 이상의 난연성 하부 폼매트리스; 상기 하부 폼매트리스 상부로 적층되는 밀도가 41kg/㎥ ~ 43kg/㎥ 범위인 난연성 상부 폼매트리스; 및 상기 상부 폼매트리스 상면을 차폐하는 침대외피 커버부재;를 포함하여 매트리스 외형을 형성하며, 상기 커버부재는 습기흡수 및 보온성 배가를 위한 부직포, 상기 부직포 상에 놓여지는 소정의 쿠션력 및 공기 통풍성을 갖는 난연성 폼매트리스, 및 상기 난연성 폼매트리스 상부를 감싸는 난연성 표피원단을 포함하되, 상기 난연성 폼매트리스는 액상발포제를 첨가한 폴리올과 이소시아네이트를 혼합하고 발포하여 형성하는 오픈 셀 타입의 고밀도 구조를 갖는 폼매트리스로서, 상기 폴리올 100 중량부당 상기 이소시아네이트는 41 ~ 43 phr, 상기 액상발포제로 사용하는 미네랄 음이온수는 1 ~ 2 phr 범위에서 배합한 후 교반공정을 거쳐 이어지는 발포공정에서 고밀도로 형성되는 오픈 셀 주위를 미네랄 성분에 의하여 코팅되도록 함으로써 난연성을 배가시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 미네랄 음이온수는 유기성 미네랄인 칼슘(Ca), 인(P), 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na)과, 무기성 미네랄인 철(Fe), 셀레늄(Se), 망간(Mg), 게르마늄(Ge) 성분 중 적어도 2개 이상의 성분을 합성 또는 융합하는 방법으로 제조한 것이고, 상기 미네랄 음이온수에는 황토, 소나무 추출물 및 천연광촉매 중 어느 하나 이상이 혼합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 텐션부재와 커버부재 사이에는 펠트 재질로 소정 두께를 갖는 사각 형상인 판상의 패드 형상의 펠트부재가 설치되고, 상기 커버부재는 상기 부직포와 폼매트리스 및 표피원단을 겹친 후 입력된 패턴대로 자동봉합기계로 박음질(퀄팅)하여 누빔공법에 의하여 일체화되도록 제조하되, 상기 누빔공법시에 봉합이음부를 경계로 형성되는 울퉁불퉁한 볼륨면인 외부볼록면이 상부로 다수 구성되는 엠보싱부을 형성하여, 상기 엠보싱부의 하부와 봉합이음부 및 상기 펠트부재 상부면이 형성하는 삼각 형상의 내부공기 유동공간을 확보하여 매트리스 내부의 공기 순환 및 공기 유출을 용이하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 봉합이음부에 박음질하는 실은 카본사 탄소실인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 상부 폼매트리스는 액상발포제를 첨가한 폴리올과 이소시아네이트를 혼합하고 발포하여 형성하는 오픈 셀 타입의 고밀도 구조를 갖는 폼매트리스로서, 상기 폴리올 100 중량부당 상기 이소시아네이트는 41 ~ 43 phr, 상기 액상발포제로 사용하는 미네랄 음이온수는 1 ~ 2 phr 범위에서 배합한 후 교반공정을 거쳐 이어지는 발포공정에서 고밀도로 형성되는 오픈 셀 주위를 미네랄 성분에 의하여 코팅되도록 함으로써 난연성을 배가시키며, 상기 미네랄 음이온수는 유기성 미네랄인 칼슘(Ca), 인(P), 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na)과, 무기성 미네랄인 철(Fe), 셀레늄(Se), 망간(Mg), 게르마늄(Ge) 성분 중 적어도 2개 이상의 성분을 합성 또는 융합하는 방법으로 제조되고, 상기 미네랄 음이온수에는 황토, 소나무 추출물 및 천연광촉매 중 어느 하나 이상이 혼합되는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 의할 경우, 침대를 구성하는 텐션부재로서의 매트리스 및 침대외피 커버부재를 구성하는 패드를 난연성 폼매트리스로 구성하여 매트리스 및 커버부재의 내화성을 향상시켜 순식간 발생하는 화염 및 유독가스로부터의 인명피해를 최소화시킬 수 있는 효과를 갖는다.
그리고, 메모리폼 재질인 폼매트리스를 엠보싱부 내부로 채워지는 충진재로 사용함으로써 메모리폼 재질 특성인 탄성 및 쿠션력을 유지하여 사용자가 편안하게 숙면을 취할 수 있도록 하고, 볼륨감 있는 엠보싱부 표면 형성이 가능하도록 하여 사용자 미끄러짐을 방지하고, 오픈셀 구조의 폼매트리스 및 스프링매트리스 상부 구조와 엠보싱부를 형성하는 메모리폼 재질의 볼륨 체적 형상이 구성하는 빈 공간을 최대한 확보하여 침대용 매트리스 내부 공기순환 및 통기성을 양호하게 함으로써 사용자에게 보다 쾌적한 수면환경을 제공할 수 있는 또 다른 효과를 갖는다.
도 1은 클로우즈 셀 구조를 보여주는 사진
도 2는 오픈 셀 구조를 보여주는 사진
도 3은 본 발명에 따른 폼매트리스 제조 공정 흐름도(Flow Chart)
도 4는 본 발명에 따른 교반, 발포공정 흐름 도시도.
도 5는 본 발명에 따른 탈형 후 건조되는 매트리스 외형 사시도
도 6은 본 발명에 따른 탈취공정을 도시한 구성도면.
도 7은 난연성 확인 의뢰시험 성적서 사본.
도 8은 본 발명에 따른 침대 전체구조 사시구성도
도 9는 본 발명에 따른 스프링 매트리스 적용 침대구조 내부 사시구성도
도 10은 본 발명에 따른 스프링 매트리스 적용 침대 사시도
도 11은 본 발명에 따른 난연성 충진재 적용 엠보싱부 구조 단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 하지만 본 발명은 여러 가지 구조의 매트리스가 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 난연성 폼매트리스 제조방법에 대하여 설명한 뒤, 이에 의하여 제작된 폼매트리스를 텐션부재로서의 난연성 폼매트리스 및 커버부재로서 사용하는 침대용 매트리스 구조에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 난연성 폼매트리스는 폴리우레탄 발포체인데, 일반적으로 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 정포제, 필러, 경화 촉매, 안료 등을 혼합한 액과 지방족 또는 방향족 이소시아네이트 화합물을 물 또는 가스 성분의 발포체 존재하에서 반응시켜 제조한다. 제조시 적당한 겔화 상태로 충분히 발포시키고, 거품이 넘치지 않도록 중합과 가교반응을 균형있게 진행시켜야 하며, 각 반응물질의 양과 활성도, 반응물의 상호 용해도, 각 반응물의 반응 및 상대속도에 미치는 촉매의 영향, 반응물간의 상호 간섭 등 인자들을 고려하여야 한다.
우레탄결합(Urethane Bond)은 활성 수산기(-OH)를 갖고 있는 알콜과 이소시아네이트기(Isocyanate Group, -N=C=O)를 갖고 있는 이소시아네이트(Isocyanate)가 아래 화학식 1과 같이 부가중합반응(AdditionPolymerization Reaction)에 의해 반응열을 발생시키면서 형성된다.
Figure 112020053389947-pat00001
(화학식 1: 우레탄 결합 반응식)
1개 이상의 이소시아네이트기 (NCO Grou p)를 갖고 있는 이소시아네이트류와 1개 이상의 수산기(-OH)를 갖는 알콜류를 다관능기(Polyfunctional)라고 하며 다관능기가 적정조건 하에서 고온의 열을 발산시키면서, [-NHCOO-]n의 구조를 가진 화합물질을 생성시키는데 이것을 우레탄 결합(Urethane Bond)이라고 하며, 1,000 이상의 분자가 결합된 것을 폴리우레탄(Polyurethane)이라고 한다.
Figure 112020053389947-pat00002
(화학식 2: 폴리우레탄 결합 반응식)
폴리올은 분자중에 수산기(Hydroxyl Group, -OH) 혹은 아민기(Amine Group, -NH2)를 2개 이상 갖는 다관능(Multifunctional) 알콜 또는 방향족 아민 등의 개시제(Initiator)와 산화프로필렌(Propylene Oxide, PO) 또는 산화에틸렌(Ethylene Oxide,EO)을 적정 조건하에서 반응시켜 얻어지는 물질로써, 폴리우레탄 제조에 필수적인 원료이며 이소시아네이트와 함께 반응하여 폴리우레탄을 제조하는데 사용하고 있다. 폴리올은 크게 폴리에테르 폴리올(Polyether Polyol)과 폴리에스테르 폴리올(Polyester Polyol)로 분류하여 사용하는 용도에 알맞게 개시제 및 제품의 분자량을 변화시켜 사용하는 것이 일반적이다.
본 발명에서는 사용자가 폴리올과 혼합시키는 MDI 비율을 용도에 맞게 완성되는 폼매트리스의 밀도를 고려하여 조정함으로써 완성 폼 경도 및 밀도 조절이 가능하도록 하고 있다.
도 1 및 2는 클로즈 셀(Close Cell)과 오픈 셀(Open Cell) 구조에 대한 사진이다.
이를 참조하여 본 발명에 따른 메모리폼 매트리스의 구조적 특성에 대하여 간단하게 설명하면, 메모리폼 매트리스는 먼저 오픈 셀 구조의 고밀도 폴리우레탄 소재로 만들어 이에 따른 사용자의 체온과 체압에 반응하여 인체의 형상을 기억하는 특징을 갖고, 이 경우 고밀도라는 소재 특성상 체압으로 가해진 압력의 복원 속도는 느린 특성을 가진다.
이를 위하여, 본 발명에서는 경질 폼으로써 고밀도 내구성을 갖도록 고밀도 구조의 MDI 계열을 사용하는데 MDI는 TDI에 비하여 증기압이 상대적으로 낮아 상온에서 냄새나 유독한 물질이 거의 발생하지 않으며, 밀도가 TDI에 비하여 매우 커서 충격에 대한 흡수력이 크고 저밀도 구조에 비하여 천천히 수축하고 복원되는 성질을 갖게 되며, 내구성 및 기계적 강도가 개선되는 효과를 가져온다.
상기 오픈 셀 구조를 현미경으로 보게 되면 도 2에서와 같이, 뻥 뚫린 버블 형상으로 셀벽이 없는 구조이기 때문에 클로우즈 셀 구조보다는 덜 조밀하며 수분 이동이나 공기 유동이 양호한 특성을 갖는다. 세탁이 어려운 메모리폼 특성상 오픈 셀 구조 필요성은 더욱 큰데, 이러한 오픈 셀 구조를 위하여 가공시 특수 원료를 추가해 매트리스 사이 사이에 수억 개의 공기 구멍을 만들고 이를 통한 공기 순환이 용이하도록 하는 것이 바람직하다,
이하, 본 발명의 핵심인 난연성을 배가시킬 수 있는 폼매트리스 제조방법에 대하여 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 셀과 셀간 오픈 셀 구조로 폴리올과 이소시아네이트 화학 반응에 의한 폴리우레탄 폼 형성에 대해서 전술한 중복적인 내용은 생략하기로 한다.
본 발명에서는 통상의 폴리우레탄 폼 형성을 위하여 폴리올에 별도의 첨가제를 추가로 혼합하여 구성할 수 있는데, 이러한 첨가제로는 촉매, 발포제, 정포제, 기포개방제 등이 포함되며, 이들 중 적어도 하나 이상이 포함될 수 있다.
상기 촉매는 폴리올과 이소시아네이트 화합물 반응 과정(수지화반응/발포반응)에서 반응 속도를 촉진시키는 역할을 수행하며, 이러한 촉매로 본 발명에서는 아민계 촉매를 사용하고 있다. 또는, 작업환경 및 오염 등 문제 해결을 위하여 반응성 촉매를 사용할 수도 있는데, 이를 위하여 천연 광식물 또는 천연 소나무 추출물을 음이온수에 환원시킨 후 고압 원심력을 통하여 융합한 천연 광촉매의 사용이 가능하다.
상기 발포제는 우레탄 반응 중 이소시아네이트와 반응하여 기포를 형성하고 폼을 부풀리게 하는 물질로서 통상적으로 0.08 ~ 4.0 phr 범위 내로 사용하는데, 본 발명에서는 미네랄 음이온수를 1.0 ~ 2.0 phr 범위에서 사용하고 있다.
본 발명에서는 이러한 발포제 성분으로 미네랄이 풍부한 미네랄 음이온수를 사용하며, 더 바람직하게는 황토 성분이 함유된 미네랄 음이온수를 사용하는데, 이러한 황토 나노분자 코팅시에는 매트리스의 촉촉한 느낌을 더욱 배가시킬 수 있게 되는 효과를 가지게 된다.
본 발명에서는 실리콘 계열의 정포제를 사용하는데, 이는 계면 활성 효과작용으로 폼 내의 셀 구조에 영향을 미치는 물질로서 원료성분을 고르게 혼합시키는 유화작용과, 표면장력을 낮게 하여 기포의 발생, 성장, 안정화에 기여하는 분산작용을 수행하기 위한 것으로, 폼 내의 기포(cell) 수와 크기를 조절하고 폼 내부 오픈성을 조절하며, 일반적으로는 0.1 ~ 3.0 phr 범위에서 사용한다.
상기 미네랄 음이온수는 메모리폼 발포 과정에서 고밀도 오픈 셀 구조에 스며들게 되며 고밀도로 형성되는 셀 주위를 미네랄 성분에 의하여 코팅되도록 함으로써 난연성을 배가시키게 된다. 이러한 미네랄 코팅은 난연성 배가 효과만이 아니라 항균작용 및 외부 세균이 셀 내부로 침투하는 것을 방지하는 보호막으로도 작용하여 쾌적한 수면환경을 조성하는 기능을 수행한다.
여기에서 미네랄 음이온수는 식품 첨가물을 주원료로 하여 인체에 꼭 필요한 미네랄인 K+, Na+ 등 다량의 알칼리 이온을 함유한 제품으로 세정력, 탈취력, 살균력이 탁월하며 희석하여 음용이 가능할만큼 안전한 친환경 기능수를 의미한다.
이러한 미네랄 음이온수는 일반적으로 클러스터(물분자 크기)가 작은 물로 침투력 및 흡수력이 우수하며, 환원성을 갖고 있어서 표면에 부동태 피막이 형성되어 부식 및 산화 현상을 방지하며, 인체에 무해하고 무독, 무자극 특성을 보유하며, 30초 이내에 각종 부패균, 바이러스등을 99,99% 살균, 소독하는 효과를 갖는다. 아울러 이러한 부동태 피막은 산화막으로서 코팅된 고밀도 부위에서의 난연 성능을 배가시키는 효과를 가진다.
여기에서 미네랄 음이온수는, 바람직하게는, 이온 상태의 유기성(활성) 미네랄인 칼슘(Ca2+), 인(P5+), 칼륨(K+), 마그네슘(Mg2+), 나트륨(Na+)과, 단원자 분자 상태의 무기성(불활성) 미네랄인 철(Fe), 셀레늄(Se), 망간(Mg), 게르마늄(Ge) 성분 중 적어도 2개 이상의 성분을 합성 또는 융합하는 방법으로 제조하며, 더욱 바람직하게는 황토, 소나무 추출물, 천연광촉매 중 어느 하나 이상을 상기 미네랄 음이온수에 환원시켜 선택적으로 혼합하여 제조한다.
미네랄은 유기성 또는 활성미네랄(activ e mineral: 이온상태)과 무기성 또는 불활성미네랄(inactive minera : 단원자 분자 상태)로 나뉘며, 공기, 흙 속 및 물 속에 함유된 미네랄은 대부분 사람이나 동물이 소화 흡수할 수 없는 무기미네랄인데, 이러한 무기미네랄은 식물만이 필요로 하며 식물의 광합성 작용에 의하여 유기 물질로 전환되지 않고서는 신체 내에서 소화될 수 없다. 본 발명에서는 이러한 무기성 미네랄을 소나무 추출물을 통하여 용이하게 공급하여 유기성 미네랄만이 아닌 무기성 미네랄을 코팅시 사용할 수 있게 된다.
그리고, 물 대신 미네랄 음이온수를 사용하는 본 발명에서는 미네랄 음이온수는 촉매로서의 부가적 기능 수행을 하게 되며, 미네랄 첨가법을 사용하여 본 발명에 따른 폼매트리스 제조 공정 중 발포 첨가제로 사용되는 미네랄 음이온수 제조에 사용하고 있다.
더욱 바람직하게는 미네랄 음이온수로 해양심층수를 선택하여 액상 발포 첨가제로 혼합하여 사용할 수 있는데, 해양심층수는 수심이 깊고 움직임이 적은 안정된 바다에 있는 미네랄이 풍부한 물을 의미하며 박테리아 등에 의해 분해된 영양물질이 풍부하고 칼슘, 마그네슘 등의 미네랄이 다량 포함되어 있는 부영양성(미네랄성)이 있다.
이러한 해양심층수에 다량 포함되어 있는 무기미네랄인 마그네슘(Mg2+)은 전술한 폴리올 분자 성분에 다수 포함되어 있는 수산기(Hydroxyl Group, -OH)와 하기 화학식 3에서와 같이 화학반응하여 육각형의 고체 결정인 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이 생성된다.
Mg2+(aq) + 2OH-(aq) = Mg(OH)2 (화학식 3)
대표적인 무기계 난연제인 수산화마그네슘(Mg(OH)2)은 비할로겐계로 유해 성분이 거의 없어 라텍스에도 이미 적용이 되고 있는 난연제로, 제조시 난연제를 첨가하여 화학반응을 통하여 난연 효과를 얻게 되는 반응형 난연제에 해당하는데 본 발명에서는 액상발포제에 이러한 난연성 재료가 화학반응을 통하여 만들어지므로 별도의 유해성 난연제를 첨가하지 않으면서도 이를 자연스럽게 해결하고 있다. 이에 대한 화학 반응식은 아래와 같다.
Mg(OH)2 → MgO + H2O - 328cal/mol (흡열반응: 332°에서의 반응식) (화학식 4)
화재 발생시, 상기 화학식 4와 같이 수산화마그네슘(Mg(OH)2)의 열분해가 흡열반응으로 진행되어 착화를 지연시키게 되는데, 이 경우 열분해시에 생성된 산화마그네슘(MgO)은 산화피막에 의한 연소억제 효과가 우수한 것으로 알려져 있다. 또한, 무기계 난연제인 수산화마그네슘(Mg(OH)2)은 약염기 이온결합 물질로 유기계 난연제와는 다르게 열에 의하여 휘발되지 않고 분해되어 물, 이산화탄소, 이산화항, 염산 등과 같은 기체를 방출하게 되며 이러한 과정은 대부분 흡열반응으로 주위의 온도를 냉각시키는 쿨링효과가 있어 기체상에서는 가연성 기체를 희석시키며 플라스틱 표면을 도포하여 산소의 접근을 방지하게 된다.
수산화마그네슘(Mg(OH)2)은 폴리올레핀, 나일론, PVC 등과 일부 합성고무 등에도 이미 사용되고 있으며, 가격이 싸고 유독가스 및 연기 발생을 억제하는 등의 특징을 가지고 있고, 부식성, 연소기체에 의한 부식이 없으며, 연기 발생 및 연소 기체의 독성이 적다는 장점을 가진다.
상기 언급된 난연성을 배가할 수 있는 본 발명에 따른 미네랄 음이온수에 포함되어 있는 이러한 난연 소재들의 시너지 효과로 난연성이 배가되는데, 이러한 시너지 효과로는 수산화금속 화합물과 할로겐과의 시너지 효과, 수산화금속 화합물과 인과의 시너지 효과, 인과 할로겐과의 시너지 효과 등 다양하게 존재한다. 본 발명에서도 수산화마그네슘(Mg(OH)2)과 염소(Cl)는 시너지 효과를 일으켜 난연성을 배가 하는 상승 효과를 가져온다.
일반적으로, 가연성 물질이 연소될 때의 에너지 방출 속도, 연기생성, 가스 독성은 가연물의 종류, 밀도, 수분함량, 열침투성 및 열적 특성 등에 따라 결정되는데, 본 발명에 따라 난연성 배가에 도움을 주는 미네랄 성분간 화학 반응에 의하여 발포시 오픈 셀 구조의 미세한 공극 사이로 코팅시킴으로서 화재가 발생하는 동안 이러한 난연성 코팅이 팽창하여 보호 발포체 층을 형성함으로써 화재 번짐이 느려지고 연기 발생도 적어지는 것이다.
한편, 상기 미네랄 음이온수는 천연광식물, 또는 소나무로부터 추출되는 천연 광촉매를 환원시킨 후 고압 원심력을 통하여 융합하는 방법으로 제조할 수 있는데, 일반적으로, 소나무과의 솔잎, 솔방울, 나뭇가지에는 테르펜(terpene), 페놀화합물(phenolics), 탄닌(tannin) 등의 정유성분, 엽록소성분, 무기 및 유기성분, 비타민류, 광촉매 등이 다량 포함되어 있다.
본 발명에서는 이러한 소나무 가지와, 송진, 솔잎, 솔방울, 송아가루, 소나무 속껍질 등을 추출하여 건조, 분쇄 후 다량의 미네랄을 함유하고 있는 음이온수에 환원시킨 후 융합하는 방법을 사용하고 있다. 소나무에서 추출되는 이러한 광촉매 성분은 미네랄 음이온수에 환원시키고 고압 원심력을 통하여 융합하는 방식을 사용하고 있다.
일반적인 폼매트리스 제조공정은 발포 - 탈취 - 절단 공정을 거치게 되는데, 이하 본 발명에 따른 침대용 난연성 폼매트리스 제조방법에 대한 바람직한 실시예를 도 3 내 지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 폼매트리스 제조공정 순서에 의거하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 폼매트리스 제조방법에 있어 바람직한 실시예로써 배합 비율은 상기 폴리올과 이소시아네이트를 혼합하고 액상발포제를 첨가한 후 발포하여 형성하는 오픈 셀(0pen cell) 타입의 고밀도 구조를 갖는 폼매트리스 제조방법에 있어서, 바람직한 배합비율은 폴리올 100 중량부당 상기 이소시아네이트는 41 ~ 43 phr, 상기 액상발포제로 사용하는 미네랄 음이온수는 1 ~ 2 phr 범위이다.
여기에서 PHR(Parts per hundred resin)은 고분자 100 중량당 첨가되는 첨가제 중량을 의미한 다. 즉, 고분자(폴리올) 100 중량부당 첨가 혼합되는 이소시아네이트, 첨가제 중량 비율을 의미한다.
상기 폴리올, 이소시아네이트 및 미네랄 음이온수는 혼합된 후 교반 공정을 거치면서 충분한 혼합이 이루어지도록 하여 이어지는 발포공정에서 고밀도로 형성되는 셀 주위를 미네랄 성분에 의하여 코팅되도 록 함으로써 난연성을 배가시키게 된다.
상기 배합 비율은 수많은 첨가제 혼합 비율에 대한 실험을 통하여 경험적으로 가장 우수한 물성(밀도) 및 난연성이 발현될 수 있는 조합으로, 일반적인 발포공정에서 첨가제로 사용하고 있는 용매제 및 발포제 역할을 하는 물 대신에 미네랄 음이온수를 혼합하는 것이 본 발명의 특징이라 할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 침대용 난연성 폼매트리스 제조 공정에 있어서 바람직한 실시예를 공정순서에 의거하여 상세하게 설명한다. 하지만 아래 실시예는 발명을 구체화하기 위한 기재일뿐 본 발명의 권리범위가 아래 실시예에 한정되거나 국한되지 않음은 물론이다.
(1) 폴리올과 첨가제(촉매, 발포제, 정포제) 혼합 (S100)
폴리올은 황색의 점성 액체로 25℃에서 점성은 550±150, 비중은 1.03±0.01 범위에서 선택하고, 촉매는 아민계 촉매를, 정포제는 실리콘계 정포제를, 발포제는 본 발명의 주요 기술적 특징인 전술한 미네랄 음이온수를 사용하였다.
(2) 이소시아네이트 혼합 (S200)
NCO %가 평균 32%인 이소시아네이트는 갈색 액체로 25℃에서 점성은 1.214, 비중은 32. 0인 상태에서 필요시 기타 첨가제 등과 혼합하여 사용할 수 있다.
(3) 교반탱크에 투입한 후 교반공정 (S300)
별도의 저장장치(100, 200) 내부에서 혼합된 폴리올과 이소시아네이트는 각각의 교반탱크(310, 320) 내부로 투입된 뒤, 투입된 폴리올과 액상 발포제 및 이소시아네이트가 각각의 교반날개(312, 322)에 의하여 일정시간 충분히 혼합될 수 있도록 하는 교반공정을 거친다.
이 경우 바람직하게는 상기 교반공정시 모터 회전속도는 5,500 ~ 6,500 RPM으로, 배합온도는 19 ~ 21℃로 설정한 후, 대략 120분간 상기 모터 원심력에 의하여 연동하는 교반 샤프트(311, 321) 및 고속회전 교반날개(3122, 322)에 의하여 수행되도록 한다.
즉, 교반공정은 원통 형상의 상기 교반탱크(310, 320) 내부 상부커버에 설치되는 샤프트(311, 321)가 교반탱크 외부에 배치된 모터(미도시됨)로부터 얻는 회전력을 통하여 고속 회전하게 되며, 이에 따라서 고속 회전하는 교반날개(312, 322)에 의하여 본 발명에 따른 POL, 이소시아네이트, 액상 발포제를 포함한 첨가제의 충분한 혼합이 이루어지도록 한다.
이 경우, 상기 교반탱크(310, 320)는 구분하여 하나에는 폴리올과 첨가제(촉매, 발포제, 정포제)를 정밀하게 계량하여 주입하고, 다른 하나로는 이소시아네이트 및 기타 첨가제가 혼합되도록 하는 것이 바람직하다.
이렇게 주입된 혼합물은 각각의 교반탱크(310, 320) 내부에 설치된 교반장치에 의하여 충분한 혼합이 이루어지도록 일정 시간 교반공정을 거치게 된다.
이는 발포공정을 일으킬 수 있는 화학물질을 분리하여 교반함으로써 발포 전 교반 효율을 높게 하기 위함이며, 이 때, 혼합 재료의 정밀 주입을 위하여 상기 저장장치와 교반탱크를 연결하여 원료 주입이 가능하도록 한 다수의 이송용 관에는 주입량을 조절하기 위한 주입밸브 및 안전밸브 등 다수 제어밸브(미도시됨)를 구성함이 바람직하다.
이 때, 상기 교반탱크 내 교반공정 후 배출되는 액은 별개 유동라인을 따라서 별개로 설치되어 있는 교반헤드(350)에 주입되는데, 상기 교반헤드(350) 내부에서는 별도 교반부재(프로펠러 등, 미도시됨)를 이용한 2차 교반공정에 의하여 고속 혼합된 후 초당 4.4 kg 중량을 교반헤드(350) 하부로 구성된 고속분사 노즐(352)를 통하여 14 ~ 16초 범위에서 이어지는 발포공정을 위하여 별도로 구비되는 성형틀 내부로 연속하여 고속 분출되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 교반헤드(350) 및 노즐(352)을 연결하는 부위로는 별도의 연결부재(351)를 이용하여 연장함으로써 상기 교반헤드(350) 및 노즐(352)간 길이를 연장할 수 있는데, 이는 겨울철과 같이 외부 온도가 낮을 때 상기 교반헤드(350) 내부에서 믹싱되는 혼합액이 원하는 설정시간 내 온전히 교반되지 않음으로써 혼합원료가 상기 교반헤드(350) 내부에 적체되지 않도록 하기 위한 경험에 의거한 개선 내용이다.
(4) 몰드 내 발포공정 (발열반응) (S400)
상기 교반공정(S300)을 거친 혼합물을 별도로 구비되는 성형틀(400)인 몰드에 부어 상온 온도에서 발열반응을 일으키게 하면 이 과정에서 혼합물이 부풀어 오르게 되고 상방향으로 발포층(410)이 형성되면서 폼이 발포성형되게 된다. 이 경우, 상온 온도는 바람직하게는 19 ~ 21 ℃ 범위로 설정하며, 시간은 대략 120분 정도 수행하도록 하였다.
이러한 발포공정(S400)에서 첨가발포제로 미네랄 음이온수가 혼합 사용됨으로써 다수 미네랄 입자는 발포시 확장되는 오픈 셀 구조의 확장되는 공극 사이로 침투, 코팅됨으로써 폼매트리스 난연성을 배가시키고 첨가되는 MDI 비율에 따라서 난연 성능이 우수한 물성을 갖는 적정 밀도를 유지할 수 있게 된다.
(5) 건조공정 (S500)
상기 성형틀(400) 내에서 폼이 원하는 설정 시간에 따라서 충분히 발포 확장되어 성형틀(400) 내부 압력이 충분히 낮아질때 발포된 폼을 탈형시키고, 발포 성형된 폼매트리스(500)는 상온 상태에서 충분한 통풍이 확보되는 환경에서 일정기간 숙성, 건조시키는데, 바람직하게는 2일 내지 7일 사이에서, 더욱 바람직하게는 48 시간 내지 50시간 사이에서 이러한 건조공정을 수행한다.
(6) 탈취공정 (건조 후 크래싱) (S600)
가열되어 하나의 큰 덩어리로 발포된 폼은 건조공정(S500)을 마친 후 별도의 탈취기기(600) 상부로 적층 수평배열한 후 상기 탈취기기(600) 중앙 상부에 장착된 소정 무게를 가지는 크래싱기(610)가 일정시간 상하 왕복운동을 수행하도록 하여 크래싱 공정이 진행되며, 바람직하게는 대략 2시간 정도 시간 설정하여 이러한 크래싱/탈취공정을 진행하도록 한다.
본 발명에 따른 탈취공정(S600)을 보다 상세하게 기술하면, 상기 교반공정(S300) 및 발포공정(S400)에 의하여 형성된 발포된 폼매트리스를 48시간 이상 건조공정을 거치게 한 후 상하로 반복하여 왕복운동하는 상기 크래싱기(610)에 의한 하방 외부 압력에 의하여 상방향에서 아래 방향으로 눌러 오픈 셀 구조에서의 셀 사이를 끊어 축적된 유해성 가스를 배출시키게 한다.
이러한 탈취공정을 통하여 유해가스성분 제거, 냄새 제거 및 셀 경도 강화라는 다양한 효과를 얻을 수 있게 된다.
이러한 숙성(S500) 및 탈취공정(S600)은 휘발성 석유계인 폴리올을 고분자 소재로 사용하는 폴리우레탄 계열의 매트리스 제조방법상 냄새 제거를 위한 필수적 공정으로 본 발명에서는 오픈 셀 구조를 채택하여 탈취공정(S600)에서 보다 용이한 효과를 얻을 수 있도록 하였으며, 이 과정을 거치면서 메모리폼은 비활성 상태가 된다.
상기 건조/탈취(S500/S600) 공정을 거친 폼매트리스는 외부 표면 세척 및 잔 유물 제거 후 사용자가 원하는 사이즈로 절단하여 사용하게 된다.
상기 상세하게 기술한 침대용 난연성 폼매트리스 제조방법에 의하여 제조된 폼매트리스에 대한 난연성능을 확인하고자, 출원인은 하기와 같이 한국소방기술원에 시험의뢰 하였으며, 자세한 시험결과는 다음과 같다.
1. 난연성 확인 의뢰시험 성적서
2019년 12월 26일 한국소방산업기술원에 의뢰하여 2020년 01월 06일 시험결과를 받은 본 발명에 따른 폼매트리스에 대한 시험결과는 다음과 같다. 시험조건은 온도 (20.0 ± 15,0)℃, 습도 (50 ± 30)% R. H. 에서 소방청고시 제2019-2호에 따른 방염성능기준 제7조에 따라서 시험하였다.
Figure 112020053389947-pat00003
방염성능기준에 의할 때, 잔염시간은 버너의 불꽃을 제거한 때부터 불꽃을 올리며 연소하는 상태가 그칠때까지 시간을 의미하며 시간은 20초 이내이어야 하며, 잔진시간은 버너의 불꽃을 제거한 때부터 불꽃을 올리지 아니하고 연소하는 상태가 그칠 때까지 시간은 30초 이내이어야 하며, 탄화한 면적은 50㎠ 이내, 탄화한 길이는 20㎝ 이내이어야 한다. 그리고, 불꽃에 의하여 완전히 녹을 때까지 불꽃 접촉횟수는 3회 이상이어야 한다. 탄화면적은 방염성능 시험에서, 버너로 물품을 착화시킨 후 물품의 연소 상태가 정지될 때까지 불에 탄 면적을 의미하며, 탄화길이는 물품의 연소상태가 정지될 때까지 불에 탄 길이를 말한다.
2. 방염성능 판정기준
소방시설 설치유지 및 안전관리에 관한 법률이 정한 방염물품 종류별 방염성능 기준은 다음과 같다.
Figure 112020053389947-pat00004
3. 결과에 따른 난연성능 판단
메모리폼은 구분상 두꺼운 포, 합성수지판에 해당하며, 이 경우 잔염시간 및 잔신시간에서는 모두 0으로 측정되어 매우 우수한 방염성능을 가지고 있는 것으로 판단되며, 탄화면적 및 탄화길이에 있어서도 상기 방염성능 기준에 부합하는 것으로 측정되었다.
이어서, 상기한 제조 공정을 거쳐서 재단된 난연성 폼매트리스(500, 510) 및/또는 스프링매트리스(520)를 텐션부재(50)로 이용하고, 상기 난연성 폼매트리스(720)를 커버부재(70)에 포함시킨 난연성 침대(10)에 관하여 도 8 내지 도 11을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
이하 매트리스 구조 설명은 일정 쿠션력 및 적정 탄성을 유지시켜주는 하부 텐션부재(50)와 상기 텐션부재(50)를 상면부 또는 매트리스 사각 외부면에서 전체적으로 내부 텐션부재(50)를 감싸는 형상인 커버부재(70)로 나누어 설명한다.
먼저 상기 텐션부재(50)에 대하여 설명하면, 스프링매트리스(520) 구조, 폼매트리스(500, 510) 결합구조 또는 스프링매트리스(520)와 폼매트리스(500) 결합구조로서의 다수 침대용 매트리스를 수직 방향으로 적층시키는 구조로 일반적으로는 하부 침대 지지프레임 상면부로 위치하게 된다.
이러한 적층구조의 일실시예로 상기 텐션부재(50)로 스프링매트리스(520) 단일 구성을 갖는 구조에 대하여 도 8을 참조하여 먼저 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 하부 스프링매트리스(520) 구조의 상부로 별도의 추가적인 상부 폼매트리스(500) 구성없이 상기 하부 스프링매트리스(520) 상부로 펠트 재질의 사각패드(750)와 상기 커버부재(70)를 차례로 적층시키는 구조를 개시한다.
상기 스프링매트리스(520)는 침대 매트리스 하부 구조로 상부에 적층되는 부재를 지지하고 매트리스가 일정 쿠션력 및 탄성을 갖도록 하는 텐션부재(50)로 기능하며, 이 경우 상기 스프링매트리스(520)를 구성하는 내부스프링(520a)은 가장 중요한 지지력의 핵심이므로 침대(10) 하부구조 지지 및 일정 쿠션력을 유지하도록 하는 가장 중요한 내장재이다.
여기에서 상기 내부스프링(520a)은 침대용으로 일반적으로 본넬스프링과 포켓스프링으로 구분되는데, 본넬스프링은 다수 스프링을 하나하나 연결하여 하나의 판처럼 만드는 구조로 꺼짐 현상이 덜하고 탄력성이 강하나 옆사람 움직임이 그대로 전달되는 단점을 갖는다.
그리고, 포켓스프링(520a)은 독립스프링이라고도 하며 각각의 스프링이 부직포(520c)로 포장되어 매트리스 내장재로 쓰이게 된다. 이러한 구성의 장점으로는 인체 곡선에 따라 반응하기 때문에 섬세한 지지력 제공이 가능하나 본넬스프링에 비하여 수명이 조금 짧다는 단점을 갖는다. 이 경우, 상기 부직포(520c)는 방염 성능이 우수한 난연성 재질로 구성함이 바람직하다.
본 발명에 따른 하부 스프링매트리스(520) 적용 구조는 상기 언급한 본넬스프링 또는 포켓스프링(520a) 중 어떠한 구조로도 구성이 가능하며, 이러한 스프링매트리스(520)는 상부로 적층된 난연성 폼매트리스(500) 구조를 받치는 하부 구조의 텐션부재(50)로 기능한다.
이하 상기 스프링매트리스(520) 내부 구성으로써 부직포(520c)로 포장되어 독립적으로 수직 구조로 구성되는 포켓스프링(520a)을 적용하는 경우에 대하여 상세하게 설명한다.
그리고, 상기 포켓스프링(520a)을 외부에서 감싸는 외부 커버부(520b)가 내부 스프링 구조를 차폐하며 일정 쿠션력을 갖는 텐션부재(50)로서의 기능과 상기 스프링매트리스(520) 상부로는 상부 폼매트리스(500)와의 수평 적층 구조를 이루기 위하여 펠트 재질로 소정 두께를 갖는 사각 형상인 판상의 패드 형상의 펠트부재(750)를 구성한다.
여기에서 상기 펠트부재(750)는 모섬유가 축융에 의하여 엉켜서 형성된 매트 상태의 접합체로 모섬유는 스케일로 인해 섬유가 한쪽 방향으로만 이동하고 원래 위치로의 회복이 어렵기 때문에 섬유를 웹상태로 펼쳐서 엉키게 하면 서로 흩어지지 않아 쉬트상의 원단이 얻어진다. 이러한 펠트부재(750)는 탄성이 매우 크고 충격을 흡수할 뿐만 아니라 흡음 및 단열 기능이 있고 모섬유는 난연성이 있어 화재에 비교적 안전하므로 하부 스프링(520a) 구조 상부에 수평으로 위치시킴으로서 전체 매트리스의 지지력과 탄성력 및 방염성능을 배가시켜 준다.
이어서 상기 펠트부재(750) 상부로 적층 구성하는 상기 커버부재(70)에 대하여 도 9 및 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 상기 커버부재(70)는 상기 외부커버부(520b) 상면 및 펠트부재(750)를 차폐하며 사용자 신체가 바로 맞닿는 침대 최상부에 위치한다. 즉, 상기 커버부재(70)를 구성하는 다수의 부재들이 누빔공법에 의하여 일체화되어 재봉 마무리되는데, 상기 커버부재의 바람직한 구조로는 하부로부터 습기흡수 및 보온성 배가를 위한 부직포(710), 상기 부직포(710) 상부로 소정 쿠션력 및 공기 통풍성을 갖는 난연성 폼매트리스(720) 및 상기 난연성 폼매트리스(720) 상부를 감싸는 난연성 표피원단(730)을 포함하도록 한다.
이 경우, 상기 커버부재(70) 하부로는 상기 텐션부재(50) 상부에 일정 두께를 갖는 다수의 사각 판상의 쿠션력이 있는 매트를 선택적으로 구성할 수 있는데 이는 텐션부재(50)로서의 스프링매트리스(520) 만으로는 탄성 및 쿠션력에 한계가 있는 바, 상기 스프링매트리스(520) 상부로 라텍스 또는 메모리폼 재질의 상부 쿠션보강재를 구성하도록 하는 것이다.
상기 표피원단(730) 재질은 면 또는 폴리에스테르 재질일 수 있으며, 바람직하게는 천연섬유 또는 합성섬유를 이용하여 직조되는 직물시트를 포함하고, 상기 직물시트는 천연 단백질 섬유인 견사를 이용하여 구성하는 것이 바람직하다. 또한 피치스킨. 극세사, 시어서커등 다양한 소재 중에서 선택 가능할 수 있다. 또는, 유칼립투스 나무를 원료로 한 천연원료로 매끄러운 촉감과 우수한 수분 흡수능력이 있는 천연소재인 텐셀커버 등의 사용이 가능하다.
이 경우에도 상기 표피원단(730)은 방염성능이 우수한 난연성 원사 또는 난연성 첨가물을 함유하도록 하여 화염 발생시 침대용 매트리스 구조가 화재로부터 안전하도록 하고 방수 성능이 우수한 재질로 구성하여 사용자의 매트리스 외부 표면층 관리가 용이하도록 구성함이 더욱 바람직하다. 이러한 난연성 첨가물 및 난연사를 이용한 침대용 매트리스 표피원단 제작은 일반화된 보편적 기술로 이에 대한 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
이러한 구조를 갖는 상기 커버부재(70)는 부직포, 난연성 폼매트리스 및 표피원단을 겹친 후 입력된 패턴대로 자동봉합기계로 박음질(퀄팅)하여 누빔공법에 의하여 일체화시켜 제작하는데, 이러한 커버부재(70) 제작시 봉합이음부(740b)를 경계로 형성되는 울퉁불퉁한 볼륨면인 엠보싱부(740)가 상기 커버부재(70) 상부로 자연스럽게 형성된다. 즉, 매트리스(500, 510, 520)에 커버부재(70)를 씌웠을때 4면에서 골고루 모양을 잡아주어 핏을 예쁘게 하고 올록볼록 입체감이 살아있는 누빔처리를 하여 엠보싱부(740)를 구성하도록 하고 있다.
이 경우, 바람직하게는 상기 커버부재(70)를 구성하는 난연성 표피원단(730) 상부의 상기 엠보싱부(740) 외부볼륨면(740a) 경계인 봉합이음부(740b)에 박음질하는 실은 카본사 탄소실(740c)로 구성할 수 있다. 상기 탄소실(740c)은 불에 잘 타지 않는 특성을 가지고 있으며 상기 봉합이음부(740b) 마감처리시 상기 엠보싱부(740)가 밀리지 않도록 견고하게 위치시켜 핏을 잡아줄 뿐만 아니라 군부대나 공공시설 등 다수 이용자에 의하여 관리가 용이하지 않으면서 사용환경이 열악한 장소에서 매트리스 사용시 상기 커버부재(70)의 견고함을 유지시켜 줌으로써 내구성 확대, 교체비용 및 수선비용 절감이라는 효과를 가져올 수 있게 된다.
상기 엠보싱부(740)는 설정된 디자인 패턴대로 박음질하여 상기 커버부재(70) 내부 구성물인 충진재(720)가 이리저리 밀리는 것을 방지하고 안정성 있게 구획된 내부 충진재는 상기 봉합이음부(740b)를 경계로 상기 표피원단(730) 외부면으로 일정한 볼륨감을 형성하여 미관상 수려함을 줄 뿐 아니라 사용자가 침대 상면부에서 뒤척이거나 움직임을 갖을 때 미끄러짐을 방지하는 효과를 갖게 한다.
즉, 상기 엠보싱부(740) 겉단 표면 외부 볼록면(740a)은 울퉁불퉁한 돌출형상으로 구성하여 상기 매트리스(500, 510, 520)가 소정 방향으로 미끄러지지 않으면서 소비자의 매트리스 상부 표면 쿠션감을 배가하는 구성을 채택하도록 함이 바람직하다.
이를 위하여 종래 일반적인 커버부재(70) 구성은 순면 100% 소재와 솜을 촘촘하고 견고하게 누빔처리하여 입체감을 살렸으나 이 경우에는 솜 재질 특성상 화재에 취약한 바, 본 발명에서는 솜 대신 미네랄음이온수를 이용하여 제조한 난연성 폼매트리스(720)를 필요한 침대 매트리스 구성 사이즈에 부합하는 크기 및 두께로 절단하여 위치시킴으로써 상시 화재 위험에 노출된 침구류 특성상 요구되는 화재 방지기능 및 방염성능을 배가하는 효과를 얻을 수 있게 된다.
그리고 상기 엠보싱부(740) 형성을 위한 본 발명에 따른 공법을 설명하면, 본 발명에서는 상기 엠보싱부(740) 내부로 채워지는 충진재로 본 발명에 따른 제조공법에 의하여 제조된 난연성 폼매트리스(500)를 규격에 맞게 얇게 슬라이스 재단하여 사용한다.
이를 위하여 준비된 상기 난연성 폼매트리스(500)를 하부로는 부직포(710)를 상부로는 침대 표피원단(730)을 같은 크기로 재단하여 하부로부터 부직포(710), 난연성 폼매트리스(720), 난연성 표피원단(730)을 일체로 겹치게 한 후 자동봉합기계로 셋팅된 문양이나 패턴대로 박음질하여 상기 엠보싱부(740)를 형성한다.
본 발명에 따른 커버부재(70) 구성에 있어 핵심인 상기 난연성 폼매트리스(720)를 상기 엠보싱부(740) 내부로 충진하는 경우 상기 난연성 폼매트리스(720) 재질 특성에 따른 효과는 다음과 같다.
먼저 메모리폼 재질 특성상 소정 탄성력과 쿠션력 및 복원력이 유지되어 상기 커버부재(70) 특징인 상부 노출로 사용자 신체와 직접 맞닿아 대면하는 구조에서 사용자 침대 사용시 안락함과 편안함을 배가시킨다.
또한 상기 난연성 폼매트리스(720) 재질인 메모리폼 특성에 따른 풍성한 볼륨감 형성이 가능하여 입체적 엠보싱부(740) 구성이 가능하다.
그리고 전술하였듯이 오픈 셀 구조를 갖는 상기 난연성 폼매트리스(500, 510) 내부로 유동되는 공기순환 흐름 원활성에 따른 통기성을 확보할 수 있다. 이러한 통기성은 후술하겠지만 하부 스프링매트리스(520) 내부 포켓스프링(520a) 배열 및 구조와 상기 난연성 폼매트리스의 입체적인 볼륨감 및 비교적 늦은 원상태 복원시간 특징으로 배가되는 효과를 갖는다.
또한 종래 엠보싱부(740)를 구성하는 솜 대신 본 발명에 따라 제작된 난연성 폼매트리스로 난연성 충진재(720)를 구성함에 따라서 방염 성능이 우수하며 난연성을 배가시키게 되는데, 이러한 폼매트리스(720) 난연성은 이미 상술하였으므로 이에 대한 부가 설명은 생략한다.
이에 띠리서, 상기 난연성 표피원단(730) 및 난연성 폼매트리스(720)로 구성되는 상기 엠보싱부(740)의 방염 성능이 향상되어 화재 발생시 야기되는 불꽃이나 유해가스로부터 적절하게 차단시킬 수 있어 화재시 침대 사용자의 효과적인 대응을 가능하게 한다.
또한 본 발명에서는 상기 커버부재(70) 하부의 텐션부재(50) 또한 비교적 화염에 강한 스프링매트리스(520) 구조를 사용함으로써 침대(10) 매트리스를 구성하는 텐션부재(50) 및 커버부재(70)의 난연성 특징 및 그 효과로 침대용 매트리스 전체 구성에 있어서 방염 성능을 크게 향상시킬 수 있게 된다.
즉, 하부로부터 스프링매트리스(520)로 구성되는 텐션부재(50)와 상기 스프링매트리스(520) 외부 커버부(520b) 상면부를 구성하는 펠트 재질의 패드(750)와 상기 패드(750) 상면부를 상향차폐하여 마감처리하는 구조의 커버부재(70)로 매트리스 전체 구조를 구성하며, 이 경우에도 상기 실시예에서 언급된 난연성 표피원단(730) 및 난연성 상부 폼매트리스(720) 구성에 불에 비교적 강한 스프링 재질의 하부 스프링매트리스(520)가 상기 난연성 상부 구성을 받치는 하부 구조로 위치함으로써 전체 구조에 있어서 방염 성능이 우수한 효과를 갖게 한다.
이어서 본 발명에 따른 하부 스프링매트리스(520)와 상부 커버부재(70) 형상에 따른 매트리스 내부 공기순환 흐름이 용이한 구조에 대하여 도 11을 참조하여 상세하게 설명한다.
상기 커버부재(70)를 구성하는 부직포, 난연성 폼매트리스 및 표피원단을 겹친 후 입력된 패턴대로 자동봉합기계로 박음질(퀄팅)하여 누빔공법에 의하여 일체화된 커버부재(70) 제작시 봉합이음부(740b)를 경계로 형성되는 울퉁불퉁한 볼륨면인 엠보싱부(740)를 상기 커버부재(70) 상부로 다수 구성하는데, 상기 하부의 다수 스프링(520a) 수직 구조의 횡방향 간격에 따른 내부공기 상향유동 및 상기 커버부재 엠보싱부(740) 하부 구조와 봉합이음부(740b) 및 상기 펠트부재(750) 상부면이 형성하는 대략 삼각 형상의 내부공기 유동공간(800)을 충분하게 확보함에 따라서 매트리스 내부 공기 순환 흐름이 용이한 구조로서의 내부 매트리스 형상을 구성할 수 있다.
즉, 상기 엠보싱부(740) 하부 구조 형상에 따른 대략 삼각 형상의 내부공기 유동공간(800)을 펠트부재 상부로 확보하여 매트리스 내부 공기 순환을 용이하도록 하고 있다.
이를 부연 설명하면, 먼저 스프링매트리스(520) 내부 스프링(520a) 구조는 독립적인 수직입상의 다수 포켓스프링(520a)을 난연성 부직포(520c)로 감싸게 하여 전후좌우 방향으로 다수 포켓스프링(520a) 수직면이 맞닿도록 하여 내부로 구성한다. 이 경우 소정 직경을 갖는 포켓스프링(520a) 외부 부직포(520c)가 대면하여 생기는 수직 공간부로는 내부 공기가 상방향으로 이동하게 되며, 상방향 이동되는 내부 공기는 매트리스 상부 구조인 커버부재(70)를 통하여 외부로 배출된다.
즉, 하부 스프링매트리스(520) 내부 순환 공기는 상방향 움직임을 갖게 되며 상기 스프링매트리스(520) 상부 구조인 펠트부재(750)인 부직포 재질의 경우 내부 구조가 성기지 않아 비교적 공기 흐름이 용이한 특성을 갖게 되므로 상방향 공기 배출 흐름에는 큰 영향이 없다. 이렇게 상기 펠트부재(750)를 상방향 통과하는 공기 흐름은 상기 커버부재 엠보싱부(740) 하부 구조와 봉합이음부(740b) 및 상기 펠트부재(750) 상부면이 형성하는 대략 삼각 형상의 내부공기 유동공간(800)을 통하여 보다 용이한 공기순환이 가능하고 공기 외부배출이 용이하게 된다.
종래에는 상기 커버부재(70)를 솜으로 구 성하여 내부 부피를 형성하기 위하여 상대적으로 고밀도로 상기 커버부재(70) 내부로 충진되도록 하고 상기 엠보싱부(740) 하부로의 볼륨감이 적어 상기 포켓스프링(520a) 간극 상부와의 상대적인 간극이 적을 수 밖에 없는 구조로 충분한 통기성 확보에 문제점이 있었는데 이를 개선하기 위하여, 본 발명에서는 상기 커버부재(70)를 구성하는 내부 충진재로 메모리폼 재질인 난연성 폼매트리스(720)로 구성하여 일반 솜에 비하여 상기 커버부재(70) 박음질 공정시 정해진 패턴에 따른 봉합이음부(740b)에서의 봉재 작업에서 구획 밀폐된 상기 엠보싱부(740) 구획 공간 내부 압력 상승으로 외부볼륨면(740a) 및 이와 수직방향으로 대면하는 하부볼륨면이 형성되어 상기 펠트부재(750) 상부면과의 충분한 간극 공간을 확보하여 내부 순환 공기의 상방향 흐름을 용이하게 함으로써 매트리스 내부 공기의 원활한 외부 배출이 가능하도록 하였다.
한편, 도 ~에서와 같이 또 다른 일실시예로, 상기 텐션부재(50)로 스프링매트리스(520) 구조를 적용하는 경우 하부 텐션부로는 상기 스프링매트리스(520), 상부 텐션부로는 난연성 폼매트리스(500) 구성으로 텐션부재(50)를 구성할 수도 있다. 이 경우에는 메모리폼 재질인 상부 폼매트리스(500)를 추가로 구성하여 사용자 기호에 맞게 보다 안락한 수면 환경을 제공할 수 있다.
즉, 메모리폼 재질은 저탄성 특징으로 복원력이 일반 스프링매트리스(520)에 비하여 느리며 압점 기준으로 천천히 체중을 분산하여 척추라인의 균형을 맞추어 쾌적한 수면이 가능하도록 하고 있다. 본 발명에서는 전술하였지만 오픈셀 구조로 메모리폼의 저탄성 특징을 유지하면서 통풍성도 큰 폼매트리스를 제공하고 있다.
또한 상부 폼매트리스(500)는 전술한 미네랄음이온수를 적용한 난연성 폼매트리스 제조방법에 의하여 일정 밀도를 갖는 메모리폼으로 구성하여 난연 성능을 배가시킨다.
이를 보다 상세하게 설명하면, 상기 상부 폼매트리스(500)는 하부 스프링매트리스(520) 상부로 적층되며 밀도는 41kg/㎥ ~ 43kg/㎥ 범위로 구성한다. 이러한 상부 폼매트리스(500) 밀도는 난연성능이 우수한 본 발명에 따른 폼매트리스(500) 제조시 확인된 물성치로, 이러한 상기 상부 폼매트리스(500) 및 하부 폼매트리스(510)의 밀도 및 경도는 폴리올(POL) 100 중량부 비율 대비 첨가되는 이소시아네이트(ISO) 비율을 조절함으로써 원하는 물성을 얻을 수 있게 된다.
즉, 완성된 폼매트리스(500, 510)의 밀도별 방염성능 시험결과 확인된 가장 방염성능이 우수한 밀도치를 추출하고 이러한 밀도를 갖도록 화합물인 폴리올(POL)과 이소시아네이트(ISO) 첨가 비율을 조절하여 원하는 방염성능을 구비한 난연성 폼매트리스(500, 510)를 제조한다.
상기한 바와 같이, 상기 스프링매트리스(520)는 분리되어 독립된 구조로 별도의 커버부(520a)가 구비되어 전체 폼매트리스의 하부 구조를 구성하도록 함이 바람직하며, 이 경우 상기 상부 폼매트리스(500)는 단일패드 형상일 수도 있고, 밀도 및 경도를 달리 구성하여 두 개 이상의 분리된 패드를 겹쳐서 구성할 수도 있다.
또 다른 일실시예로 상기 텐션부재(50)를 난연성 폼매트리스(500, 510) 조합으로 구성할 수 있다.
도 9를 참조하여 설명하면, 저면으로부터 하부 폼매트리스(510) 및 상부 폼매트리스(500)를 적층시킨 구조를 개시하는데, 이를 상세히 분설하면, 적층 구조에서 가장 하부에 위치하며 밀도가 45kg/㎥ ~ 47kg/㎥ 범위, 경도는 25% 압축시 1.95 ~ 2.05 ILD, 65% 압축시에는 6.60 ~ 6.70 ILD, 신율이 190% ~ 210% 범위를 갖는 하나 이상의 난연성 하부 폼매트리스(510)를 구성한다.
이 경우, 상기 하부 폼매트리스(510)는 보다 쾌적한 수면환경 조성을 위하여 사용자의 몸무게 또는 1인용/2인용 구분에 따라 각각 밀도 및 경도가 다른 두 개 이상의 폼매트리스(510)를 두께를 달리 하여 수직 적층시키는 형태로 구성할 수도 있는데 이 경우에는 경도가 큰 하드한 재질의 폼매트리스(510)를 하부로 구성함이 바람직하다.
그리고, 상기 하부 폼매트리스(510) 상부로 적층되며 밀도가 41kg/㎥ ~ 43kg/㎥ 범위인 상부 폼매트리스(500)를 구성한다.
이 경우, 내부로 구성되는 난연성 폼매트리스(500, 510)를 보호해주는 별도의 속방수커버(폴리에스터 100%)를 추가로 구성할 수 있으며, 일반적인 폼매트리스 구조에 적용되는 다양한 부가적 구성이 가능할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 텐션부재(50) 구성은 상기한 실시예에 한정되지 않고 사용자가 요구하는 매트리스 물성치에 따라서 폼매트리스 및/또는 스프링매트리스의 다양한 조합이 가능함은 물론이다.
텐션부재(50)인 상기 상부 폼매트리스(500) 상부로 위치하는 상기 커버부재(70) 구성은 전술한 실시예 구성과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그리고 상기 다양한 실시예에 따른 매트리스 전체 구조의 하부에는 이를 지지하는 침대프레임을 구비하여 그 상부에 텐션부재(50) 및 커버부재(70)를 구성함이 일반적이나 침대프레임 없이 바닥에서도 사용 가능하도록 하는 구성도 가능하고, 이 경우에는 바닥습기 제거를 위하여 정기적으로 매트리스를 세워 환기시키는 관리가 필요하다.
이상 다양한 실시예를 참조하여 설명하였지만 이는 가장 바람직한 실시예로서의 일태양일뿐, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 침대 50: 텐션부재
500: 상부 폼매트리스 510: 하부 폼매트리스
520: 스프링매트리스 520a: 내부스프링
520b: 외부커버부 70: 커버부재
710: 부직포 720: 난연성 폼매트리스
730: 난연성 표피원단 740: 엠보싱부
740a: 외부볼록면 740b: 봉합이음부

Claims (9)

  1. 일정 쿠션력을 갖는 텐션부재(50) 및 상기 텐션부재(50)의 상부에서 매트리스 외부면을 감싸는 커버부재(70)를 포함하는 침대 매트리스에 있어서,
    상기 텐션부재(50)는 본넬스프링 또는 포켓스프링(520a)을 내장한 스프링매트리스(520)를 포함하고,
    상기 커버부재(70)는 습기흡수 및 보온성 배가를 위한 부직포(710), 상기 부직포 상에 놓여지는 소정의 쿠션력 및 공기 통풍성을 갖는 난연성 폼매트리스(720), 및 상기 난연성 폼매트리스(720) 상부를 감싸는 난연성 표피원단(730)을 포함하되,
    상기 난연성 폼매트리스(720)는 액상발포제를 첨가한 폴리올과 이소시아네이트를 혼합하고 발포하여 형성하는 오픈 셀 타입의 고밀도 구조를 갖는 폼매트리스로서, 상기 폴리올 100 중량부당 상기 이소시아네이트는 41 ~ 43 phr, 상기 액상발포제로 사용하는 미네랄 음이온수는 1 ~ 2 phr 범위에서 배합한 후 교반공정을 거쳐 이어지는 발포공정에서 고밀도로 형성되는 오픈 셀 주위를 미네랄 성분에 의하여 코팅되도록 함으로써 난연성을 배가시키는 것을 특징으로 하는 난연성 커버부재를 구비한 침대 매트리스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미네랄 음이온수는 유기성 미네랄인 칼슘(Ca), 인(P), 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na)과, 무기성 미네랄인 철(Fe), 셀레늄(Se), 망간(Mg), 게르마늄(Ge) 성분 중 적어도 2개 이상의 성분을 합성 또는 융합하는 방법으로 제조한 것이고,
    상기 미네랄 음이온수에는 황토, 소나무 추출물 및 천연광촉매 중 어느 하나 이상이 혼합되는 것을 특징으로 하는 난연성 커버부재를 구비한 침대 매트리스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 텐션부재와 커버부재 사이에는 펠트 재질로 소정 두께를 갖는 사각 형상인 판상의 패드 형상의 펠트부재(750)가 설치되고,
    상기 커버부재(70)는 상기 부직포(710)와 폼매트리스(720) 및 표피원단을 겹친 후 입력된 패턴대로 자동봉합기계로 박음질(퀄팅)하여 누빔공법에 의하여 일체화되도록 제조하되,
    상기 누빔공법시에 봉합이음부(740b)를 경계로 형성되는 울퉁불퉁한 볼륨면인 외부볼록면(740a)이 상부로 다수 구성되는 엠보싱부(740)을 형성하여, 상기 엠보싱부(740)의 하부와 봉합이음부(740b) 및 상기 펠트부재(750) 상부면이 형성하는 삼각 형상의 내부공기 유동공간(800)을 확보하여 매트리스 내부의 공기 순환 및 공기 유출을 용이하도록 하는 것을 특징으로 하는 난연성 커버부재를 구비한 침대 매트리스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 봉합이음부(740b)에 박음질하는 실은 카본사 탄소실(740c)인 것을 특징으로 하는 난연성 커버부재를 구비한 침대 매트리스.
  5. 일정 쿠션력을 갖는 하부 텐션부재(50) 및 상기 텐션부재의 상부에서 텐션부재의 외주면을 감싸는 커버부재(70)를 포함하는 침대 매트리스에 있어서,
    적층 구조에서 가장 하부에 위치하며 밀도가 45kg/㎥ ~ 47kg/㎥ 범위, 경도는 25% 압축시 1.95 ~ 2.05 ILD, 65% 압축시에는 6.60 ~ 6.70 ILD, 신율이 190% ~ 210% 범위를 갖는 하나 이상의 난연성 하부 폼매트리스(510);
    상기 하부 폼매트리스(510) 상부로 적층되는 밀도가 41kg/㎥ ~ 43kg/㎥ 범위인 난연성 상부 폼매트리스(500); 및
    상기 상부 폼매트리스(500) 상면을 차폐하는 침대외피 커버부재(70);를 포함하여 매트리스 외형을 형성하며,
    상기 커버부재(70)는 습기흡수 및 보온성 배가를 위한 부직포(710), 상기 부직포 상에 놓여지는 소정의 쿠션력 및 공기 통풍성을 갖는 난연성 폼매트리스(720), 및 상기 난연성 폼매트리스(720) 상부를 감싸는 난연성 표피원단(730)을 포함하되,
    상기 난연성 폼매트리스(720)는 액상발포제를 첨가한 폴리올과 이소시아네이트를 혼합하고 발포하여 형성하는 오픈 셀 타입의 고밀도 구조를 갖는 폼매트리스로서, 상기 폴리올 100 중량부당 상기 이소시아네이트는 41 ~ 43 phr, 상기 액상발포제로 사용하는 미네랄 음이온수는 1 ~ 2 phr 범위에서 배합한 후 교반공정을 거쳐 이어지는 발포공정에서 고밀도로 형성되는 오픈 셀 주위를 미네랄 성분에 의하여 코팅되도록 함으로써 난연성을 배가시키는 것을 특징으로 하는 난연성 커버부재를 구비한 침대 매트리스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 미네랄 음이온수는 유기성 미네랄인 칼슘(Ca), 인(P), 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na)과, 무기성 미네랄인 철(Fe), 셀레늄(Se), 망간(Mg), 게르마늄(Ge) 성분 중 적어도 2개 이상의 성분을 합성 또는 융합하는 방법으로 제조한 것이고,
    상기 미네랄 음이온수에는 황토, 소나무 추출물 및 천연광촉매 중 어느 하나 이상이 혼합되는 것을 특징으로 하는 난연성 커버부재를 구비한 침대 매트리스.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 텐션부재와 커버부재 사이에는 펠트 재질로 소정 두께를 갖는 사각 형상인 판상의 패드 형상의 펠트부재(750)가 설치되고,
    상기 커버부재(70)는 상기 부직포(710)와 폼매트리스(720) 및 표피원단을 겹친 후 입력된 패턴대로 자동봉합기계로 박음질(퀄팅)하여 누빔공법에 의하여 일체화되도록 제조하되,
    상기 누빔공법시에 봉합이음부(740b)를 경계로 형성되는 울퉁불퉁한 볼륨면인 외부볼록면(740a)이 상부로 다수 구성되는 엠보싱부(740)을 형성하여, 상기 엠보싱부(740)의 하부와 봉합이음부(740b) 및 상기 펠트부재(750) 상부면이 형성하는 삼각 형상의 내부공기 유동공간(800)을 확보하여 매트리스 내부의 공기 순환 및 공기 유출을 용이하도록 하는 것을 특징으로 하는 난연성 커버부재를 구비한 침대 매트리스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 봉합이음부(740b)에 박음질하는 실은 카본사 탄소실(740c)인 것을 특징으로 하는 난연성 커버부재를 구비한 침대 매트리스.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 폼매트리스(500)는 액상발포제를 첨가한 폴리올과 이소시아네이트를 혼합하고 발포하여 형성하는 오픈 셀 타입의 고밀도 구조를 갖는 폼매트리스로서, 상기 폴리올 100 중량부당 상기 이소시아네이트는 41 ~ 43 phr, 상기 액상발포제로 사용하는 미네랄 음이온수는 1 ~ 2 phr 범위에서 배합한 후 교반공정을 거쳐 이어지는 발포공정에서 고밀도로 형성되는 오픈 셀 주위를 미네랄 성분에 의하여 코팅되도록 함으로써 난연성을 배가시키며,
    상기 미네랄 음이온수는 유기성 미네랄인 칼슘(Ca), 인(P), 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na)과, 무기성 미네랄인 철(Fe), 셀레늄(Se), 망간(Mg), 게르마늄(Ge) 성분 중 적어도 2개 이상의 성분을 합성 또는 융합하는 방법으로 제조되고,
    상기 미네랄 음이온수에는 황토, 소나무 추출물 및 천연광촉매 중 어느 하나 이상이 혼합되는 것을 특징으로 하는 난연성 커버부재를 구비한 침대 매트리스.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230116283A (ko) 2022-01-28 2023-08-04 주식회사 임금님명품침대가구 게르마늄이 함유된 기능성 침대 매트리스

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030081243A (ko) * 2003-09-19 2003-10-17 주식회사 진양 폴리우레탄 발포체 및 그 제조방법
KR20040054856A (ko) * 2002-12-18 2004-06-26 (주)한성크린소재 절연사가 구비된 작업용 장갑
JP3572421B2 (ja) * 1993-10-27 2004-10-06 東ソー株式会社 軟質ポリウレタンフォームの製造法
KR200415096Y1 (ko) * 2006-02-03 2006-04-27 김태환 해수 미네랄이 함유된 침대용 매트리스
KR20120108629A (ko) * 2011-03-25 2012-10-05 한상기 난연소재가 함유된 매트리스
KR20160076615A (ko) * 2014-12-23 2016-07-01 이명숙 침구용 매트리스

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3572421B2 (ja) * 1993-10-27 2004-10-06 東ソー株式会社 軟質ポリウレタンフォームの製造法
KR20040054856A (ko) * 2002-12-18 2004-06-26 (주)한성크린소재 절연사가 구비된 작업용 장갑
KR20030081243A (ko) * 2003-09-19 2003-10-17 주식회사 진양 폴리우레탄 발포체 및 그 제조방법
KR200415096Y1 (ko) * 2006-02-03 2006-04-27 김태환 해수 미네랄이 함유된 침대용 매트리스
KR20120108629A (ko) * 2011-03-25 2012-10-05 한상기 난연소재가 함유된 매트리스
KR20160076615A (ko) * 2014-12-23 2016-07-01 이명숙 침구용 매트리스

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230116283A (ko) 2022-01-28 2023-08-04 주식회사 임금님명품침대가구 게르마늄이 함유된 기능성 침대 매트리스

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