KR102580467B1 - 롤패킹 매트리스용 메트리스 프레임 - Google Patents

Abstract

롤패킹 매트리스에 적용가능한 매트리스 프레임은 롤링이 가능할 뿐 아니라 최소 2일 이상의 변형 상태가 유지된 이후 원상태로 복원 가능하고, 상기 매트리스 프레임은 매트리스의 형태를 유지하도록 매트리스 4 측면을 둘러싸는 사각 폐루프 형태로서, 상기 매트리스 프레임을 구성하는 강선의 단면 형상이 매트리스의 수직 방향(y) 보다 수평 방향(x)으로 더 긴 형태를 갖는 이형 OT선인 것이 바람직하다.

Description

롤패킹 매트리스용 메트리스 프레임{MATTRESS FRAME FOR ROLLPACKABLE MATTRESS}

본 발명은 매트리스 프레임에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 롤패킹이 가능한 매트리스 프레임에 관한 것이다.

매트리스는 휴식이나 수면을 취하는 침구의 일종으로 매트리스 자체를 바닥에 깔아 사용하기도 하지만, 일반적으로 침대의 바닥프레임에 얹어 사용한다.

매트리스는 통상적으로 1인용의 싱글 또는 2인용 이상의 더블 형태의 사각형상을 갖는다. 매트리스는 사각 저면, 상기 저면에 평행한 사각 상면, 상기 사각 저면 및 상면을 연결하는 4개의 측면을 포함하고, 상기 저면, 상면 및 측면은 사각 형상의 내부 공간을 형성한다. 상기 내부 공간에는 완충을 위한 복수개의 완충스프링이 배열된 스프링 조립체가 배치되어 있고, 매트리스의 4 측면 둘레를 각기 감싸고 지지하는 상부 프레임 및 하부 프레임을 포함한다. 상부 프레임은 상기 4 측면의 상부 둘레를, 하부 프레임은 상기 4 측면의 하부 둘레를 감싸도록 배치된다. 매트리스의 외피는 일반적으로 천으로 덮인다.

이러한 매트리스(100)를 제조하기 위해서는 도 1의 하부에 도시한 것처럼 우선, 강선을 이용하여 제작된 사각 폐루프 형상의 상부 프레임 및 하부 프레임(111,112)를 제조한 후, 상기 상,하부 프레임(111,112)의 내부로 완충스프링들을 장착하고 그 후, 그 외측에 천으로 제작된 커버부(130)을 덮어 전체 매트리스(100)을 제조하게 된다.

한편, 종래의 스프링 매트리스는 매트리스 면적이 커서 배송을 위해 많은 공간을 차지하여 일반 택배 배송이 어려웠고 따라서 배송 비용 및 시간이 많이 요구되는 문제가 있었다. 최근에는 모바일 경제 등의 발전으로 매트리스의 배송 편의성이 강화된 롤패킹 매트리스가 많이 이용되는 추세이다. 롤패킹 매트리스의 소재로 메모리폼, 라텍스 뿐 아니라 일반적인 스프링 매트리스도 롤패킹이 가능하다.

도 2를 참조하면, 롤패킹 스프링 매트리스는 매트리스를 비닐 팩에 포장한 상태에서 높이 방향으로 얇게 압축한 후 길이 방향으로 말아 롤링하여 부피를 줄인 상태로 포장할 수 있다. 따라서 부피와 포장 사이즈를 획기적으로 줄일 수 있으므로 일반 택배 배송이 가능하여 배송 비용 및 시간을 줄일 수 있다.

이렇게 롤패킹 상태로 배송된 매트리스를 펴고 포장을 풀어 진공을 제거하면 매트리스는 원래 상태로 복원되어 내부 공간이 확보되고 충격 흡수 및 탄성 지지 가능한 매트리스로 사용된다.

그런데 매트리스의 4 측면 둘레를 각기 상부와 하부에서 감싸고 지지하는 상부 및 하부 프레임은, 매트리스 내부 공간을 유지하고 내부의 구조물을 고정하는 작용을 하기 위해 강도가 높은 강선으로 이루어지는 것이 일반적이다. 따라서 일반적인 매트리스를 롤패킹하면 강선으로 이루어진 매트리스 프레임도 대략 45도 이상의 각도를 가지도록 구부려야 하는데, 매트리스 프레임 강선은 구부러지지 않아 롤링이 곤란하고 따라서 종래의 롤패킹 매트리스에는 매트리스 프레임을 설치할 수 없었다. 그래서 종래의 롤패킹 매트리스는 매트리스 프레임이 없는 구조이다.

문제는 매트리스의 측면을 둘러싸는 테두리인 매트리스 프레임이 없을 경우 매트리스 형태가 유지되지 않고 변형되기 쉽다. 스프링과 스프링을 잡아주는 결착 부분이 없어 미끄러지고, 특히 사람이 매트리스 가장자리에 걸터 앉을 경우 스프링이 꺼지고 모양유지가 안되는 문제가 있다. 이는 시간이 지날 수록 심화되어 매트리스 품질에 문제를 야기한다.

따라서 롤패킹 매트리스에 적용가능한 프레임은 롤링이 가능할 뿐 아니라 최소 2일 이상의 변형 상태가 유지된 이후 원상태로 복원 가능하고, 동시에 일정 이상의 강도를 가져야 한다. 이처럼 상반된 물성적 요구를 만족해야 하므로 해결이 곤란한 상태였다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하여 롤패킹 매트리스에 적용가능한 매트리스 프레임을 제공하고자 한다.

본 발명은 또한 생산이 용이하고 비용효율적인 롤패킹 매트리스용 매트리스 프레임을 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 의한 매트리스 프레임이 제공된다. 상기 매트리스 프레임은 매트리스의 형태를 유지하도록 매트리스 4 측면을 둘러싸는 사각 폐루프 형태로서, 상기 매트리스 프레임을 구성하는 강선의 단면 형상이 매트리스의 수직 방향(y) 보다 수평 방향(x)으로 더 긴 형태를 갖는 이형 OT선인 것이 바람직하다.

상기 강선은 수직 방향으로 압연된 탄소강을 Oil tempering 한 것이 바람직하다.

상기 강선의 수직 방향 두께는 1.1 mm 내지 1.3mm이고, 수평 방향 두께는 4.0 mm 내지 7.7 mm 인 것이 바람직하다.

상기 강선의 수직 방향 두께는 1.1 mm 내지 1.2mm이고, 수평 방향 두께는 7.0 mm 내지 7.4 mm 인 것이 바람직하다.

상기 강선의 단면은 타원형 또는 라운드 처리된 직사각형일 수 있다.

상기 매트리스 프레임이 매트리스의 형태를 유지하도록 매트리스 측면을 둘러싸는, 롤패킹 가능한 매트리스가 제공된다.

본 발명에 의하면, 롤패킹 매트리스에 적용되어 24시간 이상 롤패킹이 가능하면서도 복원이 가능한 매트리스 프레임이 제공된다.

본 발명의 매트리스 프레임이 적용된 매트리스는 매트리스의 형태를 변형 없이 유지하면서 롤패킹 가능하므로, 배송 편의성이 우수하면서도 매트리스 사용 시 스프링 변형이나 결착 문제가 해결된다.

도 1은 종래의 일반적인 매트리스와 매트리스 프레임을 나타낸 부분 사시도이다.
도 2는 롤패킹 매트리스의 롤패킹 과정은 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 매트리스 프레임의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매트리스 프레임을 구성하는 OT선의 예시적인 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 매트리스 프레임을 구성하는 OT선의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 매트리스 프레임이 적용된 롤패킹 매트리스의 롤 패킹 과정을 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 매트리스 프레임의 롤 패킹 및 복원 과정을 나타낸 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 매트리스 프레임을 구성하는 이형 OT선의 제조 과정을 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다. 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자,단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

침대용 매트리스는 다수의 독립형 스프링을 헤리컬 코일을 이용, 상호 연결 시켜 일반적인 매트리스 모양을 만드는 방법(본넬형 스프링), 또는 독립형 스프링을 각기 천(부직포)으로 감싼 후 접착제를 통해 서로 연결하는 방법(흔히 포켓형 스프링이라 불림)으로 완성된다. 이렇게 완성된 매트리스용 스프링 조립체만으로는 그 틀을 유지할 수 없기 때문에 형태 유지를 도와주고 외부로부터의 충격에서 보다 견고하게 해주기 위해서 매트리스 프레임을 측면 둘레에 배치하게 된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 매트리스(100)는 내부의 상부와 하부를 지지하는 상부 프레임 및 하부 프레임으로 구성된 프레임부(110)와, 상기 프레임부(110)의 내부에 완충을 위한 복수개의 스프링 조립체(120)와, 상기 프레임부(110)의 외측으로 쿠션형태로 형성된 쿠션부(130)와, 전체를 감싸는 커버부(140)를 포함한다.

상기 매트리스 프레임은 주로 최소 선경 5mm 혹은 그 이상의 원형 경강선을 이용하여 제작되는 것이 일반적이며, 직선 형태의 경강선(2)을 절곡하여 매트리스 형태로 만든 후 그 끝단을 용접하여 완성하게 된다. 이렇게 만들어진 매트리스 프레임을 스프링 조립체 상하에 고정하여 매트리스 형상을 견고하게 유지할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 매트리스 프레임의 평면도인 도 3를 참조하면, 매트리스 프레임은 매트리스의 4개의 측면을 둘러싸기 위한 사각 폐루프 형태이다.

기존의 매트리스 프레임은 선경 5mm 이상의 원형 단면을 가지는 강선을 사용한다. 이보다 강선의 두께가 얇을 경우 외부 측면에서의 충격으로부터 그 틀을 유지하기 어렵다. 강선으로는 탄소강(SWO-V), 크롬 바나듐강(SWOCV-V) 및 실리콘크롬강(SWOSC-V) 등이 이용될 수 있다.

선경 5mm 이상의 원형 단면을 가지는 강선은 외부 충격에 강하여 매트리스 형태를 유지하기에 적합하나, 롤패킹 매트리스에 적용할 경우 롤링이 어렵고 억지로 롤링을 할 경우 피로 파괴되어 롤패킹 해제 후에도 원래의 형태로 복원이 되지 않는다. 배송에 평균적으로 2일 이상이 걸리는 점을 고려할 때 말린 상태로 2일 이상 유지된 후 원래 상태로 복원이 되어야 하므로 탄성 복원 가능성이 중요하다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 발명자는 OT선(Oil quenched and Tempered wire)을 사용하고자 한다. OT선은 표면 경도가 높고, 중심과 표면의 경도 분포가 균일하고(오차 ≤ 1%), 진직성이 우수하고(≤5mm/m), 표면에 산화 층이 형성되어 탄성한도(elastic limit) 및 항복강도(Yield strength)가 높다( Y.S≥ 87% x T.S). 여기에서 T.S.는 ultimate tensile strength, Y.S는 항복강도(Yield strength)이다.

또한 OT선(오일템퍼링 강선)은 내열성, 내처짐성이 우수하고 인장강도가 균일하다.

오일템퍼링 강선의 제조는 일반적으로 산세코팅→표피제거→파텐팅 혹은 템퍼링→산세코팅→드로잉→오일템퍼링→탐상 및 방식유(防蝕油) 도포공정을 거친다. 오일템퍼링 강선은 초기에 와류탐상으로 세로방향의 결함유무를 검지한 후, 선재 전체길이의 표피를 제거하여 표면층에 존재하는 탈탄층과 미세한 결함을 제거한다. 그 다음, 열처리(파텐팅 혹은 고주파로 템퍼링)하고 코팅한다. 그리고 드로잉 가공하여 소정의 직경으로 한 후, 연속적으로 담금질과 오일템퍼링한다.

그런데, 선경 5mm 이상의 원형 단면을 가지는 오일템퍼링 강선의 경우 실재 실험 결과, 롤링 과정에서 롤패킹 기계에 끼임으로 제품 파손 및 설비고장 초래하는 문제가 있음을 발견하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 발명자는 매트리스 프레임의 롤링 방향을 고려하여 OT선에 가해지는 변형 및 복원이 용이한 단면 형상을 제안한다.

도 3과 6을 참조하면, 매트리스에 적용된 매트리스 프레임은 수평 방향인 X 축 방향을 중심 축으로 하여 롤링된다. 따라서, x축을 롤링 과정에서 변형이 없고 따라서 이 방향으로는 상당한 두께를 가지고 강성을 유지하는 것이 바람직하다. 반면에 롤링되는 매트리스 프레임의 길이 방향은 Z축이고 수직 방향(Y축 방향)으로 프레임을 구성하는 OT선의 변형이 이루어지며 추후 복원도 이루어진다. 따라서 수직 방향으로는 탄성변형이 용이하도록 두께가 상대적으로 얇아야 한다.

즉, OT선의 두께는 수직 방향으로는 2mm 이하가 되도록 하여 종래 매트리스 프레임보다 수직 방향(y축 방향)의 탄성을 좋게 하는 것이 바람직할 것이며, 수평 방향(x축)으로의 강선 두께는 얇아진 수직 두께를 보완하기 위해서 5mm 보다 크게 함으로써, 측면 충격에 견딜 수 있는 견고함을 가질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이처럼 수직 방향보다 수평 방향으로 길이가 긴 형태의 강선은 종래의 원형 강선을 수직 방향으로 압연하여 적절한 두께와 폭을 갖는 판형 상태의 이형선을 형성한 후 오일 탬퍼링함으로써 제조될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매트리스 프레임을 구성하는 이형 OT선의 예시적인 단면도들이고, 도 5는 도 4(2)의 이형OT선의 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예의 이형 OT 선은 수평방향 두께가 수직 방향 두께 보다 더 긴 타원형 또는 라운드 처리된 직사각형상일 수 있다.

이 때, 이형 오일템퍼링선의 수평방향 두께(L)가 수직 방향 두께(H) 보다 길고, 바람직하기로는 수직방향 두께(L)는 1mm~ 1.5mm, 수평 방향 두께(H)는 4mm~ 8mm이고, 더 바람직하기로는 수직방향 두께(L)는 1mm~ 1.2mm, 수평 방향 두께(H)는 7mm~ 8mm이다.

본 발명의 발명자는 롤링 방향을 고려하여 다양한 매트리스 프레임을 비교 실험 결과 표 1과 같은 결과를 확인할 수 있었다.

길이 2 m의 다양한 강선으로 프레임을 구성하여 롤링성 및 복원성을 실험하였다. 2m 길이의 다양한 단면 형상의 강선, OT선을 강선을 롤링이 가능한지 여부, 48시간 롤링 후 롤링을 해제하였을 때의 복원성을 검사하였다.

	강선 재료	강선 단면 (단위 mm) 수직 x 수평 두께	롤링성	복원성
비교예 1	탄소강	3.5 x 3.5	롤링 불가	복원 불가
비교예 2	OT강	3.5 x 3.5	롤링 불가	복원 불가
비교예 3	이형 탄소강	1.2 x 7	롤링 가능	복원 불가
실시예 1	이형 OT강	1.2 x 4	롤링 가능	복원 가능
실시예 2	이형 OT강	1.2 x 7	롤링 가능	복원 가능

표 1은 본 발명의 실시예에 따른 매트리스 프레임과 비교예들의 실험 결과를 나타낸 비교표이다.

비교예 1은 원형 단면을 가진 일반 탄소강선을 이용한 결과이고, 억지로 롤링하면 부러지거나 영구 변형이 발생하여 복원이 되지 않는다.

비교예 2는 원형 단면을 가진 OT강선을 이용한 결과이고, 롤링시 강도가 강한 재료 특성상 롤패킹 기계에 끼임으로 제품 파손 및 설비고장을 초래하였다.

비교예 3은 이형 탄소강을 이용하여 실험을 한 결과, 롤링은 가능하지만 휘어진 강선이 복원이 되지 않았다.

실시예 1은 이형 OT강을 이용한 실험으로, 롤링과 복원은 가능하나 폭방향의 얇은 넓이 두께로 매트리스를 사각형태로 유지시켜주는 매트리스 프레임의 기능에서 문제가 있었다.

실시예 2는 이형 OT강을 이용한 실험으로, 롤링과 복원이 가능하고 실시예 1에 비해 수평방향으로 폭이 넓은 재료를 사용함으로 매트리스를 견고하게 잡아주어 안정적인 지지가 가능하다.

도 7은 본 발명의 일 실시예(표 1의 실시예 2)에 따른 매트리스 프레임이 적용된 롤패킹 매트리스의 롤 패킹 과정과 이후의 복원 상태를 나타낸 사진이다. 도 7에 의하면, 1.2 x 7mm의 단면을 가진 이형 탄소 오일템퍼링강으로 이루어진 4각 폐루프 형상의 매트리스 프레임을 매트리스에 적용하여 조립한 후 비닐로 패킹한 후 수직 방향으로 가압하여 얇게 만든 후 매트리스를 롤링하였다. 이후 48시간 경과 후 롤링을 풀고 비닐 패킹을 해제한 후 다시 매트리스를 원래의 상태로 복원하였다.

한편, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 매트리스 프레임을 구성하는 이형 OT선의 제조 과정을 나타낸 도면이다. 도 8에 의하면, 선재를 열처리, 산세 피막, dawing 공정을 거쳐 신선을 제조하고, 압연 또는 이형 신선 공정을 거쳐 이형선을 생성한 후 오일 템퍼링 공정을 거친다. 이후 전도체의 표면 및 표면 하 불연속부를 검출하기 위해 와류 탐상 검사를 수행한 후 기타 다른 검사 및 방청을 한 후 포장하여 출하한다. 이같은 OT선은 오일 템퍼링 공정을 거치지 않은 일반적인 탄소강이나 SUS 강선에 비해 탄성한도(elastic limit) 및 항복강도(Yield strength)가 높다.

본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

100: 매트리스
111, 112: 상부 프레임, 하부 프레임
120: 스프링 조립체

Claims (6)

1. 매트리스의 형태를 유지하도록 매트리스 4 측면을 둘러싸는 사각 폐루프 형태의 매트리스 프레임으로서,
   상기 매트리스 프레임을 구성하는 강선은 단면 형상이 매트리스의 수직 방향(y) 보다 수평 방향(x)으로 더 긴 형태를 갖는 이형 OT선이고,
   상기 이형 OT선은 수직 방향으로 압연된 탄소강을 Oil tempering 한 것으로, 원형 강선을 수직 방향으로 압연하여 소정의 두께와 폭을 갖는 판형 상태의 이형선을 형성한 후 오일 탬퍼링함으로써 제조되고, 수직 방향 두께는 1 mm 내지 1.5mm이고, 수평 방향 두께는 4.0 mm 내지 8.0 mm인 것을 특징으로 하는 매트리스 프레임.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 강선의 수직 방향 두께는 1.1 mm 내지 1.2mm이고, 수평 방향 두께는 7.0 mm 내지 7.4 mm 인 것을 특징으로 하는 매트리스 프레임.
3. 제1항에 있어서,
   상기 강선의 단면은 타원형 또는 라운드 처리된 직사각형인 것을 특징으로 하는 매트리스 프레임.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 매트리스 프레임이 매트리스의 형태를 유지하도록 매트리스 측면을 둘러싸는, 롤패킹 가능한 매트리스.
   
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