KR20010071314A

KR20010071314A - 자기팽창기구의 제조방법 및 장치

Info

Publication number: KR20010071314A
Application number: KR1020007013254A
Authority: KR
Inventors: 스위트리크스텐레이
Original assignee: 추후보정; 스위트리크 파라츄테 코., 인코퍼레이션
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2001-07-28
Also published as: DE69929599D1; WO1999060895A1; CN1304294A; US6397417B1; US6190486B1; EP1082039A4; EP1082039A1; US6494243B1; CN1184917C; AU4205599A; CA2333540A1; DE69929599T2; CA2333540C; EP1082039B1

Abstract

본 발명의 자기팽창 매트리스는 발포 코어에 접촉하는 저용해층과 발포 코어에 접촉하도록 배치된 고용해층으로 이루어진 이중용해필름의 전체 외부표면을 따라 결합된 발포 코어로부터 형성된다. 열과 압력은 발포 코어에 이중용해필름을 가열 밀봉하기 위한 적당한 수단으로 가열 가압한다. 밀봉된 발포 코어에 공기의 소통이 이루어지도록 자기팽창 매트리스에 밸브를 장착한다.

Description

자기팽창기구의 제조방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MAKING SELF-INFLATABLE MATTRESSES AND CUSHIONS}

종래의 기술 문헌은 자기팽창 매트리스 및 그와 같은 물품을 만들기 위한 초기의 많은 노력을 서술한다. "자기팽창 매트리스의 패킹/언패킹방법"의 미국 특허 제3,935,690호는 캠핑용으로 사용될 수 있으며 외부에 직물을 가지는 밀폐용 물질로 덮여진 발포 코어를 포함하는 매트리스에 대해 서술한다. 이러한 매트리스는 특정 캠핑용으로 적합하지만, 얇아지는 경향이 있고 매트리스의 모서리는 외부 커버에 고착되지 않는다.

미국 특허 제3,675,377호는 다른 유연한 발포 코어와 직물 덮개를 포함하는 전형적인 팽창구조에 대해 서술한다.

상기 특허에 서술된 구조의 문제점은 외부 물질이 발포 코어의 전체 표면에 부착되지 않고, 측면이나 모서리가 팽창될 때 늘어진 부분처럼 행동한다. 따라서, 그것들은 오목형 또는 3차원 복합형을 포함하는 자기팽창 매트리스를 형성하는 것이 사실상 불가능하다.

도 1A는 코어와 커버를 가지는 종래의 가지팽창 매트리스의 상세 단면도를 보여준다. 커버가 직물로 이루어지기 때문에 그것은 도 1B와 도 1C에 도시한 것처럼 공기의 배출 없이 이음매를 만드는 것이 불가능하다.

만약 도 1B와 도1C에 도시된 직물이 오직 일측면만 밀봉되면, 공기는 화살표 방향으로 빠져나간다. 도 1B는 종래 기술의 "핀" 이음매를 도시하고, 도 1C는 종래 기술의 "중첩" 이음매를 도시한다. 그것은 또한 도 1C에 도시한 것처럼, 두 층 사이에 접합 물질이 양면에 도포된 직물을 사용하여 중첩 이음매를 형성할 수 있다. 이러한 종래 기술은 몇가지 중대한 문제점이 있다. 첫째, 직물 커버는 전체적으로 또는 부분적으로 양면이 밀봉되더라도 그것들이 압축될 때 주름이 생기게 된다. 따라서 불규칙한 모양과 충분히 일치시킬 수 없게 된다. 둘째, 도 1C에 도시한 것처럼 두 개의 중첩되는 층 사이에서 그것들은 만족스러운 열가소성의 이음매를 형성할 수 없다. 셋째, 도 1A 내지 도 1C에 도시한 바와 같이 종래 기술은 환경 오염을 일으키는 접착제나 화학물질을 필요로 한다.

이와는 별개로 다른 팽창 가능한 매트리스나 구조물들이 많이 알려져 있다. 예를 들면, 미국 특허 제1,970,803호는 침대 매트리스와 같이 팽창 가능한 고무 구조물을 제조하는 방법을 서술한다. 미국 특허 제4,991,244호는 밀도와 상대적인 단단함을 조절하기 위한 수단을 포함하는 에어 매트리스에 대해 서술한다.

마지막으로, "물침대 매트리스 제조방법"의 미국 특허 제4,167,432호는 물을 수용하여 편안한 침대 매트리스로 사용할 수 있는 자루 구조의 형성 기술을 서술한다.

도 1D는 융해점(T1)을 가지는 상부표면(S1)과, 상부표면(S1)의 융해점(T1)보다 낮은 융해점(T2)를 가지는 하부표면(S2)을 포함하는 한 장의 상업적으로 유용한 이중용해필름을 도시한다. 이러한 필름들은 폴리에테르 폴리우레탄으로 제조되며, 일반적으로 자기팽창 에어 매트리스나 쿠션보다는 다른 목적으로 사용된다.

종래 기술은 매트리스와 쿠션과 같은 자기팽창구조물을 만들기 위한 많은 노력을 서술한다. 그럼에도 불구하고, 이러한 구조물들은 팽창할 때 외부 직물층은 전체 발포 코어에 만족스럽게 고착되지 못하기 때문에 보통 볼록 모양을 가지게 된다. 대조적으로, 본 발명은 발포 코어의 표면에 완전히 고착되므로 큰 구조물을 형성할 수 있고, 오목하고 복합적인 비율로 평평한 측면과 적당한 각의 모서리를 포함하는 명확한 모양을 가진다.

본 발명은 조절 가능한 단단함을 가지는 자기팽창 매트리스 또는 쿠션을 제조하는 방법과 장치 및 그로 인해 형성되는 물품에 관한 것이다.

도 1A는 종래 자기팽창 매트리스의 부분 단면도이다.

도 1B는 박층 형성시 공기를 배출하지 않고 2개의 직물들을 박층 형성하려고 하는 상태를 도시한다

도 1C는 중첩 이음매가 형성될 때 공기는 박층 형성된 부분으로 배출되려는 딜레마를 도시한다.

도 1D는 융해점 T1을 가지는 상부표면(S1)과 T1보다 낮은 융해점 T2를 가지는 하부표면을 가지는 이중용해필름의 단면도를 도시한다.

도 2A는 본 발명에 의한 압축되고 말려진 상태의 매트리스 구현체를 도시한다.

도 2B는 팽창되고 에어밸브가 개방된 본 발명을 도시한다.

도 2C는 에어밸브가 폐쇄된 상태에서 그 내부가 충진된 상태의 본 발명을 도시한다.

도 3A는 코어 블록의 상면에 이중용해필름의 상부 시트를 위치시키는 자기팽창 매트리스 형성방법의 제1단계를 도시한다.

도 3B는 비접착성의 열전달 가능한 완충층이 이중용해필름의 상부층에 위치되는 제2단계를 도시한다.

도 3C는 발포 코어의 상부표면에 고착되는 이중용해필름의 하부층을 용해하기 위해 롤러가 완충층에 열과 압력을 가하는 제3단계를 도시한다.

도 3D는 한쌍의 가열가압롤러에 의해 상부 시트의 2측면이 발포 코어에 고착되도록 하는 제4단계를 도시한다.

도 3E는 상부 시트의 나머지 2측면이 한쌍의 가열가압롤러에 의해 발포 코어에 고착되도록 하는 제5단계를 도시한다.

도 3F는 발포 코어를 뒤집어 이중용해필름의 하부 시트가 그 상면에 위치되도록 하는 제6단계를 도시한다.

도 3G는 비접착성의 열전달 가능한 완충층이 이중용해필름의 하부 시트의 상면에 위치되는 제7단계를 도시한다.

도 3H는 발포 코어의 바닥에 용해 고착되는 이중용해필름에 열을 가하기 위해 롤러가 완충층에 열과 압력을 가하는 제8단계를 도시한다.

도 3I는 한쌍의 롤러가 하부 시트의 중첩된 모서리를 발포 코어의 하부표면에 고착시키는 제9단계를 도시한다.

도 3J는 하부 시트의 나머지 2측면이 한쌍의 가열가압롤러에 의해 발포 코어 및 상부층의 측부에 고착되도록 하는 제10단계를 도시한다.

도 3K는 에어팽창홀이 매트리스의 일측에 형성되고 그 홀에 패치가 부착되는 제11단계를 도시한다.

도 3L은 에어팽창홀에 밸브를 부착하는 제12단계를 도시한다.

도 4A는 도 3A 내지 도 3L에 도시된 단계들을 달성할 수 있는 장치의 입면도이다.

도 4B는 도 4A에 도시된 장치의 평면도이다.

도 5A는 한쌍의 함몰부를 가지는 의자용 쿠션을 도시한다.

도 5B는 플러그를 도시한다.

도 5C는 도 5B에 도시된 플러그가 삽입되는 홈이 형성된 쿠션을 도시한다.

도 5D는 Ｌ자 형태의 쿠션을 도시한다.

도 5E는 반원형의 쿠션을 도시한다.

도 5F는 모서리용 쿠션을 도시한다.

도 5G는 지지부와 이에 연결된 비스듬한 등받이부를 가지는 등받이용 쿠션을 도시한다.

도 6A는 외곽부가 내부보다 더 높은 밀도를 가지는 코어의 평면도이다.

도 6B는 도 6A에 도시된 이중밀도코어의 단면도이다.

도 7A는 의자용 쿠션에 적합한 또다른 이중밀도 발포 코어의 평면도이다.

도 7B는 도 7A에 도시된 이중밀도코어의 단면도이다.

도 8A는 2개로 분리된 자기팽창 매트리스를 하나 이상의 밸브로 연결한 2중 매트리스를 도시한다.

도 8B는 각각 독립적인 자기팽창밸브를 가지는 상호 인접하는 2개의 분리된 매트리스를 도시한다.

본 발명은 발포 코어와 이중용해필름으로부터 형성된 외부표면을 가지는 자기팽창 매트리스 또는 쿠션에 관한 것으로, 우선 발포 코어의 코어 블록은 평평한 표면이나 컨베이어 벨트 위에 놓여지고, 이중용해필름층을 구성하는 최상위 시트는 필름의 가장자리가 코어의 측면을 감싸도록 그 상면에 놓여진다. 필름의 최상층은 통상적인 가열철이나 가열가압롤러를 포함하는 열 매개체에 부착되지 않도록 비접착성의 열전달 가능한 완충층이 필름의 상면에 얹어진다. 상부표면(S1)을 가지는 필름은 제1융해점(T1)을 가지고, 하부표면(S2)은 상부표면(S1)의 융해점(T1)보다 낮은 융해점(T2)을 가진다. 롤러에서 나오는 열(TR)과 압력은 상부 시트에 적용되며, TR의 열에 의해 상부층은 용해되지 않고 이중용해필름의 하부층(S2)은 용해되어 발포 코어에 부착된다. 한쌍의 가압롤러는 전체 상부 시트가 이후에 접혀지고 밀봉되는 작은 모서리만 남겨진 발포 코어에 부착되도록 다른 완충층을 통해 발포체의 모서리에 중첩되는 상부층의 측부에 열을 가한다. 발포 코어는 그 측면들이 블록의 모서리를 감싸도록 이중용해필름의 하부층이 그 상면에 놓여지게 하고, 하부층이 발포 코어의 바닥에 부착되도록 롤러를 이용하여 완충층을 통해 열과 압력을 다시 가한다. 동일한 한쌍의 롤러는 코어의 측면과 상부층에 발포 코어가 부착되도록 모서리들을 감싸게 한다. 양 시트의 모서리들은 용해되어 블록에 접촉되도록 포개진다. 팽창 밸브 또는 일방향 밸브와 같은 밸브는 매트리스의 일측에 부착된다. 이중용해필름은 발포 코어의 외부표면에 완전히 접촉된다. 매트리스는 보관이 용이한 위치에 압착, 수축하여 저장하고, 매트리스를 팽창시키려 할 때 밸브는 개방되고 매트리스는 그 원래 모양을 취하게 된다. 이중용해필름은 전체 코어로 완전히 충진되기 때문에 오목형이나 복합적인 3차원 형태를 포함하는 매우 견고한 구조물을 형성하는 것이 가능하다.

본 발명은 종래 기술에 비해 다음과 같은 이점이 있다.

첫째, 직물이 사용되지 않기 때문에 외부 커버는 주름 및 누출이 없다. 발포 코어에 적용되고 전체 표면에 일치할 때 이중용해필름은 상대적으로 부드럽다. 심지어 하부표면이 용해되더라도, 직물이 고정적이거나 반대인 반면에 상부표면은 상대적으로 부드러우므로 그것은 발포체 모양에 일치된다. 최종 생산물이 형성될 때, 이중용해필름은 냉각 후 주름지거나 오므라들지 않도록 발포 코어로 연장 이동되어 주위의 기온을 증가시키고 가압할 때 발포 코어의 기본 모양에 고착된다.

둘째, 중첩 층은 한 장의 필름의 하부표면과 인접한 필름의 상부표면 사이에 고정된다. 즉, 단지 발포 코어의 모서리에 완전히 고착될 뿐만 아니라 완전히 밀폐된 형태로 그 자체에 고착된다.

셋째, 오직 열과 압력에 의해 이중용해필름을 박층으로 만들기 때문에 접착제, 용매 및 독성 화합물은 사용하지 않는다.

이하, 본 발명의 자기팽창기구의 제조방법 및 장치에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 구현체(10)는 도 2A 내지 도 2C에 도시되어 있다.

도 2A에서는 자기팽창 매트리스(10)가 팽창과 확장 전의 접혀진 상태를 보인다. 접혀진 상태에서, 모든 공기는 매트리스(10)의 외부로 배출되어 있고, 매트리스(10)의 부피가 대체적으로 최소한 50-80% 감소된 상태에서 밸브(16)는 폐쇄되어 있다.

만약 밸브(16)가 도 2B와 같이 개방되면, 공기는 유입되어 상부표면(12)과 측면(14)은 비교적 평평한 모양을 취하게 된다.

매트리스(10)는 도 2C에서 완전히 팽창된 상태를 보여준다. 밸브(16)는 구강에 의해 팽창 가능한 밸브 아니면 일방향 밸브를 사용한다. 밸브(16)를 통해 매트리스(10)에 유입되는 공기의 양을 조절함에 따라 매트리스(10)의 단단함을 조절하는 것이 가능하다.

매트리스(10)는 도 3A 내지 도 3L에 도시한 바와 같이 기본 단계에 따라 형성된다. 폴리에테르 발포 코어(20)는 매트리스의 중간에 포함된다. 발포 코어(20)는 대체적으로 종래 자기팽창 매트리스보다 더 두껍다.

코어(20)로 사용될 수 있는 몇 가지 상업적으로 유용한 폴리에테르가 있다. 특히, 등급 3100HXXX와 32850XXX가 잘 사용되며 다음의 사항을 가진다.

폴리에테르 발포 등급 : 3100HXXX

기준 시험치

밀도,lbs/cubic feet 1.0

편차 4"에서의 편향력 25% 10

인장강도,psi 12

최고 연장율,% 200

저항, ppi 2.0

가연성, passes 캘리포니아 기술공보 NO.117

샘플 크기 15"*15"*4"

폴리에테르 발포 등급 : 32850XXX

기준 시험치

밀도,lbs/cubic feet 1.0

편차 4"에서의 편향력 25% 10

인장강도,psi 12

최고 연장율,% 200

저항, ppi 2.0

압축 설정

50%,22hrs 158℉ 최대 10

샘플 크기 15"*15"*4"

여기에 기록된 수치는 테스트 블록의 중간으로부터 얻어진 것이다. 테스트방법은 ANSI/ASTM-D-3574-91에 따른다.

도 3A에 도시된 제1단계에 따라, 한 장의 이중용해필름(22)은 발포 코어(20)의 상면에 얹어진다. 이중용해필름(22)의 가장 중요한 특징은 융해점 T1의 상부표면(S1)과 T1보다 낮은 융해점 T2의 하부표면(S2)을 가지고 있는 것이다. 몇 가지의 유용한 이중용해필름이 있는데, 특히 메사츄세츠01702, 프라밍엄, 알링톤 스트리트 225, 하이랜드 인더스트리 인코퍼레이션에서 나온 옐로우 3012나 클리어 3009 필름은 만족할만한 결과를 생산한다. 이 두개의 이중용해필름의 특징은 다음과 같다.

제품 : 옐로우 3012필름 또는 클리어 3009필름

특성 : 2개층, 밀폐, 열봉합, 저용해필름과 고용해필름의 결합

3012필름 3009필름

형태 : 폴리에테르 폴리우레탄 폴리에테르 폴리우레탄

색상 : 노랑 투명

두께 : 2.0 mils 1.8 mils

바이캣(Vicat)연성점 : 섭씨 72도 섭씨 120도

용해 지수 : 50^*5^**

* 섭씨 190도에서의 g/10min, 8.7㎏

** 섭씨 210도에서의 g/10min, 3.8㎏

기본수치 :

코어 크기 : 1.5" 또는 3"

넓이 오차 : +/- 2.5"

슬릿 넓이 : 공장 주문에 대해 지정

두루마리 길이 : 100 yds

물리적 성질 :

시험기준치 테스트 방법

무게 : 3.2 oz/sq.yd FED SRD 191a METHOD 5041

두께 : 3.8 mils ASTM D 3767

도 1에서, 상부표면(S1)이 높은 융해점(T1)을 가지도록 낮은 융해점(T2)의 하부표면(S2)은 코어 블록(20)의 상부표면(S1)에 접촉한다.

제2단계는 도 3B에 도시되어 있다. 비접착성의 열전달 가능한 완충층(24)이 이중용해필름(22)의 상면에 얹어진다. NY 12138, 피터스버그, 쿤부룩 로드, P.O.Box 69, 타코닉에 의해 제조된 TFE-GLASS^TM과 같은 수용할 만한 여러 가지 완충 물질이 있다. 특히, TFE-GLASS^TM생산물 7038호는 꽤 만족할 만하며, 그 특징은 다음과 같다.

물품	TFE-GLASS^TM7038
목록 번호	F803
두께(inches)	.0026
코팅 두께(#/sq.yd.)	.25
작동 온도	-100 ∼ +500F
한계 강도(PIW)	70 lbs
절연 강도(mil/volts)	600
표준 최고 넓이(inches)	37-1/2
표준 두루마리 길이	18 또는 36 yards

제3단계는 도 3C에 도시되어 있다. 가열롤러(26)는 화살표(28)로 도시된 힘(P)을 하측으로 가압하고, 롤러(28)는 화살표(30)로 도시된 온도 TR로 발열한다. 열(30)과 압력(28)의 조화는 완충층(24)과 이중용해시트(22)의 상부층(S1)을 통해 발포 코어(20)의 상부표면에 용해 고착되도록 하부층(S2)에 열이 가해지도록 한다. 롤러(26)로부터 발생되는 열의 온도(TR)는 이중용해필름(22)의 상부표면(S1)의 융해점(T1)보다 낮지만, 하부층(S2)의 융해점(T2)보다는 높으므로 하부층(S2)은 점착성을 가지고 발포 코어 블록(20)의 상부층(S1)에 접착되며, 상부층(S1)은 고체 및 공기를 투과시키지 않게 된다.

제4단계는 도 3D에 도시되어 있다. 한쌍의 측면 완충층(32)(34)과, 비접착성의 열전달 가능한 완충층(24)은 롤러(36)(38)와 발포 코어(20) 사이에 개재된다. 우측 가열가압롤러(36)는 완충층(32)에 열과 압력을 가한 후, 발포 코어(20)에 접착하기 위해 이중용해시트(22)의 중첩부를 가열한다. 이와 유사하게, 좌측 가열가압롤러(38)는 완층 시트(34)에 접촉하고, 중첩 이중용해필름(22)이 발포 코어 블록(20)의 다른 면에 접착되도록 한다. 모서리(40)는 처음 과정동안 블록(20)의 측면에 접착되지 않는 과잉물(22)로부터 형성된다.

제5단계는 도 3E에 도시되어 있다. 블록(20)은 90도 회전되고, 모서리(40)는내측으로 감싼다. 롤러(36)(38)부터의 열과 압력은 상부 이중용해시트(22)의 중첩부를 유지하기 위해 완충층(32)(34)을 통해 전달되고, 접혀진 모서리(40)는 도 3D에 의거하여 서술한 유사한 방법으로 그 위치에 밀봉된다.

도 3F에서 도 3J에 도시된 제6단계부터 제10단계는 도 3A에서 도 3E에 도시된 제1단계부터 제5단계와 동일하다.

도 3F에 도시된 제6단계에 따르면, 코어(20)와 상부시트(22)는 상측으로 회전하고, 이중용해필름(42)의 하부시트는 그 상면에 위치된다. 더 높은 융해점(T1)을 가지는 상부표면(S1)이 외부에 접하도록 더 낮은 융해점(T2)을 가지는 하부표면(S2)은 바닥 또는 발포 코어(20)의 노출 부분과 접촉한다.

제7단계는 도 3G에 도시되어 있다. 도 3B에 도시된 것과 동일한 완충 시트(24)는 하부 이중용해필름(42)의 상면에 얹어진다.

제8단계는 도 3H에 도시되어 있다. 가열가압롤러(26)는 완충층(24)에 압력(28)과 열(30)을 가한다. 롤러(26)의 가열(30) 온도(TR)는 완충층(24)과 이중용해필름(42)의 상부층(S1)을 통해 하부층(S2)으로 전달된다. 그후 열(TR)은 T2보다 높고 T1보다는 낮아지게 되고, 이중용해필름(42)의 하부층(S2)은 발포 코어(20)의 바닥에 용해되어 접착된다.

도 3I에 도시된 제9단계는 블록(20)에 시트(42)의 네 측면 중 2부분을 밀봉한다. 한쌍의 완충층(32)(34)은 이중용해필름(42)의 중첩 물질과 근접하게 위치된다. 좌측 가열가압롤러(36)는 완충층(32)에 접촉하고, 이중용해필름(42)의 중첩 부분이 코어(20)의 측면에 접착되도록 한다. 이와 유사하게, 필름(42)의 중첩 부분을가열하는 좌측 가열가압롤러(38)는 그 부분이 발포체 블록(20)의 측면에 접착되도록 하고, 모서리(44)들을 남겨둔다.

제10단계는 도 3J에 도시되어 있다. 코어(20)는 90도 회전하고, 두 개의 중첩 부분은 코어(20)의 모서리들을 유지하도록 밀봉된다. 도 3J에 도시된 매트리스는 이중용해필름(22)(42)에 접촉하는 모든 측면, 볼록부, 오목부 또는 절충부가 완전히 밀봉되도록 도 3I 및 3J에 도시된 하부 부분(42)은 블록(20) 자체 뿐만 아니라 모서리(44) 및 상부 이중용해필름(22)의 중첩 부분에 접착하는 것이 중요하다.

도 3K 및 도 3L에 도시된 매트리스(10) 제조방법의 제11단계 및 제12단계는 매트리스(10)에 밸브(16)를 장착하여 내부 발포 코어(20)와 통하도록 하는 것을 포함한다. 상술한 바와 같이, 밸브(16)는 구강용 팽창 밸브를 제외하고는 일방향 밸브를 사용하며, 여기에 언급된 밸브들은 상업적으로 유용하다.

도 3K에 도시된 제11단계는 매트리스(10)의 일측에 홀(46)을 천공하는 것을 포함한다. 다음으로, 원형 패치(48)가 밸브(16)용 베이스를 제공하기 위해 홀(46)에 위치된다. 패치(48)는 접착제 또는 열에 의해 접착될 수 있다.

마지막 제12단계는 도 3L에 도시되어 있다. 밸브(16)는 천공된 홀을 가지고 있는 패치(48)에 위치되고, 열 또는 접착제로 그 위치에 접착된다. 부가적인 강도 및 지지를 위해 밸브(16) 안의 홀에 다른 패치(48)를 위치시키는 것이 바람직하다.

도 3A 내지 도 3L에 도시된 12단계를 달성하기 위한 장치(50)는 도 4A 및 도 4B에 도시되어 있다. 두루마리 필름 지지대(50)는 발포 코어(20)에 사용되는 이중용해필름(54)의 두루마리를 지지한다. 발포 코어(20)는 화살표(66) 방향으로 이동하는 컨베이어 벨트(56) 및 컨베이어 벨트 지지대(58)에 의해 지지된다. 원래 도 3A 내지 도 3C 및 도 3F 내지 도 3H에 도시된 바와 같이, 이중용해필름(54)은 상부 가열가압롤러(26)의 하측을 통과하는 컨베이어 벨트(56)의 상면에 놓여진다. 상부 시트(22) 또는 하부 시트(42)가 블록(20)에 접착된 후, 그 결합체는 도 3D, 도 3E, 도 3I 및 도 3J에 도시된 바와 같이 이중용해필름을 코어(20)에 접착시키기 위한 가압롤러(36)(38)를 통과한다. 도 3D와 도 3I에 도시된 바와 같이 한쌍의 측면이 처음으로 가열되고, 그후 화살표(64)로 표시한 것처럼 블록은 90도 회전되며, 나머지 두 측면이 도 3E 및 도 3J와 같이 가열 가압된다. 도 3J에 도시된 것처럼 코어(20)가 이중용해필름(22)(42)에 완전히 충진된 후, 홀(46)은 컨베이어 정지부(62)의 중앙에 위치된 핀(60)에 의해 천공된다.

본 발명이 주로 매트리스 쪽으로 실현되었지만, 본 발명은 여러 가지 다른 매트리스나 오목형, 볼록형 또는 절충형의 쿠션에도 적용될 수 있다.

예를 들면, 도 5A는 한쌍의 함몰부(108)와 팽창 밸브(16)를 가지는 쿠션을 도시한다.

도 5B는 상대적으로 확장된 형태의 단단한 모양을 가지는 원통형 플러그(102)를 도시한다. 원통형 플러그(102)는 도 5C에 도시된 쿠션(104)의 홈(106)에 용이하게 삽입된다. Ｌ자 형태의 발포 쿠션(110)은 일측이 움푹 패인 형태로 도 5D에 도시되어 있다.

도 5E는 일측은 원형이고 타측은 평평한 모양의 반원형 쿠션(112)을 도시한다.

모서리용 쿠션(114)은 도 5F에 도시되어 있으며, 이것의 일측은 원호를 이루고 두 부분은 평평하게 되어 있다.

마지막으로, 등받이용을 포함하는 3차원 쿠션(116)은 지지부(118)와 등받이부(120)를 가진다. 도 5A 내지 도 5G에 도시된 모든 쿠션은 저장이 용이하도록 팽창된 크기의 대략 50-80%의 크기로 축소할 수 있다. 사용자는 그후 쿠션에 공기가 유입되어 충진되도록 하기위해서는 단지 밸브(16)를 열기만 하면 된다.

사용자는 필요에 따라 쿠션이 단단해질 수 있도록 밸브(16)를 입으로 팽창시킬 수 있으며, 수동으로 밸브를 조절할 수 있다.

본 발명의 선택적인 구현체는 도 6A 및 도 6B에 도시된 바와 같이 이중 밀도를 가지는 매트리스 발포 코어(130)를 포함한다. 선택적인 구현체(130)에 따라, 매트리스 코어는 밀집된 외곽부(132)와 부드러운 중앙부(134)를 포함한다. 밀집된 외곽부(132)는 매트리스(10)가 뚜렷한 외부 모양을 가지도록 해 준다.

다른 선택적인 구현체(140)는 도 7A 및 도 7B에 도시되어 있다. 선택적인 구현체(140)는 부드러운 내부(144)보다 더 높은 밀도를 가지는 외곽부(142)로 이루어진 이중 밀도를 가지는 쿠션의 코어를 포함한다. 내부(144)는 낮은 밀도를 가질 뿐만 아니라 인간의 둔부 윤곽에 적당하도록 조금 만입된다. 본 발명의 이중융해필름은 발포 코어의 외부표면에 거의 100% 고착되므로 오목형, 볼록형 또는 복합형의 여러 가지 매트리스나 쿠션에 적용될 수 있는 이점이 있다.

마지막으로, 도 8B는 본 발명의 선택적인 구현체(150)를 도시한 것으로, 2개의 구획부(152)(154)로 이루어진 독립적인 자기팽창 매트리스는 한쌍의 밸브(156)로 서로 연결된다. 킹사이즈 매트리스(150)로 결합된 각각의 구획부(152)(154)의 단단함은 밸브(156)를 통해 공기의 흐름을 독립적으로 조절할 수 있게 된다. 또한, 매트리스의 외부 또는 쿠션이나 매트리스의 다른 부분은 강도 및 내구성을 증가시키기 위해 직물로 감싸는 것이 바람직하다.

도 8B는 이중 매트리스의 선택적인 구현체(160)를 도시한 것이다. 구현체(160)는 서로 인접한 부분을 이음매(166)에 의해 연결한 한쌍의 동일한 자기팽창부(162)(164)를 포함하며, 도 8A의 구현체(150)와는 다르게 매트릭스 구획부(162)(164) 사이에 내부 통로가 없다. 대신, 각각의 매트리스 구획부(162)(164)는 각각의 자기팽창 밸브(168)(170)를 가진다. 따라서, 각 구획부는 밸브(168)(170)의 조작에 따라 독립적, 선택적으로 단단함이 조절된다.

이중융해필름에 열과 압력을 가하는 수단 및 방법은 가열가압롤러를 이용하는 것 이외에 여러 가지가 있다. 예를 들면, 평평한 가열 프레스나 뜨거운 공기를 내뿜는 건조기로도 같은 결과를 달성할 수 있다. 특정 가열가압기술이 본 발명에 서술되었지만, 사용 가능한 다른 가열가압기술도 본 발명에 적용될 수 있다.

Claims

선결된 형태를 가지는 발포 코어(20)로부터 자기팽창기구(10)를 만드는 방법에서,

a. 제1온도(T1)에서 용해되는 제1표면(S1)과 대체로 상기 제1표면(S1)에 인접하여 T1보다 낮은 제2온도(T2)에서 용해되는 제2표면(S2)을 구비하는 비직물로 코어(20)를 감싸되, 상기 제2표면(S2)은 발포 코어(20)의 전체 외부표면(12)에 접촉하는 단계와,

b. 제2표면(S2)이 발포 코어(20)의 전체 외부표면(12)에 용해 고착되고, 제1표면(S1)이 상기 코어(20)의 원래 형태에 부드럽게 일치되도록 가열수단(26,36,38)을 이용하여 T1보다는 낮고 T2보다는 높은 온도(TR)로 제1표면(S1)을 가열하는 단계로 이루어지되,

상기 자기팽창기구(10)는 상기 발포 코어(20)로 연장 이동하여 발포 코어(20)의 윤곽을 취하는 제1표면(S1)을 냉각하는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 자기팽창기구(10)에 발포 코어(20)의 내부에 선택적으로 공기를 소통시키기 위한 밸브수단(16)을 장착하는 단계를 더 포함하되, 상기 자기팽창기구(10)는 발포 코어(20)와 밸브수단(16)에 의해 공기를 배출시켜 수축되고, 발포 코어(20)와 열가소성 필름(22,42)의 탄력성을 되찾도록 자동적으로 팽창하는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 가열단계(b)동안 가열수단(26,36,38)이 필름(22,42)에 붙는 것을 방지하기 위해서 가열수단(26,36,38)과 제1표면(S1) 사이에 완충수단(24,32,34)을 개재시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구의 제조방법.
제 3항에 있어서, 상기 가열단계(b) 전에 제1표면(12)에 압력(P,28)을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구의 제조방법.
제 4항에 있어서, 상기 가열수단은 롤러(26,36,38)인 것을 특징으로 하는 자기팽창기구의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 필름(22,42)은 최소한 2개 이상으로 구획되는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 자기팽창기구(10)에 발포 코어(20)의 내부에 공기를 선택적으로 소통시키기 위한 밸브수단(16)을 장착하는 단계를 더 포함하되, 상기 자기팽창기구(10)는 밸브수단(16)에 의해 내부는 가압되고 외부는 대체적으로 그 모양을 유지하는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구의 제조방법.
발포 코어(20) 및 제1온도(T1)에서 용해되는 제1표면(S1)과 T1보다 낮은 제2온도(T2)에서 용해되며 대체로 발포 코어(20)의 전체 외부표면(12)에 접촉되는 제2표면(S2)을 가지는 필름(22,42)으로부터 자기팽창기구(10)를 제조하기 위한 장치(50)에서,

상기 자기팽창기구(50)는 제2표면(S2)이 발포 코어(20)의 전체 외부표면(12)에 용해 고착되도록 T1보다는 낮고 T2보다는 높은 온도(TR)로 제1표면(S1)을 가열하기 위한 가열수단(26,36,38)과,

상기 필름(22,42)의 제2표면(S2)이 발포 코어(20)에 용해 고착되도록 필름(22,42)에 대해 가열수단(26,36,38)에 압력을 가하는 가압수단(26,36,38)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자기팽창기구의 제조장치.
상부표면(S1)은 온도 T1에서 용해되고, 하부표면(S2)은 T1보다 낮은 T2에서 용해되는 이중용해특성을 가지는 한장의 필름(54)을 분배하기 위한 수단,

이중용해필름(54)을 발포 코어(20)에 고착시키기 위해 이중용해필름(54)에 열과 압력을 가하는 제1롤러수단(26),

필름(54)을 코어(20)의 다른 표면에 고착시키기 위해 필름(54)에 열과 압력을 가하는 제2롤러수단(36,38), 및

상기 제1롤러수단(26)에서 제2롤러수단(36,38)으로 코어(20) 및 필름(54)을 이동하기 위한 컨베이어수단(56)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구의제조장치.
제 9항에 있어서, 상기 롤러수단(26,36,38)이 필름(54)에 붙는 것을 방지하기 위해 롤러수단(26,36,38)과 코어(20) 사이에 위치되어 비접착성의 열전달 가능한 완충수단(24,32,34)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구의 제조장치.
제 10항에 있어서, 상기 제2롤러수단(36,38)의 하부에 위치된 필름(54)에 구멍을 뚫는 천공수단(60)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구의 제조장치.
제 11항에 있어서, 상기 제2롤러수단은 발포 코어(20)의 반대측 면을 가열 가압하기 위한 제2롤러(36) 및 제3롤러(38)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구의 제조장치.
상부면(12)과 하부면 그리고 최소한 일측면(14)을 가지는 발포 코어(20)와,

상기 발포체(20)를 감싸는 필름(22,42)과, 이때 상기 필름(22,42)은 제1융해점(T1)을 가지는 제1표면(S1)과 T1보다 낮은 제2융해점(T2)을 가지는 제2표면(S2)을 가지고, 상기 제2표면(S2)은 최소한 부분적으로 용해되어 코어(20)의 외부표면에 고착되며,

상기 필름(22,42)을 통해 상기 장치(10)의 외부로부터 발포 코어(20)로 선택적으로 공기를 소통시키는 밸브수단(16)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구.
제 13항에 있어서, 상기 필름(22,42)의 제2표면(S2)은 발포 코어(20)의 전체 외부표면에 고착되는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구.
제 14항에 있어서, 상기 발포 코어(130,140,142)는 최소한 제1(132,142) 및 제2발포물질(134,144)로부터 형성되고, 상기 제1발포물질(132,142)은 제2발포물질(134,144)보다 더 높은 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구.
제 15항에 있어서, 상기 제1발포물질(132,142)은 제2발포물질(134,144)을 감싸는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구.
제 16항에 있어서, 상기 밸브수단(16,168,170)은 일방향 밸브인 것을 특징으로 하는 자기팽창기구.
제 17항에 있어서, 상기 밸브수단(16,168,170)은 구강용 팽창 밸브인 것을 특징으로 하는 자기팽창기구.
제 14항에 있어서, 상기 자기팽창기구는 매트리스(10,130,152,154,162,164)인 것을 특징으로 하는 자기팽창기구.
제 14항에 있어서, 상기 자기팽창기구는 최소한 제2자기팽창기구(154,164)와, 상기 제2자기팽창기구(154,164)와 제1자기팽창기구(152,162) 사이로 공기가 선택적으로 소통되도록 소통수단(156)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구.
제 14항에 있어서, 상기 자기팽창기구는 상기 표면(S1)에 고착되는 직물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기팽창기구.