KR20140007502A - 하중 지지 표면 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상이한 방향으로 상이한 하중 지지 특성을 갖는 탄성 중합체 하중 지지 표면에 관한 것이다. 일실시예에서, 표면은 예를 들어 압축 또는 신장에 의해 단일 방향으로만 배향되는 탄성 중합체 막을 포함한다. 다른 실시예에서, 표면은 상이한 방향으로 하중 지지 특성을 변화시키는 커넥터 및 두께 변화와 같은 기계적 구조를 포함한다. 다른 실시예에서, 표면은 모두 배향되고, 기계적 구조를 포함한다.

Description

하중 지지 표면{LOAD BEARING SURFACE}

본 출원은 2005년 4월 22일에 출원된 미국 가특허 출원 60/580,648의 이익을 청구하는, 2005년 4월 22일에 출원된 미국 특허 출원 번호 11/112,345의 부분 계속 출원이다.

본 발명은 하중 지지 표면에 관한 것으로, 더 구체적으로 의자 또는 벤치의 시트 또는 등받이, 또는 침대, 간이 침대(cot) 또는 다른 유사한 제품의 지지 표면과 같은 탄성 하중 지지 표면에 관한 것이다.

새롭고 개선된 하중 지지 표면을 발전시키려는 노력이 계속되고 있다. 일반적인 하중 지지 표면의 정황에서, 이러한 노력의 주요 목적은 튼튼하고 저가의 하중 지지 표면을 얻는 것이다. 좌석 및 다른 신체-지지 응용의 정황에서, 또한 안락함 문제를 다루는 것이 중요하다. 예를 들어, 좌석에 있어서, 안락하고 연장된 사용 기간에 걸쳐 신체의 피로를 야기하지 않는 표면을 제공하는 것이 중요할 수 있다. 특정 표면에서 바람직한 하중 특성{예를 들어, 강도(stiffness), 탄성, 힘/휨 프로파일(force/deflection profile)}이 응용에 따라 변하는 경우, 또한 설계 및 제조 동안 상이한 응용에 대해 쉽게 조정가능한 하중 지지 표면을 갖는 것이 바람직하다.

광범위한 응용에 대해 몰딩된 하중 지지 표면을 제공하는 것은 알려져 있다. 예를 들어, 몰딩된 플라스틱 의자{예를 들어, 공원 벤치(lawn chairs)}는 다양한 잘 알려진 공급자로부터 이용가능하다. 이러한 몰딩된 의자가 저가의 좌석 옵션을 제공하더라도, 이러한 몰딩된 의자는 종래의 쿠션 세트와 같이 더 고가의 하중 지지 표면에서 이용가능한 지지 및 안락함 레벨을 제공하지 않는다. 오히려, 이러한 몰딩된 의자는 본질적으로 선형 힘/휨 프로파일을 제공하고, 이것은 드럼 또는 트램폴린 느낌을 일반적인 몰딩된 좌석 표면에 제공한다. 좌석 및 다른 신체-지지 응용에서, 이것은 안락하지 않고 종종 인간 환경 공학적으로 허용되지 않는 하중 지지 표면을 초래할 수 있다. 더욱이, 종래의 몰딩된 시트의 특성을 조정할 수 있는 능력은 비교적 제한된다. 상이한 물질 및 상이한 물질 두께는 좌석 특성에 비해 제한된 제어도를 제공하는데 사용될 수 있지만, 이러한 제어 레벨은 많은 응용에 충분하지 않다.

또한 좌석 산업계에서 탄성 중합체 직물(elastomeric fabrics)의 이용이 증가하고 있다. 탄성 중합체 직물은 편안하고 통기성 있는 좌석 구조를 제공할 수 있다. 탄성 중합체 직물은 일반적으로 첨단 기술의 탄성 중합체 단일필라멘트 및 다중필라멘트 얀(yarn)으로 된 복합 직물로부터 제조된다. 프로세스는 비교적 고가의 표면을 초래한다. 탄성 중합체 직물 표면이 많은 응용에서 매우 안락할 수 있지만, 이러한 표면은 일반적으로 하중이 적용될 때 슬링(sling)과 같이 휘어진다. 몇몇 인간 환경 공학 전문가는 "해먹킹(hammocking)"과 같은 이러한 유형의 휨을 언급하고, 엉덩이가 위로 회전하도록 할 수 있기 때문에 그러한 휨이 바람직하지 않은 것으로 고려한다. 해먹킹을 최소화하기 위해, 많은 서스펜션 시트는 하중을 받아 발생하는 휨의 양을 감소시키기 위해 매우 타이트하게 신장된다. 이것은 타이트하게 신장된 드럼과 같이 더 많이 느끼게 하는 시트의 쿠션-방식의 느낌을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 탄성 중합체 직물은 모든 응용에서 이상적이지 않을 수 있다.

따라서, 탄성 중합체 하중 지지 표면이 상이한 하중에 반응하여 비선형 힘/휨 프로파일을 제공할 수 있는 것이 필요하다.

하나의 양상에서, 본 발명은 상이한 방향에서 상이한 지지 특성을 갖는 탄성 중합체 하중 지지 표면을 갖는다. 일실시예에서, 지지 특성은 서로 수직인 방향으로 변한다(또는 분리된다).

이러한 양상의 일실시예에서, 하중 지지 표면은 분자 레벨 상의 막 구조의 배향에 영향을 미침으로써 분리되는 몰딩된 탄성 중합체 막을 포함한다. 이 실시예에서, 몰딩된 탄성 중합체 막은 탄성 중합체의 결정 구조의 정렬을 증가시키는데 필요한 정도로 막을 한 방향으로 압축하거나 신장시킴으로써 배향될 수 있다. 배향 프로세스는 막의 지지 특성을 변경하여, 배향 방향 및 낮은 크립 레벨(level of creep)에서 상당한 탄성을 갖는 막을 초래한다. 배향 프로세스는 배향된 방향에 수직인 방향으로 최소의 탄성을 갖는 막을 남긴다. 감소된 크립은 하중 지지 표면과 같이 더 얇아서 덜 단단한 몰딩된 물질의 이용을 가능하게 하여, 재료비를 감소시키고 안락함을 증가시킨다.

다른 실시예에서, 몰딩된 탄성 중합체 막은 막의 지지 및 하중 지지 특성에 영향을 미치는 기계적 구조를 포함한다. 이러한 실시예에서, 막은 제한 없이, 슬릿, 채널, 물결부(undulation) 또는 한 방향으로 "슬랙(slack)"을 제공하는 다른 일체형 요소를 포함할 수 있다. 원하는 경우, 막은 배향될 수 있고, 기계적 분리 구조를 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 막은 막에 대한 하나의 위치로부터 다른 위치로 독립 정도를 제공하는 복수의 노드로 격리된다. 일실시예에서, 막은 복수의 상호 연결된 기하학적 형태를 한정한다. 예를 들어, 막은 일체형 커넥터 세그먼트에 의해 상호 연결되는 복수의 정사각형 또는 직사각형 노드를 포함할 수 있다. 커넥터 세그먼트의 특성은 막의 지지 특성을 제어하도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 막은 "슬랙"을 갖는 막을 제공하기 위해 하중을 받아 구부러지거나 다른 경우 변형될 수 있는 편평하지 않은 커넥터 세그먼트를 포함할 수 있다.

제 2 양상에서, 본 발명은 다중-층 하중 지지 표면을 제공한다. 본 발명의 이러한 양상의 일실시예에서, 하중 지지 표면은 상호 작용하는 상부 및 하부 층을 포함한다. 상부 층은 복수의 느슨하게 연결된 노드를 포함할 수 있다. 일실시예에서, 상부 층은 일체형 커넥터 세그먼트에 의해 상호 연결된 복수의 노드를 갖는 몰딩된 시트이다. 상부 층은 각 노드로부터 하부 층으로 연장하는 일체형 돌출부(protrusion)를 포함할 수 있다. 돌출부는 하부 층에서 대응하는 구조와 상호 맞춰질 수 있다. 다중-층 하중 지지 표면은 또한 상부 층과 하부 층 사이에 배치된 스프링 요소를 포함할 수 있다. 스프링 요소는 상부 층 또는 하부 층과 일체화될 수 있다. 예를 들어, 하부 층은 상부 층의 돌출부를 수용하도록 적응된 복수의 일체형 몰딩된 유연한 암을 포함할 수 있다. 일실시예에서, 하부 층은 분리된 몰딩된 탄성 중합체 막일 수 있다.

본 발명은 또한 탄성 중합체 물질로부터 하중 지지 표면을 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 일반적으로 (a) 탄성 중합체 막을 몰딩하는 단계와, (b) 일 방향으로 탄성 중합체 막을 신장시킴으로써, 또는 상기 막이 그 방향으로 흐르도록 하는 방식으로 탄성 중합체 막을 압축함으로써 탄성 중합체 막을 한 방향으로 배향시키는 단계를 포함한다. 탄성 중합체 막은, 배향된 방향으로 탄성 중합체 물질의 결정 구조의 정렬에서 증가하는 지점까지 신장하거나 압축된다. 일실시예에서, 상기 방법은, 막이 배향되는 상이한 방향으로 막을 기계적으로 분리되는 구조를 갖는 탄성 중합체 막을 몰딩하는 단계를 더 포함한다. 이러한 분리 방향은 배향 방향에 수직일 수 있다.

일실시예에서, 막은, (a) 원하는 배향 방향에 대응하는 측면을 제외하고 모든 측면 상에 막을 구속하는 단계와, (b) 흐름 방향으로 막의 결정 구조의 정렬을 증가시키기 위해 막의 물질이 구속되지 않은 방향으로 흐르도록 막에 압축력을 가하는 단계에 의해 압축된다.

본 발명은 다중-층 하중 지지 표면을 제조하는 방법을 더 제공한다. 상기 방법은, 일반적으로 (a) 커넥터 세그먼트에 의해 상호 연결된 복수의 노드를 갖는 상부 표면을 생성하는 단계와, (b) 노드에서 상부 층과 경계면을 갖도록 적응된 하부 층을 생성하는 단계와, (c) 경계면 위치에서 배치된 스프링 요소로 상부 층과 하부 층을 결합시키는 단계를 포함한다. 일실시예에서, 상부 층은 각 노드로부터 연장하는 일체형 악셀(axel)을 포함하며, 하부 층은 이 악셀을 수용하는 일체형 스프링 암을 포함한다.

본 발명은 강력한, 더 유연한 하중 지지 표면을 제공한다. 탄성 중합체 하중 지지 표면은 비교적 저렴하게 제조할 수 있고, 열 유지를 막도록 통풍될 수 있는 경량의 표면을 제공한다. 분리된 탄성 중합체 물질은, 상이한 방향으로 상이한 탄성도 및 지지도를 제공하기 때문에 좌석 응용에서 사용하는데 특히 매우 적합한 지지 특성을 나타낸다. 예를 들어, 분리된 탄성 중합체 물질은 앞뒤 방향으로가 아닌 좌우측 방향으로 탄성을 갖는 좌석 구조를 제공할 수 있다. 더욱이, 탄성 중합체 물질의 결정 구조의 정렬을 증가시킴으로써, 막에서의 크립 레벨은 크게 감소할 수 있다. 2개의 층 실시예에서, 제 2 층은 하중 지지 표면의 위/아래(또는 z-축) 변위에 걸쳐 추가 제어를 제공한다. 이것은 시트의 지지 및 안락함 특성에 비해 더 나은 제어를 가능하게 한다.

본 발명의 이들 및 다른 목적, 장점, 및 특징은 바람직한 실시예의 상세한 설명 및 도면을 참조하여 쉽게 이해되고 인식될 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 하중 지지 표면에 관한 것으로, 의자 또는 벤치의 시트 또는 등받이, 또는 침대, 간이 침대 또는 다른 유사한 제품의 지지 표면과 같은 탄성 하중 지지 표면 등에 이용된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 하중 지지 표면의 사시도.
도 2a는 복수의 노드를 갖는 대안적인 하중 지지 표면의 사시도.
도 2b는 도 2a의 하중 지지 표면의 부분을 확대한 사시도.
도 3a는 배향 이전에 몰딩된 탄성 중합체 막을 도시한 평면도.
도 3b는 배향 동안 몰딩된 탄성 중합체 막을 도시한 평면도.
도 3c는 배향 이후에 몰딩된 탄성 중합체 막을 도시한 평면도.
도 4는 도 3c의 라인 Ⅳ-Ⅳ을 따라 취한 몰딩된 탄성 중합체 막을 도시한 단면도.
도 5a는 제 1 대안적인 하중 지지 표면의 사시도.
도 5b는 라인 VB-VB을 따라 취한 제 1 대안적인 하중 지지 표면의 단면도.
도 6a는 제 2 대안적인 하중 지지 표면의 사시도.
도 6b는 라인 VIB-VIB을 따라 취한 제 2 대안적인 하중 지지 표면의 단면도.
도 7a는 제 3 대안적인 하중 지지 표면의 사시도.
도 7b는 라인 VIIB-VIIB을 따라 취한 제 3 대안적인 하중 지지 표면의 단면도.
도 8a는 일체형 에지를 갖는 탄성 중합체 막의 부분을 확대하여 도시한 단면도.
도 8b는 제 1 대안적인 일체형 에지를 갖는 탄성 중합체 막의 부분을 확대하여 도시한 단면도.
도 8c는 제 2 대안적인 일체형 에지를 갖는 탄성 중합체 막의 부분을 확대하여 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 2개의 층 부하 유지 표면의 사시도.
도 10은 도 9의 하중 지지 표면의 부분을 확대하여 도시한 사시도.
도 11은 단일 스프링 및 단일 노드 및 하부 층의 부분을 도시한 하중 지지 표면의 분해도.
도 12는 대안적인 하부 층의 평면도.
도 13은 제 2 대안적인 하부 층의 평면도.
도 14는 일체형 스프링 요소를 갖는 대안적인 하부 층의 사시도.
도 15는 일체형 스프링 요소를 갖는 제 2 대안적인 하부 층의 사시도.
도 16은 삼각형 노드를 갖는 대안적인 상부 층의 사시도.
도 17은 도 16의 대안적인 상부 층의 단일 노드의 사시도.
도 18은 복수의 노드 및 지지 프레임을 갖는 하중 지지 표면을 확대하여 도시한 사시도.
도 19는 지지 프레임에 부착된 도 18의 하중 지지 표면의 사시도.
도 20은 도 18의 하중 지지 표면을 지지 프레임에 부착하기 위한 스냅의 상세 확대도.
도 21은 다양한 응력(stress)-스트레인(strain) 곡선을 도시한 그래프.

본 발명의 일실시예에 따라 하중 지지 표면(10)은 도 1에 도시된다. 도 1에 도시된 하중 지지 표면(10)은 의자 시트 프레임(100)(도 18 및 도 19에 도시됨)과 같은 지지 구조로부터 매달릴 수 있는 몰딩된 막이다. 하중 지지 표면(10)은 상이한 방향으로 다른 지지 특성을 포함한다. 예를 들어, 하중 지지 표면은 y 방향으로 비교적 적은 지지를 제공하면서 x 방향으로 상당한 탄성 지지를 제공할 수 있다. 하중 지지 표면의 지지 특성의 이러한 "분리"는 높은 안락도를 제공한다. 개시에 의해, 본 발명은 주로 좌석 응용에서 사용하도록 의도된 다양한 대안적인 실시예와 연계하여 설명된다. 그러나, 본 발명은 좌석 응용에서의 사용에 한정되지 않지만, 또한 다른 하중 지지 응용에 병합될 수 있다. 몰딩된 막의 지지 특성은 크게 조절될 수 있어서, 하중 지지 표면(10)이 다양한 상이한 응용에서 다양한 하중을 지지하도록 맞춰지도록 한다.

도 1의 실시예에서, 하중 지지 표면(10)은 몰딩된 탄성 중합체 막(12)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 막(12)은 열가소성 폴리에테르 에스테르 탄성 중합체 블록 공중합체로부터 몰딩된다. 이러한 유형의 적합한 물질은 Hytrel® 상표로 DuPont로부터 이용가능한 것과 Arnitel® 상표로 DSM으로부터 이용가능한 것을 포함한다. 다양한 대안적인 탄성 중합체는 본 발명에 사용하는데 적합할 수 있다. 몰딩된 막(12)의 두께는 주로 예상된 하중 및 원하는 표면 강도에 따라 응용마다 변하지만, 막의 지지부는 표준 좌석 응용에서 대략 20 내지 40 mil의 임의의 원하는 배향 이전에 평균 두께를 가질 수 있다.

일실시예에서, 몰딩된 막(12)은 배향 방향으로 크립 저항 및 탄성을 제공하기 위해 한 방향(즉, x-방향)으로 배향된다. 막(12)은 분자 레벨 상에 탄성 중합체 막의 결정 구조의 정렬을 증가시킴으로써 배향되어, 지지 및 다른 하중 지지 특성이 변경된다. 더 구체적으로, 몰딩되고, 배향되지 않은 탄성 중합체 막은 일반적으로 복수의 구정(spherulite)으로 이루어져 있고, 이러한 구정은 핵형성 지점으로부터 방사하는 나선형 스트랜드(helical strand)에서 결정 박막(crystalline lamellae)의 형성에 의해 폴리머의 성장 동안 생성된다. 배향된 막에서, 적어도 몇몇 구정은 파괴되고, 결정 박막은 한 방향으로 정렬된다. 일반적으로, 막은, 배향된 막(12)이 다른 방향보다 배향된 방향에서의 실질적으로 상이한 하중 지지 특성을 갖도록 어느 정도 배향될 것이다.

막(12)을 배향하는 한가지 방법은 신장을 통해 이루는 것이다. 원하는 정렬을 얻는데 필요한 신장의 양은 응용마다 변할 수 있으나, 대부분의 응용에서, 원하는 정렬 정도는, 막이 본래 치수의 거의 2배로 신장될 때 발생할 것이다. 일실시예에서, 막은 대략 1830lbs의 힘을 이용하여 본래 치수의 대략 3 내지 8배 사이에서 거리로 탄성 한계를 초과하여 신장된다. 막이 탄성 한계를 초과하여 신장되기 때문에, 이 막은 본래 길이로부터 변형되는 중간 치수로 복구된다. 이러한 변형은 복구되지 않는 영구적인 변형이다. 이러한 배향 및 복구되지 않는 변형의 결과, 영구적인 변형도는 배향된 막으로부터 제거되어, 원하는 정상적인 동작 하중 내에 배향된 막에 대한 후속적인 응력이 (예를 들어 좌석 응용에 대해 대략 100-300lbs의 범위에서) 적용될 때, 막은 시간에 따라 영구적인 변형(즉, 크립)에 저항하게 된다.

막이 다양한 조건 하에 다양한 방법을 이용하여 신장함으로써 배향될 수 있더라도, 원하는 양의 배향을 갖는 막을 제공하도록 다수의 파라미터가 제어될 수 있다. 예를 들어, 일실시예에서, 몰딩된 막은 몰드로부터 제거된 후에 10 내지 15분과 같은 짧은 시간 내에 신장되어, 막은 신장될 때 여전히 따뜻해진다. 이것은, 막을 신장하여 배향하는데 필요한 힘을 감소시킨다. 다른 실시예에서, 막은 원하는 변형에 도달할 때까지 초당 약 1인치의 속도로 신장된다. 느리게 제어된 신장은 막에 걸쳐 균일한 배향을 유지시키는데 도움을 준다. 다른 실시예에서, 순환 배향(cyclic orientation)이 수행될 수 있으며, 막은 제 1 거리로 신장함으로써 배향되고, 그런 후에 제 2 중간 거리로 느슨해지고, 그런 후에 제 1 거리보다 더 큰 제 2 거리로 신장된다. 그 절차는 원하는 배향을 달성하기 위해 필요한 만큼 여러 번 반복될 수 있다. 하나의 특정한 실시예에서, 막은 본래 길이의 2배로 신장되고, 본래 길이의 1.5배로 느슨해지고, 그런 후에 본래 길이의 3배로 신장된다. 순환 배향 프로세스는, 더 크거나 더 적은 신장의 영역이 다수 사이클 이후에 평평해지기 때문에 균일한 신장을 제공하기 위해 막 물질 내에 임의의 불규칙성(irregularity)을 보상하는데 도움을 준다.

크립을 감소시키는 것 이외에, 몰딩된 막의 신장은 하중 지지 표면의 강도, 궁극적으로 표면의 안락함 레벨을 제어하도록 이용될 수 있다. 첫째, 전술한 바와 같이, 한 방향으로 막을 배향하는 것은 그 방향으로 물질에서의 탄성의 증가를 제공한다. 증가된 탄성은 배향된 방향으로 물질의 강도를 감소시키므로, 배향 위치에서 물질의 안락함에 영향을 미친다. 둘째, 전술한 바와 같이, 사용 중에, 몰딩된 막은 의자 시트 프레임으로부터 매달려질 수 있다. 일반적으로, 막은 원하는 양의 사전-하중을 갖는 프레임 상에 장력(tension)으로 지지된다. 사전-하중에서의 변동은 막의 강도를 변화시키므로, 하중 지지 표면의 안락함 레벨에 영향을 미친다. 일실시예에서, 프레임의 크기 및 본래 막 크기가 일정하게 유지되는 경우, 물질의 강도 특성은 프레임에 부착되기 전에 막에 주어진 영구적인 변형량을 변화시킴으로써 변경될 수 있다. 배향 동안 더 많은 양의 신장은, 막이 지지 프레임에 장착될 때 더 느슨하고 덜 단단한 하중 지지 표면을 제공한다.

탄성 중합체 막(12)이 막을 신장함으로써 배향될 수 있지만, 다른 프로세스를 이용하여 막(12)을 배향하는 것이 몇몇 응용에서 가능할 수 있다. 예를 들어, 막(12)을 신장하는 것보다는 해머링 또는 다른 압력의 형태에 의해 특정 물질을 배향하는 것이 가능할 수 있다. 몰딩된 Hytrel®을 포함하는 많은 탄성 중합체 물질이 몰딩된 형태에 있을 때 본질적으로 탄성이 없고, 높은 크립 정도에 영향을 받기 쉽다는 것이 주지될 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 배향 프로세스는 탄성 중합체 물질의 특성에서 상당한 변화를 야기한다. 예를 들어, 막(12)의 배향은 물질의 탄성을 증가시키고, 크립 받기 쉬운 내재된 감도를 감소시킨다. 도 1의 탄성 중합체 막(12)은 또한 배향 방향(즉, y 방향)에 수직 방향으로 "슬랙(slack)"을 제공하는 복수의 물결부(14)를 포함한다. 하중이 막(12)에 적용될 때, 물결부(14)는 막(12)이 y 방향으로 확장하게 하는 "평탄화(flattening)"를 받을 수 있다. 물결부(14) 및 다른 기계적 분리 구조는 아래에 더 구체적으로 설명된다.

도 1의 막(12)은 또한 의자 시트 프레임과 같이 원하는 지지 구조(미도시)에 직접 장착될 수 있는 일체형 에지(16)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 에지(16)는 막(12)의 외주 주위에 연장되고, 막(12)의 나머지 부분보다 상당히 더 두껍다. 에지(16)는 지지 구조로의 막(12)의 부착을 용이하게 하는 일체형 스냅 또는 다른 부착 특징부(미도시)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 에지(16)는 나사 또는 볼트와 같은 패스너(미도시)를 이용하여 부착될 수 있다. 에지(16)는 전체적으로 막(12) 주위에 연장할 필요가 없지만, 대신에 외주(periphery) 주위에 상이한 위치에 위치한 하나 이상의 세그먼트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 에지 세그먼트는 직사각형 막(미도시)의 각 코너에 위치할 수 있다. 에지(16)는 막(12)의 외주에 위치할 필요가 없다. 몇몇 응용에서, 막(12)의 내부에 위치한 하나 이상의 에지 세그먼트를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 연장된 표면에서, 에지 세그먼트는 중앙 장착 위치(미도시)를 제공하기 위해 막의 중앙 내부에 포함될 수 있다. 이러한 대안적인 에지 구성은 도 8a 내지 도 8c에 도시된다. 도 8a는 지지 구조(미도시)로의 에지(16')의 부착을 용이하게 하기 위해 구멍(17')을 갖는 에지(16')를 도시한다. 예를 들어, 패스너(미도시)는 구멍(17')을 통과할 수 있다. 대안적으로, 구멍(17')은 기둥(post)과 같은 지지 구조(미도시) 상에 부착 구조에 걸쳐 맞춰질 수 있다. 도 8b는 실질적으로 단면이 원형인 에지(16")를 도시한다. 도 8c는 실질적으로 단면이 정사각형인 에지(16"')를 도시한다.

도 8a에 도시된 실시예에 대한 변형은 도 18 내지 도 20에 도시된다. 이 실시예에서, 막(320)의 에지(160)는 일련의 용기(receptacle) 구멍(170)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 용기 구멍(170)은 일체형 외주 에지(160)를 따라 균일하게 행으로 이격된다. 용기 구멍(170)은 시트 프레임(100)으로부터 연장하는 대응하는 스냅(104)과 정렬하도록 성형되고 이격된다. 이 실시예에서, 막은 각 스냅(104)을 대응하는 용기 구멍(102)에 삽입함으로써 프레임(100)에 쉽게 부착된다. 도 20에 도시된 바와 같이, 스냅(104)은 테이퍼링될 수 있는(tapered) 외부 에지(106)를 포함한다. 테이퍼링된 형태는 프레임 상에 막을 위치시키고, 막이 프레임에 부착될 때 x 및 y 방향으로 막으로부터 임의의 슬랙을 잡아당기는데 도움을 준다. 측면 에지(108 및 114)는 막을 y 방향으로 타이트하게 잡아당기기 위해 나머지 에지보다 더 테이퍼링될 수 있다. 일실시예에서, 에지(160)는 배향되지 않고, 일체형 에지에서 크립을 방지하기 위해 배향 부분보다 적어도 3배 두껍다. 일체형 에지(160)는 제조 프로세스에서 다수의 목적을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 에지(160)(또는 이전 실시예에 도시된 16)는 신장에 의해 막을 배향하는데 사용된 클램프 세트(미도시)를 위한 그립 표면으로서 사용될 수 있다. 에지(160)의 추가된 두께는 이것을 가능하게 하는데, 이는 신장하지 않을 클램프를 막의 나머지 부분과 접촉시키기 위해 단단한 표면을 제공하기 때문이다. 막이 배향된 후에, 동일한 에지는 전술한 다수의 기술 중 하나를 이용하여 지지 프레임에 막을 장착하는데 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 탄성 중합체 막(12)은 종래의 기술 및 장치를 이용하여 몰딩된다. 예를 들어, 탄성 중합체 막(12)은 원하는 형태 및 특징을 갖는 막을 제공하도록 구성되는 다이(die)를 갖는 종래의 사출 몰딩 장치(미도시)를 이용하여 사출 몰딩될 수 있다. 이 실시예에서, 탄성 중합체 막(12)은 원하는 물질을 다이 공동에 주입함으로써 제조된다. 다이는, 일단 임의의 원하는 배향이 발생하면 원하는 형태를 취하는 몰딩된 블랭크(도 3a를 참조)를 제공하도록 설계된다. 예를 들어, 다이는, 배향 단계가 완료된 후에 원하는 형태 및 치수를 갖는 부분을 형성하도록 구성된다. 몰딩된 후에, 몰딩된 막은 한 방향으로 신장되거나 다른 경우 배향될 수 있다(도 3b를 참조). 배향이 신장을 통해 달성되면, 주어진 막에 적용될 신장의 정확한 양은 막의 구성 및 원하는 지지 특성에 따라 좌우될 것이다. 많은 응용에서, 원하는 정렬을 달성하기 위해 막을 본래 길이의 적어도 2배, 바람직하게 3배로 신장할 필요가 있다. 막은 종래의 기술 및 장치를 이용하여 신장될 수 있다. 일실시예에서, 클램프 세트(미도시)는 신장 동안 막의 일체형 에지 상에 클램핑하도록 구성될 수 있다. 소성 변형, 및 결정 구조의 정렬도에서의 증가의 결과, 막(12)은 신장 기기로부터 떨어진 후에 본래 길이로 완전히 복구되지 않을 것이다. 오히려, 배향된 막(12)은 신장된 거리의 특정 부분으로 연장될 것이며, 연장의 정확한 양은 막 물질의 물질 특성에 대부분 의존한다(도 3c를 참조). 일단 임의의 원하는 배향이 달성되면, 막(12)은 본질적으로 임의의 장착 기술을 이용하여 지지 구조에 직접 장착될 수 있다.

특정 몰딩된 막의 물질 특성에서의 변화의 예를 도시하는 플롯은 도 21에 도시되며, 도 21은 3개의 상이한 응력-스트레인 곡선을 포함한다. 곡선은 응력-스트레인의 처리를 도시한다(즉, 변형 동안 표면 영역에서의 변화에 대해 수용되지 않음). 라인 A는 초당 0.05인치의 신장에서 파손을 일으키는 본래의 배향되지 않은 막의 신장을 보여준다. 파손은 대략 2250lbs에서 발생하고, 이 지점에서 물질은 본래 길이의 약 825%로 신장된다. 라인 B는 본래 길이의 약 650%까지 물질을 신장시킴으로써 동일한 유형의 물질의 배향을 보여준다. 이러한 배향은 배향 프로세스를 계속하기 전에 본래 길이의 100%까지 막을 신장시킨 후에 물질이 느슨해지는 하나의 사이클을 포함한다. 이 경우에, 물질은 본래 길이의 3.5배 이상인 최종 길이로 복구된다. 이것은 배향 이후에 물질의 소성 변형을 보여준다. 라인 C는 배향된 물질의 파손에 대한 신장을 보여준다. 물질은 대략 2400lbs의 힘에서 파손을 일으킨다. 각각 라인 A 및 C의 탄성 영역을 비교함으로써 알 수 있듯이, 라인 C에 도시된 배향된 막은 낮은 탄성율을 가져서, 본래 물질보다 더 탄성적이고 정상 동작 하중(예를 들어, 약 180lbs)을 받은 후에 배향된 길이로 완전히 복구할 수 있게 된다.

일실시예에서, 신장에 의해 배향된 막은, 신장된 물질이 최종 크기로 완전히 복구되기 전에 - 신장 기기의 이용 없이- 수동으로 지지 프레임에 부착될 수 있다. 이러한 부착은 막이 신장된 후에 매우 짧은 시간 내에 발생해야 하므로, 예를 들어 스냅(104)을 용기 구멍(102)에 삽입함으로써 막을 부착하는데 하중이 거의 필요 없거나 전혀 필요하지 않다. 막은 프레임에 부착된 후에 계속해서 복구하여, 최종 크기에 도달한 후에 막은 프레임 상에 장력을 받아 신장된다. 일실시예에서, 배향 이후에 막의 최종 복구된 크기는 실험 또는 계산과 같이 사전-결정될 수 있어서, 막은 하중이 없는 0으로(zero of no load) 프레임 상에 위치될 수 있고, 그런 후에 원하는 양의 사전-하중으로 최종 크기로 복구된다. 일실시예에서, 원하는 양의 사전-하중은 75 내지 250lbs이다. 막이 완전한 복구 이전에 부착되면, 최종 사용 이전에 시간 기간 동안 막을 복구하도록 하는 것이 바람직하다.

신장에 대한 대안으로서, 막(12)은 압축에 의해 배향될 수 있다. 압축에 의한 배향에 대한 일실시예에서, 막(12)은 원하는 배향 방향에 대응하는 적어도 한 측면 이외의 모든 측면 상에 막(12)을 구속하는 다이 또는 다른 구조(미도시)에 위치한다. 마주보는 측면은, 막(12)의 물질이 배향 방향을 따라 양쪽 측면으로부터 흐르도록 하기 위해 구속되지 않을 수 있다. 대안적으로, 단일 측면만이 구속되지 않아서, 단일 측면으로의 물질 흐름을 제한한다. 그런 후에, 압축력은 막(12)에 가해진다. 예를 들어, 프레스는 다이 내에 막(12)을 압축하는데 사용될 수 있다. 충분한 압축력이 가해져서, 물질은 구속되지 않은 방향으로 흐르기 시작한다. 이것은 사실상 막(12)이 연장하도록 하고, 그 결정 구조가 배향 방향으로 점차 정렬되도록 한다. 막(12)에 가해진 힘의 양은 원하는 정렬 또는 배향 정도에 따라 응용에서 변할 수 있다. 전체 탄성 중합체 막(12)의 배향과 연계하여 설명되었지만, 몇몇 응용에서 전체 막(12)을 배향하는 것이 필요한 것은 아니다. 오히려, 몇몇 응용에서, 막의 선택 부분만을 배항하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 응용에서, 막의 선택 외주 부분만을 배향하는 것이 바람직할 수 있다. 바람직한 경우, 이것은 막의 국부적인 신장 또는 국부적인 압축을 가함으로써 달성될 수 있다. 다른 응용에서, 막의 선택된 부분은 감소된 두께를 가질 수 있어서, 이러한 선택된 부분이 주로 신장되고, 배향 프로세스 동안 배향될 수 있다.

본 발명에서 몰딩된 막의 이용은 막 상에 텍스처(texture)를 쉽게 생성하고, 본질적으로 임의의 원하는 윤곽(contour)을 갖는 막을 제공하고, 상이한 위치에서 막의 두께를 변경할 수 있는 능력을 제공한다. 도시되지 않았지만, 막의 상부 표면은 매끄러울 수 있거나, 가죽, 직물 또는 다른 원하는 텍스처의 외형을 제공하도록 짜여질 수 있다. 유사하게, 막의 상부 표면은 작은 범프, 주름(corrugation), 구멍(perforation) 또는 거미줄 패턴과 같은 본질적으로 임의의 인식가능한 설계 요소(미도시)를 구비할 수 있다. 막(12)에 걸쳐 윤곽 및 변하는 두께의 이용은 막(12)의 지지 특성에 걸쳐 국부적인 제어를 허용한다. 예를 들어, 막(12)은, 증가된 지지가 바람직한 영역에서 더 두꺼울 수 있다.

본 발명의 다양한 대안적인 실시예는 다음 문단에서 설명될 것이다. 이들 대안적인 실시예 각각에서, 탄성 중합체 막은 배향 방향에서 원하는 탄성 레벨을 갖는 막을 제공하고 크립을 감소시키기 위해 한 방향으로 배향될 수 있다. 그러나, 모든 응용에서 막을 배향할 필요는 없다. 오히려, 배향에 의해 제공된 탄성 및 크립 저항성이 필요하지 않은(또는 바람직하지 않은) 응용에서, 상이한 방향에서 막의 지지 특성의 변경은 단지 막의 구조에서의 변경에 의해서만 달성될 수 있다.

대안적인 실시예는 도 5a 및 도 5b에 도시된다. 이 실시예에서, 막(12')은 x 및 y 방향으로 막의 강도를 분리하는 복수의 슬릿 또는 애퍼처를 한정한다. 더 구체적으로, 막(12')은 복수의 애퍼처(26')를 한정하는데, 이러한 복수의 애퍼처(26')는 막(12')의 상당한 신장 없이 원하는 방향(즉, y 방향)으로 막의 특정한 양의 연장을 허용한다. 애퍼처(26')는 도 5a에 도시된 바와 같이 길다란 형상일 수 있다. 도시된 바와 같이, 애퍼처(26')는 막(12')의 표면에 걸쳐 서로 엇갈리게 배열(staggered)될 수 있으며, 애퍼처(26')의 정확한 형태, 개수, 위치 및 크기는 주로 원하는 지지 특성에 의해 규정된다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 막(12')은 찢어질 가능성을 감소시키기 위해 각 애퍼처(26') 주위에 비드(bead)(27')로 몰딩될 수 있다. 전술한 바와 같이, 막(12')은 막(12)과 연계하여 전술한 바와 같이 x 방향으로 배향될 수 있다.

제 2 대안적인 실시예는 도 6a 및 도 6b에 도시된다. 이 실시예에서, 막(12")은 한 방향(예를 들어 y 방향)으로 "슬랙"을 제공함으로써 막(12")의 강도를 분리하는 물결부 변형부(undulating variation)(26")를 포함한다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 물결부 변형부(26")는 단면으로 보았을 때 사인 곡선 형태일 수 있다. 대안적으로, 물결부 변형부(26")는 단면으로 보았을 때 아코디언 또는 주름진(pleated) 구성과 유사할 수 있다. 그 물결부는 본질적으로 x 방향으로 변하는 임의의 윤곽을 따를 수 있다. 이 실시예에서, 물결부(26")는 서로 평행하게 배열된다. 그 결과, 물결부(26")는 본질적으로 한 방향으로 슬랙을 제공하도록 협력한다. 그러나, 물결부(26")는 원하는 지지 특성을 제공하도록 적절한 경우 평행하지 않은 배열일 수 있다. 물결부(26")의 개수, 크기, 형태 및 위치는 막(12")의 지지 특성에 걸쳐 제어를 제공하도록 조정될 수 있다.

제 3 대안적인 실시예는 도 7a 및 도 7b에 도시된다. 이 실시예에서, 막(10"')은 막(12"')에 걸쳐 적어도 부분적으로 연장하는 복수의 리브(26"')를 포함한다. 일실시예에서, 막(12"')은 복수의 평행 리브(26"')를 포함한다. 리브(26"')는 추가 물질을 갖는 막(12"')을 제공하는데, 추가 물질은 리브(26"')에 수직인 방향(즉, y 방향)으로 막(12"')을 신장하는데 필요한 힘을 감소시키고, 동시에 리브에 평행한 방향(즉, x 방향)으로 막(12"')을 신장하는데 필요한 힘에 거의 영향을 미치지 않는다. 리브(26"')의 개수, 크기, 형태 및 위치는 막(12"')의 지지 특성에 걸쳐 제어를 제공하도록 조정될 수 있다.

하중 지지 표면은 선택적으로 복수의 노드로 분할될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 몰딩된 탄성 중합체 막(112)은 복수의 커넥터 세그먼트(120, 122)에 의해 상호 연결된 복수의 노드(118)를 포함한다. 아마 도 2b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 노드(118) 및 커넥터 세그먼트(120, 122)는 단일 몰딩된 부분으로서 일체화하여 형성된다. 도 2a 및 도 2b의 실시예에서, 막(112)은 복수의 실질적으로 정사각형의, 등변의 일정하게 이격된 노드(118)를 포함한다. 그러나, 노드(118)는 등변이거나 일정하게 이격될 필요가 없다. 오히려, 노드(118)는 상이한 영역에서 막(112)의 지지 특성에 걸쳐 국부화된 제어를 제공하도록 막(112)의 상이한 영역에서 크기, 형태, 간격 또는 다른 특성에서 변할 수 있다. 이 실시예의 노드(118)가 실질적으로 정사각형이더라도, 이 노드는 응용마다 형태를 변경할 수 있다. 예를 들어, 원형, 삼각형, 직사각형 또는 불규칙한 형태의 노드는 특정 응용에서 바람직할 수 있다. 예시된 노드(118)는 일반적으로 평평한 상부 표면(124)을 갖지만, 상부 표면(124)은 윤곽을 나타낼 수 있다(contoured). 예를 들어, 노드(118)는 볼록한 상부 표면(미도시)을 가질 수 있다. 또한, 노드(118)와 커넥터 세그먼트(120, 122) 사이에 한정된 공간(126)이 통풍된 막(112)을 제공하는 것이 인식되어야 한다. 공간(126)의 크기, 형태 및 구성은 통풍과 지지 특성 사이에 바람직한 균형을 제공하도록 맞춰질 수 있다.

전술한 바와 같이, 노드(118)는 복수의 커넥터 세그먼트(120, 122)에 의해 상호 연결된다(도 2b를 참조). 막(112)의 지지 특성은 커넥터 세그먼트(120, 122)의 개수, 크기, 형태 및 다른 특성에 의해 영향을 받는다. 이 실시예에서, 막(110)은 한 방향을 따라 탄성 지지를 제공하도록 구성된다. 따라서, 배향된 방향(x)으로 노드(118)를 결합하는 커넥터 세그먼트(120)는 실질적으로 평평하다. 그 결과, 탄성 중합체 막(112)은 하중이 적용될 때 배향 방향으로 신장 작용을 받는다. 이 실시예에서, 막(112)은 y 방향(즉, 배향 방향에 수직인 방향)으로 최소의 탄성 반응을 갖도록 구성된다. 따라서, y 방향으로 노드(118)를 결합하는 커넥터 세그먼트(122)는 일반적으로 약간 U-형 아크를 따라 평평하지 않다. 그 결과, 커넥터 세그먼트(122)는 배향 방향에 수직인 방향으로 "슬랙"을 갖는 막을 제공한다. 하중 하에, 평평하지 않은 커넥터(122)는 본질적으로 막(112)으로부터 "슬랙"을 빼내는 커넥터를 평평하게 하는 벤딩 작용을 겪는다. 이것은 막(112)이 막(112)의 신장 없이 슬랙 방향으로 특정한 양의 팽창을 받게 한다. 이러한 팽창을 달성하는데 필요한 하중의 양은 커넥터 세그먼트(120, 122)의 설계 및 구성을 조정함으로써 막(112)에 구축될 수 있다. 벤딩 작용을 달성하는데 필요한 정확한 힘이 변하더라도, 벤딩 작용은 일반적으로 통상적으로 신장 작용을 초래하는 것보다 막(112)의 팽창에 상당히 적은 저항과 적은 탄성 복구를 제공한다. 그 결과, 막(112)은 주로 배향 방향으로 탄성 지지를 제공한다.

더욱이, 막이 모두 배향되고 기계적 분리 구조를 포함하는 실시예에서, 노드(118)와 같은 기계적 분리 구조는 막의 배향 위치에 영향을 미치고 이를 제어하는데 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 막에서, 배향 방향으로 연장하는 커넥터 세그먼트(120)는 노드(118) 및 막의 나머지 부분보다 감소된 두께를 갖는다. 그 결과, 막(110)이 x 방향으로 막을 신장함으로써 배향될 때, 신장 및 배향은 주로 연결 세그먼트(120) 내에서 발생한다. 예시된 실시예에서, 감소된 단면의 이러한 섹션은 y-방향으로 균일한 행으로 연장하여, x 방향으로 잡아당겨질 때 균일하게 신장할 수 있다. 노드(118)는 실질적으로 배향되지 않은 상태로 남아있다. 이것은 배향 위치, 및 하중 지지 표면의 강도에 걸쳐 상당한 제어를 허용한다.

다른 양상에서, 본 발명은 다중층 하중 지지 표면(200)을 제공한다. 도 9 내지 도 11의 실시예에서, 하중 지지 표면(200)은 복수의 느슨하게 연결된 노드(208)를 갖는 상부 층(204)과, 상부 층(204)과 경계를 갖고 이를 지지하는 하부 층(206)과, 상부 층(204)과 하부 층(206) 사이에 삽입된 복수의 스프링 요소(230)를 포함한다. 일실시예에서, 상부 층(204)은 복수의 상호 연결된 노드(208)를 포함한다. 상부 층(204)은 인접한 노드(208)를 상호 연결하는 일체형 커넥터 세그먼트(212)로 형성된 단일 몰딩된 시트일 수 있다. 도 9 내지 도 11의 실시예에서, 노드(208)는 정사각형이다. 하지만, 노드(208)는 다른 형태일 수 있다. 예를 들어, 도 16 및 도 17의 대안적인 실시예에서, 노드(208')는 삼각형이다. 커넥터 세그먼트(212)의 특성은 인접한 노드(208) 사이에 원하는 상호 의존 레벨을 제공하도록 선택된다. 예를 들어, 비교적 짧은 두꺼운 커넥터 세그먼트(212)는, 노드(208) 사이의 상호 의존도가 바람직할 때 포함될 수 있고, 더 길거나 더 얇은 커넥터 세그먼트(212)는 높은 독립성이 요구될 때 포함될 수 있다. 원하는 경우, 커넥터 세그먼트(212)는 막(10)과 연계하여 전술한 커넥터 세그먼트(122)와 유사하게 노드(208) 사이에 "슬랙"을 제공하도록 굴곡질 수 있다. 예시된 실시예에서, 상부 층(204)은 각 노드(208)로부터 하부 층(206)쪽으로 연장하는 악셀(216)(또는 다른 돌출부)을 더 포함한다. 아래에 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 악셀(216)은 하부 층(206)에서 대응하는 개구부(218)와 상호 맞춰진다. 상호 맞춰진 관계는 하부 층(206)이 상부 층(204)의 이동을 안내하도록 한다. 악셀(216)은 다양한 형태를 가질 수 있다. 하지만, 도 9 내지 도 11의 실시예에서, 각 악셀(216)은 길다란 원통형 샤프트를 포함한다. 도 16 및 도 17에 도시된 대안적인 실시예에서, 각 악셀(216')은 일반적으로 헤드(222')에서 끝나는 샤프트(220')를 포함한다. 헤드(222')는 하부 층의 대응하는 개구부 안으로의 악셀(216')의 삽입을 용이하게 하는 테이퍼링된 하부 단부(224')와, 하부 층의 개구부로부터의 악셀(216')의 제거를 막는 실질적으로 평평한 상부 단부(226')를 갖는 거꾸로 된 원뿔형이다. 악셀 헤드(222')는 상부 층(204') 및 하부 층이 연동(interlocking) 관계로 쉽게 스냅 방식으로 맞춰지도록 한다. 헤드(222')는 대안적으로 다른 연동 형태를 포함할 수 있다.

하부 층(206)은 상부 층(204)을 위한 지지 구조를 제공한다. 하부 층(206)은 선택적으로 탄성이고, 선택적으로 상부 층 노드(208)에 대응하는 노드(240)로 분리된다. 도 9 내지 도 11의 실시예에서, 하부 층(206)은 전술한 막(112)과 유사한 분리된, 몰딩된 탄성 막이다. 하부층(206)은 커넥터 세그먼트(242, 244)에 의해 상호 연결되는 복수의 정사각형 노드(240)를 포함한다. 막(112)에서와 같이, 하부 층(206)은 x 방향으로 배향되고, y 방향으로 슬랙을 제공하는 평평하지 않은 커넥터 세그먼트(224)를 포함한다. 그러나, 막(112)과 달리, 각 노드(240)는 대응하는 상부 층 노드(208)의 악셀(216)을 수용하도록 적응된 개구부(218)를 한정한다.

노드(240) 및 커넥터 세그먼트(242, 244)의 구성은 응용마다 다를 수 있다. 제 1 대안적인 하부 층(206')은 도 12에 도시된다. 이 실시예에서, 하부 층(206')은 x 방향으로 배향된다. 하부 층(206')은 커넥터 세그먼트(242', 244')에 의해 상호 연결되는 정사각형 노드(240')를 포함한다. 커넥터 세그먼트(242')는 x 방향으로 노드(240')를 링크하고, 본질적으로 배향 방향으로 슬랙을 갖지 않도록 평평하다. 커넥터 세그먼트(244')는 y 방향으로 노드(240')를 링크하고, y 방향으로 슬랙을 제공하도록 아치형이다. 제 2 대안적인 하부 층(206")은 도 13에 도시된다. 이 실시예는, 노드(240")가 일반적으로 원형이라는 점을 제외하고 하부 층(206')과 본질적으로 동일하다. 하부 층(206')에서와 같이, 하부 층(206")의 커넥터 세그먼트(242", 244")는 원하는 경우 y 방향으로 슬랙을 제공할 수 있다. 하부 층이 다양한 배향된 구조와 연계하여 설명되더라도, 하부 층이 배향되거나 다른 경우 분리될 필요가 없다. 유사하게, 하부 층(206)은 별개의 노드로 분리될 필요가 없다.

전술한 바와 같이, 스프링 요소는 상부 층(204)과 하부 층(206) 사이에 삽입된다. 바람직하게(반드시 필요한 것은 아니지만), 스프링 요소(250)는 각 상부 층 노드(208)와 대응하는 하부 층 노드(240) 사이에 배치된다. 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 코일 스프링과 같은 스프링 요소는 상부 층(204)과 하부 층(206) 사이에 배치된 각 악셀(216)에 걸쳐 맞춰질 수 있다. 개별적인 스프링의 특성은 하중 지지 표면의 상이한 부분에서 상이한 지지 특성을 제공하도록 위치마다 다를 수 있다.

스프링 요소는 대안적으로 하부 층에 일체화될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 하부 층(306)은 하부 층(306)과 일체로 몰딩되는 복수의 일체형 스프링 암(350)을 포함할 수 있다. 스프링 암(350)은, 단일 스프링 암(350)이 각 상부 층 노드(208)와 고유하게 정렬되도록 배열된다. 스프링 암(350)은 캔딜레버형이고(cantilevered), 일반적으로 하부 층(306)으로부터 상부 층(204)쪽으로 연장하는 아치형이다. 각 스프링 암(350)의 상부 단부(352)는 대응하는 상부 층 노드(208)의 밑면과 맞물리도록 구성된다. 각 스프링 암(350)은 대응하는 상부 층 노드(208)의 악셀(216)을 수용하도록 구성된 악셀 개구부(318)를 한정한다. 이 실시예에서, 악셀 개구부(318)는, 악셀이 스프링 암(350)에 스냅 방식으로 맞춰지도록 악셀의 헤드보다 더 작다. 아치형 스프링 암(350)은 아치 또는 돔과 같이 다른 캔딜레버형이거나 다른 경우 탄성 구조로 대체될 수 있다.

대안적인 일체형 스프링 구조는 도 15에 도시된다. 이 실시예에서, 각 스프링 요소(450)는 본질적으로 임의의 방향으로 악셀(216)의 이동을 용이하게 하는 일체형 짐벌(gimbal)(460)을 포함하여, 상부 층(204)을 더 유연성을 제공한다. 스프링 요소(450)는 하부 층(406)으로부터 상부 층(204)쪽으로 연장하는 캔딜레버형 암(452)을 포함한다. 스프링 암(450)은 일체형 짐벌(460)에서 끝난다. 짐벌(460)은 일반적으로 선회 링(462) 및 장착 링(464)을 포함한다. 선회 링(462)은 한 쌍의 유연한 브리지(466)에 의해 스프링 암(450)의 나머지 부분에 연결된다. 브리지(466)는 선회 링(462)의 대항 측 상에서 서로 정반대로 배치된다. 선회 링(462)은 다시 한 쌍의 유연한 브리지(468)에 의해 장착 링(464)에 연결된다. 장착 헤드 브리지(468)는 장착 링(464)의 대항 측 상에 서로 정반대로 배치되고, 선회 링 브리지(466)로부터 대략 90도로 오프셋된다. 사용 중에, 선회 링 브리지(466) 및 장착 링 브리지(468)는 악셀(216)에 의해 전달된 하중에 의해 지시되는 바와 같이 장착 링(464)이 본질적으로 임의의 방향으로 선회하도록 하는데 충분히 유연하다. 짐벌(460)의 특성은 원하는 지지 특성을 제공하도록 조정될 수 있다.

또 다른 대안적인 실시예에서, 스프링 요소는 하부 층보다는 상부 층에 병합될 수 있다. 이 실시예에서, 스프링 요소는 전술한 스프링 요소와 본질적으로 동일할 수 있다.

하부 층은 하중 지지 표면의 지지 특성에 걸쳐 국부적인 제어를 제공하도록 쉽게 구성될 수 있다. 원하는 경우, 스프링 요소의 특성은 상이한 영역에서 지지 특성에서의 대응하는 변경을 제공하도록 하부 층의 상이한 영역에서 변할 수 있다. 예를 들어, 선택 스프링 요소의 강도는 원하는 경우 더 크거나 더 적은 지지를 제공하도록 증가하거나 감소할 수 있다. 스프링 요소의 형태, 두께, 길이 또는 다른 특성은 원하는 국부적인 제어를 제공하도록 변할 수 있다.

상기 설명은 본 발명의 다양한 실시예에 대한 설명이다. 다양한 변경 및 변화는 첨부된 청구항에 한정된 바와 같이 본 발명의 사상 및 더 넓은 양상에서 벗어나지 않고도 이루어질 수 있고, 이것은 균등론을 포함하는 특허법의 원리에 따라 해석되어야 한다. 예를 들어 "하나", 또는 "상기"를 이용하여 단수 요소의 청구항에 대한 임의의 참조 번호는 요소를 단수에 한정하는 것으로 해석되지 않는다.

Claims (25)

1. 몰딩된 탄성 중합체 막을 포함하는 하중 지지 표면으로서, 상기 막은 제 1 방향으로 향하게 되고, 상기 막은 제 2 방향과는 상이한 제 1 방향에서의 상이한 하중 지지 특성인 제1방향에 작용하는 하중에 대한 탄성지지를 제공하고, 제 2 방향은 제 1 방향에 수직인, 하중 지지 표면.
2. 제 1항에 있어서, 상기 막은 일체형 에지를 포함하고, 일체형 에지는 상기 막을 지지 구조에 장착되는, 하중 지지 표면.
3. 제 2항에 있어서, 일체형 에지는 적어도 하나의 용기(receptacle) 구멍의 경계가 지워지고, 상기 용기 구멍은 지지 구조로부터 연장하는 돌출부를 수용하는, 하중 지지 표면.
4. 제 1항에 있어서, 상기 막은 제 1 두께를 갖는 제 1 섹션 및 제 2 두께를 갖는 제 2 섹션을 포함하고, 제 1 섹션은 제 2 방향으로 연장하는, 하중 지지 표면.
5. 제 2항에 있어서, 일체형 에지는 제 3 두께를 갖고, 제 3 두께는 제 1 두께보다 적어도 3배 더 두꺼운, 하중 지지 표면.
6. 제 3항에 있어서, 상기 몰딩된 탄성중합체 막은 상기 막과 일체로 형성된 복수의 채널을 포함하고, 상기 채널은 제 1 방향으로 연장하는, 하중 지지 표면.
7. 제 1항에 있어서, 상기 막의 적어도 일부분은 다른 방향보다 제 1 방향의 정렬 정도(degree of alignment)가 더 큰 결정 구조를 포함하는, 하중 지지 표면.
8. 하중 지지 표면을 제조하는 방법으로서,
   탄성 중합체 막을 몰딩하는 단계와,
   또 다른 방향과 상이한 한 방향에서의 하중 지지 특성인 한방향에 작용하는 하중에 대한 탄성지지를 갖는 탄성 중합체 막의 부분을 제공하도록 막의 결정 구조가 한 방향으로 정렬될 때까지 한 방향으로만 탄성 중합체 막의 적어도 일부분을 향하게 하는 단계를
   포함하는, 하중 지지 표면을 제조하는 방법.
9. 제 8항에 있어서, 상기 향하게 하는 단계는 막의 부분의 본래 치수의 적어도 3배까지 한 방향으로 탄성 중합체 막의 적어도 일부분을 신장하는 단계로 추가로 한정되는, 하중 지지 표면을 제조하는 방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 몰딩된 막은, 막이 여전히 가열 상태에 있는 동안 몰드로부터 제거된 후에 15분의 기간 내에 신장되는, 하중 지지 표면을 제조하는 방법.
11. 제 9항에 있어서, 상기 몰딩된 막은 소성 변형되는 거리까지 신장되는, 하중 지지 표면을 제조하는 방법.
12. 제 9항에 있어서, 상기 막은 본래 거리로부터 제 1 거리까지 신장되고, 그런 후에 본래 거리와 제 1 거리 사이의 제 2 거리로 완화되고, 그런 후에 제 2 거리보다 더 긴 제 3 거리까지 신장되고 순환배향을 하는, 하중 지지 표면을 제조하는 방법.
13. 제 9항에 있어서,
    일체형 에지로 탄성 중합체 막을 몰딩하는 단계와;
    탄성 중합체 막을 일체형 에지에 의해 지지 구조에 부착하는 단계를
    더 포함하는, 하중 지지 표면을 제조하는 방법.
14. 제 13항에 있어서, 상기 막을 신장하는 단계는 일체형 에지에서 막을 잡아당기는 단계를 포함하는, 하중 지지 표면을 제조하는 방법.
15. 제 13항에 있어서, 상기 막을 지지 구조에 부착하는 단계는 지지 구조상의 복수의 돌출부를 복수의 대응하는 용기에 삽입하는 단계를 포함하고, 복수의 대응하는 용기는 막의 일체형 에지의 경계가 지워지는, 하중 지지 표면을 제조하는 방법.
16. 제 13항에 있어서, 상기 신장된 막은 최종 길이까지 복구되기 전에 지지 구조에 부착되는, 하중 지지 표면을 제조하는 방법.
17. 제 8항에 있어서, 상기 향하게 하는 단계는,
    한 방향에 대응하는 적어도 하나의 구속되지 않은(unconstrained) 측면 이외의 모든 측면 상에 탄성 중합체 막의 적어도 일부분을 구속하고,
    탄성 중합체 막의 일부분의 물질이 한 방향으로 구속되지 않은 측면을 따라 바깥으로 흐를 때까지 탄성 중합체 막의 일부분을 압축하는 단계로
    추가로 한정되는, 하중 지지 표면을 제조하는 방법.
18. 하중 지지 표면을 제조하는 방법으로서,
    탄성 중합체 막이 복수의 커넥터에 의해 상호 연결된 복수의 노드를 포함하도록 탄성 중합체 막을 몰딩하는 단계로서, 상기 커넥터는 제 1 방향으로 연장하고, 상기 커넥터는 노드의 두께보다 얇은 두께를 갖는, 몰딩 단계와;
    막을 소성 변형하고, 제 1 방향으로 더 큰 정렬 정도를 갖는 막의 결정 구조를 제공하도록 충분한 거리로 제 1 방향으로 막을 신장함으로써 탄성 중합체 막을 향하게 하는 단계와;
    막이 최종 길이로 복구되기 전에 막을 지지 구조에 장착하는 단계로서, 상기 막은 지지 구조에 장착된 후에 계속해서 복구되고, 완전히 복구된 막은 지지 구조와 막 사이에 원하는 장력(tension)을 제공하는, 장착 단계를
    포함하는, 하중 지지 표면을 제조하는 방법.
19. 하중 지지 표면으로서,
    지지 구조와;
    몰딩된 탄성 중합체 막으로서, 상기 막의 적어도 일부분은 제 2 방향보다 제 1 방향에서 더 큰 정렬 정도를 갖는 결정 구조를 갖도록 향하게 되고, 상기 막은 제 1 방향과 제 2 방향 사이에 탄성 중합체 물질의 결정구조 정렬을 변화시킴으로서, 상기 막을 분리하는 기계적 구조를 포함하도록 몰딩되고, 제 2 방향은 제 1 방향에 수직인, 몰딩된 탄성 중합체 막과;
    상기 지지 구조상에 장력으로 상기 막을 지지하기 위해 상기 지지 구조와 상기 막 사이의 부착 수단을
    포함하는, 하중 지지 표면.
20. 제 19항에 있어서, 상기 부착 수단은 상기 막에 몰딩된 일체형 에지를 포함하고, 상기 일체형 에지는 복수의 용기, 및 상기 지지 구조상의 복수의 돌출부의 경계가 지워지고, 상기 돌출부 각각은 상기 용기 중 대응하는 하나에 삽입되는, 하중 지지 표면.
21. 제 20항에 있어서, 상기 돌출부 각각은 외부 에지를 포함하고, 상기 외부 에지의 적어도 일부분은 테이퍼링되는(tapered), 하중 지지 표면.
22. 제 21항에 있어서, 상기 외부 에지는 제 2 방향으로 향하는 제 1 및 제 2 측벽, 및 제 1 방향으로 향하는 제 3 및 제 4 측벽을 포함하고, 제 1 및 제 2 측벽은 제 3 및 제 4 측벽보다 더 큰 테이퍼 정도를 갖는, 하중 지지 표면.
23. 제 19항에 있어서, 상기 막의 일부분은 상기 막의 다른 부분보다 더 큰 배향 정도를 갖고, 더 큰 배향의 상기 일부분은 상기 다른 부분보다 더 큰 탄성 정도를 갖는, 하중 지지 표면.
24. 제 23항에 있어서, 상기 막은 커넥터 세그먼트에 의해 상호 연결된 복수의 노드를 포함하고, 상기 커넥터 세그먼트는 상기 노드보다 더 큰 향하게 하는 정도(degree of orientation)를 갖는, 하중 지지 표면.
25. 제 24항에 있어서, 상기 노드는 매트릭스 상태로 배열되는, 하중 지지 표면.

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