KR20230122777A - 단단하고 얇은 쿠션 매트를 포함하는 수면용 매트리스 조립체, 이를 포함하는 침대 및 이를 위한 쿠션 매트 - Google Patents

단단하고 얇은 쿠션 매트를 포함하는 수면용 매트리스 조립체, 이를 포함하는 침대 및 이를 위한 쿠션 매트 Download PDF

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Abstract

종래에 비해 더 얇은 두께를 가지면서도 편안한 수면 상태를 제공할 수 있는 쿠션 매트, 이를 포함하는 수면용 매트리스 조립체, 및 이를 포함하는 침대가 제공된다. 상기 매트리스 조립체는, 복수의 스프링을 포함하는 스프링 매트; 및 상기 스프링 매트 상에 배치된 쿠션 매트를 포함하되, 상기 쿠션 매트는, 10.0MPa 내지 35.0MPa의 인장 강도(tensile strength), 2.5MPa 내지 5.0MPa의 인장 응력(100% Modulus) 및 50.0 내지 80.0의 경도(Shore A Hardness)를 갖는 고분자를 포함한다.

Description

단단하고 얇은 쿠션 매트를 포함하는 수면용 매트리스 조립체, 이를 포함하는 침대 및 이를 위한 쿠션 매트{SLEEPING MATTRESS ASSEMBLY INCLUDING HARD AND THIN CUSHION MAT, BED INCLUDING THE SAME AND CUSHION MAT THEREFOR}
본 발명은 수면용 매트리스 조립체 및 이를 포함하는 침대에 관한 것이다. 상세하게는 종래에 비해 더 얇은 두께를 가지면서도 편안한 수면 상태를 제공할 수 있는 쿠션 매트, 이를 포함하는 수면용 매트리스 조립체, 및 이를 포함하는 침대에 관한 것이다.
침대는 사람이 누워 안락하게 수면을 취할 수 있는 가구를 총칭한다. 사람 마다 수면 자세가 다르기 때문에 침대는 수면을 취하는 사람의 신체 굴곡을 안정적으로 지지해줄 것이 요구된다. 예를 들어 천장을 보고 정자세로 수면을 취할 경우 사람의 척추에 의해 형성되는 허리와 엉덩이 굴곡을 자연스럽게 지지해야 허리 통증을 야기하지 않을 수 있다. 다른 예를 들어, 옆으로 돌아 누워 수면을 취할 경우 목과 어깨, 허리 굴곡을 지지할 필요가 있다.
이러한 이유로 침대는 사용자의 신체 굴곡을 따라 변형 가능한 매트리스 조립체를 구비하여 사용자에게 쿠션감과 안락함을 제공함과 동시에 척추와 근육, 신경계통에 가해지는 부담과 압박을 최소화하기 위한 방향으로 연구 개발되고 있다.
KR 10-1760727 B1
침대용 매트리스 조립체(내지는 수면용 매트리스 조립체)는 스프링 매트(또는 스프링층) 및 스프링 매트 상에 놓인 쿠션 매트(또는 쿠션층)을 포함할 수 있다.
이 때 스프링 매트는 서로 독립적으로 신축 변형 가능하게 배열된 복수의 스프링을 포함하여 사용자의 신체 굴곡을 따라 변형함으로써, 주로 사용자의 신체를 국부적으로 지지하고 푹신한 쿠션감을 제공하는 기능을 갖는다.
또, 쿠션 매트는 위와 같은 스프링에 의한 쿠션감을 보완함과 동시에, 주로 스프링의 단단한 질감을 커버하기 위해 사용된다. 종래 쿠션 매트로는 폴리우레탄계열 스펀지 등이 사용된다.
폴리우레탄계 고분자는 압축률(compressibility) 및/또는 압축 변형률(compressive strain)이 높다. 따라서 앞서 설명한 것과 같이 하부의 스프링으로 인한 이질감을 감추기 위해서는 상당한 두께로 제공될 필요가 있다. 이에 따라 종래의 스프링 매트의 두께는 주로 최소 4.0cm 이상으로 제공되고 있으며, 사용자에 따라 원하는 쿠션 정도가 상이하기 때문에 쿠션 매트는 경우에 따라 10.0cm 이상, 두꺼울 경우 15.0cm 이상으로 제공되기도 한다. 그러나 위와 같은 폴리우레탄이 갖는 물리적 특성으로 인해 몇 가지 문제가 여전히 남아 있다.
우선 폴리우레탄계 고분자를 이용한 쿠션 매트는 압축과 복원의 반복 과정에서 복원력이 저하되며, 소위 매트 꺼짐(또는 쿠션 꺼짐) 현상이 발생하기도 한다. 즉, 압축된 쿠션 매트가 복원되지 않고 압축된 상태로 잔존함에 따라, 초기 상태에서와 같이 충분한 쿠션감을 제공하지 못하고 사용자에게 불편함을 야기한다. 이로 인해 매트리스 조립체의 제조 원가 중 상대적으로 높은 부분을 차지하는 스프링 매트가 충분한 내구성을 유지하고 있음에도 불구하고, 쿠션 매트의 손상으로 인해 매트리스 조립체 전체의 교체가 요구되기도 한다.
다른 문제 중 하나는 소위 쿠션의 독립성 문제이다. 전술한 바와 같이 스프링 매트의 복수의 스프링들 각각은 평면상 하나의 섹터를 형성하며, 서로 대략 독립적으로 신축 변형될 수 있다. 이 때 어느 하나의 스프링이 압축되었을 때, 인접한 다른 스프링이 함께 압축되는지 여부, 내지는 압축되는 정도를 쿠션의 독립성이라 지칭한다. 스프링은 사용자 신체 굴곡을 자연스럽게 지지하기 위해 원활한 신축 변형이 요구되나, 실제 신체가 놓인 부분 외 다른 부분의 스프링이 함께 압축될 경우 신체를 안정적으로 지지하지 못해 척추 등에 부담이 가해짐은 물론, 침대가 출렁이는 느낌을 주거나, 또는 심할 경우 멀미감을 주기까지 한다.
이 때 본 발명자는, 쿠션의 독립성이 스프링 매트 상에 놓인 쿠션 매트의 적층 방향 두께와 상관 관계에 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 전술한 바와 같이 폴리우레탄계 고분자를 쿠션 매트 소재로 이용할 경우 최소 4.0cm 이상의 쿠션 매트 두께가 요구되고, 이에 따라 쿠션의 독립성이 저하될 수 있다. 이는 쿠션 매트가 압축 변형될 때 쿠션 매트 내부에 작용하는 굽힘 응력(bending stress), 인장 응력(tensile stress), 압축 응력(compressive stress) 등에 기인한 것일 수 있으나, 본 발명이 어떠한 이론에 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 발명자의 관점에서는, 중력 방향, 즉 압축 방향의 힘이 가해질 때, 쿠션 매트의 두께가 높을수록 더 큰 수평 방향 응력이 가해지기 때문으로 이해하고 있다. 이와 같이 쿠션 매트의 두께에 따른 쿠션의 독립성 외에도, 폴리우레탄계 고분자의 낮은 인장 강도와 인장 모듈러스, 낮은 연신율 등 소재 자체의 물리적 특성의 한계로 인해 쿠션의 독립성이 저하되는 것으로 생각된다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래 폴리우레탄계 고분자 소재를 매트리스 조립체의 쿠션 매트로 이용할 때 갖는 물리적 특성의 한계를 극복하기 위해 새로운 소재를 이용한 쿠션 매트를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 위의 쿠션 매트를 포함하는 매트리스 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 위의 매트리스 조립체를 포함하는 침대를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 어느 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 매트리스 조립체는 복수의 스프링을 포함하는 스프링 매트; 및 상기 스프링 매트 상에 배치된 쿠션 매트를 포함하되, 상기 쿠션 매트는, 10.0MPa 내지 35.0MPa의 인장 강도(tensile strength), 2.5MPa 내지 5.0MPa의 인장 응력(100% Modulus) 및 50.0 내지 80.0의 경도(Shore A Hardness)를 갖는 고분자를 포함한다.
상기 고분자는, 300% 내지 1,000%의 신장율(elongation)을 가질 수 있다.
또, 10% 내지 20%의 압축률(ASTM D395, @100℃)을 가질 수 있다.
상기 고분자는, 0.85g/cm3 내지 0.99g/cm3의 밀도를 가질 수 있다.
상기 쿠션 매트의 적층 방향 두께는 1.0mm 내지 15mm 범위에 있을 수 있다.
상기 쿠션 매트는 적어도 부분적으로 상기 스프링 매트의 측면을 커버하도록 배치될 수 있다.
또, 상기 매트리스 조립체는, 상기 스프링 매트와 쿠션 매트를 포함하는 복수의 레이어가 결합되어 일체화될 수 있다.
또, 상기 매트리스 조립체는 상기 스프링 매트와 쿠션 매트를 둘러싸는 커버 레이어를 더 포함할 수 있다.
이 때 상기 쿠션 매트는 상기 매트리스 조립체의 커버 레이어를 제외한 최상층에 위치할 수 있다.
상기 쿠션 매트는, 아크릴로니트릴-부타디엔 엘라스토머(acrylonitrile-butadiene elastomer), 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체(styrene-butadiene-styrene (tri)block copolymer), 스티렌-(에틸렌-부틸렌)-스티렌 블록공중합체(styrene-(ethylene-butylene)-styrene (tri)block copolymer) 또는 폴리비닐아세테이트 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer)을 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 매트리스 조립체의 쿠션 매트가 상대적으로 높은 강도와 경도, 모듈러스를 가짐에 따라 쿠션의 독립성 저하를 최소화할 수 있다. 따라서 사용자에게 안락함을 제공함과 동시에 신체 굴곡을 안정적으로 지지하여 척추나 근육, 신경계통에 가해지는 부담과 압력을 줄일 수 있다.
또, 상대적으로 낮은 압축률과 얇은 두께의 쿠션 매트를 제공할 수 있어 스프링 매트의 스프링 질감이 사용자에게 전해지는 것을 방지하면서, 쿠션의 독립성을 더욱 높이고, 동시에 장시간 사용에 따른 쿠션 꺼짐 문제를 최소화할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매트리스 조립체의 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 스프링 매트의 확대 사시도이다.
도 3은 실험예 1에 따른 결과를 나타낸 이미지이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 즉, 본 발명이 제시하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 도시된 구성요소의 크기, 두께, 폭, 길이 등은 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장 또는 축소될 수 있으므로 본 발명이 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 '위(above)', '상부(upper)', ‘상(on)’, '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below 또는 beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.
본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.
본 명세서에서, 제1 방향(X)은 임의의 일 방향을 의미하고, 제2 방향(Y)은 평면 내에서 제1 방향(X)과 교차하거나, 수직한 다른 방향을 의미한다. 또, 제3 방향(Z)은 상기 평면과 교차하거나, 수직한 또 다른 방향을 의미한다. 경우에 따라 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)은 각각 수평 방향과 평행하고, 제3 방향(Z)은 중력 방향과 평행할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
다르게 정의되지 않는 한, '어느 평면 시점'은 상기 어느 평면에 대해 수직한 방향과 평행한 방향으로 바라본 시점을 의미한다. 또, 다르게 정의되지 않는 한, '일 방향으로 중첩'은 상기 일 방향과 평행한 방향으로 바라본 시점에서 복수의 구성요소가 겹쳐 배치된 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매트리스 조립체의 분해사시도이다. 도 2는 도 1의 스프링 매트의 확대 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 매트리스 조립체(10)는 스프링 매트(100)(또는 스프링층) 및 쿠션 매트(200)(또는 쿠션층, 또는 쿠션폼)을 포함할 수 있다.
스프링 매트(100)는 상대적으로 하부에 위치하여, 복수의 스프링(110)들을 포함할 수 있다. 복수의 스프링(110)들은 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로 배열될 수 있다. 각 스프링(110)들은 제3 방향(Z)으로의 신축 변형이 가능하도록 배치될 수 있다. 이에 따라 평면 시점에서, 각 스프링(110)들은 하나의 섹터를 구성하며, 복수의 스프링(110)들이 대략 독립적으로 압축됨에 따라 각 섹터의 높낮이가 달라지고, 매트리스 조립체(10)를 포함하는 침대에 누운 사용자의 신체를 안정적으로 지지할 수 있다. 비제한적인 예시로, 스프링(110)은 약 250개 내지 400개, 또는 약 250개 내지 350개로 배치될 수 있다.
몇몇 실시예에서 스프링 매트(100)는 복수의 스프링(110)들 중 적어도 일부를 서로 연결하거나 결합하거나 엮는 강선(130)(또는 링구) 및 연결 스프링(150)을 더 포함할 수 있다. 강선(130)은 스프링 매트(100)의 평면상 테두리와 상응하는 형상을 가지고 테두리 상에 배치되어 인접한 스프링(110)들과 클립 등을 이용해 결합될 수 있다. 강선(130)은 스프링 매트(100)의 사용에 따라 스프링 매트(100)가 뒤틀리는 등의 변형을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.
또, 연결 스프링(150)은 스프링 매트(100)의 폭 방향, 예컨대 제1 방향(X)으로 연장되어, 서로 제2 방향(Y)으로 인접한 두개의 스프링(110)을 연결하거나, 엮을 수 있다. 이에 따라 제2 방향(Y)으로 인접한 스프링(110)은 다소 연결되어, 하나의 스프링(110)이 압축될 경우, 다른 스프링도 이에 영향을 받을 수 있다. 즉, 복수의 스프링(110)들이 서로 완전히 독립적으로 거동하는 것이 아니라, 약간의 종속성을 갖도록 하여 사용자에게 안락함을 제공할 수 있다. 다시 말해서, 연결 스프링(150)을 이용해 복수의 스프링(110)들의 쿠션의 독립성을 다소 제어할 수 있다.
한편, 쿠션 매트(200)는 스프링 매트(100) 상부에 배치될 수 있다. 쿠션 매트(200)는 스프링 매트(100) 상에 직접 놓이거나, 또는 그 사이에 하나 이상의 추가적인 매트(또는 추가적인 층)을 개재하여 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이 쿠션 매트(200)는 스프링 매트(100)와 사용자 사이에 배치되어, 스프링(110)의 질감이 사용자에게 직접적으로 전해지는 것을 줄일 수 있다.
쿠션 매트(200)를 형성하는 고분자는 상대적으로 높은 인장 강도(tensile strength) 및 인장 응력(또는 인장 모듈러스, 또는 인장 응력 모듈러스)를 가질 수 있다. 이를 통해 종래의 폴리우레탄 쿠션 매트의 압축 변형 과정에서 쿠션의 독립성이 저하되는 것을 완화할 수 있다. 또, 매트리스 조립체(10)의 반복 사용에도 불구하고 쿠션 매트(200)의 복원력 저하의 정도가 매우 미미할 수 있다.
예를 들어, 쿠션 매트(200) 고분자의 강도, 예컨대 인장 강도는 약 10.0MPa 내지 35.0MPa, 또는 약 11.0MPa 내지 32.5MPa, 또는 약 12.0MPa 내지 30.0MPa 범위에 있을 수 있다. 인장 강도가 상기 범위 보다 크면 쿠션감이 충분하지 못해 수면용 매트리스 조립체(10)로 이용하기 적당하지 않을 수 있다. 반면 인장 강도가 상기 범위 보다 작으면 쿠션의 독립성이 저하될 수 있다. 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서, 인장 강도는 재료에 인장력을 가한 경우 재료가 파단에 이를 때 까지의 강도를 의미한다.
또, 쿠션 매트(200) 고분자의 인장 모듈러스는 2.5MPa 내지 5.0MPa, 또는 약 2.6MPa 내지 4.5MPa, 또는 약 2.7MPa 내지 4.0MPa 범위에 있을 수 있다. 마찬가지로, 인장 모듈러스가 상기 범위 보다 크면 쿠션감이 충분하지 못해 수면용 매트리스 조립체(10)로 이용하기 적당하지 않을 수 있다. 반면 인장 모듈러스가 상기 범위 보다 작으면 쿠션의 독립성이 저하될 수 있다. 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 인장 모듈러스는 100% 모듈러스(100% Modulus)를 의미하며, 재료가 100% 신장될 때 단위 면적에 가해지는 힘을 의미한다.
또한 쿠션 매트(200) 또는 쿠션 매트(200)의 고분자의 경도(hardness) 값은 50.0 내지 80.0, 또는 약 55.0 내지 75.0, 또는 약 60.0 내지 70.0 범위에 있을 수 있다. 마찬가지로 경도가 상기 범위 보다 크면 쿠션감이 충분하지 못해 수면용 매트리스 조립체(10)로 이용하기에 적당하지 않을 수 있다. 반면 경도가 상기 범위 보다 작으면 쿠션의 독립성이 저하될 수 있다. 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 경도는 쇼어 경도(Shore A hardness)를 의미한다.
본 발명의 발명자는 전술한 인장 강도와 모듈러스, 경도 외에, 인장 강도 등과 소정의 상관 관계에 있으면서, 쿠션의 독립성에 영향을 미칠 수 있는 추가적인 물성을 제시한다.
예를 들어, 쿠션 매트(200) 또는 쿠션 매트(200)의 고분자는 약 10% 내지 20%, 또는 약 10% 내지 18%, 또는 약 10% 내지 16%의 압축률(compressibility)을 가질 수 있다. 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 압축률은 ASTM D395에 따라 100℃에서 측정된 것을 의미한다.
본 실시예에 따른 쿠션 매트(200)는 종래에 비해 더 얇은 두께, 예를 들어 약 1.0mm 내지 15mm, 또는 약 3.0mm 내지 13.0mm, 또는 약 5.0mm 내지 11.0mm 수준의 두께를 가짐에도 불구하고 상대적으로 작은 압축률을 가져 사용자에게 스프링(110)의 질감이 전해지는 것을 방지할 수 있다. 쿠션 매트(200)가 얇은 두께를 가지기 때문에, 제3 방향(Z)으로 큰 두께를 가짐에 따라 쿠션의 독립성이 저하되는 현상을 완화함은 물론, 압축률이 작기 때문에 쿠션 매트(200)의 두께 변형 현상, 즉 소위 쿠션 꺼짐 현상을 최소화할 수 있다.
또 쿠션 매트(200) 또는 쿠션 매트(200) 고분자는 약 0.85g/cm3 내지 0.99g/cm3, 또는 약 0.86g/cm3 내지 0.99g/cm3, 또는 약 0.87g/cm3 내지 0.99g/cm3, 또는 약 0.88g/cm3 내지 0.99g/cm3, 또는 약 0.90g/cm3 내지 0.99g/cm3의 밀도를 가질 수 있다. 종래의 폴리우레탄 계열 등 고분자와 달리 상대적으로 높은 밀도를 갖는 본 실시예에 따른 쿠션 매트(200)는 쿠션 매트(200)의 두께 변형 현상을 최소화할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 쿠션 매트(200) 또는 쿠션 매트(200)의 고분자는 약 300% 내지 1,000%, 또는 약 320% 내지 950%, 또는 약 340% 내지 900%, 또는 약 350% 내지 850%의 신장율(elongation)을 가질 수 있다. 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 신장율(또는 연신율)은 인장 시험에 따라 재료 파단되기까지 늘어나는 비율을 의미하며, 2배로 신장될 경우 신장율은 100%이다.
본 실시예에 따른 쿠션 매트(200)는 종래에 비해 더 높은 신장율을 갖는 소재로 형성되어, 전술한 바와 같이 상대적으로 얇은 두께로 제공되는 경우에도 내구성 저하를 방지할 수 있고, 쿠션의 독립성 저하를 최소화할 수 있다.
이상에서 본 실시예의 쿠션 매트(200) 또는 그 재료 고분자의 다양한 물성을 다양한 수치 범위로 제시하였으며, 그 표현 상의 형식과 무관하게 어느 수치 범위의 하한을 그 하한으로 하고, 다른 수치 범위의 상한을 그 상한으로 하는 또 다른 수치 범위에 대한 개시를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
전술한 수치 범위의 물성을 구현하기 위해 적합한 고분자 재료의 예로는, 아크릴로니트릴-부타디엔 엘라스토머(acrylonitrile-butadiene elastomer), 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체(styrene-butadiene-styrene (tri)block copolymer), 스티렌-(에틸렌-부틸렌)-스티렌 블록공중합체(styrene-(ethylene-butylene)-styrene (tri)block copolymer) 또는 폴리비닐아세테이트 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer) 등의 부타디엔계 고분자, 스티렌계 공중합 고분자, 에틸렌계 공중합 고분자 등을 예시할 수 있다.
또한 전술한 다양한 물성은 위의 고분자/공중합체의 단위체의 비율, 예를 들어 아크릴로니트릴-부타디엔 엘라스토머의 아크릴로니트릴기의 비율, 스티렌계 고분자의 스티렌의 비율, 폴리비닐아세테이트 공중합체의 에틸렌 비율 등을 통해 제어할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 쿠션 매트(200)는 전술한 물성을 가짐에 따라 매우 얇은 형태로 제공될 수 있다. 쿠션 매트(200)의 제3 방향(Z)으로의 두께, 즉 적층 방향으로의 두께가 얇음에도 불구하고 그 물성으로 인해 사용자에게 스프링(110)의 질감이 전해지는 것을 방지하고, 쿠션의 독립성을 향상시키며, 쿠션 변형 문제를 완화할 수 있다.
또한 쿠션 매트(200)가 탄력이 우수한 고분자 소재를 포함하여 종래의 폴리우레탄계 고분자와 달리 스프링(110)과의 결합 특성을 높일 수 있다. 따라서, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니나, 종래와 같이 스프링 매트(100)와 쿠션 매트(200)의 결합을 위한 복잡한 구조를 생략하더라도 쿠션 매트(200)가 스프링 매트(100) 상에서 고정되지 않고 밀리는 현상을 방지할 수 있다.
그 외에도 쿠션 매트(200)의 얇은 두께로 인해 본 발명 특유의 구조를 제공할 수 있다. 예를 들어, 도면으로 표현하지 않았으나, 쿠션 매트(200)는 스프링 매트(100)의 측면을 적어도 부분적으로 커버할 수 있다. 이를 통해 스프링 매트(100)의 강선(130)을 포함하여 단단한 측면이 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다.
또, 도면으로 표현하지 않았으나, 매트리스 조립체(10)는 스프링 매트(100)와 쿠션 매트(200)를 커버하도록 둘러싸는, 구체적으로 스프링 매트(100)의 하면과 쿠션 매트(200)의 상면을 둘러싸는 직물 내지는 섬유 소재의 커버 레이어를 더 포함할 수 있다. 이 때 매트리스 조립체(10)에 있어서 쿠션 매트(200)는 최상부에서 2번째 레이어에 해당할 수 있다. 다시 말해서, 커버 레이어를 제외할 경우 쿠션 매트(200)는 최상부에 배치될 수 있다.
전술한 것과 같은 형태로 구현된 쿠션 매트를 포함하는 침대용 매트리스 조립체와 종래의 침대용 매트리스 조립체를 다수 제조하여 선호 테스트 실험을 진행하였다. 실험에 진행한 매트리스 조립체의 구성은 하기와 같다. 이 때 스프링 매트리스는 모두 동일한 것을 이용하였고, 매트리스 조립체의 크기는 싱글 침대(폭 100cm, 길이 200cm)를 기준으로 하였다. 이 때 폴리우레탄은 시중에서 구입하여 사용하였으며, 두께가 두꺼울수록 밀도가 작은 것을 이용하였다.
쿠션 매트리스 두께 쿠션 매트리스 소재
제조예 1 7.0mm 아크릴로니트릴-부타디엔
제조예 2 7.0mm 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체
제조예 3 8.0mm 아크릴로니트릴-부타디엔
제조예 4 8.0mm 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체
제조예 5 10.0mm 아크릴로니트릴-부타디엔
제조예 6 10.0mm 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체
제조예 7 15.0mm 아크릴로니트릴-부타디엔
제조예 8 10.0mm 폴리우레탄
제조예 9 15.0mm 폴리우레탄
제조예 10 40.0mm 폴리우레탄
제조예 11 80.0mm 폴리우레탄
제조예 12 12.0mm 폴리우레탄
제조예 13 15.0mm 폴리우레탄
<실험예 1>
그리고 제조예들에 따라 준비된 매트리스 조립체를 이용해 25명을 대상으로 선호도 실험을 블라인드로 진행하였다.
일반적으로 사용자의 취향 또는 척추 상태 등에 따라 쿠션감이 다소 적고 단단한 느낌의 매트리스를 선호하거나, 또는 쿠션감이 큰 느낌의 매트리스를 선호하기도 한다. 이 때 매트리스의 전체적인 쿠션감은 전술한 바와 같이 쿠션 매트(200)의 소재에 따라 조절되거나, 또는 스프링 매트(100)의 스프링의 구조, 연결 방식에 따라 조절되기도 한다. 다만 전술한 제조예들은 모두 동일한 스프링 매트를 이용하였는 바, 선호도 실험을 통해 쿠션 매트(200)에 따른 쿠션감 및 쿠션의 독립성 평가를 진행할 수 있었다.
그리고 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 매트리스 조립체인 제조예 1 내지 제조예 7을 선호한 사람이 10명으로 조사되었다.
참고로, 제조예 1과 제조예 2의 경우 스프링 질감으로 인해 쿠션감을 느낄 수 없어 선택한 사람이 없었고, 제조예 3 내지 제조예 7의 경우 스프링 질감이 느껴진다는 사람은 없었다.
또, 종래 폴리우레탄계 쿠션 매트를 이용한 제조예 8 내지 제조예 13 중, 매우 얇은 두께의 쿠션 매트를 이용한 제조예 8과 제조예 9를 선호한 사람은 없었다. 그 이유는 모두 스프링 질감으로 인해 쿠션감을 느낄 수 없기 때문이었다.
또한 상대적으로 단단한 느낌을 주는 쿠션 매트를 이용한 제조예 10에서 6명으로 다수의 선호도가 조사되었고, 상대적으로 푹신한 느낌을 주는 쿠션 매트를 이용한 제조예 12에서 5명으로 다수의 선호도가 조사되었다.
즉, 상대적으로 단단한 느낌을 주는 본 발명에 따른 쿠션 매트를 선택한 사람(제조예 3 내지 제조예 7, 특히 제조예 5 내지 제조예 7)과 제조예 10을 선택한 사람이 25명 중 16명으로 조사되었다.
<실험예 2>
전술한 실험예 1에서 푹신한 매트리스를 선호하는 것으로 조사된 사람, 즉 제조예 12와 제조예 13을 선택한 7명을 대상으로 하여, 제조예 6의 침대와 제조예 10의 침대 둘 중 하나를 선택하는 것으로 조사를 한 결과, 대부분 선호도 선택에 어려움을 겪었고 5명이 제조예 6의 침대를 선택하였다.
즉, 종래 일반적으로 사용되는 단단한 질감의 침대인 제조예 10과 본 발명에 따른 제조예 6의 침대는 사용자에게 주는 느낌에 있어 차이가 실질적으로 나지 않거나, 오히려 과반수가 제조예 6의 침대를 선택하였다. 또한 앞서 설명한 것과 같이 본 발명에 따라 높은 인장 강도, 인장 모듈러스 등을 갖는 소재를 이용한 쿠션 매트는 시간이 경과함에도 불구하고 쿠션의 꺼짐 현상이 억제될 것으로 기대된다.
<실험예 3>
전술한 실험예 1에서 제조예 5 내지 제조예 7을 선택한 9명을 대상으로 하여, 제조예 10의 침대와 제조예 12의 침대 둘 중 하나를 선택하는 것으로 조사를 하였다.
마찬가지로, 전술한 실험예 1에서 제조예 10을 선택한 6명을 대상으로 하여, 제조예 7의 침대와 제조예 12의 침대 둘 중 하나를 선택하는 것으로 조사를 하였다.
그 결과, 제조예 5 내지 제조예 7을 선택한 9명 전원이 제조예 10을 선택하고, 제조예 10을 선택한 6명 전원이 제조예 7을 선택하여, 실험예 2와 마찬가지 취지의 결론을 얻을 수 있었다.
<실험예 4>
전술한 실험예 1에서 제조예 5 내지 제조예 7을 선택한 9명을 대상으로, 제조예 7의 침대와 제조예 10의 침대의 쿠션의 독립성을 평가하였다. 그리고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
선택한 사람
제조예 7 선택 7명
제조예 10 선택 -
선택 불가 2명
<실험예 5>
전술한 실험예 1에서 제조예 10을 선택한 6명을 대상으로, 제조예 7의 침대와 제조예 10의 침대의 쿠션의 독립성을 평가하였다. 그리고 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
선택한 사람
제조예 7 선택 4명
제조예 10 선택 1명
선택 불가 1명
<실험예 6>
전술한 실험예 1에서 제조예 5 내지 제조예 7과 제조예 10을 제외한 나머지를 선택한 10명을 대상으로, 제조예 7의 침대와 제조예 10의 침대의 쿠션의 독립성을 평가하였다. 그리고 그 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
선택한 사람
제조예 7 선택 4명
제조예 10 선택 2명
선택 불가 4명
상기 표 2 내지 표 4를 참조하면, 모든 실험 군에서 제조예 10에 비해 제조예 7에 따른 본 발명의 매트리스 조립체를 이용한 침대가 쿠션의 독립성이 높은 것으로 조사되었다.
즉, 본 발명에 따른 쿠션 매트는 종래와 다른 차원의 물리적 특성을 갖는 소재를 이용함으로써, 쿠션 매트를 상대적으로 얇게 구성할 수 있고 쿠션의 독립성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 매트리스 조립체
100: 스프링 매트
200: 쿠션 매트

Claims (6)

  1. 복수의 스프링을 포함하는 스프링 매트; 및
    상기 스프링 매트 상에 배치된 쿠션 매트를 포함하되,
    상기 쿠션 매트는, 10.0MPa 내지 35.0MPa의 인장 강도(tensile strength), 2.5MPa 내지 5.0MPa의 인장 응력 모듈러스(100% Modulus) 및 50.0 내지 80.0의 경도(Shore A Hardness)를 갖는 고분자를 포함하는, 매트리스 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고분자는, 300% 내지 1,000%의 신장율(elongation) 및 10% 내지 20%의 압축률(ASTM D395, @100℃)을 갖는 매트리스 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고분자는, 0.85g/cm3 내지 0.99g/cm3의 밀도를 갖는 매트리스 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 쿠션 매트의 적층 방향 두께는 1.0mm 내지 15mm 범위에 있는 매트리스 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 쿠션 매트는 적어도 부분적으로 상기 스프링 매트의 측면을 커버하는 매트리스 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 쿠션 매트는, 아크릴로니트릴-부타디엔 엘라스토머(acrylonitrile-butadiene elastomer), 스티렌-부타디엔-스티렌 블록공중합체(styrene-butadiene-styrene (tri)block copolymer), 스티렌-(에틸렌-부틸렌)-스티렌 블록공중합체(styrene-(ethylene-butylene)-styrene (tri)block copolymer) 또는 폴리비닐아세테이트 공중합체(ethylene-vinyl acetate copolymer)을 포함하는 매트리스 조립체.
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