TWI551243B - And a method of enclosing the independent cylindrical elastic unit in an integrally formed foaming unit and a mat body - Google Patents

Description

將獨立筒彈性單元封裝於一體成形的發泡單元內之方法及墊體

本發明係一種將獨立筒彈性單元封裝於一體成形的發泡單元內之方法及墊體，尤指在一成型模具中放置獨立筒彈性單元，並灌注發泡原料，以加熱方式固化該發泡原料的方法。

按，近年來，由於工藝技術的進步與生活品質的提高，人們在購買一項新產品時，除了注意該產品是否物美價廉外，更會由其便利性、易用性甚至安全性等方面來考量，而這種市場趨勢的改變，亦使得各行各業之業者必須不斷地致力於研發更新、更進步之產品，方能迎合大多數顧客之需求。以人們生活中必不可少的床墊為例，在日常生活中，大約有三分之一的時間是睡眠時間，故，床墊的軟硬度是否適中？是否能提供穩定的支撐性？即成為影響睡眠品質的最關鍵因素。

目前，床墊的種類可分為彈簧床、乳膠床、氣墊床、水床…等，其中又以彈簧床為主流，請參閱第1圖所示，時下所有彈簧床的結構皆如第1圖所示，係由二墊體層11、一彈簧層12及一罩體13構成，該等墊體層11係分別貼靠住該彈簧層12的上下兩側，以形成一「三明治」結構，意即，該等墊體層11及彈簧層12間並無黏合或連接的機構，而必須透過該罩體13，緊密地包覆並固定該等墊體層11及彈簧層12，始能結合成床墊1。

然而，前述「三明治」結構在使用上並不完善，無法完全發揮出彈簧床的應有性能，其主要原因在於：因為該等墊體層11及彈簧層12係分別屬於獨立且未相互連接的單一元件，故該罩體13必須在該墊體層11及彈簧層12的周緣施加一緊密的包覆力，始能確保該彈簧層12不會因外力的影響而偏移，而如此一來，該等墊體層11之周緣勢必會因該罩體13 的包覆而被壓縮，造成該等墊體層11的中間部位會稍微向外隆起。據此，該等墊體層11即無法提供理想中的鬆軟舒適度，且該彈簧層12亦無法穩固地提供垂直方向的彈性變形支撐力。

除了床墊1之外，座墊、靠墊、頭枕的生活用具的原理也與床墊近似，都需供使用者一軟硬適中且具變形恢復功能的支撐物，以減輕使用者臀部、背脊或者頭部的負荷或疲勞感。然而，在發明人數十年的研發及銷售經驗中，卻發現市面上從未有業者思及使用「彈簧」來提昇座墊、靠墊、頭枕等支撐物的彈性觸感及使用壽命。發明人著手進行研究後，發現除了工藝技術上的困難外，還有另一個重要原因，因為座墊、靠墊、頭枕係屬於「局部性」的支撐物，其構型需配合人體的對應部位(即，臀部、背脊或頭頸部)，因此，若要以前述「三明治」結構來製造，則業者必須在生產出該等墊體層11後，另外執行一裁切工序，處理出特殊的弧面，以配合人體的對應部位，而此一裁切工序不僅會大幅影響生產的效率及成本，且精密度要求較高，容易拉低良率，故難以實際應用。

因此，如何打破業界的固有思路，設計出一種嶄新的製作方法，不僅能將彈簧封裝於一體成形的墊體層內，且尚能輕易在墊體層上形成對應人體部位的弧面，即成為本發明在此亟欲解決的重要問題。

有鑑於時下的床墊、椅墊、靠墊的結構多呈「三明治」結構，因而無法提供理想中的鬆軟觸感及彈性能力的問題，發明人憑藉著多年來的實務經驗，並經過不斷地研發、測試及改良後，終於設計出本發明之一種將獨立筒彈性單元封裝於一體成形的發泡單元內之方法及墊體，期能提供業界一嶄新的製作工序。

本發明之一目的，係提供一種將獨立筒彈性單元封裝於一體成形的發泡單元內之方法，係應用於一成型模具上，該成型模具內設有一成型空間，該方法包括下列步驟：將一獨立筒彈性單元置入該成型空間中，該獨立筒彈性單元包括複數個獨立筒彈簧及一袋體，該袋體內設有複數個容置空間，各該獨立筒彈簧係分別被封裝於各該容置空間中；將一發泡原料灌注至該成型模具中，該發泡原料係包覆住該彈性單元，但不會填滿該 成型空間，該發泡原料能使該彈性單元與該成型模具的底側間保持一預定距離，並在該成型空間內預留一膨脹空間；嗣，封閉該成型模具，並對該成型模具進行加熱處理，使該發泡原料能因受熱而發泡，且向外膨脹至填滿該膨脹空間，並向內膨脹至抵靠在該獨立筒彈性單元之周緣，進而在該成型空間內固化，形成一體成形之一發泡單元，使得該發泡單元及該獨立筒彈性單元能緊密地結合成一墊體。如此，由於該獨立筒彈性單元係被封裝於一體成型的發泡單元中，故該墊體能具備較佳的結構強度及支撐穩定性。

為便 貴審查委員能對本發明之製作流程、技術原理及其目的有更進一步的認識與理解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

〔習知〕

1‧‧‧床墊

11‧‧‧墊體層

12‧‧‧彈簧層

13‧‧‧罩體

〔本發明〕

2、3‧‧‧墊體

21、31‧‧‧獨立筒彈性單元

211、311‧‧‧袋體

212、312‧‧‧獨立筒彈簧

213‧‧‧容置空間

22、32‧‧‧發泡原料

23、33‧‧‧發泡單元

231、331‧‧‧隆起部

330‧‧‧透氣孔

M1‧‧‧成型模具

M10、M20‧‧‧成型空間

M11、M21‧‧‧膨脹空間

M12‧‧‧弧面

M2‧‧‧下模具

M3‧‧‧上模具

M31‧‧‧支撐部

第1圖係習知之床墊示意圖；第2A~2B圖係本發明之方法之第一較佳實施例示意圖；第3圖本發明之方法之第二較佳實施例示意圖；及第4圖係本發明之墊體結構圖。

本發明係一種將獨立筒彈性單元封裝於一體成形的發泡單元內之方法及墊體，請參閱第2A圖所示，係本發明之第一較佳實施例的流程示意圖，該方法係應用於一成型模具M1上，該成型模具M1內設有一成型空間M10，首先，將一獨立筒彈性單元21置入該成型空間M10中，使其位置能對應於該成型模具M1之底側。

在本實施例中，該獨立筒彈性單元21係包括一袋體211及複數個獨立筒彈簧212，該袋體211之材質可為不織布的柔軟材料，且其內部經縫製形成有複數個容置空間213，該獨立筒彈簧212則為一圓筒狀的彈簧結構，其構型分別與各該容置空間213相匹配，以能被縫製並封裝於各該容置空間213中，使各該獨立筒彈簧212能貼靠到該袋體211的內壁。

嗣，將一發泡原料22注入該成型模具中，使該發泡原料22能包覆住該獨立筒彈性單元21，且該袋體211能作為一隔離的元件，確保 該發泡原料22不會滲入該袋體211中。在本實施例中，該發泡原料22包括一熔化塑膠(如：聚乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯…等)及一發泡劑(Foaming Agent，例如聚氨酯發泡劑)，由於發泡原料22的選用係業界之公知技術，故在此即不特別贅述。

請參閱第2A及2B圖所示，在注入該發泡原料22後，該發泡原料22並不會填滿該成型空間M10，而能在該成型模具M1中預留一膨脹空間M11，且該發泡原料22能使該獨立筒彈性單元21與該成型模具M1之底側間保持一預定距離，嗣，封閉該成型模具M1，並對該成型模具M1進行加熱處理，使該發泡原料22能因受熱而發泡，且向外膨脹至填滿該膨脹空間M11，並向內膨脹至抵靠在該獨立筒彈性單元21之周緣，進而在該成型空間M10內固化，此時，固化後的發泡原料22將能形成一體成型之一發泡單元23(即，發泡聚乙烯、發泡聚苯乙烯或發泡聚丙烯…等)，且該袋體211之外表面能隨著固化固定於該發泡單元23上，該發泡單元23及該獨立筒彈性單元21能緊密地結合成一墊體2。

如此，由於該獨立筒彈性單元21係被封裝於一體成型的發泡單元23中，故該墊體2能具備較佳的結構強度及支撐穩定性。相較於第1圖所示之床墊1，由於二墊體層11及一彈簧層12組成的「三明治」結構，必須再透過一罩體13包覆固定，故該墊體層11兩端勢必會較為緊繃，致使其中間部位略為膨脹隆起，而無法提供預期中的鬆軟質感。

在前述實施例中，該成型模具M1之底側尚設有至少一弧面M12，以在該發泡原料22被注入該成型空間M10，並經加熱處理後，該發泡原料22能因膨脹而迫緊該弧面M12，並在固化形成該發泡單元23後，該發泡單元23上對應於該弧面M12的部位能形成一隆起部231，據此，即能解決習知「三明治」結構尚須透過裁切工序形成隆起部的問題。請參閱第2B圖所示，經由本發明之方法所製成之墊體2，其結構主要包括該獨立筒彈性單元21及該發泡單元23，其中該發泡單元23係一體成形，且該獨立筒彈性單元21係固設於該發泡單元23中。

在此要特別一提者，在前述實施例中，該成型模具M1係單一模具，惟，為提昇該墊體2的外型多變性(如：該墊體2上下兩側都具 有隆起部231)，業者亦能使用上下模的方式製造，合先陳明。此外，由於前述實施例之製程係用於製作座墊、靠墊、頭枕等局部性的支撐物，該成型模具M1之體積並非十分龐大，故業者能夠輕易地評估出該發泡原料22的膨脹發泡效果，並不會因為發泡導致無法控制該獨立筒彈性單元21的定位位置，在此一併敘明。

請參閱第3圖所示，係本發明之第二較佳實施例，在該實施例中，該成型模具係由一下模具M2及一上模具M3構成，且該下模具M2中形成有一成型空間M20，該上模具M3中則設有複數個支撐部M31。首先，業者能將一發泡原料32注入該成型空間M20中，該發泡原料32並不會填滿該成型空間M20，且能預留一膨脹空間M21；嗣，將一獨立筒彈性單元31置入該發泡原料32中，令該發泡原料32能包覆該獨立筒彈性單元31，由於該獨立筒彈性單元31及發泡原料32之材質皆與前述實施例相同，故在此亦不再贅述。

請參閱第3及4圖所示，在完成前述步驟後，將該上模具M3裝設至該下模具M2上，以封閉該成型空間M20，此時，該支撐部M31將能抵靠到該獨立筒彈性單元31的頂側，使該獨立筒彈性單元31之頂側及底側能分別與該上模具M3及下模具M2間保持一預定間隔；最後，再對該成型模具進行加熱處理，使該發泡原料32能因受熱而發泡，由於該等支撐部M31能定位住該獨立筒彈性單元31於該成型空間M20中的位置，故在該發泡原料32向外膨脹至填滿該膨脹空間M21，並向內膨脹至抵靠在該獨立筒彈性單元31之周緣的過程中，該獨立筒彈性單元31將不會因為發泡效果而產生歪斜；俟該發泡原料32在該成型空間M20內固化，形成一體成形之一發泡單元33後，該發泡單元33及該獨立筒彈性單元31即能緊密地結合成一墊體3。

承上，在加熱處理完成後，由於固化後的發泡單元33與該獨立筒彈性單元31間之連接力道大於該發泡單元33與該上模具M3間的連接力道，故在該墊體3由該成型模具中取出後，該墊體3之底側上對應於各該支撐部M31之位置將能分別形成一透氣孔330，使該獨立筒彈性單元31能透過該透氣孔330連通至該發泡單元33外。由於該獨立筒彈性單元 31之袋體311係隨著該發泡單元33固化固定連接於該發泡單元33之內壁面上，故能成為一隔離元件，確保該獨立筒彈性單元31內之獨立筒彈簧312能有效發揮其彈性支撐力。此外，本實施例亦能如第2A圖所示之實施例般，透過成型模具之底面內的弧面，在該發泡單元之頂側形成至少一隆起部331。

以上所述，僅為本發明之若干較佳實施例，惟，本發明之技術特徵並不侷限於此，凡相關技術領域之人士，在參酌本發明之技術內容後所能輕易思及之變化，均應不脫離本發明之保護範疇。

21‧‧‧獨立筒彈性單元

211‧‧‧袋體

212‧‧‧獨立筒彈簧

213‧‧‧容置空間

22‧‧‧發泡原料

M1‧‧‧成型模具

M10‧‧‧成型空間

M11‧‧‧膨脹空間

M12‧‧‧弧面

Claims (5)

1. 一種將獨立筒彈性單元封裝於一體成形的發泡單元內之方法，係應用於一成型模具上，該成型模具包括一上模具及一下模具，其中該下模具內設有一成型空間，該上模具之底側則設有複數個支撐部，該方法包括下列步驟：將一發泡原料灌注至該下模具中，該發泡原料並不會填滿該成型空間，且能在該成型空間內預留一膨脹空間；將一獨立筒彈性單元置入該成型空間中，使該發泡原料能包覆住該獨立筒彈性單元，該獨立筒彈性單元包括複數個獨立筒彈簧及一袋體，該袋體內設有複數個容置空間，各該獨立筒彈簧係分別被封裝於各該容置空間中，使該發泡原料不會滲入該容置空間中；將該上模具裝設至該下模具上，以封閉該成型空間，該上模具之各該支撐部係分別抵靠到該獨立筒彈性單元之頂側，使該獨立筒彈性單元之頂側及底側能分別與該上模具及下模具間保持一預定間隔；及對該成型模具進行加熱處理，使該發泡原料能因受熱而發泡，且向外膨脹至填滿該膨脹空間，並向內膨脹至該獨立筒彈性單元之周緣，進而在該成型空間內固化，形成一體成形之一發泡單元，使得該發泡單元及該獨立筒彈性單元能緊密地結合成一墊體，俟該上模具被移除後，該墊體之底側上對應於各該支撐部之位置能分別形成一透氣孔。
2. 如請求項1所述之方法，其中該成型模具之底側尚設有至少一弧面，以在該發泡原料被注入該成型空間，並經加熱 處理後，該發泡原料能因膨脹而迫緊該弧面，並在固化形成該發泡單元後，該發泡單元上對應於該弧面的部位能形成一隆起部。
3. 如請求項2所述之方法，其中該發泡原料包括一熔化塑膠及一發泡劑，且該熔化塑膠的材質為聚乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯。
4. 一種將獨立筒彈性單元封裝於一體成形的發泡單元內之墊體，包括：一獨立筒彈性單元，包括複數個獨立筒彈簧及一袋體，該袋體內設有複數個容置空間，各該獨立筒彈簧係分別被封裝於各該容置空間中；及一發泡單元，係由一發泡原料經加熱處理，膨脹並固化而成，該發泡單元係包覆住該獨立筒彈性單元，且該袋體之外表面係隨著該發泡原料之固化而與該發泡單元連接成一體，該等獨立筒彈簧則能透過該袋體，抵靠到該發泡單元之內壁面，該發泡單元之底側上形成有至少一透氣孔，該獨立筒彈性單元能透過該透氣孔，連通至該發泡單元外。
5. 如請求項4所述之墊體，其中該發泡單元之頂側上形成有至少一隆起部。