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垫子的制造方法

2021-03-12 23:36:42

垫子的制造方法

  优先权要求

  本申请要求2017年11月17日提交的专利申请号为62/588,211的美国临时专利申请的权益,该申请标题为“包括一个或多个不同材料区域的垫子和用于提高产量的相关制造垫子的方法”。

  技术领域

  本发明的实施例一般涉及用于可压缩垫的弹性缓冲元件,包括床垫、坐垫、宠物床等,包括多个缓冲区,形成包括多个缓冲区的垫子的方法,以及包括从单个缓冲元件形成缓冲区的方法。

  背景技术

  缓冲材料有多种用途,例如用于床垫、座椅表面、鞋垫、包装、医疗器械等。缓冲材料的配方和/或配置可降低缓冲体上的峰值压力,这可增加人或动物的舒适度,并可保护物体免受损坏。缓冲材料可由在负载下发生偏转或变形的材料制成,例如聚乙烯或聚氨酯泡沫(例如卷曲泡沫)、乙烯基、橡胶、弹簧、天然或合成纤维、充液柔性容器等。不同的缓冲材料对于给定压力的响应可能不同,一些材料可能非常适合不同的应用。缓冲材料可以相互结合使用,以达到选定的性能。

  2010年6月8日公布的美国专利“多壁胶塑性材料”,专利号为7730566,其公开内容通过本参考文献完整地包含在本文中,描述了具有相互连接的屈曲壁的缓冲结构。当施加阈值力时,第一壁屈曲。第一壁的屈曲可能会导致第二壁的屈曲,这可能会降低第一壁“底朝外”的可能性。底朝外会增加缓冲物部分在缓冲物的屈曲部分上的压力。垫子的一侧的墙壁间隔相对较近,而另一侧的墙壁间隔较远。也就是说,一些垫子的墙壁只延伸部分通过垫子。当不规则形状的物体压在墙壁上时,墙壁较宽的间隔部分可能比墙壁较近的间隔部分更容易弯曲。

  2014年12月30日公布的美国专利“包括屈曲壁的缓冲元件和形成这种缓冲元件的方法”,专利号为8919750,其公开内容通过本参考文献整体并入本文中,描述了具有顶部缓冲表面和底部底面的缓冲元件,该缓冲元件包括弹性材料和稳定材料。由弹性材料形成的相互连接的屈曲壁与稳定材料连接。

  缓冲元件可采用注塑成型。2016年9月20日公布的美国专利“用于成型大型热塑性零件的小尺寸装置、方法和工具”,专利号为9446542,转让给本申请的受让人,其中描述了一种能够成型大型零件的成型系统,例如用于各种尺寸床垫的垫子,其全部公开内容通过本参考纳入本文。成型系统可以包括压板、线性执行器、肘节夹、注射头和模具。大型缓冲元件的模具由于尺寸大导致价格昂贵。因此,制造商可以购买他们需要的最大的模具(例如,特大号床垫的模具),并使用该模具来形成他们制造的所有不同尺寸的模具。例如,他们可以制作一个特大号床垫,并切割床垫以形成大号、全尺寸和单人床垫。多余的材料通常被回收或丢弃。

  发明内容

  公开了形成缓冲元件的方法。该方法包括形成特大号弹性垫子。特大号弹性垫子可包括多个相交的屈曲墙,所述屈曲墙限定多个膨胀形式的空心柱。特大号弹性垫子可分为四个相同尺寸的缓冲元件。然后,可以从四个相同尺寸的缓冲元件中选择缓冲元件。

  还公开了形成垫子的方法。该方法包括形成包含可压缩材料的第一单元和包含可压缩材料的第二单元。第一元件可围绕空穴形成。第二个元件可以由可压缩材料成型一个大缓冲元件,然后将大缓冲元件分离成四个小缓冲元件而形成。四个小型缓冲元件的尺寸可能基本相同。然后,可以选择四个小缓冲元件中的至少一个作为第二元件。该方法还包括将第二元件插入第一元件包围的空隙中。

  附图说明

  虽然说明书以权利要求结尾,并特别指出并清楚地要求保护本公开的实施例,但是当结合附图阅读时,从以下对本公开的示例实施例的描述中可以更容易地确定本公开的实施例的各种特征和优点,其中:

  图1是根据本公开的一个实施例的扩展形式的垫子的透视图;

  图2是根据本发明实施例的扩展形式的弹性缓冲元件的俯视图;

  图3是根据本公开的一个实施例的扩展形式的垫子的透视图;

  图4是根据本公开的一个实施例的扩展形式的周界垫子的透视图;

  图5是根据本公开的一个实施例的扩展形式的周界垫子的透视图;

  图6是根据本发明实施例的垫子的透视图;

  图7是根据本发明实施例的垫子的透视图;

  图8是根据本发明实施例的缓冲元件的俯视图;

  图9是根据本发明实施例的缓冲元件的俯视图;

  图10是根据本发明实施例的弹性缓冲元件的俯视图;

  图11是根据本发明实施例的夹具的透视图;

  图12是根据本发明实施例的夹具的透视图;

  图13是根据本发明实施例的夹具的俯视图;

  图14是根据本发明实施例的缓冲元件的横截面图;

  图15是根据本发明实施例的垫子的透视图。

  具体实施方式

  本文所示的图示并不意味着是任何特定垫子、缓冲元件、加强元件或其组件的实际视图,而是用于描述说明性实施例的理想化表示。这些图纸不一定要按比例绘制。图形之间常见的元件可以保留相同的数字名称。

  如本文所用,术语“缓冲元件”是指并包括用于缓冲一个物体相对于另一个物体的任何可变形装置。作为非限制性示例,缓冲元件(例如,床垫、坐垫、宠物床等)包括用于缓冲人、动物或者可能会紧靠人、动物或物体的另一物体(例如,床架、座椅、地板等)的材料。

  如本文所用,术语“泡沫”是指并包括在荷载作用下发生偏转或变形的泡沫材料。泡沫材料可通过示例而非限制地包括聚乙烯或聚氨酯泡沫(例如卷曲泡沫)、乳胶泡沫或粘弹性聚氨酯泡沫(例如,记忆泡沫、开孔记忆泡沫或凝胶记忆泡沫)。

  如本文所用,术语“弹性聚合物”是指并包括能够在变形后恢复其原始尺寸和形状的聚合物。换句话说,弹性聚合物是具有弹性或粘弹性性质的聚合物。在本领域中,弹性聚合物也可称为“弹性体”。弹性聚合物包括但不限于均聚物(具有重复的单一化学单元的聚合物)和共聚物(具有两个或更多化学单元的聚合物)。

  如本文所用,术语“弹性嵌段共聚物”是指并包括具有连接在一起的均聚物基团或嵌段的弹性聚合物,例如A–B二嵌段共聚物和A–B–A三嵌段共聚物。A-B二嵌段共聚物具有两个不同的均聚物嵌段。A–B–A三嵌段共聚物具有两个单均聚物嵌段(A),每个嵌段连接到不同均聚物(B)的单个嵌段。

  如本文所用,术语“增塑剂”是指并包括添加到另一种材料(例如,弹性聚合物)以增加材料的工作性的物质。例如,增塑剂可以增加材料的柔韧性、柔软性或延展性。增塑剂包括但不限于碳氢化合物液体,如矿物油。碳氢化合物增塑剂可以是芳香族或脂肪族。

  如本文所用,术语“弹性材料”是指并包括弹性聚合物和弹性聚合物与增塑剂和/或其他材料的混合物。弹性材料是有弹性的(即能够在变形后恢复尺寸和形状)。弹性材料包括但不限于本领域中称为“弹性体凝胶”、“凝胶弹性体”或简单的“凝胶”的材料。

  如本文所用,任何关系术语,例如“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”等,用于在理解本发明和附图时的清晰和方便,并且不意味着或依赖于任何特定的偏好、方向或顺序,除非上下文另有明确指示。

  如本文所用,术语“和/或”是指并且包括一个或多个相关的所列项目的任何和所有组合。

  如本文所用,提及给定参数的术语“基本上”是指并且包括本领域技术人员将理解给定参数、特性或条件以较小程度的变化(例如在可接受的制造公差范围内)得到符合的程度。例如,基本上符合的参数可以是至少约90%符合、至少约95%符合、甚至至少约99%符合。

  本发明描述了一种可滚动包装、折叠或以其他方式压缩以供展示、储存和/或运送给客户的垫子。例如,可以将垫子滚装成圆柱形。卷装垫子可装在圆柱形袋中。例如,2016年3月7日提交的转让给本申请的受让人的美国专利申请序列号15/063114“用于运送缓冲垫的袋子及相关方法”中描述了运送卷装缓冲垫的圆柱形袋子,本申请的全部公开通过本参考纳入本文。压缩和放置在圆柱形袋子中的垫子可能比垫子更容易处理,例如传统包装、运输和以扁平配置出售的垫子。

  图1示出了垫子100的透视图。根据一些实施例,垫子100可以包括顶层104和底层106之间的缓冲元件102。顶层104可以设置在缓冲元件102的顶面103上(例如,连接到)。底层106可以设置在缓冲元件102的底面105上。

  在一些实施例中,顶层104和底层106可以包括泡沫材料。在其它实施例中,顶层104可包括固定在弹性缓冲元件102上或与之集成的可拉伸材料。此类可拉伸材料在2016年3月7日提交的转让给本申请的受让人的美国专利申请序列号15/062621“床垫和床垫顶部包括针织物及相关方法”中进行了描述,本申请的全部公开内容通过本参考纳入本文。在又一其他实施例中,缓冲层100可包括附加层。

  图2示出了具有屈曲壁108(例如单元壁、可折叠壁)的弹性缓冲元件102的简化俯视图。弹性缓冲元件102的屈曲壁108可以相互连接,并且可以以扩展形式限定空心柱110(例如空隙、单元)。如本文所用,术语“扩展形式”是指并且包括缓冲元件102具有其原始尺寸和形状,屈曲壁108分离并限定空心柱110(例如,处于基本未压缩状态)的状态。

  图2示出了两个方向的屈曲壁108,以直角相交,并限定矩形(例如正方形)空隙110。然而,屈曲壁108可以在其他角度相交并限定其他形状的空隙110,例如三角形、平行四边形、六边形、其他四边形、多边形等。弹性缓冲元件102可以包括附加结构和配置,例如,下面文中描述的那些结构和配置,2013年5月7日公布的美国专利“由凝胶弹簧组成的缓冲垫”,专利号为8434748;2014年1月14日公布的美国专利“由核心结构和相关方法组成的缓冲垫”,专利号为8628067;2014年12月30日公布的美国专利“由屈曲壁组成的缓冲元件和形成此类缓冲元件的方法”,专利号为8919750;以及2015年1月13日公布的美国专利“由可变形构件和相关方法组成的衬垫”,专利号为8932692,其全部公布的内容均通过本参考纳入本文。

  屈曲壁108可以由弹性材料形成。弹性体材料如以下公开的专利中描述的材料:1999年11月30日公布的美国专利“凝胶弹性体及其制造和使用方法及制品”,专利号为5994450;2011年6月21日公布的美国专利“中间块中分子量分布广泛的凝胶”,专利号为7964664;1983年1月18日发布的“热塑性弹性体凝胶成分”,专利号为4369284;2014年12月30日公布的美国专利“包括屈曲壁的缓冲元件和形成此类缓冲元件的方法”,专利号为8919750;通过本参考文献将每个元件的全部披露并入本文中。弹性材料可以包括弹性聚合物和增塑剂。弹性体材料可以是凝胶弹性体(在本领域中也称为凝胶、弹性体凝胶或弹性体凝胶)、热塑性弹性体、天然橡胶、合成弹性体、天然和合成弹性体的混合物等。

  弹性体聚合物可以是A–B–A三嵌段共聚物,例如苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)和苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEEPS)。例如,A–B–A三嵌段共聚物目前从德克萨斯州休斯顿的可乐丽美国公司(Kuraray America,Inc)以商标名出售,从德克萨斯州休斯顿的科腾聚合物公司(Kraton Polymers,LLC)以商标名出售。在这些例子中,“A”块是苯乙烯。“B”块可以是橡胶(例如丁二烯、异戊二烯等)或能够用矿物油或其他烃流体塑化的氢化橡胶(例如乙烯/丙烯或乙烯/丁烯或乙烯/乙烯/丙烯)。弹性体材料可包括除苯乙烯基共聚物以外的弹性体聚合物,例如在性质上为热塑性或可由增塑剂溶解或为多组分热固性弹性体的非苯乙烯弹性体聚合物。

  弹性材料可以包括一种或多种增塑剂,例如碳氢化合物流体。例如,弹性材料可包括无芳香食品级白色石蜡矿物油,例如由新泽西州莫瓦市索恩本公司(Sonneborn)以商标名出售的矿物油。

  在一些实施例中,弹性材料可具有增塑剂与聚合物的重量比约0.1:1到约50:1。例如,弹性材料的增塑剂与聚合物的重量比可以从约1:1到约30:1,甚至从约1.5:1到约10:1。在进一步的实施例中,弹性材料可具有增塑剂与聚合物的重量比约4:1。

  弹性材料可以有一个或多个填料(例如,轻质微球)。填料可能影响弹性材料的热性能、密度、加工等。例如,空心微球(例如空心玻璃微球或空心丙烯酸微球)可以通过充当绝缘体来降低弹性材料的导热性,因为这种空心微球(例如空心玻璃微球或空心丙烯酸微球)的导热系数可能低于增塑剂或聚合物。作为另一示例,金属颗粒(例如铝、铜等)可增加所得弹性材料的导热性,因为此类颗粒的导热性可能比增塑剂或聚合物的导热性更强。填充蜡或其他相变材料的微球(即配制成在可使用缓冲元件的温度附近经历相变的材料)可在微球内蜡或其他相变材料的相变温度处或附近提供温度稳定性(即由于相变的熔合热)。相变材料的熔点可从约20℃到约45℃。

  弹性材料也可以包括抗氧化剂。抗氧化剂可以减少加工过程中热降解的影响,也可以提高长期稳定性。抗氧化剂包括,例如,季戊四醇四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸盐),可通过新泽西州伊塞林的巴斯夫公司市面上出售的或加利福尼亚州洛杉矶的Everspring美国公司出售的获得;十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸盐,可以在从巴斯夫公司出售的或从EverspringChemical出售的购买;和三羟甲基氨基甲烷(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯,可从巴斯夫公司出售的或从Everspring Chemical出售的购买。一种或多种抗氧化剂可结合在弹性材料的单一配方中。抗氧剂在增塑剂和聚合物混合物中的使用在先前通过引用并入的美国专利5994450的第25和26栏中进行了描述。弹性材料可包含高达5wt%的抗氧化剂。例如,弹性材料可包括约0.10wt%至约1.0wt%的抗氧化剂。

  在一些实施例中,弹性材料可包括树脂。可以选择树脂来修改弹性材料以减缓缓冲元件102在变形后的回弹。树脂(如有)可包括氢化纯单体烃树脂,例如从田纳西州Kingsport的Eastman Chemical Company以商标名购得的树脂。树脂,如果有的话,可以起到增粘剂的作用,增加弹性材料表面的粘性。

  在一些实施例中,弹性材料可包括颜料或颜料的组合。颜料可以是美观的和/或功能性的。也就是说,颜料可以为缓冲元件102提供吸引消费者的外观。此外,深色的缓冲元件102吸收辐射的方式不同于浅色的缓冲元件102。

  弹性材料可以包括任何类型的凝胶弹性体。例如,弹性材料可以包括苯乙烯-乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEEPS)弹性体三嵌段共聚物(例如,)的一部分重量与70重量的直切白色石蜡矿物油(例如,白色矿物油)的四部分重量的熔融混合物,并且可选的包括颜料、抗氧化剂和/或其他添加剂。

  弹性材料可包括在变形后可恢复其原始形状且可弹性拉伸的材料。弹性材料在手感上可以是橡胶的,但在施加比传统橡胶材料更好的变形压力时可能会变形为物体的形状,并且可能具有比传统橡胶材料低的硬度。例如,弹性材料的肖氏硬度可以小于约50,从约0.1到约50,或小于约5。

  弹性缓冲元件102可以使用注射成型形成。2016年9月20日发布的美国专利号9446542“用于成型大型热塑性零件的小尺寸装置、方法和工具”中描述了一种能够成型各种尺寸大垫子用作床垫的成型系统,其全部公开内容先前通过引用并入。成型系统可以包括压板、线性执行器、肘节夹、注射头和模具。

  申请人发现,在模压缓冲元件的生产过程中,大量的缓冲材料被浪费。用于制造模压缓冲元件的模具对缓冲垫制造商来说是一笔巨大的开支。通常一个模具将用于创建多个不同尺寸的缓冲元件,以降低购买多个不同模具的费用。当使用较大的模具制造较小的缓冲元件时,必须移除并丢弃多余的缓冲材料。废弃材料可以再利用来生产其他缓冲元件;然而,去除和废弃材料的行为意味着巨大的劳动力成本,并降低了每个成型过程的产量。这一重大开支往往是相对于购买和更换不同大小的模具的一个较低的开支。对于多种不同尺寸的垫子,更有效方法是使用一个模具,这将有助于降低成本和提高产品产量。

  在一些实施例中,垫子可包括在不同区域(例如,区域、部分、元件)中构造的缓冲元件。图3示出具有不同区域的缓冲元件202的垫子200的实施例。垫子200可以包括顶层204和底层206,其邻接缓冲元件202的顶面203和底面205。垫子可以由底座208(例如,箱形弹簧、床架、地板或座椅)支撑。缓冲元件202可以包括第一区域210(例如支撑区域、垫子框架、周界垫子等)和第二区域212(例如缓冲区域、内部垫子、垫子插入、睡眠区域等)。

  图4示出了垫子200的实施例,具体地说,周界垫子210(例如,第一区域)。在一些实施例中,周界垫子210可以定位在垫子200的周界周围。周界垫子210可限定至少一个空隙214。周界垫子210可以由可压缩材料形成。作为示例而非限制,可压缩材料可包括用于制造衬垫的材料,例如泡沫、凝胶、乙烯基、橡胶、弹簧、天然或合成纤维、充液柔性容器或弹性聚合物材料。

  在一些实施例中,周界垫子210可以是整体结构(例如,由在单个过程中形成的单个材料构成)。在一些实施例中,通过从单个材料的中心区域移除材料以形成空隙214,可以从单个材料形成周界垫子210。在另一个实施例中,可以使用限定空隙214的模具来形成周界垫子210。模具可以限定空隙214,使得用于形成周界垫子210的材料形成在空隙214周围。

  在另一实施例中,周界垫子210可以由多块材料构成。在一些实施例中,多块材料可以由相同的材料形成。一大块材料可以被分成小块材料,小块材料可用于构建周界垫子210。在其它实施例中,多块材料可以由不同的材料形成。可针对周界垫子210的不同区域选择不同的材料。不同的材料可以表现出不同的特性,这些特性在周界垫子210的特定区域中可能是有利的。

  图5示出了垫子200的一个实施例,其中周界垫子210被分割成区域。图5所示的区域以示例的方式呈现,而不是限制。周界垫子210的区域可以包括头部区域216、脚区域218、侧区域220和中间区域222。每个区域可以由不同的材料形成。例如,头部区域216可以由比用于形成脚区域218的材料具有更高刚度(例如,弹性模量、杨氏模量、压痕载荷挠度)的材料形成。或者,脚区域218可以由比用于形成头部区域216的更硬的材料形成。在另一实施例中,头部区域216和脚区域218可以由相同的材料形成,侧面区域220可以由更硬的材料形成。在其它实施例中,头部区域216和脚区域218可以由比用于侧面区域220的更硬的材料形成。在一些实施例中,中间区域222可以由比所有其他区域的刚度更低的材料形成。或者,中间区域222可以由比其他区域具有更高刚度的材料形成,或者由其他区域刚度之间的刚度形成。例如,中间区域222可以由刚度大于头部区域216和脚区域218且小于侧面区域220的材料形成。

  在一些实施例中,周界垫子210可以由泡沫材料形成。泡沫材料的刚度可以通过压痕载荷挠度(ILD)来测量。在周界垫子210的不同区域中使用的泡沫可以具有大约10ILD到大约70ILD之间的刚度,例如大约10ILD到大约55ILD之间,或者大约15ILD到大约25ILD之间的刚度。在一些实施例中,每个区域可以由不同的泡沫材料形成,其中不同的泡沫材料还可以表现出不同的刚度水平。

  图6示出了垫子200的实施例。垫子200可包括垫子嵌件212a。垫子嵌件212a(例如,第二区域)可布置在由周界垫子210限定的空隙214内(图4和5)。在一些实施例中,垫子嵌件212a可以由泡沫材料形成。泡沫材料的刚度可以在约10ILD到约70ILD之间,例如在约10ILD到约55ILD之间,或者在约15ILD到约25ILD之间。在一些实施例中,形成垫子嵌件212a的泡沫材料,其刚度可以不同于用于形成周界垫子210的材料的刚度。在一些实施例中,用于形成垫子嵌件212a的泡沫可以具有与用于形成周边缓冲210的至少一个区域的泡沫相似的刚度。

  在一些实施例中,垫子嵌件212a由其它缓冲材料形成,例如乙烯基、橡胶、弹簧、天然或合成纤维或充液柔性容器。

  图7示出了包括布置在空隙214内的垫子嵌件212b的垫子200的实施例(图4和5)。在一些实施例中,垫子嵌件212b可以是类似于上述弹性缓冲元件的弹性聚合物,并且例如,在2013年5月7日发布的美国专利8434748“包含凝胶弹簧的缓冲垫”中;在2013年1月14日发布的美国专利8628067“包含芯结构和相关方法的缓冲垫”中;在2014年12月30日发布的美国专利8919750“包括屈曲壁的缓冲元件和形成此类缓冲元件的方法”中;在2015年1月13日公布的美国专利8932692“包括可变形构件和相关方法的缓冲元件”中,在之前通过引用合并的所有公布中。

  图8和9示出了缓冲元件202的俯视图,其中弹性垫子嵌件212具有屈曲壁228(例如单元壁、可折叠壁)。弹性垫子嵌件212的屈曲壁228可以相互连接,并且可以以扩展形式限定空心柱230(例如空隙、单元)。图8和9说明了两个方向的屈曲墙228,以直角相交,并限定矩形(例如正方形)空隙230。然而,屈曲墙228可以在其他角度相交,并限定其他形状的空心柱230,例如三角形、平行四边形、六边形、其他四边形、多边形等。弹性垫子嵌件212可以包括附加结构和配置,例如文中所述的那些结构和配置,例如,2013年5月7日公布的美国专利8434748“由凝胶弹簧组成的缓冲垫”;2014年1月14日公布的美国专利8628067“由核心结构和相关方法组成的缓冲垫”;12月30日公布的美国专利8919750“由屈曲壁组成的缓冲元件和形成此类缓冲元件的方法”;以及2015年1月13日公布美国专利8932692“由可变形构件和相关方法组成的缓冲垫”,其全部公布先前通过引用并入。

  垫子嵌件212可以形成为与空隙214互补。垫子嵌件212的尺寸可以小于垫子嵌件212插入的缓冲元件202的外部尺寸。在一些实施例中,垫子嵌件212的尺寸可以小于空隙214。在一些实施例中,垫子嵌件212的尺寸可以基本上小于空隙,这样,可以使用多个垫子嵌件212来填充空隙214。在其它实施例中,垫子嵌件212的尺寸可仅略小于空隙214,以便于垫子嵌件212容易地从空隙214插入和移除。在一些实施例中,垫子嵌件212的尺寸可基本上与空隙214相同或大于空隙214,使得一旦插入,垫子嵌件212可由于垫子嵌件212与周界垫子210之间的力学干扰而固定到位。

  缓冲元件202可以具有基于预期用途的任何选定尺寸。例如,如果垫子200是特大号床的垫子,则缓冲元件202可以是约76英寸(193厘米)X约80英寸(203厘米),厚度约为2英寸(5.08厘米)。如果垫子100是用于大号床的垫子,则缓冲元件202可为约60英寸(152cm)X80英寸(203cm),厚度约为2英寸(5.08cm)。如果垫子100是用于超长单人床的垫子,则缓冲元件202可以是大约38英寸(96.5厘米)X80英寸(203厘米),厚度约为2英寸(5.08厘米)。如果垫子100是小型宠物床,则缓冲元件202可以是大约19英寸(48.2cm)X大约26英寸(66cm),厚度约为1英寸(2.54cm)。如果缓冲垫100是中型宠物床,则缓冲元件202的厚度约为1英寸(2.54厘米)的29英寸(73.6厘米)X38英寸(96.5厘米)。如果垫子100是大型宠物床,则缓冲元件202可为约38英寸(96.5cm)X约50英寸(127cm),厚度约为1英寸(2.54cm)。在一些实施例中,缓冲元件202可具有任何其它选定厚度,例如约3英寸(7.62cm)、约1英寸(2.54cm)或约4英寸(10.16cm)。

  参考图8。在一些实施例中,周界垫子210可以限定一个空隙214。然后,可将垫子嵌件212插入空隙214中。垫子嵌件212的尺寸可以小于将垫子嵌件212插入其中的缓冲元件202。例如,如果缓冲元件202用于特大号床垫,则垫子嵌件212可以小于约70英寸(178厘米)X约72英寸(183厘米),厚度约为2英寸(5.08厘米)。如果缓冲元件202用于大号床垫,则垫子嵌件212可小于约54英寸(137cm)X72英寸(183cm),厚度约为2英寸(5.08cm)。如果缓冲元件202用于超长单人床垫,则垫子嵌件212可为约30英寸(76厘米)X72英寸(183厘米),厚度约为2英寸(5.08厘米)。在一些实施例中,垫子嵌件212可具有与缓冲元件202相同的厚度,例如约3英寸(7.62cm)、约1英寸(2.54cm)或约4英寸(10.16cm)。在其它实施例中,垫子嵌件212的厚度可以小于缓冲元件202的厚度或大于缓冲元件202的厚度。

  参考图9。在一些实施例中,垫子嵌件212可以具有基本相同的尺寸,而不管预期用途如何。例如,垫子嵌件212可以小于特长单人床垫的尺寸,该尺寸约为38英寸(96.5厘米)X80英寸(203厘米),例如约30英寸(76厘米)X72英寸(183厘米),约26英寸(66厘米)X80英寸(203厘米),约25英寸(63.5厘米)X72英寸(183厘米),约26英寸(66厘米)X54英寸(137厘米),约25英寸(63.5厘米)X56英寸(142厘米),或约20英寸(51厘米)X50英寸(127厘米)。在一些实施例中,垫子嵌件212的尺寸可以基于将在其上睡觉的人或动物的平均尺寸来选择。可选择尺寸,使得垫子嵌件212可延伸至将使用床垫的普通人的肩部区域和臀部区域之间。然后,可将垫子嵌件212插入普通人将要睡觉的区域中的任何尺寸的床垫中,使得普通人的肩部和臀部区域在睡觉时基本上位于垫子嵌件的上方。

  在一些实施例中,周界垫子210中的空隙214可以形成到垫子嵌件212的互补尺寸。在不考虑预期用途的情况下,在垫子嵌件212的尺寸基本相同的实施例中,无论缓冲元件202是用于单人床垫、特大尺寸的垫子或任何其他尺寸,都可以将相同的垫子嵌件212插入缓冲元件202的周界垫子的空隙214中。在一些实施例中,较大的垫子可以具有由周界垫层210限定的多个空隙214。例如,在一些实施例中,如图9所示,周界垫子210可以限定两个空隙214。在其它实施例中,周界垫子210可限定两个以上的空隙214(例如,三个空隙、四个空隙等)。

  在一些实施例中,弹性垫子嵌件212可由上述注射成型过程形成。在一些实施例中,弹性垫子嵌件212可以使用与弹性垫子嵌件212大小相同的模具形成,以通过单个过程形成每个弹性垫子嵌件212。

  参照图10,在一些实施例中,弹性垫子嵌件212可以使用大模具形成。例如,可使用将用于形成特大号弹性缓冲元件211的模具来形成弹性垫子嵌件212。在形成大的弹性缓冲元件211之后,弹性缓冲元件211可以被分离成多个弹性垫子嵌件212。垫子嵌件212可以通过使用例如湿锯法、干锯法、热线法、热刀法或本领域已知的其他方法切割弹性缓冲元件211来分离。

  在使用大型模具形成弹性垫子嵌件212的实施例中,尺寸可取决于所使用的大型模具。在一些实施例中,作为示例而不是限制,可以使用特大号床垫模具。特大号床垫模具的宽度可以在76英寸(193厘米)到82英寸(208厘米)之间,例如在78英寸(198厘米)到81英寸(205.75厘米)之间(例如在80英寸(203.2厘米)之间),长度可以在80英寸(203厘米)到84英寸(213厘米)之间,例如,介于约81英寸(205.75厘米)和约83英寸(210.8厘米)之间(例如约82英寸(208厘米))。在一些实施例中,特大号床垫模具的尺寸可以大于特大号缓冲元件的最终尺寸。大弹性缓冲元件211可以具有与大模具基本相同的尺寸。例如,如果大模具是特大号床垫模具,则大弹性缓冲元件211的宽度可以在约76英寸(193cm)到约82英寸(208cm)之间,长度可以在约80英寸(203cm)到约84英寸(213cm)之间。在一些实施例中,在成型大型弹性缓冲元件211之后,可以分离较小的弹性垫子嵌件212。

  在一些实施例中,可选择弹性垫嵌入件212的尺寸以最大化生产来自每个大型弹性缓冲元件211的弹性垫嵌入件212。图10示出了将大型弹性缓冲元件211分离为多个弹性垫子嵌件212的实施例。在一些实施例中,弹性缓冲元件211可分为四个尺寸类似(例如,相同尺寸)的弹性垫子嵌件212。如图10所示,每个弹性垫子嵌件212可以具有尺寸x和尺寸y。例如,如果弹性缓冲元件211是特大尺寸弹性缓冲元件,则尺寸x可以在大约22英寸(56cm)和大约27英寸(68.5cm)之间,例如在大约22英寸(56cm)和大约23英寸(58.5cm)之间(例如,大约23英寸(58.5cm)或大约24英寸(61cm))。y尺寸可以在大约54英寸(137厘米)和大约59英寸(150厘米)之间,例如在大约54英寸(137厘米)和大约55英寸(139.5厘米)之间(例如,大约54英寸(137厘米)。

  如图10所示,弹性垫子嵌件212中的三个可在相对于弹性缓冲元件211的纵向方向上并排定向,并从弹性缓冲元件211的一端延伸。如图10所示,第四弹性垫子嵌件212可以水平定向,并且可以沿着三个并排弹性垫子嵌件212的纵向端部和相邻的纵向端部延伸。

  当缓冲元件211被分为四个部分时,可能还有一小废料部分213剩余。在一些实施例中,废料部分213可用于形成较小的独立缓冲元件,例如,作为示例而非限制,用于形成宠物床、坐垫或枕头。在其它实施例中,废料部分213可与其它废料部分一起使用并组装以填充垫子202(图9)中的空隙214(图9)。废料部分213可以具有尺寸x'和y',至少部分地由弹性垫子嵌件212的尺寸限定。尺寸x'可能介于约17英寸(43厘米)和约26英寸(66厘米)之间,例如介于约17英寸(43厘米)和约19英寸(48厘米)之间。尺寸y'可能介于约21英寸(53厘米)和约30英寸(76厘米)之间,例如介于约21英寸(53厘米)和约23英寸(58.5厘米)之间。

  在另一实施例中,小废料部分213可以简单地被回收或丢弃。

  在一些实施例中,缓冲元件211可以水平分离(例如,在水平面上)。例如,厚度为4英寸(10.16厘米)的缓冲元件211可以分成两个缓冲元件211,每个缓冲元件211的厚度为2英寸(5.08厘米)。在另一示例中,缓冲元件211可被分离为两个缓冲元件211,其中一个缓冲元件211约3英寸(7.62cm)厚,另一个缓冲元件211约1英寸(2.54cm)厚。具有其他厚度(例如,3英寸(7.62厘米)、2英寸(5.08厘米))的缓冲元件211也可以水平分离以形成较小厚度(例如,1英寸(5.08厘米)、2英寸(7.62厘米)和0.5英寸(1.27厘米)的缓冲元件211。在一些实施例中,弹性垫子嵌件212在与缓冲元件211分离后可以水平分离。

  在一些实施例中,缓冲元件211可通过切割过程(例如,湿锯过程、干锯过程、热线过程、热刀过程)水平分离。图11、12和13示出了可用于水平分离缓冲元件211(图10)的夹具300的实施例。在一些实施例中,缓冲元件211(图10)可在切割前放置在夹具300(例如,框架、支架、导轨、模板)中。缓冲元件211(图10)可以压缩在夹具300中,使得缓冲元件211(图10)中的相邻屈曲壁228(图8)基本上压在一起,并且可以塌陷,使得空心柱230(图8)可以最小化或基本上不存在。夹具300可配置成将缓冲元件211(图10)压缩成不同形状(例如,正方形、矩形、菱形、椭圆形、六边形等)。在一些实施例中,可以确定夹具300的形状以最大化缓冲元件211的压缩(图10)。在其它实施例中,夹具的形状可受所使用的切割过程的有限切割宽度的影响。

  图11示出了夹具300的实施例的透视图。在一些实施例中,夹具300可以基本上是菱形的。夹具300可以具有顶部302和底部304。当缓冲元件211(图10)被放置在顶部302和底部304之间时,可以配置顶部302和底部304,以在顶部302和底部304之间保留空间306。顶部302可以具有顶部托架308,当装配夹具时,该顶部托架308可以位于缓冲元件211(图10)的顶部。底部304可具有底部托架310,其可接触缓冲元件211的底部(图10)。顶部302和底部304还可以具有侧壁312,侧壁312可以固定缓冲元件211的侧部(图10)。侧壁312与顶部托架308和底部托架310一起可有效地将缓冲元件211(图10)固定在夹具300内。

  图12示出了夹具300的实施例的透视图。在一些实施例中,夹具300可以包括支撑314。在一些实施例中,支撑314可位于顶部托架308上。在其它实施例中,支撑314可位于底部托架310的下方。一些实施例可以包括顶部托架308上和底部托架310下的支撑314。支撑可以被配置成固定缓冲元件211(图10)不与顶部托架308或底部托架310接触的部分。在一些实施例中,支撑314可被配置成向顶部302增加重量以保持缓冲元件211上的压缩力(图10)。在一些实施例中,支撑314可以包括包围夹具300的顶部302和/或底部304的平面材料片。在其他实施例中,支撑314可以包括布置在顶部302和/或底部304上的多个构件(例如,杆、杆、管、柱)。

  图13示出了夹具300的另一实施例的俯视图。在一些实施例中,夹具300可以具有拉长的六边形。夹具300可以具有对角线前壁322和对角线后壁324的延伸侧320。夹具300的延伸侧320可以由支撑326限定的距离隔开。支撑326的尺寸可以基于正在实施的切割过程的限制来确定。例如,如果湿锯过程用于水平切割缓冲元件211(图10),则支撑326的尺寸可以选择小于湿锯片的最大切割宽度。

  夹具300可以由基本上坚硬的材料(例如木材、金属(例如铝、钢等)、复合材料(例如玻璃纤维、碳纤维等)或其任何组合形成。

  现在指向图11和12。在一些实施例中,切割过程可以在夹具300的顶部302和底部304之间的间隙306所暴露的区域中切割缓冲元件211(图10)。在一些实施例中,湿锯过程可用于切割缓冲元件211(图10)。例如,可以使用润滑带锯。带锯片可以通过顶部302和底部304之间的间隙306来切割缓冲元件211(图10)。在另一示例中,在压缩到夹具300之前,润滑剂可以放置在缓冲元件211(图10)上。在一些实施例中,振荡锯可用于切割缓冲元件211(图10)。例如,摆动锯片可以穿过间隙306,切割缓冲元件211(图10)。在一些实施例中,振荡锯片可以是干燥的(例如,不使用润滑剂)。

  图14示出了垫子200的横截面图。在一些实施例中,在将垫子嵌件212插入由周界垫子210限定的空隙214内之后,垫子嵌件212的顶面224和周界垫子210的顶面226可以基本对准。顶层204可紧靠垫子嵌件212的顶面224和周界垫子的顶面226。在一些实施例中,在将垫子嵌件212插入空隙214内之后,垫子嵌件212的底面225和周界垫子210的底面227可以基本对准。垫子嵌件212的底面225和周界垫子210的底面227都可以紧靠底层206。

  在一些实施例中,垫子嵌件212可以使用粘合剂、热体或力学紧固件连接到周界垫子210。例如,在一些实施例中,垫子嵌件212的侧面230可以使用胶水(例如热胶水、水性胶水等)、钩环粘合剂、热熔合、订书钉、缝合、织物覆盖物等连接到周界垫子210的侧面232,垫子嵌件212可以通过顶层204和/或底层206连接到周界垫子210。例如,顶层204和/或底层206可以使用胶水(例如热胶水、水性胶水等)、钩环粘合剂、热熔合、订书钉、缝合、织物覆盖物等连接到垫子嵌件212和周界垫子210。

  在一些实施例中,稳定材料(例如稀松布材料)可用于将垫子嵌件212附着(例如粘附、粘合、固定等)至其它元件中的至少一个,例如周界垫子210、顶层104和/或底层106。稳定材料在2017年7月28日提交的转让给本申请的受让人的美国专利申请序列号15/662934“床垫,包括间隔织物和相关方法”中进行了描述,本申请的全部披露通过本参考并入本文。在一些实施例中,稳定材料只能放置在垫子嵌件212上,并且用于将垫嵌件连接到周围元件。在另一个实施例中,稳定材料可以放置在组装好的缓冲元件202上,该缓冲元件202包括垫子嵌件212和周界垫子210。然后,稳定材料可用于将缓冲元件202连接到诸如顶层204和/或底层206的周围元件。

  在一些实施例中,垫子嵌件212可以不连接到周界垫子210。垫子嵌件212可以是可拆卸和/或可更换的。在一些实施例中,可通过可释放的连接方法(例如,钩环紧固件、尼龙搭扣、卡扣、按钮等)来连接垫子嵌件212。在其它实施例中,垫子嵌件212可以在没有附件的情况下放置在底层206上。垫子嵌件212可以通过包围垫子嵌件212与垫子200的其它元件来固定。周界垫子210的侧面232可通过与垫子嵌件212的侧面230接触来固定垫子嵌件212。顶层204可通过与垫子嵌件212的顶面224接触来固定垫子嵌件212。

  图15示出了垫子200的实施例。在一些实施例中,织物覆盖层234可以包围垫子200。一些织物覆盖物的例子在2016年3月7日提交的美国专利申请序列号15/062621“床垫和床垫顶部,包括针织物和相关方法”和2016年3月7日提交美国专利申请序列号15/063143“整体编织、高浮雕图形特征的垫子覆盖物和使用这种垫子的垫子缓冲套”中得以体现,两份文件均转让给本申请的受让人,每份文件的全部披露均通过本参考纳入本文件。在垫子嵌件212未连接到垫子200的其它元件的实施例中,织物覆盖层234可固定垫子嵌件212的顶面224(图10)。在一些实施例中,如果缓冲元件202由不同区域和区域中的多种不同材料构成,这些不同区域和区域可能具有不同的纹理,则织物覆盖层234可以向缓冲元件202的顶部提供均匀的纹理。

  在一些实施例中,缓冲元件202可以被压缩。例如,缓冲元件202可以滚装成圆柱形。例如,2011年11月1日公布的美国专利8046973“床垫包装机”;2003年4月24日公布的美国专利2003/0074863“泡沫芯卷装方法”;2015年7月23日公布的美国专利2015/020321“泡沫产品包装系统和方法”;以及2016年3月7日公布的美国专利15/063114“运输缓冲袋和相关方法”,分配给本申请的受让人;通过本参考,将每一项的全部披露并入本文。

  在一些实施例中,卷装机可施加足以将缓冲元件202转换为压缩形式的负载。如本文所使用的,术语“压缩形式”是指并且包括这样一种状态,其中缓冲元件202具有不同于其原始尺寸和形状的尺寸和形状,其中垫子嵌件212中的相邻屈曲壁228基本上被压在一起,并且可以塌陷,使得空心柱230可以最小化或者可以根本不存在。如先前并入本文中的美国专利申请序列号15/063114中所述,包括压缩形式的缓冲元件202的垫子200可以包装(例如在圆柱形袋中)并运送给客户。为了使用垫子200,客户可以将垫子200从包装中移除,并允许垫子200和缓冲元件202恢复其原始尺寸和形状。

  已经观察到,根据本发明的实施例,弹性材料可以具有足够的粘性,使得在将垫子200从袋子中移除之后,垫子嵌件212不会返回到扩展形式。也就是说,屈曲壁228可以彼此粘在一起,或者在从袋中移除垫子200之后保持彼此粘在一起。在一些实施例中,垫子嵌件212在合理的时间量内(例如,小于约8小时)不能返回到扩展形式。在其他实施例中,如果不手动或机械地操作(例如拉动)垫子嵌件212以分离屈曲壁228,则弹性垫子嵌件212不能返回到扩展形式。当垫子嵌件212被插入周界垫子210并且被垫子200的顶层204和/或底层206覆盖时,顶层204和/或底层206可以禁止直接接近弹性垫子嵌件212,并且可以阻碍弹性垫子嵌件212的操作以分离屈曲壁228。在本领域中,这种聚合材料的粘合被称为“阻塞(blocking)”。为了使弹性垫子嵌件212能够从压缩形式返回到扩展形式,弹性垫子嵌件212的表面可以在屈曲壁的表面上具有涂层材料(例如,防粘材料、防粘材料228号。涂层材料可包括覆盖屈曲壁228所有部分的薄膜,如2017年7月20日提交的美国专利申请序列号15/654948“衬垫,包括涂层弹性缓冲元件和相关方法”中所述,其分配给本申请的受让人,并将全部披露在此通过引用并入本文。涂层材料也可以包括粉末,如2017年3月7日提交的美国专利申请序列号15/062674“衬垫包括涂层弹性缓冲元件和相关方法”中所述,其分配给本申请的受让人,并将全部披露通过本参考并入本文。

  在一些实施例中,涂层成分可用作湿锯的润滑剂。也就是说,在涂覆缓冲元件211(图10)之后,并且通常在干燥缓冲元件211(图10)之前,可以切割缓冲元件211(图10)。当锯片切割缓冲元件211(图10)时,涂层成分可限制或防止缓冲元件211(图10)的弹性材料在锯片上的结合。由于不需要提供单独的润滑剂,生产时间和成本可能会减少。此外,可以避免通常与传统切削润滑剂相关的清洗和干燥循环。

  在不同的区域和/或区域用多种不同的材料形成垫子可以显著减少生产过程中的浪费材料量。此外,通过提高工艺效率和提高每道工序的产量,还可以减少每个垫子所需的劳动力。材料和劳动力方面的效率提高以及每道工序的产量提高,可能会为软垫制造商带来显著的成本节约。

  虽然本发明已经在这里针对某些示出的实施例进行了描述,但是本领域的普通技术人员将认识到并理解,本发明并不是如此有限的。相反,对所示实施例的许多添加、删除和修改可以在不脱离下文所要求的公开的范围的情况下进行,包括其法律等价物。此外,一个实施例的特征可以与另一个实施例的特征相结合,同时仍然包含在发明者所设想的本发明的范围内。

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