專利名稱：彈性體、制造該彈性體的方法和包括該彈性體的墊子的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種彈性體、一種制造該彈性體的方法以及一種包括該彈性體的墊子，尤其涉及一種具有合適的彈性并能長期保持不同添加劑的彈性體、一種制造該彈性體的有利方法以及一種包括該彈性體的墊子，從而為用戶帶來合適的彈性和舒適性。
鐵螺旋彈簧已是最為廣泛的用于床墊的彈性支承裝置，因為它們可長期提供優(yōu)良的彈性。不過，對于用戶來說，鐵螺旋彈簧存在一些缺陷。由于多個彈簧被互相連接，所以施加到墊子的特定區(qū)域上的壓力或沖擊會導致整個墊子振動，從而給用戶帶來不穩(wěn)的感覺。此外，金屬噪聲使用戶受到干擾，有時彈簧穿過墊子的上部到了使墊子的護套或床單受損的程度。
利用由聚氨酯或膠乳制成的高密度海綿塊的床墊并不產生這樣的金屬噪聲，而是使用戶帶著柔軟的感覺進入舒適的睡眠。不過，海綿塊的彈性不僅隨著時間的推移降低，而且因為海綿塊在墊子最常用的部分如邊緣處的回彈性能相對降低而變得不均一。
具有單個內部空間的橡皮球或具有多個分離的內部空間的氣球是這樣的彈性支承裝置，即其可帶來不同于上述彈簧或海綿塊的感覺的舒適感覺。該球的彈性在每當隨時間推移從球中漏氣時降低，并且受氣候的影響變得不均一。給漏氣的球充氣或用新球更換不僅麻煩而且費用高。而且，橡膠老化的特有氣味破壞了舒適的室內環(huán)境。
為了解決在每種彈性支承裝置中發(fā)現(xiàn)的上述問題，本發(fā)明人在于1996年8月9日申請并于1998年11月9日公開的韓國實用新型0135979中披露了一種彈性獨立體。該彈性獨立體是一種可透氣的海綿，其具有一種網狀結構，帶有氣孔和由聚氨酯基及橡膠基的化合物制成的海綿薄膜。
與現(xiàn)有的彈性支承裝置相比，該彈性獨立體給用戶帶來了良好的舒適感，理由在于，不論時間的推移或天氣條件的變化，其彈性一直均勻地保持著；沒有老化的氣味；提供了合適的彈性和柔軟性。在所述的韓國實用新型中，墊子被這樣制造，即，多個獨立成形的彈性體被布置成形成墊子的形狀并被支承和包住。該墊子被設計成使由躺在某墊子表面上的人引起的波動傳遞降到不影響下一個躺在該墊子上的人的最小程度。


圖1A是一可透氣海綿彈性體的透視圖，而圖1B是一示出該可透氣海綿彈性體的內部結構的橫截面圖。
參見圖1A，一個可透氣海綿彈性體10具有一個基本上為圓柱體的形狀，其中心部具有一個鄰近兩個凸起部12、13的凹入部14。兩個球形的凸起部12、13中的每一個分別在上部16和下部17中被截平。彈性體10具有源自于其材料和結構性能的優(yōu)良彈性。在其如圖1A所示的中心具有凹入部14的彈性體10可帶給用戶與彈性和回彈性相協(xié)調的舒適感。
由于該彈性體具有產生于泡沫薄膜的彈性，所以對外來沖擊的吸收力弱，而排斥力強。在網狀海綿結構中與其相鄰的泡沫體接觸的每個泡沫體是可透氣的。正因為具有該透氣性，所以存在這樣的問題，即比如抗細菌劑和香料的添加劑容易經信道揮發(fā)到空氣中，這樣添加劑所帶來的效果經長期使用就會降低。
參見圖1B，彈性體10的內部結構在放大的橫截面圖中示出。該內部結構具有多個可透氣的泡沫體16，這樣空氣可在其中流通并通過相鄰的泡沫體。應該注意，盡管僅僅是為了方便而將每個泡沫體以球形示出，但實際上泡沫體也可形成不同形狀以具有預定的空間。
本發(fā)明的第二個目的在于提供一種制造該彈性體的有利方法。
本發(fā)明的第三個目的在于提供一種使用該彈性體制造出的墊子，這樣該墊子具有良好的彈性和改良的沖擊吸收力。
為了實現(xiàn)該第一目的，本發(fā)明提供了一種彈性體，其由一種包括聚苯乙烯的發(fā)泡聚氨酯聚合物制成，具有多個含有空氣的泡沫體，并在其中心具有至少一個凹入部，該彈性體是通過包括下列步驟的方法制備的采用3-5至5-7的重量混合比將一種多元醇化合物和一種聚醚化合物混合；將2-20重量份的聚苯乙烯和微量催化劑添加到30-50重量份的所得混合物中；在20-80℃添加并攪拌20-60重量份的異氰酸酯化合物和水；并且模制該所得的反應物。
本發(fā)明的第二個目的是通過一種包括下列步驟的方法實現(xiàn)的，即通過采用3-5至5-7的重量混合比將多元醇和一種聚醚化合物混合獲得聚醚多元醇；通過將2-20重量份的聚苯乙烯、微量的催化劑和水添加到30-50重量份的所得聚醚多元醇中產生一種多元醇混合物；并且在20-80℃將40-80重量份的所得多元醇混合物與20-60重量份的異氰酸酯化合物混合；并且泡沫成型該所得的反應物。
本發(fā)明的第三個目的是通過一種墊子實現(xiàn)的，其包括一個彈性體陣列，該彈性體陣列是在預定的區(qū)域內通過并列布置上述彈性體而獲得的；一個支承體，該支承體被安裝成在所述彈性體的凹入部支承所述彈性體；兩塊平板，該兩塊平板被設置在所述彈性體陣列的上下部分處；以及一個包裝裝置，該包裝裝置用來包住所述彈性體陣列、所述支承體和所述平板。
下文將參照附圖對本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例進行詳細說明。
圖2A是一如本發(fā)明所述的彈性體的透視圖，而圖2B是一示出其內部結構的橫截面圖。
參見圖2A，一個彈性體20具有基本上為柱狀的形狀，優(yōu)選為一基本上為圓柱體的形狀。該彈性體20具有至少一個位于其中心的凹入部24和至少兩個鄰近該凹入部24的凸起部22、23。凸起部22具有上部26被截平的球形，而凸起部23具有下部27被截平的球形。
本發(fā)明的彈性體是由一種包括聚苯乙烯的聚氨酯聚合物的泡沫體制成的，并包括多個含有空氣的泡沫體。該彈性體在其中心具有凹入部，從而提供適當?shù)膹椥院统饬?。如果彈性體具有無凹入部的圓柱體結構，那么彈性體本身的彈性將顯著地減小，并且不會獲得令人滿意的作用，因為彈性體被布置成與相鄰的彈性體和其側面相接觸，因此沒有用于彈性的空間。
通過適當?shù)卣{節(jié)凸起部的大小和凸起部與凹入部所成的角度，可在彈性和穩(wěn)定性方面使用戶滿意。
通過本發(fā)明人的重復試驗，結果表明，凹入部的高度a優(yōu)選占彈性體高度b的3-50％，更優(yōu)選占10％左右。當凹入部的高度超過50％這么大時，彈性體的彈性和穩(wěn)定性就會急劇降低，使用壽命也縮短。優(yōu)選地是，凹入部的直徑c占凸起部的直徑d的30-98％，更優(yōu)選占85-90％。在凹入部的直徑小于凸起部的直徑30％的情況下，當給彈性體施加壓力時，其上下部發(fā)生扭曲，彈性體也就失去了其穩(wěn)定性。
在凹入部和凸起部所成的角28很小的情況下，彈性降低。另一方面，在角28很大的情況下，穩(wěn)定性降低，當將一種支承體連到凹入部上時工作效率也降低。考慮到這些因素，優(yōu)選該角28為5和60度之間，更優(yōu)選為15度。
圖2B示出了彈性體20的內部結構的放大橫截面圖，該彈性體20的內部結構包括多個可透氣泡沫體26和多個獨立泡沫體27。由于可透氣泡沫體26具有可透氣性，所以空氣可通過相鄰的泡沫體。不過，空氣不可能通過獨立泡沫體27，因為它們與相鄰泡沫體無關，并且不具有這樣的可透氣性。
與現(xiàn)有的彈性體不同，本發(fā)明的彈性體20在其內包含多個獨立泡沫體27。該獨立泡沫體通過減小排斥彈性而增大了沖擊的吸收力，并能長期保持比如抗細菌劑和香料的添加劑帶來的效果。
由于可透氣泡沫體26可自由地吸收和釋放空氣，所以它們在受到壓力時釋放空氣，而在壓力去除時通過吸收空氣而恢復原狀。即便時間在消逝，也沒有必要給彈性體充氣。此外，因為彈性可根據(jù)溫度和氣候方面的外在條件的變化而變化，所以彈性不會因為這樣的變化而變得不均一。
不過，因為彈性在具有太多獨立泡沫體27時降低，所以有必要將獨立泡沫體27和可透氣泡沫體26所成的比例調節(jié)到適當?shù)某潭?。?yōu)選地是，可透氣泡沫體26所占的體積為85-93％，而獨立泡沫體27所占的體積為7-15％，優(yōu)選為10％左右。雖然為了方便將每個泡沫體以球形示出，但只要它在其內形成一定的空間，就可在實際中改變其形狀。。盡管每個可透氣泡沫體的開口對稱地分布在橫截面圖中所示的其四側，但這樣的開口位置并不是限定性的，只要該位置被適當?shù)囟ㄎ灰跃哂羞m當?shù)臄?shù)就可以。
彈性體的抗張強度優(yōu)選為0.2-8kg/cm2。當抗張強度小于0.2kg/cm2時，就會存在這樣的問題，即彈性體帶給用戶易碎的感覺，并且它不可能充分地執(zhí)行緩沖功能。當抗張強度大于8kg/cm2時，彈性體變得非常硬。由于彈性在延伸率小于50％時不夠好，所以延伸率優(yōu)選大于50％，特別優(yōu)選延伸率為200和300％之間。
下文將對本發(fā)明彈性體的制造方法作出詳細的說明。
首先，采用3-5至5-7的混合比將如乙二醇、甘油和山梨醇的多元醇與聚醚混合并攪拌，從而制備一種聚醚多元醇化合物。此時，將甲醇用作溶劑。通過混合30-50重量份的所得聚醚多元醇化合物、2-20重量份的聚苯乙烯、以及微量催化劑和水獲得一種多元醇混合物。所獲得的多元醇混合物的優(yōu)選粘度在40℃時為約1100±300cps。添加聚苯乙烯以增大彈性體的彈性。當不添加聚苯乙烯將聚醚多元醇化合物用于尿烷發(fā)泡反應時，大約占30％體積的泡沫體被用作獨立泡沫體?？梢岳斫?，聚苯乙烯打開獨立泡沫體以將其改變?yōu)榭赏笟馀菽w。因此，為了獲得適當數(shù)目的獨立泡沫體，應該控制聚苯乙烯的添加量。
優(yōu)選地是，將一種氨基化合物尤其是一種氨基酸單體用作催化劑，并添加大約0.3-3重量份的量。
可添加適當量的添加劑如香料、抗細菌劑、殺蟲劑等，并予以攪拌?？蔁o例外地添加任何具有玫瑰、丁香、蘭花或香草的天然香味、對人體無害并釋放一種應力的香料。固體香料優(yōu)于液體香料，因為前者的氣味比后者的氣味保持得更長久。就抗細菌劑而言，優(yōu)選使用能過濾桿菌和空氣的淡英斑巖，或合成抗細菌劑，這些對健康無害的。就殺蟲劑而言，所有殺蟲劑都可使用，無論是天然的還是合成的?？商砑硬煌奶砑觿┤绶烂箘?、除臭劑等。
給所獲得的產品添加一種異氰酸酯化合物，從而合成聚氨酯并引發(fā)發(fā)泡反應。大多數(shù)用于提供聚氨酯合成的化合物都可用作異氰酸酯化合物。優(yōu)選異氰酸酯化合物的粘度在25℃時為約50±20cps。聚氨酯合成是這樣進行的，即，在大約20-80℃優(yōu)選在大約40℃時將40-80重量份的多元醇混合物與20-60重量份的異氰酸酯化合物混合和攪拌。實際上，聚醚多元醇化合物和異氰酸酯化合物是被一點點地連續(xù)添加并攪拌的。與這種添加和攪拌一致的是，所獲得的產品被注入一個模具以鑄塑。
在大約4000-5000rpm的速度下攪拌大約10秒。只要攪拌一完成，所得的產品就被馬上注入一個模具，從而進行泡沫鑄塑。當鑄塑溫度低時，發(fā)泡不夠好。當鑄塑溫度高時，獲得的主體粗糙不平。因此，鑄塑溫度優(yōu)選為40±10℃，更優(yōu)選為40±2℃。將預定量的注入產品注入模具。在通過輸送器傳輸模具的過程中，在室溫下冷卻模具。5-10分鐘后分離出鑄塑體，從而獲得本發(fā)明的彈性體。
所得彈性體的薄膜部分具有比其內部更加緊湊的結構。彈性體的內部是作為這樣一種彈性體獲得的，即該彈性體具有以包括獨立泡沫體和可透氣泡沫體的泡沫體為單元的網狀結構。
下面將描述一種利用根據(jù)上述方法制得的彈性體制造墊子的方法。
圖3示出了一本發(fā)明墊子的示意橫截面圖。
墊子100包括一個彈性體陣列25、一個支承體30、設置于該彈性體陣列25上下部的平板41、42以及包封該彈性體陣列25、支承體30和平板41、42的包裝套50。彈性體陣列25是通過一個接著一個地布置多個彈性體20而獲得的，該彈性體20由一個包括聚苯乙烯并包含多個含有空氣的泡沫體的聚氨酯聚合物的發(fā)泡體制成。支承體30被裝在彈性體20的凹入部，從而支承彈性體20。
當制造墊子時，應該布置多個本發(fā)明的彈性體。為了防止彈性體在該布置過程中倒塌，具有按預定間隔與凹入部對應的孔的支承體30是依照凹入部安裝的。優(yōu)選將軟材料用于支承體30。如果將一種缺乏柔韌性的硬質板用于支承體30，那么施加到某部分上的沖擊就會傳遞到整個墊子上，結果墊子上的人就受到干擾。優(yōu)選地是，可采用一種熱固性樹脂如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)泡沫體。當采用EVA泡沫體時，優(yōu)選包括一種除臭劑，因為它的氣味不好。
由于通過填補彈性體的結構形成的空區(qū)域，將平板41、42用于制造一種具有均勻表面的墊子。一種用于緩沖的靠模加工(profile-processed)的海綿可用于平板41、42。該海綿是一種軟海綿。
包裝套50可由一種一般用來保持墊子形狀的材料制成，并可包括一個內包裝套和一個外包裝套。該外包裝套是其內側縫有人造絲或人造棉的布。
墊子100可用于各種物體如床、沙發(fā)、椅子和軟墊上。
下文將對本發(fā)明的優(yōu)選實施例加以詳細描述。
示例1通過采用4-6的重量混合比將多元醇和一種聚醚化合物混合而制得一種聚醚多元醇化合物。在室溫下將11.2kg的所得聚醚多元醇化合物與3.3kg的聚苯乙烯混合和攪拌后，添加80g的氨基酸單體和25g的水并與所得混合物一起攪拌30分鐘。添加微量的天然玫瑰香料和淡英斑巖并攪拌，從而均勻地混合所獲得的混合物。
在40℃將100g所得混合物與30g亞甲基二異氰酸酯混合，并在大約4000-5000rpm的速度下攪拌8秒鐘，該混合物被注入一個溫度保持在40℃的發(fā)泡模具。該模具在通過一個輸送器將其傳輸時被冷卻至室溫。過了8分鐘后，將模制的彈性體從模具分開，從而獲得本發(fā)明的彈性體。
示例2按照彈性體直徑的間隔在與彈性體400個凹入部對應的部分給支承體穿孔，該支承體由一種通過添加除臭劑制得的熱固性EVA海綿制成。這400個凹入部被插到以板形式布置的支承體中。一種用于緩沖的靠模加工軟海綿被設置在該彈性體陣列的上下部處。所獲得的結構被拉鏈式的包裹布包住。通過再一次用內側縫有人造棉的外包裝套包住所獲得的結構來制造一種用于按商業(yè)分類為大號床的墊子。工業(yè)實用性本發(fā)明的彈性體具有如上所述良好的彈性和吸收沖擊的功能，并包括在其內可長期包含添加劑如抗細菌劑和香料的獨立泡沫體。
因此，利用該彈性體制造的墊子給用戶帶來了一種柔軟而舒適的感覺，并且不會使緊挨著用戶的人受到干擾，因為施加到每個彈性體上的沖擊被獨立的彈性體吸收。在將彈性體應用到家用床墊上時，它們具有良好的耐用性，能達到其使用壽命超過15年的程度。雖然參照附加實施例對本發(fā)明作了詳細描述，但可采用各種改型、變更的結構及等價物而不脫離本發(fā)明的真正精神和范圍。
權利要求
1.一種彈性體，所述彈性體由一種包括聚苯乙烯的發(fā)泡聚氨酯聚合物制成，具有多個含有空氣的泡沫體，并在其中心具有至少一個凹入部，所述彈性體是通過包括下列步驟的方法制備的采用3-5至5-7的重量混合比將一種多元醇化合物和一種聚醚化合物混合；將2-20重量份的聚苯乙烯和微量的催化劑添加到30-50重量份的所得混合物中；在20-80℃添加并攪拌20-60重量份的異氰酸酯化合物和水；并且模制該所得的反應物。
2.如權利要求1所述的一種彈性體，其特征在于，所述的泡沫體包括占85-93％體積的多個與相鄰泡沫體相連的可透氣泡沫體和占7-15％體積的多個不與相鄰泡沫體相連的獨立泡沫體。
3.如權利要求1所述的一種彈性體，其特征在于，所述凹入部的高度占所述彈性體高度的3-50％。
4.如權利要求1所述的一種彈性體，其特征在于，所述凹入部的直徑占與所述凹入部相鄰的凸起部的直徑的30-98％。
5.如權利要求1所述的一種彈性體，其特征在于，所述凹入部和與所述凹入部相鄰的所述凸起部所成的角為5-60°。
6.一種制造彈性體的方法，包括的步驟有通過采用3-5至5-7的重量混合比將多元醇和一種聚醚化合物混合獲得聚醚多元醇；通過將2-20重量份的聚苯乙烯、微量的催化劑和水添加到30-50重量份的所得聚醚多元醇中產生一種多元醇混合物；并且在20-80℃將40-80重量份的所得多元醇混合物與20-60重量份的異氰酸酯化合物混合；并且泡沫體成型所得的反應物。
7.如權利要求6所述的一種方法，還包括的步驟為，在產生所述多元醇混合物的步驟之后，添加至少一種選自由香料、抗細菌劑和殺蟲劑構成一組的添加劑。
8.如權利要求6所述的一種方法，其特征在于，所述模制是在40±10℃的溫度下實施的。
9.如權利要求6所述的一種方法，其特征在于，所述多元醇混合物的粘度在40℃為1100±300cps。
10.一種墊子，其包括一個彈性體陣列，所述彈性體陣列是在預定的區(qū)域內通過并列布置如權利要求1所述的彈性體而獲得的；一個支承體，所述支承體被安裝在所述彈性體的凹入部，從而支承所述彈性體；兩塊平板，所述平板被設置在所述彈性體陣列的上下部分處；一個包裝裝置，所述包裝裝置用來包住所述彈性體陣列、所述支承體和所述平板。
11.如權利要求10所述的一種墊子，其特征在于，所述支承體是由一種熱固性樹脂制成的。
12.如權利要求10所述的一種墊子，其特征在于，所述墊子用于床、沙發(fā)或椅子。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種具有良好的彈性和沖擊吸收效率的彈性體、一種制造該彈性體的方法和一種采用該彈性體的墊子。該彈性體是一個包括聚苯乙烯的發(fā)泡聚氨酯體,并具有多個含有空氣的泡沫體。該彈性體是通過一種包括下列步驟的方法制備的,即,采用3－5至5－7的重量混合比將多元醇和一種聚醚化合物混合獲得聚醚多元醇,將2－20重量份的聚苯乙烯、微量的催化劑和水添加到30－50重量份的所得聚醚多元醇中產生一種多元醇混合物,并在20－80℃在40－80重量份的所得多元醇混合物中添加并攪拌20－60重量份的異氰酸酯化合物,并且將所得的產品注入一個模具從而進行泡沫鑄塑。一種利用該彈性體制造的墊子具有良好的彈性并能夠吸收壓力,從而給用戶帶來了舒適感。
文檔編號A47C27/14GK1372527SQ01801150
公開日2002年10月2日 申請日期2001年5月9日 優(yōu)先權日2000年5月12日
發(fā)明者崔鍊洙 申請人:崔鍊洙