法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2008-07-09
专利权的终止(未缴年费专利权终止)
专利权的终止(未缴年费专利权终止)
2006-02-01
专利申请权、专利权的转移专利权的转移 变更前: 变更后: 登记生效日:20051223 申请日:19990512
专利申请权、专利权的转移专利权的转移
2004-09-08
授权
授权
2002-06-12
实质审查的生效
实质审查的生效
2002-04-24
公开
公开
发明领域
本发明涉及一种被压缩的絮片，以便它具有减少的假厚度和减少的假支承，因此对消费者而言使用更持久。
背景技术
利用授予Chien等人的5558924号美国专利中所描述的方法制造垂直折叠技术(VFT)絮片。这种絮片可用作床垫，座垫或睡袋等的地垫，其支承性和舒适性是主要所需的特性。尽管这些VFT絮片在制造后最初提供良好的支承和弹性，但它们可能具有假厚度和假支承。这样，在新的时具有呈现出可接受的厚度和支承的絮片，在仅仅一小段时间的使用后，可失去显著部分的厚度或支承。在重复使用后，这种絮片趋于下陷，并且产生身体压痕。这些是令人讨厌的问题，这些问题是消费者抱怨和退货的根源。
因此，就存在絮片在重复使用前从中去掉假厚度和假支承的需要。
发明内容
通过在絮片重复使用以便去掉尽可能多的假厚度和假支承之前压缩絮片，本发明减少了与先有技术相关的问题。这种絮片可用于，例如，床垫，座垫或睡袋的地垫。
根据本发明，压缩絮片以便使其厚度可接受的减少，以及在平均寿命周期使用时可接受的半高载荷。特别是，絮片具有小于15％的厚度减少，和小于40％的半高载荷的减少。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例，用于压缩絮片的单独一套压缩辊的示意性的横截面图；
图2是根据本发明的另一实施例，用于压缩絮片的多套压缩辊的示意性的横截面图；
图3是根据本发明的又一实施例，用于压缩絮片的另一装置的端视图，其中装置沿着絮片的表面完全延伸；
图3A是图3中的装置的局部视图，其中装置沿着絮片的表面部分延伸；
图3B是图3的装置的八角形辊的顶视图；
图4是根据本发明，用于测量厚度和半高载荷的装置的透视图。
图5是根据本发明新的絮片在受到五次压缩和相同絮片在20000个循环以及在40000个循环的模拟使用后的应力应变曲线。
优选实施例的描述
根据本发明，提供制造压缩絮片的方法。絮片利用公知的垂直折叠技术制造。特别是，通过将基纤维或共轭纤维与粘合纤维混合制造絮片，其中对基纤维和粘合纤维称重至特定比率。基纤维或共轭纤维可包括任何类型的人造纤维，例如，通过实例，但不仅限于，聚酯人造短纤维，尼龙等，或任何天然纤维，例如举例来说是棉。然后，将该掺合物送到松包机，该松包机将成捆纤维分离，并且进一步混合基纤维和粘合纤维的掺合物。在连续过程中，该混合物气动运输经过一系列管子，并且送到精细开棉机，该精细开棉机再次提供纤维的更多的打开和混合。然后，该混合物经过管子气动输送到漏斗。然后，经良好混合的纤维送到梳理机。两种纤维的幅面料通过两个小滚筒由该梳理机同时产生。这两个幅面料连续地送到折叠单元，该折叠单元具有一个成型室。幅面料在连续过程中在室内铺设并且水平折叠。这些水平铺设的幅面料的层通过一系列输送机再定向在垂直方向上。这一系列的输送机将垂直折叠的絮片保持就位并且将絮片连续地送到炉中。絮片中的粘合纤维由热激发并且与基纤维粘合，以提供絮片的支承和稳定。然后，粘合絮片在炉的出口处冷却。
本发明的过程还包括用压缩装置压缩絮片的步骤。根据本发明的絮片在图1，2，3和4中通常用标记10表示。根据本发明的第一实施例，如图1所示，用冷砑光方法压缩絮片。根据本方法，絮片经一对辊之间的间隙送入，每个辊在图1中用标记12表示。辊之间的间隙调节到小于絮片厚度的一半。替代地，根据本发明的第二实施例，如图2所示，压缩装置包括若干对辊12，絮片顺序地经过每对辊，如图2所示一个接着一个。图2中所示的输送机14在成对的辊之间向前移动絮片。在第一和第二实施例中，絮片压缩了至少5次。另外，在第二实施例中，如同第一实施例，辊之间的间隙调节到小于絮片厚度的一半。替代地，不用一对或若干对辊压缩絮片，可使用液压机(未表示)或任何其它机械压缩装置。当使用液压机时，絮片压缩至少5次，并且压缩到其初始高度的约小于一半。当使用折曲絮片的其它机械压缩装置时，絮片被压缩足够的循环以便实质上消除假厚度。
根据本发明的第三实施例，用图3和3A说明该实施例，用通常以标记30表示的公知的Rolator压缩装置压缩絮片。Rolator是专有装置，该装置用来压缩絮片，除了Rolator在恒定重量下施加压力取代用隔开恒定间隙的一对辊施加压力，这与根据第一实施例的上述成对砑光辊相似。根据该第三实施例，压缩絮片至少20个完整循环，其中循环定义为臂的向前和向后运动。本发明所用的八角形辊重量约320lbs(145kg)。但是，应注意，应使用较重的辊，这将减少压缩循环数，或相反，可使用较轻的辊，这将增加压缩循环数。
Rolator用八角形辊表示，该辊在图3中整个延伸到絮片的表面的一端，在图3A中沿着絮片的表面部分延伸。如图3和3A所示，Rolator30包括一个八角形辊16，该辊16可绕固定的中心轴15旋转。图3中所示的Rolator还包括絮片的支承18，和一对限制器20，限制器20在絮片的每端各一个，这样当辊在絮片上向后和向前运动时絮片将不会向后和向前运动。第三实施例的Rolator还包括一个链轮组件，该链轮组件包括一个驱动链轮，或马达22，它可绕中心销21旋转，和一个从动链轮24，它绕中心轴23驱动。驱动链轮和从动链轮由链26连接。驱动链轮22由基座28支承，这如图3所示，而从动链轮24由柱27支撑。驱动链轮22由未图示的电动开关操纵。从动链轮24通过臂17与八角形辊16连接。如图3和3A中所见，臂17包括一个臂元件17a和一个臂元件17b，它们由铰链19连接。臂元件17a连接于中心轴15，该中心轴15的轴颈装在图3B中所示的轴承25内。臂元件17b与中心轴23连接。臂元件17a绕八角形辊16的中心轴15枢转，并且还绕铰链19枢转。臂元件17b连接从动链轮24并且绕从动链轮24枢转，并且还绕铰链19枢转。从动链轮的转动使臂17b绕铰链19枢转，因此使臂17a绕铰链19枢转，因此沿着絮片的表面移动八角形辊16。
本发明的Rolator还包括一个A-框架32，该A-框架32提供对提升组件的支承。提升组件使臂能够连接到八角形辊以便将其举起，从而改变絮片。如图3所见，提升组件包括一个钩32和一个辊36。为便于操作使提升组件机动化，并且该提升组件包括一个马达38和固定马达的一个梁40。
在上述实施例的任一个中，压缩絮片以便尽可能消除假厚度和假支承，这样它具有可接受的厚度减少和在平均寿命周期使用时的可接受的半高载荷。既然实质上消除了假厚度和假支承，该厚度减少和半高载荷比未施加压缩的小。厚度减少限定为与絮片是新的时比较在平均寿命周期后絮片的厚度减少量。半高载荷是絮片压缩到其初始厚度的一半所需的力(lbs或kg)，它代表絮片的支承水平。半高载荷的值越高，絮片的支承性越强。用作床垫、坐垫或睡袋的地垫的絮片的平均寿命周期限定为“一般人”使用6年，超过该点床垫的性能开始变得不能接受。出于本发明的目的，为了使“一般人”量化，使用320 lb的八角形辊进行40000次循环的Rolator压缩来模拟平均寿命周期。
根据本发明，生产絮片，该絮片在它使用前被压缩，这样，在平均寿命周期后，它具有小于15％的厚度减少和小于40％的半高载荷减少。这种厚度和半高载荷的减少被认为是可接受的，因为，在相当少的压缩循环(分别根据图1和2的前两个实施例的5个循环，或根据图3和3A的第三实施例的20个循环)后，去掉了大部分假厚度和假支承。厚度减少和半高载荷的这些值的显著性将由下面的实例加以说明。
试验方法
下面描述下述实例中所用的试验方法。在图4中通常用标记40表示的装置上测量厚度和载荷。然后，用这些测量值如下所述计算厚度减少和半高载荷。参考图4，装置40包括一个工作台42，工作台的顶面上放置絮片。该装置还包括圆形金属基座44，所测絮片直径为8英寸(20cm)，它与金属杆标尺46连接。圆形基座置放在絮片的顶部上。该装置还包括一个支承架48，该支承架48具有一对腿48a，48b，这对腿置放在工作台顶部上。用支架上形成的小孔50将该金属标尺保持就位。当基座而非絮片置放在工作台顶部上时，校准标尺的刻度。然后升高金属基座，并且将絮片放在工作台顶部同时放在支承架之下。然后金属基座放置在絮片的顶部上，并且从标尺上读出初始厚度。用在模拟平均寿命周期之前的絮片的厚度减去模拟平均寿命周期之后的絮片的厚度，获得厚度减少。
在读取和记录初始厚度后，然后使用相同装置确定载荷，由此确定半高载荷。在这种情况下，重物52具有17 lb(7.7kg)的重量，8英寸(20cm)的直径，该重物具有一个开口槽54以允许标尺46从中经过，将该重物52放置在圆形金属基座的顶部上。用该重物压缩絮片，并且絮片的厚度减少，这如标尺显示。在读取和记录厚度后，在这种情况下，另一重物，该重物是8英寸(20cm)直径，17 lb(7.7kg)重量，放置在前一重物的顶部上，该前一重物已经置放在圆形金属基座上。再一次，絮片进一步压缩，絮片的厚度进一步减少。读取和记录厚度和总重量(即，第一和第二17 lb重物的重量)。用直径和重量与第一和第二重物相等的第三和第四重物等等重复工序，直到厚度减少到絮片的初始厚度的一半。用来将厚度减少到初始厚度的一半的总重量限定为半高载荷。如果放在圆形金属基座上的最后重物减少的厚度超过初始厚度的一半，那么进行计算以便用重量对比厚度图表确定半高载荷，这如图5所示。虽然这里所用的图表绘出了每单位面积的力对比每单位面积的厚度变化(无拉伸)，该重量对比厚度图表在后文中称为应力应变曲线。测量絮片的三个位置，即，中心，然后从图4的中心垂直向上的一个位置，和从图4的中心垂直向下的一个位置。这三个结果的平均值记录为下面实例中的表中的半高载荷。
例子1
聚酯人造短纤维包括50％、15但尼尔(17分特)、4孔圆形和50％、15但尼尔(17分特)、实心三叶形横截面的纺丝混合物(即，离开喷丝头的纤维混合物)，该纺丝混合物具有3英寸(76mm)的切割长度，它与Melty 4080，4但尼尔(4.5分特)、2.5英寸(64mm)皮/芯粘合纤维混合。特别是，75份聚酯人造短纤维与25份Melty混合。该混合物在VFT(垂直折叠技术)线上处理，以制造具有1.7 lb/ft3密度(27kg/m3)的VFT絮片。对絮片加热以便在200℃设定炉温中激活Melty 4080。制造四个72英寸×36英寸×4英寸(183cm×91cm×10cm)的单床垫大小的VFT絮片。这些絮片如下处理：
样品A：对比材料，无压缩
样品B：经过具有1.5英寸(38mm)间隙(低于4英寸厚度(102mm)VFT絮片的半高度)的一对冷砑光辊压缩1次
样品C：经过具有与样品B相同的间隙的该对冷砑光辊压缩5次
样品D：经过具有与样品B相同的间隙的冷砑光辊压缩10次
测量絮片的厚度。表1中在“新”标题下给出厚度测量，其中在括号中是等价公制值。通过测量厚度减少对比置于圆形8英寸(20cm)直径，50.3英寸2(325cm2)面积上的重量，置放在根据图4如上所述的絮片表面上的金属脚，应力应变曲线也如实例C的图5所示绘制。从这些应力应变曲线，确定半高载荷。在这些测量完成后，絮片承受Rolator，该Rolator在VFT絮片的宽度上向后和向前重复辊压20000(20M)个循环。然后，测量四个VFT絮片的每一个的半高载荷和厚度。在这些测量后，絮片承受另外的20000个循环的辊压，这样共40000(40M)个循环。再次测量半高载荷和厚度。结果列在表1中。以絮片新的时(即，根据本发明压缩，但仍未到平均寿命周期)和平均寿命周期后(即40M个循环)厚度差为基础计算半高载荷和厚度的减少百分比。
表1
本实例显示出即使一次压缩后，半高载荷和厚度的减少很少，因此消费者使用会更持久。经过五次或更多压缩，改进更显著。
实例2
用与实例1相同的纤维制造具有各种密度的絮片，这如表2所示。但是，在本实例中，激发Melty的温度是220℃，而非200℃。测量每个絮片的半高载荷和厚度。然后用Rolator压缩絮片20个循环，并且测量半高载荷和厚度。然后，用Rolator压缩絮片总共40000个循环，在20M和40M个循环压缩后分别测量半高载荷和厚度。
以絮片新时和40M个循环后之间的厚度差以及20个循环和40M个循环后之间的厚度差为基础计算半高载荷和厚度的减少百分比。结果列在表2中。
表2
如本实例的结果所示，样品E，F和G在被Rolator压缩20个循环后保持了更好的支承(较少的半高载荷减少)和厚度(较少的厚度减少)。20个循环仅是全部40M个循环的0.05％，40M循环通常用来进行平均寿命周期试验，它模拟了6年的使用。因此，Rolator是在使用期间并且延长到絮片的使用期限进行压缩絮片以减少厚度和半高载荷的变化的另一个有效方式。
实例3
使用与实例1相同的纤维，以制造约1.7 lb/fts(27kg/m3)密度的絮片，但在本实例中使用各种粘合温度。对于四个样品，炉温分别设置在180℃，200℃，220℃和240℃。用根据图3所描述的Rolator压缩每个絮片。结果列在表3中。
表3
如本实例所述的结果，用Rolator进行20个循环压缩有助于具有各种粘合温度的所有絮片。半高载荷和厚度的减少显著减到最小。
实例4
在本实例中使用与实例1所述相同的纤维，但改变聚酯人造短纤维和粘合纤维的比率。将炉温设置在220℃。将絮片密度保持在1.81b/fts(29kg/m3)。用Rolator将絮片压缩20个循环。试验结果列在表4中。
表4
实例4的结果显示具有不同粘合纤维水平的絮片都由Rolator的压缩受益。半高载荷和厚度的减少百分比显著减少到最小。
实例5
实例1-4中所用的相同聚酯人造短纤维与Melty 7080混合，4但尼尔的皮/芯(4.5分特)粘合纤维比实例1-4(Melty 4080)中所用的粘合纤维具有更高的熔点。混合比率与实例1相同(即，75％的聚酯人造短纤维和25％粘合纤维混合)。如实例1所述制造絮片，但炉温设在240℃。用Rolator将絮片压缩20个循环。结果列在表5中。
表5
如表5所示，当使用Melty 7080粘合纤维时，絮片响应与使用Melty4080粘合纤维时相同。20次循环的Rolator压缩显著改进了絮片的可靠性。
例子6
除了聚酯人造短纤维与粘合纤维(Melty 7080)之比是70/30，在该例子中使用与例子5相同的纤维。如实例1制造絮片。用如实例2-5的Rolator将这些絮片压缩20个循环。结果列在表6中。
表6
如从本实例中所见，由具有70/30的聚酯人造短纤维和粘合纤维比率的Melty 7080制造的絮片可经过20次循环的Rolator压缩获益。经过20次循环的Rolator压缩后，通过减少假厚度和假支承，显著改善了絮片的耐用性。
实例7
在本实例中使用共轭聚酯人造短纤维15但尼尔(17分特)，该纤维具有3英寸(76mm)的切割长度以替代如实例1所示的基纤维，并具有与实例1相同的粘合纤维。制造絮片，并且结果列在表7中。
表7
如表7中所示，20个循环的Rolator压缩也利于使用共轭纤维作为支承纤维的絮片。特别是，通过压缩改进絮片的持久性。
机译： 压缩的BATT具有减少的假高和减少的假支持。
机译： 车辆上的胸部假丝可减少压缩和运输材料。
机译： 具有减少的门铃和相机假警报的智能门锁系统
