(57)【要約】  マットレス及び、長期間かつ広範囲にわたってより一定の硬度を保つマットレスフォーム材を形成するための、マットレス用弾性フォーム材の処理方法。本方法には、フォームパッド又はマットレスの主表面の相当な部分にわたって力を加えて、前記フォームの高さ、前記フォームの長さ及び／又は前記フォームの幅を圧縮又は伸張させ、閉じた気泡を破裂させるか又は開かせることにより、前記フォームパッド又はマットレスを事前処理することが含まれる。幾つかの実施例においては、前記力は、前記フォームパッドにプラテンを繰り返し押し付けるか、前記フォームパッドを１つ又は複数のローラの間に配置することによって加えられる。
2012502768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最初の高さを有する第１のフォームパッドとマットレス芯とを有する老朽化していないマットレス構成体の老朽化を加速させるステップであって、前記老朽化の加速に：
前記マットレス構成体の少なくとも一部分に、前記第１のフォームパッドの高さを、前記フォームパッドの押込力たわみを表す機械的特性を永久に変化させるように選択された量だけ一時的に圧縮するのに十分な力を加えることによって、前記老朽化していないマットレス構成体を圧迫することと；
前記第１のフォームパッドを、前記マットレス芯を被覆するように配置して、前記マットレス芯を被覆する就寝面の少なくとも一部分を形成することと；
が含まれる、ステップと；
前記老朽化していないマットレス構成体の硬度とは異なる硬度を有する、老朽化したマットレス構成体を形成するステップと；
を含む、マットレスの形成方法。
【請求項２】
前記老朽化していないマットレス構成体が、最初の高さを有する第２のフォームパッドを更に備え、前記老朽化していないマットレス構成体を圧迫することに：
前記第２のフォームパッドの少なくとも一部分に、前記第２のフォームパッドの高さを、前記第２のフォームパッドの機械的特性を変化させるように選択された量だけ圧縮するのに十分な力を加えることと；
前記第２のフォームパッドを、前記マットレス芯を被覆するように配置することと；
が更に含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記力を加えることに：
前記マットレス構成体に機械的な力を加えることと；
前記マットレス構成体の主表面の相当な部分に同時に力を加えることと；
前記マットレス構成体に高ガス圧を加えることと；
前記マットレスを真空圧縮することと；
前記マットレス構成体の表面にプラテンを押し付けることと；
前記マットレス構成体の表面にプラテンを周期的に押し付けることと；
前記マットレス構成体の少なくとも一表面にわたってローラを動かすことと；
前記マットレス構成体を第１のコンベヤベルトに沿って動かし、前記第１のコンベヤベルトと第２のコンベヤベルトとの間に前記マットレス構成体を通過させることと；
のうちの少なくとも１つが含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のフォームパッドに、ポリウレタンフォーム、軟質ポリウレタンフォーム、粘弾性フォーム、ラテックスフォーム、ポリエチレンフォーム、ファイバーパッド、ゲル又はこれらの組み合わせが含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記力を加えることに、互いに逆回転する少なくとも一対のローラの間に前記マットレスを通過させることが含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも一対のローラに、直列に配置されており、その位置を垂直方向及び流れ方向に調節することが可能な、第１のローラ対、第２のローラ対及び第３のローラ対が含まれる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のローラ対が、約２インチの間隙で互いに隔てられており、前記第２のローラ対が、約１インチの間隙で互いに隔てられており、前記第３のローラ対が、約０．５インチの間隙で互いに隔てられている、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記老朽化していないマットレス構成体の老朽化を加速させるステップに、前記第１のフォームパッドを前記マットレス芯を被覆するように配置した直後に、前記力を前記マットレスに加えることが含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記老朽化していないマットレス構成体の老朽化を加速させるステップに、前記第１のフォームパッドを前記マットレス芯を被覆するように配置する直前に、前記力を前記マットレスに加えることが含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記マットレスの少なくとも一部分に力を加えることに：
前記マットレス構成体の第１の部分に、前記第１のフォームパッドの高さを、前記第１のフォームパッドの機械的特性を永久的に変化させるように選択された量だけ一時的に圧縮するのに十分な第１の力を加えることと；
前記マットレス構成体の第２の部分に、前記第２のフォームパッドの高さを、前記第２のフォームパッドの機械的特性を永久的に変化させるように選択された量だけ一時的に圧縮するのに十分な第２の力を加えることと；
が含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
最初の長さ及び幅を有する第１のフォームパッドを形成することと；
前記フォームパッドの少なくとも一部分に、前記フォームパッドの前記長さ及び幅の少なくとも一方を、前記フォームパッドの押込力たわみを表す機械的特性を変化させるように選択された量だけ伸張させるのに十分な力を加えることによって、前記第１のフォームパッドを事前処理することと；
マットレス芯を被覆するように前記第１のフォームパッドを配置することにより、前記マットレス芯を被覆する就寝面の少なくとも一部分を形成することと；
を含む、マットレスの製造方法。
【請求項１２】
第２のフォームパッドの少なくとも一部分に、前記第２のフォームパッドの長さ及び幅の少なくとも一方を、前記第２のフォームパッドの押込力たわみを表す機械的特性を変化させるように選択された量だけ伸張させるのに十分な力を加えることによって、前記第２のフォームパッドを事前処理することと；
マットレス芯を被覆するように前記第２のフォームパッドを配置することにより、事前処理されたフォームの複数の層を有する就寝面を有するマットレスを形成することと；
を更に含む、請求項１１に記載のマットレス製造方法。
【請求項１３】
前記力を加えることに、互いに逆回転する第１のローラ対と互いに逆回転する第２のローラ対との間の第１の方向に前記第１のフォームパッドを通過させることが含まれ、前記第１及び第２のローラ対が相互に平行にかつ前記第１の方向に直角に配向されており、前記第１のフォームパッドが、前記第２のローラ対の間を通過する前に前記第１のローラ対の間を通過し、前記第２のローラ対が前記第１のローラ対よりも高い接線速度で動作することにより、前記第１及び第２のローラ対の間を通過する際に前記フォームパッドに張力が加えられる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記力を加えることに、互いに逆回転する第１のローラ対と互いに逆回転する第２のローラ対との間の第１の方向に前記第１のフォームパッドを通過させることが含まれ、前記第１及び第２のローラ対が相互にかつ前記第１の方向に平行に配向されており、前記第１及び第２のローラ対が同じ接線速度で動作し、前記互いに逆回転する第１のローラ対と前記互いに逆回転する第２のローラ対とが、互いに逆方向に引っ張るように動作する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
クッションを事前処理するためのシステムであって：
第１のローラと第２のローラとを有する、少なくとも第１のローラ対と；
第１の支持枠及び第２の支持枠と；
少なくとも１つの支持ばねを有するヒンジシステムと；
を備え、
前記第１のローラが前記第２のローラから第１の間隙によって隔てられており；
前記第１のローラが前記第１の支持枠に回転可能に結合され、前記第２のローラが前記第２の支持枠に回転可能に結合されており；
前記ヒンジシステムが、前記第１の支持枠及び前記第２に支持枠に調節可能に結合されており；
前記少なくとも１つの支持ばねが、前記第１の支持枠に取り付けられ、前記第１の間隙を保つのに十分な第１の力を前記第２の支持枠に対して発揮するように構成されており；
前記第１の間隙が、前記ヒンジシステムの調節に応じて変化する；
システム。
【請求項１６】
少なくとも１つの自由回転する連結装置を更に備え、前記第１のローラと前記第２のローラとの少なくとも一方が、前記少なくとも１つの自由回転する連結装置を介して前記第１又は第２の支持枠に回転可能に結合されている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
少なくとも１つのローラドライバ連結装置を更に備え、前記第１のローラと前記第２のローラとの少なくとも一方が、前記少なくとも１つのローラドライバ連結装置を介して前記第１又は第２の支持枠に回転可能に結合されている、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
少なくとも１つのモータ構成体を更に備え、前記第１のローラと前記第２のローラとの少なくとも一方が、前記モータ構成体に回転可能に結合されており、前記モータ構成体によって作動可能である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
第２のローラ対及び第３のローラ対を含む複数のローラを更に備え、
少なくとも前記第１のローラ対、第２のローラ対及び第３のローラ対が、直列に配置されており、その位置を垂直方向及び流れ方向に調節することが可能であり、
前記第１のローラ対に、約２インチの間隙で互いに隔てられた第１の上側ローラと第１の下側ローラとが含まれ、
前記第２のローラ対に、約１インチの間隙で互いに隔てられた第２の上側ローラと第２の下側ローラとが含まれ、
前記第３のローラ対に、約０．５インチの間隙で互いに隔てられた第３の上側ローラと第３の下側ローラとが含まれ、
前記第１の上側ローラ、前記第２の上側ローラ及び前記第３の上側ローラが上側支持枠に回転可能に結合されており、
前記第１の下側ローラ、前記第２の下側ローラ及び前記第３の下側ローラが下側支持枠に回転可能に結合されており、
前記上側支持枠が、前記下側支持枠に取り付けられた少なくとも１つの支持ばねを有する調節可能なヒンジシステムによって前記下側支持枠に結合されており、前記少なくとも１つの支持ばねが、前記各上側ローラ及び下側ローラ間の間隔を維持するのに十分な第１の力を前記第２の支持枠に対して発揮するように構成されており、前記間隙が前記ヒンジシステムの調節に応じて変化する、
請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、共に引用をもってここに援用された、２００８年９月１９日出願の米国仮出願第６１／１９２，５７５号及び２００９年１月９日出願の米国仮出願第６１／２０４，７２７号の出願日の利益を主張する。
【０００２】
発明の分野
本出願は、一般に、マットレスなどのクッション及び、長期間及び広範囲にわたってより一定した硬度を保つクッション用弾性フォーム材の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
近年、家具、特に寝具製造業界では、高品質で耐久性の高いマットレスを製造するための複雑で信頼性の高い技術が開発されてきた。当業では、１０年以上の使用に耐え、その間快適な就寝面を維持するマットレスを提供することが可能である。
【０００４】
当業者らが品質及び信頼性の向上のための努力を続ける中で取り組んできた課題の一つが、マットレスを選ぶ時点から使用済みとなるまでのマットレスの所有期間全体にわたり、消費者に一定した使用感を提供できるようにすることである。マットレスの所有期間全体にわたって消費者に一定した使用感を提供するために解決すべき技術上の問題の一つが、弾性フォームの特性の経時変化である。特に消費者らによって指摘されてきた点に、消費者らがショールームでマットレスを試用して選んだ時点におけるマットレスの硬さと、そのマットレスの購入後、最終的に家に届けられたマットレスの硬さとが、少なくとも幾分か異なるという問題がある。家に届けられたマットレスの方が、ショールームで試用したマットレスよりも硬いことが多い。また、マットレスの硬さが次第に変化する場合もある。消費者がマットレスを使用していると、マットレス表面の一部が、他の部分よりも柔らかくなってくることがある。そうすると、マットレスの就寝面の使用感が徐々に一定でなくなり、マットレスの硬さが変化するか又は変化が感じられるようになる。
【０００５】
マットレス製造業者らは、この問題を、消費者らにフォームの性質について教え、新しく購入したマットレスの硬さが次第に変化することを予想すべきであると説明することで回避してきた。しかし、このような方法では、この現象の根本的な原因を解決することはできず、また消費者らに新たに購入したマットレスの硬さがどの程度変化しそうなのかを正確に予測させることもできない。
【０００６】
従って、硬さが次第にかつマットレスの表面全体にわたって一定していることで、消費者により安定した使用感を与えるマットレスを提供することが、当業で求められている。
【０００７】
発明の概要
本発明の目的の一つは、より優れた製造加工技術により、長期間かつ広範囲にわたってより一定した特性を保つ優れたマットレスを提供することである。理論に拘束されるわけではないが、この目的は、部分的にはフォームの気泡構造を研究することで達成される。フォームは、気泡状の高分子材料である。ポリウレタンフォームは、典型的にはポリオール、ポリイソシアネート及びその他の必要な成分からなる反応混合物内に微小な発泡性ガスの泡を加えることで形成される。反応が進むにつれて、ポリマーマトリックスが形成され、泡が膨張して、通常はフォームと呼ばれる気泡構造となる。
【０００８】
この気泡構造は、通常は窓（ｗｉｎｄｏｗｓ）及び壁体（ｓｔｒｕｔｓ）と呼ばれる構造要素から形成された、相互に連結された気泡の網状組織である。この気泡構造内の相互に連結された気泡間の気泡壁には、共通の開口部又は窓が存在する。製造方法及び使用する薬品の性質により、前記気泡窓に開口しているものがある一方で、その他の気泡窓がポリウレタン材料の薄膜により閉じられていてもよい。これらの閉じた気泡窓は、マットレスの日常的な使用中などの圧縮及び／又は伸張によって前記材料を繰り返し圧迫することにより、破裂又は破断してもよい。従って、新品の又は老朽化していないマットレスが、中古の老朽化したマットレスと比較してより多くの閉じた気泡壁を有してもよい。
【０００９】
このようにして形成された気泡構造は、硬度及び硬さを含めたフォームの機械的特性の測定において、重要な役割を果たしうる。硬度又は硬さは、典型的には、フォームの耐荷特性の測定方法である押込力たわみ（ＩＦＤ）テストによって測定される。このテストでは、円形プレートを所望の深さ又はたわみにまでフォームに押し込み、所定のたわみに達するのに要する力を測定する。又は、前記円形のプレートをフォームに押し付け、特定の力を加える。前記力によってフォームパッド上に生じたたわみを測定する。しかし、前記閉じた気泡内には空気が閉じ込められていることがあり、閉じた又は部分的にしか開いていない気泡が多数あるために、フォーム内の空気の流れが制限されてしまう場合がある。そうすると、ＩＦＤテスト中に、フォームから空気を押し出すために更に力を加える必要があり、そのために、硬さ又は硬度の測定結果が、通常の使用の場合とは異なる不自然に高い値となるおそれがある。同じフォームを繰り返しテストすれば、気泡内の窓が次第に破裂または破断して、空気がフォーム内をより自由に流通するようになるので、硬度はテストサイクルの度に少しずつ低下するであろう。従って、ＩＦＤテストの測定結果は、気泡の窓が通常の使用で破裂した中古の老朽化したフォームの最終的な硬度よりも、これらの空気で満たされた閉じた気泡の一時的な空気特性を実際には反映してしまう。
【００１０】
一般に、自動車のシートに用いられるフォームは、型から出された時に多数の閉じた気泡を有するように設計された成形フォームであることが多い。これらの気泡窓がすぐに破裂しなければ、フォームパッドは小さく縮んでしまう。これは、閉じた気泡内に閉じ込められた二酸化炭素ガスが、フォームが型から出されると冷えて、空気が気泡内に拡散するよりも早く、気泡外に放散されるためである。このように、気泡の外側と内側とで圧力差が生じるために、フォームが収縮してしまう。フォームの収縮を軽減するために、自動車のシート用の成形フォームパッドを、型から出した直後にローラ間に通し、二酸化炭素などの閉じ込められた高温のガスを押し出すことで、フォームの収縮を防止する。しかし、マットレス又はクッションに使用するフォームは、一般にそのような成形法では製造されないために、閉じた気泡内に二酸化炭素が閉じ込められているとは通常は考えられていない。従って、フォーム及びマットレスの製造業者らは、フォームマットレス又はクッションフォームパッドを、事前処理及び硬度の安定化のためにローラ間に通すことは考慮していなかった。
【００１１】
前述のように、気泡窓は、材料を圧縮及び／又は伸張によって繰り返し圧迫することで破裂しうる。マットレス又はフォームパッドの圧縮によって、フォーム内に存在する気泡窓の一部は破裂するが、マットレス又はフォームパッドに用いられる圧縮技術では、マットレス又はパッドを一方向にしか圧縮しない。殆どのマットレス及びパッドでは、この圧縮は一般に、例えば典型的な就寝形状の典型的なマットレスの高さ方向などの、最も寸法の小さい方向において行われる。気泡窓の破裂の度合いを高めるために、マットレス又はフォームパッドを、例えば３つの物理軸のうちのできるだけ多くの物理軸などの複数の物理軸の方向に圧迫してもよい。典型的なアスペクト比（高さに対する幅、長さに対する幅、長さに対する高さなどの２つの物理寸法の比）のマットレス及びフォームパッドでは、長さ及び幅方向のローラ圧縮は、高さ方向に折れ曲がってしまうために困難である。しかし、同じアスペクト比であっても、長さ及び幅方向のローラ伸張は可能である。ここに記載のシステム及び方法には、マットレス又はクッションフォームパッドの事前処理又はプレストレスのための圧縮又は伸張技術或いはこれら双方の技術の組み合わせが含まれる。
【００１２】
ここに記載のシステム及び方法には、マットレスの製造及び加工方法が含まれる。前記方法には、新品の老朽化していないフォームパッド又はマットレスの主表面の相当な部分に力を加えてフォームの高さを一時的に圧縮し、閉じた気泡を破裂させるか又は開かせることにより、前記フォームパッド又はマットレスを事前処理するか又はその老朽化を加速させることが含まれる。幾つかの実施態様においては、前記力は、前記マットレス又はフォームパッドにプラテンを繰り返し押し付けることで加えられる。或いは、前記力が、前記フォームパッド又はマットレスを少なくとも１つのローラの下又は少なくとも１つの相補的なローラ対の間に通すことによって加えられてもよい。前記方法には、前記フォームパッド又はマットレスの長さ及び／又は幅を伸張させる力を加えて閉じた気泡を破裂させるか又は開かせることで、前記フォームパッド又はマットレスを事前処理することも含まれる。ここに記載のシステム及び方法は、長期間にわたって繰り返し使用しても、新品の老朽化していないマットレス及びクッションの硬度とは異なる実質的に一定の硬度を保つマットレス及びクッションを提供することで、既存の方法の様々な制約を克服するものである。
【００１３】
従って、一局面においては、本発明は、最初の高さを有する第１のフォームパッド及びマットレス芯を有する老朽化していないマットレス構成体を形成することと、前記マットレス構成体の少なくとも一部分に、押込力たわみを表す前記フォームパッドの機械的特性を永久的に変化させるように選択された量だけその高さを一時的に圧縮するのに十分な力を加えることで、前記老朽化していないマットレス構成体の老朽化を加速させることと、前記フォームパッドを、前記マットレス芯を被覆するように配置して、前記マットレス芯を被覆する就寝面の少なくとも一部分を形成することと、前記老朽化していないマットレス構成体の硬度とは異なる硬度を有する老朽化したマットレス構成体を形成することとを含む、マットレスの加工及びユーザへの提供方法を提供する。必要な場合には、前記老朽化していないマットレス構成体が、最初の高さを有する第２のフォームパッドを更に備え、前記老朽化していないマットレス構成体を圧迫することに、前記マットレス構成体の少なくとも一部分に、前記第２のフォームパッドの高さを、前記第２のフォームパッドの機械的特性を永久的に変化させるように選択された量だけ一時的に圧縮するのに十分な力を加え、前記第２のフォームパッドを前記マットレス芯を被覆するように配置することが更に含まれる。幾つかの実施態様においては、前記老朽化していないマットレス構成体を圧迫することに、１つ又は複数の前記フォームパッドを前記マットレス芯を被覆するように配置した後に、前記マットレス構成体に、前記１つ又は複数のフォームパッドの高さを、前記１つ又は複数のフォームパッドの１つ又は複数の機械的特性を変化させるように選択された量だけ圧縮するのに十分な力を加えることが含まれる。
【００１４】
別の一局面においては、本発明は、最初の高さを有するフォームパッドを形成するステップと、前記フォームパッドの少なくとも一部分に、前記フォームパッドの高さを、前記フォームパッドの機械的特性を永久的に変化させるように選択された量だけ一時的に圧縮するのに十分な力を加えることにより、前記フォームパッドを事前処理するステップであって、前記機械的特性が硬さ又は押込力たわみを表してもよいステップとが含まれる、マットレスの製造方法を提供する。幾つかの実施態様においては、前記フォームパッドの少なくとも一部分に、前記フォームパッドの長さ及び／幅を、前記フォームパッドの機械的特性を変化させるように選択された量だけ伸張させるのに十分な力を加えることによって、前記フォームパッドが事前処理され、前記機械的特性が硬さ又は押込力たわみを表してもよい。別の一ステップでは、前記フォームパッドは、前記マットレス芯を被覆するように配置されて、前記マットレス芯を被覆する就寝面の少なくとも一部分を形成する。幾つかの実施態様においては、前記フォームパッドは、前記閉じた気泡を開かせるのに十分な力を前記フォームパッドの少なくとも一部分に加えることによって事前処理されてもよい。
【００１５】
必要な場合には、前記方法に、少なくとも第２のフォームパッドの少なくとも一部分に、前記第２のフォームパッドの機械的特性を変化させるように選択された量だけ前記フォームパッドの高さを圧縮すると共に／或いは前記フォームパッドの長さ及び／又は幅を伸張させるのに十分な力を加えることによって、前記第２のフォームパッドを事前処理することが含まれてもよい。前記第２のフォームパッドを前記マットレス芯を被覆するように配置して、用途に合うように選択された、２層、３層、４層又は更に多数の層を含む、事前処理されたフォームの複数の層を有する就寝面を有するマットレスを形成してもよい。
【００１６】
別の一局面においては、ここに記載のシステム及び方法には、事前処理された就寝面を有するマットレスが含まれる。前記マットレスは、長さ、幅、厚み及び少なくとも１つの就寝側を有するマットレス芯と、前記マットレス芯の長さ及び幅と実質的に同様な長さ及び幅を有するフォーム層とを備えている。本発明の一実施態様に従って事前処理された後の前記フォームも、多数の破裂した窓を有する複数の気泡がその長さ、幅及び厚み全体にわたって実質的に均一に分散された気泡構造を有し、前記フォーム層が、前記マットレス芯の就寝側を被覆するように配置されて、前記就寝面全体にわたって実質的に一定な硬度を有する、前記マットレスの就寝面を形成している。前記フォームパッド内の空気の流通を促進するため及び／又は空気による前記フォームパッドの硬さ又は硬度の増加を抑えるために、多数の気泡窓が破裂していてもよい。更に、顧客がここに記載の新規な方法で製造された、老朽化したマットレス構成体を購入した時点で、多くの気泡窓が既に破裂していることから、顧客の使用による気泡窓の更なる破裂が最小限に抑えられ、顧客は、特に気泡窓の殆どが破裂していない、老朽化していないマットレス構成体の硬度と比較して、フォームパッドの硬度が長期間の使用後も大きく変化しないことに気付くであろう。
【００１７】
一実施態様においては、前記フォーム層に、力を加えることによって開いた気泡が含まれ、各気泡が、気泡内部空間を規定し、前記気泡内部空間に空気を出入りさせるのに十分な少なくとも１つの開口部を有する、少なくとも１つの気泡窓を有する。
【００１８】
別の一局面においては、本発明は、最初の長さ及び幅を有するフォームパッドを形成するステップと、前記フォームパッドの少なくとも一部分に、前記フォームパッドの長さ及び幅の少なくとも一方を、前記フォームパッドの機械的特性を変化させるように選択された量だけ伸張させるのに十分な力を加えることにより、前記フォームパッドを事前処理するステップであって、前記機械的特性が硬さ又は押込力たわみを表してもよいステップとが含まれる、マットレスの製造方法を提供する。別の一ステップにおいては、前記フォームパッドが前記マットレス芯を被覆するように配置されて、前記マットレス芯を被覆する就寝面の少なくとも一部分を形成する。幾つかの実施態様においては、前記フォームパッドの少なくとも一部分に前記閉じた気泡を開かせるのに十分な力を加えることによって、前記フォームパッドを事前処理してもよい。必要な場合には、前記フォームパッドの第１の部分に、前記第１の部分の高さを、前記フォームパッドの機械的特性を変化させるように選択された第１の量だけ圧縮するのに十分な力を加えることと、前記フォームパッドの第２の部分に、前記第２の部分の高さを、前記フォームパッドの機械的特性を変化させるように選択された第２の量だけ圧縮するのに十分な力を加えることとにより、前記フォームパッドを事前処理してもよい。
【００１９】
必要な場合には、本方法に、少なくとも第２のフォームパッドの少なくとも一部分に、前記フォームパッドの長さ及び幅の少なくとも一方を、前記第２のフォームパッドの機械的特性を変化させるように選択された量だけ伸張させるのに十分な力を加えることにより、前記第２のフォームパッドを事前処理することが含まれてもよい。前記第２のフォームパッドを前記マットレス芯を被覆するように配置して、用途に合うように選択された、２層、３層、４層又は更に多数の層を含む、事前処理されたフォームの複数の層を有する就寝面を有するマットレスを形成してもよい。
【００２０】
別の一局面においては、本発明は、最初の長さ及び幅を有するフォームパッドを形成するステップと、前記フォームパッドの少なくとも一部分に、前記フォームパッドの長さ及び幅の少なくとも一方を、前記フォームパッドの機械的特性を変化させるように選択された量だけ伸張させるのに十分な力を加えることにより、前記フォームパッドを事前処理するステップであって、前記機械的特性が硬さ又は押込力たわみを表してもよいステップとが含まれる、クッションの製造方法を提供する。幾つかの実施態様においては、前記フォームパッドの少なくとも一部分に、前記閉じた気泡を開かせるのに十分な力を加えることによって、前記フォームパッドを事前処理してもよい。必要な場合には、本方法に、少なくとも１つの第２のフォームパッドを前記第１のフォームパッドを被覆するように配置して、複数のフォーム層を有するクッションを形成してもよい。幾つかの実施態様においては、前記第２のフォームパッドの少なくとも一部分に、前記フォームパッドの長さ及び幅の少なくとも一方を、前記第２のフォームパッドの機械的特性を変化させるように選択された量だけ伸張させるのに十分な力を加えることにより、前記少なくとも１つの第２のフォームパッドを事前処理してもよい。
【００２１】
上述の局面及び実施態様の全てにおいて、前記力の付加が、前記フォームパッドに機械的なたわみ力、圧縮力及び／又は伸張力を１つ又は複数の次元で加えるか、前記フォームパッドに高いガス圧を加えるか、又は前記フォームパッドを真空圧縮することによって行われてもよい。例えば、一実施態様においては、機械的な圧縮力の付加にローラ又は押針を使用し、機械的な伸張力の付加に１つ又は複数のローラを使用してもよい。別の一実施態様においては、前記マットレス又はフォームパッドが、互いに平行であり前記マットレス又はフォームパッドの通過方向に対して垂直な、少なくとも２対の互いに逆回転するローラ間を通過してもよい。この実施態様においては、第２のローラ対が第１のローラ対よりも高い接線速度を有することで、機械的な伸張力が付加される。必要な場合には、前記少なくとも２対のローラ対が、互いに平行であり、かつ前記マットレス又はフォームパッドの通過方向に対して平行であってもよい。この実施態様においては、ローラは同じ接線速度であるが異なる回転方向に回転するので、逆方向に伸張するように作用する。処理されるフォームパッドは、例えば弾性フォームパッドなどのいかなる好適なフォームパッドであってもよく、ポリウレタンフォーム、粘弾性フォーム、ラテックスフォーム、網状フォーム、水発泡フォーム、ポリエチレンフォーム、ファイバーパッド、ゲル又はこれらのクッション材の任意の組み合わせを含んでもよい。
【００２２】
前記力の付加が、プラテンをフォームパッドの表面に押し付けると共に、フォームパッド表面上を移動するローラ或いは互いに逆回転する少なくとも一対のローラ又はベルト又はローラコンベヤを用いることによって行われてもよい。前記力が一度に加えられてもよいし、必要な場合には周期的であってもよい一連の漸進的段階にわたって加えられてもよい。幾つかの実施態様においては、各フォームパッドが個別に押圧及び／又は伸張されてもよいし、一群のフォームパッドが同時に押圧及び／又は伸張されてもよい。前記一群のフォームパッドが、互いに積み重ねられた後に事前処理又は押圧されてもよい。幾つかの実施態様においては、複数のフォームパッドが一括で処理又は事前処理される。別の複数の実施態様においては、前記複数のフォームパッドが組立ラインの一部として連続的に処理されてもよい。
【００２３】
別の一局面においては、本発明は、少なくとも第１のローラ対と、第１及び第２の支持枠と、少なくとも１つの支持ばねを有するヒンジシステムとを備えたクッションの事前処理のためのシステムを提供する。前記少なくとも１つの第１のローラ対には、第１の間隙によって互いに隔てられた第１のローラ及び第２のローラが含まれる。前記第１のローラは、前記第１の支持枠に回転可能に結合されており、前記第２のローラは前記第２の支持枠に回転可能に結合されている。幾つかの実施態様においては、前記第１のローラ及び前記第２のローラの少なくとも一方が、それぞれの支持枠に、少なくとも１つの自由回転する連結装置によって結合されている。必要な場合には、前記第１のローラ及び前記第２のローラの少なくとも一方が、それぞれの支持枠に、少なくとも１つのローラドライバ連結装置によって回転可能に結合されている。この実施態様においては、前記第１のローラ及び前記第２のローラの少なくとも一方が、モータ装置に回転可能に結合され、前記モータ装置によって作動可能であってもよい。幾つかの実施態様においては、前記事前処理システムが、第２のローラ対及び第３のローラ対を含む複数のローラを更に有し、前記第１、第２及び第３のローラ対は、直列に配置されており、その位置を垂直方向及び流れ方向に調節することが可能である。
【００２４】
幾つかの実施態様においては、前記第１のローラ対に、約２インチの間隙で互いに隔てられた第１の上側ローラと第１の下側ローラとが含まれる。前記第２のローラ対には、約１インチの間隙で互いに隔てられた第２の上側ローラと第２の下側ローラとが含まれ、前記第３のローラ対には、約０．５インチの間隙で互いに隔てられた第３の上側ローラと第３の下側ローラとが含まれる。前記第１、第２及び第３の上側ローラは、上側支持枠に結合されており、前記第１、第２及び第３の下側ローラは、下側支持枠に結合されている。
【００２５】
幾つかの実施態様においては、第１の又は上側支持枠及び第２の又は下側支持枠が、調節可能なヒンジシステムによって互いに結合されている。この調節可能なヒンジシステムは、前記第２の又は下側支持枠に取り付けられた少なくとも１つの支持ばねを有し、前記少なくとも１つの第１のローラ対間の第１の間隙又は前記各上側ローラ及び下側ローラ間の間隔を維持するのに十分な力を、前記第２の又は上側支持枠に対して発揮するように構成されている。必要な場合には、前記第１の間隙又は間隙間の間隔は、前記ヒンジシステムにおける調節に応じて変化する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明の上述の及びその他の利点は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を参考にすることにより、より十二分に理解されるであろう。
【図１】開いた気泡を有するフォームの顕微鏡写真である。
【図２】本願に記載の方法で処理されている材料の負荷重たわみ値の変化を示すグラフである。
【図３】フォームパッドを処理するためのシステムの一実施例を図示したものである。
【図４】フォームパッドを処理するためのシステムの別の一実施例を図示したものである。
【図５】マットレスを梱包直前に処理するための、本発明の一実施例に基づくシステムを図示したものである。
【図６】マットレス上に横臥している人の予想される圧力点を図示したものである。
【図７】本発明の複数の実施例に基づくゾーンマットレスを図示したものである。
【図８】マットレス又はフォームクッションにプレストレスを与えるための事前処理装置の一実施例を図示したものである。
【図９ａ】図８の装置の斜視図である。
【図９ｂ】図８の装置の斜視図である。
【図９ｃ】図８の装置の斜視図である。
【図９ｄ】図８の装置の斜視図である。
【図１０ａ】マットレス又はフォームクッションにプレストレスを与えるためのシステムの別の一実施例である。
【図１０ｂ】マットレス又はフォームクッションにプレストレスを与えるためのシステムの別の一実施例である。
【図１１】マットレス又はフォームクッションにプレストレスを与える工程の一例を示すフローチャートである。
【００２７】
発明の詳細な説明
ここに記載のシステム及び方法には、特に、長期間かつ広範囲にわたってより一定した硬度を保つマットレス用フォーム材を形成するための、マットレス用フォーム材の処理及び加工のためのシステム及び方法が含まれる。ここに記載のシステム及び方法は、マットレス又は就寝面に用いられるものとして記載されているが、ここに記載のフォーム処理技術及びシステムを、ソファ、椅子、ラブシート、ボート用シート及びその他の家具関連の用途を含むその他の用途に用いてもよいことは、当業者に理解されよう。
【００２８】
図１を参照すると、開いた気泡を有するフォーム材の顕微鏡写真が図示されている。フォーム材に、合成の又は天然の原材料或いはラテックスフォーム材から製造されたポリウレタンフォームが含まれてもよい。ポリウレタンフォームは、典型的にはポリオール、ポリイソシアネート及びその他の必要な成分からなる反応混合物内に微小な発泡性ガスの泡を加えることで形成される。反応の進行に伴って、ポリマーマトリックスが形成され、泡が膨張して、通常はフォームと呼ばれる気泡構造となる。
【００２９】
この気泡構造は、図１に示すように、通常は窓（ｗｉｎｄｏｗｓ）及び壁体（ｓｔｒｕｔｓ）と呼ばれる構造要素から形成された、（ポリウレタンなどの）前記フォーム材の相互に連結された気泡の網状組織である。前記フォーム構造内の相互に連結された気泡間の気泡壁には、共通の開口部又は窓が存在する。製造方法及び使用する薬品の性質により、前記気泡窓に開口しているものがある一方で、ポリウレタン材料の薄膜により閉じられているものがあってもよい。これらの閉じた気泡窓が、マットレスの日常的な使用中などの度重なる圧縮により、破裂又は破断してもよい。更に、これらの閉じた気泡窓が、前記フォーム構造を伸張させることによって破裂してもよい。
【００３０】
前述のように形成された気泡構造が、硬度又は硬さを含めたフォームの機械的特性の測定において、重要な役割を果たしてもよい。特に、空気で満たされた閉じた気泡の一時的な空気特性のために、フォームは最初は比較的硬いが、度重なる使用の後及びこれらの気泡窓が日常的な使用や老朽化のために破裂した後には、より柔らかくなりうる。
【００３１】
理論に拘束される訳ではないが、上述の製造プロセスは、製造当初には、前記フォーム材内に形成されている気泡が、比較的脆く圧迫によって破裂しやすい気泡窓を有することを示している。これらの窓の破裂によって、ポリマーフォーム内の空気の流通が促進されることで、フォーム内の気泡の空気特性が変化する。このことは、フォームの全体的な硬度に影響を与えうる。このように、十分に圧迫すると破裂する気泡窓が、フォーム材全体に分散されている。以下により詳細に説明するように、ここに記載のシステム及び方法は、フォームパッドを処理し、老朽化を促進させて脆い気泡窓を破裂させることにより、その後の使用によってパッドの硬度の変化又は実質的な変化が起こらないように、フォームパッドの硬さに影響を与えるための技術を提供する。マットレスパッドをその長さ、幅及び／又は厚さ全体にわたって事前処理することにより、フォームパッドの表面全体の硬度が一定となる。ここに記載の複数の実施例において、処理、事前処理、圧迫、プレストレス及び老朽化のために要する工程は同様であり、一回又は複数回の圧縮及び／又は伸張を含んでもよい。
【００３２】
表１にその結果を示す一連の実験では、プレストレスを与えられていないフォームパッドに対して六角ローラ試験を行い、前記フォームパッドの負荷重たわみ値に対して周期的な往復運動による機械的圧迫が及ぼす作用を調べた。詳細には、表１に示す一連の実験において、マットレス用のフォームパッドに対し、ＡＳＴＭ  Ｆ１５６６−９９  Ｐａｒｔ７規格に基づく修正六角ローラ試験を１００，０００サイクル行った。試験前、１，０００サイクル経過後及び１００，０００サイクル経過後に、ＡＳＴＭ  Ｆ１５６６−９９  Ｐａｒｔ６規格に基づき、直径１３．５インチの円形プラテンを用いて、負荷重たわみ値（中央位置）を測定した。前記１３．５インチの円形プラテンを用いて、前記マットレスの表面に１ポンドの接触力を加え、高さの精密な測定を行った。高さ及びたわみの測定の前に、前記マットレスを１時間回復させた。
【００３３】
【表１】
2012502768.tif 000003
【００３４】
表１及び図２のグラフに示すように、フォームパッドの負荷重たわみ値は、最初の１，０００サイクル経過後に大幅に変化し、１００，０００サイクル経過後には更に少し減少した。表１に示す一連のデータ及び図２のグラフによって更に示されるように、六角ローラ使用前の負荷重たわみ試験では、約４５ポンドの力で破壊点に達した。幾つかの実施例においては、この破壊点で、相当数の気泡窓が破裂し、硬さの測定における気泡の空気力学的な影響が軽減されてもよい。この点で、たわみ率が変化する。従って、上記データは、六角ローラ使用前のマットレスパッドの硬度は非線形であり、４５ポンド以下の負荷に対しては第１のレベルの支持力を発揮し、４５ポンドを超える負荷に対しては第２のレベルの支持力を発揮することを示している。図２は、１，０００サイクルの試験後及び１００，０００サイクルの試験後には、この非線形性が消失し、フォームパッドが発揮する支持力が、２０ポンドの力から約１００ポンドの力まで線形となることを示している。
【００３５】
このデータは、表１に更に反映されている。詳細には、表１は、一実施例において、たわみを１．５インチとするために必要な負荷の初期値が５７．７ポンドであったことを示している。１，０００サイクル経過後には、たわみを１．５インチとするために必要な負荷は、１６．５％減少して４８．２ポンドとなった。更に示すように、１００，０００サイクル経過後には、たわみを１．５インチとするために必要な負荷は、更に７．９％減少して４４ポンドとなった。１００，０００サイクル経過後のこの時点で、フォーム材のたわみを１．５インチとするのに要する力は、約２３％減少した。その他のたわみ量についての測定データ値を、平均値として表１に示すが、ここで、たわみを達成するための力の量は、１０００サイクル経過後に約１１．２％減少し、１００，０００サイクル経過後には約１７％減少した。上述のように、この結果は、より一定な改良された就寝面が形成されるように、気泡窓を選択された程度だけ破裂させることから生じたことが分かる。
【００３６】
表２に示す別の一連の実験データにおいては、ＡＳＴＭ３５７４−０５：軟質発泡材料−スラブ、接着及び成型ウレタンフォームの標準試験方法に従って、負荷重たわみ（ＩＬＤ）試験をＰ１６５−３０タイプのフォームに対して行い、前記フォームの負荷重たわみ特性に対する機械的圧迫の作用を調べた。
【００３７】
【表２】
2012502768.tif 000004
【００３８】
表２に示す一連のデータにおいて、Ｐ１６５−３０フォームに、前記フォームを所定のＩＬＤパーセンテージにまで圧縮するように設定された１つ又は複数のローラの下を少なくとも毎秒４サイクル通過させることを含む、圧縮プレストレス処理を施した。表２の最上行は、前記フォームの通過回数を示し、最左列は、実施したプレストレス処理の種類を示している。例えば、「２５％−６５％−８５％」の行は、まず２５％ＩＬＤ、次に６５％ＩＬＤ、最後に８５％ＩＬＤにまで圧縮することによってプレストレスされたフォームのデータを表に示したものである。この行の「３」の欄には、この方法で３度プレストレスされた、即ち２５％ＩＬＤ−６５％ＩＬＤ−８５％ＩＬＤのサイクルを３度繰り返されたフォームのデータが記載されている。Ｐ１６５−３０フォームの最初の特性は、２５％ＩＬＤで３７．８６、６５％ＩＬＤで６５．０１、支持係数は１．７２であった。表２のデータから明らかなように、プレストレスによって２５％ＩＬＤ及び６５％ＩＬＤの双方が減少し、プレストレスサイクルの回数の増加に伴ってＩＬＤが減少した。更に、（２５％−６５％、２５％−６５％−８５％又は６５％−８５％などの）複数段階にわたるプレストレス処理では、単段階のプレストレス処理の場合よりもＩＬＤが減少した。これらの結果は、表１に示すデータと同様に、プレストレスによる気泡窓の破裂から生じたことが分かる。
【００３９】
図３は、フォームパッド３２を処理して、前記フォームパッド３２の硬度又は硬さを、前記フォームパッド３２の表面３４全体にわたって、またマットレス上のマットレスパッドとしての使用寿命の間、より一定かつ均一とすることの可能なシステム３０の一実施例を図示したものである。詳細には、図３に、マットレス芯３８上にフォームパッド３２が取り付けられたマットレスが製造されている様子を示す。マットレス芯３８は、可動プラテン４２上方の台４０上に載置されている。幾つかの実施例においては、圧縮中にフォームパッド３２から押し出された空気を台４０内を通して逃すことができるように、台４０に穴が開けられていてもよい。プラテン４２は、マットレスの下端から上端まで、前後に動くことが可能であり、同時に、機械アーム４４が図３に示すように上下に移動する。機械アーム４４は、フォームパッド３２に周期的に機械的な力を加えて処理することが可能である。加えられる力の量は、フォームパッド３２のＩＦＤなどの機械的特性を調節するように選択される。図３に示すように、機械アーム４４に装着されたプラテン４２は、マットレスの表面全体にわたって動くことにより、マットレスをその長さ及び幅のほぼ全体にわたって処理することが可能である。このことにより、マットレスの長さ及び幅全体にわたって一定した硬度が得られる。別の複数の実施例においては、前記フォームパッドを、最初はマットレス芯とは別に処理した後に、マットレス芯上に配置して、処理されたマットレス構成体を形成してもよい。
【００４０】
幾つかの実施例においては、プラテン４２の大きさが、前記マットレス及び／又はフォームパッドの就寝面積と実質的に同じであってもよい。そのような実施例において、システム３０を前記マットレスの大部分を事前処理するのに用いてもよい。更に、そのような実施例において、システム３０を前記マットレスの上端部、中間部及び下端部を同時に事前処理するのに用いてもよい。別の複数の実施例においては、システム３０が前記事前処理の種類に応じて所望の構成を有してもよい。例えば、プラテン４２が、マットレス及び／又はフォームパッドの中間部又は端部又はこれらの双方を選択的に事前処理するための大きさ及び形状を有してもよい。別の一実施例においては、システム３０が、前記マットレスの複数の異なる部分を、複数の同様な又は異なる荷重を加えることで事前処理するための複数のプラテン４２を備えた構成を有してもよい。幾つかの実施例においては、プラテン４２が前記マットレスの表面全体にわたって転がり、前記マットレス及び／又はフォームパッドを徐々に圧縮することが可能であるように、プラテン４２が前記マットレスの長さ又は幅全体にわたって移動可能であり、円筒形のローラを備えていてもよい。一般に、その他の複数の実施例においては、図３に示す装置がフォームパッド３２の選択された部分及び範囲のみを処理してもよい。幾つかの実施例においては、前記マットレスが、硬度の異なる複数のゾーンが配置されるように区分された構成を有してもよい。そのような実施例においては、マットレスが他のゾーンとは硬度の異なる選択された複数のゾーンを有し、腰部及び膝下部を特別に支持することによって背骨のＳ字カーブの歪みの自然な矯正を促すか、又は同じマットレス上で就寝するが異なる硬さを望むパートナーのために様々に異なる硬さのゾーンが設けられた構成であってもよい。フォームパッド３２上のどの範囲を処理するかは、用途次第であり、また任意に異なっていてもよいことは、当業者に明らかであろう。幾つかの実施例においては、更なるフォームパッド（図示せず）を前記マットレス上に更に配置して、多層フォームを形成してもよい。必要な場合には、１つ又は複数のそのような更なるフォームパッドにも、本明細書中に記載のように、圧迫、圧縮及び／又は伸張による事前処理を施して、事前処理された多層フォームを備えたマットレスを形成してもよい。
【００４１】
図４は、フォームパッドを処理するための別の一システムを図示したものである。図示された実施例においては、一対の互いに逆回転するローラが、前記フォームパッドの長さ及び幅全体にわたって力を加える。必要な場合には、工場での生産中に製造直後のフォームを処理できるように、これらのローラを、フォーム製造、切削又は出荷ライン内に配置してもよい。更に別の一実施例においては、フォームパッドの選択された機械的特性を、真空力を用いた真空圧縮処理によって変化させてもよい。当業者に周知のように、真空処理が、製造直後のフォームをチャンバ内に配置することで行われてもよい。前記チャンバが真空対応であってもよく、前記チャンバ内のフォームに真空力がかかることにより、前記チャンバ内のフォームを急速に膨張させるプロセスにおいて、前記フォームが押しつぶされる。真空の存在下では、フォームの気泡内のガスが前記フォームを膨張させ、真空が低下すると、前記フォームが元の形状に戻り、その過程で、完全な状態であった気泡窓が破壊されてもよい。別の複数の実施例においては、フォームパッドを、真空の代わりにガス圧を用いて処理してもよい。この実施例においては、フォームパッドを、高ガス圧に対応したチャンバ内に配置してもよい。前記チャンバが高ガス圧にまで加圧されることにより、前記フォームが押しつぶされ、フォームの気泡壁が破壊される。ここに記載のシステム及び方法に、更にその他の技術及び複数の技術の組み合わせを、本発明の範囲から逸脱することなく用いてもよい。
【００４２】
図５は、本発明の一実施例に基づいて、マットレスを梱包直前に処理するためのシステム５０を図示したものである。詳細には、システム５０は、コンベヤ５１上に配置されたマットレス６２を有する。前記マットレスが、マットレス芯及び／或いは、１つ又は複数のティッキング層、フォームパッド、裏材層及び耐火性の層を含む１つ又は複数の層を有する、加工済みマットレス５０製品であってもよい。システム５０は、圧縮アセンブリ５３を更に有する。前記アセンブリ５３は、プラテン表面６６と、複数の脚部６４に取り付けられた１つ又は複数のローラ５８とを更に有する。システム５０は、事前処理された前記マットレス製品の梱包又は袋詰めのための梱包装置７２も有する。システム５０が、コンベヤ５１に沿った様々な位置に配置された、高さセンサなどの１つ又は複数のセンサを更に有してもよい。マットレス６２は、加工中に、コンベヤ５１に沿って圧縮装置５３へと移動する。圧縮装置５３で、マットレス６２に１回の圧縮或いは複数回の不連続な又は連続した圧縮が施されてもよい。一実施例においては、プラテン６６がヒンジ６０に沿って屈曲し、最初にマットレス６２を圧縮してもよい。コンベヤ５１とプラテン６６との間の距離がコンベヤ５１の長さ方向に次第に短くなるような角度で、プラテン６６がコンベヤ５１に対して配置されていてもよい。図３及び図４をそれぞれ参照しながら記載したシステム３０及び５２を、システム５０と組み合わせて用いてもよい。圧縮後に、マットレス６２を減圧して回復させてもよい。回復と同時に、マットレス６２を梱包装置７２で梱包してもよい。
【００４３】
図６は、マットレス上に横臥している人の略図である。人が、体に沿っていない平坦な表面上に横臥すると、通常はその体重全体が主に前記表面との数カ所の接点によって支えられる。例えば、平坦な表面上に仰向けに横臥している人は、主にその頭、肩、尻及びふくらはぎによって支えられる。この接触によって体のこれらの部分により高い圧力がかかり、長時間の接触後には苦痛をもたらすことがある。表面がマットレス又はクッションであれば、これらの圧力は、マットレス又はクッションの体に沿う性質のために幾分軽減される。しかし、そのような場合でも、をこれらの接点におけるマットレス又はクッションの素材又は硬さ調節することは、苦痛の軽減に役立つであろう。そのようなマットレスは、ゾーンマットレスとして知られている。
【００４４】
図７は、本発明の一実施例に基づくゾーンマットレス７００の上面図（上）及び側面図（下）である。ゾーンマットレス７００は、マットレス芯７０６と、前記マットレス芯７０６上に配置されて就寝面を形成する、複数のゾーンに区分けされたフォームパッド７０５とを有する。フォームパッド７０２の部分７０４及び７０６を個別に処理してもよい。例えば、フォームパッド７０２の部分７０６にプレストレス処理を施し、部分７０４にはプレストレス処理を施さなくてもよい。この結果、マットレスの幾つかの部分を、使用者の就寝時の姿勢に合うようにより硬く又はより柔らかく調整されたゾーンマットレスが形成される。別の複数の実施例においては、前記フォームパッド又はマットレスの複数の異なる部分に、複数の異なる程度にまでプレストレス処理を施してもよい。例えば、前記マットレス及び／又はフォームパッドの一部分をある量だけ圧縮（又は伸張）して、ある硬さとし、同じマットレス及び／又はフォームパッドの別の一部分を異なる量だけ圧縮又は伸張して、別の硬さとしてもよい。必要な場合には、マットレス及び／又はフォームパッドの２つ以上の部分に、各部分が異なる硬度となるようにプレストレス処理を施してもよい。幾つかの実施例においては、マットレス芯７０６も複数のゾーンに区分けされていてもよい。
【００４５】
図８は、マットレス及びフォームクッションにプレストレス処理を施すための事前処理装置８００の一例を図示したものである。事前処理装置８００の一例には、相互に逆回転する３つのローラ対８０２、８０４及び８０６が含まれるが、ローラの数又は相互に逆回転するローラ対の数が、本発明の範囲から逸脱することなく異なっていてもよい。ローラ対８０２、８０４及び８０６が実質的に相互に平行であり、通常の動作中に１つのローラ対を通過するマットレス、フォームパッド又はその他の部品が他のローラ対も通過するように、これらのローラ対が配置されていてもよい。各ローラ対８０２、８０４及び８０６の一方のローラが、第１の支持枠８０８に回転可能に結合していてもよい。各ローラ対８０２、８０４及び８０６の他方のローラが、第２の支持枠８１４に回転可能に結合していてもよい。幾つかの実施例において、前記第１の支持枠８０８に結合されたローラ対８０２、８０４及び８０６のローラが、上記の代わりに１つ又は複数のローラ駆動装置又は取付台に回転可能に結合されており、前記ローラ駆動装置又は取付台が第１の支持枠８０８に結合されていてもよい。同様に、前記第２の支持枠８１４に結合されたローラ対８０２、８０４及び８０６のローラが、上記の代わりに１つ又は複数のローラ駆動装置又は取付台に回転可能に結合されており、前記ローラ駆動装置又は取付台が第２の支持枠８１４に結合されていてもよい。各ローラ対の１つ又は複数のローラが自由回転可能であってもよい。或いは、各ローラ対の１つ又は複数のローラが、モータ又は何らかのその他の駆動装置によって駆動されてもよい。幾つかの実施例においては、前記第１又は第２の支持枠に結合された前記１つ又は複数のローラが、垂直方向及び／又は水平方向又は流れ方向に調節可能であってもよい。これらの実施例において、前記１つ又は複数のローラが垂直方向に調節可能であることにより、ローラ対の間隔を変更可能であるか、又はローラ対全体を支持枠及び／又は装置全体に対して垂直に上下させることが可能であってもよい。或いは、前記１つ又は複数のローラを水平方向又は流れ方向に調節可能であることにより、ローラ対間の水平距離を調節することが可能であってもよい。幾つかの実施例においては、ローラ対のうちの各ローラの水平方向の配置を個別に調節可能であることにより、これらのローラの一方を他方のローラが連動して移動することなく移動させることが可能であってもよいし、又は双方のローラを互いに逆方向に移動させることが可能であってもよい。
【００４６】
幾つかの実施例においては、第１及び第２の支持枠８０８及び８１４が、ヒンジ８１０及びスペーサ８１２によって相互に物理的に連結されていてもよい。支持ばね８１１が第１の支持枠８０８の一部分に力を加えて、ローラ対８０２、８０４及び８０６のそれぞれにおける互いに逆回転するローラ間の一定の距離を保ってもよい。スペーサ８１２が、各ローラ対における互いに逆回転するローラ間の距離を保つ助けとなる、１つ又は複数の位置決めマーカ８１３を把持していてもよい。幾つかの実施例においては、位置決めマーカ８１３が、第１の支持枠８０８の垂直方向の動きを拘束してもよい。或いは、位置決めマーカ８１３が、第１の支持枠８０８がローラ間の一定の距離を保つ助けとなってもよい。
【００４７】
スペーサ８１２が、特定のローラ対の所望のローラ間の間隔にそれぞれが対応した複数の位置に位置決めマーカ８１３を把持するように構成されていてもよい。ばね８１１によって第１の支持枠８０８に加えられる力により、ローラ対８０２、８０４及び８０６におけるローラ間の間隔の効率的かつ迅速な再調節が可能であってもよい。各ローラ対におけるローラ間の間隔は、様々な方法で調節可能である。例えば、全てのローラ対におけるローラ間の間隔を、スペーサ８１２上の位置決めマーカ８１３の位置を変更することで、同時に変更してもよい。或いは、前記第１の支持枠８０８に回転可能に結合された個々のローラを垂直に上下させることで、個々のローラ対におけるローラ間の間隔を調節してもよい。ローラ間の間隔を、マットレス又はフォームパッドを所定の量だけ圧縮するか、又は前記マットレス又はフォームパッドに対して所定の力を加えるように設定してもよい。幾つかの実施例においては、ローラ対８０２におけるローラを、約２インチの間隔で離間させ、ローラ対８０４におけるローラを、約１インチの間隔で離間させ、ローラ対８０６におけるローラを、約０．５インチの間隔で離間させてもよい。
【００４８】
プラットフォーム８１６を、第２の支持枠８１４に取り付けてもよい。この実施例においては、プラットフォーム８１６は、処理中のマットレス又はフォームパッドをその上に載置することの可能な、固定されたプラットフォームである。幾つかの実施例においては、処理中のマットレス又はフォームパッドの運搬を容易にするために、プラットフォーム８１６の代わりにマルチローラシステム又はコンベヤベルトを用いてもよい。
【００４９】
ローラ対８０２、８０４及び８０６におけるローラが、これらの接線速度が実質的に同じになるように回転してもよい。幾つかの実施例においては、特定のローラ対におけるローラが、これらの接線速度が別のローラ対におけるローラの接線速度とは異なるように回転してもよい。例えば、ローラ対８０４におけるローラが、ローラ対８０６におけるローラよりも低い接線速度で動作してもよい。従って、処理中のマットレス又はフォームパッドが、ローラ対８０２、８０４及び８０６によって圧縮されるだけではなく、ローラ対８０４及び８０６の異なる接線速度のために、長手方向に伸張されてもよい。同様に、複数のローラ対が互いに異なる接線速度で動作することにより、マットレス又はフォームパッドが長手方向に伸張されてもよい。複数の実施例においては、前記互いに異なる複数の接線速度が、最初の長さ及び幅のマットレス又はフォームパッドを、特定の最終的なマットレス／フォームパッドの硬さとするように選択された更なる長さ及び／又は幅だけ伸張させるように選択されてもよい。
【００５０】
図９ａ乃至図９ｄは、図８に例示した装置を複数の異なる角度から見た斜視図である。
【００５１】
図１０ａ及び図１０ｂは、本発明に基づくマットレスのプレストレス装置の任意の一実施形態１０００を図示したものである。図１０ａは、任意の実施形態１０００を上から見た図であり、図１０ｂは、任意の実施形態１０００を一方の側面から見た図である。実施形態１０００は、少なくとも２つの互いに逆回転するローラ対１００２及び１００４を備えている。ローラ対１００２及び１００４が、ローラ対１００２及び１００４の各ローラから延伸するらせん状の部品１００６及び１００８を有してもよい。マットレス又はフォームパッド１０１０の処理中に、ローラ対１００２及び１００４は、マットレス又はフォームパッド１０１０をこれらのそれぞれの側に引っ張るように回転する。例えば、ローラ対１００２がマットレス１０１０を左側に引っ張るように回転し、ローラ対１００４がマットレス１０１０を右側に引っ張るように回転してもよい。図１０ａの直線状の両方向矢印で示すように、らせん状の部分１００６及び１００８が、前記マットレスをこれらのローラ対に平行な方向に沿って引っ張るように動作してもよい。従って、マットレス又はフォームパッド１０１０が長手方向（直線状の両方向矢印の方向）に搬送されると同時に、実質的に横方向（直線状の両方向矢印に対して直角）に伸張されてもよい。
【００５２】
図１１は、本発明に基づくプレストレス工程１１００の一例のフローチャートである。工程開始（ステップ１１０２）後に、図８に例示した装置で処理中のマットレス又はフォームパッドを、ローラ対８０２、８０４及び８０６で垂直に圧縮してもよい（ステップ１１０４）。必要な場合には、前記マットレス又はフォームパッドを、ローラ対８０２、８０４及び８０６によって、これらのローラ対に対して直角な方向に同時に伸張させてもよい（ステップ１１０４）。最初の圧縮及び任意の伸張の後に、マットレス又はフォームパッドを、ローラ対１００２及び１００４を用いて、図１０に示す装置における最初の任意の伸張に対して直角な方向に更に伸張させてもよい（ステップ１１０６）。最後に、前記工程がステップ１１０８で終了してもよく、また繰り返されてもよい。幾つかの実施例においては、ステップ１１０６がステップ１１０４の前に起こってもよいし、又はこれらのステップが同時に起こってもよい。上述の実施例の全てにおいて、マットレス又はフォームパッドの圧迫、圧縮及び／又は伸張が一時的であり、前記圧迫、圧縮及び／又は伸張の力が、限られた時間の間のみ加えられ、前記力が加えられなくなった後にも、前記マットレス及び／フォームパッドが、前記プレストレス／圧縮／伸張された寸法と実質的に同じ寸法を保ってもよい。
【００５３】
当業者は、本明細書に記載した実施態様及び実施例の等価物を数多く、通常の実験で理解し、あるいは確認することが可能であろう。例えば、例示した実施態様はマットレスについて述べたものであるが、その他のクッション又は家具を、本明細書に記載したシステム及び方法で作製してもよい。別の一例として、気泡窓が破裂するようにフォームパッドを１つ又は複数の軸方向に圧縮、圧迫又は伸張させることが、本発明の異なる複数の実施態様で行われてもよい。従って、本発明は、本明細書に開示した実施態様に限定されるものではなく、法の下に可能な限り広く解釈されるべき以下の請求項によって理解されるべきである。
【００５４】
記載したところの変更、修正及びその他の実施形態を、本発明の精神と範囲とに反することなく行ってもよい。より詳細には、上述の又は引用をもって援用された方法、システム及び装置のいずれも、ここに開示されたか又は引用をもって援用されたその他の任意の好適な方法、システム又は装置と組み合わせることが可能であり、企図された発明の範囲に含まれる。本システム及び方法を、その精神又は本質的な特性に反することなく、その他の特定の形態で実施してもよい。従って、以上の実施態様は、あらゆる点で、本発明を限定するものではなく、例示的なものと考えられるべきである。ここに引用した全ての参考文献の教示は、その全体がここに引用を以て援用されたものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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