(57)【要約】  マットレスなどの寝具製品に使用するためのプレコンディショニングされた３次元ポリマー繊維マトリクス層（１０）が開示される。プレコンディショニングされた３次元ポリマー繊維マトリクス層（１０）は、一般に、押し出された３次元ポリマー繊維層と、その繊維層内に配置されるとともにその層における自由体積の少なくとも一部を占有するフォーム材料（例えば、ポリウレタン、ラテックスなど）とを含み、接続点とランダムに配向されたポリマー繊維との一部は、プレコンディショニングされた３次元ポリマー繊維マトリクス層の機械特性をプレコンディショニングされていない３次元ポリマー繊維マトリクス層に対して変化させるように壊れる。
2020531712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
寝具製品用の３次元ポリマー繊維マトリクス層であって、
一定な長さ、幅および高さ寸法を有する押し出された３次元ポリマー繊維マトリクス層であって、前記押し出された３次元ポリマー繊維層は隣接するポリマー繊維同士の間の接続点にて結合されるとともに前記層の単位領域あたりの自由体積を有する、ランダムに配向されたポリマー繊維を含む、３次元ポリマー繊維マトリクス層と、
該層上にコーティングされたまたは該層とともに共押出された相変化材料と、を備える、３次元ポリマー繊維マトリクス層。
【請求項２】
前記相変化材料はマイクロカプセル化されている、請求項１に記載の３次元ポリマー繊維マトリクス層。
【請求項３】
マイクロカプセル化された前記相変化材料は、少なくとも７０重量％の充填率を有する、請求項１に記載の３次元ポリマー繊維マトリクス層。
【請求項４】
前記押し出された３次元ポリマー繊維層は、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、エラストマー、コポリマー、およびモノフィラメントまたは異なる融点を有する複数のバイコンポーネントフィラメントを含むそれらの誘導体からなる群から選択される、請求項１に記載の３次元ポリマー繊維マトリクス層。
【請求項５】
前記押し出された３次元ポリマー繊維層は、異なる密度か異なる押込み力たわみ値かその両方を有する前記ポリマー繊維の複数の区域を備える、請求項１に記載の３次元ポリマー繊維マトリクス層。
【請求項６】
前記相変化材料は、脂肪酸、ワックスおよび塩水和物からなる群から選択される、請求項２に記載の３次元ポリマー繊維マトリクス層。
【請求項７】
前記３次元ポリマー繊維マトリクス層は、５０重量％を超える自由体積を有し、２．５４ｃｍと１５．２４ｃｍと（１インチと６インチと）の間の厚さである、請求項１に記載の３次元ポリマー繊維マトリクス層。
【請求項８】
プレコンディショニングされた前記３次元ポリマー繊維マトリクス層は、２２．２４〜１１１．２１Ｎ（５〜２５重量ポンド）の範囲の押込み力たわみを有する、請求項１に記載の３次元ポリマー繊維マトリクス層。
【請求項９】
前記層上にコーティングされたまたは前記層とともに共押出された前記ＰＣＭを有する前記押し出された３次元ポリマー繊維マトリクス層は、プレコンディショニングされ、前記接続点と前記ランダムに配向されたポリマー繊維との一部は、プレコンディショニングされた前記３次元ポリマー繊維マトリクス層の機械特性をプレコンディショニングされていない前記３次元ポリマー繊維マトリクス層に対して変化させるように壊れる、請求項１に記載の３次元ポリマー繊維マトリクス層。
【請求項１０】
プレコンディショニングされた１つの前記３次元ポリマー繊維マトリクス層は、プレコンディショニングされていない前記３次元ポリマー繊維マトリクス層に対して減少した高さ寸法を有する、請求項１に記載の３次元ポリマー繊維マトリクス層。
【請求項１１】
プレコンディショニングされた前記３次元ポリマー繊維マトリクス層は、プレコンディショニングされていない前記３次元ポリマー繊維マトリクス層に対して増加した密度を有する、請求項１に記載の３次元ポリマー繊維マトリクス層。
【請求項１２】
プレコンディショニングされた前記３次元ポリマー繊維マトリクス層は、１７．７９から１１０．８Ｎまで（４から２４．９重量ポンドまで）の範囲の押込み力たわみを有する、請求項１に記載の３次元ポリマー繊維マトリクス層。
【請求項１３】
プレコンディショニングされた前記３次元ポリマー繊維マトリクス層は、プレコンディショニングされていない前記３次元ポリマー繊維層に対して減少した押込み力たわみを有する、請求項１に記載の３次元ポリマー繊維マトリクス層。
【請求項１４】
請求項１に記載の３次元ポリマー繊維マトリクス層を備える寝具製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、寝具製品および製造方法に関し、より詳細には、押し出されたまたはコーティングされた相変化材料を有する３次元ポリマー繊維マトリクス層を備える寝具製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
オールフォームマットレスアセンブリおよびハイブリッドフォームマットレス（例えば、１つまたは複数のフォーム層に加えて、スプリングコイル、流体を含む袋状部、およびそれらの様々な組合せを備えるフォームマットレス）に関する継続中の問題のうちの１つは、ユーザの快適さである。ユーザの快適さに対処するため、マットレスは、意図されるユーザのニーズに適するように、特に密度および硬度などの変化する特性を有する複数の層を有するように製造されることが多い。ユーザの快適さに関わる１つの特定の領域は、ある期間後にユーザが経験する蓄熱のレベルである。これに加えて、いくつかのマットレスは、高レベルの湿気を保持し、さらにユーザに対する不快を生じ、潜在的に不衛生に至り得る。
【０００３】
残念なことに、現在のマットレスアセンブリに用いられる高密度のフォーム（特に、典型的には微細なセル構造を有し通気性が低い従来のメモリフォーム層を利用したもの）は、一般に、適切な換気を妨げる。結果として、フォーム材料は、ある期間後にユーザに対して不快なレベルの熱を示し得る。
【０００４】
これに加えて、マットレスに利用されるフォーム層の特性は、マットレスの所有寿命にわたって、すなわち、マットレスを選択する時点からそのマットレスが最終的に取替えられるまで、変化し得る。特に、ショールームフロアにおいてマットレスを試用する時に消費者が選択するマットレスが、消費者がマットレスを購入した後、最終的に消費者の家庭に搬送されるマットレスの硬さとは、少なくともいくらか異なる硬さを有する場合があることが、消費者によって知られている。通常、消費者は、消費者の家庭に搬送されるマットレスが、消費者がショールームフロアにおいて試用したマットレスよりも硬いことに気付く。これに加えて、経時的にマットレスの硬さは変化し得る。消費者がマットレスを用いるにつれ、マットレスには、そのマットレスが他の領域よりも硬くない領域が生じ得る。このようにして、経時的に、マットレスの就寝面は、一貫しない感触、すなわち、マットレスの硬さが異なるか異なるように知覚されるところを有し得る。
【０００５】
マットレス製造業者は、フォームの性質について消費者に教えることにより、また新たに購入された消費者のマットレスの硬さが経時的に変化することを消費者が予期すべきであると消費者に知らせることにより、この問題を回避してきた。しかしながら、このアプローチは、この現象についての基本的な理由に対処することができず、その新品のマットレスの硬さがどれほど変化しやすいかについて信頼性のある見積りを消費者に提供しない。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書において開示されるものは、３次元ポリマー繊維マトリクス層であって、その層上にコーティングされたまたはその層とともに共押出された相変化材料を含む３次元ポリマー繊維マトリクス層を備えるマットレスなどの寝具製品である。
【０００７】
１つまたは複数の実施形態では、寝具製品用の３次元ポリマー繊維マトリクス層は、一定な長さ、幅および高さ寸法を有する押し出された３次元ポリマー繊維マトリクス層を含み、押し出された３次元ポリマー繊維層は、隣接するポリマー繊維同士の間の接続点にて結合されるとともにその層の単位領域あたりの自由体積を有する、ランダムに配向されたポリマー繊維と、その層上にコーティングされたまたはその層とともに共押出された相変化材料とを備える。
【０００８】
本開示は、本開示の様々な特徴の以下の詳細な説明およびその詳細な説明に含まれる例を参照することによって、より容易に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】３次元ポリマー繊維マトリクス層上にコーティングされた相変化材料を備える３次元ポリマー繊維マトリクス層の部分断面図を概略的に示す図。
【図２】３次元ポリマー繊維マトリクス層上にコーティングするＰＣＭを有する３次元ポリマー繊維マトリクス層を備える例示的なマットレスを概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、１つまたは複数の押し出された３次元ポリマーマトリクス層を有するマットレスなどの寝具製品を提供することによって、先行技術において知られた問題を克服し、押し出された３次元ポリマー繊維マトリクス層の１つ以上は、押し出された３次元ポリマーおよび相変化材料繊維マトリクス層を提供するように、その層と共押出されたまたはその層にコーティングされた相変化材料（ＰＣＭ）を備える。相変化材料（ＰＣＭ）は、その材料が１つの相から別の相に切換わる時に、熱エネルギーを吸収および放出する物質である。例えば、ＰＣＭが液体状態から凝固する（例えば、凍結する）時、ＰＣＭは、比較的一定温度にて潜熱の形態により大量のエネルギーを放出する。対照的に、そうした材料が固体状態から溶融する時、その材料は環境から大量の熱を吸収する。有利には、ＰＣＭは、冷却特性を向上させるように選択されることが可能であり、それによって、オールフォームマットレスなどの寝具製品に用いられるときには、３次元繊維マトリクスによって提供される自由体積に加えて、温度管理を顕著に向上させる。
【００１１】
本開示において用いられるように、用語「寝具製品」は、マットレス、枕、マットレストッパー、シートクッション、および人の少なくとも一部を保護および支持するように意図される任意の製品を含み、これらに限定されない。「寝具製品」は、ランバーサポート、バックサポート、ゲーミングチェア、オットマン、チェアパッド、ベンチおよびシートなどの、マットレスおよび枕に用いられるものなどのメモリフォームから作られるアイテムなどを含んでもよい。
【００１２】
ＰＣＭは、３次元ポリマー繊維マトリクスの表面にコーティングとして塗布され、いくつかの実施形態では、３次元ポリマー繊維マトリクスの表面の中へと貫通することが可能である。１つまたは複数の実施形態では、ＰＣＭは３次元ポリマー繊維マトリクスとともに共押出される。
【００１３】
１つまたは複数の実施形態では、適切なＰＣＭは、限定されないが、マイクロカプセル化されたＰＣＭを含む。この分野において知られている任意の様々な処理が、ＰＣＭをマイクロカプセル化するように用いられてよい。ＰＣＭをマイクロカプセル化するように用いられ得る最も典型的な方法のうちの１つは、溶融したＰＣＭの小滴を水溶液に分散させて、コアセルベーション、界面重合、またはｉｎ  ｓｉｔｕの重合などの技術（これらの全てが本分野において周知である）を用いて、小滴の周りにウォールを形成することである。例えば、その方法は、コアセルベーションによりゼラチンカプセルを、界面重合によりポリウレタンまたはポリウレアカプセルを、ならびにｉｎ  ｓｉｔｕの重合により尿素ホルムアルデヒド、尿素レゾルシノールホルムアルデヒド、およびメラミンホルムアルデヒドカプセルを形成する分野において周知である。マイクロカプセル化されたＰＣＭは、次いで、ゲルなどの液体溶媒において分散させること、および３次元ポリマー繊維マトリクスの表面に塗布されること、またはその３次元ポリマー繊維マトリクスとともに共押出されることが可能である。
【００１４】
ＰＣＭのカプセル化は、ＰＣＭ用の小さい微細な収容体を作り出す。これは、ＰＣＭが固体状態か液体状態かに拘わらず、ＰＣＭが収容されることを意味する。マイクロカプセルの大きさは、典型的には、約１から１００マイクロメートルまで、より典型的には、約２から５０マイクロメートルまでの範囲である。選択されたカプセルの大きさは、マイクロカプセル化されたＰＣＭが用いられる用途に依存する。
【００１５】
マイクロカプセルは、典型的には、相変化材料の比較的高い有効荷重、典型的には７０重量％以上、より典型的には８０重量％以上を有し、またいくつかの実施形態では、マイクロカプセルは、９０％を超える相変化材料を収容してよい。
【００１６】
本開示において有用なゲル化剤は、ポリサッカライド、非イオンポリマー、無機高分子、ポリアニオンおよびポリカチオンを含む。本開示において有用なポリサッカライドの例は、アルギン酸塩、ならびにキトサン、ゲランガム、キサンタンガム、ヒアルロン酸、ヘパリン、ペクチンおよびカラギーナンなどの天然のイオン性ポリサッカライドを含むが、これらに限定されない。本発明の実施に用いるのに適したイオン架橋性ポリアニオンの例は、ポリアクリル酸およびポリメタクリル酸を含むが、これらに限定されない。ポリエチレンイミンおよびポリリジンなどのイオン架橋性ポリカチオンは、本発明における使用にも適している。非イオンポリマーの特定の例は、ポリビニルアルコールである。ケイ酸ナトリウムは、有用な無機高分子の例である。
【００１７】
ゲル化剤は、典型的には、マイクロカプセルに対する所望の量のコーティングを提供するのに十分な濃度および粘度の水溶液として提供される。マクロカプセル化の技術は、ゲル化剤についてのこれらのパラメータの通常決まった最適化であるとして当業者に知られている。
【００１８】
マイクロカプセルＰＣＭは、ゲルなどの液体溶媒において分散させること、および３次元ポリマー繊維マトリクスの表面に塗布されること、またはその３次元ポリマー繊維マトリクスとともに共押出されることが可能である。表面の塗布は、浸漬コーティング、スプレーコーティングなどを含むことが可能である。その特定の塗布方法は、限定されることを意図するものではない。
【００１９】
１つまたは複数の実施形態では、３次元ＰＣＭおよびポリマー繊維マトリクス層は、マイクロカプセル化されたＰＣＭおよび／またはマイクロカプセル化されていないＰＣＭを含み得るＰＣＭを伴うまたは伴わない、所望の３次元ポリマー繊維を押し出すことによって形成される。共押出では、所望されるポリマーのグラニュール、ペレット、チップなどは、所望されるＰＣＭとともに、典型的にはポリマーの溶融温度よりも高い上昇した温度および圧力の押出装置（すなわち、押出機）へと供給される。特定のＰＣＭが、押出処理中に熱的に適切であるように選択される。次いで、溶融形態にあるポリマーとＰＣＭとは、一般に定められた直径の複数の離間した開口部を含むプレートであるダイを通じて共押出され、開口部の配置、密度および直径は、プレートを通じて同一であることも異なることも可能である。異なるときには、ＰＣＭとともに共押出されたまたはＰＣＭによりコーティングされた３次元ポリマー繊維マトリクス層は、密度の異なる区域（例えば、断面領域が単位領域あたり異なる量の自由体積を有することが可能である）を有するように作られることが可能である。例えば、３次元ＰＣＭおよびポリマー繊維マトリクス層はフレーム状構造を含むことが可能であり、外周部が内部よりも高密度を有するか、３次元ＰＣＭおよびポリマー繊維層が格子状パターンを有し、格子の各正方形は隣接する正方形とは異なる密度を有するか、３次元ＰＣＭおよびポリマー繊維層が、そのユーザの予想される様々な重量負荷に対応する異なる密度部分を有する。押し出された３次元ポリマー繊維およびＰＣＭの様々な構造は、限定されることが意図されるものではなく、任意の所望の用途についてカスタマイズされることが可能である。このようにして、押し出された３次元ポリマー繊維マトリクス層および共押出されたまたはコーティングされたＰＣＭの硬さ（すなわち、押込み力たわみ）および／または密度は、適切な場合には、ダイ形状、コンベア速度、およびコーティング密度に応じて一様であるか異なることが可能である。
【００２０】
ポリマー（および存在する場合には共押出されたＰＣＭ）は冷却槽へと押し出され、それによってもつれを生じ、もつれによってポリマー繊維の結合を得る。同時に、連続的に押し出され、冷却されたポリマーマトリクスはコンベア上へと引かれる。運搬のレートおよび冷却槽の温度は３次元ポリマー繊維マトリクス層の厚さと密度とをさらに変化させるように、個々に変化することが可能である。一般に、押し出された３次元ポリマー繊維マトリクス層の厚さは、約２．５４ｃｍから約１５．２４ｃｍまで（約１から約６インチまで）の範囲の厚さの全幅マットレス材料として押し出されることが可能であり、またトッパーの大きさにまたはロール形態内に製造されることが可能である。しかしながら、所望される場合には、より薄いかより厚い厚さが、より広い幅とともに用いられることも可能である。共押出されたまたはコーティングされたＰＣＭを有する押し出された３次元ポリマー繊維マトリクス層は、１．２７ｃｍから１４．９９ｃｍまで（０．５から５．９インチまで）の範囲の厚さを有することが可能である。
【００２１】
適切な押出機は、例えば、ニュージャージー州０７４４６ラムジーのシンシナティ−ミラクロン（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ−Ｍｉｌｌｉｃｒｏｎ）のクルップヴェルナーウントプライデラー社（Ｋｒｕｐｐ  Ｗｅｒｎｅｒ＆Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ  Ｃｏｒｐ．）、ニュージャージー州０８８７６サマービル、ノースカロライナ州シャーロットのベルストルフ（Ｂｅｒｓｔｏｒｆｆ）社、およびコネチカット州０６３７９パーカタックのクロンプトンアンドノーズル社のデービススタンダード部門（Ｄａｖｉｓ−Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｄｉｖ．  Ｃｒｏｍｐｔｏｎ＆Ｋｎｏｗｌｅｓ  Ｃｏｒｐ．）を含む様々な製造業者から入手可能な産業用溶融可塑化押出機などの連続処理高剪断ミキサを含むが、これらに限定されない。ニーダーは、イリノイ州ブルーミントンのブス・アメリカ（Ｂｕｓｓ  Ａｍｅｒｉｃａ）社から入手可能であり、これに代えて、ジェリマット（Ｇｅｌｉｍａｔ）（商標）として知られる高剪断ミキサが、ドイツ国マンハイム・ヴァルトホーフの有限会社ドレイスウェルケ（Ｄｒａｉｓｗｅｒｋｅ）から入手可能であり、ファレル連続式ミキサ（Ｆａｒｒｅｌ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｍｉｘｅｒｓ）はコネチカット州アンソニアのファレル（Ｆａｒｒｅｌ）社から入手可能である。混合、加熱、圧縮および混練動作に用いられるスクリューコンポーネントは、ニューヨーク（１９８６）ハンサー出版（Ｈａｎｓｅｒ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ）ポリマー押出、ラウウェンダール（Ｒａｕｗｅｎｄａａｌ）の８章および４５８〜４７６頁、メイヤー（Ｍｅｉｊｅｒ）らの”Ｔｈｅ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｍｉｘｅｒｓ．Ｐａｒｔ１：Ｔｈｅ  Ｃｏｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｔｗｉｎ−Ｓｃｒｅｗ  Ｅｘｔｒｕｄｅｒ”、ポリマー工学および科学ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．５の２８２〜２８４頁（１９９８年３月）、およびギボンズ（Ｇｉｂｂｏｎｓ）らの「押出機（Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）」現代プラスチック百科事典（Ｍｏｄｅｒｎ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ）（１９８６〜１９８７）に示され記載されている。押出機バレル要素の選択と押出機スクリューの組立に必要な知識は、様々な押出機供給者から容易に取得可能であり、流動性ポリマー過疎化の分野の当業者に周知である。
【００２２】
押し出された３次元ＰＣＭおよびポリマー繊維マトリクス層におけるポリマーは、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、エラストマー、コポリマー、およびモノフィラメントまたは異なる融点を有する複数のバイコンポーネントフィラメントを含むそれらの誘導体から形成されてよい。１つの実施形態では、ポリマーは、設計されたポリエステル繊維材料である。本開示に係る例示的なポリマー繊維構造は、ポリエステルエラストマーバインダをシースとするコアポリエステル繊維である。
【００２３】
押し出されたポリマー繊維は、中実または中空であることが可能であり、また円形もしくは三角形、または他の断面形状（例えば、三葉形、チャネルが形成されている（ｃｈａｎｎｅｌｅｄ）など）である断面を有することが可能である。別の種類のポリエステル繊維は、もつれたスプリング状構造を有する。製造中、ポリマー繊維構造は、より弾性的な構造を提供するように、ポリマー繊維同士を互いに連結させるための押出によって加熱される。ポリマー繊維は、所望される特性に応じて、ランダムに配向されるか指向的に配向されてよい。そうした処理は、調整可能スプリングマットレスおよび該マットレスを製造する方法（Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｓｐｒｉｎｇ  Ｍａｔｔｒｅｓｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍａｋｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓａｍｅ）と題される米国特許第８８１３２８６号明細書において説明され、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
【００２４】
特定のＰＣＭは、限定されるように意図されるものではなく、無機または有機であることが可能である。適切な無機ＰＣＭは、水を有する天然塩からなる塩水和物を含む。塩の化学組成は、必要な相変化温度を達成するように混合物において変化する。相変化塩分離を最小化するように、特定の核形成剤が混合物に添加されることが可能である。適切な有機ＰＣＭは、脂肪酸、ワックス（例えば、パラフィン）などを含む。
【００２５】
ここで図１を参照すると、参照符号１０により一般に示される３次元ポリマーマトリクス層が示される。３次元ポリマーマトリクス層１０は、相当数の空隙１４（すなわち、単位領域あたり比較的大きい量の自由体積）を形成するランダムに配向された繊維１２を含み、自由体積は、ポリマーストランドによって占有されない領域として形成され、本明細書において空隙とも呼ばれる。３次元ポリマーマトリクス層１０は、ランダムに配向されたポリマー繊維同士の間の交点に複数の結合点１６を備える。ランダムに配向されたポリマー繊維の表面の少なくとも一部は、共押出処理中にＰＣＭによりコーティングされるかＰＣＭが注入される。
【００２６】
３次元ポリマー繊維マトリクス層の自由体積は、一般に、約５０パーセントと約９５パーセントとの間である。１つまたは複数の他の実施形態では、３次元ポリマー繊維マトリクス層の自由体積は、約６０パーセントと約９０パーセントとの間であり、さらに１つまたは複数の他の実施形態では、自由体積は、約７０パーセントと約９０パーセントとの間である。
【００２７】
押し出されたポリマー繊維およびその特性は、所望の調整特性を提供するように選択される。クッションについての「感触」の１つの測定は、押込み力たわみ、すなわちＩＦＤである。押込み力たわみは、メモリフォームなどのフォームのサンプルの「硬さ」を評価するための、柔軟フォーム製造業界において用いられている測定基準である。ＩＦＤ試験を実施するため、３２３平方センチメートル（５０平方インチ−直径にて２０．３２ｃｍ（８インチ））の面積を有する円形の平面圧子が、通常１００ｍｍの厚さと５００ｍｍ×５００ｍｍの領域を有するサンプルに対して押下される（ＡＳＴＭ標準Ｄ３５７４）。サンプルは、空気の通過を可能とするように孔により貫通した平坦な台上にまず置かれる。次いで、７５％の「ひずみ」に２回圧縮され、次いで、６分間回復する。力は、押込機により２５％の押込を成し遂げた後に６０秒測定される。より小さい硬さには低いスコア、より大きい硬さには高いスコアが対応する。このように試験される、マットレスに用いられるために構成された、コーティングされたまたは共押出されたＰＣＭを有する押し出された３次元ポリマー繊維マトリクス層のＩＦＤは、２２．２４〜１１１．２１Ｎ（５〜２５重量ポンド）の範囲のＩＦＤを有する。コーティングされたまたは共押出されたＰＣＭを有する押し出された３次元ポリマー繊維マトリクス層の密度は、２４．０３〜９６．１１ｋｇ／ｍ３（１．５〜６ポンド／立方フィート）の範囲である。
【００２８】
図２は、下部の基底層１０２と、３次元ポリマー繊維マトリクス層であって、その層上にコーティングされたまたはその層とともに共押出されたＰＣＭ１０４を備える３次元ポリマー繊維マトリクス層と、１つ以上の上部フォーム層１０６とを備える例示的なマットレス１００を概略的に示し、３次元ポリマー繊維マトリクス層１０４は、基底層１０２と上部フォーム層１０６との間にある。代替の実施形態では、マットレスは、最下層、最上層、中間層およびそれらの組合せとして３次元ポリマー繊維マトリクス層を備えることが可能である。さらに他の実施形態では、マットレスは３つ以上の３次元ポリマー繊維マトリクス層を備えることが可能である。
【００２９】
一般に、下部の基底層１０２の厚さは、１０．１６〜２５．４ｃｍ（４インチ〜１０インチ）の範囲内にあり、他の実施形態では約１５．２４〜２０．３２ｃｍ（６インチ〜８インチ）の厚さの範囲、さらに他の実施形態では約１５．２４〜１６．５１ｃｍ（６〜６．５インチ）の範囲である。下部の基底層は、限定されないが、粘弾性フォーム、ラテックスフォーム、従来のポリウレタンフォームなどを含む、連続または独立気泡フォームから形成されることが可能である。
【００３０】
下部の基底層１０２は、１６．０２キログラム毎立方メートル（１ポンド毎立方フィート）〜９６．１１ｋｇ／ｍ３（６ポンド／立方フィート）の密度を有することが可能である。他の実施形態では、密度は１６．０２ｋｇ／ｍ３〜８０．１ｋｇ／ｍ３（１〜５ポンド／立方フィート）、また、さらに他の実施形態では、２４．０３ｋｇ／ｍ３から６４．０７ｋｇ／ｍ３（１．５〜４ポンド／立方フィート）である。例として、密度は約２４．０３ｋｇ／ｍ３（１．５ポンド／立方フィート）であることが可能である。押込み力たわみ（ＩＦＤ）は、８８．９６〜１７７．９３Ｎ（２０〜４０重量ポンド）の範囲内であり、硬度はＡＳＴＭ標準Ｄ３５７４に従って測定される。
【００３１】
これに代えて、下部の基底層１０２は、バケットアセンブリによって形成されたキャビティ内に配置されるコイルスプリングインナーコアであることが可能であり、バケットアセンブリは、平坦基底層とその平坦基底層の周縁部の周りに配置されたサイドレールとを備える。
【００３２】
１つ以上の上部フォーム層１０６は３次元ポリマーマトリクス繊維層１０４の上にあるカバーパネルを形成する。カバーパネルは、意図された用途に応じて、１つまたは複数の粘弾性フォームおよび／または非粘弾性フォーム層から形成されることが可能である。フォーム自身は、限定されないが、ラテックスフォーム、天然ラテックスフォーム、ポリウレタンフォーム、それらの組合せなどを含む任意の連続または独立気泡フォーム材料であることが可能である。カバーパネルは、平坦な頂面および底面を有する。カバーパネルの厚さは、一般に、いくつかの実施形態では約１．２７〜５．０８ｃｍ（０．５〜２インチ）の範囲内であり、他の実施形態では、下部にあるフォーム層１０４からの分離した運動と気流の増加との利点を提供するように２．５４ｃｍ（１インチ）未満である。このように、３次元ポリマー繊維マトリクス上にコーティングするか３次元ポリマー繊維マトリクスとともに共押出されたＰＣＭを含む３次元ポリマー繊維マトリクスは、熱伝達が生じることが可能であるように、就寝面に近接している。
【００３３】
１つ以上の上部フォーム層１０６の密度は、いくつかの実施形態では１６．０２〜８０．１ｋｇ／ｍ３（１〜５ポンド／立方フィート）、他の実施形態では３２．０３〜６４．０７ｋｇ／ｍ３（２〜４ポンド／立方フィート）の範囲内である。ＩＦＤは、いくつかの実施形態では約４４．４８〜８８．９６Ｎ（１０〜２０重量ポンド）の範囲内、他の実施形態では６６．７２Ｎ（１５重量ポンド）未満である。１つの実施形態では、カバーパネルは、１．２７ｃｍ（０．５インチ）の厚さ、５４．４６ｋｇ／ｍ３（３．４ポンド／立方フィート）の密度、および６２．２８Ｎ（１４重量ポンド）の硬度である。
【００３４】
様々な複数の積載されたマットレス層１０２，１０４および１０６は、異なる用途について所望され得るように、接着剤を用いて互いに接合されてよく、もしくは互いに熱的に結合されてよく、または、互いに機械的に固定されてよい。
【００３５】
随意では、層１０２，１０４および１０６の１つまたは複数は、予めコンディショニング（プレコンディショニング）されることが可能であり、１つまたは複数の層は、フォーム層の場合における独立気泡を壊すか開くかその両方を行うように、または押し出された３次元ポリマー繊維マトリクス層の場合における結合部またはポリマー繊維を壊すように、圧縮または伸張される。プレコンディショニングは、疲労に関する問題を克服することが可能である。３次元ＰＬＡ繊維マトリクス層は、それ自身、３次元ポリマー層を備えるマットレス上をユーザが一方から他方に転がる時に生じ得るような、剪断方向における疲労を受けやすい。結果として、使用に応じて３次元ポリマー繊維マトリクス層の密集が生じ、これは硬さの変化および高さの減少として経時的に現れることがある。使用に応じた３次元ポリマーマトリクス層に対する特性変化を最小化するように、３次元ポリマーマトリクス層は、３次元ポリマーマトリクス層内の弱い結合および／または構造的に弱い繊維を壊すプレコンディショニング処理を受けやすくすることが可能である。プレコンディショニングは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第７６９００９６号明細書において一般に開示されている処理に関することが可能である。例として、３次元ポリマー繊維マトリクス層は、３次元ポリマー繊維マトリクス層を圧縮するための３次元ポリマー繊維マトリクス層上のプラテンの利用によってなど、機械的な力を受けやすくすることが可能である。加えられる機械的な力の量は、３次元ポリマー繊維マトリクス層のＩＦＤなどの機械特性を調節するように選択される。機械特性のこの変化は、マットレスの全長および全幅にわたってより一貫した硬さを提供する。
【００３６】
ある実施形態では、３次元ポリマー繊維マトリクス層は、３次元ポリマー繊維マトリクス層が異なる硬さの複数の区域により構成されるように姿勢を取ってよい。そうした実施形態では、３次元ポリマー繊維マトリクス層は、下部の背中および膝の下に余分な支持部を追加することによって人の脊柱のＳ字曲線の自然な位置整合を促進するように、またはプレコンディショニングされた３次元ポリマー繊維マトリクス層を備える同一のマットレスにて就寝するものの異なる硬さを所望するパートナのために異なる硬さの区域を提供するように、他の区域とは異なる硬さを有する選択された区域を有するように姿勢を取られてよい。マットレスは、フォーム、コイルスプリングなどの追加の層を備えることが可能であることが明らかである。
【００３７】
この記載された説明は、最良の様式を含む本発明を開示するように、また任意の当業者が本発明を行うとともに用いることができるように、例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者により想到される他の例を含んでよい。そうした他の例は、その例が特許請求の範囲の文字通りの言葉とは異ならない構造的要素を有する場合、またはその例が特許請求の範囲の文字通りの言葉とは非実質的な差異を有する均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内であることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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