用于床上用品的三维聚合物纤维基质层制造技术

公开了一种用于床上用品如床垫中的包括涂覆在其上或与其共挤出的相变材料的三维聚合物纤维基质层。选择相变材料以提供改善的冷却性质，当用于床上用品中时，其与由三维聚合物纤维基质提供的自由体积一起显著改善温度管理。

Three dimensional polymer fiber matrix for bedding

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于床上用品的三维聚合物纤维基质层
本公开一般涉及床上用品及制造方法，更具体地，涉及包括具有挤出或涂覆的相变材料的三维聚合物纤维基质层的床上用品。
技术介绍
与全泡沫床垫组装体以及混合泡沫床垫(例如，包括除一个或多个泡沫层之外的弹簧线圈、包括流体的囊状物及其各种组合的泡沫床垫)相关联的一个持续存在的问题是用户舒适度。为了处理用户舒适度，床垫通常用具有不同特性如密度和硬度等的多个层制造，以满足预期用户的需要。用户舒适度关注的一个具体领域是一段时间后用户所经历的热量积累水平。另外，一些床垫可保持高水平的水分，进一步导致用户不舒适并潜在地导致差的卫生。不幸地，在当前床垫组装体中使用的高密度泡沫，特别是采用通常具有精细孔结构和低气流的传统记忆泡沫层的那些，通常阻止适当的通风。结果，泡沫材料在一段时间后会表现出用户不舒适的热量水平。此外，，从选择床垫的时间点到最终更换床垫，用于床垫的泡沫层的性质会在拥有床垫的整个使用期中变化。特别地，消费者已经注意到，当在陈列室地板上测试床垫时，他们选择的床垫可能具有与在他们购买床垫之后最终被运送到他们家中的床垫的坚固度至少稍微不同的坚固度。通常，消费者发现送到他们家中的床垫比他们在陈列室地板上测试的床垫更坚固。另外，随着时间的推移，床垫的坚固度可能改变。当消费者使用床垫时，床垫可能产生其中床垫不如其它区域坚固的区域。因此，随着时间的推移，床垫的睡眠表面可能具有不一致的触感，在这一种情况下床垫的坚固度改变或者被感知为改变。床垫制造商通过教导消费者关于泡沫的性质并告知他们应该预期他们新购买的床垫的坚固度随时间而改变，来规避这个问题。然而，这种方法不能解决所述现象的根本原因，并且不能为消费者提供关于他们的新床垫的坚固度可能改变多少的可靠估计。
技术实现思路
本文公开的是床上用品如床垫，其包括三维聚合物纤维基质，所述三维聚合物纤维基质包括涂覆在其上或与其共挤出的相变材料。在一个或多个实施方案中，用于床上用品的三维聚合物纤维基质层包括：具有恒定长度、宽度和高度尺寸的挤出的三维聚合物纤维基质层，所述挤出的三维聚合物纤维层包含无规取向的聚合物纤维，所述无规取向的聚合物纤维在相邻聚合物纤维之间的连接点处粘结且具有每单位层面积自由体积；和涂覆在其上或与其共挤出的相变材料。通过参考以下对本公开的各种特征的详细描述和其中包括的实施例，可以更容易地理解本公开。附图说明图1示意性地示出了包括涂覆其上的相变材料的三维聚合物纤维基质层的局部横截面图；和图2示意性地示出了包括其上具有PCM涂层的三维聚合物纤维基质层的示例性床垫。具体实施方式本公开通过提供具有一个或多个挤出的三维聚合物基质层的床上用品如床垫克服了现有技术中提到的问题，其中至少一个所述挤出的三维聚合物纤维基质层包括与其共挤出或涂覆于其上的相变材料(PCM)，以提供挤出的三维聚合物和相变材料纤维基质层。相变材料(PCM)是当材料从一相切换到另一相时吸收和释放热能的物质。例如，当PCM从液态凝固，例如冻结时，其在相对恒定的温度下以潜热的形式释放大量的能量。相反，当这样的材料从固态熔化时，它从环境吸收大量的热。有利地，可以选择PCM以提供改善的冷却性质，当用于床上用品如全泡沫床垫中时，其与由三维纤维基质提供的自由体积一起显著改善温度管理。如在本公开中所使用的，术语“床上用品”包括但不限于床垫、枕头、床垫套、座垫和旨在对人的至少一个部位进行缓冲和支撑的任何产品。其还包括由记忆泡沫制成的类似物品，如用于床垫和枕头中的那些，例如腰部支撑物、背部支撑物、游戏椅、垫脚软凳、椅垫、长凳和座椅。PCM作为涂层施加在三维聚合物纤维基质的表面上，并且在一些实施方案中，可以渗透到三维聚合物纤维基质的表面中。在一个或多个实施方案中，PCM与三维聚合物纤维基质共挤出。在一个或多个实施方案中，合适的PCM包括但不限于微胶囊化的PCM。本领域已知的多种方法中的任一种都可用于将PCM微胶囊化。可用于将PCM微胶囊化的最典型方法之一是将熔融PCM的液滴分散在水溶液中，并使用如凝聚、界面聚合或原位聚合的技术在液滴周围形成壁，所有这些技术在本领域中是周知的。例如，本领域周知通过凝聚形成明胶胶囊、通过界面聚合形成聚氨酯或聚脲胶囊、通过原位聚合形成脲-甲醛、脲-间苯二酚-甲醛和三聚氰胺甲醛胶囊的方法。然后，微胶囊化的PCM可分散在液体载体如凝胶中，并施加到三维聚合物纤维基质的表面上或与其共挤出。PCM的胶囊化为PCM产生了微小的微观容器。这意味着，不管PCM是固态还是液态，PCM都将被包含。微胶囊的尺寸通常在约1至100微米的范围内，并且更通常为约2至50微米。选择的胶囊尺寸取决于使用微胶囊化PCM的应用。微胶囊通常具有相对高的相变材料有效载荷，通常至少70重量％，更通常至少80重量％，并且根据一些实施方案，微胶囊可含有大于90％相变材料。可用于本公开的胶凝剂包括多糖、非离子聚合物、无机聚合物、聚阴离子和聚阳离子。可用于本公开的多糖的实例包括但不限于藻酸盐和天然离子多糖如壳聚糖、结冷胶、黄原胶、透明质酸、肝素、果胶和角叉菜胶。适用于本专利技术实践的可离子交联的聚阴离子的实例包括但不限于聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸。可离子交联的聚阳离子如聚乙烯亚胺和聚赖氨酸也适用于本专利技术。非离子聚合物的具体实例是聚乙烯醇。硅酸钠是有用的无机聚合物的实例。胶凝剂通常以水溶液的形式提供，其浓度和粘度足以在微胶囊上提供所需量的包衣。本领域技术人员已知的是，宏观胶囊化技术是胶凝剂的这些参数的常规优化。微胶囊化的PCM可分散在液体载体如凝胶中，并施加到三维聚合物纤维基质的表面上或与其共挤出。表面施加可包括浸涂、喷涂等。具体的施加方法不旨在受到限制。在一个或多个实施方案中，三维PCM和聚合物纤维基质层通过在有或没有PCM的情况下挤出所需的三维聚合物纤维而形成，所述PCM可包括微胶囊化的和/或未微胶囊化的PCM。为了共挤出，将所需聚合物的颗粒、小球、碎片等与所需的PCM一起在通常高于聚合物熔融温度的高温高压下进料到挤出装置，即挤出机中。特定的PCM被选择以在挤出过程期间热稳定。然后将熔融形式的聚合物和PCM共挤出通过模头，所述模头通常为包括许多具有限定直径的间隔开的孔的板，其中孔的位置、密度和直径在整个板上可以相同或不同。当不同时，可使与PCM共挤出或涂覆有PCM的三维聚合物纤维基质层具有不同的密度区带，例如，截面面积可具有不同的每单位面积自由体积量。例如，三维PCM和聚合物纤维基质层可包括框状结构，其中外周边部分具有比内部部分更高的密度；或其中三维PCM和聚合物纤维层具有棋盘形图案，其中棋盘中的每个正方形具有与相邻正方形不同的密度；或其中三维PCM和聚合物纤维层具有对应于其用户的不同预期重量负荷的不同密度部分。挤出的三维聚合物纤维和PCM的各种结构不旨在受到限制，并且可为任何所需应用定制。这样，挤出的三维聚合物纤维基质层和共挤出或涂覆的PCM的坚固度，即压痕力偏移，和/或密度可为均匀的或在合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于床上用品的三维聚合物纤维基质层，其包含：/n具有恒定的长度、宽度和高度尺寸的挤出的三维聚合物纤维基质层，所述挤出的三维聚合物纤维层包含无规取向的聚合物纤维，所述无规取向的聚合物纤维在相邻聚合物纤维之间的连接点处粘结且具有每单位层面积自由体积；和/n涂覆在其上或与其共挤出的相变材料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170817 US 15/679,322;20170817 US 15/679,4001.一种用于床上用品的三维聚合物纤维基质层，其包含：
具有恒定的长度、宽度和高度尺寸的挤出的三维聚合物纤维基质层，所述挤出的三维聚合物纤维层包含无规取向的聚合物纤维，所述无规取向的聚合物纤维在相邻聚合物纤维之间的连接点处粘结且具有每单位层面积自由体积；和
涂覆在其上或与其共挤出的相变材料。


2.如权利要求1所述的三维聚合物纤维基质层，其中所述相变材料是微胶囊化的。


3.如权利要求1所述的三维聚合物纤维基质层，其中微胶囊化的相变材料具有至少70重量％的负载量。


4.如权利要求1所述的三维聚合物纤维基质层，其中所述挤出的三维聚合物纤维层选自由聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、弹性体、共聚物及其衍生物组成的组，包括具有不同熔点的单丝或双组分丝。


5.如权利要求1所述的三维聚合物纤维基质层，其中挤出的三维聚合物纤维层包含具有不同密度和/或压痕力偏移值的多个聚合物纤维区带。


6.如权利要求2所述的三维聚合物纤维基质层，其中所述相变材料选自由脂肪酸、蜡和水合盐组成的组。


7.如权利要求1所述的三维聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯文·奇拉卡尔，麦肯齐·普雷斯特拉，谢里·麦圭尔，布莱恩·安德森，
申请(专利权)人：舒达席梦思床品有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US