CN110868891A - 缓冲结构 - Google Patents

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Abstract

一种缓冲结构，包括:挤出缠结丝的三维结构垫的第一层，挤出缠结丝的三维结构垫的第二层以及在第一层和第二层之间的中间层。

Description

缓冲结构
本发明涉及缓冲结构。
用于高性能应用的缓冲结构，例如医用床垫或高质量床垫，通常由多层(不同的)材料形成，典型地包括用于提供弹性的弹簧层，在该弹簧层上施加一层或多层软泡沫，特别是聚氨酯泡沫和/或乳胶泡沫。当人位于床垫上时，泡沫层会重新分配压力，尤其是垂直于缓冲结构主平面的压力分量(也称为Z分量)，以使床垫上的人不会感到位于软泡沫层下面的各个弹簧。出于卫生原因，通常在该结构周围使用透气但不透液的覆盖物。
然而，泡沫，尤其是聚氨酯泡沫具有以下缺点:水分例如汗液或洒出的液体可能被截留在位于缓冲结构上的人与缓冲结构本身之间。通常，闭孔泡沫用于缓冲结构中。
因此，需要一种缓冲结构，其防止或至少减少水分在位于缓冲结构上的人与缓冲结构本身之间的截留。但是，这种缓冲结构仍应向位于该缓冲结构上的人提供足够的弹性和支撑。
此外，与难于回收的泡沫，特别是聚氨酯泡沫相比，需要更可持续的缓冲结构。
本发明的目的是提供一种缓冲结构，其能够防止或至少减少水分在位于缓冲结构上的人与缓冲结构本身和/或提供舒适性和弹性的缓冲结构之间的截留。
该目的通过根据权利要求1所述的缓冲结构来实现。
缓冲结构是一种结构，该结构特别是在垂直于缓冲结构的主平面的方向(也称为Z方向)上为处于躺着或坐着位置的人的一个或多个身体部位提供舒适性和弹性。弹性是材料或结构在弹性变形时(主要但并非唯一地在Z方向上)吸收能量并在卸载时释放能量的能力。在这方面，舒适感被称为空间分辨(即在X和Y方向上)的回弹力，即，Z方向上的局部压力(弹性变形的起始)以一种方式在X和Y方向上重新分布，使得其在最大变形区域内减小并通过变形介质传递到相邻区域。卸载时的能量释放取决于时间，其中随着舒适度的提高，释放速度会越来越慢。通常通过将材料的指定区域(在Z方向上)压缩到指定的压痕水平(表示为原始厚度的百分比)，然后测量压缩区域恢复到其原始厚度的量来测量缓冲效果。通过以循环方式重复此压痕并测量随时间的变化随循环次数的恢复减少来测量缓冲效果的持久性。第一层，第二层和中间层为缓冲结构提供了足够的弹性并且第一层，第二层和中间层的透气性能够充当湿热空气的传导和混合介质，其以减少局部(人体)热量和水分截留的方式被输送。
优选地，在第一层和/或第二层的整个延伸上存在第一层和第二层之间的中间层。
在一个实施方案中，缓冲结构包括第一层和第二层，其中第一层和/或第二层在X方向上包括一个或多个第一区域，所述第一区域在1000次，优选5000次，更优选10000次，甚至更优选50000次，最优选80000次重复压缩循环之后具有初始厚度的至少70％，优选至少80％，更优选至少90％的残余厚度，和在1000次，优选5000次，更优选10000次，甚至更优选50000次，最优选80000次重复压缩循环之后具有在25％压缩下初始压痕硬度的至少70％，优选至少80％，更优选至少90％的在25％压缩下残余压痕硬度和具有在200Pa和0.5的气动梯度下至少10l/(m2·s)的透气度。
包括在缓冲结构的第一层和/或第二层中的一个或多个第一区域在缓冲结构的第一层和/或第二层的平面(也称为X-Y平面)中延伸。缓冲材料的X尺寸被理解为是指缓冲结构的主要尺寸，通常是缓冲结构的最大尺寸，也称为缓冲结构的长度。通常，缓冲结构的X方向是第一层和/或第二层的生产方向，也称为加工方向或纵向，或者称为位于缓冲结构上的人体在其长度上延伸的方向。缓冲结构的Y尺寸应理解为是指在缓冲结构的平面内垂直于缓冲结构的X尺寸的尺寸，通常是缓冲结构的第二大尺寸，也称为缓冲结构的宽度。缓冲结构的Y方向是垂直于生产第一层和/或第二层的方向的平面内方向，也称为横向。
优选地，包括在缓冲结构的第一层和/或第二层中的一个或多个第一区域沿着缓冲结构的整个宽度(在X方向上的分区)延伸，以使得包括在缓冲结构的第一层和/或第二层中的一个或多个第一区域能够支撑那些易于发展为压疮的人体部位，例如骶骨，尾骨，脚后跟或臀部，肘部，膝盖，脚踝，肩膀的后部或颅骨的后部。
包括在缓冲结构的第一层和/或第二层中的一个或多个第一区域可以沿着缓冲结构的特定长度(在Y方向上的分区)延伸。优选地，包括在缓冲结构的第一层和/或第二层中的一个或多个第一区域的位置使得包括在第一层和/或第二层缓冲结构中的在Y方向上的一个或多个第一区域支撑那些易于发展为压疮的人体部位。
在替代实施方案中，包括在缓冲结构的第一层和/或第二层中的一个或多个第一区域在整个宽度(X维度)的外端处沿着整个长度(Y方向)延伸，以确保所述缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第一区域能够支撑在躺在缓冲结构上之前和从缓冲结构上站起之前坐在缓冲结构的一个边缘上的人体。
包括在缓冲结构的第一层和/或第二层中的一个或多个第一区域可以延伸穿过缓冲结构的第一层或第二层的整个厚度(在Z方向上的分区)。
在替代实施方案中，包括在缓冲结构的第一层和/或第二层中的一个或多个第一区域可以部分地延伸穿过缓冲结构的第一层和/或第二层(Z维度)，例如，包含在缓冲结构的第一层和/或第二层中的一个或多个第一区域可以部分地延伸穿过缓冲结构的第一层和/或第二层达缓冲结构的第一层和/或第二层的厚度的约75％，厚度的约50％，厚度的约25％，以优化缓冲结构的性能，例如舒适性。
在一个优选的实施方案中，包含在缓冲结构的第一层和/或第二层中的一个或多个第一区域延伸穿过缓冲结构的第一层和/或第二层达缓冲结构的第一层或第二层的厚度的约50％。
在一个实施方案中，缓冲结构包括第一层和/或第二层，该第一层和/或第二层包括一个或多个第一区域，该第一区域在1000次，优选5000次，更优选10000次，甚至更优选50000次，最优选80000次重复压缩循环之后具有初始厚度的至少70％，优选至少80％，更优选至少90％的残余厚度，和在1000次，优选5000次，更优选10000次，甚至更优选50000次，最优选80000次重复压缩循环之后具有在40％压缩下初始压痕硬度的至少70％，优选至少80％，更优选至少90％的在40％压缩下残余压痕硬度。
在一个实施方案中，缓冲结构包括第一层和/或第二层，该第一层和/或第二层包括一个或多个第一区域，该第一区域在1000次，或甚至5000次，10000次，50000次，80000次重复压缩循环之后具有初始厚度的至少70％，优选至少80％，更优选至少90％的残余厚度，和在1000次，优选5000次，更优选10000次，甚至更优选50000次，最优选80000次重复压缩循环之后具有在65％压缩下初始压痕硬度的至少70％，优选至少80％，更优选至少90％的在65％压缩下残余压痕硬度。
根据ISO 2439:2008，方法B确定在25％，40％或65％压缩下的压痕硬度。在25％，40％或65％压缩下的初始压痕硬度在缓冲结构或包含在缓冲结构中的单个层(例如，第一层，第二层，中间层)上确定。
随后，根据ISO 2439:2008，方法E，对缓冲结构或包含在缓冲结构中的单个层进行1000次，或甚至5000次，10000次，50000次，80000次重复压缩循环，其中缓冲结构或包含在缓冲结构中的单个层的样品以100mm/min的速度被压缩至其厚度的75％的压痕，即初始厚度的25％的厚度。缓冲结构或包含在缓冲结构中的单个层的厚度根据ISO 9864:2014确定。
达到此压缩级别后，以100mm/min的速率释放负载。在每个压缩循环之间，在开始下一个压缩循环之前，使缓冲结构或包含在缓冲结构中的单个层静置4分钟。根据ISO2439:2008方法B再次确定1000次重复压缩循环后的残余厚度和残余压痕硬度。
在一个实施方案中，第一层具有在200Pa和0.5的气动梯度下垂直于第一层的平面(Z方向)至少10l/(m2·s)的透气度，优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少100l/(m2·s)的透气度，更优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少500l/(m2·s)的透气度，最优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少1000l/(m2·s)的透气度。
优选地，第一层还在第一层的平面中的方向(X和/或Y方向)上也具有透气性。优选地，第一层在第一层的平面中的方向(X和/或Y方向)上具有在200Pa和0.5的气动梯度下至少10l/(m2·s)的透气度，优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少100l/(m2·s)的透气度，更优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少500l/(m2·s)的透气度，最优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少1000l/(m2·s)的透气度。
优选地，缓冲结构的第一层和/或第二层和/或中间层是液体可渗透的。
在一个实施方案中，缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第一区域的初始模量小于50kPa，优选小于30kPa，更优选在5至20kPa的范围内，以确保缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第一区域配置为匹配或接近人体中皮下脂肪的初始模量。初始模量确定为2％压缩时的压缩应力，该压缩应力是根据ISO 2439:2008，方法B在缓冲结构压缩过程中确定的。
在一个实施方案中，第二层在垂直于第二层的平面(Z方向)上具有在200Pa和0.5的气动梯度下至少10l/(m2·s)的透气度，优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少100l/(m2·s)的透气度，更优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少500l/(m2·s)的透气度，最优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少1000l/(m2·s)的透气度。
优选地，第二层在第二层的平面中的方向(X和/或Y方向)上也具有透气性。优选地，第二层在第二层的平面中的方向(X和/或Y方向)上具有在200Pa和0.5的气动梯度下至少10l/(m2·s)的透气度，优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少100l/(m2·s)的透气度，更优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少500l/(m2·s)的透气度，最优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少1000l/(m2·s)的透气度。
缓冲结构的中间层在垂直于中间层的平面(Z方向)上具有在200Pa和0.5的气动梯度下至少10l/(m2·s)的透气度，优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少100l/(m2·s)的透气度，更优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少500l/(m2·s)的透气度，最优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少1000l/(m2·s)的透气度。
缓冲结构的第一层，第二层和中间层的透气度是根据1986年8月的DIN 53887测定的，测量面积为20cm2。为了清楚起见，通常在未压缩状态下测定缓冲结构的第一层，第二层和中间层的透气度。为了测定包括在缓冲结构中的第一层和第二层的平面中的方向(X方向和/或Y方向)上的透气度，使用第一层或第二层的具有50毫米长度的一部分。
然而，即使在压缩状态下，缓冲结构也能够去除或至少减少水分在位于缓冲结构上的人与缓冲结构本身之间的截留。
在一个优选实施方案中，被压缩到其初始厚度的50％的第一层在垂直于第一层的平面(Z方向)上具有在200Pa和0.5的气动梯度下至少10l/(m2·s)的透气度，优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少100l/(m2·s)的透气度，更优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少500l/(m2·s)的透气度，最优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少1000l/(m2·s)的透气度。
在一个优选的实施方案中，被压缩到其初始厚度的50％的第一层在第一层的平面中的方向(X和/或Y方向)上具有在200Pa和0.5的气动梯度下至少10l/(m2·s)的透气度，优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少100l/(m2·s)的透气度，更优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少500l/(m2·s)的透气度，最优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少1000l/(m2·s)的透气度。
在一个优选的实施方案中，被压缩到其初始厚度的50％的第二层在垂直于第二层的平面(Z方向)上具有在200Pa和0.5的气动梯度下至少10l/(m2·s)的透气度，优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少100l/(m2·s)的透气度，更优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少500l/(m2·s)的透气度，最优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少1000l/(m2·s)的透气度。
在一个优选的实施方案中，被压缩到其初始厚度的50％的第二层在第二层的平面中的方向(X和/或Y方向)上具有在200Pa和0.5的气动梯度下至少10l/(m2·s)的透气度，优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少100l/(m2·s)的透气度，更优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少500l/(m2·s)的透气度，最优选在200Pa和0.5的气动梯度下至少1000l/(m2·s)的透气度。
缓冲结构的第二层可以具有压力重新分布能力，特别是垂直于缓冲结构的平面(Z方向)的压力分量。
通过将第一层放置在垫子上并将中间层放在第一层的顶部上来确定第二层的压力重新分布能力，该垫子包括分布在其表面上的多个压力传感器并记录人体或模拟人体的身体放置在中间层的顶部上时的压力分布。从中间层去除人体或模拟人体的身体，将第二层放置在中间层的顶部，并记录记录人体或模拟人体的身体放置在第二层的顶部上时的压力分布。通过比较两个记录的压力分布，可以获得第二层的压力重新分布能力。优选地，多个压力传感器以平行的排放置，传感器的排优选地以5cm的距离间隔开。优选地，在一排压力传感器内的压力传感器之间的距离等于压力传感器排之间的距离。
优选地，第二层的压力重新分布能力使最大记录压力降低至少25％，更优选降低至少40％，甚至更优选降低至少50％，最优选降低至少60％。
优选地，当使用时，缓冲结构的第二层定位成比第一层和中间层更靠近位于缓冲结构上的人体。第二层的压力重新分配能力为位于缓冲结构上的人提供了舒适感，因为位于缓冲结构上的人将较少意识到第一层的存在。
缓冲结构的中间层可以具有压力重新分配能力，特别是垂直于缓冲结构的平面(Z方向)的压力分量。
通过将第一层放置在包括多个分布在其表面上的压力传感器的垫子上并记录人体或模拟人体的身体置于第一层的顶部时的压力分布，来确定中间层的压力重新分配能力。从第一层移除人体或模拟人体的身体，将中间层放置在第一层的顶部，并记录人体或模拟人体的身体置于中间层的顶部时的压力分布。中间层的压力重新分布能力可以通过比较两个记录的压力分布来获得。优选地，多个压力传感器以平行的排放置，传感器的排优选地以5cm的距离间隔开。优选地，在一排压力传感器内的压力传感器之间的距离等于压力传感器排之间的距离。
优选地，中间层的压力重新分布能力使最大记录压力降低至少25％，更优选降低至少40％，甚至更优选降低至少50％，最优选降低至少60％。
优选地，在使用中，缓冲结构的中间层定位成比第一层更靠近位于缓冲结构上的人体。中间层的压力重新分布能力为位于缓冲结构上的人提供了舒适感，因为位于缓冲结构上的人将较少意识到第一层的存在。
当在缓冲结构中包括至少一个另外的层时，缓冲结构的第一层也可以具有压力重新分布能力，特别是垂直于缓冲结构的平面(Z方向)的压力分量。当使用时，该至少一个另外的层优选地位于缓冲结构的第一层下方。
通过将该至少一个另外的层放置在包括多个分布在其表面上的压力传感器的垫子上并记录人体或模拟人体的身体置于该至少一个另外的层的顶部时的压力分布，来确定第一层的压力重新分配能力。将人体或模拟人体的身体从该至少一个另外的层移开，将第一层放置在该至少一个另外的层的顶部，并记录人体或模拟人体的身体置于第一层的顶部时的压力分布。可以通过比较两个记录的压力分布来获得第一层的压力重新分布能力。优选地，多个压力传感器以平行的排放置，传感器的排优选地以5cm的距离间隔开。优选地，在一排压力传感器内的压力传感器之间的距离等于压力传感器排之间的距离。
优选地，第一层的压力重新分布能力使最大记录压力降低至少25％，更优选降低至少40％，甚至更优选降低至少50％，最优选降低至少60％。
在优选的实施方案中，缓冲结构的第一层和/或第二层是挤出缠结丝的三维结构垫。
在另一个优选的实施方案中，缓冲结构包括中间层，该中间层选自包括机织物，纺粘或纺丝成网非织造物，熔喷非织造物，梳理非织造物，气流成网非织造物，湿法成网非织造物，针织物，网，稀松布和挤出缠结丝的二维垫的组。
在另一个实施方案中，缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第一区域包括挤出缠结丝的三维结构垫。优选地，挤出缠结丝的三维结构垫的丝是挤出聚合物丝。可以通过任何合适的方法来提供挤出缠结丝的三维结构垫。优选地，通过挤出聚合物丝并通过允许丝弯曲，缠结和彼此接触，优选地仍处于熔融状态，将挤出丝收集成三维结构来提供挤出缠结丝的三维结构垫。挤出丝的弯曲和缠结优选地通过将丝收集到成型表面上而引发，该成型表面限定了挤出缠结丝的三维结构垫的结构。优选地，在其上收集丝的表面被成形使得丝的三维结构垫成形为三维形式，该三维形式包括丘陵和山谷，半球，正和/或负尖头，杯子和/或华夫饼，金字塔，U形槽，V形槽，圆锥和/或带有半球的圆柱体。
在另一实施方案中，第一层和/或第二层的一个或多个第一区域在不同区域中包括不同的三维形式。作为示例，一个或多个第一区域中的第一区域包括丘陵和山谷，一个或多个第一区域中的第二区域包括正和/或负尖头。
在另一实施方案中，第一层和/或第二层的一个或多个第一区域包括在垂直于平面(Z维度的延伸)的不同区域中的三维形式的不同尺寸。作为示例，一个或多个第一区域中的第一区域占整个第一层和/或第二层的厚度的75％，和一个或多个第一区域中的第二区域占第一层和/或第二层的厚度的50％。
在另一实施方案中，第一层和/或第二层的一个或多个第一区域在第一层的平面内的不同区域(X方向和/或Y方向)上包括不同的尺寸。作为示例，该一个或多个第一区域的第一区域包括该一个或多个第一区域的第二区域的长度(X方向)的1.5倍。另一个示例是该一个或多个第一区域的第一区域包括该一个或多个第一区域的第二区域的宽度(Y方向)的0.8倍。在该一个或多个第一区域的不同区域之间甚至不同长度(X方向)和不同宽度(Y方向)的组合也是可能的。
挤出缠结丝的三维结构垫可以以任何所需的三维形式成形，例如以一系列丘陵和山谷，这些丘陵和山谷彼此隔开指定的距离或彼此邻接并以平行线或交错的形式放置，或以一系列半球，这些半球彼此隔开指定的距离或彼此邻接并以平行线或交错的形式放置。挤出缠结丝的三维结构垫可以包括正和/或负尖头，杯子或华夫饼，它们彼此隔开指定的距离或彼此邻接并以平行线或交错的形式放置。替代地，挤出缠结丝的三维结构垫可以包括一系列金字塔，这些金字塔彼此隔开指定的距离或彼此邻接并以平行线或交错的形式放置。挤出缠结丝的三维结构垫可包括U形槽和/或V形槽，优选地沿纵向和/或横向延伸。挤出缠结丝的三维结构垫可以包括一系列用半球封盖的圆柱体，这些圆柱体彼此隔开指定的距离或彼此邻接并以平行线或交错的形式放置。挤出缠结丝的三维结构垫还可以包括丘陵和山谷，半球，正和/或负尖头，杯子或华夫饼，金字塔，圆锥，半球封盖的圆柱体，U形槽和/或V型槽的任何组合。
优选地，挤出缠结丝的三维结构垫被构造成使得挤出缠结丝的三维结构垫具有两个主表面，该两个主表面由缓冲结构的长度和宽度限定，两个主表面为互相平行的取向平面。当挤出缠结丝的三维结构垫包括一系列丘陵和山谷时，丘陵的顶部位于第一主表面的平面中，而山谷的底部位于第二主表面的平面中。当挤出缠结丝的三维结构垫包括一系列半球时，半球的顶部位于第一主表面的平面中，而半球的底表面位于第二主表面的平面中。当挤出缠结丝的三维结构垫包括一系列金字塔时，金字塔的顶部位于第一主表面的平面中，而金字塔的底表面位于第二主表面的平面中。当挤出缠结丝的三维结构垫包括U型槽和/或V型槽时，U型槽和/或V型槽的顶部位于第一主表面的平面中，而U形槽和/或V形槽的底表面位于第二主表面的平面中。当挤出缠结丝的三维结构垫包括尖头，杯子和/或华夫饼时，尖头，杯子或华夫饼的顶部位于第一主表面的平面中，而尖头，杯子或华夫饼的底表面位于第二主表面的平面中。当挤出缠结丝的三维结构垫包括半球封盖的圆柱体时，半球的顶部位于第一主表面的平面中，而圆柱体的底部位于第二主表面的平面中。
优选地，缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第一区域包括挤出缠结丝的三维结构垫。
挤出缠结丝的三维结构垫中的挤出缠结丝的直径可以广泛地变化。优选地，挤出缠结丝的三维结构垫中的挤出缠结丝的平均直径在100μm至2000μm的范围内，更优选在200μm至1500μm的范围内，甚至更优选在300μm至1100μm，最优选在500μm至900μm的范围内。
优选地，挤出缠结丝的三维结构垫的丝在它们的交点处热粘合，从而形成三维形状的挤出丝的缠结结构。最优选地，当挤出缠结丝的三维结构垫的丝收集在成型表面上时，它们仍处于熔融状态，从而在它们的缠结处形成部分互穿的熔结。通过在成型表面上进一步固化缠结的丝，形成挤出缠结丝的三维网状结构，该结构在X，Y和Z方向上得到固结。
第一层，第二层和/或中间层的挤出缠结丝的三维结构垫的挤出缠结丝可以由任何合适的聚合物或聚合物的混合物构成。
在一个实施方案中，缓冲结构的第一层和/或第二层和/或中间层包括热塑性弹性体聚合物或低密度聚乙烯(LDPE)，线性低密度聚乙烯(LLDPE)，极低密度聚乙烯(VLDPE)和茂金属聚合的塑性体。热塑性弹性体聚合物优选选自热塑性聚烯烃弹性体聚合物(TPO)，例如热塑性聚丙烯弹性体聚合物，热塑性硫化橡胶(TPV)，热塑性聚酯弹性体聚合物(TPE-E或CoPET)，热塑性苯乙烯弹性体聚合物(TPS，包括苯乙烯-丁二烯共聚物，SBC)，热塑性聚酰胺(TPA)或热塑性弹性聚氨酯聚合物(TPU)。
缓冲结构的第一层，第二层和/或中间层优选包含至少50重量％，优选至少75重量％，更优选至少90重量％，最优选至少95重量％的聚合物。
中间层的丝可以是单组分丝以及双组分丝，其中双组分丝可以是并列型，同心或偏心芯/鞘型或海岛型。
在一个优选的实施方案中，中间层的丝是芯/鞘型的双组分丝，其中鞘和芯可以由具有相同化学结构的两种聚合物组成，或者鞘和芯可以由具有不同化学结构的不同聚合物组成。
对于芯和鞘，可以使用任何合适的聚合物，只要鞘聚合物的熔融温度低于芯聚合物的熔融温度即可。
在一个优选的实施方案中，中间层是包含双组分丝的非织造物，并且该非织造物的丝可以热粘合。优选地，鞘聚合物的熔融温度低于或至少等于在缓冲结构中使用的任何其他聚合物的熔融温度。
在另一个优选的实施方案中，中间层是挤出缠结丝的二维垫，其中丝优选是挤出的单组分丝。所述挤出缠结丝的二维垫可以通过任何合适的方法来提供。优选地，通过挤出聚合物丝并通过允许丝弯曲，缠结和彼此接触(优选仍处于熔融状态)而将挤出丝收集到二维平面上，来提供挤出缠结丝的二维结构垫。挤出丝的弯曲和缠结优选通过将丝收集到平面上而引发，该平面限定了挤出缠结丝的二维垫的平坦结构。
挤出缠结丝的二维垫的丝可以包括热塑性弹性体聚合物或低密度聚乙烯(LDPE)，线性低密度聚乙烯(LLDPE)，极低密度聚乙烯(VLDPE)和茂金属聚合的塑性体。热塑性弹性体聚合物优选选自热塑性聚烯烃弹性体聚合物(TPO)，例如热塑性聚丙烯弹性体聚合物，热塑性硫化橡胶(TPV)，热塑性聚酯弹性体聚合物(TPE-E或CoPET)，热塑性苯乙烯弹性体聚合物(TPS，包括苯乙烯-丁二烯共聚物，SBC)，热塑性聚酰胺(TPA)或热塑性弹性聚氨酯聚合物(TPU)。
在另一个实施方案中，第一层和/或第二层和/或中间层包含选自以下的聚合物:热塑性弹性体聚合物，例如热塑性聚丙烯弹性体聚合物，热塑性硫化橡胶(TPV)，热塑性聚酯弹性体聚合物(TPE-E或CoPET)，热塑性苯乙烯弹性体聚合物(TPS，包括苯乙烯-丁二烯共聚物，SBC)，热塑性聚酰胺(TPA)或热塑性弹性体聚氨酯聚合物(TPU)和低密度聚乙烯(LDPE)，线性低密度聚乙烯(LLDPE)，极低密度聚乙烯(VLDPE)和茂金属聚合的塑性体。
在一个优选的实施方案中，第一层和/或第二层和/或中间层包含相同的聚合物，以更容易和经济地生产缓冲结构并更容易回收缓冲结构。
在一个实施方案中，缓冲结构的第一层和/或第二层包括一个或多个第一区域，其中所述第一区域的初始模量小于50kPa，优选地小于30kPa，更优选地在5至20kPa的范围内，和一个或多个第二区域，其中所述一个或多个第二区域的初始模量高于所述一个或多个第一区域的初始模量，优选至少20kPa，更优选至少30kPa，甚至更优选至少50kPa，以使缓冲结构能够有助于预防人体中压疮的发生。
在一个实施方案中，缓冲结构的第一层和/或第二层包括一个或多个第一区域，其具有在25％压缩下的第一压痕硬度，和一个或多个第二区域，其具有在25％压缩下的第二压痕硬度且所述在25％压缩下的第二压痕硬度比所述一个或多个第一区域的在25％压缩下的压痕硬度高。优选地，缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第二区域的在25％压缩下的第二压痕硬度与一个或多个第一区域的在25％压缩下的第一压痕硬度的比率在1.5至5的范围内，更优选在1.6至4的范围内，最优选在1.75至3的范围内。
优选地，缓冲结构被构造成使得包括在缓冲结构的第一层和/或第二层中的一个或多个第一区域支撑人体的易于发展为压疮的那些部分，例如骶骨，尾骨，脚后跟或臀部，肘部，膝盖，脚踝，肩膀的后部或颅骨的后部。
在一个实施方案中，缓冲结构的第一层和/或第二层包括一个或多个第一区域，其具有在40％压缩下的第一压痕硬度，和一个或多个第二区域，其具有在40％压缩下的第二压痕硬度且所述在40％压缩下的第二压痕硬度比所述一个或多个第一区域的在40％压缩下的压痕硬度高。优选地，缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第二区域的在40％压缩下的第二压痕硬度与一个或多个第一区域的在40％压缩下的第一压痕硬度的比率在1.5至5的范围内，更优选在1.6至4的范围内，最优选在1.75至3的范围内。
在一个实施方案中，缓冲结构的第一层和/或第二层包括一个或多个第一区域，其具有在65％压缩下的第一压痕硬度，和一个或多个第二区域，其具有在65％压缩下的第二压痕硬度且所述在65％压缩下的第二压痕硬度比所述一个或多个第一区域的在65％压缩下的压痕硬度高。优选地，缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第二区域的在65％压缩下的第二压痕硬度与一个或多个第一区域的在65％压缩下的第一压痕硬度的比率在1.5至5的范围内，更优选在1.6至4的范围内，最优选在1.75至3的范围内。
可以通过与在缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第一区域中的每单位体积的丝数量相比增加第一层和/或第二层的一个或多个第二区域中的每单位体积的丝数量来获得缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第二区域的在25％，40％和/或65％压缩下的较高压痕硬度。优选地，在第一层和/或第二层的一个或多个第二区域中，每单位体积的丝数目比第一层和/或第二层的一个或多个第一区域中的每单位体积的丝数目高至少10％，更优选高至少20％，更优选高至少30％，最优选高至少40％。
还可以通过与在缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第一区域中的丝直径相比增加第一层和/或第二层的一个或多个第二区域中的丝直径来获得缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第二区域的在25％，40％和/或65％压缩下的较高压痕硬度。优选地，在第一层和/或第二层的一个或多个第二区域中，丝直径比第一层和/或第二层的一个或多个第一区域中的丝直径高至少10％，更优选高至少20％，更优选高至少30％，最优选高至少40％。
还可以通过与在缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第一区域中的丝包含的聚合物类型相比改变第一层和/或第二层的一个或多个第二区域中的丝包含的聚合物类型来获得缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第二区域的在25％，40％和/或65％压缩下的较高压痕硬度。
在优选的实施方案中，第一层和/或第二层的一个或多个第一区域以及第一层和/或第二层的一个或多个第二区域包括挤出缠结丝的三维结构垫。可以通过与在缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第一区域中包含的挤出缠结丝的三维结构垫的三维形式相比选择缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第二区域中包含的挤出缠结丝的三维结构垫的不同三维形式来获得缓冲结构的第一层和/或第二层的一个或多个第二区域的较高压痕硬度。
对于第一层和/或第二层的一个或多个第二区域以及对于第一层和/或第二层的一个或多个第一区域，挤出缠结丝的三维结构垫可以独立地以任何所需的三维形式成形，例如以一系列丘陵和山谷，这些丘陵和山谷彼此隔开指定的距离或彼此邻接并以平行线或交错的形式放置，或以一系列半球，这些半球彼此隔开指定的距离或彼此邻接并以平行线或交错的形式放置。挤出缠结丝的三维结构垫可以包括正和/或负尖头，杯子或华夫饼，它们彼此隔开指定的距离或彼此邻接并以平行线或交错的形式放置。替代地，挤出缠结丝的三维结构垫可以包括一系列金字塔，这些金字塔彼此隔开指定的距离或彼此邻接并以平行线或交错的形式放置。挤出缠结丝的三维结构垫可包括U形槽和/或V形槽，优选地沿纵向和/或横向延伸。挤出缠结丝的三维结构垫可以包括一系列用半球封盖的圆柱体，这些圆柱体彼此隔开指定的距离或彼此邻接并以平行线或交错的形式放置。挤出缠结丝的三维结构垫还可以包括丘陵和山谷，半球，正和/或负尖头，杯子或华夫饼，金字塔，半球封盖的圆柱体，圆锥，U形槽和/或V型槽的任何组合。
优选地，包括在缓冲结构中的第一层和/或第二层包括挤出缠结丝的三维结构垫，其厚度根据ISO 9864:2014测定为5至100mm，优选5至50mm。
优选地，包含在缓冲结构中的第一层和/或第二层包括挤出缠结丝的三维结构垫，其厚度重量在100至1500g/m2的范围内，优选在250至1000g/m2的范围内，更优选为400至800g/m2的范围内，根据EN 965–1995作为10个100cm2样品的平均值测定。
在一个实施方案中，挤出缠结丝的三维结构垫具有至少75体积％的开孔面积(即，最大25体积％被挤出缠结丝占据)，优选至少90体积％。更优选至少95体积％，以获得具有高透气性的轻质缓冲结构。
在一个实施方案中，缓冲结构的第一层和/或第二层包括三维(3D)打印结构。三维打印工艺使得能够通过产品的至少两个第一区域的不同内部几何形状和/或通过施加两个不同的材料来以特定的图案在产品的一个或多个第一区域中提供三维打印结构。填充图案是通过在2D图层切片的外部边缘内区域的“填充”(打印)在三维打印结构中创建的“内部几何形状”。可以通过在挤出头的沉积路径的图案中在工作表面上形成材料层时引入变化来改变单一材料的特性。也可以采用其他技术，例如通过改变刀头路径及其沉积设置来使用重叠的环路沉积路径(而不是直线)，这可以由例如粘性线不稳定性之类的现象引起。这些技术能够沉积具有变化的线圈形状，尺寸以及横向和垂直重叠的线圈路径，通过结合多个因素(包括回路之间节点连接的密度和数量)来创建各种所需的机械性能。也可以采用使用无环股线或形状，厚度和图案不同的股线的技术。类似地，可以使用各种众所周知的三维打印技术，用一种或多种材料创建蜂窝状或类似的网格状图案。
在一个实施方案中，中间层防止其中形成包括在第一层中的挤出缠结丝的三维结构垫或三维打印材料的特定形状自身嵌套在其中形成包括在第二层中的挤出缠结丝的三维结构垫或三维打印材料的特定形状中。
优选地，中间层防止或至少减小第一层和/或第二层在X方向和Y方向上的变形。
中间层还可以为包括在缓冲结构的第一层和/或第二层中的挤出缠结丝的三维结构垫提供增强的抗剪切性。
在一个优选的实施方案中，第一层，第二层和中间层通过任何合适的方法在它们的主表面上彼此结合。通常，可以通过针刺和/或缝合进行机械结合，通过另外的粘合剂进行化学粘合，或者通过加热例如热空气或超声波进行热粘合。优选地，第一层，第二层和中间层之间的结合通过热粘合来提供。优选地，第一层，第二层和中间层之间的结合通过中间层非织造物的双组分丝的鞘聚合物的热粘合来提供。
压疮的发生在医院中是一个日益严重的问题，甚至在扩展护理，老人护理等设施中也是一个日益严重的问题。因此，需要提供能够帮助预防必须长时间躺下或坐下(例如在轮椅的缓冲结构上)的患者中压疮发生的材料和/或结构。
预防褥疮的设备市场展示了各种旨在减少压疮发展机会的产品解决方案。对于这些设备中的大多数来说，压力的重新分配(或错误地称为减压)是核心设计原则。然而，近年来已显示，除了绝对局部压力之外，剪切力的出现和局部微气候的条件也很重要。
压疮(pressure ulcers)，也称为压疮(prssure sores)，褥疮或褥疮性溃疡，是由于压力或压力结合剪切力和/或摩擦力而通常在骨***上方发生的对皮肤和/或下面组织的局部损伤。压疮在人体中最常见的位置是骶骨，尾骨，脚后跟或臀部上方的皮肤，但在人体中的其他位置，例如肘部，膝盖，脚踝，肩膀的后部或颅骨的后部也会受到影响。这里的共同点是压疮主要发生在骨***上方，这基本上意味着这些是人体上不存在或仅存在有限的皮下脂肪的部分。
由于施加于人体软组织的压力导致完全或部分阻塞血液流向软组织而导致压疮。剪切力也是一个原因，因为剪切力在向皮肤供应血液的血管上施加应力。压疮最常在不动的人中发展，例如卧床或被限制在轮椅上的那些人。人们普遍认为，其他因素也会影响皮肤对压力和剪切力的耐受性，从而增加人体内发生压疮的风险。这些因素包括蛋白质热量不足的营养不良，例如蛋白质缺乏或卡路里的缺乏/丰富，人皮肤上不利的微气候，例如出汗或失禁引起的皮肤湿润，减少皮肤血液流动的疾病，例如动脉硬化，或减少皮肤感觉的疾病，例如麻痹或神经病。
微气候在人类皮肤上的重要性是双重的。如果人体皮肤的温度升高，则会促进压疮的发生。基本上，随着温度的升高，人皮肤细胞中的新陈代谢增加，因此细胞中对营养的需求也更高。特别地，当人皮肤上的升高的温度与升高的压力以及相关的阻塞血液流向人皮肤一起发生时，人皮肤的细胞变得饥饿并死亡。
除了人体皮肤的较高温度外，人们还会出汗，并且人体皮肤的局部湿度也会升高。高湿度对人皮肤的摩擦系数有很大影响，因此增加了人皮肤顶层局部摩擦伤口的机会，这些伤口随后将成为压疮的开始。
包括可透气的第一层，可透气的第二层和可透气的中间层的缓冲结构能够去除或至少减少水分在位于缓冲结构上的人与缓冲结构本身之间的截留。当在使用中与位于缓冲结构上的人接触的表面是可透气的时，可以通过排水和/或通风通过缓冲结构的可透气的第一层，第二层和/或可透气的中间层除去水分。当缓冲结构被封闭在不透液的覆盖物中时，缓冲结构的可透气的第一层，第二层和/或可透气的中间层仍将允许位于缓冲结构的不透液的覆盖物上的人体的改善的冷却，减少了由人体产生的汗水量。
US 6,272,707B1公开了一种支撑垫，该支撑垫包括单层的尼龙材料或聚酯材料的空气和液体可渗透的三维矩阵。尽管US 6,272,707 B1的支撑垫可用作缓冲结构，但它并不总是为位于缓冲结构上的人提供足够的舒适感。
US 2016/0174725 A1公开了一种卫生垫，其包括三维网状结构的芯。通过提供丝并通过允许丝弯曲并彼此接触，优选地在熔融状态下将丝收集成三维结构，来提供缠结丝的三维无序垫。丝的弯曲例如可以通过将丝收集到水浴中来引发。US 5639543 A公开了这种缠结丝的三维无序垫的例子。丝的弯曲是随机的，并且不会导致形成特定的三维形式的阵列。
在一个实施方案中，缓冲结构包括一个或多个另外的层，其可以由任何合适的材料提供，只要该缓冲结构的一个或多个另外的层在200Pa和0.5的气动梯度下具有至少10l/(m2·s)的透气度即可。
缓冲结构的一个或多个另外的层可以包括V型重叠非织造物，气流成网非织造物，纺粘或纺丝成网非织造物，熔喷非织造物，梳理非织造物，三维机织物，三维针织物，缠结丝的三维无序垫，挤压缠结丝的三维结构垫，3D打印材料，蜂窝结构和/或松弛的蜂窝结构。
在优选的实施方案中，缓冲结构不包括泡沫。
一个或多个另外的层的透气度优选地等于或高于缓冲结构的第一层和/或第二层和/或中间层的透气度。
缓冲结构可以是任何基于可压缩材料的表面，该表面在站立，坐下，躺下或身体活动时会长时间接触人体。
在一个实施方案中，缓冲结构的一个或多个另外的层包括三维机织物。三维机织物是本领域技术人员已知的。
在另一实施方案中，缓冲结构的一个或多个另外的层包括三维针织物。三维针织物是本领域技术人员已知的。
在另一实施方案中，缓冲结构的一个或多个另外的层包括V型重叠的非织造物。V型重叠的非织造物是本领域技术人员已知的。
在另一实施方案中，缓冲结构的一个或多个另外的层包括蜂窝结构。蜂窝结构可以通过任何合适的方法来提供。
缓冲结构可以有利地是床垫，床垫的床罩或覆盖物，在躺姿和坐姿中用于支撑各个身体部位，特别是脚跟，肘部，肩膀或头部的缓冲垫，座椅缓冲垫，例如汽车应用中的座椅，航空应用中的座椅，轮椅中的座椅，办公椅中的座椅或家具中的座椅，身体防护垫，例如运动场，尤其是人造草皮运动场中的护胫，护膝或头盔或防震垫。
以下附图和附图描述是说明性示例，并且不应被理解为限制本发明的特征。
图1:图1示出了缓冲结构的剖视图。
图2:图2显示了在X方向(X分区)上具有一个或多个区域的层的透视图。
图3:图3示出了在Y方向(Y分区)上具有一个或多个区域的层的透视图。
图1示出了包括第一层和第二层110和120以及中间层130的缓冲结构100的截面图。
图2示出了在X方向箭头X上的包含一个或多个区域11的缓冲结构10的层的透视图。
图3示出了在Y方向箭头Y上的包含一个或多个区域21的缓冲结构20的层的透视图。

Claims (16)

1.一种缓冲结构，包括:挤出缠结丝的三维结构垫的第一层，挤出缠结丝的三维结构垫的第二层以及在第一层和第二层之间的中间层。
2.根据权利要求1所述的缓冲结构，其中所述第一层和/或所述第二层在X方向上包括一个或多个第一区域。
3.根据前述权利要求中任一项所述的缓冲结构，其中所述第一层和/或所述第二层在Y方向和/或Z方向上包括一个或多个第一区域。
4.根据前述权利要求中任一项所述的缓冲结构，其中所述第一层和/或第二层的一个或多个第一区域在1000次重复压缩循环之后具有初始厚度的至少70％的残余厚度和在1000次重复压缩循环之后具有初始压痕硬度的至少70％的在25％压缩下残余压痕硬度和具有在200Pa和0.5的气动梯度下至少10l/(m2·s)的透气度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的缓冲结构，其中所述中间层具有在200Pa和0.5的气动梯度下至少10l/(m2·s)的透气度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的缓冲结构，其中所述第一层，所述第二层和所述中间层具有压力重新分布能力。
7.根据前述权利要求中任一项所述的缓冲结构，其中所述第一层和/或第二层的一个或多个第一区域具有小于50kPa，优选地小于30kPa，更优选地在5至20kPa的范围内的初始模量，且一个或多个第二区域的初始模量高于所述一个或多个第一区域的初始模量，优选为至少20kPa，更优选至少30kPa，甚至更优选至少50kPa。
8.根据前述权利要求中任一项所述的缓冲结构，其中所述第一层和/或第二层的一个或多个第一区域包括挤出丝的三维结构垫，所述挤压丝的三维结构垫包括成形为三维形式的挤压丝，所述三维形式包括:丘陵和山谷，半球，正和/或负尖头，杯子和/或华夫饼，金字塔，U形槽，V形槽，圆锥和/或用半球封盖的圆柱体。
9.根据权利要求8所述的缓冲结构，其中所述一个或多个第一区域包括成形为不同三维形式的挤出丝，其中所述三维形式可以包括不同的高度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的缓冲结构，其中所述挤出缠结丝的三维结构垫的丝在它们的交叉点处被热粘合或互穿熔结。
11.根据前述权利要求中任一项所述的缓冲结构，其中所述第一层和/或所述第二层和/或所述中间层包括选自包括热塑性弹性体聚合物的组的聚合物，所述热塑性弹性体聚合物例如是热塑性聚丙烯弹性体聚合物，热塑性硫化橡胶(TPV)，热塑性聚酯弹性体聚合物(TPE-E或CoPET)，热塑性苯乙烯弹性体聚合物(TPS，包括苯乙烯-丁二烯共聚物，SBC)，热塑性聚酰胺(TPA)或热塑性弹性体聚氨酯聚合物(TPU)和低密度聚乙烯(LDPE)，线性低密度聚乙烯(LLDPE)，极低密度聚乙烯(VLDPE)和茂金属聚合的塑性体。
12.根据权利要求11所述的缓冲结构，其中所述第一层和/或所述第二层和/或所述中间层包括至少50重量％，优选地至少75重量％，更优选地至少90重量％，最优选至少95重量％的聚合物。
13.根据前述权利要求中任一项所述的缓冲结构，其中所述缓冲结构包括一个或多个另外的层，所述另外的层选自由V型重叠的非织造层，三维机织物，三维针织物，缠结丝的三维无序垫，挤压丝的三维结构垫，3D打印材料和/或蜂窝结构组成的组。
14.根据前述权利要求中任一项所述的缓冲结构，其中所述第一层和/或所述第二层和/或所述中间层被热，化学或机械地结合在一起。
15.根据前述权利要求中任一项所述的缓冲结构，其中所述缓冲结构包括中间层，所述中间层选自包括机织物，熔喷非织造物，梳理非织造物，气流成网非织造物，湿法成网非织造物，针织物，网，稀松布和挤出缠结丝的二维垫的组。
16.根据前述权利要求中任一项所述的缓冲结构，其中所述缓冲结构为床垫，床垫的床罩或覆盖物，在躺姿和坐姿中用于支撑各个身体部位，特别是脚跟，肘部，肩膀或头部的缓冲垫，座椅缓冲垫，例如汽车应用中的座椅，航空应用中的座椅，轮椅中的座椅，办公椅中的座椅或家具中的座椅，身体防护垫，例如运动场，尤其是人造草皮运动场中的护胫，护膝或头盔或防震垫。
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