一种基于模块化设计的柱状丝瓜络健康分区床垫的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种植物纤维床垫，特别是以柱状丝瓜络为主材填充制备而成的，通 过模块化分区结构设计获得健康丝瓜络床垫，并且可以实现一款三用的效果。
【背景技术】
[0002] 目前市场上的床垫主要有海绵床垫、乳胶床垫、弹簧床垫、棕榈床垫等，其中天然 乳胶床垫的原材料有限，而合成乳胶床垫和海绵床垫的原材料都属于石油化工产品，是不 可再生资源，且乳胶床垫、海绵床垫的透气性和散湿性较差，使用时间一长极易发生霉变或 滋生细菌和其它微生物，不利于人体健康。弹簧床垫的透气性较好，但弹簧床芯必须以海 绵、乳胶等软质填充材料为铺垫层来分散人体重力。因此，探寻不可再生资源的替代品，开 发性能良好的植物纤维床垫将是未来床垫发展的趋势。天然植物纤维材料以其资源丰富， 可再生，无毒，无污染、可降解等优势已广泛应用于人们日常生活的方方面面，如已有利用 山棕丝、竹丝、棕榈丝等制造床垫填充材料的案例，但这种床垫填充材料一般需要利用胶黏 剂将分散的植物纤维粘结起来，因此，开发出来的产品含有甲醛等有毒物质，不利于人体健 康。为了克服以上床垫对睡眠环境和人体健康的影响，本发明将采用性能良好的天然柱状 丝瓜络制备健康环保床垫。丝瓜络别名丝瓜筋、丝瓜布，国外又称为丝瓜海绵，是由横交错 的维管束组成，呈三维网状结构，类似床垫中常用的材料一一海绵。通过丝瓜络的结构特性 和力学性能研究可知，丝瓜络具有较好的能量吸收性，可以成为床垫中海绵材料的良好替 代品。另外，丝瓜络还具有较好的吸湿性（吸湿量是自身重量的3倍）、散湿性（平均解析率 为98. 27% )、透气性（63546L/m2 · s)、热稳定性等，经过处理后还具有较好的抑菌性，还有 一定的药用价值，《本草纲目》记载丝瓜药性干寒，可以祛风活血、通络止痛，具有降血脂、预 防缺血性心肌损伤和镇痛抗炎的功效，已有利用丝瓜络制作枕头、鞋垫和床垫的案例，但这 种丝瓜络床垫工艺过于简单，结构过于较单一，难以满足现代化、人性化和个性化的需求。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种柱状丝瓜络床垫，该床垫基于分区模块化设计，具有 多层柱状丝瓜络片材结构，可以提供柔软的支撑，又可以满足现代床垫健康分区的需求，同 时可以实现一款三用。
[0004] 本发明解决技术问题采用的方案如下：
[0005] -种基于模块化设计的柱状丝瓜络健康分区床垫，其特征在于，所述分区床垫由 上、下两层床垫组合而成；
[0006] 所述上层床垫为迷你舒适小床垫，高度为3cm_10cm ;
[0007] 所述下层床垫为纯柱状丝瓜分区床垫，高度5cm_18cm ;所述下层床垫包括上面料 复合层、芯层和下面料复合层，所述芯层由多个模块单体和上下平衡层组成，所述模块单体 包括一对头部模块单体、一对肩部模块单体、一对腰部模块单体、一对臀部模块单体和一对 腿部模块单体，所述的每对模块单体呈左右对称设置；所述下面料复合层通过四周竖直向 上延展的围边形成一容腔，所述的模块单体组合后对应置于所述容腔内，且上、下平衡体分 别对应位于组合后模块单体的上、下表面；
[0008] 所述的每个模块单体均由多层柱状丝瓜络片材和包覆柱状丝瓜络片材的内胆罩 组成；
[0009] 所述柱状丝瓜络片材由包覆层及填充在包覆层内的柱状丝瓜络组成；所述柱状丝 瓜络片材中柱状丝瓜络呈竖直矩阵排列，且竖直排列的柱状丝瓜络在行与行之间由分割线 分割开，所述的每一片材中的柱状丝瓜络保持压缩后高度一致。
[0010] 进一步，所述的每一个模块单体中所填充的柱状丝瓜络有高、中、低三种密度 规格，所述高密度为27Kg/m 3-30Kg/m3,所述中密度为23Kg/m3-26Kg/m3,低密度为19Kg/ m3_22Kg/m 3〇
[0011] 进一步，所述柱状丝瓜络是将原丝瓜络切成3. 5cm-5cm的柱状，然后按40% -60% 的压缩量压缩至2cm。
[0012] 进一步，所述上、下平衡层为棉毡、PK绵之类的毡类材料，克重彡500g/m2。
[0013] 进一步，所述的每个模块单体和上、下平衡层之间通过穿缝尼龙绳固定连接，每一 个模块单体区域使用1-2根尼龙绳，为了防止对分区结构产生影响，采用横向穿缝。
[0014] 进一步，所述内胆罩包括上、下、左、右、前、后六个侧面，所述上侧面的左、右侧边 及前侧边与内胆罩对应的侧面通过连接件可开合方式连接，所述前侧面的左、右侧边及上 侧边与内胆罩对应的侧面通过连接件可开合方式连接。
[0015] 进一步，所述上、下两层床垫之间设有拉链，通过四周拉链固定连接。
[0016] 进一步，所述上层床垫包括芯层、面料复合层和围边，所述芯层由乳胶、泡沫海绵、 羊毛、马毛、驼毛、羽绒、丝瓜络丝絮中的一种或几种组合而成；所述羊毛、马毛、驼毛为加工 好的片材，所述羽绒或丝瓜络丝絮为片状内胆，内胆皮为无纺布或布料，通过绗缝使羽绒或 丝瓜络丝絮均匀分布，所述丝瓜络丝絮是将丝瓜络打碎成丝状所形成的；所述面料复合层 由外至内依次由面料、直立棉、海绵或乳胶、无纺布绗缝而成；所述围边由外至内依次由面 料、直立棉、海绵或乳胶、无纺布绗缝而成；所述直立棉所占的厚度比例不超过面料复合层 的 1/3。
[0017] 与已有技术相比，本发明的有效效果体现在：
[0018] 1、本发明充分发挥了丝瓜络天然的网状结构和性能良好的能量吸收能力，在保证 有效支撑的同时，可以获得柔软的卧感，另外，将下层床垫的芯层设为多个模块单体，使用 者可以根据自己的体型选择不同规格密度的模块单体进行组合，保证使用者脊柱处于自然 弯曲的状态，以获得最适用于自己的床垫，上、下两层床垫既可以分别使用，也可以组合使 用，从而满足不同季节和不同软硬度喜好人群的使用。
[0019] 2、本发明克服了现有棕丝、竹丝、丝瓜络丝絮等床垫需要利用胶水将分散的纤维 粘合起来的缺陷，微观结构及纤维观察表明，丝瓜络各部位的纤维束结构的密实程度均小 于黄麻和椰棕；丝瓜络纤维与黄麻相似，纤维较长，易于弯曲，而椰棕的纤维较短，呈梭形， 不易弯曲；丝瓜络维管束中存在螺纹导管，螺纹导管是主要的输水组织；另外，丝瓜络内外 纤维纵横交错，丝瓜络内表的纤维长度大，腔径小，主要起丝瓜络纵向支撑作用。由此可见， 丝瓜络天然的蓬松、柔软且纵横交错的纤维结构为其成为良好的床垫填充材料的提供了保 证保障，同时，螺纹导管的存在也为丝瓜络床垫具有更好的透气性和散湿性提供了保证。同 时本发明利用柱状丝瓜络天然的网状结构和柱状丝瓜络片材料的无胶加工工艺，保证睡眠 环境的健康性。
[0020] 3、本发明克服现有植物纤维床垫硬度大，弹性小，卧感不舒适，不能有效地保证 脊柱形态处于自然弯曲的状态等局限性，参照国际标准ISO 2439/B MOD 1，利用CTBA法 对IOcm厚的柱状丝瓜络片材（5层）、IOcm棕丝垫进行压缩硬度测试，结果：①柱状丝瓜 络片材（压缩量40% -60% )，表层硬度4. 8mm-19mm、芯层硬度16. 9mm-31. 2mm、底层硬度 2. 9mm_6· 6mm ;而棕丝垫，表层硬度2. 9mm、芯层硬度5. 8mm、底层硬度I. 3mm。其中测试结果 中数值越大，表示材料越软。
[0021] 4、本发明采用纯柱状丝瓜络，通过定量化径级尺寸和密度的分选，以及定量化压 缩，实现定量化支撑，结合分区结构设计，更好的满足不同体型和不同软硬度喜好的人群使 用。
[0022] 5、本发明柱状丝瓜络压缩前的密度在19Kg/m3-30Kg/m3,压缩后的密度在47. 5Kg/ m3-75Kg/m3,压缩量为40% -60%。这主要是因为，柱状丝瓜络的压缩过程呈现三个阶段，即 弹性变形阶段、平台屈服阶段和密实化阶段，弹性阶段时的变形全部是均一、纵向的，没有 折叠弯曲的；平台屈服阶段纤维束被压或被拉，呈现扭曲或旋转的状态，柱状丝瓜络抵抗轴 向压缩主要是依靠轴向的支撑和纤维束的扭曲；最后是密实化阶段，如果达到密实化程度 则丝瓜络纤维开始出现压溃现象，材料失去弹性。原始密度在19Kg/m 3-30Kg/m3的柱状丝 瓜化当压缩量达到原高度的70%以后才会出现密实化过程。因此为了使柱状丝瓜络具有 柔软的支撑和较好的能量吸收能力，柱状丝瓜络压缩处理采用40% -60%的压缩量，即压 缩处理后高度为原高度的40% -60%。（压缩后的高度=原高-压缩量），本发明丝瓜络床 垫的压缩量控制在密实化程度以下，充分发挥天然丝瓜络天然网状结构的优良能量吸收特 性，使丝瓜络床垫具有更好的弹性和使用舒适性，同时可以有效防止因吸湿造成的较大的 变形。
[0023] 6、由于使用过程中天然纤维材料会老化降解，结晶度较低的材料比结晶度高的材 料更容易降解，从而影响产品的使用寿命，通过XRD图谱分析可知，丝瓜络内表层的结晶度 47. 05%，外表层42. 32,远远高于棕丝纤维的结晶度21. 79%，说明丝瓜络中纤维的结构稳 定性显著高于棕丝纤维，因此本发明丝瓜络床垫的使用寿命要远高于目前市场上的棕榈床 垫。同时通过热失重TG分析也表明，丝瓜络的热分解温度（296°C_343°C)高于棕丝纤维 (268 °C -327 °C )，也说明丝瓜络材料纤维结构的稳定性。
[0024] 7、本发明丝瓜络床垫吸湿性（吸湿量是自身重量的3倍）和散湿性（平均解析率 为98. 27% )和透气率（透气率63546L/m2*s)都非常好，可以更好的吸收人体汗液及床垫 表层的