空单元的连接阵列的制作方法

空单元的连接阵列的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关专利申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年9月11日提交的题为"空单元的连接阵列(Linked Arrays of Void Cells)"的美国临时专利申请序列号61/876,648的优先权，该申请的全部公开和教导 通过引用的方式明确地并入本申请中。
技术领域
[0003] 本发明总体上涉及一种连接在一起的单独形成的空单元的阵列及其制造方法。
【背景技术】
[0004] 凸起的可弹性压缩的空单元的薄片（sheets)用于缓冲、冲击保护、减振和/或其他 应用。例如，缓冲系统可以放置为与身体的一部分相邻以在身体与一个或多个物体之间提 供屏障，所述一个或多个物体否则可能撞击身体，从而产生诸如压力集中、冲击力或振动的 不利影响。袋装弹簧床垫包括为身体缓冲床架的冲击的单元或弹簧的阵列，从而减少压力 集中。类似地，椅子、手套、护膝、头盔等可以包括在身体的一部分与一个或多个物体之间提 供屏障的缓冲系统。

【发明内容】

[0005] 本文描述并且要求保护的实施方式包括与连接在一起的单独形成的空单元的间 隔阵列有关的制造方法。空单元是通过热成型（thermoforming)、挤出成型(extrusion)、注 射成型（injection molding)、层压成型（laminating)和/或吹塑成型（blow molding)工艺 制造的凸起的可弹性压缩的单元。单独的空单元是模制的(molded)并且排列为阵列。单独 的多孔的粘结层附接到阵列中的单独的空单元。在一个实施方式中，两个阵列可以由连接 的单独形成的空单元组成，其中每个阵列与另一个阵列对齐，并且一个阵列的连接的单独 形成的空单元定位为与另一个阵列的连接的单独形成的空单元相对，从而共享相同的粘结 层。在另一个实施方式中，多个阵列可以彼此层叠在一起。在另一个实施方式中，连接的单 独形成的空单元具有基本上不同的力-烧曲特性(force-deflection characteristics)。
[0006] 本
【发明内容】
提供用于以简化形式介绍在下文【具体实施方式】中进一步描述的概念 的选择。本
【发明内容】
并非旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不是旨在 限制所要求保护的主题的范围。从下文更加具体记载的各种实施方式的详细描述以及附图 中进一步图示并且在所附权利要求书中定义的实施方式将明白所要求保护的主题的其他 特点、细节、应用和优点。
【附图说明】
[0007] 图1图示了示例的单独的空单元的连接阵列的俯视平面图。
[0008] 图2图示了示例的单独的空单元的连接阵列的底部透视图。
[0009] 图3图示了示例的单独的相对的空单元的连接系统的顶部透视图。
[0010] 图4图示了示例的单独的相对的空单元的连接系统的侧面透视图。
[0011] 图5图示了示例的具有不同的力-挠曲特性的单独的空单元的连接阵列的底部平 面图。
[0012] 图6图示了示例的单独的空单元的连接阵列的底部透视图。
[0013] 图7图示了用于制造空单元的连接阵列的示例操作。
【具体实施方式】
[0014] 通常通过使用热成型工艺和/或吹塑成型工艺在平面薄片中形成空单元来制造凸 起的可弹性压缩的空单元的薄片。单元直接耦接在一起或者一个或多个统一层用于在空单 元的末端使每个单元親接在一起。然而，当使用热成型和/或吹塑成型工艺形成凸起的空单 元的薄片时，对所得的几何形状存在限制。
[0015] 例如，每个单独的空单元以及使空单元结合在一起的层内在地由相同材料制成， 因为他们是由基材(base material)的同一薄片形成的。因为热成型和/或吹塑成型工艺使 基材延伸以形成空单元的薄片，所以空单元壁的厚度内在地发生变化，从而背离粘结层变 薄。另外，凸起的空单元的薄片中的单独的空单元之间的间隔受限于用于形成凸起的空单 元的薄片的制造工艺所限定的最小值。
[0016] 另外，在将单元直接地耦接在一起或将单元的端部间接地耦接在一起时有效地将 缓冲系统连接在一起，减少了每个单元的独立性。缺乏独立性会导致在身体的小区域上的 荷载(本文中称为点荷载(point load))增大。使单元之一发生变形的点荷载很可能直接地 或通过对统一层施加压力而使相邻的单元发生变形。因此，接触点处的挠曲抗力由于多个 单元或弹簧的烧曲（deflection)而增大。增大的烧曲抗力会在超过用户身体的其他部分突 出到缓冲系统中的用户身体的部分上产生压力点（例如，在床垫上的用户的肩部和臀部 处)。
[0017] 本发明所公开的技术包括与连接在一起的单独形成的空单元的间隔阵列有关的 制造方法。空单元是通过热成型、挤出成型、注射成型、层压成型和/或吹塑成型工艺制造的 凸起的可弹性压缩的单元。单独的空单元是模制的并且排列为阵列。单独的多孔的粘结层 附接到阵列中的单独的空单元。
[0018] 图1图示了示例的单独形成的空单元(例如，空单元102)的连接阵列100的俯视平 面图。连接阵列100是使用单独的粘结层104连接在一起的空单元的间隔阵列。
[0019] 粘结层104附接到与空单元凸缘106附接的补充凸缘(例如，补充凸缘108)。空单元 凸缘106由与空单元相同的材料制成，并且与空单元模制在一起。在另一个实施方式中，可 以没有补充凸缘，并且粘结层104可以直接附接到空单元凸缘。在图1中，空单元具有方形开 口及梯形体体积(trapezoidal volume)和圆拱的顶部(rounded top)。在其他实施方式中， 空单元可以具有其他形状的开口、体积和顶部(例如，圆形开口及柱状体积和方形顶部）。
[0020] 如图1所示，粘结层104是用于使空单元连接在一起的大体平面的层。粘结层104是 一个覆盖单独形成的空单元的开口的连续的网状薄片。在另一个实施方式中，粘结层可以 具有覆盖空单元的开口的孔。
[0021] 在连接阵列100中，每个单独形成的空单元被相邻空单元包围。例如，空单元102被 三个相邻的空单元103包围。在连接阵列100中，每个拐角处的空单元具有三个相邻的空单 元，每个边缘处的单元具有五个相邻的空单元，并且剩余的空单元具有八个相邻的空单元。 其他实施方式可以具有针对每个空单元的更多或更少的相邻的空单元。
[0022] 在图1中，示出了单个连接阵列100。然而，在其他实施方式中，多个连接阵列可以 彼此层叠在一起(例如，两个或更多个连接阵列1〇〇彼此层叠在一起）以实现整个系统的期 望的压缩/回弹特性。每个阵列可以与另一个阵列对齐，连接的单独形成的空单元被定位为 彼此相对，从而共享同一粘结层。在另一个实施方式中，包含阵列和共享的粘结层的多个阵 可以彼此层叠在一起。在另一个实施方式中，连接的单独形成的空单元具有基本上不同的 力-挠曲特性。
[0023] 空单元的材料在预期荷载条件下通常可弹性变形，并且在不破损或经受影响连接 阵列100的功能的其他断裂的情况下经受多种变形。示例的材料包括热塑性聚氨酯 (thermoplastic urethane)、热塑性弹性体、苯乙稀共聚物（styrenic co-polymer)、橡胶、 Dow Pelletliane?、Lubr i z〇 1 Estane?、Dupon tTMHytre.l.?、ATOFINA Pebax? 和 Kray ton聚 合物。每个单独的空单元可以通过使用各种技术(例如，吹塑成型、热成型、挤出成型、注射 成型、层压成型等)单独制造。
[0024] 空单元可以不填充或者填充环境空气、流体或泡沫。空单元可以具有梯形体、圆柱 体、立方体、锥体、半球状或能够具有内部空心体积的任何其他形状的体积以及圆形或方形 的顶部开口。每个空单元的壁厚可以在5密尔(mil)至180密尔的范围内。另外，每个空单元 的壁厚可以在每个空单元的表面区域上基本上相同（或者变化不超过10%)。再者，在立方 体的实施方式中，每个空单元的尺寸可以在5mm至100mm的范围内。其他形状可以具有与上 述立方体的实施方式类似的尺寸。再者，空单元可以彼此间隔开不同的距离。示例的间隔范 围大致为〇m