弹性单元的制作方法与工艺

本发明涉及一种多用途的弹性单元，其弹性至少部分由多个袋装弹簧提供。

背景技术：
所述单元通常以垫或板的形式呈现，并可能用在各种应用中，特别是需要弹性以提供舒适、方便、支撑或保护的地方。弹性垫用在许多应用中，以提供舒适、方便、支撑和/或保护，例如，供人或其他对象休息，或者穿着或使用物品。例如，这种垫可以用在椅子、交通工具座椅等座椅中、床或台中，锻炼垫等垫子中，以及专用包装中。在许多情况下，垫包括泡沫组件，以提供弹性。特别是高密度人造泡沫，如聚氨酯泡沫，是很有用的，其在压力下变形，在使用后恢复其形状。这种变形能力可以带来舒适，例如，用在座椅中，或者可以从撞击中吸收能量以提供保护，例如，用在头盔或其他衣物中，或用在包装中。同时，一方面，人造泡沫是廉价，并且多用途的，另一方面，它的使用存在公认良久的问题，即它不能有效回收成本。人造泡沫在自然中的降解通常也非常缓慢。因此，不同行业都在积极寻找人造泡沫的替代品，用在各自类型的弹性垫中。

技术实现要素：
本发明的目标在于至少在一定程度上解决这个问题。本发明定义在现在可以参照的附属的独立权利要求中。进一步，在其从属权利要求中可以找到优选的特征。根据本发明的一个方面，提供了弹性单元，以提供舒适、方便、支撑或保护，该单元包括多个以阵列排列的袋装螺旋弹簧，每个弹簧都基本被包裹在单独的袋中，并且该单元在所述弹簧的轴向上是可压缩的，其中，每个弹簧包括多个线圈，对于至少一些弹簧，其位于相对两端的线圈具有不同的直径。所述单元优选以弹性垫或板的形式。所述阵列可能包括单排弹簧，可可能包括多排弹簧。优选地，对于至少一些弹簧，至少一个所述线圈的直径大于袋中所述弹簧的轴长。该袋可能由多层材料形成，该多层材料至少在弹簧间的位置接合在一起。对于至少一些弹簧，层与层之间的接合位置离弹簧的一端比另一端更近。所述层可能是焊接在一起的，如通过超声或热焊接。该焊接可能形成一个宽度大于高度的接合，优选地大致是平的。在优选的配置中，所述袋仅由两层形成。对于至少一些弹簧，所述材料层可能接合在靠近具有更大直径线圈的弹簧的一端的位置。优选地，设置大致上相同量的材料覆盖弹簧的每一端。在优选的设置中，所述单元也至少部分在与弹簧轴横向垂直的至少一个方向上可压缩。优选地，至少一些所述弹簧在它们的袋中以压缩状态放置。所述两层材料至少在弹簧之间的位置优选通过粘合、焊接或其他方式接合。所述弹簧优选是金属丝，更优的是由钢铁、铝、钛或它们的合金制成。优选地，所述单元在至少一个通常垂直于所述弹簧的轴的横向方向上是柔性的。所述单元可能包含多个区域，在这些不同区域中的弹簧具有至少一个不同的特征。该特征可能是弹簧的高度。或者，该特征可能是弹簧的刚度或形状。所述单元可能包括一个以上的袋装弹簧层。在优选的设置中，所述单元包括至少一个位于弹簧层上方或下方和/或弹簧层之间的附加的基材层。该附加的基材层可能包括天然材料，优选地包括以下一种或多种：皮革、麻、羊毛、丝绸、棉花、马海毛、羊绒、羽毛、绒毛和羊驼呢。本发明还包括具有至少一个根据本发明所述的弹性单元的物品。根据本发明，提供了包括根据本发明所述的以垫的形式呈现的弹性单元的座椅。所述座椅可能是与轮式车辆、飞机、宇宙飞船、船舶等交通工具或动物的鞍有关的座椅。该座椅可能包括椅子、凳子、板凳、沙发或长椅。根据本发明的另一方面，提供了包括根据本发明所述的以垫的形式呈现的弹性单元的台子。该台子可能是手术台或按摩台。根据本发明的又一方面，提供了包括根据本发明所述的以垫的形式呈现的弹性单元的地面用品。该地面用品可能包括地毯、地毯衬垫、运动垫或锻炼垫，或者可能是要么室内使用要么户外使用的休闲或运动表面。根据本发明的再一个方面，提供了包括根据本发明所述的弹性单元的保护部件。该保护部件可能包括衣着或首饰类商品，或者可能是穿在使用者身上的保护罩，或者是物品的附件。根据本发明的还有一个方面，提供了包括根据本发明所述的以垫的形式呈现的弹性单元的包装。本发明还提供了一种生产适于提供舒适、方便、支撑或保护的弹性单元的方法，该方法包括以阵列的形式设置多个袋装螺旋弹簧，每个弹簧都基本包裹在单独的袋中，并且该单元在弹簧的轴向上是可压缩的，其中，每个弹簧包括多个线圈，对于至少一些弹簧，其位于相对两端的线圈具有不同的直径。所述方法可能进一步包括用多层材料形成袋的步骤，所述多层材料至少在弹簧之间的位置接合在一起，其中，对于至少一些弹簧，层与层的接合位置离弹簧的一端比另一端更近。本发明可能包括文中提到的特征或限制的任意组合，除了相互排斥的特性的组合。附图说明本发明的优选实施例将通过参照下面的附图而被详细。图1为本发明的以垫的形式呈现的弹性单元的一部分的截面图；图2为合并有本发明的以板的形式呈现的弹性单元的椅座的剖视图；图3为包含有本发明的以垫的形式呈现的弹性单元的一部分的部分截面图。具体实施方式根据本发明的实施例，各种用途的弹性垫包括袋装螺旋弹簧，这些弹簧有时也被称为包裹弹簧。所述板通常包括一系列单独包裹在通过焊接或其他方式接合在一起的一层层材料形成的袋中的金属螺旋弹簧。本申请人同时待审的编号为EP1993947的欧洲专利申请记录了生产这类板的便利过程。所述弹簧的宽度通常大于其高度，即，当在袋中时，至少一个线圈的直径大于该弹簧的高度。然而，在一些实施例中，由于位于相对端的线圈具有不同的直径，焊接的位置比起其中一端更靠近弹簧的另一端，该单独的弹簧是牢固的，并且至少跟最大线圈的直径一样高，可能更高。所述垫是牢固、有弹性和可行的。它的形状可以根据使用它的物品所需的形状进行裁剪，并且由于它的结构，它通常在面内和面外都是柔性的。所述弹簧可以根据它们的刚度和尺寸进行选择，并且可以分组到不同区域，并以特定方式进行组合以提供特定期望的性能特征。这些特征可以由弹性垫的使用目的确定。附加的基材层可能设置在袋装弹簧的顶部或底部，或在相邻的弹簧层之间，以提供所述垫的舒适度和/或性能。附加层优选地包括麻、棉、羊毛等天然材料，有助于该垫的再循环能力。至少一些的所述弹簧具有在相对端直径不同的线圈。这样的弹簧比起相对端的线圈的直径大致相同的弹簧具有若干优点。首先，伴随着直径小的线圈处于直径大的线圈中，该弹簧可以被压缩到基本扁平的结构。如果该弹簧可以完全被压缩并包含进它们自身，这样，相邻线圈间不会发生接触，这也提供了比起线圈彼此反复摩擦的情况安静得多的上板。此外，对于给定规格的金属丝，金属丝弹簧的刚度可以通过减少线圈的直径增强。因此，可以使用更少的材料制造尺寸更窄的弹簧而得到相同的弹簧刚度。该弹簧具有至少一个有适当直径的线圈以确保其在袋内的稳固是必要的，特别是抵消该线圈在袋内翻转的任何倾向，但是其他线圈可以制造得更窄。此外，直径减小了的由线圈组成的弹簧具有有利的特征，即它的刚度随着被压缩的程度逐步增大。另外，关于弹簧的轴向高度，本发明的优选特征位于材料层接合的位置。在以往认为的袋装弹簧中，形成袋的材料层通过焊接或其他方式，要么在沿着弹簧的轴向高度一半的位置，要么在弹簧的一端，接合在一起。根据本发明的优选实施例，层的接合处位于靠近弹簧一端的位置，而不是在该端点。更优的是，接合处位于靠近弹簧具有更大线圈直径的一端。需要覆盖弹簧每一端的材料的量可能设置为基本相等的。发明家已经发现，这种设置提升了袋内弹簧的稳固性。此外，当压缩所述弹簧的力施加在该弹簧线圈直径更大的一端时，一个弹簧的袋对邻近弹簧的影响会更加明显；并且当处在例如与压缩到一半位置的情形相比、在压缩中处于较早的点时，一个弹簧的袋对邻近弹簧的影响也会更加明显。参考图1，其展示了本发明的弹性垫的一部分10的截面图。该垫包括若干金属丝螺旋弹簧12，每个弹簧都位于它们自己独立的由上层14a和下层14b材料形成的袋14内，材料优选地为无纺布材料。这两层14a和14b在相邻的弹簧之间的部位16通过热焊接或超声焊接的方式连在一起，形成袋。所述螺旋弹簧12的形状一般为截头圆锥形，在这种情况下，位于最上面的线圈12a具有最大的直径，下面线圈的直径逐渐减小，位于最小面的线圈12b具有最小的直径。接焊点16的位置到垫的顶部的距离为d，到垫的底部的距离为D，D大于d，优选地，比率d/(d+D)在0.23到0.3的范围内。尽管图1中的弹簧普遍是截头圆锥形的，然而它们可以是其他形状，如滴漏形或桶形，它们一端线圈的直径大于另一端线圈的直径。当然，这取决于具体应用，可能设置垫10接收来自箭头A方向或箭头B方向的力，即，垫10可能是图1所示的方向，也可能会倒转。参考图2，其展示了具有包括图1所述弹性垫10的椅座20a的椅子20。由织物或其他材料制成的附加层（未显示）形成了座表面，所述弹性垫带给用户舒适感。图3为合并了图1所示弹性垫的家用地板的部分截面图。在该弹性垫10上有一层保温材料32，在该保温材料层32上有舌榫地板34。对于不同类型的地板，如运动垫、锻炼垫，层32和34可能由不同的材料组成。同样，弹簧12的刚性能够根据预期用途进行选择。在上述两种情况下，所述弹性垫在不使用泡沫，并节约了大量弹簧金属丝所需金属的同时，提供了舒适和支撑。使用具有不同直径端线圈的弹簧使得该单元变得更厚，即，相比使用相同量的材料的圆柱形弹簧，这种弹簧的高度更高。该垫也可以免于以往认为往往由弹簧带来的噪声的困扰。上面弹性垫的例子都存在相同类型的袋装弹簧。然而，该垫不需要所有的袋装弹簧都是相同的。该垫的弹簧可以排布在不同的区域，例如，一些地方具有单一特性的弹簧，而其他地方具有不同的弹簧，这样，整个垫不同地方有不同的弹性，这对某些应用是很有用的。如上面提到的，椅座和地面用品只是本发明的弹性垫的两种肯能应用。其他应用包括但不限于：防护衣或首饰（可能用到不同区域有不同刚度的薄垫）、台子、床和包装。尽管上述说明书努力引起对认为是特别重要的本发明的特征的关注，然而，可以理解的是，申请人要求对文中提到的和/或图示所示的任何专利特征或特征组合进行保护，不依赖于是否在上文中被特别强调。