專利名稱：特別用于可充氣主體的具有對流屏障的彈性芯及其制造方法
特別用于可充氣主體的具有對流屏障的彈性芯及其制造方
法
背景技術(shù)：
自從在1971年引入了最初的“Therm-A-Rest ”自充氣床墊(self-inflating mattress pad)，已經(jīng)公知了關(guān)于制造和所得到的產(chǎn)品的許多改進(jìn)。這些改進(jìn)包括對生產(chǎn)方 法、產(chǎn)品耐久性、產(chǎn)品柔性以及熱性能的改型。具體而言，一個目標(biāo)是減輕墊子重量而不損 失熱絕緣性能。在1994 年，Cascade Designs, Inc.(在下文中稱為 “Cascade” )開發(fā)了一種可提 供期望蓬松度(level of loft)的帶芯的床墊，但包括一種具有多個橫向延伸的中空圓柱 體的由泡沫材料制成的開放式(open cell)芯。這些橫向的圓柱體并不影響芯與包殼片材 (enveloping sheet)的粘合表面，但是在其他方面減小了泡沫芯的整體密度，因此減小了 所得到的床墊的重量。然而，制造和性能問題以及對于相對厚的原始芯的需求，限制了這一 技術(shù)的應(yīng)用范圍。在1995年，Cascade引入了 “UltraLite”系列床墊。這些墊子首次利用豎直定向 的空隙(voids) (S卩，與芯的主表面垂直)，盡管這些空隙不是材料去除處理的結(jié)果。關(guān)于這 一技術(shù)的額外信息，請參見以引用方式被納入本文的US 5705252。關(guān)于在UltraLite系列床墊中使用的技術(shù)的一個顯著益處是其能夠不受芯厚度 的影響建立宏觀空隙(macro void)(與組成微觀空隙的膨脹的泡沫材料的開室結(jié)構(gòu)相對 反)。通過使所述空隙的縱向軸線定向在豎直方向，可以在相對薄的截面厚度的板中獲得密 度顯著減小的彈性芯/板；通過選擇地建立空隙的幾何形狀、空隙的出現(xiàn)率以及它們的整 體樣式(overall pattern)，可以使墊子的原本不期望的性能特性最小化。雖然UltraLite芯在輕量化芯技術(shù)中表現(xiàn)了很大的進(jìn)步，但其確實導(dǎo)致芯具有一 定的制造劣勢(例如，因為所述空隙由移位的狹縫形成，并且這種狹縫通常相似地定向，所 以在與位移偏壓垂直的方向上會降低芯的穩(wěn)定性)。另外，已意識到豎直定向的空隙提供了 一個方便的對流和輻射熱傳遞的路徑，由此降低了床墊的熱性能。由于這一意識到的熱缺 陷的問題，UltraLite芯預(yù)期的豎直空隙在壓縮負(fù)載下可能會彎折(buckle)或坍縮。然而， 生成這種易于受到壓縮彎折的空隙還降低了墊子的其他性能特征，諸如芯-織物的粘合特 性和豎直支撐特性。因此，很明顯，從彈性芯的底部到頂部延伸的空隙通過宏觀密度變化可在芯重量 方面提供期望的減小，而不需要截面較厚的芯。此外，雖然會浪費(fèi)材料，但可以使用常規(guī)的 成芯技術(shù)——例如模切，由此允許使用各種幾何形式來減小板的不穩(wěn)定性，該不穩(wěn)定性原 本會由密度減小操作而引起。然而，需要熱傳遞減弱裝置，以保持包含這種芯的墊子的期望 性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及優(yōu)選地用于可充氣主體的彈性芯，該彈性芯包括限定多個大體柱狀的 孔的彈性板或大體柱狀實心體(solid)的彈性陣列，涉及用于制造這種板和陣列的方法，
3以及涉及包含這種板和陣列的物品，其中該芯還包括熱傳遞減弱裝置，用于超越芯的固有 絕緣性質(zhì)而改進(jìn)該芯對熱傳遞的抗性。在板狀芯(slabcore)實施方案中這種熱傳遞減弱 裝置的非排他性和非窮盡性的實例包括考慮孔(hole)或內(nèi)孔(bore)的幾何橫截面、出現(xiàn) 率(frequency)、樣式和方向，在至少一些孔或內(nèi)孔處或在至少一些孔或內(nèi)孔內(nèi)引入熱障 (thermal barrier)，和/或選擇/處理板的材料。在陣列芯實施方案中這種熱傳遞減弱裝 置的非排他性和非窮盡性的實例包括考慮該實心體的幾何橫截面、出現(xiàn)率(密度)、樣式和 方向，在實心體內(nèi)部空間內(nèi)引入熱障，和/或選擇/處理實心體的材料。如本文所使用的，“板(slab) ”相對于芯(core)而言，其復(fù)數(shù)形式和等同物包括 一個不論是從單一元件獲得還是從多個元件獲得的機(jī)械方面整體式的結(jié)構(gòu)(mechanically unitary structure)，并且具有與第二主表面大體成相對關(guān)系的第一主表面，其中共同的 周緣表面將這兩個主表面連接；“陣列(array)”相對于芯而言，其復(fù)數(shù)形式和等同物包括 一個具有多個大體柱狀實心體的集合體結(jié)構(gòu)(aggregate structure) 0 “熱傳遞減弱裝置” 包括固有(intrinsic)材料(由該板或陣列實心體獲得的材料成分，或者由基本與該板或 陣列實心體材料相同的材料獲得的材料成分)或外在(extrinsic)材料(一種與該板或陣 列實心體材料基本不同的材料成分)，該熱傳遞減弱裝置被集成在或集成到該板或陣列實 心體中，或者構(gòu)成一種對該板或陣列實心體的處理，其中當(dāng)該芯承受沿垂直于第一和第二 主表面方向的相對的壓縮力時，通過承受這種壓縮的至少一部分板或陣列導(dǎo)致了熱傳遞率 的降低。除了以上所述，由板狀芯限定的孔或內(nèi)孔或陣列的實心體的幾何橫截面、方向、出 現(xiàn)率或樣式可以是均一的或非均一的。本發(fā)明的板狀芯實施方案可以包括一個彈性材料——諸如膨脹泡沫(優(yōu)選為聚氨 酯)——的板或多個機(jī)械地彼此聯(lián)接的子板制成的板，如在下文中將會更詳細(xì)地描述。除 非以其它方式通過材料處理的方式修改，單一板狀芯實施方案通常是均質(zhì)的，而多個子板 芯實施方案可以是均質(zhì)的或非均質(zhì)的。同樣的情況適應(yīng)于本發(fā)明的陣列芯實施方案一個、 一些或所有實心體可包括彈性材料的單一元件或多種機(jī)械地彼此聯(lián)接的材料。此外，子板 (或陣列材料元件)之間的界面可以是平面的或不規(guī)則的，且可以被定向在任意期望的方 向，例如，與用于平面界面的板狀芯實施方案的至少一個主表面相垂直、傾斜或平行。如前所述，本發(fā)明的板的實施方案可包括一個均質(zhì)的板或一個非均質(zhì)的板。一個 均質(zhì)的板包括由在其整個體積具有大體一致的平均壓陷力變形(“IFD”)值的單一材料形 成的板，而無關(guān)于構(gòu)成該板的部分、元件、方向或區(qū)段的數(shù)量，也即，該板的組成并不是其特 征的決定性因素。一個非均質(zhì)的板包括具有多個區(qū)段的板，每個區(qū)段都具有一不同于相鄰 區(qū)段的IFD值，而無關(guān)于構(gòu)成該板的部分、元件或區(qū)段的數(shù)量。一個非均質(zhì)的單一板可包括 多個IFD區(qū)段，和/或多個子板可包括相應(yīng)數(shù)量的IFD區(qū)段。在均質(zhì)的或非均質(zhì)的板的實施 方案中，多個子板和/或元件彼此相關(guān)聯(lián)(例如，粘結(jié)、熔接)以在其間形成機(jī)械聯(lián)接。這 種關(guān)聯(lián)(例如，堆疊、鄰接、配合、拼接等)的方向在大多情況下并不是這些限定的實質(zhì)性約 束ο在均質(zhì)的板的實施方案中，該板的特征在于在物理操作一諸如在其內(nèi)形成孔或 輪廓——之前，具有一個大體一致的平均IDF值。因此，在這種實施方案中，該板的原本均勻 的IFD值可以受物理操作——諸如孔的出現(xiàn)率、布置和/或幾何構(gòu)造——的影響，以及受到 通過諸如成形加工而對孔的截面厚度的改變的影響。然而，該板的基本構(gòu)造保持不變。包同的IFD值的子板的板被包括在此類實施方案中，即使最 后的關(guān)聯(lián)在其某些部分修改了所得到的芯的IFD值。然而，在此類實施方案中不包括這樣 的板，其中多個這種子板相關(guān)聯(lián)且特意地利用這種關(guān)聯(lián)關(guān)系以為了具體原因而修改該板的 IFD值，例如，一種粘合劑被用于使兩個子板相關(guān)聯(lián)，且該粘合劑固化為剛性的界面，該界面 的性能旨在為了期望的目的而影響該板的IFD值。在非均質(zhì)板的實施方案中，存在一些不同于可應(yīng)用于均質(zhì)板的因素來修改該非均 質(zhì)板的IFD值。這些因素包括但并不局限于使具有固有的不同IFD值的至少一對子板相 關(guān)聯(lián)(或者參考以上所述，使相似的IFD子板相關(guān)聯(lián)，其中用于關(guān)聯(lián)的模式或方式本質(zhì)上 和特意地改變了所得到的板的IFD值)；由于孔的出現(xiàn)率、布置和/或幾何構(gòu)型，或者由于 諸如通過成形加工對該孔的截面厚度進(jìn)行修改，而使具有特定IFD值的至少一對子板相關(guān) 聯(lián)；和/或使用諸如通過在該板內(nèi)引入不同材料(包括流體填充的儲存室)而具有固有可 變的IFD值的單一板。如前所述，本發(fā)明的陣列實施方案包括多個大致柱狀的實心體。該大致柱狀的 實心體可以規(guī)則和/或非規(guī)則樣式布置，或隨機(jī)布置，其包括第一部分以及一個大體相對 的第二部分，該第一部分和第二部分中的每一部分可以是分離的表面或相同表面的不同部 分。它們被布置為使得集合體的第一表面通常接近第一平面，且第二表面通常接近第二平 面。在概念上，該第一平面相應(yīng)于板實施方案的第一主表面，該第二平面相應(yīng)于其第二主表 面。在一系列的實施方案中，所述柱狀物中的至少一些的主軸線通常垂直于該虛擬的第一 和/或第二平面。在此，這些類型的柱狀物被稱為“垂直的柱狀物(normal columns)”。在 另一系列的實施方案中，至少一些柱狀物的主軸線通常并不垂直于該虛擬的第一和/或第 二平面。在此，這些柱狀物在本文中被稱為“傾斜的柱狀物”。對于本發(fā)明的板狀芯實施方案以及如上述所公開的內(nèi)容，多個孔或內(nèi)孔由該板限 定(除非另外指出或從用法的上下文中明顯可知，術(shù)語“板(slab)”在下文中是指單個或 多個子板，不管是均質(zhì)的還是非均質(zhì)的)?？椎妮S線垂直于該板的第一主表面、垂直于該板 的第二主表面或垂直于該兩個主表面，被稱為“垂直的孔/內(nèi)孔”。該孔/內(nèi)孔的軸線還可 以與該第一和/或第二主表面成銳角。換句話說，孔軸線與第一主表面相交的點和孔軸線 與第二主表面相交的點并不是直接相對的。通常，這種孔或內(nèi)孔被稱為“傾斜的孔/內(nèi)孔”。 除了軸線方向，由板狀芯限定的孔/內(nèi)孔包括幾何橫截面、出現(xiàn)率和樣式。如在下文中將詳 細(xì)描述的，該幾何橫截面可以被用作熱傳遞減弱裝置的形式。關(guān)于出現(xiàn)率和樣式還有芯密 度、性能、絕緣值分布以及其他因素的參數(shù)也將在下文中詳細(xì)描述。對于本發(fā)明的傾斜的孔/內(nèi)孔的實施方案，這種孔/內(nèi)孔為討論目的被分成兩類 “開放的(open)”和“遮蔽的(occluded)”。開放的孔/內(nèi)孔是在與第一或第二主表面(其 經(jīng)常在重力方向上更接近地面)垂直的方向上對于從一個孔/內(nèi)孔孔口至另一個孔口的物 質(zhì)傳輸不具有物理障礙的那些孔；遮蔽的孔/內(nèi)孔是在與第一或第二主表面垂直的方向上 對于物質(zhì)傳輸具有物理障礙的那些孔(在具有從一個孔口貫穿至另一個孔口的通道的意 義上來說，這兩種孔都是開放的，但是當(dāng)從截面以及沿一個與在重力方向上更低主表面垂 直的方向上來觀察時，開放的實施方案將具有一個非遮蔽的通道，而遮蔽的實施方案具有 一種使得垂直的物質(zhì)傳輸在離開相對的孔口之前將必然地撞擊孔/內(nèi)孔壁的方向/幾何結(jié) 構(gòu))。
5
熱傳遞減弱通常包括改變減弱傳導(dǎo)、對流和/或輻射熱傳遞效率的裝置。因為由 于存在芯的分離的相對主表面，傳導(dǎo)熱傳遞并不是本發(fā)明的實施方案中熱傳遞的主要模 式，所以用于熱傳遞減弱的裝置的重點集中于對流和輻射。如所公知的，用于產(chǎn)生對流熱障的主要裝置是在一容積內(nèi)阻斷流體/氣體運(yùn)動或 流動。本發(fā)明的芯的實施方案包括位于板狀芯中的孔/內(nèi)孔和/或位于陣列芯中的實心體 之間的空間(inter-solid space)。因此，除了涉及該芯的透熱性的因素，所述孔/內(nèi)孔和 空間提供用于從該芯的一個“表面”至相對表面的熱傳遞的特別重要的管道。類似地，位于 芯內(nèi)的所述孔/內(nèi)孔和空間可以成為用于輻射熱傳遞的主要管道。因此，在所述孔/內(nèi)孔 和/或空間內(nèi)、或在孔/內(nèi)孔的一個或兩個孔口處布置適合的熱傳遞減弱裝置提供了用于 實現(xiàn)該熱傳遞減弱裝置的所述目標(biāo)的有效模式。接著首先說明本發(fā)明的垂直的或正交的孔/內(nèi)孔板狀芯的實施方案，期望在至少 一些所述孔/內(nèi)孔的孔口處和/或其內(nèi)設(shè)有某種熱減弱裝置的形式，以至少減少穿過其中 的對流熱傳遞，以及優(yōu)選地也減少輻射熱傳遞。因此，這些實施方案將優(yōu)選地包括布置在至 少一些所述孔/內(nèi)孔中的離散的塞子(plug)構(gòu)件，和/或?qū)?yōu)選地在一個或兩個主表面處 具有熱障——諸如片材(sheet)材料——以遮蔽至少一些所述開放的孔/內(nèi)孔。其中至少 兩個子板構(gòu)成該板，該熱傳遞減弱裝置還可被布置在子板之間的界面處，且優(yōu)選是一種片 材材料。在本發(fā)明板狀芯的實施方案中的開放的傾斜的孔/內(nèi)孔類似地受益于可應(yīng)用于 開放的垂直的孔/內(nèi)孔的熱傳遞減弱裝置。然而，通過提供用于垂直的或開放的傾斜的孔/ 內(nèi)孔的分立的熱傳遞減弱裝置而獲得的益處并不如當(dāng)采用傾斜的遮蔽的孔/內(nèi)孔時顯著。 因為對流熱傳遞通常發(fā)生在與重力加速度方向重合的、但相反的方向上，因此該板狀芯的 至少一部分起減弱熱傳遞的作用(由于主體支撐墊支撐表面通常(或至少優(yōu)選地)與該方 向成垂直，使得在這一方向原本被遮蔽的孔/內(nèi)孔本來就提供一種對流減弱裝置，盡管可 以期望額外的絕緣)。因此，板狀芯限定至少一個傾斜的遮蔽的孔/內(nèi)孔的處理本身構(gòu)成了 熱傳遞減弱裝置的形式，從而超越芯固有的絕緣性質(zhì)而改進(jìn)芯對熱傳遞的抗性。由引入傾斜的孔/內(nèi)孔(不論是開放的還是遮蔽的)所實現(xiàn)的一個益處是這些孔 比被認(rèn)為與至少一個主表面相“垂直”的具有類似幾何橫截面的孔/內(nèi)孔更易于受垂直方 向的壓縮變形的影響(由于在與至少一個主表面垂直的方向上的壓縮力的施加而彎折/塌 縮)。在傾斜的孔/內(nèi)孔的壓縮彎折/塌縮期間，該傾斜的孔/內(nèi)孔必然變得被遮蔽或更 為遮蔽。因此，這種板狀芯的絕緣屬性通過其使用被增加通過使用穿孔的芯(具有多個孔 /內(nèi)孔的芯)可得到的所有優(yōu)勢借助于該傾斜的柱狀體的實施方案實現(xiàn)，甚至主要的熱缺 陷，即通過所述孔/內(nèi)孔的對流熱傳遞，在承受壓縮負(fù)載的所得到結(jié)構(gòu)的至少一部分中極 大地被減弱。在具有塞子構(gòu)件的實施方案中，該塞子構(gòu)件不需要占據(jù)每個孔/內(nèi)孔，但在一些 實施方案是需要占據(jù)每個孔/內(nèi)孔的。由于限定該孔/內(nèi)孔的邊界的兩個孔口之間的遮蔽 是一個目標(biāo)，塞子構(gòu)件可被定位在孔/內(nèi)孔內(nèi)的任意位置。然而，為了制造的目的，可以期 望使得這些塞子構(gòu)件接近板/芯的主表面中的一個或兩者定位。優(yōu)選地，該塞子構(gòu)件由該 板/芯為形成孔/內(nèi)孔而去除的材料形成，但還可以是來自其他操作——諸如棉絮零料和 類似物——的廢棄材料。另外，為了保留芯重量的益處——其是制造孔/內(nèi)孔的主要原因，
6該塞子構(gòu)件優(yōu)選地比板狀芯材料的密度低和/或占據(jù)比其所駐留在孔/內(nèi)孔的體積更小的 體積。在其他板狀芯的實施方案中，熱對流熱傳遞通過在一個或兩個主表面上定位一片 材材料——諸如膜、薄泡沫材料或優(yōu)選由聚酯構(gòu)造的棉絮——而被減弱。如果期望在一個 最終結(jié)構(gòu)——諸如自充氣墊——在其內(nèi)具有抗拉元件，那么可以期望選擇性地應(yīng)用或使用 一種粘合劑或低熔點塑料至這種片材材料。通過這種方式，該片材材料可以被粘合或附著 至該板/芯，以及任何包殼結(jié)構(gòu)。在許多實施方案中，除了或替代對流傳遞減弱裝置，解決了上述提到的熱傳遞的 其他形式。為了解決輻射熱傳遞模式，該芯可進(jìn)行輻射反射材料(例如，蒸鍍鋁)的表面處 理，或者一個輻射屏障膜可以與該主表面中的一個或兩者相關(guān)聯(lián)。同樣地，根據(jù)應(yīng)用，在這 些性能并非是已固有的條件下，可以期望將一種粘合劑或低熔點塑料選擇性地應(yīng)用或使用 到這種膜材料。在行業(yè)中公知的這種膜包括鍍鋁的邁拉膜(MAYLAR)或在其一側(cè)或兩側(cè)上 具有高熱反射性涂層的其他形式的聚合膜材料。如果這種膜被定位在板狀芯的兩側(cè)上，那 么板狀芯若并非是充分可透過流體/氣體的，則可以設(shè)置從所述柱狀物泄放氣體/流體。在 板/芯的周緣被暴露在周圍環(huán)境的條件下(例如，其并沒有粘合至任何非滲透性材料)且 在板狀芯具有內(nèi)在氣體/流體遷移性能(例如，開放式泡沫)的條件下，雖然可能是可期望 的，但并沒有必要將至少一個膜穿孔以使得適合的氣體/流體能夠逸出和進(jìn)入。除了與一個或兩個主板狀芯表面相關(guān)聯(lián)，兩個對流和/或輻射傳遞減弱裝置可被 布置在構(gòu)成一個板狀芯的兩個或更多個子板之間。同樣地，因為減弱裝置的目的是中斷從 板/芯的一側(cè)至另一側(cè)的熱傳遞，所以其精確的位置或定位對于芯的期望性能來說并不是 關(guān)鍵的。此外，這種形式的熱傳遞減弱裝置不僅對于垂直的孔/內(nèi)孔具有實用性，而且對于 傾斜的開放的或遮蔽的孔/內(nèi)孔也具有實用性。具體而言，基于膜的輻射屏障改進(jìn)了任何 板狀芯構(gòu)型的整體性能。具有構(gòu)成一板狀芯的至少兩個豎直相關(guān)聯(lián)的(堆疊的)板的本發(fā)明的板狀芯實 施方案還可以采用孔/內(nèi)孔偏離布置，以作為用于改進(jìn)芯對熱傳遞——尤其是對于對流傳 遞——的抗性的可行的熱傳遞減弱裝置。在這些實施方案中，第一子板中的孔/內(nèi)孔與第 二子板中的孔/內(nèi)孔是偏離的，使得從一個孔/內(nèi)孔孔口至另一個孔口的路徑被遮蔽。換 句話說，這些孔/內(nèi)孔至少是部分不連續(xù)地穿過該板狀芯的截面，且因此保留了穿孔的板/ 芯的益處，但仍然減弱了通過其中的熱對流。對于其他實施方案，可以在本發(fā)明的垂直的孔 /內(nèi)孔的實施方案以及傾斜的開放或遮蔽形式的孔/內(nèi)孔的實施方案中利用這一特征。上述討論涉及了板和陣列芯的構(gòu)造。然而，有利的熱減弱還可以通過選擇用于可 充氣主體的包殼的材料來實現(xiàn)，這構(gòu)成對本發(fā)明的芯的優(yōu)選利用。如前所述，用于使用任何 本發(fā)明的芯的實施方案的可充氣主體的包殼可以整體地、基本地、局部地或選擇性地被直 接地或間接地粘合至該芯，或者可以根本不與之粘合。如此，提高的熱性能(即，降低的從 該芯的一側(cè)至另一側(cè)的熱傳遞)可以通過將絕緣材料集成至包殼材料或處理該包殼材料 來實現(xiàn)，尤其是當(dāng)該包殼至少局部地或選擇性地粘合至該芯時。這些實例包括與包殼材料 相關(guān)聯(lián)(外部地被暴露在周圍環(huán)境中或內(nèi)部地被暴露至該芯，或者作為位于暴露至周圍環(huán) 境的層和呈現(xiàn)至該芯的層之間的中間層)的對流和/或輻射屏障。在該材料本身包括該包 殼的條件下，優(yōu)選實施方案將包括一個具有輻射屏障的包殼。
盡管大多的上述發(fā)明實施方案可以通過具有本領(lǐng)域普通技術(shù)的專業(yè)人員來實施， 而無需過度的實驗，但不易獲得用于具有傾斜的柱狀物的板的成本有利的構(gòu)建技術(shù)。一個 解決方案是在具有比所期望大得多的截面厚度的板中形成垂直的孔/內(nèi)孔，接著從中去除 具有平行相對的主表面和傾斜的柱狀物的部分。然而，這一解決方案產(chǎn)生了很大的浪費(fèi)且 引入了其他技術(shù)問題。另一解決方案是使用傾斜的切削工具。然而，同樣地，這需要專門的 設(shè)備且這種技術(shù)并不能實現(xiàn)批量生產(chǎn)。在具有這種板狀芯的本發(fā)明的實施方案的構(gòu)建中利用的解決方案使用旨在用于 形成垂直的孔/內(nèi)孔的工具。然而，并非是簡單地將所述工具應(yīng)用至板或垂直地壓縮該板 的主表面，而是一個被垂直壓縮的板受到了剪切力。換句話說，例如，當(dāng)兩個壓縮壓板之間 的這種摩擦已建立時，所述壓板被有差異地移動，以便在板中產(chǎn)生剪切力。此時，為了實現(xiàn) 期望的柱狀物出現(xiàn)率和樣式，該板可以在垂直于壓板的方向上被穿孔。一旦該壓板被釋放， 所述板就恢復(fù)其閑置時的幾何形狀，但此時限定了多個傾斜的柱狀物。差異移動的程度將 決定相對的孔/內(nèi)孔的方向，包括形成傾斜的遮蔽的孔/內(nèi)孔。對于本專利來說，如在本文可以使用的和通過示例的方式，術(shù)語“區(qū)域(area)”、 “邊界(boundary) ”、“部件”、“部分”、“表面”、“區(qū)段(zone) ”以及它們的同義詞、等同字和 復(fù)數(shù)形式都旨在提供關(guān)于所述的物品和/或方法的描述性參考或標(biāo)志。這些以及類似或等 價的術(shù)語并不旨在、也不應(yīng)被認(rèn)為在本質(zhì)上界定或限定所提到的物品和/或方法的要素， 除非像那樣明確闡明，或從一些附圖和/或使用所述術(shù)語的上下文表面地清楚可見。


圖1是常規(guī)板狀芯的立體圖，其中從一個主表面延伸至相對的主表面的多個開放 的垂直的孔/內(nèi)孔由一彈性材料的板限定；圖2是圖1中的板狀芯的詳細(xì)局部截面圖，其圖解了由垂直的孔/內(nèi)孔提供的不 受限制的輻射和對流熱傳遞路徑；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的、在引入熱傳遞減弱裝置后的圖1和2 中的板狀芯，該熱傳遞減弱裝置為布置在至少一些垂直的孔/內(nèi)孔中的離散的塞子構(gòu)件的 形式；圖4圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的、圖1和2中的板狀芯的一個變型，其中 該板包括兩個子板，以及其中熱障形式的熱傳遞減弱裝置被布置在它們之間；圖5是本發(fā)明的陣列芯的實施方案的立體圖，其中多個柱狀的實心體被示為在對 齊的相對位置(opposition)，且熱障形式的熱傳遞減弱裝置被布置在它們之間；圖6是本發(fā)明的板狀芯的實施方案的立體圖，其中多個遮蔽的傾斜的孔/內(nèi)孔從 彈性材料的板的一個主表面延伸至相對的主表面，以構(gòu)成熱傳遞減弱裝置；圖7是圖6中的板狀芯的詳細(xì)局部截面圖，圖解了傾斜的孔/內(nèi)孔的遮蔽性質(zhì)，由 此構(gòu)成了輻射熱傳遞減弱裝置；圖8顯示了在板狀芯受到垂直的壓縮負(fù)載后圖7中的板狀芯的截面圖，由此使至 少一些遮蔽的傾斜的孔/內(nèi)孔塌縮并構(gòu)成了對流熱傳遞減弱裝置；圖9是本發(fā)明的板狀芯實施方案的立體圖，其中多個開放的垂直孔/內(nèi)孔形式的 熱傳遞減弱裝置從彈性材料的板的一個主表面延伸至相對的主表面且具有特意選定的幾
8何橫截面來減小實現(xiàn)所述孔/內(nèi)孔坍塌縮所需的力；圖10是基本沿圖9中的線10-10所取的橫截面圖，顯示了在壓縮負(fù)載之前的多個 孔/內(nèi)孔；圖11顯示了在承受與板狀芯的主表面成垂直方向的壓縮負(fù)載、由此多個孔/內(nèi)孔 構(gòu)成了 一個對流熱傳遞減弱裝置之后的圖10的橫截面；圖12是布置在上壓板和下壓板之間的板狀芯的分解立體示意圖；圖13顯示了在板狀芯的壓板壓縮后圖12的布置；圖14是圖13中示出的布置的示意性側(cè)視圖；圖15是圖14中示出的布置的詳細(xì)局部橫截面圖；圖16顯示了與板狀芯壓縮接觸以在其內(nèi)產(chǎn)生剪切力的上壓板的橫向運(yùn)動，以及 使用模切元件(die element)以在其內(nèi)產(chǎn)生孔/內(nèi)孔；圖17顯示了圖16中的模切元件完全延伸進(jìn)入板狀芯；圖18顯示了在去除模切元件后的圖17中的布置；以及圖19顯示了在與壓板脫離且恢復(fù)板狀芯的初始形式后的圖18的布置，該板狀芯 現(xiàn)在具有遮蔽的傾斜的孔/內(nèi)孔。
具體實施例方式前言在多個附圖中的任意數(shù)字引線的末端，當(dāng)與任何結(jié)構(gòu)或方法相關(guān)時，在這區(qū) 域描述的參考符號或標(biāo)志，旨在于典型地表示出和相關(guān)于這些結(jié)構(gòu)或過程、與這些對象或 過程的書面描述相關(guān)的參考或標(biāo)志。并不旨在，也不應(yīng)被認(rèn)為從本質(zhì)上界定或限定所提到 的對象或過程的邊界，除非像這樣明確闡明，或從附圖中和使用術(shù)語的上下文表面地清楚 可見。除非同樣地明確闡明，或從一些附圖和使用術(shù)語的上下文表面地清楚可見，所有文字 和視覺輔助資料應(yīng)該具有與此處公開文本一致的普通的商業(yè)和/或科學(xué)意義。提出了以下論述，使得本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員能夠制造并使用本發(fā)明。對優(yōu)選實施方 案的各種變型對于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員是容易明了的，且在不偏離在所附權(quán)利要求書限定的 本發(fā)明的主旨和范圍的情況下，在此描述的基本原理可被應(yīng)用至其他實施方案和應(yīng)用。因 此，本發(fā)明并不旨在局限于所示出的實施方案，而應(yīng)被給予與在此公開的原理和特征一致 的最寬的范圍。然后，參見多個附圖——其中相同的標(biāo)號表示相同的部件，更具體地參見圖1和 2，顯示了一個常規(guī)的板狀芯作為參考。板狀芯20優(yōu)選地由彈性材料形成，該彈性材料通常 是一種開室泡沫材料且尤其是一種開室聚氨酯(urethane)泡沫。板狀芯20不僅具有周緣 表面26，還具有主表面22和24 (對于慣例而言，主表面22在此還可以被描述為“下主表面 22”，主表面24在此還可被描述為“上主表面24” ；主表面24并沒有在立體圖中示出，但為 了完整起見有必要描述和標(biāo)出)。板狀芯20還限定了多個孔/內(nèi)孔30，這些孔/內(nèi)孔通常 以孔口(orifice)32和34(由于孔口 34位于主表面24上，故未顯示)以及壁36為邊界。 每個孔/內(nèi)孔30都有一個幾何橫截面。如在圖2中具體地示出，孔/內(nèi)孔30具有一個主軸線，該主軸線大致垂直于兩個 主表面22和24，且因此被稱為“垂直的孔/內(nèi)孔”。也如圖2中具體示出的是，沒有任何熱 傳遞減弱裝置來影響主表面22和24之間的輻射或?qū)α鞯臒醾鬟f率。因此，雖然生成一個
9低密度的板狀芯，但引入垂直的孔/內(nèi)孔30降低了板狀芯的固有絕緣性能。在圖3中示出了對于這種板狀芯的絕緣性能的不期望損失的圖解的第一解決方 案，其中多個塞子元件40被引入至少一些孔/內(nèi)孔30中，或者在至少一些孔/內(nèi)孔30的 成形期間被保留。不管是從固有材料還是外在材料獲得，不管被聯(lián)接至共同的基底還是在 本質(zhì)上是離散的，塞子元件40都被布置在相對的主表面22和24之間，以限制它們之間的 對流和/或輻射熱傳遞。有經(jīng)驗的專業(yè)人員將理解，對于塞子元件40的材料選擇除了影響 重量以外還將影響板的絕緣性能。因此，這兩個因素之間的平衡將至少部分地推動材料選 擇程序。在圖4中示出了對于這種板狀芯的絕緣性能的不期望損失的圖解的第二解決方 案，其中熱障50被布置在兩個子板20’ a和20’ b之間，該子板20’ a和20’ b組合形成板 狀芯20’。同樣地，熱障50可包括旨在用于其目的的任何材料。因此，這一解決方案范圍內(nèi) 的許多實施方案將使用輻射反射性棉絮(radiantly reflective batting)，諸如鍍鋁邁拉 膜(aluminized MYLAR)( 一種薄膜材料)或聚酯棉絮(polyester batting)(通常是一種 短纖材料)，使得將有利地影響輻射和對流熱傳遞模式。替代地或附加地，熱障50可以被布 置在任一主表面22和24上或被同時布置在兩個主表面22和24上，同樣考慮降低板狀芯 重量和改進(jìn)熱性能的競爭性目的。除了在孔/內(nèi)孔內(nèi)集成熱障50以外，還可以通過使孔/ 內(nèi)孔30偏置來提高在多個子板的實施方案中的熱性能。熱障50還被用作一個用于柱狀實心體160的基底，以產(chǎn)生陣列芯120，如圖5最佳 所示。在此，熱障50的兩側(cè)具有與之相關(guān)聯(lián)的實心體160，該實心體160優(yōu)選地——諸如通 過粘合劑或類似方式——被機(jī)械地聯(lián)接至熱障50。除了向板狀芯20/20’添加材料來作為熱傳遞減弱裝置的形式外，還可以對板狀芯 20進(jìn)行處理。處理可包括施用化學(xué)制品或其他物質(zhì)，或者可包括改變所述孔/內(nèi)孔的參數(shù)。 如圖6至8最佳所示，傾斜的遮蔽的孔/內(nèi)孔230可以在板狀芯220中形成。這種孔/內(nèi) 孔在本質(zhì)上減弱輻射熱傳遞，該輻射熱傳遞是線性的且?guī)缀蹩偸桥c主表面224和224的其 中之一或二者垂直進(jìn)入到孔口 232、234的輻射將必然地撞擊到孔/內(nèi)孔的壁236上。然 而，在孔口 232和234之間仍然存在有效的流體路徑，該流體路徑有利于對流熱傳遞。不論是開放的還是遮蔽的，許多傾斜的孔/內(nèi)孔的特征是它們在偏離軸線的壓縮 期間趨于塌縮，如圖8最佳所示。當(dāng)處于塌縮狀態(tài)時，之前由壁236限定的開放的流體通道 現(xiàn)在被阻塞，由此顯著地降低了經(jīng)由對流的熱傳遞，極大地改進(jìn)了板狀芯的熱性能，而不需 要添加任何固有或外在材料。由于在許多應(yīng)用——諸如充氣墊——中，熱性能僅是當(dāng)這種 物品在經(jīng)受壓縮時的問題，這種對流通道的選擇性閉合并非不利的。盡管傾斜的孔/內(nèi)孔被認(rèn)為是所希望的，垂直的孔/內(nèi)孔也可被產(chǎn)生用于包括類 似的功能，雖然可能會降低性能。圖9至11顯示了一種類似的孔/內(nèi)孔塌縮策略，其中垂 直的孔/內(nèi)孔330在板狀芯320中形成，且經(jīng)受壓縮性的塌縮，由此阻塞了之前由壁336限 定的開放的流體通道。有經(jīng)驗的專業(yè)人員將理解，合理選擇任意給定孔/內(nèi)孔的幾何橫截 面和認(rèn)識到板狀芯內(nèi)的孔/內(nèi)孔密度將不僅影響達(dá)到塌縮所需的力，也影響板狀芯重量的 減少。接下來參見圖12至19，示出了一種用于制造板狀芯230的方法。一個實心板230’ 被定位在兩個多孔的壓板270a和270b (圖12)之間且由此以足夠的力被壓縮(圖13至15)，從而產(chǎn)生一個足以使得板230’受到剪切力的摩擦系數(shù)，如圖16最佳所示。在此時， 模切元件280進(jìn)入穿過壓板270a中的孔272a，將板230，穿孔，且部分地穿出壓板270b中 的孔272b，如圖17所示。一旦拔出模切元件280 (圖18)且使壓板270a和270b解除壓力 (圖19)，則剪切力就從板230中去除，從而恢復(fù)至其初始構(gòu)造。所得到的板230現(xiàn)在具有 傾斜的孔/內(nèi)孔230，該傾斜的孔/內(nèi)孔230通過非傾斜對準(zhǔn)的工具產(chǎn)生。
權(quán)利要求
一種由材料制成的彈性芯，包括一個機(jī)械方面整體式的板，其具有與第二主表面成大體相對關(guān)系的第一主表面，其中共同的周緣表面將這兩個主表面連接；由該板限定的多個孔或內(nèi)孔，其中每一孔或內(nèi)孔都具有一個由軸線限定的相對于至少一個主表面的方向以及一個幾何橫截面，該多個孔或內(nèi)孔限定一個關(guān)于這些孔或內(nèi)孔的布置并具有一密度；以及熱傳遞減弱裝置，其用于相對該芯的固有絕緣性能而改進(jìn)該芯對于熱傳遞的抗性。
2.如權(quán)利要求1所述的彈性芯，其中該熱傳遞減弱裝置包括對該板的處理。
3.如權(quán)利要求2所述的彈性芯，其中對該板的處理包括將至少一些所述孔或內(nèi)孔的軸 線定方向，以形成傾斜開放的或傾斜遮蔽的孔或內(nèi)孔。
4.如權(quán)利要求1所述的彈性芯，其中該熱傳遞減弱裝置包括對該板的添加物。
5.如權(quán)利要求4所述的彈性芯，其中該添加物包括引入的屏障。
6.如權(quán)利要求4所述的彈性芯，其中該添加物包括引入的至少一些塞子元件。
全文摘要
一種由材料制成的彈性芯，包括一個機(jī)械方面整體式的板；多個由該板限定的孔或內(nèi)孔；用于改進(jìn)該芯對于熱傳遞的抗性的熱傳遞減弱裝置。
文檔編號A47C27/00GK101969820SQ200980108204
公開日2011年2月9日 申請日期2009年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月10日
發(fā)明者B·W·鮑爾斯, D·S·賈科特, J·E·馬爾森, J·S·林肯, J·顧特卡 申請人:凱斯凱德設(shè)計有限公司