空單元的連接陣列的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關專利申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年9月11日提交的題為"空單元的連接陣列(Linked Arrays of Void Cells)"的美國臨時專利申請序列號61/876,648的優(yōu)先權，該申請的全部公開和教導 通過引用的方式明確地并入本申請中。
技術領域
[0003] 本發(fā)明總體上涉及一種連接在一起的單獨形成的空單元的陣列及其制造方法。
【背景技術】
[0004] 凸起的可彈性壓縮的空單元的薄片（sheets)用于緩沖、沖擊保護、減振和/或其他 應用。例如，緩沖系統(tǒng)可以放置為與身體的一部分相鄰以在身體與一個或多個物體之間提 供屏障，所述一個或多個物體否則可能撞擊身體，從而產(chǎn)生諸如壓力集中、沖擊力或振動的 不利影響。袋裝彈簧床墊包括為身體緩沖床架的沖擊的單元或彈簧的陣列，從而減少壓力 集中。類似地，椅子、手套、護膝、頭盔等可以包括在身體的一部分與一個或多個物體之間提 供屏障的緩沖系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0005] 本文描述并且要求保護的實施方式包括與連接在一起的單獨形成的空單元的間 隔陣列有關的制造方法?？諉卧峭ㄟ^熱成型（thermoforming)、擠出成型(extrusion)、注 射成型（injection molding)、層壓成型（laminating)和/或吹塑成型（blow molding)工藝 制造的凸起的可彈性壓縮的單元。單獨的空單元是模制的(molded)并且排列為陣列。單獨 的多孔的粘結層附接到陣列中的單獨的空單元。在一個實施方式中，兩個陣列可以由連接 的單獨形成的空單元組成，其中每個陣列與另一個陣列對齊，并且一個陣列的連接的單獨 形成的空單元定位為與另一個陣列的連接的單獨形成的空單元相對，從而共享相同的粘結 層。在另一個實施方式中，多個陣列可以彼此層疊在一起。在另一個實施方式中，連接的單 獨形成的空單元具有基本上不同的力-燒曲特性(force-deflection characteristics)。
[0006] 本
【發(fā)明內容】
提供用于以簡化形式介紹在下文【具體實施方式】中進一步描述的概念 的選擇。本
【發(fā)明內容】
并非旨在確定所要求保護的主題的關鍵特征或必要特征，也不是旨在 限制所要求保護的主題的范圍。從下文更加具體記載的各種實施方式的詳細描述以及附圖 中進一步圖示并且在所附權利要求書中定義的實施方式將明白所要求保護的主題的其他 特點、細節(jié)、應用和優(yōu)點。
【附圖說明】
[0007] 圖1圖示了示例的單獨的空單元的連接陣列的俯視平面圖。
[0008] 圖2圖示了示例的單獨的空單元的連接陣列的底部透視圖。
[0009] 圖3圖示了示例的單獨的相對的空單元的連接系統(tǒng)的頂部透視圖。
[0010] 圖4圖示了示例的單獨的相對的空單元的連接系統(tǒng)的側面透視圖。
[0011] 圖5圖示了示例的具有不同的力-撓曲特性的單獨的空單元的連接陣列的底部平 面圖。
[0012] 圖6圖示了示例的單獨的空單元的連接陣列的底部透視圖。
[0013] 圖7圖示了用于制造空單元的連接陣列的示例操作。
【具體實施方式】
[0014] 通常通過使用熱成型工藝和/或吹塑成型工藝在平面薄片中形成空單元來制造凸 起的可彈性壓縮的空單元的薄片。單元直接耦接在一起或者一個或多個統(tǒng)一層用于在空單 元的末端使每個單元親接在一起。然而，當使用熱成型和/或吹塑成型工藝形成凸起的空單 元的薄片時，對所得的幾何形狀存在限制。
[0015] 例如，每個單獨的空單元以及使空單元結合在一起的層內在地由相同材料制成， 因為他們是由基材(base material)的同一薄片形成的。因為熱成型和/或吹塑成型工藝使 基材延伸以形成空單元的薄片，所以空單元壁的厚度內在地發(fā)生變化，從而背離粘結層變 薄。另外，凸起的空單元的薄片中的單獨的空單元之間的間隔受限于用于形成凸起的空單 元的薄片的制造工藝所限定的最小值。
[0016] 另外，在將單元直接地耦接在一起或將單元的端部間接地耦接在一起時有效地將 緩沖系統(tǒng)連接在一起，減少了每個單元的獨立性。缺乏獨立性會導致在身體的小區(qū)域上的 荷載(本文中稱為點荷載(point load))增大。使單元之一發(fā)生變形的點荷載很可能直接地 或通過對統(tǒng)一層施加壓力而使相鄰的單元發(fā)生變形。因此，接觸點處的撓曲抗力由于多個 單元或彈簧的燒曲（deflection)而增大。增大的燒曲抗力會在超過用戶身體的其他部分突 出到緩沖系統(tǒng)中的用戶身體的部分上產(chǎn)生壓力點（例如，在床墊上的用戶的肩部和臀部 處)。
[0017] 本發(fā)明所公開的技術包括與連接在一起的單獨形成的空單元的間隔陣列有關的 制造方法?？諉卧峭ㄟ^熱成型、擠出成型、注射成型、層壓成型和/或吹塑成型工藝制造的 凸起的可彈性壓縮的單元。單獨的空單元是模制的并且排列為陣列。單獨的多孔的粘結層 附接到陣列中的單獨的空單元。
[0018] 圖1圖示了示例的單獨形成的空單元(例如，空單元102)的連接陣列100的俯視平 面圖。連接陣列100是使用單獨的粘結層104連接在一起的空單元的間隔陣列。
[0019] 粘結層104附接到與空單元凸緣106附接的補充凸緣(例如，補充凸緣108)。空單元 凸緣106由與空單元相同的材料制成，并且與空單元模制在一起。在另一個實施方式中，可 以沒有補充凸緣，并且粘結層104可以直接附接到空單元凸緣。在圖1中，空單元具有方形開 口及梯形體體積(trapezoidal volume)和圓拱的頂部(rounded top)。在其他實施方式中， 空單元可以具有其他形狀的開口、體積和頂部(例如，圓形開口及柱狀體積和方形頂部）。
[0020] 如圖1所示，粘結層104是用于使空單元連接在一起的大體平面的層。粘結層104是 一個覆蓋單獨形成的空單元的開口的連續(xù)的網(wǎng)狀薄片。在另一個實施方式中，粘結層可以 具有覆蓋空單元的開口的孔。
[0021] 在連接陣列100中，每個單獨形成的空單元被相鄰空單元包圍。例如，空單元102被 三個相鄰的空單元103包圍。在連接陣列100中，每個拐角處的空單元具有三個相鄰的空單 元，每個邊緣處的單元具有五個相鄰的空單元，并且剩余的空單元具有八個相鄰的空單元。 其他實施方式可以具有針對每個空單元的更多或更少的相鄰的空單元。
[0022] 在圖1中，示出了單個連接陣列100。然而，在其他實施方式中，多個連接陣列可以 彼此層疊在一起(例如，兩個或更多個連接陣列1〇〇彼此層疊在一起）以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的期 望的壓縮/回彈特性。每個陣列可以與另一個陣列對齊，連接的單獨形成的空單元被定位為 彼此相對，從而共享同一粘結層。在另一個實施方式中，包含陣列和共享的粘結層的多個陣 可以彼此層疊在一起。在另一個實施方式中，連接的單獨形成的空單元具有基本上不同的 力-撓曲特性。
[0023] 空單元的材料在預期荷載條件下通?？蓮椥宰冃?，并且在不破損或經(jīng)受影響連接 陣列100的功能的其他斷裂的情況下經(jīng)受多種變形。示例的材料包括熱塑性聚氨酯 (thermoplastic urethane)、熱塑性彈性體、苯乙稀共聚物（styrenic co-polymer)、橡膠、 Dow Pelletliane?、Lubr i z〇 1 Estane?、Dupon tTMHytre.l.?、ATOFINA Pebax? 和 Kray ton聚 合物。每個單獨的空單元可以通過使用各種技術(例如，吹塑成型、熱成型、擠出成型、注射 成型、層壓成型等)單獨制造。
[0024] 空單元可以不填充或者填充環(huán)境空氣、流體或泡沫?？諉卧梢跃哂刑菪误w、圓柱 體、立方體、錐體、半球狀或能夠具有內部空心體積的任何其他形狀的體積以及圓形或方形 的頂部開口。每個空單元的壁厚可以在5密爾(mil)至180密爾的范圍內。另外，每個空單元 的壁厚可以在每個空單元的表面區(qū)域上基本上相同（或者變化不超過10%)。再者，在立方 體的實施方式中，每個空單元的尺寸可以在5mm至100mm的范圍內。其他形狀可以具有與上 述立方體的實施方式類似的尺寸。再者，空單元可以彼此間隔開不同的距離。示例的間隔范 圍大致為〇m