立体网状结构.pdf

上传人：Y94****206

文档编号：4289906

上传时间：2018-09-13

格式：PDF

页数：22

大小：22.06MB

《立体网状结构.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《立体网状结构.pdf（22页完整版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 104024511 A (43)申请公布日 2014.09.03 C N 1 0 4 0 2 4 5 1 1 A (21)申请号 201280061328.3 (22)申请日 2012.12.14 10-2011-0134777 2011.12.14 KR D04H 3/005(2006.01) D04H 3/16(2006.01) A47C 27/12(2006.01) (71)申请人喜恩吉股份有限公司地址日本爱知县蒲郡市中央本町14番15号 (72)发明人尾崎裕子 (74)专利代理机构北京中博世达专利商标代理有限公司 11274 代理人申健 (54) 发明名称。

2、立体网状结构 (57) 摘要本发明涉及一种立体网状结构，考虑到平顺地沿着例如护理用床形状弯曲有难度，所述的立体网状结构是由聚乙烯制成，所述的聚乙烯具有一膨胀比率是与一剪切速率有依存关系，如在每秒24.3的剪切速率是0.931.16，在每秒608的剪切速率是1.151.34，并具有每10分钟3 35克的一熔体流动速率(MFR)和0.820.95克立方公分(g/cm 3 )的一密度，所述的立体网状结构并配置成具有一弹簧结构，是由数个细纤维互相不规则接触和缠绕所形成，在一挤压方向相关的一横向中具有一立体疏-密交错配置。当具有1.0 毫米(mm)的一管内直径D1和10毫米(mm)。

3、长度的一毛细管将一熔化的热塑性树脂挤压成数个细纤维，及D2表示挤压出且已冷却的细纤维的一剖面直径时，所述的膨胀比率以D2/D1表示以对照剪切速率。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.06.12 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/008013 2012.12.14 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/088736 JA 2013.06.20 (51)Int.Cl. 权利要求书1页说明书7页附图13页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书1页说明书7页附图13页 (10)申请公布号。

4、 CN 104024511 A CN 104024511 A 1/1页 2 1.一种立体网状结构，是由聚乙烯制成，所述的聚乙烯材料具有一膨胀比率是与一剪切速率有依存关系，所述的立体网状结构并配置成具有一卷曲弹簧结构，是由数个细纤维互相不规则接触和缠绕所形成，在与一挤压方向相关的一横向中具有一立体疏-密交错配置，并具有0.21.3毫米(mm)的一细纤维直径和0.010.2克立方公分(g/cm 3 )的一体积密度，其特征在于，当具有1.0毫米(mm)的管内直径D1和10毫米(mm)长度的一毛细管在190的温度挤压出熔化状态的聚乙烯，及D2表示挤压出并已冷却的聚乙烯细纤维的一剖面直径时。

5、，所述的膨胀比率以D2/D1表示以对照剪切速率。 2.如权利要求1所述的立体网状结构，其特征在于，所述的聚乙烯材料的膨胀比率在24.3/秒的一剪切速率是0.931.16，在60.8/秒的一剪切速率是1.001.20，在121.6/秒的一剪切速率是1.061.23，在 243.2/秒的一剪切速率是1.111.30，在608/秒的一剪切速率是1.151.34，及在 1216/秒的一剪切速率是1.161.38。权利要求书CN 104024511 A 1/7页 3 立体网状结构技术领域 0001 本发明涉及一种作为坐垫、沙发和床使用的立体网状结构。背景技术 0002 专利文献1揭露具。

6、有多孔隙的一立体网状结构，是利用环带缠绕一树脂纱来形成多孔隙，并揭露此一立体网状结构的制造方法及制造装置。专利文献2揭露以聚乙烯作为材料制成的一立体网状结构。 0003 参考专利文献 0004 专利文献1：美国专利号7625629 0005 专利文献2：美国专利号7892991 发明内容 0006 技术问题 0007 当所述的立体网状结构作为护理用床或沙发床使用时，会需要沿着床形变化平顺弯曲床垫，当使用的材料是表面密度高的特定类型材料如聚乙烯时，弯曲所述的立体网状结构期间，立体网状结构的质地构造会在中段造成不自然变形而出现皱褶或折迭，因此所述的立体网状结构难以沿着例如一护理用床的形状。

7、平顺地弯曲。在医疗及护理领域中，为减轻护士及护理人员的负荷，亦存在制造重量较轻且更耐用床垫的一般性需求。 0008 因此本发明的目的为要提供一种由热塑性树脂制成可平顺弯曲的立体网状结构。 0009 问题的解决方法 0010 本发明涉及一种由聚乙烯制成的立体网状结构，所述的聚乙烯材料具有一膨胀比率是与一剪切速率有依存关系，所述的立体网状结构配置成具有一卷曲弹簧结构，是由数个细纤维互相不规则接触和缠绕所形成，在与一挤压方向相关的一横向中具有一立体疏-密交错配置，并具有0.21.3毫米(mm)的一细纤维直径及0.010.2克立方公分(g/cm 3 )的一体积密度，其特征在于，当具有1.0毫。

8、米的管内直径D1及10毫米长度的一毛细管在190的温度将熔化状态的聚乙烯挤压成所述的细纤维，及D2表示挤压出并已冷却的聚乙烯细纤维的一剖面直径时，所述的膨胀比率以D2/D1表示以对照剪切速率。 0011 所述的聚乙烯材料的膨胀比率在24.3/秒的一剪切速率是0.931.16，在60.8/ 秒的一剪切速率是1.001.20，在121.6/秒的一剪切速率是1.061.23，在243.2/秒的一剪切速率是1.111.30，在608.0/秒的一剪切速率是1.151.34，及在1216/秒的一剪切速率是1.161.38。 0012 所述的聚乙烯材料优选的是具有每10分钟3.035克的一熔体流动速。

9、率(以下简称MFR)及0.820.95克立方公分(g/cm 3 )的一密度。 0013 本发明的有益效果 0014 本发明的立体网状结构是由具有一特定膨胀比率和一特定密度的聚乙烯作为材料所制成，所述的立体网状结构具有立体疏-密交错配置，其中，在制造期间的一挤压方向说明书CN 104024511 A 2/7页 4 中交替地出现低体积密度的疏松区与高体积密度的密实区，因此使所述的立体网状结构在挤压方向中适当地具有挠性，并在床垫例如护理用床或沙发床的应用中可平顺地弯曲。附图说明 0015 图中： 0016 图1以图表根据本发明的一实施例显示立体网状结构的膨胀比率的剪切速率相关性； 0。

10、017 图2以图表根据本发明的实施例显示立体网状结构的熔融黏度的剪切速率相关性； 0018 图3是根据本发明的一实施例的立体网状结构在弯曲状态的侧面照片； 0019 图4是根据本发明的实施例的立体网状结构在非弯曲状态的侧面照片； 0020 图5是根据本发明的另一实施例的立体网状结构在弯曲状态的侧面照片； 0021 图6是是根据本发明的实施例的立体网状结构在非弯曲状态的侧面照片； 0022 图7是一比较范例的立体网状结构在非弯曲状态的侧面照片； 0023 图8是另一比较范例的立体网状结构在非弯曲状态的侧面照片； 0024 图9是另一比较范例的立体网状结构在非弯曲状态的侧面照片； 0025 图1。

11、0是所述比较范例的立体网状结构在弯曲状态的侧面照片； 0026 图11是所述比较范例的立体网状结构在弯曲状态的侧面照片； 0027 图12以图根据本发明的一实施例描绘一立体网状结构具有一表层(密实状外周围区)；图12(a)是立体图及图12(b)是制造期间自一挤压方向看去的前视图； 0028 图13以图根据本发明的另一实施例描绘一立体网状结构具有体积密度增加的两侧区(密实细纹的两侧区)；图13(a)是立体图及图13(b)是制造期间自一挤压方向看去的前视图； 0029 图14以图根据本发明的另一实施例描绘一立体网状结构，具有一表层(密实状外周围区)和体积密度增加的两侧区(密实细纹的两侧区)。

12、；图14(a)是立体图及图14(b)是制造期间自一挤压方向看去的前视图； 0030 图15以立体图根据本发明的实施例描绘立体网状结构作为椅垫的应用中体积密度有变化的一范例，其特征在于纵向对应到制造期间的挤压方向。具体实施方式 0031 根据一实施例，提供由聚乙烯制成的一立体网状结构，所述的聚乙烯材料具有膨胀比率对照剪切速率而增加的特性，使所述膨胀比率在24.3/秒的剪切速率是0.93 1.16，及在608.0/秒的剪切速率是1.151.34，并具有每10分钟3.035克的一MFR和 0.820.95克立方公分(g/cm 3 )的一密度，所述的立体网状结构并配置成具有一卷曲弹簧结构，是。

13、由数个细纤维互相不规则接触和缠绕所形成，在与一挤压方向相关的一横向中具有一立体疏-密交错配置，并具有0.21.3毫米(mm)的一细纤维直径和0.010.2 克立方公分的一体积密度。当具有1.0毫米的管内直径D1和10毫米长度的一毛细管在190的温度将熔化的聚乙烯挤压成数个细纤维，及D2表示挤压出并已冷却的聚乙烯细纤维的一剖面直径时，本文中所述的膨胀比率以D2/D1表示以对照剪切速率。说明书CN 104024511 A 3/7页 5 0032 本发明使用具有一特定膨胀比率、一特定MFR和一特定密度的一热塑型树脂作为原料，以提供一立体疏-密交错配置，并藉此使最终形成具有立体疏-密交错。

14、配置的立体网状结构强化可弯曲性。本发明使用的热塑型树脂材料是聚乙烯，更明确地，是一线性低密度聚乙烯(LLDPE)或一极低密度聚乙烯(VLPE)，所述的聚乙烯材料的密度优选的是0.82 0.95克立方公分，及更优选的是0.850.94克立方公分。 0033 例如，所述的立体网状结构的详细制造方法应参考专利文献1和2，本发明可应用到一立体网状结构，在它外围一表层具有比其他区更高的体积密度(图12)，本发明亦可应用到一立体网状结构，在它两侧区域具有比其他区域高的体积密度(图13)，本发明尚可应用到一立体网状结构，在它表层和两侧区域具有比其他区域高的体积密度(图14)，所述的立体网状结构的。

15、体积密度优选的是0.010.2克立方公分(g/cm 3 )，然而，所述的较高体积密度区域如表面区域可不必具有此范围的体积密度。 0034 当熔化的树脂自薄柱形管的毛细管挤出时，膨胀比率表示挤出的树脂直径除以毛细管直径得出的一值，并与剪切速率有依存关系，更明确地，本文中膨胀比率以D2/D1表示，其中D1表示将熔化的树脂挤压成细纤维所使用的毛细管的直径(管内部直径)，及D2 表示挤压出的细纤维的剖面直径。以下说明膨胀比率的剪切速率相关性，和用于熔融黏度的相关剪切速率相关性的测量检测。样本AF是根据本发明的实施例来准备，样本AD 使用一极低密度聚乙烯(VLPE)作为材料；及样本E和F使用一线。

16、性低密度聚乙烯(LLDPE) 作为材料，样本G是由乙烯-乙酸乙烯共聚合物(EVA)制成的一先前技艺制品作为一比较范例。 0035 以下说明膨胀比率的一测量方法和一测量装置，利用为一熔融指数(MI)用以测定熔体流动速率(MFR)的相同测量装置作为膨胀比率的测量装置，为此目的使用 CAPILOGRAPH1D(东洋精机株式会社制造)。在190的温度，在具有1.0毫米(mm)的管内部直径D1和10毫米(mm)长度的毛细管上施加一压力下，以每10分钟3克的挤压速率将材料树脂挤出，挤压材料树脂形成的细纤维利用酒精加以冷却。D2表示细纤维的剖面直径，以D2/D1计算膨胀比率，在材料树脂的不同剪切速。

17、率测量膨胀比率。 0036 以下说明膨胀比率与剪切速率之间的关系，膨胀比率与剪切速率有依存关系并随着剪切速率增加而增加，剪切速率表示剪切变形的一暂时变化且与速度梯度同步。当相距 “a“(公分)的二平行层具有一速度差”b”(公分/秒)时，剪切速率表示为b/a(1/秒)。 0037 由以下计算公式算出一表现剪切速率，在本说明书中，使用作为平均值的表现剪切速率作为剪切速率。 0038 4Q/r 3 0039 其中表示表现剪切速率(1/秒)，r表示毛细管的半径(公分)，而Q表示流动速率(立方公分/秒(cm 3 /sec)。 0040 当表示一表现剪切应力而表示一表现熔融黏度时，在以下公式算出表现。

18、熔融黏度： 0041 / 0042 为在190的测量温度的测量，使用具有一比率L/D110毫米(mm)/1.0毫米的扁平形喷嘴，其中L表示毛细管的长度而D1表示毛细管的直径，使用东洋精机株式会社制造的CAPILOGRAPH作为测量装置。说明书CN 104024511 A 4/7页 6 0043 表一显示在膨胀比率的剪切速率相关性上的测量结果，图1是对应到表一的图表，图1的图表设计显示膨胀比率随着剪切速率的增加而增加的趋势。这些测量结果并无因剪切速率增加而膨胀比率减低的情形。即使在特定测量期间由于如一测量误差而使膨胀比率随着剪切速率增加却发生一异常降低的事，本发明仍适用。 00。

19、44 膨胀比率优选的范围在24.3/秒的剪切速率是0.931.16，60.8/秒的剪切速率是1.01.20，在121.6/秒的剪切速率是1.061.23，在243.2/秒的剪切速率是1.11 1.30，在608.0/秒的剪切速率是1.151.34，而在1216/秒的剪切速率是1.161.38。膨胀比率设成优选的范围在与挤压方向垂直的方向中形成一立体疏-密交错配置，并因此提供如图36所示具有高可弯性的一立体网状结构。 0045 表一 0046 膨胀比率的剪切速率相关性 0047 0048 测量方法：测量装置：东洋精机株式会社制造的CAPILOGRAPH 0049 测量温度：190 0050。

20、毛细管：扁平形喷嘴，具有L/D10毫米/1.0毫米 0051 表二显示在熔融黏度的剪切速率相关性上的测量结果，图2是对应到表二的图表，图2的图表设计是下降曲线。 0052 表二 0053 熔融黏度的剪切速率相关性 0054 说明书CN 104024511 A 5/7页 7 0055 测量方法：测量装置：东洋精机株式会社制造的CAPILOGRAPH 0056 测量温度：190 0057 毛细管：扁平形喷嘴，具有L/D10毫米/1.0毫米 0058 通常，一有机高分子材料如聚合物在流动期间具有多个缠绕分子，这些缠绕在流动期间有可能藉由剪切力放开，因此如表二所示，熔融黏度随着剪切速率增加而。

21、降低，熔融黏度的降低导致膨胀比率的降低，然而，膨胀比率更明显受到挤压压力影响，因此如表一所示，膨胀比率有随着剪切速率增加而增加的倾向。特别是使用具有较少缠绕分子的聚乙烯具有一显著倾向：在低剪切速率提供小膨胀比率，并随着剪切速率增加而增加膨胀比率。 0059 以下说明在制造立体网状结构中对膨胀比率D2/D1的控制，如由表一所了解，膨胀比率随着剪切速率增加(即随着挤压速率增加)而增加，在一固定剪切速率，具有较低 MFR的材料具有较高膨胀比率，在一固定剪切速率，较低模制温度造成较高膨胀比率。在固定剪切速率、材料组成和模制温度的条件下，较低控制速度造成较高膨胀比率。膨胀比率亦随着气隙(毛细。

22、管与冷却水表面之间的距离)的减少而增加，膨胀比率随着毛细管长度L 与直径D 1 的比率L/D 1 增加而增加。 0060 以下根据本发明的实施例说明立体网状结构的排斥力，立体网状结构的排斥力随着材料的膨胀比率或体积密度的变化而有所不同，经由直径150毫米(mm)的一圆盘施加一负荷将各样本紧压10毫米以测量排斥力，更明确地，在作为样本的各床垫的中央区域测量床垫凹陷10毫米、20毫米和30毫米所施加的力作为排斥力。使用的测量装置是IMADA 公司制造的一数字力计量器ZPS和测压组件ZPS-DPU-1000N。与EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚合物)作为材料制成立体网状结构的传统制品相比，在包括牵。

23、引机的控制速度在内的相同制造条件下，根据本发明的实施例由具有特定膨胀比率和特定密度的聚乙烯制成的立体网状结构，在重复80000次的50-压缩测试中凹陷少1430。在立体网状结构的制造期间，纤维在树脂流动方向中形成交错结构，其在同等排斥力使材料树脂用量减少10 25，在一固定排斥力的制品重量亦减少10或更多。 0061 根据本发明的实施例，在具有表层的立体网状结构中，高体积密度的表层造成立体网状结构不可弯曲或不可轻易弯曲，为使立体网状结构的弯曲状况良好，表层厚度优选的是03.3.5毫米(mm)。优选的是，表层的重量范围是0.051.0克(测量用于30毫米长30毫米宽4米厚度的尺寸；换。

24、算体积密度是0.0140.278克立方公分(g/cm 3 )，及表层的细纤维直径是0.12.0毫米。特别优选的是，立体网状结构的表层重量范围是0.100.9克(换算体积密度是0.0280.250克立方公分)，及表层的细纤维直径是 0.21.3毫米。最优选的是，立体网状结构的表层重量范围是0.40.8克(换算体积密度是0.1110.222克立方公分)，及表层的细纤维直径是0.31.0毫米。 0062 图36根据本发明的实施例显示在弯曲状态和非弯曲状态中的立体网状结构，图711以先前技艺作为比较范例显示在弯曲状态和非弯曲状态中的立体网状结构。根据本发明实施例的立体网状结构具有立体疏-密交。

25、错配置(图4和图6)，并藉此在弯曲状态中的一弯曲内侧未造成大量皱褶(图3)。另一方面，先前技艺结构未具有立体疏-密交错配置(图79)，并在弯曲状态中的一弯曲内侧造成不规则皱褶(图10和图11)。在立体网状结构作为床垫的应用中，这类皱褶造成制品的可用性不佳和早期劣化。根据本发明实施例的立体网状结构抑制这类皱褶的发生并解决这类潜在的问题。说明书CN 104024511 A 6/7页 8 0063 传统上可藉由增加和减低牵引机的控制速度来制造具有疏-密相间配置的立体网状结构，然而最终形成的疏-密相间配置具有不规则配置的疏-密重复单元或大型疏-密重复单元。常改变牵引机的速度会造成制造。

26、效率低的问题。另一方面，本发明的一实施例使用上述具有特定膨胀比率和特定密度的聚乙烯作为材料以形成一立体疏-密交错配置，具有适当的疏-密重复单元，不用减低制造效率就可制造出可平顺弯曲的立体网状结构。此外，本发明的实施例可适用在增加和减低牵引机的控制速度，以及适用在牵引机是一致的控制速度，这有助于制造各种特性的立体网状结构。 0064 通常，具有表层的立体网状结构不容易弯曲，并在施力增加弯曲负荷下造成不规则皱褶，如图12所示，本发明的另一实施例是具有表层的立体网状结构，与先前技艺的立体网状结构相比，这个立体网状结构较容易弯曲。即使弯曲立体网状结构会造成一些皱褶，立体疏-密交错配置防止。

27、细纤维结构有任何不自然的变形，只会沿着立体疏-密交错配置形成规则的条痕，这可将上述制品的不良可用性和早期劣化情形减到最小限度。立体疏-密交错配置确保良好吸水性和良好排水性而快速弄干。根据本发明实施例的立体网状结构因此有利地应用在医疗用的床垫，是可轻易清洗的。 0065 在两侧增加体积密度的立体网状结构也不容易弯曲，本发明的另一实施例就是这样的立体网状结构(图13)，在这样的立体网状结构作为医疗用床垫的应用中，床垫弯曲可协助病患维持长期坐姿，床垫较硬的两侧协助病患轻易且稳定地自床边起身并使病患能坐在床边上。本发明的另一实施例是具有表层和两侧增加体积密度的一立体网状结构(图 14)。。

28、0066 本发明的另一优选的实施例是形成弯曲、不同形状的立体网状结构例如一坐垫，立体网状结构制成的坐垫具有立体疏-密交错配置，因此可轻易弯曲，重量轻又透气。立体疏-密交错配置中具有较高孔隙比率的疏松区比密实区具有较好的透气性，这能有效率地使喷洒在坐垫上的消毒剂或空气清新剂轻易且均质地布满整个坐垫。 0067 在根据本发明实施例的立体网状结构例如作为坐垫的一应用中，人们会感觉因立体疏-密交错配置造成座椅表面上有些不平坦。为解决这个问题，可在立体网状结构上设置一表层。另一材料或相同材料制成的一薄片材料可黏合到根据本发明实施例的立体网状结构上，或与所述的立体网状结构以高热模制，这也解决座。

29、椅表面的潜在问题。 0068 在立体网状结构例如作为一汽车座椅的应用中，传统的立体网状结构不容易弯曲，因此通常是由分开制造的不同立体网状结构形成椅垫组件和靠背组件，另一方面，根据本发明实施例的立体网状结构可轻易弯曲，因此可藉由弯曲和折迭单一立体网状结构形成一椅垫组件和一靠背组件。本发明的一实施例是具有立体疏-密交错配置的一立体网状结构，并藉由增加和减低控制速度而具有更显著变化的体积密度。例如，如图15所示，形成一区域A具有一高体积密度并作为椅垫使用；形成一区域B具有一低体积密度并作为椅垫组件与一靠背组件之间的一转弯处使用；并形成一区域C具有比转弯处高且比椅垫低的一中间体积密度以作。

30、为靠背组件使用。这提供具备充足效能如舒适性的座椅，同时能简化一体成型的立体网状结构的制造和组装，因此降低制造成本。 0069 抗微生物剂、阻燃剂或不可燃材料与所述的聚酯材料混合会改变比重和黏度，并形成不易弯曲的立体网状结构。然而，本发明的实施例可应用在混合有这类添加剂的材料，能制造出一立体网状结构具有不可燃、阻燃和抗微生物的能力，并藉由立体疏-密交错配说明书CN 104024511 A 7/7页 9 置以改善可弯曲性。 0070 以下说明为使立体网状结构弯曲状况良好，在制造作为测量样本所使用的挤压器和牵引机的各种条件与体积密度之间的关系。利用具有40毫米(mm)螺旋直径的一挤压器。

31、和具有1.0毫米的毛细管直径(喷嘴直径)的一喷嘴，制造出具有80毫米厚度和270毫米宽度的数个立体网状结构。在螺旋旋转速度是60rpm(每分钟转速)(挤压速率约每小时 14公斤)，为使立体网状结构弯曲状况良好，牵引机的控制速度和体积密度分别是在1.7 3.2毫米/秒(mm/sec)的范围和0.03030.0563克立方公分(g/cm 3 )的范围。例如，在螺旋旋转速度是60rpm、牵引机的控制速度是2.9毫米/秒和体积密度是0.0502克立方公分的条件下，当弯曲立体网状结构时可在表面上观察到一些皱褶。另一方面，在螺旋旋转速度是60rpm，牵引机的控制速度是3.1毫米/秒和体积密度是0。

32、.0446克立方公分的条件下，立体网状结构的弯曲状况良好。在具有一表层的立体网状结构中，为使立体网状结构的弯曲状况良好，表层的体积密度和细纤维直径分别是在0.130.27克立方公分的范围和 0.11.2毫米的范围。例如，在螺旋旋转速度是60rpm和牵引机的控制速度不比2.9 毫米/秒高的条件下，表层的体积密度超过0.27克立方公分，并在弯曲立体网状结构时观察到一些皱褶。得出上述的测量值是假定上述具有80毫米厚度和270毫米宽度的立体网状结构，表层的范围是从表面到4毫米的深度。利用喷嘴直径的变化或喷嘴孔数目的变化，结合在这些范围中的体积密度和细纤维直径，能使立体网状结构在厚度方向中具有。

33、不同的体积密度而弯曲状况良好。 0071 工业实用性 0072 本发明的立体网状结构可应用在坐垫、沙发、床(床垫)和椅垫(沙发除外)上。说明书CN 104024511 A 1/13页 10 图1 图2 说明书附图CN 104024511 A 10 2/13页 11 图3 说明书附图CN 104024511 A 11 3/13页 12 图4 说明书附图CN 104024511 A 12 4/13页 13 图5 说明书附图CN 104024511 A 13 5/13页 14 图6 图7 说明书附图CN 104024511 A 14 6/13页 15 。

34、图8 说明书附图CN 104024511 A 15 7/13页 16 图9 说明书附图CN 104024511 A 16 8/13页 17 图10 说明书附图CN 104024511 A 17 9/13页 18 图11 说明书附图CN 104024511 A 18 10/13页 19 图12 说明书附图CN 104024511 A 19 11/13页 20 图13 说明书附图CN 104024511 A 20 12/13页 21 图14 说明书附图CN 104024511 A 21 13/13页 22 图15 说明书附图CN 104024511 A 22 。

摘要
申请专利号：	CN201280061328.3	申请日：	2012.12.14
公开号：	CN104024511A	公开日：	2014.09.03
当前法律状态：	授权	有效性：	有权
法律详情：	授权\|\|\|实质审查的生效IPC(主分类):D04H 3/005申请日:20121214\|\|\|公开
IPC分类号：	D04H3/005; D04H3/16; A47C27/12	主分类号：	D04H3/005
申请人：	喜恩吉股份有限公司
发明人：	尾崎裕子
地址：	日本爱知县蒲郡市中央本町14番15号
优先权：	2011.12.14 KR 10-2011-0134777
专利代理机构：	北京中博世达专利商标代理有限公司 11274	代理人：	申健
PDF完整版下载：	PDF下载

内容摘要

本发明涉及一种立体网状结构，考虑到平顺地沿着例如护理用床形状弯曲有难度，所述的立体网状结构是由聚乙烯制成，所述的聚乙烯具有一膨胀比率是与一剪切速率有依存关系，如在每秒24.3的剪切速率是0.93～1.16，在每秒608的剪切速率是1.15～1.34，并具有每10分钟3～35克的一熔体流动速率(MFR)和0.82～0.95克立方公分(g/cm3)的一密度，所述的立体网状结构并配置成具有一弹簧结构，是由数个细纤维互相不规则接触和缠绕所形成，在一挤压方向相关的一横向中具有一立体疏-密交错配置。当具有1.0毫米(mm)φ的一管内直径D1和10毫米(mm)长度的一毛细管将一熔化的热塑性树脂挤压成数个细纤维，及D2表示挤压出且已冷却的细纤维的一剖面直径时，所述的膨胀比率以D2/D1表示以对照剪切速率。

权利要求书

权利要求书1. 一种立体网状结构，是由聚乙烯制成，所述的聚乙烯材料具有一膨胀比率是与一剪切速率有依存关系，所述的立体网状结构并配置成具有一卷曲弹簧结构，是由数个细纤维互相不规则接触和缠绕所形成，在与一挤压方向相关的一横向中具有一立体疏-密交错配置，并具有0.2～1.3毫米(mm)φ的一细纤维直径和0.01～0.2克立方公分(g/cm3)的一体积密度，其特征在于，当具有1.0毫米(mm)φ的管内直径D1和10毫米(mm)长度的一毛细管在190℃的温度挤压出熔化状态的聚乙烯，及D2表示挤压出并已冷却的聚乙烯细纤维的一剖面直径时，所述的膨胀比率以D2/D1表示以对照剪切速率。2. 如权利要求1所述的立体网状结构，其特征在于，所述的聚乙烯材料的膨胀比率在24.3/秒的一剪切速率是0.93～1.16，在60.8/秒的一剪切速率是1.00～1.20，在121.6/秒的一剪切速率是1.06～1.23，在243.2/秒的一剪切速率是1.11～1.30，在608/秒的一剪切速率是1.15～1.34，及在1216/秒的一剪切速率是1.16～1.38。

说明书

说明书立体网状结构
技术领域
本发明涉及一种作为坐垫、沙发和床使用的立体网状结构。
背景技术
专利文献1揭露具有多孔隙的一立体网状结构，是利用环带缠绕一树脂纱来形成多孔隙，并揭露此一立体网状结构的制造方法及制造装置。专利文献2揭露以聚乙烯作为材料制成的一立体网状结构。
参考专利文献
专利文献1：美国专利号7625629
专利文献2：美国专利号7892991
发明内容
技术问题
当所述的立体网状结构作为护理用床或沙发床使用时，会需要沿着床形变化平顺弯曲床垫，当使用的材料是表面密度高的特定类型材料如聚乙烯时，弯曲所述的立体网状结构期间，立体网状结构的质地构造会在中段造成不自然变形而出现皱褶或折迭，因此所述的立体网状结构难以沿着例如一护理用床的形状平顺地弯曲。在医疗及护理领域中，为减轻护士及护理人员的负荷，亦存在制造重量较轻且更耐用床垫的一般性需求。
因此本发明的目的为要提供一种由热塑性树脂制成可平顺弯曲的立体网状结构。
问题的解决方法
本发明涉及一种由聚乙烯制成的立体网状结构，所述的聚乙烯材料具有一膨胀比率是与一剪切速率有依存关系，所述的立体网状结构配置成具有一卷曲弹簧结构，是由数个细纤维互相不规则接触和缠绕所形成，在与一挤压方向相关的一横向中具有一立体疏-密交错配置，并具有0.2～1.3毫米(mm)φ的一细纤维直径及0.01～0.2克立方公分(g/cm3)的一体积密度，其特征在于，当具有1.0毫米φ的管内直径D1及10毫米长度的一毛细管在190℃的温度将熔化状态的聚乙烯挤压成所述的细纤维，及D2表示挤压出并已冷却的聚乙烯细纤维的一剖面直径时，所述的膨胀比率以D2/D1表示以对照剪切速率。
所述的聚乙烯材料的膨胀比率在24.3/秒的一剪切速率是0.93～1.16，在60.8/秒的一剪切速率是1.00～1.20，在121.6/秒的一剪切速率是1.06～1.23，在243.2/秒的一剪切速率是1.11～1.30，在608.0/秒的一剪切速率是1.15～1.34，及在1216/秒的一剪切速率是1.16～1.38。
所述的聚乙烯材料优选的是具有每10分钟3.0～35克的一熔体流动速率(以下简称MFR)及0.82～0.95克立方公分(g/cm3)的一密度。
本发明的有益效果
本发明的立体网状结构是由具有一特定膨胀比率和一特定密度的聚乙烯作为材料所制成，所述的立体网状结构具有立体疏-密交错配置，其中，在制造期间的一挤压方向中交替地出现低体积密度的疏松区与高体积密度的密实区，因此使所述的立体网状结构在挤压方向中适当地具有挠性，并在床垫例如护理用床或沙发床的应用中可平顺地弯曲。
附图说明
图中：
图1以图表根据本发明的一实施例显示立体网状结构的膨胀比率的剪切速率相关性；
图2以图表根据本发明的实施例显示立体网状结构的熔融黏度的剪切速率相关性；
图3是根据本发明的一实施例的立体网状结构在弯曲状态的侧面照片；
图4是根据本发明的实施例的立体网状结构在非弯曲状态的侧面照片；
图5是根据本发明的另一实施例的立体网状结构在弯曲状态的侧面照片；
图6是是根据本发明的实施例的立体网状结构在非弯曲状态的侧面照片；
图7是一比较范例的立体网状结构在非弯曲状态的侧面照片；
图8是另一比较范例的立体网状结构在非弯曲状态的侧面照片；
图9是另一比较范例的立体网状结构在非弯曲状态的侧面照片；
图10是所述比较范例的立体网状结构在弯曲状态的侧面照片；
图11是所述比较范例的立体网状结构在弯曲状态的侧面照片；
图12以图根据本发明的一实施例描绘一立体网状结构具有一表层(密实状外周围区)；图12(a)是立体图及图12(b)是制造期间自一挤压方向看去的前视图；
图13以图根据本发明的另一实施例描绘一立体网状结构具有体积密度增加的两侧区(密实细纹的两侧区)；图13(a)是立体图及图13(b)是制造期间自一挤压方向看去的前视图；
图14以图根据本发明的另一实施例描绘一立体网状结构，具有一表层(密实状外周围区)和体积密度增加的两侧区(密实细纹的两侧区)；图14(a)是立体图及图14(b)是制造期间自一挤压方向看去的前视图；
图15以立体图根据本发明的实施例描绘立体网状结构作为椅垫的应用中体积密度有变化的一范例，其特征在于纵向对应到制造期间的挤压方向。
具体实施方式
根据一实施例，提供由聚乙烯制成的一立体网状结构，所述的聚乙烯材料具有膨胀比率对照剪切速率而增加的特性，使所述膨胀比率在24.3/秒的剪切速率是0.93～1.16，及在608.0/秒的剪切速率是1.15～1.34，并具有每10分钟3.0～35克的一MFR和0.82～0.95克立方公分(g/cm3)的一密度，所述的立体网状结构并配置成具有一卷曲弹簧结构，是由数个细纤维互相不规则接触和缠绕所形成，在与一挤压方向相关的一横向中具有一立体疏-密交错配置，并具有0.2～1.3毫米(mm)φ的一细纤维直径和0.01～0.2克立方公分的一体积密度。当具有1.0毫米φ的管内直径D1和10毫米长度的一毛细管在190℃的温度将熔化的聚乙烯挤压成数个细纤维，及D2表示挤压出并已冷却的聚乙烯细纤维的一剖面直径时，本文中所述的膨胀比率以D2/D1表示以对照剪切速率。
本发明使用具有一特定膨胀比率、一特定MFR和一特定密度的一热塑型树脂作为原料，以提供一立体疏-密交错配置，并藉此使最终形成具有立体疏-密交错配置的立体网状结构强化可弯曲性。本发明使用的热塑型树脂材料是聚乙烯，更明确地，是一线性低密度聚乙烯(LLDPE)或一极低密度聚乙烯(VLPE)，所述的聚乙烯材料的密度优选的是0.82～0.95克立方公分，及更优选的是0.85～0.94克立方公分。
例如，所述的立体网状结构的详细制造方法应参考专利文献1和2，本发明可应用到一立体网状结构，在它外围一表层具有比其他区更高的体积密度(图12)，本发明亦可应用到一立体网状结构，在它两侧区域具有比其他区域高的体积密度(图13)，本发明尚可应用到一立体网状结构，在它表层和两侧区域具有比其他区域高的体积密度(图14)，所述的立体网状结构的体积密度优选的是0.01～0.2克立方公分(g/cm3)，然而，所述的较高体积密度区域如表面区域可不必具有此范围的体积密度。
当熔化的树脂自薄柱形管的毛细管挤出时，膨胀比率表示挤出的树脂直径除以毛细管直径得出的一值，并与剪切速率有依存关系，更明确地，本文中膨胀比率以D2/D1表示，其中D1表示将熔化的树脂挤压成细纤维所使用的毛细管的直径(管内部直径)，及D2表示挤压出的细纤维的剖面直径。以下说明膨胀比率的剪切速率相关性，和用于熔融黏度的相关剪切速率相关性的测量检测。样本A～F是根据本发明的实施例来准备，样本A～D使用一极低密度聚乙烯(VLPE)作为材料；及样本E和F使用一线性低密度聚乙烯(LLDPE)作为材料，样本G是由乙烯-乙酸乙烯共聚合物(EVA)制成的一先前技艺制品作为一比较范例。
以下说明膨胀比率的一测量方法和一测量装置，利用为一熔融指数(MI)用以测定熔体流动速率(MFR)的相同测量装置作为膨胀比率的测量装置，为此目的使用CAPILOGRAPH1D(东洋精机株式会社制造)。在190℃的温度，在具有1.0毫米(mm)φ的管内部直径D1和10毫米(mm)长度的毛细管上施加一压力下，以每10分钟3克的挤压速率将材料树脂挤出，挤压材料树脂形成的细纤维利用酒精加以冷却。D2表示细纤维的剖面直径，以D2/D1计算膨胀比率，在材料树脂的不同剪切速率测量膨胀比率。
以下说明膨胀比率与剪切速率之间的关系，膨胀比率与剪切速率有依存关系并随着剪切速率增加而增加，剪切速率表示剪切变形的一暂时变化且与速度梯度同步。当相距"a"(公分)的二平行层具有一速度差”b”(公分/秒)时，剪切速率表示为b/a(1/秒)。
由以下计算公式算出一表现剪切速率，在本说明书中，使用作为平均值的表现剪切速率作为剪切速率。
γ＝4Q/πr3
其中γ表示表现剪切速率(1/秒)，r表示毛细管的半径(公分)，而Q表示流动速率(立方公分/秒(cm3/sec))。
当τ表示一表现剪切应力而η表示一表现熔融黏度时，在以下公式算出表现熔融黏度：
η＝τ/γ
为在190℃的测量温度的测量，使用具有一比率L/D1＝10毫米(mm)/1.0毫米φ的扁平形喷嘴，其中L表示毛细管的长度而D1表示毛细管的直径，使用东洋精机株式会社制造的CAPILOGRAPH作为测量装置。
表一显示在膨胀比率的剪切速率相关性上的测量结果，图1是对应到表一的图表，图1的图表设计显示膨胀比率随着剪切速率的增加而增加的趋势。这些测量结果并无因剪切速率增加而膨胀比率减低的情形。即使在特定测量期间由于如一测量误差而使膨胀比率随着剪切速率增加却发生一异常降低的事，本发明仍适用。
膨胀比率优选的范围在24.3/秒的剪切速率是0.93～1.16，60.8/秒的剪切速率是1.0～1.20，在121.6/秒的剪切速率是1.06～1.23，在243.2/秒的剪切速率是1.11～1.30，在608.0/秒的剪切速率是1.15～1.34，而在1216/秒的剪切速率是1.16～1.38。膨胀比率设成优选的范围在与挤压方向垂直的方向中形成一立体疏-密交错配置，并因此提供如图3～6所示具有高可弯性的一立体网状结构。
[表一]
膨胀比率的剪切速率相关性

测量方法：测量装置：东洋精机株式会社制造的CAPILOGRAPH
测量温度：190℃
毛细管：扁平形喷嘴，具有L/D＝10毫米/1.0毫米φ
表二显示在熔融黏度的剪切速率相关性上的测量结果，图2是对应到表二的图表，图2的图表设计是下降曲线。
[表二]
熔融黏度的剪切速率相关性

测量方法：测量装置：东洋精机株式会社制造的CAPILOGRAPH
测量温度：190℃
毛细管：扁平形喷嘴，具有L/D＝10毫米/1.0毫米φ
通常，一有机高分子材料如聚合物在流动期间具有多个缠绕分子，这些缠绕在流动期间有可能藉由剪切力放开，因此如表二所示，熔融黏度随着剪切速率增加而降低，熔融黏度的降低导致膨胀比率的降低，然而，膨胀比率更明显受到挤压压力影响，因此如表一所示，膨胀比率有随着剪切速率增加而增加的倾向。特别是使用具有较少缠绕分子的聚乙烯具有一显著倾向：在低剪切速率提供小膨胀比率，并随着剪切速率增加而增加膨胀比率。
以下说明在制造立体网状结构中对膨胀比率D2/D1的控制，如由表一所了解，膨胀比率随着剪切速率增加(即随着挤压速率增加)而增加，在一固定剪切速率，具有较低MFR的材料具有较高膨胀比率，在一固定剪切速率，较低模制温度造成较高膨胀比率。在固定剪切速率、材料组成和模制温度的条件下，较低控制速度造成较高膨胀比率。膨胀比率亦随着气隙(毛细管与冷却水表面之间的距离)的减少而增加，膨胀比率随着毛细管长度L与直径D1的比率L/D1增加而增加。
以下根据本发明的实施例说明立体网状结构的排斥力，立体网状结构的排斥力随着材料的膨胀比率或体积密度的变化而有所不同，经由直径150毫米(mm)φ的一圆盘施加一负荷将各样本紧压10毫米以测量排斥力，更明确地，在作为样本的各床垫的中央区域测量床垫凹陷10毫米、 20毫米和30毫米所施加的力作为排斥力。使用的测量装置是IMADA公司制造的一数字力计量器ZPS和测压组件ZPS-DPU-1000N。与EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚合物)作为材料制成立体网状结构的传统制品相比，在包括牵引机的控制速度在内的相同制造条件下，根据本发明的实施例由具有特定膨胀比率和特定密度的聚乙烯制成的立体网状结构，在重复80000次的50％-压缩测试中凹陷少14～30％。在立体网状结构的制造期间，纤维在树脂流动方向中形成交错结构，其在同等排斥力使材料树脂用量减少10～25％，在一固定排斥力的制品重量亦减少10％或更多。
根据本发明的实施例，在具有表层的立体网状结构中，高体积密度的表层造成立体网状结构不可弯曲或不可轻易弯曲，为使立体网状结构的弯曲状况良好，表层厚度优选的是03.～3.5毫米(mm)。优选的是，表层的重量范围是0.05～1.0克(测量用于30毫米长×30毫米宽×4米厚度的尺寸；换算体积密度是0.014～0.278克立方公分(g/cm3))，及表层的细纤维直径是0.1～2.0毫米φ。特别优选的是，立体网状结构的表层重量范围是0.10～0.9克(换算体积密度是0.028～0.250克立方公分)，及表层的细纤维直径是0.2～1.3毫米φ。最优选的是，立体网状结构的表层重量范围是0.4～0.8克(换算体积密度是0.111～0.222克立方公分)，及表层的细纤维直径是0.3～1.0毫米φ。
图3～6根据本发明的实施例显示在弯曲状态和非弯曲状态中的立体网状结构，图7～11以先前技艺作为比较范例显示在弯曲状态和非弯曲状态中的立体网状结构。根据本发明实施例的立体网状结构具有立体疏-密交错配置(图4和图6)，并藉此在弯曲状态中的一弯曲内侧未造成大量皱褶(图3)。另一方面，先前技艺结构未具有立体疏-密交错配置(图7～9)，并在弯曲状态中的一弯曲内侧造成不规则皱褶(图10和图11)。在立体网状结构作为床垫的应用中，这类皱褶造成制品的可用性不佳和早期劣化。根据本发明实施例的立体网状结构抑制这类皱褶的发生并解决这类潜在的问题。
传统上可藉由增加和减低牵引机的控制速度来制造具有疏-密相间配置的立体网状结构，然而最终形成的疏-密相间配置具有不规则配置的疏-密重复单元或大型疏-密重复单元。常改变牵引机的速度会造成制造效率低的问题。另一方面，本发明的一实施例使用上述具有特定膨胀比率和特定密度的聚乙烯作为材料以形成一立体疏-密交错配置，具有适当的疏-密重复单元，不用减低制造效率就可制造出可平顺弯曲的立体网状结构。此外，本发明的实施例可适用在增加和减低牵引机的控制速度，以及适用在牵引机是一致的控制速度，这有助于制造各种特性的立体网状结构。
通常，具有表层的立体网状结构不容易弯曲，并在施力增加弯曲负荷下造成不规则皱褶，如图12所示，本发明的另一实施例是具有表层的立体网状结构，与先前技艺的立体网状结构相比，这个立体网状结构较容易弯曲。即使弯曲立体网状结构会造成一些皱褶，立体疏-密交错配置防止细纤维结构有任何不自然的变形，只会沿着立体疏-密交错配置形成规则的条痕，这可将上述制品的不良可用性和早期劣化情形减到最小限度。立体疏-密交错配置确保良好吸水性和良好排水性而快速弄干。根据本发明实施例的立体网状结构因此有利地应用在医疗用的床垫，是可轻易清洗的。
在两侧增加体积密度的立体网状结构也不容易弯曲，本发明的另一实施例就是这样的立体网状结构(图13)，在这样的立体网状结构作为医疗用床垫的应用中，床垫弯曲可协助病患维持长期坐姿，床垫较硬的两侧协助病患轻易且稳定地自床边起身并使病患能坐在床边上。本发明的另一实施例是具有表层和两侧增加体积密度的一立体网状结构(图14)。
本发明的另一优选的实施例是形成弯曲、不同形状的立体网状结构例如一坐垫，立体网状结构制成的坐垫具有立体疏-密交错配置，因此可轻易弯曲，重量轻又透气。立体疏-密交错配置中具有较高孔隙比率的疏松区比密实区具有较好的透气性，这能有效率地使喷洒在坐垫上的消毒剂或空气清新剂轻易且均质地布满整个坐垫。
在根据本发明实施例的立体网状结构例如作为坐垫的一应用中，人们会感觉因立体疏-密交错配置造成座椅表面上有些不平坦。为解决这个问题，可在立体网状结构上设置一表层。另一材料或相同材料制成的一薄片材料可黏合到根据本发明实施例的立体网状结构上，或与所述的立体网状结构以高热模制，这也解决座椅表面的潜在问题。
在立体网状结构例如作为一汽车座椅的应用中，传统的立体网状结构不容易弯曲，因此通常是由分开制造的不同立体网状结构形成椅垫组件和靠背组件，另一方面，根据本发明实施例的立体网状结构可轻易弯曲，因此可藉由弯曲和折迭单一立体网状结构形成一椅垫组件和一靠背组件。本发明的一实施例是具有立体疏-密交错配置的一立体网状结构，并藉由增加和减低控制速度而具有更显著变化的体积密度。例如，如图15所示，形成一区域A具有一高体积密度并作为椅垫使用；形成一区域B具有一低体积密度并作为椅垫组件与一靠背组件之间的一转弯处使用；并形成一区域C具有比转弯处高且比椅垫低的一中间体积密度以作为靠背组件使用。这提供具备充足效能如舒适性的座椅，同时能简化一体成型的立体网状结构的制造和组装，因此降低制造成本。
抗微生物剂、阻燃剂或不可燃材料与所述的聚酯材料混合会改变比重和黏度，并形成不易弯曲的立体网状结构。然而，本发明的实施例可应用在混合有这类添加剂的材料，能制造出一立体网状结构具有不可燃、阻燃和抗微生物的能力，并藉由立体疏-密交错配置以改善可弯曲性。
以下说明为使立体网状结构弯曲状况良好，在制造作为测量样本所使用的挤压器和牵引机的各种条件与体积密度之间的关系。利用具有40毫米(mm)螺旋直径的一挤压器和具有1.0毫米φ的毛细管直径(喷嘴直径)的一喷嘴，制造出具有80毫米厚度和270毫米宽度的数个立体网状结构。在螺旋旋转速度是60rpm(每分钟转速)(挤压速率约每小时14公斤)，为使立体网状结构弯曲状况良好，牵引机的控制速度和体积密度分别是在1.7～3.2毫米/秒(mm/sec)的范围和0.0303～0.0563克立方公分(g/cm3)的范围。例如，在螺旋旋转速度是60rpm、牵引机的控制速度是2.9毫米/秒和体积密度是0.0502克立方公分的条件下，当弯曲立体网状结构时可在表面上观察到一些皱褶。另一方面，在螺旋旋转速度是60rpm，牵引机的控制速度是3.1毫米/秒和体积密度是0.0446克立方公分的条件下，立体网状结构的弯曲状况良好。在具有一表层的立体网状结构中，为使立体网状结构的弯曲状况良好，表层的体积密度和细纤维直径分别是在0.13～0.27克立方公分的范围和0.1～1.2毫米φ的范围。例如，在螺旋旋转速度是60rpm和牵引机的控制速度不比2.9毫米/秒高的条件下，表层的体积密度超过0.27克立方公分，并在弯曲立体网状结构时观察到一些皱褶。得出上述的测量值是假定上述具有80毫米厚度和270毫米宽度的立体网状结构，表层的范围是从表面到4毫米的深度。利用喷嘴直径的变化或喷嘴孔数目的变化，结合在这些范围中的体积密度和细纤维直径，能使立体网状结构在厚度方向中具有不同的体积密度而弯曲状况良好。
工业实用性
本发明的立体网状结构可应用在坐垫、沙发、床(床垫)和椅垫(沙发除外)上。