[0001] La presente invenzione riguarda un materasso o guanciale per un letto, fabbricato in poliuretano espanso flessibile.
[0002] Come noto, i materassi e i guanciali sono utilizzati come corpo di appoggio su un letto, per il riposo o la degenza di un utilizzatore. Questi oggetti vengono acquistati sia per un uso domestico privato, sia nei settori pubblici (ad esempio ospedali, case di cura, alberghi) dove esistono esigenze anche più stringenti.
[0003] E' pure noto di fabbricare questi oggetti con materiale poliuretanico flessibile.
[0004] La chimica dei poliuretani è basata sulla reazione di isocianati con molecole contenenti idrogeni attivi. I gruppi -NCO contenuti nella molecola di isocianato vengono fatti reagire velocemente, in presenza di idonei catalizzatori, con atomi di idrogeno legati ad atomi più elettronegativi del carbonio. Questa reazione porta alla formazione della struttura polimerica desiderata; in associazione ad essa, si svolge parallelamente una reazione di produzione di gas, per esempio anidride carbonica (derivante dalla reazione di isocianato con acqua).
[0005] Tipicamente, per la produzione di materassi e guanciali si possono operare i seguenti processi di produzione:
blocco in continuo;
blocco in discontinuo;
stampaggio.
[0006] A solo titolo di esempio, si descrivono qui brevemente gli aspetti principali del processo da blocco in continuo. Da cisterne di stoccaggio, adeguatamente dimensionate e strutturate per le materie prime e gli additivi utilizzati, i componenti chimici vengono spostati, con pompe di circolazione/dosaggio, lungo linee dedicate di collegamento, verso una testa di miscelazione ed erogazione. Nella testa di miscelazione è possibile modificare differenti parametri di miscelazione. La testa di erogazione fa capo ad una linea di schiumatura, dove viene prodotto in continuo un blocco di poliuretano espanso, di idonea altezza e larghezza, che viene poi tagliato secondo la lunghezza desiderata per la produzione di lunghi "pani" di poliuretano.
[0007] Questi ultimi vengono poi immagazzinati in piani di maturazione, sino al successivo taglio in blocchi, rotoli a foglia continua o lastre di dimensioni adeguate alla produzione dell'oggetto finito.
[0008] Nel mercato sono offerti già molteplici tipi di guanciali e materassi di poliuretano. I guanciali sono tipicamente ottenuti per stampaggio o da sagomatura di blocchi, mentre i materassi possono essere anche ricavati da lastre singole o lastre accoppiate di poliuretano diverse fra loro (per densità, comportamento meccanico, caratteristiche sanitarie, e così via) per ottenere un prodotto finito che risponda al meglio alle esigenze dell'utilizzatore. Rotoli in foglia continua di poliuretano vengono tipicamente utilizzati nella trapuntatura con ovatte e tessuti, per esempio per ricavare le coperture di finitura che vengono applicate sulla superficie esterna delle lastre di cui si compongono i materassi.
[0009] Benché il poliuretano possieda già di per sè delle buone caratteristiche termiche, unite a buone qualità di traspirazione, la Richiedente si è posta l'obiettivo di offrire un guanciale ed un materasso perfezionati, che producano una sensazione gradevole di comfort all'utilizzatore in molteplici condizioni di temperatura. In particolare, si desidera offrire un materasso che sia in grado di contribuire alla regolazione della temperatura corporea, garantendo un migliore comfort in tutti i casi in cui il corpo dell'utilizzatore risulti - per vari motivi, temporanei o patologici -surriscaldato o raffreddato.
[0010] Tale scopo viene conseguito con un prodotto come descritto nei suoi tratti essenziali nella allegata rivendicazione principale.
[0011] Altri aspetti inventivi del trovato sono descritti nelle rivendicazioni subordinate.
[0012] Ulteriori caratteristiche e vantaggi del prodotto secondo l'invenzione risulteranno comunque meglio evidenti dalla descrizione dettagliata che segue, data a titolo di esempio.
[0013] La Richiedente è partita dalla selezione di sostanze che sperimentano un cambiamento di fase con rilascio/assorbimento di energia termica in un intervallo di temperatura che può risultare vantaggioso. Durante il cambiamento di fase, tali materiali a cambiamento di fase, anche detti materiali PCM, cedono calore latente (passando dallo stato liquido a quello solido) o assorbono calore latente (passando dallo stato solido a quello liquido), divenendo quindi capaci di apportare o sottrarre calore all'ambiente circostante in proporzione al proprio volume.
[0014] Le fasi da considerare sono quella solida e liquida, poiché quella gassosa implicherebbe notevoli problematiche pratiche, principalmente legate ai cambiamenti di volume, che la rendono scarsamente impiegabile.
[0015] Sostanze particolarmente vantaggiose per lo specifico impiego qui considerato - che si indicheranno nel seguito come sostanze termoregolanti - sono i cosiddetti materiali PCM ad elevato calore latente di condensazione, che presentano una temperatura di cambiamento di stato nell'intervallo tra 18 e 37 [deg.]C, corrispondente all'intervallo di temperature adatto a conferire una sensazione di benessere ad un corpo di un utilizzatore.
[0016] Tali sostanze esistono sia in forma organica (ad esempio paraffina o acidi grassi), sia in forma inorganica (per esempio sali idrati, quali MnH2O) e si manifestano anche in forme eutettiche. Esse hanno inoltre una capacità di immagazzinare energia da 5 a 14 volte superiore ad altre sostanze di riferimento, quali l'acqua.
[0017] Preferibilmente, nella presente applicazione, tali sostanze termoregolanti sono scelte tra le paraffine.
[0018] Secondo la presente invenzione, tali sostanze, preparate in forma granulare o in polvere, vengono preventivamente microincapsulate.
[0019] La tecnologia denominata "microincapsulazione" permette di contenere all'interno di un "guscio" una sostanza e di proteggerla dagli agenti esterni. Le microcapsule possono avere dimensioni variabili da 3 a 800 [micro]m. La tecnica di microincapsulazione è di per sé nota e quindi non verrà ulteriormente descritta in dettaglio. Nel caso specifico, con applicazione a sostanze termoregolanti idonee, il guscio di ciascuna microcapsula può essere di uno dei seguenti materiali preferiti poliesteri, poliacrilati, polimeri vinilici o cere.
[0020] Una volta ottenute le microsfere della sostanza termoregolante prescelta, esse vengono sottoposte ad un processo di dispersione in un veicolo compatibile con la reazione di formazione di un poliuretano espanso. Non si utilizzano tecniche di dispersione quali a sfere o a cilindri per ridurre al minimo lo stress meccanico sulla miscela.
[0021] Il veicolo può essere sia di tipo reattivo, così che rimanga legato nella matrice polimerica, sia non reattivo. Nella prima ipotesi se ne deve poi considerare la presenza durante il calcolo chimico formulativo, per far sì che la reazione di polimerizzazione del poliuretano avvenga secondo quanto desiderato; nella seconda ipotesi, si deve semplicemente scegliere una sostanza che non pregiudichi il rispetto dei principali standard di settore per quanto concerne l'ambiente, la salute e la sicurezza dei lavoratori, la salute dell'utilizzatore in considerazione dei campi di utilizzo del prodotto finito. Nella scelta del veicolo devono essere infine considerati anche gli aspetti di compatibilità chimica con la natura della membrana della microsfera.
[0022] Come esempio di veicolo reattivo si cita qui un poliolo; come veicolo non reattivo si considera, ad esempio un plastificante non ftalico.
[0023] In aggiunta al veicolo, nel caso sia necessario mantenere una buona omogeneità di dispersione, possono essere introdotti nella medesima dispersione anche additivi bagnanti e stabilizzanti.
[0024] La dispersione così ottenuta, formata da microsfere (sostanza a cambiamento di fase microincapsulata) e da poliolo ed eventuale bagnante, viene utilizzata nella produzione di poliuretano espanso flessibile.
[0025] Il prodotto finito (guanciale o materasso) ottenibile secondo l'invenzione può essere fabbricato attraverso l'utilizzo di varie tecnologie per la produzione di poliuretano espanso flessibile, sia da blocco in continuo che da stampaggio.
[0026] Le densità dei poliuretani variano generalmente da 25 a 100 kg/m<3>; gli isocianati possono essere TDI (toluendiisocianato), MDI (metilendifenilisocianato) e IPDI (isoforondiisocianato); la natura del poliolo può essere, etere convenzionale a base ossido di etilene e/o ossido di propilene, ad alta resilienza ed estere, contenenti o meno graffature per aumentare le caratteristiche di durezza del poliuretano. Possono essere utilizzati anche polioli a base vegetale, ossia ottenuti da fonti rinnovabili.
[0027] All'interno della formulazione di poliuretano, le percentuali in peso della dispersione additivante, in termini di sole microsfere sul peso finito della schiuma, possono variare, a seconda della densità e/o dell'utilizzo finale del poliuretano, da 3% a 30% in peso.
[0028] Il trattamento individuato come preferibile secondo la presente invenzione, è di massa: esso prevede quindi l'utilizzo di una pompa a pistoni, ingranaggi o peristaltica per il dosaggio della dispersione additivante direttamente nella camera di miscelazione del poliuretano.
[0029] I poliuretani così ottenuti:
- nel caso della produzione di blocco in continuo e/o discontinuo, vengono tagliati e sagomati per ottenere rotoli per la trapuntatura, lastre materasso o guanciali;
- nel caso della produzione in stampaggio, vengono stampati e sformati per ottenere lastre materasso o guanciali.
[0030] In particolare, la copertura del materasso può essere costituita da poliuretano con additivante termoregolante tagliato in rotolo a foglia continua o lastra accoppiati con tessuti, mentre l'imbottitura del materasso può essere costituita in uno dei seguenti modi:
A. un'unica lastra di poliuretano con additivante termoregolante;
B. due lastre sovrapposte, preferibilmente utilizzando nella sola lastra superficiale (ossia quella destinata a restare più vicina al corpo dell'utilizzatore) il poliuretano prodotto con additivante termoregolante;
C. tre lastre sovrapposte, preferibilmente utilizzando nelle sole lastre superficiali il poliuretano prodotto con la tecnologia secondo l'invenzione, eventualmente con caratteristiche termoregolanti diverse (lato inverno, lato estate).
[0031] Nel secondo caso (B), la lastra superficiale presenta generalmente valori di sforzo in compressione CV40 (kPa) più bassi, per dare una maggiore sensazione di comfort, mentre la lastra inferiore serve da sostegno con valori di sforzo in compressione CV40 (kPa) più alti.
[0032] Nel terzo caso (C) le due lastre superficiali presentano generalmente valori di sforzo in compressione CV40 (kPa) più bassi, per dare una maggiore sensazione di comfort, mentre la lastra centrale serve da sostegno con valori di sforzo in compressione CV40 (kPa) più alti.
[0033] In tutti i casi le facce superficiali delle lastre, dalla parte rivolta verso l'utilizzatore potranno essere piane o presentare delle sagomature di geometria diversa. Le sagomature hanno lo scopo di creare zone a "durezza" differenziata e/o creare un effetto "massaggiante".
[0034] I poliuretani espansi flessibili utilizzabili nella formulazione secondo l'invenzione, per la fabbricazione di materassi, coperture trapuntate e guanciali, possono essere:
polieteri convenzionali;
polieteri ad alta resilienza;
viscoelastici.
[0035] Nel caso del materasso, le schiume viscoelastiche sono preferibilmente da impiegarsi nelle ricoperture trapuntate o per le lastre superficiali, poste a contatto con l'utilizzatore: infatti, data la loro tendenza ad accogliere maggiormente il corpo rispetto alle altre schiume, esse sono più indicate per il trattamento termoregolante che non per le caratteristiche di supporto della lastra centrale o inferiore.
[0036] Come accennato, nei materassi di gamma elevata (della tipologia C) si può prevedere l'utilizzo di due lastre con poliuretani a trattamento termoregolante differente. Si ottiene così un materasso avente:
- un lato invernale, che presenta superficialmente un poliuretano con microsfere termoregolanti a punto di fusione più basso;
- un lato estivo che presenta superficialmente un poliuretano con microsfere termoregolanti a punto di fusione più alto.
[0037] Per la ricopertura finale del materasso possono poi essere utilizzati tessuti a fibra naturale o sintetica, il solo tessuto o coperture trapuntate contenenti poliuretano additivato con il materiale termoregolante, ed altre coperture non rimovibili o rimovibili.
[0038] Per la fabbricazione del guanciale è generalmente preferibile utilizzare un unico poliuretano espanso flessibile con trattamento termoregolante (successivamente sagomato nel caso in cui venga ricavato da produzione di blocco in continuo), con differenti disegni.
[0039] A dimostrazione dell'azione termoregolante esplicata dalle microsfere contenenti PCM introdotte in un poliuretano espanso flessibile utilizzato per materasso (lastre interne e/o di ricopertura) e/o guanciale come indicato nella presente invenzione, si può far riferimento al grafico allegato.
[0040] Un campione di poliuretano espanso flessibile additivato con microcapsule contenenti sostanze termoregolanti, è stato sottoposto ad un test secondo normativa ASTM D 7024.
[0041] La prova consiste nel sottrarre e fornire alternativamente alla schiuma una determinata quantità di energia termica, provocando così cicli di raffreddamento e successivo riscaldamento della matrice polimerica.
[0042] Il test è stato condotto a due differenti temperature di partenza: nel caso della curva esterna si è partiti da una temperatura di circa 41 [deg.]C, nel caso della curva interna tenendo come temperatura di partenza circa 25,5 [deg.]C.
[0043] Si nota chiaramente che, pur sottraendo o cedendo al polimero la stessa quantità di energia, lavorando in prossimità di temperature nell'intervallo di azione delle sostanze contenute nelle microsfere (ossia in un intervallo in cui la sostanza PCM subisce effettivamente un cambiamento di fase), la massa di polimero subisce delle variazioni di temperatura ridotte rispetto al grafico esterno, registrato sullo stesso campione ma al di fuori delle temperature nelle quali agiscono le sostanze termoregolanti.
[0044] I PCM introdotti nel polimero attraverso la microincapsulazione, in fase di raffreddamento, hanno ceduto al polimero calore immagazzinato sotto forma di energia, mentre in fase di riscaldamento hanno immagazzinato energia, sottraendo calore al polimero.
[0045] II test ha dato una chiara dimostrazione del beneficio, in funzione dell'aumentato confort di utilizzo, che la presente invenzione comporta quando materiali poliuretanici espansi vengono utilizzati nel settore del materasso e del guanciale. In sostanza, l'azione di termoregolazione permette di ridurre i picchi di temperatura aumentando notevolmente la sensazione di benessere e di comfort durante l'utilizzo.
[0046] Va inoltre sottolineato che la possibilità di estendere l'azione di termoregolazione ad un ampio intervallo di temperature (per esempio tra 18 e 37 [deg.]C), utilizzando miscele di microcapsule contenenti differenti PCM, nonché la modalità di additivazione principalmente di massa, permettono di modulare e prolungare nel tempo il beneficio dimostrato dal test precedentemente descritto.
[0047] Come accennato più sopra, si consideri che un materasso, ma soprattutto un guanciale, può essere vantaggiosamente fabbricato anche mediante stampaggio.
[0048] Nel caso in cui si ricavino questi pezzi finiti da stampaggio, anziché da sagomatura di blocco prodotto con la tecnica in continuo, è possibile introdurre, in aggiunta a quanto sopra già esposto, l'ulteriore seguente originale caratteristica.
[0049] Durante la fase di preparazione dello stampo, si interviene dapprima deponendo uno strato di microsfere (sostanza termoregolante microincapsulata) sulle superfici interne dello stesso. Le superfici dello stampo interessate da questa deposizione, sono almeno quelle che nel prodotto finito risultano rivolte verso l'utilizzatore finale.
[0050] La deposizione ha lo scopo di fissare in maniera reversibile e temporanea le microsfere alle superfici interne dello stampo. Per migliorare l'adesione di spessore uniforme delle microsfere su superfici non piane, è possibile disporre preventivamente sulle superfici interne dello stampo un velo dello stesso distaccante che normalmente viene utilizzato per facilitare le operazioni di rimozione del pezzo finito dallo stampo. Lo strato di microsfere così ottenuto è di uno spessore dell'ordine del diametro delle microsfere, cioè da 3 a 800 [micro]m.
[0051] Una volta richiuso lo stampo ed iniettata la miscela di reazione a base di poliuretano, le microsfere rimangono automaticamente inglobate nella matrice polimerica, sulla parte superficiale del particolare stampato mediante trasferimento dalle pareti interne dello stampo.
[0052] Con questa modalità si ottengono i seguenti ulteriori vantaggi:
- si facilita ulteriormente il distacco del pezzo finito dallo stampo a fine processo, poiché lo strato di microsfere agisce come una "polvere distaccante";
- si aumenta notevolmente la concentrazione delle microsfere in prossimità delle zone superficiali, incrementando quindi la potenzialità di termoregolazione.
[0053] Come si evince da quanto sopra, tramite l'originale assemblaggio proposto nell'invenzione, si conseguono perfettamente gli scopi esposti nelle premesse.
[0054] In particolare, il materasso o guanciale prodotto con poliuretano espanso flessibile additivato con microcapsule di sostanze termoregolanti, con cambiamento di fase nell'intervallo di temperature 18-37 [deg.]C (intervallo entro il quale il corpo umano è in grado di determinare la fusione del materiale termoregolante a cambiamento di fase), permette di offrire all'utilizzatore finale un maggior confort grazie all'azione di immagazzinamento e cessione di energia sotto forma di calore operata dalle microsfere. Queste creano un microclima che permette di compensare i picchi di temperatura, migliorando la qualità del sonno o una prolungata degenza.
[0055] S'intende comunque che la protezione dell'invenzione descritta sopra non è limitata alla particolare configurazione illustrata, ma si estende ad ogni altra variante costruttiva equivalente, così come definita nelle rivendicazioni allegate.
[0001] The present invention relates to a mattress or pillow for a bed, made of flexible expanded polyurethane.
[0002] As is known, mattresses and pillows are used as a support body on a bed, for the rest or the stay of a user. These objects are purchased both for private domestic use and in the public sectors (for example hospitals, nursing homes, hotels) where there are even more stringent needs.
[0003] It is also known to manufacture these objects with flexible polyurethane material.
[0004] The chemistry of polyurethanes is based on the reaction of isocyanates with molecules containing active hydrogens. The -NCO groups contained in the isocyanate molecule are reacted quickly, in the presence of suitable catalysts, with hydrogen atoms bonded to more electronegative carbon atoms. This reaction leads to the formation of the desired polymeric structure; in association with it, a gas production reaction takes place in parallel, for example carbon dioxide (deriving from the reaction of isocyanate with water).
[0005] Typically, the following production processes can be used for the production of mattresses and pillows:
continuous block;
block in discontinuous;
printing.
[0006] By way of example only, the main aspects of the continuous blocking process are briefly described here. From storage tanks, adequately sized and structured for the raw materials and additives used, the chemical components are moved, with circulation / dosing pumps, along dedicated connection lines, towards a mixing and dispensing head. In the mixing head it is possible to modify different mixing parameters. The dispensing head is connected to a foaming line, where a block of expanded polyurethane is produced continuously, of suitable height and width, which is then cut according to the desired length for the production of long "pani" of polyurethane.
[0007] The latter are then stored in ripening planes, until the next cut in blocks, continuous leaf rolls or slabs of adequate size for the production of the finished object.
[0008] Many types of polyurethane pillows and mattresses are already on the market. The cheek pads are typically obtained by molding or shaping blocks, while the mattresses can also be made from single sheets or coupled sheets of polyurethane different from each other (for density, mechanical behavior, sanitary characteristics, and so on) to obtain a finished product that best meets the needs of the user. Rolls of continuous polyurethane foil are typically used in quilting with wadding and fabrics, for example to obtain the finishing covers that are applied to the outer surface of the slabs of which the mattresses are made.
[0009] Although the polyurethane already possesses good thermal characteristics in itself, combined with good qualities of transpiration, the Applicant has set itself the goal of offering an improved pillow and mattress, which produce a pleasant sensation of comfort for the user. in multiple temperature conditions. In particular, we want to offer a mattress that is able to contribute to the regulation of body temperature, guaranteeing better comfort in all cases where the user's body is - for various reasons, temporary or pathological - overheated or cooled.
[0010] This object is achieved with a product as described in its essential features in the appended main claim.
[0011] Other inventive aspects of the invention are described in the subordinate claims.
[0012] Further characteristics and advantages of the product according to the invention will however become clearer from the detailed description which follows, given by way of example.
[0013] The Applicant started from the selection of substances that experience a phase change with release / absorption of thermal energy in a temperature range that can be advantageous. During the phase change, these phase change materials, also called PCM materials, give off latent heat (passing from the liquid to the solid state) or absorb latent heat (passing from the solid to the liquid state), thus becoming capable of making or subtract heat from the surrounding environment in proportion to its volume.
[0014] The phases to be considered are the solid and the liquid, since the gaseous phase would involve considerable practical problems, mainly related to the volume changes, which make it scarcely usable.
[0015] Particularly advantageous substances for the specific use considered here - which will be referred to hereinafter as thermoregulating substances - are the so-called PCM materials with high latent heat condensation, which have a temperature of change of state in the range between 18 and 37 [ deg.] C, corresponding to the temperature range suitable for giving a sensation of well-being to a user's body.
[0016] These substances exist both in organic form (for example paraffin or fatty acids), and in inorganic form (for example hydrated salts, such as MnH2O) and are also manifested in eutectic forms. They also have a capacity to store energy 5 to 14 times higher than other reference substances, such as water.
[0017] Preferably, in the present application, these thermoregulating substances are selected from the paraffins.
[0018] According to the present invention, these substances, prepared in granular or powder form, are previously microencapsulated.
[0019] The technology called "micro-encapsulation" allows to contain inside a "shell" a substance and to protect it from external agents. The microcapsules can have sizes ranging from 3 to 800 [micro] m. The microencapsulation technique is known per se and therefore will not be further described in detail. In the specific case, with application to suitable thermoregulating substances, the shell of each microcapsule can be of one of the following preferred materials: polyesters, polyacrylates, vinyl polymers or waxes.
[0020] Once the microspheres of the selected thermoregulating substance have been obtained, they are subjected to a dispersion process in a vehicle compatible with the formation reaction of an expanded polyurethane. No dispersion techniques are used such as balls or cylinders to minimize mechanical stress on the mixture.
[0021] The vehicle can be either reactive, so that it remains bound in the polymeric matrix, or non-reactive. In the first hypothesis, its presence must then be considered during the chemical formulation calculation, to ensure that the polymerization reaction of the polyurethane takes place as desired; in the second hypothesis, one must simply choose a substance that does not compromise compliance with the main industry standards regarding the environment, the health and safety of workers, the health of the user in consideration of the fields of use of the finished product. In the choice of the vehicle, the aspects of chemical compatibility with the nature of the microsphere membrane must also be considered.
[0022] As an example of a reactive vehicle, a polyol is mentioned here; as a non-reactive vehicle it is considered, for example a non-phthalate plasticizer.
[0023] In addition to the vehicle, if it is necessary to maintain a good dispersion homogeneity, wetting and stabilizing additives can also be introduced in the same dispersion.
[0024] The dispersion thus obtained, formed by microspheres (a microencapsulated phase change substance) and from polyol and an eventual wetting agent, is used in the production of flexible expanded polyurethane.
[0025] The finished product (pillow or mattress) obtainable according to the invention can be manufactured through the use of various technologies for the production of flexible expanded polyurethane, both from continuous block and from molding.
[0026] The densities of polyurethanes generally vary from 25 to 100 kg / m <3>; the isocyanates can be TDI (toluenediisocyanate), MDI (methylenediphenyl isocyanate) and IPDI (isophorone isocyanate); the nature of the polyol can be high resilience and ester based conventional ether based on ethylene oxide and / or propylene oxide, containing or no scratches to increase the hardness characteristics of the polyurethane. Plant-based polyols can also be used, ie obtained from renewable sources.
[0027] Within the polyurethane formulation, the percentages by weight of the additive dispersion, in terms of only microspheres on the finished weight of the foam, can vary, depending on the density and / or end use of the polyurethane, from 3% at 30% by weight.
[0028] The treatment identified as preferable according to the present invention is mass: it therefore provides for the use of a piston, gear or peristaltic pump for dosing the additive dispersion directly into the mixing chamber of the polyurethane.
[0029] The polyurethanes thus obtained:
- in the case of continuous and / or discontinuous block production, they are cut and shaped to obtain rolls for quilting, mattress sheets or pillows;
- in the case of molding production, they are printed and molded to obtain mattress or pillow sheets.
[0030] In particular, the mattress cover can be made of polyurethane with a thermoregulating additive cut into a continuous leaf roll or slab coupled with fabrics, while the mattress padding can be constituted in one of the following ways:
A. single sheet of polyurethane with thermoregulating additive;
B. two superimposed slabs, preferably using only the surface plate (that is, the one intended to remain closer to the user's body) the polyurethane produced with a thermoregulating additive;
C. three overlapping plates, preferably using only the surface sheets of the polyurethane produced with the technology according to the invention, possibly with different thermoregulating characteristics (winter side, summer side).
[0031] In the second case (B), the surface plate generally has lower compressive stress values CV40 (kPa), to give a greater sensation of comfort, while the lower plate serves as a support with CV40 compressive stress values ( kPa) higher.
[0032] In the third case (C) the two surface plates generally have lower compressive stress values CV40 (kPa), to give a greater feeling of comfort, while the central plate serves as a support with CV40 compressive stress values ( kPa) higher.
[0033] In all cases the surface faces of the slabs, from the side facing the user, may be flat or have shapes of different geometry. The shapes are designed to create areas of "hardness" differentiated and / or create a "massaging" effect.
[0034] The flexible expanded polyurethanes usable in the formulation according to the invention, for the manufacture of mattresses, quilted covers and pillows, can be:
conventional polyethers;
high resilience polyethers;
viscoelastic.
[0035] In the case of the mattress, the viscoelastic foams are preferably to be used in quilted coatings or for superficial slabs, placed in contact with the user: in fact, given their tendency to receive more the body than the other foams, they are more suitable for thermoregulating treatment than for the support characteristics of the central or lower slab.
[0036] As mentioned, in high-end mattresses (of the C type) it is possible to use two sheets with polyurethanes with different thermoregulating treatment. In this way a mattress is obtained having:
- a winter side, which superficially presents a polyurethane with lower thermoregulating microspheres;
- a summer side that has a surface polyurethane with thermoregulating microspheres with a higher melting point.
[0037] For the final covering of the mattress, natural or synthetic fiber fabrics can be used, the only fabric or quilted covers containing polyurethane added with the thermoregulating material, and other non-removable or removable covers.
[0038] For the manufacture of the pillow it is generally preferable to use a single flexible expanded polyurethane with heat-regulating treatment (subsequently shaped if it is obtained from continuous block production), with different designs.
[0039] As a demonstration of the thermoregulating action carried out by the microspheres containing PCM introduced in a flexible expanded polyurethane used for a mattress (internal and / or recoating sheets) and / or pillow as indicated in the present invention, reference can be made to the attached graph.
[0040] A sample of flexible expanded polyurethane added with microcapsules containing thermoregulating substances, was subjected to a test in accordance with ASTM D 7024.
[0041] The test consists in subtracting and alternatively supplying to the foam a determined quantity of thermal energy, thus causing cooling cycles and subsequent heating of the polymeric matrix.
[0042] The test was carried out at two different starting temperatures: in the case of the external curve we started from a temperature of about 41 [deg.] C, in the case of the internal curve, taking as starting temperature about 25.5 [ deg.] C.
[0043] It is clearly noted that, while subtracting or yielding the same amount of energy to the polymer, working near temperatures in the range of action of the substances contained in the microspheres (ie in an interval in which the substance PCM actually undergoes a change of phase), the polymer mass undergoes reduced temperature variations compared to the external graph, recorded on the same sample but outside the temperatures in which the thermoregulating substances act.
[0044] The PCMs introduced into the polymer through the microencapsulation, in the cooling phase, have yielded to the polymer heat stored in the form of energy, while in the heating phase they have stored energy, subtracting heat from the polymer.
[0045] The test has given a clear demonstration of the benefit, according to the increased comfort of use, that the present invention entails when expanded polyurethane materials are used in the mattress and pillow sector. In essence, the thermoregulation action reduces the temperature peaks, considerably increasing the feeling of well-being and comfort during use.
[0046] It should also be emphasized that the possibility of extending the thermoregulation action to a wide temperature range (for example between 18 and 37 [deg.] C), using mixtures of microcapsules containing different PCMs, as well as the additive method mainly of mass, they allow to modulate and to prolong in the time the benefit demonstrated by the test previously described.
[0047] As mentioned above, it should be considered that a mattress, but above all a pillow, can be advantageously manufactured also by molding.
[0048] In the case in which these finished molding pieces are obtained, rather than by block shaping produced with the continuous technique, it is possible to introduce, in addition to the above already described, the following further original characteristic.
[0049] During the mold preparation phase, first of all, a layer of microspheres (micro-encapsulated thermoregulating substance) is deposited on the inner surfaces of the same. The surfaces of the mold affected by this deposition are at least those that are turned towards the end user in the finished product.
[0050] Deposition has the purpose of reversibly and temporarily fixing the microspheres to the internal surfaces of the mold. To improve the adhesion of uniform thickness of the microspheres to uneven surfaces, it is possible to previously place on the internal surfaces of the mold a veil of the same release agent which is normally used to facilitate the operations of removing the finished piece from the mold. The layer of microspheres thus obtained is of a thickness in the order of the diameter of the microspheres, ie from 3 to 800 [micro] m.
[0051] Once the mold is closed and the polyurethane-based reaction mixture is injected, the microspheres are automatically incorporated into the polymeric matrix, on the surface part of the molded detail by transferring it from the inner walls of the mold.
[0052] With this mode the following additional advantages are obtained:
- further detachment of the finished piece from the mold at the end of the process is facilitated, since the layer of microspheres acts as a "release powder";
- the concentration of the microspheres in the vicinity of the superficial zones is considerably increased, thus increasing the thermoregulation potential.
[0053] As can be deduced from the above, by the original assembly proposed in the invention, the objects set forth in the premises are perfectly achieved.
[0054] In particular, the mattress or pillow produced with flexible expanded polyurethane added with microcapsules of thermoregulating substances, with phase change in the temperature range 18-37 [deg.] C (range within which the human body is able to determine the melting of the thermoregulating material with phase change), allows to offer the end user greater comfort thanks to the action of storage and transfer of energy in the form of heat operated by the microspheres. These create a microclimate that allows you to compensate for temperature peaks, improving sleep quality or prolonged hospital stay.
[0055] It is understood, however, that the protection of the invention described above is not limited to the particular configuration illustrated, but extends to any other equivalent constructive variant, as defined in the attached claims.