用于热管理的多层缓冲组件的制作方法

1.本文描述了用于热管理的多层缓冲组件，其中与常规的基于织物和/或基于泡沫的组件相比，该组件增加了热传递速率。


背景技术：

2.在用于服装、床上用品和接触个体的其他材料的基于织物和基于泡沫的产品中，热管理性质已经变得合乎需要。这些材料可吸收并保留来自个体的热量，这可对个体产生不适感。已经开发出在一段时间内散热并感觉凉爽的枕头和床垫。通过将高导热或吸热颗粒整合到聚氨酯、胶乳或其他类型的泡沫中，或通过局部涂覆具有高导热或吸热颗粒的涂层，可以降低这些产品的接触温度。这两种方法都有明显的缺点。
3.将高导热颗粒(热导率》200w/m
·
k)整合到具有低热导率(《5w/m
·
k)的基质中增加了复合材料的总体热导率。然而，导热颗粒的颗粒性质仅提供复合材料热导率的有限改善。类似地，将作为局部涂层的一部分施加的导热颗粒掺入树脂基载体中。树脂具有低热导率，这抵消了颗粒的高热导率，因此复合涂层仅提供涂覆产品的总热导率的有限改善。
4.吸热颗粒通常包括相变材料(“pcm”)，其具有高熔化热并且能够在已知的一致温度下储存和释放能量。pcm吸收的热量以及因此pcm对织物或泡沫的热传递速率的影响取决于存在的pcm的质量，其受到技术和实际考虑的限制，例如应用技术和期望的触觉特性(例如，成品服装、床上用品或其他材料将对个人感觉如何)。任何微胶囊化增加pcm的有效质量，而不会成比例地增加可吸收的热量，并且还导致非常凉爽的效果。
5.期望开发具有更好的热管理性质的基于织物和基于泡沫的组件。这些组件可用于许多应用，例如床垫、室内装饰品和服装。理想地，该组件将在延长的时间段内减少个体的热不适的感觉。


技术实现要素：

6.本文所述的多层缓冲组件可用于床上用品、软垫家具、服装和其中多层缓冲组件将接触个体的其他应用中，以增加个体的热舒适感。该组件包括至少一个导热层，该导热层包括导热膜。在使用中，导热膜将热量从使用者身体传递走，而不损害组件的柔性、缓冲和其他舒适性相关特性。
附图说明
7.图1a-1e是根据本公开的各种多层缓冲组件的横截面视图的示意图。
8.图2a-2j是与本公开一致的各种导热层的示意图。
9.图3a和图3b是根据本公开的多层缓冲组件的示意图。
10.图4a和图4b是根据本公开的多层缓冲组件的示意图。
11.图5a-5e是床垫组件的示意图，包括标准床垫组件和根据本公开的四个多层缓冲组件。
具体实施方式
12.本文提供了多层缓冲组件，其用作或用于消费产品，例如床垫或缓冲座垫。该多层缓冲组件包括至少两个可压缩层和在两个可压缩层之间的至少一个导热层。可压缩层包括基于织物的层和/或基于泡沫的层，并且该导热层赋予组件有益的热管理性质，而不会不利地影响由可压缩层提供的柔性和缓冲性质。因此，本文所述的组件适用于床上用品、软垫家具、服装和其他应用，其中该组件将接触使用者并且柔性和/或缓冲对于使用者舒适性是重要的。导热层促进通过组件的主动散热。在一些情况下，主动散热使得组件在延长的时间段内触摸时感觉凉爽。这种凉爽感可以增加由该组件制成的衣服、床上用品或其他产品的舒适性。
13.如本文所用，除非另有说明，术语“织物”是指纤维的任何组合，包括但不限于织造的、非织造的或针织的纤维。织物的非限制性示例包括纺织品和布。如本文所用，除非另有说明，术语“纤维”是指适于生产织物的任何天然或合成聚合物。如本文所用，“泡沫”是指内部含有气泡的固体有机材料。通常，泡沫是聚合物，但在一些示例中，该固体不需要是聚合物。然而，在任何情况下，如本文所用的术语“泡沫”不包括金属泡沫。如本文所用，除非另有说明，否则术语“皮革”是指源自动物生皮或合成等同物/仿制品的任何材料。
14.作为一个非限制性示例，本文所述的组件可以是床垫或床垫的一部分。本文所述的组件可用于任何类型的商业床垫，诸如基于泡沫的床垫或内弹簧床垫。虽然床垫用作示例性实施方案，但是本领域技术人员将理解，本文所述的组件不限于床垫，并且还可以用于需要舒适性、缓冲和热管理的任何数量的产品中。此类其他实施方案的非限制性示例包括软垫家具，包括沙发、固定椅、躺椅和剧院椅；飞机、火车、汽车和其他形式的交通工具中的座位；医疗应用，如轮椅、其他座椅、检查台、支架、支撑物和固定装置中的缓冲垫；运动和/或安全设备，例如头盔、衬垫和鞋类；以及其他消费和特种织物和/或基于泡沫的产品。
15.本文描述的多层缓冲组件是一种多层装置，其包括至少两个可压缩层和至少一个导热层，其中每个导热层在可压缩层中的两个之间。可压缩层可包括织物、布料、泡沫、皮革、乙烯基树脂、塑料、橡胶或乳胶。任选地，可压缩层可以是两种或更多种前述材料的组合，例如但不限于地毯、墙板或隔音板。在一些示例中，可压缩层中的至少一个是织物层或泡沫层。在更具体的示例中，导热层的任一侧上的两个可压缩层都是织物。在替代示例中，导热层的任一侧上的两个可压缩层都是泡沫。多层缓冲组件可以包括在导热层的一侧上的一个或更多个可压缩层，并且可以包括在导热层的相对侧上的一个或更多个可压缩层。在本文所述的任何组件中，相邻层可通过粘合剂固定在一起。然而，任选地，任何两层或所有层可以是不固定的。
16.本文所述的多层缓冲组件适用于床上用品、座椅、医疗支撑件和接触使用者的其他消费产品。因此，多层缓冲组件包括面向使用者的表面。在一些实施方案中，面向使用者的表面是实际接触使用者的可压缩层的外表面。在替代实施方案中，组件可与实际接触使用者的单独层或覆盖物组合，例如以保护组件和/或提供增加的舒适性，并且因此面向使用者的表面不需要直接接触使用者，而可以是当组件在使用中时可压缩层的最靠近使用者(即，比组件的任何部分的任何其它外表面更靠近使用者)的外表面。
17.图1a-1e是根据本公开的多层缓冲组件的各种示例的横截面图的示意图。在图1a中，多层缓冲组件1000从顶部到底部包括织物层1010、第一泡沫层1020、导热层1040和第二
泡沫层1022。任选地，导热层1040可以通过粘合剂(未示出)固定到相邻泡沫层1020、1022中的一个或两个。图1a的顶层(织物层1010)旨在定位成最靠近使用者并且任选地接触使用者，因此织物层1010的顶表面1050是组件1000的面向使用者的表面1050。导热层1040与面向使用者的表面1050相隔组件1000的部分厚度1060。在替代示例中，组件不需要包括顶部织物层1010。在其他示例中，织物层1010可以替代地是皮革层。在其他示例中，多层缓冲组件可以在导热层的任何位置和任一侧上包括另外的织物、皮革和/或泡沫层，和/或可以在任何位置具有另外的导热层。
18.在图1b中，多层缓冲组件1100从顶部到底部包括第一织物层1010、导热层1040和第二织物层1012。任选地，导热层可以通过粘合剂(未示出)固定到相邻织物层1010、1012中的一个或两个。图1b的顶层织物层1010旨在定位成最靠近使用者并且任选地接触使用者，因此织物层1010的顶表面1050是组件1100的面向使用者的表面1050。导热层1040与面向使用者的表面1050相隔组件1100的部分厚度1160。在替代示例中，多层缓冲组件可以在导热层的任何位置和任一侧上包括另外的织物、皮革和/或泡沫层，和/或可以在任何位置具有另外的导热层。
19.在图1c中，多层缓冲组件1200从顶部到底部包括织物层1010、导热层1040和泡沫层1020。任选地，导热层1040可以通过粘合剂(未示出)固定到相邻的织物层1010和/或相邻的泡沫层1020。图1c的顶层织物层1010旨在定位成最靠近使用者并且任选地接触使用者，因此织物层1010的顶表面1050是组件1200的面向使用者的表面1050。导热层1040与面向使用者的表面1050相隔组件1200的部分厚度1260。在替代示例中，多层缓冲组件可以在导热层的任何位置和任一侧上包括另外的织物、皮革和/或泡沫层，和/或可以在任何位置具有另外的导热层。
20.在图1d中，多层缓冲组件1300从顶部到底部包括第一泡沫层1020、第一织物层1010、导热层1040、第二织物层1012和第二泡沫层1022。任选地，导热层1040可以用粘合剂(未示出)固定到相邻织物层1010、1012中的一个或两个。任选地，第一泡沫层1020和第一织物层1010或第二泡沫层1022和第二织物层1012可以通过粘合剂(未示出)固定在一起。图1d的顶层第一泡沫层1020旨在定位成最靠近使用者并且任选地接触使用者，因此第一泡沫层1020的顶表面1350是组件1300的面向使用者的表面1350。导热层1040与面向使用者的表面1350相隔组件1300的部分厚度1360。在替代示例中，多层缓冲组件可以在导热层的任何位置和任一侧上包括另外的织物、皮革和/或泡沫层，和/或可以在任何位置具有另外的导热层。
21.在图1e中，多层缓冲组件1400从顶部到底部包括皮革层1030、导热层1040和织物层1010。任选地，导热层1040可以用粘合剂(未示出)固定到相邻的皮革层1030和/或相邻的织物层1010。图1e的顶层皮革层1030旨在定位成最靠近使用者并且任选地接触使用者，因此皮革层1030的顶表面1450是组件1400的面向使用者的表面1450。导热层1040与面向使用者的表面1450相隔组件1400的部分厚度1460。在替代示例中，多层缓冲组件可以在导热层的任何位置和任一侧上包括另外的织物、皮革和/或泡沫层，和/或可以在任何位置具有另外的导热层。
22.在本文所述的任何组件中，可压缩层通常为组件提供缓冲和/或柔软的感觉，并且导热层可通过快速传递热量(诸如使用者的体热)来提供使用者舒适性，因此组件不会感觉
太暖和/或甚至触摸时感觉凉爽。在一些实施方案中，组件可以在延长的时间段内触摸时感觉凉爽。然而，如果组件中的材料未适当地选择和定位，则导热层可能不利地影响多层缓冲组件的柔性和缓冲特性。因此，必须选择和布置可压缩层和导热层以提供期望的热性质以及期望的柔性和缓冲。
23.优选地，当组件在使用中时，最靠近使用者定位的层应该是可压缩层，而不是导热层。该层将包括组件的面向使用者的表面，并且组件将具有从面向使用者的表面到最近的导热层测量的部分厚度。对于不同的组件，该部分厚度可以是不同的，这取决于组件中的层的类型和位置，而层的类型和位置取决于组件期望的最终用途。导热层应当足够靠近使用者或靠近面向使用者的表面，以吸收使用者的体热，但不能太靠近以至于不利地影响使用者的舒适度。在一些示例中，从面向使用者的表面到最近的导热层测量的多层缓冲组件的部分厚度为约0.5mm至200mm、约10mm至约200mm、约20mm至约200mm或约50mm至约200mm。在其他示例中，从面向使用者的表面到最近的导热层测量的多层缓冲组件的部分厚度为约0.5mm至约100mm、约5mm至约75mm、约10mm至50mm、约40mm至约70mm或约20mm至约50mm。
24.在本文所述的任何组件中，导热层包括导热箔，其是非常薄的导热材料片。导热材料可以是基于金属的、基于矿物的或基于碳的，只要该材料是导热的即可。可用于本文所述的组件中的导热箔具有至少200w/m
·
k、至少300w/m
·
k、至少400w/m
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k、至少500w/m
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k、至少700w/m
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k或至少900w/m
·
k的热导率。在一些示例中，导热箔可以具有500w/m
·
k至1000w/m
·
k、900w/m
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k至1500w/m
·
k、900w/m
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k至2000w/m
·
k、900w/m
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k至2500w/m
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k或900w/m
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k至3000w/m
·
k的热导率。本文所述的导热箔是无机材料。合适的导热箔的示例包括但不限于金属箔、金属合金箔、金属氧化物箔、金属氮化物箔、矿物基箔和碳基箔。在一些实施方案中，合适的导热箔的示例包括但不限于由铝或其合金、铜或其合金、银或其合金、金或其合金、氧化铝、氮化铝、碳化硅和石墨形成的箔。
25.在大多数示例中，本文所述的导热箔是非常薄的片材，其中整个导热箔具有基本上均匀的组成。如本文所用，基本上均匀是指在微米或更大尺度上的组成一致。本文所述的导热箔不包括基于颗粒的涂层。如本文所用，基于颗粒的涂层是指导热颗粒在具有较低热导率的基质(诸如树脂)中的异质混合物。通过常见的分析方法，材料内的各个导热颗粒是可区分的。导热颗粒提供许多非常小表面积(例如，微米或亚微米尺寸)的单独导热表面；然而，不太导热或不导热的基质限制了由基于颗粒的涂层赋予可压缩材料的导热性。在一些实施方案中，导热箔具有从约10μm至约200μm、从约10μm至约125μm、从约10μm至约100μm、从约10μm至约75μm、从约10μm至约60μm或从约20μm至约75μm、从约20μm至约60μm或从约20μm至约40μm的厚度。
26.任选地，导热层还包括保护涂层，该保护涂层可以但不是必须地改善导热箔的至少一种机械性质。例如，保护涂层可以增加导热箔的耐久性、拉伸强度、抗撕裂性和/或其他期望的性质。任选地，保护涂层可以是聚合物涂层，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或其组合。任选地，保护涂层具有约5μm至约50μm的厚度。
27.另外地或替代地，导热层可以以层压或以其他方式固定到相邻的织物层，并且该织物层可以改善导热层的至少一种机械性质。任选地，导热层层压到两个相邻的织物层，其中在导热层的每一侧上有一个织物层。
28.在一些示例中，导热层是连续的。在大多数示例中，其他可压缩层是连续的，但它们不一定必须是连续的。如本文用于描述层时所述，“连续的”意指层在其长度和宽度(或非矩形膜的类似尺寸)上是完整的。也就是说，连续层没有延伸穿过层从一侧到另一侧的厚度的有意制造的切口、孔、撕裂或其他开口，其中厚度是层的最短维度。连续层的一个示例是其中该层的表面上的任何2个点具有跨越从一个点到另一个点的直线的不间断连接的层。
29.在替代示例中，导热层是半连续的。如本文中用于描述层时所述，“半连续”意指层具有延伸穿过膜从一侧到另一侧的整个厚度的一些开口(切口、撕裂、孔或其它空隙)，但这些开口中没有一个也延伸穿过导热膜的整个宽度或整个长度。半连续层的示例是这样的层，其中层的表面上的任何2个点具有从一个点到另一个点的不间断连接，但是该连接可以不是直线。在一些实施方案中，半连续膜具有不小于50mm2，例如不小于500mm2、不小于1000mm2、不小于10,000mm2、不小于100,000mm2、不小于500,000mm2、不小于1,000,000mm2、或不小于4,000,000mm2的表面积。
30.图2a-2j是本文所述的导热层的各种示例的示意图。图2a是没有切口或空隙的连续导热层2010的俯视图。图2b和图2c是半连续导热层2020、2030的顶视图，每个导热层具有16个单位2的面积，其中膜2020每平方单位具有2个切口2022，并且膜2030每平方单位具有4个切口2032。图2d、2e和2f是半连续导热层2040、2050、2060的俯视图，其中空隙2042、2052、2062穿过层2040、2050、2060的厚度。
31.图2g是连续导热层2100的顶视图，图2h是连续导热层2100的透视图，其具有长度2110、宽度2120、厚度2130、半连续表面2140和穿过层2100的厚度2130的多个圆形开口2150。图2i是半连续导热层2200的顶视图，图2j是半连续导热层2200的透视图，所述半连续导热层2200具有长度2210、宽度2220、厚度2230、半连续表面2240和穿过层2200的厚度2230的多个矩形穿孔2250。
32.当半连续导热层包括保护涂层时，穿过导热层的开口延伸穿过导热箔和保护涂层两者。当半连续的导热层层压到一个或两个相邻的织物层上时，在导热层的一侧或两侧上的相邻织物层可以是连续的，或者可以具有与穿过导热层的开口共同延伸的一个或多个开口。在一些示例中，导热层中的每个开口还延伸穿过相邻的织物层。在一些示例中，在两者都是完整的时将导热层层压到相邻的织物层上，并且同时对这些层进行穿孔。
33.图3a是组件3000的透视图，图3b是组件3000的分解透视图，该组件3000具有层压在两个织物层1010、1012之间的半连续导热层2300，以及穿过导热层2300并穿过两个织物层1010、1012的多个圆形穿孔3050。
34.在一些示例中，半连续膜可包括尺寸范围为约0.1mm至约100mm直径的孔，例如约0.1mm至约80mm、约0.1mm至约60mm、约0.1mm至约40mm、约0.1至约20mm、约0.5mm至约20mm、约1mm至约20mm、约10mm至约20mm、约10mm至约40mm、约10mm至约60mm、约10mm至约80mm、约10mm至约100mm、约25mm至约100mm、约25mm至约75mm、约25mm至约50mm。任选地，穿过半连续导热层的开口可以是任何形状，例如圆形、线形、曲线或螺旋形；字母或单词；图片；重复形状的图案，诸如条纹；或其组合。
35.当导热层是半连续的时，基本上垂直于厚度的表面包括实心区域和开口区域。在一些示例中，半连续层中的孔或其他开口共同提供的总开口面积为没有孔的相同层的表面积的至多70％，例如至多5％、至多10％、至多15％、至多20％、至多25％、至多30％、至多
35％、至多40％、至多45％、至多50％、至多55％、至多60％、至多65％或至多70％。在一些示例中，半连续层中的孔或其他开口提供的总开口面积为没有孔的相同层的表面积的约5％至约70％，例如约5％至约65％、约5％至约60％、约5％至约55％、约5％至约50％、约5％至约45％或约5％至约40％。
36.作为用开口面积百分比来描述半连续层的替代方案，半连续层可以用其固体表面积百分比或“连续性百分比”来描述，术语“连续性百分比”和“连续百分比”在本文中用于描述半连续层的固体表面积与相同层是连续的情况下的表面积的比率。半连续层的表面积(sa
sc
)等于该层是连续的情况下的表面积减去由开口移除的表面积(sao)。
37.sa
sc
＝sa
cont.
–
sao38.作为一个非限制性示例，长度为l、宽度为w的矩形半连续导热层和穿过该层的半径为r的n个圆形开口将具有如下的表面积sa
sc
：
39.sa
sc
＝lw-nπr2。
40.相同的层将具有等于sa
sc
与sa
cont
的比率的连续性百分比。
[0041][0042]
在一些示例中，半连续导热层具有至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或至少99％的连续性百分比(固体表面积百分比)。任选地，半连续导热层的连续性百分比为约30％至约90％，例如约35％至约90％、约40％至约90％、约45％至约90％、约50％至约90％、约50％至约85％、约50％至约80％。
[0043]
组件和每层的尺寸将根据最终产品的预期用途而变化。组件内的各个层可以是共同延伸的，即，其可以具有相同的外周形状并且可以重叠，但是在一些示例中，它们不需要是共同延伸的。相邻层的表面积可以变化1％、5％、10％或更多。在一些示例中，导热层具有与面向使用者的表面基本上相同的外周形状和尺寸。在一些示例中，导热层在其外周边内的面积(相当于连续层的表面积)为面向使用者的表面的表面积的尺寸的至少50％，例如至少60％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％、至少99％或基本上100％。与使用者接触的表面的代表性尺寸将在50mm2至4,000,000mm2(4m2)的范围内。组件的厚度将在1.5mm至500mm的范围内。组件内的相邻层的尺寸可以相同，但不一定相同。
[0044]
在本文所公开的任何组件中，可压缩层选自织物层、皮革层和/或泡沫层。适用于本文所述的任何多层缓冲组件的织物可以是织造的、非织造的或针织的，并且可以包括植物纤维(例如，苎麻或亚麻)、纤维素纤维(例如，棉、竹或汉麻(hemp))；合成纤维(例如，聚酯、尼龙、人造丝或聚烯烃)、动物来源的纤维(例如，羊毛或蚕丝)、玻璃纤维、任何其他已知的纤维或其组合。在一些示例中，织物层包括棉、亚麻、人造丝、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙或其组合。任选地，织物层包括阻燃织物或包含阻燃纤维的织物，例如玻璃纤维或fr棉/天然纤维。在一些示例中，织物层是床垫套料织物。在本文所述的一些组件中
[0045]
聚合物泡沫适用于本文所述的多层缓冲组件。合适的聚合物泡沫的示例包括但不限于聚氨酯泡沫、聚丙烯酸泡沫和/或乳胶泡沫，诸如通常用于床垫组件中的那些。如本文所用的术语“泡沫”不包括金属泡沫。
[0046]
任选地，多层缓冲组件的任何层可以用粘合剂固定到相邻层。在一些示例中，粘合
剂是压敏粘合剂。任选地，粘合剂可以是丙烯酸基粘合剂、橡胶基粘合剂或硅酮基粘合剂。或者，如果两个非相邻层比中间相邻层大，则可以围绕其所有外周的一部分将两个非相邻层固定在一起。中间层可以固定到相邻层中的一个或两个，但不是必须的。作为示例，如果导热层比在导热层的任一侧上的两个可压缩层小，那么两个可压缩层可在导热层的外周的至少一部分的外部固定在一起。
[0047]
图4a是本文所述的多层缓冲组件4000的剖视图的示意图，并且图4b是同一多层缓冲组件4000的俯视图的示意图。多层缓冲组件4000在两个泡沫层4020、4022之间具有导热层4040。导热层4040具有在两个泡沫层4020、4022的外周4024、4026内部的外周4042，因此两个泡沫层4020、4022在界面4044处接触导热层4040并且在界面4028处彼此接触。任选地，粘合剂(未示出)可以在界面4044处将泡沫层4020、4022中的一个或两个结合到导热层4040和/或可以在界面4028处将两个泡沫层4020、4022结合在一起。
[0048]
与缺少一个或多个导热层的同样组件相比，本文所述的多层缓冲组件具有增加的热通量。热通量被定义为每单位时间每单位面积的能量流。除非另有说明，否则本文确定的热通量值根据ansi/resna ss-1第4节：用于测量全身支撑表面的热和水分耗散特性的标准方案-热阻湿阻测试仪(sghp)方法(2014)(ansi/resnass-1section 4:standard protocol for measuring heat and moisture dissipation characteristics of full body support surfaces
–
sweating guarded hot plate(sghp)method(2014))确定。本文所述的组件和缺少导热层的同样组件具有随时间从初始热通量到稳态热通量固有地减小的热通量。初始热通量是在将热量施加到面向使用者的表面时的热通量。当热通量不随时间变化或基本上恒定时，实现稳态热通量。如本文用于描述热通量所述，稳态是指在60分钟内热通量变化小于3w/m2。
[0049]
在一些实施方案中，本文所述的多层缓冲组件的稳态热通量大于同样的、但缺少任何导热膜的对比组件。例如，本文所述的多层缓冲组件可以具有比对比组件高约25％、约50％、约100％、约150％或约200％的稳态热通量。在一些实施方案中，本文所述的多层缓冲组件具有至少15w/m2、至少20w/m2、至少25w/m2、至少30w/m2、至少35w/m2或至少40w/m2的稳态热通量。
[0050]
实施例
[0051]
以下阐述以下实施例以说明根据所公开主题的方法和结果。这些实施例不旨在包括本文公开的主题的所有方面，而是说明代表性方法和结果。这些实施例不旨在排除本领域技术人员显而易见的本文所述主题的等同方案和变化方案。
[0052]
本文报告的热通量数据是根据ansi/resna ss-1第4节：用于测量全身支撑表面的热和水分耗散特性的标准方案-热阻湿阻测试仪(sghp)方法(2014)(ansi/resna ss-1section 4:standard protocol for measuring heat and moisture dissipation characteristics of full body support surfaces
–
sweating guarded hot plate(sghp)method(2014))测量的。
[0053]
本文测试的每个床垫组件代表标准的基于泡沫的床垫。每个组件包括套料织物、在套料织物下方的工业标准fr衬垫材料(sock material)、在fr衬垫材料下方的一英寸聚氨酯泡沫片和在第一片下方的相同聚氨酯泡沫片。套料织物是具有100％聚酯纤维的针织织物，为约440克/平方米(gsm)，并且为约10mm厚。fr衬垫是基于玻璃纤维的材料，为约
180gsm，并且为约3mm厚。两个泡沫块各自为25mm厚的聚氨酯泡沫，密度为4磅/平方英尺，不添加fr。将这些层堆叠在消费者床垫中常见的基础泡沫的顶部上。基础泡沫是100mm厚的聚氨酯泡沫，密度为4磅/平方英尺，不添加fr。某些床垫组件还包括如下所示的导热膜或其他导热部件。
[0054]
实施例1：导热材料的比较
[0055]
测量具有或不具有导热层的三个床垫组件的热传递速率(测量为热通量)。所有床垫组件均基于上述标准床垫组件。
[0056]
如上所述，第一床垫组件是标准的，没有导热层。
[0057]
第二床垫组件如上所述，并且还包括50μm厚的分散在聚氨酯树脂中的导热氧化铝粉末的涂层，该涂层位于fr衬垫材料正下方的聚氨酯泡沫的顶表面上。涂层在泡沫的整个顶表面上连续延伸。将涂料作为约20％(w/w)氧化铝粉末、约10％(w/w)脂族聚氨酯分散体和0.5％(w/w)润湿剂直接施加到聚氨酯泡沫上，并在烘箱中固化直至干燥。没有使用粘合剂来固定相邻的层。
[0058]
第三床垫组件如上所述，并且还包括在fr衬垫材料正下方的聚氨酯泡沫的顶表面上的80μm厚的导热铝箔。导热铝箔连续延伸穿过泡沫的整个顶表面。没有使用粘合剂来固定相邻的层。
[0059]
如上所述在不同时间测量热通量，并且相关数据汇总于表1中。结果表明包含导热层的床垫组件的热通量永久增加。
[0060]
表1
[0061][0062][0063]
实施例2：导热膜的定位
[0064]
分析了在四个不同位置具有导热层的床垫组件。图5a是标准床垫组件5000的横截面视图的示意图，该标准床垫组件5000包括套料织物5010、fr衬垫5012和两个聚氨酯泡沫层5020、5022。图5b至图5e是本文描述的四个示例性多层缓冲组件5100、5200、5300和5400的横截面图的示意图，示出了在标准床垫组件内的不同位置处的导热层5040。没有使用粘合剂来固定相邻的层。在每个组件中，导热层5040是20μm厚的导热铝箔。在每个组件中，导热铝箔连续延伸穿过泡沫的整个顶表面。
[0065]
分析每个床垫组件的散热性能。数据汇总于表2中，其还包括来自实施例1的标准床垫组件的数据。与标准床垫组件相比所测量的增加的热通量值证明了导热层的有效性。
[0066]
表2
[0067][0068]
实施例3：导热箔材料和导热层厚度的影响
[0069]
导热层快速散热的能力受到所选择的导热箔材料以及导热箔的厚度的影响。对在位置2处具有导热层或导热粉末涂层的一系列床垫组件进行了分析，如图5c所示。如以上实施例1中针对氧化铝粉末涂层所述来制备含有氧化铝粉末或石墨粉末的导热涂层的床垫组件。通过在没有粘合剂的情况下将铝箔直接在位置2处放置在一英寸聚氨酯泡沫的顶部上来制备包含铝箔导热层的床垫组件。通过使用乙烯基粘合剂将石墨箔在位置2处附连到一英寸泡沫的顶部来制备含有包括石墨箔的导热层的床垫组件。石墨箔导热层还包括pe/pp的薄保护涂层。在每个组件中，导热层在泡沫的整个顶表面上连续延伸。
[0070]
数据汇总于表3中。热通量值表明，选择厚度为40μm的石墨作为导热层中的导热箔材料实现了所分析的那些材料和膜的最大凉爽特性。
[0071]
表3
[0072][0073]
*石墨的厚度，不包括保护性层合件或粘合剂。
[0074]
实施例4：膜连续性的影响
[0075]
测试一个连续导热层和两个半连续导热层的热通量。每个导热层是80μm厚的铝箔，并且通过用乙烯基粘合剂将膜附连到一英寸泡沫的顶部而位于图5c中所示的位置2处。两个半连续层中的一个包括每平方英寸2个切口，并且另一个半连续层包括每平方英寸4个切口，如图2b-2c所示。数据汇总于表4中。
[0076]
表4
[0077][0078]
实施例5：膜连续性的影响
[0079]
测试具有导热层的床垫组件的热通量，所述导热层具有不同尺寸的穿孔。每个组件从顶部到底部包括套料织物层、工业标准fr衬垫层、高蓬松织物层(合成绒头织物)、导热层、25mm聚氨酯泡沫层和100mm厚聚氨酯泡沫层。每个导热层是石墨箔，并且每个导热层具有穿过箔的圆形穿孔。数据汇总于表5中。
[0080]
表5
[0081][0082]
合适的多层缓冲组件的示例性实施方案
[0083]
如下面所使用的，对多层缓冲组件或制品的任何引用都被理解为对这些组件或制品中的每一个的单独引用(例如，“示例性实施方案1-4被理解为示例性实施方案1、2、3或4”)。
[0084]
示例性实施方案1为一种多层缓冲组件，所述多层缓冲组件包括独立地选自织物层、皮革层和泡沫层的至少两个可压缩层以及包括导热箔的至少一个导热层，其中所述至少一个导热层定位在所述至少两个可压缩层中的两个可压缩层之间，并且其中所述至少两个可压缩层中的至少一个可压缩层为织物层或泡沫层。
[0085]
示例性实施方案2为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述至少两个可压缩层包括第一泡沫层和第二泡沫层，并且其中所述导热层位于所述第一泡沫层和所述第二泡沫层之间并且与所述第一泡沫层和所述第二泡沫层相邻。
[0086]
示例性实施方案3为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述至少两个可压缩层还包括织物层或皮革层，其中所述织物层或所述皮革层和所述第一泡沫层在所述导热层的同一侧上。
[0087]
示例性实施方案4为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述至少两个可压缩层包括织物层和泡沫层，并且其中所述导热层位于所述织物层和所述泡沫层之间并且与所述织物层和所述泡沫层相邻。
[0088]
示例性实施方案5为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述泡沫层为第一泡沫层，并且其中所述至少两个可压缩层还包括第二泡沫层，其中所述第一泡沫层和所述第二泡沫层在所述导热层的同一侧上。
[0089]
示例性实施方案6为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，
其中所述至少两个可压缩层包括皮革层和泡沫层或织物层，并且其中所述导热层位于所述皮革层和所述泡沫层或所述织物层之间并且与所述皮革层和所述泡沫层或所述织物层相邻。
[0090]
示例性实施方案7为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述至少两个可压缩层包括两个织物层，并且其中所述导热层位于所述两个织物层之间并与所述两个织物层相邻。
[0091]
示例性实施方案8为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述导热箔是无机的。
[0092]
示例性实施方案9是根据任何前述或后续示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中，所述导热箔具有至少200w/m
·
k，诸如至少300w/m
·
k、至少400w/m
·
k、至少500w/m
·
k或至少700w/m
·
k的热导率。
[0093]
示例性实施方案10是根据任何前述或后续示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述导热箔包括金属箔、金属合金箔、金属氧化物箔、金属氮化物箔、矿物基箔、碳基箔或其组合。
[0094]
示例性实施方案11为根据任何前述或后续示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述导热箔包括铝、铝合金、铜、铜合金、银、银合金、金、金合金、氧化铝、氮化铝、碳化硅、石墨或其组合。
[0095]
示例性实施方案12为根据任何前述或后续示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述导热箔具有的厚度为约10μm至约200μm，特别是约15μm至约125μm、约20μm至约75μm或约25μm至约40μm。
[0096]
示例性实施方案13为根据任何前述或后续示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述导热层还包括保护涂层，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚氯乙烯(pvc)、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或其组合。
[0097]
示例性实施方案14为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述导热层是连续的。
[0098]
示例性实施方案15为根据任何前述或后续示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述导热层是半连续的并且具有至少35％的连续性，诸如至少50％的连续性、至少75％的连续性、至少90％的连续性或至少99％的连续性。
[0099]
示例性实施方案16为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述导热层不是基于颗粒的。
[0100]
示例性实施方案17为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述导热层用粘合剂诸如乙烯基粘合剂固定到所述至少两个可压缩层中的至少一个可压缩层。
[0101]
示例性实施方案18为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中在所述导热层的第一侧上的第一可压缩层和在所述导热层的第二侧上的第二可压缩层在所述导热层外周的至少一部分之外固定在一起。
[0102]
示例性实施方案19为根据任何前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中，所述至少两个可压缩层中的至少一个可压缩层包括织物，并且其中所述织物包括纤维，所述纤维包括棉、亚麻、人造丝、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、玻璃纤维或fr棉/天然纤维
或其组合。
[0103]
示例性实施方案20为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中至少一个可压缩层包括阻燃织物。
[0104]
示例性实施方案21为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述至少两个可压缩层中的至少一个可压缩层包括泡沫，并且其中所述泡沫包括聚氨酯泡沫、聚丙烯酸泡沫或乳胶泡沫。
[0105]
示例性实施方案22是根据任何前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，还包括面向使用者的表面和从所述面向使用者的表面到所述导热层测量的部分厚度，其中所述厚度为约1mm至200mm、约10mm至约200mm、约20mm至约200mm、约50mm至约200mm、约1mm至约100mm、约5mm至约75mm、约10mm至50mm，约40mm至约70mm，或约20mm至约50mm。
[0106]
示例性实施方案23为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其包括至少两个导热层。
[0107]
示例性实施方案24为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其包括至少三个导热层。
[0108]
示例性实施方案25是任一前述或后述示例性实施方案的多层缓冲组件，包括至少15w/m2，诸如至少20w/m2、至少25w/m2、至少30w/m2或至少35w/m2的稳态热通量。
[0109]
示例性实施方案26是任一前述或后述示例性实施方案的多层缓冲组件，其包括比相当于多层缓冲组件但缺少任何导热膜的对比组件的稳态热通量高约25％，例如高约50％、例如高约100％、高约150％或高约200％的稳态热通量。
[0110]
示例性实施方案27是任一前述或后述示例性实施方案的多层缓冲组件，其中所述多层缓冲组件的热通量大于15w/m2。
[0111]
示例性实施方案28是任一前述或后述示例性实施方案的多层缓冲组件，其中，所述导热箔的热导率为至多3000w/m
·
k，诸如至多1000w/m
·
k、至多1500w/m
·
k、至多2000w/m
·
k或至多2500w/m
·
k。
[0112]
示例性实施方案29为根据任一前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述导热层的热导率大于所述可压缩层的热导率。
[0113]
示例性实施方案30为根据任何前述或后续示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述至少两个可压缩层具有小于5w/m
·
k的热导率。
[0114]
示例性实施方案31为根据任何前述或后续示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述导热层具有大于200w/m
·
k的热导率。
[0115]
示例性实施方案32是根据任何前述或后述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中根据astm 4032，所述织物层具有小于100n的平均刚度。
[0116]
示例性实施方案33是任一前述示例性实施方案所述的多层缓冲组件，其中所述泡沫层在25％压痕下具有小于85磅的挠度缩进力(indentation force deflection)(ifd)。
[0117]
示例性实施方案34为一种多层缓冲组件，所述多层缓冲组件包含热导率小于5w/m
·
k的至少两个可压缩层和热导率大于200w/m
·
k的包含导热箔的至少一个导热层，其中每个导热层介于所述至少两个可压缩层中的两个可压缩层之间，并且其中每个可压缩层独立地选自织物层、柔性皮革层和泡沫层，任选地其中所述至少两个可压缩层中的至少一个可压缩层为织物层或泡沫层。
[0118]
示例性实施方案35是一种制品，其包括根据任何前述示例性实施方案所述的多层缓冲组件。