国民经济行业分类号：
C2190 | C2110 | C2120 | C2042 | C2130 | C2140
发明人：
朱莉·L.·约克 | 加里·W.·沃尔特斯 | 肯尼斯·阿辛克
摘要：
本发明描述了用于家具或者其它椅子或座椅中使用的肘垫。所述肘垫包括衬垫元件，框架组件，和任选的覆盖或者保护层。在某些应用中，所述肘垫由垂直重叠纤维状的棉絮形成。
权利要求：
1.一种适于使用在椅子或者家具组件上的肘垫，该肘垫包括：
框架元件；和
设置在所述框架元件上的衬垫元件，所述衬垫元件具有第一和第二方向相对的表面；
其中，所述衬垫元件包括垂直重叠纤维的区域，所述区域通常穿过所述衬垫元件的外表延伸，在所述区域中的至少一大部分所述纤维在通常横向于所述衬垫元件的外表的方向上延伸。
2.根据权利要求1所述的肘垫，其中在垂直重叠纤维的区域中的纤维具有从0.9到300丹尼尔的尺寸。
3.根据权利要求1所述的肘垫，其中使用的具有垂直重叠纤维的所述区域具有一定厚度，呈现出从大约100g/m2到大约2000g/m2的重量。
4.根据权利要求1所述的肘垫，其中垂直重叠纤维的所述区域包括在所述衬垫元件中的大约10％到大约100％的纤维总重量。
5.根据权利要求1所述的肘垫，其中垂直重叠纤维的所述区域包含：
大约5％到大约95％的第一纤维，和
大约95％到大约5％的第二纤维，所述第二纤维具有小于所述第一纤维的熔点。
6.根据权利要求5所述的肘垫，其中所述第一纤维按照大约60％的比率被使用，且所述第二纤维按照大约40％的比率被使用。
7.根据权利要求5所述的肘垫，其中所述第一纤维的尺寸为从大约0.9丹尼尔到大约300丹尼尔。
8.根据权利要求5所述的肘垫，其中所述第二纤维的尺寸为从大约2丹尼尔到大约15丹尼尔。
9.根据权利要求5所述的肘垫，其中所述衬垫元件的厚度为从大约0.5厘米到大约7.6厘米。
10.根据权利要求1所述的肘垫，其中所述框架元件包含：
大约30％到大约100％的粘结聚合物；以及
大约70％到大约0％的基质纤维。
11.根据权利要求10所述的肘垫，其中所述框架元件包含大约70％的粘结聚合物和大约30％的基质纤维。
12.根据权利要求1所述的肘垫，其中所述肘垫通常形成第一和第二主侧面，及第一和第二较小侧面，且其中这四个侧面中的三个是凸起的形状。
13.根据权利要求12所述的肘垫，其中所述四个侧面的剩余侧面是凹入的形状。
14.根据权利要求1所述的肘垫，其中所述肘垫形成凸起的向上表面。
15.根据权利要求1所述的肘垫，其中所述框架元件包括第一基底和第二基底。
16.根据权利要求1所述的肘垫还包括：
设置在所述衬垫元件上的覆盖层。
17.根据权利要求16所述的肘垫，其中所述覆盖层包括非纺织材料。
18.根据权利要求1所述的肘垫，其中所述衬垫元件也包括减震材料的第二区域，所述第二区域接近垂直重叠纤维的所述区域设置。
19.一种肘垫，形成第一凸起侧面，与所述第一侧面相对的第二凸起侧面，在所述第一和所述第二侧面之间延伸的第三凸起侧面，和在所述第一和第二侧面之间且与所述第三侧面相对的第四凹入侧面，所述肘垫包含垂直重叠纤维的区域，所述区域通常穿过所述肘垫的外表延伸，在所述区域中的至少一大部分所述纤维通常在横向于所述肘垫的外表的方向上延伸。
20.根据权利要求19所述的肘垫，其中垂直重叠纤维的所述区域的所述纤维具有从0.9到300丹尼尔的尺寸。
21.根据权利要求19所述的肘垫，其中垂直重叠纤维的所述区域包含：
大约5％到大约95％的第一纤维，和
大约95％到大约5％的第二纤维，所述第二纤维具有低于所述第一纤维的熔点。
22.根据权利要求19所述的肘垫，其中所述肘垫包括框架元件，所述框架元件包含：
大约30％到大约100％的粘结聚合物；和
大约70％到大约0％的基质纤维。
23.根据权利要求22所述的肘垫，其中所述肘垫还包括设置在所述框架元件上的衬垫元件，所述衬垫元件具有大约0.5厘米到大约7.6厘米的厚度。
24.根据权利要求23所述的肘垫还包括：
设置在所述衬垫元件上的覆盖层。
25.根据权利要求23所述的肘垫，其中所述衬垫元件也包括减震材料的第二区域，所述第二区域接近垂直重叠纤维的所述区域设置。
技术领域：
[0002]本申请涉及到一种改进的肘垫元件，特别适合使用于与办公家具有关的椅子和座椅部件。
背景技术：
[0003]已经提议了许多用于椅子和座椅部件的各种支撑元件的设计。通常，这种设计试图平衡提供一种舒服的支撑元件且还提供一种具有较好的耐用性和使用寿命的支撑元件的竞争目的。虽然已经鉴别且广泛地测验了用于构造家具的各种材料及其类似物，但是也还存在用来形成家具支撑元件的材料和独特技术的其它组合的需求。
[0004]更多的注意力已经被指向座椅元件和衬垫，因为这些元件支撑着大部分的使用者的体重，且其经常作为用来展示最初的减震特征的磨损或者丧失的座椅部件的第一组件。但是，另外一类受到磨损的家具支撑元件就是肘垫。当使用者依靠或者将他们的重量放在这种元件上时，肘垫经常承受到重复且持续的压力。最初的减震功能的丧失是与许多肘垫有关的一个问题，这也是非常有意义的。此外，存在一个对于肘垫元件的改进设计的需求。
发明内容：
[0005]在第一方面，本发明提供了适用于椅子或者家具组件中的肘垫。该肘垫包括框架元件和设置在该框架元件上的衬垫元件。所述衬垫元件具有第一和第二方向相对的侧面。所述衬垫元件包括垂直重叠纤维区域。所述区域通常穿过所述衬垫元件的外表延伸。在所述区域中的至少一大部分的纤维通常在横向于所述衬垫元件的外表的方向上延伸。
[0006]在另一方面，本发明提供了一种肘垫，所述肘垫形成第一凸起侧面，与所述第一侧面相对的第二凸起侧面，在所述第一和所述第二侧面之间延伸的第三凸起侧面，和在所述第一和第二侧面之间且与所述第三侧面相对的第四凹入侧面。所述肘垫包含垂直重叠纤维的区域。所述区域通常穿过所述肘垫的外表延伸。在所述区域中的至少一大部分所述纤维通常在横向于所述肘垫的外表的方向上延伸。
具体实施方式：
[0019]根据本发明的优选实施方式的肘垫元件由特殊的材料形成，且其构成方式获得了既舒适又具有耐用性的属性的独特组哈。使用此处描述的构造材料的优选实施方式的肘垫也可以具有在参考附图中所示的特殊形状和构造的特征。此处将更加详细地描述这些及其它方面。
[0020]优选实施方式的肘垫元件包括框架组件，设置在框架组件上或者形成于框架组件周围的衬垫元件，和任选的，但优选为至少覆盖衬垫元件的保护或者装饰盖的层。
[0021]优选地，衬垫元件是相同的或者整块的元件，且优选为包括基质纤维组件，纤维素纤维组件，和作为粘合剂来将所述组件连接在一起的粘结聚合物。衬垫元件也可以包括各种填充物以及其它材料。各种组件被组装且被熔接在一起，形成成品元件。
[0022]用于衬垫元件中的基质纤维具有结构和力学特点。基质纤维优选是高熔点聚酯，涤纶树脂(PET)，或者其它的热塑性塑料。用作基质纤维的任何热塑性塑料优选为应该具有高于如下面所述的在衬垫元件的铸造中使用的温度的熔点。即，用于本发明的基质纤维在铸造过程中变软是可接受的，但是它不应该熔化到变成熔化了的组件或者完全失去了它的结构的程度。不只一种类型的基质纤维可以被用在衬垫元件的结构中。其它的或者除了热塑性纤维之外，也可以使用天然纤维，例如，剑麻纤维，黄麻，洋麻，椰子纤维，浆状物，或者大麻。
[0023]优选实施方式的衬垫元件的纤维素纤维被用来为元件提供质量和形状，同时有助于它的抗火。为了增加它的抗火，纤维素进行了大量的必要的阻燃处理来使它不可燃烧。合适的阻燃剂包括硼酸和/或钠聚丁二烯，但并不局限于此。用于本发明的合适的已处理纤维素纤维包括可从Nu-Wool公司获得的NU-WOOL@和可从Hamilton Mfg公司的商标名称为THERMOLOK INCIDE获得的硼纤维素。纤维素纤维优选为是衬垫元件的重量的大约40％到大约70％，更加优选为45％-55％。
[0024]衬垫元件的粘结聚合物(binder polymer)作为粘合剂(adhesive)和粘结物(binder)来将基质纤维和纤维素纤维粘合在一起且将纤维锁定在一定位置。因此，粘结聚合物在铸造过程中至少部分被熔化。粘结聚合物可以是具有这种特点的任何可再循环的纤维，例如聚酯，涤纶树脂(PET)，聚丙烯，聚乙烯，尼龙，聚乳酸(PLA)和丙烯酸类纤维。优选地，粘结聚合物是具有大约100℃熔点的聚合物。在这个过程中，粘结聚合物至少部分熔化且变为可流动的，渗透到基质纤维和纤维素纤维之间来将他们结合在一起。一旦冷却，粘结聚合物凝固来形成最终的内部元件。
[0025]在本发明的一个实施方式中，基质纤维和粘结聚合物作为单纯的双组分混合纤维。在这种双组分纤维中，这两种材料可以共轴排列设置，具有由低熔点的粘结聚合物的外壳包围的高熔点基质纤维的内部的线(strand)。用于本发明中的合适的聚酯双组分纤维可以从各种制造商那里通过商业途径获得商业标记为“PET双组分纤维”的纤维。根据特殊的用途，各种尺寸的双组分纤维可以被使用在本发明的肘垫元件或者产品中。不是为了限制，但是本发明中最经常使用的合适的典型的双纤维具有大约15-2丹尼尔或者更小的直径。当使用了双组分纤维时，用于根据本发明的肘垫的优选衬垫元件将包含大约30％到大约100％重量的双组分纤维和大约0到大约70％重量的纤维素。无论如何，数量应该是足够的，从而合成元件将通过用于建筑材料的ASTM E84燃烧测验和UL 723测验。
[0026]最优选地，衬垫元件包括大约30％到大约100％，且最优选为大约30％的粘结聚合物，和大约0％到大约70％，且最优选为大约70％的基质纤维。一旦成形，衬垫元件具有大约0.2英寸到大约3.0英寸，且优选为大约0.500英寸的厚度。
[0027]优选实施方式的肘垫元件的覆盖物可以是由任何装饰隔膜制造的层，包括纤维和非纤维材料以及编织的和非编织的材料。也可以增加附加的填充物材料来提高强度或者其它嵌板特性，这类材料包括，但并不局限于，例如聚酯，共聚酯，和尼龙的各种热塑性塑料；例如剑麻，大麻，棉和亚麻的天然材料；或者例如陶瓷粉末，耐火材料或者金属网的其它材料。也可以增加特殊的添加剂来提高成品衬垫元件的某些属性，包括但不局限于杀虫剂，抗菌添加剂，防尘氨，稳定剂和防水剂。
[0028]优选实施方式的肘垫元件的框架组件可以使用用于衬垫元件的相同的技术来形成。理想的是使用比衬垫元件更大的密度和硬度来形成框架组件。框架组件优选包含大约30％到大约100％，更加优选为大约70％的粘结聚合物，和大约0％到大约70％，更加优选为大约30％的基质纤维。但是，前面指出的衬垫元件的制造技术通常可直接被用来形成框架组件。
[0029]虽然框架组件可以是各种不同的形状、结构和尺寸，但是优选地，框架组件通常是平的，且具有大约0.10英寸(大约0.25厘米)到大约0.010英寸(大约0.025厘米)的厚度，且更加优选为大约0.050英寸(0.125厘米)的厚度。
[0030]因此形成的肘垫元件可以以各种排列使用传统的清梳机和铺网机来构成。为了方便，将仅仅使用聚酯双组分纤维，纤维素和成品层来描述典型的工艺过程。如上面所述，但是，各种其它的工艺过程和材料可以被用来制造衬垫元件和框架组件。双组分纤维被引入到翻新或者清梳机上，其使得松开的双组分纤维变直且平行来形成平行的、有纹的纤维网。当双组分纤维网退出清梳机，被处理的纤维素纤维被展开到网的顶部上方。例如杀虫剂的任何附加的添加剂可以在这个步骤或者在形成所述网之前被添加。因此形成的纤维素覆盖网然后穿过铺网机来在棉絮中形成网且使纤维素和双组分纤维形成一体。因此形成的棉絮被截断到一定长度然后在一个炉子中被加热来熔化双组分纤维(粘结聚合物)的外部壳体且使得它紧密地混合纤维素和双组分纤维(基质纤维)的内部的线。这提供了“彻底结合的”棉絮，其不仅结合了该元件的组件，而且也密封了棉絮的表面防止泄漏。在这个工艺工程中可以使用任何传统的清梳机和铺网机。合适的铺网机是可以从Technoplants公司获得的CL-OC模式的交叉铺网机(Crosslapper model CL-OC)。此外，可以使用其它已知的工艺过程来形成棉絮，例如在美国5,974,631和6,276,028号专利中公开的那些工艺过程，其公开文件此处被引入作为参考。
[0031]棉絮被加热到粘结聚合物从固体状态转化为液体状态的点。虽然棉絮被加热到的温度从而将根据基质纤维和粘结聚合物的组成发生变化，但是使用聚酯双组分纤维的典型的加热循环包括加热棉絮从大约150到大约350。有些粘结聚合物纤维可以溶解，而其它的保持在过渡或者类似凝胶体的状态。因此，棉絮变软且是可堆积的，也还可以被抓握，因为基质纤维和纤维素保留足够的棉絮结构。如果棉絮要被浇铸成特定的形状来形成成品衬垫元件，那么棉絮由传送物从炉子中传送到接合压机(bonding press)。如果成品层要被使用在衬垫元件的生产中，那么在这个阶段它将从织物传送带或者其它分配器被传送到接合压机。成品层与热棉絮配合和对齐，然后压机被关闭，找准和压缩成品层来接合到棉絮且把它嵌入到棉絮中。
[0032]不管是否使用了成品层，接合压机被关闭且棉絮在压机的两个半模之间或者在硬模之间被压缩。来自炉子中还是热的棉絮呈现压机的内部的形状。粘结聚合物在这时由于压机的压力进一步转化到了熔化的状态。熔化的粘结聚合物穿过模子腔室流动且将纤维素和基质纤维接合在一起。如果使用了成品层，那么熔化的材料也被压进这层中，因此它至少部分地被嵌入到棉絮中。
[0033]两个半模或者硬模优选为温度被控制在粘结聚合物的融化温度以下。因此在从棉絮到硬模的热传递使得棉絮形成固体状态之前，炉子加热了棉絮且压机中的封闭的模子的压力使棉絮成形。
[0034]如上面所述，粘结聚合物在炉子中加热的过程中优选为至少部分地融化到变成熔化的材料。但是，它优选为保持粘性而不是自由流动。因此，当压机关闭了模子且压力被施加到棉絮上时，粘结聚合物将仅仅穿过模子腔室流动。因为这个原因，优选肘垫的最终的衬垫元件可以是局部区域具有较高的材料密度，且附带有较大的材料强度，其中增加的棉絮材料可以是一开始就被放置在模子中。
[0035]衬垫元件可以使用一种棉絮或者具有不同组成的不同的棉絮的化合物构成。因此，生产者可以基于用户的需求制造具有用户化结构和属性的衬垫元件。不同棉絮的组合使得制造者通过放置多层组成材料到最终的衬垫元件中来适应最终衬垫元件的特性。例如，包括填充材料的混合物构成的第二棉絮可以与第一棉絮一起使用来引入和放置一层填充材料到最终的衬垫元件中。可以使用上面描述的相同工艺过程来组成第二棉絮，除了填充物材料的纤维可以被包含在混合物中。第一和第二棉絮在它们在炉子中被加热之前或者之后可以被互相引入。优选地，在加热之前引入两种棉絮，因此在加热过程中通过融化和粘结聚合物在两种棉絮之间的扩散它们可以至少部分地接合在一起。
[0036]此处指出，应该意识到在接合压机中铸模之前，本发明的衬垫元件可以采用具有不同纤维和填充物的层和复合棉絮的各种可选择的铺叠(“lay-ups”)来构成。通过选择使用的棉絮或者多种棉絮的组成或者通过改变每种棉絮的厚度，可以改变最终的衬垫元件的硬度，强度，声学特性以及其它特性。例如，通过使用金属或者陶瓷纤维增加到棉絮中可以提高强度和其它特性。一种刚硬的支撑结构，例如金属网或者金属片可以通过包含这种结构在棉絮或者网状铺叠(lay-up)中被嵌入衬垫元件中来增加强度。
[0037]通过调整材料密度和模压力，也可以控制衬垫元件或者框架组件的结构特性。给定一定量的材料，限定的模子腔室容积将形成特定的材料密度。恒定的模子腔室容积，增加棉絮中的材料的量将增加最终的衬垫元件的形成的密度。具有较高材料密度的衬垫元件或者框架组件将呈现防止刺破的较大的硬度。相反地，减少棉絮中的材料的量将生产出具有较低材料密度的衬垫元件，形成了较轻的、较小硬度的衬垫元件，容易刺破且允许钉及其类似物的插入。因此，例如，可以通过适当地减少形成的材料的密度来将本发明的衬垫元件制造为可充分钉住的元件。
[0038]在一个特殊的优选实施方式中，衬垫元件和框架组件的其中一种或者两者都是由具有垂直重叠纤维的非纺织的垫子或者棉絮形成。这种棉絮可通过商业途径例如从Mississippi的Saltillo的Structured Fibers公司获取。可获取垂直重叠的非纺织织物的另一个商业途径是北卡罗莱纳州(North Carolina)的Kings Mountain的Struto International公司。垂直重叠纤维的棉絮是独特的，因为他们包括一大部分在垂直方向延伸的纤维，即，在通常与棉絮的平面横向的方向上延伸。优选地，在垫子或者棉絮中至少有一大部分纤维是在这种垂直方向上延伸。更加特定地，优选地，对于通常在垂直方向上，即近似横向于垫子的平面的方向上延伸的纤维，至少50％的纤维长度在这种垂直方向上延伸。更加优选地，这种纤维的至少90％的纤维长度在这个方向上延伸。且，最优选地，这种纤维的至少95％的纤维长度在这个方向上延伸。可以知道，这是垫子在任何压缩或者热成型之前的一些方面。具有这种纤维方向特征的棉絮能够提供稳固，而通常不使用具有传统的水平方向的棉絮。优选地，垂直延伸的纤维在垫子中通过例如为低熔点的聚乙烯的有效量的粘结聚合物被保持在一定位置。涉及到生产具有重要部分的垂直延伸纤维的棉絮的一般背景