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Dokumentenidentifikation DE10019449B4 26.07.2007
Titel Schaumstoff-Polster mit einphasigem Kompressionsverhalten
Anmelder Heckmann, Klaus, Prof. Dr., 93186 Pettendorf, DE
Erfinder Heckmann, Klaus, Prof. Dr., 93186 Pettendorf, DE
Vertreter Hannke Bittner & Partner, 93047 Regensburg
DE-Anmeldedatum 19.04.2000
DE-Aktenzeichen 10019449
Offenlegungstag 25.10.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.07.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.07.2007
IPC-Hauptklasse B68G 5/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B68G 11/04(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Polster, das eine homogene Polsterschicht aus offenzelligem Schaumstoff aufweist, die im unbelasteten Zustand in der Belastungsrichtung die Höhe h hat und bei der an jeder Stelle 0 ≤ x ≤ h die Querschnittsfläche der Polsterschicht (F)x und der Druckspannungswert CV40 der Polsterschicht (S)x sind.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Polster, das eine mehrlagige Polsterschicht aus offenzelligem Schaumstoff aufweist, deren einzelne Lagen derart übereinander positioniert oder positionierbar sind, daß die so gebildete Polsterschicht, die im unbelasteten Zustand in der Belastungsrichtung die Höhe h hat und bei der an jeder Stelle 0 ≤ x ≤ h die Querschnittsfläche der Polsterschicht (F)x und der Druckspannungswert CV40 der Polsterschicht (S)x sind, eine vorbestimmte erfindungsgemäße Charakteristik hat.

Soll ein Polster die Eigenschaft "punktelastisch" – besser "segmentelastisch" – haben, so muß die der Belastung ausgesetzte Oberfläche aus einzeln komprimierbaren elastischen Elementen bestehen und dabei zwischen je zweien solcher Elemente unter Last keine oder keine wesentliche Querspannung entstehen, so daß die einzelnen Elemente im wesentlichen unabhängig voneinander komprimierbar sind.

Besteht ein Polster aus einem Schaumstoff, dann lassen sich solche Einzelelemente am einfachsten dadurch herstellen, daß man in die Schaumstoff-Oberfläche Nuten einschneidet, die Oberfläche also segmentiert und somit gleichsam die Oberflächenspannung erniedrigt. Die Tiefe der Nuten sollte etwa gleich den Kantenlängen der Segmente sein. Entsprechend der Gestalt der aufliegenden Last, beispielsweise der Kontur des liegenden oder sitzenden menschlichen Körpers, können dann die einzelnen Segmente des Polsters sehr unterschiedlich stark zusammengedrückt werden. Von zwei einander benachbarten Segmenten mag die Kompression des einen schon fast vollständig sein, während die eines benachbarten Segments noch kaum begonnen hat. Bei segmentierten Schaumstoffmatratzen z.B. findet man solche Zustände bei Seitenlage des Körpers im Schulter- oder im Lendenbereich. Je nach Druckspannungswert CV40 des Schaumstoffes und nach Profilierung der elastischen Segmente können derartige Zustände als mehr oder weniger unangenehm empfunden werden.

Geht man den physikalischen Ursachen für das Unbehagen nach, so findet man sie in den Kompressionseigenschaften des Schaumstoffes, wobei hier offenzellige Schaumstoffe zugrundegelegt werden, die wegen der Be- und Entlüftung in Polstern verwendet werden. Die Höhe eines Schaumstoff-Körpers, beispielsweise eines Würfels, verringert sich mit wachsendem Druck nämlich insgesamt nicht auf einfache Weise, sondern durchläuft eine insgesamt nichtlineare, im Grenzfall sogar unstetige, hier als S-förmig bezeichnete Kurve. Bei geringer Belastung ändert sich die Höhe des Schaumstoff-Körpers, beispielsweise des vorgenannten Würfels schwach linear. Bei mittlerer Belastung findet man eine ziemlich abrupte Höhenänderung: Innerhalb eines relativ kleinen Druckbereiches beginnt der Schaumstoff dann aus seinen schwach-komprimierbaren Anfangszustand heraus in einen wiederum schwach-komprimierbaren Endzustand zu kollabieren, welchen er endlich bei sehr hohen Drucken erreicht und bei welchem alle ursprünglichen Hohlräume, die offenen Zellen des Schaumes, vollständig komprimiert sind – also "die Luft draußen ist". Dieses S-förmige Kompressionsverhalten sei hier "zwei-phasig" genannt, eben weil es in zwei Phasen abläuft. (Die Steilheit der S-Kurve am Wendepunkt hängt u.a. von der Zahl der Belastungszyklen ab, denen der Schaumstoff, z.B. ein Probekörper, zuvor schon ausgesetzt war. Mit der Zahl der Belastungszyklen wird die Neigung der S-Kurve im Laufe der Zeit flacher – da der Schaumstoff ermüdet.

Das vorstehend dargelegte Kompressionsverhalten von offenporigem Schaumstoff sei anhand der 1a und 1b erläutert, die einen prismatischen Prüfkörper aus offenporigem Schaumstoff (Höhe 7,5 cm, Fläche 9 × 9 cm2, PU–Polyether 40/40) und dessen Kompressionskurve zeigen. Der Zahlenwert der Knicklast kann der Kurve wegen deren Krümmung nicht unmittelbar entnommen werden, sondern ergibt sich aus dem Schnittpunkt ihrer extrapolierten beiden Äste. Er beträgt im vorliegenden Fall 23,24 N, welches einer Gewichtskraft von 2,37 kg entspricht. Die Höhe des Prüfkörpers hat bei dieser Belastung erst um 6 mm abgenommen.

Dieses allgemeine Kompressionsverhalten von offenporigem Schaumstoffen führt im speziellen Fall des Kompressionsverhaltens der Segmente eines segmentelastischen Polsters dazu, daß der aufliegende menschliche Körper seiner Unterlage die S-förmige Kompressionskurve geradezu aufprägt: Solche Segmente, die sich unter nur wenig belastenden menschlichen Körperteilen befinden, sind noch im relativ starren Anfangszustand; andere, benachbarte Segmente, die großen Druck aufnehmen müssen, befinden sich im wiederum relativ starren Endzustand. Besonders stark ausgeprägt ist das Phänomen im Auflagebereich der Übergangsregion zwischen Rücken und Gesäß. Dort kann die S-förmige Stufe der Kompressionskurve bei bestimmten Körperpositionen auch als Stufe in der segmentierten Unterlage empfunden werden – womit der Grund für das Unbehagen lokalisiert ist.

Bei nicht-segmentierten Schaumstoffpolstern ist der hier geschilderte Effekt natürlich ebenfalls vorhanden, fällt aber meist nicht deutlich auf. Dort ist nämlich bei Belastung stets eine signifikante Querspannung zwischen benachbarten Oberflächenbereichen des Schaumstoffs vorhanden und der menschliche Körper sinkt folglich auch an den stärker belasteten Stellen in der Regel nur so wenig in die Unterlage ein, daß deren Kompression den Bereich der S-förmigen Stufe nicht erreicht.

Nun zeichnen sich segmentelastische Polster gegenüber nicht-segmentierten Polstern dadurch aus, daß sie zu einer wesentlich besseren Druckverteilung führen, daß die Höchstdrucke an den maximal belasteten Stellen folglich niedriger sind und die Durchblutung der Hautkapillaren schwächer beeinträchtigt wird und daß – wegen der vergrößerten Kontaktfläche zwischen Körper und Unterlage – die entspannende Wirkung der Unterlage auf den Körper deutlich verbessert ist (ähnlich, wie man es vom Autogenen Training kennt). Schließlich sorgen die Nuten zwischen den einzelnen Segmenten für eine erheblich verbesserte Durchlüftung.

Man gewinnt somit den Eindruck, daß segmentierte Polster, speziell also segmentierte Matratzen, den nicht-segmentierten Polstern grundsätzlich in allen wesentlichen Eigenschaften überlegen wären, wenn es gelänge, den hier beschriebenen "Stufen-Effekt" zu beseitigen. Erstaunlicherweise enthält die relevante Fachliteratur keine Hinweise auf entsprechende Bemühungen.

Es wird also davon ausgegangen, daß derzeit keine konstruktiven Maßnahmen bekannt sind, mit deren Hilfe sich das zweiphasig-stetige, d.h. in jeder Phase für sich stetige (wobei die beiden Phasen, wie 1b zeigt, durch eine Unstetigkeitsstelle verbunden sind), Kompressionsverhalten eines elastischen Schaumstoffes in ein einphasiges Kompressionsverhalten umwandeln ließe.

In DE 297 10 709 U1 wird ein Sitzkeil dargestellt, dessen Querschnittsfläche von oben nach unten linear wächst und der in einzelne Lagen unterteilt ist. Ein Übergang von einem 1-phasigen in ein 2-phasiges Kompressionsverfahren bei einer homogenen Polsterschicht als offenzelligen Schaumstoff wird nicht gezeigt.

In DE 44 44 447 C2 wird eine Matratze mit einem elastischen Kern aus einem Kunststoff-Kaltschaum und einem Stoffbezug, die einen Schulterbereich und einen Unterschenkelbereich aus einem gegenüber dem Material des übrigen Matratzenkerns weichere Material aufweist, dargestellt. Es wird ein Polster mit Schlitzen gezeigt, die in einem in Polsterschichtsegmenten vorgesehenen Hohlraum münden. Wiederum betrifft dies nicht eine homogene Polsterschicht als offenzelligen Schaumstoff, bei der zwischen einem 1-phasigen und einem 2-phasigen Kompressionsverfahren unterschieden wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Polster der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das ein einphasiges Kompressionsverhalten hat, bei dem also anstelle der obigen S-Kurve ein insgesamt stetiger Kompressionsverlauf vorliegt.

Die Aufgabe wird bei einem Polster der eingangs genannten ersten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich das Produkt (P)x = (F)x·(S)x zwischen dem fiktiven Wert x = h und dem Wert x = 0 linear mit x ändert, d.h. (P)x = (F)x·(S)x = a·(h – x) mit den beiden Grenzfällen (P)x=h = 0 und (P)x=0 = a·h worin a eine Konstante ist.

Bei einem Polster der eingangs genannten zweiten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die einzelnen Lagen derart übereinander positioniert oder (wenn sie gewissermaßen in einer "ungeordneten" bzw. "beliebigen" Reihenfolge geschichtet sind) positionierbar sind, daß sich das Produkt (P)x = (F)x·(S)x zwischen dem fiktiven Wert x = h und dem Wert x = 0 linear mit x ändert, d.h. (P)x = (F)x·(S)x = a·(h – x) mit den beiden Grenzfällen (P)x=h = 0 und (P)x=0 = a·h worin a eine Konstante ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausgangspunkt der Erfindung ist die Tatsache, daß Schaumstoff-Prüfkörper, an denen Kompressionskurven zur Charakterisierung des Materials aufgenommen werden, üblicherweise Würfel oder Zylinder oder Kuben sind – jedenfalls senkrechte Seitenbegrenzungen haben. Weiter ist bekannt, daß die Einzelsegmente von auf dem Markt erhältlichen segmentierten Polstern durchaus auch nicht-senkrechte seitliche Begrenzungen haben können. Speziell gibt es dort pilzförmige Ausführungen, deren Profil das reibungsbedingte Verhaken und Hinterschneiden benachbarter Segmente bei schräger Belastung verhindern soll.

Das Kompressionsverhalten eines Schaumstoff-Körpers hängt also u.a. auch von seiner Profilierung ab. Der Erfindung lag also u.a. die Frage zugrunde, ob spezielle Arten der Profilierung möglich sind, die zu einem einphasigem Kompressionsverhalten führen.

Als Ergebnis zahlreicher praktischer und theoretischer Arbeiten wurde im Rahmen der Erfindung gefunden, daß es solche Profilierungen in der Tat gibt und daß sie sich mit anderen Materialeigenschaften von Schaumstoffen, speziell dem Druckspannungswert CV40, zu einer Vielfalt von Lösungen für das Problem kombinieren lassen.

Die ersten Bemühungen verliefen nach dem Prinzip "Versuch und Fehler". Dabei wurden Prüfkörper von ursprünglich kubischer oder prismatischer Form nach Gutdünken in ihrer Profilierung solange variiert, bis das gewünschte Resultat vorlag. Alle Versuche zielten darauf ab, den (interpolierten) Knickpunkt einer Kompressionskurve soweit wie möglich nach links, d.h. in Richtung auf kleinere Belastung hin zu verschieben – am besten bis an den Nullpunkt selbst. Das erforderte es stets, daß die der belastenden Kraft zugewandte Oberfläche des Prüfkörpers nicht durchgängig horizontal, sondern an mindestens einer Stelle nach oben konvex gekrümmt sein mußte. Die Berührungsfläche zwischen der horizontalen Unterseite der Last und der Oberfläche des Prüfkörpers hat an diesen Stellen im Moment des ersten Kontaktes den Wert Null – sie ist punktförmig.

2a und 2b zeigen das Endergebnis einer solchen Versuchsreihe – und zwar als Konstruktionszeichnung und als Kompressionskurve. Basisfläche, Höhe und Material des Prüfkörpers sind gleich denen des Prüfkörpers gemäß 1a.

Man erkennt, daß an der Formänderung des Prüfkörpers bei Belastung nicht nur Kompressionsphänomene beteiligt sind, sondern auch Kippvorgänge. Dadurch wird der gesamte Vorgang so kompliziert, daß er sich einer geschlossenen mathematischen Beschreibung entzieht. Allenfalls lassen sich die zahlreichen erforderlichen Kompressionsversuche durch Simulationen auf einem Rechner ersetzen. Hierzu mag die Methode der finiten Elemente geeignet sein.

Konturen, die zu gleichem oder ähnlichem Kompressionsverhalten führen, lassen sich in großer Zahl finden – beispielsweise durch gleichzeitiges systematisches Variieren mehrerer Profilmerkmale des Prüfkörpers gemäß 2a. Jedenfalls aber ist die Vorgehensweise "Versuch und Fehler" sehr zeitaufwendig.

Im Verlauf dieser Bemühungen stellte sich heraus, daß es auch Profile gibt, die unter Belastung nur komprimieren, nicht jedoch kippen. Überraschenderweise ergab sich auch, daß die Beschränkung auf solche "Kompressionsprofile" die Möglichkeit bietet, einphasiges Kompressionsverhalten im voraus zu berechnen. Damit gestaltet sich der Prozeß der Profil-Findung vergleichsweise einfach. Für diesen Fall seien die der Erfindung zugrundeliegenden Befunde der Reihe nach unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung, die bevorzugte Ausführungsformen zeigen, angegeben. Es zeigen:

1a einen prismatischen Prüfkörper aus offenzelligem Schaumstoff;

1b die Kompressionskurve des in 1a gezeigten Prüfkörpers;

2a einen Querschnitt durch einen Prüfkörper aus offenzelligem Schaumstoff, welcher ein einphasiges Kompressionsverhalten hat;

2b die Kompressionskurve des Prüfkörpers der 2a;

3a einen Querschnitt durch einen Prüfkörper aus offenzelligem Schaumstoff von durchgängigem konstanten Druckspannungswert CV40, der ebenfalls ein einphasiges Kompressionsverhalten aufweist;

3b das Kompressionsverhalten des Prüfkörpers gemäß der 3a;

4a eine Unterteilung des in 3a gezeigten Prüfkörpers in mehrere Lagen senkrecht zur Belastungsrichtung;

4b eine umgeschichtete Anordnung der Lagen des Prüfkörpers der 4a unter Weglassung der obersten Lage;

4c den Querschnitt eines Polsterschichtsegments aus offenzelligem Schaumstoff, welcher im wesentlichen der 4b entspricht;

5 einen Ausschnitt aus einem Polster, beispielsweise einer Matratze, mit profilierten Polsterschichtsegmenten gemäß der 4c;

6a ein Polsterschichtsegment in Seitenaufrissansicht, das ein einphasiges Kompressionsverhalten besitzt und aus drei Lagen von Schaumstoff aufgebaut ist;

6b ein der 6a entsprechendes Polsterschichtsegment, bei dem jedoch im oberen Bereich des Polsterschichtsegments Unterteilungsschlitze vorgesehen sind;

7 eine gegenüber den 6a und 6b etwas abgewandelte Form eines Polsterschichtsegments;

8 ein aus sechs Lagen unterschiedlicher Druckspannungswert CV40 aufgebautes Polsterschichtsegment;

8b eine Schaumstoffmatte mit "Eierkartonprofil" für die Anwendung in einem erfindungsgemäßen Polster;

8c eine aus zwei Schaumstoffmatten der in 8b gezeigten Art, die unterschiedliche Druckspannungswerte CV40 haben, zusammensetzte Polsterschichtsegmente-Lage;

9 Querschnitte durch Polsterschichtsegmente, bei denen die kurvige Konturierung im Inneren vorgesehen ist; und

10 eine weitere Möglichkeit der Segmentierung in einem erfindungsgemäßen Polster, die in den "Unterbau" verlegt ist.

Die vorstehend angesprochenen Befunde, die der Erfindung zugrundeliegen und es gestatten, ein einphasiges Kompressionsverhalten im voraus zu berechnen, sowie daraus hervorgehende bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind wie folgt:

  • 1. Ein senkrecht von oben belasteter Schaumstoff-Prüfkörper von durchgängig konstantem Druckspannungswert CV40 zeigt dann ein einphasiges Kompressionsverhalten, wenn seine Querschnittsfläche von oben nach unten linear wächst – mit dem Wert Null beginnend. Die Form des Querschnittes, Kreis, gleichseitiges Dreieck, Viereck, Vieleck etc. ist dabei unerheblich. Ein senkrechter und mittiger Schnitt durch den Prüfkörper hindurch zeigt in einfachen und praxisnahen Fällen (z.B. kreisförmiger oder quadratischer Querschnitt) eine parabolische Kontur – mit dem Scheitel nach oben gerichtet (3a und 3b).

    Aus 3b läßt sich entnehmen, daß die Kompression des parabolischen Prüfkörpers bis zu einer Belastung von rund drei Kilogramm nach dem Hookeschen Gesetz verläuft.
  • 2. Das Kompressionsverhalten eines parabolischen Körpers gemäß Punkt 1 ist theoretisch unabhängig davon, ob man ihn mit dem Scheitel nach oben oder nach unten richtet. Es ist auch unabhängig davon, ob man den Körper durch horizontale Schnitte in Scheiben zerlegt und diese Scheiben dann in anderer als der ursprünglichen Richtung und Reihenfolge wieder aufeinander schichtet (4a und 4b). Die Kompression beginnt stets an der Stelle des engsten und endet an der Stelle des weitesten Querschnittes. Für praktische Fälle wird man die einzelnen Scheiben nicht scharfkantig belassen, sondern gerundet miteinander verbinden (4c). 5 zeigt einen Ausschnitt aus einer Matratze mit profilierten Segmenten gemäß 4c.

    Wird die Scheibe, welche den Scheitel enthält (4a, oben), verworfen, so wird das Kompressionsverhalten theoretisch wieder zweiphasig. Für die Praxis ist es allerdings unerheblich, ob die parabolische Kontur den Scheitel beinhaltet oder nicht, solange nur die Scheibe, die den Scheitel enthält, relativ dünn ist – verglichen mit der Höhe des Prüfkörpers. Das bedeutet formal, daß für x = h das Produkt aus Druckspannungswert CV40 und Querschnittsfläche anstatt Null zu sein auch einen von Null verschiedenen Wert haben kann, der jedoch klein gegenüber a·h sein muß; nämlich so klein, daß die "Stufe" zwischen den beiden Phasen im jeweiligen Anwendungsfall praktisch nicht spürbar ist, d.h. nicht als deutlich unangenehm empfunden wird.
  • 3. Das parabolische Gesetz gilt unabhängig von dem Druckspannungswert CV40 des Prüfkörpers. Körper von gleicher Kontur, aber verschiedener Druckspannungswerte CV40 zeigen in den linearen Anfangsbereichen ihrer Kompressionskurven nur verschiedene Neigungen. Ein höhereh Druckspannungswert CV40 bedingt geringere Neigung.

    Ein Prüfkörper mit einphasigem Kompressionsverhalten kann folglich auch aus mehreren Scheiben, die weiter oben als "Lagen" bezeichnet sind, zusammengesetzt sein, deren Druckspannungswerte CV40 zwar verschieden, deren Querschnittsflächen und evtl. Höhen aber entsprechend aneinander angepaßt sind (6a, 6b und 7). In den Profilen gemäß 6a, b verhalten sich die Druckspannungswerte CV40 der oberen zur mittleren zur unteren Scheibe bzw. Lage wie 1 : 1,76 : 3,2.

    Im Profil gemäß 7 sind die entsprechenden Verhältnisse 1 : 3,1 : 9,9.

    6b unterscheidet sich von 6a nur dadurch, daß die obere Scheibe bzw. Lage des zugrundeliegenden dreidimensionales Prüfkörpers gevierteilt wurde, um die Anpassungsfähigkeit eines so hergestellten Matratzensegmentes an einen aufliegenden menschlichen Körper zu verbessern.
  • 4. Im Extremfall kann man eine Profilierung der obigen Art des ursprünglich kubischen oder prismatischen Prüfkörpers sogar unterlassen und durch eine entsprechende Abstufung der Druckspannungswerte CV40 in Kompressionsrichtung ersetzen. Idealerweise sollte sich der Druckspannungswert CV40 kontinuierlich linear von oben nach unten ändern, was aber technisch vermutlich nicht herzustellen ist. In der Praxis wird man mehrere (evtl. gleich dicke) Scheiben bzw. Lagen von verschiedenen, passend ausgewählten Druckspannungswerten CV40 übereinanderschichten, z.B. aufeinanderkleben (8).

    In 8 steigen die Druckspannungswerte CV40 der Scheiben bzw. Lagen von oben nach unten wie 1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 6.

    Das Kompressionsverhalten eines solchen Stapels ist dann näherungsweise einphasig, abgesehen von kleinen S-förmigen Stufen, die wie Schwingungen der Kompressionskurve um einen Mittelwert herum aussehen. Die Anzahl der Schwingungen ist gleich der Anzahl der verwendeten Scheiben bzw. Lagen. Die Schwingungsamplituden sinken mit der Dicke der Scheiben bzw. Lagen.
  • 5. Prüfkörper, wie sie vorstehend unter 1. bis 4. beschrieben sind, lassen sich auch durch senkrechte Schnitte in Sektoren zerlegen und diese Sektoren kann man dann in anderer Anordnung wieder zu Einheiten zusammenfassen. Auf diese Weise lassen sich elastische Segmente herstellen, deren äußere Begrenzungen wiederum senkrecht sind und deren innere Profilierung für einphasiges Kompressionsverhalten sorgt (9). Ob solche Konstruktionen praktische Bedeutungen haben können, ist jedoch fraglich. Die Erfahrung lehrt nämlich, daß Hohlkörper dieser Art bei Belastung, besonders bei schräger Belastung, in den Beinen abknicken und sich in diesem Zustand in ihrem Kompressionsverhalten gegenseitig beeinflussen können.

    9 zeigt zwei Segmente mit einer solchen Innenprofilierung. Man erkennt, daß die Segmente der 9 durch senkrechte Halbierung und Neuzuordnung von Segmenten gemäß 5 entstanden ist.

    Anhand von 8 (und natürlich von 1) wird deutlich, daß sich das Kompressionsverhalten einzelner Polstersegmente nicht vom Kompressionsverhalten ganzer, unsegmentierter Polster, speziell von Matratzen, unterscheiden muß.

    Daraus folgt, daß die Konstruktionsprinzipien, die zu einphasigem Kompressionsverhalten von Segmenten führen, in Einzelfällen auch zur Konstruktion von Polstern bzw. Matratzen führen können, die sich insgesamt gleichfalls einphasig oder nahezu einphasig komprimieren lassen. Der einfachste Fall dieser Art entspricht der 8. Hier werden lediglich große Schaumstoffplatten von geeignet abgestufter Druckspannungswerte CV40 und Dicke aufeinander geschichtet, z. B. geklebt. Ein anderer Fall, der seinerseits für zahlreiche weitere Fälle steht, ist in 10 zu sehen.

    Man erkennt, daß der 10 die 5 zugrunde liegt. Die Segmentierung der Matratze ist hier zwar an der Oberfläche aufgehoben, jedoch im Unterbau, der das Kompressionsverhalten im wesentlichen bestimmt, noch erhalten.

In die allgemeinste Form gebracht, lauten die erfindungsgemäßen Erkenntnisse, die durch umfangreiche Untersuchungen gefunden wurden:

Ein offenporiger Schaumstoffkörper werde von oben belastet und habe in Belastungsrichtung x im unbelasteten Zustand die Höhe h. An jeder Stelle 0 ≤ x ≤ h sei seine Querschnittsfläche (F)x und sein Druckspannungswert CV40 (S)x. Die Kompressionskurve dieses Körpers ist dann einphasig, wenn sich das Produkt (P)x = (F)x·(S)x zwischen x = h und x = 0 linear mit x ändert: (P)x = (F)x·(S)x = a·(h – x) (a ist eine Konstante) mit den beiden Grenzfällen (P)x=h = 0 oder klein bis sehr klein gegenüber a·h und (P)x=0 = a·h

Es versteht sich dabei, daß auch hier die oben unter 2. genannten Variationen möglich sind (Zerlegung in Scheiben etc.).

Von allen hier diskutierten Profilen läßt sich vermutlich das Profil der 4c mit dem geringsten Aufwand herstellen. Da das Profil einem Rock (lateinisch: tunica) gleicht, werden die erfindungsgemäßen segmentierten Matratzen oder andere erfindungsgemäße segmentierte Polster mit einphasigem Kompressionsverhalten mit dem Namen oder dem Zusatz "TUNICA" bezeichnet.

Das erfindungsgemäße Polster ist, wie oben schon angesprochen, nicht nur für Matratzen und Polstermöbel verwendbar, sondern auch für sonstige polsternde Gegenstände, z.B. für Schaumstoffpolster in Büstenhaltern, wo die oben dargelegte Zweiphasigkeit bzw. das oben beschriebene "Stufenverhalten" bei der Kompression besonders unangenehm für die Träger ist.

Zusammengefaßt wird ein Polster zur Verfügung gestellt, das eine homogene Polsterschicht aus offenzelligem Schaumstoff aufweist, die im unbelasteten Zustand in der Belastungsrichtung die Höhe h hat und bei der an jeder Stelle 0 ≤ x ≤ h die Querschnittsfläche der Polsterschicht (F)x und der Druckspannungswert CV40 der Polsterschicht (S)x sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Produkt (P)x = (F)x·(S)x zwischen x = h und x = 0 linear mit x ändert, d.h. (P)x = (F)x·(S)x = a·(h – x) mit den beiden Grenzfällen (P)x=h = 0 oder klein gegenüber a·h und (P)x=0 = a·h worin a eine Konstante ist. Ein solches Polster kann auch aus einzelnen übereinander angeordneten Polsterschichten aus offenzelligem Schaumstoff bestehen, die so angeordnet sind oder gedanklich so angeordnet werden können, daß die Polsterschichten in ihrer Schichtung insgesamt die obigen Bedingungen erfüllen.


Anspruch[de]
Polster, das eine homogene Polsterschicht aus offenzelligem Schaumstoff aufweist, die im unbelasteten Zustand in der Belastungsrichtung die Höhe h hat und bei der an jeder Stelle 0 ≤ x ≤ h die Querschnittsfläche der Polsterschicht (F)x und der Druckspannungswert CV40 der Polsterschicht (S)x sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Produkt (P)x = (F)x·(S)x zwischen dem fiktiven Wert x = h und dem Wert x = 0 linear mit x ändert, d.h. (P)x = (F)x·(S)x = a·(h – x) mit den beiden Grenzfällen (P)x=h = 0 oder klein gegenüber a·h und (P)x=0 = a·h worin a eine Konstante ist. Polster, das eine mehrlagige Polsterschicht aus offenzelligem Schaumstoff aufweist, deren einzelne Lagen derart übereinander positioniert oder positionierbar sind, dass die so gebildete Polsterschicht, die im unbelasteten Zustand in der Belastungsrichtung die Höhe h hat und bei der an jeder Stelle 0 ≤ x ≤ h die Querschnittsfläche der Polsterschicht (F)x und der Druckspannungswert CV40 der Polsterschicht (S)x sind, dadurch gekennzeichnet ist, dass sich das Produkt (P)x = (F)x·(S)x zwischen dem fiktiven Wert x = h und dem Wert x = 0 linear mit x ändert, d.h. (P)x = (F)x·(S)x = a·(h – x) mit den beiden Grenzfällen (P)x=h = 0 oder klein gegenüber a·h und (P)x=0 = a·h worin a eine Konstante ist. Polster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polsterschicht quer (insbesondere senkrecht), zur Auflagefläche segmentiert ist, so dass der der Belastung auszusetzende Oberflächenbereich aus einzeln komprimierbaren Polsterschichtsegmenten besteht, wobei zwischen den einzelnen Polsterschichtsegmenten unter Belastung keine oder nur eine gegenüber miteinander verbundenen Polsterschichtsegmenten signifikant verminderte Querspannung vorhanden ist. Polster nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Polsterschichtsegmente quer (insbesondere senkrecht) zur Auflagefläche oder parallel zur Belastungsrichtung gerundet ausgeführt ist. Polster nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Polsterschichtsegmente quer (insbesondere senkrecht) zur Auflagefläche oder parallel zur Belastungsrichtung so ausgeführt ist, dass die äußere Kontur der Polsterschichtsegmente im wesentlichen linear ist, vorzugsweise aus zur Auflagefläche geneigten, insbesondere senkrechten, planaren Flächen besteht und eventuelle nichtlineare Konturen in einem inneren Hohlraum vorgesehen sind. Polster nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne oder die einzelnen Polsterschichtsegmente mit einem oder mehreren Schlitzen schräg (insbesondere senkrecht) zur Auflagefläche versehen sind, die gegebenenfalls in einem im Polsterschichtsegment vorgesehenen Hohlraum münden.






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