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Dokumentenidentifikation DE102009044308A1 28.04.2011
Titel Klimatisiertes Polsterelement
Anmelder CT Formpolster GmbH, 32584 Löhne, DE
Erfinder Haarmann, Joachim, 32584 Löhne, DE
Vertreter Thielking und Kollegen, 33602 Bielefeld
DE-Anmeldedatum 21.10.2009
DE-Aktenzeichen 102009044308
Offenlegungstag 28.04.2011
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.04.2011
IPC-Hauptklasse A47C 21/04  (2006.01)  A,  F,  I,  20091021,  B,  H,  DE
IPC-Nebenklasse A47C 27/15  (2006.01)  A,  L,  I,  20091021,  B,  H,  DE
B60N 2/56  (2006.01)  A,  L,  I,  20091021,  B,  H,  DE
Zusammenfassung Polsterelement aus Schaumstoff mit einem Kernelement und Deckelementen auf der Ober- und Unterseite und mit innerhalb des Kernelementes angeordneten Lüftungskanälen, in denen Mittel zur Erzeugung eines Luftstromes angeordnet sind, wobei das Kernelement auf seiner Unterseite und seiner Oberseite mit mindestens einem ersten luftdurchlässigen, in vertikaler Richtung druckfestem und abstandshaltendem Deckelement und auf seiner Oberseite und oberhalb des ersten Deckelementes zusätzlich mindestens mit einem weiteren Deckelement versehen ist, wobei das weitere Deckelement auf dem ersten Deckelement und auf einem das erste Deckelement umrandenden und im Wesentlichen luftundurchlässigen Steg aufliegt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Polsterelement aus Schaumstoff, welches ein Kernelement und ein oder mehrere Deckelemente auf der Ober- und Unterseite des Kernelementes aufweist und mit innerhalb des Kernelementes angeordneten, senkrecht sich über die Dicke des Kernelementes erstreckenden Lüftungskanälen versehen ist, die zur Oberseite und zur Unterseite des Polsterelementes geöffnet und in denen Mittel zur Erzeugung eines Luftstromes angeordnet sind.

Polsterelemente, insbesondere Matratzen oder Sitzauflagen aus Schaumstoff, sind im Stand der Technik in vielfachen Ausführungen und unterschiedlichsten Federungseigenschaften bekannt. Eines der zu lösenden Probleme bei der Verwendung von Polstern ist eine ausreichende Belüftung der Sitz- oder Liegefläche, so dass sich ein angenehmes und trockenes Sitzgefühl ergibt. Matratzen und Polster werden daher im Stand der Technik mit passiver Belüftung, d. h. mit Konturenschnitten versehen, die vorrangig zur Belüftung und Erzielung unterschiedlicher Liegezonen eingesetzt werden, in der Regel auf CNC – Maschinen geschnittene Konturen in der Oberfläche oder horizontale Röhrenausschnitte in der Kernmitte. Auch werden vertikal Löcher in die Schaumkerne gebohrt oder gestanzt.

Der Nachteil dieser Produkte liegt darin, dass passiv belüftete Produkte keinen ausreichenden Luftaustausch besitzen und z. B. eine Matratze damit nicht vollständig trocknen kann. In einem feuchten Mikroklima können sich aber Milben bilden, deren Ausscheidungen trocknen und zerstauben. Das Einatmen dieses Staubes ist der Gesundheit nicht förderlich.

So offenbart die WO 2007/137993 A2 ein Federelement für ein Polsterelement, wobei das Federelement aus einem offenzelligen Polyurethanschaum besteht und eine längs durch den Kern verlaufende und als Lüftungskanal ausgebildete Ausnehmung aufweist. Bei dieser Lösung besteht nachteiligerweise die Möglichkeit, dass der Lüftungskanal beim Einfedern des Federelementes verkleinert oder nahezu verschlossen wird.

Die DE 100 09 312 A1 offenbart einen Polstergegenstand für einen Sitz, bei dem zur aktiven Sitzklimatisierung der zugehörige Polsterkern aus Kunststoffschaum mit einem zwangsweise durchlüfteten Abstandsgewirke und einem darüber liegenden Adsorberträger aus mit Adsorberpartikeln ausgerüstetem Schaummaterial auf einer vernadelten Vlieslage versehen wird. Adsorberträger und Vlieslage sorgen für eine Verdunstung von Feuchtigkeit, die durch Transpiration eines Sitzbenutzers entstehen kann. Der dort gezeigte Aufbau erfordert jedoch eine relativ starke Zwangslüftung, welche nur durch größere Lüfteranlagen unter dem Polstergegenstand erzeugt werden kann. Die Auflage auf Lattenroste ist damit nicht möglich.

Die DE 10 2007 031 323 A1 offenbart eine Sitzbelüftungseinrichtung für ein Polster eines Fahrzeugsitzes, bei der Lufteinlassöffnung und Luftauslassöffnung in einem durch einen Sitzbezug überdeckten Bereich des Polsters angeordnet und durch eine luft- und feuchtigkeitsdurchlässige Deckschicht aus einem Abstandsgewirke verschlossen sind. Eine Zwangslüftung ist hier nicht vorgesehen, die Lüftung/Luftströmung wird durch den Fahrtwind und den dadurch entstehenden Unterdruck in einigen Fahrzeugbereichen erzeugt. Für stationäre Anwendungen in geschlossenen Räumen ist diese Lüftung ungeeignet.

Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, ein Polsterelement bereitzustellen, welches mit Hilfe einer sichere aktive Belüftung ein angenehmes und trockenes Liege- und Sitzgefühl über die gesamte Fläche der Auflage bereitstellt und welches auch auf Lattenroste problemlos aufgelegt werden kann und eine gute Körperunterstützung aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart. Dabei ist das Kernelement auf seiner Unterseite und seiner Oberseite mit mindestens einem ersten luftdurchlässigen, in vertikaler Richtung druckfesten und abstandshaltenden, d. h. in vertikaler Richtung druckstabilen Deckelement versehen. Weiterhin weist das Kernelement auf seiner Oberseite und oberhalb des ersten Deckelementes zusätzlich mindestens ein weiteres Deckelement aus luftdurchlässigem Schaumstoff auf, wobei das weitere Deckelement auf dem ersten Deckelement und auf einem das erste Deckelement umrandenden und im Wesentlichen luftundurchlässigen Steg aufliegt.

Dadurch ergibt sich einerseits eine gleichmäßige durchlüftende Strömung über die gesamte Fläche des Polsterelementes und andererseits eine problemlose Auflage des Polsterelementes auf einen Lattenrost wie sie bei Matratzen üblich ist. Durch die Anordnung der in vertikaler Richtung druckstabilen Deckelemente im Zusammenspiel mit dem Kernelement und dem weiteren Deckelement ist auch bei Belastung weder auf der Unterseite noch auf der Oberseite eine Unterbrechung der Luftströmung in horizontaler oder vertikaler Richtung zu befürchten.

Die Abstützung durch den umlaufend begrenzenden Steg ist dabei ebenso wichtig wie die dessen Luftundurchlässigkeit. Der Steg kann dabei als auf dem Kernelement aufliegender „Rahmen” ausgebildet sein oder auch als Teil und nach oben vorspringender Rand des Kernelementes. Ebenso ist als konstruktive Ausbildung ein das Kernelement komplett umgebender und letzteres nach oben überragender separat hergestellter und ggf. mit dem Kernelement verklebter Rahmen oder Rand für das gesamte Polsterelement möglich.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass das erste luftdurchlässige, in vertikaler Richtung druckfeste Deckelement als Abstandsgewirk ausgebildet ist. Das erlaubt die Nutzung einfacher Standardmaterialien zur Bereitstellung der flächigen horizontalen Luftströmung und Belüftung.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Abstandsgewirk auf der Oberseite des Kernelementes eine Dicke von 10 bis 20 mm und eine Eindruckfestigkeit von 2 bis 8 KPa (Kilopascal) aufweist, vorzugsweise eine Eindruckfestigkeit von 5 KPa, jeweils gemessen nach DIN EN ISO 3386-1 (Stauchhärte) bzw. DIN EN ISO 2439 (Eindruckhärte). Im Zusammenwirken mit einer weiteren vorteilhafte Ausbildung, die darin besteht, dass das Abstandsgewirk auf der Unterseite des Kernelementes eine Dicke von 10 bis 20 mm und eine Eindruckfestigkeit von 4 bis 13 KPa, vorzugsweise 8 KPa aufweist, vermeidet man bei üblichen Sitz- oder Liegebelastungen ein Unterbrechen der flächigen Strömung und sichert ein problemloses Ansaugen durch das Abstandsgewirk auf der Unterseite des Kernelementes, auch bei Auflage auf Rosten.

Zur Erhöhung des Liege- oder Sitzkomforts besteht eine weitere vorteilhafte Ausbildung darin, dass das weitere Deckelement als luftdurchlässige Schaumstoffmatte ausgebildet ist, so dass sich die Luftströmung weiter gleichmäßig unter der Liegefläche verteilen kann.

Will man die Luftverteilung genau steuern, d. h. in bestimmte Bereiche der Liegefläche leiten und gleichzeitig den Liegekomfort erhöhen, besteht eine weitere vorteilhafte Ausbildung darin, dass eine viskoelastische Schaumstoffmatte mit vertikalen Lüftungsbohrungen verwendet wird, die ein Raumgewicht von 60 bis 90 Kg/m3, vorzugsweise 85 Kgm3 und eine Eindruckfestigkeit von 2 bis 4 KPa aufweist. Der viskoelastische Schaum kann ein auf Basis MDI (Diphenymethandiisocyanat) oder TDI (Toluylendiisocyanat) hergestelltes geschlossenzelliges Material sein, welches sich durch Wärme verformt und somit exakt den Körperkonturen anpaßt. Unterstützt wird dies durch die unten noch näher beschriebene Klimaeinheit (Heizeinheit). Bisherige Tests ergaben, dass hier optimal mit einer Stauchhärte von 2,4 bis 3,0 kpa und einer Materialdichte von 85 kg/m3 gearbeitet werden kann.

Eine besonders angenehme Lüftung ergibt sich, wenn die viskoelastische Schaumstoffmatte so mit vertikal verlaufenden Lüftungsbohrungen versehen ist, dass eine prozentuale Öffnung von ca. 3–10% der gesamten Liege oder Sitzfläche erreicht wird. Das entspricht etwa Bohrungen mit einem Durchmesser von 18 mm, die pro Quadratmeter Fläche in einem entsprechenden Raster angebracht werden, beispielsweise in den Schnittpunkten eines Quadrat-Rasters von jeweils 85 mm Kantenlange.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung zur örtlich präzisen Verteilung des Luftstromes auf der Lieg- oder Sitzfläche – und nicht über den Rand hinaus – besteht darin, dass der luftundurchlässigen Steg aus im wesentlichen geschlossenzelligem Polyetherschaum mit einem Raumgewicht von 30 bis 50 Kg/m3, vorzugsweise 40 Kg/m3 besteht.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass als Mittel zur Erzeugung eines Luftstromes ein in einem in seiner Längsrichtung flexiblem rohrförmigen Gehäuse angeordneter elektrisch angetriebener Impeller vorgesehen ist, d. h. ein von einem ring- oder röhrenförmigen Gehäuse umschlossener Propeller. Eine solche Ummantelung bewirkt durch Senkung des induzierten Luftwiderstandes an den Propellerblättern eine Erhöhung des Propellerwirkungsgrades im Vergleich zu einem nicht-ummantelten Propeller. Der Grund für die Erhöhung der Effizienz liegt in der Verminderung der Randwirbelverluste, wie sie an Propeller-, Schaufel- und Flügelspitzen auftreten. Durch eine solche Ausbildung erreicht man auch bei kleinen Impellern geringerer Leistung einen hohen und effizienten Luftstrom. Als in ihrer Längsrichtung flexible rohrförmige Gehäuse sind bekannte Kunststoff-Wellrohre geeignet, die dann einfach in die Lüftungskanäle des Kernelementes eingesetzt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass in den Lüftungskanälen Mittel zur Erwärmung des Luftstromes vorgesehen sind, z. B. im Luftstrom oder an den Wänden der flexiblen rohrförmigen Gehäuse angeordnete Niedertemperatur-Heizdrähte als Konvektionsheizungen. Natürlich sollte all dies, Impeller und Erwärmungsmittel, vorteilhafterweise durch Niedervolt-Spannungen angetrieben werden, damit Überhitzungen vermieden werden. Damit lässt sich auch eine entsprechende Steuerung gut realisieren.

Beispielsweise kann eine solche Klimaeinheit in einer Matratze leicht mit einer Steuereinheit für eine durch den Nutzer programmierbare Zeitsteuerung versehen werden, welche selbständig während der Tagzeit die Matratze aufheizt und somit durchtrocknet. Als sehr angenehmen Effekt bietet das System die Möglichkeit die Matratze in der kalten Jahreszeit vor dem zu Bett gehen vorzuwärmen oder in der warmen Jahreszeit mit Umluft zu belüften. Auch hier sind die Betriebszeiten frei programmierbar. Zudem bietet das System die Möglichkeit, die Matratze während der Nacht vom Stromkreis zu trennen, etwa durch einen Adapterstecker am Bezug oder durch Trennen der Steckerverbindung.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass Kernelement, Deckelemente und Steg mindestens teilweise miteinander verklebt sind. Dies erlaubt eine Vereinfachung bei der Herstellung des Polsterelementes.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung bei einem als Matratze ausgebildeten Polsterelement besteht darin, dass bezogen auf die Fläche des Kernelementes die Lüftungskanäle nur in einer Hälfte des Kernelementes angeordnet sind, etwa in der „Beinhälfte” bzw. unteren Hälfte der Matratze, so dass die durch die Lüftungskanäle mit Impellern möglicherweise sich geringfügig anders ausbildende Federung nicht spürbar wird.

Für den Fall einer Verwendung in einer Matratze, z. B. in einer Kaltschaummatratzen, sind ja über deren Länge bis zu sieben Zonen unterschiedlicher Härte vorgesehen, wobei in der Regel Schaumstoffe mit einem Raumgewicht von 50–80 Kg/m3, jedoch unterschiedlicher Stauchhärte verwendet werden. Dann können die Lüftungskanäle auch in den Zonen größerer Härte angeordnet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass in dem Polsterelement Hohlräume oder Kanäle zur Aufnahme von Mitteln zur Körpermassage angeordnet sind. Diese Hohlräume oder Kanäle sind dann an den Stellen angeordnet, die bei einem aufliegenden menschlichen Körper anatomisch für eine Massage geeignet sind.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die einzige 1 zeigt ein erfindungsgemäßes und als Matratze ausgebildetes Polsterelement 1 aus Schaumstoff, welches ein Kernelement 2, ein unteres erstes Deckelemente 3 auf der Unterseite und eine oberes erstes Deckelement 4 sowie ein weiteres Deckelement 5 auf der Oberseite aufweist. Das Kernelement 2 ist für die Bereitstellung einer „7-Zonen-Kaltschaummatratze” so aufgebaut dass über die Länge des Kernelementes sieben Zonen 6 unterschiedlicher Härte vorgesehen sind, wobei die Schaumstoffe in den Zonen 6 ein Raumgewicht von 60 Kg/m3, jedoch drei unterschiedliche Stauchhärten aufweisen.

Innerhalb des Kernelementes 2 sind Lüftungskanäle 7 angeordnet, die sich senkrecht über die Dicke des Kernelementes erstrecken und zur Oberseite und zur Unterseite des Kernelementes/Polsterelementes geöffnet sind. In die Lüftungskanäle 7 sind in ihrer Längsrichtung, d. h. in Dickenrichtung der Matratze flexible rohrförmigen Gehäuse – hier nicht näher dargestellt – eingesetzt, hier als in Längsrichtung flexible Kunststoff-Wellrohre, und sind oben und unten jeweils mit einem Gitternetz so geschlossen, dass Luft ungehindert durchströmen kann und Fremdkörper nicht eindringen können. In den Lüftungskanälen/Wellrohren sind zur Erzeugung eines Luftstromes elektrisch angetriebene Impeller angeordnet, in der 1 nur durch die „Drehpfeile” skizziert. Ebenfalls nicht näher dargestellt sind hier Niederspannungs-Heizelemente, die an den inneren Wandungen der Lüftungskanäle angeordnet sind und den Luftstrom erwärmen können.

Bezogen auf die Fläche der Matratze/des Kernelementes sind die Lüftungskanäle nur in der in der 1 linken Hälfte des Kernelementes angeordnet, also in dem bei der hier vorliegenden Verwendung als Matratze als „Fuß- und Beinbereich” vorgesehenem Matratzenteil.

Das erste untere luftdurchlässige Deckelement 3 ist in vertikaler Richtung, d. h. in Dickenrichtung der Matratze/des Polsterelementes aus druckfestem und abstandshaltendem Material ausgebildet, nämlich als druckfeste Abstandsgewirk einer Dicke von 15 mm aus Kunststofffasern mit einer Eindruckfestigkeit von 8 KPa.

Das erste obere luftdurchlässige Deckelement 4 ist in vertikaler Richtung, d. h. in Dickenrichtung der Matratze/des Polsterelementes auch aus druckfestem und abstandshaltendem Material ausgebildet, hier als druckfeste Abstandsgewirk einer Dicke von 10 mm aus Kunststofffasern mit einer Eindruckfestigkeit von 4 KPa.

Das Kernelement 2 weist auf seiner Oberseite und oberhalb des ersten Deckelementes 4 zusätzlich mindestens ein weiteres Deckelement 5 aus Schaumstoff auf, welches auf dem ersten Deckelement 4 und auf einem das erste Deckelement umrandenden und im Wesentlichen luftundurchlässigen Steg 8 aufliegt. Der luftundurchlässigen Steg 8 besteht aus geschlossenzelligem Polyetherschaum mit einem Raumgewicht von 42 Kg/m3.

Das weitere und als oberste Matratzenauflage dienende Deckelement 5 ist als im Wesentlichen luftundurchlässige viskoelastische Schaumstoffmatte ausgebildet und weist ein Raumgewicht von 85 Kg/m3 und eine Eindruckfestigkeit von 2,4 KPa auf. Zur genauen Einstellung und Verteilung der Luftdurchlässigkeit ist die viskoelastische Schaumstoffmatte mit vertikal verlaufenden Lüftungsbohrungen 9 versehen.

Mit einem Fernbedienungselement 10 mit eingebauter Zeitsteuerung sind die Impeller und die Heizelemente vom Nutzer zu bedienen und zu programmieren.

Bezugszeichenliste

1
Polsterelement
2
Kernelement
3
Deckelement
4
Deckelement
5
Deckelement
6
Schaumstoffzonen
7
Lüftungskanäle
8
Steg/Randsteg
9
Lüftungsbohrung
10
Programmierbare Fernbedienung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • WO 2007/137993 A2 [0004]
  • DE 10009312 A1 [0005]
  • DE 102007031323 A1 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • DIN EN ISO 3386-1 [0012]
  • DIN EN ISO 2439 [0012]


Anspruch[de]
Polsterelement (1) aus Schaumstoff, welches ein Kernelement (2) und ein oder mehrere Deckelemente (3, 4, 5) auf der Ober- und Unterseite des Kernelementes aufweist und mit innerhalb des Kernelementes (2) angeordneten, senkrecht sich über die Dicke des Kernelementes (2) erstreckenden Lüftungskanälen (7) versehen ist, die zur Oberseite und zur Unterseite des Polsterelementes geöffnet und in denen Mittel zur Erzeugung eines Luftstromes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass

– das Kernelement (2) auf seiner Unterseite und seiner Oberseite mit mindestens einem ersten luftdurchlässigen, in vertikaler Richtung druckfestem und abstandshaltendem Deckelement (3, 4) versehen ist,

– das Kernelement (2) auf seiner Oberseite und oberhalb des ersten Deckelementes (4) zusätzlich mindestens ein weiteres Deckelement (5) aus luftdurchlässigem Schaumstoff aufweist,

– wobei das weitere Deckelement (5) auf dem ersten Deckelement (4) und auf einem das erste Deckelement umrandenden und im Wesentlichen luftundurchlässigen Steg (8) aufliegt.
Polsterelement nach Anspruch 1, bei dem das erste luftdurchlässige, in vertikaler Richtung druckfeste Deckelement (3, 4) als Abstandsgewirk ausgebildet ist. Polsterelement nach Anspruch 2, bei dem das Abstandsgewirk auf der Oberseite des Kernelementes (2) eine Dicke von 10 bis 20 mm und eine Eindruckfestigkeit von 2 bis 8 KPa aufweist. Polsterelement nach Anspruch 2 oder 3, bei dem das Abstandsgewirk auf der Unterseite des Kernelementes (2) eine Dicke von 10 bis 20 mm und eine Eindruckfestigkeit von 4 bis 13 KPa aufweist. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das weitere Deckelement (5) als luftdurchlässige Schaumstoffmatte ausgebildet ist. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das weitere Deckelement (5) als viskoelastische Schaumstoffmatte mit vertikal verlaufenden Lüftungsbohrungen ausgebildet ist. Polsterelement nach Anspruch 6, bei dem die viskoelastische Schaumstoffmatte ein Raumgewicht von 60 bis 90 Kg/m3 und eine Eindruckfestigkeit von 2 bis 4 KPa aufweist. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der luftundurchlässigen Steg (8) aus im Wesentlichen geschlossenzelligem Polyetherschaum mit einem Raumgewicht von 30 bis 50 Kg/m3 besteht. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem als Mittel zur Erzeugung eines Luftstromes ein in einem in seiner Längsrichtung flexiblem rohrförmigen Gehäuse angeordneter elektrisch angetriebener Impeller vorgesehen ist. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem in den Lüftungskanälen (7) Mittel zur Erwärmung des Luftstromes vorgesehen sind. Polsterelement nach Anspruch 8 oder 9, bei dem Impeller und Erwärmungsmittel durch Niedervolt-Spannungen angetrieben werden. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem Kernelement, Deckelemente und Steg mindestens teilweise miteinander verklebt sind. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ausgebildet als Matratze, bei der bezogen auf die Fläche des Kernelementes die Lüftungskanäle nur in einer Hälfte des Kernelementes angeordnet sind. Polsterelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem in dem Kernelement Hohlräume oder Kanäle zur Aufnahme von Mitteln zur Körpermassage angeordnet sind.






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