在传统的床垫结构中，金属内簧单元(其通常具有一排平行的 螺旋弹簧，弹簧的顶部和底部被相应的限定床垫边缘的绑接丝 (border wire)围绕)被罩有填料层和织物层。目前用的合成填料 通常被称为“绝缘材料”。一些绝缘材料可通过金属连接器，例如 穿过材料且绕着下层的金属部件卷曲的扣环(hog ring)，被固定至 绑接丝或螺旋弹簧。其它绝缘层可通过使用粘接剂或缝制至少暂时 地被接合。绝缘层最终通过织物片覆盖和固定就位，所述织物片将 其它部件遮盖起来并显示最终的装饰外表。
不是所有的床垫都包含内部弹簧。例如，有些床垫具有高密度 的泡沫芯或气囊。内部弹簧仅仅是垫芯的一种。无论哪一种结构， 垫芯的目的都是使垫具有一定形状，并且为躺在垫上的人提供足够 的支承。
上面所述的紧固方法通常不允许在接合层直接出现很大的游 隙，并且还具有其它缺陷。例如，安装扣环是劳动密集型的工作， 缝制很慢，并且使用粘接剂会造成脏乱从而需要清洁。
我们发现丝状塑料紧固件(通常用于固定衣服上的销售标签) 可被用于将床垫部件固定在一起，并且由于使用了它们而简化了床 垫的制造从而能够生产更好的产品。
通常的标签紧固件是一根细长、柔性的强塑料带，其将增大的 头部连接至增大的尾部。尾部太大以至于不能穿过衣服的布料，但 是头部在斜转时可从布料的丝线之间穿过。这些通常需要使用专门 的工具来进行。一旦头部在尾部的相反侧上一直通过布料，其被释 放并重新假定其平行于织物的自然位置，从而其不能被拉回。我们 在下面将这种紧固件称为“丝状紧固件”，其具有较广泛的应用。
塑料丝状紧固件被制造成串接形式而形成条带或扣钩。美国专 利No.3,733,657(特别是图9)公开了这种紧固件扣钩的一个示 例。该扣钩包括一直列紧固件，每个紧固件包括柔性丝，柔性丝具 有在一端形成头部的横向横杆，和在相反端形成尾部的叶片或第二 横向横杆。在该结构中，横向杆和叶片(或第二横向杆)在彼此平 行的平面内延伸。各横向杆间隔开并且被并排放置且彼此平行。垂 直于各横向杆延伸的导杆(runner bar)通过可分连接器被连接至每 个横向杆。
美国专利No.4,039,078公开了几种不同的塑料紧固件或连 接件，它们被制造成相继连接起来的梯架(ladder stock)的一部分。 在每一例子中，梯架由利用多个塑料横向连接件连接起来的两个细 长和连续的塑料侧部件构成。梯架可由包括尼龙、聚丙烯和其它相 似材料的柔性塑性材料通过模制或冲压来制造。当切割时，梯架产 生多个单独的紧固件连接装置。每个得到的紧固件包括一对端杆， 它们优选长度相同，它们通过细丝连接起来。紧固件的每个端杆具 有细长的圆柱形，其横截面大致为圆形。
从紧固件架条(fastener stock strip)分配丝状紧固件通常利用 手持式触发操作装置完成，这种手持式触发操作装置通常被称为 “标签枪”。标签枪被构造成接收紧固条(fastener strip)。枪体具 有圆柱形开口，一中空针状件可拆装地安装在所述开口中，所述针 状件沿其长度方向具有纵向槽。紧固件架的条被插入到壳体上的、 延伸到针状件后面的槽中。当拉动扳机时，与紧固件架中第一连接 部的横杆端部对齐的活塞向前移动，使得所述架中第一连接部的横 杆端部被强制穿过针状件的孔。一些标签枪被手动操作，而另一些 标签枪由电机或液压装置提供动力。
标签枪的中空针状件通常包括大致圆柱形的基部，基部包括前 端、后端、侧面、中心孔、纵向槽和侧面上用于容纳针状件锁杆的 凹陷。中空针状件还包括从基部的前端延伸出的主干部。主干部大 致为圆柱形的针状件，其包括尖锐的稍端，与基部的纵向槽对齐的 纵向槽，以及与基部的中心孔对齐的中心孔。纵向槽靠近主干部稍 端的部分被成形为限定一细长开口(所述部分一般被称为针状件的 勺部)，所述细长开口的尺寸大于通过其分配的紧固件的横杆端部 的尺寸。
美国专利No.5,715,984公开了可被用作丝状紧固件分配工 具的一部分的这种针状件的一个示例。该针状件包括基部的后端上 的刀片部。刀片部包括切割刃、切割刃的整个长度为″V″形凹槽。
已经开发出多种标签枪用于从紧固件架的供应装置分配单个 的丝状紧固件。例如，美国专利No.4,456,123公开了一种分配紧 固件的设备。这些以及类似的工具由加利福尼亚的Avery Dennison Corporation of Pasadena销售，其中一些注册商标为“Swiftach”。 这种工具可被用于存放、运输和分配上述的紧固件架。

本发明的一个目的是简化床垫的结构。
本发明的另一目的是提供一种紧固件系统，所述紧固件系统在 可靠地将材料层固定至床垫的同时，允许这些层彼此有限地运动。
这些或其它目的是通过利用可注射的丝状紧固件代替传统紧 固件来构造床垫而实现的。我们发现上述类型的柔性塑料紧固件 (恰当地安装了的)在制造床垫过程中提供给绝缘层和织物层可靠 和足够的保持力。它们具有价格便宜、强度好、安装快速方便的优 点。另外，当底层厚时，它们可被用作盲紧固件，即它们不必为加 工而一直穿过底层。当它们注射穿过中空针状件进入厚泡沫层时， 例如，在紧固件的前端处的锚定结构刺穿泡沫并被可靠地保持就 位。通过使用足够数量(最优数量是平常试验的近似值)的这种紧 固件，实现了固定接头。
紧固件的优化尺寸也可通过试验确定。目前我们认为在施加枕 顶罩布之前，紧固件的长度从1英寸至3英寸比较适合于将枕顶绝 缘层紧固至床垫。
在另一应用中，柔性塑料紧固件被用于将泡沫饰边件接合至泡 沫片以形成覆盖内簧盘。
本申请的紧固系统可被用于在床垫边缘的周围固定无纺布凸 缘。“无纺布”是现有的一种织物，其包括彼此随意放置的聚合物 纤维以及接合在一起的表面。在该申请中，紧固件在靠近床垫边缘 处被注射穿过凸缘材料并进入底部绝缘层。
丝状紧固件的应用可以完整地消除在传统方法中施加在床边 缘周围的无纺布凸缘。所述凸缘是沿着床垫边缘缝制的中间物件， 床垫饰边带又连接至其上以保持其与床垫边缘对齐。但是，我们发 现，在枕顶结构中，通过在靠近床垫边缘处直接注射柔性塑料紧固 件穿过饰边带的双缝制部分并进入底部绝缘层，可容易地保持良好 的对齐。
本发明也可用于单面床垫结构，其中，边部材料只在底部处计 量；无纺布顶缘(未计量)可通过注射塑料紧固件穿过其进入绝缘 层而连接。
附图说明
在附图中，
图1是本发明的带可注射紧固件的床垫结构的透视图；
图2是在本发明中应用的紧固件条的透视图；
图3示出这种紧固件的一个变化例；
图4以剖视图方式示出垫芯是泡沫块而不是内簧的可选结构；
图5是可选构造方法的透视图；
图6是通过盲紧固件连接至床垫的片料；以及
图7示出利用丝状紧固件固定的枕顶角(pillow top corner)。

图1示出本发明的床垫结构，其示出了芯部件，特别是金属内 簧单元10，内簧单元10具有一排平行的螺旋弹簧12，弹簧12的 顶部和底部被相应的绑接丝14，16围绕。但是，应该理解，本发 明可用于制造具有其它芯部件的床垫。芯部件可以是例如高密度的 泡沫块。
在所示结构中，至少一个绝缘内层18通过金属连接器例如扣 环20或者其它手段例如粘接剂而被固定至绑接丝，或内簧10的螺 旋弹簧，扣环20穿过材料并围绕下面的金属部件卷曲。内层可被 粘接纤维棉絮或非织物材料，例如聚合物泡沫。
然后，根据本发明，通过一排上述的并在图2中示出的丝状紧 固件24，至少一个绝缘外层22被放置在内层顶上并被固定至内层。 外层可以是例如聚合物泡沫或其它弹性材料。
每个这种紧固件包括：大致弹性的聚合物丝26，它们的长度为 1至3英寸(25至76mm)；在丝的前端处的大致刚性的头部或锚 定件，例如横杆28；以及在丝的后端处的增大部或尾部30(其可 以是叶片或第二横杆)。独立的紧固件利用靠近头部28的支架 (runner)32相互连接起来，尾部30可利用易破裂粘接剂(未示 出)彼此连接起来从而形成互连紧固件的扣钩或条36。
如图1所示，利用枪(未示出)使紧固件穿过外层进入或穿过 内层，所述枪保持有互连紧固件的扣钩或条36，并且通过枪针(gun′s needle)一次一个地将紧固件射入床垫，在通过拉动扳机致动枪之 前枪针被插入到适当的深度。这假定枪是由人操作。但是，如果枪 是可自动致动枪的机器的一部分，其可具有其它类型的致动装置， 例如由计算机或微处理器控制的电—气致动器。
绝缘层被织物片(未示出)最终覆盖和固定就位，织物片将床 垫的其它部件隐藏起来并呈现为最终外表。织物片被缝纫机相互连 接起来，缝纫机还可在床垫的边缘处、织物片的边缘之间自动嵌入 加强带以提供好的外表。
如果如图4所示，垫芯是聚合物泡沫块10′而不是内簧，则丝 状紧固件24可被用于将第一绝缘层附接至垫芯。紧固件通过将它 们的头部注射穿过绝缘层而直接进入垫芯，从而被方便地安装。
图2所示的丝状紧固件是传统的，每个丝状紧固件具有由直横 杆形成的头部。丝状紧固件24′的可选示例如图3所示。其特征在 于，其头部或锚定件28′由两个臂33，33′形成，所述臂不在同一直 线上，而是在顶点相接且彼此相对形成小于180度的角度(该角度 优选为钝角)，从而形成箭头形头部。我们期望箭头形头部锚定件 28′可提供改善的保持强度，尤其是在泡沫中。
丝状紧固件的增大尾部30不管是如图2所示还是如图3所示， 都可具有不同的形式。不管其形状如何，其都非常大以至于不能被 推过或拉过被使用的织物材料。其不是必须为横杆，也可以是盘、 叶片、棱柱或不能被用力穿过或拉过织物的其它结构。
图5示出了可用于单面床垫的结构的可选方法。在该方法中， 床垫饰边带34(其具有连接至其上边缘的、被称为“凸缘”的增 强材料带36)被沿着其底边缘预先缝制到底罩(未示出)的周边。 然后，饰边被围绕床垫部件从底部拉起，并且凸缘被向内拉过床垫 的顶部以拉紧饰边和底罩。然后，丝状紧固件40被驱使通过凸缘 并进入床垫以便将所述带固定就位。在该步骤之后，顶罩片料42 被缝制到饰边的顶边缘，优选利用缝纫机(未示出)，其添加了覆 盖焊缝的加强带。在枕顶结构中，丝状紧固件可被驱使通过饰边材 料本身(而不是通过凸缘)来将饰边固定至床垫。
图6示出了利用丝状紧固件24将多层片料50固定至床垫的方 法，使得紧固件的尾部在最终产品中不可见。片料被沿着折叠线折 叠，然后，丝状紧固件的头部被靠近折叠线射过片料的一或多层(但 不是所有层)并进入下部垫以便将片料固定至床垫。紧固件不穿透 最终的片料的顶层52，因此当片料被不折叠并且被摊平在床垫上 时，看不见丝状紧固件的任何部分。
枕顶垫具有被附接至床垫的顶部的附加绝缘层，其被枕顶边缘 包围，所述枕顶边缘被沿着距离床垫边缘内一定距离处的线固定地 附接至下部垫的顶部。这样，枕顶的实际边缘没有被固定至床垫， 其可倾向于(尤其在角部处)向上卷离床垫。我们发现，可通过使 丝状紧固件穿过枕顶“P”的饰边，在角部或其它适合的位置向下 进入下部垫而阻遏这种趋势。图7中示出了一个这种紧固件24的 安装。
由于本发明可进行各种变化或修改，前述说明和附图只是用于 解释由下述权利要求限定的本发明。
美国专利No.4456123，No.5715984，No.3733657和 No.4039078在此被结合参考。