АМОРТИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ
CUSHIONING MATERIAL

Изобретение относится к амортизирующему материалу для эластичного, изоляционного или обивочного покрытия объектов или компонентов.
В документе FR 1393269 раскрывается такой амортизирующий материал. В зависимости от типа используемой смолы, которой пропитан объемный тканый материал, может быть произведен либо мягкий, либо твердый материал. Было обнаружено, что является неблагоприятным, если амортизирующий материал представляет исключительно свойства смягчения, которые получаются в результате влияния таких внешних факторов, как температура, шум, давление и т.д.
В документе DE 3705756 A1 раскрывается подушка для сидений в транспортных средствах, причем вышеупомянутая подушка состоит из двойной ткани с покрытием, обе составляющие ткани которой удерживаются на постоянном расстоянии друг от друга посредством ворсовых нитей и плотно соединены друг с другом по краям. Для создания искусственного климата поверхности сиденья и спинки и для исключения теплообразования предусматривается высокоэластичное покрытие с одной стороны двойного тканого материала, в котором должны быть сформированы отверстия для обеспечения воздухопроницаемости, и для внутренней части подушки, которая должна быть соединена с управляемым компрессором, предназначенным для создания постоянного притока воздуха с положительным давлением. В результате, вентиляция сиденья улучшается, но комфорт при сидении становится низким, поскольку он является аналогичным комфорту при сидении на надувном матраце и едва ли имеет какие-либо демпфирующие свойства.
В документе DE 19954978 C1 раскрывается часть сиденья для сиденья транспортного средства, в котором воздухопроницаемый чехол подушки стягивает несущую часть подушки, изготовленную из вспененного материала. Комфорт при сидении при этом обеспечивается посредством вспененного материала. Вспененным материалом обычно является пенополиуретан. Однако пенополиуретан показывает измененные характеристики гибкости при незначительном нагреве посредством сидящего человека. Это нагревание производит дополнительное проседание сидящего человека. Однако большая величина проседания связана с тем, что человек приходит в соприкосновение с большой площадью поропласта. Это более глубокое проседание вызывает повышенное потоотделение.
Так, в документе DE 102004037 625 A1 раскрывается матрац, имеющий, по меньшей мере, один слой, изготовленный из объемного тканого материала, в котором объемный тканый материал состоит из двух внешних слоев тканого материала, которые соединены друг с другом посредством таких элементов, как синтетические нити, элементарные нити или комплексные нити. Эти объемные тканые материалы имеют неодинаковую в разных условиях гибкость, поскольку дополнительный и более тонкий тканый материал обеспечен между слоями ткани, причем вышеупомянутый дополнительный и более тонкий тканый материал несет нагрузку, только если объемный тканый материал был сжат в объеме до более тонкого тканого материала. Однако такой тканый материал является достаточно тяжелым вследствие высокого содержания волокон.
В документе DE 19545596 C2 раскрывается внутренняя обшивка и/или материал покрытия сиденья для транспортных средств, воздушных судов и т.п., в котором можно обойтись без слоя вспененного материала, известного на предшествующем уровне техники, и его можно заменить на чехол из чесаного ворса, который включен в состав нижней ткани. Чехол из чесаного ворса является мягко-эластичным и имеет хорошую силу упругости, в результате чего он может применяться в качестве ударопоглощающего слоя. Затем также выполняется наслаивание на верхнюю ткань. Однако такие покровные материалы имеют низкий демпфирующий или ударопоглощающий эффект и не могут заменить вспененные материалы.
В документе GB 1028141 A раскрывается текстильный изоляционный материал, изготовленный из неразрезанной ворсовой ткани. В то время как искусственно удерживается полное расстояние между слоями ворсовой ткани, ее ворсовые нити этого упрочняются при помощи смолы для того, чтобы ворсовые нити удерживали внешние слои ворсовой ткани на расстоянии друг от друга.
Следовательно, задача изобретения заключается в создании более удобного амортизирующего материала согласно преамбуле пункта 1 формулы изобретения.
Эта задача достигается посредством следующих отличительных признаков.
Амортизирующий материал для эластичного, изоляционного или обивочного покрытия объектов или компонентов, изготовленный из двойной ворсовой ткани, которая пропитывается до получения эластичных свойств посредством выполнения пропитки смолой, в котором верхняя ткань и нижняя ткань соединены так, чтобы располагаться на расстоянии друг от друга посредством перемычек, которые сформированы посредством ворсовых нитей, причем пропитанная до получения эластичных свойств двойная ворсовая ткань показывает упругость при сохранении формы с нелинейной пружинящей характеристикой вследствие соединительных перемычек, имеющих нижнюю область характеристики, среднюю область характеристики и верхнюю область характеристики, причем нижняя и верхняя области характеристики имеют, соответственно, возрастающий профиль, в то время как средняя область характеристики имеет менее возрастающий профиль петли гистерезиса, что обеспечивает пропитанной двойной ворсовой ткани способность внутреннего демпфирования, и вышеупомянутая способность внутреннего демпфирования регулируется посредством объемной массы в зависимости от используемых ворсовых нитей и/или степени твердости при пропитке смолой.
Таким образом, создан амортизирующий материал, пружинящая характеристика которого является нелинейной при формировании зоны демпфирования. Под нагрузкой амортизирующий материал в результате действия соединительных перемычек двойной ворсовой ткани сначала показывает силу упругости, которая увеличивается одновременно с глубиной вдавливания, причем вышеупомянутая сила упругости обеспечивает для материала гибкость, которой отличаются подушки, мягкая набивка или обивочный материал. В этой области сила упругости амортизирующего материала определяется посредством эластичной деформации, которая обеспечивается посредством перемычек, соединяющих верхнюю ткань и нижнюю ткань.
Исходя из увеличивающейся нагрузки, характеристика амортизирующего материала переходит в среднюю область характеристики. Предпочтительно тогда сила упругости больше вообще не зависит или лишь незначительно зависит от глубины вдавливания, поскольку была достигнута критическая продольная нагрузка на перемычки. Эти параметры амортизирующего материала зависят непосредственно от степени твердости используемой смолы и объемного веса амортизирующего материала. Следовательно, оба параметра позволяют приспосабливать гибкость амортизирующего материала для отдельно взятой области применения.
Средняя пружинящая характеристика представляет собой ярко выраженную характеристику гистерезиса, причиной которой является пропитка смолой, посредством которой увеличивается внутреннее трение перемычек при их деформации. Эта характеристика гистерезиса обеспечивает демпфирующую способность для амортизирующего материала в средней области. В сочетании с более плоским профилем характеристики амортизирующий материал, таким образом, имеет в этой области особенно хорошее демпфирование, поскольку кратковременные нагрузки или удары быстро принимаются, и их энергия поглощается посредством амортизирующего материала.
Под воздействием дополнительно увеличивающихся нагрузок амортизирующий материал показывает характеристику, наклон которой снова является увеличенным. После обширного отклонения перемычек над силой упругости теперь преобладает упругое объемное сжатие непосредственно двойной ворсовой ткани, пропитанной смолой. Таким образом, эта область, ограниченная посредством верхней характеристики, предотвращает чрезмерное проседание амортизирующего материала под воздействием высоких нагрузок. Если материал предпочтительно используется в качестве обивочного материала сиденья транспортного средства, то эта верхняя область характеристики обеспечивает необходимую поддержку даже в случае стиля спортивного вождения, а после завершения увеличенной нагрузки гарантирует возвращение к средней области характеристики демпфирования.
Дополнительным выгодным отличительным признаком амортизирующего материала согласно изобретению являются переменные значения свойств материала в средней области характеристики. В частности, демпфирующая способность может устанавливаться посредством объемного веса и/или степени твердости пропитки смолой. Объемный вес зависит от используемых ворсовых нитей. Кроме того, величина силы упругости в средней области характеристики коррелирует со степенью твердости пропитки смолой и величиной объемного веса.
Посредством варьирования значений характеристик материалов амортизирующий материал может быть использован универсальным способом, параметры объемного веса и твердости смолы которого предпочтительно выбираются таким образом, чтобы под нагрузками, которые ожидаются для каждого конкретного случая использования, средняя область характеристики достигалась при выбранной демпфирующей способности. Следовательно, амортизирующий материал, при его использовании в матрацах, может быть приспособлен к весу человека, в то время как при амортизации для транспортирования товаров в бережном режиме должна иметься высокая демпфирующая способность.
Кроме того, преимущества и конфигурации изобретения могут быть собраны из последующего описания и зависимых пунктов формулы изобретения.
Изобретение более подробно описано в последующем содержании со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления, иллюстрированные на приложенных чертежах.
Фиг. 1 схематично изображает перспективное представление амортизирующего материала согласно изобретению,
Фиг. 2 схематично изображает нелинейную пружинящую характеристику амортизирующего материала согласно изобретению, средняя область характеристики которого характеризуется величиной силы упругости и демпфирующей способностью,
Фиг. 3 схематично изображает нелинейную пружинящую характеристику амортизирующего материала согласно изобретению с увеличенной силой упругости в средней области характеристики,
Фиг. 4 схематично изображает нелинейную пружинящую характеристику амортизирующего материала согласно изобретению с повышенной демпфирующей способностью в средней области характеристики,
Фиг. 5 схематично изображает нелинейную пружинящую характеристику амортизирующего материала согласно изобретению с увеличенной силой упругости и повышенной демпфирующей способностью в средней области характеристики.
Амортизирующий материал, иллюстрированный на Фиг. 1, предназначенный для эластичного, изоляционного или обивочного покрытия объектов или компонентов, изготовлен посредством пропитки смолой двойной ворсовой ткани 1. Пропитка смолой выполняется таким образом, что двойная ворсовая ткань 1 пропитывается для получения эластичных свойств. Двойная ворсовая ткань 1 содержит верхнюю ткань 2 и нижнюю ткань 3, которые соединены друг с другом так, чтобы располагаться на расстоянии друг от друга посредством ворсовых нитей 4. Ворсовые нити 4 формируют перемычки 14, которые в иллюстративном иллюстрированном варианте осуществления предпочтительно состоят из спирально скрученных отдельных перемычек 4.1, 4.2 и которые разносят верхнюю ткань 2 и нижнюю ткань 3 друг от друга на промежуток X. Таким образом, образуется сохраняющая упругость форма с нелинейной пружинящей характеристикой 5. С этой характеристикой амортизирующий материал показывает упругую деформацию и упругое восстановление.
Двойная ворсовая ткань 1 согласно Фиг. 1 для пропитки смолой является неразрезанным тканым материалом, имеющим верхнюю ткань 2, нижнюю ткань 3 и включенные в ее состав ворсовые нити 4. Соединительные ворсовые нити 4 формируют спирально закрученные отдельные перемычки 4.1, 4.2, которые закручены в форме восьмерки. Таким образом, отдельные перемычки 4.1, 4.2 имеют область пересечения. Кроме того, осевое смещение 15 двух соответствующих концов 12, 13 перемычек 14, которые соединяют друг с другом верхнюю ткань 2 и нижнюю ткань 3, технически производится посредством тканой конструкции. Осевое смещение 15 относится к силе, которая прикладывается в вертикальном направлении к верхней ткани 2 и/или нижней ткани 3.
Ворсовые нити 4 предпочтительно сформированы из волоконной пряжи, в частности много- или моноволоконной пряжи. Под воздействием сжимающей нагрузки перемычки 14 имеют пружинящую силу в связи со свойственной им твердостью. Одновременно с формированием перемычек 14 в виде спирально закрученных отдельных перемычек 4.1, 4.2, имеющих смещенные в осевом направлении место соединения с верхней тканью и нижней тканью 3, нагрузка от давления производит касательное сдвигающее усилие между верхней тканью 2 и нижней тканью 3. В результате получается локальное подпружинивание под воздействием сжимающих нагрузок, воздействующих на верхнюю ткань 2 и/или нижнюю ткань посредством перемычек 14, имеющих пружинящие характеристики 5. Пружинящая характеристика 5 сформированного таким образом амортизирующего материала может задаваться в результате пропитки смолой, а также при помощи объемного веса двойной ворсовой ткани 1.
Нелинейная пружинящая характеристика 5, обусловленная соединительными перемычками 14, схематично иллюстрированными на Фиг. 2, различаются на три области характеристик. Показана зависимость силы F упругости от глубины s вдавливания. Предпочтительно сила F упругости происходит из силы, вызывающей нагрузку, которая прикладывается в вертикальном направлении к верхней ткани 2 и/или нижней ткани 3. Нижняя область 7 характеристики и верхняя область 8 характеристики сформированы с возрастающим профилем. Наклон этих областей характеристики может соответствовать пружинящим свойствам типичных амортизирующих материалов. Для сравнения, средняя область 6 характеристики идет с меньшим возрастанием и показывает профиль петли гистерезиса, который обеспечивает внутреннюю демпфирующую способность W пропитанной двойной ворсовой ткани 1. Эта демпфирующая способность W может задаваться посредством объемного веса (амортизирующего материала) в зависимости от используемых ворсовых нитей 4 и/или степени твердости пропитки смолой.
2
Величина силы упругости 9 в средней области 6 характеристики коррелирует со степенью твердости пропитки смолой и величины объемного веса, так что в итоге они являются задающими параметрами. Предпочтительно используются смолы, имеющие степень твердости в диапазоне твердости по Шору от 30 до 90 A. Предпочтительно размеры нити для систем из нити для верхней ткани 2 и нижней ткани 3 и для системы из нитей для ворсовых нитей 4 находятся в диапазоне от 60 до 300 текс. Ворсовые нити 4 могут быть включены в состав верхней ткани 2 и нижней ткани 3 с V-образным плетением или W-образным плетением. Предпочтительно плотность ворсовых нитей 4 находится в диапазоне от 50 до 200 нитей на см. Предпочтительно длина ворсовых нитей 4 находится в диапазоне от 1,0 до 50 мм. Предпочтительно ворсовые нити 4 состоят из волоконной пряжи. Таким образом, длина ворсовых нитей 4 обуславливает промежуток X. Плотность и длина ворсовых нитей 4 одновременно с размерами нити систем из нитей влияют, помимо прочего, на объемный вес амортизирующего материала.
Фиг. 3 изображает нелинейную характеристику 5 из иллюстративного варианта осуществления, в котором посредством выбора большого объемного веса, например размера нити в 300 текс для одной или более систем из нитей двойной ворсовой ткани 1, и длины ворсовых нитей 4 приблизительно в 15 мм, сила упругости 9 в средней области 6 характеристики с соответствующей демпфирующей способностью W увеличивается.
Фиг. 4 иллюстрирует пример варианта осуществления, в котором демпфирующая способность W увеличивается посредством выбора более твердой смолы, например с твердостью по Шору 80 A.
Пример варианта осуществления, показанный на Фиг. 5, изображает амортизирующий материал, имеющий увеличенную силу 9 упругости и увеличенную демпфирующую способность W. Это может быть достигнуто посредством выбора более твердой смолы, например с твердостью по Шору 80A, одновременно с большим объемным весом, например, с размерами нити 300 текс для одной или более систем из нитей двойной ворсовой ткани 1, и длины ворсовых нитей 4 приблизительно в 15мм.
Поскольку использование более твердой смолы также увеличивает силу упругости 9 и, в целом, укрепляет амортизирующий материал, изменение объемного веса для более твердых смол, чем, например, с твердостью по Шору 60A, имеет менее значительный эффект.
Согласно иллюстративному варианту осуществления, который не иллюстрирован, амортизирующий материал может быть соединен с вентиляционными или с нагревательными системами. Поскольку, в соответствии с изобретением, между верхней тканью 2 и нижнюю тканью 3 расположены только ворсовые нити 4, свободное пространство 10, через которое может быть передан поток жидкости, сформировано между верхней тканью 2 и нижней тканью 3. Следовательно, амортизирующий материал согласно изобретению обеспечивает улучшенное удобство при сидении в сочетании с эффектом кондиционирования воздуха, без создания дополнительных компонентов, необходимых для достижения этой цели. Среда, которая с этой целью проходит через свободное пространство 10, является произвольной и может быть любой формой жидкости.
Как изображено в вышеупомянутых иллюстративных вариантах осуществления, установочные параметры твердости смолы и объемного веса также позволяют формировать амортизирующий материал таким образом, что сопоставимые амортизирующие свойства достигаются даже для различных весов амортизирующего материала. Установочные параметры могут частично заменять друг друга.
Верхняя ткань 2 и нижняя ткань 3 могут являться обычной тканью, поперечно-вязаным трикотажем, основовязаным трикотажем, или иметь форму рашелевого трикотажного полотна. Двойная ворсовая ткань 1 может быть произведена посредством технологии, в которой используется основа бархата. Смолы, которые используются для пропитки смолой, являются, например, смолами на основе полиуретана (PU). Волоконная пряжа предпочтительно состоит из арамидного волокна, углеродного волокна, керамического волокна и/или стекловолокна, или смеси этих волокон.
Свободное пространство 10 между ворсовыми нитями 4 двойной ворсовой ткани 1 также может быть заполнена вспененным материалом, в частности, мягким пенопластом, в результате чего может быть оказано дополнительное воздействие на демпфирующую способность W, в частности, в средней области 6 характеристики. Такой вспененный материал также может быть использован с целью содержания в нем веществ, которые могут быть распределены посредством амортизирующего материала в процессе его использования. Движение при сидении становится движением нагнетания, в результате которого вещества могут нагнетаться в направлении из такого вспененного материала. В частности, может быть предпочтительно в случае антибактериальных компонентов или других дезинфицирующих средств, которые могут быть обеспечены во вспененном материале.