Термоформируемое защитное покрытие для пола транспортного средства из этиленвинилацетата

Полезная модель относится к изделиям, которые предназначены для использования в напольных ковриках для салона и/или багажника транспортного средства, а также предназначены для использования в качестве заготовки для изготовления указанных выше ковриков.
Известен съемный напольный коврик транспортного средства [Патент RU №147178, опубл. 27.10.2014, МПК B60N 3/04], выполненный из полотнища эластичного водонепроницаемого материала, закрепляемый на ворсовом покрытии пола автомобиля при помощи текстильной застежки, отличающийся тем, что содержит расположенные по всей поверхности ячейки-накопители в форме ромбов. Коврик выполнен из этиленвинилацетата, язычок для рабочей поверхности площадки отдыха ноги водителя выполнен заодно с ковриком. По периметру коврик окантован стропой, а форма дна расположенных ячеек острая или плоская.
Недостатком данного технического решения является возможность скольжения обуви водителя по поверхности покрытия.
Известно наиболее близкое защитное покрытие для пола транспортного средства из вспененной полимерной композиции на основе этиленвинилацетата [Патент RU №178815, опубл. 19.04.2018, МПК B60N 3/04], которое включает ячейки, расположенные на противоположной основанию стороне, боковые поверхности которых выполнены коническими или в виде граней пирамиды, при этом в каждой ячейке угол наклона прямолинейной образующей конической поверхности или граней пирамиды по отношению к плоскости основания находится в пределах от 59° до 65°.
К частным существенным признакам полезной модели относятся.
Донная поверхность каждой ячейки является криволинейной.
Смежные грани каждой пирамидальной ячейки между собой имеют плавный переход в виде криволинейной поверхности.
Основанием каждой пирамидальной ячейки является квадрат либо ромб либо шестиугольник либо треугольник.
Недостатком данного технического решения является возможность скольжения обуви водителя по поверхности покрытия.
На практике материал этиленвинилацетат (ЭВА) достаточно скользкий по сравнению с резиной или ворсом, следовательно, вероятность того, что остатки жидкости, снега, льда и грязи на подошве и поверхности опоры коврика может вызвать скольжение обуви по коврику возрастает, что повышает возникновение непредвиденных ситуаций:
непроизвольное нажатие педалей газа, тормоза или сцепления;
неконтролируемое усилие нажатия педалей;
задержка при нажатии педалей.
На основании данных доводов, предлагается техническое решение, исключающее возникновение данных ситуаций.
Технической задачей полезной модели является повышение безопасности водителя за счет снижения вероятности скольжения обуви по коврику автомобиля, что достигается путем удаления грязи с подошвы обуви водителя в ячейки.
Техническая задача осуществляется за счет того, что защитное покрытие для пола транспортного средства содержит ячейки, расположенные на противоположной основанию покрытия стороне, боковые поверхности которых выполнены с углом наклона их поверхности по отношению к основанию в пределах 66-69°, причем материал покрытия имеет твердость в пределах 50-65 Шор С, коэффициент трения поверхности перемычек составляет не менее 0,5, а коэффициент трения поверхности стенок ячеек составляет не более 0,4.
Особенностью данного защитного покрытия, а именно примером частного выполнения является то, что материал покрытия включает в состав низкоплотный полиэтилен, ширина перемычки между ячейками составляет 1,4-2,7 мм, ячейки покрытия выполнены в форме усеченной треугольной пирамиды: равнобедренный треугольник, с минимальной длиной стороны 6 мм и максимальной 20 мм либо в форме усеченной четырехугольной пирамиды: соотношение диагоналей от 1:1 до 1:8 либо в форме усеченной равносторонней шестиугольной пирамиды: все углы раны, все стороны равны, диаметр вписанной окружности от 6 до 16 мм либо в форме усеченной неравносторонней шестиугольной пирамиды - диаметр вписанной окружности от 6 до 16 мм, с отношением длины к ширине шестиугольник от 1:1 до 1:2 либо в форме усеченного конуса с диаметром основания от 6 до 16 мм.
На Фиг. 1 представлена схема ячейки, выполненной в форме усеченной равносторонней шестиугольной пирамиды.
На Фиг. 2, 3 представлены схемы ячеек, выполненных в форме усеченной четырехугольной пирамиды: соотношение диагоналей от 1:1 до 1:8.
На Фиг. 4 представлена схема ячейки, выполненной в форме усеченной треугольной пирамиды: равнобедренный треугольник, с минимальной длиной стороны 6 мм и максимальной 20 мм.
На Фиг. 5 представлена схема ячейки, выполненной в форме усеченного конуса с диаметром основания от 6 до 16 мм.
На Фиг. 6 представлена схема ячейки, выполненной в форме усеченной неравносторонней шестиугольной пирамиды - диаметр вписанной окружности от 6 до 16 мм, с отношением длины к ширине шестиугольник от 1:1 до 1:2.
На Фиг. 7 представлен разрез ячейки А-А.
Материал, из которого выполнено покрытие имеет следующий состав, %:
Низкоплотный полиэтилена LDPE
30-50
Этиленвинилацетат
30-50
Карбонат кальция
10-30
К защитному покрытию из материала ЭВА предъявляются следующие требования.
Иметь достаточную упругость, чтобы выдерживать нагрузку от ног водителя и не деформироваться, продавливая перемычки между ячейками при этом уменьшая их объем.
Иметь достаточную эластичность, для повторения боковых подъемов и изгибов профиля пола автомобиля.
Иметь в своем составе термоформируемые композиты, для возможности придания сложных форм пола автомобиля при нагревании и фиксации покрытия в изогнутом состоянии после остывания.
Ячейка должна иметь максимальную глубину, при этом сохранять свойство водонепроницаемости и иметь плоское дно, для удобства извлечения грязи.
Ячейка должна иметь максимально эффективную форму, вмещать количество жидкости не меньшее заданным условиям.
При движении обуви по поверхности материала коэффициент трения поверхности перемычек должен быть не менее 0,5 (Термопластичная резина, ЭВА, Термополиуретан). Так как влияние силы трения не зависит от площади поверхности, но зависит от коэффициента трения самой поверхности. Уменьшение перемычки позволяет увеличить полезную площадь для удержания жидкости в ячейках.
Коэффициент трения поверхности стенок ячеек должен быть не более 0,4. Это способствует легкому удалению грязи и наледи из ячеек.
Защитное покрытие должно эффективно очищать подошву обуви.
Исходя из вышеуказанных требований, исследования и эксперименты определили параметры материала, необходимые для удовлетворения вышеописанных требований.
Общий объем ячеек на 30 кв.см, должен вмещать не менее 35 см3 жидкости, учитывая ширину перемычки, угол наклона боковой поверхности, минимальную толщину листа в нижней точке дна ячейки.
Износостойкость материала зависит от площади поверхности соприкосновения (ширины перемычки, площади основания ячейки на лицевой поверхности) и твердости материала.
Упругость материала зависит от твердости материала и объема основания перемычки (ширины перемычки между ячейками и угла наклона боковой поверхности).
Экспериментальным путем было установлено, что эластичность материала в диапазоне от 20 до 40% достаточна для придания изгибов в 90°, при толщине материала 10 мм и с радиусом изгиба 60 мм по внутренней стороне материала.
Присутствующий в составе термопластичного полимера (низкоплотного полиэтилена LDPE) при нагреве материала в пределах 90-120° становится пластичным, что позволяет придавать материалу сложную форму салона автомобиля, вплоть до изгибов в 90°. После охлаждения материала ниже 70°, сохраняет форму изгибов в температурном диапазоне от -40 до +70°.
Использование разной степени полировки литейной формы позволило добиться более высокого коэффициента трения на поверхности соприкосновения с подошвой и меньшего коэффициента трения поверхности ячеек.
Чистящие свойства защитного листа достигаются за счет соприкосновения подошвы обуви с ребром, расположенным между стенкой ячейки и поверхностью перемычки. Слишком пологий угол наклона ячейки не будет эффективно захватывать грязь с поверхности подошвы. Слишком острый угол наклона ячейки, пропорционально уменьшающий размер ячейки до определенных пределов, также влечет снижение эффективности очистки подошвы.
Принимая во внимания физические особенности материала ЭВА и параметры необходимые для удовлетворения требуемых условий, рассмотрим твердость материала в пределах 40-65 Шор С и угол наклона поверхности ячейки от 58° до 76°.
В полученных данных в Таблице 1 мы эмпирическим методом определи допустимое минимальное значение ширины перемычки для разных значений твердости материала и угла наклона поверхности ячейки, значения выделенные зеленым цветом удовлетворяют требованиям упругости материала, деформация ячеек при опоре ног отсутствует.
Объем вмещаемой жидкости в ячейках зависит от угла наклона ячейки, глубины ячейки и площади основания ячейки. Расчеты представлены, как пример и один из вариантов выполнения, для ячейки с основанием в виде ромба, ячейка имеет форму усеченной пирамиды. Для ячеек с другой формой основания зависимости объема и длины ребер сохраняются. Объем вмещаемой жидкости, рассчитывается по формуле: V=V1=V2, где V1 - объем пирамиды, образованной по граням ячейки; V2 - объем пирамиды, основанием которой является дно ячейки.
V1=1/3*S1*H,
где S1- площадь основания ячейки;
Н - высота пирамиды, образованной по граням ячейки=10 мм.
Данный метод позволяет узнать, объем жидкости, который может вместить одна ячейка при разных отношениях диагоналей ромба (основание ячейки).
S1=1/2*d1*d2,
где d1 - меньшая диагональ ромба;
d2 - большая диагональ ромба;
V2=1/3*h1*S2,
где h1 - высота пирамиды, основанием которой является дно ячейки, равняется 3мм, которая является минимальной толщиной материала.
,
где d3 - меньшая диагональ ромба; d4- большая диагональ ромба;
d3=2*h1*tgα,
tgα=H/d1*0,5,
α - угол, образованный между меньшей диагональю ромба и прилегающим к ней ребром пирамиды.
В Таблице 2 представлены данные зависимости объема одной ячейки от отношения диагонали и угла наклона.
Исходя из табличных данных, угол наклона ячейки напрямую влияет на общий объем вмещаемой жидкости: чем меньше угол наклона ячейки, тем больше жидкости будет удерживаться в ячейках. В процессе исследований рассматривался угол наклона поверхности ячейки от 59 до 74 градусов при разных отношениях диагоналей оснований ромба.
Эмпирическим путем доказано, что для среднегодовой эксплуатации автомобиля, в том числе в регионах с повышенным выпадением осадков, полезный объем ячеек на 30 кв.см, материала должен составлять не менее 35 куб. см. Данным объем является достаточным для вмещения грязи, жидкости и жидкости, образующейся при таянии снега, занесенных с обуви.
В Таблице 3 приведены данные полезного объема общего количества ячеек, расположенных на площади 30 кв.см., при ширине перемычке между ними равной 2 мм и различных значениях угла наклона.
Пропорции основания ромба и ширина перемычки в пределах 1,0-3,2 мм незначительно влияют на общий объем ячеек, поэтому ими можно пренебречь в дальнейших расчетах. Из данных Таблицы 3 следует, что угол наклона ячейки незначительно влияет на объем вмещаемой жидкости, однако существует закономерность: чем больше угол наклона, тем меньше жидкости вмещает ячейка. Поэтому, угол наклона ячейки для вмещения жидкости имеет второстепенную роль.
В ходе экспериментов было выявлено, что общая длина ребер L, образованных углом между поверхностями стенки ячейки и перемычки между ячейками, положительно сказывается на очистке подошвы обуви от грязи.
где q - кол-во ячеек;
d1 - меньшая диагональ;
d2 - большая диагональ;
В Таблице 4 приведены данные общей длины ребер, образованных углом между поверхностями стенки ячейки и перемычками между ячейками в зависимости угла наклона ячеек и отношения диагоналей ромба.
В ходе эмпирических наблюдений было выявлено, что общая длина ребер менее 1800 мм (+/- 1%) на 10 кв.см, наименее эффективно справляется с очисткой подошвы обуви. Из данных таблицы следует, что общая длина ребер, образованных углом между поверхностями стенки ячейки и перемычками между ячейками, при угле наклона боковой поверхности ячейки менее 66 градусов недостаточно эффективно справляется с очисткой обуви.
В ходе экспериментов при тестировании различных типов подошвы обуви как по материалу, так и по форме, было выявлено, что при увеличении угла наклона более 69°, материал хуже справляется с очисткой. Из-за уменьшения размера ячейки грани не способны захватывать грязь с поверхности подошвы обуви. Также твердость материала менее 50 Шор С неэффективна из-за возникающей деформации. Твердость более 65 Шор С приводит к повышенному истиранию подошвы обуви, что негативно сказывается на эксплуатационных и потребительских свойствах. Также увеличение общей длины ребер, образующих угол между поверхностью стенки ячейки и поверхностью перемычки между ячейками оказывает наиболее значительный эффект на способность удаления грязи и равномерное размещение ее по ячейкам по всей поверхности материала. Эффективное удаление загрязнений с подошвы обуви и распределение ее по ячейкам материала в месте опоры ног, позволяет избежать возникновения мелкодисперсной субстанции, образованной грязью и жидкостью, приводящей к проскальзыванию подошвы по материалу.
Уменьшение коэффициента трения поверхности стенки ячейки позволяет прикладывать меньше силы для удаления с нее загрязнений. Увеличения коэффициента трения поверхности перемычек в месте опоры ног, позволяет избежать проскальзывания подошвы, особенно при наличии сильных загрязнений, вследствие контакта с мелкодисперсной субстанцией, образованной грязью и жидкостью, заносимой на материал с подошвы автомобиля. Это влияет на безопасность, так как уменьшает риск непроизвольного движения ног во время движения и общий комфорт.
Пористая структура материала имеет свойства гидрофильности. С целью исключения проникновения воды через материал опытным путем было установлено минимальное значение толщины материала - 3мм.
Таким образом, удовлетворяя все заявленные требования к материалу, определены следующие параметры ячейки, позволяющие обеспечить повышение безопасности водителя за счет снижения вероятности скольжения обуви по коврику автомобиля, что достигается путем удаления грязи с подошвы обуви водителя в ячейки:
угол наклона поверхности ячейки: 66-69°;
твердость Шор С: 50-65;
коэффициент трения поверхности перемычек: не менее 0,5;
коэффициент трения поверхности стенок ячеек: не более 0,4.
Защитное покрытие получают литьем под давлением или методом прессования в специальной оснастке, затем полученные листы раскраивают, придавая им определенную конфигурацию, соответствующую конфигурации пола автомобиля.