МАТРАС

Полезная модель относится к изделиям легкой промышленности, предназначенным для поддержки тела взрослого человека или ребенка во время сна и отдыха в горизонтальном положении.
Отечественные и зарубежные производители изготавливают матрасы, отличающиеся своей формой и размерами, состоящие из нескольких соединенных друг с другом слоев (частей) различных по мягкости, упругости, тактильным ощущениям материалов.
В качестве материала для изготовления матрасов достаточно часто применяют вспененный полиуретан (пенополиуретан), который имеет широкий диапазон различных свойств (плотность, жесткость, упругость и т.д.), связанный с особенностями технологии получения пенополиуретана из системы жидких компонентов. Использование пенополиуретана также обусловлено его гипоаллергенностью, сходством по свойствам с натуральным латексом, который является дорогостоящим материалом.
Путем подбора особых свойств пенополиуретана, используемого в матрасах, можно обеспечить поддержание естественного анатомического положения позвоночника любого человека во время сна.
Из уровня техники известен реверсивный четырехсторонний элемент постельной принадлежности (RU 2549076, опубл. 20.04.2015 г., МПК А47С 27/14). В направлении своей длины элемент разделен на участки, которые имеют разные механические характеристики и разные приемные профили. Участки (части) матраса формируют два наружных слоя, разделенных промежуточным слоем. Части матраса выполнены из латекса, либо из мягкого пеноматериала, либо из уплотненного пеноматериала, либо из пенополиуретана высокой плотности, либо из пеноматериала с запоминанием формы, соединены между собой посредством клея или адгезивной лентой из сцепляющего материала.
Известен беспружинный матрас (RU 123307, опубл. 27.12.2012 г., МПК А47С 27/00), выполненный из пенополиуретана или другого эластичного материала, состоящий из двух слоев, склеенных между собой. В слоях имеются сквозные вертикальные каналы, выполненные с постоянным шагом, а также сквозные горизонтальные каналы, выполненные с переменным шагом вдоль длинной стороны матраса. Изменяя диаметр и шаг сквозных отверстий получают матрас с разными зонами жесткости.
Известно устройство для опоры тела, представляющее собой матрас (US 2015/0113737, опубл. 30.04.2015 г., МПК А47С 27/15, А47С 31/00, А47С 27/00), содержащий верхний, промежуточный и базовый слои, выполненные из различных композиций вспененного материала и/или латекса, соединенные между собой. При этом верхний и промежуточный слои имеют одинаковую толщину, а толщина базового слоя в два раза меньше толщины других слоев. Все слои отличаются между собой плотностью и упругостью, при этом промежуточный слой имеет наибольшую упругость.
Решение, описанное в заявке на изобретение US 2015/0113737, принято в качестве ближайшего аналога (прототипа).
Во всех известных решениях соединение слоев (частей) матраса, имеющих разные физико-механические показатели (жесткость, упругость, эластичность и т.д.), осуществляется посредством использования клеящих веществ.
Соединение слоев (частей) матраса клеем, во-первых, снижает экологичность изделия: при нагревании, например, солнечными лучами, клеевое соединение выделяет химические вещества (токсины), вдыхание которых негативным образом сказывается на здоровье. Во-вторых, готовое изделие характеризуется повышенной жесткостью в месте склеивания, не имеет равномерной мягкости по всему объему, что отрицательно сказывается на потребительских свойствах, кроме того, в процессе эксплуатации матрас может растрескаться в зоне клеевого соединения.
Целью разработки настоящего решения является устранение недостатков присущих аналогам.
Техническая задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в создании простого в изготовлении матраса, состоящего из слоев (частей), отличающихся физико-механическими показателями, имеющего повышенную прочность, и, как следствие, длительный срок эксплуатации.
Решение поставленной задачи в матрасе, состоящем из частей, выполненных из формованного пенополиуретана, отличающегося, по крайней мере, одним физико-механическим показателем, достигается тем, что матрас выполнен цельным, образованным формованием частей в форме.
К физико-механическому показателю пенополиуретана относится такой показатель как: кажущаяся плотность, жесткость, коэффициент упругости, коэффициент эластичности, время восстановления.
3
Пенополиуретан имеет высокую кажущуюся плотность в диапазоне 30-181 кг/м.
Части матраса соединены в результате их последовательного формования в одной или разных формах.
По крайней мере, одна из частей матраса может быть выполнена из вязкоэластичного пенополиуретана с эффектом памяти формы.
По крайней мере, одна из частей матраса может быть выполнена из эластичного пенополиуретана.
Изготовление матраса цельным путем последовательного формования его частей в форме позволяет добиться прочного соединения частей между собой без использования клеящих веществ или других видов соединения. В процессе формования пенополиуретан из жидкого состояния переходит в состояние пены, посредством адгезии связываясь с другими частями матраса. При этом формование частей может осуществляться как в одной общей форме, так и в разных формах. Предложенное соединение частей в форме в процессе формования матраса снижает количество технологических операций при изготовлении изделия, упрощая технологию изготовления. Кроме того, данный способ изготовления матраса является безотходным.
Предложенный способ соединения частей матраса позволяет обеспечить мягкость во всем его объеме, исключить жесткие места соединения и вероятность их растрескивания, проминания изделия в местах соединения, что повышает надежность изделия.
Сочетание различных по физико-механическим показателям частей матраса позволяет существенно расширить модельный ряд выпускаемых матрасов, имеющих, например, разные зоны жесткости для соответствующих отделов позвоночника (шейного, поясничного и т.д.).
При формовании матраса из пенополиуретана цельным в виде единой детали на всей его наружной поверхности образуется уплотненная оболочка, которая склеивает открытые ячейки в пеноматериале (образованные пузырьками выделяемого при вспенивании газа), защищающая матрас от внешних воздействий (проникновения грязи, влаги), что также повышает надежность изделия, увеличивая срок его эксплуатации.
Преимущество данного способа изготовления матраса перед вырезанием (вырубанием) его из блочного пенополиуретана и дальнейшего склеивания является безотходность производства, отсутствие необходимости использования клеящих веществ, кроме того, при вырезании изделия из блочного пенополиуретана на наружной поверхности остаются открытые ячейки (от пузырьков газа), что снижает прочность изделия.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлено: на фиг. 1 - общий вид матраса, состоящего из двух частей (слоев); на фиг. 2 - общий вид матраса, состоящего из трех частей (слоев).
Представленные на чертежах варианты выполнения матраса приведены прежде всего в целях иллюстрации и не должны быть истолкованы как ограничение объема притязаний.
Матрас 1 выполнен из формованного пенополиуретана высокой плотности, представляет собой цельное, не разъемное, выполненное в виде единой детали изделие. Матрас 1, согласно одному из возможных вариантов выполнения, состоит из двух частей: одна часть 2 выполнена из вязкоэластичного пенополиуретана с эффектом памяти формы и вторая часть 3 выполнена из эластичного пенополиуретана.
Матрас 1 может быть выполнен из более двух отличающих друг от друга физико-механическими показателями частей, например, из трех частей 2, 3, 4 (фиг. 2).
Материал частей 2, 3, 4 матраса 1 отличается, по крайней мере, одним физико-механическим показателем. К физико-механическим показателям пенополиуретана относятся кажущаяся плотность, жесткость, коэффициент упругости, коэффициент эластичности, время восстановления.
Физико-механические показатели используемого пенополиуретана следующие:
3
- кажущаяся плотность 30 - 181 кг/м;
- напряжение сжатия при 40% деформации 2-10 кПа;
- коэффициент упругости 30 - 95%;
- коэффициент эластичности - остаточная деформация при сжатии (50%, 72 часа, при температуре 20°С) 1-10 единиц;
- время восстановления 0,1 - 60 сек.
3
3
Выбранные диапазоны обусловлены технологическими особенностями изготовления частей матраса 1 в форме, в других диапазонах показателей получаемое изделие не будет обладать необходимыми потребительскими свойствами. Так при кажущейся плотности пенополиуретана меньше 30 кг/м получаемый матрас 1 не будет иметь достаточную упругость, а при кажущейся плотности более 181 кг/м матрас 1 будет очень твердым. При высоких показателях плотности и коэффициента упругости пенополиуретана срок эксплуатации матраса 1 повышается.
Части 2, 3, 4 матраса 1 соединены друг с другом адгезией в результате их последовательного формования с получением матраса 1, представляющего собой единую деталь. Это связано с тем, что пенополиуретан в процессе вспенивания обладает высокими адгезионными свойствами.
При этом, одна из частей, как правило, выполнена большей жесткости и упругости в сравнении с другими частями матраса 1.
Части 2, 3, 4 матраса 1 могут располагаться по отношению друг к другу любым возможным способом. Части 2, 3, 4 матраса 1 могут быть сформированы таким образом, что матрас 1 можно переворачивать и использовать любую из его сторон в зависимости от предпочтений пользователя или медицинских показаний.
Нижняя часть матраса 1 может служить опорой для верхней более мягкой или вязкоэластичной части.
Части 2, 3, 4 матраса 1 также могут содержать наполнитель, вводимый при соединении и перемешивании жидких компонентов пенополиуретана, например, гелеобразные вещества (в частности полиуретановый гель), частицы, обладающие некоторым лечебным или профилактическим эффектом (в частности, ионы серебра).
Конфигурация и размеры частей 2, 3, 4 матраса 1 могут быть одинаковыми или различными. Варьируя размеры частей 2, 3, 4, отличающихся физико-механическими показателями, можно получить в целом более мягкое изделие, либо более жесткое, в зависимости от назначения матраса 1, а также значительно расширить модельный ряд выпускаемых матрасов 1.
Размеры, конфигурация и высота матраса 1 могут быть любыми в зависимости от назначения, потребностей, предпочтений и показателей антропометрии пользователей.
Матрас 1 покрыт съемным чехлом (на чертежах не показан). Чехол может быть выполнен из мембранного материала с хорошей воздухопроницаемостью. Выполнение чехла из мембранного материала препятствует проникновению влаги и других загрязнений на матрас. Материал чехла состоит из двух слоев: верхний слой - махровая хлопковая ткань, нижний слой - специальный материал, не пропускающий влагу (полиэстер). Чистка чехла осуществляется посредством ручной стирки с использованием моющих средств.
Матрас согласно полезной модели может быть изготовлен, например, следующими способами.
Для изготовления формованного матраса применяют жидкие полиольный и изоцианатный компоненты. Компоненты смешивают при температуре 5-60°C, добиваясь равномерного распределения компонентов в объеме. Соотношение полиольного к изоцианатному компоненту выбирают в пропорции от 1:1 до 3:1. Полученную гомогенную массу (пенополиуретан) выливают в форму. Форму закрывают и дожидаются окончания процесса вспенивания массы (формование части матраса), при необходимости
дожидаются ее охлаждения и отвердевания (в зависимости от особенностей технологии). Сформированное изделие (часть матраса) занимает часть объема формы.
Затем аналогичным образом в форму заливают второй слой пенополиуретана с заданными свойствами. В готовом изделии второй слой пенополиуретана отличается от первого слоя пенополиуретана физико-механическими показателями. Закрывают форму и дожидаются окончания процесса вспенивания массы (формование второй части матраса). При необходимости аналогично заливают последующие слои. При этом соединение слоев (частей) матраса происходит за счет их адгезии между собой в процессе вспенивания и формования массы (пенополиуретана). В данном варианте выполнения части матраса сформированы в виде слоев, занимающих всю площадь поперечного сечения матраса.
Во втором варианте выполнения получают указанным выше способом первую формованную часть матраса. Затем ее перекладывают в другую форму и заливают вторым и при необходимости последующими слоями пенополиуретана с заданными свойствами.
В третьем варианте выполнения получают указанным выше способом формованные части матраса. При этом части матраса формуют отдельно друг от друга в разных формах. Затем их перекладывают в одну общую форму и заливают слоем пенополиуретана, который прочно соединяет части между собой в результате его вспенивания.
Во втором и третьем вариантах выполнения части матраса получаются расположенными различными способами по отношению друг к другу, то есть не в виде слоев, занимающих всю площадь поперечного сечения матраса.
Предлагаемый матрас обладает повышенной надежностью в эксплуатации, технологичен в изготовлении, может быть произведен в условиях отечественной промышленности с использованием известного оборудования, материалов и технологий.