Конструктивный элемент мебели для сидения и лежания и способ его изготовления
STRUCTURAL ELEMENT OF FURNITURE FOR SITTING AND LYING AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области удовлетворения человеческих потребностей и может быть использовано в производстве мебели для сидения и лежания, преимущественно различных кроватей, кушеток, стульев, лавочек и т.д.
Предлагаемый конструктивный элемент относится к элементам мебели, находящимся в непосредственном контакте с телом лежащего или сидящего человека, воспринимающим нагрузку от веса его тела, т.е. матрацам, сиденьям, спальным местам.
Уровень техники
Основное место в современном производстве занимают матрацы с конструкцией, включающей прямоугольной формы каркас и заполнение в виде пружинных блоков (см. патенты US 2425728, US 3493980, US 1375061) либо многослойное заполнение на основе вспененных материалов (например, заявка US 20160157625, оп. 09.06.2016).
В последнее время становиться все более популярным использование натуральных растительных материалов в качестве наполнения для матрацев и мягких элементов мебели. Так известно использование шелухи кедровых орехов (патент RU 2279399), измельченной бересты (патент RU 2286163), гречихи, виноградной лозы и т.п. (патенты RU 2137459, CN 104873030). Натуральные природные материалы оказывают на человека благотворное воздействие, улучшая его самочувствие, сон, настроение. Благодаря тому, что в упомянутых аналогах используемые материалы сыпучие, они позволяют подушке (или матрацу) подстраиваться под форму человеческого тела, и при этом оказывают некоторый массажный эффект.
Более широкое применение в производстве мебели для сидения и лежания получила солома - оставшиеся после обмолота сухие стебли злаков. Это 100% натуральный природный материал, дешевый и доступный, обеспечивает хорошую тепло- и звукоизоляцию, а благодаря легкой и уплотняемой структуре, прост в транспортировке и хранении, и позволяет создавать набивку любой плотности: от мягкого тюфяка до жесткого мата.
Известен матрац «биомат», состоящий из размещенных в облицовочном чехле сменных вкладышей трубчатой формы, заполненных натуральным растительным материалом, в частности соломой (патент RU 10064, МПК: А47C27/00, опубл. 16.06.1999).
Известны решения многослойных бескаркасных матрацев, структура которых включает один или несколько слоев прессованной соломы, сшитых или склеенных между собой, см. патенты СN 2332265, CN 203815028, CN 201205119, СN 104473440.
Известна конструкция соломенного матраца, подкладываемого во время сна и сидения, включающего верхний и нижний покровные слои и трехслойное соломенное заполнение между ними, выполненное с чередованием вертикальной и горизонтальной направленности волокон в слоях,  при этом все слои конструкции сшиты между собой (см. патент CN 2506148, МПК: А47C27/00, опубл. 21.08.2002г).
Все вышеупомянутые конструктивные элементы с соломенным наполнением имеют ограниченные конструктивные возможности и используются лишь в качестве настила, размещаемого на каркасе кровати или дивана, либо - в качестве подстилки при сидении.
В большинстве упомянутых случаев соломенный материал закрыт тканевым чехлом, что исключает его контакт с человеком и ограничивает использование его полезных природных свойств. В тех изделиях, где чехол отсутствует, наружные слои соломы выполнены плотными и жесткими, что снижает комфортность изделия.
Кроме того, упомянутые изделия не отличаются долговечностью эксплуатации.
В качестве наиболее близкого аналога для заявляемого конструктивного элемента мебели для сидения и лежания принята конструкция, раскрытая в патенте CN2266938, МПК: А47С27/00, опубл. 12.11.1997 г. В отличие от вышеупомянутых аналогов этот конструктивный элемент помимо наполнения из прессованной соломы содержит силовой каркас, что является сходным с признаками заявляемого технического решения.
Недостатком ближайшего аналога, как и других вышеупомянутых, являются ограниченные конструктивные возможности, а также невысокая надежность эксплуатации, что обусловлено выполнением силового каркаса из стержней и торсионных пружин, охватывающих соломенное тело по периметру. Наличие снаружи покровных слоев из губки, войлока и ткани ограничивает использование полезных природных свойств материала наполнения.
Известен способ изготовления соломенного мата, включающий фильтрование высушенной соломы и ее прессование с образованием соломенного тела, на которое укладывают сверху слой углеродной ткани, а снизу - слой нетканого материала или картона, после чего все слои сшивают между собой, укрепляя края мата за счет влажного прессования (см. заявку CN 105835461 от 10.08.2016г).
В качестве наиболее близкого аналога для заявляемого способа изготовления конструктивного элемента принят способ изготовления матраца, включающий прессование соломы при высоком давлении и сборку каркаса (см. патент CN 2266938, МПК: А47С27/00, опубл. 12.11.1997).
В упомянутом способе каркас формируют по периметру спрессованного соломистого тела, используя металлические стержни и торсионные пружины. Снаружи изделие покрывают слоем утеплителя и слоем облицовочной ткани.
Благодаря отсутствию клея и других связующих, обеспечена экологичность изделия. Однако полученный вышеупомянутым способом матрац имеет ограниченные возможности использования и однородную высокую жесткость, а наличие покровных слоев исключает контакт материала наполнения с человеком.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание конструктивного элемента мебели для сидения и лежания, основанного на использовании соломы, сочетающего в себе высокие эксплуатационные качества с широкими конструктивными возможностями.
Раскрытие сущности изобретения
Решение вышеупомянутой технической проблемы достигается благодаря тому, что в предлагаемом конструктивном элементе мебели для сидения и лежания, содержащем каркас и наполнение из спрессованной соломы, согласно заявляемому изобретению, каркас выполнен в виде жесткого короба, образованного днищем, продольными и поперечными стенками, при этом наполнение каркаса выполнено с прореженной структурой верхнего слоя, состоящей из вертикально ориентированных соломин.
Решение вышеупомянутой технической проблемы достигается также благодаря тому, что в предлагаемом способе изготовления конструктивного элемента мебели для сидения и лежания, включающем прессование соломы и сборку каркаса, согласно заявляемому изобретению, сначала собирают каркас в виде жесткого короба с днищем, продольными и поперечными стенками, из которых, по меньшей мере, одну выполняют съемной, каркас заполняют предварительно спрессованной соломой, которую дополнительно спрессовывают в каркасе, прикладывая горизонтальное давление со стороны проема от снятой стенки, закрепляют упомянутую стенку в каркасе, после чего прочесывают и подрезают выступающую из каркаса спрессованную солому.
Достигаемые благодаря использованию предлагаемого изобретения технические результаты, заключаются в улучшении эксплуатационных характеристик изделия, в частности комфортности, надежности и долговечности эксплуатации, с одновременным расширением конструктивных возможностей использования.
В отличие от ближайшего аналога, в предлагаемом конструктивном элементе верхний слой наполнения, образующий опорную поверхность, контактирующую с человеком, выполнен с прореженной структурой, состоящей из вертикально ориентированных соломин, благодаря чему он более мягкий и упругий, что способствует повышению удобства и комфорта сидения или лежания на этом элементе, в том числе за счет появления некоторого массажного эффекта.
Такая опорная поверхность благотворно воздействует на опорно-двигательный аппарат, а вертикальная открыто полостная структура соломенного наполнения оказывает благотворное влияние на энергетику и эмоциональное состояние человека.
При этом внутренние слои наполнения отличаются высокой плотностью, в них присутствуют соломенные частицы различной ориентации, что обеспечивает их надежное удержание между собой и исключает «выкрашивание» наполнения.
Жесткий коробчатой формы каркас надежно удерживает спрессованную солому и исключает разрушение формы конструктивного элемента, несмотря на высокое давление со стороны спрессованной соломы.
Достаточно ровная, с упорядоченной структурой поверхность верхнего слоя имеет эстетичный внешний вид, что позволяет использовать конструктивный элемент с открытым наполнением, т.е. без покровных облицовочных слоев, что существенно увеличивает благотворное воздействие природного растительного материала наполнения на человека.
Структура верхнего слоя наполнения формируется после запрессовки соломы в каркасе, путем прочесывания и подрезания выступающей из каркаса спрессованной соломы. Упомянутые процессы могут быть осуществлены за один проход режущего инструмента, например, ленточной или цепной пилы.
Под действием зубьев режущего инструмента и создаваемого им воздушного потока все горизонтально и наклонно лежащие частицы соломы выбрасываются наружу, а вертикально ориентированные соломины, нижняя часть которых прочно зафиксирована в толще спрессованной соломы, срезаются. В результате образуется прореженная структура верхнего слоя, состоящая из вертикально ориентированных соломин.
При этом следует понимать, что строгой вертикальности всех частиц верхнего слоя наполнения добиться невозможно, и под «вертикальной ориентацией» понимается преимущественная ориентация соломин в вертикальной плоскости.
Благодаря тому, что нижние концы вертикально ориентированных соломин прочно запрессованы во внутренних слоях наполнения, исключено их «выпадение», даже при повышенных эксплуатационных нагрузках, что способствует надежности и долговечности эксплуатации изделия.
Выполнение каркаса в виде жесткого короба позволяет существенно расширить возможности использования конструктивного элемента для изготовления различных предметов мебели: кроватей, кушеток, стульев, скамеек.
С одной стороны, предлагаемый конструктивный элемент, как и другие известные аналоги, может быть использован в качестве матраца или другого «мягкого элемента» мебели, размещаемого на каркасе кровати, дивана, кушетки, стула и т.д.
С другой стороны, предлагаемое решение позволяет исключить необходимость формирования дополнительного каркаса мебели. Опоры, ножки, спинки и другие детали могут быть закреплены непосредственно на каркасе предлагаемого конструктивного элемента, который в этих случаях будет выполнять и функции матраца, и несущие функции. В результате существенно упрощается конструкция мебели, повышается производительность ее изготовления.
По желанию клиента или при возникшей необходимости соломенное наполнение каркаса может быть заменено, и неоднократно.
Внутренние слои соломенного наполнения также имеют, преимущественно, вертикальную ориентацию соломенных частиц. Это может быть обеспечено использованием для наполнения готовых брикетов (прямоугольных тюков) спрессованной соломы, производимых пресс-подборщиком. Технология работы последнего обеспечивает определенную ориентацию соломы в формируемых тюках. При наполнении каркаса тюки разрезаются поперек и укладываются с соблюдением соответствующей ориентации соломенных частиц.
Предпочтительным материалом для изготовления каркаса является древесина различных сортов и материалы, полученные в процессе ее переработки: доски, фанера, ДСП-плиты и т.п. Преимущественное использование дерева обусловлено тем, что это натуральный материал. Однако при этом не исключена возможность использования для изготовления каркаса других известных материалов.
Предпочтительно, чтобы соломенное наполнение выступало над верхней кромкой каркаса на величину от 1 до 5 см.
Для повышения надежности эксплуатации каркас может быть снабжен поперечными металлическими стяжками, повышающими устойчивость каркаса к воздействию высокого давления запрессованной в нем соломы.
Наполнение из соломы может включать пучки душистых трав, что дополнительно способствует улучшению сна.
В отдельных случаях исполнения конструктивного элемента наполнение из спрессованной соломы может быть закрыто сверху слоем облицовочной ткани, в качестве которой используют лен, плотный хлопок или другой натуральный материал.
Под слоем ткани может быть дополнительно размещена прокладка из одного или двух слоев натурального слоистого материала, например, ватина.
Для возможности закрепления облицовочной ткани снаружи по периметру каркаса выполняют паз, внутри которого закрепляют ткань, например, посредством мебельных скоб. Сверху места закрепления закрывают плетеным шнуром или другим декоративным элементом, размещаемым в пазу.
В предпочтительных случаях реализации способа в качестве прессующей поверхности может быть использована снятая стенка каркаса, закрепляемая на пуансоне. Запрессовку соломы в каркасе выполняют в соответствии с требованиями используемого технологического оборудования.
В отдельных случаях заполнение каркаса может быть выполнено поэтапно, с чередованием укладки и прессования соломы, а также установкой поперечных стяжек.
Сущность заявляемого способа изготовления конструктивного элемента мебели для сидения и лежания поясняется приведенным ниже примером и чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 – конструктивный элемент, общий вид, изометрия;
на фиг. 2 – каркас конструктивного элемента;
на фиг. 3 – устройство для изготовления конструктивного элемента;
на фиг. 4-7 показаны примеры использования предлагаемого конструктивного элемента в различных предметах мебели для сидения и лежания.
Осуществление изобретения
Предлагаемый конструктивный элемент мебели для сидения и лежания содержит каркас 1 и наполнение из спрессованной соломы 2 (см. фиг. 1).
Каркас 1 выполнен в виде жесткого деревянного короба (см. фиг. 2), включающего днище 3, продольные стенки 4 и поперечные стенки 5, из которых, по меньшей мере, одна выполнена с возможностью снятия (показано штриховой линией).
В продольных стенках 4 выполнены сквозные отверстия 6 для установки поперечных металлических стяжек 7 (показаны штриховыми линиями).
Предпочтительным материалом для изготовления каркаса является древесина и производные из нее материалы: фанера, ДСП, МДФ и др.
Снаружи по периметру каркаса 1 выполнен глухой паз 8, который может быть использован для закрепления облицовки наполнения. Для возможности переноски конструктивного элемента могут быть предусмотрены веревочные ручки 9 (см. фиг.1).
Способ изготовления конструктивного элемента мебели для сидения и лежания осуществляется следующим образом.
Собирают каркас 1 и устанавливают его на раму 10 пресса (см. фиг. 3), до упора жестко закрепленной поперечной стенки 5 в неподвижный упор 11.
Со стороны продольных стенок 4 каркаса размещают вспомогательные упоры 12, удерживающие борта каркаса от разваливания в процессе прессования.
Вторую поперечную стенку 5´ каркаса снимают и закрепляют её к пуансону 13 (показана штриховой линией).
Для исключения выпадения соломы наружу при прессовании между пуансоном 13 и каркасом 1 устанавливают ограничительные щитки 14.
Заполняют соломой внутреннее пространство каркаса 1, включая дополнительный объем, образованный между пуансоном 13 и ограничительными щитками 14, при этом в качестве материала заполнения используют прямоугольные тюки спрессованной соломы, сформированные пресс-подборщиком. Большие по размерам тюки предварительно разрезаются пополам.
В зависимости от культивируемых злаков, для производства предлагаемого конструктивного элемента может быть использована пшеничная, ржаная, рисовая, ячменная солома, хорошо просушенная, сохранившая цвет, упругость и природную полостную структуру соломин.
Уложенную в каркас 1 спрессованную солому, которая уже имеет достаточно плотную и преимущественно вертикально ориентированную структуру, вторично спрессовывают в каркасе, прикладывая горизонтальное давление со стороны проема, полученного при снятии стенки 5´. Последняя может быть использована в качестве прессующей поверхности, для чего ее закрепляют на пуансоне 13 пресса, который перемещают посредством гидропривода.
Прессование может осуществляться непрерывно или в несколько этапов до момента, когда снятая стенка 5´ встанет на свое место в каркасе 1. Снимают ограничительные щитки 14 и закрепляют стенку 5´ в каркасе, пуансон 13 отводят в исходное положение.
Производят установку поперечных металлических стяжек 7, исключающих выдавливание стенок каркаса под действием давления спрессованной соломы.
Для этого спрессованное наполнение каркаса просверливают насквозь через заранее подготовленные сквозные отверстия 6, в полученные отверстия вставляют стяжки (шпильки) 7, которые закрепляют гайками с обеих сторон. Последние выполняют «утопленными», поэтому снаружи они практически незаметны. После установки стяжек дополнительные упоры 12 убирают. Затем выступающую из каркаса спрессованную солому прочесывают и срезают на высоте 1-5 см от верхней кромки каркаса. Упомянутые операции могут быть выполнены последовательно с использованием разных инструментов или за один проход, например, посредством ленточной пилы.
Под действием зубьев инструмента, ничем не удерживаемые горизонтально ориентированные частицы соломы захватываются и выбрасываются наружу, а вертикально ориентированные соломины, нижняя часть которых прочно зафиксирована в толще спрессованной соломы, срезаются. Формируется прореженная, с вертикальной ориентацией соломенных частиц, структура верхнего слоя, образующего опорную поверхность для сидения или лежания.
Вертикально структурированная опорная поверхность отличается меньшей жесткостью, по сравнению с внутренним ядром наполнения, обладает некоторой упругостью и оказывает некоторый массажный эффект на соприкасающееся с ней тело человека.
При этом нижние концы вертикально ориентированных соломин надежно зафиксированы во внутренних слоях наполнения каркаса, что исключает их выпадение, обеспечивает надежность и долговечность эксплуатации мебели.
Предлагаемый конструктивный элемент может быть выполнен с открытой (см. фиг. 1) и с закрытой поверхностью наполнения (см. фиг. 4). В последнем случае соломенное наполнение 2 покрывают сверху слоем облицовочной ткани 15, край которой закрепляют мебельными скобами внутри паза 8. Сверху место закрепления закрывают декоративным элементом, например, плетеным шнуром 16.
В качестве материала облицовки рекомендуется использование натуральной льняной или плотной хлопковой ткани, которые позволяют материалу наполнения «дышать» и исключают его запревание.
Под слоем облицовочной ткани 15 может быть дополнительно размещена прокладка из натурального материала 17, например, ватина.
В случае «открытого» исполнения (см. фиг. 5 - 7), тело человека соприкасается с природным материалом, что существенно увеличивает благотворное влияние последнего.
Пример, приведенный на фиг. 4, иллюстрирует возможность использования конструктивного элемента в качестве матраца, укладываемого на каркас 18 кровати.
На фиг. 5-7 показаны предметы мебели: скамья и кушетки, в которых непосредственно каркас 1 конструктивного элемента выполняет все несущие функции и обеспечивает закрепление опор (ножек) 19 и спинок 20.
Предлагаемая конструкция обеспечивает широкие возможности формирования различных предметов мебели для сидения и лежания, обеспечивающих размещение человека в положениях: сидя, лежа и/или полулежа. К таким предметам мебели относятся стулья, табуреты, скамьи, кровати, кушетки, банкетки и т.д.
Достоинства изделий, полученных на основе предлагаемой конструкции:
- повышенная комфортность;
- дешевизна и долговечность эксплуатации: плотная структурированная набивка не проваливается с течением времени;
- натуральность, отсутствие синтетических красителей, клеящих средств и т.д.;
- возможность замены наполнителя;
- возможность комбинирования соломы с пучками душистых луговых трав для аромата и лечебного воздействия.
Солома оказывает благотворное успокаивающее (антистрессовое) воздействие на человека, способствует улучшению сна и облегчению течения хронических заболеваний. При этом естественные открытые вертикально ориентированные полостные структуры соломенного наполнения дополнительно оказывают положительное энергетическое воздействие на человека, наблюдается эффект влияния полостных структур, известный в науке как эффект Гребенникова.
Проведенные группой специалистов медицинского центра «Армос» (г. Омск) исследования документально подтверждают, что у людей, использующих матрац или предмет мебели с таким конструктивным элементом (ложем, сиденьем), в любом исполнении, существенно сокращается продолжительность сна и при этом улучшается самочувствие, снижается уровень стресса, повышается тонус, стабилизируется давление, улучшается микроциркуляция крови, наблюдается активизация обменных процессов и процессов саморегуляции.
Изделия, изготовленные на базе предлагаемого конструктивного элемента, рекомендуются к использованию в домашних условиях, в лечебно-профилактических и банных учреждениях, СПА-центрах.