Матрац для дитячого ліжка

Матрац для дитячого ліжка, який складається з двох однакових зовнішніх шарів і розташованого між ними внутрішнього шару, з'єднаних між собою, 3 ниною, а внутрішній шар виконаний з голкопробивної суміші вовняного волокна і/або його відходів з поверхневою щільністю 800-900г/м2 і товщиною 40-50мм. Використання у заявленому матраці для дитячого ліжка нетканих голкопробивних матеріалів з фіксованою структурою забезпечує рівномірність поверхневої щільності матраца під час його виготовлення та експлуатації, що забезпечує збільшення часу використання виробу. (Відповідно до ТУ 00311444.002-97 "Полотно голкопробивне із льняних волокон." нерівномірність по масі голкопробивних полотен із льняних волокон не перевищує 8%. Нерівномірність по масі ватних матраців відповідає 16%). Стійкість до тертя на площині облицювальних матрацних тканин, які використовуються у заявлюваному матраці, відповідно до ГОСТу 24220-80 складає не менше 800 циклів. Фактична стійкість до тертя випробовуваємої тканини склала 1650 циклів до руйнації структури тканини. Стійкість до тертя на площині нетканого голкопробивного матеріалу із льняних волокон масою 1000Г/м3 склала 4210 циклів, що значно більше стійкості до тертя тканини. Таким чином, використання голкопробивного полотна збереже структуру та рівномірність виробу до моменту руйнації облицювальної тканини, тобто під час всього часу експлуатації. Скріплення облицювальної тканини разом із голкопробивним .матеріалом виключає можливість їх взаємного тертя, що збільшує термін служби виробу. Використання у зовнішніх шарах однакових за властивостями та зовнішнім виглядом матеріалів дозволяє використовувати матрац з обох боків, що також збільшує термін його використання. Теплозахисні властивості матраца забезпечуються складом сировини, властивостями внутрішнього шару, а також конструкцією матраца в цілому. Високі теплозахисні властивості забезпечуються за рахунок вовняного волокна у внутрішньому шарі. Низька об'ємна щільність внутрішнього шару зумовлена його значною товщиною 4050мм, пружні властивості вовняних та хімічних волокон сприяють утворенню повітряного прошарку між більш щільними зовнішніми шарами. Збільшена об'ємна густина зовнішніх шарів (на рівні 200кГ/м3) та їх фіксація по периметру матраца сприяє утриманню повітря усередині матраца. Відомо, що теплозахисні властивості виробу залежать від товщини замкненого в ньому інертного шару повітря. Якщо структура виробу і вимоги його експлуатації забезпечують нерухомість повітря у виробі, то його теплозахисні властивості знаходяться на високому рівні. Основним показником, який характеризує теплозахисні властивості виробу, є тепловий опір. Тепловий опір (R) - це падіння температури в градусах при проходженні через 1м2 виробу даної товщини теплового потоку потужністю 1Вт. Чим більший тепловий опір, тим кращі теплозахисні властивості виробу. Тепловий опір ватного матраца відповідає 0,237м2×град./Вт. Тепловий опір матраца з наповнювачем із пінополіуретану - 0,195м2×град./Вт. То 40061 4 му мінімальним було прийнято вміст вовняного волокна або вовняних відходів 50%, що забезпечує теплозахисні властивості середнього шару на рівні ватного матраца. Використання тришарового наповнювача, а також особливої конструкції матраца дозволяють додатково поліпшити цей показник у готовому виробі. Відомо, що об'ємна густина матеріалу впливає на його теплозахисні властивості, оскільки сприяє утворенню повітряного прошарку. Об'ємна густина характеризується масою матеріалу та його товщиною. За рахунок зміни товщини та глибини голкопроколювання при виготовлені голкопробивного матеріалу змінювалась його товщина. Результати випробовувань залежності теплозахисних властивостей нетканого голкопробивного матеріалу поверхневої щільності 800Г/м2, з вмістом 50% вовняного волокна і 50% хімічних волокон від його товщини, при товщині матеріалу 40мм. тепловий опір 0,285м2×град./Вт., при товщині матеріалу 50мм. тепловий опір 0,298м2×град./Вт. Порівняння одержаних результатів з результатами випробувань теплозахисних властивостей ватного матраца показали, що товщина внутрішнього шару не повинна бути меншою за 40мм. Однак при виготовленні матеріалу товщиною більш 50мм спостерігається недостатня міцність скріплення волокнистого полотна пучками волокон, а також порушення стабільності технологічного процесу голкопробивання за рахунок нерівномірності матеріалу, обриву полотна, порушення процесів відтяжки та намотування ютового матеріалу на голкопробивній машині. Отже, оптимальний інтервал товщин середнього шару знаходиться в межах 40-50мм. Зменшення маси нетканого голкопробивного матеріалу для середнього шару менше ніж 800Г/мг приводить до втрат теплозахисних властивостей за рахунок зменшення товщини матеріалу. Збереження товщини в необхідному інтервалі стає неможливим тому, що при цьому виникає порушення структури матеріалу (його руйнування) і технології його виготовлення. Надмірне збільшення маси середнього шару призводить до його ущільнення, тобто до збільшення об'ємної густини і, отже, до зменшення теплозахисних властивостей. Проведені дослідження дозволили встановити, що оптимальним інтервалом поверхневої густини нетканого голкопробивного матеріал) для середнього (внутрішнього) шару є 800-900Г/мг. При цьому тепловий опір внутрішнього шару знаходиться на рівні аналогічного показника для ватного матрацу і вище ніж у матраца з наповнювачем із пінополіуретану. Тепловий опір пінополіуретану товщиною від 40мм до 50мм знаходиться в межах 0,1350,160м2×град./Вт. Дослідження показали, що використання у зовнішніх шарах заявлюваного матраца голкопробивного матеріалу із льняного волокна або його відходів поверхневої щільності менше 1000Г/м2 не забезпечує формостійкості виробу, а при збільшенні маси матеріалу більше 1200Г/м2 спостерігається порушення технологічного процесу прошивання (скріплення) за рахунок підвищеної обривності ниток, пропуску стібків. Крім того, мат 5 40061 рац стає зайве жорстким і важким. Отже оптимальний інтервал поверхневої щільності для нетканого голкопробивного матеріалу із льняних волокон, використовуємого у зовнішніх шарах, складає 1000-1200Г/мг. Товщина нетканого матеріалу, що відповідає даному інтервалу щільностей, дорівнює 6-10мм. Покращення гігієнічних властивостей (гігроскопічних) матраца досягається за рахунок використання у зовнішніх шарах льняного волокна або льняних відходів. Гігроскопічність льняного волокна складає 14%, бавовняного - 8,5%, а пінополіуретану - 1%. Отже, у порівнянні з бавовняним зовнішнім шаром гігроскопічні властивості льняного зовнішньою шару у 1,6 рази вищі, а в порівнянні із пінополіуретаном вищі у 14 разів. Крім того, використання у зовнішніх шарах льняного волокна або льняних відходів забезпечує у літній період охолоджуючий ефект. Завдяки тому, що шари з'єднані один з одним тільки по периметру згивлюваного багатошарового матраца, а також завдяки пухкості внутрішнього шару можливе деяке зміщення шарів матраца відносно один одного під час його використання, яке усувається після зняття навантаження за рахунок пружності зовнішніх шарів. Це явище зменшує можливість зсуву матраца з ліжка або залізничної полки, а отже підвищує комфортність виробу. Завдяки більш високій об'ємній щільності зовнішніх шарів (200кГ/м3) в порівнянні з внутрішнім шаром (20-30кГ/м3) вони мають менший прогин під навантаженням, ніж другий шар. В результаті цього відбувається зменшення тиску під час використання матраца за рахунок його перерозподілу. За рахунок пружних властивостей середнього шару 6 здійснюється еластичне відновлення матраца після зняття навантаження. Ці властивості забезпечують підвищену комфортність при використанні заявлюваноґо матраца порівняно з прототипом. Приклад 1. Неткане голкопробивне полотно із льняних волокон, виготовлене на голкопробивному агрегаті АГН-1800, поверхневою щільністю 1000Г/м2, товщиною 6мм з'єднують з облицювальною матрацною тканиною і прошивають на спеціальних прошивних машинах декоративним малюнком. В якості облицювальних матрацних тканин використовувались тканини, фізико-механічні характеристики яких відповідають ГОСТу 24220-80 "Тканини меблеві. Загальні технічні вимоги". Неткане голкопробивне полотно із суміші вовняних та хімічних волокон при їх масовому вмісті 50%:50% виготовляють на голкопробивному агрегаті АГН-1800. Поверхнева щільність матеріалу відповідає 800Г/м2, товщина - 40мм. Із з'єднаного з облицювальною тканиною голкопробивного нетканого матеріалу із льняного волокна та нетканого голкопробивного матеріалу із суміші вовняних і хімічних волокон вирізають заготовки для матраца. На облицьовану матрацною тканиною заготовку з боку голкопробивного матеріалу накладають заготовку з нетканого голкопробивного матеріалу для внутрішнього шару із суміші вовняних і хімічних волокон та накривають П другою, з'єднаною з матрацною тканиною заготовкою. Потім матрац по периметру обшивають декоративною стрічкою. Результати випробувань матраців, описаних у прикладах конкретного виконання, наведені у таблиці. Таблиця 1 2 3 4 5 6,8 6,7 6,4 6,9 7,5 1,8 1,9 1,92 1,85 1,7 10,7 10,7 10,7 10,5 10,5 Тепловий опір, м2 град./Вт 0,63 0,712 0,738 0,65 0,53 6 5,5 2,1 1,0 0,165 Приклад Залишкова Піддатливість, Гігродеформація, % мм/даН скопічність, %: Приклад 2. Матрац виготовляли як у прикладі 1, за винятком поверхневої щільності зовнішніх шарів тотожній 1100Г/м2, товщин зовнішніх шарів - 8мм, складу внутрішнього шару: вовняного волокна 70 %, хімічного волокна 30%, поверхневої щільності середнього шару 850Г/м2, товщини середнього шару 45мм. Приклад 3. Матрац виготовляли як у прикладі 1, за винятком поверхневої щільності зовнішніх шарів, яка дорівнює 1200Г/м2 і товщині 10мм. Приклад 4. Матрац виготовляли як у прикладі 1, за винятком того, що для виготовлення* зовнішніх шарів Стійкість до тертя на площині, число циклів 4300 4650 4750 4780 4470 1700 (за рахунок стійкості тертя облицювальної тканини) (нетканого голкопробивного матеріалу) використовувались льняні відходи. Приклад 5. Матрац виготовляли як у прикладі 1, за винятком того, що середній шар - неткане голкопробивне полотно - виготовлялося із відходів вовняних та хімічних волокон. Приклад 6 (прототип). Товщина трьох шарів пінополіуретану дорівнює 50мм. Результати досліджень, наведені в таблиці, дозволяють встановити, що заявлюваний багатошаровий матрац з показників залишкової деформації і піддатливості відповідають ГОСТ 19917-33 "Меблі для сидіння і лежання. Загальні технічні вимоги", з гігроскопічності приблизно у 10,7 разів 7 40061 вище прототипу, з теплового опору краще прототипу приблизно у 4 рази, з стійкості до тертя краще прототипу приблизно у 3 рази. До речі, кількість циклів у випробуванні зумовлена в основному облицювальною тканиною. Економічний ефект при використанні заявлюваного винаходу досягається шляхом використання льняного волокна або його відходів, яке в Україні виробляється в достатній кількості. Вартість короткого льняного волокна №2, №3 складає Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 8 0,74грн./кГ, бавовняного волокна У1 сорту 2,9грн./кГ . Вартість пінополіуретану - більше 20грн./кГ. В процесі виготовлення матраца можуть бути використані відходи волокон, що додатково зменшить його вартість. Пінополіуретан, який використовується у найближчому аналозі, виробляється із імпортних компонентів. Його виробництво та утилізація - екологічно шкідливі. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601