Пенополиуретан, мемори и латекс

Одним из факторов хорошей комфортности ортопедического матраса является его способность пропускать воздух (возможность «дышать»). Это достигается путем применения специальных технологий при обработке исходных материалов во время производства изделия. И хотя современная промышленность наладила довольно много разновидностей таких матрасов, общим для них является то, что для всех используется вспененный мягкий эластичный материал латекс.

Происхождение латекса

Натуральный латекс представляет собой углеводородные эластомеры, состоящие из высокомолекулярных соединений, способных совершать обратимые деформации. Это происходит благодаря особой структуре молекулы, закрученной в спираль. В экологическом плане латекс безопасен, то есть при его использовании не выделяется никаких токсических материалов.

Основным ингредиентом, используемым в производстве натурального латекса, является сок каучуковых деревьев, среди которых главенствующее место занимает бразильская гевея.

Способность млечного сока этого дерева преобразовываться в упругую массу использовали еще древние ацтеки и майя. Ацтеки изготавливали из сока гевеи прообразы современных резиновых мячей, а майя делали некое подобие резиновой обуви, для чего окунали ступни в сок.

Промышленная революция нашла латексу и каучуку новое применение. Начало этому положила работа изобретателя Чарльза Гудиера, обнаружившего возможность латекса превращаться в более практичный материал – резину. После взаимодействия латекса с серой, получившийся природный каучук приобрел высокую эластичность, сохранявшуюся в широком интервале температур. Процесс получил наименование вулканизация, а готовый продукт – новые области применения.

Нужда в каучуке выросла настолько, что в конце XIX века гевею начали пытаться выращивать в искусственных посадках и даже в других регионах планеты. К настоящему времени эти деревья активно культивируются в ряде тропических стран Африки, Азии и Океании. Ведущими производителями латекса являются три страны; Таиланд, Малайзия и Индонезия. Здесь на обширных плантациях собирают латекс, подвергают его первичной обработке и в удобной для транспортировки форме отправляют заказчикам.

Переработка латекса

Одним из направлений использования данного материала стало производство ортопедических беспружинных матрасов. Учитывая, что к готовой продукции предъявляются особо жесткие требования, природный латекс в ходе технологического процесса подвергается дополнительной переработке. Исходный материал превращают в пену, для чего существуют два способа, разработанные в первой половине ХХ столетия.

Метод Данлоп

Первый был разработан в 1929 году специалистами фирмы «Данлоп». Свой вариант латексной пены они получили путем смешивания перед процессом вулканизации латекса и воздуха, после чего их заливали в форму и подвергали нагреванию. Этот способ, получивший название от имени разработавшей его фирмы, стал классическим для получения пенорезины. Чтобы достигнуть еще большей мягкости и воздухопроницаемости, новый материал стали подвергать процессу перфорации, для чего были придуманы специальные заливочные формы.

Метод Талалай

Через некоторое время английский инженер Джозеф Талалай, добавив несколько дополнительных этапов к способу Данлоп, смог усовершенствовать процесс получения латексной пены. Согласно его методике, доработанной впоследствии его сыновьями, в технологический процесс были добавлены откачка воздуха из формы, быстрое замораживание материала и подача внутрь углекислого газа. После окончания процесса вулканизации латекса форма вновь охлаждалась, а готовый продукт подвергался мойке, отжиму и сушке.

Полученный материал произвел в буквальном смысле революцию в сфере быта и гигиены. И хотя метод Талалай оказался более продолжительным по времени и затратным финансово, он смог обеспечить латексной пене в разы больше воздухопроницаемости и мягкости.

Изготовленный продукт имеет лучшую сетчастую структуру, однако и он в чистом виде не используется для производства матрасов. Природный латекс смешивают с синтетическим, что позволяет получить материал с улучшенными характеристиками, сочетающими преимущества исходников.

Синтетические и искусственные латексы

Несмотря на все свои положительные характеристики, натуральный латекс имеет ряд недостатков. И вновь наука пришла на помощь, изобретя синтетический латекс на основе других, более тяжелых мономеров: бутадиена, неопрена, изобутилена и других веществ, также способных перерабатываться путем вулканизации до состояния резины. Полученный материал имеет с природным латексом полное сходство по физико-химическим свойствам, но имеет отличия по структуре.

Учитывая, что в межмолекулярных связях синтетических латексов для дополнительной упругости участвуют молекулы воды, некоторым своим смесям разработчики присваивают названия типа Гидролатекс или Ватерлатекс. Тем не менее, в чистом виде для производства матрасов синтетические латексы не применяются, а идут лишь как добавка к натуральному. Ведь они требуют в производстве слишком долгой и сложной обработки, поэтому конечный продукт получается довольно дорогостоящим.

Среди видов искусственного латекса чаще всего упоминается высокоэластичный поролон, представляющий собой мягкий пенополиуретан. Изготовители, внося изменения в технологические процессы и модифицируя составы смесей, добиваются от получаемого продукта все новых свойств. Благодаря сложной молекулярной структуре на водной основе их инновационные материалы соответствуют самым высоким стандартам экологичности и безопасности.

Главным компонентом, используемым в производстве мягкого пенополиуретана, является полиол (вспененный полиэфир).

В работе применяется его два вида:

• сложный
• простой

У пен, в основе которых находится полиэфир сложного состава, прекрасная химическая и термоокислительная устойчивость. Правда, есть и недостаток: при высокой влажности их молекулы подвергаются ускоренному разрушению.

Поролоны на базе простых полиэфиров к влаге устойчивы и морозостойки. Они обладают высокой эластичностью и совершенно безвредны. В их составе нет долгоразлагающихся пластификаторов, а имеющиеся катализаторы летучи, и легко удаляются в процессе дальнейшей обработки. Эти факторы способствуют тому, что именно этот вид материала чаще всего используется как наполнители матрасов и мягкой мебели.

Технологические процессы в производстве пенополиуретана

Процесс производства пенополиуретана начинается со смешивания всех компонентов с водой. Иногда в качестве физического вспенивателя выступает легкокипящая жидкость хладон, относящаяся к фреоновой группе. В начавшемся процессе полимеризации происходит реакция между молекулами воды и полиэфиров, в результате чего появляется углекислый газ, выступающий основным вспенивающим веществом. Развитие реакции происходит очень быстро с выделением значительного количества тепла. Это тепло разогревает хладон, который, закипая, усиливает вспенивающий эффект диоксида углерода.

При изготовлении высокоэластичных марок поролона, используемых в производстве мебели и матрасов высокобюджетного спектра, применяются специальные полиэфиры и изоцианаты. Причем, в их состав должно входить 2-3 различных полиола с разными характеристиками. От их соотношения в основном и будет зависеть плотность будущего пенополиуретана. Для мебели плотность должна находиться в пределах 15-45 кг/м3, а для матрасов – 25-35 кг/м3.

Уровень упругости и воздухопроницаемости регулируется изменением количества открытых ячеек. Чем их будет больше, тем мягче станет готовый поролон. Изменение доли сообщающихся ячеек производится путем циклического сжатия либо вакуумирования, которые завершают формирование пены.

Методы производства пенополиуретана

В настоящее время существует два основных метода производства пенополиуретана:

1. ящичный (периодический);
2. конвейерный (непрерывный).

Ящичный способ используется при незначительных объемах производства. Весь технологический процесс происходит в специальных емкостях. Учитывая незначительность объемов производства, качество готовых изделий и их свойства в разных партиях могут разниться. В оснащенных вакуумными камерами современных «ящичных» установках получают поролон с низкой плотностью и малой жесткостью.

При конвейерном варианте смесь в рабочую зону подается непрерывно. Подача химических компонентов производится равномерно, а процесс происходит в строго заданных условиях. В конце технологической линии поролон, идущий по ленте, разрезается на фрагменты заданного размера, после чего отправляется на отверждение, которое происходит в течение нескольких часов при температурах 60-100 градусов. По данной технологии выпускается продукция, имеющая однородную структуру при стабильном качестве. Установившийся изначально режим становится стандартным и в дальнейшем не изменяется.

Пенополиуретаны с эффектом памяти

Еще одна разновидность пенополиуретана появилась благодаря развитию космических технологий. Это так называемые вязкоэластичные формы, имеющие открытые ячейки, легко пропускающие воздух. Разработка данных материалов, обладающих уникальными свойствами, происходила в семидесятых годах минувшего века по заказу американского космического агентства для защиты астронавтов. Впоследствии его стали применять и в медицинских заведениях для облегчения участи больных людей, страдающих от ожогов, перенесших инсульт или паралич.

«Умный» материал тонко реагирует на тепло и вес человека. В нужных местах он размягчается и подстраивается под контуры человеческого тела. В итоге матрас практически не оказывает на тело лежащего человека никакого давления, что позволяет избежать многих, ранее неизбежных осложнений.

Использование современных научных разработок позволило широкому кругу потребителей получить гораздо более удобные матрасы, которые облегчают жизнь людям, страдающим от заболеваний суставов или нарушения кровообращения. Всего лишь небольшой слой «умного» материала в матрасе придает особый комфорт ночному сну.

Ищете матрасы с латексом?
Каталог матрасов ЭкоСон
Получите бесплатную консультацию по подбору матраса!
Звоните по тел. +7 (937) 849-81-99
Ежедневно с 09:00 до 21:00