Пена памяти - Memory foam

Пена памяти

Пена памяти состоит в основном из полиуретан а также дополнительные химикаты, увеличивающие его вязкость и плотность. Его часто называют "вязкоупругий «пенополиуретан или пенополиуретан с низкой упругостью (LRPu ). Пузырьки пены или «ячейки» открыты, эффективно создавая матрицу, через которую может перемещаться воздух. Пена с эффектом памяти более высокой плотности смягчается в ответ на тепло тела, позволяя ей за несколько минут превратиться в теплое тело. Новые пены могут быстрее вернуться к своей первоначальной форме.[1]

История

Пена с эффектом памяти с более медленным отскоком, чем пена выше. Примечание характеристика пожелтение полиуретана из-за воздействия света.

Пена с эффектом памяти была разработана в 1966 году по контракту с НАСА с Исследовательский центр Эймса для повышения безопасности подушек самолетов. Термочувствительная пена с эффектом памяти первоначально называлась «пеной с медленным возвращением назад»; большинство называют это «темперирующей пеной».[2] Созданная путем подачи газа в полимерную матрицу, пена имеет твердую структуру с открытыми ячейками, которая выдерживает давление на нее, но при этом медленно возвращается к своей первоначальной форме.[3]

Позднее коммерциализация пены включала использование как в медицинском оборудовании, таком как прокладки для стола для рентгеновских снимков, так и в спортивном оборудовании, таком как Американский / канадский футбольный шлем лайнеры.

Когда в начале 1980-х НАСА выпустило пену с эффектом памяти в общественное достояние, Пена Fagerdala World была одной из немногих компаний, желающих работать с пеной, поскольку производственный процесс оставался сложным и ненадежным. Их продукт 1991 года "Темпур-Педик Swedish Mattress "в конечном итоге привел к созданию компании по производству матрасов и подушек Tempur World.

Впоследствии пена с эффектом памяти использовалась в медицинских учреждениях. Например, он обычно использовался в тех случаях, когда пациенту приходилось неподвижно лежать в постели на твердом матрасе в течение нездорового периода времени. Давление на некоторые области их тела нарушило кровоток в этой области, что привело к пролежни или же гангрена. Матрасы из пеноматериала с эффектом памяти значительно снизили количество подобных мероприятий.[2]

Пена с эффектом памяти изначально была слишком дорогой для широкого использования, но стала дешевле. Чаще всего он используется в домашних условиях - матрасы, подушки, обувь и одеяла. Он используется в медицине, например, в подушках сидений для инвалидных колясок, подушках для больничных кроватей и прокладках для людей, страдающих длительной болью или проблемами осанки; например, шейная подушка из пены с эффектом памяти может облегчить хроническую боль в шее. Его теплоудерживающие свойства могут помочь некоторым больным, которые считают, что дополнительное тепло помогает уменьшить боль.

Сохраняющие тепло свойства также могут быть недостатком при использовании в матрасах и подушках, поэтому во втором поколении пены с эффектом памяти компании начали использовать структуру с открытыми ячейками для улучшения воздухопроницаемости. В 2006 году было представлено третье поколение пены с эффектом памяти. Гелевая пена с эффектом памяти или гелевая пена с эффектом памяти состоит из частиц геля, сплавленных с вискозиметрической пеной, чтобы уменьшить удерживаемое тепло тела, ускорить возврат к пружине и сделать матрас более мягким. Эта технология была первоначально разработана и запатентована Peterson Chemical Technology,[4] гелевые матрасы стали популярными с выпуском линейки Serta iComfort и линии Simmons Beautyrest в 2011 году. Затем была разработана пена с эффектом памяти, наполненная гелем, которая была описана как «шарики», содержащие гель, который материал с фазовым переходом, может достичь желаемой стабилизации температуры или охлаждающего эффекта за счет перехода от твердого к жидкому «состоянию» внутри капсулы. Изменение физического состояния может значительно изменить свойства теплопоглощения элемента, поэтому эта технология была применена к пене с эффектом памяти.

С момента разработки гелевой пены с эффектом памяти были добавлены и другие материалы. Алоэ вера, экстракт зеленого чая и активированный уголь были объединены с пеной, чтобы уменьшить запахи и даже обеспечить ароматерапия во время сна. Район был использован в тканых наматрасниках поверх кроватей из пены с эффектом памяти, чтобы отводить влагу от тела и повышать комфорт. Материалы с фазовым переходом (PCM) также использовались в чехлах, которые используются для подушек, кроватей и наматрасников с эффектом памяти. Другие материалы, помимо полиуретана, также показали свойства, необходимые для создания пены с эффектом памяти. Полиэтилентерефталат является одним из таких полимерных материалов, который обеспечивает определенные преимущества по сравнению с полиуретаном, такие как возможность вторичной переработки, легкость и теплоизоляция.[5]

Матрасы

Матрас из пены с эффектом памяти обычно плотнее, чем другие матрасы из пены, что делает его более надежным и тяжелым. Матрасы из пены с эффектом памяти часто продаются по более высоким ценам, чем традиционные матрасы. Пена с эффектом памяти, используемая в матрасах, обычно изготавливается с плотностью менее 1,5 фунта / фут.3 (24 кг / м3 ) до 8 фунтов / фут3 (128 кг / м3 ) плотность. Большая часть стандартной пены с эффектом памяти имеет плотность от 1 до 5 фунтов / фут.3 (16–80 кг / м3). Плотность большинства постельных принадлежностей, таких как накладки на верх и комфортные слои матрасов, составляет от 3 до 4,5 фунтов / фут.3. Высокая плотность, например 5,3 фунта / фут3 (85 кг / м3) нечасто используются в матрасах.

При определении комфорта используется свойство твердости (твердость или мягкость) пены с эффектом памяти. Плотность измеряется отклонение силы вдавливания (IFD) рейтинг. Однако это не полное определение «мягкости» или «твердости». Чувствовать. Пена с более высоким IFD, но с меньшей плотностью может казаться мягкой при сжатии.

IFD измеряет силу (в фунт-сила ) требуется для создания вмятины на 1 дюйм в образце пенопласта размером 15 x 15 x 4 дюйма диском диаметром 8 дюймов (50 кв. дюймов), известной как IFD при сжатии 25%.[6] Рейтинги IFD для пен с эффектом памяти варьируются от сверхмягких (IFD 10) до полужестких (IFD 12). Большинство матрасов из пены с эффектом памяти являются твердыми (от IFD 12 до IFD 16).

Пены с эффектом памяти второго и третьего поколения имеют структуру с открытыми ячейками, которая реагирует на тепло и вес тела, прилегая к телу спящего. Производители заявляют, что это может помочь снять точки давления, облегчить боль и способствовать более спокойному сну, хотя нет никаких объективных исследований, подтверждающих заявленные преимущества матрасов из пены с эффектом памяти.[7]

Матрасы из пены с эффектом памяти сохраняют тепло тела, поэтому в жаркую погоду они могут быть чрезмерно теплыми. Однако пены с эффектом памяти гелевого типа обычно холоднее из-за их большей воздухопроницаемости.[8]

Опасности

Выбросы матрасов из пены с эффектом памяти могут непосредственно вызывать большее раздражение дыхательных путей, чем другие матрасы. Пена с эффектом памяти, как и другие полиуретан продукты, могут быть горючими.[9] В нескольких юрисдикциях были приняты законы, требующие, чтобы все постельные принадлежности, включая предметы из пеноматериала с эффектом памяти, были устойчивы к возгоранию от открытого пламени, такого как свеча или зажигалка. Законы США о постельных принадлежностях, вступившие в силу в 2010 году, изменяют Бюллетень Cal-117 для тестирования FR.[10]

Есть опасения, что высокий уровень огнестойкости PBDE, обычно используемый в пене с эффектом памяти, может вызвать проблемы со здоровьем у пользователей.[11] ПБДЭ больше не используются в большинстве пеноматериалов для постельных принадлежностей, особенно в Европейском Союзе.

Производители не оставляют младенцев и маленьких детей без присмотра на матрасах с эффектом памяти, так как они могут с трудом перевернуться и могут задохнуться.[8]

В Агентство по охране окружающей среды США опубликовал два документа, предлагающих Национальные стандарты выбросов опасных веществ, загрязняющих воздух (HAP) относительно вредных выбросов, возникающих при производстве гибких полиуретан пенные изделия.[12] Выбросы HAP, связанные с полиуретан производство пены включает метиленхлорид, толуолдиизоцианат, метилхлороформ, метилендифенил диизоцианат, оксид пропилена, диэтаноламин, метилэтилкетон, метанол, и толуол. Однако не все химические выбросы, связанные с производством этих материалов, были классифицированы. Метиленхлорид составляет более 98 процентов от общих выбросов HAP в этой отрасли. Кратковременное воздействие высоких концентраций метиленхлорид также раздражает нос и горло. Последствия хронического (длительного) воздействия хлористого метилена на людей затрагивают центральную нервную систему и включают головные боли, головокружение, тошноту и потерю памяти. Исследования на животных показывают, что вдыхание хлористого метилена влияет на печень, почки и сердечно-сосудистую систему. О влиянии метиленхлорида на развитие или репродуктивную функцию у людей не сообщалось, но в ограниченных исследованиях на животных сообщалось о снижении массы тела плода у крыс, подвергшихся воздействию.[13]

Механические свойства

Пена с эффектом памяти приобретает вязкоупругие свойства благодаря нескольким эффектам, обусловленным внутренней структурой материала. Сетевой эффект - это сила, работающая на восстановление структуры пены при ее деформации. Этот эффект возникает из-за того, что деформированный пористый материал выталкивается наружу, чтобы восстановить свою структуру против приложенного давления. Есть три эффекта, которые работают против сетевого эффекта: пневматический эффект, адгезионный эффект и эффект релаксации. В совокупности они эффективно замедляют регенерацию первоначальной структуры пены и позволяют использовать ее, например, в матрасах из пены с эффектом памяти. Пневматический эффект возникает из-за времени, которое требуется воздуху для проникновения в пористую структуру пены. Адгезивный эффект, или адгезия, вызвано липкостью поверхностей внутри пены с эффектом памяти, которая работает против декомпрессии, поскольку внутренние поры пены с эффектом памяти сжимаются под действием приложенного давления. Эффект релаксации является наибольшей величиной из трех сил, препятствующих расширению, и вызван тем, что материал пены с эффектом памяти находится рядом с его температура стеклования. Это ограничивает подвижность материала пены, заставляя любые изменения быть постепенными, замедляя расширение пены после снятия приложенного давления. Поскольку это зависит от температуры, температура, при которой пена с эффектом памяти сохраняет свои свойства, ограничена. Если будет слишком холодно, пена с эффектом памяти затвердеет. Если он слишком горячий, пена с эффектом памяти будет действовать как обычная пена, легко возвращаясь к своей первоначальной форме. Физику, лежащую в основе этого процесса, можно описать с помощью полимерных слизняк.[14][15]

Пневматический и адгезивный эффект сильно коррелируют с размером пор внутри пены с эффектом памяти. Меньшие поры приводят к большей площади внутренней поверхности и уменьшению потока воздуха, соответственно, увеличивая адгезию и пневматический эффект. Таким образом, изменяя структуру клетки и пористость пены с эффектом памяти, свойства можно контролировать. Кроме того, за счет использования добавок в полимерном материале пеноматериала с эффектом памяти также можно регулировать температуру стеклования, что влияет на свойства пеноматериала.[14]

Механические свойства пены с эффектом памяти могут повлиять на комфорт изготовленных из нее матрасов. Также существует компромисс между комфортом и долговечностью. Некоторые пены с эффектом памяти могут иметь более жесткую структуру ячеек, что приводит к более слабому распределению веса, но лучшему восстановлению исходной структуры, что приводит к улучшенной циклируемости и долговечности. Более того, более плотная ячеистая структура может противостоять проникновению водяного пара, что приводит к уменьшению атмосферных воздействий и лучшей долговечности и общему внешнему виду.[16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Неллес, Барбара. "Экспоненты делают акцент на ценообразовании в трендах Vegas Foam, регулируемые элементы и верхняя часть кровати также делают новости В архиве 2014-02-01 в Wayback Machine." Журнал BedTimes. Ноябрь 2009. Проверено 2011-8-26.
  2. ^ а б «Дополнительный продукт 2005 года - пеноматериалы сорокалетней давности возвращаются с новыми преимуществами». nasa.gov. Архивировано из оригинал 20 марта 2009 г.
  3. ^ ""Восемь спин-оффов из космоса "Статья из журнала Cosmos". Блог "Здоровые фонды". Архивировано из оригинал на 2014-02-01. Получено 2014-01-25.
  4. ^ Петерсон, Брюс В. "Мистер". Полиуретановые гелеобразные полимеры, методы и использование в гибких пеноматериалах. Архивировано из оригинал на 2014-04-19. Получено 2014-04-18.
  5. ^ Санто, Лоредана; Беллисарио, Дениз; Квадрини, Фабрицио (25 января 2018 г.). «Поведение пен ПЭТ с памятью формы». Полимеры. 10 (115): 115. Дои:10.3390 / polym10020115. ЧВК  6415055. PMID  30966151.
  6. ^ «Ассоциация пенополиуританов». pfa.org. Архивировано из оригинал на 2010-01-04. Получено 2010-01-15.
  7. ^ Энни Стюарт (2010-02-08). «Матрасы из пеноматериала с эффектом памяти: преимущества и недостатки». WebMD.
  8. ^ а б Лори Бреннер. «Опасности пены с эффектом памяти». SFGATE (веб-сайт San Francisco Chronicle). Получено 13 мая 2019.
  9. ^ «Является ли постельное белье из пенопласта с эффектом памяти опасным для возгорания?». В архиве из оригинала от 26.07.2015. Получено 2015-09-09.
  10. ^ «Федеральный стандарт матрасов - Бюро домашнего интерьера и теплоизоляции». ca.gov. Архивировано из оригинал на 2008-09-16.
  11. ^ Арлин Блюм Дилемма огнестойкости В архиве 2009-06-05 на Wayback Machine. Наука. 12 октября 2007 г.: 194b-195b.
  12. ^ Федеральный регистр / Том. 61, No. 250 / Пятница, 27 декабря 1996 г. / Предлагаемое правило: Агентство по охране окружающей среды В архиве 9 января 2012 г. Wayback Machine и Агентство по охране окружающей среды В архиве 2012-01-09 в Wayback Machine Федеральный регистр / Том. 63, No. 194 / Среда, 7 октября 1998 г. / Правила и положения
  13. ^ Агентство по охране окружающей среды В архиве 2012-01-09 в Wayback Machine Федеральный регистр / Том. 63, No. 194 / Среда, 7 октября 1998 г. / Правила и положения
  14. ^ а б Кребс, Майкл. «Регулировка физических свойств вязкоупругой пены - роль различного сырья» (PDF). pu-additives.com. Получено 21 мая 2020.
  15. ^ Ландерс, Р. «Важность ячеистой структуры для вязкоупругих пен» (PDF). pu-additives.com. Получено 21 мая 2020.
  16. ^ Скарфато, Паола; Ди Майо, Лучано; Инкарнато, Лоредана (16 октября 2016 г.). «Структура и физико-механические свойства, связанные с комфортом гибких пенополиуретанов для матрасов и эффектами искусственного атмосферного воздействия». Композиты Часть B. 109: 45–52. Дои:10.1016 / j.compositesb.2016.10.041.