В современном мире к материалам, которые используются при изготовлении анатомических (ортопедических) беспружинных матрасов, предъявляются достаточно высокие требования. Во-первых, они должны быть безопасными. Во-вторых, матрас должен пропускать воздух, то есть, выполнен из «дышащих» материалов. И, последнее, материалы, применяющиеся при изготовлении матраса, должны быть упругими, иметь долгий срок службы для того, чтобы эффективно выполнять свои основные функции и обеспечивать правильное расположение вашего позвоночника. Такие матрасы, фирменные покрывала можно найти в магазине домашнего уюта «Мой Любимый Дом».

Каким образом производители могут обеспечить эти качества, очень важные для человеческого здоровья?

Латекс

Природный латекс относят к группе высокомолекулярных соединений – эластомеров. Они способны к очень большим и сложным обратимым деформациям, так как молекула соединения иметь форму закрученной спирали. Латекс – углеводород, экологически безопасный и не способный выделять токсические вещества.

В производстве натурального латекса используют млечный сок растений, в частности, бразильской гевеи Hevea brasiliensis и каучукового дерева. «Каучук» означает в переводе «слезы дерева». И это значение обосновано, потому что при надрезе слоя коры начинают выделяться «слезы» – млечный сок.

Родина каучукового дерева – экваториальные леса Южной Америки. Даже древние ацтеки развлекали себя игрой в резиновый мяч. А племена Майя щеголяли в резиновой обуви, при этом они окунали свои ноги в латекс. На конец XIX века приходится попытка расселения растения на другие территории, но в результате оно прижилось не везде.

Сейчас растение, в основном, культивируется в тропической полосе Азии – полуострове Малакка, во Вьетнаме, на острове Шри-Ланка и Малайском архипелаге. Но есть и довольно большие плантации гевеи в Бразилии и некоторых африканских странах – Нигерии и Либерии. А самая большая часть латекса приходится на Индонезию, Таиланд и Малайзию.

Основное сырье для получения натурального каучука – млечный сок каучуконосных растений – состоит из 34-37% каучука, 52-60% воды и небольшого количества смол, минеральных веществ, белков и сахара, на которые приходится очень маленькая составляющая часть. Процесс сбора латекса включает диагональный надрез на коре дерева и сбор выделяющегося сока в специальные емкости. Далее его очищают от примесей, добавляют аммиак, который в этом случае является консервантом, и при использовании муравьиной или уксусной кислоты получают коагулированный латекс. Полученный материал коптят или высушивают, упаковывают в виде крошки или листов для удобной транспортировки.

Латекс в чистом виде – неустойчивое соединение, которое легко окисляется даже при комнатной температуре, а при повышении ее станет липким и очень пластичным. При более низких температурах становится жестким, а иногда хрупким. Еще в 1839 году ученый Чарльз Гудиер совершенно случайно обнаружил, что при нагревании латекса с серой устраняются его недостатки. При взаимодействии молекул углеводородного соединения с серой происходит образование устойчивых макромолекулярных связей с сетчатыми структурами. Эти новообразования придают каучуку очень высокую эластичность и гибкость в широком температурном интервале. Таким образом получили прочную эластичную резину, а технологический процесс приобрел название «вулканизация».

Сейчас при изготовлении матрасов латекс переводят в пенное состояние двумя способами.

Фирма «Dunlop» в 1929 году изобрела свой технологический метод для получения латексной пены. Суть процесса заключается в следующем: до процесса вулканизации сначала жидкий латекс соединяют с воздухом, только потом заливают в соответствующую форму и нагревают. Для придания латексным матрасам дополнительной мягкости и воздухопроницаемости используют перфорацию с заранее предусмотренными специальными формами для заливки. Dunlop – это традиционный метод, используемый для получения пенорезины, которая до сегодняшнего времени называется именем фирмы-создателя. Это новое соединение стало прорывом в сфере быта и гигиены.

Чуть позже англичанин Джозеф Талалай (Joseph Talalay) усовершенствует процесс. Он добавит к методу несколько дополнительных промежуточных этапов. В середине прошлого века его сыновья – Леон и Ансельм – доработали этот способ. Теперь по предложенному ими методу после того, как вспененный латексный раствор залили в форму, из него откачивают воздух, и пена равномерно распределяется по всей форме. После его быстро замораживают, что приводит к изменению структуры, так как ячейки лопаются. Далее подается углекислый газ, и форму нагревают до вулканизации латекса. После форму снова начинают охлаждать, и уже полученную латексную массу подвергают мойке, отжиму и сушке.

Несмотря на то, что метод Талалай более длительный и, конечно, дорогой, по отношению к методу Данлоп, он придает латексному матрасу большую мягкость и воздухопроницаемость, имеет более однородную внутреннюю структуру. В настоящее время природный латекс в чистом виде применяют редко, в основном, его смешивают с искусственным. Это позволяет успешно сочетать достоинства обоих материалов. Латекс, полученный синтетическим путем – это полимер, произведенный при синтезе изопренов или мономеров (стирола, хлоропрена, нитрил акриловой кислоты, бутадиена, неопрена, изобутилена и др.), которые способны путем вулканизации перерабатываться в резину. Синтетический латекс схож с натуральным материалом по физическим и химическим свойствам, но отличается структурой. При производстве матрасов его в чистом виде не используют, так как синтетический продукт требует сложной и длительной обработки.

Многим полученным смесям производители присваивают узнаваемые названия. Например, Waterlatex и Hydrolatex содержат в своих межмолекулярных связях молекулы воды, которые делают их более упругими.

Искусственный латекс, ППУ, поролон и пенополиуретан

Под искусственным латексом, Eliocel, Natural Form и Puralattex подразумевается высокоэластичный поролон, который состоит из пенополиуретана (ППУ) – мягкого материала.

Научные технологии постоянно развиваются, и благодаря этому производители постоянно модифицируют применяемые смеси, тем самым, улучшая свойства пенополиуретана.

Полученные специалистами высокоэластичные полимерные материалы для изготовления матрасов отвечают всем экологическим требованиям и стандартам безопасности. Например, материалы Eliocel и Puralattex имеют сложное молекулярное строение с водной основой.

Основной компонент при производстве пенополиуретана – полиол (простой или сложный вспененный полиэфир). Если в основе применяется сложный полиэфир, то пена будет обладать большой химической и термоокислительной устойчивостью, высокой огнеупорностью, но при действии влажности ускорится процесс его разрушения. Поролоны, созданные на простых полиэфирах, обладают высокой эластичностью и влагоустойчивостью, не реагируют на морозы. Они абсолютно безвредны и не содержат долго выделяющихся пластификаторов. Что примечательно – летучие катализаторы из них также легко удаляются при следующей обработке. Все эти достоинства привели к тому, что этот пенополиуретан используется как наполнитель при производстве матрасов или мягкой мебели.

При изготовлении пенополиуретана соединяют все компоненты с водой. В некоторых случаях в легкокипящую жидкость добавляют фреон (хладон) как физический вспениватель. В результате реакции полимеризации образуются молекулы, которые вступают в реакцию гидратации, при этом выделяют углекислый газ, вспенивающий всю смесь. Буквально через минуту после смешения компонентов начинается реакция с выделением тепла, количество которого достаточно для закипания фреона, что, в свою очередь, приводит к вспениванию материала. Если требуется ускорение реакции, то вводят соответствующие катализаторы и эмульгаторы – для стабилизации пены. Через двадцать минут закончится процесс отверждения.

Марки с высокоэластичным поролоном, который применяется для матрасов и дорогой мебели, изготавливается на основе определенных изоцианатов и полиэфиров. Нужно отметить, что для производства высокоэластичной пены требуется система с применением двух или трех полиолов. Плотность полимерных соединений зависит от их соотношений и количества вспенивающего агента, которое лежит в пределах 15-45 кг/м3. При изготовлении латексных матрасов используют марки с плотностью 25-35 кг/м3.

Такие свойства пенополиуретана, как воздухопроницаемость и упругость, зависят от количества лопнувших ячеек: чем их больше, тем мягче поролон. Для того, чтобы увеличить количества сообщающихся ячеек, выполняют циклическое сжатие или/и вакуумирование. Такой же эффект производится при разгерметизации формы для достижения пеной определенного уровня отверждения.

Есть два способа для получения пенополиуретана: ящичный (переидический) и конвейерный (непрерывный).

В периодическом способе происходит смешение составляющих компонентов в специальной емкости (ящике). Этот метод часто используется при малых объемах производства и при невысоких требованиях, предъявляемых к качеству поролона, так как свойства материала в разных партиях отличны. Настоящее «ящичное» оборудование имеет вакуумные камеры, позволяющие получать поролон с низкой плотностью и малой жесткостью.

Во втором способе смесь непрерывно попадает на конвейерную ленту, а химические компоненты подаются под низким или высоким давлением в смесительную камеру вспенивающей машины. В конце поролон режется на блоки нужного размера и в течение нескольких часов отверждается при температуре 60-100 C. Такой способ предоставляет однородную структуру и отличное качество.

Материалы с эффектом памяти

Memory foam, Memoform, Visco-elastic, Memoflex – высокоэластичные виды пенополиуретана с легко пропускающими воздух открытыми ячейками.

Эти соединения обладают необычными свойствами. Они разрабатывались сотрудниками NASA для защиты астронавтов от перегрузок в 1970-х годах. Чуть позже подобные материалы стали применяться в медицинских учреждениях для облегчения страданий парализованных людей и больных, перенесших инсульт. Причины того применения – моментальная реакция на тепло и вес человека, подстраивание под контуры тела и отсутствие давления на лежащего человека.

В настоящее время эти научные достижения доступны для любого потребителя. Применение таких материалов делает матрас очень удобным для людей, страдающих заболеваниями суставов или нарушениями в кровообращении. Даже тонкий слой материала придаст матрасу уютный комфорт.