沙发是坐卧类家具,它以休闲性为主,这决定了沙发的尺度相对较多,以便适应多变的形态,回弹空间相对宽余,以便在各种姿态下都能贴身。这种特点决定了沙发的特定结构类型——软质材料的使用,诸如海绵、羽绒、慢回弹海绵、螺旋弹簧、纤维棉、公仔棉等。

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01 泡沫塑料的形态

聚氨酯泡沫塑料是聚氨酯材料中用量较大的品种之一, 泡沫塑料形态泡沫塑料系由聚合物基材和发泡气体制成的复合材料。泡沫塑料可定义为气体分散于固体聚合物中所形成的聚集体。

泡沫塑料的密度取决于气体与固体聚合物的体积之比。对于低密度泡沫塑料来说,气体与固体聚合物的体积比为9: 1;对于高密度泡沫塑料来说,气体与固体聚合物的体积比为1.5:1,所以泡沫塑料是指气体与塑料的体积之比为(1.5:1) ~ (9: 1)的材料。

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液状泡沫中可能存在的三种泡孔构型。

下图(a)为球体泡孔,球体泡孔具有最小界面和毛细管压力,它是一种最稳定的泡孔构型,但是密堆排列的球体泡孔的体积不超过有效空间的74%。密堆排列球体泡进一步膨胀,其体积超过系统总体积的3/4时,泡孔构型由球体变成规则的多面体构型,下图(b)和下图(c)分别为Kelvin's十四面体和五边形十二面体。Kelvin's十四面体是由6个正方形和8个六边形组成。

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两种多面体泡孔构型中,五边形十二面体泡孔构型的存在可能性更大,因为五边形十二面体是一-种等角几何形状,泡孔壁面成120°角相交形成泡孔棱,泡孔棱以109.5°夹角交会,这种泡孔构型最适宜存在于液态泡沫中。

泡沫塑料具有密度小、热导率低、隔热、吸音及缓冲等优良性能,价格较低廉, 制造工艺简单。泡沫塑料材料和制品广泛用于多个部门。

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02 模塑软泡

模塑软泡的生产方法是将聚氨酯原料混合后直接注入模具发泡成型,因而泡沫制品的形状完全由模具决定。模塑软泡与软质块泡的主要区别在于发泡工艺不同。

与块状软泡制造工艺相比,模塑工艺无须切割成型工序,可减少泡沫边角料的浪费,对于外形复杂制品的生产,模塑成型的优势更为突出,还可制成“双硬度”的坐垫。模塑软泡发展在软泡市场上占有重要的地位,如下图所示。

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影响泡沫密度的因素有:模具形状、制品尺寸、模温、物料填充量及出气孔的大小等。配方中水的用量影响着泡沫的密度和硬度。

模塑制品是整皮模塑沙发椅的内胆。整皮模塑泡沫与一般半硬泡不同,通常半硬泡是将表面材(PVC、ABS等)与发泡组分一起发泡形成一个整体,应用于车辆等作装饰材料。

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整皮模塑泡沫不用表面材料,因为发泡组分成形时能够一次生成表材与泡沫芯材。这样,泡沫制品的表层密度高,内部密度低,而且表芯之间密度有一个突变点。

整皮模塑泡沫制品的密度,虽然总密度不高(120~130kgm3 ),但其表面层密度高。这样,泡沫制品的抗张强度等机械性能就相当高。与一般工艺比较,整皮模塑半硬泡的工艺过程有许多优点:工效高、成本低、设备少、制品质量好、耐老化性优良等。它还常用于方向盘外套海绵,表面结实,内部则松软。

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03 慢回弹聚氨酯泡沫

所谓慢回弹聚氨酯泡沫是指泡沫受外加作用将其变形后,并不是像以往海绵一样立马恢复原形,而是缓慢地恢复原形,且无残留变形泡沫。因此,慢回弹海绵又称记忆海绵、惰性海绵、零压海绵,如下图所示。

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慢回弹聚氨酯泡沫具有优异的缓冲、隔音、密封等性能,可应用于床垫、医院病床、轮椅坐垫、汽车发动机的噪声防治、地毯底衬、儿童玩具等。太空记忆海绵最初乃美国太空总署研制,用作减轻飞行员乘坐太空船升空及降落时所受压力。

因为慢回弹聚氨酯泡沫回弹性极低,因而其对外界压力的反斥力很小,将其用于医院的病床、轮椅坐垫等,可以大大降低接触点的压力,增加病人的舒适感。

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太空记忆绵应用在床褥上,睡眠时能适应人体压力的不同自动调节承托力,迅速分散人体压力,可有效促进血液循环,让肌肉得到完全放松,减少不必要的翻身次数。

另外,由这类泡沫制备的各式各样的出气玩具,打不死、捏不烂,与其他玩具相比,具有卫生、安全、成本低廉等优点,备受大人孩子的喜欢。

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04 乳胶海绵

乳胶泛指聚合物微粒分散于水中形成的胶体乳波,又称胶乳。习惯上将橡胶微粒的水分散体称为胶,而将树脂微粒的水分散体称为乳液。以乳胶为原料制成的制品称乳胶制品,常见的如海绵、手套、玩具、胶管等。乳胶可分为天然、合成和人造三类。

(1)天然乳胶

天然乳胶是橡胶树割胶时流出的液体,呈乳白色。天然乳胶的弹性足,能使人体各个部位完全贴合床面,让身体充分感受乳胶的特殊弹力,不论哪种动作,都能给予身体各部位最贴切的支持。乳胶自然通气、除湿、防螨及不吸尘的特性是确保健康睡眠品质的绝佳选择。

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(2)合成乳胶

合成乳胶一般通过乳液聚合制得,如聚丁二烯乳胶、丁苯乳胶等。为使固含量达到40%~70%,首先使橡胶微粒附聚成较大的颗粒,再采用与天然乳胶相似的方法浓缩。合成乳胶主要用于地毯、造纸、纺织、服装、印刷、涂料及胶黏剂等工业部门。

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(3)人造乳胶

人造乳胶是一种非乳液聚合的橡胶乳胶。向溶液聚合生成的胶体中加入水和表面活性剂,使橡胶微粒分散于水中,然后蒸除溶剂制得。如果橡胶不能充分溶解于溶剂中,可将生胶和胶料在含有乳化剂的水相存在的条件下,不断提炼,直至形成稳定的橡胶水分散体。人造乳胶与合成乳胶的用途基本相同。

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05 聚氨酯泡沫的性能

聚氨酯软泡、半硬泡的物理机械性能取决于泡沫塑料的内在化学结构,也就是发泡配方,即泡沫化学原料组成.和加工方法等对泡沫的性能有着直接的影响。

一般聚酯型泡沫的机械强度比聚醚型泡沫好;而柔软性与回弹性等是聚醚型泡沫塑料好。

(1)密度

密度对于泡沫体的性能和经济性很重要,因为它反映了泡沫体内气体含量与聚合物含量的比例。总体而言,泡沫硬度和密度成正相关;其次,同一个密度的泡沫塑料,可通过添加不同的助剂、水等,采取不同的工艺,达到不同的硬度效果。

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(2)泡沫孔径大小

机械性能也受泡沫孔径大小与几何形状影响,较细泡孔的泡沫有较大拉伸强度和弹性,而硬度与压缩变有轻微上升

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