一种设有丝瓜海绵功能层的健康环保生物质床垫的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种植物纤维床垫，特别是利用丝瓜络天然植物纤维空间网状结构和高透气、高吸湿散湿性，以及低碳、环保、可再生、活血抗炎等优良性能，通过展平技术和无胶低温热压或冷压绗缝工艺，获得的纯天然生物质丝瓜海绵材料，并利用该材料配合乳胶舒适层制备而成的床垫，不仅有利于人体健康，还可以获得舒适的卧感。
【背景技术】
[0002]目前市场上的床垫主要有海绵床垫、乳胶床垫、弹簧床垫、棕榈床垫等，其中天然乳胶床垫的原材料有限，而合成乳胶床垫和海绵床垫的原材料都属于石油化工产品，是不可再生资源，且乳胶床垫、海绵床垫的透气性和散湿性较差，使用时间一长极易发生霉变或滋生细菌和其它微生物，不利于人体健康。弹簧床垫的透气性较好，但弹簧床芯必须以海绵、乳胶等软质填充材料为铺垫层来分散人体重力。因此，探寻不可再生资源的替代品，开发性能良好的植物纤维床垫将是未来床垫发展的趋势。天然植物纤维材料以其资源丰富，可再生，无毒，无污染、可降解等优势已广泛应用于人们日常生活的方方面面，如已有利用山棕丝、竹丝、棕榈丝等制造床垫填充材料的案例，但这种床垫填充材料一般需要利用胶黏剂将分散的植物纤维粘结起来，因此，开发出来的产品含有甲醛等有毒物质，不利于人体健康。《本草纲目》中记载丝瓜络性干寒，可活血祛风、通络止痛，具有降血脂、预防缺血性心肌损伤和镇静抗炎的功效。丝瓜海绵主是利用丝瓜络天然纤维网状结构和高能量吸收、高透气(56532L/m2 *s)、高吸湿散湿性(吸湿量是自身重量的3倍，平均解析率为98.27% )，以及低碳、环保、可再生等优良性能，通过展平技术、无胶低温热压工艺或冷压工艺，获得的纯天然生物质植物纤维空间网络材料。本实用新型将利用生物质丝瓜海绵材料开发零甲醛、助眠、生态、环保、透气、抗菌的高性能床垫，不仅可以满足人们回归自然的愿望和国家节能减排的战略，同时还可以使人-床界面处于干爽舒适的状态，可以改善体压分布，促进血液循环和新陈代谢，达到消除疲劳、活血舒筋、预防及祛病强体的功效。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种丝瓜海绵床垫及其加工方法，该床垫可以提供柔软的支撑，又可以动态优化人-床界面微环境，具有健康助眠的作用。
[0004]本实用新型解决技术问题采用的方案如下:
[0005]一种设有丝瓜海绵功能层的健康环保生物质床垫，其特征在于，所述床垫包括床垫上层和床垫下层；
[0006]所述床垫上层为填充有弹性体的舒适层，所述舒适层由上面料复合层、底衬及上围边包覆；
[0007]所述床垫下层由丝瓜海绵功能层和弹簧芯层组成，所述弹簧芯层为独立袋装弹簧或精钢连锁簧或拉丝提斯弹簧；弹簧芯层中，包覆独立袋装弹簧或精钢连锁簧或拉丝提斯弹簧的床网的上、下两个面上设有400g/ Hf -800g/ Hf棉毡或其它具有一定弹性的毡类制成的打底层；若弹簧芯层为精钢连锁簧或拉丝提斯弹簧，位于弹簧上方的打底层上还设有平衡网；
[0008]所述丝瓜海绵功能层设在弹簧芯层上表面；所述丝瓜海绵功能层和弹簧芯层由下面料复合层和下围边包覆；
[0009]所述上围边的底部四周向舒适层下表面延伸形成延伸部一，并在延伸部一内侧的三边设有连接件一，所述下围边的上部四周向丝瓜络功能层的上表面延伸形成延伸部二，并在延伸部二内侧的三边设设有与连接件一配套的连接件二，所述连接件一和连接件二配合实现开合床垫下层，所述延伸部一和延伸二不设连接件的一边缝合固定连接。
[0010]作为优选，所述丝瓜海绵功能层是利用密度在15Kg/m3-30Kg/m3范围内的丝瓜络，去芯材，将边材展平，经冷压绗缝或利用低熔点纤维热压粘合获得的一定厚度和克重的片状垫层材料；所得丝瓜海绵片材的厚度为3cm，每公分厚度的克重为320g/ m2 -600g/ m2。
[0011]作为优选，所述丝瓜海绵片材按如下步骤加工获得:
[0012]①首先选择密度在19Kg/m3_30Kg/m3的丝瓜络为初级原料；
[0013]②将选好的丝瓜络初原料洗净，晒干，含水量控制在7 %以内；然后截去两头，并沿丝瓜络轴侧剪开，去芯材后；展平边材；
[0014]③对边材再次筛选，选择克重多160g/ m2的丝瓜络展平边材做丝瓜海绵片材的最终原材料；
[0015]④将选好的展平丝瓜络边材按同一方向交错平铺，丝瓜络外层光面朝上，内层表面朝下，上、下层之间错开叠放平铺，且同层丝瓜络边材的密度和克重保持一致，每平方米铺设 960g-1800g ；
[0016]⑤对铺设好的展平丝瓜络边材预压，定高3cm，保载2分钟，卸载；
[0017]⑥重复步骤③，2次；
[0018]⑦对预压好的层状丝瓜络边材进行绗缝，绗缝线之间的间距150_200mm，定厚3cm，获得丝瓜海绵片材。
[0019]作为优选，所述丝瓜海绵片材还可以按如下步骤加工获得:
[0020]①首先选择密度在19Kg/m3_30Kg/m3的丝瓜络为初级原料；
[0021]②将选好的丝瓜络初原料洗净，晒干，含水量控制在7 %以内；然后截去两头，并沿丝瓜络轴侧剪开，去芯材；展平边材；
[0022]③对边材再次筛选，选择克重多160g/Hl2的丝瓜络展平边材做丝瓜海绵片材的最终原材料；
[0023]④将选好的展平丝瓜络边材按同一方向交错平铺，丝瓜络外层光面朝上，内层表面朝下；铺设多层，同层丝瓜络边材的密度和克重保持一致，上、下层展平丝瓜络边材之间错开叠放平铺，且在层与层之间铺一薄层皮芯型低熔点聚乳酸纤维；并满足每平方米铺设960g-1800g丝瓜络边材；
[0024]⑤对铺装好的丝瓜海绵还料定高3cm热压，温度115°C，保载2min ；
[0025]⑥对热压好的丝瓜海绵片材冷却至常温并静置24小时；
[0026]⑦对上述处理好的丝瓜海绵片材按尺寸规格进行修边，获得最终的丝瓜海绵片材；
[0027]进一步，所述皮芯型低熔点聚乳酸纤维，平均线密度为2.22dtex,平均长度为35mm ;低熔点聚乳酸纤维的用量为展平丝瓜络片材质量的15% -27%。
[0028]作为优选，所述弹性体为乳胶、泡沫海绵、羊毛、马毛、驼毛、羽绒、丝瓜络丝絮中的一种或几种组合而成，所述羊毛、马毛、驼毛为加工好的片材，所述羽绒或丝瓜络丝絮为片状内胆，内胆皮为无纺布或布料，通过绗缝使羽绒或丝瓜络丝絮均匀分布，所述丝瓜络丝絮是将丝瓜络打碎成丝状所形成的。
[0029]作为优选，所述面料复合层和围边由外至内依次由面料、直立棉、海绵或乳胶、无纺布绗缝而成；所述直立棉所占的厚度比例不超过面料复合层的1/3。
[0030]与已有技术相比，本实用新型的有效效果体现在:
[0031](I)本实用新型采用密度在15Kg/m3_30Kg/m3的丝瓜络的边材为原材料，利用展平技术和无胶低温热压工艺(以皮芯型低熔点聚乳酸纤维为粘合剂)或冷压、绗缝工艺制备纯天然生物质丝瓜海绵，无甲醛、无毒、无污染、可降解，具有生态环保性，克服了现在植物纤维床垫，如棕丝床垫、竹丝床垫需要利用胶水将分散的植物纤维粘合起来，含甲醛等有毒物质，容易污染睡眠环境的局限性。另外，密度在15Kg/m3-30Kg/m3的丝瓜络的边材厚度较小，通过多层边材交错平铺、预压可以获得质地均匀的丝瓜海绵片材，丝瓜海绵片材的密度(即克重)可以控制在960-1800g/ m2 ;而密度在31Kg/m3-50Kg/m3的丝瓜络的边材厚度较大，且丝瓜络各部位的密实程度和厚度差别较大，无法通过多层交错平铺获得比较均匀的丝瓜海绵片材，丝瓜海绵片材的密度(即克重)也难易控制在960-1800g/Hf这一比较舒适的硬度范围；
[0032](2)本实用新型还充分发挥了丝瓜络原材料质轻、疏松的特点，微观结构及纤维观察表明，丝瓜络各部位的纤维束结构的密实程度均小于黄麻和椰棕；丝瓜络纤维与黄麻相似，纤维较长，易于弯曲，而椰棕的纤维较短，呈梭形，不易弯曲；丝瓜络维管束中存在螺纹导管，螺纹导管是主要的输水组织；再者丝瓜络内外纤维纵横交错，丝瓜络内表的纤维长度大，腔径小，主要起丝瓜络纵向支撑作用。由此可见，丝瓜络天然的蓬松、柔软且纵横交错的纤维结构为其成为良好的床垫填充材料的提供了保证保障，同时，螺纹导管的存在也为丝瓜络床垫具有更好的透气性、散湿性和舒适的人-床微环境提供了保证。
[0033](3)本实用新型充分发挥丝瓜络材料天然的空间网络结构和高能量吸收的特性，在工艺上通过每公分片材克重的定量化控制获得柔软舒适的丝瓜海绵材料，比棕丝床垫、竹丝床垫弹性更好，更加舒适柔软。
[0034]参照国际标准ISO 2439/B MOD 1，利用CTBA法对1cm厚的丝瓜海绵大片材(每公分材料的克重为960-1800g/Hf)、10cm棕丝垫进行压缩硬度测试，结果:①丝瓜海绵大片材，表层硬度5.2mm-25mm、芯层硬度14.9mm_29.7mm、底层硬度2.7mm_5.3mm ;而棕丝垫，表层硬度2.9mm、芯层硬度5.8mm、底层硬度1.3mm。其中测试结果中数值越大，表示材料越软。
[0035](4)由于使用过程中天然纤维材料会老化降解，结晶度较低的材料比结晶度高的材料更容易降解，从而影响产品的使用寿命，通过XRD图谱分析可知，丝瓜络内表层的结晶度47.05%，外表层42.32%，远远高于棕丝纤维的结晶度21.79%，说明丝瓜络中纤维的结构稳定性显著高于棕丝纤维，因此本实用新型丝瓜络床垫的使用寿命要远高于目前市场上的棕榈床垫。同时通过热失重TG分析也表明，丝瓜络的热分解温度(296°C -343°C )，高于棕丝纤维(268°C _327°C )，也说明丝瓜络材料纤维结构的稳定性。
[0036](5)本实用新型丝瓜海绵片材克服了现有工业丝瓜络加工工艺中将丝瓜络压缩至完全密实，从而导致透气性降低，容易受潮变形的缺陷。(由于丝瓜络是高吸湿性材料，可以吸收大于自身重量3倍的水分，当丝瓜络被压制完全密实后，受潮吸湿后材料会膨胀，发生材料变形)。
[0037](6)本实用新型丝瓜络海绵片材克服了现有丝瓜络床垫工艺中将丝瓜络打磨成纤维，然后利用纤维板的加工工艺加工成硬板的缺陷，加工成硬板的这种方法不仅破坏了丝瓜络天然的网状结构，同时做出的床垫硬度也比较大，不能满足床垫使用舒适性的需求。
[0038](7)实用新型丝瓜海绵片材充分发挥丝瓜络材料吸湿后可以调节恢复其空间网络形状的特点，睡眠使用过程中通过吸湿和解析汗液微微调节和恢复床垫的变形，克服了现有丝瓜络床垫工艺中将丝瓜络打磨成纤维作为填充材料，按照缝制被褥的方法加工稍微柔软的床垫垫层的工艺的局限性(该工艺也是破坏了丝瓜络天然的网络结构，使用一段时间后容易出现塌陷的现象，塌陷后的床垫也会变得僵硬)。
[0039](8)本实用新型丝瓜海绵片材透