TPEE材料力学性能及其对床垫体压分布的影响

床垫材料是影响人-床界面压力的重要因素,为此研究热塑性聚酯弹性体(TPEE)用作垫层时人-床界面的体压分布。通过准静态压缩,测试TPEE及普通海绵的力学性能;采用体压测试,探究TPEE 3种密度(45,55,65 kg/m^(3))、人体5个部位及2种卧姿条件下对床垫减压性能的影响。结果表明:随着TPEE密度从45 kg/m^(3)增加到65 kg/m^(3),其屈服强度和压陷硬度逐渐增大。与50 kg/m^(3)的普通海绵相比,TPEE在所选密度下的硬度较小。TPEE的吸能性能随应力的变化而不同,3种密度间TPEE吸收的能量及吸能效率存在显著差异。其中,TPEE的最大吸能效率随密度的增大而减小,TPEE45(密度为45 kg/m^(3))吸能效率最大为30%。体压测试显示,与海绵垫层相比,TPEE垫层可显著降低人-床界面的最大压力。随TPEE密度的增大,臀部减压百分比逐渐减小,其余部位则先减小后增大。TPEE垫层更利于缓解肩胛-背部和臀部的压力,其减压百分比均大于25%。同时,TPEE密度、人体不同部位及卧姿三类因素的不同条件之间的减压百分比均存在显著差异。基于人体各部位重力,结合垫层材料力学性能及卧姿得出,垫层TPEE45的减压性能较好。

TPEE空气纤维与普通海绵组合对床垫综合刚度的影响

床垫软硬度影响睡眠质量,是床垫舒适性的重要指标,为探究TPEE空气纤维与普通海绵组合对床垫软硬度的影响规律,采用控制变量法进行准静态压缩试验,以TPEE空气纤维材料为铺垫层,以普通海绵材料为支撑层,测得不同组合床垫的综合刚度。试验结果表明:当TPEE空气纤维作为床垫铺垫层时,其密度与厚度对床垫的综合刚度影响较大,增加铺垫层层数会使床垫综合刚度数值降低,但上下层材料结构顺序对床垫综合刚度基本无影响;当普通海绵作为床垫支撑层时,其密度与厚度对床垫的综合刚度影响较大。该结果可为床垫软硬度分区个性化设计提供理论依据。