Comfortschuim voor matrassen De aanbieders van matrassen gebruiken uiteenlopende namen voor de schuimen die in de kernen zijn toegepast. Coltex, Comfolastic, Elastilux, Climacell, Recocel, LastiLux, Thermiek-Air, het zijn maar een paar van de vele namen, terwijl feitelijk het aantal toegepaste schuimsoorten beperkt is. Wat zijn de gangbare soorten schuim, die in matrassen worden toegepast? En wat zijn hun kenmerken?
Schuimen voor matrassen kun je in twee hoofdtypen indelen:
Polyurethaanschuimen Latexschuimen.
Recepturen en productiewijzen kunnen bij elke schuimsoort zorgen voor verschillende typen, vaak met verschillende eigenschappen: naast standaard HR-schuim en latex bijvoorbeeld traagschuim, Talalay-latex of schuim op basis van herteelbare grondstoffen. Gereticuleerd schuim verkrijgt men door een nabewerking. Bij polyurethaan schuimen kun je polyester en polyether onderscheiden. Polyester matrasschuim is in de jaren ’50 geïntroduceerd; inmiddels wordt het niet of nauwelijks meer toegepast voor matrassen. In de jaren ’60 kwam polyether op. In de huidige markt kun je een onderscheid maken tussen standaard polyetherschuim en High Resilient Foam (oftewel hoog-elastisch schuim; vaak kortweg HR-schuim genoemd, of ook wel koudschuim).
Met de ontwikkeling van schuimen voor de toepassing van (onder meer) matraskernen zocht men een comfortabele en een hygiënische oplossing. Ingeborg Duurkoop, industrieel ontwerper voor Vita Interfoam BV, verbaast zich over de huidige trend naar toepassing van natuurlijke materialen in matraskernen: “ Feitelijk is dat weer een stap van 60 jaar terug. Natuurlijke materialen als paardenhaar, wol en katoen zijn minder hygiënisch dan schuimen en moeten chemisch gereinigd worden, om alle bacteriën en beestjes die de dieren bij zich dragen te doden. Het produceren van schuim is een zeer schoon proces. Bovendien veren natuurlijke materialen minder goed terug als schuimen.”
Polyurethaan Polyurethaan schuimen bestaan uit drie hoofdbestanddelen:
Polyol Di-isocyanaat (bijvoorbeeld: TDI of MDI) Water
Door verschillen in receptuur en productiewijze kan men eigenschappen van schuimen veranderen. De hoeveelheid grondstoffen bepaalt het Soortelijk Gewicht (SG). Voorts voegt de schuimfabrikant aan deze hoofdbestanddelen uiteenlopende additieven toe als katalysator voor bepaalde eigenschappen. Visco-elasticiteit is een zeer duidelijk voorbeeld van een bijzondere eigenschap. Verder zijn er bijvoorbeeld HRschuimen met grotere luchtdoorlatendheid. Siliconen bepalen celvorming, -stabiliteit, groei en –opening. Ook kunnen vlamvertragers en kleurstoffen worden toegevoegd. Overigens moet men ook lucht toevoegen: zonder lucht ontstaat geen
schuim. De hoeveelheid lucht bepaalt de celvorming. Alleen bij lage soortelijke gewichten (dichtheden) moet lucht worden toegevoegd in de vorm van CO2.
Polyurethaan: standaard polyether Conventioneel polyether is een goedkoper schuim met een gelijkmatige, weinig gedifferentieerde celstructuur. Dit leidt tot een beperkte luchtdoorlatendheid. Bij een gelijk SG is een polyether twee keer zo dicht als een standaard HR-schuim (maar ook twee keer zo open als een standaard visco-elastisch schuim. (Op visco-elastisch schuim komen we hieronder terug). Door de relatieve dichtheid is een standaard polyether relatief warm en beperkt ventilerend en vochtdoorlatend. Verder worden door de gelijkmatige structuur de cellen bij een bepaalde kracht (drukuitoefening) allemaal tegelijk plat. Het comfort en de veerkracht van standaard polyether is daardoor beperkt. Toch levert standaard polyether bij hogere densiteit (minimaal SG40) en voldoende dikte (minimaal 15 cm) nog een heel behoorlijk matras, benadrukt Ingeborg Duurkoop. “Een SG44 kan bijvoorbeeld zeker 5 jaar mee, zonder problemen voor het schuim of de slaper (als deze niet boven de 90 kg weegt). Polyether biedt meer veerkracht dan bijvoorbeeld katoen en paardenhaar. Het materiaal heeft een slechte naam gekregen door hostel- en logeerbedden, waarin het vaak keihard, met slechts een SG van 25 kg/m3, en in 10 cm dikte wordt toegepast.”
Polyurethaan: HR-schuim HR-schuim heeft meer gedifferentieerde cellen, die daarmee een andere mate van kracht opvangen. Omdat de cellen bij druk en bij verschillen of verandering in druk dit
verdeeld opvangen, biedt HR-schuim meer comfort dan traditionele polyetherschuim. Door gebruik van andere grondstoffen verkrijgt men bijzondere HR-schuimen. TDI en MDI geven bijvoorbeeld door hun chemische samenstelling andere eigenschappen aan het schuim. TDI, standaard grondstof voor HRschuim, zorgt voor een hogere veerkracht, betere trek-of scheursterkte en betere resultaten met betrekking tot dynamische vermoeiing. Door de toepassing van MDI heeft Pantera van Draka Interfoam een hoger comfort en een hogere duurzaamheid bij eenzelfde SG. De ventilatie is iets (niet extreem) beter dan bij ‘standaard’ HR-schuim, dat Draka Interfoam heeft ontwikkeld om een prettiger aanvoelend schuim te hebben. Door een gedifferentieerde celstructuur biedt het echter ook relatief veel comfort. Zowel wat betreft aanvoelen als comforteigenschappen zit Cellflex tussen gangbaar HR- en Panterschim in.
PU: visco-elastisch schuim Een polyurethaan schuim met zeer onderscheidende kenmerken is visco-elastisch schuim. Specifieke additieven zorgen ervoor dat de cellen onder invloed van gewicht en warmte van vorm kunnen veranderen. Een tweede kenmerk is de vertraagde reactie in vormherstel. Visco-elastisch schuim wordt dan ook wel aangeduid als traagschuim. Andere benamingen zijn bijvoorbeeld ook slow recovery foam en memory foam. Doordat het schuimmateriaal “uitvloeit” onder invloed van druk en lichaamstemperatuur, hoeft het lichaam geen materiaal weg te duwen. Het materiaal bouwt minder druk op en geeft een betere drukverdeling. Bij visco-elastisch schuim zoekt met een evenwicht tussen drukvermindering en ondersteuning, oftewel tussen viscositeit
(het “uitvloeien” van het materiaal) en elasticiteit. Visco-elastisch schuim wordt veelal toegepast in combinatie met andere schuimvormen en/of veren. Zonder die combinatie zou zich bottoming voordoen: het traagschuim zakt zover weg dat de slaper de bedbodem voelt en nauwelijks meer wordt ondersteund door het schuim. Afhankelijk van verdere ingrediënten en de productiemethode, kun je een minder (polyether-achtig) of een meer (HR-schuimachtig) opencellig traagschuim krijgen. Ten opzichte van andere HR-schuimen is traagschuim minder open. In combinatie met het “omsluitende” effect als de slaper iets in het materiaal wegzakt, kan traagschuim daardoor als relatief warm worden ervaren. De productiewijze van traagschuim leidt tot een relatief hoog SG. Dit verhoogt, een bijkomend voordeel, de duurzaamheid van het materiaal. SG, of densiteit, en stramheid bepalen samen het comfort. Aanpassing van het SG heeft steeds consequenties voor stramheid.
Schuim op grondstoffen
basis
van
herteelbare
Voor PU-schuim zijn oliederivaten gebruikelijk als grondstof. Omdat die echter uitputtend zijn, zoekt men alternatieven. Men kan voor een deel van de polyolen plantaardige grondstoffen als basis nemen. De fabrikant Metzeler Schaustoffe noemt zijn schuimen op basis van herteelbare grondstoffen (Nachwachsende Rohstoffe) Nawaroschuimen. In Nederland zijn (nog) niet veel van dergelijke schuimen op de markt. Een voorbeeld is Natural Comfort, waarvan het schuim is gebaseerd op zonnebloemolie. De keuze voor plantaardige grondstoffen is niet
van invloed op de kwaliteit. Het productieproces komt verder overeen met andere PU-schuimen. Er zijn dan ook “bioschuimen” met homogene en gedifferentieerde celstructuur, en daardoor verschillen in comfort, veerkracht en dergelijke.
Gereticuleerd schuim Feitelijk is gereticuleerd schuim geen aparte schuimsoort, maar een nabewerking. Alle schuimen zijn te reticuleren. Door aan het schuim gassen toe te voegen, die vervolgens “exploderen”, smelten de membranen (celwandjes) vast aan de ribben. De structuur van het schuim wordt hierdoor opener en goed luchtdoorlatend. Door de dikkere ribben voelt het schuim steviger aan. De densiteit blijft hetzelfde en mechanische eigenschappen (zoals bijvoorbeeld treksterkte) verbeteren iets. Voordelen van gereticuleerd schuim zijn de hoge slijtvastheid (geschikte toepassing als laag tussen comfortlaag en pocketveren), elasticiteit of rek (geschikt voor toepassing als drukverdelende laag) en door de open structuur luchtdoorlatendheid (ventilatielaag). Voorbeeld van een gereticuleerd standaard polyether met een grove celstructuur is Calipore van Draka Interfoam. Onder de naam Hecoloft past Norma dit toe in haar matrassen. Gereticuleerd (en daardoor beter ventilerend) traagschuim is bijvoorbeeld Novacomfort van Draka Interfoam.
Latex Bij latex kan men onderscheid maken tussen natuurrubber (of natuurlijke latex) en synthetische latex. De meeste latexkernen bestaan uit een combinatie van natuurlijke en synthetische latex. Latexkernen variëren in
hardheid door het Soortelijk Gewicht. Hoe hoger het SG, hoe harder de kern. Matraskernen in latexschuim worden geproduceerd in een range tussen 55 en 85kg per kubieke meter. Omdat het soortelijk gewicht in sterke mate de duurzaamheid beïnvloedt, scoort latex hoog op dit punt. De celstructuur van standaard latex is opencellig en zeer veerkrachtig met een hoge puntelasticiteit. Naast de goede fysische eigenschappen, biedt latexschuim voordelen op het vlak van hygiëne en microbiologische eigenschappen. Door de opencelligheid is het materiaal goed ventilerend en vochtregulerend. Het materiaal is van nature antibacterieel en schimmelwerend. Ook bij latex kunnen andere recepturen en productiewijzen tot andere eigenschappen leiden. Een voorbeeld is het Talalay-procédé. Als basis dienen natuur én synthetische latex, vermengd met lucht voor vorming van cellen. Het mengsel wordt vacuüm getrokken in een gesloten, ten dele gevulde mal. Hierdoor gaan de cellen groeien. Bevriezing tot -30°C zorgt voor het breken van de cellen, waarna het materiaal in stappen wordt verhit. Tot slot volgt de navulcanisatie. Het productieproces en het mengsel leiden tot een comfortschuim met bijzonder open en veerkrachtig celstructuur. Talalay-latex scoort het beste in ventilatie en vochthuishouding, aldus British Vita PLC, wier dochteronderneming Radium Foam wereldwijd als een van de weinige fabrikanten het procédé beheerst. Een recente ontwikkeling zijn de visco-elastische eigenschappen bij latex. Zo brengt Latexco een range aan visco-elastische latexproducten onder de naam Reshape. Radium Foam brengt Talalay-latex met visco-elastische eigenschappen onder de naam Vita Talalay Embrace. Embrace bijvoorbeeld is even ventilerend als normale Talalay-latex (opvallend voor een visco-elastisch schuim!). De drukverdelende eigenschappen zijn zeker zo goed als van andere traagschuimen, maar
het materiaal voelt niet dood aan, waardoor het beter helpt bij het bewegen tijdens de slaap.
Comfort en meten De specifieke kenmerken van verschillende typen schuim leveren verschillen in comforteigenschappen van de matras op. Wat betreft matraskenmerken kunnen we bij comfort denken aan een aangenaam slaapklimaat, conformiteit, maar ook aan het gebruik buiten het slapen. Een aangenaam slaapklimaat wordt bepaald door temperatuur en luchtvochtigheid van de slaapkamer en het complete bed. Als we naar de matras kijken, zijn dan punten van belang als: luchtdoorlatendheid (voor de warmteregulatie tijdens het slapen) en vochtregulatie (absorbeert een materiaal vocht snel en kan het het vocht ook snel weer kwijt). Conformiteit (het volgen en ondersteunen van het lichaam) is sterk afhankelijk van puntelasticiteit en spanningen in de oppervlakte. Uitstekende delen van het lichaam (schouder, heup) moeten goed een weg kunnen vinden in de matras, zodat ook andere delen van het lichaam (lende) goed kunnen worden ondersteund. Bij comfort bij het gebruik buiten het slapen kun je denken aan duurzaamheid (behouden van comfort over de jaren), gewicht, hanteerbaarheid, toepasbaarheid op een verstelbaar bed, of zelfs wasbaarheid. Het comfort dat het materiaal biedt, is tot op zekere hoogte meetbaar, met (een combinatie van) verschillende tests. In welke mate het materiaal de slaper ondersteuning biedt, prettig aanvoelt en het lichaam volgt, hangt af van verschillende zaken zoals veerkracht en hardheid. De veerkracht wordt gemeten met de ball-rebound test, waarbij een stalen bal
wordt losgelaten van een bepaalde hoogte en men de hoogte van terugvering meet. Meting van de hardheid op verschillende momenten van indrukking leidt tot de SAG-factor (ook wel aangeduid als comfort-factor of –index). Hoe hoger het getal dat hier uit komt (maar tussen bepaalde waarden), hoe beter de SAGfactor. Het betekent dat bij een geringe indrukking het schuim voldoende zacht is en bij een steviger indrukking het schuim voldoende tegendruk geeft. De SAG-factor is bij polyether relatief laag, en bij standaard HRschuim hoger. De SAG-factor wordt voor de ILD-meting gecombineerd met bepaling van de hysterese (mate van energie-absorptie), bottoming (wanneer raakt het schuim bij indrukking de bodem) en plateau (eerste aanvoelen, de indrukking tot 10% ; het plateau moet in de grafiek niet te steil zijn). De 4 factoren geven samen aan hoe het schuim aanvoelt. Overigens wordt bij visco-elastische schuimen de SAG-factor niet gemeten, omdat dergelijk schuim te gevoelig is voor temperatuur. De indrukking is afhankelijk van de omgevingstemperatuur en dus alleen onder streng geconditioneerde omstandigheden te meten. Duurkoop merkt op dat, hoewel visco-elastisch schuimmateriaal al ruim tien jaar op de markt is,er nog geen ISO-standaarden voor traagheid en temperatuurgevoeligheid bestaan.
Opencelligheid en densiteit De luchtdoorlaat van schuimmateriaal wordt bepaald door de mate van opencelligheid en door het SG. Hoe opencelliger het schuimmateriaal, hoe beter de doorluchting. Hoe hoger het SG, hoe meer materiaal, dus hoe minder luchtdoorlatendheid. Hoe beter de doorluchting, hoe beter de vochtregulatie. Ook de temperatuurregulatie is beter. Dichter
materiaal is warmer. De densiteit (soortelijk gewicht SG), moet bij elk type PU-schuim minimaal SG40 zijn voor toepassing als matras. Hoe hoger het SG, hoe duurzamer het PUschuim. Een hoger SG hoeft niet per definitie het PU-schuim stugger te maken. Men kan variëren van additieven, een andere verhouding van de drie basisgrondstoffen toepassen of bijvoorbeeld soft-polyol gebruiken. Bij latex is de hoeveelheid materiaal het enige dat de hardheid en de duurzaamheid daarmee bepaalt. Alle comfortschuimen zijn tegenwoordig opencellig, maar in verschillende mate. Bij gelijk SG is een polyether twee keer zo dicht als een standaard HR-schuim, maar weer twee keer zo open als een standaard visco-elastisch schuim. Ook latex is opencellig; bij Talalaylatex zijn de cellen groter door het vacuümproces en de celwanden gebroken door het bevriezen, waarmee men als het ware een gangenstelsel door het schuim creëert. Hardheid kan de schuimfabrikant naar wens leveren. De toepasbaarheid op een verstelbaar bed kan een comfortvraag zijn. Polyether en HR-schuimen hebben de neiging om in hun oorspronkelijke vorm terug te keren. Zij volgen de bedbodem bij verstelling dus minder goed dan dat visco-elastisch schuim , standaard latex of Talalay-latex doet. (Voor de verkregen informatie danken wij Latexco en Draka Interfoam)
