В последние 20—25 лет для набивки диванов, подушек, съемных матрацев, а также для изготовления спальных полок, сидений и подголовников мягких кресел в зарубежных пассажирских вагонах применяют преимущественно полимерные эластичные материалы, а для их обшивки — различные синтетические ткани.
Производство полимерных эластичных набивочных материалов для мебели за рубежом получило очень широкое развитие. Мягкая мебель из таких материалов, благодаря своей легкости, гигиеничности, хорошим эластичным свойствам, имеет неоспоримое преимущество перед мебелью с пружинными элементами. Традиционные диваны с использованием витых стальных пружин, конского волоса, ваты и тому подобных материалов при постройке современных вагонов почти нигде не применяются. В мягкой мебели зарубежных пассажирских вагонов металлические плоские сетки или пружины «змейки» устанавливают иногда в качестве опорных оснований диванов и кресел, на которых монтируют полимерные эластичные блоки сидений матрацев или подушек. Технология производства таких блоков для диванов, кресел и матрацев по сравнению с прежним их устройством значительно упрощена и имеет меньшую трудоемкость изготовления. Современный полужесткий или мягкий диван выполняется из одного или нескольких блоков того или иного эластичного пенопласта, помещенного в оболочку из соответствующего обивочного материала и скрепленного с опорным основанием (рис. 26). Эластичные блоки сидений и спинок для диванов из пластиков производят с гладкой поверхностью или снабженными выступами и гофрами для создания оптимальной эластичности. Обычно для этих целей применяют пенополиуретан (ППУ) или пенорезины. Диваны и кресла пассажирских вагонов с использованием ППУ или пенорезины обладают в несколько раз меньшим уровнем вертикальных ускорений, чем пружинные, улучшая тем самым комфортабельность проезда пассажиров. Ремонт их менее трудоемок, по сравнению с диванами старых конструкций.
Латексную пенорезину и ППУ широко применяют в вагонах железных дорог Англии, Австралии, Венгрии, ГДР, США, ФРГ, ЧССР, Японии и других стран.
Кроме этих, широко распространенных эластичных материалов, освоено производство нового эластичного пенопласта, представляющего собой сополимер синтетического каучука и уретанов, совмещающего свойства пенорезины и пенополиуретана. Его особенностью является устойчивость против старения и огнестойкость [82].
Рис. 26. Процесс изготовления блоков мягких сидений с использованием пенополиуретана:
а — подгонка и приклейка основания к пенополиуретановому блоку; б — подгонка к пенополиуретановому блоку раскроя обивочной ткани; в — закрепление обивки на основании пенополиуретанового блока
Пенистая губчатая резина, получаемая из натурального латекса, освоена производством значительно раньше, чем эластичный пенополиуретан. В Англии, например, пенорезина применяется для мебели уже более 40 лет. Первоначально ее использовали для сидений самолетов, а затем стали применять и на подвижном составе железных дорог. Изделия из пенорезины не поглощают пыли. Однако пенорезина значительно тяжелее пенополиуретана. Очевидно, это явилось одной из причин преимущественного применения пенополиуретана в последние годы для мебели пассажирских вагонов.
Многолетний опыт эксплуатации показывает, что эластичный пенополиуретан так же, как и пенорезина, улучшает санитарно-гигиенические условия проезда пассажиров и повышает комфортабельность. Он не имеет запаха, практически не стареет, хотя на свету темнеет, что не влияет на его эластичные свойства.
Нередко эластичный пенополиуретан (ППУ) используется в мебели пассажирских вагонов в комбинации с пенорезиной. Наряду с этими материалами, но в значительно меньшей степени применяют и некоторые другие эластичные пенопласты. В ФРГ, например, одновременно с применением для мягкой набивки мебели пассажирских вагонов пенополиуретана с объемным весом около 40 г/см3 применяют и амортизирующий, эластичный материал на основе полиметиленоксида. Там же, в вагонах II класса серии Т2, используемых для международного туризма, для спальных мест применяют съемные матрацы, состоящие из слоя эластичной пенорезины толщиной 55 мм, покрытого с обеих сторон двумя более тонкими слоями пенополиуретана. Такие съемные матрацы предназначены для использования на пенополиуретановых или пружинных диванах старой конструкции [37]. В вагонах других типов в качестве мягкой набивки мебели чаще всего применяется ППУ с объемным весом 40 г/см3 [66].
В Англии в новых моторовагонных секциях для замены пригородного устаревшего электроподвижного состава Южного округа двухместные сиденья выполнены с набивкой из пенополиуретана [76].
В ГДР в вагонах для международных туристских перевозок типа В (или У по классификации UIC/RIC) спальные полки, полумягкие сиденья и подголовники обиваются пенорезиной [58]. В вагонах же серий 1435 и 1524 спальные полки оборудованы набивкой из ППУ. В Японии в большинстве вагонов новой постройки сиденья имеют набивку из ППУ [48], а в вагонах класса 581 (электропоезда для работы на постоянном и переменном токе) матрацы на верхних и средних полках состоят из ППУ марки хайрлок, заключенного в оболочку из пенорезины [81]. Японские вагоностроительные заводы в качестве набивки для диванов и кресел используют пенорезину.
В Испании кресла в вагонах I и II классов двухвагонных электропоездов, развивающих скорость до 140 км/ч, оборудованы подушками и сиденьями из пенополиуретана [78].
На железных дорогах Франции в вагонах типов МИ и Т2 (туристские) диваны имеют мягкое сиденье из ППУ толщиной 140 мм [61]. В вагонах метрополитена Мюнхена (ФРГ) полужесткие диваны имеют набивку из пенорезины.
В некоторых случаях для устройства пассажирских мест используют и эластичный пенопласт на основе поливинилхлоридной смолы — пенополивинилхлорида (ПХВ). Из этого материала выполнены сидения в двухэтажных вагонах электропоездов пригородного сообщения Чикаго [79].
Эластичный поливинилхлорид применен для сидений кресел в вагонах, построенных в ГДР в 1958—1960 гг. Однако опыт эксплуатации показал, что он не обладает достаточной упругостью, создает меньшие, чем ППУ или пенорезина, удобства, но может быть использован в диванах с пружинами старой конструкции.
В Англии в Научно-исследовательском отделе по применению пластиков на железнодорожном транспорте (в Дерби) проводились работы по созданию для пассажирских вагонов новых кресел и подушек сидений взамен пружинных. В результате был предложен мягкий пористый пенополиуретан, который легче пенорезины и обладает пониженной воспламеняемостью. Снижение веса при использовании ППУ вместо пенорезины составило около 100 кг на вагон.
Один из первых вариантов конструкции сидений состоял из трех слоев различного по объемному весу ППУ. Верхний имел толщину 25—38 мм и плотность 0,032 г/см3, за ним следовал слой более высокой плотности — 0,07 г/см3, а снизу приклеивался слой, составленный из полосок небольшой ширины, склеенных между собой. Сиденья такой конструкции обладали хорошей амортизацией, но быстро изнашивались. Поэтому вместо сидений такого типа была рекомендована конструкция сиденья, состоящая из блока, целиком отформованного в специальных формах из эластичного ППУ.
В процессе формования для придания материалу огнестойкости в состав пенополиуретана вводились антипирены. После завершения процесса формования блоки обшивали соответствующим материалом и монтировали на опорных каркасах сидений кресел. В процессе серийного изготовления (формования) таких блоков выяснились трудности технологического порядка, заключающиеся в сложности введения огнестойких присадок и регулировки процесса, обеспечивающего стабильность нужной плотности изделия. Это обстоятельство и нерентабельность относительно малосерийного производства таких блоков привели к разработке так называемого «холодного» способа их формования. Сущность способа состоит в том, что в форму укладывают готовый пенополиуретан, склеенный из частей различной плотности, который затем оформляют со всех сторон впрыскиванием состава ППУ, образующего оболочку и имеющего после полимеризации низкую плотность. Для торцовых частей блоков сидений подбирался пенополиуретан повышенной плотности. Изделия, полученные таким способом, проходят эксплуатационные испытания. Холодный способ получения блоков сидений удешевляет их стоимость благодаря почти полному устранению ручного труда [77]. При положительных результатах эксплуатационных испытаний такими сиденьями будут оборудованы все вагоны, проходящие заводской ремонт.
Для наружной обшивки полумягких диванов, сидений кресел и спальных полок в вагонах пригородных поездов и местных II класса использование кожзаменителей стало общепринятым и обычным в подавляющем большинстве стран. Материалы эти имеют самые различные торговые названия, но все они изготовлены на основе поливинилхлоридной смолы. Следует заметить, что со временем они «стареют», теряют эластичность и требуют окраски.
Рис. 27. Диваны с обивкой из синтетических тканей на основе капролактама
Рис. 28. Кресло пассажирского вагона Швейцарских железных дорог с обивкой из синтетической ткани на основе полиэфирного волокна
В последние годы мягкая мебель обшивается синтетическими тканями самых различных наименований, например, долан, орлан, редон и другими, на основе капролактама, полиэфира, полиакриловых и других волокон (рис. 27, 28).
В ФРГ в течение многих лет для обшивки мягкой мебели в вагонах I класса используют плюш из синтетического волокна (дарлон), изготовляемый из полиакрилнитрила с высотой ворса до 2 мм, а также плюш на основе поликапролактама и другие ткани [8]. В Англии для обивки блоков сидений и спинок кресел и диванов также применяют синтетический плюш, светостойкие и воздухонепроницаемые ткани под названием «вайнер» на основе ПХВ.