机体防护的制作方法

本发明涉及，并且更具体地涉及用于吸收和/或耗散机械冲击的结构、机体防护器和防护服的技术领域。

背景技术：

术语“机体防护器”通常是指吸收和/或耗散碰撞期间产生的能量的材料的布置，以便在正常使用条件下对面对防护的机体部分提供一些防护。该能量吸收和/或耗散的材料可以被构造化或可以不被构造化。

当从事特定活动时，通常将这种机体防护器结合于穿戴的防护服中，并且特别用于待防护的机体部分以防止受到机械冲击。这些区域的实例包括肩部、肘部、前臂、臀部、膝盖、胫骨上部、胫骨中部、胫骨下部、整个胫骨、背部或头部。

这种机体防护器的实例存在于涉及防止摩托车骑行者受到机械冲击的防护服标准en1621-1：2013和en1621-2：2014中。

通常，这些机体防护器必须由能够吸收和/或耗散在机械冲击期间产生的力的材料制成。但是，还必须考虑其他标准来提供穿戴舒适的机体防护器。因此，机体防护器应该是柔性的，以适应待防护的机体部分特别是关节的形状，使穿着者能够自由活动，重量轻且透气。

例如，更具体的实例存在于文献ep2399470中。该文献中描述的防护元件包括基座和突起，每个突起从基座延伸并与其正交。突起还包括通孔。

每个突起都是围绕中心轴线的回转实体(换句话说，突起的外壁和内壁是具有圆形基座的直圆柱体)，或具有正六边形基座的六阶旋转对称的实体。在这种情况下，基座不是充气的，换句话说，除了通过突起的孔之外，材料中没有其他孔。由于通孔的存在，防护元件和机体防护器具有一定的透气性，但是在保持抗冲击性的同时使材料更透气将是有用的。

另一种解决方案是制造类似于wo99/56570中描述的弹性体网，但是根据目前的知识，这种网在标准规定的条件下，特别是上述标准条件下，没有足够的抗冲击性。

因此，仍然需要用于吸收和/或耗散机械冲击的防护元件。应当优选地将这种防护元件制成充分吸收和/或耗散、充分透气、足够轻量、足够柔性、在高温和低温下具有足够的抗性并且足够舒适。

技术实现要素：

作者经过长时间并且不成功的反复试验，成功地获得了令人满意的防护元件。

因此，本发明涉及用于吸收和/或耗散机械冲击的结构形式的防护元件，其包括：

连接器，其形成具有基面的充气基座；

突起，每个突起包括中心轴线，所述突起沿所述中心轴线从所述充气基座延伸，所述中心轴线正交于所述基面，两个相邻的突起通过连接器相互连接。

该结构充分充气，并且同时具有令人满意的抗机械冲击性能。

在本说明书中，如果有的话，术语“充气基座”是指具有除了面对突起中的孔之外的孔的基座。因此，根据本发明的含义，文献ep2399470中的防护元件结构的基座是不充气的，而附图1-4所示的基座是充气的。在这些图所示的实例中，基座的充气特性特别地由连接器之间的空间赋予。此外，指定连接器形成充气基座的事实清楚地表明，该基座仅由连接器组成。

术语“基面”总是指充气基座的表面，突起从该表面延伸。

术语“正交”及其派生词应以几何意义来理解。因此，在整个表述中，当提及关于基面的正交关系时，应当理解，在所考虑的位置预期这种关系，并且术语“正交”是指“垂直”于在所考虑的位置处基面的切平面。例如，当在突起的中心轴线的位置处，轴线垂直于该位置的基面的切线时，突起的中心轴线被称为正交于基面。

基面可以是平坦的，并且在这种情况下，正交性和垂直性的概念是相同的。基面可以是弯曲的，以匹配穿戴者的放置该结构的机体部分的轮廓，以防护机体的这一部分。

优选地，该结构的透气性为10-70％，优选为18.5-58.5％，优选为20-52.5％，优选为26.5-46.5％，并且优选为约35％。这确保了该结构足够的充气，使得穿戴机体防护器更加舒适，并且即使在强烈的机体活动期间，穿戴其中提供有防护器的防护服更加舒适。

透气性限定于基面上，并且对应于与真空空间相对应的基面的面积占基面总面积的百分比。

此外或选择性地，该结构的肖氏a硬度为5-90，优选为11.5-68.5，优选为18.5-46.5，以及优选为约25。因此，该结构特别地满足达到标准en1621-1：2013中的性能水平2和/或标准en1621-2：2014中的性能水平1的必要要求。

根据标准din53505：2009，用硬度计测量肖氏a硬度。

此外或选择性地，突起的高度与充气基座的厚度之比为6-17，优选为6.5-8.5，优选为6-8，以及优选为约7.5。该比例确保结构的重量轻、透气性和机械强度。

突起的高度是从充气基座的基面测量的高度，突起从该充气基座延伸到突起的自由端，平行于突起的中心轴线。如果突起的自由端不平行于基面，则将考虑最长距离的水平。

充气基座的厚度是连接器的厚度(见下文)。

连接器的形状优选为圆柱形，圆柱体的准线与基面共线。因此，它们可以是具有平面表面(具有矩形基座的圆柱形)的条形。任选地，连接器具有非圆柱形状，诸如圆顶条或勺条。优选地，该条的表面具有平面中心部分和两个相对于中心部分倾斜的外部部分，使得与准线共线并且垂直于基面的连接器的横截面随着与中心部分的距离的增加而减小。该圆柱体还可以具有圆形或多边形基座(优选地是正多边形，诸如正方形或正六边形)。

有利地，连接器形成网格图案，其中至少一些以及可能所有的节点被突起占据。优选地，网格图案是均匀的，换句话说，其是由重复图案形成的网格。更优选地，网格图案可以是规则的，换句话说，图案单元是正多边形。图案单元可以由2个、3个、4个、5个、6个、7个或8个连接器组成。

此外或选择性地，连接器的长度为0.01-25mm，优选为0.50-17.5mm，优选为1.0mm-9.5mm，以及优选为1.7mm。连接器的长度平行于基面并且在连接器直接且物理地连接的突起的外壁之间测量。突起的外壁可以被弯曲，在这种情况下将使用最短的长度。

此外或选择性地，连接器的厚度为0.1-1.4mm，优选为0.35-1.2mm，优选为0.55-1mm，以及优选为约0.80mm。

连接器的厚度，也就是充气基座的厚度，是正交于基面测量的。连接器的厚度在连接器的整个表面上不一定是恒定的，并且在这种情况下，“厚度”应理解为是指最大厚度。因此，如果每个连接器是在其中心处的圆顶条，则在中心处获取厚度；另一方面，如果每个连接器是勺条，则厚度在其侧边缘处获取。

此外或选择性地，连接器的宽度为0.3-25mm，优选为1.2-17.5mm，优选为2.0-10.5mm，以及优选为约3.0mm。

此外或选择性地，在基面测量的突起的等效外径与两个相邻突起的中心轴之间的距离之比为0.65至1.5，优选为0.76至0.93，优选为0.8至0.89，以及优选为约0.85。这种比例确保了结构的最佳柔性，而不损失提供防护的机械性能。

等效外径是圆的直径，在其中垂直于中心轴线的突起的外壁与圆和突起的外壁之间的最大共同点内切。

此外或选择性地，两个相邻突起之间的距离为6至60mm，优选为7.5至43.5mm，优选为9.5至27.5mm，以及优选为约11mm。两个相邻突起之间的距离在这些突起的中心轴之间并平行于基面获取。

在一个具体实施方案中，所有突起都在充气基座的同一侧。任选地，突起存在于充气基座的每一侧，优选地，充气基座的一侧上的突起的中心轴与充气基座的另一侧上的突起的中心轴对齐。作为变型，充气基座的一侧上的突起的中心轴与充气基座的另一侧上的突起的中心轴交错排列。在充气基座的两侧存在突起的情况下，充气基座将具有两个基面。在特性取决于基面的情况下，要考虑的基面将是所考虑的突起从其延伸的基面。

在一个实施方案中，每个突起具有具有围绕中心轴线的圆形对称性的外壁。作为变型，每个突起具有可以围绕中心轴线以360°/n旋转而重叠在其图像上的外壁，其中n大于1，优选大于2，优选为2-10，优选为3-10，优选为4-8，优选为5-7，以及优选为6。例如，外壁的横截面为具有3-10个顶点的正多边形，优选为4-8个，优选为5-7个，以及优选为6个。

在一个实施方案中，突起的等效外径从充气基座是恒定的。这意味着突起是直圆柱体(在数学意义上)。作为变型，突起的等效外径从充气基座以大于0°和等于或小于30°的角度线性减小，优选大于2°和等于或小于15°，优选大于4°和等于或小于8°，以及优选等于约6°。6°的角度特别适合容易地从其模具中剥离该结构。

此外或选择性地，基面的等效外径为3-25mm，优选为5-20mm，优选为7-14mm，以及优选为约9.5mm。

此外或选择性地，每个突起中具有通孔，该通孔沿着中心轴线延伸并且限定突起的内壁。这使得可以增加结构的透气性并同时降低其重量。作为变型，该孔不是通孔，而是在充气基座侧面的盲孔，这减少了结构的重量而不改变其透气性。

在一个实施方案中，内壁具有围绕中心轴线的圆形对称性。作为变型，内壁可以围绕中心轴线以360°/n旋转而重叠在其图像上，其中n大于1，优选大于2，优选2-10，优选3-10，优选4-8，优选为5-7，以及优选为6。例如，内壁的横截面为具有3-10个顶点的正多边形，优选为4-8，优选为5-7，以及优选为6。在后一种情况下，如果外壁的横截面也是正多边形，则其优选地具有与内壁的横截面相同的形状，并且这些多边形的顶点成角度地对准。

在一个实施方案中，突起的等效内径从充气基座是恒定的。等效内径是圆的直径，在其中垂直于中心轴线的突起的内壁与圆和突起的内壁之间的最大共同点内切。或者，突起的等效内径以大于0°和等于或小于30°的角度从基面线性减小，优选大于2°和等于或小于15°，优选大于4°和等于或小于8°，以及优选等于约6°。或者，突起的等效内径以大于0°和等于或小于30°的角度从基面线性增加，优选大于2°和等于或小于15°，优选大于4°和等于或小于8°，以及优选等于约6°。6°的角度特别适合容易地从其模具中剥离该结构。

此外或选择性地，突起的厚度通过在基面处的突起的等效内径和等效外径之间的差限定。突起的厚度为0.5-10mm，优选为0.65-7mm，优选为0.85-4mm，以及优选为约1mm。

此外或选择性地，突起的高度为2-8.5mm，优选为3.5-7.5mm，优选为4.5-6.5mm，以及优选为约6mm。

突起优选地以规则的网格图案分布，例如具有正方形网格图案(每个突起具有四个相邻部件)或正三角形网格图案(每个突起具有六个相邻部件)。所以，所有连接器具有相同的长度。

该结构优选由柔性材料制成。柔性是指可以对整体形状进行修改以使其更好地适合放置其的机体形状的材料。

柔性材料优选为粘弹性材料，优选玻璃态转变温度tg为-20-50℃，优选为0-40℃，以及优选为15-25℃。玻璃态转变温度tg可以通过使用acoemmetravibdma+450仪器的动态机械分析得到。尽管由于制造原因，制作相同粘弹性材料的充气基座和突起更容易，充气基座和突起也可以由不同的粘弹性材料制成。在两种情况下也可以提供两种或更多种不同突起的群体，每种都由彼此不同的粘弹性材料制成。

在本说明书的其余部分中，在粘弹性材料组合物中使用的化合物的量以相对于粘弹性材料总重量的重量表示。

粘弹性材料的主要成分是聚合物，诸如聚降冰片烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯(pvc)、乙烯醋酸乙烯酯(eva)共聚物、氯化丁基橡胶及其混合物，优选单独的聚降冰片烯或聚降冰片烯与至少一种上述其他聚合物的混合物。应该理解主要成分是指粘弹性材料中以最大量存在的成分。

有利地，粘弹性材料可以包括27-55％的聚降冰片烯，优选为40-50％，优选为42-48％，以及优选为约45％。

粘弹性材料还可以包括增塑剂，诸如油。优选芳族油，但也可以使用石蜡油(pa)、环烷烃油(hna)、硅油或c9树脂(特别是由konimpex提供的，以“烃c9”命名的那些)。有利地，粘弹性材料包括33-50％的增塑剂，优选为37-45％，优选为39-43重量％，以及优选约40％。

粘弹性材料还可以包括填料，诸如二氧化硅粉末、高岭土粉末、氧化铝(al(oh)3)粉末、硬脂酸粉末或其混合物。有利地，粘弹性材料包括4-8％的填料，优选为5-7％，优选为5.5-6.5％，以及优选为约6％。

粘弹性材料还可以包括其它化合物，例如防腐剂、抗氧化剂、uv稳定剂、抗刮擦剂、硫化剂、硫化促进剂和着色剂。

防腐剂的实例是氢氧化铝(al(oh)3)、诸如氧化锌(zno)或二氧化钛(tio2)的金属氧化物、乙烯醋酸乙烯酯(eva)和乙烯丙烯二烯单体(epdm)。粘弹性材料也可以不含任何防腐剂。

抗氧化剂的实例是酚类抗氧化剂(例如2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)，苯基对苯二胺及其衍生物，诸如n-(1,3-二甲基丁基)-n'-苯基对苯二胺(6ppd)；优选的抗氧化剂是苯基对苯二胺和6ppd。

uv稳定剂的实例是石蜡和金属氧化物，诸如氧化锌(zno)或二氧化钛(tio2)。

抗刮擦剂的一个实例是n-(环己基硫代)-邻苯二甲酰亚胺。

硫化剂的例子包括硫和二硫化二苯并噻唑(mbts)。

硫化促进剂的实例包括二氧化钛(tio2)、n-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(cbs)、二硫化双(硫羰基二甲胺)、硬脂酸、诸如deovulceg3的促进剂混合物，其是从dogdeutscheoelfabrik和kingindustries，inc.,获得的包含乙撑硫脲的高活性促进剂与诸如氧化锌(zno)或氧化钛(tio2)的金属氧化物的协同组合，优选硬脂酸或诸如deovulceg3的促进剂混合物。

着色剂的实例优选有机和无机颜料，诸如氧化铁(诸如黄色或红色氧化物)、二氧化钛(tio2)、氧化锌(zno)或炭黑。

用于吸收和/或耗散机械冲击的结构可以是完全均匀的，换句话说，其连接器和突起以规则的间隔布置在形成单个图案的整个结构上，并且制造用于吸收和/或耗散机械冲击的结构由单一材料制成。或者，该吸收和/或耗散结构可以包括几个不同的区域。这些区域可以通过其元件(连接器、突起)中之一的至少一个尺寸，或通过用于形成该区域的材料，或通过其元件之一的至少一个尺寸，以及还通过用于形成该区域的材料使彼此不同。

本发明还涉及至少部分地使用上述用于吸收和/或耗散机械冲击的结构制成的机体防护器。

为了本说明书的目的，术语“机体防护器”是指具有适当尺寸的用于吸收和/或耗散机械冲击的结构或具有适当尺寸的这种结构的布置，以在正常使用条件下，对面对防护的机体的一部分提供一定程度的防护。

在其最简单的实施方案中，机体防护器完全由如上所述的用于吸收和/或耗散机械冲击的结构制成。

机体防护器形状的实例存在于有关防止对摩托车骑行者的机械冲击的衣服标准en1621-1：2013和en1621-2：2014中。

机体防护器可以是大体上平面的，换句话说，用于吸收和/或耗散其所产生的热冲击的结构的充气基座本身是平面的。因此，当将其整合到防护服中时，机体防护器被折叠，突起的自由端朝向或远离彼此移动。通过在其中形成大致v形的切口能够增加机体防护器的柔性，v的尖端面向防护器的内部，并且对角线延伸到防护器的边缘。v的对角线可以是直的或弯曲的。如果v的对角线是弯曲的，它们在同一侧弯曲。当折叠时，v的对角线朝向彼此移动，然后通常例如通过胶合或焊接彼此密封，然后防护器形成通常包含头部或诸如肩部，肘部或膝部的关节的盘。可以在v的尖端设置一个小的圆切口，以便在该位置更容易折叠机体防护器。在这种情况下，小是指直径小于5mm的圆切口。

也可以将机体防护器弯曲，换句话说，在将它引入防护服之前不需要折叠：它已经具有适合待防护的机体部分的正确曲率。因此，用于吸收和/或耗散机械冲击的结构以机体防护器的最终使用形状直接成形。

特别地，机体防护器至少满足在标准en1621-1：2013或标准en1621-2：2014中给出的性能水平1，优选性能水平2。特别地，机体防护器至少满足标准en1621-1：2013中给出的性能水平2和标准en1621-2：2014中的性能水平1。

本发明特别涉及包括如上文所述的机体防护器的防护服。

附图说明

给出的附图是为了说明和非限制性目的，以帮助读者更好地理解本发明。这些附图包括以下图：

-图1是根据本发明的用于吸收和/或耗散机械冲击的结构的具体实施方案的具有圆形基座的圆柱形突起的倾斜投影图；

-图2是根据本发明的用于吸收和/或耗散机械冲击的结构的具体实施方案的具有带有正六边形基座的圆柱形突起的倾斜投影图；

-图3是垂直于通过突起的中心轴线的充气基座的横截面；和

-图4是根据本发明的完全使用根据本发明的用于吸收和/或耗散机械冲击的结构的防护器的顶视图。

在所有图中，相同的数字引用用于命名等效元件。

具体实施方式

以下参考图1描述根据本发明的吸收和/或耗散结构的一个具体实例。结构1是均匀的。

用于吸收和/或耗散机械冲击的结构1包括形成具有基面的平面充气基座b的连接器2。连接器是具有相同长度平面的条形。

用于吸收和/或耗散机械冲击的结构1还包括突起3，每个突起包括中心轴线aa，突起沿中心轴线aa从充气基座b延伸，中心轴线aa正交于基面。

突起3仅存在于充气基座b的一侧。每个突起3具有围绕中心轴线的具有圆形对称性的外壁31。每个突起3具有沿着中心轴线aa延伸并且限定突起3的内壁33的通孔。内壁33具有围绕中心轴线aa的圆形对称性。突起3以正三角形网格图案分布，换句话说，每个突起具有六个相邻部件，并且相邻部件的中心轴成正六边形。

以下参考图2描述根据本发明的吸收和/或耗散结构的另一个具体实例。结构1是均匀的。

用于吸收和/或耗散机械冲击的结构1包括形成具有基面的平面充气基座b的连接器2。连接器是具有相同长度平面的条形。

用于吸收和/或耗散机械冲击的结构1还包括突起3，每个突起包括中心轴线aa，突起沿中心轴线aa从充气基座b延伸，中心轴线aa正交于基面。

突起3仅存在于充气基座b的一侧。每个突起3具有外壁31，外壁31的横截面是具有6个顶点的正多边形(正六边形的多边形)。每个突起3具有沿着中心轴线aa延伸并且限定突起3的内壁33的通孔。内壁33的横截面是具有6个顶点的正多边形。形成外壁和内壁的横截面的正多边形的顶点成角度对准。突起3以正三角形网格图案分布，换句话说，每个突起具有六个相邻部件，并且相邻部件的中心轴形成正六边形。

图3示出了垂直于图1和图2的用于吸收和/或耗散机械冲击的示例性结构的充气基座的示例性横截面。

在图3中，突起3的等效外径de从充气基座b以6°的角度线性减小，而突起3的等效内径di从充气基座b以6°的角度线性增加。

下表1给出了用于吸收和/或耗散机械冲击的结构的不同元件尺寸的实例。

表1

下表2给出了用于吸收和/或耗散机械冲击的结构的材料的示例性组合物。数量表示为对总组合物的重量百分比。

由于近似性，总量不等于100％。

表2

具有图1-5的配置之一并且具有表2中给出的组成的用于吸收和/或耗散机械冲击的结构具有约35％的透气性和约25的肖氏a硬度。这种结构使它可能达到标准en1621-1的性能水平2和标准en1621-2的水平1。

下面参照图4描述示例性机体防护器。该示例性机体防护器对应于标准en1621-1：2013中给出的实例(参见该标准中的图1和表1)。机体防护器10可以容易地使用三个参数来定义：两个半径r1，r2和长度l。它包括以纵轴bb为中心的三个部分，该轴也是机体防护器10的对称轴。第一端部11具有半径为r1的半圆形，并且第二端部12具有半径为r2的半圆形。两个端部11、12通过梯形中心部分13彼此连接，纵轴bb作为对称轴和高度l。

这种形状可用于防护机体的以下部位：肩部(s)；肘和前臂(e)；臀部(h)；膝盖和胫骨上部(k)；膝盖、胫骨上部和中部(k+l)；胫骨下部(l)。

下表3给出了根据标准en1621-1：2013的三个参数的最小尺寸。

表3