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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz von Körperteilen oder Gegenständen vor mechanischen Schlägen oder Stössen gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 7.
Bekannte Einrichtungen zum Schutz von Körperteilen, wie beispielsweise Gelenken, bestehen aus relativ steifen Materialien und weisen dadurch einen niedrigen Tragekomfort auf Darüber hinaus werden Stösse oder Schläge über derartige Materialien zu einem zu hohen Mass von aussen an den zu schützenden Körperteil bzw. Gegenstand übertragen und ein zu geringer Anteil der Stossenergie absorbiert Auch bei Sturzhelmen wird haufig ein zu grosser Anteil der Stossenergie im Falle eines Unfalls oder Aufpralls an den Schädel übertragen, wodurch Traumata an Schädel und Hirn entstehen können.
Kenngrössen für derartige Schutzeinrichtungen sind die übertragenen Kräfte, die sogenannten "transmitted forces", welche bei Schlägen mit festgelegter Stärke maximal durch die Schutzschicht an den zu schützenden Körperteil bzw. Gegenstand übermittelt werden. Im Falle von Schutzeinrichtungen für den menschlichen Kopf findet der sogenannte "g-Wert" zur Kennzeichnung der Schutzwirkung Anwendung, über den die Verzögerung im Falle eines Unfalls charakterisiert wird.
Bisher wurde versucht, mit erhöhten Schichtdicken eines stossabsorbierenden Materials eine Reduktion der übertragenen Kräfte zu erreichen. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass ab einer gewissen Schichtdicke keine wesentliche Verringerung der übertragenen Kräfte mehr möglich ist. Darüber hinaus ist ab einer gewissen Schichtdicke die Akzeptanz der Protektoren nicht mehr gegeben, da im Falle von Schutzbekleidungen keine ausreichende Bewegungsfreiheit mehr gegeben ist und das Gewicht und der Preis der Schutzeinrichtung drastisch zunehmen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Schutzwirkung einer eingangs angegebenen Einrichtung weiter zu erhöhen und somit dazu beizutragen, den Körper bzw. den Gegenstand besser und effektiver gegen Schläge oder Stösse zu schützen. Die Nachteile bekannter Systeme sollen reduziert bzw vermieden werden Insbesondere soll ein gewisser Tragekomfort im Falle der Anwendung als Körperschutz gegeben sein. Darüber hinaus ist auf eine möglichst wirtschaftliche Herstellungsmöglichkeit zu achten.
Die erfindungsgemässe Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Schichten aus unterschiedlichen stossabsorbierenden Materialien bestehen, wobei zumindest eine Schicht aus dem Material mit höherer stossabsorbierender Wirkung in Richtung der einwirkender Kraft angeordnet ist und zumindest eine Schicht aus dem Material mit niedrigerer stossabsorbierender Wirkung in Richtung des zu schützenden Körperteiles oder Gegenstandes angeordnet ist. Durch eine derartige schichtweise Kombination von verschieden gut stossabsorbierenden Materialien wird eine weitere Reduktion der übertragenden Kräfte bzw eine weitere Erhöhung der stossabsorbierenden Wirkung erzielt.
Gemäss einem weiteren Erfindungsmerkmal ist vorgesehen, dass die oder jede Schicht aus dem Material mit höherer stossabsorbierenden Wirkung aus Nitril-PVC-Schaum und die oder jede Schicht aus dem Material mit niedrigerer stossabsorbierender Wirkung aus Polyolefin-Schaum besteht. Derartige Materialien zeigen gute stossabsorbierende Eigenschaften bei günstigen Herstellungs- und Verarbeitungskosten. Die hoch stossabsorbierenden Materialien sind dabei für die Absorbierung der Hauptenergie der Schlag- oder Stossenergie zuständig, wobei die niedrig stossabsorbierenden Schäume zur Reduktion der Restenergie dienen.
Vorteilhafterweise beträgt das Verhältnis der Dicke der oder jeder Schicht aus hochstossabsorbierendem Material zur Dicke der oder jeder Schicht aus niedrigstoss- absorbierendem Material 2 :1 5 :1. werden besonders gute Werte für die maximal erreichten übertragenen Kräfte erreicht. Diese liegen in der Praxis im Bereich unter 4 kN, einem Wert, der unter den in einschlägigen Normen (z. B. prEN 1621) festgelegten Grenzwerten liegt.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schichten lose übereinander angeordnet sind. Durch eine Anordnung der Schichten ohne Verbindung untereinander können die Schichten gegeneinander verschoben werden, wodurch eine höhere Flexibilität der Gesamtanordnung erzielt und dadurch z. B. im Fall des Körperschutzes ein höherer Tragekomfort bzw. eine höhere Anpassungsfähigkeit an die Körperstellen erreicht werden kann.
Zur Erhöhung der Flexibilität trägt auch eine höhere Anzahl von Schichten bei, da umso mehr Schichten gegeneinander verschoben werden können.
Alternativ zur oben genannten Möglichkeit können die Schichten auch miteinander verbunden,
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beispielsweise verklebt, vernäht od. dgl., werden. Durch geeignete Wahl des Klebemittels und der Art der Naht können auch hier Verschiebungen in gewissen Bereichen zulässig sein.
Insbesondere bei der Anordnung der Schichten ohne Verbindungsmittel können diese gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung von einer Umhüllung umgeben sein. Diese Umhüllung kann im Fall einer Schutzbekleidung beispielsweise durch den Stoff des jeweiligen Kleidungsstückes selbst erfolgen.
Die erfindungsgemässe Aufgabe wird auch dadurch gelöst, dass das stossabsorbierende Material in Form eines Granulats, kleinstückigen Materials od. dgl. vorliegt, welches von einer Umhüllung umgeben ist. Durch eine derartige Anordnung wird einerseits eine sehr gute stossabsorbierende Wirkung und andererseits ein hoher Tragekomfort erzielt. Voraussetzung dafür ist, dass das Granulat oder kleinstückige Material nicht mit höchster Packungsdichte in die Umhüllung gefüllt wird, sondern eine gewisse Lockerheit in der Anordnung resultiert, sodass im Falle eines Schlages oder Stosses die in der Umhüllung enthaltenen Lufteinschlüsse in einer gewissen Komprimierungsphase verdrängt werden können und erst dann die Stossenergie absorbiert wird.
Dadurch wirken sich Stösse wesentlich sanfter auf die unter der erfindungsgemässen Einrichtung befindlichen Körperteile oder Gegenstände aus.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass das Granulat oder kleinstückige Material aus Nitril-PVC-Schäumen besteht. Derartige Materialien haben in bezug auf die stossabsorbierende Wirkung hervorragende Eigenschaften.
Vorteilhafterweise liegt die Grösse des Granulats oder kleinstückigen Materials im Bereich von einigen mm. Durch Variation der Grösse und der Form sowie der Packungsdichte des Granulats oder kleinstückigen Materials in der Umhüllung können die Eigenschaften in bezug auf Flexibilität und stossabsorbierende Wirkung variiert werden
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Umhüllung aus luftdurchlässigem Material aufgebaut oder mit Perforationen od. dgl. versehen. Dadurch wird der Austritt der eingeschlossenen Luft im Falle der Komprimierung ermöglicht und dadurch die stossdämpfende Wirkung verbessert.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Umhüllung aus mehreren Kammern besteht, welche durch Nähte od. dgl. voneinander getrennt sind. Ein derartiger Aufbau gestattet die Anpassung der erfindungsgemässen Einrichtung an verschiedenste Formen zu schützender Gegenstände oder Körperteile und erhöht die Flexibilität und den Tragekomfort. Im einfachsten Fall können die Kammern durch Zusammenschweissen von Plastikfolien und dazwischen angeordnetem Granulat gebildet werden.
Die Merkmale der Erfindung werden anhand der beigefügten Abbildungen näher erläutert.
Darin zeigen
Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung in Form eines Schichtaulbaues im Querschnitt,
Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung in Gestalt des umhüllten Granulats im Querschnitt, sowie
Fig. 3 eine Ausführungsform der Erfindung in Draufsicht.
Die Ausführungsform der stossabsorbierenden Schicht gemäss Fig. 1 besteht aus insgesamt vier Schichten 2,3, welche über dem zu schützenden Körper 1 oder Gegenstand angeordnet sind. Die Schichten 2 aus hoch stossabsorbierendem Material sind in Richtung der einwirkenden Kraft F angeordnet, während die Schicht 3 aus niedrigerer stossabsorbierendem Material in Richtung der Oberfläche des zu schützenden Körpers 1, bzw. Körperteils oder Gegenstands angeordnet ist. Die Schichten 2,3 können untereinander verbunden werden, beispielsweise verklebt oder verschweisst, oder auch lose übereinandergelegt werden, wobei in diesem Fall eine Umhüllung 4 zweckmässig ist. Diese kann durch ein Kleidungsstück od. dgl. gebildet werden.
Die Verhältnisse der Dicken D2 der Schichten 2 aus höher stossabsorbierendem Material zu der Dicke D3 der Schicht mit niedrigerer stossabsorbierendem Material verhalten sich vorzugsweise im Verhältnis 2:1 bis 5:1. Als hoch stossabsorbierendes Material für die Schicht 2 bzw. Schichten 2 wird Nitril-PVC-Schaum, als niedrigerer stossabsorbierendes Material für die Schicht 3 weichere Polyolefin-Schäume empfohlen.
Im Falle eines Stosses mit der Kraft F wird die Hauptenergie durch das hoch stossabsorbierende Material in den Schichten 2 absorbiert und in der Schicht 3 aus niedrigerer stossabsorbierendem Schaum weiter die vorhandene Restenergie reduziert. Somit resultieren übertragene Kräfte, welche derartig reduziert sind, dass traumatische Erscheinungen, Prellungen, Brüche od. dgl von
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Körperteilen bzw. Beschädigungen oder Zerstörungen von Gegenständen reduziert werden können.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung in Form eines Granulats 5 aus stossabsorbierendem Material, welches von einer Umhüllung 6 umgeben ist. Unter den Begriff Granulat 5 fallen dabei alle möglichen Formen und Dimensionen kleinstückigen Materials. Durch die Ausbildung von Nähten 7 entstehen einzelne Kammem 8 der Umhüllung 6. Je nach verwendetem Material für die Umhüllung 6 können die Nähte 7 aus Fäden od. dgl. bestehen oder aber durch Schweissnähte gebildet sein. Als empfohlenes Material für das Granulat 5 wird vorzugsweise Nitril-PVC-Schaum genannt Durch Gestaltung der Form des Granulats 5 sowie dessen Grösse und die Packungsdichte kann die stossabsorbierende Wirkung der Anordnung und die Beweglichkeit der Einrichtung verändert werden. Durch Variation der Form der Umhüllung 6 kann auch eine Anpassung an den jeweiligen Einsatzfall geschehen.
Im Falle eines Stosses mit der Kraft F wird im Gegensatz zum Vollmaterial eine deutliche Verzweigung der Energie im Inneren der Umhüllung 6 in den stossabsorbierenden Granulaten 5 stattlinden und somit die übertragenen Kräfte sehr deutlich reduziert. Die volle Wirksamkeit dieser derartigen stossabsorbierenden Einrichtungen tritt erst nach Komprimierung des Granulats 5 zu einem mehr oder minder geschlossenen Körper ein, wodurch ein sanfter Verzögerungsverlauf bzw. eine niedrige übertragene Kraft resultiert Der sanfte Verzögerungsverlauf bzw. die Komprimierungsphase kann durch die Packungsdichte des Granulats 5 in der Umhüllung 6 eingestellt werden
Fig. 3 zeigt eine Abbildung eines erfindungsgemassen Gegenstandes in Form einer Umhüllung 6, welche das Granulat 5 enthält und in insgesamt drei Kammern 8, welche durch Nähte 7 od. dgl.
voneinander getrennt sind, unterteilt ist. Vorzugsweise besteht die Umhüllung 6 aus einem luftdurchlässigen Material oder ist diese mit Perforationen 9 od dgl. versehen, sodass die von der Umhüllung 6 eingeschlossene Luft im Falle der Komprimierung oder auch der Bewegung der gesamten Anordnung austreten kann. Durch die Grösse der Perforationen 9 und deren Anzahl kann ein Einfluss auf die Komprimierungsphase und deren Geschwindigkeit ausgeübt werden. Der Formgestaltung der Umhüllung 6 und des Granulats 5 sind kaum Grenzen gesetzt.
Im Gegensatz zu eher steifen Schutzeinrichtungen weisen die vorliegenden Erfindungs- ausführungen, insbesondere die Ausführung mit Granulat, einen wesentlich höheren Tragekomfort bei gleichzeitig besserer stossabsorbierender Wirkung auf Als Beispiele für Einsatzgebiete wären Kopf- und Rückenprotektoren für den menschlichen Körper, aber auch Schutzeinrichtungen für empfindliche Gegenstände vor Stössen oder Schlägen zu nennen genannt. Die erfindungsgemässen Einrichtungen können überall dort eingesetzt werden, wo Stossenergie absorbiert werden und der darunter befindliche Körperteil oder Gegenstand möglichst gut vor dem einwirkenden Stoss oder Schlag geschützt werden soll.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Einrichtung zum Schutz von Körperteilen oder Gegenständen vor mechanischen Schlägen oder Stössen, umfassend mindestens zwei Schichten aus stossabsorbierendem Material, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten (2,3) aus unterschiedlichen stossabsorbierenden Materialien bestehen, wobei zumindest eine Schicht (2) aus dem
Material mit höherer stossabsorbierender Wirkung in Richtung der einwirkenden Kraft (F) angeordnet ist und zumindest eine Schicht (3) aus dem Material mit niedrigerer stossabsorbierender Wirkung in Richtung des zu schützenden Körpers oder Gegenstandes (1) angeordnet ist.