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Die Erfindung betrifft ein Stoßdämpfungselement zum Schutz eines Körperteils nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines derartigen Stoßdämpfungselements.
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Mit einem Stoßdämpfungselement ist vorliegend ein Energieabsorber gemeint, der dem Schutz eines Körperteils eines Menschen, aber auch eines Tieres dienen kann. Mit einem zu dämpfenden Stoß kann ein Zusammenprall mit einem Festkörper, aber auch der Einschlag eines ballistischen Geschosses gemeint sein.
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Zur Erhöhung der Sicherheit von Menschen kann es oftmals angezeigt sein, Bekleidungsstücke mit einer stoßdämpfenden Wirkung zu versehen. Insbesondere im Straßenverkehr, Sport oder Militärbereich kann eine derartige Schutzbekleidung sinnvoll sein. Entsprechende Stoßdämpfungselemente werden unter anderem in Motorradbekleidung, beispielsweise als Gelenkprotektoren oder Rückenprotektoren, verwendet. Insbesondere ist auch der Einsatz von Helmen zum Schutz des Kopfbereichs eines Menschen zu nennen.
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Zur Stoßdämpfung, beispielsweise für oder in einem Helm, ist es aus der Praxis bekannt, Stoßdämpfungselemente aus einer Kombination von hartem Schaum (Knautschzone bzw. Crashzone) und einem nachträglich aufgeklebten weichen Schaum (Komfortzone) herzustellen. Der harte Materialteil fungiert dabei als Energieabsorber und der weiche Schaum dient dem Komfort und wird körpernah, teilweise auch direkt auf der Haut, getragen. Der wesentliche Energieabsorber des Stoßes ist dabei die Knautschzone, die hierzu häufig aus styroporähnlichem, brüchigem Material hergestellt ist. Selbstverständlich wird auch die Komfortzone einen Teil der (verbleibenden) Stoßenergie aufnehmen.
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An Stoßdämpfungselemente, beispielsweise für Bergsteigerhelme, werden strenge Anforderungen, oft auch auf Basis gesetzlicher Normen, gestellt. Insbesondere muss eine Stoßdämpfung in einem weiten Temperaturbereich, beispielsweise von –20 °C bis 35 °C, nahezu uneingeschränkt gegeben sein. Materialalterungserscheinungen und Materialermüdungserscheinungen sollten möglichst ausbleiben.
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Ein bekanntes Problem des Stands der Technik ist, dass die Stoßdämpfungselemente, wie beispielsweise in Helmen verbaut, ihre schützende Wirkung nur bei einem ersten Aufschlag bzw. Stoß voll und ganz erfüllen. Bei einem zweiten Aufschlag wird der benötigte (bzw. vorgeschriebene) Dämpfungswert meist weit unterschritten. Laut DIN EN 12492:2012 betreffend Bergsteigerhelme darf bei der vertikalen Stoßdämpfung die übertragene Kraft auf einen Prüfkopf 10 kN nicht überschreiten. Bei einem zweiten Aufschlag kann der Wert bei einem herkömmlichen Helm bzw. Stoßdämpfungselement nach dem Stand der Technik bereits bei über 21 kN liegen. Demzufolge ist das Stoßdämpfungselement für einen weiteren Gebrauch meist nicht mehr verwendbar und muss nach jedem Aufschlag ausgetauscht werden. Insbesondere kann es vorkommen, dass das Material der Knautschzone bei einem ersten Aufschlag bricht und somit vollkommen ungeeignet für eine Mehrfachanwendung ist.
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Ein weiteres Problem des Stands der Technik liegt auch in der Herstellung der Stoßdämpfungselemente. Wie eingangs erwähnt, besteht ein Stoßdämpfungselement üblicherweise aus zwei Dämpfungszonen, der Knautschzone und der Komfortzone. Bei den gängigen Herstellungsverfahren ist es üblich, die Komfortzone auf die Knautschzone nachträglich aufzukleben, was die Herstellung durch den zusätzlichen Arbeitsschritt aufwändiger macht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stoßdämpfungselement zum Schutz eines Körperteils bereitzustellen, das die Nachteile des Stands der Technik beseitigt und insbesondere eine Mehrfachverwendung in einem großen Temperaturbereich ermöglicht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Stoßdämpfungselements zum Schutz eines Körperteils mit geringem Aufwand zu ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Anspruch 1 gelöst.
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Hinsichtlich eines vorteilhaften Verfahrens zur Herstellung eines Stoßdämpfungselements wird die Aufgabe durch Anspruch 16 gelöst.
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Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Stoßdämpfungselement zum Schutz eines Körperteils umfasst eine dem Körperteil zugewandte Innenfläche und eine dem Körperteil abgewandte Außenfläche und weist einen Schaumstoff auf.
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Erfindungsgemäß ist in den Schaumstoff wenigstens eine flächige textile Einlage eingebettet, wobei die wenigstens eine flächige textile Einlage eine Maschenstruktur aufweist.
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Überraschend hat sich gezeigt, dass die Kombination eines Schaumstoffs mit einer flächigen textilen Einlage zu einer exzellenten Rückprallelastizität führen kann. Die Druckspannungsverformungseigenschaften der Materialkombination sind vorteilhafter als die Eigenschaften der Materialien alleine. Hierdurch kann ein Stoßdämpfungselement geschaffen werden, das einen geforderten Grenzwert (beispielsweise 10 kN) zur Stoßdämpfung auch bei einem sogenannten Mehrfachimpact, also mehrfachen Aufschlägen bzw. mehrfachen Stößen einhalten kann. Ein solches Stoßdämpfungselement ist somit einsetzbar für Stoßdämpfungen jeglicher Art im Körperschutzbereich und kann außerdem auch vorteilhafte ballistische Dämpfungseigenschaften aufweisen. Durch eine entsprechende Auslegung bzw. Kombination der Materialien Schaumstoff und textile Einlage kann das erfindungsgemäße Dämpfungselement für verschiedene Einsatzzwecke variabel und individuell angepasst werden.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Stoßdämpfungselement wenigstens zwei Dämpfungszonen aufweist, wobei zumindest eine erste Dämpfungszone eine Knautschzone bildet und mit einer ersten flächigen textilen Einlage versehen ist, und zumindest eine zweite Dämpfungszone eine Komfortzone bildet und mit einer zweiten flächigen textilen Einlage, die von der ersten flächigen textilen Einlage abweichende Eigenschaften aufweist, versehen ist oder keine flächige textile Einlage aufweist.
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Insbesondere zur Erhöhung des Tragekomforts eines Bekleidungsstücks, das aus einem Stoßdämpfungselement besteht oder ein Stoßdämpfungselement umfasst oder mehrere Stoßdämpfungselemente umfasst, kann die Ausbildung verschiedener Dämpfungszonen in einem Stoßdämpfungselement von Vorteil sein. Der Tragekomfort kann erhöht werden, wenn die dem Körper zugewandte Komfortzone (die zweite Dämpfungszone) eine geringere Festigkeit aufweist als die Knautschzone (die erste Dämpfungszone). Das Material ist dann weicher und angenehmer zu tragen. Anwendungsspezifisch können auch mehr als zwei Dämpfungszonen vorgesehen sein.
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Vorzugsweise können zwei flächige textile Einlagen oder drei flächige textile Einlagen oder auch beliebig viele textile Einlagen in dem Schaumstoff vorgesehen sein. Die textilen Einlagen können dabei in ihren Eigenschaften unterschiedlich ausgelegt sein. Durch die Verwendung unterschiedlicher textiler Einlagen oder den Verzicht auf eine textile Einlage (insbesondere in der zweiten Dämpfungszone) können die Verformungseigenschaften des Materials in verschiedenen Zonen flexibel eingestellt werden. Beispielsweise kann eine zum Körper hin absteigende Dämpfungswirkung des Materials vorgesehen sein, wodurch das Material zum Körper hin stufig weicher wird.
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Selbstverständlich können auch mehrere verschiedene Dämpfungszonen (erste, zweite, dritte, etc.) gebildet werden, wobei die verwendeten textilen Einlagen identische Eigenschaften zueinander aufweisen.
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Erfindungsgemäß können eine oder mehrere erste Dämpfungszonen vorgesehen sein. Erfindungsgemäß können auch eine oder mehrere zweite Dämpfungszonen vorgesehen sein.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass sich die wenigstens eine flächige textile Einlage parallel zu einer Innenfläche und/oder einer Außenfläche des Stoßdämpfungselements erstreckt. Es kann vorgesehen sein, dass sich die wenigstens eine flächige textile Einlage wenigstens annähernd über die gesamte Länge und/oder die gesamte Breite des Stoßdämpfungselements erstreckt.
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Alle flächigen textilen Einlagen verlaufen vorzugsweise parallel zueinander. Sie verlaufen dann im Wesentlichen parallel zu einer (gegebenenfalls auch gekrümmten) Fläche, die senkrecht zu einer erwarteten Stoßrichtung oder dem Einschlag eines ballistischen Geschosses steht. Es ist vorteilhaft, wenn sich die mit der textilen Einlage versehene Fläche über die komplette Länge und Breite des Stoßdämpfungselements erstreckt, wodurch die erfindungsgemäße Kombination aus textiler Einlage und Schaumstoff ihre volle Wirkung im kompletten Stoßdämpfungselement entfalten kann.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Stoßdämpfungselement gebogen ausgebildet ist. Hierzu kann insbesondere die Außenfläche einen größeren Radius aufweisen als die Innenfläche. Das Stoßdämpfungselement kann allerdings auch beliebige andere Formen annehmen bzw. in beliebigen anderen Formen ausgebildet sein.
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Auch bei einem gebogenen oder anderweitig geformten Stoßdämpfungselement kann es von Vorteil sein, wenn die textile Einlage oder die textilen Einlagen parallel zu der Außenfläche bzw. der Innenfläche des Stoßdämpfungselements verlaufen. Eine gebogene Form kann von Vorteil sein, da sich ein derartig geformtes Stoßdämpfungselement, beispielsweise in Form eines Polsters (auch: PADs) leicht in einem Helm befestigen lässt.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Innenfläche des Stoßdämpfungselements, also die zum Körper hin weisende Fläche, wenn das Stoßdämpfungselement korrekt getragen wird, durch die zweite Dämpfungszone oder eine Außenfläche der flächigen textilen Einlage der zweiten Dämpfungszone oder eine Abschlusstextilie gebildet ist.
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Die genannten Ausführungen können den Tragekomfort eines mit erfindungsgemäßen Stoßdämpfungselementen ausgestatteten Bekleidungsstücks abermals erhöhen.
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Eine Abschlusstextilie kann sowohl bei einem Stoßdämpfungselement mit nur einer Dämpfungszone als auch bei einem Stoßdämpfungselement mit mehreren Dämpfungszonen vorgesehen sein.
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Durch die zweite Dämpfungszone, also die Komfortzone, die zum Körper hin getragen wird, ist das Stoßdämpfungselement nahezu unabhängig von den Materialeigenschaften der Knautschzone komfortabel zu tragen.
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Beim Tragen der Stoßdämpfungselemente auf der Haut kann es den Komfort und/oder hygienische Aspekte verbessern, wenn die dem Körper zugewandte Innenfläche des Stoßdämpfungselements mit einer Textilie ausgekleidet ist. Eine solche Textilie kann zum Beispiel nach Fertigung des Stoßdämpfungselements als separate Abschlusstextilie auf die Innenseite des Stoßdämpfungselements aufgebracht, vorzugsweise aufgeklebt, werden und somit die Innenfläche des Stoßdämpfungselements ausbilden. Alternativ ist es denkbar, dass die flächige textile Einlage der zweiten Dämpfungszone, also der Komfortzone, nicht vollständig vom Schaumstoff eingeschlossen ist, sondern die textile Einlage zumindest teilweise frei bleibt, so dass eine Seite der textilen Einlage die Innenfläche des Stoßdämpfungselements ausbildet. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass die zum Körper hin weisende Fläche der zweiten Dämpfungszone einen derart beschaffenen Schaumstoff aufweist, dass sich dieser angenehm auf der Haut anfühlt.
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Es ist allerdings zu bevorzugen, dass die Innenfläche durch eine Textilie gebildet wird.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die erste Dämpfungszone bzw. die ersten Dämpfungszonen wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 60%, besonders bevorzugt wenigstens 70% und ganz besonders bevorzugt wenigstens 80% der Dicke des Stoßdämpfungselements umfasst bzw. umfassen.
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Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, wenn die Knautschzone bei einem Stoßdämpfungselement im Vergleich zur Komfortzone einen großen bis hin zu dem größten Teil des Stoßdämpfungselements umfasst. Bereits durch eine verhältnismäßig dünne Komfortzone kann der Tragekomfort ausreichend gut sein, weshalb bei einer vorgegebenen Dicke des Stoßdämpfungselements die Knautschzone den größten Teil der Dicke/Stärke des Stoßdämpfungselements einnimmt, wodurch exzellente Dämpfungseigenschaften erreicht werden können.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Schaumstoff die Maschen der Maschenstruktur wenigstens einer flächigen textilen Einlage durchdringt und die flächige textile Einlage vollständig einschließt.
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Es kann von Vorteil sein, wenn die textile Einlage von dem Schaumstoff vollständig eingeschlossen ist, da sich dann die erfindungsgemäße Stoßdämpfungswirkung maximal entfalten kann.
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Weiter kann die Herstellung des Stoßdämpfungselements wesentlich vereinfacht werden, wenn der Schaumstoff und die textile Einlage bzw. die Maschenstruktur der textilen Einlage derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Schaumstoff die textile Einlage durchdringen kann.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Schaumstoff ein Weichschaumstoff ist.
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Die Verwendung eines Weichschaumstoffs ist von Vorteil, da dadurch die Brüchigkeit des Materials, insbesondere in einem großen Temperaturbereich, minimiert ist.
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Erfindungsgemäß kann weiter vorgesehen sein, dass der Schaumstoff ein Polyurethan, vorzugsweise ein Polyurethan-Weichschaumstoff, ist. Dies hat sich als besonders geeignet herausgestellt.
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Es kann vorzugsweise ein Zweikomponenten-Polyurethan-Schaumstoffsystem verwendet werden. Ein Polyurethan-Weichschaumstoff kann aus Isocyanaten und Polyolen (mehrwertige Alkohole) hergestellt werden. In einem chemischen Prozess werden die flüssigen Ausgangsstoffe zu großen Kettenmolekülen verknüpft. Diese chemische Reaktion ist ein Anlagerungsprozess (Polyaddition), es entstehen keine Nebenprodukte. Durch die Hinzufügung von Wasser bildet sich Kohlenstoffdioxid (CO2) als Treibgas, welches das Gemisch aufschäumt und die Zellstruktur des Schaumstoffs ausbildet. Polyurethane können unterschiedlichste Eigenschaften aufweisen, abhängig von der Auswahl der Isocyanate, der Polyole und der Zusatzstoffe (Prozessadditive).
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Polyurethan-Weichschaumstoffe können in ihren Werkstoffeigenschaften gezielt dem Anforderungsprofil entsprechend gefertigt werden. So kann der Werkstoff hochtragfähig und stützend, druckentlastend oder sogar extrem weich hergestellt werden. Die Rohdichte (gemessen in kg/m3) eines Polyurethan-Weichschaumstoffes wird je nach Einsatz als Mindestrohdichte spezifiziert. Die Härte, gemessen als Strauchhärte in kPa oder als Eindrückhärte, gemessen in N, kann sehr niedrig (weich) bis sehr hoch (hart) eingestellt werden. Dies kann insbesondere durch Wahl der Temperatur, des Mischverhältnisses der Chemikalien, der Einstellung der Luftzufuhr oder einer Ausstoßzeit geschehen.
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Die Möglichkeit der Formgebung, Dicke, Farbe und der Einsatzzweck sind somit variabel und individuell anpassbar. Das Material kann eine sehr hohe Temperaturstabilität aufweisen, flammhemmend sein und gute hygienische Eigenschaften zeigen. Insbesondere wird kein Schweiß bzw. keine Flüssigkeit vom verwendeten Material des Stoßdämpfungselements aufgenommen.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine flächige textile Einlage als Abstandsgewirk oder Abstandsgestrick ausgebildet ist.
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Überraschend hat sich gezeigt, dass die Verwendung von sogenannten Abstandsgewirken und/oder Abstandsgestricken (auch 3D-Gewirke bzw. 3D-Gestricke genannt) zu besonders vorteilhaften Stoßdämpfungseigenschaften führen kann.
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Abstandsgewirke stellen doppelflächige Textilien dar, bei denen die beiden Warenflächen (nachfolgend auch Textilflächen oder Deckflächen genannt) durch abstandshaltende Verbindungsfäden auf Distanz gehalten werden. Es handelt sich bei den Abstandsgewirken um Maschenware bzw. Gewirke, die um die dritte Dimension erweitert wurden. Die beiden Warenflächen bzw. Textilflächen können gleich gestaltet sein oder zu einander unterschiedliche Musterungen bzw. Maschenstrukturen oder Materialeigenschaften aufweisen.
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Vorzugsweise wird als abstandshaltender Faden ein Monofil verwendet, wobei vorzugsweise Polyester als Grundstoff eingesetzt wird. Die Legung dieses abstandshaltenden Monofilfadens (auch: Polfaden) erfolgt zumeist kreuzförmig zwischen den textilen Deckflächen (Textilflächen) mit einem Kreuzungswinkel von annähernd 45°. Damit kann eine gute Verschiebefestigkeit der Deckflächen zueinander gewährleistet und einem Kippen der Struktur unter Druckbelastung vorgebeugt werden. Der Polyestermonofilfaden kann durch anschließende Veredlungsvorgänge, beispielsweise thermische Behandlung, so stabilisiert werden, dass eine dauerhafte Biegeelastizität gewährleistet wird und damit das Gewirk eine elastische Zusammendrückbarkeit ähnlich eines Schaumstoffs bekommt.
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Selbiges gilt im Wesentlichen vorzugsweise auch für Abstandsgestricke, wobei sich die Gestricke in bekannter Weise im Herstellungsprozess von der Herstellung der Abstandsgewirke unterscheiden.
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Die Abstandsgewirke bzw. Abstandsgestricke können mit nahezu allen gewünschten Dicken gefertigt werden, mögliche Dicken reichen von 1,5 bis 12 mm bzw. von 15 bis 50 mm. Es können aber auch sogenannte "High-Distance"-Gewirke mit Dicken von bis zu 65 mm hergestellt werden. Bei der Herstellung können gegebenenfalls gleichzeitig verschiedene Fadenmaterialien für die Abstandsgewirke bzw. Abstandsgestricke verwendet werden, wodurch sich vielfältige Konstruktionsmöglichkeiten ergeben, da dann zum Beispiel auch die Warenflächen, also insbesondere die textilen Außenflächen, zueinander verschieden sein können. Vorteilhafte Ausgestaltungen diesbezüglich sind nachfolgend noch dargestellt.
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Die Wahl des Abstandsgewirks bzw. Abstandsgestricks beeinflusst in hohem Maße das Endprodukt aus Schaumstoff und der textilen Einlage. Die Eigenschaften können insbesondere durch die Wahl der Dicke der Abstandsgewirke bzw. Abstandsgestricke bestimmt werden. Weiter kann eine geschlossene oder eine offene Vorder- bzw. Rückseite vorgesehen sein. Zusätzlich bestimmt die Menge und Anordnung der Monofilfäden die Eigenschaften der Abstandsgewirke bzw. Abstandsgestricke in hohem Maß.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine der flächigen textilen Einlagen aus einem ballistisch hochfesten Material gebildet ist und/oder ein ballistisch hochfestes Material aufweist.
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Zur Verbesserung der ballistischen Eigenschaften des Stoßdämpfungselements, d. h. vornehmlich der Eigenschaft, ein ballistisches Geschoss derart aufzuhalten, dass ein Trauma an dem zu schützenden Körperteil reduziert oder vermieden wird, kann wenigstens eine textile Einlage ausgebildet sein, um einen ballistischen Schutz darzustellen. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die textilen Einlagen, die aus dem hochfesten ballistischen Material gebildet sind bzw. dieses aufweisen, auf der dem Körperteil abgewandten Außenfläche bzw. nahe dieser Außenfläche angebracht sind. Erfindungsgemäß kann zusätzlich zu einer oder mehreren textilen Einlagen eine textile Einlage mit ballistisch schützenden Eigenschaften vorgesehen sein. Erfindungsgemäß kann jedoch auch nur eine textile Einlage vorgesehen sein, die dann gegebenenfalls über ballistische Eigenschaften verfügt. Die ballistisch schützende textile Einlage und/oder die nicht speziell ballistische ausgebildete textile Einlage können als zweidimensionale Einlage und/oder als Abstandsgestrick oder Abstandsgewirk ausgebildet sein, insbesondere sind auch Mischungen der Ausgestaltungen möglich.
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Eine ballistische Ausgestaltung eignet sich insbesondere für militärische Helme und Protektoren und Helme und Protektoren für Sicherheitskräfte, wie zum Beispiel der Polizei.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine der Textilflächen des Abstandsgewirks und/oder des Abstandsgestricks aus einem ballistisch hochfesten Material gebildet ist und/oder ein ballistisch hochfestes Material aufweist.
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Wie bereits erwähnt, können die Textilflächen des Abstandsgewirks bzw. Abstandsgestricks voneinander unterschiedlich sein. Dies kann entsprechend ausgenutzt werden, um eine oder beide, vorzugsweise eine der Textilflächen mit einem ballistischen Schutz auszubilden. Die Verwendung des Abstandsgewirks bzw. Abstandsgestricks bzw. einer deren Textilflächen als ballistisches Material stellt auch einen fertigungsbedingten Vorteil dar.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass eine der Textilflächen des Abstandsgewirks und/oder des Abstandsgestricks die Innenfläche des Stoßdämpfungselements, also die dem Körper zugewandte Fläche, bildet.
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Dadurch, dass die Textilflächen der Abstandsgewirke bzw. Abstandsgestricke unterschiedlich ausgestaltet sein können, kann es herstellungsbedingt vorteilhaft sein, eine dem Körper bzw. Körperteil zugewandte Textilfläche durch ein Abstandsgewirk bzw. ein Abstandsgestrick auszubilden.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Stoßdämpfungselement Lüftungsbohrungen und/oder Lüftungskanäle aufweist.
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Insbesondere zur Abführung der Körperwärme, also zur Erzielung verbesserter Lüftungseigenschaften, kann eine Ausführung mit Lüftungsbohrungen von Vorteil sein. Durch eine solche Ausführung wird eine Auflagefläche verringert. Die Lüftungsbohrungen bzw. Lüftungskanäle verlaufen dabei durch den Schaumstoff und wahlweise die textile Einlage bzw. die textilen Einlagen.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das Stoßdämpfungselement die Form eines Bekleidungsstücks oder eines Helms aufweist oder als Polster zur Befestigung an der Innenseite wenigstens eines Teilbereichs eines Bekleidungsstücks oder eines Helms ausgebildet ist.
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Bei der Gestaltung der Stoßdämpfungselemente als Polster zur Verwendung in beispielsweise Helmen kann es vorteilhaft sein, nicht überall im Helm Polster vorzusehen. Es können beispielsweise ein, zwei, drei, vier, fünf oder mehrere Stoßdämpfungselemente in einem Helm vorgesehen sein. Dadurch können die Lüftungseigenschaften, der Tragekomfort und die Schutzwirkung gezielt eingestellt werden.
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Zur Befestigung eines Stoßdämpfungselements an einem Bekleidungsstück oder einem Helm können Verbindungselemente vorgesehen sein. Es können insbesondere Verbindungselemente an der dem Körperteil abgewandten Außenfläche des Stoßdämpfungselements vorgesehen sein. Bei den Verbindungselementen kann es sich vorzugsweise um einen Teil eines Klettverschlusses handeln. Insbesondere kann dabei ein Hakenband, Flauschband, Filzkopfband oder Velourband vorgesehen sein. Es kann aber auch eine Klebefläche vorgesehen sein.
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Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass das Stoßdämpfungselement den Helm oder das Bekleidungsstück bildet. Insbesondere ein Helm kann vollständig oder annähernd vollständig aus dem Stoßdämpfungselement gebildet bzw. geformt sein, insbesondere kann auf eine zusätzliche feste Schale gegebenenfalls verzichtet werden.
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Es wird weiter ein Verfahren zum Herstellen eines Stoßdämpfungselements zum Schutz eines Körperteils vorgeschlagen. Erfindungsgemäß werden dabei folgende Herstellungsschritte umfasst:
- a) Einlegen wenigstens einer flächigen textilen Einlage mit einer Maschenstruktur in ein schalenförmiges Werkzeug, und
- b) Einspritzen eines Schaumstoffs in das schalenförmige Werkzeug derart, dass die Maschen der Maschenstruktur der flächigen textilen Einlage wenigstens teilweise durchdrungen werden.
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Die flächige textile Einlage kann dabei vorzugsweise ein Abstandsgewirk und/oder Abstandsgestrick sein. In das im Wesentlichen geschlossene schalenförmige Werkzeug kann vorzugsweise ein zunächst flüssiger Zweikomponenten-Polyurethan-Weichschaumstoff eingespritzt werden. Der flüssige Schaumstoff kann sich dann im Werkzeug verteilen, wobei er insbesondere die Maschenstruktur der textilen Einlage durchdringt und anschließend aushärtet.
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Es kann sich um einen beliebigen Schaumstoff handeln, der für die jeweilige Anwendung vorteilhafte Eigenschaften aufweist. Insbesondere kann ein Schaumstoff vorgesehen sein, der erst aushärtet, nachdem er in das Werkzeug eingespritzt wurde und das oder die Abstandsgewirke bzw. Abstandsgestricke erfindungsgemäß vollständig eingebettet hat.
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Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass vor dem Einspritzen des Schaumstoffs eine feinmaschige Trenntextilie in das schalenförmige Werkzeug derart eingelegt wird, dass eine erste Zone und eine zweite Zone voneinander getrennt sind, wobei der Schaumstoff in die erste Zone, die mit der wenigstens einen flächigen textilen Einlage versehen ist, eingespritzt wird und der Schaumstoff und die feinmaschige Trenntextilie derart beschaffen sind, dass der Schaumstoff erst bei steigendem Druck durch die Trenntextilie gedrückt wird und in die zweite Zone gelangt.
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Insbesondere wenn die zweite Dämpfungszone, also die Komfortzone, derart gebildet werden soll, dass in dieser keine textile Einlage bzw. kein Abstandsgewirk bzw. kein Abstandsgestrick enthalten ist, kann es von Vorteil sein, genanntes Trenntextil vorzusehen. Im Gegensatz zum Stand der Technik kann dabei ohne zusätzliche Arbeitsschritte, wie beispielsweise Kleben, ein Stoßdämpfungselement hergestellt werden, welches an der dem Körper zugewandten Innenfläche einen Schaumstoff mit abweichenden Eigenschaften aufweist, wobei der Schaumstoff insbesondere weicher ist.
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Unter dem Merkmal "feinmaschiger" ist insbesondere auch zu verstehen, dass die Trenntextilie feinmaschiger bzw. feiner ist als die wenigstens eine flächige textile Einlage in der ersten Dämpfungszone. Bei der Trenntextilie kann es sich um ein Abstandsgewirk oder ein Abstandsgestrick handeln, vorzugsweise handelt es sich jedoch um eine zweidimensionale Textilie oder ein Abstandstextil mit einer geringeren Dicke als die der flächigen textilen Einlage der ersten Dämpfungszone.
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Es wird weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung des Stoßdämpfungselements vorgeschlagen. Erfindungsgemäß ist hierzu ein Werkzeug mit einem schalenförmigen Oberteil und einem schalenförmigen Unterteil und wenigstens einer Einspritzöffnung vorgesehen.
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Eine solche Form für den Weichschaum kann vorzugsweise aus Aluminium bestehen. Das Werkzeug bzw. die Form kann vorzugsweise aus mindestens zwei Werkzeugteilen bestehen. Abhängig von dem verwendeten Schaumtyp kann ein beheiztes Werkzeug oder ein teilweise beheiztes Werkzeug vorteilhaft sein. Durch die Wahl der Geometrie des Werkzeugs können verschiedene Geometrien von Stoßdämpfungselementen hergestellt werden.
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Ein erfindungsgemäßes Werkzeug kann so konstruiert sein, dass in einem Arbeitsgang verschiedene Dämpfungszonen hergestellt werden können. Dies kann unter anderem mithilfe von unterschiedlichen Textilien geschehen, welche entsprechend im Werkzeug positioniert werden.
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Ein möglicher Aufbau des Werkzeugs kann dabei wie folgt aussehen. Es kann ein Aluminiumoberteil mit wenigstens einer Einfüllöffnung und einer Kammer mit eingelegtem, grobem Abstandstextil vorgesehen sein, wobei dieser Bereich (erste Zone) später die Knautschzone bzw. die erste Dämpfungszone bildet. Es kann weiter ein Aluminiumunterteil mit einer zweiten Kammer (zweite Zone) und gegebenenfalls der Möglichkeit, ein feineres Textil, insbesondere ein feineres Abstandstextil anzubringen, vorzugsweise einzuspannen, vorgesehen sein. Das eine Abstandstextil kann auch im Aluminiumoberteil angebracht sein. Vorgesehen ist, dass das feinere Abstandstextil die einlaufende Masse vorerst zurückhält. Beim Einspritzvorgang beginnt die Masse zunächst in der ersten Kammer aufzuschäumen, wobei durch den sich aufbauenden Druck durch das gespannte feinere Abstandstextil die Masse auch in die darauffolgende Kammer gelangt und dort annähernd frei schäumen kann. Dies kann zu einer weicheren Zone, der sogenannten Komfortzone, führen. Selbstverständlich kann das Werkzeug auch aus anderen Materialien als Aluminium gebildet sein.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
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Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Die Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann zu weiteren sinnvollen Kombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
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Es zeigt schematisch:
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1a eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Stoßdämpfungselement mit einer textilen Einlage, die als Abstandsgewirk ausgebildet ist;
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1b eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Stoßdämpfungselement mit einer textilen Einlage, die als Abstandsgewirk ausgebildet ist, in einer weiteren Ausführungsform;
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2 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Stoßdämpfungselement mit einer textilen Einlage, die als Abstandsgewirk ausgebildet ist, und mit einer Abschlusstextilie;
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3 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Stoßdämpfungselement mit zwei textilen Einlagen, die jeweils als Abstandsgewirk ausgebildet sind;
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4 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Stoßdämpfungselement mit zwei textilen Einlagen, die jeweils als Abstandsgewirk ausgebildet sind, in einer weiteren Ausführungsform;
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5 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Stoßdämpfungselement mit zwei Abstandsgewirken gemäß 4 mit einer Abschlusstextilie;
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6 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Stoßdämpfungselement mit einer textilen Einlage, die als Abstandsgewirke ausgebildet ist, mit einer Trenntextilie und mit einer Abschlusstextilie;
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7 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Stoßdämpfungselement mit zwei textilen Einlagen, die jeweils als Abstandsgewirk ausgebildet sind, mit einer Trenntextilie und mit einer Abschlusstextilie und mit einer ballistischen Ausgestaltung;
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8 eine Draufsicht auf eine Maschenstruktur einer erfindungsgemäßen textilen Einlage;
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9 beispielhafte Druckspannungsverformungseigenschaften eines Abstandsgewirks, eines Polyurethan-Weichschaumstoffs und einer erfindungsgemäßen Kombination der Materialien in einem Stoßdämpfungselement;
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10 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfungselements mit Befestigungselementen in der Ausführung als Klettverschlusselemente;
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11 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfungselements mit Lüftungsbohrungen;
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12 eine Ansicht auf die Innenseite eines Helms mit sieben als Polster ausgebildeten erfindungsgemäßen Stoßdämpfungselementen;
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13 eine perspektivische Ansicht eines Helms, ausgebildet aus dem erfindungsgemäßen Stoßdämpfungselement in der Ausführung für einen Kampfsport;
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14 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfungselements in einer ersten Ausführungsform; und
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15 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfungselements in einer zweiten Ausführungsform.
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Die 1 bis 7 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Die gezeigten Ausführungen enthalten nur einen kleinen Teil der möglichen Ausbildungen der vorliegenden Erfindung. Die Merkmale aller gezeigten Ausführungsbeispiele lassen sich nahezu beliebig miteinander kombinieren.
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Die 1a zeigt einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Stoßdämpfungselement 1 zum Schutz eines Körperteils (hier nicht dargestellt). Das Stoßdämpfungselement 1 weist eine dem Körperteil zugewandte Innenfläche 2 und eine dem Körperteil abgewandte Außenfläche 3 auf. Das gezeigte Stoßdämpfungselement 1 weist einen Schaumstoff 4 auf. In den Schaumstoff 4 ist eine flächige textile Einlage 5 eingebracht. Die flächige textile Einlage 5 ist in den Ausführungsbeispielen als Abstandsgewirk 5 ausgebildet. Hierauf sind die Ausführungsbeispiele jedoch nicht beschränkt.
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Im Ausführungsbeispiel nach der 1a ist lediglich eine erste Dämpfungszone 6a vorgesehen.
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Das Abstandsgewirk 5 verläuft parallel zu der Innenfläche 2 und der Außenfläche 3 des Stoßdämpfungselements 1. Weiter erstreckt es sich über den kompletten dargestellten Ausschnitt des Stoßdämpfungselements 1. Das Abstandsgewirk 5 weist eine Maschenstruktur mit einer Vielzahl an Maschen 9 auf. Der Schaumstoff 4 durchdringt die Maschen 9 der Maschenstruktur des Abstandsgewirks 5 und schließt das Abstandsgewirk 5 vollständig ein. Das Abstandsgewirk 5 weist zwei Textilflächen 10 auf, die durch Abstandsfäden 11 (Polfäden) voneinander getrennt sind. Die erste Dämpfungszone 6a erstreckt sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel annähernd über die komplette Dicke des Stoßdämpfungselements 1.
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Der Schaumstoff 4 kann ein Weichschaumstoff sein, vorzugsweise ein Polyurethan-Weichschaumstoff.
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Anstelle eines Abstandsgewirks 5 kann selbstverständlich auch ein Abstandsgestrick oder eine zweidimensionale Textilie oder ähnliche textile Einlagen verwendet werden.
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Die beschriebenen Merkmale der 1a können auch auf alle weiteren Ausführungen der Erfindung, insbesondere nach den 1b und 2 bis 7, bezogen werden. Sie werden in den genannten Figuren nicht durchgängig im Detail erneut beschrieben.
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In 1b ist ein weiteres erfindungsgemäßes Stoßdämpfungselement 1 gezeigt, das eine gebogene Form aufweist. Ein solches Stoßdämpfungselement 1 kann beispielsweise sehr einfach in einem Helm 12 montiert bzw. an diesem angebracht werden. Es kann an Stelle der gebogenen Form auch eine beliebige andere Form vorgesehen sein.
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Die 2 zeigt eine weitere Ausführung des Beispiels aus 1a. Um den Tragekomfort des Stoßdämpfungselements 1 zu verbessern, wurde an der Innenfläche 2, also der dem Körperteil zugewandten Fläche, eine Abschlusstextilie 13 angebracht. Die Abschlusstextilie 13 kann beispielsweise an die Innenseite des Schaumstoffs 4 angeklebt sein.
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In 3 ist ein schematischer Schnitt durch ein Stoßdämpfungselement 1 mit zwei Dämpfungszonen 6a, 6b gezeigt. Dabei liegt eine erste Dämpfungszone 6a nahe der dem Körperteil abgewandten Außenfläche 3 des Stoßdämpfungselements 1 bzw. bildet die Außenfläche 3 mit aus. Eine zweite Dämpfungszone 6b ist an der dem Körperteil zugewandten Seite bzw. nahe der Innenfläche 2 des Stoßdämpfungselements 1 ausgebildet bzw. bildet die Innenfläche 2 mit aus.
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Die erste Dämpfungszone 6a bildet vorzugsweise eine Knautschzone 7 (Crashzone) und die zweite Dämpfungszone 6b vorzugsweise eine Komfortzone 8.
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Die zwei Dämpfungszonen 6a, 6b werden in ihren Eigenschaften insbesondere dadurch bestimmt, dass sich die Abstandsgewirke 5 in ihren Eigenschaften unterscheiden. Die Eigenschaften der Abstandsgewirke 5 können beispielsweise durch die Dicke bzw. den Abstand der Textilflächen 10, die Dicke und die Materialeigenschaften der Textilflächen 10, die Menge der Abstandsfäden 11 und die Dicke und die Materialeigenschaften der Abstandsfäden 11 bestimmt werden.
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In der 3 ist beispielhaft gezeigt, wie ein Abstandsgewirk 5 zur Verwendung in der ersten Dämpfungszone 6a (Knautschzone 7) aussehen kann. Das Abstandsgewirk 5 der ersten Dämpfungszone 6a ist dabei schmaler als das der zweiten Dämpfungszone 6b und weist stabilere Abstandsfäden 11 auf. Es ist demzufolge zu erwarten, dass in Kombination mit dem Schaumstoff 4 eine Dämpfungszone 6a gebildet wurde, die fester bzw. weniger weich ist als die zweite Dämpfungszone 6b. Die Knautschzone 7 kann dabei vorteilhaft verwendet werden, um die wesentliche Energie eines Aufschlags bzw. Stoßes bzw. Geschosses abzufangen, wobei die Komfortzone 8 für ein angenehmes Tragegefühl sorgt und selbstverständlich auch dazu dient, die auftretenden Kräfte zu dämpfen und zu verteilen.
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Die Darstellungen der Figuren sind bezüglich ihrer Proportionen und Maße nur als schematisch zu verstehen. Es kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass die Komfortzone 8 wesentlich dicker ausgeführt ist als die Knautschzone 7.
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In 4 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Stoßdämpfungselement 1 gezeigt, das ebenfalls zwei Dämpfungszonen 6a, 6b aufweist, ähnlich wie in 3 gezeigt. Im Gegensatz zu der Ausführung in 3 gehen nun allerdings die Abstandsgewirke 5 ineinander über. Das heißt, eine Textilfläche 10 des Abstandsgewirks 5 kann auch für ein zweites Abstandsgewirk 5 mitverwendet werden. Anders ausgedrückt, kann ein einzelnes Abstandsgewirk 5 im vorliegenden Fall auch mit mehr als zwei Textilflächen 10 versehen sein, also nicht nur aus textilen Außenflächen sondern auch aus textilen Innenflächen bestehen. Selbstverständlich kann eine beliebige Anzahl Dämpfungszonen 6a, 6b durch eine beliebige Anzahl Abstandsgewirke 5 realisiert sein. Insbesondere können eine, zwei oder drei erste Dämpfungszonen 6a und eine, zwei oder drei zweite Dämpfungszonen 6b vorgesehen sein. Wie in 4 beispielhaft gezeigt, können zur Ausbildung der verschiedenen Dämpfungszonen 6a, 6b auch weniger Abstandsgewirke 5 Verwendung finden als Dämpfungszonen 6a, 6b vorgesehen sind.
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Alternativ können auch noch weitere Dämpfungszonen 6c, zum Beispiel dritte Dämpfungszonen 6c und vierte Dämpfungszonen, vorgesehen sein, die von der oder den ersten und zweiten Dämpfungszonen 6a, 6b abweichende Eigenschaften aufweisen.
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In 5 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung gezeigt. Dabei ist das Ausführungsbeispiel nach der 3 mit der ersten und der zweiten Dämpfungszone 6a, 6b, die durch die zwei separierten Abstandsgewirke 5 gebildet sind, modifiziert. Wie bereits bei 2 erwähnt, kann die Innenfläche 2 bzw. die dem Körperteil zugewandte Fläche des Stoßdämpfungselements 1, vor allem wenn das Stoßdämpfungselement 1 auf der Haut getragen werden soll, durch eine Abschlusstextilie 13 gebildet sein, um den Tragekomfort zu erhöhen. Um die Herstellung des Stoßdämpfungselements 1 wirtschaftlicher und in der Herstellung einfacher zu gestalten und insbesondere ein Aufkleben einer Abschlusstextilie 13 auf die Innenseite des Schaumstoffs 4 zu vermeiden, kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass eine Außenfläche 10 des Abstandsgewirks 5 verwendet wird, um das Stoßdämpfungselement 1 in der Art einer Abschlusstextilie 13 abzuschließen.
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In 5 ist gezeigt, wie das Abstandsgewirk 5 der zweiten Dämpfungszone 6b, also der Komfortzone 8, hierzu verwendet werden kann. Es ist also nicht erforderlich, eine separate Abschlusstextilie 13 auf den Schaumstoff 4 oder das Abstandsgewirk 5 anzubringen. Dies kann eine Kostenersparnis und eine Zeitersparnis in der Herstellung bedeuten.
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Die 6 zeigt eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfungselements 1, wobei abermals eine erste und eine zweite Dämpfungszone 6a, 6b gebildet sind, wobei die erste Dämpfungszone 6a eine Knautschzone 7 bildet und mit einem Abstandsgewirk 5 versehen ist und die zweite Dämpfungszone 6b, also die Komfortzone 8, keine textile Einlage aufweist. Vornehmlich aus Gründen der Fertigung kann optional eine Trenntextilie 14 in den Schaumstoff 4 eingebracht werden. Die Trenntextilie 14 befindet sich unterhalb des Abstandsgewirks 5 der ersten Dämpfungszone 6a und sorgt für eine Separierung der Dämpfungszonen 6a, 6b. Die Trenntextilie 14 kann erfindungsgemäß selbstverständlich auch als eine weitere textile Einlage ausgebildet sein, die eine zweite erste Dämpfungszone 6a oder eine dritte Dämpfungszone 6c (mit von der ersten und der zweiten Dämpfungszone 6a, 6b abweichenden Eigenschaften) ausbildet. Das heißt, es können in der 6 folglich eine erste Dämpfungszone 6a und eine dritte Dämpfungszone 6c (nicht näher bezeichnet) gemeinsam die Knautschzone 7 bilden und eine zweite Dämpfungszone 6b, die die Komfortzone 8 bildet, vorhanden sein. Aus Gründen des Tragekomforts kann zusätzlich, wie dargestellt, eine Abschlusstextilie 13 vorgesehen sein.
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Dadurch, dass in der Ausführung nach 6 bei der zweiten Dämpfungszone 6b keine textile Einlage vorgesehen ist, besteht die Komfortzone 8 ausschließlich aus dem Schaumstoff 4 und kann dementsprechend in ihren Dehnungseigenschaften sehr weich ausfallen. Der Tragekomfort eines solchen Stoßdämpfungselements 1 ist daher sehr hoch.
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Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung zeigt 7. Wie bei 6 ist eine zweite Dämpfungszone 6b (Komfortzone 8) vorgesehen, die keine flächige textile Einlage aufweist. Die Innenfläche 2 ist durch eine Abschlusstextilie 13 gebildet. Weiter dargestellt ist, dass zwei Abstandsgewirke 5 mit unterschiedlichen Eigenschaften eine erste Dämpfungszone 6a und eine dritte Dämpfungszone 6c ausbilden, die gemeinsam die Knautschzone 7 realisieren.
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Besonders hervorzuheben ist, dass die Ausführung der 7 ein äußeres Abstandsgewirk 5 zeigt, bei dem eine der Textilflächen 10 aus einem ballistisch hochfesten Material 15 gebildet ist. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass für die äußere Textilfläche 10 des gezeigten Abstandsgewirks 5 ein anderer Faden bzw. eine andere Herstellungsart verwendet wird und/oder die entsprechende Textilfläche 10 dicker ist und/oder kleinere Maschen 9 aufweist.
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Es kann alternativ oder ergänzend auch ein beliebiges weiteres ballistisches Material 15' (gestrichelt in der 7 dargestellt) vorsehen sein. Das weitere ballistische Material 15' kann dann ebenfalls in den Schaumstoff 4 eingebettet sein oder ähnlich einer Abschlusstextilie 13 auf das Stoßdämpfungselement 1 aufgeklebt sein.
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Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, ein ballistisches Material 15, 15' auf der dem Körperteil abgewandten Außenfläche 3 oder nahe der dem Körperteil abgewandten Außenfläche 3 anzubringen.
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In 8 ist die Draufsicht einer beispielhaften erfindungsgemäßen textilen Einlage 5 bzw. eine Textilfläche 10 eines Abstandsgewirks 5 mit einer Maschenstruktur mit Maschen 9 gezeigt. Die Maschenstruktur kann beispielsweise eine hexagonale Form aufweisen. Die Maschenstruktur kann je nach Anforderungen an die textile Einlage 5 bzw. Textilfläche 10 allerdings auch andere Maschenstrukturen aufweisen. Weiterhin kann die Dicke der Fäden, die Materialbeschaffenheit der Fäden und die Größe der Maschen 9 modifiziert werden.
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Zur Verdeutlichung der Vorteile der erfindungsgemäßen Kombination eines Schaumstoffs 4 und eines Abstandsgewirks 5 ist in 9 ein Spannungsverformungsdiagramm gezeigt. Die dargestellten absoluten Werte für Verformung und Spannung sind dabei nur beispielhaft zu verstehen. Gezeigt sind die Belastungskurven B und Entlastungskurven E des Spannungsverlaufs 16 eines Abstandsgewirks 5, des Spannungsverlaufs 17 eines Polyurethan-Schaumstoffs und des Spannungsverlaufs 18 einer erfindungsgemäßen Materialkombination. Es ist ersichtlich, dass ein Material bestehend aus einer Kombination aus Schaumstoff 4 und Abstandsgewirk 5 wesentlich bessere Materialeigenschaften aufweist, als die einzelnen Materialien. Dadurch ist es insbesondere möglich, dass ein hieraus gefertigtes Stoßdämpfungselement 1 multiple Stöße bzw. Schläge abfangen kann, ohne ersetzt zu werden. Die Verformung ist in hohem Maß reversibel. Obwohl die Verformung derart reversibel ist, können vom Material dennoch massive Spannungsspitzen abgefangen werden. Das erfindungsgemäße Stoßdämpfungselement 1, bestehend aus der gezeigten Materialkombination, eignet sich damit besonders gut zum Schutz eines menschlichen Körperteils.
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Die 10 zeigt die Ausführung eines Stoßdämpfungselements 1 als Polster. Das gezeigte Polster ist beispielhaft gebogen geformt und kann in dieser Ausführung beispielsweise in einen Helm 12 eingeklebt oder anderweitig befestigt werden. Zur Montage des Polsters können bestimmte Befestigungsmittel oder Klebepunkte oder Teile eines Klettverschlusses 19 an den Außenflächen 3 vorgesehen sein. Die Anzahl der Befestigungsmittel, zum Beispiel der Klettverschluss, ist beliebig.
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In 11 ist gezeigt, wie die Auflagefläche eines als Polster ausgebildeten Stoßdämpfungselements 1 verringert werden kann, indem Lüftungsbohrungen 20 und/oder Lüftungskanäle vorgesehen sind. Durch die gezeigten Lüftungsbohrungen 20, die sich gleichmäßig oder ungleichmäßig (in 11 ungleichmäßig) über das Stoßdämpfungselement 1 verteilen können, kann insbesondere der Tragekomfort erhöht werden. Ferner können auch die Materialeigenschaften nach der Herstellung bzw. die Dehnungseigenschaften des Stoßdämpfungselements 1 anwendungsspezifisch modifiziert werden. Die Anzahl der Lüftungsbohrungen 20 ist beliebig, jedoch vorzugsweise derart gewählt, dass die Dämpfungseigenschaften nicht signifikant negativ beeinflusst werden.
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In 12 ist dargestellt, wie ein bzw. mehrere Stoßdämpfungselemente 1, beispielsweise in der Ausführung eines Polsters, wie in 10 und 11 gezeigt, auf der Innenseite eines Helms 12 angebracht werden können. Die Stoßdämpfungselemente 1 bzw. die Polster können dabei entsprechend in der Form des Helms 12 ausgeführt bzw. hieran angepasst sein. Es können verschiedene Formen und Größen vorgesehen sein. Insbesondere ist es denkbar, einen Helm 12 nicht vollständig mit Stoßdämpfungselementen 1 zu versehen. In gezeigter Ausführung der 12 werden sieben Stoßdämpfungselemente 1 verwendet. Es kann allerdings auch nur ein Stoßdämpfungselement 1 vorgesehen sein. Die Anzahl ist beliebig.
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In 13 ist gezeigt, wie ein vollständiger Helm 12 durch ein oder mehrere erfindungsgemäße Stoßdämpfungselemente 1 aufgebaut sein kann. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Helm 12 für einen Kampfsport handeln. Vorzugsweise ist der Helm aus einem einteiligen Stoßdämpfungselement 1 hergestellt.
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Die 12 und 13 zeigen exemplarisch eine Anwendung des erfindungsgemäßen Stoßdämpfungselements 1 zur Stoßdämpfung am Beispiel eines Helms 12. Selbstverständlich können die erfindungsgemäßen Stoßdämpfungselemente 1 für beliebige Bekleidungsstücke vorgesehen sein. Die Stoßdämpfungselemente 1 können dabei die Form eines Bekleidungsstücks aufweisen oder wenigstens an Teilbereichen eines Bekleidungsstücks angebracht sein, zum Beispiel auch in Taschen zur Aufnahme von Protektoren eingeschoben werden.
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Ein vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen eines Stoßdämpfungselements 1 zum Schutz eines Körperteils umfasst zumindest das Einlegen einer flächigen textilen Einlage 5 mit einer Maschenstruktur in ein schalenförmiges Werkzeug 21 und das anschließende Einspritzen eines Schaumstoffs 4 in das schalenförmige Werkzeug 21. Beim Einspritzen des Schaumstoffs 4 sollen die Maschen 9 der Maschenstruktur der flächigen textilen Einlage 5 wenigstens teilweise durchdrungen werden.
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14 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug 21 zur Fertigung eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfungselements 1. Das Werkzeug 21 kann zwei schalenförmige Teile, nämlich ein schalenförmiges Oberteil 21a und ein schalenförmiges Unterteil 21b, aufweisen. Ferner kann zumindest eine Einspritzöffnung 22 vorsehen sein. Gegebenenfalls kann das Werkzeugt 21 auch einteilig oder in einer Art ausgebildet sein, bei der mehrere Teile, beispielsweise alle Seitenwände, einzeln zusammengesetzt werden können. Das dargestellte Werkzeug 21 kann für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Stoßdämpfungselements 1 verwendet werden.
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Zur Herstellung eines Stoßdämpfungselements 1 können zunächst eine oder mehrere flächige textile Einlagen, beispielsweise Abstandsgewirke 5 (in 14 sind zwei Abstandsgewirke 5 gezeigt) in das schalenförmige Werkzeug 21 eingelegt werden. Das schalenförmige Werkzeug 21 der 14 eignet sich insbesondere zur Ausbildung einer ersten Dämpfungszone 6a und einer zweiten Dämpfungszone 6b, wobei das schalenförmige Oberteil 21a vornehmlich geeignet ist, die erste Dämpfungszone 6a auszubilden. Es ist von Vorteil, wenn die Dämpfungszone 6a, welche die Knautschzone 7 bildet, einen möglichst großen Teil der Dicke des Stoßdämpfungselements 1 einnimmt.
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Nach Einlegen der Abstandsgewirke 5 kann das Werkzeug 21 zunächst geschlossen werden. Anschließend kann ein Schaumstoff 4, beispielsweise ein Polyurethan-Weichschaumstoff als Zweikomponenten-Schaumstoff in das schalenförmige Werkzeug 21 durch die Einspritzöffnung 22 eingespritzt werden. Dabei wird insbesondere darauf Wert gelegt, dass die Maschen 9 der Maschenstruktur der Abstandsgewirke 5 (bzw. der textilen Einlagen) wenigstens teilweise durchdrungen werden. Erfindungsgemäß wird wenigstens eine flächige textile Einlage 5 in den Schaumstoff 4 eingebettet.
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Das gezeigte Werkzeug 21 der 14 ist in der Darstellung seiner Proportionen und Maße, insbesondere der Merkmale zueinander, nur schematisch zu verstehen. Selbiges gilt für die Darstellungen der anderen Figuren, insbesondere der 1 bis 7. Beispielsweise kann die Höhe des schalenförmigen Oberteils 21a des Werkzeugs 21 kleiner sein als die Höhe des schalenförmigen Unterteils 21b des Werkzeugs 21. Weiterhin können sich die Verhältnisse der Dämpfungszonen 6a, 6b und 6c und der Knautschzone 7 und Komfortzone 8 zueinander wesentlich von den gezeigten Verhältnissen in den Figuren unterscheiden. Insbesondere kann es von Vorteil sein, wenn die Knautschzone größer (dicker) ist als die Komfortzone, wobei dies im Wesentlichen von der Anwendung und Auslegung des Dämpfungselements 1 abhängt. Das Werkzeug 21 kann in seinen Proportionen an das zu fertigende Dämpfungselement 1 angepasst werden.
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In 15 ist ein weiteres Beispiel für die Herstellung eines Stoßdämpfungselements 1 durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug 21 gezeigt. Das Werkzeug 21 kann dasselbe sein wie das der 14. Zur Herstellung eines Stoßdämpfungselements 1 in der Art wie von 6 gezeigt, bei dem die zweite Dämpfungszone 6b keine flächige textile Einlage aufweist, kann das Herstellungsverfahren, das im Zuge der 14 beschrieben wurde, modifiziert werden. Es kann von Vorteil sein, vor dem Einspritzen des Schaumstoffs 4 eine feinmaschige Trenntextilie 14 in das schalenförmige Werkzeug 21 bzw. zwischen dessen schalenförmigen Oberteil 21a und dem schalenförmigen Unterteil 21b derart einzulegen bzw. einzuspannen, dass eine erste Zone und eine zweite Zone des Innenraums voneinander getrennt sind. Wird anschließend der Schaumstoff 4 durch die obere Einspritzöffnung 22, beispielsweise in zunächst flüssiger Form, eingespritzt, verteilt er sich in der ersten (oberen) Zone – also der Zone, die später die erste Dämpfungszone 6a (Knautschzone 7) bildet. Der Schaumstoff 4 und die feinmaschige Trenntextilie 14 können so ausgelegt sein, dass der Schaumstoff 4 erst bei steigendem Druck in die zweite Zone gelangt. Sobald er in die zweite Zone gelangt ist, kann er dort ungehindert aufschäumen. Dadurch entsteht eine sehr weiche Schaumstruktur in der zweiten Dämpfungszone 6b (Komfortzone 8) und der Tragekomfort eines hierdurch gefertigten Stoßdämpfungselements 1 kann sehr hoch ausfallen. Nach Aushärtung des Schaumstoffs 4 kann es vorteilhaft sein, herausragende Enden bzw. Flächen der Trenntextilie 14 zu entfernen.
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Weitere Modifikationen des Herstellungsverfahrens und der Vorrichtung zur Herstellung, um die in den 1 bis 7 gezeigten Ausführungsformen herzustellen, sind für den Fachmann ohne weiteres möglich, aufgrund der bisherigen Beschreibung das Herstellungsverfahren bzw. der Vorrichtung. Beispielsweise könnte nach dem Aushärten des Schaumstoffs 4 eine Abschlusstextilie 13 an die Innenseite zur Bildung der Innenfläche 2 und ein ballistisch hochfestes Material 15 an die Außenseite zur Bildung der Außenfläche 3 angeklebt werden. Außerdem können Materialabtragungen in der Art von Lüftungsbohrungen 20 und/oder Lüftungskanälen vorgesehen sein. Weiter kann die Anbringung von Klebeflächen oder Klettverschlussteilen 19 an einem ausgehärteten oder teilweise ausgehärteten Schaumstoff 4 des Stoßdämpfungselements 1 vorgesehen sein.
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Anstelle der gezeigten Abstandsgewirke 5 der 14 können auch mehrere Abstandsgewirke 5 in ein einzelnes Werkzeugteil 21a, 21b zur Bildung mehrerer Dämpfungszonen 6a, 6b eingelegt werden. Es können auch Abstandsgewirke 5 oder sonstige textile Einlagen vorgesehen sein, bei denen eine der Textilflächen 10 zur Bildung einer Abschlusstextilie 13 oder eines ballistisch hochfesten Materials 15 verwendet werden kann. Selbstverständlich können auch Abstandsgewirke 5 verwendet werden, die aus mehr als zwei Textilflächen 10 bestehen, beispielsweise wie in der Ausführungsform der 4 dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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