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Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung
und eine Vorrichtung zum Dämpfen
mechanischer Bewegung, insbesondere Stöße und Schwingungen.
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Zum Dämpfen mechanischer Bewegungen
sind Dämpfungskörper aus
dämpfenden
Materialien bekannt. Solche dämpfenden
Materialien wandeln die Bewegungsenergie oder kinetische Energie
intern in Wärmeenergie
oder thermische Energie um. Dieser irreversible Verlust an kinetischer
Energie durch Umwandlung in thermische Energie wird auch als Dissipation
bezeichnet. Durch die Dämpfung
oder Dissipation wird die Bewegungsenergie der mechanischen Bewegung
verringert oder absorbiert und die Bewegung gedämpft, insbesondere die Kraftbelastung
bei einem Stoß oder
die Amplitude einer Schwingung in dem Dämpfungskörper herabgesetzt. Um nach
der Einwirkung einer mechanischen Belastung den Dämpfungskörper wieder
in seine ursprüngliche
Gestalt zu bringen, werden für
die Dämpfungskörper in
der Regel Materialien eingesetzt, die zugleich elastisch sind, also
eine rückstellende
Kraft gegen ihre Deformation zur Wiederherstellung der ursprünglichen
Form erzeugen.
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Dämpfungskörper zum
Dämpfen
von Stößen sind
insbesondere in Schuhsohlen von orthopädischen Schuhen oder von Sportschuhen
bekannt, Dämpfungsvorrichtungen
zum Dämpfen
oder Absorbieren von Schwingungen insbesondere zum Schutz vibrationsempfindlicher
Geräte
oder zum Entkoppeln stark vibrierender Geräte.
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In Schuhen, insbesondere im orthopädischen
Bereich, sind als Dämpfungsmaterialien
Latex (Kautschukemulsionen) und Kautschukschäume, Polyurethan-Weichschaumstoffe
und EVA-Schäume
bekannt.
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Collagene sind langkettige Eiweißstoffe
oder Proteine im menschlichen oder tierischen Körper, die aufgrund ihrer geringen
Dehnbarkeit und Steifheit Fasern hohe Zugfestigkeit verleihen. Collagene
finden sich als Baumaterial von Sehnen, Knochen und Bindegewebe
des Körpers.
Die Collagenmolekülstruktur
ist aus heutiger Sicht im Allgemeinen zusammengesetzt aus drei Ketten,
die in einer engen Dreifachhelix (triple helix) spiralig gedreht
sind. Es sind viele verschiedene Typen von Collagenen bisher entdeckt
worden. Üblicherweise enthalten
Collagene die Aminosäuren
Glycin, Prolin, Hydroxyprolin, Lysin und Hydroxylysin. Manche Typen von
Collagen sind glykosylatiert. Die meisten Collagentypen bilden Fasern
oder Fibrillen, können
aber durch Über-Kreuz-Verbindungen
zusätzlich
verbunden oder vernetzt werden, in der Regel durch Lysin-Nebenketten. Die
Seitverbindungen oder Vernetzung erlauben die Ausbildung von Membranen
oder flächigen
Gewebestruktur, beispielsweise in der Haut und vielen Organen.
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Die Collagene selbst sind wasserunlöslich, denaturieren
jedoch wie alle Proteine beim Erwärmen und verwandeln sich in
Wasser unter Erwärmung
allmählich
in Gelatine, die bekanntlich in heißem Wasser löslich ist
und beim Abkühlen
schon in 1 %iger Lösung
feste Gallerten bildet. Gelatine wird in Lebensmitteln, beispielsweise
Gummibärchen
oder Sülze,
eingesetzt. Collagene nennt man auch „Leimbildner", weil sie in
Wasser leimartig, stark quellende Eiweißkörper bilden und sich bei weiterer
Erwärmung
der gebildeten Gelatinelösung ein
wasserlöslicher
Leim bildet. Die Gesamtheit der aus Collagen erhaltenen wasserlöslichen
Eiweißprodukte einschließlich Gelatine
und Leim wird als Glutin bezeichnet. Aufgrund ihrer Bedeutung für den menschlichen Körper sind
Collagene in medizinischen und kosmetischen Anwendungen im Einsatz,
beispielsweise in der plastischen Chirurgie, als Ernährungsergänzung oder
in Hautkosmetika. Die aus den Collagenen gewonnenen Leime wurden
im Instrumentenbau als natürliche
Leime eingesetzt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe
zugrunde, eine Zusammensetzung anzugeben, die gute mechanische Dämpfungseigenschaften
aufweist, sowie ferner eine mechanischer Vorrichtung zum Dämpfen mechanischer
Bewegung, insbesondere eines Stoßes oder einer Schwingung,
anzugeben, die gute Dämpfungseigenschaften
aufweist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung
gelöst
durch eine Zusammensetzung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw.
eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 28.
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Die Erfindung beruht auf der neuen
Erkenntnis, dass die bislang nur im Bereich des menschlichen oder tierischen
Körpers
bekannten Collagene aufgrund ihrer besonderen Molekülstrukturen
in technischen Anwendungen mechanische Energie zu einem hohen Grad
dissipieren oder absorbieren können
und damit eine Bewegung oder Verformung dämpfen können. Dies erklärt sich
aus derzeitiger Sicht wohl so, dass die Collagenmoleküle auf eine
zu dämpfende
Bewegung oder Verformung durch Strecken, Torsion und/oder Ausweichen oder
eine andere Veränderung
der intramolekularen Raumstruktur reagieren und so die mechanische
Energie aufnehmen, die dann anschließend wieder in der Zusammensetzung
praktisch irreversibel dissipiert wird. Die beobachteten Dämpfungseigenschaften
erster mit Collagen hergestellter Zusammensetzungen und Dämpfungsvorrichtungen
waren so hervorragend, dass sich angesichts der leichten und kostengünstigen
Verfügbarkeit
von Collagenen sehr interessante Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben.
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Die Zusammensetzung (oder: die Substanz,
der Stoff) gemäß Anspruch
1 umfasst wenigstens die folgenden Bestandteile
- a)
wenigstens ein Collagen
- b) und wenigstens eine Trägermatrix
(oder: ein Trägermaterial,
ein umgebendes Materialgefüge,
eine Umhüllung)
für das
oder die Collagen(e),
- c) wobei die Trägermatrix
wenigstens ein reversibel, insbesondere elastisch, verformbares
(oder: deformierbares) Material enthält.
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Das oder die Materialien der Trägermatrix
und das oder die Collagene) sind im Allgemeinen miteinander vermischt
oder durchmischt oder durchsetzen einander in einem Gemenge oder
einer Mischung und können
insbesondere auch chemische oder physikalische Verbindungen miteinander
aufweisen, die aber den chemischen Charakter der einzelnen Bestandteile
in der Zusammensetzung nicht wesentlich verändern. Das Collagen oder die
Collagene ist bzw. sind also in der Trägermatrix enthalten oder eingebettet.
Das aus der Trägermatrix
und dem oder den Collagen(en) gebildete Gemenge oder Ge misch kann
nun einen Dämpfungskörper bilden
zum Dämpfen
einer mechanischen Bewegung. Die Trägermatrix hat dabei außer der
Einbindung der Collagenmoleküle
die weitere Funktion, die Entformung der Zusammensetzung oder eines
Dämpfungskörpers auf
Basis dieser Zusammensetzung nach einer Verformung zu unterstützen.
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Gemäß Anspruch 28 wird eine Vorrichtung
zum Dämpfen
mechanischer Bewegungen, insbesondere mechanischer Stöße oder
Schwingungen, mit einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung oder mit einem flüssigkeitshaltigen
Gemenge, das mit Collagen durchsetzt ist, ausgestattet.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen
und Verwendungen der Zusammensetzung und der Vorrichtung gemäß der Erfindung
ergeben sich aus den vom Anspruch 1 bzw. Anspruch 28 jeweils abhängigen Ansprüchen. Aus
den Ansprüchen
22 bis 27 ergeben sich vorteilhafte Herstellverfahren zum Herstellen
einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung.
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Das oder die Collagen(e) ist demnach
vorzugsweise wenigstens teilweise aufgequellt oder aufgequollen,
insbesondere unter Flüssigkeitszufuhr
und ggf. auch Wärmezufuhr.
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Es ist insbesondere in dieser Ausführungsform
wenigstens eine Flüssigkeit,
insbesondere Wasser oder ein oder mehrere Alkohole) oder Glycerin,
oder polare Moleküle
in der Zusammensetzung enthalten. Die Flüssigkeitsmoleküle oder
polaren Moleküle,
insbesondere Wassermoleküle,
lagern sich an die Collagenmolekülstrukturen
an. Eine von außen
einwirkende Verformung oder Bewegung führt nun zu einer Verdrängung oder
Verlagerung der angelagerten Moleküle und dadurch zu einer zusätzlichen
Dissipation der Verformungs- oder Bewegungsenergie. Durch Anlagerung
und Verdrängung
von Flüssigkeitsmolekülen, insbesondere
Wassermolekülen,
im Bereich der Collagenmoleküle
kann somit die Dämpfungswirkung
weiter verbessert werden. Die gravimetrischen Anteile der Flüssigkeit
oder die polaren Moleküle
liegen vorzugsweise zwischen etwa 0,5 Gew.-% (Gewichtsprozent) und
etwa 90 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
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Die Collagenmoleküle können, insbesondere bei aufgequollenem
Collagen, gegenüber
im menschlichen oder tierischen Körper vorkommenden Collagenmolekülen verkürzte Teilmoleküle oder
Teilstränge
mit Collagenmolekülstruktur
sein, da auch solch verkürzte
Molekülstränge die
gewünschte
Dissipation bewirken.
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Der Gewichtsanteil des oder der Collagens/Collagene
liegt im Allgemeinen zwischen etwa 0,01 Gew.-% und etwa 95 Gew.-%
bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, insbesondere
zwischen 1 Gew.-% und etwa 40 Gew.-% und vorzugsweise zwischen etwa
2 Gew.-% und etwa 10 Gew.-%. Es genügen also bereits vergleichsweise
geringe Mengen an Collagen, um eine dämpfende Wirkung zu erreichen.
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Das oder die Collagen(e) liegt bzw.
liegen vorzugsweise zumindest überwiegend
in Form von Fasern oder faserförmigen
Molekülstrukturen
vor und sind insbesondere aus im Wesentlichen aus drei helixartig
umeinander gewundenen Molekülketten
auf Eiweißbasis
(Proteinbasis) aufgebaut.
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Die Anordnung und/oder Ausrichtung
der Collagenfasern oder faserförmigen
Collagen-Molekülstrukturen
kann nun in einer Ausführungsform
zumindest überwiegend
regelmäßig sein,
insbesondere entlang wenigstens einer Vorzugsrichtung vorliegen.
Mit einer solchen als anisotrope Struktur bezeichenbaren aufgeprägten Ausrichtung
der Collagenmoleküle
kann eine richtungsabhängige
Dämpfung
verwirklicht werden, also eine Bewegung in einer Richtung stärker gedämpft werden
als in einer anderen.
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In einer alternativen Ausführungsform
sind die von dem oder den Collagen(en) ausgebildeten Fasern oder
faserförmigen
Molekülstrukturen
zumindest überwiegend
unregelmäßig oder
zufällig
oder statistisch verteilt angeordnet und/oder ausgerichtet. Mit
einer solchen isotropen Struktur könnten richtungsunabhängige Dämpfungen
realisiert weiden.
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Das oder die Collagen(e) können auch
zumindest teilweise in vernetzter Struktur vorliegen, insbesondere
durch Querverbindungen (sog. cross links), beispielsweise Lyosinverbindungen,
zwischen den Collagenfasern oder faserförmigen Collagen-Molekülstrukturen.
Abhängig
von dem Grad der Vernet zung insbesondere einer nur zweidimensionalen
oder einer dreidimensionalen Vernetzung entstehen Collagenstrukturen
mit flächiger
oder räumlicher
Struktur und gegebenenfalls anisotrope oder isotrope Dämpfungseigenschaften.
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In einer besonderen Ausführungsform
ist wenigstens ein Teil des Collagens getempert, also einer Wärmebehandlung
unterzogen.
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Der Gewichtsanteil des reversibel
deformierbaren Materials, insbesondere des Elastomers, beträgt vorzugsweise
zwischen etwa 5 Gew.-% und 99,9 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht
der Zusammensetzung.
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Das oder die reversibel, insbesondere
im Wesentlichen elastisch, verformbare(n) Materialien) der Trägermatrix
ist bzw. sind vorzugsweise ein oder mehrere Elastomer(e), insbesondere
auf Basis von vorzugsweise vernetztem oder vernetzten Naturkautschuk(en)
und/oder Synthesekautschuk(en). Synthesekautschuke sind im Allgemeinen
lineare Polymere oder Kettenpolymere, die durch Vulkanisation oder
weitmaschige Vernetzung vernetzt sind und dadurch weichelastische
Eigenschaften erhalten. Es können
sowohl gesättigte
(insbesondere sogenannte M-Elastomere) oder ungesättigte (sogenannte
R-Elastomere) Synthesekautschuke und Elastomere zum Einsatz kommen.
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Ein besonders bevorzugtes elastisches
Material für
die Trägermatrix
ist ein Siloxan-Elastomer (SI), das im Allgemeinen aus vernetzten
Polysiloxanen oder Polysiloxanverbindungen aufgebaut ist, und insbesondere
ein Siloxankautschuk (SIR, Siloxangummi), früher auch als Siliconkautschuk
bezeichnet. Ein Siloxankautschuk ist im Allgemeinen aus vernetzten
hochmolekularen Polydimethylsiloxanen gebildet (Q, wobei ein Teil der
Methylgruppen durch Phenylgruppen (PMQ oder Vinylgruppen (VMQ ersetzt
sein kann. Die Vulkanisation oder Vernetzung kann insbesondere eine
Heißvernetzung,
insbesondere mit Peroxiden, oder eine Kaltvernetzung, insbesondere
mit Platinverbindungen, organischen Zinnverbindungen oder Aminen,
sein oder auch direkt in einem Einkomponenten-Siloxankautschuk vorliegen.
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Siloxan-Elastomere sind hitzefest
und gesundheitlich und für
die Umwelt praktisch unbedenklich.
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Jedoch können auch andere Synthesekautschuke
verwendet werden. Ohne Beschränkung
der Allgemeinheit seien hier die folgenden Elastomere und Elastomer-Verbunde
(Compounds) genannt:
- – Butadien-Elastomere (BR),
- – Styrol/Butadien-Elastomere
(SBR),
- – Acrylnitril/Butadien-Elastomere
(NBR),
- – Isopren-Elastomere
(IR, NR)
- – Isopren/Isobuthylen-Copolymere
(Butylkautschuk)
- – Vinylelastomere,
insbesondere Ethylen-Propylen-Copolymere (EPDM, EPM), Ethylen-Vinylacetat-Copolymere
(EVAC), Acrylkautschuk (ACM), Polyisobuthylen (PIB),
- – Urethankautschuk
(PUR)
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Ferner sind auch
- – thermoplastische
Elastomere (TPE), insbesondere
einsetzbar, die umformbar
und deshalb besonders recylingfreundlich sind.
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Das oder die Elastomer(e) oder reversibel
verformbare(n) Materialien) der Trägermatrix können in einer vorteilhaften
Ausführungsform
auch in geschäumter
Form oder als Schaum vorliegen und/oder die Trägermatrix kann Gaseinschlüsse aufweisen.
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Die Stoßelastizität (Rückprallelastizität) eines
Elastomers ist umso kleiner, je größer dessen Dämpfung ist.
Die Stoßelastizität des Elastomers
in der Zusammensetzung gemäß der Erfindung
kann nun deutlich größer eingestellt
werden als bei bekannten Dämpfungsmaterialien,
die nur aus Elastomeren bestehen, da das Collagen die Dämpfungseigenschaften
der Zusammensetzung bereits wesentlich verbessert.
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Zum Schutz der Zusammensetzung vor
Einfrieren oder Frost ist in einer besonderen Weiterbildung auch
ein Frostschutzmittel enthalten, das den Gefrierpunkt herabsetzt,
beispielsweise Glycol.
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Ein vorteilhaftes Verfahren zum Herstellen
einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung
umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
- a)
es wird eine im Wesentlichen noch unvernetzte flüssige, im Allgemeinen viskose
oder zähflüssige, Elastomer-Ausgangssubstanz
(oder: Elastomerquelle) bereitgestellt,
- b) es wird ferner eine flüssige
Collagen-Ausgangssubstanz (oder: Collagenquelle) zur Verfügung gestellt,
- c) die Elastomer-Ausgangssubstanz und die Collagen-Ausgangssubstanz
werden gemischt oder durchmischt,
- d) die Moleküle
der Elastomer-Ausgangssubstanz werden in der erzeugten Mischung,
im Allgemeinen dreidimensional, vernetzt.
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Es wird also die Vernetzung oder
Aushärtung
des Elastomers in der Mischung vorgenommen, so dass die Collagenmoleküle durch
die Vernetzung der Elastomermoleküle noch weiter in die Mischung
eingebettet oder eingeschlossen werden.
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Die Collagen-Ausgangssubstanz enthält zum Aufquellen
des oder der Collagen(e) wenigstens eine Flüssigkeit insbesondere Wasser,
Alkohole) und/oder Glycerin. Als Collagen-Ausgangssubstanz wird
vorzugsweise flüssige
Gelatine verwendet oder erzeugt, die einen definierten Collagenanteil
aufweist und üblicherweise
aus Tierhäuten,
-knorpeln und -gelenken gewonnen wird. Die Gelatine wird vorzugsweise
mit Wasser angesetzt, das Collagen dabei aufgequollen und dann unter
Erwärmung
verflüssigt,
typischerweise bei Temperaturen um etwa 80°C.
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Die Mischung wird bei der Vernetzung üblicherweise
unter Bildung eines deformierbaren, aber nicht mehr fließfähigen oder
flüssigen
Körpers
ausgehärtet.
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Der Körper wird vorzugsweise in eine
gewünschte
Gestalt gebracht, indem die flüssige
Mischung aus Elastomer-Ausgangssubstanz und Collagen-Ausgangssubstanz
in eine Form (ein Formwerkzeug) eingebracht wird und die Vernetzung
zumindest überwiegend
erst in der Form stattfindet und anschließend der aus der Mischung erhärtete Körper aus
der Form entnommen wird.
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Es ist aber alternativ auch möglich, die
Elastomer-Ausgangssubstanz und Collagen-Ausgangssubstanz auf eine
Folie oder einen sonstigen flexiblen Träger aufzusprühen werden
und die Folie dann zu einem Schlauch oder einer Rolle aufzuwickeln.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Dämpfungsvorrichtung
einen oder mehrere Dämpfungskörper, der
oder die das oder die Collagen(e) enthält bzw. enthalten. Die Dämpfungskörper verformen sich
in der Regel unter der Kraftbelastung der Bewegung und dämpfen durch
die interne Dissipation mit Hilfe der Collagenmoleküle die Bewegung.
Bei mehreren Dämpfungskörpern können diese,
insbesondere entsprechend einer räumlichen Verteilung der Belastung,
in einer rasterartigen Anordnung zueinander angeordnet werden.
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Die Dämpfungsvorrichtung umfasst
in einer Weiterbildung gemäß der Erfindung
wenigstens eine Hülle (oder:
Umhüllung,
Mantel), in deren Innenraum wenigstens ein Dämpfungskörper angeordnet ist. Die Hülle dient
zum Schutz des collagenhaltigen Dämpfungsmaterials und unterstützt in einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform
die Rückformung
des deformierten Dämpfungskörpers durch
Auswahl eines geeigneten reversibel, insbesondere elastisch, deformierbaren
Materials für
die Hülle.
Zur besseren Kopplung der Verformung von Dämpfungskörper und Hülle sind der Dämpfungskörper und
die Hülle
vorzugsweise miteinander verbunden.
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Es kann nun in einer vorteilhaften
Weiterbildung im Innenraum der Hülle
wenigstens ein Ausweichraum vorgesehen sein, in den der Dämpfungskörper bei
Deformation ausweichen kann. Alternativ oder zusätzlich können innerhalb des Dämpfungskörpers oder
in der Trägermatrix
oder in dem Gemenge Gaseinschlüsse enthalten
sein, in die das angrenzende Dämpfungsmaterial
mit dem Collagen bei Deformation ausweichen kann.
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Die Zusammensetzung und die Dämpfungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
können
für viele
unterschiedliche Anwendungen zur Stoß- oder Schwingungsdämpfung verwendet
werden.
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Eine erste vorteilhafte Verwendung
der Zusammensetzung oder der Vorrichtung ist zum Schutz des menschlichen
Körpers
vor mechanischen Stößen und/oder
in einem Schuh, insbesondere in einer Schuhsohle oder Schuheinlage,
und/oder in einem Helm.
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Eine zweite vorteilhafte Verwendung
der Vorrichtung ist die Verwendung zum Dämpfen von Schwingungen oder
Vibrationen zwischen zwei mechanischen Körpern.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand
von Ausführungsbeispielen
weiter erläutert.
Dabei wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren
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1 eine
Vorrichtung zum Dämpfen
mechanischer Bewegung in einem unbelasteten Zustand,
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2 die
Vorrichtung gemäß 1 in einem stoßbelasteten
Zustand und
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3 die
Vorrichtung gemäß 1 und 2 wieder nach Entlastung jeweils schematisch
dargestellt sind. Einander entsprechende Teile sind mit denselben
Bezugszeichen versehen.
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Die Vorrichtung gemäß 1 bis 3 umfasst einen deformierbaren Grundkörper 1,
der eine Umhüllung oder
Hülle 10 und
einen von der Hülle 10 umschlossenen
Innenbereich oder Innenraum 11 aufweist. In dem Innenraum 11 ist
ein Dämpfungsmaterial
oder Dämpfungskörper 2 angeordnet.
Das Dämpfungsmaterial
oder der Dämpfungskörper 2 ist
als flüssigkeitshaltiges
Gemenge ausgebildet und umfasst neben Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser,
wenigstens ein Collagen und weitere Trägermaterialien einer Trägermatrix
für das
Collagen, insbesondere ein Elastomer wie Siloxankautschuk (Silikonkautschuk).
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Durch einen, wie in 2 gezeigt, einen Stoß ausübenden Bewegungskörper 3 in
der mit dem Pfeil veranschaulichten Stoßrichtung S wird der Grundkörper 1 verformt
oder deformiert. Durch die Deformation des Dämpfungsmaterials oder Dämpfungskörpers 2 entstehen
hydrodynamische Effekte, die aufgrund der Anwesenheit der Collagene
eine hochgradige hydraulische Dämpfung
bewirken.
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Nach dem Stoß und der Stauchung wird über die
elastische Hülle 10 und
ein Formgedächtnis
oder eine reversible Verformbarkeit des Gemenges die ursprüngliche,
definierte Form wieder hergestellt, wie in 3 gezeigt ist.
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Dieser Vorgang von Verformung und
Entformung ist reversibel und kann beliebig zyklisch wiederholt werden.
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Um eine dauerhafte hydraulische Stoßdämpfung zu
erreichen, wird gemäß der Erfindung
insbesondere auch die Flüssigkeit
im zyklischen Arbeitstakt beschleunigt und damit ein zyklischer
hydrodynamischer Dämpfungseffekt
erzeugt.
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Die Dämpfungsleistung der Vorrichtung
wird durch ihre Formgebung einerseits und auch durch die geeignete
Mischung und Zusammensetzung des Flüssigkeit-Collagen-Trägermatrix-Gemenges
gesteuert und bestimmt.
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Eine bevorzugte Form des Grundkörpers 1 ist
eine, wie in 1 bis 3 gezeigt, flache Grundform
mit zwei einander gegenüberliegenden
Flachseiten. Ferner kann der Grundkörper 1 mit mehreren
einzelnen voneinander getrennten Kammern versehen sein, in denen
jeweils Dämpfungsmaterial
vorgesehen ist. Außerdem können innerhalb
der Hülle 10 im
Innenraum 11 auch leere Kammern oder Bereiche vorgesehen
sein, in die sich das Dämpfungsmaterial 2 bei
der Stauchung hineinbewegen kann zum Ausweichen gegen die Deformation.
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Das Dämpfungsmaterial 2 umfasst
außer
Collagen und Flüssigkeit
sowie dem elastischen Material vorzugsweise auch ein die Herausnahme
aus einer Form begünstigendes
Material wie Maisstärke.
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Die Trägermatrix für das Collagen, die aus einem
elastischen Stoff, z. B. Latex oder Silikonkautschuk besteht, bewirkt
eine Federwirkung und die Reversibilität der Verformung. Das Collagen
schluckt oder absorbiert die mechanische Energie bei dem Stoß oder Stauchung
und verursacht dadurch eine sehr weiche Stoßkennlinie. Die Trägermatrix
und/oder das Gemenge können
zusätzlich
auch weitere Substanzen wie beispielsweise ein Frostschutzmittel,
insbesondere Glycol oder Glycerin, umfassen.
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Eine allgemein bevorzugte Zusammensetzung
für das
Dämpfungsmaterial
des Dämpfungskörpers 2 ergibt
sich aus der folgenden
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Tabelle
1:
eine vorteilhafte Zusammensetzung des Dämpfungsmaterial
aus der nachfolgenden
-
Tabelle
2:
und eine besonders vorteilhafte Zusammensetzung
des Dämpfungsmaterial
aus der nachfolgenden
-
Tabelle
3:
wobei die Summe der Gewichtsanteile der Komponenten
gemäß den Tabellen
1 bis 3 immer 100 Gew.-% ergibt.
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Ein solches Gemenge zeigte selbst
unter einer Belastung von 5000 Tonnen pro Quadratmeter eine reversible
Verformbarkeit bzw. ein Formgedächtnis.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung
kann für
jegliche technische Anwendung als hydraulischer oder hydrodynamischer
Stoßdämpfer eingesetzt
werden. Anwendungsmöglichkeiten
sind insbesondere der Schutz des menschlichen Körpers gegen Stoß- und Schlagbelastungen,
insbesondere in der Schuh-, Orthopädie- und Sicherheitstechnik.
So können
Schuhe, Schuheinlagen oder Schuhsohlen in der Orthopädietechnik
oder bei Sportschuhen, andere orthopädische Artikel, Helme, Handschuhe
oder dergleichen mit der Stoßdämpfungsvorrichtung
ausgestattet werden.
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- 1
- Grundkörper
- 2
- Dämpfungskörper
- 3
- Bewegungskörper
- 10
- Hülle
- 11
- Innenraum
- S
- Stoßrichtung
