DE202016008835U1

DE202016008835U1 - Körperschutz

Info

Publication number: DE202016008835U1
Application number: DE202016008835.2U
Authority: DE
Original assignee: Hg3 Sarl
Current assignee: Hg3 Sarl
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2020-01-28
Anticipated expiration: 2026-04-23
Also published as: FR3035300B1; CL2017002674A1; US20180153237A1; EP3285606A1; EP3285606B1; MX2017013600A; ES2793328T3; AU2016251682A1; FR3035300A1; CA2983195A1; CN107529834A; WO2016170167A1; PL3285606T3; BR112017022557A2

Abstract

Struktur (1) zum Absorbieren und/öder Ableiten von mechanischen Stößen, umfassend:
Verbinder (2), die eine belüftete Basis (B) mit einer Basisfläche bilden;
Vorsprünge (3), wobei jeder Vorsprung eine Mittelachse (AA) umfasst, entlang der er sich von der belüfteten Basis aus erstreckt, wobei die Mittelachse senkrecht zur Basisoberfläche verläuft und zwei benachbarte Vorsprünge durch einen Verbinder miteinander verbunden sind,
wobei jeder der Vorsprünge einen äquivalenten Außendurchmesser (De) und einen äquivalenten Innendurchmesser (Di) aufweist und die Dicke zwischen dem äquivalenten Außendurchmesser und dem äquivalenten Innendurchmesser zwischen 0,5 und 10 mm liegt;
wobei jeder der Vorsprünge von einem Durchgangsloch (32) durchzogen wird, das sich entlang der Mittelachse erstreckt und eine Innenwand (33) des jeweiligen Vorsprungs definiert:
wobei die Struktur dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorsprünge auf beiden Seiten der belüfteten Basis vorhanden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet des Körperschutzes und insbesondere das technische Gebiet der Strukturen zum Absorbieren und/oder Ableiten von mechanischen Stößen sowie das Gebiet des Körperschutzes und der Schutzkleidung.
Unter dem Begriff „Körperschutz“ versteht man im Allgemeinen eine Anordnung von Materialien, die die bei einem Aufprall erzeugte Energie aufnehmen und/oder ableiten, um den dem Körperschutz unter normalen Gebrauchsbedingungen anliegenden Teil des Körpers zu schützen. Dieses energieabsorbierende und/oder dissipative Material kann strukturiert oder unstrukturiert sein.
Körperschützer werden im Allgemeinen in Schutzkleidung eingebaut, die bei der Ausführung einer bestimmten Aktivität getragen wird, insbesondere an Bereichen des Körpers, die besonders vor mechanischen Einwirkungen geschützt werden müssen. Beispiele für diese Bereiche sind die Schultern, Ellbogen, Unterarme, Hüften, Knie, der obere Bereich der Schienbeine, der mittlere Bereich der Schienbeine, der untere Bereich der Schienbeine, die Schienbeine in ihrer Gesamtheit, der Rücken oder der Kopf.
Beispiele für solche Körperschützer sind in den Normen EN1621-1: 2013 und EN1621-2: 2014 für mechanische Aufprallschutzkleidung für Motorradfahrer aufgeführt.
Diese Körperschützer müssen in der Regel aus einem Material bestehen, das die bei einem mechanischen Stoß auftretenden Kräfte aufnehmen und/oder ableiten kann. Es müssen jedoch auch andere Kriterien berücksichtigt werden, damit der Körperschutz auch angenehm zu tragen ist. So sollten Körperschützer flexibel sein, um sich der Form des zu schützenden Körperteils, insbesondere der Gelenke, anpassen zu können; sie sollten dem Träger außerdem Bewegungsfreiheit bieten und leicht sowie atmungsaktiv sein.
Ein konkreteres Beispiel ist beispielsweise im Dokument EP 2399470 dargestellt. Das in diesem Dokument beschriebene Schutzelement beinhaltet eine Basis und Vorsprünge, die sich jeweils von und normalerweise bis zur Basis erstrecken. Die Vorsprünge haben auch ein Durchgangsloch.
Jeder der Vorsprünge ist entweder ein Rotationskörper um eine Mittelachse (d.h. die Außen- und Innenwände der Vorsprünge sind gerade Zylinder mit kreisförmigem Boden) oder ein Körper mit Rotationssymmetrie der Ordnung 6 mit einem regelmäßigen sechseckigen Boden. Die Basis ist im hier dargestellten Fall unbelüftet, d. h. abgesehen von den Öffnungen, die durch Vorsprünge gehen, sind keine weiteren Öffnungen im Material vorhanden. Durch das Vorhandensein von Durchgangslöchern haben das Schutzelement und der Körperschutz eine gewisse Atmungsaktivität, aber es wäre interessant, das Material unter Beibehaltung seiner schlagfesten Eigenschaften noch atmungsaktiver gestalten zu können.
Eine andere Lösung bestünde darin, elastomere Netze wie die in WO99/56570 beschriebenen Netze zu verwenden, aber nach heutigem Kenntnisstand weisen diese Netze unter Bedingungen, die insbesondere in den oben genannten Normen vorgesehen sind, keine ausreichende Schlagfestigkeit auf.
Daher besteht weiterhin ein Bedarf an einem Schutzelement, das mechanische Stöße absorbiert und/oder ableitet. Ein solches Schutzelement sollte vorzugsweise sowohl ausreichend absorbierend und/oder dissipativ, ausreichend atmungsaktiv, ausreichend leicht, ausreichend flexibel sowie ausreichend beständig gegen hohe und niedrige Temperaturen sein und ausreichenden Tragekomfort bieten.
Erst nach mehreren Fehlschlägen und erfolglosen Erkundungen gelang es den Autoren dieser Erfindung, ein hiernach zufriedenstellendes Schutzelement herzustellen.
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Schutzelement in Form einer Struktur zum Absorbieren und/oder Ableiten von mechanischen Stößen, umfassend:

Verbinder, die eine belüftete Basis mit einer Basisfläche bilden; und
Vorsprünge, wobei jeder Vorsprung eine Mittelachse umfasst, entlang der sie sich von der belüfteten Basis erstreckt, wobei die Mittelachse senkrecht zur Basisoberfläche verläuft und zwei benachbarte Vorsprünge durch einen Verbinder miteinander verbunden sind.

Diese Struktur ist ausreichend belüftet und bietet gleichzeitig eine ausreichende mechanische Schlagfestigkeit.
Unter dem Begriff „belüftete Basis“ wird hier eine Basis verstanden, deren Öffnungen den eventuellen Öffnungen der Vorsprünge nicht gegenüberliegen. Somit ist die Basis der Struktur des Schutzelements des Dokuments EP 2399470 nicht als im Sinne dieser Erfindung belüftet anzusehen, während die in den beigefügten 1 bis 4 sichtbare Basis erfindungsgemäß belüftet wird.
In den durch die genannten Figuren dargestellten Beispielen ergibt sich die belüftete Beschaffenheit der Basis durch die Abstände zwischen den Verbindern. Darüber hinaus macht die Tatsache, dass festgelegt ist, dass die Verbinder die belüftete Basis bilden, deutlich, dass die Basis nur aus den Verbindern besteht.
Unter dem Begriff „Basisfläche“ ist stets die Oberfläche der belüfteten Basis zu verstehen, von der aus sich die Vorsprünge erstrecken.
Der in der französischen Fassung verwendete Begriff „normal“ und seine Ableitungen werden hier in ihrer geometrischen Bedeutung benutzt. Wenn in der vorliegenden Beschreibung erwähnt wird, dass sich etwas in Bezug zur Basisfläche normal verhält, so ist damit zu verstehen, dass das geometrische Verhältnis an der betrachteten Stelle bestimmt wird und der Begriff „normal“ „senkrecht“ zur Tangentialebene der Basisfläche an der betrachteten Stelle bedeutet. So wird beispielsweise die Mittelachse eines Vorsprungs als normal zur Basisfläche bezeichnet, wenn sie dort, wo sie sich befindet, senkrecht zur Tangente der Basisfläche in diesem Bereich steht.
Die Basisfläche kann flach sein, so dass in diesem Fall die Begriffe Normalität und Rechtwinkligkeit deckgleich sind. Die Basisfläche kann jedoch auch gekrümmt sein, um den Konturen desjenigen Körperteils des Trägers zu folgen, an dem die Struktur zum Schutz getragen wird.
Vorzugsweise weist die Struktur eine Atmungsaktivität von 10 bis 70%, vorzugsweise von 18,5 bis 58,5%, vorzugsweise von 20 bis 52,5%, vorzugsweise von 26,5 bis 46,5%, vorzugsweise von ungefähr 35% auf. Dadurch wird eine ausreichende Belüftung der Struktur gewährleistet, was das Tragen des Körperschutzes und das Tragen der mit dem Schutzelement versehenen Schutzkleidung auch bei intensiver körperlicher Aktivität angenehmer macht.
Die Atmungsaktivität wird auf der Ebene der Basisoberfläche bestimmt und entspricht dem Prozentsatz, den die in Hohlräumen bestehende Fläche der Basisoberfläche im Verhältnis zur Gesamtfläche der Basisoberfläche einnimmt.
Zusätzlich oder alternativ weist die Struktur eine Shore A-Härte von 5 bis 90, vorzugsweise von 11,5 bis 68,5, vorzugsweise von 18,5 bis 46,5, vorzugsweise von ungefähr 25 auf. Damit erfüllt die Struktur insbesondere die Anforderungen zur Erfüllung des Leistungsniveaus 2 der Norm EN1621-1:2013 und/oder des Leistungsniveaus 1 der Norm EN1621-2:2014.
Die Härte Shore A wird mit einem der Norm DIN 53505: 2009 entsprechenden Härteprüfer gemessen.
Zusätzlich oder alternativ beträgt das Verhältnis zwischen der Höhe der Vorsprünge und der Dicke der belüfteten Basis 6 bis 17, vorzugsweise 6,5 bis 8,5, vorzugsweise 6 bis 8, vorzugsweise ungefähr 7,5. Dieses Verhältnis garantiert gleichzeitig die Leichtigkeit, die Atmungsaktivität und die mechanischen Festigkeitseigenschaften der Struktur.
Die Höhe der Vorsprünge entspricht der von der Grundfläche der belüfteten Basis, von der aus sich die Vorsprünge bis zu den freien Enden der Vorsprünge und parallel zur Mittelachse der Vorsprünge erstrecken, gemessenen Höhe. Wenn das freie Ende der Vorsprünge nicht parallel zur Grundfläche verläuft, wird die am weitesten entfernt liegende Ebene berücksichtigt.
Die Dicke der belüfteten Basis ist die Dicke der Verbinder (siehe unten).
Die Verbinder sind vorzugsweise zylindrisch geformt, wobei die Mantellinie des Zylinders kollinear zur Basisoberfläche steht. So können sie eine Bandform mit flachen Oberflächen (zylindrisch mit rechteckiger Basis) aufweisen. Alternativ haben die Steckverbinder eine nicht zylindrische Form, wie z.B. eine gebogene oder hohle Bandform. Vorzugsweise weist die Oberfläche der Bänder einen flachen Mittelteil und zwei im Verhältnis zum Mittelteil schräggestellte Außenteile auf, so dass der Abschnitt des Verbinders, der kollinear zur Mantellinie und senkrecht zur Grundfläche steht, in Gegenrichtung vom Mittelteil abnimmt. Der Zylinder kann auch kreisförmig oder polygonal aufgebaut sein (vorzugsweise regelmäßig polygonal wie quadratisch oder hexagonal).
Die Verbinder bilden vorteilhafterweise ein Netz, in dem mindestens ein Teil oder sogar die Gesamtheit der Knoten von einem Vorsprung besetzt sind. Vorzugsweise ist das Netz homogen, d.h. ein Netz, das durch ein sich wiederholendes Muster gebildet wird. Noch vorteilhafter ist es, wenn die Vermaschung regelmäßig ist, d.h. das Muster in einem gleichmäßigen Polygon besteht. Das Muster kann durch 2, 3, 4, 4, 4, 5, 6, 7 oder 8 Verbinder gebildet werden.
Zusätzlich oder alternativ weisen die Verbinder eine Länge von 0,01 bis 25 mm, vorzugsweise von 0,50 bis 17,5 mm, vorzugsweise von 1,0 mm bis 9,5 mm, vorzugsweise von 1,7 mm auf. Die Länge eines Verbinders wird parallel zur Grundfläche und zwischen den Außenwänden der Vorsprünge gemessen, die der Verbinder direkt und physisch verbindet Wenn die Außenwand der Vorsprünge gekrümmt ist, wird dabei die kürzeste Länge gemessen.
Zusätzlich oder alternativ weisen die Verbinder eine Dicke von 0,1 bis 1,4 mm, vorzugsweise von 0,35 bis 1,2 mm, vorzugsweise von 0,55 bis 1,0 mm, vorzugsweise von etwa 0,80 mm auf.
Die Dicke der Verbinder, die auch die Dicke der belüfteten Basis ist, wird normalerweise an der Basisoberfläche gemessen. Die Dicke der Verbinder ist nicht unbedingt über die gesamte Oberfläche der Verbinder konstant; in diesem Fall ist „Dicke“ als die maximale Dicke zu verstehen. Wenn also jeder der Verbinder ein in der Mitte nach außen gewölbtes Band ist, wird die Dicke in der Mitte gemessen; wenn dagegen jeder der Verbinder ein sich zur Mitte hin verjüngendes Band ist, wird die Dicke an dessen Seitenkanten gemessen.
Zusätzlich oder alternativ weisen die Verbinder eine Breite von 0,3 bis 25 mm, vorzugsweise von 1,2 bis 17,5 mm, vorzugsweise von 2,0 bis 10,5 mm, vorzugsweise von etwa 3,0 mm auf.
Zusätzlich oder alternativ beträgt das Verhältnis zwischen dem äquivalenten Außendurchmesser der an der Grundfläche gemessenen Vorsprünge einerseits und dem Abstand zwischen den Mittelachsen zweier benachbarter Vorsprünge andererseits 0,65 bis 1,5, vorzugsweise 0,76 bis 0,93, vorzugsweise 0,8 bis 0,89, vorzugsweise etwa 0,85. Ein solches Verhältnis gewährleistet eine optimale Flexibilität der Struktur ohne Verlust der schutzbietenden mechanischen Eigenschaften.
Der äquivalente Außendurchmesser entspricht dem Durchmesser eines um die senkrecht zur Mittelachse gemessenen Außenwand des Vorsprungs gespannten Kreises, der ein Maximum an gemeinsamen Punkten mit dieser Außenwand des Vorsprungs aufweist.
Zusätzlich oder alternativ beträgt der Abstand zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen 6 bis 60 mm, vorzugsweise 7,5 bis 43,5 mm, vorzugsweise 9,5 bis 27,5 mm, vorzugsweise etwa 11 mm. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen wird zwischen den jeweiligen Mittelachsen dieser Vorsprünge und parallel zur Grundfläche gemessen.
In einer bestimmten Ausführungsform liegen die Vorsprünge alle auf der gleichen Seite der belüfteten Basis. Alternativ gibt es Vorsprünge auf beiden Seiten der belüfteten Basis, wobei sich vorzugsweise die Mittelachsen der Vorsprünge auf einer Seite der belüfteten Basis an die Mittelachsen der Vorsprünge auf der anderen Seite der belüfteten Basis anschließen. Alternativ dazu sind die Mittelachsen der Vorsprünge auf der einen Seite der belüfteten Basis gegenüber den Mittelachsen der Vorsprünge auf der anderen Seite der belüfteten Basis versetzt angeordnet. In den Fällen, in denen es auf beiden Seiten der belüfteten Basis Vorsprünge gibt, besitzt diese zwei Grundflächen. In dem Fall, dass Eigenschaften von einer Grundfläche abhängen, ist die für ihre Bestimmung maßgebende Grundfläche diejenige, von der aus sich der jeweils zu betrachtende Vorsprung erstreckt.
Jeder Vorsprung hat eine Außenwand. In einer Ausführungsvariante weist diese Außenwand eine Rotationssymmetrie im engeren Sinne um die Mittelachse auf. Alternativ kann diese Außenwand auch bei einer Drehung um die Mittelachse mit einem Winkel von 360°/n auf sich abgebildet werden, wobei n eine ganze Zahl ist, die strikt mehr als 1 beträgt, vorzugsweise strikt mehr als 2, vorzugsweise 2 bis 10, vorzugsweise 3 bis 10, vorzugsweise 4 bis 8, vorzugsweise 5 bis 7, vorzugsweise 6. Zum Beispiel stellt der Querschnitt der Außenwand ein regelmäßiges Polygon dar, das 3 bis 10 Ecken aufweist, vorzugsweise 4 bis 8, vorzugsweise 5 bis 7, vorzugsweise 6.
In einer Ausführungsform ist der äquivalente Außendurchmesser der Vorsprünge von der belüfteten Basis aus konstant. Das bedeutet, dass die Vorsprünge gerade Zylinder (im mathematischen Sinn) darstellen. Alternativ nimmt der äquivalente Außendurchmesser der Vorsprünge linear von der belüfteten Basis aus mit einem Winkel von über 0° und unter oder gleich 30° ab, vorzugsweise mit einem Winkel von über 2° und unter oder gleich 15°, vorzugsweise von über 4° und unter oder gleich 8°, vorzugsweise von etwa 6°. Der 6°-Winkel wurde speziell entwickelt, um ein einfaches Entformen der Formstruktur zu ermöglichen.
Darüber hinaus oder alternativ dazu beträgt der äquivalente Außendurchmesser an der Basisfläche 3 bis 25 mm, vorzugsweise 5 bis 20 mm, vorzugsweise 7 bis 14 mm, vorzugsweise etwa 9,5 mm.
Zusätzlich oder alternativ wird jeder der Vorsprünge von einem Durchgangsloch durchzogen, das sich entlang der Mittelachse erstreckt und eine Innenwand der Vorsprünge definiert. Dies erhöht sowohl die Atmungsaktivität der Struktur als auch deren Leichtigkeit. Alternativ ist die Öffnung nicht durchgehend, sondern als auf der Seite des belüfteten Bodens blindes Sackloch ausgestaltet, was die Leichtigkeit der Struktur erhöht, ohne ihre Atmungsaktivität zu verändern.
In einer Ausführungsform ist die Innenwand um die Mittelachse im engeren Sinne rotationssymmetrisch. Alternativ kann die Innenwand auch bei einer Drehung um die Mittelachse mit einem Winkel von 360°/n auf sich abgebildet werden, wobei n eine ganze Zahl ist, die streng größer als 1, vorzugsweise streng größer als 2, vorzugsweise von 2 bis 10, vorzugsweise von 3 bis 10, vorzugsweise von 4 bis 8, vorzugsweise von 5 bis 7, vorzugsweise 6 ist. So stellt beispielsweise der Querschnitt der Innenwand ein regelmäßiges Polygon mit 3 bis 10 Ecken dar, vorzugsweise 4 bis 8, vorzugsweise 5 bis 7, vorzugsweise 6. Im letzteren Fall und falls der Querschnitt der Außenwand ebenfalls ein regelmäßiges Polygon bildet, soll der Querschnitt der Außenwand vorzugsweise die gleiche Form aufweisen, wie der Querschnitt der Innenwand und sollen die Ecken beider Polygone winklig aufeinander ausgerichtet sein.
In einer Ausführungsform ist der äquivalente Innendurchmesser der Vorsprünge von der belüfteten Basis aus konstant. Der äquivalente Innendurchmesser entspricht dem Durchmesser des Kreises, mit dem die Innenwand des Vorsprungs, senkrecht zur Mittelachse gesehen, ein Maximum an gemeinsamen Punkten aufweisen würde. Alternativ verringert sich der äquivalente Innendurchmesser der Vorsprünge linear von der Grundfläche aus mit einem Winkel von über 0° und unter oder gleich 30°, vorzugsweise von über 2° und unter oder gleich 15°, vorzugsweise von über 4° und unter oder gleich 8°, vorzugsweise von etwa 6°. Alternativ erhöht sich der äquivalente Innendurchmesser der Vorsprünge linear von der Grundfläche aus mit einem Winkel von über 0° und unter oder gleich 30°, vorzugsweise von über 2° und unter oder gleich 15°, vorzugsweise von über 4° und unter oder gleich 8°, vorzugsweise von etwa 6°. Der 6°-Winkel wurde speziell entwickelt, um ein einfaches Entformen der Formstruktur zu ermöglichen.
Zusätzlich oder alternativ wird die Dicke des Vorsprungs durch die Differenz zwischen dem äquivalenten Innendurchmesser und dem äquivalenten Außendurchmesser des Vorsprungs an der Basisfläche definiert. Die Dicke des Vorsprungs beträgt 0,5 bis 10 mm, vorzugsweise 0,65 bis 7 mm, vorzugsweise 0,85 bis 4 mm, vorzugsweise etwa 1 mm.
Zusätzlich oder alternativ beträgt die Höhe der Vorsprünge 2 bis 8,5 mm, vorzugsweise 3,5 bis 7,5 mm, vorzugsweise 4,5 bis 6,5 mm, vorzugsweise etwa 6 mm.
Die Vorsprünge verteilen sich vorzugsweise über ein regelmäßiges Netz, z.B. über ein Geflecht mit viereckiger Netzform (jeder Vorsprung grenzt an vier weitere Vorsprünge an) oder eines mit regelmäßiger dreieckiger Netzform (jeder Vorsprung grenzt an sechs weitere Vorsprünge an). Daher haben die Steckverbinder alle die gleiche Länge.
Die Struktur besteht vorzugsweise aus einem flexiblen Material, wobei ein Material als flexibel gilt, wenn seine Gesamtform geändert werden kann, um es an die Form des Körperteils, dem es anliegt, anzupassen.
Das flexible Material ist vorzugsweise ein viskoelastisches Material, vorzugsweise mit einer Glasübergangstemperatur Tg zwischen -20 und 50°C, vorzugsweise zwischen 0 und 40°C, vorzugsweise zwischen 15 und 25°C. Die Glasübergangstemperatur Tg kann durch dynamische mechanische Analyse mit dem METRAVIB-Gerät Typ DMA +450 von ACOEM ermittelt werden. Obwohl es aus fertigungstechnischen Gründen einfacher ist, die belüftete Basis und die Vorsprünge aus dem gleichen viskoelastischen Material herzustellen, wäre es auch möglich, eine Herstellung der belüfteten Basis und der Vorsprünge aus verschiedenen viskoelastischen Materialien vorzusehen. In diesen beiden Fällen wäre es sogar möglich, zwei oder mehrere verschiedene Arten von Vorsprüngen vorzusehen, wobei jede Art in einem anderen viskoelastischen Material hergestellt würde als die jeweils anderen.
Im weiteren Verlauf der Beschreibung werden die Mengen der bei der Zusammensetzung des viskoelastischen Materials verwendeten Bestandteile in Gewicht ausgedrückt, das jeweils auf das Gesamtgewicht des viskoelastischen Materials bezogen wird.
Die Hauptkomponente des viskoelastischen Materials ist ein Polymer wie Polynorbornen, Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid (PVC), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA), Chlorbutylkautschuk (auf Englisch chlorobutyl-rubber) sowie Mischungen aus diesen Stoffen, vorzugsweise Polynorbornen allein oder eine Mischung aus Polynorbornen mit mindestens einem anderen der oben genannten Polymere. Unter dem Begriff Hauptkomponente ist dabei die in der größten Menge im viskoelastischen Material vorhandene Komponente zu verstehen.
Das viskoelastische Material kann vorteilhaft 27 bis 55 % Polynorbornen, vorzugsweise 40 bis 50 %, vorzugsweise 42 bis 48 %, vorzugsweise etwa 45 % Polynorbornen enthalten.
Das viskoelastische Material kann auch einen Weichmacher wie beispielsweise ein Öl beinhalten. Bevorzugt werden Aromaöle, aber es ist auch möglich, Paraffinöl (PA), Naphthenöl (HNA), Silikonöl oder C9-Harze (insbesondere die Harze „Hydrocarbon C9“ von Konimpex) zu verwenden. Das viskoelastische Material enthält vorteilhaft 33 bis 50% Weichmacher, vorzugsweise 37 bis 45%, vorzugsweise 39 bis 43 in Gewicht, vorzugsweise etwa 40%.
Das viskoelastische Material kann auch einen Füllstoff wie Silica-Pulver, Kaolin, Aluminiumoxid (Al(OH)₃), Stearinsäure oder eine Mischung dieser Stoffe beinhalten. Das viskoelastische Material enthält vorteilhaft 4 bis 8% Füllstoff, vorzugsweise 5 bis 7%, vorzugsweise 5,5 bis 6,5%, vorzugsweise etwa 6%.
Das viskoelastische Material kann auch andere Stoffe wie ein Konservierungsmittel, ein Antioxidans, ein Anti-UV-Mittel, ein Anti-Kratzmittel, ein Vulkanisierungsmittel, einen Vulkanisationsbeschleuniger und ein Färbemittel beinhalten.
Beispiele für Konservierungsmittel sind Aluminiumhydroxid (Al(OH)₃), Metalloxide wie Zinkoxid (ZnO) oder Titandioxid (TiO₂), Ethylenvinylacetat (EVA) und ein Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM). Das viskoelastische Material kann auch konservierungsmittelfrei sein.
Beispiele für Antioxidantien sind phenolische Antioxidantien (z. B. 2,6 Di-terbutyl-4-methylphenol), Phenyl-p-phenylendiamin und seine Derivate wie N-(1,3-Dimethylbutyl)-N'-phenyl-p-phenylendiamin (6PPD); wobei Phenyl-p-phenylendiamin und 6PPD als Antioxidantien bevorzugt werden.
Beispiele für UV-Schutzmittel sind Paraffinwachse und Metalloxide wie Zinkoxid (ZnO) oder Titandioxid (TiO₂).
Ein Beispiel für ein Kratzschutzmittel ist N-(Cyclohexylthio)-phthalmid.
Beispiele für Vulkanisationsmittel sind Schwefel und Di(benzothiazol-2-yl)disulfid (MBTS).
Beispiele für Vulkanisationsbeschleuniger sind Titandioxid (TiO₂), N-Cyclohexyl-2-benzothiazol (CBS)-Sulfenamid, Bis(N,N-dimethylthiocarbamyl)-disulfid, Stearinsäure, Beschleunigergemische wie Deovulc EG 3, eine synergetische Kombination von hochaktiven Beschleunigern, die Ethylenthiharnstoff, erhältlich bei DOG Deutsche Oelfabrik und King Industries, Inc, und Metalloxide wie Zinkoxid (ZnO) oder Titandioxid (TiO₂), vorzugsweise Stearinsäure oder Mischungen von Beschleunigern wie Deovulc EG 3.
Beispiele für Farbstoffe sind vorzugsweise organische und anorganische Pigmente wie Eisenoxide (bspw. Gelb- oder Rotoxide), Titandioxid (TiO₂), Zinkoxid (ZnO) oder Ruß.
Die Struktur zum Absorbieren und/oder Ableiten mechanischer Stöße kann vollkommen homogen sein, d. h. dass die Verbindungen und Vorsprünge regelmäßig über die gesamte Struktur in einem einzigen Muster angeordnet sind und die Struktur zum Absorbieren und/oder Ableiten mechanischer Stöße aus einem einzigen Material besteht. Alternativ kann die Absorptions- und/oder Dissipationsstruktur aus mehreren verschiedenen Zonen bestehen. Diese Bereiche können sich voneinander unterscheiden, entweder durch mindestens die Dimensionierung einer ihrer Elemente (Verbinder, Vorsprünge) oder durch das für die Herstellung der Zonen verwendete Material, oder gleichzeitig durch mindestens eine Dimensionierung eines Elements und das zur Bildung der Zonen verwendete Material.
Die Erfindung betrifft auch einen Körperschutz, der zumindest teilweise unter Benutzung der vorstehend beschriebenen mechanischen Stoßdämpfungs- und/oder Dissipationsstruktur hergestellt wurde.
In dieser Beschreibung ist unter „Körperschutz“ eine mechanische Stoßdämpfungs- und/oder Dissipationsstruktur oder eine Anordnung solcher Strukturen zu verstehen, die richtig dimensioniert ist, um den von ihr unter normalen Gebrauchsbedingungen bedeckten Körperteil zu schützen.
In seiner einfachsten Form wird der Körperschutz vollständig aus der oben beschriebenen mechanischen Stoßdämpfungs- und/oder Dissipationsstruktur hergestellt.
Beispiele für die bei der Herstellung von Körperschutz zu wählenden Formen sind in den Normen EN1621-1: 2013 und EN1621-2: 2014 für mechanische Aufprallschutzkleidung für Motorradfahrer aufgeführt.
Der Körperschutz kann allgemein flach gestaltet sein, d.h. aus einer Struktur zum Absorbieren und/oder Ableiten mechanischer Stöße bestehen, die ihrerseits eine flache belüftete Basis aufweist. Beim Einarbeiten eines solchen Körperschutzes in die Schutzkleidung wird dieser daher gefaltet, wobei sich die freien Enden der Vorsprünge aufeinander zu- oder voneinander wegbewegen. Um die Flexibilität des Körperschutzes zu erhöhen, können Ausschnitte am Schutz angebracht werden, die im Allgemeinen V-förmig ausfallen, wobei die Spitze nach innen zeigt und die Diagonalen bis zum Rand des Schutzes reichen. Die Diagonalen des V können gerade oder gebogen sein. Wenn die Diagonalen des V gekrümmt sind, krümmen sie sich zur gleichen Seite. Beim Biegen werden die Diagonalen des V einander angenähert und dann meist aneinander befestigt, z.B. durch Kleben oder Schweißen, so dass der Schutz dann eine Kuppel bildet, um im Allgemeinen den Kopf oder ein Gelenk wie Schulter, Ellbogen oder Knie aufzunehmen zu können. An der Spitze des V kann ein kleiner kreisförmiger Ausschnitt vorgesehen werden, um das Falten des Körperschutzes an dieser Stelle zu erleichtern. Unter einem kleinen Ausschnitt ist dabei ein kreisförmiger Ausschnitt mit einem Durchmesser von weniger als 5 mm zu verstehen.
Der Körperschutz kann auch gebogen gestaltet werden, so dass er vor der Einarbeitung in eine Schutzkleidung nicht gefaltet werden muss, da er bereits die richtige Krümmung für den zu schützenden Körperteil aufweist. Die Struktur der Absorption und/oder Dissipation von mechanischen Stößen wird somit direkt in der endgültigen Form des später zu benutzenden Körperschutzes hergestellt.
Der Körperschutz erfüllt insbesondere mindestens die Leistungsstufe 1 der Norm EN1621-1:2013 oder der Norm EN1621-2:2014, vorzugsweise die Leistungsstufe 2. Insbesondere erfüllt der Körperschutz die Leistungsstufe 2 der Norm EN1621-1:2013 und die Leistungsstufe 1 der Norm EN1621-2:2014.
Die Erfindung betrifft auch ein Schutzkleidungsstück, das einen wie oben beschriebenen Körperschutz umfasst.
Die beigefügten Zeichnungen dienen der Veranschaulichung und nicht der Einschränkung, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Diese Zeichnungen enthalten die folgenden Abbildungen:

- 1 stellt eine Dreiviertelansicht einer bestimmten Ausführungsart der erfindungsgemäßen Struktur der Absorption und/oder Dissipation von mechanischen Stößen mit zylindrischen Vorsprüngen mit einer kreisförmigen Basis dar;
- 2 ist eine Dreiviertelansicht einer bestimmten Ausführungsart der erfindungsgemäßen Struktur der Absorption und/oder Dissipation von mechanischen Stößen mit zylindrischen Vorsprüngen mit einer regelmäßigen sechseckigen Basis;
- 3 ist ein senkrecht zur belüfteten Basis entlang der Mittelachse der Vorsprünge verlaufender Durchschnitt; und
- 4 stellt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schutz dar, der vollständig unter Verwendung der Struktur zum Absorbieren und/oder Ableiten von mechanischen Stößen gemäß der Erfindung hergestellt wurde.

In allen Abbildungen werden die äquivalenten Elemente durch die gleiche numerische Referenz bezeichnet.
Ein besonderes Beispiel für eine erfindungsgemäße Absorptions- und/oder Dissipationsstruktur wird im Folgenden mit Bezug auf 1 beschrieben. Die Struktur 1 ist homogen.
Diese Struktur 1 zum Absorbieren und/oder Ableiten von mechanischen Stößen umfasst Verbinder 2, die eine flache belüftete Basis B mit einer Basisfläche bilden. Die Verbinder sind als Bänder mit ebenen Oberflächen und gleicher Länge ausgestaltet.
Die Struktur 1 zum Absorbieren und/oder Ableiten mechanischer Stöße umfasst auch die Vorsprünge 3, wobei jeder Vorsprung eine Mittelachse AA umfasst, entlang derer er sich von der belüfteten Basis B erstreckt, wobei die Mittelachse AA senkrecht zur Basisoberfläche steht.
Die Vorsprünge 3 sind nur auf einer Seite der belüfteten Basis B vorhanden. Jeder Vorsprung 3 weist eine Außenwand 31 auf, die jeweils eine Rotationssymmetrie um die Mittelachse aufweist. Jeder der Vorsprünge 3 wird von einem Durchgangsloch 32 durchzogen, das sich entlang der Mittelachse AA erstreckt und eine Innenwand 33 der Vorsprünge 3 definiert. Die Innenwand 33 ist rotationssymmetrisch zur Mittelachse AA. Die Vorsprünge 3 sind in einem regelmäßigen Dreiecksnetz verteilt, d.h. jeder der Vorsprünge grenzt an sechs andere Vorsprünge an und die Mittelachsen der jeweils angrenzenden Vorsprünge bilden ein regelmäßiges Sechseck.
Ein weiteres besonderes Beispiel für eine erfindungsgemäße Absorptions- und/oder Dissipationsstruktur wird im Folgenden mit Bezug auf 2 beschrieben. Die Struktur 1 ist homogen.
Diese Struktur 1 zum Absorbieren und/oder Ableiten von mechanischen Stößen umfasst Verbinder 2, die eine flache belüftete Basis B mit einer Basisfläche bilden. Die Verbinder sind als Bänder mit ebenen Oberflächen und gleicher Länge ausgestaltet.
Die Struktur 1 zum Absorbieren und/oder Ableiten mechanischer Stöße umfasst auch die Vorsprünge 3, wobei jeder der Vorsprünge eine Mittelachse AA umfasst, entlang derer er sich von der belüfteten Basis B erstreckt, wobei die Mittelachse AA senkrecht zur Basisoberfläche steht.
Die Vorsprünge 3 sind nur auf einer Seite der belüfteten Basis B vorhanden. Jeder Vorsprung 3 hat eine Außenwand 31, wobei der Querschnitt der Außenwand 31 ein regelmäßiges Polygon mit 6 Ecken (regelmäßiges hexagonales Polygon) darstellt. Jeder der Vorsprünge 3 wird von einem Durchgangsloch 32 durchzogen, das sich entlang der Mittelachse AA erstreckt und die Innenwand 33 der Vorsprünge 3 definiert. Der Querschnitt der Innenwand 33 ist ein regelmäßiges Polygon mit 6 Ecken. Die Eckpunkte der regelmäßigen Polygone, die den Querschnitt der Außen- und Innenwände bilden, sind winklig aufeinander ausgerichtet. Die Vorsprünge 3 sind in einem regelmäßigen Dreiecksnetz verteilt, d.h. jeder der Vorsprünge grenzt an sechs andere Vorsprünge an und die Mittelachsen der jeweils angrenzenden Vorsprünge bilden ein regelmäßiges Sechseck.
3 zeigt einen senkrecht zur belüfteten Basis verlaufenden Querschnitt für die Beispiele für mechanische Stoßdämpfungs- und/oder Dissipationsstrukturen in den 1 und 2.
In der 3 verringert sich der äquivalente Außendurchmesser D_e der Vorsprünge 3 von der belüfteten Basis B aus linear um einen Winkel von 6°, während der äquivalente Innendurchmesser D_i der Vorsprünge 3 von der belüfteten Basis B aus linear mit einem Winkel von 6° zunimmt.
Ein Beispiel für die Dimensionierung der verschiedenen Elemente der mechanischen Stoßdämpfungs- und/oder Dissipationsstruktur wird in der folgenden Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1

Struktur zum Absorbieren und/oder Ableiten von mechanischen Stößen

Dicke 6.8 mm

Vorsprünge

Höhe 6 mm

An der belüfteten Basis gemessener äquivalenter Außendurchmesser 9,5 mm

Dicke des Vorsprungs 1 mm

Verbinder

Länge 1.7 mm

Breite 3 mm

Dicke 0,8 mm

Die nachstehende Tabelle 2 zeigt ein Beispiel für eine Zusammensetzung des Materials der mechanischen Stoßdämpfungs- und/oder Dissipationsstruktur. Die Mengen werden als Prozentsatz des Gewichts im Verhältnis des Gesamtgewichts angegeben. Tabelle 2

Polynorbornen	45 %
Öl	40 %
Kieselsäure	6 %
Kratzfestes Mittel	1 %
Vulkanisationsmittel (Schwefel)	1 %
Vulkanisationsbeschleuniger	1 %
Farbstoff	1 %
Stearinsäure	< 1 %
Antioxidans	< 1 %
Anti-UV-Mittel	< 1 %
Da es sich um Näherungswerte handelt, ergibt die Summe nicht 100 %.

Eine mechanische Struktur zur Absorbierung und/oder Ableitung von mechanischen Stößen mit einer der in den 1 bis 5 dargestellten Konfigurationen und der Zusammensetzung von Tabelle 2 weist eine Atmungsaktivität von etwa 35% und eine Shore A-Härte von etwa 25 auf. Diese Struktur ermöglicht es, die Leistungsstufe 2 der Norm EN1621-1 und die Leistungsstufe 1 der Norm EN 1621-2 zu erreichen.
Unter Bezugnahme auf 4 wird im Folgenden ein Beispiel für einen Körperschutz beschrieben. Dieses Beispiel für Körperschutz entspricht in EN1621-1:2013 enthaltenen Beispielen (siehe und Tabelle 1 dieser Norm). Der Körperschutz 10 kann einfach durch drei Parameter definiert werden: zwei Strahlen r₁, r₂ und eine Länge l. Er besteht aus drei Teilen, die auf einer Längsachse BB zentriert sind, die auch eine Symmetrieachse des Körperschutzes 10 ist. Ein erstes Endteil 11 hat die Form eines Halbkreises mit dem Radius r₁ und ein zweites Endteil 12 hat die Form eines Halbkreises mit dem Radius r₂. Die beiden Endteile 11, 12 sind durch einen trapezförmigen Mittelteil 13 miteinander verbunden und weisen als Symmetrieachse die Längsachse BB und eine Höhe l auf.
Eine solche Form kann verwendet werden, um folgende Körperteile zu schützen: Schulter (S); Ellbogen und Unterarm (E); Hüfte (H); Knie und obere Schienbeine (K); Knie, obere und mittlere Schienbeine (K+L); untere Schienbeine (L).

Die folgende Tabelle 3 zeigt die Mindestabmessungen der drei Parameter nach EN1621-1: 2013. Tabelle 3

Typ	Kleines Modell			Großes Modell
Typ	r₁	r₂	l	r₁	r₂	l
S	55	32	64	70	40	80
E	45	24	118	50	30	150
K	55	24	100	70	30	130
H	35	26	70	44	33	88
L	32	24	64	40	30	80
K+L	55	24	185	70	30	240

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2399470 [0006, 0013]
WO 9956570 [0008]

Claims

Struktur (1) zum Absorbieren und/öder Ableiten von mechanischen Stößen, umfassend: Verbinder (2), die eine belüftete Basis (B) mit einer Basisfläche bilden; Vorsprünge (3), wobei jeder Vorsprung eine Mittelachse (AA) umfasst, entlang der er sich von der belüfteten Basis aus erstreckt, wobei die Mittelachse senkrecht zur Basisoberfläche verläuft und zwei benachbarte Vorsprünge durch einen Verbinder miteinander verbunden sind, wobei jeder der Vorsprünge einen äquivalenten Außendurchmesser (De) und einen äquivalenten Innendurchmesser (Di) aufweist und die Dicke zwischen dem äquivalenten Außendurchmesser und dem äquivalenten Innendurchmesser zwischen 0,5 und 10 mm liegt; wobei jeder der Vorsprünge von einem Durchgangsloch (32) durchzogen wird, das sich entlang der Mittelachse erstreckt und eine Innenwand (33) des jeweiligen Vorsprungs definiert: wobei die Struktur dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorsprünge auf beiden Seiten der belüfteten Basis vorhanden sind.
Struktur nach Anspruch 1, worin das Verhältnis zwischen der Höhe der Vorsprünge und der Dicke der belüfteten Basis 6 bis 9, vorzugsweise 6,5 bis 8,5, vorzugsweise 6 bis 8,5, vorzugsweise 6 bis 8, vorzugsweise etwa 7,5 beträgt.
Struktur nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 mit einer Atmungsaktivität von 10 bis 70%, vorzugsweise 18,5 bis 58,5%, vorzugsweise 26,5 bis 46,5%, vorzugsweise etwa 35%.
Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Shore A-Härte von 5 bis 90, vorzugsweise 11,5 bis 68,5, vorzugsweise 18,5 bis 46,5, vorzugsweise etwa 25.
Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Verhältnis zwischen dem auf der Grundfläche gemessenen äquivalenten Außendurchmesser der Vorsprünge und dem Abstand zwischen den Mittelachsen zweier benachbarter Vorsprünge 0,65 bis 1,5, vorzugsweise 0,76 bis 0,93, vorzugsweise 0,8 bis 0,89, vorzugsweise etwa 0,85 beträgt.
Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jeder Vorsprung über eine Außenwand (31) verfügt, die im engeren Sinne eine Rotationssymmetrie um die Mittelachse aufweist oder bei einer Drehung um die Mittelachse mit einem Winkel von 360°/n auf sich abgebildet werden kann, wobei n eine ganze Zahl ist, die strikt mehr als 1 beträgt, vorzugsweise aber 2 bis 10, vorzugsweise 4 bis 8, vorzugsweise 5 bis 7, vorzugsweise 6.
Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in der der äquivalente Außendurchmesser der Vorsprünge von der belüfteten Basis aus konstant den gleichen Wert beträgt oder linear von der belüfteten Basis aus abnimmt mit einem Winkel von über 0° und unter oder gleich 30°, vorzugsweise mit einem Winkel von über 2° und unter oder gleich 15°, vorzugsweise mit einem Winkel von über 4° und unter oder gleich 8°, vorzugsweise mit einem Winkel von ungefähr 6°.
Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Innenwand eine Rotationssymmetrie im engeren Sinne um die Mittelachse aufweist oder bei einer Drehung um die Mittelachse mit einem Winkel von 360°/n auf sich abgebildet werden kann, wobei n eine ganze Zahl ist, die strikt über 1 beträgt, vorzugsweise aber 2 bis 10, vorzugsweise 4 bis 8, vorzugsweise 5 bis 7, vorzugsweise 6.
Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in der der äquivalente Innendurchmesser der Vorsprünge: von der belüfteten Basis aus konstant den gleichen Wert beträgt oder linear von der belüfteten Basis aus abnimmt mit einem Winkel von über 0° und unter oder gleich 30°, vorzugsweise mit einem Winkel von über 2° und unter oder gleich 15°, vorzugsweise mit einem Winkel von über 4° und unter oder gleich 8°, vorzugsweise mit einem Winkel von ungefähr 6° oder linear von der belüfteten Basis aus zunimmt mit einem Winkel von über 0° und unter oder gleich 30°, vorzugsweise mit einem Winkel von über 2° und unter oder gleich 15°, vorzugsweise mit einem Winkel von über 4° und unter oder gleich 8°, vorzugsweise mit einem Winkel von ungefähr 6°.
Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aus einem viskoelastischen Material, vorzugsweise mit einer Glasübergangstemperatur zwischen -20 und 50°C, vorzugsweise zwischen 0 und 40°C, vorzugsweise zwischen 15 und 25°C.
Struktur nach Anspruch 10, bei der das viskoelastische Material als Hauptbestandteil ein Polymer aufweist, vorzugsweise Polynorbornen, Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid (PVC), Ethylen-Vinylacetat (EVA)-Copolymer, Chlorbutylkautschuk und Mischungen aus diesen Stoffen, vorzugsweise ausschließlich Polynorbornen oder eine Mischung aus Polynorbornen mit mindestens einem der Elemente Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid (PVC), Ethylen-Vinylacetat (EVA)-Copolymer und Chlorbutylkautschuk.
Körperschutz (10), der zumindest teilweise unter Verwendung der Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt ist.
Körperschutz nach Anspruch 11, der mindestens die Leistungsstufe 1 der Norm EN1621-1:2013 oder der Norm EN1621-2:2014 erfüllt, vorzugsweise jedoch die Leistungsstufe 2.
Schutzkleidung, die mindestens einen Körperschutz nach Anspruch 12 oder Anspruch 13 umfasst.