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Die Erfindung betrifft einen individuell anpassbaren Körperteilprotektor, insbesondere für Sportler, der einen Verbund aus einer Hartschale, einer Klebeschicht und einer Dämpfungsschicht umfasst, sowie ein Verfahren zum Anpassen des individuell anpassbaren Körperteilprotektors und ein Verfahren zum Herstellen des individuell anpassbaren Körperteilprotektors.
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In der Sportindustrie werden verschiedene Verfahren genutzt, um Kleidungsstücke wie z.B. Einlegsohlen oder Skischuhe an den Körper anzupassen. Beispielsweise werden Kunststoffe durch thermische Erhitzung auf über 90°C oder mehr in Spezialmaschinen beim Fachhändler angepasst. Diese Verfahren kennen zum Beispiel Sportler, die sich eine individuell angepasste Einlegsohle im Sportgeschäft herstellen lassen. Dabei lässt der Sportler einige Zeit in einem negativ-Becken seinen Fußabdruck erstellen, der anschießend in einem zweiten Verfahrensschritt als Vorlage für die Anpassung der Sohle bei hoher Temperatur genutzt werden kann.
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Um Kunststoffe bei Temperaturen unter 80°C vom Nutzer selbst anpassen zu lassen, sind unter anderem Schienbeinschoner bekannt, die einen sehr dünnen Kunststoff umfassen. Diese Schienbeinschoner werden ohne eine Dämpfungsschicht beziehungsweise ein Dämpfungspolster angeboten. Ohne diese Dämpfungsschicht reduziert sich jedoch der Schlagschutz des Schoners nachteilig. Der Schlag trifft direkt auf eine oder mehrere wenig flexible Hartkunststoffschichten, welche die Bewegungsenergie nicht ausreichend aufnehmen beziehungsweise umwandeln können. Das Verletzungsrisiko erhöht sich nachteilig.
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In der orthopädischen Industrie werden anpassbare orthopädische Schienen verwendet, um menschliche Körperteile ruhig zu stellen. Hergestellt werden derartige orthopädische Schienen beispielsweise durch Erwärmen einer formbaren Masse. Zuerst wird die formbare Masse angesetzt und gemischt. Anschließend wird die erwärmte Masse in einer speziellen Form angeordnet und durch eine Druckauflage komprimiert. Nach Erwärmen über die Form wird die Masse an das zu schienen vorgesehene Körperteil angepasst und zuletzt abgekühlt. Nachteilig an diesem Verfahren ist dessen Komplexität, wodurch ein Anpassen von Seiten des Nutzers ausgeschlossen ist.
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In der Notfallmedizin kommen weiter orthopädische Schienen zum Einsatz, bei denen ein Polster mit einer Mischung aus Luft und Füllstoff an dem Körperteil angelegt wird. Durch Evakuierung der Luft wird das Polster individuell an dem Körperteil angepasst und kann dieses stützen und fixieren. Derartige orthopädische Schienen sind sowohl in der Herstellung als auch in der Anpassung sehr teuer und können nur von einem geschulten Personal durchgeführt werden. Die hergestellten Schienen sind zudem einzig dafür vorgesehen, Körperteile zu fixieren. Sie bieten keinen oder nur einen geringen Schlagschutz.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen individuell anpassbaren Körperteilprotektor bereitzustellen, bei dem die oben genannten Nachteile vermieden werden, und der insbesondere von einem Nutzer selbst an seinem dafür vorgesehenen Körperteil angepasst werden kann, ohne dabei einen verminderten Schlagschutz zu riskieren.
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Diese Aufgabe wird durch einen Körperteilprotektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Anpassungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß umfasst ein individuell anpassbarer Körperteilprotektor, insbesondere für Sportler, einen Verbund aus einer Hartschale, einer Klebeschicht und einer Dämpfungsschicht. Die Hartschale ist aus einem biologisch abbaubaren Polymercompound. Die Klebeschicht basiert auf Acrylat. Die Dämpfungsschicht umfasst Ethylen Vinylacetat (EVA).
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Die erfindungsgemäße Materialkombination des Verbunds erlaubt es einen Nutzer ohne Hilfe eines Fachmanns, die Anpassung des Körperteilprotektors an dem vorgesehenen Körperteil selbst durchzuführen, beispielsweise bei sich zuhause. Durch das Anpassen kann ein verrutschfreier Sitz des Körperteilprotektors am Körperteil gewährleistet werden.
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Sogar bei dynamischen Sportarten kann ein sicherer, verrutschfreier Schutz ermöglicht werden. Durch die individuelle Anpassung kann die Schutzfunktion des Körperteilprotektors an dem zu schützenden Körperteil weiter verbessert werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Materialwahl geht dies mit einer Gewichtsreduzierung des Körperteilprotektors einher, da insbesondere aufgrund des Materials der Hartschale kein Kunststoff hoher Dichte Verwendung findet.
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Durch die thermische Anpassung des Körperteilprotektors an dem zu schützenden Körperteil wird nur eine geringe Menge Grundmaterial benötigt. Unnötige Materialüberstände, wie sie bei Standard-Protektoren üblich sind, werden mit Vorteil vermieden. Dadurch lässt sich eine Gewichtsreduzierung um bis zu 35% gegenüber vergleichbaren herkömmlichen Protektoren mit Dämpfungspolstern realisieren. Durch das geringere Gewicht sinkt der Energieverbrauch in der Bewegung signifikant. Der Sportler ist leistungsfähiger.
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Die Schutzfunktion des Körperteilprotektors wird durch die optimale, fast nahtlose, Anpassung des Körperteilprotektors an dem zu schützenden Körperteil signifikant erhöht, da insbesondere zwischen dem Körperteilprotektor und dem Körperteil wenig Raum beziehungsweise Luft ist. Die Schlagenergie kann so optimal reduziert werden.
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Durch die nahtlose Anpassung des Körperteilprotektors an dem Körperteil wird das Risiko des Verrutschens deutlich gesenkt. Die Körperkontrolle erhöht sich dadurch. Bei Ballsportarten, bei denen der Ball mit dem Körperteilprotektor in Kontakt kommen kann (wie beispielsweise Fußball), wird hierdurch die Ballkontrolle des Spielers beziehungsweise der Spielerin deutlich verbessert. Der Ball kann durch die enge Passform in die gewünschte Richtung weitergeleitet werden.
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Durch die Verwendung eines biologisch abbaubaren Polymercompound für die Hartschale kann ein umweltschonendes Material Verwendung finden. Probleme wie beispielsweise Microplastik, wachsende Müllberge, Co2 Belastung basierend auf intensiver Verbrennung, und ähnliches können reduziert werden. Der ökologische Fußabdruck wird deutlich verbessert.
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Vorzugsweise weist der Bio-Kunststoff der Hartschale folgende Eigenschaften auf:
- - Dichte < 1,30 g/cm3
- - Kerbschlagzähigkeit (Charpy), RT > 29 kJ/m2
- - Schlagzähigkeit (Charpy), RT = kein Bruch
- - Erweichungstemperatur Vicat A < 70°C
- - biobasierter Kohlenstoffanteil von ≥ 60%
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In dieser Zusammensetzung erfüllt die Hartschale die erforderlichen Anforderungen der Anpassbarkeit, Schlagfestigkeit und gleichzeitig der Kompostierbarkeit.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Körperteilprotektor bei Temperaturen zwischen 65°C und 75°C, bevorzugt unter 70°C, besonders bevorzugt zwischen 60°C und 65°C, thermisch formbar und kann an das Körperteil individuell angepasst werden.
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Die erfindungsgemäße Materialkombination der Hartschale, der Dämpfungsschicht und der Klebeschicht erlaubt eine Verformung des Verbundes bereits bei Temperaturen unter 65°C. Damit ist die Anpassung der Körperteilprotektoren weniger kostspielig und zeitintensiv und kann nicht nur im Fachhandel durchgeführt werden, sondern auch daheim von dem Nutzer selbst, beispielsweise in dessen Backofen.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Dämpfungsschicht Walnussschalen. Der Dämpfungsschicht sind also vorzugsweise zu einem bedeutenden Anteil fein gemahlene Walnussschalen beigemischt. Damit findet ein natürlich nachwachsender Rohstoff Verwendung, ohne in eine Lebensmittelkette einzugreifen. Ein natürliches Abfallprodukt kann mit Vorteil ökologisch sinnvoll genutzt werden. Das Material der Dämpfungsschicht wird mit einem wertvollen Naturprodukt veredelt. Bevorzugt weist die Dämpfungsschicht „LUNATUR“ von Nora® auf. LUNATUR ist ein EVA Kunststoff, der dem Fachmann bekannt ist und an dieser Stelle nicht näher erörtert wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Hartschale aus Polyactid Acid basiertem Biokunststoff mit einem biobasierten Kohlenstoffanteil von 60% oder mehr, der insbesondere kompostierbar ist. Der ökologische Fußabdruck kann weiter verbessert werden durch die Verwendung von Kunststoffen mit hohem oder ausschließlichem Anteil von nachwachsenden und natürlichen Rohstoffen wie beispielsweise Maisstärke. Bevorzugt weist die Hartschale den Biokunststoff „Bioflex F 5710“ von FKUR auf. Bioflex F 5710 ist ein biologisch abbaubares Polymercompound mit einem biobasierten Kohlenstoffanteil von 60%, der dem Fachmann bekannt ist und an dieser Stelle nicht näher erörtert wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Körperteilprotektor ein Schienbeinschoner, Schulterprotektor oder eine orthopädische Schiene. Insbesondere dient der Körperteilprotektor zum Schutz des menschlichen Skelets vor dumpfen Schlägen. Diese finden unter anderem Anwendung im Sport, beispielsweise als Fußballschienbeinschoner, Schienbeinschoner für Ski Alpin Slalom Fahrer, Schienbeinschoner für Kickboxer, Schulterprotektoren für Eishockeyspieler und Schulterprotektoren für Mountainbike Downhillfahrer. Auch orthopädische Schienen zur Ruhigstellung von Körperteilen können eine Anwendung des erfindungsgemäßen Körperteilprotektors sein.
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Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Anpassen eines derartigen individuell anpassbaren Körperteilprotektors an einem dafür vorgesehenen Körperteil, mit folgenden Verfahrensschritten:
- 1. Erwärmen des Körperteilprotektors auf eine Temperatur zwischen 60°C und 75°C;
- 2. Anpassen des erwärmten Körperteilprotektors an dem Körperteil durch Aufdrücken und/oder Aufstreichen;
- 3. Abkühlen des Körperteilprotektors an dem Körperteil im aufgedrückten und/oder aufgestrichenen Zustand.
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Zum Anpassen des Körperteilprotektors wird also vom Endkunden der gesamte Verbund des Körperteilprotektors erwärmt, beispielsweise in einem Backofen. Dabei ist eine Erwärmung auf eine Temperatur zwischen 60°C und 75°C, bevorzugt weniger als 70°C, besonders bevorzugt zwischen 60°C und 65°C ausreichend, um den Körperteilprotektor zu formen. Der erwärmte Verbund wird an das gewünschte Gliedmaß angedrückt und im angedrückten Zustand abgekühlt, wodurch der individuell angepasste Körperteilprotektor beziehungsweise Sportprotektor fertiggestellt ist.
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Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen individuell anpassbaren Körperteilprotektors, mit folgenden Verfahrensschritten:
- • Herstellen der Hartschale unter Einsatz eines biologisch abbaubaren Polymercompounds;
- • Bereitstellen der Dämpfungsschicht und Kaschieren der Dämpfungsschicht mit der Klebeschicht;
- • Verheiraten der Hartschale mit der Dämpfungsschicht.
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Dieses Herstellungsverfahren wird nicht vom Endkunden durchgeführt, sondern vom Hersteller des Verbundes. Vorzugsweise wird zuerst die Hartschale in einem Spritzguss- oder einem Extrusionsverfahren hergestellt. Anschließend wird mit Hilfe der Klebeschicht die bereitgestellte Dämpfungsschicht mit der Hartschale verbunden, sodass der Verbund des Körperteilprotektors entsteht, der an den Endkunden zum Anpassen und Verwenden weitergegeben werden kann.
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Die Erfindung betrifft demnach auch ein Verfahren zum Anpassen eines individuell anpassbaren Körperteilprotektors (10) gemäß vorliegender Erfindung, an einem dafür vorgesehenen Körperteil, mit folgenden Verfahrensschritten:
- • Erwärmen des Körperteilprotektors (10) auf eine Temperatur zwischen 60°C und 75°C;
- • Anpassen des erwärmten Körperteilprotektors (10) an dem Körperteil durch Aufdrücken und/oder Aufstreichen;
- • Abkühlen des Körperteilprotektors (10) an dem Körperteil im aufgedrückten und/oder aufgestrichenen Zustand.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahres zum Herstellen eines individuell anpassbaren Körperteilprotektors (10) weist dieses noch folgende Verfahrensschritte auf:
- • Herstellen der Hartschale (1a) unter Einsatz eines biologisch abbaubaren Polymercompounds;
- • Bereitstellen der Dämpfungsschicht (1c) und Kaschieren der Dämpfungsschicht (1c) mit der Klebeschicht (1b);
- • Verheiraten der Hartschale (1a) mit der Dämpfungsschicht (1c);
- • wobei die Hartschale (1a) in einem Spritzguss- oder einem Extrusionsverfahren hergestellt werden kann.
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Jegliche Merkmale, Ausgestaltungen, Ausführungsformen und Vorteile des Körperteilprotektors finden auch in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Anpassungsverfahren und dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren Anwendung, und umgekehrt.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, lediglich Beispiele darstellenden Ausführungen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
- 1A: einen schematischen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Körperteilprotektors,
- 1B eine schematische Aufsicht auf den erfindungsgemäßen Körperteilprotektor der 1A, und
- 2A eine schematische Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Körperteilprotektors
- 2B ein an eine Schienbein angepasstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Körperteilprotektors.
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In 1A ist ein erfindungsgemäßer Körperteilprotektor 10 gezeigt, der sich aus einem Verbund aus einer Hartschale 1a, einer Klebeschicht 1b und einer Dämpfungsschicht 1c zusammensetzt.
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Die Hartschale 1a weist einen speziell auf Schlagfestigkeit optimierten biologischen Kunststoff aus Polylactid Acid auf. Insbesondere ist die Hartschale aus einem biologisch abbaubaren Polymercompound mit einem biobasierten Kohlenstoffanteil von 60%. Die Dämpfungsschicht 1c basiert auf EVA (Ethylen und Vinylacetat). Vorzugsweise sind dem Grundmaterial der Dämpfungsschicht fein gemahlene Walnussschalen beigemengt. Dadurch kann ein natürliches Abfallprodukt ökologisch sinnvoll genutzt werden, wobei gleichzeitig das EVA-Grundmaterial mit einem wertvollen Naturprodukt veredelt wird. Die Klebeschicht 1b weist Acrylat auf. Diese Materialkombination erlaubt eine Verformung des Verbundes bereits bei Temperaturen unter 70°C. Dadurch ist es möglich, dass die Anpassung des Schutzes an dem Körperteil von Laien und ohne Hilfe eines Fachmannes zuhause durchgeführt werden kann.
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Mit Vorteil verliert der Körperteilprotektor auch bei mehrfachen Verformungen und/oder Erwärmungen auf bis zu 80°C seine Materialeigenschaften nicht. Dies betrifft insbesondere alle Komponenten des Verbunds, also der Hartschale, der Dämpfungsschicht und der Klebeschicht.
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Durch diese individuelle Anpassbarkeit verbessert sich die Schutzfunktion des Körperteilprotektors an dem zu schützenden Körperteil. Eine optimale, im Wesentlichen nahtlose Anpassung des Körperprotektors ermöglicht sich mit Vorteil. Die Schlagenergie kann optimal reduziert werden. Zusätzlich kann ein verrutschfreier Sitz des Körperteilprotektors auch bei dynamischen Bewegungen beziehungsweise Sportarten gewährleistet werden. Die Körperkontrolle des Nutzers erhöht sich dadurch. Eine von dem Nutzer kontrollierte Ballführung kann mit Vorteil gewährleistet werden.
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Durch die thermische Anpassung des Körperteilprotektors 10 an dem zu schützenden Körperteil wird mit Vorteil geringes Grundmaterial benötigt. Unnötige Materialüberstände werden vermieden. Ein optimal geringes Gewicht des Körperteilprotektors kann mit Vorteil realisiert werde. Durch das geringere Gewicht sinkt der Energieverbrauch in Bewegung signifikant. Der Sportler ist leistungsfähiger.
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Durch die Verwendung von biologisch abbaubarem Kunststoff als Grundmaterial wird eine Schonung der Umwelt ermöglicht. Umweltbasierten Problemen wie beispielsweise Microplastik, wachsende Müllberge und CO2-Verbrennung kann entgegengewirkt werden. Durch den Einsatz von Biokunstoff „Bioflex F 5710“ von FKUR in der Hartschale und der EVA Dämpfungsschicht „LUNATUR“ von Nora® kann der ökologische Fußabdruck deutlich verbessert werden.
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Die Hartschale weist folgende Materialeigenschaften auf:
- - Dichte < 1,30 g/cm3
- - Kerbschlagzähigkeit (Charpy), RT > 29 kJ/m2
- - Schlagzähigkeit (Charpy), RT = kein Bruch
- - Erweichungstemperatur Vicat A < 65°C
- - biobasierter Kohlenstoffanteil von ≥ 60%
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In dieser Zusammensetzung erfüllt das Material der Hartschale die Anforderungen der Anpassbarkeit bei niedrigen Temperaturen, der Schlagfestigkeit und gleichzeitig der Kompostierbarkeit.
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Der Körperteilprotektor 10 weist vorzugsweise eine Gesamtdicke D1 zwischen 4 mm und 5 mm, vorzugsweise 4,5 mm, auf. Die Hartschale 1a umfasst davon eine Dicke D2 von etwa 1,5 mm. Die Breite B liegt vorzugsweise zwischen 95 mm und 98 mm, bevorzugt bei etwa 96,04 mm. Das Gewicht des Körperteilprotektors 10 der 1A liegt etwa bei 40 Gramm.
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1B zeigt eine Aufsicht auf das Ausführungsbeispiel des Körperteilprotektors 10 der 1A. Folgende Radienwerte liegen dem Körperteilprotektor 10 zugrunde: R1=52 cm, R2=30 mm, R3= 30 mm, R4=45 mm. Alle genannten Werte sind Beispielwerte für einen Schienbeinschoner und nicht einschränkend zu verstehen. Abhängig von dem zu schützenden Körperteil, von Größe und Geschlecht können diese Werte des Körperteilprotektors 10 abweichen.
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Die Ausführungsbeispiele der 2A, 2B zeigen den Körperteilprotektor 10 des Ausführungsbeispiels der 1A, 1B in einer Schrägansicht von schräg rechts ( 2A) und einmal in einer an ein Schienbein angepassten Ausführungsbeispiel in Form eines Schienbeinschoners (2B).
