ES2635505T3

ES2635505T3 - Cuerpo moldeado almohadillado y su utilización

Info

Publication number: ES2635505T3
Application number: ES14703027.4T
Authority: ES
Inventors: Matthias Ausmeier; Hans Hermann DREYLING; Jan Klingebiel; Frank Stefan Klingebiel
Original assignee: Technogel GmbH
Current assignee: Technogel GmbH
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2034-01-23
Also published as: CN104968718A; HK1217964A1; DE102013001169A1; CN104968718B; EP2948500A1; WO2014114453A8; EP2948500B1; JP6345696B2; US20150368465A1; JP2016505431A; US10344163B2; WO2014114453A1

Abstract

Cuerpo moldeado almohadillado (1) que incluye un relleno (2) elástico, como un gel, en una cubierta, caracterizado porque el relleno (2) está compuesto por un poliuretano con una dureza Shore-(000) que es inferior o igual a 80 y una deformación residual por compresión que es inferior o igual al 14 % (DIN EN ISO 1856:2008-01) y porque la cubierta está compuesta total o parcialmente por una silicona blanda con un grosor de capa entre 0,075 mm y 1 mm y con una dureza Shore-(A) entre 3A y 45A, siendo adhesivo el poliuretano del relleno (2) y constituyendo la silicona blanda una capa de cubierta (3) que se encuentra en contacto directo en toda la superficie con el relleno (2) y volviendo el conjunto de relleno (2) y capa de cubierta (3), para un alargamiento por tracción hasta un 250 % a lo largo de la superficie de contacto a la temperatura ambiente, a la forma original sin que quede alargamiento residual.

Description

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CUERPO MOLDEADO ALMOHADILLADO Y SU UTILIZACION DESCRIPCION

La invencion se refiere a un cuerpo moldeado almohadillado, que incluye un relleno elastico, con preferencia un gel, en una cubierta, asf como a la utilizacion del cuerpo moldeado, entre otros, para almohadas, asideros, sillas de montar, cojines, juntas y amortiguadores, tambien dentro de componentes estructurales y artfculos mas complejos en los que el cojm esta integrado, sobre los que esta conformado o con los cuales esta unido.

Los cojines de gel se conocen desde hace mucho tiempo como juntas o almohadillados. Los mismos sirven por ejemplo en sillines para bicicletas, cojines y asientos para la distribucion uniforme de la carga o bien se utilizan en mascaras respiratorias de tipo medico o industrial en la zona de la junta y del almohadillado que limita con el rostro del usuario.

Estas juntas y almohadillados deben ser blandos, elasticos y suaves. La mayona de las veces se desea que los mismos, tras ser sometidos a una compresion durante la utilizacion, retornen a su forma originaria, para poder ejercer su funcion durante la siguiente utilizacion de nuevo de la misma manera.

Para materiales almohadillados y de junta, que deben generar en el usuario una sensacion agradable, de acolchado suave y que a la vez generan un buen efecto de estanqueidad duradero, debido a una cierta elasticidad y fuerza de recuperacion, han resultado muy adecuados materiales elasticos y con forma de gel. En gran medida se utilizan siliconas y poliuretanos.

El modelo de utilidad DE 202 17 653 U1 da a conocer un cuerpo de gel de un gel de silicona blando, que esta rodeado por una pelfcula exterior de laminas de silicona o PU y que esta unido con una parte de soporte a traves de una parte intermedia mas duro.

El documento EP 0 396 230 B1 da a conocer una protesis de mama rellena con un gel de silicona con una cubierta de un elastomero de silicona, que mediante un recubrimiento interior con un poliuretano se vuelve mas resistente e impermeable. El gel de silicona muy blando, casi lfquido, queda asf protegido con seguridad para que no se derrame.

El documento US 2012/090197 A1 da a conocer una plantilla para zapatillas de ciclismo que posee un almohadillado configurado como pieza insertada. El almohadillado esta recubierto o envuelto. Como material de almohadillado y de cubierta, estan previstos diversos materiales, como polietileno, EVA, poliuretano y para el recubrimiento, entre otros, poliolefinas, poliestirenos, PVC, latex, TPE inclusive silicona, teflon o EVA.

El documento US 2009/320297 A1 describe una afeitadora con una pieza insertada flexible. La pieza insertada esta compuesta por una pelfcula superficial de SEBS o silicona y un material de relleno o material de almohadillado en forma de gel de silicona, gel de poliuretano o gel de SEBS.

El modelo de utilidad aleman DE 20 2010 016 838 U1 da a conocer un elemento almohadillado, para fijarlo tal que puede soltarse a una superficie de apoyo. Este elemento almohadillado plano, a modo de almohada, esta fijado con ayuda de un elemento de fijacion, esencialmente en forma de capa, a una superficie para tenderse ngida, con forma de placa, de un sillon de exploracion medica o mesa de operaciones. El elemento de fijacion esta compuesto por al menos una capa de un gel de poliuretano, que en estado seco es adhesivo y que “adhiere” el elemento almohadillado a la superficie de apoyo.

El documento US 2007/0221227 A1 da a conocer un elemento de junta para el contacto entre una mascara respiratoria y el paciente que la utiliza. Esta junta, en general con forma anular, incluye una envolvente elastica, que se caracteriza por una sustancia de gel muy blanda con un valor de penetracion de cono de 5-200 penetraciones (medido con una prueba de sondeo de la presion). Al respecto, la cubierta elastica da forma al elemento de junta, con lo que la sustancia de gel puede elegirse mas fluida y blanda que las sustancias de gel para almohadillado usuales. El gel es con preferencia un gel de silicona superblando o un gel de poliuretano muy blando. La cubierta que da la forma esta formada con preferencia por un elastomero termoplastico (TPE) y en particular por un caucho de silicona lfquida ("Liquid Injection Molded (LIM) silicone rubber").

El documento DE 696 34 431 T2 describe entre otros una junta para rostro para una mascarilla respiratoria con una pieza de junta con forma anular de un polfmero de poliuretano viscoelastico con una elasticidad similar a la del tejido graso humano y una cubierta del polfmero por lo demas pegajoso mediante una lamina de uretano, dado el caso realizada por embuticion profunda o aplicada por pulverizado o inmersion. Esta lamina de cubierta se mantiene muy delgada, con 0,05 bis 0,25 mm, para no modificar las caractensticas elasticas del cuerpo de junta con forma anular.

Los poliuretanos elasticos ofrecen caractensticas mecanicas que pueden ajustarse muy bien para la correspondiente finalidad de utilizacion. La pegajosidad inherente hace necesaria a menudo una lamina de cubierta, tal como antes se ha descrito. La lamina debe ser delgada y resistente al desgarro, pero no debe molestar durante la aplicacion.

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Este problema aun no lo ha solucionado por completo el estado de la tecnica. Hay muchas masas de poliuretano cuyo comportamiento elastico y de por sf con una forma muy movil, no puede seguirlo por completo la lamina que lo rodea.

La lamina de cubierta de poliuretano citada es capaz, como pelmula delgada de pulverizacion, de adaptarse, cuando esta sometida a compresion, a cualquier movimiento del poliuretano viscoelastico, pero esto no es asf cuando esta sometida a traccion. La lamina puede entonces rasgarse. Las laminas de PVC suficientemente blandas contienen demasiado plastificante, con los inconvenientes que ello implica. Con siliconas, que tambien se utilizan como separadores, son incompatibles por lo general los poliuretanos, con lo que en la capa lfmite puede haber desprendimientos.

El objetivo de la invencion consiste en configurar un cuerpo de gel blando, de forma estable, que por ejemplo puede utilizarse como almohada o como junta y que esta compuesto por un relleno envuelto, unificadamente blando y con forma estable, debiendo darse estas caractensticas incluso cuando esta sometido a cargas de traccion, aplastamiento o torsion.

El objetivo se logra con las caractensticas del cuerpo moldeado almohadillado de acuerdo con la reivindicacion 1, la utilizacion de acuerdo con la reivindicacion 10 y los componentes estructurales o artmulos de acuerdo con la reivindicacion 11.

El cuerpo moldeado almohadillado de acuerdo con la invencion incluye un relleno elastico, como un gel en una cubierta y se caracteriza porque el relleno esta compuesto por un poliuretano con una dureza Shore-(000) que es inferior o igual a 80 y una deformacion residual por la compresion que es inferior o igual al 14 % (DIN eN ISO 1856:2008-01) y porque la cubierta esta compuesta total o parcialmente por una silicona blanda con un grosor de capa entre 0,075 mm y 1 mm y con una dureza Shore-(A) entre 3A y 45A, siendo adhesivo el poliuretano del relleno (2) y constituyendo la silicona blanda una capa de cubierta (3) que se encuentra en contacto directo en toda la superficie con el relleno (2) y volviendo el conjunto de relleno (2) y capa de cubierta (3), para un alargamiento por traccion hasta un 250 % a lo largo de la superficie de contacto a la temperatura ambiente, a la forma original sin que quede alargamiento alguno.

El cuerpo moldeado se presenta como unidad compuesta por relleno y cubierta. La cubierta esta compuesta total o parcialmente por una capa de cubierta delgada de silicona blanda, que es capaz de seguir cualquier movimiento del relleno y a la inversa. Debido a ello, la capa de cubierta apenas puede percibirse optica y hapticamente. El cojm se comporta como un cuerpo unificado. Incluso tras un aplastamiento o alargamiento, no se forma ninguna grieta, burbuja, patron de ondulacion, plegado, fenomenos de desprendimiento u otros danos permanentes. De esta manera constituye el cuerpo moldeado, siempre que el relleno este envuelto en la capa de cubierta de silicona, un cuerpo blando, elastico, que puede estirarse y comprimirse, pero tambien de forma estable, que actua totalmente de forma unificada y que puede estar constituido por las mas diversas formas.

Con preferencia esta formado por la capa de cubierta de silicona mas de un 5 %, mas preferentemente mas del 10 % y en particular mas del 20 % de la cubierta, referido a la superficie de contacto con respecto al relleno. Un grado inferior de cobertura con la capa de cubierta de silicona puede existir por ejemplo en almohadillados de compensacion de forma. El relleno se encuentra por ejemplo en un intersticio entre dos cuerpos y la capa de cubierta cubre el relleno hacia fuera por completo y completa la cubierta del relleno elastico o bien relleno con gel, es decir, aqrn la masa de compensacion.

En determinadas formas de realizacion pueden estar formadas partes de la cubierta por elementos ngidos, sobre los que esta conformado el cuerpo moldeado con forma de almohadillado. A su vez completa la delgada capa envolvente blanda de silicona la cubierta del relleno elastico.

El cuerpo moldeado puede tener por ejemplo una forma de cojm y puede utilizarse como cojm, como almohadilla (pad) o como almohada, por ejemplo para artmulos ortopedicos, como protesis u ortesis, para utilizarse allf para las mas diversas funciones de almohadillado. El cuerpo moldeado puede estar configurado tambien casi en cualquier otra forma exterior, entre otros como asidero, por ejemplo para aparatos deportivos o aparatos medicos, inclusive asideros de manillares de bicicleta, zonas del asidero de mancuernas, etc. y puede utilizarse el mismo para almohadillados de asiento, reposabrazos, reposacabezas, sillines, cojines sueltos de todo tipo, soportes lumbares, para puertos medicinales, para artmulos eroticos, para juntas, por ejemplo tambien en artmulos medicos o artmulos sanitarios, por ejemplo juntas para mascarillas respiratorias de emergencia, mascarillas de anestesia o equipos de entubado y finalmente tambien como amortiguadores para maquinas y en particular para vehmulos automoviles.

Con el cuerpo moldeado almohadillado de acuerdo con la invencion pueden equiparse los mas diversos componentes estructurales o artmulos, por ejemplo artmulos medicos u ortopedicos o bien artmulos sanitarios, tal como ya se ha descrito antes. Los cuerpos moldeados de acuerdo con la invencion pueden estar compuestos entonces con componentes estructurales o artmulos mas complejos, para lo cual pueden estar introducidos encajando por ejemplo en una escotadura del componente estructural o artmulo. Alternativa o adicionalmente pueden estar dispuestos, es decir, fijados en el cuerpo moldeado de acuerdo con la invencion elementos de fijacion

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y sujecion, en particular conformados y en especial moldeados por inyeccion. Partes de la cubierta del cuerpo moldeado pueden estar configuradas en formas de realizacion especiales como elementos integrantes o bien elementos de fijacion o sujecion. La cubierta puede tambien estar configurada formando una sola pieza con otras partes del componente estructural o artmulo. La capa de cubierta puede formar con elementos de componentes estructurales, por ejemplo segmentos de plastico duro, un volumen para el relleno.

Para lograr el objetivo es imprescindible entre otros que la cubierta posea una elevada extensibilidad y resistencia al desgarro, con una gran blandura a la vez. Las investigaciones de los inventores han dado como resultado que esto practicamente no puede lograrse con laminas prefabricadas, embutidas en profundidad. Mediante el tratamiento de las laminas se orienta y dado el caso se estira la cubierta, lo cual vuelve a la lamina ciertamente mas resistente al desgarro, pero menos adaptable.

Para la invencion es esencial lo siguiente:

- La cubierta es muy extensible, el valor del alargamiento de rotura es con preferencia de al menos un 400 %, mas preferentemente de al menos un 500 %;

- la extensibilidad del poliuretano es siempre mayor que o igual a la extensibilidad de la pelmula de silicona. Debido a ello acompana el poliuretano cualquier movimiento de la pelmula de silicona, no se producen desprendimientos, el cuerpo de poliuretano no se dana mecanicamente ni se modifica en los estiramientos;

- a la vez desarrolla la cubierta cuando se alarga longitudinalmente fuerzas la recuperacion relativamente elevadas, no es por lo tanto solamente blanda, sino muy elastica y apoya al relleno en su capacidad propia de recuperacion elastica, lo que da lugar a que el cuerpo moldeado completo se comporte como formado por un material fundido. Para lograrlo, posee la capa de silicona de la cubierta un esfuerzo de tension a 250 % de alargamiento de al menos 0,5 N/mm2;

- el poliuretano es un producto de poliadicion preferentemente subreticulado de isocianato y componente reactivo con isocianato. El componente reactivo con isocianato se encuentra presente en exceso y confiere al material una cierta movilidad interna, ademas de la estabilidad de forma y elasticidad que resulta de la reticulacion. La “movilidad interna” puede provocarse mediante el deslizamiento de zonas de moleculas o dominios de polfmeros relativamente entre sf o mediante la movilidad relativa de una fase de gel no estacionaria respecto a una fase de gel estacionaria y confiere al poliuretano un caracter de gel. El poliuretano utilizado de acuerdo con la invencion, que constituye el relleno almohadillado, posee una dureza Shore-(000) no superior a 80, con preferencia no superior a 50, con mas preferencia no superior a 25. El material de relleno de poliuretano es adhesivo. Sorprendentemente se encontro que el cuerpo moldeado de acuerdo con la invencion se comporta con una homogeneidad completa. La existencia de la cubierta no se percibe visualmente desde fuera. No tiene lugar ningun desplazamiento en la superficie lfmite entre cubierta y material de relleno. Incluso con una gran carga mecanica, no se forma en esta superficie lfmite ninguna burbuja u otras irregularidades. Debido al caucho blando de silicona, se percibe el cojm completo como suave y hapticamente agradable. Entonces es el cojm tan blando que los tests de bola usuales, tal como se realizan para material espumoso, no generan resultados de prueba que tengan sentido. El cojm completo es muy elastico, es decir, retorna de nuevo muy rapidamente a su forma inicial. La pelmula de silicona puede estirarse de forma muy reversible y arrastra consigo el relleno en cada fase de la carga mecanica. En un alargamiento por traccion del cuerpo moldeado almohadillado de hasta un 250 % a la temperatura ambiente, retorna el cojm tras finalizar la carga a su forma inicial sin alargamiento permanente alguno. Estas caractensticas excelentes son validas tambien para la flexion y la torsion del cojm. En cada caso se restablece rapidamente la forma inicial tras finalizar la carga.

Sorprendentemente es extraordinariamente buena la adherencia entre la cubierta de silicona y el material de relleno de poliuretano, aun cuando estos materiales son usualmente poco compatibles. Esto se atribuye, segun los conocimientos actuales, a la gran blandura de ambos materiales y al comportamiento en estiramiento practicamente congruente.

Segun un aspecto de la invencion, la silicona blanda de la capa de cubierta es un caucho lfquido de silicona (LSR - Liquid Silicon Rubber).

En una mejora de la invencion, el grosor de la capa de la cubierta de silicona es de entre 0,1 y 0,9 mm y preferentemente de entre 0,1 y 0,4 mm. En un material de silicona de la blandura y resistencia al desgarro asf como extensibilidad descrita, son suficientes estos grosores de capa para lograr el efecto deseado de acuerdo con la invencion.

La dureza Shore-(A) de la cubierta de silicona se encuentra con preferencia entre Shore 5A y 40A, mas preferentemente entre 10A y 40A y con mas preferencia entre Shore 20a y Shore 40A. La dureza Shore-(A) algo superior se utiliza en grosores de capas mas delgados, mientras que mayores grosores de capa pueden realizarse con cauchos lfquidos de silicona mas blandos.

La capa de cubierta se fabrica con preferencia a partir de un caucho lfquido de silicona (LSR = Liquid Silicone Rubber), ya que el mismo puede someterse a moldeo por inyeccion y por lo tanto es especialmente adecuado para confeccionar cubiertas de paredes delgadas. Otras masas de silicona, por ejemplo silicona RTV (RTV = de

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reticulacion a la temperature ambiente), son igualmente adecuadas debido a su baja viscosidad y a su blandura para fabricar cubiertas de silicona de paredes delgadas para los cuerpos moldeados de acuerdo con la invencion.

El poliuretano es con preferencia un poliuretano con un rndice de isocianato menor que o igual a 80, con preferencia menor que o igual a 60. En una forma de realizacion preferente se encuentra el componente reactivo con isocianato en exceso y puede comportarse como fase de gel dispersa. El caracter de gel del gel de poliuretano preferente se manifiesta por lo tanto en que se elabora con bajos parametros caractensticos (rndice de isocianato).

El gel de poliuretano esta compuesto preferentemente por productos de reaccion de polioles de polieter y poliisocianatos. El producto matematico de la funcionalidad de los polioles y la funcionalidad de los isocianatos es con preferencia de al menos 5, 2, mas preferentemente de al menos 6,5 y muy preferentemente de al menos 7, 5. Entonces se encuentra la funcionalidad del isocianato con preferencia entre 2 y 4.

En particular se ha comprobado que los polioles de polieter con funcionalidades mayores que 3 y valores de OH que son menores de 60, en combinacion con isocianatos cuya funcionalidad es mayor que 3, dan como resultado geles especialmente agradables hapticamente.

Pueden utilizarse isocianatos alifaticos, cicloalifaticos y aromaticos, que deben ser al menos difuncionales. La utilizacion de extensores de cadena, reticulantes y polioles con valores de OH mayores de 60, es posible y puede utilizarse para modificar las propiedades del gel resultante, tal como es usual en otras aplicaciones en la industria del poliuretano.

Los poliuretanos utilizados segun la invencion no estan espumados qmmicamente y poseen una densidad mayor que o igual a 500 gramos por litro y con mas preferencia menor que o igual a 1200 gramos por litro. Pequenas cantidades de gas y/o de aire pueden introducirse, por ejemplo forzandose la introduccion, en el material de poliuretano ("espumado ffsico"), teniendo que mantenerse no obstante los lfmites de densidad antes citados.

En el cojm correspondiente a la invencion interactuan la delgada capa de cubierta de silicona y el relleno, siendo por lo general las dimensiones del cojm tales que el relleno del cojm tiene en la mayona de las zonas un grosor de al menos 3 mm. Esto significa que el relleno, que mecanicamente tiene alguna importancia, no debe configurarse demasiado delgado. La seccion mas grande o mas ancha en cualquier direccion debe ser por lo tanto de como mmimo 3 mm, con preferencia de al menos 5 mm.

En algunas formas de realizacion preferentes, se forma la cubierta practicamente por completo a partir de la capa de cubierta de silicona delgada, pudiendo poseer la capa de cubierta opcionalmente una abertura cerrada con otro material distinto a la silicona blanda. La abertura puede estar obturada con un sellado, con preferencia del material de la capa de cubierta de silicona o con un cierre.

La abertura con el cierre o relleno es necesaria sobre todo cuando la capa de cubierta se forma al principio, por ejemplo por vertido o pulverizada en un molde y se rellena a continuacion con el relleno. En lugar del cierre puede utilizarse tambien un elemento como componente sobre el que estan conformados entonces el relleno y la capa de cubierta. La capa de cubierta y el obturador y/o cierre o bien elemento como componente, constituyen la cubierta completa para el relleno.

Segun otro aspecto, puede dejarse abierta la abertura de la cubierta, cuando por ejemplo ha de utilizarse la pegajosidad o capacidad de adherencia del relleno para una union por adherencia a un componente o a una persona.

Tal como se ha descrito, puede introducirse el relleno en el cuerpo moldeado con forma de cojm a traves de una abertura. La abertura de la cubierta o especialmente de la capa de cubierta se sella con preferencia tras el llenado y se obtura por ejemplo con un relleno vertido de silicona, con preferencia con el material de silicona de la capa de cubierta, pero alternativamente tambien con una silicona dura, que constituye una tapa o tapon. En general puede estar compuesto un cierre o tapa o bien tapon para la abertura de cualquier material, por ejemplo un plastico mas duro. Puede tratarse de una placa de cierre.

Basicamente puede fabricarse el cojm de diversas formas.

Segun una primera forma de realizacion, se introduce como relleno el gel de poliuretano, en un estado anterior a la pulverizacion completa, en una cubierta de silicona prefabricada. Al respecto puede elaborarse el gel de poliuretano mediante pulverizacion, vertido, pintura u otras tecnicas. El llenado de una cubierta de silicona prefabricada con gel de poliuretano es entonces posible al igual que el rellenado de una cubierta de silicona prefabricada inmediatamente en el tiempo, por ejemplo en un procedimiento de dos componentes. La cubierta de silicona a rellenar se fabrica previamente mediante pulverizacion, vertido, pintura u otras tecnicas, pero con preferencia mediante el procedimiento de fundicion inyectada. La abertura de relleno de la cubierta de silicona rellena con gel de poliuretano puede sellarse cuando se necesite tras la polimerizacion completa del gel de poliuretano. El sellado se realiza con preferencia con una silicona, que se aplica mediante pulverizacion, vertido, pintura u otras tecnicas sobre la abertura

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de llenado. La adherencia de la cubierta de silicona, gel de poliuretano y capa de sellado puede reforzarse utilizando un adhesivo.

Segun otro ejemplo de realizacion, se fabrica previamente el gel de poliuretano mediante un equipo conformador. El cuerpo de gel de poliuretano prefabricado se envuelve tras la polimerizacion con una cubierta de silicona. La cubierta de silicona puede envolver el cuerpo de gel de poliuretano parcialmente o por completo. El cuerpo de gel de poliuretano puede envolverse directamente tras la polimerizacion o separadamente en el tiempo con una cubierta de silicona. La adherencia de la cubierta de silicona, gel de poliuretano y capa de sellado de silicona puede reforzarse utilizando un adhesivo.

El objetivo de la invencion se logra tambien finalmente utilizando el cuerpo moldeado almohadillado para almohadas, elementos de compensacion de forma, asideros, sillines, artfculos eroticos, juntas, colchones y amortiguadores. A la invencion pertenecen por ello los componentes o artfculos correspondientes que estan dotados de un cuerpo moldeado almohadillado de acuerdo con la invencion.

A continuacion se describira la invencion mas en detalle en base a ejemplos de realizacion y pruebas de materiales, que deben servir simplemente para fines ilustrativos. La invencion descrita en general en la descripcion precedente no queda limitada por los ejemplos. Mas bien, sirven los mismos al especialista para observarlos para otras posibilidades de realizacion en el marco de la invencion.

En las figuras muestran:

figura 1: diagrama fuerza-desplazamiento para probetas de ensayo de alargamiento 3003/05, muestra 1

figura 2: diagrama fuerza-desplazamiento para probetas de ensayo de alargamiento 3003/10, muestra 2

figura 3: diagrama fuerza-desplazamiento para probetas de ensayo de alargamiento 3003/40, muestra 3

figuras 4 a 17: representaciones esquematicas en seccion y vistas de diversas formas de realizacion, es decir:

figura 4: almohadillado frontal de una mascarilla, seccion transversal

figura 5: mascarilla para accidentes, anestesia o en general mascarilla respiratoria, a) en perspectiva, b) seccion en A-A, c) vista en perspectiva con la parte superior de la mascarilla

figura 6: almohadilla de soporte lumbar

figura 7: almohadilla para cabeza con apoyo para el cuello

figura 8: sillm para montar

figura 9: reposacabezas

figura 10: asidero

figura 11: reposabrazos

figuras 12 y 13 artfculos eroticos

figura 14: colchon

figura 15: amortiguador

figura 16: acolchado para silla

figura 17: junta a) sin carga

b) realizando estanqueidad

Pruebas en probetas de ensayo

Fabricacion de las probetas de ensayo para las pruebas de alargamiento:

Sobre una superficie plana se tiende una primera lamina de silicona, sobre la que se coloca un marco con las dimensiones interiores 100 mm de longitud, 50 mm de anchura y 10 mm de altura. Este marco se llena con gel de poliuretano. Sobre el gel se desenrolla una segunda lamina de silicona. La lamina de silicona 2 se carga con una tapa plana. Tras la polimerizacion completa del gel se retira el marco y se recorta la parte de lamina de silicona que sobresale. Resultan probetas de ensayo paralelepipedicas con las dimensiones 100 x 50 x (10,4 a 10,6) mm. El grosor de las laminas de silicona 1 y 2 era de 0,25 +/- 0,05 mm.

Se fabricaron en total tres probetas de ensayo segun el procedimiento antes descrito.

Material de silicona utilizado en las probetas de ensayo de alargamiento :

Se utilizaron laminas de silicona de ELASTOSIL® de la firma WACKER Chemie AG con tres durezas Shore-(A) distintas.

- ELASTOSIL® 3003/05' ou— A c ^ n ^ ----2

- ELASTOSIL® 3003/10

- ELASTOSIL® 3003/40

Shore A 5 modulo E 0,12 N/mm - indicacion del fabricante

Shore A 10 modulo E 0,13 N/mm Shore A 40 modulo E 0,20 N/mm2

indicacion del fabricante indicacion del fabricante.

Las laminas de silicona ternan en cada caso un grosor de unos 0,25 mm.

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Gel utilizado en las probetas de ensayo de alargamiento:

Producto de poliadicion de un poliol de polieter trifuncional con un coeficiente de OH de 30, con una viscosidad de 1000 mPas y un prepolfmero HDI tetrafuncional con un contenido en NCO de 6 Gew.%, en peso, con una viscosidad de 3000 mPas.

La dureza Shore-(000) resultante del gel era de 8.

La determinacion de la dureza Shore se describe en ASTM D2240-05(2010). Los aparatos y procedimientos se indican ademas en DIN ISO 868:2003E.

Probetas de ensayo de alargamiento fabricadas con los materiales antes citados:

N° 1 combinacion de gel y laminas de silicona de ELASTOSIL® 3003/05, denominado a continuacion "alargamiento de la probeta de ensayo 3003/05"

N° 2 combinacion de gel y laminas de silicona de ELASTOSIL® 3003/10, denominado a continuacion "alargamiento de la probeta de ensayo 3003/10"

N° 3 combinacion de gel y laminas de silicona de ELASTOSIL® 3003/40, denominado a continuacion "alargamiento de la probeta de ensayo 3003/40”

1. Prueba de alargamiento

Las pruebas de alargamiento se realizaron en probetas de ensayo (probetas para ensayo de alargamiento) fabricadas especialmente para ello. Se comprobo el comportamiento de las probetas para ensayo de alargamiento bajo cargas de traccion. Para ello se fijaron las probetas de ensayo en una maquina de pruebas universal (Firma Test).

La distancia entre mordazas de la maquina de pruebas era de 90 mm. A continuacion se alargo la muestra hasta una longitud de 360 mm, es decir, la trayectoria de desplazamiento fue de 270 mm y se realizo un alargamiento en 300 %. La velocidad de avance fue entonces de 150 mm por minuto, el tiempo de permanencia para alargamiento en un 300% fue de 15 segundos, la velocidad de retroceso fue de 300 mm por minuto. Durante este proceso se determino y registro la fuerza de deflexion necesaria a lo largo de la trayectoria de alargamiento. Los correspondientes diagramas pueden verse en las figuras 1 a 3. Durante el proceso de alargamiento se observo el comportamiento de la probeta de ensayo, en particular la transicion de fases de gel a pelfcula de silicona. El alargamiento de la probeta de ensayo se investigo de nuevo tras el ensayo de traccion en cuanto a posibles separaciones de fases. Se midio la variacion de longitudes de las probetas de ensayo de alargamiento.

Evaluacion de las pruebas de alargamiento

En todas las probetas de ensayo se observo una dependencia lineal entre la fuerza de deflexion y la trayectoria de alargamiento (figuras 1-3). Teniendo en cuenta la superficie de seccion de las probetas de ensayo, pueden deducirse los modulos E.

Modulos E (valor de la tension [N/mm2] para 300 % de alargamiento)

Se determinaron los siguientes modulos E a partir de las pruebas de alargamiento:

- alargamiento de las probetas de ensayo 3003/05 = 0,011 N/ mm2 = 11 kPa

- alargamiento de las probetas de ensayo 3003/10 = 0,014 N/ mm2 = 14 kPa

- alargamiento de las probetas de ensayo 3003/40 = 0,054 N/ mm2 = 54 kPa

No se pudo detectar practicamente ninguna deformacion plastica en las probetas de ensayo. Todas las probetas de ensayo de alargamiento retornaron tras finalizar la carga a su geometna inicial. No se observo una variacion de longitud persistente. Los modulos E determinados, muy bajos, caracterizan la enorme blandura del sistema completo gel-silicona.

No se observo una separacion entre gel y lamina de silicona bajo una carga de traccion. Ninguna de las probetas de ensayo mostro durante el ensayo de traccion y tras finalizar la carga ninguna modificacion optica.

Parametros de prueba

- distancia entre pinzas 90 mm, distancia interior

- velocidad de avance 150 mm/min hasta una longitud de como maximo 270 mm (300 % alargamiento referido a la longitud de prueba)

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- tiempo de permanencia maximo 15 segundos

- retorno 300 mm/min.

3. Deformacion residual por compresion

Para determinar la deformacion residual por compresion (DVR) se fabricaron en total cuatro probetas de ensayo, dos cuerpos de gel sin recubrimiento y dos cuerpos de gel con un recubrimiento de lamina de silicona.

Para presentar los cuerpos de gel sin recubrimiento se fundio y polimerizo el gel antes del polimerizado completo en un molde de polietileno. Asf resulto un cuerpo de gel paralelepipedico con las dimensiones longitud = 50 mm, anchura = 50 mm y altura = 25 mm, que pudo retirarse del molde de polietileno.

Para presentar los cuerpos de gel con recubrimiento, se vertio el gel sobre una lamina de silicona prefabricada. El cuerpo de gel asf formado estaba recubierto tras la polimerizacion en cinco de seis lados por una lamina de silicona. Este cuerpo de gel con forma paralelepipedica tema las dimensiones longitud = 50 mm, anchura = 50 mm y altura = 25 mm. La unica superficie no cubierta tema las longitudes laterales 50 mm x 50 mm.

Gel utilizado para probetas de ensayo DVR:

Producto de poliadicion de un poliol de polieter trifuncional con un valor de OH de 30, con una viscosidad de 1000 mPas y un prepolfmero HDI tetrafuncional con un contenido en NCO de 6 % en peso, con una viscosidad de 3000 mPas.

La dureza Shore-(000) resultante del gel fue de 8.

Lamina de silicona utilizada para probetas de ensayo DVR:

Se utilizaron laminas de silicona prefabricadas de ELASTOSIL® 3003/10 con una dureza Shore A 10 de la firma WACKER Chemie AG. Para ello se fundieron laminas de silicona de 0,2 a 0,3 mm de grosor, que tras el relleno dieron como resultado un cuerpo paralelepipedico con las longitudes laterales 50 mm, 50 mm y 25 mm. La lamina de silicona formo entonces cinco superficies de un paralelepfpedo. La superficie no mostrada tema las longitudes laterales 50 mm y 50 mm.

Probetas de ensayo fabricadas con los materiales antes citados (gel, silicona):

A. Cuerpo de gel de 50 x 50 x 25 mm (LxBxH) sin recubrimiento, denominado a continuacion "probeta de ensayo A"

B. Cuerpo de gel de 50 x 50 x 25 mm (LxBxH) con recubrimiento de laminas de silicona por cinco lados, denominado a continuacion " probeta de ensayo B"

Se fabricaron en cada caso dos muestras de probetas de ensayo A y B, denominadas A1, A2, B1, B2.

Prueba DVR:

Se determino la deformacion residual por compresion de las cuatro probetas de ensayo. Para ello se realizaron mediciones y evaluaciones basandose en DIN EN ISO 1856:2008-01. Se cumplen entonces las condiciones de la norma ISO, cap. 7.2 y 7.3.

Todas las probetas de ensayo A y B se aplastaron en cada caso entre dos placas de acero hasta un 50 % de la altura inicial, es decir, hasta 12,5 mm. En cada caso una de las probetas de ensayo A y B se aplasto a 25°C y las otras dos a 70°C durante 22 horas. A continuacion se determino despues de 30 minutos, 7 horas y 72 horas de tiempo de espera la altura de las cuatro probetas de ensayo. Veanse las siguientes tablas.

A1: probeta de ensayo A - 25°C

DVR [%] - tras 30 min DVR = 6 DVR [%] - tras 7 h DVR = 6 DVR [%] - tras 72 h DVR = 5

B1: probeta de ensayo B - 25°C

DVR [%] - tras 30 min DVR = 5 DVR [%] - tras 7 h DVR = 3 DVR [%] - tras 72 h DVR = 1

A2 probeta de ensayo A - 70°C

DVR [%] - tras 30 min DVR = 13

DVR [%] - tras 7 h DVR = 12

DVR [%] - tras 72 h DVR = 9

B2: probeta de ensayo B - 70°C

DVR [%] - tras 30 min DVR = 5

DVR [%] - tras 7 h DVR = 5

DVR [%] - tras 72 h DVR = 4

El calculo del DVR se realizo segun la formula:

5

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15

20

25

30

35

40

45

50

55

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65

imagen1

Do = grosor inicial de la probeta de ensayo

dr = grosor de la probeta de ensayo tras la recuperacion

Evaluacion prueba DVR:

Sorprendentemente se ha comprobado que el comportamiento del gel en recuperacion, muy bueno de todos modos, mejora aun mas debido a la cubierta de silicona. La deformacion residual por compresion de la probeta de ensayo B es siempre mejor que la deformacion residual por compresion de la probeta de ensayo A.

Descripcion de los ejemplos de realizacion de almohadillas

La figura 4 muestra una almohadilla frontal para una mascara. El cuerpo moldeado 1 de almohadillado esta compuesto por un relleno 2 totalmente envuelto, que tiene contacto en toda la superficie con los elementos que lo envuelven. Estos estan compuestos por la capa de cubierta propiamente dicha de silicona blanda, los elementos de fijacion 34 ailt conformados y el obturador 32, que cierra la abertura 30. Con los elementos de fijacion 34 se fija la almohadilla frontal a una mascarilla no representada aqrn. Debido a la muy buena extensibilidad y movilidad, asf como compresibilidad, ofrece la almohadilla frontal un gran confort al llevarla. El relleno 2 y la capa de cubierta 3 se comportan por completo como una sola unidad. En ningun momento y bajo ninguna carga genera la capa de cubierta pliegues u ondulaciones.

La figura 5 muestra otro ejemplo de aplicacion para el cuerpo moldeado 1 almohadillado como junta en una mascara respiratoria 100. La figura 5 a) muestra una vista en perspectiva de la junta del cuerpo moldeado 1, que esta compuesto por un cuerpo de gel de poliuretano 2 elastico blando y una capa de cubierta de silicona blanda 3 que lo rodea. La capa de cubierta 3 esta cerrada mediante un relleno 33. La figura 5b) muestra una vista en seccion transversal esquematica del cuerpo moldeado 1 de la figura 5a), seccionado en la posicion A-A. En la figura 5c) se asienta el cuerpo moldeado 1 almohadillado que funciona como junta para el rostro del usuario de manera estable sobre una cubierta de mascarilla respiratoria 4 con una prolongacion para el intercambio de gas 5, ambos de plastico duro. La almohadilla de junta 1 esta configurada como labio que va alrededor sobre el borde de la cubierta de la mascarilla respiratoria 4. En ninguna posicion de expansion o de compresion se suelta la capa de cubierta 3 del relleno 2; ambos se mueven a plena conformidad. Incluso cuando se producen cambios bruscos de forma - por ejemplo cuando la mascarilla respiratoria 100 debe oprimirse rapidamente sobre el rostro del usuario - no puede aparecer ningun pliegue o espacio hueco entre el relleno 2 y la capa de cubierta 3.

La figura 6 muestra una almohadilla de soporte lumbar senalada en conjunto con 101. La misma esta compuesta en su parte esencial por el cuerpo moldeado almohadillado 1, que constituye la almohadilla propiamente dicha. Esta esta compuesta a su vez por el relleno de gel de poliuretano 2 en una capa de cubierta de silicona 3, que rodea el relleno 2, aqrn solo en parte. La almohadilla de soporte lumbar 101 esta cerrada por un lado mediante un componente duro 6, que aporta una funcion de soporte. El componente duro 6 esta formado por plastico duro. Contrariamente a en la figura 4, donde se ha mostrado un relleno 2 practicamente rodeado por completo por la cubierta de silicona 3, posee aqrn la capa de cubierta 3 una gran abertura, que se cierra con ayuda del componente duro 6. La superficie 7 del relleno limita directamente con el componente duro 6, por lo que el relleno 2 esta rodeado por completo en su totalidad por la capa de cubierta 3 y el componente duro 6 que actua por el contrario como base o como tapa. El componente 6 y la capa de cubierta 3 forman en conjunto la cubierta del relleno 2 que se encuentra en contacto directo con el material de relleno elastico. Se forma una almohadilla plana, que en uno de los lados de la almohadilla, del lado opuesto al cuerpo del usuario, esta configurada muy ngida.

La figura 7 muestra una almohadilla 102 en forma de una almohadilla para cabeza con reposacabezas. La almohadilla se muestra de nuevo esquematicamente en seccion. El relleno, de un gel de poliuretano 2 elastico blando, esta rodeado por completo por una capa de cubierta 3 de silicona. En una tal almohadilla, el relleno 2 es relativamente grueso. Las solicitaciones al material de relleno y a la cubierta 3 pueden aparecer debido a carga por compresion, por estiramiento, pero tambien por torsion o plegado de la almohadilla. Tampoco bajo fuertes solicitaciones de esta clase experimenta la almohadilla una modificacion permanente. Para fabricar una tal almohadilla 102, puede fabricarse bien un cuerpo de gel de forma estable y rodearse por vertido completo con la silicona para la cubierta 3 o bien pulverizarse, o bien se fabrica primero la cubierta 3, que a continuacion tiene una abertura no representada en la figura y se rellena a posteriori con el gel para formar el relleno 2. La cubierta de silicona 3 puede cerrarse a continuacion con un relleno de silicona.

La figura 8 muestra un sillm de bicicleta 103, en el que la almohadilla del sillm esta compuesta por el cuerpo moldeado almohadillado 1, que esta compuesto a su vez por relleno de gel 2 y cubierta de silicona 3. La capa de cubierta de silicona 3 envuelve el relleno de poliuretano 2 elastico por completo. El cuerpo de la almohadilla formado por el cuerpo moldeado 1, se apoya en un soporte 8, que de la manera usual puede fijarse con medios auxiliares mecanicos mediante un soporte del sillm, dado el caso con elasticidad adicional, sobre una barra del sillm.

5

10

15

20

25

30

35

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45

50

55

60

65

La figura 9 muestra la seccion de un reposacabezas, tal como puede estar previsto para un asiento de un vetnculo automovil, una silla de oficina, un sillon, una silla rodante o similares. El reposacabezas 104 esta compuesto por un cuerpo moldeado almohadillado 1, con la seccion transversal mostrada y esta fijado a un soporte no mostrado aqrn mas en detalle o bien esta adherido a una pieza adicional del reposacabezas (no representada).

La figura 10 muestra un asidero 112 del cuerpo moldeado almohadillado 1, que esta fijado al extremo de un soporte de asidero 9 duro y de forma estable. El soporte de asidero 9 penetra en el cuerpo moldeado 1 y queda envuelto por la capa de cubierta 3. El relleno 2 llena entonces la cubierta del soporte de asidero 9 y capa de cubierta 3 tal que el extremo del soporte esta revestido por completo por el relleno almohadillado 2.

La figura 11 muestra un reposabrazos 105, en el que el cuerpo moldeado 1 esta formado sobre un soporte ngido plano 8, estando envuelto por completo el relleno 2 por este soporte 8 por un lado y la cubierta 3 por otro lado. El soporte 8 se asienta sobre un apoyo 10 ajustable, por ejemplo un reposabrazos para una silla de oficina.

Las figuras 12 y 13 muestran artfculos eroticos 111. La figura 12 muestra un cuerpo moldeado almohadillado 1 estirado con forma de barra, que en este ejemplo esta envuelto por completo por la capa de cubierta de silicona 3. El cuerpo moldeado 1 esta fijado mediante la capa de cubierta 3 a una pieza de zocalo 11. El artfculo erotico 111 de la figura 13 posee por el contrario una cubierta exterior 12 de forma esencialmente estable, que estabiliza la forma del cuerpo moldeado almohadillado 1 en el interior de esta cubierta 12.

La figura 14 muestra un colchon 10, de nuevo en una vista esquematica en seccion, en la que el cuerpo moldeado almohadillado 1 esta configurado como un apoyo plano sobre un cuerpo esponjoso del colchon 13. El cuerpo moldeado esta depositado sobre una de las superficies del cuerpo esponjoso 13 y queda asf a ras con la superficie del colchon 110.

La figura 15 muestra un amortiguador 106 con forma de cuna, situado entre dos componentes duros 6a y 6b, para amortiguar las vibraciones del componente duro 6a indicadas mediante flechas.

La figura 16 muestra un almohadillado de silla, compuesto por un acolchado para asiento de silla 107 y un acolchado de respaldo 108. En especial en el borde anterior de la silla pueden producirse fuertes expansiones, que no obstante no pueden hacer que el almohadillado del asiento 107 pierda la forma. Pese a su blandura y elasticidad, el cuerpo moldeado almohadillado del acolchado del asiento 107 y del acolchado del respaldo 108 tienen en cualquier caso forma estable y puede conformarse segun se desee, con lo que por ejemplo siempre resulta una y otra vez el contorno del acolchado del respaldo 108 representado en la figura.

La figura 17 muestra un bosquejo esquematico de una junta con forma anular, en la figura 17a en posicion descargada y en la figura 17b en posicion comprimida, aqrn alrededor de un cable. La junta esta compuesta exclusivamente por el cuerpo moldeado almohadillado 1, aqrn con forma anular, en el que la capa de cubierta de silicona 3 envuelve por completo el gel de poliuretano del relleno 2. El almohadillado de junta 109 esta abombado cuando no esta cargado 17a hacia el centro del anillo y se comprime al oprimirse para formar un anillo plano. Debido a la gran movilidad de relleno y cubierta, no puede haber ninguna fuga. El almohadillado de junta 109 sigue el contorno del cable en todos los puntos.

En base a la descripcion que antecede, quedan claras las multiples posibilidades de utilizacion del cuerpo moldeado almohadillado de acuerdo con la invencion. Podnan describirse otras numerosas aplicaciones, en las que el cuerpo moldeado puede utilizarse como almohadillado de junta, material de compensacion de forma y similares.

Lista de referencias:

1 cuerpo moldeado almohadillado

2 relleno de gel

3 capa de cubierta de silicona

4 cubierta de mascarilla respiratoria

5 prolongacion de intercambio de gas de una mascarilla respiratoria

6 componente duro

7 superficie

8 soporte

9 soporte de asidero

10 apoyo

11 pieza de zocalo

12 cubierta exterior

13 cuerpo esponjoso de colchon

30 abertura en la cubierta de silicona

32 obturador

33 relleno

34

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

elementos de fijacion mascarilla respiratoria almohadilla de soporte lumbar cojm

sillm de bicicleta reposacabezas reposabrazos amortiguador

acolchado para asiento de silla

acolchado de respaldo

junta

colchon

artfculo erotico

asidero

Claims

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25

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35

40

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50

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60

65

REIVINDICACIONES

1. Cuerpo moldeado almohadillado (1) que incluye un relleno (2) elastico, como un gel, en una cubierta, caracterizado porque el relleno (2) esta compuesto por un poliuretano con una dureza Shore-(000) que es inferior o igual a 80 y una deformacion residual por compresion que es inferior o igual al 14 % (DIN EN ISO 1856:2008-01) y porque la cubierta esta compuesta total o parcialmente por una silicona blanda con un grosor de capa entre 0,075 mm y 1 mm y con una dureza Shore-(A) entre 3A y 45A, siendo adhesivo el poliuretano del relleno (2) y constituyendo la silicona blanda una capa de cubierta (3) que se encuentra en contacto directo en toda la superficie con el relleno (2) y volviendo el conjunto de relleno (2) y capa de cubierta (3), para un alargamiento por traccion hasta un 250 % a lo largo de la superficie de contacto a la temperatura ambiente, a la forma original sin que quede alargamiento residual.
2. Cuerpo moldeado almohadillado (1) de acuerdo con la reivindicacion 1,

caracterizado porque esta formado por la capa de cubierta (3) mas del 20 % de la cubierta, referido a la superficie de contacto con respecto al relleno (2).
3. Cuerpo moldeado almohadillado (1) de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2,

caracterizado porque partes de la cubierta estan formadas por elementos ngidos (6; 8), sobre los que esta conformado el cuerpo moldeado almohadillado (1).
4. Cuerpo moldeado almohadillado (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la silicona blanda es un caucho lfquido de silicona (LSR - Liquid Silicon Rubber).
5. Cuerpo moldeado almohadillado (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizado porque el grosor de la capa de la capa de cubierta (3) es de entre 0,1 y 0,9 mm, preferentemente de entre 0,1 y 0,4 mm.
6. Cuerpo moldeado almohadillado (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5,

caracterizado porque la dureza Shore-(A) de la capa de cubierta (3) es de entre 5A y 40A, preferentemente entre 20A y 40A.
7. Cuerpo moldeado almohadillado (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6,

caracterizado porque el poliuretano es un poliuretano con un mdice de isocianato menor que o igual a 80, con preferencia menor que o igual a 60.
8. Cuerpo moldeado almohadillado (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7,

caracterizado porque la cubierta esta formada practicamente por completo por la capa de cubierta (3), pudiendo poseer la capa de cubierta (3) una abertura (30) cerrada opcionalmente con otro material distinto a la silicona blanda de la capa de cubierta.
9. Cuerpo moldeado almohadillado (1) de acuerdo con la reivindicacion 8, caracterizado porque la abertura (30) esta obturada con un sellado o un cierre (32).
10. Utilizacion del cuerpo moldeado almohadillado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9,

para almohada (101; 104; 108), elementos de compensacion de forma, asideros (112), sillines (103), cojines (102; 107), artfculos eroticos (111), juntas (109), colchones (110) y amortiguadores (106).
11. Componente estructural o artfculo (100), dotado de un cuerpo moldeado almohadillado (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9,

en particular como almohada (101; 104; 108), junta (109), elemento de compensacion de forma, asidero (112), sillrn (103), cojm (102; 107), artfculo erotico (111), colchones (110) y amortiguadores (106).
12. Componente estructural o artfculo (100), de acuerdo con la reivindicacion 11,

caracterizado porque en la cubierta estan conformados elementos de fijacion o sujecion (34), en particular inyectados.

Figuras

Kraft-Weg-Diagramm = diagrama fuerza-desplazamiento Prufkorper-Dehnung = alargamiento probeta de ensayo Kraft = fuerza Weg = desplazamiento