JP2005514222A - Flexible energy absorbing material and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

ダイラタント材料(6)が弾性キャリヤー(1)に含浸されまたは弾性キャリヤー(1)によって支持されて成る、可撓性エネルギー吸収シート材。ダイラタント材料は衝撃を受けるまで軟質のままであり、衝撃を受けるとその性質が変化して一時的に剛性になり、該材料は衝撃の後その通常の可撓状態に戻る。キャリヤーは、スペーサファブリック、発泡体層、または一対の相隔たる層の間に収容されたダイラタント材料のモジュールまたは糸とすることができる。エネルギー吸収シートを製造する方法も開示する。  A flexible energy absorbing sheet material comprising a dilatant material (6) impregnated in or supported by an elastic carrier (1). The dilatant material remains soft until subjected to an impact, upon which the properties change and become temporarily rigid, after which the material returns to its normal flexible state. The carrier can be a spacer fabric, a foam layer, or a module or yarn of dilatant material housed between a pair of spaced apart layers. A method for producing an energy absorbing sheet is also disclosed.

Description

本発明は、好ましいシート状の可撓性エネルギー吸収材、およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a preferable sheet-like flexible energy absorbing material and a method for producing the same.

現在利用可能な公知の衝撃保護解決法は、二種類に分類される傾向がある。すなわち、着用感が不快になり得る剛性外郭(例えばローラブレード、またはスケートボードの膝当てもしくは肘当てパッド)、または低レベルの保護を提供する発泡体または発泡体積層パッド(例えばスキー服用のインサート)である。   Known impact protection solutions currently available tend to fall into two categories. That is, a rigid outline (eg, roller blades or skateboard knee or elbow pads) that can be uncomfortable to wear, or a foam or foam laminate pad (eg, an insert for ski clothing) that provides a low level of protection. It is.

したがって、軽量でしかも可撓性であり、したがって快適に着用できる一方、依然としてそれに加えられる衝撃を消散および吸収することができ、それによって着用者の効果的な保護を達成する、エネルギー吸収材を提供する必要がある。   Thus providing an energy absorber that is lightweight and flexible and therefore can be worn comfortably while still dissipating and absorbing the impact applied to it, thereby achieving effective protection for the wearer There is a need to.

私の以前に公表された英国特許出願第2349798号で、私は、衝撃を受けるまで軟質かつ可撓性であり続けるが、衝撃を受けると剛性になるエネルギー吸収材を使用する保護部材を記載しかつ請求している。前記材料は、衝撃の方向を向いた頂点を各々有する一つまたはそれ以上の巻き合ったものが形成された可撓性密封外被内に包封されており、それによって、材料が剛性になるときに、それまたは頂点に加えられた衝撃力が吸収される。   In my previously published UK patent application No. 2349798, I described a protective member that uses an energy absorber that remains soft and flexible until subjected to an impact, but becomes rigid upon impact. And billing. The material is encapsulated in a flexible sealing envelope formed with one or more wraps each having a vertex directed in the direction of impact, thereby making the material rigid. Sometimes the impact force applied to it or the apex is absorbed.

好適なエネルギー吸収材は、軟質のときに流体とそっくりにふるまうダイラタント材料である。したがって、それを保護部材として使用できるようにするためには、密閉された可撓性外被内に収容する必要がある。例えば外被が偶発的に破断した場合、ダイラタント材料は外被の破壊孔から漏出する。密閉外被の必要性のため、保護部材は製造が高価になる可能性があり、またそれらはユーザ固有のものにしなければならないので、それらを製造するためには専用成形工程が必要である。   A suitable energy absorber is a dilatant material that behaves like a fluid when soft. Therefore, in order to be able to use it as a protective member, it is necessary to accommodate in a sealed flexible jacket. For example, when the jacket is accidentally broken, the dilatant material leaks from the breakage hole of the jacket. Due to the need for hermetic jackets, the protective members can be expensive to manufacture and they must be user specific, so a dedicated molding process is required to manufacture them.

したがって、本発明の目的は、ダイラタント材料(dilatant material)を可撓性密閉外被内に収容する必要性がなく、かつ様々なエネルギー吸収用途に使用することのできる製品に容易に成形するかまたは他の仕方で成形することのできる、可撓性エネルギー吸収材およびその製造方法を提供することである。   Accordingly, the object of the present invention is to easily mold a dilatant material into a product that does not need to be contained in a flexible hermetic envelope and can be used for various energy absorption applications, or It is to provide a flexible energy absorbing material and a method for producing the same that can be molded in other ways.

本発明のさらなる目的は、上述した可撓性保護材の製造方法を提供することである。   A further object of the present invention is to provide a method for producing the flexible protective material described above.

本発明の一観点では、孔隙または空洞を持つ弾性キャリヤーであって、衝撃を受けるまで軟質かつ可撓性であり、衝撃を受けると一時的に剛性になるようにその特質が変化し、衝撃後にその通常の可撓状態に戻る材料を被覆されるかまたは含浸された前記キャリヤーを含む、可撓性エネルギー吸収シート材を提供する。   In one aspect of the present invention, an elastic carrier having pores or cavities that is soft and flexible until subjected to an impact, and its properties change to become temporarily stiff upon impact, after the impact A flexible energy absorbing sheet material comprising the carrier coated or impregnated with a material that returns to its normal flexible state is provided.

好適な材料はダイラタントコンパウンドである。キャリヤーはスペーサ材料であることができる。   A preferred material is a dilatant compound. The carrier can be a spacer material.

一実施形態では、弾性キャリヤーは一対の被覆層の間に挟まれた弾性コアからなる。弾性コアは糸の層からなることができ、被覆層はその中に、六角形、菱形、またはいずれかの他の適切な形状とすることのできる多数の開口を有する。   In one embodiment, the elastic carrier consists of an elastic core sandwiched between a pair of coating layers. The elastic core can consist of a layer of yarn, and the covering layer has a number of openings in it that can be hexagonal, diamond-shaped, or any other suitable shape.

弾性キャリヤーは弾性パイル(resilient pile)に編組または織成することができる。糸は直径0.05から1mmの間であることが好ましい。糸は単繊維または多繊糸とすることができる。   The elastic carrier can be braided or woven into a resilient pile. The yarn is preferably between 0.05 and 1 mm in diameter. The yarn can be a single fiber or a multifilament yarn.

各被覆層の外面はその上に、複数の圧縮性バブルを有して形成することができる。   The outer surface of each covering layer can be formed thereon with a plurality of compressible bubbles.

圧縮性コアに、管状かつ相互に平行とすることのできる細長い中空チャネルを形成することができる。   The compressible core can be formed with elongated hollow channels that can be tubular and parallel to each other.

シート材に孔を形成してその質量を低減することができる。   Holes can be formed in the sheet material to reduce its mass.

弾性キャリヤーは、好ましくは連続気泡発泡体である発泡材から作成することができる。   The elastic carrier can be made from a foam material which is preferably an open cell foam.

しかし、弾性キャリヤーはフリース材またはスコッチ・ブライト(3Mの商標)材とすることができる。   However, the elastic carrier can be a fleece material or a Scotch Bright (3M trademark) material.

本発明の別の観点では、一対の被覆層の間に挟まれたダイラタントコンパウンドから作成された個別モジュールの弾性コアを含む可撓性エネルギー吸収シート材を提供する。モジュールは圧縮性コア内に無作為にまたはシートの幅全体にわたって軸方向に整列した列上に、配設することができる。   In another aspect of the present invention, a flexible energy absorbing sheet material is provided that includes an elastic core of an individual module made from a dilatant compound sandwiched between a pair of coating layers. The modules can be disposed within the compressible core randomly or on an axially aligned row across the width of the sheet.

代替的に、モジュールは前記被覆層内の平行な細長い中空管状部材から構成することができる。   Alternatively, the module can be composed of parallel elongated hollow tubular members in the covering layer.

各モジュールはその上に別の材料から作成することができる被覆層を持つことができ、あるいはそれは前記ダイラタント材料の硬質外皮とすることができる。   Each module can have a coating layer on it that can be made from another material, or it can be a hard skin of the dilatant material.

モジュールは球形とすることができ、中空であることが好ましい。中空の中心には、デュオライト球体のような軽量の弾性充填材を充填することができる。   The module can be spherical and is preferably hollow. The hollow center can be filled with a lightweight elastic filler such as a duolite sphere.

本発明の別の態様では、圧縮性層に織成または編組される、ダイラタントコンパウンドから形成される糸を含むエネルギー吸収シート材を提供する。   In another aspect of the invention, an energy absorbing sheet material is provided that includes yarn formed from a dilatant compound that is woven or braided into a compressible layer.

好ましくは、圧縮性層は間隔を置いて配置された一対のシート状の支持材の間に含まれ、糸(thread)はその上に被覆層を有し、それはダイラタントコンパウンドのより硬質の表皮、または別個の層とすることができる。   Preferably, the compressible layer is contained between a pair of spaced sheet-like supports, the thread having a covering layer thereon, which is a harder skin of the dilatant compound, Or it can be a separate layer.

糸は中空とすることができる。   The yarn can be hollow.

被覆層の一方は、多環芳香族アミド糸を含む織布材とすることができる。他方の被覆層は織物層とすることができる。しかし、二つの被覆層は同一材料から作成することができる。   One of the covering layers can be a woven material containing a polycyclic aromatic amide yarn. The other coating layer can be a textile layer. However, the two covering layers can be made from the same material.

ダイラタントコンパウンドはジメチルシロキサンヒドロ末端ポリマーとすることが好ましい。   The dilatant compound is preferably a dimethylsiloxane hydroterminated polymer.

ダイラタントコンパウンドは、デュオライト球体のような軽量充填材をその中に含むことができる。   The dilatant compound can include lightweight fillers such as duolite spheres therein.

好適なダイラタントコンパウンドはダウ・コーニング3179である。   A preferred dilatant compound is Dow Corning 3179.

今から、本発明を、単なる例として添付の図面を参照しながら説明する。   The present invention will now be described by way of example only with reference to the accompanying drawings.

今、図1を参照すると、本発明の可撓性エネルギー吸収シート材を形成するために使用することができる、一形態のキャリヤー1が示されている。キャリヤー1は、上部シート3と下部シート4との間に挟持され、それらに接合されたリブ付き材料2を含む。これらのシートは任意の適切な材料から作成することができるが、その上に表面処理または被覆を施すことのできる織物材料から形成することが好ましい。被覆は、リブ付き材料2上ではなく、各シート3または4の外面に設けられ、防水被覆とすることができる。長手方向に伸長する各々のうねの間には、本書で後述する理由のため、空間または孔隙5が形成される。   Referring now to FIG. 1, there is shown one form of carrier 1 that can be used to form the flexible energy absorbing sheet material of the present invention. The carrier 1 includes a ribbed material 2 sandwiched between and joined to an upper sheet 3 and a lower sheet 4. These sheets can be made from any suitable material, but are preferably formed from a woven material on which a surface treatment or coating can be applied. The coating is provided not on the ribbed material 2 but on the outer surface of each sheet 3 or 4 and can be a waterproof coating. Between each of the ridges extending in the longitudinal direction, spaces or pores 5 are formed for reasons described later in this document.

今、図2を参照すると、空間5が内部の中空コア7を残してエネルギー吸収ダイラタントコンパウンド6を充填されたことを見ることができる。これらの中空コアは空のままに残すことができ、あるいはそれらにデュオライト球体または他の適切な低重量充填材などの低密度材料を充填することができ、それはキャリヤー1全体に弾性を追加するのに役立ち、かつエネルギー吸収ダイラタントコンパウンド6を図2に示したその予め定められた形状に維持するのに役立つ。   Referring now to FIG. 2, it can be seen that the space 5 has been filled with the energy absorbing dilatant compound 6 leaving the inner hollow core 7. These hollow cores can be left empty or they can be filled with low density materials such as duolite spheres or other suitable low weight fillers, which add elasticity to the entire carrier 1 And helps maintain the energy absorbing dilatant compound 6 in its predetermined shape shown in FIG.

図3は、本発明の可撓性エネルギー吸収シート材の代替実施形態のコーナ部分を示す。コア9は、好ましくは連続気泡発泡材型の例えばセルロース、ポリウレタン、またはシリコーン発泡材から作成される。セルは、材料の最終用途に応じて大きくまたは小さくすることができる。発泡材コア9を、本書で後述する方法で、エネルギー吸収ダイラタントコンパウンド6の水溶液中に浸し、次いでそれを乾燥させると、その中の孔隙または空洞内にエネルギー吸収材6を含浸した発泡体が残る。次いで含浸コア9をシリコンゴムなどの保護材の浴に浸漬して、保護層または被覆層8をその上に形成することができる。   FIG. 3 shows a corner portion of an alternative embodiment of the flexible energy absorbing sheet material of the present invention. The core 9 is preferably made from an open-cell foam type, such as cellulose, polyurethane, or silicone foam. The cell can be made larger or smaller depending on the end use of the material. The foam core 9 is dipped in an aqueous solution of energy absorbing dilatant compound 6 in the manner described later in this document and then dried, leaving a foam impregnated with energy absorbing material 6 in the pores or cavities therein. . The impregnated core 9 can then be immersed in a bath of protective material such as silicon rubber to form a protective layer or coating layer 8 thereon.

図4は、図3に示したものの代替的形態のエネルギー吸収シートを示す(そのコーナ部分だけを示す)。この発泡シートは、それに貫通孔10が形成されていること以外は、図3に示したものと同様である。これらの孔10は、エネルギー吸収ダイラタントコンパウンド6をそれに導入する前、かつ保護層8がそれらに適用される前に、発泡体に形成される。これらの孔10はエネルギー吸収シート材の重量を低減するのに役立ち、また、繰り返されるエネルギー吸収のために発泡材により大きい弾性を与える。   FIG. 4 shows an alternative form of energy absorbing sheet to that shown in FIG. 3 (only its corner portion is shown). This foamed sheet is the same as that shown in FIG. 3 except that through-holes 10 are formed in it. These holes 10 are formed in the foam before the energy absorbing dilatant compound 6 is introduced into it and before the protective layer 8 is applied to them. These holes 10 help to reduce the weight of the energy absorbing sheet material and also provide greater elasticity to the foam material for repeated energy absorption.

図5は、本発明のエネルギー吸収シート材を作成するために使用できるキャリヤーの別の形態の斜視図である。キャリヤー11は、上部シート13と下部シート14との間に挟まれかつそれらに接合された弾性仕切り12を含む。シート12および13は任意の適切な材料(織物が好ましい)から作成することができ、その外面は表面処理または被覆、例えば防水被覆をその上に施すことができる。弾性仕切り12は上部シート13を下部シート14から離隔させ、それらの間に孔隙または間隙15が形成される。仕切り12は図5では中実として図示されているが、それらはその中に形成された孔を持つことができる。仕切り12は任意の適切な材料から作成することができるが、それらの主な機能は相隔たる上下のシート13および14の間の距離を制御することである。それらは上部および下部シートに、図示するようにそれらに対して垂直に、または斜めに取り付けることができる。仕切りは同一サイズであることが好ましいが、相隔たるシート13および14の間の距離が変化するように、異なる長さとすることができる。   FIG. 5 is a perspective view of another form of carrier that can be used to make the energy absorbing sheet material of the present invention. The carrier 11 includes an elastic partition 12 sandwiched between and joined to the upper sheet 13 and the lower sheet 14. Sheets 12 and 13 can be made from any suitable material (preferably a woven fabric), and the outer surface can have a surface treatment or coating thereon, such as a waterproof coating thereon. The elastic partition 12 separates the upper sheet 13 from the lower sheet 14, and a gap or gap 15 is formed between them. Although the dividers 12 are illustrated as solid in FIG. 5, they can have holes formed therein. The dividers 12 can be made from any suitable material, but their primary function is to control the distance between the upper and lower sheets 13 and 14 that are spaced apart. They can be attached to the upper and lower sheets, perpendicular to them as shown, or diagonally. The partitions are preferably the same size, but can be of different lengths so that the distance between the spaced sheets 13 and 14 changes.

図6は、図5に示したキャリヤーであるが、間隙15が中空コア17を残してエネルギー吸収ダイラタントコンパウンド16で充填された状態を示す。これらは、キャリヤー材に弾性を追加するのに役立ち、かつエネルギー吸収ダイラタントコンパウンドを図示する画定形状に維持するのにも役立つ、デュオライト球体のような軽量の材料または他の軽量充填材を充填することができる。中空コア17がその保護外皮だけで残されるように、液体エネルギー吸収材16で全体を被覆させることができる。   FIG. 6 shows the carrier shown in FIG. 5, but with the gap 15 filled with energy absorbing dilatant compound 16 leaving a hollow core 17. They are filled with a lightweight material, such as a duolite sphere, or other lightweight filler that helps add elasticity to the carrier material and also helps maintain the energy absorbing dilatant compound in the defined shape illustrated. be able to. The whole can be covered with the liquid energy absorber 16 so that the hollow core 17 is left only in its protective skin.

相隔たるシート3、4または13、14は、薄いシリコンシートまたは織布材など、任意の可撓性材料から作成することができる。相隔たるシートは同一材料から作成する必要はない。例えば、上部シートは耐摩耗性のためにKevlarなどの多環芳香族アミド糸を含む目の詰まった織布材から作成することができる。上部シートは、エネルギー吸収ダイラタントコンパウンド6を包封する耐候性の皮膜またはポリウレタンでも被覆することができる。下部シートも、上部シートとは異なる材料とすることのできる織物材とすることができる。例として、下部シートは、着用者にとって快適であるように、毛羽仕上げ表面を持つ吸上マイクロファイバ(wicking microfiber)とすることができる。   The spaced sheets 3, 4 or 13, 14 can be made from any flexible material, such as a thin silicone sheet or woven material. The spaced sheets need not be made from the same material. For example, the top sheet can be made from a clogged woven material containing a polycyclic aromatic amide yarn such as Kevlar for abrasion resistance. The top sheet can also be coated with a weatherable film or polyurethane that encapsulates the energy absorbing dilatant compound 6. The lower sheet can also be a woven material that can be a different material than the upper sheet. As an example, the lower sheet can be a wicking microfiber with a fluffed surface so that it is comfortable for the wearer.

本発明をシート材に関連して説明したが、それは、矩形のシートの二つの対向縁を一つに接合することによって、または例えばソックスまたはストッキングの製造で使用されるような袋織り技術を使用することによって、管状に製造することができる。管は、例えばそれを脚用防具として着用する場合、先細にすることができる。   Although the present invention has been described with reference to sheet material, it uses bag weaving techniques by joining two opposing edges of a rectangular sheet together or, for example, as used in the manufacture of socks or stockings. By doing so, it can be manufactured in a tubular shape. The tube can be tapered, for example when it is worn as a leg armor.

本発明の可撓性エネルギー吸収シートは厚さを変化させることができ、それによって、最小衝撃保護が必要な領域にはより薄い部分を配置する一方、最大の衝撃保護が必要な場所にはより厚い部分を配置することが可能になる。脚用防具の場合、より薄い領域は脚の後部全体であり、より厚い領域は膝、大腿、またはすねの前部であろう。防具はまた複数の層を持つこともできる。   The flexible energy absorbing sheet of the present invention can vary in thickness, thereby placing thinner portions in areas where minimal impact protection is required, while more where it requires maximum impact protection. It becomes possible to arrange a thick part. In the case of leg armor, the thinner area would be the entire back of the leg and the thicker area would be the front of the knee, thigh, or shin. Armor can also have multiple layers.

今、図7を参照すると、どちらも六角形の開口22がその中に形成された上部層20と下部層21との間に挟まれた織物層19を含む、「六角型」スペーサ材として公知である別の形態のキャリヤーが示されている。上部シート20の各六角形開口22の側辺は、複数の糸19aによって、その真下に位置する下部シート21の六角形の開口の側辺に接続され、中央層に細胞状構成を与える。個々の糸19bもまた、図示するように各セルを貫通して伸長する。このスペーサ材は、NO.90.042.002.00としてスコット・アンド・ファイフから入手できる。   Referring now to FIG. 7, both are known as “hexagonal” spacer materials, including a fabric layer 19 sandwiched between an upper layer 20 and a lower layer 21 with hexagonal openings 22 formed therein. Another form of carrier is shown. The side of each hexagonal opening 22 of the upper sheet 20 is connected to the side of the hexagonal opening of the lower sheet 21 located immediately below it by a plurality of threads 19a, giving the central layer a cellular configuration. Individual yarns 19b also extend through each cell as shown. This spacer material is NO. Available from Scott and Fife as 90.042.002.00.

別のキャリヤー25が図8に示されており、それが織物上部層27および織物下部層28を含み、それらの間に複数の糸26aを含むスペーサ層26が挟持されていることが分かる。半球形のバブル29が上面27および下面28に形成され、それは軸方向に整列させるかまたは図示するように偏位させることができる。   Another carrier 25 is shown in FIG. 8 and it can be seen that it includes a fabric upper layer 27 and a fabric lower layer 28 with a spacer layer 26 including a plurality of threads 26a sandwiched therebetween. A hemispherical bubble 29 is formed on the upper surface 27 and the lower surface 28, which can be axially aligned or offset as shown.

図9は、縫着31aによってそこに形成された多数のポケット31を持つ上部および下部織物層32および33を含む、別の形態のキャリヤーを示す。ポケット31は、ダイラタントコンパウンドを含浸させるか、または押出しまたは他の方法でダイラタント材料から形成(被覆または充填)することができる糸または繊維34が充填される。   FIG. 9 shows another form of carrier that includes upper and lower fabric layers 32 and 33 having a number of pockets 31 formed therein by stitches 31a. The pockets 31 are filled with yarns or fibers 34 that can be impregnated with a dilatant compound or extruded (or coated or filled) from a dilatant material.

図7および8に示したキャリヤーを使用する本発明のエネルギー吸収シート材を形成するために、糸19a、19b、または26aの間の孔隙に、図1ないし6に示した実施形態に関連してすでに述べた方法でダイラタントコンパウンドを含浸そして充填させる。その結果、縦糸19aおよび横糸19bを含む図7の六角形材料がダイラタントコンパウンドで被覆され、各々の六角孔で材料に空間が残される。図8に示したキャリヤーの場合、バブル29およびそれらの間の糸26aはダイラタントコンパウンドを充填され、前記キャリヤーおよび軟質ダイラタントコンパウンドは衝撃時に圧縮可能であり、衝撃により軟質ダイラタント材料は剛性になって衝撃のエネルギーを吸収し、弾性キャリヤーはダイラタントコンパウンドが衝撃後にその当初の構成に戻るのを助ける。   To form the energy absorbing sheet material of the present invention using the carrier shown in FIGS. 7 and 8, the gap between the yarns 19a, 19b, or 26a is associated with the embodiment shown in FIGS. The dilatant compound is impregnated and filled in the manner already described. As a result, the hexagonal material of FIG. 7 including the warp yarn 19a and the weft yarn 19b is coated with the dilatant compound, leaving a space in the material at each hexagonal hole. In the case of the carrier shown in FIG. 8, the bubble 29 and the yarn 26a between them are filled with a dilatant compound, and the carrier and the soft dilatant compound are compressible upon impact, and the impact causes the soft dilatant material to become rigid and impact. The elastic carrier helps the dilatant compound return to its original configuration after impact.

上記から、説明しかつ図示した各々の可撓性エネルギー吸収シート材が、エネルギー吸収ダイラタントコンパウンドを含浸または充填した孔隙を持つキャリヤーを含むことが理解されるであろう。したがって弾性キャリヤーはダイラタントコンパウンドを支持するので、私の以前の特許に開示されているような密封外被にそれを収容する必要はもはや無い。   From the foregoing, it will be understood that each flexible energy absorbing sheet material described and illustrated includes a carrier having pores impregnated or filled with an energy absorbing dilatant compound. Thus, since the elastic carrier supports the dilatant compound, it is no longer necessary to house it in a sealing envelope as disclosed in my previous patent.

好適なエネルギー吸収材は、衝撃を受けるまでは軟質かつ可撓性を維持し、衝撃を受けると性質が変化して一時的に剛性になるダイラタントコンパウンドである。したがって衝撃後にこの材料はその通常の可撓状態に戻る。好適なエネルギー吸収材は、衝撃により機械的性質が変化するダイラタントコンパウンドのような歪み速度感応材料である。好適な材料はダウ・コーニング3179材のようなジメチルシロキサンヒドロ末端ポリマー、またはデュオライト球体を組み込んだその軽量バージョンまたはそれらの誘導体である。   A suitable energy absorbing material is a dilatant compound that remains soft and flexible until subjected to an impact, and changes its properties and becomes rigid temporarily upon impact. The material thus returns to its normal flexible state after impact. Suitable energy absorbers are strain rate sensitive materials such as dilatant compounds whose mechanical properties change upon impact. A preferred material is a dimethylsiloxane hydroterminated polymer such as Dow Corning 3179 material, or a lighter version incorporating duolite spheres or derivatives thereof.

キャリヤーは、ダイラタントコンパウンドを様々な方法で被覆または含浸させることができる。これは、より簡単に間隙または孔隙内に流入するように複合体を加熱することによって行なうことができる。それを孔隙内に圧入することが好ましいが、ポンプでそれらに送り込んだり、あるいは真空を用いて吸い込ませることができる。   The carrier can be coated or impregnated with the dilatant compound in various ways. This can be done by heating the composite to more easily flow into the gap or pore. It is preferred to press fit into the pores, but it can be pumped into them or sucked in using a vacuum.

代替的に、ダイラタントコンパウンドは、それが容易に流動する点までその粘度を低減するために薄めることができる。任意の適切な希釈剤を使用することができるが、ダイラタントコンパウンドのエネルギー吸収特性に悪影響を及ぼすことなく、その後に除去することができる溶剤が好ましい。ダイラタントコンパウンドを薄めた後、ダイラタントコンパウンドは残るが溶剤は蒸発する。個別に、または混合して使用される適切な溶剤の例として、プロパノール、メタノール、ジクロモメタン、およびトリクロロメタンがある。   Alternatively, the dilatant compound can be diluted to reduce its viscosity to the point where it easily flows. Any suitable diluent can be used, but solvents that can be subsequently removed without adversely affecting the energy absorbing properties of the dilatant compound are preferred. After diluting the dilatant compound, the dilatant compound remains but the solvent evaporates. Examples of suitable solvents used individually or in admixture are propanol, methanol, dichloromethane, and trichloromethane.

エネルギー吸収材またはダイラタントコンパウンドを薄めると、より容易にキャリヤーの間隙内に移送させることができる。キャリヤーは上述した様々なタイプのものとすることができる。発泡キャリヤーに組み込む場合、溶剤とエネルギー吸収ダイラタント材料の低粘度の混合体を使用する必要がある。これを達成するために、低粘度のダイラタントコンパウンドが発泡体中に引き込まれ、その中のセル内に完全に取り込まれるように、発泡体を圧縮し、拡張させる必要がある。キャリヤー内の間隙にダイラタントコンパウンドが充填され、部分的に充填され、または被覆された後、熱、真空、または他の適切な方法を使用して、溶液を完全に乾燥させ、溶剤を追い出させる。   When the energy absorber or dilatant compound is thinned, it can be more easily transferred into the carrier gap. The carrier can be of the various types described above. When incorporated into a foam carrier, it is necessary to use a low viscosity mixture of solvent and energy absorbing dilatant material. To achieve this, the foam needs to be compressed and expanded so that the low viscosity dilatant compound is drawn into the foam and fully entrained in the cells therein. After the gap in the carrier is filled, partially filled, or coated with the dilatant compound, heat, vacuum, or other suitable method is used to completely dry the solution and drive off the solvent.

ポリウレタン発泡体をキャリヤーとして使用する場合、ダイラタントコンパウンドをその中に押し込むか、圧搾浸透させるか、ポンプで送り込むか、あるいは他の方法で取り込むことができる。発泡体が大連続気泡構成体である場合、これはより容易になり、熱が加えられる。これは連続気泡発泡体でダウ・コーニングのダイラタント材料No.3179を150℃で使用して行なわれた。セルロース発泡体も、その高い吸収材品質のため、優れたキャリヤーを作成することが判明した。   When polyurethane foam is used as the carrier, the dilatant compound can be pushed into it, squeezed into it, pumped, or otherwise incorporated. If the foam is a large open cell constituent, this becomes easier and heat is applied. This is an open-cell foam and is a Dow Corning dilatant material no. 3179 was performed at 150 ° C. Cellulose foam has also been found to make excellent carriers due to its high absorbent quality.

溶剤を取り除いた後、ダイラタントエネルギー吸収材の体積は潜在的に低減する。したがって、エネルギー吸収材を空洞内に挿入する前に、必要ならばキャリヤーの被覆シートを予備伸張することができる。溶剤が追い出され、あるいはエネルギー吸収材が完全に乾燥した後、被覆シートを解放し、こうして溶剤の蒸発によるエネルギー吸収材の体積の変化に適応することができる。 After removing the solvent, the volume of the dilatant energy absorber is potentially reduced. Thus, the carrier cover sheet can be pre-stretched if necessary before the energy absorber is inserted into the cavity. After the solvent is expelled or the energy absorber is completely dried, the cover sheet can be released, thus adapting to changes in the volume of the energy absorber due to evaporation of the solvent.

ダイラタント材料/溶剤混合体の粘度は、キャリヤー材の必要な被覆/浸透が行なわれるように、補正量に低減することができる。溶剤の使用は高価になり得るので、ダイラタント材料を加熱するなど、キャリヤーを含浸させるための他の方法を使用して、その粘度を低減することができる。   The viscosity of the dilatant material / solvent mixture can be reduced to a correction amount so that the required coating / penetration of the carrier material takes place. Since the use of a solvent can be expensive, other methods for impregnating the carrier, such as heating the dilatant material, can be used to reduce its viscosity.

代替的方法は、ダイラタント材料をエマルジョン形態にすることである。ダイラタントコンパウンドの構成部分を最初にエマルジョンにする。次いで、これらの部分を混合/反応させて、ダイラタント材料のエマルジョンを形成する。水の割合は、キャリヤーを被覆/含浸させるのに適正な粘度のエマルジョンが確保されるように選択する。エマルジョンを形成するためのいずれかの他の標準技術を使用することもできる。エマルジョンは、軽量バージョンに使用される他の全ての添加物を含むことができる。エマルジョンを安定させるのを助けるために溶剤を使用することができる。   An alternative method is to make the dilatant material into an emulsion form. The components of the dilatant compound are first made into an emulsion. These parts are then mixed / reacted to form an emulsion of the dilatant material. The proportion of water is selected to ensure an emulsion of the proper viscosity to coat / impregnate the carrier. Any other standard technique for forming an emulsion can also be used. The emulsion can contain all other additives used in the lightweight version. Solvents can be used to help stabilize the emulsion.

エマルジョンの利点は、ダイラタント材料をより容易に取り扱うことができ、かつ特殊設備があまり必要ないので、エネルギー吸収シート製造者の工場で含浸を実行できることである。製造者は単にキャリヤー材にエマルジョンを加え、いずれかの適切な方法によって水を追い出すだけであり、それにより本発明の含浸シート材が残る。   The advantage of an emulsion is that the dilatant material can be handled more easily and less specialized equipment is required so that the impregnation can be carried out at the energy absorbing sheet manufacturer's factory. The manufacturer simply adds the emulsion to the carrier material and drives off the water by any suitable method, thereby leaving the impregnated sheet material of the present invention.

単なる例として、標準的登山用フリースジャケットは、エマルジョンを使用して防護領域を含むように容易に改造することができる。防護が必要なジャケットの領域でいずれかの適切な方法によってマスクを剥がし、エマルジョンを被着させることができる。乾燥させると、その製品はキャリヤー中のダイラタント材料が残っているところに防護を有することができる。エマルジョンは、既存のプロセスで作成された部分の含浸を達成するために使用することもできる。   By way of example only, a standard mountaineering fleece jacket can be easily modified to include a protective area using an emulsion. The mask can be stripped and the emulsion applied by any suitable method in the area of the jacket that needs protection. When dried, the product can have protection where the dilatant material in the carrier remains. Emulsions can also be used to achieve impregnation of parts made with existing processes.

多くの自動車のダッシュボードまたは自動車のバンパは発泡体により裏打ちされる。したがってこの発泡体をキャリヤー材として使用することができ、発泡体にエマルジョンを被着させることができる。それはポンプで送り込むか、またはいずれかの他の適切な方法で導入することができる。したがって、本発明は、完全設計変更を必要とすることなく、多くの既存の部品に適用することができる。   Many automobile dashboards or automobile bumpers are lined with foam. Therefore, this foam can be used as a carrier material, and an emulsion can be applied to the foam. It can be pumped or introduced in any other suitable manner. Therefore, the present invention can be applied to many existing parts without requiring a complete design change.

エネルギー吸収材の個別モジュールが上部シートと下部シートの間に挟持されて成る、異なるタイプのエネルギー吸収シート材を図10〜13に示す。   Different types of energy absorbing sheet material comprising individual modules of energy absorbing material sandwiched between an upper sheet and a lower sheet are shown in FIGS.

図10は、エネルギー吸収ダイラタントコンパウンド36の押出し繊維の断面図である。押出し品は円形として図示されているが、楕円形、矩形、星形、または三角形など他の形状を容易に形成することができる。エネルギー吸収材36は被覆層37内に封入され、それはコア36と同一材料から形成された外皮とすることができ、あるいはそれは異なる材料とすることができる。押し出された長さの材料は次いで横切りされて、個別モジュールまたはセグメントを形成することができる。   FIG. 10 is a cross-sectional view of the extruded fiber of the energy absorbing dilatant compound 36. Although the extrudate is illustrated as a circle, other shapes such as an ellipse, rectangle, star, or triangle can be readily formed. The energy absorbing material 36 is encapsulated in a covering layer 37, which can be a skin formed from the same material as the core 36, or it can be a different material. The extruded length of material can then be traversed to form individual modules or segments.

エネルギー吸収材は中空管として押し出すことができ、それは次いで必要な長さに切断される。   The energy absorber can be extruded as a hollow tube, which is then cut to the required length.

しかし、モジュールは球形とすることができ、エネルギー吸収材を容器から滴出させて球体を形成することができる。これらは、開けた容器の塗料を空気に曝しておいたときに全体に外皮が形成されるのと同じように、適切な条件に曝されたときに全体に外皮を形成させることができる。したがって、各モジュールは同一材料の薄い外皮内に包封されたエネルギー吸収材から構成される。   However, the module can be spherical and the energy absorbing material can be dripped from the container to form a sphere. They can form a full skin when exposed to appropriate conditions, just as the full skin is formed when the open container paint is exposed to air. Accordingly, each module is composed of an energy absorbing material encapsulated in a thin shell of the same material.

モジュールを生成するさらなる方法は、モジュールに噴霧することのできる適切な封入材内にエネルギー吸収材を包封することである。これは、モジュールがそれらの原形を形成する機械から落下する間に、または押出物が押出機から出てきたときに行なうことができる。噴霧の代替法として、モジュールはそれを封入材の浴中に完全に浸漬することによって封入材内に被覆することができる。代替的に、モジュールは粉体塗装を使用して被覆することができ、次いでそれを急速に加熱して、粉体塗装技術またはいずれかの他の適切な技術と同様の方法で包封層を形成することができる。   A further method of generating the module is to encapsulate the energy absorber in a suitable encapsulant that can be sprayed onto the module. This can be done while the modules fall from their original forming machine or when the extrudate exits the extruder. As an alternative to spraying, the module can be coated within the encapsulant by completely immersing it in a bath of encapsulant. Alternatively, the module can be coated using powder coating, which is then heated rapidly to encapsulate the encapsulating layer in a manner similar to powder coating technology or any other suitable technology. Can be formed.

モジュールを形成した後、それらを例えば図11〜13に示すように、エネルギー吸収シートに配設することができる。最初に図11を参照すると、上部シート42と下部シート43との間に挟持された多数のダイラタントコンパウンドの球体41を含むシート40が示されている。球体41は無作為に配設される。   After the modules are formed, they can be placed on the energy absorbing sheet, for example, as shown in FIGS. Referring initially to FIG. 11, a sheet 40 is shown that includes a number of dilatant compound spheres 41 sandwiched between an upper sheet 42 and a lower sheet 43. The spheres 41 are randomly arranged.

図12に示したエネルギー吸収シート40Aは、ダイラタントコンパウンドの球体41が上部シート42と下部シート43との間に直線的列状に配設されることを除いては、図11に示されたものと構成が事実上同一である。   The energy absorbing sheet 40A shown in FIG. 12 is the same as that shown in FIG. 11 except that the dilatant compound spheres 41 are arranged in a straight line between the upper sheet 42 and the lower sheet 43. The configuration is virtually the same.

図13に示した実施形態では、エネルギー吸収シート40Bは、上部シート42と下部シート43との間に配設されたダイラタントコンパウンド(好ましくは押し出された)の複数のより大きい中空モジュール41を使用して形成される。モジュール41の内部は、それらの弾性を高めるために、大気圧またはそれ以上の圧力のガスを充填することができる。代替的に、モジュールは、ダイラタントコンパウンドおよび必要ならば適切な外皮で被覆された軽量中空ボールとすることができる。ボールの中心の中空は、ダイラタント材料の外皮を衝撃後に反発させて元の形状に戻らせる弾性を提供する。中空球体は、衝撃を吸収後それらを元の構成に戻す援助をするために、軽量の材料を充填することができる。代替的に、これらの中空球体は図3に示すようなシート内に、または図9に示すような「サーモテックス」タイプのシートの中心に配置することができる。   In the embodiment shown in FIG. 13, the energy absorbing sheet 40B uses a plurality of larger hollow modules 41 of dilatant compounds (preferably extruded) disposed between the upper sheet 42 and the lower sheet 43. Formed. The interior of the modules 41 can be filled with a gas at atmospheric pressure or higher to increase their elasticity. Alternatively, the module may be a lightweight hollow ball coated with a dilatant compound and, if necessary, a suitable skin. The hollow center of the ball provides resilience that allows the outer skin of the dilatant material to repel after impact and return to its original shape. The hollow spheres can be filled with lightweight materials to assist in returning them to their original configuration after absorbing the impact. Alternatively, these hollow spheres can be placed in a sheet as shown in FIG. 3 or in the center of a “thermotex” type sheet as shown in FIG.

図10〜13に示したダイラタントコンパウンドのモジュールを含むエネルギー吸収シートは、衝撃を受けるまで軟質かつ可撓性のままであり、衝撃時に性質が変化して、一時的に剛性になり、衝撃後に各モジュールはその通常の可撓状態に戻る。   The energy absorbing sheet including the module of the dilatant compound shown in FIGS. 10 to 13 remains soft and flexible until subjected to an impact, changes its properties upon impact, becomes temporarily rigid, The module returns to its normal flexible state.

モジュール内のエネルギー吸収ダイラタントコンパウンドは、衝撃中に衝撃力を吸収し、その付加を拡散させる。好適な材料は、ダウ・コーニングによってカタログ番号3179で販売されている材料またはデュオライト球体を含むその軽量バージョンなどのジメチルシロキサンヒドロ末端ポリマーである。   The energy absorbing dilatant compound in the module absorbs the impact force during impact and diffuses the addition. A suitable material is a dimethylsiloxane hydroterminated polymer such as the material sold by Dow Corning under catalog number 3179 or its lightweight version including duolite spheres.

今、図14〜16を参照すると、本発明のエネルギー吸収シート材を形成するために使用することができる糸(thread)が示されている。最初に図14を参照すると、エネルギー吸収材から作成された管状コア51を含む押出し品50が示されている。これは長尺物として押し出される。コア51はそれ自身の外皮52に封入される。   Referring now to FIGS. 14-16, there are shown threads that can be used to form the energy absorbing sheet material of the present invention. Referring initially to FIG. 14, an extrudate 50 is shown that includes a tubular core 51 made from an energy absorbing material. This is extruded as a long object. The core 51 is enclosed in its own skin 52.

糸50Aの代替的形態を図15に示す。それは、外皮52がずっと厚いことを除いては、図14に示されたものと事実上同一である。被覆52はコア51とは異なる材料とすることができる。   An alternative form of thread 50A is shown in FIG. It is virtually identical to that shown in FIG. 14 except that the skin 52 is much thicker. The covering 52 can be made of a material different from that of the core 51.

図16はさらなる代替的糸50Bを示す。それはエネルギー吸収材から作成された中空中心コア57を有する押出し管状部材56である。   FIG. 16 shows a further alternative yarn 50B. It is an extruded tubular member 56 having a hollow center core 57 made from an energy absorbing material.

糸または繊維を作成する任意の適切な方法を使用することができる。これらは押出し、同時押出し、押出しおよび被覆、または引抜成形(プルトルージョン)を含む。図16に示した糸の代替として、管状部材50Bは、別の材料の中心コアの周囲に、いずれかのエネルギー吸収材から作成することができる。この他の材料は、いずれかの適切なプロセスを使用して形成された糸または繊維とすることができる。単なる例として、中心繊維をエネルギー吸収材の浴中に引き通し、次いでそれに被覆50Bを形成させることができる。これを引抜成形技術とすることができる。中心コアは追加の引張強度を与え、仕上げ糸が伸張しすぎたり切れるのを防止するのに役立つ。   Any suitable method of making the yarn or fiber can be used. These include extrusion, coextrusion, extrusion and coating, or pultrusion. As an alternative to the yarn shown in FIG. 16, the tubular member 50B can be made from any energy absorbing material around the central core of another material. This other material can be a thread or fiber formed using any suitable process. By way of example only, the center fiber can be drawn through a bath of energy absorber, which then forms a coating 50B. This can be a pultrusion technique. The central core provides additional tensile strength and helps to prevent the finished yarn from overstretching or breaking.

図17および18は、図14〜16に示したエネルギー吸収糸を使用して本発明のエネルギー吸収シートを形成することのできる、二つの代替的方法を示す。最初に図17を参照すると、図14〜16に示したような多数の糸61が上部シート62と下部シート63との間に挟持されているのが分かる。糸は、横糸方向にだけ図示するようにジグザグ形に形成される。別の実施形態では、それらは縦糸および横糸の両方向に配設することができる。シート62および63は織物材料から形成し、エネルギー吸収材の糸61に付着させることが好ましい。   17 and 18 show two alternative ways in which the energy absorbing yarns shown in FIGS. 14-16 can be used to form the energy absorbing sheet of the present invention. First, referring to FIG. 17, it can be seen that a large number of yarns 61 as shown in FIGS. 14 to 16 are sandwiched between the upper sheet 62 and the lower sheet 63. The yarn is formed in a zigzag shape as shown only in the weft direction. In another embodiment, they can be arranged in both the warp and weft directions. The sheets 62 and 63 are preferably formed from a woven material and adhered to the energy absorbing material thread 61.

図18は、上部シート62と下部シート63との間に挟持された、コイル状に形成された図14〜16に示したようなエネルギー吸収糸を使用して作成される、代替形態のエネルギー吸収シートを示す。コイル61は横糸方向にだけ示されているが、別の実施形態ではそれらは縦糸および横糸の両方向にすることができる。コイル61に付着されるシート62および63は、織物材から作成することが好ましい。   FIG. 18 shows an alternative form of energy absorption made using a coil-shaped energy absorbing yarn sandwiched between an upper sheet 62 and a lower sheet 63, as shown in FIGS. Indicates a sheet. Although the coils 61 are shown only in the weft direction, in other embodiments they can be in both the warp and weft directions. The sheets 62 and 63 attached to the coil 61 are preferably made from a woven material.

糸61内のエネルギー吸収材は衝撃中に衝撃力を吸収し、その負荷を拡散させる。同時押出し品内のエネルギー吸収材は、衝撃時に機械的性質が変化するダイラタントコンパウンドなどの歪み速度感応材であることが好ましい。好適な材料は、デュオライト球体をはじめとする歪み速度感応材の軽量バージョンであろう。好適な材料は、ダウ・コーニングによってNo.3179として販売されている材料またはその軽量バージョンなどのジメチルシロキサンヒドロ末端ポリマーである。   The energy absorbing material in the yarn 61 absorbs the impact force during the impact and diffuses the load. The energy absorbing material in the coextruded product is preferably a strain rate sensitive material such as a dilatant compound whose mechanical properties change upon impact. A suitable material would be a lightweight version of strain rate sensitive material including duolite spheres. A suitable material is No. 1 by Dow Corning. A dimethylsiloxane hydroterminated polymer such as the material sold as 3179 or a lightweight version thereof.

材料の押出し品または同時押出し品61は包封せず、生の変性ダイラタント材料を適正な条件に曝すことによって形成される、それら自体の外皮によって収容することが好ましい。例えば、材料を空気に曝すか、またはそれを別の材料に浸漬するか、またはそれを紫外光に曝露させ、こうして外皮を形成させる。シリコン化合物の類は外皮を形成するが依然としてコアは可撓性のままであることが知られている。これの一例は標準的シリコン封止材であろう。   The extruded or co-extruded material 61 is preferably not encapsulated and contained by its own skin formed by exposing the raw modified dilatant material to the proper conditions. For example, the material is exposed to air or it is immersed in another material or it is exposed to ultraviolet light, thus forming an outer skin. It is known that a class of silicon compounds forms the outer skin but the core remains flexible. An example of this would be a standard silicon encapsulant.

図19は、一対の相隔たる(通常加熱された)ローラ70および71を有する機械またはロール圧延機を使用して、本発明のエネルギー吸収シート材を製造する一方法を示す。図1〜9に示したような二層のキャリヤー材72および73がローラ70および71の間に送られる一方、一層のダイラタントコンパウンド74もまたローラ70および71の間ならびに層72および73の間に送られる。ローラはダイラタントコンパウンド74をキャリヤー層72および73内に圧着する。「X」は二つの層72および73が一つに圧縮される締付け度を示す。ローラ70および71から出てくる、ダイラタントコンパウンド74を含浸して形成されたシート75が、その通常の厚さに戻ることに注目されたい。   FIG. 19 shows one method of producing the energy absorbing sheet material of the present invention using a machine or roll mill having a pair of spaced apart (normally heated) rollers 70 and 71. Two layers of carrier material 72 and 73 as shown in FIGS. 1-9 are fed between rollers 70 and 71, while one layer of dilatant compound 74 is also between rollers 70 and 71 and between layers 72 and 73. Sent. The roller presses the dilatant compound 74 into the carrier layers 72 and 73. “X” indicates the degree of tightening at which the two layers 72 and 73 are compressed together. Note that the sheet 75 formed by impregnating the dilatant compound 74 emerging from the rollers 70 and 71 returns to its normal thickness.

必要ならばシート75にさらなる圧力を加えてダイラタント材料74をそれに押し込むのを助けるために、別の組のローラ(図示せず)を第一組の下流に設けることができる。ダイラタント材料は二つのシート72および73を一緒に保持するのを助ける。   Another set of rollers (not shown) can be provided downstream of the first set to further apply pressure to the sheet 75 if necessary to help force the dilatant material 74 into it. The dilatant material helps to hold the two sheets 72 and 73 together.

図20は、ローラ70および71の間に送られるダイラタントコンパウンド74の層内に球体76が追加的に導入される、本発明のエネルギー吸収シート75を製造する方法を示す。これらの球体76は、ローラ70および71の下流側から出てくる仕上げシート材75に追加の弾性を提供する。それ以外では、該製造方法は、図19に関連して記載したものと同じである。   FIG. 20 illustrates a method of manufacturing the energy absorbing sheet 75 of the present invention in which spheres 76 are additionally introduced into the layer of dilatant compound 74 that is fed between rollers 70 and 71. These spheres 76 provide additional elasticity to the finished sheet material 75 emerging from the downstream side of the rollers 70 and 71. Otherwise, the manufacturing method is the same as described in connection with FIG.

今、図面の図21および22を参照すると、ダイラタント材料が充填されたスペーサ材料から加熱成形された肘当てパッド80が示されている。成形されたパッド80は、快適性および可撓性を高めるのに役立つ多数の頂点81をその長さに沿って有する。頂点81はまた、衝撃エネルギーを吸収しかつ分散するのにも役立つ。   Referring now to FIGS. 21 and 22 of the drawings, there is shown an elbow pad 80 thermoformed from a spacer material filled with a dilatant material. The molded pad 80 has a number of vertices 81 along its length that help to increase comfort and flexibility. The apex 81 also serves to absorb and disperse impact energy.

しかし、パッド80は、図3および4に示したような発泡材から成形することができる。   However, the pad 80 can be molded from a foam material as shown in FIGS.

パッドの厚さは、必要な場所により大きい防護を提供するために変化させることができる。例えば、図22から、上部領域82は下部領域83より厚く、それは、表面に近い着用者の骨から遠くに負荷を分散するのに役立つ。   The pad thickness can be varied to provide greater protection where needed. For example, from FIG. 22, the upper region 82 is thicker than the lower region 83, which helps distribute the load away from the wearer's bone close to the surface.

図21および22に示したパッドを製造するために、例えば図1または5に示したようなシート状のスペーサ材が生の状態で金型に挿入される。材料は次いで熱硬化される(通常約150℃で)。約5分後に、それは金型から取り外され、冷却される。「熱硬化」材はその成形された形状を維持し、要求レベルの弾性を持つ。その後、成形された形状に、すでに述べた方法でダイラタント材料が一体化または含浸される。   In order to manufacture the pad shown in FIGS. 21 and 22, for example, a sheet-like spacer material as shown in FIG. 1 or 5 is inserted into the mold in a raw state. The material is then heat cured (usually at about 150 ° C.). After about 5 minutes it is removed from the mold and allowed to cool. A “thermoset” material maintains its molded shape and has the required level of elasticity. Thereafter, the dilatant material is integrated or impregnated into the shaped shape in the manner already described.

図21に示すような成形部品を製造する代替法は、キャリヤーの繊維およびダイラタントコンパウンドを加熱した金型内に配置し、次いでそれを閉じて圧縮するものである。数分後、ダイラタントコンパウンドは金型の適切な領域に流動し、またキャリヤー材も「熱硬化」される。成形された部品を金型から取り外し、冷却させた後、その後に必要となるポストトリミングまたは被覆の準備のために仕上げることができる。このプロセスは、より複雑な成形品を製造するのに特に適している。三次元形状および厚さは、その最終用途によって変化させることができることに注目されたい。単一熱プレス工程のコストは、一つまたはそれ以上の射出成形部品およびその後のそれらの組立を必要とする他の防具の例よりかなりのコスト節約をもたらす。   An alternative method of producing a molded part as shown in FIG. 21 is to place the carrier fibers and dilatant compound in a heated mold, which is then closed and compressed. After a few minutes, the dilatant compound flows to the appropriate area of the mold and the carrier material is also “thermoset”. After the molded part has been removed from the mold and allowed to cool, it can then be finished for the necessary post-trimming or coating preparation. This process is particularly suitable for producing more complex molded articles. Note that the three-dimensional shape and thickness can vary depending on its end use. The cost of a single hot press process provides significant cost savings over other armor examples that require one or more injection molded parts and subsequent assembly thereof.

同じ熱プレス製造方法を使用して、より少量のダイラタント材料が金型に配置された場合、それは成形される部品の全体に含浸しない。この方法で、「厚い」中心上部82だけを含浸することが可能になる。次いでキャリヤー材の非含浸部分を使用して、成形された防具を衣類に付着させることができる。この技術のさらなる派生版を使用して、成形防具のダイラタントコンパウンドの品質を変化させることが可能である。例えば、防具の大部分に対し、重要な中心部分あるいは肘関節の真上の部分に使用するものよりずっと軽いダイラタントコンパウンドを使用することができる。この方法で、同一金型を様々な用途に適するように変更することができる。さらなる製造方法は、ダイラタント材料を注入することである。   If a smaller amount of dilatant material is placed in the mold using the same hot press manufacturing method, it will not impregnate the entire part being molded. In this way, only the “thick” central upper part 82 can be impregnated. The non-impregnated portion of the carrier material can then be used to attach the molded armor to the garment. A further derivative of this technique can be used to change the quality of the dilatant compound of the molded armor. For example, a much lighter dilatant compound can be used for the majority of armor than is used for the critical central portion or just above the elbow joint. In this way, the same mold can be modified to suit various applications. A further manufacturing method is to inject dilatant material.

上述した方法はまた、多層キャリヤー材にも、あるいは図7に示したような裏当て発泡体または六角型スペーサ材にも使用することができる。   The method described above can also be used for multilayer carrier materials or for backing foam or hexagonal spacer materials as shown in FIG.

試験結果:
欧州オートバイCE規格試験第EN1621号を受けたときに、図21および22に示した上記の熱硬化製品のサンプルは、16.2Knの結果を達成した。比較として、同一形状の完全に包封された射出成形部品は10Knを達成した。
Test results:
When subjected to European Motorcycle CE Standard Test No. EN1621, the above thermoset product sample shown in FIGS. 21 and 22 achieved a result of 16.2 Kn. As a comparison, a completely encapsulated injection molded part of the same shape achieved 10 Kn.

図23は、発泡体の裏当て91を持つ硬質外郭90を含む公知の防弾衣の断面図である。本発明のエネルギー吸収材から作成されたインサート92が、外郭90と発泡体裏当て91との間のポケット93に挿入される。したがって本発明のシート材は、既存の防具の性能を高めるのを助けるために使用することができ、したがって完全な設計変更の必要性が回避される。インサートは、既存の防具への適合プロセスを容易にするために、任意の所要形状に切断することができる。インサートは既存の製品に組立中に容易に組み込むことができる。これらの単純なインサートにより、かなりの衝撃性能の改善が示された。   FIG. 23 is a cross-sectional view of a known bulletproof garment including a hard shell 90 having a foam backing 91. An insert 92 made from the energy absorbing material of the present invention is inserted into a pocket 93 between the shell 90 and the foam backing 91. Thus, the sheet material of the present invention can be used to help enhance the performance of existing armor, thus avoiding the need for complete design changes. The insert can be cut into any desired shape to facilitate the process of fitting to existing armor. Inserts can be easily incorporated into existing products during assembly. These simple inserts have shown significant impact performance improvements.

試験結果:
欧州オートバイCE規格試験第EN1621号を使用し、50ジュールのエネルギー、5kgの質量、および50mm半径のマンドレルを用いて、英国ケタリングにてSATRAによって試験が実施された(CE合格レベルは35Kn)。
1)ダイネーゼの肘用防具 22.5Kn
2)ダイネーゼの肘用防具とインサートA 16Kn
3)K2の肘用防具 23.4Kn
4)K2の肘用防具とインサートA 17.2Kn
Test results:
Tests were conducted by SATRA in Kettering, UK, using European motorcycle CE standard test No. EN1621, using a 50 joule energy, 5 kg mass, and a 50 mm radius mandrel (CE pass level is 35 Kn).
1) Dainese elbow armor 22.5Kn
2) Dainese elbow armor and insert A 16Kn
3) K2 elbow armor 23.4Kn
4) K2 elbow armor and insert A 17.2Kn

インサートAは、軽量充填材のデュオライト球体入りのダウ・コーニングのダイラタント材料No.3233を含浸した、スコット・アンド・ファイフ製のNo.90.042.002.02の70mm×70mm×4.5mm厚さのスペーサ材であった。インサートAは肘用防具の硬質外郭の後部に配置した。   Insert A is a Dow Corning dilatant material no. No. 3 made by Scott and Fife, impregnated with 3233. It was a spacer material of 70.04.002.70 mm × 70 mm × 4.5 mm thickness. Insert A was placed at the rear of the hard shell of the armor for the elbow.

上記の結果は、本発明の材料を単純なインサートとして使用すると約30%改善することを示し、インサートは防具の重量を30g追加しただけである。   The above results show that the material of the present invention improves about 30% when used as a simple insert, the insert only adds 30 g of armor weight.

図24は、上で詳述した規格試験手順EN1621を受けたときに、本発明の材料から作成された発泡体サンプル1〜3から得られた試験の結果を示す。   FIG. 24 shows the results of tests obtained from foam samples 1 to 3 made from the materials of the present invention when subjected to the standard test procedure EN1621 detailed above.

グラフ4は、私の以前の特許出願に係る包封されたダイラタントコンパウンドを含む成形肘当てパッドに対して実行された制御試験である。達成された結果は10Knよりほんの少し低く、素晴らしい結果である。(ダイネーゼの肘当てパッドのような典型的なオートバイ用製品は最良の結果で22.5Kn、平均結果で約28〜30Knを達成する。)最良の結果は、パッドが最大限の防護を提供する肘関節の真上に直接衝撃力を加えることによって得られた。   Graph 4 is a control test performed on a molded elbow pad including an encapsulated dilatant compound according to my previous patent application. The results achieved are just a little lower than 10 Kn and are excellent results. (Typical motorcycle products such as Dainese elbow pads achieve 22.5Kn with best results and about 28-30Kn on average.) Best results show that the pads provide maximum protection It was obtained by applying an impact force directly above the elbow joint.

グラフ1は、ダウ・コーニングによってNo.15455−030として製造された、彼らの化合物No.3179の軽量バージョンでありかつデュオライト球体を含む軽量ダイラタントコンパウンドを含浸した、連続気泡セルロース発泡体(大きいセルサイズ0.5mm〜3mm)を使用して得られた結果を示す。   Graph 1 is No. 1 by Dow Corning. No. 15455-030, their compound no. 3 shows the results obtained using an open cell cellulose foam (large cell size 0.5 mm-3 mm), which is a lightweight version of 3179 and impregnated with a lightweight dilatant compound containing duolite spheres.

ダイラタントコンパウンドを含浸しない発泡体が、非常に高い結果、おそらく100Knを達成することに注目されたい。また、グラフ1は、有益な二つのピークを持つこと、かつそれらを得るために本発明のシート材の構成を変化させることができることにも注目されたい。   Note that foams that are not impregnated with dilatant compound achieve very high results, possibly 100 Kn. It should also be noted that Graph 1 has two useful peaks and that the configuration of the sheet material of the present invention can be varied to obtain them.

グラフ2は、同じ軽量ダイラタントコンパウンドを含浸した異なるセルロース発泡体の結果を示す。これは1〜1.5mmの小さいセルサイズを持ち、ピークの力の程度は8.9Knであった。グラフは依然として特徴的な二重ピーク形状を持つこと、および第二のピークが第一のピークよりずっと高いことに注目されたい。これは、サンプルが壊れ始め、最悪の事態にさしかかっているためである。保護被覆を持つより強い発泡キャリヤー材(すなわちポリウレタン発泡体)は、この高い第二のピークを除去するはずである。   Graph 2 shows the results for different cellulosic foams impregnated with the same lightweight dilatant compound. This had a small cell size of 1-1.5 mm and the peak force was 8.9 Kn. Note that the graph still has a characteristic double peak shape and that the second peak is much higher than the first peak. This is because the sample has begun to break and is in the worst case. A stronger foam carrier material (ie polyurethane foam) with a protective coating should eliminate this high second peak.

グラフ3は、デュオライト球体を組み込んだダウ・コーニング3179ダイラタントコンパウンドの軽量誘導体を含浸した、小さいセルサイズの発泡キャリヤーを使用して得られた結果を示す。この発泡体のセルサイズは1mm未満であり、4.2Knのピーク力を達成したことが分かる。このグラフは再び特徴的な二重ピークを持つが、異なる組合せのダイラタントコンパウンドおよび小さいセルサイズのため、第二のピークは第一よりごくわずかに高いだけである。   Graph 3 shows the results obtained using a small cell size foam carrier impregnated with a lightweight derivative of Dow Corning 3179 Dilatant Compound incorporating duolite spheres. It can be seen that the cell size of this foam was less than 1 mm and achieved a peak force of 4.2 Kn. This graph again has a characteristic double peak, but the second peak is only slightly higher than the first due to the different combinations of dilatant compounds and small cell size.

この方法により、用途によって異なるキャリヤー材および異なるダイラタントコンパウンドを使用することによって、異なる用途向けに本発明のエネルギー吸収材を変更することが可能である。また、各層が異なる速度/力のエネルギー方式に対処することができるように、材料を層化することも可能である。   This method allows the energy absorber of the present invention to be modified for different applications by using different carrier materials and different dilatant compounds depending on the application. It is also possible to layer the material so that each layer can cope with a different speed / force energy regime.

図25は、エネルギー吸収シート材をスポーツの状況で使用することのできる様々な方法を示す。図は、フットボール選手のブーツ95、足首96、かかと97、およびすね領域98を示す。   FIG. 25 illustrates various ways in which the energy absorbing sheet material can be used in sports situations. The figure shows a football player's boot 95, ankle 96, heel 97, and shin region 98.

図示するように、すね97は、本発明のエネルギー吸収シート裏当て100付きの剛性外郭99を含む、防護用すね当てパッド98で覆われている。   As shown, the shin 97 is covered with a protective shin pad 98 that includes a rigid shell 99 with an energy absorbing sheet backing 100 of the present invention.

かかと領域97および足首96の下方部分は、図8に示すような本発明のエネルギー吸収材から作成されたエネルギー吸収防具101によって防護される。図示した防具101は、かかとまたは足首領域における蹴りのエネルギーを吸収するダイラタント材料を充填しかつ/またはそれに関連する、その表面に形成された多数のバブル102を有する。   The heel region 97 and the lower part of the ankle 96 are protected by an energy absorbing armor 101 made from the energy absorbing material of the present invention as shown in FIG. The illustrated armor 101 has a number of bubbles 102 formed on its surface that are filled and / or associated with a dilatant material that absorbs kicking energy in the heel or ankle region.

本発明のエネルギー吸収材から作成された別の防具103は、ブーツ95内の着用者の足の上に配置され、その領域に加えられる蹴りまたは他の圧力の結果としての中足骨の損傷を防ぐ。   Another armor 103 made from the energy absorbing material of the present invention is placed over the wearer's foot in boot 95 to prevent metatarsal bone damage as a result of kicks or other pressure applied to the area. prevent.

図示したブーツ95はまた、ブーツのかかとの底に挿入された、例えば図7に示した本発明の六角形材料から作成することができる衝撃吸収体104をも含む。   The illustrated boot 95 also includes a shock absorber 104 that can be made from, for example, the hexagonal material of the present invention shown in FIG.

上述した本発明のシート材の例は全て、エネルギー吸収材が包封外被内に含まれないので、私の元の特許とは異なる。   All the examples of the sheet material of the present invention described above are different from my original patent because the energy absorbing material is not included in the envelope.

弾性キャリヤーは、ダウ・コーニング(登録商標)84、Z6070ならびにサイロフ(登録商標)23A触媒および3481基材および81T触媒などの保護コーティングで被覆することが可能である。これらのようなコーティングを、いずれかの適した方法で適用することができる。また、ダイラタント材料の表面と実際に反応するコーティングを使用することも可能である。これらは保護層を提供するだけでなく、ダイラタント材料の表面と架橋して、その表面をさらに保護する。しかし、表面を保護し、あるいはその上に保護外皮を形成する代替的方法を使用することができる。単なる例として、これは、適正な条件に曝されたときに余分の架橋または保護外皮を形成するように材料を変化させることによって達成することができる。しかし、保護コーティングは例えば、放射線架橋ポリオレフィンに結合された放射線架橋フルオロポリマーであるレイケム44スペックワイヤのそれと同様とすることができる。   The elastic carrier can be coated with protective coatings such as Dow Corning® 84, Z6070 and Silof® 23A catalyst and 3481 substrate and 81T catalyst. Coatings such as these can be applied in any suitable manner. It is also possible to use a coating that actually reacts with the surface of the dilatant material. These not only provide a protective layer, but also crosslink with the surface of the dilatant material to further protect the surface. However, alternative methods of protecting the surface or forming a protective skin on it can be used. Merely by way of example, this can be accomplished by changing the material to form an extra crosslink or protective skin when exposed to the proper conditions. However, the protective coating can be similar to that of Raychem 44 spec wire, for example, a radiation crosslinked fluoropolymer bonded to a radiation crosslinked polyolefin.

保護コーティングは、本発明の材料をドライクリーニング等にみられるような潜在的に有害な化学薬品から保護するのを助ける。   The protective coating helps protect the material of the present invention from potentially harmful chemicals such as those found in dry cleaning and the like.

好適なエネルギー吸収材は歪み速度感応材料であり、衝撃時に上述のように機械的性質が変化するダイラタントコンパウンドを含む。そのようなダイラタントコンパウンドに加えて、エネルギー吸収材は潤滑剤(例えば可塑剤または希釈剤)、充填材(例えば増粘剤)または類似物をも含むことができる。好適なダイラタント材料は、有機シリコンポリマーを含有するホウ素またはポリボロシロキサンを含む。ダイラタントを持つ代替ポリマーは、キサンタンガム、グアールガム、ポリビニルアルコール/四ホウ酸ナトリウムのみならず、他の水素結合高分子化合物をも含む。適切なダイラタント材料の例はWO00/46303に開示されており、その開示を参照によってここに組み込む。   Suitable energy absorbers are strain rate sensitive materials, including dilatant compounds whose mechanical properties change upon impact as described above. In addition to such dilatant compounds, the energy absorbing material can also include a lubricant (eg, a plasticizer or diluent), a filler (eg, a thickener) or the like. Suitable dilatant materials include boron or polyborosiloxane containing an organosilicon polymer. Alternative polymers with dilatant include xanthan gum, guar gum, polyvinyl alcohol / sodium tetraborate as well as other hydrogen bonded polymer compounds. Examples of suitable dilatant materials are disclosed in WO 00/46303, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.

好適なポリボロシリキサンはボロシロキサンコポリマーであり、ホウ酸またはホウ酸エステルのシラノール末端ポリジ(アルキルおよび/またはアリール)シロキサンによる縮合によって調製することができる。   A suitable polyborosiloxane is a borosiloxane copolymer, which can be prepared by condensation of boric acid or boric acid ester with silanol-terminated polydi (alkyl and / or aryl) siloxanes.

好適なボロシロキサンコポリマーのシロキサン基は式―(OSiR12)−を持つ。ここでR1およびR2は同一であるかまたは異なることができ、各々独立に置換または非置換アルキル基またはアリール基とすることができる。好適なそのようなアルキル基は1ないし6個の炭素原子を含み、さらに好適には1、2、3、4または5個の炭素原子を含む。好適な置換アルキル基はヒドロフルオロアルキル基である。好適な実施形態では、R1およびR2の一方または両方がメチル、フェニル、または1,1,1,トリフルオロプロピル基である。好適なシロキサン基は次のもの、すなわち−(OSiMePh)−、−(OSiMe2)−、−(OSiPh2)−、および−(OSi(CH2CH2CF3)Me)−を含み、ここでMeはメチル基であり、Phはフェニル基である。 The siloxane group of the preferred borosiloxane copolymer has the formula — (OSiR 1 R 2 ) —. Here, R 1 and R 2 can be the same or different and each independently can be a substituted or unsubstituted alkyl or aryl group. Preferred such alkyl groups contain 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1, 2, 3, 4 or 5 carbon atoms. A preferred substituted alkyl group is a hydrofluoroalkyl group. In a preferred embodiment, one or both of R 1 and R 2 is a methyl, phenyl, or 1,1,1, trifluoropropyl group. Suitable siloxane groups include the following:-(OSiMePh)-,-(OSiMe 2 )-,-(OSiPh 2 )-, and-(OSi (CH 2 CH 2 CF 3 ) Me)- Me is a methyl group and Ph is a phenyl group.

本発明の実施に使用するボロシロキサンコポリマーは、各々置換基R1およびR2の異なる組合せを持つ二種類以上のシロキサン基を含むことができ、シロキサン基は式―(OSiR12n−をブロックまたは単位とすることが好ましい。ここでnは4以上、50以下の整数である。好適なそのようなポリシロキサン単位は、(OSiMePh)n、(OSiMe2n、(OSiPh2n、(OSi(CH2CH2CF3)Me)n、[(OSiMe2a(OSiMePh)bnおよび[(OSiMe2a(OSiPh2bnを含み、ここでnは上に定義した通りであり、aおよびbは1以上、49以下の整数であり、a+b=nである。[(OSiMe2a(OSiMePh)bnおよび[(OSiMe2a(OSiPh2bnにおいて、二種類のシロキサン基はポリマー鎖内に交互にまたは無作為に配置することができる。 The borosiloxane copolymer used in the practice of the present invention can include two or more siloxane groups each having a different combination of substituents R 1 and R 2 , where the siloxane groups are of the formula — (OSiR 1 R 2 ) n — Is preferably a block or unit. Here, n is an integer of 4 or more and 50 or less. Suitable such polysiloxane units are (OSiMePh) n , (OSiMe 2 ) n , (OSiPh 2 ) n , (OSi (CH 2 CH 2 CF 3 ) Me) n , [(OSiMe 2 ) a (OSiMePh) b ] n and [(OSiMe 2 ) a (OSiPh 2 ) b ] n , where n is as defined above, a and b are integers from 1 to 49, and a + b = n is there. In [(OSiMe 2 ) a (OSiMePh) b ] n and [(OSiMe 2 ) a (OSiPh 2 ) b ] n , the two types of siloxane groups can be placed alternately or randomly in the polymer chain.

本発明に使用する好適なボロシロキサンコポリマーは、ダウ・コーニング(登録商標)3179ダイラタントコンパウンドおよびダウ・コーニング(登録商標)Q2−3233バウンシングパテに含まれるものである。   Suitable borosiloxane copolymers for use in the present invention are those included in Dow Corning® 3179 Dilatant Compound and Dow Corning® Q2-3233 bouncing putty.

適切な潤滑剤の例はシリコーン油、脂肪酸、脂肪酸塩、および炭化水素グリースを含む。適切な充填材は、シリカ、シリカおよび/または高分子微小球体、フェノール樹脂、熱可塑性プラスチック材、セラミック材、金属、およびパルプ材などの固体微粒子および繊維状充填材を含む。   Examples of suitable lubricants include silicone oils, fatty acids, fatty acid salts, and hydrocarbon greases. Suitable fillers include solid particulate and fibrous fillers such as silica, silica and / or polymeric microspheres, phenolic resins, thermoplastic materials, ceramic materials, metals, and pulp materials.

本発明の実施に使用する適切なダイラタント材料は、ダウ・コーニング(登録商標)3179ダイラタントコンパウンドおよびダウ・コーニング(登録商標)Q2−3233バウンシングパテである。   Suitable dilatant materials for use in the practice of the present invention are Dow Corning® 3179 Dilatant Compound and Dow Corning® Q2-3233 bouncing putty.

本発明のエネルギー吸収シートの一部を形成する一タイプのキャリヤー材を示す斜視図。The perspective view which shows one type of carrier material which forms a part of energy absorption sheet of this invention. 本発明のエネルギー吸収シートを形成するために図1に示したキャリヤー材にダイラタントコンパウンドを付加した後の断面図。Sectional drawing after adding a dilatant compound to the carrier material shown in FIG. 1 in order to form the energy absorption sheet of this invention. 本発明のエネルギー吸収材の代替形態を示す部分断面斜視図。The fragmentary sectional perspective view which shows the alternative form of the energy absorption material of this invention. 図3に示した材料と同様であるが、そこに孔が形成された状態を示す図。The figure which is the same as that of the material shown in FIG. 3, but the state in which the hole was formed there. 別のタイプのキャリヤー材の斜視図。FIG. 3 is a perspective view of another type of carrier material. 本発明のエネルギー吸収シートを形成するために図5に示したキャリヤー材にダイラタントコンパウンドを付加した後の断面図。Sectional drawing after adding a dilatant compound to the carrier material shown in FIG. 5 in order to form the energy absorption sheet of this invention. 本発明のエネルギー吸収シートの一部を形成する、六角形の孔を持つさらに別のタイプのキャリヤー材の斜視図。FIG. 7 is a perspective view of still another type of carrier material having hexagonal holes that forms part of the energy absorbing sheet of the present invention. バブルが形成された別のタイプのキャリヤーの断面図。Sectional view of another type of carrier with bubbles formed. キルティングキャリヤー材の形のさらに別のキャリヤーの断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of yet another carrier in the form of a quilted carrier material. 本発明のエネルギー吸収材用のエネルギー吸収モジュールの断面図。Sectional drawing of the energy absorption module for the energy absorption materials of this invention. 無作為に配設された図10に示した複数のモジュールを使用する本発明に係る一形態のエネルギー吸収材の断面図。Sectional drawing of the energy absorber of one form which concerns on this invention using the several module shown in FIG. 10 arrange | positioned at random. 図11に示したものと同様であるが、モジュールが軸方向に整列した、代替的形態のエネルギー吸収材の図。FIG. 12 is a diagram of an alternative form of energy absorber similar to that shown in FIG. 異なる形のモジュールを使用した本発明に係る代替的形態のエネルギー吸収材の断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of an alternative form of energy absorber according to the present invention using different shaped modules. 本発明の代替型のエネルギー吸収材を形成するために使用することのできる一形態のエネルギー吸収押出し品を示す図。FIG. 3 shows one form of energy absorbing extrudate that can be used to form an alternative energy absorbing material of the present invention. 代替形態の押出し品の斜視図。The perspective view of the extrusion of an alternative form. さらに別の形態の押出し品の図。The figure of the extrusion of another form. 図14〜16に示した押出し品を本発明のエネルギー吸収材に組み込むことのできる方法を示す。17 illustrates a method by which the extrudates shown in FIGS. 14-16 can be incorporated into the energy absorber of the present invention. 本発明に係るエネルギー吸収材の代替的形態を示す図。The figure which shows the alternative form of the energy absorber which concerns on this invention. 本発明の第一形態のエネルギー吸収材を製造する第一の方法を示す。The 1st method of manufacturing the energy absorber of the 1st form of the present invention is shown. 本発明に係る代替的形態のエネルギー吸収材を製造する方法を示す。2 illustrates a method of manufacturing an alternative form of energy absorber according to the present invention. 本発明のシート状のエネルギー吸収材から成形されるボディプロテクターの斜視図。The perspective view of the body protector shape | molded from the sheet-like energy absorption material of this invention. 図21に示したボディプロテクターの断面図。Sectional drawing of the body protector shown in FIG. 既存の防護服に使用することのできる、本発明の材料から作成された防護インサートを示す略断面図。1 is a schematic cross-sectional view showing a protective insert made from the material of the present invention that can be used in existing protective clothing. 本発明の材料に実効したエネルギー吸収試験の結果を示す図。The figure which shows the result of the energy absorption test effective in the material of this invention. フットボールの状況における本発明のエネルギー吸収シート材の様々な用途を示す図。The figure which shows the various uses of the energy absorption sheet material of this invention in the situation of a football.

Claims (61)

孔隙または空洞を持つ弾性キャリヤーを含み、前記キャリヤーがダイラタント材料で被覆または含浸させてなる可撓性エネルギー吸収シート材。   A flexible energy absorbing sheet material comprising an elastic carrier having pores or cavities, wherein the carrier is coated or impregnated with a dilatant material. 前記ダイラタント材料がダイラタントコンパウンドである請求項1に記載のシート材。   The sheet material according to claim 1, wherein the dilatant material is a dilatant compound. 前記キャリヤーがスペーサ材である請求項1または2に記載のシート材。   The sheet material according to claim 1, wherein the carrier is a spacer material. 前記弾性キャリヤーは、一対の被覆層の間に挟持された弾性コアを含むスペーサファブリックである請求項1に記載のシート材。   The sheet material according to claim 1, wherein the elastic carrier is a spacer fabric including an elastic core sandwiched between a pair of coating layers. 前記弾性コアが糸の層からなり、前記被覆層が多数の開口を有する請求項4に記載のシート材。   The sheet material according to claim 4, wherein the elastic core includes a yarn layer, and the covering layer has a plurality of openings. 前記被覆層の前記開口が六角形である請求項5に記載のシート材。   The sheet material according to claim 5, wherein the opening of the covering layer has a hexagonal shape. 前記被覆層の前記開口が菱形である請求項5に記載のシート材。   The sheet material according to claim 5, wherein the opening of the coating layer is a rhombus. 前記糸が弾性パイルに織成されている請求項5に記載のシート材。   The sheet material according to claim 5, wherein the yarn is woven into an elastic pile. 前記糸が弾性パイルに編組されている請求項5に記載のシート材。   The sheet material according to claim 5, wherein the yarn is braided into an elastic pile. 前記糸が0.05〜1mmの間の直径である請求項8または9に記載のシート材。   The sheet material according to claim 8 or 9, wherein the yarn has a diameter of 0.05 to 1 mm. 前記糸が単繊維である請求項5ないし10のいずれかに記載のシート材。   The sheet material according to any one of claims 5 to 10, wherein the yarn is a single fiber. 各被覆層の外面に多数の圧縮性バブルが形成されている請求項4に記載のシート材。   The sheet | seat material of Claim 4 in which many compressible bubbles are formed in the outer surface of each coating layer. 圧縮性コアに細長い中空チャネルが形成されている請求項4に記載のシート材。   The sheet material according to claim 4, wherein an elongated hollow channel is formed in the compressible core. 前記チャネルが管状でありかつ相互に平行である請求項13に記載のシート材。   The sheet material according to claim 13, wherein the channels are tubular and parallel to each other. 前記シートに孔が貫通形成されている請求項1ないし14のいずれかに記載のシート材。   The sheet | seat material in any one of Claim 1 thru | or 14 by which the hole is formed in the said sheet | seat. 前記弾性キャリヤーが発泡材から形成されている請求項1に記載のシート材。   The sheet material according to claim 1, wherein the elastic carrier is formed of a foam material. 前記キャリヤーが連続気泡発泡体である請求項16に記載のシート材。   The sheet material according to claim 16, wherein the carrier is an open-cell foam. 前記弾性キャリヤーがフリース材である請求項1に記載のシート材。   The sheet material according to claim 1, wherein the elastic carrier is a fleece material. 前記弾性コアが「スコッチ・ブライト」材(商標)である請求項1に記載のシート材。   The sheet material according to claim 1, wherein the elastic core is a “Scotch Bright” material (trademark). 一対の被覆層の間に挟持されたダイラタントコンパウンドから作成された個別モジュールの弾性コアを含む可撓性エネルギー吸収シート材。   A flexible energy absorbing sheet material comprising an elastic core of an individual module made from a dilatant compound sandwiched between a pair of coating layers. 前記モジュールが圧縮性コア内に無作為に配設される請求項20に記載のエネルギー吸収シート。   21. The energy absorbing sheet according to claim 20, wherein the modules are randomly disposed within the compressible core. 前記モジュールは前記シートの幅全体にわたって軸が整列した列状に配設される請求項20に記載のエネルギー吸収シート。   21. The energy absorbing sheet according to claim 20, wherein the modules are arranged in rows with aligned axes over the entire width of the sheet. 前記モジュールが平行な細長い中空管状部材を含む請求項20に記載のシート材。   21. A sheet material according to claim 20, wherein the module comprises parallel elongated hollow tubular members. 各モジュールがその上に被覆層を有する請求項20ないし23のいずれかに記載のシート材。   24. The sheet material according to claim 20, wherein each module has a coating layer thereon. 前記被覆層が前記ダイラタント材料の硬質外皮である請求項24に記載のシート材。   The sheet material according to claim 24, wherein the coating layer is a hard skin of the dilatant material. 前記モジュールが球形である請求項20に記載のシート材。   The sheet material according to claim 20, wherein the module has a spherical shape. 前記球体が中空である請求項20に記載のシート材。   The sheet material according to claim 20, wherein the sphere is hollow. 前記モジュールが球形であり、軽量の中心を有する請求項20に記載のシート材。   21. A sheet material according to claim 20, wherein the module is spherical and has a lightweight center. 圧縮性層に織成または編組されるダイラタントコンパウンドから形成された糸を含むエネルギー吸収シート材。   An energy absorbing sheet material comprising yarn formed from a dilatant compound that is woven or braided into a compressible layer. 前記圧縮性層が支持材の一対の相隔たるシート間に収容される請求項29に記載のエネルギー吸収シート材。   30. The energy absorbing sheet material of claim 29, wherein the compressible layer is housed between a pair of spaced apart sheets of support material. 前記糸がその上に被覆層を有する請求項29に記載のシート材。   30. A sheet material according to claim 29, wherein the yarn has a coating layer thereon. 前記被覆層がダイラタント材料の硬質外皮である請求項31に記載のシート材。   32. The sheet material according to claim 31, wherein the coating layer is a hard skin of a dilatant material. 前記被覆層が分離した層である請求項31に記載のシート材。   32. The sheet material according to claim 31, wherein the coating layer is a separated layer. 前記糸が中空である請求項29ないし33のいずれかに記載のシート材。   The sheet material according to any one of claims 29 to 33, wherein the yarn is hollow. 前記糸が繊維コアを有する請求項34に記載のシート材。   The sheet material according to claim 34, wherein the yarn has a fiber core. 前記被覆層の一つが多環芳香族アミド糸を含む織布材である請求項4ないし35のいずれかに記載のシート材。   36. The sheet material according to any one of claims 4 to 35, wherein one of the covering layers is a woven material containing a polycyclic aromatic amide yarn. 他方の被覆層が織物層である請求項36に記載のシート材。   The sheet material according to claim 36, wherein the other coating layer is a woven fabric layer. 前記二つの被覆層が同一材料から作成される請求項4ないし37のいずれかに記載のシート材。   38. The sheet material according to claim 4, wherein the two covering layers are made of the same material. ダイラタントコンパウンドがジメチルシロキサンヒドロ末端ポリマーである請求項1ないし38のいずれかに記載のエネルギー吸収シート。   The energy absorbing sheet according to any one of claims 1 to 38, wherein the dilatant compound is a dimethylsiloxane hydroterminated polymer. ダイラタントコンパウンドがその中にデュオライト球体または軽量充填材を有する請求項1ないし39のいずれかに記載のエネルギー吸収シート。   40. The energy absorbing sheet according to any of claims 1 to 39, wherein the dilatant compound has a duolite sphere or a lightweight filler therein. 前記ダイラタントコンパウンドがダウ・コーニング3179である請求項1ないし40のいずれかに記載のエネルギー吸収シート材。   41. The energy absorbing sheet material according to claim 1, wherein the dilatant compound is Dow Corning 3179. ダイラタント材料を加熱してそれを通常の半固体状態から流動可能な形態に変換するステップと、前記流動可能な材料を前記弾性キャリヤー内に組み入れて前記キャリヤーに前記ダイラタント材料を含浸させるステップからなる、ダイラタント材料を内部に持つ弾性キャリヤーを含むエネルギー吸収シート材を製造する方法。   Heating the dilatant material to convert it from a normal semi-solid state to a flowable form; and incorporating the flowable material into the elastic carrier to impregnate the carrier with the dilatant material. A method for producing an energy absorbing sheet material comprising an elastic carrier having a dilatant material therein. 前記ダイラタント材料を150℃まで加熱する請求項42に記載の方法。   43. The method of claim 42, wherein the dilatant material is heated to 150C. 前記ダイラタント材料を、中に孔隙または空洞がある材料の一対の相隔たるシートの間および次いで一対の加熱ローラの間に送り込み、前記加熱ローラが前記ダイラタント材料を前記相隔たるシートの材料の孔隙内に押し込み、ダイラタント材料を内部に持つ前記エネルギー吸収シートが前記ローラから出てくるように構成された請求項42または43に記載の方法。   The dilatant material is fed between a pair of spaced sheets of material with pores or cavities therein and then between a pair of heated rollers, the heated rollers passing the dilatant material into the pores of the material of the spaced sheets. 44. A method as claimed in claim 42 or 43, wherein the energy absorbing sheet with indented and dilatant material is configured to emerge from the roller. 前記キャリヤーが発泡材であり、前記流動可能なダイラタント材料が約150℃で圧力下で発泡材内に押し込まれる請求項42に記載の方法。   43. The method of claim 42, wherein the carrier is a foam and the flowable dilatant material is pressed into the foam under pressure at about 150 <0> C. 溶剤を使用してダイラタント材料の粘度をその通常の半固体状態から流動性発泡体に低減するステップと、薄めたダイラタント材料をキャリヤーに注ぎ込むステップと、形成されたシート状のエネルギー吸収材から最終的に溶剤を除去するステップとからなる、ダイラタント材料を含浸した弾性キャリヤーを含むエネルギー吸収シート材を製造する方法。   Using a solvent to reduce the viscosity of the dilatant material from its normal semi-solid state to a flowable foam, pouring the diluted dilatant material into a carrier, and finally forming the sheet-like energy absorber from And a step of removing the solvent. A method for producing an energy absorbing sheet material comprising an elastic carrier impregnated with a dilatant material. 前記シート材に熱を加えることによって前記シート材から前記溶剤を蒸発させる請求項46に記載の方法。   47. The method of claim 46, wherein the solvent is evaporated from the sheet material by applying heat to the sheet material. 前記溶剤がプロパノール、イソプロピルアルコール、メタノール、ジクロモメタン、トリクロロメタン、またはそれらの混合物である請求項47または請求項6に記載の方法。   The method according to claim 47 or claim 6, wherein the solvent is propanol, isopropyl alcohol, methanol, dichloromethane, trichloromethane, or a mixture thereof. 潤滑材および/または充填材をさらに含む請求項1ないし48のいずれかに記載のシート材。   49. The sheet material according to claim 1, further comprising a lubricant and / or a filler. 前記ダイラタント材料がポリボロシロキサンである請求項2ないし49のいずれかに記載の材料。   The material according to any one of claims 2 to 49, wherein the dilatant material is polyborosiloxane. 前記ポリボロシロキサンがボロシロキサンコポリマーである請求項50に記載の材料。   51. The material of claim 50, wherein the polyborosiloxane is a borosiloxane copolymer. 前記ボロシロキサンコポリマーが各々式(OSiR12)の複数のシロキサン基を含み、ここでR1およびR2は同一であるかまたは異なることができ、各々独立に置換または非置換アルキル基またはアリール基である請求項51に記載の材料。 The borosiloxane copolymer each comprises a plurality of siloxane groups of the formula (OSiR 1 R 2 ), wherein R 1 and R 2 can be the same or different, each independently a substituted or unsubstituted alkyl group or aryl 52. A material according to claim 51 which is a group. 前記アルキル基が1ないし6個の炭素原子を含む請求項52に記載の材料。   53. The material of claim 52, wherein the alkyl group contains 1 to 6 carbon atoms. 1およびR2の一方または両方がメチル基、フェニル基、または1,1,1,トリフルオロプロピル基である請求項52に記載の材料。 One or both of R 1 and R 2 is a methyl group, a phenyl group or a 1,1,1, material of claim 52 which is a trifluoropropyl group. シロキサン基の各々が式(OSiMePh)、(OSiMe2)、(OSiPh2)、または(OSi(CH2CH2CF3)Me)を持つ請求項52に記載の材料。 Each of the siloxane groups has the formula (OSiMePh), (OSiMe 2) , material of claim 52 having a (OSiPh 2), or (OSi (CH 2 CH 2 CF 3) Me). ボロシロキサンコポリマーが、各々置換基R1およびR2の異なる組合せを持つ二種類以上のシロキサン基を含む請求項52ないし55のいずれかに記載の材料。 Material according to any one of borosiloxane copolymer, 52 claims comprising two or more types of siloxane group, each with substituents R 1 and R 2 different combinations 55. シロキサン基が式(OSiR12nをブロックまたは単位とするものであり、ここでnが4より大きいか等しく、50より小さいか等しい整数である請求項52ないし56のいずれかに記載の材料。 Siloxane groups are those to the formula (OSiR 1 R 2) n block or unit, where n is greater than or equal to 4, according to any one the preceding claims 52 a 50 less than or equal to an integer 56 material. 前記ボロシロキサンコポリマーが式(OSiMePh)n、(OSiMe2n、(OSiPh2n、(OSi(CH2CH2CF3)Me)n、[(OSiMe2a(OSiMePh)bnまたは[(OSiMe2a(OSiPh2bnのポリシロキサン単位を含み、ここでnは請求項10に定義した通りであり、aおよびbは1より大きいか等しく、49より小さいか等しい整数であり、a+b=nである請求項57に記載の材料。 The borosiloxane copolymer has the formula (OSiMePh) n, (OSiMe 2 ) n, (OSiPh 2) n, (OSi (CH 2 CH 2 CF 3) Me) n, [(OSiMe 2) a (OSiMePh) b] n or [(OSiMe 2 ) a (OSiPh 2 ) b ] n containing n polysiloxane units, where n is as defined in claim 10 and a and b are greater than or equal to 1 and an integer less than or equal to 49 58. The material of claim 57, wherein a + b = n. 前記潤滑材がシリコーン油、脂肪酸、脂肪酸塩、または炭化水素グリースである請求項49ないし58のいずれかに記載の材料。   59. A material according to any one of claims 49 to 58, wherein the lubricant is silicone oil, fatty acid, fatty acid salt, or hydrocarbon grease. 前記充填材が固体微粒子または繊維状充填材である請求項49ないし59のいずれかに記載の材料。   The material according to any one of claims 49 to 59, wherein the filler is a solid fine particle or a fibrous filler. 前記充填材がシリカ、シリカおよび/または高分子微小球体、フェノール樹脂、熱可塑性プラスチック材、セラミック材、金属、またはパルプ材である請求項60に記載の材料。   61. The material of claim 60, wherein the filler is silica, silica and / or polymeric microspheres, phenolic resin, thermoplastic material, ceramic material, metal, or pulp material.
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