PL231756B1 - Nagolennik piłkarski i sposób wytwarzania nagolennika - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest nagolennik piłkarski o zwiększonym stopniu absorbowania energii i sposób wytwarzania nagolennika.

Współczesne nagolenniki np. firmy PUMA składają się z odpowiednio wyprofilowanej, pasującej do nogi piłkarza (goleni) zewnętrznej tarczy wykonanej najczęściej z polipropylenu i wewnętrznej elastycznej pianki, najczęściej z kopolimeru etylenu z octanem winylu (EVA). Podobnie zbudowane są nagolenniki firmy Adidas - twarda przednia płytka zapewnia wysoki poziom ochrony, a wewnętrzna warstwa wykonana jest z miękkiej w dotyku pianki EVA. Ochraniacze firmy Storelli zawierają wewnętrzną warstwę w postaci wiskoelastycznej pianki poliuretanowej typu Poron XDR charakteryzującej się ujemnym współczynnikiem Poissona. W ostatnich latach firma Diadora Gamma Carbonic wprowadziła na rynek jednoczęściowe ochraniacze piłkarskie wykonane z cienkiego kompozytu z włóknem węglowym. Charakteryzują się one małą masą oraz zwiększonym zakresem ochrony - osłaniają nie tylko goleń, ale nogę poniżej kolana łącznie z częścią łydki. Wadą takiego rozwiązania jest niewielki stopień absorbowania energii oraz bardzo wysoka cena.

Znany z opisu patentowego US 6654960 ochraniacz piłkarski zbudowany jest z elastycznej ażurowej konstrukcji zapewniającej dobrą wentylację oraz łatwe odparowywanie potu. Zewnętrzna sztywna płytka zawiera otwory o przekroju trójkątnym, a wewnętrzna część wykonana jest z elastycznej pianki dobrze dopasowującej się do nogi i zawiera również otwory o takim samym przekroju.

Rozwiązanie typu Mercurial Flylite zastosowane przez firmę Nike charakteryzuje się małą masą, a przy tym oferuje tę samą lub lepszą ochronę w stosunku do tradycyjnych nagolenników. Składa się z twardej płytki i odsuniętej od wewnętrznej powierzchni, za pomocą występów, drugiej elastycznej płytki z otworami o różnym kształcie i wielkości, dobranych do ryzyka urazu ochranianej części ciała. Taka ażurowa konstrukcja zapewnia dobrą wentylację i wysoki komfort użytkowania.

Nagolennik utrzymywany jest we właściwej pozycji różnymi sposobami: a) za pomocą tasiemek przymocowanych do nagolennika, b) za pomocą mocowania typu „splitloop” przytwierdzonego do powierzchni nagolennika i wewnętrznej powierzchni skarpety piłkarskiej (US 3465364), c) za pomocą elastycznej skarpety (US 3465364, US 5581817, US 4669126, US 5405312). Zgodnie z amerykańskim opisem patentowym US 5926844 nagolenniki utrzymywane są we właściwej pozycji za pomocą elastycznych taśm przymocowanych od góry i od dołu wierzchniej części płytki, zapinanych na tzw. rzepy.

Z opisu patentowego US6253376 znane są ochraniacze kolan, w których, pomiędzy warstwą wewnętrzną i zewnętrzną, są umieszczone komory wypełnione płynem, takim jak np. półstały żel, woda lub powietrze. Komory są wyposażone w środki umożliwiające napełnianie komór płynem i opróżnianie ich. Warstwa zewnętrzna jest wykonana z materiału o wysokiej wytrzymałości, np. tkaniny aramidowej. Pomiędzy komorą wypełnioną płynem a warstwą zewnętrzną może być umieszczona warstwa pianki. Komory zawierające płyn są wykonane z materiału odpornego na przekłucie, takiego jak np. gruba, elastyczna guma. Wymagany jest materiał stabilny, wytrzymujący wysokie ciśnienie powstające w komorze przy obciążeniu podczas upadku, uderzenia lub pracy na kolanach. Ochraniacz kolana może zawierać jedną lub większą liczbę komór z płynem, połączonych lub nie, rozmieszczonych w dowolnym pożądanym kształcie i wzorze, np. o strukturze plastra miodu, jako równoległe komory cylindryczne, podłużne współosiowe toroidy o różnej średnicy, itp.

Znane są ciecze zagęszczane ścinaniem, zwane także cieczami dylatancyjnymi. Ciecze zagęszczane ścinaniem należą do reostabilnych cieczy nienewtonowskich. W warunkach stałej temperatury lepkość cieczy dylatancyjnych rośnie wraz ze wzrostem szybkości ścinania. Gwałtowny wzrost lepkości następuje po przekroczeniu krytycznej szybkości ścinania. Ciecze te pod wypływem zewnętrznego bodźca zachowują się w sposób przewidywalny. Łączą w sobie cechy czujnika, procesora i aktywatora, dlatego możemy zaliczyć je do grupy materiałów inteligentnych.

Najczęściej ciecze dylatancyjne wytwarza się w postaci mieszaniny glikolu polietylenowego oraz krzemionki. Znane są z literatury przedmiotu ciecze dylatancyjne, w których proszki krzemionkowe zastąpione zostały przez cząstki z polimetakrylanu metylu) i kaolinu [Lee Y., Wetzel E., Wagner N.J, Journal of Materials Science 2003, 38, 2825; Dennis P. Kalman, Richard L. Merrill, Norman J. Wagner, and Eric D. Wetzel, Applied Materials & Interfaces, 2009, 1, 2602; Brian A. Rosen, Caroline H. Nam Laufer, Dennis P. Kalman, Eric D. Wetzel, and Norman J. Wagner, Multi-threat performance of kaolinbased shear thickening fluid (STF) - treated fabrics, Proceedings of SAMPE 2007. Baltimore, MD. 3-7 June 2007; J. L. Park, B. Yoon, J. G. Paik and T. J. Kang, Textile Research Journal, 2012, 82, 527.]

PL 231 756 B1

Bardzo często ciecze zagęszczane ścinaniem znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie podczas normalnej eksploatacji wymagana jest elastyczność materiału, natomiast w przypadku nagłych zderzeń lub groźby urazu wymagane jest usztywnienie struktury np. przez gwałtowne utwardzenie się cieczy.

Ze względu na swoją naturę ciecze zagęszczane ścinaniem nie mogą być zastosowane jako osobno występujący materiał konstrukcyjny, ponieważ nie są w stanie utrzymać w długim przedziale czasowym nadanego im kształtu (rozpływają się po powierzchni, spływają itp.). Z tego względu zastosowanie cieczy zagęszczanych ścinaniem wymaga trwałego osadzenia ich na elemencie nośnym lub zamknięcia w jakiejś strukturze.

Jednym ze sposobów zastosowania cieczy zagęszczanych ścinaniem jest ich osadzenie (impregnacja) na różnego typu materiałach włóknistych. Z opisu zgłoszenia patentowego US 2006/0234577 znana jest impregnacja włókien aramidowych lub innych o podobnych właściwościach wytrzymałościowych. Impregnacja tego typu włókien cieczami zagęszczanymi ścinaniem pozwala na zwiększenie ich właściwości ochronnych, co może być wykorzystane w produkcji kamizelek kuloodpornych. Z opisu patentowego US 4425080 znana jest impregnacja różnego typu elastycznych tkanin w postaci taśmy, co pozwala otrzymać materiały o zwiększonych właściwościach tłumienia drgań mające zastosowanie w okładzinach turbin silników odrzutowych. W zależności od składu masy zagęszczanej ścinaniem i jej lepkości można zastosować różne sposoby impregnacji. Jednym z nich jest dodanie do cieczy lotnego rozpuszczalnika o niskiej temperaturze wrzenia, który jest obojętny w stosunku do składników cieczy i z nimi nie reaguje. Najczęściej stosuje się do tego alkohol etylowy. Maty nasącza się mieszaniną cieczy w dodatkowym rozpuszczalniku, po czym nadmiar cieczy usuwa poprzez odciśnięcie. Następnie maty poddawane są działaniu podwyższonej temperatury w celu odparowania dodanego rozpuszczalnika [Decker, M.J., Haibach C.J., Nama C.H., Wagner N.J., Wetzel E.D., Composites Science and Technology, 2007, 67, 565; patent US 7 498 276 B2; zgłoszenia patentowe: US 2014/0143927, US 2013/0160638 i WO 2007146703]. Innym sposobem na impregnację materiału, znanym z publikacji [Tan V.B.C., Tay T.E., Teo W.K., International Journal of Solids and Structures, 2005, 42, 1561], jest zastosowanie cieczy zagęszczanej ścinaniem z fazą dyspergującą dobrze zwilżającą włókna maty. Włókna amidowe impregnowane były za pomocą cieczy dylatancyjnych bazujących na układach wodnych zawiesiny proszków SiO2. Badania wykazały, że materiał aramidowy zaimpregnowany zawiesiną zagęszczaną ścinaniem zwiększał swoje zdolności ochronne.

Innym sposobem immobilizowania cieczy zagęszczanych ścinaniem znanym z amerykańskich opisów patentowych [US 4503952, US 3833952 i US 4759428], jest ich zamknięcie pomiędzy dwoma pracującymi elementami. Z reguły jeden z elementów jest nieruchomy. W momencie zmiany położenia jednego z elementów względem drugiego (np. obrót lub przesuw) generuje się naprężenie ścinające powodujące skokowy wzrost lepkości cieczy zagęszczanej ścinaniem wypełniającej przestrzeń pomiędzy tymi elementami, przeciwdziałający ruchowi elementów. Tego typu rozwiązania stosuje się przy produkcji różnego typu amortyzatorów.

Z amerykańskich zgłoszeń patentowych US 2013/0061739 i US 2006/0234572 znane jest rozwiązanie polegające na zamknięciu cieczy zagęszczanych ścinaniem w porowatym materiale o porach otwartych lub zamkniętych. Jako materiał porowaty wykorzystuje się różnego typu pianki o dużej porowatości otwartej z porami przelotowymi. Jeżeli powierzchni nasączonego materiału porowatego nie pokryje się innym materiałem zamykającym pory, to w takim przypadku mówimy o materiale o porach otwartych. Jednak w trakcie użytkowania ciecz zagęszczana ścinaniem może wypływać przez niezabezpieczone pory, co powoduje że otrzymany materiał nie zachowuje swoich właściwości w czasie i jego właściwości użytkowe są mocno ograniczone. Dlatego przeważnie na porowaty materiał nasączony cieczą zagęszczaną ścinaniem nakłada się różnego typu powłoki uszczelniające z gumy czy też z innych materiałów polimerowych. W ten sposób skutecznie zamyka się ciecz zagęszczaną ścinaniem w materiale porowatym. Znane są także metody polegające na zdyspergowaniu cieczy zagęszczanej ścinaniem w matrycy polimerowej o odpowiednich właściwościach termoplastycznych pozwalających na wytłaczanie takiej mieszaniny lub tworzenie z niej pokryć. Takiego typu materiały kompozytowe i metody osadzania stosuje się np. do produkcji wewnętrznych lub zewnętrznych warstw składających się na osłonę kabli [zgłoszenie patentowe WO2008079584].

Znany z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US 2006/0234572 jest również sposób immobilizacji cieczy zagęszczanych ścinaniem z wykorzystaniem polimeryzacji emulsyjnej. W tym przypadku wykorzystuje się efekt niemieszalności cieczy. W przypadku cieczy zagęszczanych ścinaniem opartych na glikolach nierozpuszczalnikiem może być olej silikonowy. Podczas mieszania tworzy się dyspersja

PL 231 756 B1 w postaci drobnych kropel cieczy zagęszczanej ścinaniem w oleju silikonowym. Dyspersja taka jest często stabilizowana dodatkiem środków powierzchniowo czynnych. Następnie dodaje się reagenty wywołujące polimeryzację oleju silikonowego, w wyniku której drobne krople cieczy zagęszczanej ścinaniem są więzione w strukturze polimeru. Zamiast reakcji polimeryzacji wykorzystuje się także związki, które twardnieją w wyniku chłodzenia lub innej reakcji chemicznej.

Ciecze zagęszczane ścinaniem zostały wykorzystane w rehabilitacyjnych ochraniaczach kolan przedstawionych w opisie wzoru użytkowego CN201640523. Ochraniacz według wzoru ma kształt c ylindryczny, składa się z warstwy zewnętrznej i wewnętrznej, pomiędzy którymi umieszczona jest wkładka ochronna z jednej lub większej liczby warstw tkaniny nasączonej cieczą zagęszczaną ścinaniem. Nakolannik według wzoru jest miękki i elastyczny w stanie normalnym, natomiast przy np. uderzeniu lub gwałtownym ruchu usztywnia się, dzięki czemu zapobiega uszkodzeniu chronionego kolana.

Zgodnie z wynalazkiem ciecz zagęszczana ścinaniem została wykorzystana do wytworzenia ochraniaczy piłkarskich charakteryzujących się dużym stopniem absorpcji energii.

Nagolennik piłkarski o kształcie pasującym do goleni charakteryzuje się tym, że warstwą wewnętrzną jest co najmniej jeden element, który stanowią dwie warstwy tkaniny i/lub polichloroprenu o wysokiej wytrzymałości mechanicznej, pomiędzy którymi znajdują się graniczące ze sobą, niepołączone komory wypełnione cieczą zagęszczaną ścinaniem, a warstwą zewnętrzną jest płytka z wytrzymałego mechanicznie i lekkiego polimeru, korzystnie polipropylenu lub polietylenu.

Korzystnie wyprofilowana do kształtu goleni płytka zewnętrzna ma grubość 2-3 mm, wysokość 18-22 cm oraz szerokość na górze 14-16 cm i na dole 9-11 cm.

Jako tkaninę o wysokiej wytrzymałości korzystnie stosuje się tkaninę wykonaną z włókien poliamidowych lub poliaramidowych, np. poli(p-fenylotereftalanoamidu), poli(izoftalano-1,3-fenylodiamidu), poliamidu 6, poliamidu 66, korzystnie z powłoką poliuretanową, korzystnie apreturowaną politetrafluoroetylenem. Korzystnie stosuje się tkaniny o grubości w zakresie od 0,5 do 1,5 mm. Korzystnie stosuje się tkaniny o wydłużeniu przy zerwaniu minimum 200% i wytrzymałości minimum 1,10 N/mm².

Korzystnie stosuje się polichloropren pokryty warstwą elastomeru poliuretanowego, silikonu lub dżerseju. Korzystnie stosuje się pokrycie po wewnętrznej stronie polichloroprenu. Korzystnie stosuje się polichloropren o grubości od 2,5 do 5 mm. Korzystnie stosuje się polichloropren o wydłużeniu przy zerwaniu minimum 200% i wytrzymałości minimum 1,10 N/mm².

Korzystnie do połączenia warstwy tkaniny i/lub polichloroprenu z płytką zewnętrzną stosuje się nity lub nici poliamidowe lub poliestrowe.

Korzystnie jako ciecz zagęszczaną ścinaniem stosuje się zawiesinę ceramiczną o lepkości nie mniejszej niż 4000 Pa-s przy szybkości ścinania 0,1 s^-1, w której krzemionka jest zdyspergowana w ciekłym związku organicznym, korzystnie w glikolu, takim jak np. glikol polietylenowy, polipropylenowy, etylenowy.

Korzystnie stosuje się ciecz zagęszczaną ścinaniem zawierającą mieszaninę nanokrzemionki i elastycznych, suchych polimerowych mikrosfer ekspandowanych wypełnionych gazem, o średniej wielkości cząstek od 15 do 85 μm, oraz o gęstości od 25 do 70 kg/m³, przy czym udział krzemionki wynosi od 7 do 40% obj. w stosunku do objętości całej zawiesiny ceramicznej, a całkowite stężenie fazy stałej w zawiesinie wynosi od 15 do 70% obj. Taka ciecz zagęszczana ścinaniem jest znana z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.405332.

Jako ciecz zagęszczaną ścinaniem można także stosować ceramiczną masę, w której fazę stałą stanowi mieszanina krzemionki i polimerowych mikrosfer ekspandowanych gazem, przy czym stężenie fazy stałej wynosi od 45 do 75% obj., stężenie krzemionki wynosi powyżej 40% obj., udział procentowy mikrosfer polimerowych wynosi od 1 do 50% obj., zaś mikrosfery polimerowe mają gęstość od 0,01 do 0,10 g/cm³ i wielkość od 1 do 100 μm.

Komory wypełnione cieczą zagęszczaną ścinaniem są utworzone przez odpowiednie rozmieszczenie szwów łączących dwie warstwy tkaniny lub polichloroprenu, sąsiadują ze sobą, i mogą mieć dowolny kształt, liczbę i wielkość. Korzystnie komory mają kształt prostokątów, rombów, trapezów, trójkątów, plastrów miodu. Korzystnie stosuje się ciecz zagęszczaną ścinaniem w ilości od 3 do 5 ml na jedną komorę.

Nagolennik według wynalazku otrzymuje się w ten sposób, że na tkaninie umieszcza się porcje cieczy zagęszczanej ścinaniem w odpowiednich odstępach. Następnie przykrywa się drugą warstwą tkaniny i zszywa się obie warstwy tkaniny prowadząc szwy pomiędzy porcjami cieczy zagęszczanej ścinaniem w celu jej unieruchomienia. Korzystne jest zastosowanie dwóch lub więcej tak przygotowaPL 231 756 B1 nych elementów poprzez złożenie ich ze sobą tak, aby strefy z cieczą zagęszczaną ścinaniem sąsiadujących materiałów nie nakładały się na siebie. Tak przygotowany materiał kompozytowy przyszywa się do płytki szwem umieszczonym w odległości 1-3 mm od krawędzi płytki.

Nagolennik według wynalazku zapewnia większy stopień absorbowania energii i tym samym siły uderzenia w znacznie mniejszym stopniu przenoszone są na goleń. Zapewnia to większą ochronę nogi przed urazami. Poza tym odznacza się wysoką elastycznością, dzięki czemu dobrze przylega do kończyny dolnej, tym samym zwiększając komfort użytkowania.

Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach i na rysunku, na którym Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 6, Fig. 7, Fig. 10. Fig. 11, Fig. 12 przedstawiają schematyczny widok nagolennika z komorami w kształcie prostokątów, trapezów i trójkątów i plastrów miodu.

P r z y k ł a d 1

Do wykonania nagolennika użyto cieczy zagęszczanej ścinaniem przygotowanej jak opisano poniżej oraz tkaniny odznaczającej się wysoką wytrzymałością o nazwie Cordura, wykonanej z włókien poliamidowych z powłoką poliuretanową apreturowaną Teflonem firmy DuPont.

Do pikowania i łączenia elementów materiału kompozytowego stosowano nić poliamidową typu

Ares.

Do wytworzenia 150 cm³ ceramicznej masy zagęszczanej ścinaniem użyto 147,0 g krzemionki sferycznej o wielkości ziarna 0,1-0,2 gm i gęstości równej 1,96 g/cm³ oraz 75,4 g glikolu polipropylenowego o masie molowej 2000 g/mol. Stosunek fazy stałej do fazy ciekłej wynosił 50:50% obj. Proces homogenizacji trwał 3 godziny. W ten sposób uzyskano jednorodną zawiesinę o właściwościach reologicznych stabilnych w funkcji czasu. Otrzymany układ charakteryzował się efektem zagęszczania ścinaniem równym ok. 5300 Pa-s. Gęstość zawiesiny wynosiła 1,48 g/cm³.

Na tkaninie w kształcie trapezu o wymiarach: górna podstawa - 17 cm, dolna podstawa - 13 cm, wysokość - 23 cm, grubość - 0,5 mm umieszczono równomiernie 24 porcje cieczy zagęszczanej ścinaniem w odstępach 3 cm, w tym 18 porcji po 3 ml oraz 6 porcji po 2 ml w węższej części trapezu, jak pokazano na Fig. 1. Następnie przykryto całość drugą warstwą tkaniny o tych samych wymiarach i zszyto obie warstwy tkaniny prowadząc szwy pomiędzy porcjami cieczy zagęszczanej ścinaniem w celu jej unieruchomienia. Przygotowano drugi arkusz materiału kompozytowego w analogiczny sposób z tą różnicą, że na tkaninie umieszczono równomiernie 18 porcji po 3 ml cieczy zagęszczanej ścinaniem, jak pokazano na Fig. 2. Następnie złożono je ze sobą tak, aby strefy z cieczą zagęszczaną ścinaniem sąsiadujących materiałów nie nakładały się na siebie (leżały naprzemiennie), jak pokazano na Fig. 3. Tak przygotowany materiał kompozytowy przyszyto do płytki polipropylenowej, wyprofilowanej do kształtu goleni o grubości 2 mm, wysokości 21 cm oraz szerokości na górze 15 cm i na dole 11 cm, szwem umieszczonym w odległości 2 mm od krawędzi płytki. Nadmiarowy materiał obcięto. Całkowita grubość przygotowanego materiału kompozytowego wynosiła 1 cm, co odpowiadało grubości standardowego nagolennika piłkarskiego.

Wykonany nagolennik został przebadany na stanowisku do badania zdolności pochłaniania energii uderzenia wykonanym na podstawie brytyjskiej normy: BS 7971-4:2002. Wyniki przedstawiono na wykresie Fig. 4, obrazującym procentową ilość zaabsorbowanej siły uderzenia dla nagolennika według przykładu 1 (Cordura + STF = Shear Thickening Fluid z ang. ciecz zagęszczana ścinaniem) oraz nagolennika dostępnego na rynku, składającego się z zewnętrznej tarczy wykonanej z polipropylenu i wewnętrznej elastycznej pianki z kopolimeru etylenu z octanem winylu. Nagolennik według wynalazku pochłaniał 61% siły uderzenia.

P r z y k ł a d 2

Nagolennik w przykładzie 2 wytworzono analogicznie jak nagolennik w przykładzie 1, przy czym nagolennik składał się z jednego arkusza materiału kompozytowego przyszytego do płytki polipropylenowej. Grubość materiału kompozytowego wynosiła 6 mm.

Na Fig. 5 przedstawiono procent zaabsorbowanej siły uderzenia ochraniacza wykonanego według przykładu 2, w porównaniu z nagolennikiem komercyjnym, jak w przykładzie 1. Badania wykonano na stanowisku do badania zdolności pochłaniania energii uderzenia wykonanym na podstawie brytyjskiej normy: BS 7971-4:2002. Nagolennik według wynalazku pochłaniał 54% siły uderzenia.

P r z y k ł a d 3

Nagolennik w przykładzie 3 wytworzono analogicznie jak nagolennik w przykładzie 1, przy czym na pierwszej warstwie tkaniny rozmieszczono równomiernie w 3 rzędach 12 porcji cieczy zagęszczanej ścinaniem po 6 ml, w odstępach 6 cm (Fig. 6) a na drugiej warstwie tkaniny w 2 rzędach 6 porcji cieczy zagęszczanej ścinaniem (Fig. 7). Całkowita grubość materiału kompozytowego wynosiła 1 cm.

PL 231 756 B1

Na Fig. 8 przedstawiono procent zaabsorbowanej siły uderzenia ochraniacza wykonanego według przykładu 3, w porównaniu z nagolennikiem komercyjnym, jak we wcześniejszych przykładach. Badania wykonano na stanowisku do badania zdolności pochłaniania energii uderzenia wykonanym na podstawie brytyjskiej normy: BS 7971-4:2002. Nagolennik według wynalazku pochłaniał 63% siły uderzenia.

P r z y k ł a d 4

Nagolennik w przykładzie 4 wytworzono analogicznie jak nagolennik w przykładzie 1, przy czym zamiast Cordury do immobilizacji wykorzystano kauczuk syntetyczny CR-103 o grubości 2,5 mm firmy Baracuda, pokryty warstwą lycry od wewnętrznej strony, w celu uniemożliwienia wypłynięcia cieczy pod wpływem nacisku. Całkowita grubość materiału kompozytowego wynosiła 1,8 cm.

Na Fig. 9 przedstawiono procent zaabsorbowanej siły uderzenia ochraniacza wykonanego według przykładu 4, w porównaniu z nagolennikiem komercyjnym, jak we wcześniejszych przykładach. Badania wykonano na stanowisku do badania zdolności pochłaniania energii uderzenia wykonanym na podstawie brytyjskiej normy: BS 7971-4:2002. Nagolennik według wynalazku pochłaniał 63% siły uderzenia.

P r z y k ł a d 5

Nagolennik w przykładzie 6 wytworzono analogicznie jak nagolennik w przykładzie 1, przy czym zastosowano inne rozmieszczenie szwów pomiędzy komorami wypełnionymi cieczą zagęszczaną ścinaniem. Na pierwszym arkuszu tkaniny umieszczono 29 porcji po 2 ml cieczy zagęszczanej ścinaniem i zszyto w taki sposób, by szwy tworzyły strukturę plastra miodu (Fig. 10). Na drugim arkuszu umieszczono 28 porcji po 2 ml cieczy zagęszczanej ścinaniem i zszyto w taki sposób, by szwy tworzyły strukturę plastra miodu (Fig. 11). Oba arkusze złożono w taki sposób, by fragmenty zawierające ciecz zagęszczaną ścinaniem w obu arkuszach leżały naprzemiennie (Fig. 12).

Grubość materiału kompozytowego wynosiła 1 cm, co odpowiadało grubości standardowego nagolennika piłkarskiego. Na Fig. 13 przedstawiono procent zaabsorbowanej siły uderzenia ochraniacza wykonanego według przykładu 5, w porównaniu z nagolennikiem komercyjnym, jak we wcześniejszych przykładach. Badania wykonano na stanowisku do badania zdolności pochłaniania energii uderzenia wykonanym na podstawie brytyjskiej normy: BS 7971-4:2002. Nagolennik według wynalazku pochłaniał 62% siły uderzenia.

Zastrzeżenia patentowe

Claims (19)

1. Nagolennik piłkarski o kształcie pasującym do goleni składający się z warstwy wewnętrznej i zewnętrznej pomiędzy którymi znajdują się komory wypełnione płynem, znamienny tym, że warstwą wewnętrzną jest co najmniej jeden element, który stanowią dwie warstwy tkaniny i/lub polichloroprenu o wysokiej wytrzymałości mechanicznej, pomiędzy którymi znajdują się graniczące ze sobą, niepołączone komory wypełnione cieczą zagęszczaną ścinaniem, a warstwą zewnętrzną jest płytka z wytrzymałego mechanicznie i lekkiego polimeru.

2. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwą zewnętrzną jest płytka z polipropylenu lub polietylenu.

3. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że tkanina o wysokiej wytrzymałości ma grubość w zakresie od 0,5 do 1,5 mm, wydłużenie przy zerwaniu minimum 200% i wytrzymałość minimum 1,10 N/mm².

4. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że tkanina o wysokiej wytrzymałości jest wykonana z włókien poliamidowych lub poliaramidowych.

5. Nagolennik według zastrz. 4, znamienny tym, że tkaniną o wysokiej wytrzymałości jest poli(p-fenylotereftalanoamid), poli(izoftalano-1,3-fenylodiamid), poliamid 6, poliamid 66.

6. Nagolennik według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że tkanina o wysokiej wytrzymałości posiada powłokę poliuretanową, korzystnie apreturowaną politetrafluoroetylenem.

7. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że polichloropren charakteryzuje się wydłużeniem przy zerwaniu minimum 200% i wytrzymałością minimum 1,10 N/mm².

8. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa polichloroprenu ma grubość od 2,5 do 5 mm.

9. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że polichloropren jest pokryty warstwą elastomeru poliuretanowego, silikonu lub dżerseju, korzystnie po wewnętrznej stronie.

PL 231 756 B1

10. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że komory wypełnione cieczą zagęszczaną ścinaniem są utworzone przez odpowiednie rozmieszczenie szwów łączących dwie warstwy tkaniny lub polichloroprenu.

11. Nagolennik według zastrz. 1 albo 10, znamienny tym, że komory mają kształt prostokątów, rombów, trapezów, trójkątów, plastrów miodu.

12. Nagolennik według zastrz. 1 albo 10, znamienny tym, że stosuje się ciecz zagęszczaną ścinaniem w ilości od 3 do 5 ml na jedną komorę.

13. Nagolennik według zastrz, 1, znamienny tym, że warstwę wewnętrzną łączy się z płytką zewnętrzną za pomocą nitów lub nici poliamidowych lub poliestrowych.

14. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ciecz zagęszczaną ścinaniem stosuje się zawiesinę ceramiczną o lepkości nie mniejszej niż 4000 Pa-s przy szybkości ścinania 0,1 s^-1, w której krzemionka jest zdyspergowana w ciekłym związku organicznym.

15. Nagolennik według zastrz. 14, znamienny tym, że ciekłym związkiem organicznym jest glikol, korzystnie glikol polietylenowy, polipropylenowy, etylenowy.

16. Nagolennik według zastrz. 1 albo 14, znamienny tym, że ciecz zagęszczana ścinaniem zawiera mieszaninę nanokrzemionki i elastycznych, suchych polimerowych mikrosfer ekspandowanych wypełnionych gazem, o średniej wielkości cząstek od 15 do 85 μm, oraz o gęstości od 25 do 70 kg/m³, przy czym udział krzemionki wynosi od 7 do 40% obj. w stosunku do objętości całej zawiesiny ceramicznej, a całkowite stężenie fazy stałej w zawiesinie wynosi od 15 do 70% obj.

17. Nagolennik według zastrz. 1 albo 14, znamienny tym, że jako ciecz zagęszczaną ścinaniem stosuje się ceramiczną masę, w której fazę stałą stanowi mieszanina krzemionki i polimerowych mikrosfer ekspandowanych gazem, przy czym stężenie fazy stałej wynosi od 45 do 75% obj., stężenie krzemionki wynosi powyżej 40% obj., udział procentowy mikrosfer polimerowych wynosi od 1 do 50% obj., zaś mikrosfery polimerowe mają gęstość od 0,01 do 0,10 g/cm³ i wielkość od 1 do 100 μm.

18. Sposób wytwarzania nagolennika określonego w zastrzeżeniu 1, znamienny tym, że na tkaninie i/albo polichloroprenie o wysokiej wytrzymałości mechanicznej umieszcza się porcje cieczy zagęszczanej ścinaniem w odpowiednich odstępach, po czym przykrywa się drugą warstwą tkaniny i/albo polichloroprenu i zszywa się obie warstwy tkaniny prowadząc szwy pomiędzy porcjami cieczy zagęszczanej ścinaniem, po czym tak przygotowany element wewnętrzny przyszywa się do płytki zewnętrznej.

19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że składa się ze sobą dwa lub więcej elementów wewnętrznych tak, aby strefy z cieczą zagęszczaną ścinaniem sąsiadujących materiałów nie nakładały się na siebie.