PL231979B1 - Nagolennik piłkarski i sposób wytwarzania nagolennika - Google Patents

Description

Opis wynalazku

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 Poroń 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 kaolin-based 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 231 979 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., Halbach 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 w postaci drobnych kropel cieczy zagęszczanej ścinaniem w oleju silikonowym. Dyspersja taka jest

PL 231 979 B1 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 cylindryczny, 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 stanowi płytka zewnętrzna z wytrzymałego mechanicznie i lekkiego polimeru, korzystnie z polietylenu lub polipropylenu, połączona od strony wewnętrznej z kieszenią wykonaną z tkaniny o wysokiej wytrzymałości mechanicznej, w której umieszczony jest wkład w postaci elastycznej matrycy silikonowej ze znajdującymi się wewnątrz matrycy połączonymi lub niepołączonymi komorami wypełnionymi cieczą zagęszczaną ścinaniem.

Korzystnie tkaniną o wysokiej wytrzymałości mechanicznej jest polichloropren albo tkanina wykonana z włókien poliamidowych lub poliaramidowych, korzystnie z poli(p-fenylotereftalanoamidu), poli(izoftalano-1,3-fenylodiamidu), poliamidu 6, poliamidu 66.

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

Korzystnie płytka zewnętrzna jest połączona z kieszenią szwem umieszczonym w odległości 1 -3 mm od krawędzi płytki.

Korzystnie komory wypełnione cieczą zagęszczaną ścinaniem mają kształt walców o średnicy od 1 do 5 cm i wysokości od 0,3 do 1,5 cm. Korzystnie są one ułożone w rzędach równolegle lub z przesunięciem co drugiego rzędu o połowę odległości między komorami. Korzystnie odległość między komorami wynosi od 0,2 do 1 cm, w zależności od wielkości form. Korzystnie w nagolenniku znajduje się od 5 do 20 komór w zależności od ich wielkości i rozmieszczenia.

Korzystnie nagolennik od strony wewnętrznej i zewnętrznej zawiera system kanalików wentylacyjnych zapewniających dobrą wentylację oraz łatwe odparowanie potu. Korzystnie kanaliki mają głębokość i szerokość 2-3 mm i rozmieszczone są równomiernie pomiędzy komorami zawierającymi ciecz zagęszczaną ścinaniem wzdłuż i/albo wszerz całego nagolennika. Korzystnie kanaliki zewnętrzne są połączone z kanalikami wewnętrznymi otworami, korzystnie umieszczonymi w punktach przecięcia się kanalików wentylacyjnych, korzystnie o średnicy 4-6 mm.

Korzystnie stosuje się elastyczny silikon charakteryzujący się wydłużeniem przy zerwaniu powyżej 400% i wytrzymałości na rozciąganie powyżej 3,5 MPa.

Korzystnie silikon może być wypełniony mikrosferami polimerowymi w celu obniżenia gęstości układu. Mikrosfery korzystnie mają gęstość od 0,03 do 0,10 g/cm³.

Korzystnie silikon zawiera środek bakteriobójczy, taki jak nanosrebro, dichlorofenol i heksachlorofenol, korzystnie w ilości od 0,01 do 0,2%.

Korzystnie matryca silikonowa ma grubość od 0,5 do 2 cm.

Korzystnie jako ciecz zagęszczaną ścinaniem stosuje się zawiesinę ceramiczną, 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 dylatancyjna 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 0,03 do 0,10 g/cm³ i wielkość od 1 do 100 μm.

PL 231 979 B1

Nagolenniki według wynalazku otrzymuje się w ten sposób, że do formy wykonanej np. z polimetakrylanu metylu), której dno zawiera występy nadające kształt kanałom po wewnętrznej stronie wkładu, wylewa się pierwszą część kompozycji silikonowej otrzymując podstawę wkładu. Po usieciowaniu na podstawie umieszcza się stempel, wykonany np. z polimetakrylanu metylu), nadający kształt komorom z lub bez połączeń i zalewa się kolejną częścią kompozycji silikonowej. Po usieciowaniu wyjmuje się stempel i w otrzymane otwory wprowadza się ciecz zagęszczaną ścinaniem. Następnie ciecz zagęszczaną ścinaniem zamyka się w matrycy poprzez wylanie ostatniej części kompozycji silikonowej i przyciśnięcie jej drugim stemplem, wykonanym np. z polimetakrylanu metylu), nadającym kształt kanałom po zewnętrznej stronie wkładu. Po usieciowaniu ostatnia część kompozycji silikonowej tworzy nieprzenikalną barierę.

Otrzymany materiał kompozytowy zawierający ciecz zagęszczaną ścinaniem wkłada się od góry do kieszeni przymocowanej do płytki polipropylenowej. Umożliwia to pranie i dezynfekcję nagolennika.

Nagolenniki według wynalazku zapewniają 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 nagolennik 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 przedstawia schematyczny widok nagolennika z komorami ułożonymi w rzędach równolegle, Fig. 2 schematyczny widok nagolennika z komorami ułożonymi z przesunięciem co drugiego rzędu o połowę odległości między komorami, Fig. 3 przedstawia schematyczny widok nagolennika z komorami niepołączonymi, Fig. 4 przedstawia schematyczny widok nagolennika z komorami połączonymi Fig. 5 przedstawia rozmieszczenie komór niepołączonych w matrycy silikonowej, a Fig. 7 przedstawia rozmieszczenie komór połączonych w matrycy polimerowej.

P r z y k ł a d 1

Do wytworzenia nagolennika piłkarskiego użyto cieczy zagęszczanej ścinaniem przygotowanej jak opisano poniżej, zamkniętej w matrycy z silikonu formierskiego firmy Blik (MM922) o wymiarach: górna podstawa - 15 cm, dolna podstawa - 11 cm, wysokość - 21 cm.

Do wytworzenia 150 cm³ cieczy zagęszczanej ścinaniem użyto 147,0 g krzemionki sferycznej o wielkości ziarna 0,1-0,2 μm 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 wzrostem lepkości od wartości 743 Pa-s do 6050 Pa-s, dając skok lepkości równy ok. 5307 Pa-s. Gęstość zawiesiny wynosiła 1,48 g/cm³.

Matrycę silikonową w kształcie trapezu o wymiarach: górna podstawa - 15 cm, dolna podstawa 11 cm, wysokość - 21 cm, grubość - 1 cm wytworzono poprzez zmieszanie bazy silikonowej (MM922) oraz katalizatora (MM kat. B-5) w stosunku 100 : 5, mikrosfer polimerowych (AkzoNobel, 461DE20d70) oraz nanosrebra jako środka bakteriobójczego w ilości 0,01% umieszczenie ich w wykonanej z polimetakrylanu metylu) formie, której dno zawierało występy o szerokości i wysokości równych 2 mm nadające kształt kanałom po wewnętrznej stronie wkładu o kształcie przedstawionym na Fig. 3. Puste w środku mikrosfery polimerowe zastosowano w celu obniżenia masy nagolennika.

Po usieciowaniu bazy silikonowej na podstawie umieszczono stempel, wykonany z polimetakrylanu metylu), nadający kształt 18 cylindrycznym komorom o wysokości 0,5 cm i średnicy 2 cm oraz 6 o średnicy 1,25 cm rozmieszczonym równomiernie w matrycy silikonowej (zgodnie z Fig. 5) i zalano kolejną częścią kompozycji silikonowej.

Po usieciowaniu, puste miejsca w formie silikonowej napełniono cieczą zagęszczaną ścinaniem oraz zalano warstwą silikonu o grubości 2,5 mm i przyciśnięto ją drugim stemplem wykonanym z polimetakrylanu metylu) zawierającym występy o szerokości i wysokości równych 2 mm nadającym kształt kanalikom po zewnętrznej stronie wkładu. Po usieciowaniu w miejscach przecięcia kanalików wycięto otwory wentylacyjne o średnicy 4 mm, które w połączeniu z kanalikami na powierzchni i na spodzie zapewniały dobrą wentylację oraz łatwe odparowanie potu.

Do polipropylenowej, wyprofilowanej do kształtu goleni płytki o grubości 2 mm, wysokość 21 cm oraz szerokość na górze 15 cm i na dole 11 cm przyszyto szwem umieszczonym w odległości 2 mm od krawędzi płytki kieszeń wykonaną z neoprenu. W kieszeni umieszczono przygotowany wkład kompozytowy.

PL 231 979 B1

Tak wykonany nagolennik został przetestowany na stanowisku do badania zdolności pochłaniania energii uderzenia wykonanym na podstawie brytyjskiej normy: BS 7971-4:2002. Wyniki przestawiono na wykresie Fig. 6, obrazującym procentową ilość zaabsorbowanej siły uderzenia dla nagolennika według przykładu 1 (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 70% siły uderzenia.

P r z y k ł a d 2

Nagolennik oparty na cieczy zagęszczanej ścinaniem immobilizowanej poprzez osadzenie w matrycy silikonowej o budowie podobnej, jak w przykładzie 1 różni się tym, że wypełnione cieczą zagęszczaną ścinaniem komory w postaci walców połączone są ze sobą za pomocą kanałów o przekroju prostokąta o długości boków 2 i 5 mm jak pokazano na Fig. 7. Układ walców połączonych kanałami wykonano stosując odpowiedni stempel.

Tak wykonany nagolennik został przetestowany na stanowisku do badania zdolności pochłaniania siły uderzenia wykonanym na podstawie brytyjskiej normy: BS 7971-4:2002. Nagolennik według wynalazku pochłaniał 66% siły uderzenia.

P r z y k ł a d 3

Nagolennik oparty na cieczy zagęszczanej ścinaniem immobilizowanej poprzez osadzenie w matrycy silikonowej o budowie podobnej jak w przykładzie 1 różni się tym, że grubość matrycy silikonowej wynosi 8 mm, a wysokość komór wypełnionych cieczą zagęszczaną ścinaniem wynosi 3 mm.

Tak wykonany nagolennik został przetestowany na stanowisku do badania zdolności pochłaniania siły uderzenia wykonanym na podstawie brytyjskiej normy: BS 7971-4:2002. Nagolennik pochłaniał 68% siły uderzenia.

P r z y k ł a d 4

Nagolennik oparty na cieczy zagęszczanej ścinaniem immobilizowanej poprzez osadzenie w matrycy silikonowej o budowie podobnej jak w przykładzie 2 różni się tym, że grubość matrycy silikonowej wynosi 8 mm, wysokość komór wypełnionych cieczą zagęszczaną ścinaniem wynosi 3 mm, a kanały łączące komory mają przekrój prostokąta o bokach 1 i 5 mm.

Tak wykonany nagolennik został przetestowany na stanowisku do badania zdolności pochłaniania siły uderzenia wykonanym na podstawie brytyjskiej normy: BS 7971-4:2002. Nagolennik pochłaniał 64% siły uderzenia.

P r z y k ł a d 5

Nagolennik oparty na cieczy zagęszczanej ścinaniem immobilizowanej poprzez osadzenie w matrycy silikonowej o budowie podobnej jak w przykładzie 2 różni się tym, że kanały łączące wypełnione cieczą zagęszczaną ścinaniem komory w postaci walców mają przekrój prostokąta o wysokości 0,2 cm i szerokości 1 cm.

Tak wykonany nagolennik został przetestowany na stanowisku do badania zdolności pochłaniania siły uderzenia wykonanym na podstawie brytyjskiej normy: BS 7971-4:2002. Nagolennik pochłaniał 68% siły uderzenia.

Claims (18)

1. Zastrzeżenia patentowe

   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 warstwę zewnętrzną stanowi płytka z wytrzymałego mechanicznie i lekkiego polimeru, a warstwę wewnętrzną stanowi kieszeń wykonana z tkaniny o wysokiej wytrzymałości mechanicznej, w której umieszczony jest wkład w postaci elastycznej matrycy silikonowej ze znajdującymi się wewnątrz połączonymi lub niepołączonymi komorami wypełnionymi cieczą zagęszczaną ścinaniem.
2. 2. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwą zewnętrzną jest płytka z polipropylenu lub polietylenu.
3. 3. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że tkaniną o wysokiej wytrzymałości mechanicznej jest polichloropren albo tkanina wykonana z włókien poliamidowych lub poliaramidowych.
4. 4. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że płytka zewnętrzna jest połączona z kieszenią szwem umieszczonym w odległości 1-3 mm od krawędzi płytki.

   PL 231 979 B1
5. 5. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że komory wypełnione cieczą zagęszczaną ścinaniem mają kształt walców o średnicy od 1 do 5 cm i wysokości od 0,3 do 1,5 cm.
6. 6. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że komory są ułożone w rzędach równolegle lub z przesunięciem co drugiego rzędu o połowę odległości między komorami.
7. 7. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że odległość między komorami wynosi od 0,2 do 1 cm.
8. 8. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera od 5 do 20 komór.
9. 9. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że od strony wewnętrznej i zewnętrznej zawiera system kanalików wentylacyjnych, korzystnie o głębokości i szerokości 2-3 mm.
10. 10. Nagolennik według zastrz. 9, znamienny tym, że kanaliki zewnętrzne są połączone z kanalikami wewnętrznymi otworami, korzystnie umieszczonymi w punktach przecięcia się kanalików wentylacyjnych, korzystnie o średnicy 4-6 mm.
11. 11. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że matryca jest wykonana z elastycznego silikonu charakteryzującego się wydłużeniem przy zerwaniu powyżej 400% i wytrzymałości na rozciąganie powyżej 3,5 MPa.
12. 12. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że silikon jest wypełniony mikrosferami polimerowymi o gęstości od 0,03 do 0,10 g/cm³.
13. 13. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że silikon zawiera środek bakteriobójczy, taki jak nanosrebro, dichlorofenol i heksachlorofenol, korzystnie w ilości od 0,01 do 0,2%.
14. 14. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że matryca silikonowa ma grubość od 0,5 do 2 cm.
15. 15. Nagolennik według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ciecz zagęszczaną ścinaniem zawiera zawiesinę ceramiczną, w której krzemionka jest zdyspergowana w ciekłym związku organicznym, korzystnie w glikolu, takim jak np. glikol polietylenowy, polipropylenowy, etylenowy.
16. 16. Nagolennik według zastrz. 1 albo 15, znamienny tym, że 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.
17. 17. Nagolennik według zastrz. 1 albo 15, 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 0,03 do 0,10 g/cm³ i wielkość od 1 do 100 μm.
18. 18. Sposób otrzymywania nagolennika określonego w zastrz. 1, znamienny tym, że do formy, której dno zawiera występy nadające kształt kanałom po wewnętrznej stronie wkładu, wylewa się pierwszą część kompozycji silikonowej otrzymując podstawę wkładu, a po usieciowaniu na podstawie umieszcza się stempel, nadający kształt komorom z lub bez połączeń i zalewa się kolejną częścią kompozycji silikonowej, zaś po usieciowaniu wyjmuje się stempel i w otrzymane otwory wprowadza się ciecz zagęszczaną ścinaniem, po czym ciecz zagęszczaną ścinaniem zamyka się w matrycy poprzez wylanie ostatniej części kompozycji silikonowej i przyciśnięcie jej drugim stemplem, nadającym kształt kanałom po zewnętrznej stronie wkładu.