TWI743855B - 頭盔及其生產製程 - Google Patents

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艾咪 路易斯 朋馬林
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瑞典商米帕斯公司
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Abstract

本發明提供一種頭盔，其包括第一組件及第二組件，該第一組件與該第二組件之間具有滑動界面，其中該滑動界面係提供在該第一組件及第二組件之各自滑動表面之間，及該第一組件包含聚酮。

Description

頭盔及其生產製程
本發明係關於頭盔。特定言之，本發明係關於包括滑動界面介於兩個組件之間之頭盔。
已知頭盔用於各種活動中。此等活動包括戰鬥及工業目的，諸如士兵之防護頭盔及例如由建築者、礦工或工業機械之操作者使用之安全帽或頭盔。頭盔在體育活動中亦常見。例如，防護頭盔可用於冰球、騎行、騎摩托車、汽車賽車、滑雪、單板滑雪、滑冰、滑板、馬術活動、美式足球、棒球、橄欖球、足球、板球、曲棍網兜球、攀岩、高爾夫、氣槍及彩彈射擊中。
頭盔可為固定大小或可調，以配合頭部之不同大小及形狀。在一些類型之頭盔中，例如通常在冰球頭盔中，可藉由移動頭盔之部件以改變頭盔之外部及內部尺寸來提供可調性。此可藉由使頭盔具有可相對於彼此移動之兩個或更多個部件來達成。在其他情況下，例如通常在騎行頭盔中，頭盔設有用於將頭盔固定至使用者頭部之附接裝置，及其係可改變尺寸以配合使用者頭部同時頭盔之主體或殼保持相同尺寸之附接裝置。在一些情況下，頭盔內的舒適墊料可充當附接裝置。附接裝置亦可以複數個物理上分開部件之形式提供，例如彼此不互連之複數個舒適墊。用於將頭盔安置在使用者頭部上之此類附接裝置可與另外綁帶(例如下頜帶)一起用於進一步緊固頭盔在適當位置。此等調整機構之組合亦係可行的。
頭盔通常係由通常硬質且由塑膠或複合材料製成之外殼及稱為襯裡之能量吸收層製成。在諸如橄欖球帽(rugby scrum cap)之其他配置中，頭盔可沒有硬質外殼，且頭盔整體上可為撓性的。在任何情況下，現今，必須設計防護頭盔以便滿足某些法律要求，該等要求尤其涉及在特定負載下可能在大腦重心上發生的最大加速度。通常，進行測試，其中將稱為配備頭盔之假顱骨者進行朝著頭部之徑向撞擊。此導致現代頭盔在徑向撞擊顱骨情況下具有良好能量吸收能力。
在開發藉由吸收或消散旋轉能及/或將其再定向為平移能而非旋轉能減輕傾斜撞擊所傳遞的能量之頭盔(亦即其將切向分量及徑向分量組合)中，亦已取得進展(例如WO 2001/045526及WO 2011/139224，該兩案之全文均以引用之方式併入本文中)。(亦應注意，描述據稱可提供針對線性加速度及旋轉加速度之防護之頭盔之一個參考文獻係US2012186003-該參考文獻中的頭盔包括第一層及與該第一層相對放置之第二層，且該兩個層圍成填充能量消散流體之空間；然而，應注意，在該頭盔中接觸的兩個層之表面之間沒有滑動界面，因為其等係經前述流體隔開。)
此種傾斜衝擊(在不存在防護下)會導致腦之平移加速度及角加速度。角加速度會導致腦在顱骨內旋轉，從而對連接腦至顱骨之身體元件及亦腦本身造成損傷。
旋轉損傷之實例包括輕度創傷性腦損傷(MTBI)(諸如腦震盪)及嚴重創傷性腦損傷(STBI)(諸如硬膜下血腫(SDH))、血管震顫引起之出血及瀰漫性軸索損傷(DAI)(其可概述為由於腦組織中高剪切變形引起之神經纖維過度拉伸)。
取決於旋轉力之特徵(諸如持續時間、幅度及增加速率)，可能會遭受腦震盪、SDH、DAI或此等損傷之組合。一般而言，SDH發生在持續時間短且幅度大之加速度情況下，而DAI發生在較長且更廣泛之加速度負載情況下。
在可減少由傾斜衝擊引起的傳遞至腦之旋轉能之頭盔(諸如彼等揭示於WO 2001/045526及WO 2011/139224中者)中，頭盔之兩個部分可經結構設計以在傾斜衝擊之後相對於彼此滑動。可提供連接器，該連接器在將頭盔之部件連接在一起時，允許該等部件在衝擊下相對於彼此移動。
為提供此種頭盔，可能希望提供可相對於彼此滑動之兩個組件，從而提供滑動界面。亦可能希望能夠提供此種滑動界面而實質上不增加製造成本及/或努力。
根據本發明之一個態樣，提供一種頭盔，其包括第一組件及第二組件，該第一組件與該第二組件之間具有滑動界面，其中該滑動界面係提供在該第一組件及第二組件之各自滑動表面之間，及該第一組件包含聚酮。
以下進一步論述該第一組件及第二組件之較佳態樣。
在一第一配置中，該頭盔包括具有第一層及第二層之至少一個部分，該第一層及第二層經結構設計成在使用中分別遠離頭盔穿戴者的頭部的局部表面及靠近頭盔穿戴者的頭部的局部表面；及該頭盔經結構設計使得應頭盔上的衝擊，第一層可以在與頭部的局部表面相切的方向上相對於第二層移動。
在一第二配置中，該第一層可包括相對硬質外殼；該第二層可包括由衝擊能量吸收材料形成之殼；及該第一層及第二層中之一者可包括第一組件。
在一第三配置中，該第一層及第二層可包括由衝擊能量吸收材料形成之殼；及該第一層及第二層中之一者可包括第一組件。
在一第四配置中，該第一層可包括由衝擊能量吸收材料形成之殼；與該第一層相比，該第二層可不吸收顯著比例之衝擊能量，及該第一層及第二層中之一者可包括第一組件。該第二層可包括舒適墊料。
在一第五配置(其可為以上所定義的第一配置之一個實施例)中，該頭盔可進一步包括連接器，該連接器經結構設計成將該頭盔之第一層及第二層連接在一起但允許應該頭盔上的衝擊而沿與頭部之局部表面相切的方向相對移動；及該連接器可包括該第一組件及第二組件中之至少一者。
在一第六配置(其可為以上所定義的第二、第三或第四配置之一個實施例)中，該頭盔可進一步包括連接器，該連接器經結構設計成將該頭盔之第一層及第二層連接在一起但允許應該頭盔上的衝擊而沿與頭部之局部表面相切的方向相對移動； 其中該連接器包括第二第一組件及第二第二組件中之至少一者。
為清楚起見，描繪於圖式中之頭盔中之各個層之厚度比例在附圖中已被放大且當然可根據需要及要求進行調適。
圖1描繪旨在提供防護傾斜衝擊之論述於WO 01/45526中之類型之第一頭盔1。該類型之頭盔可為以上所論述的任何類型之頭盔。
防護頭盔1係以外殼2構成且在外殼2內部配置旨在與穿戴者的頭部接觸的內殼3。
滑動層4或滑動促進器配置在外殼體2與內殼3之間，此可使得外殼2與內殼3之間能夠移位。特定言之，滑動層4或滑動促進器可經結構設計使得在衝擊期間可在兩個部件之間發生滑動。例如，其可經結構設計以使得能夠在與對頭盔1的衝擊相關之力下滑動，預期該衝擊對於頭盔1之穿戴者係可承受的。在一些配置中，可能希望構造滑動層或滑動促進器使得摩擦係數在0.001與0.3之間及/或低於0.15。
在圖1描繪中，在頭盔1之邊緣部分中可配置將外殼2及內殼3互連之一或多個連接構件5。在一些配置中，連接器可藉由吸收能量來抵消外殼2與內殼3之間的相互移位。然而，此不為必需的。此外，甚至在存在該特徵之情況下，與在衝擊期間由內殼3吸收的能量相比，所吸收能量的量通常係最小的。在其他配置中，連接構件5可根本不存在。
此外，此等連接構件5之位置可改變(例如，定位成遠離邊緣部分，且透過滑動層4連接外殼2及內殼3)。
外殼2較佳係相對薄且堅固以便承受各種類型之衝擊。外殼2可由聚合物材料(諸如(例如)聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS))製成。有利地，聚合物材料可使用材料(諸如玻璃纖維、聚芳醯胺、Twaron、碳纖維或Kevlar)進行纖維增強。
內殼3係相當厚且充當能量吸收層。因此，其能夠阻尼或吸收對頭部的衝擊。其可有利地由泡沫材料製成，如(例如)發脹聚苯乙烯(EPS)、發脹聚丙烯(EPP)、發脹聚胺甲酸酯(EPU)、乙烯基腈泡沫；或形成蜂窩狀結構之其他材料；或應變速率敏感型泡沫，諸如以商標名PoronTM 及D3OTM 銷售的泡沫。該構造可以不同方式變化，此在下文以例如許多不同材料層出現。
內殼3係經設計以用於吸收衝擊能量。頭盔1之其他元件將有限程度地吸收該能量(例如，硬質外殼2或提供於內殼3內的所謂的「舒適墊料」)，但此不是其主要目的且其對能量吸收之貢獻係與內殼3之能量吸收相比最小。實際上，儘管一些其他元件(諸如舒適墊料)可由「可壓縮」材料製成，且因此在其他情況下被認為「能量吸收的」，但在頭盔領域中公認為，在衝擊期間吸收大量能量之意義上，出於減少對頭盔穿戴者的傷害之目的，可壓縮材料不必是「能量吸收的」。
可使用許多不同材料及實施例作為滑動層4或滑動促進器，例如油、鐵氟龍(Teflon)、微球、空氣、橡膠、聚碳酸酯(PC)、織物材料(諸如毛氈)等。此一層可具有約0.1至5 mm之厚度，但亦可使用其他厚度，取決於所選的材料及所需的性能。滑動層之數量及其定位亦可改變，及以下(參考圖3B)論述其一個實例。
作為連接構件5，例如，可使用可變形之塑膠帶或金屬帶，其等係以適宜方式錨定在外殼及內殼中。
圖2顯示防護頭盔1之功能原理，其中該頭盔1及穿戴者的顱骨10假定為半圓柱形，且該顱骨10係安裝在縱軸11上。當頭盔1受到傾斜衝擊K時，扭力及轉矩傳遞至顱骨10。衝擊力K產生對防護頭盔1之切向力KT 及徑向力KR 。在該特定情況下，僅關注頭盔旋轉切向力KT 及其效應。
如可見，力K引起外殼2相對於內殼3之移位12，連接構件5變形。利用此一配置，可達成傳遞至顱骨10之扭力之顯著減小-典型減小量可為約25%，但在一些情況下可能係高為90%之減小量。此係內殼3與外殼2之間的滑動運動減少傳遞至徑向加速度之能量之結果。
滑動運動亦可在防護頭盔1之圓周方向上發生，但此並未繪示。此可為由於外殼2與內殼3之間之圓周角旋轉之結果(亦即在衝擊期間，該外殼2可相對於內殼3旋轉一圓周角)。
防護頭盔1之其他配置亦係可行的。一些可能的變體顯示於圖3中。在圖3A中，內殼3係由相對薄的外層3''及相對厚的內層3'建構。外層3''較佳比內層3'硬，以幫助促進相對於外殼2之滑動。在圖3B中，內殼3係以與圖3A中相同的方式建構。然而，在該情況下，存在兩個滑動層4，在其等之間存在中間殼6。兩個滑動層4可視需要不同地體現且由不同材料製成。例如，一種可能性是，外滑動層之摩擦小於內滑動層之摩擦。在圖3C中，外殼2係不同於先前體現的。在該情況下，較硬外層2''覆蓋較軟內層2'。例如，內層2'可為與內殼3相同的材料。
圖4描繪亦旨在提供防護傾斜衝擊之論述於WO 2011/139224中之類型之第二頭盔1。該類型之頭盔亦可為以上所論述的任何類型之頭盔。
在圖4中，頭盔1包括類似於圖1的頭盔之內殼3之能量吸收層3。能量吸收層3之外表面可由與能量吸收層3相同的材料提供(亦即，可不存在另外外殼)，或該外表面可為等效於圖1中所顯示的頭盔之外殼2之剛性殼2(參見圖5)。在該情況下，剛性殼2可由不同於能量吸收層3之材料製成。圖4的頭盔1具有複數個通風孔7，該等通風孔係可選的，延伸穿過能量吸收層3及外殼2兩者，從而允許氣流穿過頭盔1。
提供附接裝置13，用於將頭盔1附接至穿戴者的頭部。如先前所論述，當能量吸收層3及剛性殼2無法調整大小時，此可能係期望的，因為其允許藉由調整附接裝置13的大小來容納不同大小的頭部。附接裝置13可由彈性或半彈性聚合物材料(諸如PC、ABS、PVC或PTFE)或天然纖維材料(諸如棉布)製成。例如，紡織帽或網可形成附接裝置13。
儘管顯示附接裝置13為包括具有從前側、後側、左側及右側延伸之另外帶部件之頭帶部件，但附接裝置13之特定組態可根據頭盔之組態而變化。在一些情況下，附接裝置可更像可能具有例如對應於通風孔7的位置之孔或間隙以允許氣流穿過頭盔之連續(成形)片材。
圖4亦描繪用於針對特定穿戴者調整附接裝置13之頭帶的直徑之可選調整裝置6。在其他配置中，頭帶可為彈性頭帶，在該情況下，可不包括調整裝置6。
滑動促進器4提供於能量吸收層3之徑向內側。滑動促進器4適於相對於能量吸收層或相對於經提供以用於將頭盔附接至穿戴者的頭部之附接裝置13滑動。
滑動促進器4係提供為以與以上所論述相同的方式輔助能量吸收層3相對於附接裝置13之滑動。滑動促進器4可為具有低摩擦係數之材料，或可經塗覆此一材料。
因此，在圖4頭盔中，滑動促進器可提供於能量吸收層3之最內側上或與能量吸收層3之最內側整合，從而面向附接裝置13。
然而，同樣可思及的是，滑動促進器4可提供於附接裝置13之外表面上或與附接裝置13之外表面整合，以達成在能量吸收層3與附接裝置13之間提供可滑動性之相同目的。亦即，在特定配置中，附接裝置13本身可適於充當滑動促進器4且可包含低摩擦材料。
換言之，滑動促進器4提供於能量吸收層3之徑向內側。滑動促進器亦可提供於附接裝置13之徑向外側。
當附接裝置13經形成為帽或網(如以上所論述)時，滑動促進器4可提供為低摩擦材料之貼片。
低摩擦材料可為蠟狀聚合物(諸如ΡTFΕ、ABS、PVC、PC、尼龍(Nylon)、PFA、EΕΡ、PE及UHMWPE)或可灌入潤滑劑之粉末材料。低摩擦材料可為織物材料。如所論述，該低摩擦材料可應用至滑動促進器及能量吸收層中之一者或兩者。
附接裝置13可藉助於固定構件5(諸如圖4中的四個固定構件5a、5b、5c及5d)固定至能量吸收層3及/或外殼2。此等可適於藉由以彈性、半彈性或塑性方式變形來吸收能量。然而，此不為必需的。此外，甚至在存在該特徵之情況下，與在衝擊期間由能量吸收層3吸收的能量相比，所吸收能量的量通常係最小的。
根據顯示於圖4中之配置，四個固定構件5a、5b、5c及5d係具有第一及第二部件8、9之懸架構件5a、5b、5c、5d，其中該等懸架構件5a、5b、5c、5d之該等第一部件8適於固定至附接裝置13，及該等懸架構件5a、5b、5c、5d之該等第二部件9適於固定至能量吸收層3。
圖5顯示當置於穿戴者的頭部上時的類似於圖4中的頭盔之頭盔之配置。圖5的頭盔1包括由不同於能量吸收層3之材料製成的硬質外殼2。與圖4相反，在圖5中，附接裝置13係藉助於兩個固定構件5a、5b固定至能量吸收層3，該兩個固定構件係適於吸收能量且彈性、半彈性或塑性地作用力。
對頭盔產生旋轉力之正向傾斜衝擊I顯示於圖5中。傾斜衝擊I引起能量吸收層3相對於附接裝置13滑動。附接裝置13係藉助於固定構件5a、5b固定至能量吸收層3。儘管僅顯示兩個此類固定構件，但為了清楚起見，實務上，可存在許多此類固定構件。固定構件5可藉由彈性或半彈性變形來吸收旋轉力。在其他配置中，變形可為塑性的，甚至導致固定構件5中之一者或多者被切斷。在塑性變形之情況下，在衝擊之後將需要更換至少固定構件5。在一些情況下，固定構件5中可能發生塑性變形及彈性變形之組合，亦即一些固定構件5破裂，從而塑性吸收能量，同時其他固定構件變形並彈性吸收力。
一般而言，在圖4及圖5之頭盔中，在衝擊期間，能量吸收層3藉由以與圖1頭盔之內殼相同的方式壓縮而充當衝擊吸收器。若使用外殼2，其將有助於將衝擊能量散佈於能量吸收層3上。滑動促進器4亦將允許在附接裝置與能量吸收層之間滑動。此允許消散能量之受控方式，否則該能量將作為旋轉能傳輸至腦。可藉由摩擦熱、能量吸收層變形或固定構件之變形或移位來消散能量。減少之能量傳輸導致影響腦之旋轉加速度降低，因此減少顱骨內腦之旋轉。從而降低包括MTBI及STBI(諸如硬膜下血腫、SDH、血管震顫、腦震盪及DAI)之旋轉損傷之風險。
可用於頭盔內的連接器描述於下文中。應明瞭此等連接器可用於多種情況下且不限於頭盔內使用。例如，其等可用於提供衝擊防護之其他裝置(諸如防彈衣或運動器材用墊料)中。在頭盔之情況下，連接器尤其可代替以上所論述的配置之先前已知的連接構件及/或固定構件使用。
在一配置中，連接器可與顯示於圖6中之類型之頭盔1一起使用。顯示於圖6中之頭盔具有類似於以上針對圖4及圖5論述之頭盔之組態。特定言之，頭盔具有相對硬質外殼2及能量吸收層3。頭部附接裝置係以頭盔襯裡15之形式提供。襯裡15可包括如以上所論述的舒適墊料。一般而言，與由能量吸收層3吸收的能量相比，襯裡15及/或任何舒適墊料可能不會吸收顯著比例之衝擊能量。
襯裡15可為可移除的。此可使得能夠清潔襯裡及/或可使得能夠提供經修飾以配合特定穿戴者之襯裡。
在襯裡15與能量吸收層3之間，提供由相對硬質材料(亦即比能量吸收層3更硬之材料)形成之內殼14。內殼14可經模製至能量吸收層3且可由以上結合外殼2之形成所論述的任何材料製成。
在圖6之配置中，在內殼14與襯裡15之間提供低摩擦界面。此可藉由適宜選擇用於形成襯裡15之外表面之材料或用於形成內殼14之材料中之至少一者來實施。或者或另外，可將低摩擦塗層施覆至內殼14及襯裡15之相對表面中之至少一者。或者或另外，可將潤滑劑施覆至內殼14及襯裡15之相對表面中之至少一者。
如所示，襯裡15可藉由一或多個連接器20連接至頭盔1之其餘部分，在以下進一步詳細論述。連接器20之位置之選擇及使用的連接器20之數量可取決於頭盔其餘部分之組態。
在諸如顯示於圖6中之配置中，可將至少一個連接器20連接至內殼14。或者或另外，可將連接器20中之一者或多者連接至頭盔1之其餘部分之另一部件，諸如能量吸收層3及/或外殼2。連接器20亦可連接至頭盔1之其餘部分之兩個或更多個部件。
圖7描繪頭盔1之另一替代配置。如所示，該配置之頭盔1包括舒適墊料16之複數個獨立部分。舒適墊料16之每個部分可藉由一或多個連接器20連接至頭盔之其餘部分。
舒適墊料16之部分可具有提供在舒適墊料16之部分與頭盔1之其餘部分之間的滑動界面。在此一配置中，舒適墊料16之部分可提供與顯示於圖6中之配置之襯裡15之功能類似之功能。以上所論述的用於在襯裡與頭盔之間提供滑動界面之選項亦適用於舒適墊料之部分與頭盔之間的滑動界面。
亦應瞭解，圖7之配置(亦即提供舒適墊料16之複數個獨立安裝部分，在舒適墊料16之部分與頭盔之其餘部分之間提供滑動界面)可與任何形式之頭盔(包括彼等諸如描繪於圖1至5中之在頭盔之兩個其他部件之間亦提供滑動界面之頭盔)組合。
現將描述連接器20之可能的配置。為方便起見，將在如圖6中所描繪用於將襯裡15連接至頭盔1之其餘部分之連接器之情況中描述連接器20。然而，應明瞭，連接器20可用於將設備之任何兩個部件連接在一起。此外，在下文中，連接器20係描述為具有連接至設備之第一部件(諸如頭盔襯裡15)之第一組件及連接至設備之第二部件(諸如頭盔1之其餘部分)之第二組件，應明瞭，利用適宜修飾，此可顛倒。
圖8及9顯示與圖6及7之配置等效之配置，但不包括將內殼14施覆至襯裡15(圖8中)或舒適墊料16(圖9中)。在圖9之情況下，與圖6至圖8之大體上完整殼配置相比，內殼14可僅係部分殼或殼之複數個部分。實際上，在圖8及9中，內殼14亦可表徵為襯裡15或舒適墊料16上之相對硬質塗層。對於圖6及7，內殼14係由相對硬質材料(亦即比能量吸收層3更硬的材料)形成。例如，該材料可為ΡTFΕ、ABS、PVC、PC、尼龍、PFA、EΕΡ、PE及UHMWPE。該材料可接合至襯裡15或舒適墊料16之外側以簡化製造過程。此種接合可透過任何手段，諸如藉由黏著劑或藉由高頻焊接。
在圖8及9中，在內殼14與能量吸收層3之間提供低摩擦界面。此可藉由適宜選擇用於形成能量吸收層3之外表面之材料或用於形成內殼14之材料中之至少一者來實施。或者或另外，可將低摩擦塗層施覆至內殼14及能量吸收層3之相對表面中之至少一者。或者或另外，可將潤滑劑施覆至內殼14及能量吸收層3之相對表面中之至少一者。
在圖8及9中，可將至少一個連接器20連接至內殼14。或者或另外，可將連接器20中之一者或多者連接至襯裡15或舒適墊料16之其餘部分之另一部件。
圖10、11及12分別以橫截面(穿過圖10中之虛線)方式描繪可用於連接設備(諸如頭盔)之第一部件及第二部件之連接器20的俯視圖、仰視圖及側視圖。特定言之，其可經結構設計以將襯裡15或舒適墊料16連接至頭盔之其餘部分。
在描繪於圖10中之配置中，連接器20包括內部區域21及自內部區域21之邊緣向外延伸之兩個臂22。在顯示於圖10及11中之配置中，在自上方觀測時，內部區域21係大體上圓形形狀。然而，內部區域21不限於該形狀。可改用任何形狀，例如大體上正方形或大體上矩形(具有尖角或圓角)、大體上橢圓形(substantially elliptical/substantially oval)。
內部區域21包括在其第一側上的經結構設計以將連接器20連接至設備之第一部件之錨定點23(稱為「第一」錨定點)。第一錨定點23在圖10中以點之形式描繪，在該點，鉤及環連接器之一側係經附接(另一側係在設備(例如頭盔)之第一部件上)。然而，可使用「可拆卸式」附接之其他方法，諸如卡扣-配合連接或磁性連接器。亦可使用可拆卸式連接之其他形式。
或者，第一錨定點23可用於永久附接。例如，第一錨定點23可為點之形式，在該點，藉由高頻焊接將內部區域21附接至設備之第一部件。然而，可使用「永久」或不可釋離之附接之其他方法，諸如使用黏著劑或縫合。
任何一種類型之附接(可拆卸或永久)均可經結構設計使得其防止第一錨定點23相對於所連接的部件之平移移動。然而，其可經結構設計使得第一錨定點23及因此內部區域21可相對於所連接的部件繞一或多個旋轉軸旋轉。或者或另外，第一錨定點23可藉由一或多個另外組件連接至待連接的部件。
當在平面圖中觀測時，第一錨定點23可大體上配置在內部區域21的中心。然而，此不為必需的。
內部區域21進一步包括在其之與第一側相對之第二側上之滑動表面24a，該滑動表面24a係經結構設計為在內部區域21與設備之第二部件之相對表面之間提供低摩擦界面。
圖13顯示一個實例，其中舒適墊料層16包括複數個描繪於圖10至12中之連接器20。在描繪於圖13中之配置中，連接器20之滑動表面24a與第二部件(在該情況下，舒適墊料層16)之表面相鄰提供，使得該滑動表面24a可在舒適墊料層16之表面上滑動(例如相對於內部區域21之中立位置平移及/或旋轉)。
為確保滑動表面24a可相對於設備之第二部件之表面滑動，可在滑動表面24a之相對表面與設備之第二部件之間提供低摩擦界面。
在該情況下，低摩擦界面可經結構設計使得甚至在使用中可能預期的負載量下，滑動接觸仍然係可行的。例如，在頭盔之情況中，可能希望在發生衝擊之情況下保持滑動，預期該衝擊對於頭盔的穿戴者係可承受的。此可例如藉由在兩個表面之間提供摩擦係數在0.001與0.3之間及/或低於0.15之界面來提供。
低摩擦界面可藉由以下中之至少一者來實施：使用至少一種低摩擦材料以用於建構形成滑動表面之相對表面及設備之第二部件之表面中之至少一者之元件，施覆低摩擦塗層至相對表面中之至少一者，施覆潤滑劑至相對表面中之至少一者，及在相對表面之間提供具有至少一個低摩擦表面之不固定之另外材料層。
在顯示於圖10至12中之配置中，內部區域21包括與臂22整體地形成之可變形材料之一部分及相對堅硬材料(與可變形材料相比)之板24。板24可由足夠堅硬材料形成以使得在預期使用該設備期間，板24 (及因此，內部區域21之至少部分)大體上保持其形狀。在頭盔之情況中，此可包括頭盔之正常握持及在正常條件下穿戴頭盔。其亦可包括包括以下之條件：對頭盔的衝擊，為此頭盔係設計為期望頭盔的穿戴者可承受該衝擊。
板24可由多種不同材料製成。在一個實例中，板24可由聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚丙烯(PP)、尼龍或另一塑膠製成。板可視需要具有在約0.2 mm至約1.5 mm之範圍內之厚度，例如約0.7 mm厚。
板24可為與如在平面圖中所觀測到的內部區域大體上相同的形狀。內部區域21之可變形材料可在一側上部分地覆蓋板24。在顯示於圖10至12中之配置中，內部區域21之可變形材料係環形狀(環形)以便覆蓋圓形板24之周邊之一側。環形狀在可變形材料中限定圓形通孔。如圖12中所顯示，該通孔允許錨定點23直接連接至板24。
然而，其他配置可為可行的。例如，可變形材料可完全覆蓋板24之一側(亦即不提供通孔)，在該情況下，錨定點23可連接至可變形材料。此外，內部區域21之可變形材料可至少部分地覆蓋板24之兩個相對側。
例如，板24可藉由黏著劑固定至可變形材料。或者，板24可與內部區域21之可變形材料共模製。然而，在一些配置中，板24可不固定至可變形材料。例如，參考圖12，錨定點23可寬於可變形材料中之通孔(或提供於寬於通孔之第二板上)且位於板24之可變形材料之另一側上。錨定點23及板24可經由通孔連接以便將可變形材料夾在其間。
連接器20之臂22係由可變形材料形成且經結構設計為將連接器20連接至設備之第二部件。在圖10至12之配置中，臂22自內部區域21之相互相對側延伸。然而，代替性地，其他配置係可行的。此外，連接器20不限於具有兩個臂22。例如，可提供三個、四個或更多個臂22。該等臂可例如對稱地配置(例如以規則間隔圍繞內部區域21之邊緣)。
如圖10至12中所顯示，每個臂22可在大體上平行於內部區域21之滑動表面24a之方向上延伸。然而，其他配置可為可行的。例如，臂22可以與內部區域21之側表面24a成一角度延伸。在該情況下，臂22可遠離內部區域21朝著連接器20之提供錨定點23之側或朝著連接器20之提供滑動表面24a之側延伸。
在顯示於圖10至12中之配置中，每個臂22可進一步包括用於將臂22連接至設備之第二部件之錨定點25(稱為「第二」錨定點以與內部區域21之第一錨定點23區分開)。第二錨定點25可位於每個臂22之遠端，如圖11中所指示。
第二錨定點25可用於永久附接。例如，錨定點25可為點之形式，在該點，臂22係藉由黏著劑附接至設備之第一部件。臂22可包括大體上垂直於臂22之延伸方向延伸以提供防止黏著劑自臂22之遠端朝內部區域擴散之障壁之凹槽或脊。可替代地使用「永久」或不可釋離之附接之其他方法，諸如使用高頻焊接或縫合。
或者，第二錨定點25可為可拆卸之錨定點之形式，例如，鉤及環連接器之一側係經附接(另一側係在設備之第二部件上)之點。然而，可使用「可拆卸式」附接之其他方法，諸如卡扣-配合連接或磁性連接器。
圖13描繪包括複數個描繪於圖10至12中之連接器20之舒適墊料層16。儘管顯示舒適墊料層16為平坦的，亦即在頁面之平面中，但當層16定位於頭盔之其餘部分中時，舒適墊料層16彎曲以順應頭盔之其餘部分之內表面之凹形。
連接器20之臂22係經結構設計為連接至設備之第二部件之與內部區域21之滑動表面形成滑動界面之表面，以便大體上與設備之第二部件之該表面平行，如圖13中所顯示。然而，其他配置係可行的。例如，臂22可配置成包裹在設備之第二部件之一部分周圍且附接至設備之第二部件之與形成滑動界面之表面相對之表面。該配置係類似於以下關於圖17描述之配置。
當附接至設備之第二部件時，由可變形材料形成之臂22係經結構設計成將內部區域21朝著第一位置偏置，使得當內部區域21遠離第一位置移位(例如藉由沿著低摩擦界面滑動)時，可變形材料之臂22將內部區域21推回至第一位置中。
當連接器20之滑動表面24a在設備之第二部件之表面上滑動時(例如，在撞擊期間)，內部區域21相對於設備之第二部件之表面移動並使臂22變形。因此，臂22限定內部區域21相對於其等經由錨定點23、25連接之周圍設備之第一及第二部件之(中性)自然靜止位置。然而，藉由在內部區域21之移位期間可變形材料23之變形，例如可變形材料之一側之拉伸，允許內部區域21滑動。這樣做時，可連接至第一錨定點23之設備之第一部件(諸如頭盔之其餘部分)可相對於設備之第一部件(諸如連接至第二錨點25之襯裡15)滑動。
連接器20可經結構設計成允許內部區域21之期望的相對移動範圍，且因此允許在設備之第一部件與所連接的設備之第二部件之間的相對移動範圍。此種組態可藉由選擇形成臂22之材料、形成臂22之材料之厚度及臂22之數量及位置來達成。例如，用於頭盔內之連接器20可經結構設計成使得內部區域21相對於設備之第二部件之表面在平行於內部區域21之滑動表面之平面內的任何方向上的相對移動為約5 mm或更大。
臂22可由在內部區域21相對於設備之第二部件之所需移動範圍內大體上彈性變形之材料形成。例如，可變形材料可由彈性織物、彈性布、彈性紡織品及彈性體材料(例如彈性體聚合物材料，諸如聚矽氧/聚矽氧烷)中之至少一者形成。
可變形材料可藉由例如模製形成為單件構件，或可藉由將多個構件(例如上層及下層，於隨後接合)連接在一起來形成。
圖14、15及16分別以橫截面(穿過圖14中之虛線)方式描繪可用於連接設備(諸如頭盔)之第一部件及第二部件之連接器20之一種其他配置的俯視圖、仰視圖及側視圖。特定言之，其可經結構設計以將襯裡15或舒適墊料16連接至頭盔之其餘部分。
在描繪於圖14中之配置中，連接器20包括內部區域21及自內部區域21之邊緣向外延伸之兩個臂22。內部區域21可與描繪於圖10至12中之連接器之內部區域21相同。然而，臂22不同於該配置之臂。因此，以下將僅詳細描述臂22。
類似於前一配置，連接器20之臂22係由可變形材料形成且經結構設計為將連接器20連接至設備之第二部件。在圖14至16之配置中，該等臂自內部區域21之相互相對側延伸。然而，代替性地，其他配置係可行的。此外，連接器20不限於具有兩個臂22。例如，可提供四個或更多個臂22。該等臂可對稱地配置，例如，例如以規則間隔圍繞內部區域21之邊緣。
如圖14至16中所顯示，每個臂22遠離第一錨定點延伸且與另一臂22接合以在內部區域21之與第一錨定點23相對之側上形成閉合環。閉合環係經結構設計成圍繞設備之第二部件之一部分的環。該環可由複數個大體上筆直部分形成，該等部分係相對於彼此成角度(例如如圖16中所顯示)及/或可由一或多個彎曲部分形成。
在顯示於圖14至16中之配置中，臂22可進一步包括用於連接臂22至設備之第二部件之錨定點25(稱為「第二」錨定點以與內部區域之第一錨定點23區分開)。連接器20可僅具有一個第二錨定點25。
第二錨定點25可配置在由臂22形成的環上與內部區域21相對並面對內部區域21之位置且可經結構設計成連接至設備之第二部件之與形成滑動界面之表面相對之表面。換言之，連接器20可附接至設備之第二部件之內部，該滑動界面係提供在設備之第二部件之外側上。如圖15中所顯示，臂22可在第二錨點之位置包括相對寬的部件以允許更大錨定點25。該相對寬的部件可為大體上圓形形狀，例如，如圖15中所顯示。
第二錨定點25可用於永久附接。例如，錨定點25可為點之形式，在該點，臂22係藉由黏著劑附接至設備之第一部件。臂22可包括大體上垂直於臂22之延伸方向延伸以提供防止黏著劑自第二錨定點25朝內部區域21擴散之障壁之凹槽或脊。可替代地使用「永久」或不可釋離之附接之其他方法，諸如使用高頻焊接或縫合。
或者，第二錨定點25可為可拆卸之錨定點之形式，例如，鉤及環連接器之一側係經附接(另一側係在設備之第二部件上)之點。然而，可使用「可拆卸式」附接之其他方法，諸如卡扣-配合連接或磁性連接器。
圖17描繪包括複數個描繪於圖14至16中之連接器20之舒適墊料層16。儘管顯示舒適墊料層16為平坦的，亦即在頁面之平面中，但當層16定位於頭盔之其餘部分中時，該層16彎曲以順應頭盔之其餘部分之內表面之凹形。
當附接至設備之第二部件時，由可變形材料形成之臂22係經結構設計成將內部區域21朝著第一位置偏置，使得當內部區域21遠離第一位置移位(例如藉由沿著低摩擦界面滑動)時，可變形材料之臂22將內部區域21推回至第一位置中。
當連接器20之滑動表面24a在設備之第二部件之表面上滑動時(例如，在撞擊期間)，內部區域21相對於設備之第二部件之表面移動並使臂22變形。因此，臂22限定內部區域21相對於其等經由錨定點23、25連接之周圍設備之第一及第二部件之(中性)自然靜止位置。然而，藉由在內部區域21之移位期間可變形材料之變形，例如可變形材料之一側之拉伸，允許內部區域21滑動。這樣做時，可連接至第一錨定點23之設備之第一部件(諸如頭盔之其餘部分)可相對於設備之第一部件(諸如連接至第二錨點25之襯裡15)滑動。
連接器20可經結構設計成允許內部區域21之期望的相對移動範圍，且因此允許在設備之第一部件與所連接的設備之第二部件之間的相對移動範圍。此種組態可藉由選擇形成臂22之材料、形成臂22之材料之厚度及臂22之數量及位置來達成。例如，用於頭盔內之連接器20可經結構設計成使得內部區域21相對於設備之第二部件之表面在平行於內部區域21之滑動表面之平面內的任何方向上的相對移動為約5 mm或更大。
臂22可由在內部區域21相對於設備之第二部件之所需移動範圍內大體上彈性變形之材料形成。例如，可變形材料可由彈性織物、彈性布、彈性紡織品及彈性體材料(例如彈性體聚合物材料，諸如聚矽氧/聚矽氧烷)中之至少一者形成。
可變形材料可藉由例如模製形成為單件構件，或可藉由將多個構件(例如上層及下層，於隨後接合)連接在一起來形成。
圖18、19及20分別以橫截面(穿過圖18中之虛線)方式描繪可用於連接設備(諸如頭盔)之第一部件及第二部件之連接器20之一種其他配置的俯視圖、仰視圖及側視圖。特定言之，其可經結構設計以將襯裡15或舒適墊料16連接至頭盔之其餘部分。
在描繪於圖18中之配置中，連接器20包括內部區域21及自內部區域21之邊緣向外延伸之兩個臂22。臂22可與描繪於圖14至16中之配置之臂22實質上相同且以下將僅論述配置之間的差異。
在顯示於圖18及19中之配置中，在自上方觀測時，內部區域21係大體上圓形形狀。然而，內部區域21不限於該形狀。可改用任何形狀，例如大體上正方形或大體上矩形(具有尖角或圓角)、實質上橢圓形(substantially elliptical/substantially oval)。
內部區域21包括在其第一側上的經結構設計以將連接器20連接至設備之第一部件之第一錨定點23。該第一錨定點23係與先前關於圖10至12及圖14至16所述相同。
內部區域21進一步包括在其之與第一側相對之第二側上之滑動表面24a，該滑動表面24a係經結構設計為在內部區域21與設備之第二部件之相對表面之間提供低摩擦界面。該滑動表面24a係與先前關於圖10至12及圖14至16所述相同。
顯示於圖18至20中之配置之內部區域21與顯示於圖10至12及圖14至16中之配置之內部區域21之不同之處在於該內部區域21不包括與臂22整體地形成之可變形材料之一部分。相反，該內部區域21包括連接至臂22之相對堅硬材料(與可變形材料相比)之板24。
在顯示於圖18至20中之配置中，板24包括自內部區域21之邊緣(平行於板24)延伸之突起26且板24經由突起26連接至臂22。否則，板24可與關於顯示於圖10至12及圖14至16中之配置所描述相同。
臂22之可變形材料可至少部分地覆蓋突起26之兩個相對側。在顯示於圖18至20中之配置中，臂22之可變形材料形成狹槽27，其每一側均被可變形材料包圍，突起26插入於該狹槽27中。然而，其他配置可為可行的。例如，臂22之可變形材料可僅在一側上至少部分地覆蓋突起26。
如圖12中所描繪，突起26可藉由黏著劑固定至臂22之可變形材料。或者，突起26可與臂22之可變形材料共模製。
在未顯示於圖式中之又一另外配置中，顯示於圖18至20中之配置之內部區域21可與顯示於圖10至12中之配置之臂22組合，亦即臂遠離內部區域21延伸但不形成閉合環。
儘管在以上所述的每個特定配置中，內部區域包括提供滑動表面24a之相對堅硬板24，但其他配置也係可行的。例如，滑動表面24a可由撓性材料(諸如織物層(編織或非編織))提供。撓性材料可在任何上述配置中與板24對等交換。在此種配置中，撓性材料將不會提供於臂22之表面上。然而，撓性材料可另外提供於臂22之面對設備之第二部件之表面上，例如作為一個連續層。因此，滑動界面不僅可提供在內部區域21與設備之第二部件之表面之間，而且可提供在臂22之表面與設備之第二部件之表面之間。
連接器20可與不同類型之連接器組合用於連接設備之第一部件及第二部件。例如，連接器20可與描述於WO 2017/157765或GB 1719559.5 (或主張GB 1719559.5(亦即WO 2019101816)之優先權之PCT申請案)中之連接器組合使用，該等案之全部內容係以引用之方式併入本文中。
如以上所論述，在頭盔內，可在頭盔之兩個組件之間，諸如在頭盔之兩個層或殼之間及/或在提供在頭盔之兩個層或殼之間之連接器之兩個部件之間提供滑動界面。在本發明之背景內容中，術語滑動界面意欲指低摩擦(滑動)界面。此滑動界面可藉由自經選擇使得當其表面接觸時亦即在滑動表面摩擦低之材料形成組件中之至少一者來提供。該等組件不必由相同材料形成。
已發現，當(至少)組件中之一者(例如第一組件)包含聚酮時，可增強滑動界面之性能。應明瞭，以上所論述的任何滑動界面均可包括此聚酮。
因此，本發明提供一種頭盔，其包括第一組件及第二組件，該第一組件與該第二組件之間具有滑動界面，其中該滑動界面係提供在第一組件及第二組件之各自滑動表面之間，及該第一組件包含聚酮；且為了避免產生疑義(由於術語滑動界面意欲指頭盔之兩個組件之表面之間的低摩擦(滑動)界面)，其亦可描述為提供一種頭盔，其包括第一組件及第二組件，該第一組件與該第二組件之間具有滑動界面，其中該滑動界面係提供在相接觸的第一組件及第二組件之各自滑動表面之間，及該第一組件包含聚酮，及亦描述為提供一種頭盔，其包括第一組件及第二組件，該第一組件與該第二組件之間具有滑動界面，其中該滑動界面係提供在相接觸的第一組件及第二組件之各自固體滑動表面之間，及該第一組件包含聚酮。
較佳地，聚酮包含羰基單元加上具有2至6個碳原子之直鏈或分支鏈伸烷基單元，亦即其等可為伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基及/或伸己基。更佳地，該直鏈或分支鏈伸烷基單元具有2至5個碳原子，又更佳2至4個碳原子，且最佳2或3個碳原子(亦即最佳地其等係伸乙基及/或伸丙基)。通常，該直鏈或分支鏈伸烷基單元係伸乙基單元加上一或多個(其他)具有3至6個碳原子，更佳3至5個碳原子，更佳3或4個碳原子，且最佳3個碳原子之伸烷基之單元之混合物-亦即較佳地該直鏈或分支鏈伸烷基單元包含伸乙基及伸丙基單元之混合物。
較佳地，該直鏈或分支鏈伸烷基單元係衍生自或可衍生自一或多種烯烴，且通常其等係衍生自或可衍生自選自具有2至6個碳原子之烯烴(諸如乙烯、丙烯、1-丁烯、順-2-丁烯、反-2-丁烯、異丁烯、1-戊烯、順-2-戊烯、反-2-戊烯、2-甲基丁-1-烯、3-甲基丁-1-烯(異戊烯)、2-甲基丁-2-烯(異戊烯)、1-己烯、順-2-己烯、反-2-己烯、順-3-己烯、反-3-己烯、2-甲基-1-戊烯、2-乙基-1-丁烯、順-3-甲基-2-戊烯、反-3-甲基-2-戊烯及2,3-二甲基-2-丁烯)之一或多種烯烴。更佳地，其等係衍生自或可衍生自選自具有2至5個碳原子，又更佳2至4個碳原子，且又更佳2或3個碳原子之烯烴(亦即乙烯及/或丙烯)之一或多種烯烴。通常，其等係衍生自乙烯及丙烯之混合物。
較佳地，該直鏈或分支鏈伸烷基單元係衍生自或可衍生自一或多種α烯烴，亦即在一級(或α)位置具有雙鍵之烯烴。較佳地，該直鏈或分支鏈伸烷基單元係衍生自或可衍生自一或多種具有2至6個碳原子之α烯烴(亦即乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯及/或1-己烯)，更佳係2至5個碳原子，又更佳係2至4個碳原子，且最佳係2或3個碳原子-亦即最佳地該直鏈或分支鏈伸烷基單元係衍生自或可衍生自乙烯及/或丙烯。通常，該聚酮包含羰基單元加上衍生自或可衍生自(a)乙烯，及(b)具有3至6個碳原子，更佳3至5個碳原子，又更佳3或4個碳原子，且最佳3個碳原子之α烯烴之單元。因此，在一個特佳態樣中，該聚酮包含羰基單元加上衍生自或可衍生自乙烯及丙烯之單元。
可在聚酮中併入其他單元(例如，除了羰基及直鏈或分支鏈C2-6 伸烷基單元之外)，但限制條件係其等不干擾滑動界面之性能。例如，在一些情況下，可能包括更長伸烷基單元(例如包含多於6個碳原子之單元)、經取代之伸烷基單元(其中該等取代基係不干擾滑動界面之性能之部分)及/或惰性間隔基團。然而，通常，此類其他單元將僅以少量存在，及羰基單元加上直鏈或分支鏈伸烷基單元佔聚酮大部分。較佳地，其等佔聚酮至少80重量%，更佳至少90重量%，諸如至少95重量%，至少98重量%，或至少99重量%。通常，該羰基及直鏈或分支鏈伸烷基單元佔實質上所有聚酮，例如至少99.9重量%，至少99.99重量%，或至少99.999重量%。
較佳地，該聚酮基本上由交替羰基及伸烷基單元組成。可能存在缺陷，諸如多個(通常雙倍)烯烴插入及/或多個(通常雙倍)羰基插入。然而，商業聚酮合成慣常地產生具有相對少量此類缺陷之產物，及因此可獲得具有低含量缺陷之聚酮。因此，通常，每個分子中多個(例如雙倍)烯烴插入之平均數目代表每個分子中烯烴單元之平均數目≤0.1%，更通常≤0.01%，諸如≤0.001%，≤0.0005%或甚至≤0.0001%。每個分子中多個(例如雙倍)羰基插入之平均數目通常代表每個分子中烯烴單元之平均數目≤0.1%，更通常≤0.01%，諸如≤0.001%，≤0.0005%或甚至≤0.0001%。
儘管就羰基與伸烷基單元之間的交替而言，聚酮通常具有高水平順序，但當涉及伸烷基從一個單元到另一個單元之性質時，通常幾乎沒有或沒有順序。因此，在其中聚酮包含羰基單元加上乙烯及一或多個C3-6 伸烷基(通常伸丙基)之單元之較佳實施例中，對於伸乙基及C3-6 伸烷基(例如伸丙基)單元之分佈並無特定限制。關於伸乙基及C3-6 伸烷基(例如伸丙基)單元之分佈，聚酮可具有嵌段型結構。然而，更通常地，伸乙基及C3-6 伸烷基(例如伸丙基)單元隨機分佈在每個分子中(其限制條件為聚酮通常就羰基與伸烷基單元之間的交替而言具有高水平順序)。
較佳地，聚酮係半結晶。
聚酮較佳係式(I)：
Figure 02_image001
其中： -各R1 獨立地為H或C1-4 烷基； -各R2 獨立地為H或C1-4 烷基；及 -n為100至10,000； 其限制條件為每個單元中之碳原子總數(亦即包括R1 及R2 中之碳原子、R1 及R2 所連接的碳原子及羰基部分中之碳原子)不超過7。
較佳地，各R1 獨立地為H或C1-3 烷基，更佳地，各R1 獨立地為H、甲基或乙基，且又更佳地，各R1 獨立地為H或甲基。
較佳地，各R2 獨立地為H或C1-3 烷基，更佳地，各R2 獨立地為H、甲基或乙基，且又更佳地，各R2 獨立地為H或甲基。
較佳地，每個單元中的碳原子總數不超過6，更佳地其不超過5，且又更佳地其不超過4。通常，每個單元中的碳原子總數獨立地為3或4。
較佳地，n為至少300，更佳至少500，又更佳至少700，且又更佳至少800。
較佳地，n不大於8000，更佳不大於6000，又更佳不大於4000，又更佳不大於3000，且又更佳不大於2000。
n之較佳範圍係500至4000、700至3000、及800至2000。在一些情況下，以相對低的n值(諸如在700至1200、或800至1000之範圍內的值)工作可為有用的。在此等較低範圍下工作可促進處理步驟(諸如射出模製)，因為聚酮則傾向於具有較高熔流指數。
在一個特佳實施例中，R1 及R2 中之至少一者係H及另一者係H或C1-4 烷基。更佳地，R1 及R2 中之至少一者係H及另一者係H或C1-3 烷基。又更佳地，R1 及R2 中之至少一者係H及另一者係H、甲基或乙基。又更佳地，R1 及R2 中之至少一者係H及另一者係H或甲基。因此，較佳地，聚酮包含交替的羰基及伸烷基單元，其中每個伸烷基單元係伸乙基或伸丙基。
在另一個較佳實施例中，聚酮係式(Ia)
Figure 02_image003
其中： -各R1 獨立地為H或C1-4 烷基；及 -n為100至10,000。
較佳地，在式(Ia)中，各R1 獨立地為H或C1-3 烷基，更佳地，各R1 獨立地為H、甲基或乙基，且又更佳地，各R1 獨立地為H或甲基。
n之較佳選項係與以上針對式(I)所述相同。
如以上所示，該聚酮較佳包含羰基單元加上兩個伸乙基之單元加上一或多個具有3至6個碳原子，更佳3至5個碳原子，更佳3或4個碳原子，且最佳3個碳原子之伸烷基之混合物–亦即最佳地該直鏈或分支鏈伸烷基單元包含伸乙基單元及伸丙基單元之混合物。且與此一致地，亦較佳地，在(例如)式(Ia)中，各R1 獨立地為H或甲基。在此等情況下，聚酮中伸乙基與其他伸烷基(例如伸丙基)之比例並無特定限制。然而，通常，伸乙基與其他伸烷基(例如伸丙基)之比例為X∶1，其中X為0.1至1000。
較佳地，X為至少1。
較佳地，X為不大於500，諸如不大於300，不大於200或不大於100。
較佳地，聚酮具有如藉由凝膠滲透層析測定為至少5,000且更佳至少10,000，諸如至少20,000、至少30,000、至少40,000、至少45,000或至少50,000之數量平均分子量。
較佳地，聚酮具有如藉由凝膠滲透層析測定為至多300,000且更佳至多250,000，諸如至多200,000、至多180,000、至多160,000、至多140,000或至多120,000之數量平均分子量。
數量平均分子量之典型範圍係10,000至200,000、40,000至140,000、及50,000至120,000。在一些情況下，以接近此等較佳範圍的底端(諸如在45,000至90,000、或50,000至70,000、或55,000至65,000之範圍內的值)之數量平均分子量工作亦可為有用的。在此等區域中工作可促進處理步驟(諸如射出模製)，因為聚酮則傾向於具有較高熔流指數。
較佳地，聚酮具有至少200℃，諸如至少205℃、至少210℃、至少213℃、至少215℃、至少217℃或至少219℃之熔化溫度。
較佳地，聚酮具有255℃或更低，更佳250℃或更低，諸如245℃或更低、240℃或更低、235℃或更低、230℃或更低、或225℃或更低之熔化溫度。
因此，聚酮較佳具有210至240℃，諸如215至230℃、或220至225℃之熔化溫度。
熔化溫度較佳係根據ASTM D3418測量。
較佳地，聚酮具有至少1.10 g/cm3 ，諸如至少1.15 g/cm3 、至少1.18 g/cm3 、或至少1.20 g/cm3 之密度。
較佳地，聚酮具有1.35 g/cm3 或更小，諸如1.30 g/cm3 或更小、1.27 g/cm3 或更小、或1.25 g/cm3 或更小之密度。
因此，聚酮較佳具有1.18至1.27 g/cm3 ，更佳1.20至1.25 g/cm3 之密度。通常，其係1.22至1.25 g/cm3 。
密度較佳係根據ASTM D792測量。
聚酮之熔流指數可根據應用及促進容易處理(例如射出模製)之重要性而變化。在一些情況下，聚酮之熔流指數可為相對地低，且範圍諸如(例如)≥2 g/10 min、或≥5 g/10 min(根據ASTM D1238(在240℃下且使用2.16 kg之重量))係適宜的。通常，儘管其係相對地高，例如≥40、≥60、或≥80 g/10 min。較佳地，其係不大於300，諸如不大於250 g/10 min。
較佳地，聚酮具有至少50 MPa，諸如至少55 MPa、至少57 MPa、或至少58 MPa之撓曲強度。
較佳地，聚酮具有70 MPa或更小，諸如65 MPa或更小、63 MPa或更小、或62 MPa或更小之撓曲強度。
因此，聚酮較佳具有57至63 MPa，更佳58至62 MPa之撓曲強度。通常，其係59至61 MPa，諸如約60 MPa。
撓曲強度較佳係在23℃下根據ASTM D790測量。
較佳地，聚酮具有至少1400 MPa，諸如至少1450 MPa、至少1500 MPa、或至少1520 MPa之撓曲模數。
較佳地，聚酮具有1800 MPa或更小，諸如1750 MPa或更小、1700 MPa或更小、或1680 MPa或更小之撓曲模數。
因此，聚酮較佳具有1500至1700 MPa，更佳1520至1680 MPa之撓曲模數。通常，其係1550至1650 MPa。
撓曲模數較佳係在23℃下根據ASTM D790測量。
較佳地，聚酮具有至少50 MPa，諸如至少52 MPa、至少54 MPa、或至少56 MPa之抗拉強度。
較佳地，聚酮具有75 MPa或更小，諸如72 MPa或更小、70 MPa或更小、或68 MPa或更小之抗拉強度。
因此，聚酮較佳具有52至70 MPa，更佳55至68 MPa之抗拉強度。通常，其係57至66 MPa。
抗拉強度較佳係在23℃下根據ASTM D638測量。
較佳地，聚酮具有至少50%，諸如至少100%、至少120%、或至少130%之標稱斷裂應變。在一些情況下，其又可為更高，諸如至少150%、至少200%、至少250%或甚至300%或更高。通常，然而，其不超過400%。標稱斷裂應變較佳係在23℃下根據ASTM D638測量。
根據ASTM D570，在23℃及50%相對濕度下，聚酮較佳具有至少0.3%，更佳至少0.4%之水吸收值。
根據ASTM D570，在23℃及50%相對濕度下，聚酮較佳具有0.7%或更小，更佳0.6%或更小之水吸收值。
因此，根據ASTM D570，在23℃及50%相對濕度下，聚酮通常具有約0.5%之水吸收值。
較佳地，聚酮在UL 94測試方法中具有HB之可燃性值(該值係最低可能分數，指示良好阻燃性)。
適宜聚酮可藉由已知方法來製備-參見，例如，較早期公開案US2495286、GB1081304及US3694412。適宜聚酮亦可購買得到，諸如彼等以商標名POKETONE®(例如POKETONE Polymer M930A、POKETONE Polymer M630A亦及P100A及M200HSL產品)銷售或來自A.Schulman company(例如Schulaketon MV)者。
聚酮較佳係或可藉由使一氧化碳及一或多種烯烴聚合來獲得。該一或多種烯烴之較佳選項係與彼等以上所示者相同(亦即彼等較佳自其衍生或可衍生聚酮中之直鏈或分支鏈伸烷基單元者)。因此，較佳地，聚酮係或可藉由使一氧化碳及乙烯加上具有3至6個碳原子之α烯烴(通常丙烯)之混合物聚合來獲得。
較佳地，聚酮係或可藉由使一氧化碳及一或多種烯烴聚合來獲得，其中一氧化碳與該一或多種烯烴之莫耳比為10:1至1:10，更佳5:1至1:5，或2:1至1:2。
較佳地，該一或多種烯烴係乙烯加上具有3至6個碳原子之α烯烴(通常丙烯)之混合物，其中乙烯與具有3至6個碳原子之α烯烴之莫耳比為X:1，其中X係0.1到1000。
較佳地，X為至少1。
較佳地，X為不大於500，諸如不大於300、不大於200或不大於100。
在本發明之頭盔中，聚酮通常佔第一組件之主要比例。在一些情況下，該第一組件可實質上由聚酮組成，亦即聚酮係以100重量%的量存在。然而，在其他情況下，該第一組件亦可包含其他試劑/添加劑，諸如染料、抗老化添加劑或著色劑，其限制條件為其等不干擾滑動界面之性能。較佳地，聚酮佔第一組件之至少80重量%，諸如至少90重量%、至少95重量%、或至少98重量%。當存在時，該另外(可選)試劑/添加劑通常佔第一組件之至多20重量%。特定言之，當存在時，該另外(可選)試劑/添加劑較佳佔第一組件之至多20重量%，諸如佔第一組件之至多10重量%、至多5重量%、或至多2重量%。
當存在一或多種其他試劑時，聚酮及該一或多種其他試劑較佳係以混合物，更較佳實質上均質混合物之形式存在於第一組件中。通常，該混合物係或可藉由如以下進一步定義的製程來獲得。
為避免疑義，可注意到，如以上(及以下)闡述的第一組件之所有態樣、實施例等亦具體而言適用於第一組件之滑動表面。因此，以實例說明之，在一個較佳實施例中，第一組件(或其滑動表面)包含量為80至98重量%之聚酮。
已發現存在當與聚酮組合使用時可增強滑動界面之性能之一些其他(可選)試劑/添加劑。當採用具有此種性質之其他(可選)試劑/添加劑時，可使用比以上剛剛提及的較佳量更高的量。因此，在一個實施例中，該第一組件可進一步包含性能增強添加劑。較佳地，在該實施例中，聚酮佔第一組件之至少50重量%，諸如至少60重量%、至少70重量%、或至少80重量%。性能增強添加劑較佳佔第一組件之至多50重量%，例如佔第一組件之至多40重量%，至多30重量%，或至多20重量%。該性能增強添加劑較佳為矽氧烷或PTFE。矽氧烷可為聚合矽氧烷或寡聚矽氧烷。矽氧烷可為分支鏈或非分支鏈。矽氧烷可為通式[–OSiR2 –]n ，其中R不為H，且通常地R為烴基，更通常係烷基或芳基，又更通常係低碳數烷基(亦即C1-4 烷基)或苯基(n值並無特定限制-其可定義為使得矽氧烷之數量平均分子量為例如500至1,000,000、或1,000至500,000、或2,000至100,000)。一個典型實例係聚二甲基矽氧烷。較佳地，矽氧烷係以聚矽氧油之形式存在。因此，最佳地，性能增強添加劑係聚矽氧油或PTFE。
當第一組件包含性能增強添加劑(除聚酮外)時，在一些情況下，該第一組件可實質上由聚酮及性能增強添加劑組成，亦即聚酮及性能增強添加劑係以100重量%總量存在。然而，在其他情況下，當第一組件包含性能增強添加劑(除聚酮外)時，該第一組件亦可包含其他試劑/添加劑，諸如染料、抗老化添加劑或著色劑，其限制條件為其等不干擾滑動界面之性能。在此類情況下，較佳地，聚酮及性能增強添加劑總共佔第一組件之至少80重量%，諸如至少90重量%、至少95重量%、或至少98重量%。在此類情況下，當存在時，該另外(可選)試劑/添加劑較佳佔第一組件之至多20重量%，諸如佔第一組件之至多10重量%、至多5重量%、或至多2重量%。
當第一組件包含性能增強添加劑(除聚酮外)時，可將性能增強添加劑在用於製造本發明之頭盔之第一組件之前與聚酮組合。因此，獲得/可獲得第一組件之起始材料可包括聚酮及該性能增強添加劑之混合物，更佳係實質上均質混合物。此種起始材料之一些性質可與聚酮本身的其等性質相同(或相似)，亦即在不存在性能增強添加劑下，但其他性質可不同。包含聚酮及性能增強添加劑之此種起始材料之一些較佳性質陳述如下(為簡明起見，此在以下簡稱為「起始材料」)。
較佳地，起始材料具有至少200℃，諸如至少205℃、至少210℃、至少213℃、至少215℃、至少217℃或至少219℃之熔化溫度。
較佳地，起始材料具有255℃或更低，更佳250℃或更低，諸如245℃或更低、240℃或更低、235℃或更低、230℃或更低、或225℃或更低之熔化溫度。
因此，起始材料較佳具有210至240℃，諸如215至230℃、或220至225℃之熔化溫度。
熔化溫度較佳係根據ASTM D3418測量。
較佳地，起始材料具有至少1.17 g/cm3 ，諸如至少1.22 g/cm3 、至少1.25 g/cm3 、或至少1.27 g/cm3 之密度。
較佳地，起始材料具有1.40 g/cm3 或更小，諸如1.35 g/cm3 或更小、1.32 g/cm3 或更小、或1.30 g/cm3 或更小之密度。
因此，起始材料較佳具有1.25至1.35 g/cm3 ，更佳1.26至1.33 g/cm3 之密度。通常，其係1.27至1.30 g/cm3 。
密度較佳係根據ASTM D792測量。
起始材料之熔流指數可根據應用及促進容易處理(例如射出模製)之重要性而變化。在一些情況下，起始材料之熔流指數可為相對地低，且範圍諸如(例如)≥2 g/10 min、或≥5 g/10 min(根據ASTM D1238(在240℃下且使用2.16 kg之重量))係適宜的。通常，儘管其係相對地高，例如≥40、≥60、或≥80 g/10 min。較佳地，其係不大於300，諸如不大於250 g/10 min。
較佳地，起始材料具有至少42 MPa，諸如至少47 MPa、至少49 MPa、或至少50 MPa之撓曲強度。
較佳地，起始材料具有65 MPa或更小，諸如60 MPa或更小、59 MPa或更小、或58 MPa或更小之撓曲強度。
因此，起始材料較佳具有45至60 MPa，更佳48至59 MPa之撓曲強度。通常，其係50至58 MPa。
撓曲強度較佳係在23℃下根據ASTM D790測量。
較佳地，起始材料具有至少1200 MPa，諸如至少1250 MPa、至少1300 MPa、或至少1350 MPa之撓曲模數。
較佳地，起始材料具有1700 MPa或更小，諸如1650 MPa或更小、1600 MPa或更小、或1550 MPa或更小之撓曲模數。
因此，起始材料較佳具有1300至1600 MPa，更佳1330至1580 MPa之撓曲模數。通常，其係1350至1550 MPa。
撓曲模數較佳係在23℃下根據ASTM D790測量。
較佳地，起始材料具有至少40 MPa，諸如至少45 MPa、至少48 MPa、或至少50 MPa之抗拉強度。
較佳地，起始材料具有70 MPa或更小，諸如65 MPa或更小、60 MPa或更小、或55 MPa或更小之抗拉強度。
因此，起始材料較佳具有35至65 MPa，更佳40至60 MPa之抗拉強度。通常，其係45至55 MPa，諸如約50 MPa。
抗拉強度較佳係在23℃下根據ASTM D638測量。
較佳地，起始材料具有至少25%，諸如至少30%、至少35 %、或至少40%之標稱斷裂應變。通常，然而，其不超過100%、80%或60%。約50%的值係特別適宜的。標稱斷裂應變較佳係在23℃下根據ASTM D638測量。
根據ASTM D570，在23℃及50%相對濕度下，起始材料較佳具有至少0.1 %，更佳至少0.2 %之水吸收值。
根據ASTM D570，在23℃及50%相對濕度下，起始材料具有0.6%或更小，較佳具有0.5%或更小，又更佳0.4%或更小之水吸收值。
因此，根據ASTM D570，在23℃及50%相對濕度下，起始材料通常具有約0.3 %之水吸收值。
較佳地，起始材料在UL 94測試方法中具有HB之可燃性值(該值係最低可能分數，指示良好阻燃性)。
適宜起始材料可購買得到，諸如彼等以商標名POKETONE Polymer M33AS1A及POKETONE Polymer M33AT2E銷售者。
頭盔內第一組件之位置並無特別限制，其限制條件為該頭盔包括該第一組件加上第二組件且在該兩個組件之間存在滑動界面，其中該滑動界面係提供在該第一及第二組件之各自滑動表面之間。
如上所述，在一第一配置中，該頭盔包括具有第一層及第二層之至少一個部分，該第一層及第二層經結構設計成在使用中分別遠離頭盔穿戴者的頭部的局部表面及靠近頭盔穿戴者的頭部的局部表面；及該頭盔經結構設計使得應頭盔上的衝擊，第一層可以在與頭部的局部表面相切的方向上相對於第二層移動。該配置之較佳態樣包括其等態樣，其中： (a) 該第一層包括相對硬質外殼；該第二層包括由衝擊能量吸收材料形成之殼；及該第一層及第二層中之一者包括第一組件； (b) 該第一層及第二層包括由衝擊能量吸收材料形成之殼；及該第一層及第二層中之一者包括第一組件； (c) 該第一層包括由衝擊能量吸收材料形成之殼；與該第一層相比，該第二層不吸收顯著比例之衝擊能量，及該第一層及第二層中之一者包括第一組件(該第二層可包括舒適墊料)； (d) 該頭盔進一步包括連接器，該連接器經結構設計成將該頭盔之第一層及第二層連接在一起但允許應該頭盔上的衝擊而沿與頭部之局部表面相切的方向相對移動；其中該連接器包括該第一組件及第二組件中之至少一者；或 (e) 除了具有以上(a)至(d)中之任何一者之特徵外，該頭盔進一步包括連接器，該連接器經結構設計成將該頭盔之第一層及第二層連接在一起但允許應該頭盔上的衝擊而沿與頭部之局部表面相切的方向相對移動；其中該連接器包括第二第一組件及第二第二組件中之至少一者。
該第一組件可為位於頭盔之兩個部件之間之滑動層(或滑動促進器)，其使得能夠在該兩個部件之間移位。
例如，該第一組件可為位於頭盔之兩個層(或殼)之間之滑動層(或滑動促進器)，其使得能夠在該兩個層(或殼)之間移位。例如，該第一組件可為位於外殼與內殼之間之滑動層(或滑動促進器)，其使得能夠在外殼與內殼之間移位。該內殼可為能量吸收層。該外殼可為適於承受各種類型之衝擊之相對薄且堅固之材料，亦即抗衝擊材料。或者，該外殼可為(第二)能量吸收層。該第二組件可為頭盔之兩個層(或殼)。例如，該第二組件可為前述內殼或外殼。
該第一組件可為位於頭盔之層(或殼)與一或多個連接器之間之滑動層(或滑動促進器)，該滑動層(或促進器)使得能夠在該層(或殼)與該一或多個連接器之間移位。該殼可為能量吸收層。該第二組件可為頭盔之該層(或殼)或該一或多個連接器。
該第一組件可為經結構設計為連接頭盔之兩個部件之一或多個連接器，其中該兩個部件中之至少一者係頭盔之層(或殼)，且其中該連接器使得能夠在該兩個部件之間移位。該第二組件可為頭盔之兩個部件中之任何一者-例如該第二組件可為頭盔之層(或殼)。
在一配置中，該第二組件可以與以上所定義的第一組件相同的方式獨立地定義，但對於達成滑動界面之增強性能而言，此不是必需的。因此，第二組件之性質並無特別限制，及該第二組件可由一或多種其他材料組成，諸如彼等用於形成頭盔之其他部件中之一者之材料。
在一個實施例中，該第二組件包括能量吸收材料(且較佳地係實質上由能量吸收材料組成)。較佳地，該材料係聚合物。較佳地，該材料係泡沫。通常，該材料係呈泡沫之形式之聚合物。適宜泡沫包括發脹聚苯乙烯(EPS)、發脹聚丙烯(EPP)、發脹聚胺甲酸酯(EPU)及乙烯基腈。第二組件之此等選項與其中第二組件係頭盔之能量吸收層(或殼)之配置特別相關。
在一個實施例中，該第二組件包括適於承受各種類型之衝擊之相對薄且堅固之材料，亦即抗衝擊材料(且較佳地係實質上由其組成)。就此而言且一般而言亦在本文中，例如，抗衝擊材料之較佳選項為聚合物材料，諸如聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)。有利地，聚合物材料可使用材料(諸如玻璃纖維、聚芳醯胺、Twaron、碳纖維或Kevlar)進行纖維增強。第二組件之此等選項與其中第二組件係頭盔之外層(或殼)之配置特別相關。
除了提供頭盔之外，本發明亦提供一種生產頭盔之組件之製程，及一種生產頭盔之製程。
因此，本發明提供一種生產用於在頭盔中形成滑動界面之第一組件之製程；其中，該滑動界面係提供在頭盔之第一組件及第二組件之各自滑動表面之間；及其中該製程包括藉由包括射出模製聚酮加上視需要一或多種其他試劑以生產第一組件或中間產物之步驟之方法生產第一組件或形成第一組件之中間產物。就此而言，聚酮之較佳態樣與彼等以上關於本發明之頭盔之第一組件之定義所闡述者相同。
就此而言，當聚酮與一或多種其他試劑組合使用時，本發明亦提供一種生產用於在頭盔中形成滑動界面之第一組件之製程；其中該滑動界面係提供在頭盔之第一組件及第二組件之各自滑動表面之間；及其中該製程包括藉由包括形成聚酮及一或多種其他試劑之混合物之步驟之方法來生產第一組件或形成第一組件之中間產物。就此而言，聚酮之較佳態樣與彼等以上關於本發明之頭盔之第一組件之定義所闡述者相同。在一個態樣中，該製程包括將聚酮及該一或多種其他試劑摻合以便形成混合物。在一個態樣中，該製程包括射出模製該混合物以生產第一組件。在一個態樣中，該製程包括將聚酮及該一或多種其他試劑摻合以便形成混合物，及射出模製該混合物以產生第一組件之後續步驟。然而，射出模製步驟不必直接跟在摻合步驟之後。例如，在一個態樣中，該摻合步驟可在一個時間點進行，且後續射出模製步驟在較晚時間點進行，可能在不同位置及/或在一或多個另外中介改性步驟之後進行(其限制條件為仍然存在尤其包含聚酮及該一或多種其他試劑之混合物)。
本發明亦提供一種生產頭盔之製程，該製程包括藉由如以上所定義的製程來生產第一組件，及其中將該組件組裝成頭盔之後續步驟。
實例 製備樣品且然後進行測試以評估其防護衝擊(且特別是傾斜衝擊)之能力。使用傾斜砧測試臺。在每種情況下，利用衝擊45度傾斜衝擊砧之自由下落儀器化Hybrid III仿頭形式及頭盔進行測試。跌落期間控制頭盔接觸點。傾斜衝擊會產生線性/平移加速度及角向/旋轉加速度之組合，該組合比常見測試方法更為現實，其中頭盔以純垂直衝擊方式跌落至水平衝擊表面。在仿頭中，安裝有九個加速度計之系統以測量繞所有軸之線性/平移加速度及旋轉加速度。該頭盔自2.2 m高度跌落，產生約6.2 ±0.05 m/s之垂直速度。
測試具有不同衝擊方向之三個不同衝擊位置。此等衝擊被指定為正向(Y旋轉)衝擊方向、橫向(X旋轉)衝擊方向及傾斜(Z旋轉)衝擊方向。此等衝擊描繪於圖21中。對於正向衝擊，頭部/頭盔之旋轉加速度係以0±1度之初始傾斜繞Y軸進行記錄。對於傾斜衝擊，頭部/頭盔之旋轉加速度係以25±1度之初始傾斜繞Z軸進行記錄。對於橫向衝擊，頭部/頭盔之旋轉加速度係以0±1度之初始傾斜繞X軸進行記錄。圖22(該圖之經調適形式，可自Ildar Farkhatdinov. Modelling verticality estimation during locomotion.Automatic. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI，2013. English獲得)顯示以上所述的X、Y及Z軸相對於人頭如何在空間上存在。在室溫下測試樣品之所有三個衝擊方向。
此外，藉由經驗證之人腦有限元(FE)模型，使用來自雜合III仿頭在衝擊測試期間收集的實驗數據之加速度信號，計算得第一主應變值(參見(i) Kleiven, S. (2002)，Finite Element Modeling of the Human Head.Doctoral Thesis. Technical Report 2002-9，Department of Aeronautics，Royal Institute of Technology，Stockholm，Sweden；(ii) Kleiven, S. (2006)，Evaluation of head injury criteria using an FE model validated against experiments on localized brain motion, intra-cerebral acceleration, and intra-cranial pressure，International Journal of Crashworthiness 11 (1)，65-79；及(iii) Kleiven, S. (2007)，Predictors for Traumatic Brain Injuries Evaluated through Accident Reconstructions，Stapp Car Crash Journal 51，81–114)。所有衝擊方向均顯示應變降低10%到60%之頭盔(與不含第一組件之相同頭盔相比)被認為經顯著改良。
實例1 製造三種不同類型之頭盔且以以上所述的方式進行測試。 ● 頭盔1係根據本發明。所採用的聚酮係市售聚酮(包含少量染料)，可自Hyosung公司以商標名P100A-Compound獲得。射出模製聚酮丸粒以便生產呈層狀之第一組件，然後將其組裝成頭盔。該第一組件係以配置在能量吸收泡沫層(其係由EPS製成)及靠向測試頭部形式之舒適墊料之間之低摩擦層之形式存在。咸信P100A-Compound聚酮基本上由交替羰基及伸烷基單元組成，其中每個伸烷基單元獨立地為伸乙基或伸丙基。根據ASTM D3418，其具有222℃之熔化溫度。 ● 頭盔2(對照)係與頭盔1相同，但省略第一組件。 ● 頭盔3(參考實例)係與頭盔1相同，但(a)使用聚丙烯代替聚酮；及(b)其包含安裝至在第一個組件與能量吸收泡沫層之間之能量吸收泡沫層之滑動使能器(該滑動使能器係黏至泡沫層之柔軟/環黏扣帶(Velcro strips)-沒有此等，發現聚丙烯組件不能足夠好地用作滑動層/促進器)。
該等頭盔經受正向、橫向及傾斜衝擊。測量旋轉速度、旋轉加速度及平移加速度且計算第一主應變。該等結果概述於表1中。 表1
頭盔 衝擊 所得平移加速度(g) 所得旋轉加速度(krad/s2 ) 所得旋轉速度(rad/s) 第一主應變
1 正向 99.2 5.1 27.1 0.29  (29 %)
橫向 124.6 5.0 21.8 0.18  (18 %)
定點 109.8 5.9 24.6 0.29  (29 %)
2 正向 115.7 8.2 35.3 0.39  (39 %)
橫向 137.4 7.5 29.7 0.26  (26 %)
傾斜 115.7 7.4 33.2 0.37  (37 %)
3 正向 100.9 6.5 31.8 0.34  (34 %)
橫向 125.3 5.6 25.7 0.21  (21 %)
傾斜 109.7 6.2 27.3 0.30  (30 %)
頭盔1與頭盔2(比較例A)相比之降低百分比值及頭盔3與頭盔2(比較例B)相比之降低百分比值提供於表2中。 表2
   比較例 衝擊 所得平移加速度 所得旋轉加速度 所得旋轉速度 第一主應變
降低(%) A 正向 14.3 37.4 23.2 27.4
橫向 9.3 33.2 26.6 30.9
傾斜 5.1 21.4 25.8 20.1
B 正向 12.8 20.8 10.1 13.0
橫向 8.8 26.1 13.5 18.3
傾斜 5.1 16.7 17.8 17.5
從比較例A中所有測得的性質之正降低值可看出引入第一組件之有益效果。此外，聚酮(頭盔1中)可實現相同或比用於頭盔3中之替代聚合物(聚丙烯)更佳之性能(且通常顯著更佳性能)，甚至儘管頭盔3另外包括滑動使能器之事實，但仍增強本文中報告的含聚酮頭盔之穩健性能水平之令人驚訝的性質。
亦可看出，頭盔1提供高效衝擊防護，如藉由觀測到所有衝擊之第一主應變均降低大於20%獲得證實。
實例2 以類似於實例1之方式，製造兩個頭盔且經受測試以評估其防護撞擊之能力。如以上所陳述，頭盔之不同之處僅在於如本文中所定義的第一組件之存在/不存在。 ● 頭盔4係根據本發明。所採用的聚酮係市售的包含少量染料之聚酮，可自Hyosung公司以商標名P100A-獲得。射出模製聚酮丸粒以便生產呈層狀之第一組件，然後將其組裝成頭盔。該第一組件係以配置在能量吸收泡沫層及靠向測試頭部形式之舒適墊料之間之低摩擦層之形式存在。 ● 頭盔5(對照)係與頭盔4相同，但省略第一組件。
該等頭盔經受三種不同類型之衝擊-正向、橫向及傾斜。亦計算第一主應變值。就各種性質而言頭盔4與頭盔5相比百分比之降低概述於下表3中。 表3
         衝擊 所得平移加速度 所得旋轉加速度 所得旋轉速度 第一主應變
降低(%) 正向 1.0 27.3 19.1 21.0
橫向 4.4 35.6 19.6 27.7
傾斜 12.8 42.4 33.5 26.5
從所有測得的性質之正減少值可看出引入第一組件之有益效果。傾斜衝擊期間對所得旋轉加速度亦及所得旋轉速度之影響尤其值得注意。亦可看出，頭盔4提供高效衝擊防護，如藉由觀測到所有三種類型之衝擊之第一主應變均降低大於20%獲得證實。
實例3 以類似於實例1及2之方式，製造四個頭盔且經受測試以評估其防護撞擊之能力。如以上所陳述，頭盔之不同之處僅在於如本文中所定義的第一組件之存在/不存在。 ● 頭盔6係根據本發明。射出模製聚酮丸粒以便生產呈層狀之第一組件，然後將其組裝成頭盔。該第一組件係以配置在能量吸收泡沫層及靠向測試頭部形式之舒適墊料之間之低摩擦層之形式存在。 ● 頭盔7係根據本發明且與頭盔6相同，但受制於第一組件之性質：對於頭盔7，該第一組件係藉由射出模製由Hyosung公司以商標名M33AT2E銷售的市售材料來生產，該材料包含聚酮與10%重量PTFE(作為性能增強添加劑)之組合。 ● 頭盔8係根據本發明且與頭盔6相同，但受制於第一組件之性質：對於頭盔8，該第一組件係藉由射出模製由Hyosung公司以商標名M33AS1A銷售的市售材料來生產，該材料包含聚酮與2%重量聚矽氧油(作為性能增強添加劑)之組合。 ● 頭盔9(對照)係與頭盔6相同，但省略第一組件。
該等頭盔經受正向、橫向及傾斜衝擊。測量旋轉速度、旋轉加速度及平移加速度且計算第一主應變。然後重複此一次。平均(平均值)結果概述於表4中。 表4
頭盔 衝擊 所得平移加速度(g) 所得旋轉加速度(krad/s2 ) 所得旋轉速度(rad/s) 第一主應變
6 正向 106.5 5.0 24.4 0.26 (26 %)
橫向 122.6 5.0 21.9 0.18 (18 %)
傾斜 104.0 6.3 34.1 0.39 (39 %)
7 正向 103.6 2.2 15.0 0.12 (12 %)
橫向 117.3 4.3 19.5 0.15 (15 %)
傾斜 101.1 4.5 29.4 0.33 (33 %)
8 正向 108.8 2.7 16.1 0.14 (14 %)
橫向 117.3 4.5 19.6 0.16 (16 %)
傾斜 108.3 5.0 29.7 0.35 (35 %)
9 正向 109.7 7.3 34.3 0.38 (38 %)
橫向 140.9 7.8 35.0 0.30 (30 %)
傾斜 112.4 10.0 44.9 0.49 (49 %)
頭盔6與頭盔9相比(比較例C)、頭盔7與頭盔9相比(比較例D)及頭盔8與頭盔9相比(比較例E)之降低百分比值提供於表5中。 表5
比較例 衝擊 所得平移加速度 所得旋轉加速度 所得旋轉速度 第一主應變
比較例C之降低(%)(6相對9) 正向 2.9 32.0 28.7 30.7
橫向 13.0 36.2 37.6 40.3
傾斜 7.5 37.3 23.9 19.9
比較例D之降低(%)(7相對9) 正向 5.5 69.8 56.3 68.9
橫向 16.8 44.7 44.2 50.7
傾斜 10.0 55.3 34.5 32.4
比較例E之降低(%)(8相對9) 正向 0.8 63.5 53.2 63.7
橫向 16.8 5.3 44.1 47.7
傾斜 3.6 50.6 33.8 29.2
從在比較例C至E中所有測得的性質之正降低值可看出引入第一組件之有益效果。亦可看出，頭盔7及8特別地提供高效衝擊防護，如藉由(例如)觀測到所有衝擊之第一主應變均降低大於29%獲得證實。
1:頭盔 2:外殼 2':較軟內層 2":較硬外層 3:內殼 3':相對厚的內層 3":相對薄的外層 4:滑動層/滑動促進器 5:連接構件 5a:固定構件 5b:固定構件 5c:固定構件 5d:固定構件 6:中間殼/調整裝置 7:通風孔 8:第一部件 9:第二部件 10:顱骨 11:縱軸 12:移位 13:附接裝置 14:內殼 15:襯裡 16:舒適墊料層 20:連接器 21:內部區域 22:臂 23:第一錨定點 24:板 24a:滑動表面 25:第二錨定點 26:突起 27:狹槽 K:衝擊力 KT :切向力 KR :徑向力
下文參考附圖詳細描述本發明，其中： 圖1描繪用於提供防護傾斜衝擊之頭盔的橫截面； 圖2係顯示圖1之頭盔之功能原理的圖； 圖3A、3B及3C顯示圖1之頭盔之結構之變化； 圖4及圖5示意性地描繪頭盔之另一配置； 圖6至圖9示意性地描繪頭盔之其他配置； 圖10示意性地描繪可用於頭盔中之連接器的俯視圖(平面圖)； 圖11示意性地描繪圖10之連接器的仰視圖(平面圖)； 圖12示意性地描繪圖10之連接器的橫截面側視圖； 圖13示意性地描繪包括圖10之連接器之舒適墊料； 圖14示意性地描繪可用於頭盔中之另一連接器的俯視圖(平面圖)； 圖15示意性地描繪圖14之連接器的仰視圖(平面圖)； 圖16示意性地描繪圖14之連接器的橫截面側視圖； 圖17示意性地描繪包括圖14之連接器之舒適墊料； 圖18示意性地描繪可用於頭盔中之另一連接器的俯視圖(平面圖)； 圖19示意性地描繪圖18之連接器的仰視圖(平面圖)；及 圖20示意性地描繪圖18之連接器的橫截面側視圖。 圖21示意性地描繪用於評估頭盔防護衝擊之能力之三個不同衝擊方向。 圖22示意性地描繪X軸、Y軸及Z軸相對於人頭部之空間位置。
1:頭盔
2:外殼
3:內殼
4:滑動層
5:連接構件

Claims (20)

  1. 一種頭盔，其包括第一組件及第二組件，該第一組件與該第二組件之間具有滑動界面，其中該滑動界面係提供在該第一組件及第二組件之各自滑動表面之間，及該第一組件包含聚酮。
  2. 如請求項1之頭盔，其中該聚酮包含羰基單元加上具有2至6個碳原子之直鏈或分支鏈伸烷基單元。
  3. 如請求項2之頭盔，其中該直鏈或分支鏈伸烷基單元係衍生自或可衍生自一或多種具有2至6個碳原子之α烯烴。
  4. 如請求項2之頭盔，其中該聚酮包含羰基單元加上伸乙基及伸丙基單元之混合物。
  5. 如請求項1至4中任一項之頭盔，其中該聚酮具有50,000至120,000之數量平均分子量及215℃至230℃之熔化溫度。
  6. 如請求項1至4中任一項之頭盔，其中該第二組件包括能量吸收材料。
  7. 如請求項1至4中任一項之頭盔，其中該頭盔包括具有第一層及第二層之至少一個部分，該第一層及第二層經結構設計成在使用中分別遠離該 頭盔之穿戴者的頭部之局部表面及靠近該頭盔之穿戴者的頭部之局部表面；及該頭盔係經結構設計使得應頭盔上之衝擊，該第一層可在與該頭部之局部表面相切之方向上相對於該第二層移動。
  8. 如請求項7之頭盔，其中該第一層包括相對硬質外殼；該第二層包括由衝擊能量吸收材料形成之殼；及該第一層及第二層中之一者包括該第一組件。
  9. 如請求項7之頭盔，其中該第一層及第二層包括由衝擊能量吸收材料形成之殼；及該第一層及第二層中之一者包括該第一組件。
  10. 如請求項7之頭盔，其中該第一層包括由衝擊能量吸收材料形成之殼；與該第一層相比，該第二層不吸收顯著比例之衝擊能量，及該第一層及第二層中之一者包括該第一組件。
  11. 如請求項10之頭盔，其中該第二層包括舒適墊料。
  12. 如請求項7之頭盔，其進一步包括連接器，該連接器經結構設計成將該頭盔之該第一層及第二層連接在一起但允許應該頭盔上之衝擊而沿與該頭部之局部表面相切之方向相對移動；其中該連接器包括該第一組件及該第二組件中之至少一者。
  13. 如請求項8之頭盔，其進一步包括連接器，該連接器經結構設計成將該頭盔之該第一層及第二層連接在一起但允許應該頭盔上之衝擊而沿與該頭部之局部表面相切之方向相對移動；其中該連接器包括第二第一組件及第二第二組件中之至少一者。
  14. 一種生產頭盔之製程，其包含生產用於在頭盔中形成滑動界面之第一組件；其中該滑動界面係提供在該頭盔之該第一組件及第二組件之各自滑動表面之間；及其中該製程包括藉由包括射出模製聚酮加上視需要一或多種其他試劑以產生該第一組件或中間產物之步驟之方法來生產該第一組件或形成該第一組件之中間產物；及其中該製程包含將該組件組裝成頭盔之後續步驟。
  15. 一種生產頭盔之製程，其包含生產用於在頭盔中形成滑動界面之第一組件；其中該滑動界面係提供在該頭盔之該第一組件及第二組件之各自滑動表面之間；及其中該製程包括藉由包括形成聚酮及一或多種其他試劑之混合物之步驟之方法來生產該第一組件或形成該第一組件之中間產物，且較佳亦包括射出模製該混合物以生產該第一組件；及其中該製程包含將該組件組裝成頭盔之後續步驟。
  16. 如請求項15之製程，其包括將該聚酮及該一或多種其他試劑摻合以便形成混合物。
  17. 如請求項14、15或16之製程，其中該聚酮包含羰基單元加上具有2至 6個碳原子之直鏈或分支鏈伸烷基單元。
  18. 如請求項17之製程，其中該直鏈或分支鏈伸烷基單元係衍生自或可衍生自一或多種具有2至6個碳原子之α烯烴。
  19. 如請求項17之製程，其中該聚酮包含羰基單元加上伸乙基及伸丙基單元之混合物。
  20. 如請求項14、15或16之製程，其中該聚酮具有50,000至120,000之數量平均分子量及215℃至230℃之熔化溫度。
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