WO2008116847A2 - Material zur formung von strukturen mit stützfunktion - Google Patents

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WO2008116847A2
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polymer mixture
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Holger Redtel
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Holger Redtel
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/013—Fillers, pigments or reinforcing additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L21/00—Compositions of unspecified rubbers

Definitions

  • the invention relates to a material for forming structures and to a method for producing a structure and to the use of the material.
  • thermoplastic polyurethanes having an alternating sequence of hard and soft segments with an integrated oligomeric silesquioxanediol as a chain extender and diisocyanates having these properties.
  • Hard segment and at least two soft segments are described for example in US 6,720,402 B2.
  • DE 100 16 486 C2 describes a variable length patient recovery and support system with modular intrinsically rigid elements which can be combined in a variable number by joining them together.
  • a patient recovery and support system is shown with circular arms on each side. The arms support an upper frame via cross tubes and linear actuators act on the cross tubes to move the upper frame horizontally or vertically.
  • DE 197 08 394 A1 describes a device for transporting patients with intrinsically rigid or stiffenable supports with detachable parts.
  • the object of the invention is therefore to provide a material that is easy to transport and can be brought into the required shape at the place of use.
  • the object of the present invention is achieved by a material for forming structures, wherein a polymer or a polymer mixture can be converted by an initiator of a liquid or viscous state into a solid state.
  • the material according to the invention having an energy absorbing and / or shape memory structure can easily be transported to the place of use and reversibly brought into a form suitable for the respective application by the application of energy in the form of heat, force or work, remains in this form during use and may be restored to its original form after use.
  • the material according to the invention is a system which is independently fixed by the action of energy or by work.
  • the material according to the invention consists of one or more polymers whose chemical structure and the morphology based thereon are such that they change their elastic or viscoelastic state under the influence of energy by at least one order of magnitude in the module with a comparatively small change of the external conditions. Within a short change of state of the external conditions, this change leads to larger jumps in property, by means of which the properties of the device are significantly changed in the desired sense.
  • the change of the state of the polymer or the polymer mixture is preferably reversible.
  • Such a material enables the production of supporting devices with energy absorbing function.
  • the material according to the invention changes specifically in its properties by heat, external forces or liquids approaching it, wherein this change is reversible when the external factors cease to exist.
  • the initiator is preferably suitable for transferring energy in the form of heat, force and / or work to the polymer or the polymer mixture.
  • the energy forms that can be used to change the properties are once thermal energy, i. H. a cooling or heating of the material in the device by 0.5 to
  • the deformation and thereby internal heating of the material by structural changes eg.
  • changes in the crystal or domain structure causes or expansion, which is again a thermal state change in the material, or a change in the relative humidity of the surrounding atmosphere, through which the material z. B. becomes more elastic due to a softening effect and thereby achieves a lower modulus, or by immersion in liquids, by the diffusion into the surface of the material according to the invention also structural changes and are achieved by these jumps in the mechanical properties.
  • the energy can be supplied in the form of work, wherein the work is converted into heat by the special structure of the materials in them and this in turn causes morphological structural and thus property ⁇ changes.
  • the polymer is preferably a polyolefin such as polyethylene or polypropylene, a polystyrene or a copolymer of polystyrene with acrylonitrile and / or
  • Butadiene a polyurethane (PU), a copolymer of ethane, a polyvinyl alcohol, a polyvinyl butyral (PVB), an ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM), a silicone, a polyether, a polyester or a mixture of these polymers.
  • PU polyurethane
  • PVB polyvinyl butyral
  • EPDM ethylene-propylene-diene copolymer
  • silicone a silicone
  • polyether a polyether
  • polyester a mixture of these polymers.
  • Materials of the type described may consist of polyolefins such as polyethylene or polypropylene, of polystyrene or its copolymers with acrylonitrile and / or butadiene (ABS, SBS, SAN) or of polyurethanes.
  • polyolefins such as polyethylene or polypropylene, of polystyrene or its copolymers with acrylonitrile and / or butadiene (ABS, SBS, SAN) or of polyurethanes.
  • Polyurethanes crosslinked ethylene-propylene-diene copolymers (EPDM), silicones are used as polymers or polymer mixtures for use in the material according to the invention or polyether esters into consideration.
  • EPDM crosslinked ethylene-propylene-diene copolymers
  • silicones are used as polymers or polymer mixtures for use in the material according to the invention or polyether esters into consideration.
  • the selection of suitable polymers or polymer mixtures is carried out according to the purpose of use, wherein apart from the type of polymer or polymer mixture, its suitability either as an energy-absorbing material or as a polymer with shape memory or a combination of both is considered.
  • Isocyanate is reacted at an isocyanate index of 45 to 115, if appropriate in the presence of catalysts and / or additives,
  • Isocyanate index of 55 to 115 may be obtained in the presence of catalysts and / or additives or
  • Polyester alcohol mixtures in which the polyether kohole a hydroxyl functionality of 2 to 3 and a molecular weight of 2000-7000 and the Polyesteral ⁇ alcohols have a hydroxyl functionality of 2 to 2.3, and a molecular weight from 250 to 650, this mixture with one or more trifunk- di- and / or tional Isocyanates is reacted at an isocyanate index of 55 to 115, if appropriate in the presence of catalysts and / or additives,
  • materials are also understood and used which are reacted by reaction extrusion of polymers having reactive groups and monomers, oligomers, polymers and / or catalysts reacting therewith. From this group of materials are selected
  • polyether having terminal hydroxyl groups and hydroxyl numbers of 1 to 30 mg which are reacted with di- and / or polyisocyanates and / or Isocya ⁇ natprepolymeren KOH / g,
  • the polymers or polymer mixtures mentioned here have the properties to be achieved with appropriate composition of the starting materials and processing. With this representation of the polymers or polymer mixtures, however, the group of energy-absorbing polymers is far from exhausted. Therefore, other polymers than those mentioned here or polymer mixtures can be used in the material according to the invention.
  • the polymers or polymer mixtures used can be changed within a short time, ie within one second to five minutes, in their elastic behavior in a targeted manner in their present form.
  • Elastic behavior is understood here to mean a property which is characterized by a modulus of elasticity of 100 to 12,000 N / mm 2 and a Shore hardness between A25 to D50.
  • the polymers or polymer mixtures for use in the material according to the invention are produced by extrusion, injection molding, casting, blowing, reaction extrusion or reaction injection molding into strips, wires,
  • one or more fillers are included.
  • the filler is preferably a filler selected from the group of electrical conductors, heat-conducting substances, hydrophilic substances, nanoscale inorganic or organic substances.
  • Metal powder or iodine are incorporated, and this layer then supplies the required heat energy to the composite, so that it changes its viscoelastic properties abruptly.
  • heat-conductive fillers which are incorporated into the polymer or the polymer mixture and lead to improved heat transfer by external heat sources and rapid complete through-heating of the material.
  • fillers z.
  • silicon carbide boron carbide, aluminum nitride or similar substances.
  • hydrophilic fillers or hydrophilic regions or structural sections into the polymer or polymer mixture or into the Incorporate polymer structure.
  • starch cellulose, low molecular weight polyvinyl alcohol, polyethylene glycols, etc. are used.
  • good results could be achieved when incorporating longer sections of polyethylene glycol units of molecular weight 200 to 5000.
  • nanoscale inorganic or organic fillers to enhance the energy-absorbing effect or the shape memory effect in the polymer or polymer mixture is also conceivable.
  • nanoscale inorganic fillers montmorrolinite, magnesium, silicon carbide, alkaline earth metal sols and / or Schichtsili ⁇ kate are preferred.
  • nanoscale organic fillers inactive and active fillers are included.
  • inactive nanoscale fillers z. B.
  • polystyrene derived from dispersions, incorporated into the polymer or polymer blend polymers such as polystyrene, styrene copolymers such as SAN (thermoplastic copolymers of styrene and acrylonitrile) or SBS (styrene / butadiene / styrene triblock copolymers) used.
  • active organic fillers specially prepared oligo- or polyureas having functional groups on the particle surface are used.
  • the polymer or the polymer mixture is enveloped by a shell, wherein the shell dictates the shape of the structure.
  • the material according to the invention can be introduced into an enclosure.
  • This shell may also have a shaping function in addition to a cohesive function, ie the polymers are already introduced into their production and remain therein, so that a composite is produced.
  • This shell can be further adapted to the conditions of use or the application. In this case, such shell materials are used, which are resistant to the polymer or the polymer mixture and can not penetrate the shell.
  • the shell materials may have a wall thickness of 0.01 to 10 mm and from a same or different polymers, for.
  • PVC polyacrylates, PTFE, PVDF, polypropylene, polystyrene, ethylene-vinyl acetate copolymers, of metals such as steel, stainless steel, bronze, aluminum, aluminum alloys,
  • Magnesium, magnesium alloys, or inorganic materials such as ceramics, silicates, or glass.
  • plastic films can be used, for.
  • Place of use can be used so that the material softens more, thereby achieving lower hardness and greater elasticity.
  • the property change should begin at a lower temperature, which is achieved by the structure of the material, e.g. B. by lower crosslink density, by higher molecular weights or lower indices in reactions.
  • the inventive effect is triggered at higher temperatures, eg. Example, by increasing the crosslink density, shorter structures or more rigid structural elements.
  • the applied, externally applied energy can trigger (trigger) structural changes in the polymer or polymer mixture.
  • Such structural Changes can z. B. in a change in the crystal structure or in a change in the space groups of the crystals.
  • the phase boundaries may shift from intermolecular bonding through rearrangement, producing a higher or lower degree of phase separation, or creating sharper or blurred phase boundaries (domain boundaries).
  • the change in the molecular weight distribution occurs, for. B. in polyester mixtures or in polyether esters by transesterifications.
  • the object of the present invention is achieved by a process in which the polymer or the polymer mixture is converted by activation of the initiator from a liquid or viscous state into a solid state. It can by the environment at the site, z. As with respect to temperatures, humidity, altitude, etc., a use of different polymers or polymer mixtures may be required.
  • the polymers may be selected from the polymers and polymer blends noted above.
  • the above-mentioned fillers can also be added.
  • the activation of the initiator takes place by
  • one or more fillers in the polymer or polymer mixture brings.
  • the filler is preferably selected from the group of electrical conductors, thermally conductive substances, hydrophilic substances, nanoscale inorganic or organic substances.
  • the polymer or the polymer mixture is filled into a shell, the shell defining the shape of the structure to be formed.
  • the case should be made of any of the materials described above, which should be matched to the particular application. It is shell designed such that it forms by actuation of the initiator and associated change of the polymer or polymer mixture, this in the desired structure.
  • the energy transfer can be caused by an initiator as described above.
  • the object of the present invention by a use of the device for the production of devices in medicine, medical technology, construction, advertising, the defense industry, civil protection, sport (Sport- and geometric ⁇ Article), the vehicle, the Space technology, the food industry or tool production.
  • the object of the present invention by a use of the device for the production of carriers, blankets, implants, corsets, support bandages,
  • the material according to the invention can be made available in a kit, the films in the form of a
  • this device may contain two or more polymers or polymer mixtures according to the invention in the form of a composite or in the kit for producing a composite. Furthermore, for different purposes, two or more envelopes in the
  • the polymer may already be connected to the wrapping material or only be connected to it at the place of use.
  • Colorless, transparent to opaque materials may be used as the wrapping material or the material may be provided with additives which produce opacity or a certain color. So z.
  • titanium dioxide can be used in micronized form, in addition to an optical seal to produce additional UV protection.
  • This double shell may be filled with another polymer or polymer mixture, for.
  • a gel in the form of a silicone gel or a polyurethane gel, in the form of a viscoelastic foam or in the form of a gas said layer may be between 1 mm and 25 cm.
  • a change in structure and / or a change in shape is achieved by heating or cooling, for. B. by integrated functions such as conductive additives in the polymer or polymer mixture or in this introduced heating wires or Peltier elements with an external power supply.
  • Such devices can be advantageously used for the recovery of accident victims.
  • this device can assume both a desired structure and a desired rigidity at the site of use, by elastification or solidification by the supply of heat or cold is set by exceeding or falling below the glass transition.
  • a viscoelastic material can be placed in a sheath of a second material around an object to be protected, e.g. As the spine of a human being, modeled and solidified by suitable additives and externally supplied energy so that a lifting or transport is possible.
  • a garment is introduced into the material of the invention and in this case serves as a shell.
  • the garment may be completely or partially filled with the material.
  • the materials of the invention incorporated into the garment can then solidify or become viscoelastic. Again, by suitable energy supply, the glass transition is undercut (for solidification) or exceeded (to produce higher elasticity or softness).
  • the material of the invention can be used to make helmets, pants, jackets, protective clothing, etc.
  • a particular embodiment consists in the protective clothing for motorcyclists, the cover of a material such as leather, synthetic leather,
  • Neoprene or the like, as well as a material incorporated therein, for receiving a work, eg. B. a pulse in an accident, is able and z. B. consists of a polyurethane or polyether ester according to the invention and thus serve as protectors.
  • An essential field of application of the material according to the invention is medicine and medical technology including civil protection or rescue. From the material of the invention can be
  • the combination of a shell material and an energy-absorbing polymer according to the invention forms a suitable structure.
  • By adding heat and / or electrical energy-conducting additives in the polymer after the composite material has been applied to an arm or leg, it is solidified by absorption or removal of energy, so that a permanent but reversible support function is achieved.
  • the material according to the invention offers the advantage that the position of the rail can be corrected at any time, that it can be reused and that any heat development occurring during the curing of conventional materials does not occur.
  • orthopedic footwear inserts may be made by forming them from deformable materials that are reversibly shaped above the glass transition and used in the desired shape during use.
  • the material of the invention is used for structures which require shape correction during use, e.g. In children, when the orthosis needs to be worn for extended periods, which requires constant adaptation in the growth phase.
  • the special properties of the materials used in the devices according to the invention is by the creation of reversible shaping, the material "remembers" the original shape, again and again reproducible. Due to the possibility of combining different materials according to the invention into composite materials, a desired elasticity and hardness can be set and varied during use via the incorporated additives.
  • the material according to the invention used as orthoses is thus much easier to produce and handle and also provides the patient with the advantage of a millimeter accuracy adjustment and adaptation in the required hardness. This is only possible to a limited extent with conventional materials such as thermoformable polymers.
  • the material according to the invention is more flexible due to its arbitrary often and quickly achievable strength change.
  • limb prostheses and stump embedding can be produced from the material according to the invention.
  • the same advantages as with the orthoses are achieved.
  • a special feature is the use of the inventions ⁇ to the invention as interim prostheses, z. B. in fresh amputees.
  • the material according to the invention can be used in accident, tumor and septic surgery.
  • the material is used as composite material for internal or external coverage, replacement or bridging of tissue defects or tissue damage or surgery.
  • the material according to the invention is designed so that it can be sterilized and used as implants. It is also possible physiological or pathological changes in body temperature, but also all other physiological and pathological changes in the homeostasis of the organism for targeted and / or deliberate changes in state of the inventive polymer or polymer mixture ⁇ used in the organism can be used.
  • the material according to the invention can also be formed as a sheet-like composite material, so that the inventive combination of a shell material and energy-absorbing polymer / polymer mixture "intelligent" textiles with a variety of functions for
  • Sensors are incorporated, by which one can measure the posture and the movements of a patient and thus pursued.
  • the sensors react to the response of the material to the force and pass it on to a measuring device via the sensors or sensors in the form of a signal that is generated by converting the thermal energy into electrical energy to immediately visualize the movements, to respond to them and, if necessary, to influence them by changing the polymer / polymer mixture.
  • the material according to the invention can be used in various forms.
  • a shape is z.
  • composites of shell materials and the energy-absorbing polymer or polymer mixture according to the invention are used again.
  • These polymers or Polymerge ⁇ mixtures can, for. B. transported in rolled form in the field, unrolled there by the use of energy and shaped and held by reforming the energy ⁇ use in this form over a certain period. After the end of the mission, the energy to be absorbed by the shape memory of the Polymers restored the original shape.
  • z. B. the complex equipment of mountain rescue significantly simplified and the injured a painless to painless storage can be achieved.
  • Devices made from the material of the invention take up less space in vehicles or helicopters than previous devices and can be used quickly and efficiently at the point of use.
  • the material according to the invention can be used for the storage of sensitive, including pressure-sensitive objects during transport, by the material assuming the shape required for the articles and being stabilized therein by externally supplied or withdrawn energy. These embeddings then protect the sensitive objects sustainably and efficiently.
  • Allow objects by being wrapped with a film of the material of the invention, which is then stiffened.
  • Energy supply (the initiator) can be coupled to the energy supply to the airbag and the material within a period of 0.1 to 60 seconds another, in this case higher rigidity by the glass transition is significantly exceeded. This process can be triggered both automatically and by separate energy to be applied externally during the rescue operation.
  • the deformed material according to the invention in the vehicle seat can be removed from persons outside the vehicle at a predetermined breaking point from the vehicle and transported with the accident victim. So are any movements of VMwareop ⁇ fers that could lead to a further deterioration of his condition, avoided.
  • the shape of the material may be altered by the supply or withdrawal of energy and adapted to changing conditions.
  • the material according to the invention can be used for the production of convertible tops.
  • a top like the fabric known embodiments, initially flexible so that it can be easily opened or closed.
  • an electrical voltage can be applied, which stimulates the material according to the invention to a desired solid form to assume.
  • a solid vehicle roof would form that does not have the disadvantages of a fabric hood.
  • the material according to the invention can be used for the production of tarpaulins for trucks or a tarpaulin for ships, which are mounted in a flexible state and then stiffened.
  • a use of the material according to the invention for the production of security system for bicycles such. B. as Radnabenêt in conjunction with a transponder.
  • a transponder used the material is softer again and allows the use of the bike.
  • a lever such as the handbrake can be used and as an energy source of the dynamo of the bicycle.
  • securing of a bicycle could be done by a flexible or fixed bottom bracket.
  • Embodiment on its own statics, which does not have to be prepared by additional elements. As a result of this construction, complicated structures can be realized extremely quickly and their outer walls can be used, for example, for advertising purposes.
  • roller blinds and roller shutters can be produced from the material, which can be achieved, for example, by applying a
  • FIG. 2 shows the use of the material according to the invention as an orthosis
  • FIG. 3 shows the use of the material according to the invention as a limb prosthesis
  • FIG. 4 shows the use of the material according to the invention as covering, replacement and bridging of tissue defects
  • FIG. 5 shows the use of the material according to the invention in textiles
  • FIG. 6c shows the use of the material according to the invention as a rescue stretcher (adapted to a patient),
  • FIG. 6d shows the use of the material according to the invention as rescue stretcher (adapted to a patient, cross section)
  • FIG. 7 shows the use of the invention
  • FIG. 8 shows the use of the invention
  • FIG. 9 shows the use of the invention
  • FIG. 10 shows the use of the invention
  • the material 1 according to the invention can be supplied in the form of a kit which contains the initiator and the polymer and / or the polymer mixture and optionally further fillers.
  • Various polymers and polymer blends may be included, so that depending on the location of use, a corresponding polymer or a polymer blend can be used. Also different covers can be included in the kit.
  • the polymer may already be filled into the shaping envelope or transported separately. The same applies to the initiator.
  • the sheath may be made of an opaque or transparent material so that it is possible to see through the structures created by the device.
  • the material 1 for forming structures according to the invention can be used for a wide variety of applications. So it is possible to form a shell in the form of a stretcher similar to an air mattress. These Can be used for the recovery of accident victims.
  • the polymer or the polymer mixture could be solidified on site and thus create a stable stretcher, whereby the salvage in inaccessible places, such as in the mountains, in shafts or in caves, is possible.
  • the polymer blend in a viscous, non-sheathed form to model it, for example for spinal injuries, around the recumbent patient and then lift it after solidification of the polymer.
  • the envelope in the form of garments that are filled with the polymer or the polymer mixture. These garments would then complete, or if the shell is divided into chambers, partially verfesti ⁇ gene and thereby provide protection against an impact of solid objects.
  • Fixation rail which are formed by the material 1 according to the invention for the formation of structures.
  • filled with the polymer or the polymer blend sheath 2 on the leg or the arm 3 of the patient 8 is placed and then hardens the poly ⁇ mer / polymer mixture.
  • FIG. 2 shows the use of the material 1 according to the invention, in which the material 1 is shaped in the form of an orthosis for the trunk of a patient.
  • the material 1 takes on the outer shape of the pelvis and thus creates a structure by which the pelvis of the patient is supported.
  • FIG. 3 shows the use of the device 1 according to the invention as a limb prosthesis / butt bed.
  • the flexibility of the device 1 according to the invention offers advantages in the production and adaptation of stump bedding, especially in fresh ampoules with interim prostheses.
  • Another use of the device according to the invention is the use as covering, replacement or bridging tissue defects, as shown in Figure 4.
  • the cover of tissue defects in the accident, plastic and septic surgery is currently made with metals and so-called bone cement, etc.
  • the implants can be influenced technically simply corrective.
  • the device 1 according to the invention is represented when used as intelligent and multifunctional textiles.
  • the clothing which serves as a shell, there is the polymer or the polymer mixture.
  • sensors and sensors are incorporated in the clothing.
  • the clothing is stiffened by starter.
  • a measurement result is achieved in which the bending of the solidified material occurs.
  • Another use is the use of the apparent textile material by dissolving the soft material into different Model products that then go into a rigid product after triggering the starter.
  • FIGS. 6a to 6d A further use of the device 1 according to the invention is shown in FIGS. 6a to 6d.
  • the device 1 takes the form of a rescue blanket / rescue couch.
  • the shape is also pre- ⁇ ben through the shell, which is then cured only the solidification of the polymers.
  • the rescue blanket is brought to the accident victim as a role.
  • the usually rigid design of rescue stretcher or the use of elaborate and bulky rescue tubs in the mountain rescue, for the recovery of casualties can be simplified and improved by rolling out and modeling the device 1 according to the invention.
  • the accident ⁇ te can be brought in the deposited, persisting and relatively painless attitude to the emergency base.
  • FIG. 7 shows the use of the device 1 according to the invention as a self-stabilizing seat shell in the vehicle seat 5 of a vehicle 6.
  • the starter of the polymer or the Polymermi ⁇ research can trigger together with the airbag or triggered by hand from the rescue team.
  • the self-or manually triggered seat shell which has formed from the device 1 according to the invention in fractions of seconds and is located under the upper, such as fabrics or leather, the vehicle seat 5, can now be removed from the vehicle seat 5 of the emergency service at breaking point ,
  • the smallest movements can be limited because the seat can be compared to a Notfallret ⁇ processing vacuum jacket at all times loosened and strengthened again in a new position.
  • Airbag tents and airbag halls which have a low weight and can be built up quickly, in contrast, however, have the disadvantages that they are susceptible to weather and have no own strong statics.
  • the positive properties can be used even after triggering the starter.
  • the negative properties are eliminated because a tissue or rigid and predictable polymers the adopted form of
  • the inventive device 1 thus complicated structures can be realized extremely quickly.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Material zur Formung von Strukturen, bestehend aus einem Polymer oder einem Polymergemisch und einem Initiator, wobei das Polymer oder das Polymergemisch durch den Initiator von einem flüssigen oder viskosen Zustand in einen festen Zustand überführbar ist und dessen Verwendung sowie eine Verfahren zur Herstellung von Strukturen mit diesem Material.

Description

Material zur Formung von Strukturen mit Stützfunktion
Die Erfindung betrifft ein Material zur Formung von Strukturen und ein Verfahren zur Herstellung einer Struktur sowie die Verwendung des Materials.
In vielen Lebensbereichen werden Dinge benötigt, die sperrig sind oder sich schlecht transportieren lassen. Auch ist es vielfach notwendig, benötigte Vorrichtungen an einen Ort zu befördern, an den sie durch ihre Eigengröße nicht oder nur in einem zerlegten Zustand gelangen können.
Materialien mit Energie absorbierender Funktion sind in der Technik bekannt. Beispielhaft seien hier Einlagen in Autositzen, wie sie z. B. in der US 6,688,686 Bl beschrieben werden, oder Geleinlagen in Vorrichtungen zur Stabilisierung von Decubitus-Patentienten, wie sie z. B. in der EP 0 057 838 Al beschrieben werden, genannt. Andererseits werden Vorrichtungen benötigt, die zum Transport von empfindlichen, sperrigen oder größeren Gegenständen auch unter den Bedingungen einer Katastrophe verwendet werden. Zum Transport von Menschen werden z. B. komplexe Transportmittel in der US 5,121,514, in der
US 5,560,059, in der US 6,898,811 B2, in der US 7,281,285 B2, in der US 2008/0001421 Al, in der FR 2 602 971 oder in der JP 10248950 A beschrieben. In der GB 2 401 055 A wird eine Folie zur vielfältigen Verwendung zur Hilfe beim Überleben unter widrigen Bedingungen beschrieben, die in einen Apparat eingefügt ist, durch den sie in mehreren Verwendungen eingesetzt werden kann, z. B. als Rettungsgerät, Schlafsack, Decke, Tragbare, Wasserreser¬ voir, Zelt, Schutzwand oder Poncho. Diese Folie wird durch bestimmte Befestigungsmittel für den jeweiligen Zweck fixiert, verändert jedoch ihre Eigenschaften nicht gezielt durch die Einwirkung von Energie.
Andererseits sind Materialien bekannt, die Energie absorbieren. In der US 7,091,297 B2 werden z. B. thermoplastische Polyurethane mit alternierender Sequenz von Hart- und Weichsegmenten mit einem integrierten oligomeren Silesquioxandiol als Kettenverlängerer sowie Diisocyanaten beschrieben, die diese Eigenschaften aufweisen. Polyurethane mit Formgedächtnis mit einem
Hartsegment und wenigstens zwei Weichsegmenten werden zum Beispiel in der US 6,720,402 B2 beschrieben.
In der DE 100 16 486 C2 wird ein längenvariables Patientenbergungs- und supportsystem mit modularen eigensteifen Elementen, die in variabler Anzahl durch Aneinanderfügen kombinierbar sind, beschrieben. In der US 6,539,566 Bl wird ein Patientenbergungs- und supportsystem mit kreisförmigen Armen auf jeder Seite dargestellt. Die Arme unterstützen über Kreuzrohre einen oberen Rahmen und lineare Aktuatoren wirken auf die Kreuzrohre, um den oberen Rahmen horizontal oder vertikal zu bewegen. In der DE 197 08 394 Al wird eine Vorrichtung zum Transport von Patienten mit eigensteifen oder versteifbaren Auflagen mit lösbaren Teilen beschrieben.
Bisher sind jedoch keine Vorrichtungen bekannt geworden, die sowohl einfach zu handhaben sind, die leicht zu transportieren sind und die am Ort der Verwendung ohne mechanische Vorrichtungen wie Scharniere, Ösen oder Gurte in die benötigte Form gebracht werden können. Nach dem Stand der Technik sind bisher keine speziellen Materialien eingesetzt worden, die den Einbau von Scharnieren, Gurten oder ähnlichen mechanischen Mitteln überflüssig machen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Material zur Verfügung zu stellen, das leicht zu transportieren ist und am Ort der Verwendung in die benötigte Form gebracht werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch ein Material zur Formung von Strukturen gelöst, wobei ein Polymer oder ein Polymergemisch durch einen Initiator von einem flüssigen oder viskosen Zustand in einen festen Zustand überführbar ist.
Das erfindungsgemäße Material mit einer Energie absorbierenden und/oder Formgedächtnisstruktur, kann leicht an den Ort der Anwendung transportiert werden und dort durch Anwendung durch die Einwirkung von Energie in Form von Wärme, Kraft oder Arbeit reversibel in eine für die jeweilige Anwendung geeignete Form gebracht werden, während der Anwendung in dieser Form verbleibt und nach der Anwendung ggf. in die ursprüngliche Form zurückge- stellt wird.
Das erfindungsgemäße Material ist ein durch die Einwirkung der Energie oder durch Arbeit selbständig fixierendes System. Das erfindungsgemäße Materials besteht aus einem oder mehrere Polymeren, deren chemische Struktur und die darauf basierende Morphologie derart aufgebaut sind, dass sie unter der Einwirkung der Energie ihren elastischen oder viskoelastischen Zustand bei vergleichsweise geringer Änderung der äußeren Bedingungen um mindestens eine Zehnerpotenz im Modul verändern. Diese Veränderung führt innerhalb kurzer Zustandsänderungen der äußeren Bedingungen zu größeren Eigenschaftssprüngen, durch die die Eigenschaften der Vorrichtung maßgeblich im gewünschten Sinne verändert werden. Die Änderung des Zustands des Polymers oder des Polymergemisches ist vorzugsweise reversibel. Ein solches Material ermöglicht die Herstellung von Stützvorrichtungen mit Energie absorbierender Funktion. Dabei verändert sich das erfindungsgemäße Material gezielt, durch Wärme, äußere Kräfte oder an sie herantretende Flüssigkeiten in ihren Eigenschaften, wobei diese Veränderung bei Wegfall der äußeren Faktoren reversibel ist.
Der Initiator ist vorzugsweise geeignet, Energie in Form von Wärme, Kraft und/oder Arbeit auf das Polymer oder das Polymergemisch zu übertragen. Die Energieformen, die zur Veränderung der Eigenschaften eingesetzt werden können, sind einmal Wärmeenergie, d. h. eine Abkühlung oder Erwärmung des Materials in der Vorrichtung um 0,5 bis
10 K, zum anderen Druck im Bereich von 1 bis 100.000 P, der eine Verformung und dadurch eine innere Erwärmung des Materials durch Strukturveränderungen, z. B. Veränderungen der Kristall- oder Domänenstruktur, bewirkt, oder Ausdehnung, durch die wieder eine thermische Zustandsän- derung im Material erfolgt, oder eine Veränderung in der relativen Feuchte der umgebenden Atmosphäre, durch die das Material z. B. auf Grund eines Weichmachereffekts elastischer wird und dadurch einen niedrigeren Modul erreicht, oder durch Immersion in Flüssigkeiten, durch deren Diffusion in die Oberfläche des erfindungsgemäßen Materials ebenfalls Strukturveränderungen und durch diese Sprünge in den mechanischen Eigenschaften erzielt werden. Weiterhin kann die Energie in Form von Arbeit zugeführt werden, wobei die Arbeit durch die besondere Struktur der Materialien in ihnen in Wärme umgewandelt wird und diese wiederum morphologische Struktur- und damit Eigenschafts¬ veränderungen bewirkt.
Eine Kombination aus zwei oder mehreren dieser Energiebzw. Umweltformen zur Erzeugung des gewünschten energieabsorbierenden oder Formgedächtniseffekts ist ebenfalls Gegenstand dieser Erfindung. So können z. B. Druck und Temperatur miteinander kombiniert auf die Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Material einwirken. Weiterhin ist eine Kombination aus Temperatur und
Veränderung durch das umgebende Medium, z. B. in einer wässrigen Lösung möglich. Durch eine Kombination solcher physikalischer Faktoren oder Einflüsse wird die erfindungsgemäße Veränderung des Zustands des Polymers oder Polymergemisches und damit des erfindungsgemäßen Materials bewirkt.
Das Polymer ist vorzugsweise ein Polyolefin wie Polyethylen oder Polypropylen, ein Polystyrol oder ein Copolymer des Polysteyrols mit Acrylnitril und/oder
Butadien, ein Polyurethan (PU), ein Copolymer des Ethans, ein Polyvinylalkohol, ein Polyvinylbutyral (PVB) , ein Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisat (EPDM) , ein Silikon, ein Polyether, ein Polyester oder ein Gemisch dieser Polymere.
Für die hier beschriebenen Anwendungen kommen im wesentlichen Polymere, Komposite oder Verbundmaterialien in Frage. Solche Materialien haben im Wesentlichen eine kompakte Struktur und sind durch ihre Struktur in der
Lage, Energie zu absorbieren, in Wärme umzuwandeln oder Arbeit durch Energiekreisläufe zu speichern oder umzuwandeln. Materialien der beschriebenen Art können aus Polyolefinen wie Polyethylen oder Polypropylen, aus Polystyren oder seinen Copolymeren mit Acrylnitril und/oder Butadien (ABS, SBS, SAN) oder aus Polyurethanen bestehen .
Als Polymere oder Polymergemische zum Einsatz in dem erfindungsgemäßen Material kommen Polyurethane, vernetzte Ethylen-Propylen-Dien-Mischpolymerisate (EPDM) , Silikone oder Polyetherester in Betracht. Die Auswahl geeigneter Polymere oder Polymergemische erfolgt nach Einsatzzweck, wobei außer dem Typ des Polymers oder Polymergemisches auch seine Eignung entweder als Energie absorbierender Werkstoff oder als Polymer mit Formgedächtnis oder einer Kombination aus beiden beachtet wird.
Insbesondere werden erfindungsgemäß folgende Polymere oder Polymergemische eingesetzt.
Als Polyurethane werden
a) solche auf der Basis von mindestens zwei PoIy- etheralkoholen unterschiedlicher Molmasse, von denen mindestens einer der Polyetheralkohole trifunktionell in Bezug auf Hydroxylgruppen ist und höchstens eine Molmasse von 1000 aufweist und der zweite Polyether- alkohol eine Hydroxylfunktionalität von 2 bis 3 und mindestens eine Molmasse von 2000 aufweist und dieses Gemisch mit einem di- und/oder trifunktionellen
Isocyanat bei einem Isocyanatindex von 45 bis 115 ggf. in Anwesenheit von Katalysatoren und/oder Zusatzstoffen umgesetzt wird,
b) solche auf der Basis von Polyetheralkoholgemischen mit darin dispergierten nano- und/oder mikroskaligen Oligo- und/oder Polyharnstoffen, die durch Depolyme- risation von Polyurethan-Weichschaumstoffen erhalten werden, durch Umsetzung mit einem oder mehreren di- und/oder trifunktionellen Isocyanaten bei einem
Isocyanatindex von 55 bis 115 ggf. in Anwesenheit von Katalysatoren und/oder Zusatzstoffen erhalten werden oder
c) solche auf der Basis von Polyetheralkohol-
Polyesteralkoholgemischen, bei denen die Polyetheral- kohole eine Hydroxylfunktionalität von 2 bis 3 und eine Molmasse von 2000 bis 7000 und die Polyesteral¬ kohole eine Hydroxylfunktionalität von 2 bis 2,3 und eine Molmasse von 250 bis 650 aufweisen, dieses Gemisch mit einem oder mehreren di- und/oder trifunk- tionellen Isocyanaten bei einem Isocyanatindex von 55 bis 115 ggf. in Anwesenheit von Katalysatoren und/oder Zusatzstoffen umgesetzt wird,
eingesetzt. Es sind jedoch auch andere Kombinationen von Ausgangsstoffen denkbar, wenn diese die erfindungsgemäß definierten Eigenschaften aufweisen, d. h. Energie absorbieren, ein Formgedächtnis aufweisen und/oder einen Modulsprung von mindestens einer Zehnerpotenz bei einer geringfügigen Veränderung von außen, z. B. einer Temperaturänderung von 3 bis 8 K, aufweisen.
Als Polymere oder Polymergemische gemäß der vorliegenden Erfindung werden auch Materialen verstanden und eingesetzt, die durch Reaktionsextrusion von Polymeren mit reaktiven Gruppen und damit reagierenden Monomeren, Oligomeren, Polymeren und/oder Katalysatoren umgesetzt werden. Aus dieser Gruppe von Materialien werden ausgewählt
d) Copolymere des Ethylens mit seitenständigen Koh¬ lenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen, die radikalisch durch Peroxide, Stickstoffabspalter etc. während der Extrusion vernetzt werden,
e) Copolymere des Ethylens mit seitenständigen Koh¬ lenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen, die durch reaktive Monomere wie Silane oder Amine vernetzt werden, f) Copolymere des Ethylens mit seitenständigen funk¬ tionellen Gruppen, die durch mit diesen reaktionsfä¬ higen Gruppen in Monomeren, Oligomeren oder Polymeren umgesetzt werden,
g) Polyvinylalkohole mit seitenständigen Hydro¬ xylgruppen und Hydroxylzahlen zwischen 50 und 400 mg KOH/g, die mit Di- und/oder Polyisocyanaten und/oder Isocyanatprepolymeren umgesetzt werden,
h) Polyvinylbutyrale mit seitenständigen Hydro¬ xylgruppen und Hydroxylzahlen zwischen 5 und 300 mg KOH/g, die mit Di- und/oder Polyisocyanaten und/oder Isocyanatprepolymeren umgesetzt werden,
i) Polyetherester mit endständigen Hydroxylgruppen und Hydroxylzahlen zwischen 1 und 30 mg KOH/g, die mit Di- und/oder Polyisocyanaten und/oder Isocya¬ natprepolymeren umgesetzt werden,
j) Polyurethane auf der Basis von Polycaprolactonpo- lyolen der Molmasse 2000 bis 10.000, die mit einem oder mehreren Di- und/oder Polyisocyanaten umgesetzt werden,
k) Polyvinylbutyrale mit seitenständigen Hydro¬ xylgruppen und Hydroxylzahlen zwischen 5 und 300 mg KOH/g, die mit Isocyanatprepolymeren auf der Basis von Polyetheralkoholgemischen mit darin dispergierten nanoskaligen Füllstoffen umgesetzt werden,
1) Polyvinylbutyrale mit seitenständigen Hydro¬ xylgruppen und Hydroxylzahlen zwischen 5 und 300 mg KOH/g, die mit Isocyanatprepolymeren auf der Basis von Polyetheralkoholgemischen mit darin dispergierten nanoskaligen oder mikroskaligen Oligo- und/oder Polyharnstoffen umgesetzt werden.
Die hier genannten Polymere oder Polymergemische weisen bei entsprechender Zusammensetzung der Ausgangsstoffe und Verarbeitung die zu erzielenden Eigenschaften auf. Mit dieser Darstellung der Polymere oder Polymergemische ist die Gruppe der energieabsorbierenden Polymeren jedoch bei weitem nicht erschöpft. Daher sind auch andere als die hier genannten Polymere oder Polymergemische in dem erfindungsgemäßen Material einsetzbar.
Die eingesetzten Polymere oder Polymergemische können innerhalb kurzer Zeit, d. h. innerhalb einer Sekunde bis zu fünf Minuten, in ihrem elastischen Verhalten zielgerichtet in ihrer vorliegenden Form verändert werden. Unter elastischem Verhalten wird hier eine Eigenschaft verstanden, die durch einen Elastizitätsmodul von 100 bis 12.000 N/mm2 und eine Shore-Härte zwischen A25 bis D50 charakterisiert wird.
Die Herstellung der Polymere oder Polymergemische zum Einsatz in dem erfindungsgemäßen Material erfolgt durch Extrusion, Spritzguss, Vergießen, Blasen, Reaktionsextru- sion oder Reaktionspritzguss zu Bändern, Drähten,
Profilen, Formteilen, flächigen Gebilden, Kompositen oder Verbunden aus einem oder mehreren der genannten Polymere oder Polymergemische. Diese können nach der Herstellung weiter miteinander oder mit anderen Polymeren oder Polymergemischen verbunden werden, z. B. verflochten, verdrillt, versponnen, verklebt oder verscheißt werden. Weiterhin können Verbünde durch Verschmelzen oder Beschichten hergestellt werden. In einer weiteren Form werden 2 bis 100 Drähte, Profile oder Schläuche zu Bündeln vereint und ggf. in einer Umhüllung eingesetzt, so dass Faser- oder Rohrbündel entstehen, die in dem erfindungsgemäßen Material eingesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind ein oder mehrere Füllstoffe enthalten.
Der Füllstoff ist vorzugsweise ein Füllstoff ausgewählt aus der Gruppe der elektrischen Leiter, wärmeleitenden Stoffe, hydrophilen Stoffe, nanoskaligen anorganischen oder organischen Stoffe.
Denkbar ist die Zugabe bestimmter Füllstoffe, die man in das Polymer oder Polymergemisch einarbeitet, die diese Effekte verstärken sollen. So können in das Polymer oder Polymergemisch elektrische Leiter, z. B. Drähte, eingearbeitet werden, die bei Anlegen einer Spannung zu lokaler Erwärmung und durch diese zu einer Zustandsände- rung führen. Weiterhin können besondere elektrisch leitende Füllstoffe in das gesamte Material oder eine Schicht eines Verbundwerkstoffes, z. B. Iod oder
Metallpulver oder Iodkohle, eingearbeitet werden, und diese Schicht führt dann die erforderliche Wärmeenergie dem Verbund zu, so dass dieser seine viskoelastischen Eigenschaften sprunghaft ändert.
Ferner ist eine Zugabe von wärmeleitenden Füllstoffen die in das Polymer oder das Polymergemisch eingearbeitet werden denkbar und zu einer verbesserten Wärmeübertragung durch äußere Wärmequellen und einer schnellen vollständi- gen Durchwärmung des Materials führen. Als solche Füllstoffe können z. B. Siliciumcarbid, Borcarbid, Aluminiumnitrid oder ähnliche Stoffe eingesetzt werden.
Weiterhin ist es denkbar in das Polymer oder Polymerge- misch hydrophile Füllstoffen oder hydrophile Bereiche oder Strukturabschnitte einzuarbeiten oder in die Polymerstruktur einzubauen. Als solche können z. B. Stärke, Cellulose, Polyvinylalkohol niederer Molmasse, Polyethylenglykole usw. verwendet werden. Bei der Gestaltung der Polymerstruktur konnten beim Einbau von längeren Abschnitten aus Polyethylenglykoleinheiten der Molmasse 200 bis 5000 gute Ergebnisse erzielt werden.
Auch das Einarbeiten von nanoskalige anorganischer oder organischer Füllstoffe zur Verstärkung des energieabsor- bierenden Effekts oder der Formgedächtniswirkung in das Polymer oder Polymergemisch ist denkbar. Als nanoskalige anorganische Füllstoffe werden Montmorrolinit , Magnesium, Siliciumcarbid, Erdalkalimetallsole und/oder Schichtsili¬ kate bevorzugt. Als nanoskalige organische Füllstoffe werden inaktive und aktive Füllstoffe einbezogen. Als inaktive nanoskalige Füllstoffe werden z. B. aus Dispersionen gewonnene, in das Polymer oder Polymergemisch eingearbeitete Polymere wie Polystyrol, Styren- Copolymere wie SAN (thermoplastische Copolymere aus Styrol und Acrylnitril) oder SBS (Styrol/Butadien/Styrol- Triblockcopolymere) genutzt. Als aktive organische Füllstoffe werden speziell hergestellte Oligo- oder Polyharnstoffe mit funktionellen Gruppen auf der Teilchenoberfläche eingesetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Polymer oder das Polymergemisch durch eine Hülle umhüllt, wobei die Hülle die Form der Struktur vorgibt. Das erfindungsgemäße Material kann hierzu in eine Umhüllung eingebracht werden. Diese Hülle kann über eine Zusammenhaltfunktion hinaus auch eine Formgebungsfunktion haben, d. h. die Polymeren werden bei ihrer Herstellung bereits in diese eingebracht und verbleiben darin, so dass ein Verbund hergestellt wird. Diese Hülle kann weiterhin den Einsatzbedingungen bzw. dem Anwendungsfall angepasst werden. Dabei werden solche Hüllmaterialien verwendet, die gegenüber dem Polymeren oder der Polymermischung beständig sind und die Hülle nicht durchdringen können. Die Hüllmaterialien können dabei eine Wandstärke von 0,01 bis 10 mm aufweisen und aus einem gleichen oder anderen Polymeren, z. B. PVC, Polyacrylaten, PTFE, PVDF, Polypropylen, Polystyrol, Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren, aus Metallen wie Stahl, Edelstahl, Bronze, Aluminium, Aluminiumlegierungen,
Magnesium, Magnesiumlegierungen, oder aus anorganischen Stoffen wie Keramiken, Silikaten, oder Glas bestehen. Für flächige Materialien können Kunststofffolien eingesetzt werden, z. B. Polyethylen-, Polypropylen-, Ethylen- Vinylacetat-Copolymer-, Polyvinylidenfluorid-, Polyvinyl- idenchlorid-, Polystyrol- oder Polyesterfolien.
Die Verhältnisse am Einsatzort können zur Auslösung der erfindungsgemäßen Eigenschaftsveränderung ausgenutzt werden. So kann z. B. eine hohe Luftfeuchtigkeit am
Einsatzort dazu genutzt werden, dass das Material mehr erweicht und dadurch eine geringere Härte und höhere Elastizität erreicht. Bei kalter Umgebung sollte die Eigenschaftsveränderung bei niedrigerer Temperatur einsetzen, was durch die Struktur des Materials erreicht wird, z. B. durch geringere Vernetzungsdichte, durch höhere Molmassen oder geringere Indices bei Reaktionen. Umgekehrt gilt, dass bei Einsatz bei höherer Temperatur, z. B. in den Tropen oder in der Wüste, der erfindungsge- mäße Effekt bei höheren Temperaturen ausgelöst wird, z. B. durch eine Erhöhung der Vernetzungsdichte, kürzere Strukturen oder starrere Strukturelemente.
Durch die angewandte, von außen einwirkende Energie können in dem Polymer oder Polymergemisch Strukturveränderungen ausgelöst (getriggert) werden. Solche Struktur- Veränderungen können z. B. in einer Veränderung der Kristallstruktur oder in einer Veränderung der Raumgruppen der Kristalle bestehen. Weiterhin können sich die Phasengrenzen bei phasengetrennten Polymeren durch Umorganisation von zwischenmolekularen Bindungen verschieben und ein höheres oder geringeres Maß an Phasentrennung erzeugen oder schärfere oder verwischte Phasengrenzen (Domänengrenzen) erzeugen. Bei bestimmten Polymeren oder Polymergemischen können in diesem auch Reaktionen ausgelöst werden, durch die eine Veränderung in der Molmassenverteilung eintritt, z. B. in Polyestergemischen oder in Polyetherestern durch Umesterungen .
Des Weiteren wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren gelöst, bei dem man das Polymer oder das Polymergemisch durch Aktivierung des Initiators aus einem flüssigen oder viskosen Zustand in einen festen Zustand überführt. Dabei kann durch das Umfeld am Einsatzort, z. B. in Bezug auf Temperaturen, Luftfeuch- tigkeit, Höhenlage etc., ein Einsatz unterschiedlicher Polymere oder Polymergemische erforderlich sein. Die Polymere können aus den oben angegebenen Polymeren und Polymergemischen ausgewählt werden. Zusätzlich können auch die oben genannten Füllstoffe hinzugefügt werden. Die Aktivierung des Initiators erfolgt dabei durch
Zuführung einer Kraft in Form von einer Temperaturänderung oder Arbeit.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bringt man einen oder mehrere Füllstoffe in das Polymer oder Polymergemisch einbringt.
Den Füllstoff wählt man vorzugsweise aus der Gruppe der elektrischen Leiter, wärmeleitenden Stoffe, hydrophilen Stoffe, nanoskaligen anorganischen oder organischen Stoffe aus. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung füllt man das Polymer oder das Polymergemisch in eine Hülle, wobei die Hülle die Form der zu bildenden Struktur vorgibt. Die Hülle sollte aus einem der oben beschriebenen Materialen bestehen, die man auf die jeweilige Verwendung abstimmt. Sie ist dabei Hülle derart ausgebildet, dass sie durch Betätigung des Initiators und damit verbundener Veränderung des Polymers oder Polymergemisches, dieses in die gewünschte Struktur formt .
Die Energieübertragung kann dabei wie oben beschreiben durch einen Initiator veranlasst werden.
Ferner wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch eine Verwendung der Vorrichtung zur Herstellung von Vorrichtungen in der Medizin, der Medizintechnik, dem Bauwesen, der Werbung, der Rüstungsindustrie, dem Katastrophenschutz, dem Sport (Sport- und Freizeitarti¬ kel) , dem Fahrzeugbau, der Weltraumtechnik, der Lebensmittelindustrie oder der Werkzeugherstellung gelöst .
Der Einsatz des erfindungsgemäßen Materials ist auf fast allen Gebieten der Technik möglich.
Weiterhin wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch eine Verwendung der Vorrichtung zur Herstellung von Tragen, Decken, Implantaten, Korsetten, Stützverbänden,
Protektoren, Sitzen, Hallen, schildern, Kleidungsstücken, Transportsicherungen oder Fahrzeugteilen gelöst.
Das erfindungsgemäße Material kann in einem Bausatz zur Verfügung gestellt werden, der Folien in Form eines
Verbundes in einer sterilen Verpackung enthält. In einer weiteren Ausführungsform kann diese Vorrichtung zwei oder mehrere erfindungsgemäße Polymere oder Polymergemische in Form eines Verbundes oder im Bausatz zur Herstellung eines Verbundes enthalten. Weiterhin können für unterschiedliche Zwecke zwei oder mehrere Hüllen im
Bausatz sein. Das Polymer kann bereits mit dem Hüllmaterial verbunden sein oder erst am Einsatzort mit diesem verbunden werden. Als Hüllmaterial können farblose, transparente bis opaque Materialien eingesetzt werden oder das Material wird mit Additiven versehen, die eine Lichtundurchlässigkeit oder eine bestimmte Farbe hervorrufen. So kann z. B. Titandioxid in mikronisierter Form eingesetzt werden, um außer einer optischen Dichtheit einen zusätzlichen UV-Schutz zu erzeugen.
Man kann das erfindungsgemäße Material aus einem Hüllmaterial gefüllt mit einem Polymer oder Polymerge¬ misch in Form einer Doppelhülle aufbauen. Diese Doppelhülle kann mit einem weiteren Polymer oder Polymergemisch gefüllt sein, z. B. einem Gel in Form eines Silikongels oder eines Polyurethangels, in Form eines viskoelastischen Schaumstoffs oder auch in Form eines Gases, wobei diese Schicht zwischen 1 mm und 25 cm betragen kann. Bei der Benutzung wird durch eine Erwärmung oder Abkühlung eine Strukturveränderung und/oder eine Formänderung erreicht, z. B. durch integrierte Funktionen wie leitende Additive in dem Polymer oder Polymergemisch oder in dieses eingebrachte Heizdrähte oder Peltier-Elemente mit einer externen Stromversorgung. Solche Vorrichtungen können vorteilhaft zur Bergung von Unfallopfern eingesetzt werden. Durch die Ausgestaltung der Vorrichtung mit temperatursensitiven Materialien kann diese Vorrichtung am Einsatzort sowohl eine gewünschte Struktur als auch eine gewünschte Steifigkeit annehmen, indem durch die Zufuhr von Wärme oder Kälte eine Elastifizierung oder eine Verfestigung durch Überschreiten oder Unterschreiten des Glasüberganges eingestellt wird.
Ein viskoelastisch eingestelltes Material kann in einer Umhüllung aus einem zweiten Material um ein zu schützendes Objekt, z. B. die Wirbelsäule eines Menschen, modelliert und durch geeignete Additive und von außen zugeführte Energie so verfestigt werden, dass ein Anheben oder ein Transport möglich wird.
Denkbar ist auch ein Kleidungsstück, in das erfindungsgemäße Material eingebracht wird und in diesem Falle als Hülle dient. Dabei kann das Kleidungsstück vollständig oder teilweise mit dem Material gefüllt sein. Durch geeignete Energieeinwirkung von außen können sich dann die in das Kleidungsstück eingearbeiteten erfindungsgemäßen Materialien verfestigen oder viskoelastisch werden. Dabei wird wiederum durch geeignete Energiezuführung der Glasübergang unterschritten (zur Verfestigung) oder überschritten (zur Erzeugung höherer Elastizität oder Weichheit) . Das erfindungsgemäße Material kann zur Herstellung von Helmen, Hosen, Jacken, Schutzkleidung usw. ausgebildet werden. Eine besondere Ausführungsform besteht in der Schutzkleidung für Motorradfahrer, die eine Hülle aus einem Material wie Leder, Kunstleder,
Neopren oder ähnlichem sowie einem darin eingearbeiteten Material, das zur Aufnahme einer Arbeit, z. B. eines Impulses bei einem Unfall, in der Lage ist und z. B. aus einem erfindungsgemäßen Polyurethan oder Polyetherester besteht und somit als Protektoren dienen.
Ein wesentliches Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Materials ist die Medizin und die Medizintechnik einschließlich dem Katastrophenschutz oder dem Rettungs- wesen. Aus dem erfindungsgemäßen Material kann man
Fixationsverbände oder Fixationsschienen herstellen. Durch die Kombination aus einem Hüllmaterial und einem erfindungsgemäßen energieabsorbierenden Polymeren wird eine geeignete Struktur ausgebildet. Durch Zusatz von Wärme und/oder elektrische Energie leitenden Additiven im Polymeren wird nach dem Auflegen des Verbundmaterials auf einen Arm oder ein Bein dieses durch Absorption oder Entzug von Energie verfestigt, so dass eine dauerhafte, jedoch reversible Stützfunktion erzielt wird. Gegenüber dem Stand der Technik bietet das erfindungsgemäße Material den Vorteil, dass die Lage der Schiene jederzeit korrigiert werden kann, dass diese wieder verwendbar ist und dass eine beim Aushärten herkömmlicher Materialien auftretende Wärmeentwicklung nicht auftritt.
Des Weiten kann man das erfindungsgemäße Material zur
Herstellung von Orthesen für den Rumpf, das Becken, den Kopf und/oder den Hals eines Patienten verwenden, indem das Material im elastischen, verformbaren Zustand angelegt und durch die in den polymeren Materialien eingearbeiteten Füllstoffe durch Aufnahme bzw. Entzug von Energie in die gewünschte Form gebracht wird. In einer ähnlichen Weise können Einlagen für Schuhe im Bereich der Orthopädietechnik hergestellt werden, indem diese aus verformbaren Materialien erzeugt werden, die oberhalb des Glasübergangs reversibel in die gewünschte Form gebracht und während des Gebrauchs in dieser verwendet werden. Insbesondere wird das erfindungsgemäße Material für Strukturen verwendet, die während des Gebrauchs eine Formkorrektur erfordern, z. B. bei Kindern, wenn die Orthese über längere Zeiträume getragen werden muss, was in der Wachstumsphase eine ständige Anpassung erfordert. Durch die besonderen Eigenschaften der in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen eingesetzten Materialien wird dieser Effekt erzielt und ist durch die Erstellung reversibler Formgebung, wobei das Material die ursprüngliche Form „im Gedächtnis behält", immer wieder reproduzierbar. Durch die Möglichkeit der Kombination verschiedener erfindungsgemäßer Materialien zu Verbundwerkstoffen ist eine gewünschte Elastizität und Härte einstellbar und während des Gebrauchs über die eingear- beiteten Additive veränderbar. Das als Orthesen eingesetzten erfindungsgemäße Material ist damit deutlich einfacher herstellbar und handhabbar und bietet zusätzlich für den Patienten den Vorteil einer millimetergenauen Anpassung und eine Anpassung in der benötigten Härte. Dies ist mit herkömmlichen Werkstoffen wie thermoverformbaren Polymeren nur bedingt möglich. Das erfindungsgemäße Material ist durch seine beliebig oft und schnell zu erzielende Festigkeitsänderung flexibler.
Weiterhin lassen sich aus dem erfindungsgemäßen Material Extremitätenprothesen und Stumpfeinbettungen herstellen. Hier werden die gleichen Vorteile wie bei den Orthesen erzielt. Eine Besonderheit ist der Einsatz des erfin¬ dungsgemäßen Materials als Interimsprothesen, z. B. bei frisch Amputierten.
Ferner lässt sich das erfindungsgemäße Material in der Unfall-, Tumor- und septischen Chirurgie einsetzt. Das Material wird als Verbundwerkstoffe als interne oder externe Deckung, Ersatz- oder Überbrückung bei Gewebedefekten oder Gewebeschäden bzw. bei Operationen eingesetzt. Dabei wird das erfindungsgemäße Material so ausgestaltet, dass es sterilisierbar ist und als Implantate verwendet wird. Dabei können auch physiologi- sehe oder pathologische Änderungen der Körpertemperatur, aber auch alle anderen physiologischen und pathologischen Änderungen der Homöostase des Organismus für gezielte und/oder gewollte Zustandsänderungen des erfindungsgemä¬ ßen Polymers oder Polymergemisches, die im Organismus eingesetzt werden, genutzt werden. Das erfindungsgemäße Material lässt sich auch als flächiges Verbundmaterial ausgebildet, so dass durch die erfindungsgemäße Kombination aus einem Hüllmaterial und energieabsorbierenden Polymer/Polymergemisch „intelligen- te" Textilien mit einer Vielzahl von Funktionen zur
Verfügung gestellt werden, die insbesondere durch die Einwirkung von Energie ihre Form, ihre Elastizität und/oder ihre Härte verändern. Dabei kann das erfindungs¬ gemäße Material wiederum in ein Kleidungsstück eingear- beitet werden, in das gleichzeitig Sensoren und/oder
Messfühler eingearbeitet sind, durch die man die Haltung und die Bewegungen eines Patienten messen und damit verfolgt kann. Die Sensoren reagieren dabei auf die Antwort („response") des Materials auf die Kraft und geben diese in Form eines Signals, das durch Umwandlung der Wärmeenergie in elektrische Energie erzeugt wird, über die Sensoren oder Messfühler an ein Messgerät weiter. Damit wird es möglich, unmittelbar die Bewegungsabläufe sichtbar zu machen, darauf einzugehen und diese ggf. durch die Veränderung des Polymers/Polymergemisches zu beeinflussen.
Im Katastrophenschutz lässt sich das erfindungsgemäße Material in verschiedener Form verwendet. Eine Form ist z. B. eine Rettungsdecke, die sich durch Einsatz einer äußeren Energie versteift oder verfestigt, so dass Verletzte transportiert werden können. In diesem Falle werden wieder Verbundwerkstoffe aus Hüllmaterialien und dem erfindungsgemäßen energieabsorbierenden Polymer oder Polymergemisch verwendet. Diese Polymere oder Polymerge¬ mische können, z. B. in gerollter Form in das Einsatzgebiet transportiert, dort durch Einsatz von Energie entrollt und geformt und durch Reformieren des Energie¬ einsatzes in dieser Form über eine bestimmte Zeit gehalten werden. Nach Ende des Einsatzes wird durch zu absorbierende Energie durch das Formgedächtnis des Polymeren die ursprüngliche Form wieder hergestellt. Mit dieser Ausführungsform werden z. B. die komplexen Geräte der Bergrettung wesentlich vereinfacht und für den Verletzten eine schmerzarme bis schmerzfreie Lagerung erreicht werden kann. Aus dem erfindungsgemäßen Material hergestellte Vorrichtungen nehmen in Fahrzeugen oder Hubschraubern weniger Platz ein als bisherige Vorrichtungen und können am Einsatzort schnell und effizient genutzt werden.
Im Transportwesen kann das erfindungsgemäße Material zur Lagerung empfindlicher einschließlich druckempfindlicher Gegenstände während des Transports eingesetzt werden, indem das Material die für die Gegenstände erforderliche Form annehmt und durch von außen zugeführte oder entzogene Energie in dieser stabilisiert werden. Durch diese Einbettungen werden die empfindlichen Gegenstände dann nachhaltig und effizient geschützt.
Hierdurch lässt sich auch der Transport von sperrigen
Gegenständen ermöglichen, indem diese mit einer Folie aus dem erfindungsgemäßen Material eingewickelt werden, welches anschließend versteift wird.
Im Fahrzeugbau kann man stabilisierende Sitzschalen aus dem erfindungsgemäßen Material herstellen, bei denen das energieabsorbierende Polymer oder Polymergemisch unter der Stoff- oder Lederhülle der Sitze positioniert wird. Hierbei erfolgt über leicht transportierende Additive eine Leitung der Energie in das Material, wobei die
Energiezuführung (der Initiator) mit der Energiezufuhr zum Airbag gekoppelt werden kann und das Material innerhalb einer Zeitspanne von 0,1 bis 60 Sekunden eine andere, in diesem Falle höhere Steifigkeit annimmt, indem der Glasübergang deutlich überschritten wird. Dieser Prozess kann sowohl automatisch als auch durch getrennte, von außen beim Rettungseinsatz anzuwendender Energie ausgelöst werden. Das verformte erfindungsgemäße Material im Fahrzeugsitz kann von Personen außerhalb des Fahrzeuges an einer Sollbruchstelle aus dem Fahrzeug herausgenommen und mit dem Unfallopfer transportiert werden. Damit werden jegliche Bewegungen des Unfallop¬ fers, die zu einer weiteren Verschlechterung seines Zustandes führen könnten, vermieden. Darüber hinaus kann zu einem beliebigen Zeitpunkt die Form des Materials durch Zufuhr oder Entzug von Energie verändert und sich verändernden Bedingungen angepasst werden.
Ebenfalls im Fahrzeugbau kann das erfindungsgemäße Material zur Herstellung von Cabrioletverdecken verwendet werden. Ein solches Verdeck wäre, wie die aus Stoff bekannten Ausführungsformen, zunächst flexibel, so dass es leicht geöffnet oder geschlossen werden kann. Durch Betätigung eines Initiators, der beispielsweise über eine Leitung die in das erfindungsgemäße Material herein¬ reicht, kann eine elektrische Spannung angelegt werden, die das erfindungsgemäße Material dazu anregt eine gewünschte feste Form anzunehmen. Auf diese Weise würde sich ein festes Fahrzeugdach bilden, dass nicht die Nachteile eines Stoffverdecks aufweist.
Ebenso kann das erfindungsgemäße Material zur Herstellung von Planen für Lastkraftwagen oder einer Persenning für Schiffe verwendet werden, die im flexiblen Zustand aufgezogen werden und anschließend versteift werden.
Auch eine Verwendung des erfindungsgemäßen Materials zur Herstellung von Sicherungssystem für Fahrräder, wie z. B. als Radnabensicherung in Verbindung mit einem Transpon- der. Durch eine Versteifung des Materials wird das Fahrrad gegen unbefugtes Fahren gesichert, wird ein geeigneter Transponder verwendet wird das Material wieder weicher und ermöglicht die Benutzung des Fahrrades. Als Initiator kann ein Hebel wie beispielsweise die Handbremse verwendet werden und als Energiequelle der Dynamo des Fahrrades.
Ähnlich könnte die Sicherung eines Fahrrades durch ein flexibles beziehungsweise festes Tretlager erfolgen.
Eine Verwendung in der Weltraumtechnik, zum Beispiel für Sonnensegel, ist ebenfalls denkbar.
Ebenfalls denkbar ist eine Verwendung des erfindungsgemä¬ ßen Materials bei dem das Material doppelwandig ausgebildet ist, so dass es als Luftsackzelte oder Luftsackhallen eingesetzt werden können. Durch eine Konstruktion aus zwei Schalen, die Energie absorbieren können, kann die Form bei Überschreiten des Glasüberganges eingestellt und durch Unterschreiten fixiert werden. Damit weist das erfindungsgemäße Material in dieser
Ausführungsform eine eigene Statik auf, die nicht durch zusätzliche Elemente hergestellt werden muss. Durch diese Konstruktion können somit komplizierte Strukturen extrem schnell realisiert und deren äußeren Wände zum Beispiel für Werbezwecke genutzt werden.
Aber auch in anderen Bereichen des Bauwesens ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials denkbar. So lassen sich Rollos und Rolltore aus dem Material herstellen, die beispielsweise durch Anlegen einer
Spannung versteift werden können und somit auch mit einer Haussicherungs-/Alarmanlage verbunden sein können. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren und Beispielen näher beschrieben. Im Einzelnen zeigt
Figur Ia und b die Verwendung des erfindungsgemäßen
Materials als Fixationsverband / Fixa- tionsschiene,
Figur 2 die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials als Orthese,
Figur 3 die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials als Extremitätenprothese,
Figur 4 die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials als Deckung, Ersatz- und Überbrückung von Gewebedefekten,
Figur 5 die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials in Textilien,
Figur 6a die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials als Rettungstrage (in zusam¬ mengerollter Position) ,
Figur 6b die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials als Rettungstrage (in ausge¬ rollter Position) ,
Figur 6c die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials als Rettungstrage (angepasst an einen Patienten) ,
Figur 6d die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials als Rettungstrage (angepasst an einen Patienten, Querschnitt) , Figur 7 die Verwendung des erfindungsgemäßen
Materials als selbststabilisierende Sitzschale,
Figur 8 die Verwendung des erfindungsgemäßen
Materials zur Herstellung einer Halle,
Figur 9 die Verwendung des erfindungsgemäßen
Materials zur Herstellung eines Schil- des für Werbung und
Figur 10 die Verwendung des erfindungsgemäßen
Materials zur Herstellung eines Schutzanzugs .
Das erfindungsgemäße Material 1 kann in Form eines Bausatzes geliefert werden, der den Initiator und das Polymer und/oder die Polymermischung und gegebenenfalls weitere Füllstoffe enthält. Es können verschiedene Polymere und Polymermischungen enthalten sein, so dass je nach Einsatzort ein entsprechendes Polymer oder eine Polymermischung eingesetzten werden kann. Auch verschiedene Hüllen können im Bausatz enthalten sein. Das Polymer kann bereits in die formgebende Hülle eingefüllt sein oder separat transportiert werden. Gleiches gilt für den Initiator .
Die Hülle kann aus einem blickdichten oder aus einem durchsichtigen Material bestehen, so dass es möglich ist durch die, durch die Vorrichtung erzeugten Strukturen hindurch zusehen.
Das erfindungsgemäße Material 1 zur Formung von Strukturen kann für die verschiedensten Anwendungen verwendet werden. So ist es möglich eine Hülle in Form einer Trage ähnlich einer Luftmatratze zu formen. Diese kann für die Bergung von Unfallopfern verwendet werden. Das Polymer oder die Polymermischung könnte am Einsatzort verfestigt werden und somit eine stabile Trage schaffen, wodurch die Bergung auch an unzugänglichen Orten, wie im Gebirge, in Schächten oder in Höhlen, möglich ist.
Weiterhin ist es auch möglich, die Polymermischung in einer viskosen Form ohne Hülle anzuwenden, um sie, zum Beispiel bei Verletzungen der Wirbelsäule, um den liegenden Patienten zu modellieren und ihn dann nach Verfestigung des Polymers anzuheben.
Da die Verfestigung auch durch äußeren Druck ausgelöst werden kann, ist es möglich die Hülle in Form von Kleidungsstücken herzustellen, die mit dem Polymer beziehungsweise der Polymermischung gefüllt sind. Diese Kleidungsstücke würden sich dann vollständig, oder wenn die Hülle in Kammern eingeteilt ist, teilweise verfesti¬ gen und dadurch einen Schutz gegen einen Aufprall von festen Gegenständen liefern. Hierdurch könnte Schutzkleidung, wie Helme, Hosen oder Jacken, zum Beispiel für Motorradfahrer, geschaffen werden, die sich erst durch den Druck des Aufpralls verfestigt.
Auch im Bereich des Transportwesens sind viele Anwendun¬ gen möglich, bei denen zerbrechliche oder Druckempfindli¬ che Gegenstände durch eine Einbettung in die Polymermasse gegen äußere Einwirkungen geschützt werden können.
Diese Beispiele verdeutlichen, dass das erfindungsgemäße Material 1 viele Einsatzgebiete hat. Weitere Anwendungen in den Bereichen der Medizin der Medizintechnik, des Bauwesens, der Werbung, der Rüstungsindustrie, des Katastrophenschutzes, des Fahrzeugsbau, der Lebensmittel- industrie, für den Bau und die Herstellung von Rohrlei¬ tungen, als Formentwicklungsprodukte für Negativformen und/oder der Werkzeugherstellung sind ebenfalls denkbar und im Folgenden exemplarisch aufgeführt.
Branche: Medizintechnik Die Figuren Ia und Ib zeigen Fixationsverbände und
Fixationsschiene, die durch das erfindungsgemäße Material 1 zur Formung von Strukturen gebildet werden. In dieser Ausführungsform wird die mit dem Polymer beziehungsweise der Polymermischung gefüllte Hülle auf das Bein 2 oder den Arm 3 des Patienten 8 gelegt und dann das Poly¬ mer/Polymergemisch verhärtet.
Gegenüber derzeit üblichen Kunststoffen bietet das erfindungsgemäße Material einige Vorteile, so zum Beispiel, dass es jederzeit korrigiert werden kann, es wieder verwendbar ist und dass eine störende Wärmeent¬ wicklung beim Aushärten der üblicherweise verwendeten Kunststoffe wegfällt.
Branche: Medizintechnik
Die Figur 2 zeigt die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials 1, bei dem das Material 1 in Form einer Orthese für den Rumpf eines Patienten geformt ist. Das Material 1 nimmt hierbei die äußere Form des Beckens an und schafft somit eine Struktur durch die das Becken des Patienten gestützt wird.
Branche: Medizin
Die Figur 3 zeigt die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 als Extremitätenprothese / Stumpfbettung.
Die Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 bietet Vorteile in der Herstellung- und Anpassung von Stumpfbettungen, insbesondere bei Frischamputierten mit Interimsprothesen. Branche: Medizin
Eine weitere Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Verwendung als Deckung, Ersatz- oder Überbrückung von Gewebedefekten, wie in Figur 4 gezeigt.
Die Deckung von Gewebedefekten in der Unfall-, plastischen und septischen Chirurgie wird derzeit mit Metallen und so genannten Knochenzement usw. vorgenommen. Mit der erfindungsgemäße Vorrichtung 1 können die Implantate technisch einfach korrigierend beeinflussen werden.
Branche: Medizintechnik und Rüstungstechnik In der Figur 5 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 bei der Verwendung als intelligente und multifunktionale Textilien dargestellt.
In der Bekleidung, die als Hülle dient, befindet sich das Polymer beziehungsweise die Polymermischung.
Zudem sind in der Bekleidung Messfühler und Sensoren eingebracht. Die Bekleidung wird mittels Starter versteift .
Nun kann der Patient in der jeweiligen gewollten Haltung die Bewegungsausführung versuchen.
Ein Messergebnis wird erreicht, in dem die Verbiegung des verfestigten Werkstoffes, eintritt.
Der Vorteil gegenüber alten Disproportionsmessgeräten besteht in den Herstellungskosten und der einfachen und schnellen Handhabung der beiden Messgeräte.
Eine weitere Einsatzmöglichkeit ist die Nutzung des anscheinenden textilen Werkstoffes der sich durch herauslösen des weichen Materiales in verschiedene Produkte modellieren lässt, die dann nach auslösen des Starters in eine starres Produkt übergehen.
Vorstellbar wären, z. B. Schlüssel oder Handwaffenähnli- che Produkte. Auch der einfache Abtransport von Verletzen nach Auslösung des Starters ist als eine Art starre Notfalltrage realisierbar (siehe auch Rettungsdecke) .
Branche: Katastrophenschutz Eine weitere Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist in Figur 6a bis 6d gezeigte. Hier nimmt die Vorrichtung 1 die Form einer Rettungsdecke/Rettungsliege an. Die Form wird auch hierbei durch die Hülle vorgege¬ ben, die dann nur die Verfestigung der Polymere gehärtet wird.
Die Rettungsdecke wird als Rolle zum Unfallopfer gebracht. Die üblicherweise steife Ausführung von Rettungstragen oder die Verwendung von aufwendigen und sperrigen Rettungswannen in der Bergrettung, zur Bergung von Verunfallten Personen kann durch Ausrollen und Anmodellieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 vereinfacht und verbessert werden. Wodurch der Verunfall¬ te in der abgelagerten, verharrenden und relativ schmerzfreien Haltung zum Notfallstützpunkt gebracht werden kann.
Weitere Vorteile sind, die leichte Handhabung, wenig Platzbedarf in Notfallfahrzeugen, schnelle und effiziente Hilfe bei komplizierten Lagerungen durch die anmodellierte Auflage und der Wegfall von schmerzhaften Bewegungen zur Transportvorbereitung. Branche: Fahrzeugbau
Die Figur 7 zeigt die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 als selbst stabilisierende Sitzschale im Fahrzeugsitz 5 eines Fahrzeuges 6.
Der Starter des Polymers beziehungsweise der Polymermi¬ schung kann gemeinsam mit dem Airbag auslösen oder auch per Hand vom Rettungsteam ausgelöst werden.
Die selbst- oder per Hand ausgelöste Sitzschale, die sich aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in Bruchteilen von Sekunden formt hat und sich unter dem Obermaterial, wie Stoffe oder Leder, des Fahrzeugsitzes 5 befindet, kann nunmehr vom Rettungsdienst an Sollbruchstelle aus dem Fahrzeugsitz 5 herausgenommen werden.
Vorteile: Kleinste Bewegungen können eingeschränkt werden, da die Sitzschale gegenüber einer Notfallret¬ tungsvakuumjacke jederzeit gelockert und wieder in einer neuen Position gefestigt werden können.
Branchen: Bauindustrie und Werbung
In den Figuren 8, 9 und 10 sind weitere Verwendungsmög¬ lichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt.
So ist durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 die Herstellung von Luftsackzelten und Luftsackhallen, wie in Figur 8 gezeigt, möglich.
Luftsackzelte und Luftsackhallen, die haben ein geringes Eigengewicht und lassen sich schnelle aufbauen, demgegenüber stehen jedoch die Nachteile, dass sie witterungsanfällig sind und keine eigene belastbare Statik aufweisen. Durch Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 können die positiven Eigenschaften auch nach Auslösung des Starters genutzt werden. Die negativen Eigenschaften werden beseitigt, da ein Gewebe bzw. starre und berechenbare Polymere die eingenommene Form der
Luftsackzelte- und Hallen, der Werbeanlagen und anderen Produkten nachweisbar stützen.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 können somit komplizierte Strukturen extrem schnell realisiert werden.
Bezugszeichenliste :
1 Material zum Formen von Strukturen
2. Bein
3. Arm
4. Hüftgelenk
5. Fahrersitz
6. Fahrzeug

Claims

Patentansprüche
1. Material zur Formung von Strukturen, bestehend aus einem Polymer oder einem Polymergemisch und einem
Initiator, wobei das Polymer oder das Polymergemisch durch den Initiator von einem flüssigen oder viskosen Zustand in einen festen Zustand überführbar ist.
2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Änderung des Zustands des Polymers oder des Polymergemisches reversibel ist.
3. Material nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Initiator geeignet ist,
Energie in Form von Wärme, Kraft und/oder Arbeit auf das Polymer oder das Polymergemisch zu übertragen.
4. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ein Polyolefin, ein
Polystyrol oder ein Copolymer des Polystyrols mit Acrylnitril und/oder Butadien, ein Polyurethan, ein Copolymer des Ethans, ein Polyvinylalkohol , ein Polyvinylbutyral , ein Ethylen-Propylen-Dien- Mischpolymerisat, ein Silikon, ein Polyether oder ein Polyester oder ein Gemisch dieser Polymere ist.
5. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Füllstoffe enthalten sind.
6. Material nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff ein Füllstoff ausgewählt aus der Gruppe der elektrischen Leiter, wärmeleitenden Stof- fe, hydrophilen Stoffe, nanoskaligen anorganischen oder organischen Stoffe ist.
7. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer oder das Polymergemisch durch eine Hülle umhüllt ist, wobei die Hülle die Form der Struktur vorgibt .
8. Verfahren zur Herstellung einer Struktur mit einem Material gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man das Polymer oder das PoIy- mergemisch durch Aktivierung des Initiators aus einem flüssigen oder viskosen Zustand in einen festen Zustand überführt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man einen oder mehrere Füllstoff in das Polymer oder Polymergemisch einbringt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass man den Füllstoff auswählt aus der Gruppe der elektrischen Leiter, wärmeleitenden Stoffe, hydrophilen Stoffe, nanoskaligen anorganischen oder organischen Stoffe.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man das Polymer oder das Polymergemisch in eine Hülle füllt, wobei die Hülle die Form der zu bildenden Struktur vorgibt.
12. Verwendung des Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung von Vorrichtungen mit Stützfunktion in der Medizin, der Medizintechnik, dem Bauwesen, der Werbung, der Rüstungsindustrie, dem Katastrophenschutz, dem Fahrzeugbau, der Weltraumtechnik, der Lebensmittelindustrie oder der Werkzeug- herstellung.
13. Verwendung des Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 7, zur Herstellung von Tragen, Decken, Implantaten, Korsetten, Stützverbänden, Protektoren, Sitzen, Hallen, Schilden, Kleidungsstücken, Transportsicherungen, dem Sport oder Fahrzeugteilen.
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