[发明专利]柔性垫和防护系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种冲击保护装置，并且更具体地涉及一种适于嵌入到用来保护弯曲物体的防护系统中的柔性垫，防护系统的实施例包括如肢体护具的盔甲和如头盔的安全帽，其中，该肢体护具例如护肩垫和护膝垫。

背景技术

典型的用来防护冲击的护具包含刚性结构，该结构适于通过增加横截面以降低与冲击有关的压力，在该横截面上分散冲击力。此外，例如泡沫的可压缩材料可以用于里衬防护。这些的作用是减少被保护物体经受冲击带来的加速度。例如，头盔内衬的压缩可以吸收部分能量，否则该能量会被传输到佩戴者的头部。

优选的是，护具零件在使用一段时间后进行更换，例如如果护具受到冲击，可以更换部分或者全部护具，以确保护具提供的保护不会被降低。因此，可拆卸、可替换的垫可以用于防护系统中。

当防护系统用于保护弯曲物体，和/或护具本身的壳体是弯曲的时候，期望的是使平垫符合该壳体。然而，垫的变形特征可能会由于压力或者拉伸应力而改变，在该压力或拉伸应力下，垫被放置用来适应弯曲物体和/或护具。

发明内容

本发明公开的柔性垫和防护系统的方面和实施例。

合适的材料包括弹性材料，例如高分子弹性体和泡沫材料，例如聚合物泡沫。合适的聚合物泡沫材料的实施例包括酚醛树脂泡沫，聚苯乙烯泡沫，聚氨酯泡沫，聚乙烯泡沫，聚氯乙烯泡沫，聚醋酸乙烯酯泡沫，聚酯泡沫，聚醚泡沫，和泡沫橡胶。

与本发明公开的柔性垫相关的另一组合适的材料是速率敏感材料。在本发明公开的内容中，速率敏感材料被定义为非牛顿材料（即具有非牛顿应力-应变曲线），它在变形情况下具有会随着形变率而增加的电阻负载。速率敏感材料，其中包括剪切增稠和胀流性材料，能够减低冲击相关的能量。用在本发明公开的柔性垫上的合适的速率敏感材料，包括速率敏感聚氨酯泡沫，例如微孔开孔聚氨酯泡沫，例如那些从Rogers公司获得的商标名为PORON?和PORONXRD?的产品。

在一个实施例中，本发明公开的柔性垫是由包含膨胀物的速率敏感材料形成。例如，形成速率敏感材料的复合材料包括：i）第一聚合物基材料；以及ii）不同于i）的第二聚合物基材料，该第二聚合物基材料在i）不存在的情况下具有膨胀性，其中该第二聚合物基材料ii）被俘获在该第一聚合物基材料i）的基体中，该复合材料可为未发泡的或发泡的，并且，如果其为未发泡的，则在基体形成之前通过将该第二聚合物基材料ii）和该第一聚合物基材料i)混合以制备，并且，如果其为发泡的，则在发泡前通过将该第二聚合物基材料ii）与该第一聚合物基材料i）混合以制备。例如，该第一聚合物基材料i）的基体是固态基体，即在不需要容器的情况下能够维持其自身边界的基体材料。

该复合材料可以在不发泡的情况下适用于本发明公开的柔性垫中，即，其可以是未发泡的，或者其可以被制作作为复合材料的前驱物，随后被发泡，即，在该第二聚合物基材料ii）已经被俘获至该第一聚合物基材料i）的基体中之后再发泡。

例如，该第一聚合物基材料i）和该第二聚合物基材料ii）是紧密混合物；例如，通过将i)和ii)掺合在一起而得到。在此掺合的意思是指在半熔融或熔融状态下将聚合物基材料i)和聚合物基材料ii)混合以形成复合材料，其中该第一聚合物基材料i)和该第二聚合物基材料ii)是紧密混合物。其中，该复合材料是未发泡的，该第一聚合物基材料i)和该第二聚合物基材料ii)在该基体形成之前混合。同样地，其中该复合材料是发泡的，该第一聚合物基材料i）和该第二聚合物基材料ii）在发泡之前混合。因此，在每一种情况下，在成品复合材料中，该第二聚合物基材料ii)分散由该第一聚合物基材料i)形成的基体/泡沫主体内。

该第一聚合物基材料i)可以是这样的材料：其中含第一聚合物基材料i)的聚合物，包括乙烯-醋酸乙烯酯（EVA），或烯烃聚合物，例如聚丙烯，或乙烯聚合物如高压聚乙烯（LDPE），LLDPE或HDPE。

例如，包含该第一聚合物基材料i)的该聚合物包括弹性体。然而也可以使用天然弹性体，例如胶乳橡胶，优选的是合成弹性体（如氯丁橡胶），更优选例如合成热塑性弹性体，如热塑性聚酯。此类弹性体优选的类别包括弹性聚氨酯和弹性体EVAs（乙烯/醋酸乙烯酯共聚物），其余的如硅氧烷橡胶，聚氨酯和EP橡胶，如EPDM橡胶也适合使用。