專(zhuān)利名稱(chēng)：摩擦降低材料的中間層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及適于被設(shè)置在兩層之間的摩擦降低材料層，從而當(dāng)斜向的分力被施加到至少其中一層時(shí)，所述摩擦降低材料層可以在所述兩層之間產(chǎn)生滑動(dòng)。
背景技術(shù)：
目前存在的一個(gè)問(wèn)題是，如何制造一種結(jié)構(gòu)，使其能夠吸收產(chǎn)生切向分力的斜向沖擊(由比如說(shuō)是在人和移動(dòng)的物體或表面之間沖擊所造成)的能量。在現(xiàn)有技術(shù)W02004/032659中，提出了含中間層的負(fù)載轉(zhuǎn)移頭盔。所述中間層設(shè)置在頭盔內(nèi)層和外層之間。所述中間層使得頭盔外層相對(duì)于頭盔內(nèi)層進(jìn)行移動(dòng)，從而吸收由對(duì)所述頭盔斜向沖擊產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)能。在該申請(qǐng)中，所述中間層由一或多層薄的片層(folio)組成，在其中間含或不含高彈性材料。這些層較為昂貴，并且難以塑造成所需要的 形狀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是制造一種中間層，其材料可減少兩個(gè)可滑動(dòng)層之間的摩擦以吸收轉(zhuǎn)動(dòng)能(例如由具有切向分力的斜向沖擊所形成的)。所述中間層應(yīng)該在生產(chǎn)和操作方面是性?xún)r(jià)比高的，也應(yīng)該很容易地塑形以匹配所述滑動(dòng)層。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明涉及到設(shè)置在兩層之間的低摩擦(摩擦降低)材料的中間層。當(dāng)施加斜向力并且其切向分力對(duì)所述層形成剪切時(shí)，所述中間層適于在所述層之間產(chǎn)生滑動(dòng)。所述低摩擦材料包括纖維。通過(guò)使用纖維作為摩擦降低材料，在所述層之間的摩擦可被降低。此外，所述纖維很容易成型，可適于放置在較大范圍的可移動(dòng)層設(shè)計(jì)之間。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述中間層中的有些或所有的纖維是天然纖維。天然纖維環(huán)保并且可再次使用。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述中間層中的有些或所有的纖維是聚合物基的。聚合物基纖維可商業(yè)使用并且性?xún)r(jià)比高。同樣可以使用多種不同的聚合物基材料。其他種類(lèi)的纖維材料，例如比如說(shuō)玻璃、玄武巖、碳纖維等等也當(dāng)然是可以的。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，所述聚合物基纖維為熱塑性塑料。所述熱塑性塑料纖維具有變化的熔解溫度，可具有非常低的摩擦。為進(jìn)一步減少所述纖維之間的摩擦，在一個(gè)實(shí)施方案中，所述纖維用低摩擦材料進(jìn)行處理。所述低摩擦材料可以是含硅或氟的聚合物或其他。所述纖維的外觀可以改變。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述纖維具有圓形截面，在一個(gè)實(shí)施例中，所述纖維的截面高度小于其寬度，即所述纖維具有扁平的外觀。含圓形截面的纖維能夠很容易地發(fā)生滾動(dòng)，從而降低了摩擦。而具有扁平外觀的纖維因其更大的壓力接觸面而具有較高的耐壓性。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，所述纖維結(jié)合在一起，以穩(wěn)定所述纖維材料。或者它們可通過(guò)纖網(wǎng)成型結(jié)合在一起，形成松散結(jié)合的片狀結(jié)構(gòu)。所述纖網(wǎng)成型步驟可由濕法成網(wǎng)或干法成網(wǎng)工藝進(jìn)行，形成非編織材料，例如團(tuán)塊或毛氈。所述非編織材料可進(jìn)一步由纖網(wǎng)結(jié)合(web bonding)進(jìn)行處理,例如乳膠樹(shù)脂結(jié)合、溶劑結(jié)合、機(jī)械結(jié)合-例如針刺或針縫結(jié)合、超聲結(jié)合、熱結(jié)合或履帶束緊。所述材料的塑形方法取決于使用的纖維材料，可由不同的結(jié)合工藝進(jìn)行制造。在可能的實(shí)施方案中，成形的纖維墊也可被粘接、浸透(impregnate)或熔接在一起。當(dāng)所述纖維被熔接在一起時(shí)，它們可以由熱、超聲、摩擦、射頻或由熱表面進(jìn)行熔接。所述熔接可以進(jìn)行點(diǎn)接或大約O. 5-15mm的直徑/寬度的線接。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，向所述中間層的一側(cè)或兩側(cè)添加支持層。所述支持層與所述中間層例如可通過(guò)熱和/或任何一種膠粘劑進(jìn)行結(jié)合，形成了具有明確界定的外表面的中間層，所述外表面可容易地進(jìn)行處理和成型。如果所述支持層在其附接在所述中間層之前即被預(yù)先切割，則所述支持層也可覆蓋(drape)在任何表面上。所述支持層可以是紡粘層、熱塑性塑料片層、泡沫材料或其它。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，所述中間層通過(guò)膠粘劑(例如膠水)、膠帶、圣誕樹(shù)(christmastree)、針、別針或理發(fā)師(barber)被附接到任一個(gè)所述可移動(dòng)層上。這通過(guò)將所述中間層固定就位而簡(jiǎn)化了處理和制造工藝。 為了進(jìn)一步將所述中間層固定就位，所述中間層也可在其外圍邊緣處被附接到兩個(gè)所述可移動(dòng)層上。優(yōu)選地，在施加外力的可能性比較低的結(jié)構(gòu)部分處進(jìn)行附接。在另一個(gè)適于吸收更大的切向力的實(shí)施方案中，在所述中間層內(nèi)或在任一個(gè)所述可移動(dòng)層和所述中間層之間的結(jié)合適于在一定的切向力的作用下斷開(kāi)。通過(guò)使得結(jié)合適于在一定的切向力的作用下斷開(kāi)，包括所述兩個(gè)可移動(dòng)層和所述中間層的構(gòu)造能夠吸收更多的切向上的能量。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，所述可移動(dòng)層可被描述為內(nèi)層和外層。至少一個(gè)所述的層覆蓋了身體的一部分或能夠與身體的一部分接觸。在該實(shí)施方案中，位于所述可移動(dòng)內(nèi)層和外層之間的所述中間層適于通過(guò)使所述外層相對(duì)于所述內(nèi)層發(fā)生移動(dòng)來(lái)防止所述身體的一部分承受過(guò)高的切向力。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，所述中間層在頭盔的外層和內(nèi)層之間、在防護(hù)裝置和/或防護(hù)服中的外層和內(nèi)層之間使用，或者以在陸地、水中或空中移動(dòng)的交通工具(craft)的外層和內(nèi)層之間使用，使其覆蓋所述交通工具的一部分、多個(gè)部分或整個(gè)內(nèi)部。請(qǐng)注意，所有的實(shí)施方案或一個(gè)實(shí)施方案的特征可以任何方式進(jìn)行組合，只要這種組合不是明顯矛盾的。所有的實(shí)施例也應(yīng)該被認(rèn)為僅僅是示例，本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的局限。


下面參考附圖，通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)置在兩個(gè)可滑動(dòng)層之間的中間層。圖Ia和Ib示出了兩種不同纖維類(lèi)型的實(shí)施方案。圖2示出了由形成中間層的纖維所組成的摩擦降低層的一種可能的制造方法。圖3示出了形成所述摩擦降低層以匹配部分球形物體的第一種方法。圖4示出了形成所述摩擦降低層以匹配部分球形物體的第二種方法。圖5示出了形成所述摩擦降低層以匹配部分球形物體的第三種方法。
圖6a_6d示出了含所發(fā)明的摩擦降低層的頭盔的不同的圖示實(shí)施方案的剖視圖，以及
具體實(shí)施例方式在下文中，公開(kāi)了對(duì)本發(fā)明的不同實(shí)施方案的詳細(xì)描述。圖I示出了所發(fā)明的摩擦降低材料的中間層I的最常見(jiàn)形式。中間層I設(shè)置在兩個(gè)能夠相對(duì)于彼此滑動(dòng)的層2、3之間。當(dāng)施加力K并且其切向分力Kt對(duì)所述層形成剪切時(shí)，在層2、3之間便產(chǎn)生滑動(dòng)。 所述摩擦降低材料包括纖維F，優(yōu)選為天然纖維或聚合物基纖維或其混合物。纖維F也可用任一種低摩擦材料進(jìn)行處理。纖維F也可具有圓形截面(參見(jiàn)圖lb)，或者具有高度小于寬度的截面(參見(jiàn)圖lc)。圖2中公開(kāi)了以織物層(包括不同種類(lèi)的纖維F1、F2、F3、F4)為形式的摩擦降低材料層的一種可能的生產(chǎn)方法。所述纖維可以是天然纖維、聚合物基熱塑性塑料纖維或其他纖維。將纖維F1、F2、F3、F4送入在制造裝置中發(fā)生的過(guò)程的第一階段，得到第一和第二種上述不同纖維的混合物Ml、M2。獲得穩(wěn)定織物層的一種方法為使用干法成網(wǎng)工藝進(jìn)行纖網(wǎng)成型，形成含松散結(jié)合的片狀結(jié)構(gòu)的非編織材料。如圖2所描述的片狀結(jié)構(gòu)，可以包括至少兩層，中間層A和支持層B，其中每層由多個(gè)薄片(lamina)組成。然而，也同樣有可能僅使用含第一纖維混合物Ml的中間層A，通過(guò)纖網(wǎng)成型的方式形成穩(wěn)定的織物層。因此，可形成由僅含一種纖維混合物的多層所組成的穩(wěn)定織物。在圖2中，層A可由第一纖維混合物Ml的多層所組成，層B可由第二纖維混合物M2的多層所組成。在一個(gè)實(shí)施方案中，層A和層B可包括含下列纖維混合物的層層A :95%硅化聚酯+5%聚酯層B :50%雙組分聚酯+50%聚酯在支持層B中使用50%聚酯使得可以將所述織物熱成型在穩(wěn)定表面中。支持層B也可以為紡粘層或熱塑性層。中間層A為包括纖維的低摩擦層，在這里用硅化聚酯纖維進(jìn)行示例。當(dāng)然，也有可能使用其他類(lèi)型的纖維混合物。其他混合物可以為比如說(shuō)75-100%的硅化PET和0-25 %的標(biāo)準(zhǔn)PET或其他纖維或10-70 %的雙組分纖維，例如PET/coPET和90-30%的標(biāo)準(zhǔn)PET或其他纖維。所述纖維不局限于基于PET的結(jié)合纖維。非編織材料的每個(gè)層A、B在所述過(guò)程的階段2中由纖網(wǎng)結(jié)合進(jìn)一步處理(例如通過(guò)梳理)，形成纖網(wǎng)片。當(dāng)使低摩擦的纖維(例如硅化聚酯纖維)形成纖網(wǎng)時(shí)，尤其要使用梳理法。也可通過(guò)諸如熔噴法、氣流成網(wǎng)法或熔融紡絲法解決纖網(wǎng)成型的問(wèn)題。在所述過(guò)程的階段3中，繼而堆積纖網(wǎng)片的層，通過(guò)交叉重疊或任何其他方法進(jìn)行彼此覆蓋。在階段4中，不同的層通過(guò)針刺而結(jié)合在一起。在所述針刺過(guò)程中，具有幾個(gè)小倒鉤的針穿透這兩層。在它們穿透所述纖網(wǎng)的過(guò)程中，所述針將帶動(dòng)每層分開(kāi)的纖維，繼而將所述分開(kāi)的纖維用作為線。在階段5中，使用熱結(jié)合來(lái)完成在所述層之間的結(jié)合，形成穩(wěn)定表面以及形成最終的片狀I(lǐng)的用做摩擦降低層/中間層的所述層。
應(yīng)該注意到，上面所描述過(guò)程的所有或單獨(dú)的階段可在制造摩擦降低材料層時(shí)使用。在圖3中示出了形成具有含纖維織物的穩(wěn)定層A、B的最終的片狀I(lǐng)的摩擦降低層，以匹配部分球形物體S(例如頭盔)的第一種可能的方法。平板I優(yōu)選設(shè)置在沖切裝置P中，所述沖切裝置P在所述平板上沖切出一個(gè)圖案。所述圖案為具有至少四個(gè)臂al-a4的撐壓的交叉(bulging cross)的形式，被設(shè)計(jì)為匹配到所述部分球形表面上。也有可能使用具有少于或多于四個(gè)臂的花的圖案或其他適于被覆蓋在至少部分球形物體S的中空部上或內(nèi)的圖案。當(dāng)被覆蓋在所述部分球形物體S上或內(nèi)時(shí)，每個(gè)臂al_a4的邊緣會(huì)彼此接觸或接近于彼此接觸，所述臂重疊或不重疊，從而完全或部分覆蓋了所述部分球形表面。在圖4中示出了成形摩擦降低板以匹配部分球形物體S的的第二種方法。此時(shí)所述板直接形成了立體球形。為了能夠形成所述板，需要在所述板中加入一定量的熱敏纖維。優(yōu)選在所述中間層A的一側(cè)或兩側(cè)加入支持層B。所述板繼而被放置在部分球形的第一模 具Dl上或內(nèi)，由可被加熱到一定溫度上的第二球形模具D2以預(yù)設(shè)的時(shí)間按壓就位。含兩個(gè)模具部件D1、D2的完整模具也可被插入到烤箱中或放置在熱源下。所述溫度應(yīng)該高到足以熔化部分所述的熱敏纖維的程度，例如120°C的溫度，且模制時(shí)間可以大約為I分鐘。因此，通過(guò)熱成型工藝將所述平板制成了立體球形。所述立體模制優(yōu)選使用未被熱處理過(guò)(用于結(jié)合)的板。在圖5中示出了成形摩擦降低板以匹配部分球形物體S的第三種方法。此時(shí)使用了真空成型工藝。板I放置在具有至少一個(gè)部分球形突起PU P2的模具上，通過(guò)真空被按壓覆蓋到所述模具上。當(dāng)板I就位后，其被加熱到一定溫度。當(dāng)使用這種方法形成所述板時(shí)，可以使用比如聚乙烯泡沫作為支持層B，通過(guò)例如膠粘的方式附接到中間層A上。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，如在圖6a_6d中所圖示的，中間層I被應(yīng)用在防護(hù)頭盔中。所述頭盔由外殼層2和設(shè)置在其內(nèi)側(cè)的內(nèi)殼層或襯墊3所裝配而成，所述內(nèi)殼層或襯墊3被設(shè)計(jì)為與穿戴者的頭部接觸。在外殼層2和襯墊3之間設(shè)置摩擦降低材料的中間層1，中間層I包括一或多層A、B，這使得外殼層2和襯墊3之間可以發(fā)生位移。摩擦降低材料的中間層I也可包括穿刺的或由其他方法形成的孔，所述孔適于設(shè)置在與外殼層2和襯墊3中的通風(fēng)孔基本對(duì)齊的位置。可以在所述頭盔的外圍邊緣部分設(shè)置一或多個(gè)連接件5，連接件5將外殼層2和襯墊3進(jìn)行內(nèi)連接，通過(guò)吸收能量而抵消了它們之間的相對(duì)位移。對(duì)于連接件5，可以使用比如以適當(dāng)?shù)姆绞焦潭ㄔ谕鈿雍蛢?nèi)殼層中的塑料或金屬的可變形的條帶。同樣可能將中間層I附接到兩個(gè)位于所述中間層的外圍邊緣處的可移動(dòng)層2、3上，這種連接在外殼層2和襯墊3之間形成了內(nèi)連接。外殼層2相對(duì)較薄和堅(jiān)固，以抵抗各種形式的沖擊，可以有利地由例如纖維增強(qiáng)塑料制成。襯墊3明顯更厚，能夠減震或吸收對(duì)頭部的撞擊。它可以有利地由例如聚氨酯泡沫體或發(fā)泡聚苯乙烯制成。該構(gòu)造可以以不同的方式進(jìn)行變化，如下文所述，比如具有不同材料的多個(gè)層?？捎尚毕驔_擊K(可以對(duì)防護(hù)頭盔I產(chǎn)生切向力Kt和徑向力Kk)引起外殼層2和襯墊3之間的位移。
除了在圖6a中示出的實(shí)施例外，防護(hù)頭盔I的多種其他實(shí)施方案也是有可能的。在圖6b-d中示出了幾種可能的變型。在圖6b中，襯墊3由更堅(jiān)固、相對(duì)較薄的外層3"和更柔軟、相對(duì)較厚的內(nèi)層3'所構(gòu)成。在圖6c中，襯墊3所構(gòu)成的方式與圖6b中相同。然而，在該種情況下，具有兩個(gè)滑動(dòng)的中間層1，在這兩層之間具有中間殼6。如果需要，所述兩個(gè)滑動(dòng)的中間層I可以以不同的方式實(shí)現(xiàn)，并且由不同的材料制作而成。例如，一種可能性是在外部的滑動(dòng)中間層中具有比在內(nèi)部的滑動(dòng)中間層中更低的摩擦。最后，在圖6d中，外殼層2與之前的實(shí)施方案不同。在該種情況下，更堅(jiān)固的外層2"覆蓋了較柔軟的內(nèi)層2'。各種層的厚度的比例在附圖中為了更加清晰而進(jìn)行了夸大，當(dāng)然也可以根據(jù)需要和要求進(jìn)行調(diào)整。
中間層也可在防護(hù)裝置和/或防護(hù)服中的外層和內(nèi)層之間使用，或者可以在陸地、水中或空中移動(dòng)的交通工具的外層和內(nèi)層之間使用，覆蓋在所述交通工具的一部分、多個(gè)部分或整個(gè)內(nèi)部。然而，這些實(shí)施方案并未示出。
權(quán)利要求
1.一種摩擦降低材料的中間層(I)，所述中間層⑴適于被設(shè)置在兩個(gè)層(2，3)之間，從而當(dāng)施加力(K)并且其切向分力(Kt)對(duì)所述層進(jìn)行剪切時(shí)在所述層(2，3)之間產(chǎn)生滑動(dòng)，其特征在于，所述摩擦降低材料包括纖維(F)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的中間層(I)，其特征在于，部分或所有的所述纖維(F)為天然纖維或?yàn)榫酆衔锘幕蛉魏纹渌?lèi)型的纖維材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的中間層(I)，其特征在于，部分或所有的所述聚合物基的纖維為熱塑性塑料。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的中間層(I)，其特征在于，所述纖維用低摩擦材料進(jìn)行處理，其中所述低摩擦材料可以是含硅或氟的聚合物或其他。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的中間層(I)，其特征在于，所述纖維被結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的纖維材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的中間層(I)，其特征在于，所述纖維通過(guò)纖網(wǎng)成型而結(jié)合在一起，或經(jīng)干法成網(wǎng)，或經(jīng)濕法成網(wǎng)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的中間層(I)，其特征在于，所述纖維被系在一起，形成非編織材料或團(tuán)塊或毛氈。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中間層(I)，其特征在于，所述纖維為纖網(wǎng)結(jié)合的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中間層(I)，其特征在于，所述纖維通過(guò)熱或通過(guò)超聲或通過(guò)摩擦或通過(guò)射頻或通過(guò)熱表面而熔接在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的中間層(I)，其特征在于，所述纖維膠粘在一起或浸透在一起。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求5-10中任一項(xiàng)所述的中間層(I)，其特征在于，向所述中間層(LA)的一側(cè)或兩側(cè)添加支持層(B)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的中間層(I)，其特征在于，所述支持層(B)為紡粘層或熱塑性塑料片層或泡沫材料。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的中間層(I)，其特征在于，所述中間層(I)通過(guò)膠粘劑附接在所述可移動(dòng)層(2，3)的任一個(gè)上。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的中間層(I)，其特征在于，所述中間層(I)在所述中間層的外圍邊緣處附接到兩個(gè)所述的可移動(dòng)層(2，3)上。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求5-14中任一項(xiàng)所述的中間層(1)，其特征在于，在所述中間層(I)中的的所述纖維之間或在任一個(gè)所述的可移動(dòng)層(2，3)和所述中間層(I)之間的部分連接適于在一定的切向力(Kt)的作用下斷開(kāi)。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的中間層(I)，其特征在于，所述可移動(dòng)層為內(nèi)和外層(2，3)，至少其中一層覆蓋身體的一部分或能夠與身體的一部分接觸，以使位于所述可移動(dòng)層之間的中間層(I)適于通過(guò)使所述外層(2)相對(duì)于所述內(nèi)層(3)移動(dòng)而防止所述身體的一部分承受過(guò)高的切向力。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的中間層(1)，其特征在于，所述中間層在頭盔的外和內(nèi)層(2,3)之間使用。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的中間層(1)，其特征在于，所述中間層在防護(hù)裝置和/或防護(hù)服中的外和內(nèi)層之間使用。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的中間層(I)，其特征在于，所述中間層在陸地、水中或空中移動(dòng)的交通工具的外層和內(nèi)層之間使用，覆蓋所述交通工具的部分、多個(gè)部分或整個(gè)內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明涉及設(shè)置在兩層(2，3)之間的摩擦降低材料的中間層(1)。當(dāng)施加力(K)并且其切向分力(KT)對(duì)所述層形成剪切時(shí)，所述中間層(1)適于在所述層(2，3)之間產(chǎn)生滑動(dòng)。所述摩擦降低材料包括纖維(F)。
文檔編號(hào)F16F7/12GK102811639SQ201180006169
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者P·哈爾丁, A·伯格納, K·格林內(nèi)貝克 申請(qǐng)人:米帕斯公司