TW202027636A - 安全帽 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種安全帽,其包含第一組件及第二組件,在該第一組件與該第二組件之間具有滑動界面,其中該滑動界面係設置於該第一組件與該第二組件之各別滑動表面之間,且該第一組件包含
(a) (i)烯烴聚合物、(ii)潤滑劑及視情況之一或多種其他試劑的混合物;或
(b)密度≤960 kg/m3
之超高分子量(UHMW)聚合物,該UHMW聚合物較佳為烯烴聚合物。
Description
本發明係關於一種安全帽。特定言之,本發明係關於在兩個組件之間包括滑動界面之安全帽。
安全帽為吾人所知用於各種活動。此等活動包括抗擊及工業目的,諸如用於士兵之保護性安全帽及供建築者、礦場工人或工業機械之操作員(例如)使用之較硬的帽子或安全帽。安全帽亦常見於體育活動中。舉例而言,保護性安全帽可用於冰曲棍球、自行車運動、摩托車運動、汽車賽車、滑雪運動、滑雪板運動、溜冰運動、滑板運動、馬術活動、美國足球、棒球、橄欖球運動、英式足球、板球運動、長曲棍球運動、攀爬、高爾夫、軟彈氣槍遊戲及彩彈遊戲。
安全帽可為固定大小或可調式大小,以適應頭部之不同大小及形狀。在一些類型之安全帽中,例如,通常在冰曲棍球安全帽中,可藉由移動安全帽之部件提供可調性以改變安全帽之外部及內部尺寸。該可調性可藉由使安全帽具有可彼此相對移動之兩個或多個部件來實現。在其他情況下,例如,通常在自行車安全帽中,安全帽具備用於將安全帽固定至使用者之頭部上的附接裝置,且該附接裝置可改變尺寸以適應使用者之頭部同時安全帽之主體或殼層仍為相同大小。在一些情況下,安全帽內之舒適墊可充當附接裝置。附接裝置亦可以複數個物理上分離部件(例如,複數個彼此未互連之舒適墊)之形式提供。用於將安全帽安放在使用者頭部上之此類附接裝置可與額外搭接(諸如下頜綁帶)一起使用以進一步使安全帽固定到位。此等調節裝置之組合亦為可能的。
安全帽通常由外殼層及稱作襯墊之能量吸收層組成,該外殼層通常較硬且由塑膠材料或複合材料製成。在其他配置,諸如橄欖球爭球頭盔中,安全帽可不具有較硬的外殼層,且安全帽整體上可為可撓性的。在任何情況下,現今,保護性安全帽必須設計成滿足尤其與在規定負荷下大腦重心可能出現之最大加速度有關的某些法定要求。通常,進行測試,在該測試中,使配戴安全帽的所謂的假頭骨經受朝向頭部之徑向撞擊。由此產生在抵靠頭骨進行徑向撞擊之情況下具有良好能量吸收能力之現代安全帽。在開發安全帽中亦已取得進展(例如WO 2001/045526及WO 2011/139224,其全部內容均以引用之方式併入本文),藉由吸收或耗散旋轉能及/或將其重定向成平移能而非旋轉能來減小由斜向撞擊(亦即,其合併切向及徑向分量)所傳播之能量。
此項技術中所描述之其他安全帽包括具有模擬頭骨之內殼層及經設計以模擬頭皮之外層的安全帽(US 2004/168246);具有界面層且該界面層可為可擴張之可撓性外包層或超彈性凝膠的安全帽(US 2004/117896);及特徵在於乙烯乙酸乙烯酯共聚物膜附著至玻璃增強型塑膠殼層內部的安全帽(WO 96/14768)。
斜向衝擊(在無保護之情況下)引起大腦之平移加速度及角加速度兩者。角加速度使大腦在頭骨內旋轉,從而對連接大腦與頭骨以及與大腦本身之身體元件造成損傷。
旋轉損傷之實例包括輕度腦外傷(MTBI),諸如腦震盪,以及重度腦外傷(STBI),諸如硬膜外血腫(SDH)、由於血管破裂引起之出血以及彌散性軸索損傷(DAI),此等損傷可概括為神經纖維由於腦組織之高剪力變形引起之過度拉伸。
根據旋轉力之特性,諸如持續時間、力幅及增加速率,可患上腦震盪、SDH、DAI或此等損傷之組合。一般言之,在短持續時間及較大力幅之加速度情況下發生SDH,而在更長持續時間且分佈更廣的慣性負荷情況下發生DAI。
在安全帽,諸如WO 2001/045526及WO 2011/139224中所揭示的可減小由斜向衝擊引起的傳播給大腦之旋轉能的安全帽中,安全帽之兩個部件可經組態以在斜向衝擊後相對於彼此滑動。可設置連接件,該連接件在將安全帽各部件連接在一起時准許該等部件在衝擊下相對於彼此移動。
為了提供此類安全帽,可能需要設置可相對於彼此滑動之兩個組件,從而提供滑動界面。亦可能需要能夠在實質上不增加製造成本及/或努力之情況下提供此類滑動界面。
根據本發明之一個態樣,提供一種安全帽,其包含第一組件及第二組件,在該第一組件與該第二組件之間具有滑動界面,其中該滑動界面係設置於該第一組件及該第二組件之各別滑動表面之間,且該第一組件包含(a) (i)烯烴聚合物、(ii)潤滑劑及視情況之一或多種其他試劑之混合物;或(b)密度≤960 kg/m3
之超高分子量(UHMW)聚合物。
下文進一步論述第一組件及第二組件之較佳態樣。
在第一種配置中,安全帽包含至少一個區段,該至少一個區段具有第一層及第二層,其經組態成在使用時分別距安全帽之穿戴者頭部的局部表面較遠及與安全帽之穿戴者頭部的局部表面較近;且該安全帽經組態成使得響應於該安全帽上之衝擊,該第一層可在與頭部之局部表面相切的方向上相對於第二層移動。
在第一種配置之一個實施例中,滑動界面係設置於該第一層與該第二層之間。因此,第一層及第二層中之一個包含第一組件,且第一層及第二層中之另一個包含第二組件。
在第二種配置中,第一層可包含相對較硬的外殼層;第二層可包含由衝擊能吸收材料形成之殼層;且第一層及第二層中之一個可包含第一組件。
在第三種配置中,第一層及第二層可包含由衝擊能吸收材料形成之殼層;且第一層及第二層中之一個可包含第一組件。
在第四種配置中,第一層可包含由衝擊能吸收材料形成之殼層;與第一層相比,第二層可能無法吸收相當大比例之衝擊能,且第一層及第二層中之一個可包含第一組件。第二層可包含舒適墊。
在第五種配置(其可為如上文所定義之第一種配置之實施例)中,安全帽可進一步包含連接件,該連接件經組態以將安全帽之第一層與第二層連接在一起,但准許響應於安全帽上之衝擊而在與頭部之局部表面相切之方向上相對移動;且該連接件可包含第一組件及第二組件中之至少一個。
在第六種配置(其可為如上文所定義之第二種、第三種或第四種配置之實施例)中,安全帽可進一步包含連接件,該連接件經組態以將安全帽之第一層與第二層連接在一起,但准許響應於安全帽上之衝擊而在與頭部之局部表面相切之方向上相對移動;
其中該連接件包含第二個第一組件及第二個第二組件中之至少一個。
圖1描繪WO 01/45526中所論述之類別的第一安全帽1,意欲用於提供保護免受斜向衝擊。此類型之安全帽可為上文所論述之安全帽類型中之任一者。
保護性安全帽1藉由外殼層2及配置在外殼層2內部的意欲與穿戴者的頭部接觸之內殼層3建構。
在外殼層2與內殼層3之間配置有滑動層4或滑動輔助器,其可使得外殼層2與內殼層3之間能夠位移。特定言之,滑動層4或滑動輔助器可經組態以使得在衝擊期間可在兩個部件之間發生滑動。舉例而言,其可經組態以使得在與安全帽1上之衝擊相關的力下能夠滑動,而期望安全帽1之穿戴者可存活下來。在一些配置中,可能需要將滑動層或滑動輔助器組態以使得摩擦係數在0.001與0.3之間及/或低於0.15。
在圖1描述中,配置於安全帽1之邊緣部分中的可為互連外殼層2與內殼層3之一或多個連接構件5。在一些配置中,連接件可藉由吸收能量抵消外殼層2與內殼層3之間的相互位移。然而,此情形並非必需的。另外,即使在存在此構件的情況下,所吸收的能量之量相比於在衝擊期間內殼層3所吸收之能量通常最小。在其他配置中,連接構件5可根本不存在。
另外,此等連接構件5之位置可變化(例如,遠離邊緣部分安置,且經由滑動層4連接外殼層2及內殼層3)。
外殼層2較佳相對地較薄且堅固以便耐受不同類型之衝擊。外殼層2可由聚合物材料製成,諸如聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)。有利地,該聚合物材料可為使用材料(諸如玻璃纖維、芳綸(Aramid)、帝人芳綸(Twaron)、碳-纖維或克維拉(Kevlar))強化之纖維。
內殼層3相當厚且充當能量吸收層。因此,其可減振或吸收針對頭部之衝擊。其可宜由以下發泡材料組成:如經膨脹之聚苯乙烯(EPS)、經膨脹之聚丙烯(EPP)、經膨脹之聚胺酯(EPU)、乙烯基腈發泡體;或形成如蜂窩結構之其他物質;或諸如彼等在品牌名稱PoronTM
及D3OTM
下銷售之應變率敏感發泡體。該構造可藉由(例如)多個不同材料層以下文呈現之不同方法改變。
內殼層3經設計用於吸收衝擊之能量。安全帽1之其他元件將吸收能量至有限程度(例如,較硬外殼層2或所謂的設置於內殼層3內之『舒適墊』),但這不係他們的主要目的且其對能量吸收之貢獻與內殼層3之能量吸收相比為最小。實際上,儘管一些諸如舒適墊之其他元件可由『可壓縮』材料組成,且因此在其他情形下被視為『能量吸收』,但公認在安全帽之領域中,可壓縮材料不一定為在衝擊期間,出於降低對安全帽穿戴者傷害的目的,吸收有意義量之能量的『能量吸收』。
多種不同材料及實施例可用作滑動層4或滑動輔助器,例如油、鐵氟龍、微球粒、空氣、橡膠、聚碳酸酯(PC)、諸如毛氈之織物材料等。此層之厚度約為0.1-5 mm,但亦可取決於所選擇材料及所需效能而使用其他厚度。滑動層之數目及其位置亦可變化,且此情況之實例論述於下文(參見圖3B)。
如連接構件5,其用途可由(例如)以合適方式錨定於外殼層及內殼層中之可變形塑料條或金屬條組成。
圖2展示保護性安全帽1之功能原理,其中假設安全帽1及穿戴者之頭骨10為半圓柱形,且頭骨10安裝在縱軸11上。當安全帽1經受斜向衝擊K時,扭轉力及轉矩傳輸至頭骨10。衝擊力K產生切向力KT
及對抗保護性安全帽1之徑向力KR
兩者。在此特定情形中,僅關注安全帽旋轉切向力KT
及其效果。
如可見,力K引起外殼層2相對於內殼層3之位移12,從而使連接構件5變形。可用此類配置獲得傳輸至頭骨10之扭轉力的顯著減小——通常減小可粗略為25%,但在一些情況下,高達90%之減小可為可能的。此為內殼層3與外殼層2之間的滑動動作減小轉化成徑向加速度之能量之量的結果。
滑動動作亦可發生在保護性安全帽1之圓周方向,但對此並不作描繪。這可為外殼層2與內殼層3之間的圓周角旋轉之結果(亦即,在衝擊期間,外殼層2可藉由圓周角相對於內殼層3旋轉)。
保護性安全帽1之其他配置亦為可能的。圖3中展示若干可能的變體。在圖3a中,內殼層3由相對較薄之外層3''及相對較厚之內層3'建構;外層3''較佳比內層3'更硬;以有助於促進相對於外殼層2滑動。在圖3b中,內殼層3以與圖3a中相同之方式建構。然而,在此情況下,存在兩個滑動層4,在該等兩個滑動層之間存在中間殼層6。若有此需要,兩個滑動層4可以不同方式實施且由不同材料製成。一種可能(例如)為在外部滑動層中具有比內部中更低之摩擦。在圖3c中,外殼層2以不同於先前之方式實施。在此情況下,較硬的外層2''覆蓋較軟的內層2'。內層2'可為(例如)與內殼層3相同之材料。
圖4描繪WO 2011/139224中所論述之類別的第二安全帽1,其亦意欲提供保護免受斜向衝擊。此類型之安全帽亦可為上文所論述之安全帽類型中之任一者。
在圖4中,安全帽1包含能量吸收層3,類似於圖1之安全帽的內殼層3。能量吸收層3之外表面可由與能量吸收層3相同之材料提供(亦即,可能不存在額外的外殼層),或外表面可為相當於圖1中所展示之安全帽之外殼層2的硬質殼層2 (參見圖5)。在該情況下,硬質殼層2可由與能量吸收層3不同之材料製成。圖4之安全帽1具有複數個通風口7,其視情況延伸穿過能量吸收層3及外殼層2兩者,由此允許氣流穿過安全帽1。
設置附接裝置13,用於安全帽1與穿戴者頭部之附接。如先前所論述,當能量吸收層3及硬質殼層2無法調節大小時,此可為合乎需要的,因為其允許藉由調節附接裝置13之大小來適應不同大小之頭部。附接裝置13可由彈性或半彈性聚合物材料製成,諸如PC、ABS、PVC或PTFE,或諸如棉布之天然纖維材料。舉例而言,織質帽蓋或網可形成附接裝置13。
儘管附接裝置13展示為包含束頭帶部分及自前部、背部、左側及右側延伸之另外的綁帶部分,但附接裝置13之特定組態可根據安全帽之組態而改變。在一些情況下,附接裝置可較像連續的(成形的)薄片,可能具有孔洞或空隙,例如與通風口7之位置相對應以允許氣流穿過安全帽。
圖4亦描繪用於調節特定穿戴者之附接裝置13之頭帶之直徑的視情況之調節裝置6。在其他配置中,頭帶可為彈性頭帶,在此情況下可不包括調節裝置6。
滑動輔助器4設置於能量吸收層3之徑向內部。滑動輔助器4適於抵靠能量吸收層或抵靠提供用於附接安全帽至穿戴者頭部之附接裝置13而滑動。
以上文所論述之相同方式提供滑動輔助器4以輔助能量吸收層3相對於附接裝置13之滑動。滑動輔助器4可為具有較低摩擦係數之材料,或可塗佈有該材料。
因此,在圖4安全帽中,滑動輔助器可設置於能量吸收層3之最內側上或與其形成一體,從而面朝附接裝置13。
然而,出於在能量吸收層3與附接裝置13之間提供滑動性的同一目的,同樣可設想滑動輔助器4可設置於附接裝置13之外表面上或與其形成一體。即,在特定配置中,附接裝置13本身可適於充當滑動輔助器4,且可包含較低摩擦材料。
換言之,滑動輔助器4設置於能量吸收層3之徑向內部。滑動輔助器亦可設置於附接裝置13之徑向外部。
當附接裝置13形成為帽蓋或網(如上文所論述)時,滑動輔助器4可提供為較低摩擦材料貼片。
較低摩擦材料可為蠟質聚合物,諸如PTFE、ABS、PVC、PC、耐綸、PFA、EEP、PE及UHMWPE,或為可與潤滑劑一同灌注之粉末材料。較低摩擦材料可為織物材料。如所論述,此較低摩擦材料可施加至滑動輔助器及能量吸收層中之一或兩者。
附接裝置13可藉助於固定構件5 (諸如圖4中之四個固定構件5a、5b、5c及5d)固定至能量吸收層3及/或外殼層2。此等裝置可適於藉由以彈性、半彈性或可塑性方式變形來吸收能量。然而,此情形並非必需的。另外,即使在存在此構件的情況下,所吸收之能量之量相比於在衝擊期間能量吸收層3所吸收之能量通常最小。
根據圖4中所展示之配置,四個固定構件5a、5b、5c及5d為具有第一部分8及第二部分9之懸掛構件5a、5b、5c、5d,其中懸掛構件5a、5b、5c、5d之第一部分8適於固定至附接裝置13,且懸掛構件5a、5b、5c、5d之第二部分9適於固定至能量吸收層3。
圖5展示類似於圖4中之安全帽的安全帽置放於穿戴者頭部時之配置。圖5之安全帽1包含由與能量吸收層3不同之材料製成的較硬外殼層2。與圖4相比,在圖5中,附接裝置13藉助於兩個固定構件5a、5b固定至能量吸收層3,其適於彈性地、半彈性地或可塑性地吸收能量及力。
圖5中展示對安全帽產生旋轉力之前部斜向衝擊I。斜向衝擊I使能量吸收層3相對於附接裝置13滑動。附接裝置13藉助於固定構件5a、5b固定至能量吸收層3。為清楚起見,儘管僅展示兩個此類固定構件,實際上可存在許多此類固定構件。固定構件5可藉由彈性地或半彈性地變形吸收旋轉力。在其他配置中,變形可為可塑性,甚至致使固定構件5中之一者或多者切斷。在可塑性變形之情況下,至少固定構件5在衝擊後將需要被替換。在一些情況下,固定構件5中可發生可塑性及彈性變形之組合,亦即一些固定構件5斷裂、可塑性地吸收能量,而其他固定構件變形且彈性地吸收力。
一般而言,在圖4及圖5之安全帽中,在衝擊期間能量吸收層3以與圖1安全帽之內殼層相同之方式藉由壓縮充當衝擊吸收器。若使用外殼層2,則將有助於分散能量吸收層3上方之衝擊能。滑動輔助器4亦將允許附接裝置與能量吸收層之間的滑動。此允許受控方式耗散將以其他方式作為旋轉能傳輸至大腦之能量。可藉由摩擦發熱、能量吸收層變形或固定構件之變形或位移來耗散能量。減少能量傳輸致使影響大腦之旋轉加速度減小,因此減少頭骨內大腦之旋轉。由此,降低旋轉損傷風險,該等旋轉損傷包括MTBI及STBI,諸如硬膜外血腫(SDH)、血管破裂、腦震盪及DAI。
下文描述可用於安全帽內之連接件。應瞭解,此等連接件可在多種情形下使用且不限制在安全帽內之用途。舉例而言,其可用於提供衝擊保護之其他裝置中,諸如用於體育設備之護甲或墊料。在安全帽之情形中,本發明之連接件可尤其用於先前已知的如上文所述之配置的連接構件及/或固定構件的位置處。
在一配置中,連接件可與圖6中所展示之類型的安全帽1一起使用。圖6中所示之安全帽具有與上文相對於圖4及圖5所描述之組態類似的組態。特定言之,安全帽具有相對較硬外殼層2及能量吸收層3。頭部附接裝置係以安全帽襯墊15之形式提供。襯墊15可包括如上文所論述之舒適墊。一般而言,襯墊15及/或任何舒適墊相比於由能量吸收層3所吸收之能量可能並不吸收大量衝擊能。
襯墊15可為可移除式的。此可允許清潔襯墊及/或可允許佈建經修改以適合特定穿戴者之襯墊。
在襯墊15與能量吸收層3之間,設置有由相對較硬材料(即,硬於能量吸收層3之材料)形成之內殼層14。內殼層14可模製成能量吸收層3,且可由如上文所述的與形成外殼層2有關的任何材料製備。
在圖6之配置中,在內殼層14及襯墊15之間提供較低摩擦界面。此可藉由適當選擇用以形成襯墊15之外表面的材料或用以形成內殼層14之材料中之至少一者來實施。或者或另外,較低摩擦塗層可施加至內殼層14及襯墊15之相對表面中之至少一者。或者或另外,潤滑劑可施加至內殼層14及襯墊15之相對表面中之至少一者。
如所示,襯墊15可藉助於下文進一步詳述的一或多個連接件20連接至安全帽1之其餘部分。連接件20之位置選擇及欲用連接件20之數目可取決於安全帽之其餘部分的組態。
在諸如圖6中所示之配置中,至少一個連接件20可連接至內殼層14。或者或另外,一或多個連接件20可連接至安全帽1之其餘部分的另一部件,諸如能量吸收層3及/或外殼層2。連接件20亦可連接至安全帽1之其餘部分的兩個或多個部件。
圖7描繪安全帽1之另一替代配置。如所示,此配置之安全帽1包括舒適墊16之複數個獨立區段。舒適墊16之各區段可藉由一或多個連接件20連接至安全帽之其餘部分。
舒適墊16之區段可具有設置於舒適墊16之區段及安全帽1之其餘部分間的滑動界面。在此配置中,舒適墊16之區段可提供與圖6中所示之配置的襯墊15類似的功能。用於在襯墊與安全帽之間佈建滑動界面之上文所述選項同樣適用於在舒適墊及安全帽之區段間佈建滑動界面。
亦應瞭解,圖7之配置(即,佈建在舒適墊16之區段及安全帽之其餘部分間設置有滑動界面的舒適墊16之複數個獨立安裝區段)可與任何形式的安全帽組合,該等安全帽包括諸如圖1至圖5中所描繪的在安全帽之兩個其他部件間設置有滑動界面的彼等安全帽。
現將描述連接件20之可能配置。為方便起見,將在用於將襯墊15連接至安全帽1之其餘部分的連接件的情況中描述連接件20,如圖6中所描繪。然而,應瞭解,連接件20可用於將設備之兩個任何部件連接在一起。此外,應瞭解,在下文中將連接件20描述成將第一組件連接至設備之第一部件(諸如安全帽襯墊15),並將第二組件連接至設備之第二部件(諸如安全帽1之其餘部分),若進行合適的修改,則此情況可顛倒。
圖8及圖9展示與圖6及圖7之配置等效的配置,不同之處在於內殼層14施加至襯墊15 (圖8中)或舒適墊16 (圖9中)。在圖9之情況下,相較於圖6至圖8之實質上完整殼層配置,內殼層14可僅為部分殼層或殼層之複數個區段。實際上,在圖8及圖9兩者中,內殼層14之特徵亦可在於在襯墊15或舒適墊16上之相對較硬的塗層。對於圖6及圖7,內殼層14由相對較硬的材料(即,比能量吸收層3更硬之材料)形成。舉例而言,材料可為PTFE、ABS、PVC、PC、耐綸、PFA、EEP、PE及UHMWPE。材料可接合至襯墊15或舒適墊16之外側以簡化製造製程。此類接合可經由任何手段,諸如藉由黏著劑或藉由高頻焊接進行。
在圖8及圖9中,較低摩擦界面設置於內殼層14與能量吸收層3之間。此可藉由適當選擇用以形成能量吸收層3之外表面的材料或用以形成內殼層14之材料中之至少一者來實施。或者或另外,較低摩擦塗層可施加至內殼層14及能量吸收層3之相對表面中之至少一者。或者或另外,潤滑劑可施加至內殼層14及能量吸收層3之相對表面中之至少一者。
在圖8及圖9中,至少一個連接件20可連接至內殼層14。或者或另外,連接件20中之一或多者可連接至襯墊15或舒適墊16之其餘部分的另一部件。
圖10、圖11及圖12分別描繪可用以連接設備(諸如安全帽)之第一及第二部件的連接件20之俯視圖、仰視圖及橫截面側視圖(穿過圖10中之虛線)。詳言之,其可經組態以將襯墊15或舒適墊16連接至安全帽之其餘部分。
在圖10中所描繪之配置中,連接件20包括內部區21,及自內部區21之邊緣向外延伸之兩個臂22。在圖10及圖11所展示之配置中,如自上方所觀察,內部區21之形狀實質上為圓形。然而,內部區21不限於此形狀。可替代地使用任何形狀,例如實質上的正方形或實質上的矩形(具有尖銳或圓形隅角)、實質上的橢圓形或實質上的卵形。
內部區21在其第一側上包含錨定點23 (稱作「第一錨定點」),該第一錨定點經組態以將連接件20連接至設備之第一部件。第一錨定點23在圖10中以卡鉤及環圈連接件之一側附接所在的點之形式描繪(另一側係在設備(例如,安全帽)之第一部件上)。然而,可使用其他「可拆卸」附接之方法,諸如搭扣配合連接或磁性連接件。亦可使用其他形式之可拆卸連接。
或者,第一錨定點23可用於永久附接。舉例而言,第一錨定點23可呈藉由高頻焊接將內部區21附接至設備之第一部件所在的點之形式。然而,可使用其他『永久』或非可釋放附接之方法,諸如使用黏著劑或縫合。
任一類型之附接(可拆卸或永久)可經組態使得其防止第一錨定點23相對於連接至其之部件的平移移動。然而,其可經組態使得第一錨定點23及因此內部區21可相對於連接至其之部件圍繞一或多個旋轉軸旋轉。或者或另外,第一錨定點23可連接至待藉助於一或多個額外組件連接之部件。
當在平面圖中觀察時,第一錨定點23可實質上配置於內部區21之中心處。然而,此情形並非必需的。
內部區21進一步包含在其與第一側相對之第二側上的滑動表面24a,滑動表面24a經組態以在內部區21與設備第二部件的相對表面之間提供較低摩擦界面。
圖13展示舒適墊16之層包含圖10至圖12中所描繪之複數個連接件20的實例。在圖13中所描繪之配置中,連接件20之滑動表面24a設置於鄰近於第二部件之表面,在此情況下為舒適墊層16,使得滑動表面24a可在舒適墊層16之表面上滑動(例如,相對於內部區21之中性位置可平移及/或旋轉滑動)。
為了確保滑動表面24a可相對於設備之第二部件之表面滑動,可在滑動表面24a與設備之第二部件之相對表面之間提供較低摩擦界面。
在此情形下,較低摩擦界面可經組態以使得即使在使用中可預見之負載下仍有可能滑動接觸處。舉例而言,在安全帽之情形中,倘若出現衝擊,而期望安全帽穿戴者可在此衝擊下存活下來,則使其保持滑動可為合乎需要的。此可例如藉由在兩個表面之間佈建界面來提供,該等兩個界面之間的摩擦係數在0.001與0.3之間及/或低於0.15。
較低摩擦界面可藉由以下中之至少一者實施:使用至少一種較低摩擦材料建構形成設備之滑動表面及第二部件之表面的相對表面中之至少一者的元件;將較低摩擦塗層施加至相對表面中之至少一者;將潤滑劑施加至相對表面中之至少一者;及在相對表面之間提供非緊固的額外材料層,該材料層具有至少一個較低摩擦表面。
在圖10至圖12所展示之配置中,內部區21包含與臂22及板24一體成型的可變形材料之部分,該板具有與可變形材料相比相對剛性的材料。板24可由足夠剛性之材料形成,使得板24 (且因此內部區21之至少部分)在設備預期使用期間實質上保持其形狀。在安全帽之情形中,此可包括在正常條件下正常操縱安全帽及穿戴安全帽。其亦可包括若干條件,包括對安全帽之衝擊,因為安全帽經設計期望安全帽穿戴者可在衝擊下存活下來。
板24可由多種不同材料製成。在一實例中,板24可由聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚丙烯(PP)、耐綸或另一塑膠製成。板可視情況具有在大致0.2 mm至大致1.5 mm範圍內之厚度,例如大致0.7 mm厚。
如在平面圖中所觀察到的,板24可為與內部區實質上相同的形狀。內部區21之可變形材料可在一側部分地覆蓋板24。在圖10至圖12所展示之配置中,內部區21之可變形材料為環形(環狀)以便覆蓋圓形板24之周邊一側。環形狀界定可變形材料中之圓形通孔。此通孔允許錨定點23直接連接至板24,如圖12中所展示。
然而,其他配置可為可能的。舉例而言,可變形材料可完全覆蓋板24之一側(亦即,未設置通孔),在此情況下,錨定點23可連接至可變形材料。另外,內部區21之可變形材料可至少部分地覆蓋板24之兩個相對側。
舉例而言,板24可藉由黏著劑固定至可變形材料。或者,板24可與內部區21之可變形材料共模製。然而,在一些配置中,板24可不固定至可變形材料。舉例而言,參見圖12,錨定點23可寬於可變形材料中之通孔(或設置於比通孔寬之第二板上)且位於板24之可變形材料之另一側上。錨定點23及板24可經由通孔連接,以便將可變形材料夾在其間。
連接件20之臂22係由可變形材料形成且經組態以將連接件20連接至設備之第二部件。在圖10至圖12之配置中,臂22自內部區21之相互的相對側延伸。然而,取而代之,其他配置係可能的。另外,連接件20不限於具有兩個臂22。舉例而言,可提供三個、四個或更多個臂22。臂可經對稱地配置(例如,以規則間隔圍繞內部區21之邊緣)。
如圖10至圖12中所示,各臂22可在實質上平行於內部區21之滑動表面24a的方向上延伸。然而,其他配置可為可能的。舉例而言,臂22可與內部區21之滑動表面24a成一角度延伸。在該情況下,臂22可遠離內部區21朝向其上設置有錨定點23的連接件20之側或朝向其上設置有滑動表面24a的連接件20之側延伸。
在圖10至圖12所展示之配置中,各臂22可進一步包含用於將臂22連接至設備之第二部件的錨定點25 (稱作「第二」錨定點,以與內部區21之第一錨定點23區分)。第二錨定點25可位於各臂22之末端處,如圖11中所指示。
第二錨定點25可用於永久附接。舉例而言,錨定點25可呈藉由黏著劑將臂22附接至設備之第一部件所在的點之形式。臂22可包括實質上垂直於臂22之延伸方向的凹槽或脊線,以提供障壁來防止黏著劑自臂22之末端朝向內部區擴散。可替代地使用其他『永久』或非可釋放附接之方法,諸如使用高頻焊接或縫合。
或者,第二錨定點25可呈可拆卸錨定點之形式,例如卡鉤及環圈連接件之一側附接所在的點(另一側在設備之第二部件上)。然而,可使用其他『可拆卸』附接之方法,諸如搭扣配合連接或磁性連接件。
圖13描繪包含圖10至圖12中所描繪之複數個連接件20的舒適墊層16。儘管舒適墊層16展示為扁平的,亦即,在頁面之平面中,但當層16安置在安全帽之剩餘部分內時,舒適墊層16彎曲以符合安全帽剩餘部分之內表面的凹入形狀。
連接件20之臂22經組態以連接至設備之第二部件的表面,與內部區21之滑動表面一起形成滑動界面,以便實質上平行於該設備第二部件之表面,如圖13中所展示。然而,其他配置係可能的。舉例而言,臂22可經配置以環繞於設備第二部件之一部分,且附接至與形成滑動界面之表面相對的設備第二部件之表面。此配置與下文關於圖17所描述之配置類似。
當附接至設備之第二部件時,由可變形材料形成之臂22經組態以使內部區21朝向第一位置偏置,使得當內部區21遠離第一位置位移(例如,藉由沿著較低摩擦界面滑動)時,可變形材料之臂22促使內部21返回至第一位置中。
當連接件20之滑動表面24a在設備第二部件之表面上滑動時(例如,在衝擊期間),內部區21相對於設備第二部件之表面移動且使臂22變形。因而,臂22界定內部區21相對於周圍設備之第一及第二部件(該等臂經由錨定點23、25連接至該等部件)之(中性)天然擱置位置。然而,藉由使可變形材料23在內部區21之位移期間變形(例如,拉伸可變形材料之一側),准許內部區21滑動。在此情況下,可連接至第一錨定點23的設備之第一部件(諸如安全帽之其餘部分)可相對於連接至第二錨定點25的設備之第一部件(諸如襯墊15)滑動。
連接件20可經組態以准許內部區21之所需相對移動範圍,且因此准許設備之第一部件與設備之第二部件之間的相對移動範圍連接起來。此組態可藉由選擇形成臂22之材料、形成臂22之材料厚度及臂22之數目及位置來實現。舉例而言,用於安全帽內之連接件20可經組態以使得能夠自內部區21至設備第二部件之表面在平行於內部區21之滑動表面的平面內的任何方向上相對移動大致5 mm或更多。
臂22可由實質上彈性變形的材料形成,其針對內部區21相對於設備之第二部件的所要移動範圍。舉例而言,可變形材料可由彈性織物、彈性編織物、彈性紡織物及彈性材料(例如,彈性聚合材料,諸如矽酮/聚矽氧烷)中之至少一者形成。
可變形材料可例如藉由模製形成為單一片件,或可藉由將多個隨後接合之片件(例如,上層及下層)連接在一起而形成。
圖14、圖15及圖16分別描繪可用於連接設備(諸如安全帽)之第一及第二部件的連接件20之另一配置的俯視圖、仰視圖及橫截面側視圖(穿過圖14中之虛線)。詳言之,其可經組態以將襯墊15或舒適墊16連接至安全帽之其餘部分。
在圖14中所描繪之配置中,連接件20包括內部區21,及自內部區21之邊緣向外延伸之兩個臂22。內部區21可與圖10至圖12中所描繪之連接件的內部區21相同。然而,臂22不同於彼配置之臂。因此,下文將僅詳細描述臂22。
類似於先前之配置,連接件20之臂22係由可變形材料形成且經組態以將連接件20連接至設備之第二部件。在圖14至圖16之配置中,臂自內部區21之相互的相對側延伸。然而,取而代之,其他配置係可能的。另外,連接件20不限於具有兩個臂22。舉例而言,可提供四個或更多個臂22。臂可(例如)以規則間隔圍繞內部區21之邊緣對稱地配置。
如圖14至圖16中所示,各臂22遠離第一錨定點延伸且與另一臂22接合,以在內部區21之相對側上至第一錨定點23形成封閉迴路。該封閉迴路經組態以圍繞設備第二部件之一部分進行迴路。該迴路可由複數個實質上筆直的區段形成,該等區段相對於彼此成角度(例如,如圖16中所展示)及/或可由一或多個彎曲區段形成。
在圖14至圖16所展示之配置中,臂22可進一步包含用於將臂22連接至設備之第二部件的錨定點25 (稱作「第二」錨定點,以與內部區之第一錨定點23區分)。連接件20可具有僅一個第二錨定點25。
第二錨定點25可配置於藉由臂22在與內部區21相對且面向該內部區之位置處形成的迴路上,且可經組態以連接至與形成滑動界面之表面相對的設備第二部件之表面。換言之,連接件20可附接至設備之第二部件之內部,滑動界面設置於設備之第二部件之外部上。如圖15中所示,臂22可包含在第二錨定點之位置處的相對較寬部分,以允許較大錨定點25。此相對較寬部分之形狀實質上可為圓形,例如,如圖15中所展示的。
第二錨定點25可用於永久附接。舉例而言,錨定點25可呈藉由黏著劑將臂22附接至設備之第一部件所在的點之形式。臂22可包括實質上垂直於臂22之延伸方向延伸的凹槽或脊線,以提供障壁來防止黏著劑自第二錨定點25朝向內部區21擴散。可替代地使用其他『永久』或非可釋放附接之方法,諸如使用高頻焊接或縫合。
或者,第二錨定點25可呈可拆卸錨定點之形式,例如卡鉤及環圈連接件之一側附接所在的點(另一側在設備之第二部件上)。然而,可使用其他『可拆卸』附接之方法,諸如搭扣配合連接或磁性連接件。
圖17描繪包含圖14至圖16中所描繪之複數個連接件20的舒適墊層16。儘管舒適墊層16展示為扁平的,亦即,在頁面之平面中,但當將層16安置在安全帽之剩餘部分內時,層16彎曲以符合安全帽之剩餘部分之內表面的凹入形狀。
當附接至設備之第二部件時,由可變形材料形成之臂22經組態以使內部區21朝向第一位置偏置,使得當內部區21遠離第一位置位移(例如,藉由沿著較低摩擦界面滑動)時,可變形材料之臂22促使內部21返回至第一位置中。
當連接件20之滑動表面24a在設備第二部件之表面上滑動時(例如,在衝擊期間),內部區21相對於設備第二部件之表面移動且使臂22變形。因而,臂22界定內部區21相對於周圍設備之第一及第二部件(該等臂經由錨定點23、25連接至該等部件)之(中性)天然擱置位置。然而,藉由使可變形材料在內部區21之位移期間變形(例如,拉伸可變形材料之一側),准許內部區21滑動。在此情況下,可連接至第一錨定點23的設備之第一部件(諸如安全帽之其餘部分)可相對於連接至第二錨定點25的設備之第一部件(諸如襯墊15)滑動。
連接件20可經組態以准許內部區21之所需相對移動範圍,且因此准許設備之第一部件與設備之第二部件之間的相對移動範圍連接起來。此組態可藉由選擇形成臂22之材料、形成臂22之材料厚度及臂22之數目及位置來實現。舉例而言,用於安全帽內之連接件20可經組態以使得能夠自內部區21至設備第二部件之表面在平行於內部區21之滑動表面的平面內的任何方向上相對移動大致5 mm或更多。
臂22可由實質上彈性變形的材料形成,其針對內部區21相對於設備之第二部件的所要移動範圍。舉例而言,可變形材料可由彈性織物、彈性編織物、彈性紡織物及彈性材料(例如,彈性聚合材料,諸如矽酮/聚矽氧烷)中之至少一者形成。
可變形材料可例如藉由模製形成為單一片件,或可藉由將多個隨後接合之片件(例如,上層及下層)連接在一起而形成。
圖18、圖19及圖20分別描繪可用於連接設備(諸如安全帽)之第一及第二部件的連接件20之另一配置的俯視圖、仰視圖及橫截面側視圖(穿過圖18中之虛線)。詳言之,其可經組態以將襯墊15或舒適墊16連接至安全帽之其餘部分。
在圖18中所描繪之配置中,連接件20包括內部區21,及自內部區21之邊緣向外延伸之兩個臂22。臂22可與圖14至圖16中所描繪之配置的臂22實質上相同,且下文將僅論述該等配置之間的差異。
在圖18及圖19所展示之配置中,內部區21之形狀實質上為圓形,如自上方所觀察到。然而,內部區21不限於此形狀。可替代地使用任何形狀,例如實質上的正方形或實質上的矩形(具有尖銳或圓形隅角)、實質上的橢圓形或實質上的卵形。
內部區21包含在其第一側上之第一錨定點23,該第一錨定點經組態以將連接件20連接至設備之第一部件。第一錨定點23與先前關於圖10至圖12及圖14至圖16所描述的相同。
內部區21進一步包含在其與第一側相對之第二側上的滑動表面24a,滑動表面24a經組態以在內部區21與設備第二部件的相對表面之間提供較低摩擦界面。滑動表面24a與先前關於圖10至圖12及圖14至圖16所描述之滑動表面相同。
圖18至圖20所展示之配置的內部區21不同於圖10至圖12及圖14至圖16所展示之配置的內部區21,原因在於內部區21不包含與臂22一體成型的可變形材料之部分。相反,內部區21包含連接至臂22之板24,與可變形材料相比,該板具有相對剛性的材料。
在圖18至20中所展示之配置中,板24包含自內部區21之邊緣(平行於板24)延伸之突起26,且板24經由突起26連接至臂22。板24可在其他方面與關於圖10至12及14至16中所展示之配置中所描述的相同。
臂22之可變形材料可至少部分地覆蓋突起26之兩個相對側。在圖18至20中所展示之配置中,臂22之可變形材料形成槽27,該槽在所有側面上皆由可變形材料包圍,突起26插入至該槽中。然而,其他配置亦可為可能的。舉例而言,臂22之可變形材料可至少部分地覆蓋突起26之僅一側。
突起26可藉由例如圖12中所描繪之黏著劑固定至臂22之可變形材料。或者,突起26可與臂22之可變形材料共模製。
在圖式中未展示之又一種配置中,圖18至20中所示之配置的內部區21可與圖10至12中所示之配置的臂22,亦即遠離內部區21延伸但不形成封閉環之臂組合。
儘管在上文所描述之特定配置中的每一種中,內部區均包含提供滑動表面24a之相對呈剛性的板24,但替代配置亦係可能的。舉例而言,滑動表面24a可由可撓性材料提供,諸如織物(織造或非織造)之層。可撓性材料可與上述配置中之任一種中的板24進行同類材料(like-for-like)互換。在此類配置中,可撓性材料將不設置於臂22之表面上。然而,可撓性材料可例如作為一個連續層,另外地設置於臂22面向設備之第二部件的表面上。因此,滑動界面可不僅設置於內部區21與設備第二部件的表面之間,而且亦設置於臂22之表面與設備第二部件的表面之間。
連接件20可與不同類型之連接件組合使用以連接設備之第一部件與第二部件。舉例而言,連接件20可與WO 2017/157765或GB 1719559.5中所描述之連接件組合使用,該等文獻以全文引用之方式併入本文中。
如上文所論述,在安全帽內,滑動界面可設置於安全帽之兩個組件之間,諸如設置於安全帽之兩個層或殼層之間及/或設置於在安全帽之兩個層或殼層之間所設置的連接件之兩個部件之間。在本發明之情形中,術語滑動界面意欲指低摩擦力(滑動)界面。此類滑動界面可藉由自所選材料形成至少一個組件來提供,使得當該等組件之表面接觸,即在滑動表面處接觸時存在較低摩擦力。該等組件無需由相同材料形成。此外,對滑動界面(例如在上文所提及之第一種配置中)之位置不存在特定限制,應注意,在一個實施例中,滑動界面可設置於該第一種配置之第一層與第二層之間。
已發現,當(至少)一個組件(例如第一組件)包含(a) (i)烯烴聚合物、(ii)潤滑劑及視情況之一或多種其他試劑之混合物;或(b)密度≤960 kg/m3
之超高分子量(UHMW)聚合物(其中UHMW聚合物較佳為烯烴聚合物)時,滑動界面之效能可增強。應瞭解,上文所論述之滑動界面中之任一個可包含此類混合物或UHMW聚合物。
第一組件之選項
(
a
)
在選項(a)中,第一組件包含(i)烯烴聚合物、(ii)潤滑劑及視情況之一或多種其他試劑之混合物。
烯烴聚合物可為均聚物或共聚物(亦即衍生自兩種或多種種類之單體的聚合物)。較佳地,其為共聚物。
烯烴聚合物較佳包含具有2至6個碳原子之直鏈或分支鏈烯烴單元,諸如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯及/或己烯。更佳地,直鏈或分支鏈烯烴單元具有2至5個碳原子,又更佳2至4個碳原子,且最佳2或3個碳原子(亦即,最佳地,其為乙烯及/或丙烯)。通常,烯烴聚合物包含具有2個碳原子之烯烴單元及/或具有3個碳原子之烯烴單元。因此,在一個實施例中,烯烴聚合物包含具有2個碳原子之烯烴單元,而在另一個實施例中,烯烴聚合物包含具有3個碳原子之烯烴單元。在一更佳實施例中,烯烴聚合物包含具有2個碳原子之烯烴單元及具有3個碳原子之烯烴單元。
因此,烯烴聚合物較佳包含乙烯及/或丙烯單元。更佳地,其為包含丙烯單元之聚合物。舉例而言,其可為丙烯共聚物或丙烯均聚物。更佳地其為共聚物(通常為聚丙烯共聚物,亦即包含多個丙烯單元加上來自一或多個其他烯烴(諸如乙烯)之單元的共聚物)。又更佳地,其仍為無規共聚物(通常為聚丙烯無規共聚物,諸如無規乙烯-丙烯共聚物)。
烯烴聚合物較佳為包含丙烯及/或乙烯單元之共聚物。然而更佳地,其為包含丙烯單元之共聚物,亦即丙烯共聚物。然而更佳地,其為包含乙烯及丙烯單元之共聚物。然而更佳地,其為包含乙烯及丙烯單元之無規共聚物。特定言之,其可為實質上由乙烯及丙烯單元組成之無規共聚物。
較佳地,丙烯單元佔聚合物之至少50重量% (就此而言,除非另外指示,否則本文中所有提及%一般意指重量%)。更佳地,丙烯單元佔較高比例,諸如至少60重量%、至少70重量%、至少80重量%、至少85重量%、至少88重量%、至少90重量%、至少91重量%、至少92重量%或至少93重量%。當聚合物為均聚物時,丙烯單元佔聚合物之實質上全部重量。當聚合物為共聚物時,丙烯單元較佳佔聚合物之至多99.5重量%,諸如聚合物之至多99.0%、至多98.5%或至多98.0%。
因此,烯烴聚合物較佳可藉由使一或多種單體材料聚合而獲得,其中丙烯佔該一或多種單體材料之重量的至少50% (諸如至少60%、至少70%、至少80%、至少85%、至少88%、至少90%、至少91%、至少92%或至少93%)。當聚合物為均聚物時,丙烯可佔該一或多種單體材料實質上的全部。當聚合物為共聚物時,丙烯較佳佔該一或多種單體材料之至多99.5重量%,諸如至多99.0%、至多98.5%或至多98.0%。
當烯烴聚合物為共聚物時,乙烯單元可佔聚合物之至多50重量%,諸如至多40重量%、至多30重量%、至多20重量%、至多15重量%、至多12重量%、至多10重量%、至多9重量%、至多8重量%或至多7重量%。乙烯單元可佔聚合物之至少0.5重量%,諸如至少1.0重量%、至少1.5重量%或至少2.0重量%。因此,烯烴聚合物較佳可藉由聚合一或多種單體材料獲得,其中乙烯佔該一或多種單體材料之重量的至多50% (諸如至多40%、至多30%、至多20%、至多15%、至多12%、至多10%、至多9%、至多8%或至多7%)。乙烯可佔該一或多種單體材料之至少0.5重量%,諸如至少1.0重量%、至少1.5重量%或至少2.0重量%。
舉例而言,在一個實施例中,丙烯單元佔烯烴聚合物之85至99.5重量% (較佳93至99.0重量%)且乙烯單元佔烯烴聚合物之0.5至15重量% (較佳1.0至7重量%)。或者,烯烴聚合物可藉由聚合85至99.5重量% (較佳93至99.0重量%)之丙烯及0.5至15重量% (較佳1.0至7重量%)之乙烯來獲得。
較佳地,烯烴聚合物主要由丙烯及乙烯單元構成。因此,乙烯及丙烯單元較佳佔烯烴聚合物(及/或經聚合之單體材料的混合物)之至少80重量%,諸如至少85重量%、至少90重量%、至少95重量%、至少97重量%、至少98重量%或至少99重量%。通常,烯烴聚合物為乙烯-丙烯共聚物。較佳地,其為乙烯-丙烯無規共聚物。
在一個較佳實施例中,烯烴聚合物為乙烯-丙烯共聚物(通常為無規共聚物),其中丙烯單元佔共聚物之85至99.5重量% (較佳93至99.0重量%)且乙烯單元佔烯烴聚合物之0.5至15重量% (較佳1.0至7重量%)。因此,烯烴聚合物較佳為可藉由聚合85至99.5重量% (較佳93至99.0重量%)之丙烯及0.5至15重量% (較佳1.0至7重量%)之乙烯獲得的乙烯-丙烯共聚物(通常為無規共聚物)。
烯烴聚合物之熔點可為至少100℃,諸如至少120℃、至少125℃、至少128℃、至少130℃、至少132℃、至少134℃或至少136℃。
烯烴聚合物之熔點可為190℃或更低,諸如170℃或更低、165℃或更低、160℃或更低、158℃或更低、156℃或更低、154℃或更低或152℃或更低。
因此,烯烴聚合物之熔點可為130℃至160℃,諸如134℃至154℃或136℃至152℃。
適合的烯烴聚合物為已知的且可市售的。一個適合之實例為由tpc以Cosmoplene W531L出售之聚丙烯無規共聚物。
在本發明之情形中,術語潤滑劑可指增加烯烴聚合物之流動性的添加劑。因此,潤滑劑可藉由降低烯烴聚合物之黏度及/或熱耗散來改良其熔體流動。
潤滑劑較佳為有機的,亦即其為含碳化合物。通常潤滑劑具有低鹵素含量,諸如≤1重量%或≤0.1重量%,且更通常其基本上不含鹵素。較佳地其為烴,亦即其基本上僅由碳原子及氫原子組成。
潤滑劑較佳為聚合物質,亦即潤滑劑較佳為聚合物,諸如聚乙烯。通常,其為聚乙烯均聚物。
潤滑劑較佳為蠟。因此,潤滑劑較佳為聚合蠟,亦即蠟為聚合物,諸如聚乙烯蠟。其更佳為聚乙烯均聚物蠟。
如根據ASTM D1505所量測,潤滑劑聚合物之密度較佳為至少0.85 g/cm3
、諸如至少0.86 g/cm3
、至少0.87 g/cm3
、至少0.88 g/cm3
、至少0.89 g/cm3
、至少0.90 g/cm3
或至少0.91 g/cm3
。
在一尤其較佳實施例中,潤滑劑之密度如根據ASTM D1505所量測小於2.0 g/cm3
。
如根據ASTM D1505所量測,潤滑劑聚合物之密度較佳為1.99 g/cm3
或更小,諸如1.90 g/cm3
或更小、1.80 g/cm3
或更小、1.70 g/cm3
或更小、1.60 g/cm3
或更小、1.50 g/cm3
或更小、1.40 g/cm3
或更小、1.30 g/cm3
或更小、1.20 g/cm3
或更小、1.10 g/cm3
或更小、1.00 g/cm3
或更小、0.99 g/cm3
或更小、0.98 g/cm3
或更小、0.97 g/cm3
或更小、0.96 g/cm3
或更小、0.95 g/cm3
或更小、0.94 g/cm3
或更小或0.93 g/cm3
或更小。
因此,如根據ASTM D1505所量測,潤滑劑聚合物之密度可為0.88至1.90 g/cm3
,諸如0.88至1.50 g/cm3
、0.88至1.20 g/cm3
、0.88至1.10 g/cm3
、0.88至1.00 g/cm3
、0.89至0.95 g/cm3
、0.90至0.94 g/cm3
或0.91至0.93 g/cm3
。
如根據ASTM D3954所量測,潤滑劑聚合物之滴點較佳為至少90℃,諸如至少95℃、至少100℃、至少103℃、至少105℃、至少106℃、至少107℃或至少108℃。
如根據ASTM D3954所量測,潤滑劑聚合物之滴點較佳為130℃或更低,諸如125℃或更低、120℃或更低、117℃或更低、115℃或更低、114℃或更低、113℃或更低或112℃或更低。
因此,如根據ASTM D3954所量測,潤滑劑聚合物之滴點較佳為100℃至120℃,諸如106℃至114℃或108℃至112℃。
如根據ASTM D3236所量測,潤滑劑聚合物在149℃下之黏度較佳為至少4.0 cP,諸如至少4.5 cP、至少4.8 cP、至少5.0 cP、至少5.2 cP、至少5.4 cP、至少5.5 cP或至少5.6 cP。
如根據ASTM D3236所量測,潤滑劑聚合物在149℃下之黏度較佳為40 cP或更低,諸如35 cP或更低、30 cP或更低、28 cP或更低、26 cP或更低、24 cP或更低、22 cP或更低、21 cP或更低或20 cP或更低。
因此,如根據ASTM D3954所量測,潤滑劑聚合物之滴點較佳為4.0至40 cP,諸如5.0至24 cP或5.6至20 cP。
如根據ASTM D1321所量測,潤滑劑聚合物之穿透指數較佳為至少0.5,諸如至少0.8、至少1.0、至少1.1、至少1.2、至少1.3、至少1.4或至少1.5。
如根據ASTM D1321所量測,潤滑劑聚合物之滲透指數較佳為10或更小,諸如8或更小、6或更小、5或更小、4或更小、3.5或更小、3.0或更小、2.7或更小、或2.5或更小。
因此,如根據ASTM D1321所量測,潤滑劑聚合物之穿透指數較佳為0.5至10,諸如1.0至5或1.5至2.5。
適合之潤滑劑為已知的且可市售。一個適合之實例為藉由SCG Chemicals以LP0020P出售之聚乙烯均聚物蠟。
第一組件較佳包含量為至少50重量%,諸如至少55重量%、至少60重量%、至少65重量%、至少70重量%、至少75重量%或至少80重量%之烯烴聚合物。
第一組件較佳包含量為至多98重量%,諸如至多97重量%、至多96重量%、至多95重量%、至多94重量%、至多93重量%、至多92重量%、至多91重量%或至多90重量%之烯烴聚合物。
因此,第一組件較佳包含量為50至98重量%,諸如70至95重量%或80至90重量%之烯烴聚合物。
第一組件較佳包含量為至少2重量%,諸如至少3重量%、至少4重量%、至少5重量%、至少6重量%、至少7重量%、至少8重量%、至少9重量%或至少10重量%之潤滑劑。
第一組件較佳包含量為至多50重量%,諸如至多45重量%、至多40重量%、至多35重量%、至多30重量%、至多25重量%或至多20重量%之潤滑劑。
因此,第一組件較佳包含量為2至50重量%,諸如4至40重量%,或10至20重量%之潤滑劑。
第一組件亦可包含其他視情況之試劑/添加劑,其限制條件為其不干擾滑動界面之效能。舉例而言,第一組件可包含染料、抗老化劑或著色劑(尤其染料或著色劑)作為另一試劑。第一組件較佳主要由烯烴聚合物及潤滑劑構成。因此,烯烴聚合物及潤滑劑較佳佔第一組件之至少80重量%,諸如至少85重量%、至少90重量%、至少95重量%、至少97重量%或至少98重量%。該等其他視情況之試劑/添加劑較佳佔第一組件之至多20重量%,諸如至多15重量%、至多10重量%、至多5重量%、至多3重量%或至多2重量%。
就此而言,為避免疑問,應注意,如上文所闡述之第一組件之所有態樣、實施例等亦特定應用於第一組件之滑動表面。
因此,借助於實例,在一個較佳實施例中,第一組件(或其滑動表面)包含:
(i) 50至98重量%無規乙烯-丙烯共聚物,其中丙烯單元佔共聚物之85至99.5重量% (較佳93至99.0重量%)且乙烯單元佔烯烴聚合物之0.5至15重量% (較佳1.0至7重量%);及
(ii) 2至50重量%聚乙烯均聚物蠟。
烯烴聚合物、潤滑劑及一或多種其他視情況之試劑以混合物形式存在於第一組件中。較佳地,混合物為實質上均質之混合物。較佳地,該混合物係藉由如下文進一步定義之方法獲得或可藉由如下文進一步定義之方法獲得。
第一組件之選項 ( b )
在選項(b)中,第一組件包含具有≤960 kg/m3
之密度的超高分子量(UHMW)聚合物。就此而言,應注意,UHMW聚合物為此項技術中已知的,且在之前已提及用於安全帽之各種類型之材料中,參見例如WO 2011/139224,其中提及了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。UHMWPE可以不同形式產生。舉例而言,已描述在商品名Dyneema®下之UHMWPE纖維。據稱纖維將極佳機械特性與低密度組合,產生基於重量之高效能(high performance-on-weight basis)。密度在970至980 kg/m3
範圍內。用於本發明之UHMW聚合物已發現尤其適用於建構提供堅固保護免受斜向衝擊的安全帽,該UHMW聚合物具有低於此密度的密度,亦即密度≤960 kg/m3
。
較佳地,UHMW聚合物之密度為≤955 kg/m3
,諸如≤950 kg/m3
、≤945 kg/m3
或≤940 kg/m3
。通常,其密度為≤935 kg/m3
。
較佳地,UHMW聚合物之密度為≥900 kg/m3
,諸如≥905 kg/m3
、≥910 kg/m3
、≥915 kg/m3
或≥920 kg/m3
。通常其密度為≥925 kg/m3
。
較佳地,UHMW聚合物之密度為910至950 kg/m3
,更佳920至940 kg/m3
,又更佳925至935 kg/m3
,且其密度通常為約930 kg/m3
。
較佳使用ISO 1183 (且通常根據其中所描述之方法A)量測密度。
UHMW聚合物可與一或多種其他試劑組合使用。因此,在一個實施例中,第一組件包含UHMW聚合物與一或多種其他試劑之混合物。
較佳地,UHMW聚合物為有機的,亦即其含有碳。更佳地,其主要基於碳及氫,且主要具有烴特性。因此,對於存在之每10個碳原子,較佳存在小於一個不為碳或氫之原子。通常,UHMW聚合物為烴,亦即其基本上僅由碳原子及氫原子組成。較佳地,UHMW聚合物為UHMW烯烴聚合物。
較佳地,UHMW聚合物為線性聚合物,更佳為線性烯烴聚合物。又更佳地,線性UHMW烯烴聚合物為線性聚乙烯。
通常,UHMW聚合物可為均聚物。
較佳地,UHMW聚合物包含具有2至6個碳原子之直鏈或分支鏈烯烴單元,亦即,其可為乙烯、丙烯、丁烯、戊烯及/或己烯。更佳地,烯烴單元具有2至5個碳原子,又更佳地2至4個碳原子,且最佳地2或3個碳原子(亦即,最佳地,其為乙烯及/或丙烯)。通常,UHMW聚合物包含乙烯單元。(在一尤其較佳實施例中,UHMW聚合物為聚乙烯。)
較佳地,烯烴單元衍生自或可衍生自一或多種選自以下烯烴之烯烴:具有2至6個碳之烯烴,諸如乙烯、丙烯、1-丁烯、順-2-丁烯、反-2-丁烯、異丁烯、1-戊烯、順-2-戊烯、反-2-戊烯、2-甲基丁-1-烯、3-甲基丁-1-烯(異戊烯)、2-甲基丁-2-烯(異戊烯)、1-己烯、順-2-己烯、反-2-己烯、順-3-己烯、反-3-己烯、2-甲基-1-戊烯、2-乙基-1-丁烯、順3-甲基-2-戊烯、反3-甲基-2-戊烯及2,3-二甲基-2-丁烯。更佳地,其衍生自或可衍生自一或多種具有2至5個碳原子、又更佳地2至4個碳原子且又更佳地2或3個碳原子(亦即乙烯及/或丙烯)之烯烴的烯烴。通常,其衍生自乙烯。
較佳地,烯烴單元衍生或可衍生自一或多種α烯烴,亦即在一級(或α)位置具有雙鍵之烯烴。較佳地,直鏈或分支鏈烯烴單元衍生或可衍生自一或多種具有2至6個碳原子之α烯烴(亦即,乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯及/或1-己烯),更佳地2至5個碳原子,又更佳地2至4個碳原子,且最佳地2或3個碳原子——亦即,最佳地,直鏈或分支鏈烯烴單元衍生或可衍生自乙烯及/或丙烯。通常,UHMW聚合物包含衍生自或可衍生自乙烯之單元。
有可能在UHMW聚合物中併入其他單元(例如,除直鏈或分支鏈C2 - 6
烯烴單元以外),其限制條件為其不干擾滑動界面之效能。舉例而言,在一些情況下,有可能包括較長的烯烴單元(例如,含有超過6個碳原子之單元)、經取代之烯烴單元(其中取代基為不干擾滑動界面之效能的部分)及/或惰性間隔基。然而,通常此類其他單元將僅少量存在,且直鏈或分支鏈C2 - 6
烯烴單元佔UHMW聚合物之大部分。較佳地,直鏈或分支鏈C2 - 6
烯烴單元佔UHMW聚合物之至少80重量%,更佳至少90重量%,諸如至少95重量%、至少98重量%或至少99重量%。通常,直鏈或分支鏈C2 - 6
烯烴單元佔UHMW聚合物實質上的全部,例如至少99.9重量%、至少99.99重量%或至少99.999重量%。
UHMW聚合物為具有相對較長聚合物鏈之聚合物。較佳地,根據ASTM D4020中所描述之測試程序,術語UHMW聚合物係指具有(i)如獲自固有黏度量測之至少1.0×106
g/mol之平均分子量(Mv);及/或(ii) 1.44或更大之相對黏度的聚合物。
UHMW聚合物之平均分子量(Mv)較佳為至少1.0×106
g/mol,諸如至少1.5×106
g/mol、至少2.0×106
g/mol、至少2.5×106
g/mol或至少3.0×106
g/mol。
UHMW聚合物之平均分子量(Mv)較佳不超過20.0×106
g/mol,諸如不超過15.0×106
g/mol、不超過12.0×106
g/mol或不超過10.0×106
g/mol。在一些較佳實施例中,其不超過8.0×106
g/mol,諸如不超過7.0×106
g/mol、不超過6.0×106
g/mol、不超過5.0×106
g/mol或不超過4.0×106
g/mol。
較佳地,UHMW聚合物之平均分子量(Mv)為1.0至12.0 g/mol,諸如1.5至10.0 g/mol、2.0至8.0 g/mol或2.5至5.0 g/mol。其通常為3.0至4.0 g/mol。
如獲自固有黏度量測之平均分子量(Mv)較佳使用馬格里斯等式(Margolies' Equation)計算。在該等式中,Mv計算為Mv=53,700×[IV]1 . 49
,其中IV為固有黏度。在此情形下之固有黏度可在135℃下在十氫萘中量測(dl/g)。特定言之,在此情形下之固有黏度可根據ASTM D4020量測。
較佳地,UHMW聚合物之熔體流動速率(在190℃下量測,21.6 kg負載)小於0.1 g/10 min。熔體流動速率較佳使用ISO 1133量測。
較佳地,UHMW聚合物具有至少1000 cm3
/g,諸如至少1100 cm3
/g、至少1200 cm3
/g、至少1300 cm3
/g、至少1400 cm3
/g或至少1500 cm3
/g之固有黏度。
較佳地,UHMW聚合物具有3500 cm3
/g或更低,諸如3000 cm3
/g或更低、2500 cm3
/g或更低、2200 cm3
/g或更低、2000 cm3
/g或更低或1900 cm3
/g或更低之固有黏度。
因此,UHMW聚合物之固有黏度較佳為1000至3500 cm3
/g,更佳1200至2200 cm3
/g。通常,其為1500至1900 cm3
/g。在一尤其較佳實施例中,UHMW聚合物之固有黏度為1600至1800 cm3
/g,諸如約1700 cm3
/g。
固有黏度較佳使用ISO 1628-3量測。
較佳地,UHMW聚合物之拉伸模數為至少500 MPa,諸如至少550 MPa、至少600 MPa、至少650 MPa或至少700 MPa。
較佳地,UHMW聚合物之拉伸模數為1100 MPa或更低,諸如1050 MPa或更低、1000 MPa或更低或950 MPa或更低。
因此,UHMW聚合物之拉伸模數較佳為600至1000 MPa,更佳650至950 MPa。通常,其為700至900 MPa。在一尤其較佳實施例中,UHMW聚合物之拉伸模數為約800 MPa。
拉伸模數較佳使用ISO 527-2/1B量測。
較佳地,UHMW聚合物具有至少15 MPa,諸如至少16 MPa、至少17 MPa、至少18 MPa、至少19 MPa、至少20 MPa或至少21 MPa之拉伸屈服應力(tensile stress at yield)。
較佳地,UHMW聚合物具有30 MPa或更低,諸如29 MPa或更低、28 MPa或更低、27 MPa或更低、26 MPa或更低、25 MPa或更低或24 MPa或更低之拉伸屈服應力。
因此,UHMW聚合物較佳具有20至25 MPa,更佳21至24 MPa之拉伸屈服應力。通常,其為21至23 MPa。在一尤其較佳實施例中,UHMW聚合物具有約22 MPa之拉伸屈服應力。
拉伸屈服應力較佳使用ISO 527-2/1B量測。
較佳地,UHMW聚合物具有至少5%,諸如至少6%、至少7%、至少8%、至少9%或至少10%之拉伸屈服應變(tensile strain at yield)。
較佳地,UHMW聚合物具有19%或更低,諸如18%或更低,17%或更低,16%或更低,或15%或更低之拉伸屈服應變。
因此,烯烴UHMW較佳具有8%至16%、更佳9%至15%之拉伸屈服應變。通常,其為10%至14%。在一尤其較佳實施例中,UHMW聚合物具有約12%之拉伸屈服應變。
拉伸屈服應變較佳使用ISO 527-2/1B量測。
較佳地,UHMW聚合物具有在50%應變下至少10 MPa,諸如至少12 MPa、至少14 MPa、至少15 MPa、至少16 MPa或至少17 MPa之拉伸應力。
較佳地,UHMW聚合物具有在50%應變下30 MPa或更低,諸如28 MPa或更低、26 MPa或更低、24 MPa或更低、23 MPa或更低或21 MPa或更低之拉伸應力。
因此,UHMW聚合物較佳具有在50%應變下15至23 MPa,更佳17至21 MPa之拉伸應力。通常,其為18至20 MPa。在一尤其較佳實施例中,UHMW聚合物具有在50%應變下約19 MPa之拉伸應力。
較佳使用ISO 527-2/1B量測在50%應變下之拉伸應力。
較佳地,UHMW聚合物具有至少30 MPa,諸如至少31 MPa、至少32 MPa、至少33 MPa或至少34 MPa之拉伸斷裂應力(tensile stress at break)。
較佳地,UHMW聚合物具有45 MPa或更低,諸如43 MPa或更低、42 MPa或更低、41 MPa或更低或40 MPa或更低之拉伸斷裂應力。
因此,UHMW聚合物較佳具有33至41 MPa,諸如34至40 MPa之拉伸斷裂應力。通常,其為35至39 MPa,更通常36至38 MPa。在一尤其較佳實施例中,UHMW聚合物具有約37 MPa之拉伸斷裂應力。
較佳使用ISO 527-2/1B量測拉伸斷裂應力。
較佳地,UHMW聚合物具有至少350%,諸如至少370%、至少390%、至少400%或至少410%之拉伸標稱斷裂應變(tensile nominal strain at break)。
較佳地,UHMW聚合物之拉伸標稱斷裂應變為500%或更低,諸如480%或更低、470%或更低、460%或更低或450%或更低。
因此,UHMW聚合物之拉伸標稱斷裂應變較佳為400至460%,更佳410至450%。通常,其為420至440%。在一尤其較佳實施例中,UHMW聚合物具有約430%之拉伸標稱斷裂應變。
較佳使用ISO 527-2/1B量測拉伸標稱斷裂應變。
較佳地,UHMW聚合物在23℃下具有至少150 kJ/m2
,諸如至少160 kJ/m2
、至少170 kJ/m2
或至少180 kJ/m2
之夏比雙14° v型缺口強度(Charpy double 14° v-notch strength)。
較佳地,UHMW聚合物在23℃下具有230 kJ/m2
或更低,諸如220 kJ/m2
或更低、210 kJ/m2
或更低或200 kJ/m2
或更低之夏比雙14° v型缺口強度。
因此,UHMW聚合物在23℃下較佳具有170至210 kJ/m2
、更佳180至200 kJ/m2
之夏比雙14° v型缺口強度。通常,其為185至200 kJ/m2
。在一尤其較佳實施例中,UHMW聚合物在23℃下具有約190 kJ/m2
之夏比雙14° v型缺口強度。
較佳使用ISO 11542-2來量測夏比雙14° v型缺口強度。
較佳地,UHMW聚合物具有至少40,諸如至少43、至少46、至少49、至少52或至少55之肖氏D硬度(Shore D hardness) (15秒量測時間)。
較佳地,UHMW聚合物之肖氏D硬度(15秒量測時間)為80或更低,諸如77或更低、74或更低、71或更低、68或更低或66或更低。
因此,UHMW聚合物較佳具有52至68,更佳55至66之肖氏D硬度(15秒量測時間)。通常,其為58至65。在一尤其較佳實施例中,UHMW聚合物具有約62之肖氏D硬度(15秒量測時間)。
較佳使用ISO 868量測肖氏D硬度。
較佳地,UHMW聚合物之維卡軟化溫度(Vicat softening temperature) (加熱速率:50℃/小時;負荷:50 N)為至少65℃,諸如至少70℃、至少75℃或至少77℃。
較佳地,UHMW聚合物之維卡軟化溫度(加熱速率:50℃/小時;負荷:50 N)為95℃或更低,諸如90℃或更低,85℃或更低,或83℃或更低。
因此,UHMW聚合物之維卡軟化溫度(加熱速率:50℃/小時;負荷:50 N)較佳為75至85℃,更佳77至83℃。通常,其為78至82℃。在一尤其較佳實施例中,UHMW聚合物之維卡軟化溫度(加熱速率:50℃/小時;負荷:50 N)為約80℃。
較佳使用ISO 306量測維卡軟化溫度。
較佳地,UHMW聚合物之體積電阻率為大於1×1012
Ohm*m。較佳使用IEC 60093量測體積電阻率。
較佳地,UHMW聚合物之表面電阻率大於1×1012
歐姆。較佳使用IEC 60093量測表面電阻率。
第一組件較佳包含量為至少50重量%,諸如至少60重量%、至少70重量%、至少80重量%、至少90重量%或至少95重量%或至少98重量%之UHMW聚合物。因此,第一組件較佳包含量為50至100重量%,諸如70至100重量%或80至100重量%之UHMW聚合物。
第一組件亦可包含其他視情況之試劑/添加劑,其限制條件為其不干擾滑動界面之效能。舉例而言,第一組件可包含染料、抗老化劑或著色劑(尤其染料或著色劑)作為另一試劑。該等其他視情況之試劑/添加劑較佳佔第一組件之至多50重量%,諸如至多20重量%、至多15重量%、至多10重量%、至多5重量%、至多3重量%或至多2重量%。
就此而言,為避免疑問,應注意,如上文所闡述之第一組件之所有態樣、實施例等亦特定應用於第一組件之滑動表面。
因此,舉例而言,在一個較佳實施例中,第一組件(或其滑動表面)包含80至100重量%之UHMW聚合物及至多20重量%之一或多種其他視情況之試劑/添加劑。
當存在一或多種其他視情況之試劑/添加劑時,UHMW聚合物及該一或多種其他試劑/添加劑較佳以混合物形式存在。較佳地,混合物為實質上均質之混合物。較佳地,該混合物係藉由如下文進一步定義之方法獲得或可藉由如下文進一步定義之方法獲得。
替代實施例
在一替代實施例中,本發明提供一種安全帽,其包含在其之間具有滑動界面的第一及第二組件,其中滑動界面設置於第一及第二組件對應的滑動表面之間,且第一組件包含超高分子量(UHMW)聚合物,該UHMW聚合物較佳為烯烴聚合物,其中該第一組件藉由處理(且較佳射出模製)密度≤960 kg/m3
之UHMW聚合物獲得或可藉此獲得。
較佳地,UHMW聚合物之密度為≤955 kg/m3
,諸如≤950 kg/m3
、≤945 kg/m3
或≤940 kg/m3
。通常,其密度為≤935 kg/m3
。
較佳地,UHMW聚合物之密度為≥900 kg/m3
,諸如≥905 kg/m3
、≥910 kg/m3
、≥915 kg/m3
或≥920 kg/m3
。通常其密度為≥925 kg/m3
。
較佳地,UHMW聚合物之密度為910至950 kg/m3
,更佳920至940 kg/m3
,又更佳925至935 kg/m3
,且其密度通常為約930 kg/m3
。
較佳使用ISO 1183 (且通常根據其中所描述之方法A)量測密度。
在上文章節名為「第一組件之選項 ( b )
」中闡述的UHMW聚合物之某些較佳特徵,亦適用於此替代實施例中之UHMW聚合物(亦即,自其獲得或可獲得該第一組件之UHMW聚合物),即彼等較佳特徵在開始於以「較佳地,UHMW聚合物為有機的」開頭之段落,直至且包括以「較佳使用IEC 60093量測表面電阻率」結束之段落的本文片段中。
此外,在替代實施例之一個態樣中,第一組件藉由與一或多種其他試劑組合處理(且較佳射出模製)密度≤960 kg/m3
之UHMW聚合物獲得或可藉此獲得。因此,在一個態樣中,第一組件包含UHMW聚合物與一或多種其他試劑之混合物。
此外,在此替代實施例中,第一組件較佳包含量為至少50重量%,諸如至少60重量%、至少70重量%、至少80重量%、至少90重量%或至少95重量%或至少98重量%之UHMW聚合物。因此,第一組件較佳包含量為50至100重量%,諸如70至100重量%或80至100重量%之UHMW聚合物。
第一組件亦可包含其他視情況之試劑/添加劑,其限制條件為其不干擾滑動界面之效能。舉例而言,第一組件可包含染料、抗老化劑或著色劑(尤其染料或著色劑)作為另一試劑。該等其他視情況之試劑/添加劑較佳佔第一組件之至多50重量%,諸如至多20重量%、至多15重量%、至多10重量%、至多5重量%、至多3重量%或至多2重量%。
就此而言,為避免疑問,應注意,如上文所闡述之第一組件之所有態樣、實施例等亦特定應用於第一組件之滑動表面。
因此,舉例而言,在一個較佳態樣中,第一組件(或其滑動表面)包含80至100重量%之UHMW聚合物及至多20重量%之一或多種其他視情況之試劑/添加劑。
當存在一或多種其他視情況之試劑/添加劑時,UHMW聚合物及該一或多種其他試劑/添加劑較佳以混合物形式存在。較佳地,混合物為實質上均質之混合物。較佳地,該混合物係藉由如下文進一步定義之方法獲得或可藉由如下文進一步定義之方法獲得。
本發明之其他態樣
第一組件在安全帽內之位置不受特別限制,其限制條件為安全帽包含該第一組件加上第二組件且在兩個組件之間存在滑動界面,其中滑動界面設置於第一組件與第二組件對應的滑動表面之間。
如上所指出,在第一種配置中,安全帽包含至少一個具有第一層及第二層之區段,該至少一個區段在使用時經組態以分別進一步遠離安全帽穿戴者頭部的局部表面且更接近於安全帽穿戴者頭部的局部表面;且安全帽經組態使得第一層響應於安全帽上之衝擊而可在與頭部之局部表面相切的方向上相對於第二層移動。此配置之較佳態樣包括彼等配置之較佳態樣,其中:
(a) 第一層包含一相對較硬的外殼層;第二層包含由衝擊能吸收材料形成之外殼層;且第一層及第二層中之一個包含第一組件;
(b) 第一層及第二層包含自衝擊能吸收材料形成之殼層;且第一層及第二層中之一個包含第一組件;
(c) 第一層包含由衝擊能吸收材料形成之殼層;相較於第一層,第二層無法吸收相當大比例之衝擊能,且第一層及第二層中之一個包含第一組件(第二層可包含舒適墊);
(d) 安全帽進一步包含連接件,該連接件經組態以將安全帽之第一及第二層連接在一起,但准許響應於安全帽上之衝擊而在與頭部之局部表面相切之方向上的相對移動;其中連接件包含第一組件及第二組件中之至少一個;或
(e) 除具有以上(a)至(d)中之任一個之特徵以外,安全帽進一步包含連接件,該連接件經組態以將安全帽之第一及第二層連接在一起,但准許響應於安全帽上之衝擊而在與頭部之局部表面相切之方向上的相對移動;其中連接件包含第二個第一組件及第二個第二組件中之至少一個。
第一組件可為位於安全帽之兩個部件之間的滑動層(或滑動輔助器),其使得能夠在該等兩個部件之間發生位移。
舉例而言,第一組件可為位於安全帽之兩個層(或殼層)之間的滑動層(或滑動輔助器),其使得能夠在該等兩個層(或殼層)之間發生位移。舉例而言,第一組件可為位於外殼層與內殼層之間的滑動層(或滑動輔助器),該滑動層使得能夠在外殼層與內殼層之間發生位移。內殼層可為能量吸收層。外殼層可為相對較薄且堅固的材料,其適用於承受各種類型之衝擊,亦即抗衝擊材料。或者,外殼層可為(第二)能量吸收層。第二組件可為安全帽之兩個層(或外殼層)中之任一個。舉例而言,第二組件可為前述內殼層或外殼層。
第一組件可為位於安全帽之層(或殼層)與一或多個連接件之間的滑動層(或滑動輔助器),該滑動層(或輔助器)使得能夠在該層(或殼層)與該一或多個連接件之間發生位移。殼層可為能量吸收層。第二組件可為安全帽之該(或殼層)層或該一或多個連接件。
第一組件可為經組態以連接安全帽之兩個部件的一或多個連接件,其中該等兩個部件中之至少一個為安全帽之層(或殼層),且其中連接件使得能夠在兩個部件之間發生位移。第二組件可為安全帽之兩個部件中之任一個,例如第二組件可為安全帽之層(或殼層)。
在一種配置中,第二組件可以與上文所定義之第一組件相同的方式獨立地定義,但此對於實現滑動界面之增強型效能並非必需的。因此,第二組件之性質不受特別限制,且第二組件可由一或多種其他材料構成,諸如用於形成安全帽之其他部件中之一個的彼等材料。
在一個實施例中,第二組件包含能量吸收材料(且較佳實質上由能量吸收材料構成)。較佳地,材料為聚合物。較佳地,材料為發泡體。通常,材料為呈發泡體形式之聚合物。適合之發泡體包括經膨脹之聚苯乙烯(EPS)、經膨脹之聚丙烯(EPP)、經膨脹之聚胺酯(EPU)及乙烯基腈。第二組件之此等選項與第二組件為安全帽之能量吸收層(或殼層)的配置特別相關。
在一個實施例中,第二組件包含適合於耐受各種類型之衝擊的相對較薄且堅固的材料(且較佳實質上由該相對較薄且堅固的材料構成),亦即抗衝擊材料。就此而言且亦在此一般而言,抗衝擊材料之較佳選項為諸如聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)或丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)之聚合物材料。有利地,該聚合物材料可為使用材料(諸如玻璃纖維、芳綸(Aramid)、帝人芳綸(Twaron)、碳-纖維或克維拉(Kevlar))強化之纖維。第二組件之此等選項與第二組件為安全帽之外層(或殼層)之配置特別相關。
除提供安全帽外,本發明亦提供一種製造用於安全帽之組件的方法及一種製造安全帽之方法。
因此,本發明提供一種製造用於在安全帽中形成滑動界面之第一組件的方法;其中滑動界面設置於安全帽之第一組件與第二組件對應的滑動表面之間;且其中該方法包含藉由包括形成烯烴聚合物、潤滑劑及視情況之一或多種其他試劑之混合物的步驟的方法,製造第一組件或由其形成第一組件之中間產物。
就此而言,烯烴聚合物及潤滑劑之較佳態樣與上文關於本發明之安全帽之第一組件的定義所闡述之彼等態樣相同。
在一個態樣中,該方法包含摻合烯烴聚合物、潤滑劑及該一或多種其他視情況之試劑以便形成混合物。
在一個態樣中,該方法包含射出模製混合物以製造第一組件。
在一個態樣中,該方法包含摻合烯烴聚合物、潤滑劑及該一或多種其他視情況之試劑以便形成混合物,及射出模製混合物以製造第一組件之後續步驟。然而,射出模製步驟無需直接在摻合步驟之後進行。舉例而言,在一個態樣中,摻合步驟可在一個時間點發生,且後續的射出模製步驟在稍後時間點發生,可能在不同位置及/或在一或多個額外介入修改步驟之後發生(其限制條件為保留尤其包含烯烴聚合物及潤滑劑之混合物)。
本發明亦提供一種製造用於在安全帽中形成滑動界面之第一組件的方法;其中滑動界面係設置於安全帽之第一組件與第二組件之各別滑動表面之間;且其中該方法包含藉由包括提供密度≤960 kg/m3
之UHMW聚合物的步驟的方法,製造第一組件或用於形成第一組件之中間產物。視情況,在模製之前,摻合一或多種其他試劑與UHMW聚合物以形成混合物。
就此而言,UHMW聚合物及其他試劑之較佳態樣與上文關於本發明之安全帽之第一組件的定義所闡述之彼等態樣相同。
在一個態樣中,該方法包含射出模製UHMW聚合物以製造第一組件。
在一個態樣中,該方法包含射出模製UHMW聚合物與一或多種其他試劑之混合物以製造第一組件。在此態樣之一個實施例中,該方法包含形成UHMW聚合物及一或多種其他試劑之混合物(例如藉由摻合),且隨後射出模製該UHMW聚合物與一或多種其他試劑之混合物以製造第一組件。
因此,在一個態樣中,該方法包含摻合UHMW聚合物及一或多種其他視情況之試劑以便形成混合物,及射出模製混合物以製造第一組件之後續步驟。然而,射出模製步驟無需直接在摻合步驟之後進行。舉例而言,在一個態樣中,摻合步驟可在一個時間點發生,且後續的射出模製步驟在稍後時間點發生,可能在不同位置及/或在一或多個額外介入修改步驟之後發生(其限制條件為保留尤其包含UHMW聚合物及一或多種其他試劑之混合物)。
本發明亦提供一種製造安全帽之方法,
該方法包含藉由如上文所定義之方法製造第一組件,及將該組件組裝成安全帽之後續步驟。
在一個實施例中,本發明提供以下[1]至[18]編號態樣。
[1] 一種安全帽,其包含第一組件及第二組件,在該第一組件與該第二組件之間具有滑動界面,其中滑動界面係設置於該第一組件及該第二組件之各別滑動表面之間,且第一組件包含(i)烯烴聚合物、(ii)潤滑劑及視情況之一或多種其他試劑之混合物。
[2] 如態樣[1]之安全帽,其中丙烯單元佔聚合物之至少50重量%。
[3] 如態樣[1]或[2]之安全帽,其中烯烴聚合物為乙烯-丙烯無規共聚物。
[4] 如前述態樣中任一項之安全帽,其中潤滑劑為蠟。
[5] 如態樣[4]之安全帽,其中蠟為聚乙烯均聚物蠟。
[6] 如前述態樣中任一項之安全帽,其中第二組件包含能量吸收材料。
[7] 如前述態樣中任一項之安全帽,其中安全帽包含至少一個區段,該至少一個區段具有第一層及第二層,其經組態以在使用時分別距安全帽之穿戴者頭部的局部表面較遠及與安全帽之穿戴者頭部的局部表面較近;及
該安全帽經組態使得響應於該安全帽上之衝擊,該第一層可在與該頭部之局部表面相切的方向上相對於該第二層移動。
[8] 如態樣[7]之安全帽,其中第一層包含相對較硬的外殼層;第二層包含由衝擊能吸收材料形成之殼層;且第一層及第二層中之一個包含第一組件。
[9] 如態樣[7]之安全帽,其中第一層及第二層包含由衝擊能吸收材料形成之殼層;且該第一層及該第二層中之一個包含第一組件。
[10] 如態樣[7]之安全帽,其中第一層包含由衝擊能吸收材料形成之殼層;相較於第一層,第二層無法吸收相當大比例之衝擊能,且第一層及第二層中之一個包含第一組件。
[11] 如態樣[10]之安全帽,其中第二層包含舒適墊。
[12] 如態樣[7]之安全帽,其進一步包含連接件,該連接件經組態以將安全帽之第一層與第二層連接在一起,但響應於安全帽上之衝擊而准許在與頭部之局部表面相切之方向上相對移動;
其中該連接件包含該第一組件及該第二組件中之至少一個。
[13] 如態樣[8]至[11]中任一項之安全帽,其進一步包含連接件,該連接件經組態以將安全帽之第一層與第二層連接在一起,但准許響應於該安全帽上之衝擊而在與頭部之局部表面相切之方向上相對移動;
其中該連接件包含第二個第一組件及第二個第二組件中之至少一個。
[14] 一種製造用於在安全帽中形成滑動界面之第一組件的方法;其中滑動界面係設置於安全帽之第一組件與第二組件之各別滑動表面之間;且其中該方法包含藉由包括形成烯烴聚合物、潤滑劑及視情況之一或多種其他試劑之混合物的步驟的方法來製造第一組件或用於形成第一組件之中間產物。
[15] 如態樣[14]之方法,其中烯烴聚合物及潤滑劑如態樣[2]至[5]中之任一者中所定義。
[16] 如態樣[14]或[15]之方法,其包含摻合烯烴聚合物、潤滑劑及該一或多種其他視情況之試劑以便形成混合物。
[17] 如態樣[14]至[16]中任一項之方法,其包含射出模製混合物以製造第一組件。
[18] 一種製造安全帽之方法,該方法包含藉由如態樣[14]至[18]中之任一者中之方法製造第一組件,及將該組件組裝成安全帽之後續步驟。
實例
製備樣品且隨後進行測試以評估其保護免受衝擊尤其斜向衝擊之能力。使用成角度之鐵砧測試裝備。在各情況下,藉由自由落下的配備有儀錶的混成體III (Hybrid III)虛設頭形及安全帽衝擊成45度角度之沖砧來執行測試。在下落期間控制安全帽接觸點。斜向衝擊產生比常見測試方法更逼真的線性/平移及角/旋轉加速度之組合,其中安全帽在相對於水平衝擊表面之純垂直衝擊中下落。在虛設頭部中,存在經安裝以量測圍繞所有軸之線性/平移加速度及旋轉加速度的具有九個加速計之系統。安全帽自2.2 m之高度下落,產生大致6.2±0.05 m/s之垂直速度。
測試具有不同衝擊方向之三個不同衝擊位置。此等衝擊指定為正面 ( Y 旋轉 )
衝擊方向、側面 ( X 旋轉 )
衝擊方向及傾斜 ( Z 旋轉 )
衝擊方向。此等衝擊在圖21中予以描繪。對於正面
衝擊,以0±1度之初始傾角記錄頭部/安全帽圍繞Y軸之旋轉加速度。對於傾斜
衝擊,以25±1度之初始傾角記錄頭部/安全帽圍繞Z軸之旋轉加速度。對於側面
衝擊,以0±1度之初始傾角記錄頭部/安全帽圍繞X軸之旋轉加速度。圖22 (可自Ildar Farkhatdinov. Modelling verticality estimation during locomotion. Automatic. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. 英文購得之圖的改編版)展示上文所描述之X、Y及Z軸如何對於人類頭部在空間上存在。在室溫下測試樣品之所有三個衝擊方向。
另外,藉由人類大腦的經證實之有限元(Finite Element,FE)模型,使用來自自在衝擊測試期間的混成體III虛設頭部收集之實驗資料的加速度信號(參見(i) Kleiven, S. (2002), Finite Element Modeling of the Human Head. Doctoral Thesis. Technical Report 2002-9, Department of Aeronautics, Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden; (ii) Kleiven, S. (2006), Evaluation of head injury criteria using an FE model validated against experiments on localized brain motion, intra-cerebral acceleration, and intra-cranial pressure, International Journal of Crashworthiness 11 (1), 65-79; 及(iii) Kleiven, S. (2007), Predictors for Traumatic Brain Injuries Evaluated through Accident Reconstructions, Stapp Car Crash Journal 51, 81-114),來運算第1主應變值。所有衝擊方向展示應變減小10%至60%之安全帽(相比於不具有第一組件之同一安全帽)認為是顯著改良的。
實例 1
製得兩種安全帽且進行測試以評估其保護免受衝擊之能力。如下文所闡述,安全帽僅就如本文所定義之第一組件之存在/不存在而言不同。
• 安全帽1係根據本發明的。第一組件藉由射出模製聚丙烯無規共聚物(Cosmoplene W531L)加上15 重量%聚乙烯均聚物蠟(LP0020P)及少量(2 g/kg)染料之摻合混合物製得。第一組件形成層形狀,隨後將其組裝成安全帽。第一組件以較低摩擦層之形式存在,該較低摩擦層配置於能量吸收發泡體層與朝向測試頭形擱置之舒適墊之間。
• 安全帽2 (對照物)與省略第一組件後的安全帽1相同。
側面衝擊測試中之結果概述於下文。
| 安全帽實例 | 所得平移加速度(g) | 所得旋轉加速度(krad/s2 ) | 所得旋轉速度(rad/s) | 第1主應變 |
| 1 | 124.9 | 5.3 | 22.0 | 0.18 (18 %) |
| 2 | 134.0 | 6.5 | 26.8 | 0.23 (23 %) |
可自以下事實看出引入第一組件之效果:安全帽1評分在所有所量測特性方面比安全帽2更佳(亦即,更低)。就此而言,關於各種特性之大小減小闡述如下。
| 平移加速度 | 旋轉加速度 | 旋轉速度 | 第1主應變 | |
| 由於添加第一組件而減小(評分) | 6.8 % | 19.1 % | 17.8 % | 22.8 % |
添加第一組件對第1主應變之效果尤其值得注意。
實例 2
出於說明添加不具有潤滑劑之第一組件之效果的目的製造兩個其他安全帽。因此,在安全帽3中,第一組件由不同於用於製造安全帽1之摻合混合物的摻合混合物製成,不同之處在於不存在潤滑劑組件(亦即聚乙烯均聚物蠟)。隨後以與安全帽1中的混合物相當的方式射出模製摻合的混合物,以形成隨後組裝至安全帽中的層的形狀。如同安全帽1一樣,此第一組件以較低摩擦層之形式併入於安全帽3內,該較低摩擦層配置於能量吸收發泡體層與朝向測試頭形擱置之舒適墊之間。下文概述側面衝擊測試中之安全帽3之測試評分。
| 安全帽實例 | 所得平移加速度(g) | 所得旋轉加速度(krad/s2 ) | 所得旋轉速度(rad/s) | 第1主應變 |
| 3 | 121.0 | 6.0 | 25.4 | 0.21 (21 %) |
藉由比較安全帽3之評分與僅藉助於省略第一組件而不同於安全帽3的相對應的對照安全帽(安全帽4)之評分進行,可發現將第一組件(無潤滑劑)添加至安全帽3中之效果。
| 平移加速度 | 旋轉加速度 | 旋轉速度 | 第1主應變 | |
| 由於添加第一組件而降低(評分) | - 1.7 % | 13.2 % | - 0.6 % | 2.8 % |
當第一組件亦包含潤滑劑時,添加第一組件之此等效果可與實例1中所見之效果相對比。在潤滑劑不存在下,對第1主應變之較差效果(2.8%相對於22.8%)尤其值得注意。
實例 3
製備其他安全帽,其僅就所用潤滑劑之量而言不同於安全帽1。因此,安全帽5及6分別含有10重量%及5重量%之潤滑劑組件。此等其他安全帽以與上文所論述之安全帽相同之方式進行測試,且在安全帽1、5與6之間未發現效能之顯著變化。此指示潤滑劑之比例可顯著變化,而不會損害上文所報導之關於安全帽1的滑動界面之增強效能。
實例 4
製備六個其他安全帽,其中一些差異在於使用替代材料製備第一組件。此等六個其他安全帽中之每一者具有相同設計。此設計與上文安全帽1至6中之一者相當。在下文闡述六個其他安全帽之間的變化。
• 安全帽7及8中之每一者以類似於上文安全帽1之方式建構。因此,第一組件形成層形狀,隨後組裝成安全帽,其中該第一組件以較低摩擦層之形式存在,該較低摩擦層配置於能量吸收發泡體層與朝向測試頭形擱置之舒適墊之間。然而,相比於安全帽1,第一組件是藉由射出模製聚丙烯無規共聚物(Cosmoplene W531L)以及10重量%之DuPontTM
Zytel®
耐綸樹脂(經Teflon®
PTFE Micropowder and Kevlar®
改性的熱穩定聚醯胺66樹脂,其描述為能夠提供較低摩擦係數)與少量(2 g/kg)染料之摻合混合物而形成。
• 安全帽9及以及安全帽10 (對照樣品)中的每一者對應於安全帽7 (以及安全帽8),除了(a)用於製備第一組件的摻合混合物不含有耐綸樹脂添加劑,及(b)滑動啟用器(較軟的Velcros)附接至能量吸收層以促進較低摩擦層與能量吸收層之間的移動。
• 安全帽11及12中之每一者對應於安全帽7 (及8),該安全帽7 (及8)經受使用100重量%之DuPontTM
Zytel®
耐綸樹脂,而非其聚丙烯無規共聚物(及少量染料)之摻合物製得第一組件。
在正面衝擊測試中獲得之結果概述如下。
| 安全帽實例 | 所得平移加速度(g) | 所得旋轉加速度(krad/s2 ) | 所得旋轉速度(rad/s) | 第1主應變 |
| 7 | 114.7 | 6.6 | 34.3 | 0.35 (35 %) |
| 8 | 117.9 | 6.9 | 34.1 | 0.34 (34 %) |
| 對7及8取平均值 | 116.3 | 6.7 | 34.2 | 0.34 (34 %) |
| 9 | 114.9 | 6.6 | 31.6 | 0.33 (33 %) |
| 10 | 110.3 | 5.9 | 31.6 | 0.32 (32 %) |
| 對9及10取平均值 | 112.6 | 6.2 | 31.6 | 0.32 (32 %) |
| 11 | 110.5 | 5.8 | 31.0 | 0.31 (31 %) |
| 12 | 114.9 | 6.1 | 32.0 | 0.32 (32 %) |
| 對11及12取平均值 | 112.7 | 5.9 | 31.5 | 0.32 (32 %) |
安全帽7及8與11及12可見之平均效果(相對於對照樣品9及10)
| 安全帽編號 | 平移加速度 | 旋轉加速度 | 旋轉速度 | 第1主應變 | |
| 由第一組件引起之評分的平均降低 | 7及8 | - 3.3 % | - 8.4 % | - 8.0 % | - 7.1 % |
| 11及12 | - 0.1 % | 4.5 % | 0.3 % | 0.7 % |
特定言之,當考慮第1主應變特性時,自以上分析可見,對以下中無顯著益處:(i)將一部分描述為能夠提供較低摩擦係數之商業耐綸樹脂添加劑引入至聚丙烯無規共聚物中,或(ii)用商業耐綸樹脂產品替換聚丙烯無規共聚物。此等結果強調第1主應變穩健減小之出人意料的性質,其在使用包含烯烴聚合物及潤滑劑之混合物的第一組件時可見(如上文安全帽1、5及6)。
實例 5
製備兩個其他安全帽以評估安全帽在不同衝擊位置及不同衝擊方向之保護性能力。安全帽13以與上文安全帽1類似之方式建構。因此,第一組件形成層形狀,隨後組裝成安全帽,其中該第一組件以較低摩擦層之形式存在,該較低摩擦層配置於能量吸收發泡體層與朝向測試頭形擱置之舒適墊之間。第一組件藉由射出模製聚丙烯無規共聚物(Cosmoplene W531L)加上15 重量%聚乙烯均聚物蠟(LP0020P)及少量(2 g/kg)染料之摻合混合物而形成。
使安全帽13經受正面、側面及傾斜衝擊測試。量測旋轉速度、旋轉加速度及平移加速度且計算第1主應變。
藉由比較安全帽13之評分與僅借助於省略第一組件而不同於安全帽13的相對應的對照安全帽(安全帽14)之評分,可發現安全帽13中之第一組件對衝擊保護的效果。安全帽13相較於安全帽14的減小百分比值概括於下表中。
| 衝擊方向 | 所得平移加速度 | 所得旋轉加速度 | 所得旋轉速度 | 第1主應變 | |
| 減小(%) | 前部 | 5.5 | 41.6 | 34.1 | 39.9 |
| 側面 | 9.3 | 47.4 | 42.9 | 36.5 | |
| 傾斜 | 17.4 | 38.4 | 32.6 | 26.6 |
添加第一組件對旋轉加速度及第1主應變之效果尤其值得注意。
替代測試方法
安全帽之保護性能力亦可使用不同方法分析。為此目的,可製備樣品且隨後對其進行測試以評估其保護免受衝擊之能力。在各情況下,藉由自由落下的配備有儀錶的虛設頭部衝擊水平地移動之鋼板來執行測試。斜向衝擊產生比常見測試方法更逼真的平移及旋轉加速度之組合,其中安全帽在相對於水平衝擊表面之純垂直衝擊中下落。可在水平方向及垂直方向兩者上實現至多10 m/s (36 km/h)之速度。在虛設頭部中,存在經安裝以量測圍繞所有軸之平移加速度及旋轉加速度的具有九個加速計之系統。安全帽自0.7公尺下落。此產生3.7 m/s之垂直速度。水平速度可為6.7 m/s,產生7.7 m/s (27.7 km/h)之衝擊速度及29度之衝擊角度。
可製造兩種安全帽且進行測試以評估其保護免受衝擊之能力,其中如下文所闡述,安全帽僅就如本文所定義之第一組件之存在/不存在而言不同。
• 可根據本發明製造第一安全帽,其中第一組件藉由射出模製聚丙烯無規共聚物(Cosmoplene W531L)加上15重量%之聚乙烯均聚物蠟(LP0020P)與少量(2 g/kg)染料之摻合混合物製得。第一組件形成層形狀,隨後組裝成安全帽。第一組件可以較低摩擦層之形式存在,該較低摩擦層配置於能量吸收發泡體層與朝向測試頭形擱置之舒適墊之間。
• 第二安全帽(對照物)將與省略第一組件後的第一安全帽相同。
實例 6
製得兩種其他安全帽且進行測試以評估其保護免受衝擊之能力。如下文所闡述,安全帽僅就如本文所定義之第一組件之存在/不存在而言不同。
• 安全帽15係根據本發明的。第一組件藉由射出模製UHMW聚乙烯聚合物之摻合混合物(GUR® 5113)製得。第一組件形成層形狀,隨後將其組裝成安全帽。第一組件以較低摩擦層之形式存在,該較低摩擦層配置於能量吸收發泡體層與朝向測試頭形擱置之舒適墊之間。
• 安全帽16 (對照物)與省略第一組件後的安全帽15相同。
安全帽經受正面、側面及傾斜衝擊。量測旋轉速度、旋轉加速度及平移加速度且計算第1主應變。結果概述於下文中。
| 安全帽實例 | 衝擊 | 所得平移加速度(g) | 所得旋轉加速度(krad/s2 ) | 所得旋轉速度(rad/s) | 第1主應變 |
| 15 | 正面 | 102.0 | 3.2 | 14.9 | 0.15 (15 %) |
| 側面 | 125.6 | 5.1 | 23.7 | 0.25 (25%) | |
| 傾斜 | 98.8 | 3.8 | 16.5 | 0.20 (20%) | |
| 16 | 正面 | 107.5 | 5.2 | 22.2 | 0.24 (24%) |
| 側面 | 131.9 | 8.1 | 32.0 | 0.28 (28%) | |
| 傾斜 | 113.2 | 7.0 | 29.0 | 0.35 (35 %) |
可自以下事實看出引入第一組件之效果:安全帽15在所有所量測特性方面比安全帽16更佳(亦即,更低)。就此而言,關於各種特性之大小減小闡述如下。
| 衝擊 | 平移加速度 | 旋轉加速度 | 旋轉速度 | 第1主應變 | |
| 減小(%) | 正面 | 5.2 | 39.4 | 33.0 | 38.9 |
| 側面 | 4.8 | 37.7 | 25.7 | 12.1 | |
| 傾斜 | 12.7 | 45.0 | 43.1 | 43.6 |
此外,添加第一組件對第1主應變之效果尤其值得注意。
1:安全帽/保護性安全帽
2:外殼層
2':內層
2'':外層
3:內殼層/能量吸收層
3':內層
3'':外層
4:滑動層/滑動輔助器
5:連接構件/固定構件
5a:固定構件/懸掛構件
5b:固定構件/懸掛構件
5c:固定構件/懸掛構件
5d:固定構件/懸掛構件
6:中間殼層/調節裝置
7:通風口
8:第一部分
9:第二部分
10:頭骨
11:縱軸
12:位移
13:附接裝置
14:內殼層
15:襯墊
16:舒適墊
20:連接件
21:內部區
22:臂
23:(第一)錨定點
24:板
24a:滑動表面
25:(第二)錨定點
26:突起
27:槽
I:斜向衝擊
K:衝擊力
KR:徑向力
KT:切向力
下文參考隨附圖式詳細地描述本發明,其中:
圖1描繪用於提供保護免受斜向衝擊之安全帽的橫截面;
圖2為展示圖1之安全帽之功能原理的圖式;
圖3A、圖3B及圖3C展示圖1之安全帽之結構的變體;
圖4及圖5示意性地描繪安全帽之另一配置;
圖6至圖9示意性地描繪安全帽之其他配置;
圖10示意性地描繪可用於安全帽中之連接件的俯視(平面)圖;
圖11示意性地描繪圖10之連接件之仰視(平面)圖;
圖12示意性地描繪圖10之連接件之橫截面側視圖;
圖13示意性地描繪包含圖10之連接件的舒適墊;
圖14示意性地描繪可用於安全帽中之另一連接件的俯視(平面)圖;
圖15示意性地描繪圖14之連接件之仰視(平面)圖;
圖16示意性地描繪圖14之連接件之橫截面側視圖;
圖17示意性地描繪包含圖14之連接件的舒適墊;
圖18示意性地描繪可用於安全帽中之另一連接件的俯視(平面)圖;
圖19示意性地描繪圖18之連接件的仰視(平面)圖;及
圖20示意性地描繪圖18之連接件之橫截面側視圖。
圖21示意性地描繪用於評估安全帽保護免受衝擊之能力的三個不同衝擊方向。
圖22示意性地描繪X、Y及Z軸相對於人類頭部之空間位置。
為清楚起見,該等圖式中所描繪之安全帽中之不同層之厚度的比例已在該等附圖中放大且可理所當然根據需要及要求進行調適。
1:安全帽/保護性安全帽
2:外殼層
3:內殼層
4:滑動層
5:連接構件
Claims (27)
- 一種安全帽,其包含第一組件及第二組件,在該第一組件與該第二組件之間具有滑動界面,其中該滑動界面係設置於該第一組件與該第二組件之各別滑動表面之間,且該第一組件包含 (a) (i)烯烴聚合物、(ii)潤滑劑及視情況之一或多種其他試劑的混合物;或 (b)密度≤960 kg/m3 之超高分子量(UHMW)聚合物,該UHMW聚合物較佳為烯烴聚合物。
- 如請求項1之安全帽,其中該第一組件包含(i)烯烴聚合物、(ii)潤滑劑及視情況之一或多種其他試劑的混合物。
- 如請求項2之安全帽,其中丙烯單元佔該聚合物之至少50重量%。
- 如請求項2或3之安全帽,其中該烯烴聚合物為乙烯-丙烯無規共聚物。
- 如請求項1至4中任一項之安全帽,其中該潤滑劑為蠟。
- 如請求項5之安全帽,其中該蠟為聚乙烯均聚物蠟。
- 如請求項1之安全帽,其中該第一組件包含UHMW有機聚合物,其較佳為UHMW烯烴聚合物。
- 如請求項7之安全帽,其中該第一組件包含該UHMW聚合物與一或多種其他試劑之混合物。
- 如請求項7或8之安全帽,其中該UHMW聚合物為UHMW烯烴聚合物。
- 如請求項9之安全帽,其中該UHMW烯烴聚合物為UHMW聚乙烯。
- 如請求項7至10中任一項之安全帽,其中該UHMW聚合物之平均分子量為1.0×106 至12.0×106 g/mol。
- 如請求項11之安全帽,其中該UHMW聚合物之平均分子量為2.0×106 至8.0×106 g/mol,較佳為2.5×106 至5.0×106 g/mol。
- 如請求項1至12中任一項之安全帽,其中該第二組件包含能量吸收材料。
- 如請求項1至13中任一項之安全帽,其中該安全帽包含至少一個區段,該至少一個區段具有第一層及第二層,其經組態成在使用時分別距該安全帽之穿戴者頭部的局部表面較遠及與該安全帽之穿戴者頭部的局部表面較近;及 該安全帽經組態成使得響應於該安全帽上之衝擊,該第一層可在與該頭部之局部表面相切的方向上相對於該第二層移動。
- 如請求項14之安全帽,其中該第一層包含相對較硬的外殼層;該第二層包含由衝擊能吸收材料形成之殼層;且該第一層及該第二層中之一個包含該第一組件。
- 如請求項14之安全帽,其中該第一層及該第二層包含由衝擊能吸收材料形成之殼層;且該第一層及該第二層中之一個包含該第一組件。
- 如請求項14之安全帽,其中該第一層包含由衝擊能吸收材料形成之殼層;相較於該第一層,該第二層不能吸收相當大比例之衝擊能,且該第一層及該第二層中之一個包含該第一組件。
- 如請求項17之安全帽,其中該第二層包含舒適墊。
- 如請求項14之安全帽,其進一步包含連接件,該連接件經組態以將該安全帽之第一層與第二層連接在一起,但准許響應於該安全帽上之衝擊而在與該頭部之局部表面相切之方向上相對移動; 其中該連接件包含該第一組件及該第二組件中之至少一個。
- 如請求項15至18中任一項之安全帽,其進一步包含連接件,該連接件經組態以將該安全帽之第一層與第二層連接在一起,但准許響應於該安全帽上之衝擊而在與該頭部之局部表面相切之方向上相對移動; 其中該連接件包含第二個第一組件及第二個第二組件中之至少一個。
- 一種製造用於在安全帽中形成滑動界面之第一組件的方法;其中該滑動界面係設置於該安全帽之第一組件與第二組件之各別滑動表面之間;且其中該方法包含製造該第一組件,或用於形成該第一組件之中間產物, (a)該製造係藉由以下方法進行,該方法包括形成烯烴聚合物、潤滑劑及視情況之一或多種其他試劑之混合物的步驟;或 (b)該製造係藉由以下方法進行,該方法包括提供密度≤960 kg/m3 之超高分子量(UHMW)聚合物之步驟,該UHMW聚合物較佳為UHMW烯烴聚合物。
- 如請求項21之方法,其中該第一組件或用於形成該第一組件之中間產物係藉由以下方法製造,該方法包括形成烯烴聚合物、潤滑劑及視情況之一或多種其他試劑之混合物的步驟,且其中該烯烴聚合物及該潤滑劑如請求項2至6中任一項所定義。
- 如請求項22之方法,其中該方法包含摻合該烯烴聚合物、該潤滑劑及該一或多種其他視情況之試劑以便形成該混合物。
- 如請求項22或23之方法,其包含射出模製該混合物以製造該第一組件。
- 如請求項21之方法,其中該第一組件或用於形成該第一組件之中間產物係藉由以下方法製造,該方法包括提供密度≤960 kg/m3 之UHMW聚合物的步驟,且其中該UHMW聚合物如請求項8至13中任一項所定義。
- 如請求項25之方法,其包含射出模製該UHMW聚合物或該UHMW聚合物與一或多種其他試劑之混合物以製造該第一組件。
- 一種製造安全帽之方法,該方法包含藉由如請求項21至26中任一項之方法製造第一組件,及將該組件組裝成安全帽之後續步驟。
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