(57)【要約】  ダイラタント材料（６）が弾性キャリヤー（１）に含浸されまたは弾性キャリヤー（１）によって支持されて成る、可撓性エネルギー吸収シート材。ダイラタント材料は衝撃を受けるまで軟質のままであり、衝撃を受けるとその性質が変化して一時的に剛性になり、該材料は衝撃の後その通常の可撓状態に戻る。キャリヤーは、スペーサファブリック、発泡体層、または一対の相隔たる層の間に収容されたダイラタント材料のモジュールまたは糸とすることができる。エネルギー吸収シートを製造する方法も開示する。
2005514222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔隙または空洞を持つ弾性キャリヤーを含み、前記キャリヤーがダイラタント材料で被覆または含浸させてなる可撓性エネルギー吸収シート材。
【請求項２】
前記ダイラタント材料がダイラタントコンパウンドである請求項１に記載のシート材。
【請求項３】
前記キャリヤーがスペーサ材である請求項１または２に記載のシート材。
【請求項４】
前記弾性キャリヤーは、一対の被覆層の間に挟持された弾性コアを含むスペーサファブリックである請求項１に記載のシート材。
【請求項５】
前記弾性コアが糸の層からなり、前記被覆層が多数の開口を有する請求項４に記載のシート材。
【請求項６】
前記被覆層の前記開口が六角形である請求項５に記載のシート材。
【請求項７】
前記被覆層の前記開口が菱形である請求項５に記載のシート材。
【請求項８】
前記糸が弾性パイルに織成されている請求項５に記載のシート材。
【請求項９】
前記糸が弾性パイルに編組されている請求項５に記載のシート材。
【請求項１０】
前記糸が０．０５〜１ｍｍの間の直径である請求項８または９に記載のシート材。
【請求項１１】
前記糸が単繊維である請求項５ないし１０のいずれかに記載のシート材。
【請求項１２】
各被覆層の外面に多数の圧縮性バブルが形成されている請求項４に記載のシート材。
【請求項１３】
圧縮性コアに細長い中空チャネルが形成されている請求項４に記載のシート材。
【請求項１４】
前記チャネルが管状でありかつ相互に平行である請求項１３に記載のシート材。
【請求項１５】
前記シートに孔が貫通形成されている請求項１ないし１４のいずれかに記載のシート材。
【請求項１６】
前記弾性キャリヤーが発泡材から形成されている請求項１に記載のシート材。
【請求項１７】
前記キャリヤーが連続気泡発泡体である請求項１６に記載のシート材。
【請求項１８】
前記弾性キャリヤーがフリース材である請求項１に記載のシート材。
【請求項１９】
前記弾性コアが「スコッチ・ブライト」材（商標）である請求項１に記載のシート材。
【請求項２０】
一対の被覆層の間に挟持されたダイラタントコンパウンドから作成された個別モジュールの弾性コアを含む可撓性エネルギー吸収シート材。
【請求項２１】
前記モジュールが圧縮性コア内に無作為に配設される請求項２０に記載のエネルギー吸収シート。
【請求項２２】
前記モジュールは前記シートの幅全体にわたって軸が整列した列状に配設される請求項２０に記載のエネルギー吸収シート。
【請求項２３】
前記モジュールが平行な細長い中空管状部材を含む請求項２０に記載のシート材。
【請求項２４】
各モジュールがその上に被覆層を有する請求項２０ないし２３のいずれかに記載のシート材。
【請求項２５】
前記被覆層が前記ダイラタント材料の硬質外皮である請求項２４に記載のシート材。
【請求項２６】
前記モジュールが球形である請求項２０に記載のシート材。
【請求項２７】
前記球体が中空である請求項２０に記載のシート材。
【請求項２８】
前記モジュールが球形であり、軽量の中心を有する請求項２０に記載のシート材。
【請求項２９】
圧縮性層に織成または編組されるダイラタントコンパウンドから形成された糸を含むエネルギー吸収シート材。
【請求項３０】
前記圧縮性層が支持材の一対の相隔たるシート間に収容される請求項２９に記載のエネルギー吸収シート材。
【請求項３１】
前記糸がその上に被覆層を有する請求項２９に記載のシート材。
【請求項３２】
前記被覆層がダイラタント材料の硬質外皮である請求項３１に記載のシート材。
【請求項３３】
前記被覆層が分離した層である請求項３１に記載のシート材。
【請求項３４】
前記糸が中空である請求項２９ないし３３のいずれかに記載のシート材。
【請求項３５】
前記糸が繊維コアを有する請求項３４に記載のシート材。
【請求項３６】
前記被覆層の一つが多環芳香族アミド糸を含む織布材である請求項４ないし３５のいずれかに記載のシート材。
【請求項３７】
他方の被覆層が織物層である請求項３６に記載のシート材。
【請求項３８】
前記二つの被覆層が同一材料から作成される請求項４ないし３７のいずれかに記載のシート材。
【請求項３９】
ダイラタントコンパウンドがジメチルシロキサンヒドロ末端ポリマーである請求項１ないし３８のいずれかに記載のエネルギー吸収シート。
【請求項４０】
ダイラタントコンパウンドがその中にデュオライト球体または軽量充填材を有する請求項１ないし３９のいずれかに記載のエネルギー吸収シート。
【請求項４１】
前記ダイラタントコンパウンドがダウ・コーニング３１７９である請求項１ないし４０のいずれかに記載のエネルギー吸収シート材。
【請求項４２】
ダイラタント材料を加熱してそれを通常の半固体状態から流動可能な形態に変換するステップと、前記流動可能な材料を前記弾性キャリヤー内に組み入れて前記キャリヤーに前記ダイラタント材料を含浸させるステップからなる、ダイラタント材料を内部に持つ弾性キャリヤーを含むエネルギー吸収シート材を製造する方法。
【請求項４３】
前記ダイラタント材料を１５０℃まで加熱する請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記ダイラタント材料を、中に孔隙または空洞がある材料の一対の相隔たるシートの間および次いで一対の加熱ローラの間に送り込み、前記加熱ローラが前記ダイラタント材料を前記相隔たるシートの材料の孔隙内に押し込み、ダイラタント材料を内部に持つ前記エネルギー吸収シートが前記ローラから出てくるように構成された請求項４２または４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記キャリヤーが発泡材であり、前記流動可能なダイラタント材料が約１５０℃で圧力下で発泡材内に押し込まれる請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
溶剤を使用してダイラタント材料の粘度をその通常の半固体状態から流動性発泡体に低減するステップと、薄めたダイラタント材料をキャリヤーに注ぎ込むステップと、形成されたシート状のエネルギー吸収材から最終的に溶剤を除去するステップとからなる、ダイラタント材料を含浸した弾性キャリヤーを含むエネルギー吸収シート材を製造する方法。
【請求項４７】
前記シート材に熱を加えることによって前記シート材から前記溶剤を蒸発させる請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記溶剤がプロパノール、イソプロピルアルコール、メタノール、ジクロモメタン、トリクロロメタン、またはそれらの混合物である請求項４７または請求項６に記載の方法。
【請求項４９】
潤滑材および／または充填材をさらに含む請求項１ないし４８のいずれかに記載のシート材。
【請求項５０】
前記ダイラタント材料がポリボロシロキサンである請求項２ないし４９のいずれかに記載の材料。
【請求項５１】
前記ポリボロシロキサンがボロシロキサンコポリマーである請求項５０に記載の材料。
【請求項５２】
前記ボロシロキサンコポリマーが各々式（ＯＳｉＲ1Ｒ2）の複数のシロキサン基を含み、ここでＲ1およびＲ2は同一であるかまたは異なることができ、各々独立に置換または非置換アルキル基またはアリール基である請求項５１に記載の材料。
【請求項５３】
前記アルキル基が１ないし６個の炭素原子を含む請求項５２に記載の材料。
【請求項５４】
Ｒ1およびＲ2の一方または両方がメチル基、フェニル基、または１，１，１，トリフルオロプロピル基である請求項５２に記載の材料。
【請求項５５】
シロキサン基の各々が式（ＯＳｉＭｅＰｈ）、（ＯＳｉＭｅ2）、（ＯＳｉＰｈ2）、または（ＯＳｉ（ＣＨ2ＣＨ2ＣＦ3）Ｍｅ）を持つ請求項５２に記載の材料。
【請求項５６】
ボロシロキサンコポリマーが、各々置換基Ｒ1およびＲ2の異なる組合せを持つ二種類以上のシロキサン基を含む請求項５２ないし５５のいずれかに記載の材料。
【請求項５７】
シロキサン基が式（ＯＳｉＲ1Ｒ2）nをブロックまたは単位とするものであり、ここでｎが４より大きいか等しく、５０より小さいか等しい整数である請求項５２ないし５６のいずれかに記載の材料。
【請求項５８】
前記ボロシロキサンコポリマーが式（ＯＳｉＭｅＰｈ）n、（ＯＳｉＭｅ2）n、（ＯＳｉＰｈ2）n、（ＯＳｉ（ＣＨ2ＣＨ2ＣＦ3）Ｍｅ）n、［（ＯＳｉＭｅ2）a（ＯＳｉＭｅＰｈ）b］nまたは［（ＯＳｉＭｅ2）a（ＯＳｉＰｈ2）b］nのポリシロキサン単位を含み、ここでｎは請求項１０に定義した通りであり、ａおよびｂは１より大きいか等しく、４９より小さいか等しい整数であり、ａ＋ｂ＝ｎである請求項５７に記載の材料。
【請求項５９】
前記潤滑材がシリコーン油、脂肪酸、脂肪酸塩、または炭化水素グリースである請求項４９ないし５８のいずれかに記載の材料。
【請求項６０】
前記充填材が固体微粒子または繊維状充填材である請求項４９ないし５９のいずれかに記載の材料。
【請求項６１】
前記充填材がシリカ、シリカおよび／または高分子微小球体、フェノール樹脂、熱可塑性プラスチック材、セラミック材、金属、またはパルプ材である請求項６０に記載の材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好ましいシート状の可撓性エネルギー吸収材、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在利用可能な公知の衝撃保護解決法は、二種類に分類される傾向がある。すなわち、着用感が不快になり得る剛性外郭（例えばローラブレード、またはスケートボードの膝当てもしくは肘当てパッド）、または低レベルの保護を提供する発泡体または発泡体積層パッド（例えばスキー服用のインサート）である。
【０００３】
したがって、軽量でしかも可撓性であり、したがって快適に着用できる一方、依然としてそれに加えられる衝撃を消散および吸収することができ、それによって着用者の効果的な保護を達成する、エネルギー吸収材を提供する必要がある。
【０００４】
私の以前に公表された英国特許出願第２３４９７９８号で、私は、衝撃を受けるまで軟質かつ可撓性であり続けるが、衝撃を受けると剛性になるエネルギー吸収材を使用する保護部材を記載しかつ請求している。前記材料は、衝撃の方向を向いた頂点を各々有する一つまたはそれ以上の巻き合ったものが形成された可撓性密封外被内に包封されており、それによって、材料が剛性になるときに、それまたは頂点に加えられた衝撃力が吸収される。
【０００５】
好適なエネルギー吸収材は、軟質のときに流体とそっくりにふるまうダイラタント材料である。したがって、それを保護部材として使用できるようにするためには、密閉された可撓性外被内に収容する必要がある。例えば外被が偶発的に破断した場合、ダイラタント材料は外被の破壊孔から漏出する。密閉外被の必要性のため、保護部材は製造が高価になる可能性があり、またそれらはユーザ固有のものにしなければならないので、それらを製造するためには専用成形工程が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、ダイラタント材料（dilatant material）を可撓性密閉外被内に収容する必要性がなく、かつ様々なエネルギー吸収用途に使用することのできる製品に容易に成形するかまたは他の仕方で成形することのできる、可撓性エネルギー吸収材およびその製造方法を提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、上述した可撓性保護材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点では、孔隙または空洞を持つ弾性キャリヤーであって、衝撃を受けるまで軟質かつ可撓性であり、衝撃を受けると一時的に剛性になるようにその特質が変化し、衝撃後にその通常の可撓状態に戻る材料を被覆されるかまたは含浸された前記キャリヤーを含む、可撓性エネルギー吸収シート材を提供する。
【０００９】
好適な材料はダイラタントコンパウンドである。キャリヤーはスペーサ材料であることができる。
【００１０】
一実施形態では、弾性キャリヤーは一対の被覆層の間に挟まれた弾性コアからなる。弾性コアは糸の層からなることができ、被覆層はその中に、六角形、菱形、またはいずれかの他の適切な形状とすることのできる多数の開口を有する。
【００１１】
弾性キャリヤーは弾性パイル（resilient pile）に編組または織成することができる。糸は直径０．０５から１ｍｍの間であることが好ましい。糸は単繊維または多繊糸とすることができる。
【００１２】
各被覆層の外面はその上に、複数の圧縮性バブルを有して形成することができる。
【００１３】
圧縮性コアに、管状かつ相互に平行とすることのできる細長い中空チャネルを形成することができる。
【００１４】
シート材に孔を形成してその質量を低減することができる。
【００１５】
弾性キャリヤーは、好ましくは連続気泡発泡体である発泡材から作成することができる。
【００１６】
しかし、弾性キャリヤーはフリース材またはスコッチ・ブライト（３Ｍの商標）材とすることができる。
【００１７】
本発明の別の観点では、一対の被覆層の間に挟まれたダイラタントコンパウンドから作成された個別モジュールの弾性コアを含む可撓性エネルギー吸収シート材を提供する。モジュールは圧縮性コア内に無作為にまたはシートの幅全体にわたって軸方向に整列した列上に、配設することができる。
【００１８】
代替的に、モジュールは前記被覆層内の平行な細長い中空管状部材から構成することができる。
【００１９】
各モジュールはその上に別の材料から作成することができる被覆層を持つことができ、あるいはそれは前記ダイラタント材料の硬質外皮とすることができる。
【００２０】
モジュールは球形とすることができ、中空であることが好ましい。中空の中心には、デュオライト球体のような軽量の弾性充填材を充填することができる。
【００２１】
本発明の別の態様では、圧縮性層に織成または編組される、ダイラタントコンパウンドから形成される糸を含むエネルギー吸収シート材を提供する。
【００２２】
好ましくは、圧縮性層は間隔を置いて配置された一対のシート状の支持材の間に含まれ、糸（thread）はその上に被覆層を有し、それはダイラタントコンパウンドのより硬質の表皮、または別個の層とすることができる。
【００２３】
糸は中空とすることができる。
【００２４】
被覆層の一方は、多環芳香族アミド糸を含む織布材とすることができる。他方の被覆層は織物層とすることができる。しかし、二つの被覆層は同一材料から作成することができる。
【００２５】
ダイラタントコンパウンドはジメチルシロキサンヒドロ末端ポリマーとすることが好ましい。
【００２６】
ダイラタントコンパウンドは、デュオライト球体のような軽量充填材をその中に含むことができる。
【００２７】
好適なダイラタントコンパウンドはダウ・コーニング３１７９である。
【００２８】
今から、本発明を、単なる例として添付の図面を参照しながら説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
今、図１を参照すると、本発明の可撓性エネルギー吸収シート材を形成するために使用することができる、一形態のキャリヤー１が示されている。キャリヤー１は、上部シート３と下部シート４との間に挟持され、それらに接合されたリブ付き材料２を含む。これらのシートは任意の適切な材料から作成することができるが、その上に表面処理または被覆を施すことのできる織物材料から形成することが好ましい。被覆は、リブ付き材料２上ではなく、各シート３または４の外面に設けられ、防水被覆とすることができる。長手方向に伸長する各々のうねの間には、本書で後述する理由のため、空間または孔隙５が形成される。
【００３０】
今、図２を参照すると、空間５が内部の中空コア７を残してエネルギー吸収ダイラタントコンパウンド６を充填されたことを見ることができる。これらの中空コアは空のままに残すことができ、あるいはそれらにデュオライト球体または他の適切な低重量充填材などの低密度材料を充填することができ、それはキャリヤー１全体に弾性を追加するのに役立ち、かつエネルギー吸収ダイラタントコンパウンド６を図２に示したその予め定められた形状に維持するのに役立つ。
【００３１】
図３は、本発明の可撓性エネルギー吸収シート材の代替実施形態のコーナ部分を示す。コア９は、好ましくは連続気泡発泡材型の例えばセルロース、ポリウレタン、またはシリコーン発泡材から作成される。セルは、材料の最終用途に応じて大きくまたは小さくすることができる。発泡材コア９を、本書で後述する方法で、エネルギー吸収ダイラタントコンパウンド６の水溶液中に浸し、次いでそれを乾燥させると、その中の孔隙または空洞内にエネルギー吸収材６を含浸した発泡体が残る。次いで含浸コア９をシリコンゴムなどの保護材の浴に浸漬して、保護層または被覆層８をその上に形成することができる。
【００３２】
図４は、図３に示したものの代替的形態のエネルギー吸収シートを示す（そのコーナ部分だけを示す）。この発泡シートは、それに貫通孔１０が形成されていること以外は、図３に示したものと同様である。これらの孔１０は、エネルギー吸収ダイラタントコンパウンド６をそれに導入する前、かつ保護層８がそれらに適用される前に、発泡体に形成される。これらの孔１０はエネルギー吸収シート材の重量を低減するのに役立ち、また、繰り返されるエネルギー吸収のために発泡材により大きい弾性を与える。
【００３３】
図５は、本発明のエネルギー吸収シート材を作成するために使用できるキャリヤーの別の形態の斜視図である。キャリヤー１１は、上部シート１３と下部シート１４との間に挟まれかつそれらに接合された弾性仕切り１２を含む。シート１２および１３は任意の適切な材料（織物が好ましい）から作成することができ、その外面は表面処理または被覆、例えば防水被覆をその上に施すことができる。弾性仕切り１２は上部シート１３を下部シート１４から離隔させ、それらの間に孔隙または間隙１５が形成される。仕切り１２は図５では中実として図示されているが、それらはその中に形成された孔を持つことができる。仕切り１２は任意の適切な材料から作成することができるが、それらの主な機能は相隔たる上下のシート１３および１４の間の距離を制御することである。それらは上部および下部シートに、図示するようにそれらに対して垂直に、または斜めに取り付けることができる。仕切りは同一サイズであることが好ましいが、相隔たるシート１３および１４の間の距離が変化するように、異なる長さとすることができる。
【００３４】
図６は、図５に示したキャリヤーであるが、間隙１５が中空コア１７を残してエネルギー吸収ダイラタントコンパウンド１６で充填された状態を示す。これらは、キャリヤー材に弾性を追加するのに役立ち、かつエネルギー吸収ダイラタントコンパウンドを図示する画定形状に維持するのにも役立つ、デュオライト球体のような軽量の材料または他の軽量充填材を充填することができる。中空コア１７がその保護外皮だけで残されるように、液体エネルギー吸収材１６で全体を被覆させることができる。
【００３５】
相隔たるシート３、４または１３、１４は、薄いシリコンシートまたは織布材など、任意の可撓性材料から作成することができる。相隔たるシートは同一材料から作成する必要はない。例えば、上部シートは耐摩耗性のためにＫｅｖｌａｒなどの多環芳香族アミド糸を含む目の詰まった織布材から作成することができる。上部シートは、エネルギー吸収ダイラタントコンパウンド６を包封する耐候性の皮膜またはポリウレタンでも被覆することができる。下部シートも、上部シートとは異なる材料とすることのできる織物材とすることができる。例として、下部シートは、着用者にとって快適であるように、毛羽仕上げ表面を持つ吸上マイクロファイバ(wicking microfiber)とすることができる。
【００３６】
本発明をシート材に関連して説明したが、それは、矩形のシートの二つの対向縁を一つに接合することによって、または例えばソックスまたはストッキングの製造で使用されるような袋織り技術を使用することによって、管状に製造することができる。管は、例えばそれを脚用防具として着用する場合、先細にすることができる。
【００３７】
本発明の可撓性エネルギー吸収シートは厚さを変化させることができ、それによって、最小衝撃保護が必要な領域にはより薄い部分を配置する一方、最大の衝撃保護が必要な場所にはより厚い部分を配置することが可能になる。脚用防具の場合、より薄い領域は脚の後部全体であり、より厚い領域は膝、大腿、またはすねの前部であろう。防具はまた複数の層を持つこともできる。
【００３８】
今、図７を参照すると、どちらも六角形の開口２２がその中に形成された上部層２０と下部層２１との間に挟まれた織物層１９を含む、「六角型」スペーサ材として公知である別の形態のキャリヤーが示されている。上部シート２０の各六角形開口２２の側辺は、複数の糸１９ａによって、その真下に位置する下部シート２１の六角形の開口の側辺に接続され、中央層に細胞状構成を与える。個々の糸１９ｂもまた、図示するように各セルを貫通して伸長する。このスペーサ材は、NO．90.042．002.00としてスコット・アンド・ファイフから入手できる。
【００３９】
別のキャリヤー２５が図８に示されており、それが織物上部層２７および織物下部層２８を含み、それらの間に複数の糸２６ａを含むスペーサ層２６が挟持されていることが分かる。半球形のバブル２９が上面２７および下面２８に形成され、それは軸方向に整列させるかまたは図示するように偏位させることができる。
【００４０】
図９は、縫着３１ａによってそこに形成された多数のポケット３１を持つ上部および下部織物層３２および３３を含む、別の形態のキャリヤーを示す。ポケット３１は、ダイラタントコンパウンドを含浸させるか、または押出しまたは他の方法でダイラタント材料から形成（被覆または充填）することができる糸または繊維３４が充填される。
【００４１】
図７および８に示したキャリヤーを使用する本発明のエネルギー吸収シート材を形成するために、糸１９ａ、１９ｂ、または２６ａの間の孔隙に、図１ないし６に示した実施形態に関連してすでに述べた方法でダイラタントコンパウンドを含浸そして充填させる。その結果、縦糸１９ａおよび横糸１９ｂを含む図７の六角形材料がダイラタントコンパウンドで被覆され、各々の六角孔で材料に空間が残される。図８に示したキャリヤーの場合、バブル２９およびそれらの間の糸２６ａはダイラタントコンパウンドを充填され、前記キャリヤーおよび軟質ダイラタントコンパウンドは衝撃時に圧縮可能であり、衝撃により軟質ダイラタント材料は剛性になって衝撃のエネルギーを吸収し、弾性キャリヤーはダイラタントコンパウンドが衝撃後にその当初の構成に戻るのを助ける。
【００４２】
上記から、説明しかつ図示した各々の可撓性エネルギー吸収シート材が、エネルギー吸収ダイラタントコンパウンドを含浸または充填した孔隙を持つキャリヤーを含むことが理解されるであろう。したがって弾性キャリヤーはダイラタントコンパウンドを支持するので、私の以前の特許に開示されているような密封外被にそれを収容する必要はもはや無い。
【００４３】
好適なエネルギー吸収材は、衝撃を受けるまでは軟質かつ可撓性を維持し、衝撃を受けると性質が変化して一時的に剛性になるダイラタントコンパウンドである。したがって衝撃後にこの材料はその通常の可撓状態に戻る。好適なエネルギー吸収材は、衝撃により機械的性質が変化するダイラタントコンパウンドのような歪み速度感応材料である。好適な材料はダウ・コーニング３１７９材のようなジメチルシロキサンヒドロ末端ポリマー、またはデュオライト球体を組み込んだその軽量バージョンまたはそれらの誘導体である。
【００４４】
キャリヤーは、ダイラタントコンパウンドを様々な方法で被覆または含浸させることができる。これは、より簡単に間隙または孔隙内に流入するように複合体を加熱することによって行なうことができる。それを孔隙内に圧入することが好ましいが、ポンプでそれらに送り込んだり、あるいは真空を用いて吸い込ませることができる。
【００４５】
代替的に、ダイラタントコンパウンドは、それが容易に流動する点までその粘度を低減するために薄めることができる。任意の適切な希釈剤を使用することができるが、ダイラタントコンパウンドのエネルギー吸収特性に悪影響を及ぼすことなく、その後に除去することができる溶剤が好ましい。ダイラタントコンパウンドを薄めた後、ダイラタントコンパウンドは残るが溶剤は蒸発する。個別に、または混合して使用される適切な溶剤の例として、プロパノール、メタノール、ジクロモメタン、およびトリクロロメタンがある。
【００４６】
エネルギー吸収材またはダイラタントコンパウンドを薄めると、より容易にキャリヤーの間隙内に移送させることができる。キャリヤーは上述した様々なタイプのものとすることができる。発泡キャリヤーに組み込む場合、溶剤とエネルギー吸収ダイラタント材料の低粘度の混合体を使用する必要がある。これを達成するために、低粘度のダイラタントコンパウンドが発泡体中に引き込まれ、その中のセル内に完全に取り込まれるように、発泡体を圧縮し、拡張させる必要がある。キャリヤー内の間隙にダイラタントコンパウンドが充填され、部分的に充填され、または被覆された後、熱、真空、または他の適切な方法を使用して、溶液を完全に乾燥させ、溶剤を追い出させる。
【００４７】
ポリウレタン発泡体をキャリヤーとして使用する場合、ダイラタントコンパウンドをその中に押し込むか、圧搾浸透させるか、ポンプで送り込むか、あるいは他の方法で取り込むことができる。発泡体が大連続気泡構成体である場合、これはより容易になり、熱が加えられる。これは連続気泡発泡体でダウ・コーニングのダイラタント材料Ｎｏ．３１７９を１５０℃で使用して行なわれた。セルロース発泡体も、その高い吸収材品質のため、優れたキャリヤーを作成することが判明した。
【００４８】
溶剤を取り除いた後、ダイラタントエネルギー吸収材の体積は潜在的に低減する。したがって、エネルギー吸収材を空洞内に挿入する前に、必要ならばキャリヤーの被覆シートを予備伸張することができる。溶剤が追い出され、あるいはエネルギー吸収材が完全に乾燥した後、被覆シートを解放し、こうして溶剤の蒸発によるエネルギー吸収材の体積の変化に適応することができる。
【００４９】
ダイラタント材料／溶剤混合体の粘度は、キャリヤー材の必要な被覆／浸透が行なわれるように、補正量に低減することができる。溶剤の使用は高価になり得るので、ダイラタント材料を加熱するなど、キャリヤーを含浸させるための他の方法を使用して、その粘度を低減することができる。
【００５０】
代替的方法は、ダイラタント材料をエマルジョン形態にすることである。ダイラタントコンパウンドの構成部分を最初にエマルジョンにする。次いで、これらの部分を混合／反応させて、ダイラタント材料のエマルジョンを形成する。水の割合は、キャリヤーを被覆／含浸させるのに適正な粘度のエマルジョンが確保されるように選択する。エマルジョンを形成するためのいずれかの他の標準技術を使用することもできる。エマルジョンは、軽量バージョンに使用される他の全ての添加物を含むことができる。エマルジョンを安定させるのを助けるために溶剤を使用することができる。
【００５１】
エマルジョンの利点は、ダイラタント材料をより容易に取り扱うことができ、かつ特殊設備があまり必要ないので、エネルギー吸収シート製造者の工場で含浸を実行できることである。製造者は単にキャリヤー材にエマルジョンを加え、いずれかの適切な方法によって水を追い出すだけであり、それにより本発明の含浸シート材が残る。
【００５２】
単なる例として、標準的登山用フリースジャケットは、エマルジョンを使用して防護領域を含むように容易に改造することができる。防護が必要なジャケットの領域でいずれかの適切な方法によってマスクを剥がし、エマルジョンを被着させることができる。乾燥させると、その製品はキャリヤー中のダイラタント材料が残っているところに防護を有することができる。エマルジョンは、既存のプロセスで作成された部分の含浸を達成するために使用することもできる。
【００５３】
多くの自動車のダッシュボードまたは自動車のバンパは発泡体により裏打ちされる。したがってこの発泡体をキャリヤー材として使用することができ、発泡体にエマルジョンを被着させることができる。それはポンプで送り込むか、またはいずれかの他の適切な方法で導入することができる。したがって、本発明は、完全設計変更を必要とすることなく、多くの既存の部品に適用することができる。
【００５４】
エネルギー吸収材の個別モジュールが上部シートと下部シートの間に挟持されて成る、異なるタイプのエネルギー吸収シート材を図１０〜１３に示す。
【００５５】
図１０は、エネルギー吸収ダイラタントコンパウンド３６の押出し繊維の断面図である。押出し品は円形として図示されているが、楕円形、矩形、星形、または三角形など他の形状を容易に形成することができる。エネルギー吸収材３６は被覆層３７内に封入され、それはコア３６と同一材料から形成された外皮とすることができ、あるいはそれは異なる材料とすることができる。押し出された長さの材料は次いで横切りされて、個別モジュールまたはセグメントを形成することができる。
【００５６】
エネルギー吸収材は中空管として押し出すことができ、それは次いで必要な長さに切断される。
【００５７】
しかし、モジュールは球形とすることができ、エネルギー吸収材を容器から滴出させて球体を形成することができる。これらは、開けた容器の塗料を空気に曝しておいたときに全体に外皮が形成されるのと同じように、適切な条件に曝されたときに全体に外皮を形成させることができる。したがって、各モジュールは同一材料の薄い外皮内に包封されたエネルギー吸収材から構成される。
【００５８】
モジュールを生成するさらなる方法は、モジュールに噴霧することのできる適切な封入材内にエネルギー吸収材を包封することである。これは、モジュールがそれらの原形を形成する機械から落下する間に、または押出物が押出機から出てきたときに行なうことができる。噴霧の代替法として、モジュールはそれを封入材の浴中に完全に浸漬することによって封入材内に被覆することができる。代替的に、モジュールは粉体塗装を使用して被覆することができ、次いでそれを急速に加熱して、粉体塗装技術またはいずれかの他の適切な技術と同様の方法で包封層を形成することができる。
【００５９】
モジュールを形成した後、それらを例えば図１１〜１３に示すように、エネルギー吸収シートに配設することができる。最初に図１１を参照すると、上部シート４２と下部シート４３との間に挟持された多数のダイラタントコンパウンドの球体４１を含むシート４０が示されている。球体４１は無作為に配設される。
【００６０】
図１２に示したエネルギー吸収シート４０Ａは、ダイラタントコンパウンドの球体４１が上部シート４２と下部シート４３との間に直線的列状に配設されることを除いては、図１１に示されたものと構成が事実上同一である。
【００６１】
図１３に示した実施形態では、エネルギー吸収シート４０Ｂは、上部シート４２と下部シート４３との間に配設されたダイラタントコンパウンド（好ましくは押し出された）の複数のより大きい中空モジュール４１を使用して形成される。モジュール４１の内部は、それらの弾性を高めるために、大気圧またはそれ以上の圧力のガスを充填することができる。代替的に、モジュールは、ダイラタントコンパウンドおよび必要ならば適切な外皮で被覆された軽量中空ボールとすることができる。ボールの中心の中空は、ダイラタント材料の外皮を衝撃後に反発させて元の形状に戻らせる弾性を提供する。中空球体は、衝撃を吸収後それらを元の構成に戻す援助をするために、軽量の材料を充填することができる。代替的に、これらの中空球体は図３に示すようなシート内に、または図９に示すような「サーモテックス」タイプのシートの中心に配置することができる。
【００６２】
図１０〜１３に示したダイラタントコンパウンドのモジュールを含むエネルギー吸収シートは、衝撃を受けるまで軟質かつ可撓性のままであり、衝撃時に性質が変化して、一時的に剛性になり、衝撃後に各モジュールはその通常の可撓状態に戻る。
【００６３】
モジュール内のエネルギー吸収ダイラタントコンパウンドは、衝撃中に衝撃力を吸収し、その付加を拡散させる。好適な材料は、ダウ・コーニングによってカタログ番号３１７９で販売されている材料またはデュオライト球体を含むその軽量バージョンなどのジメチルシロキサンヒドロ末端ポリマーである。
【００６４】
今、図１４〜１６を参照すると、本発明のエネルギー吸収シート材を形成するために使用することができる糸(thread)が示されている。最初に図１４を参照すると、エネルギー吸収材から作成された管状コア５１を含む押出し品５０が示されている。これは長尺物として押し出される。コア５１はそれ自身の外皮５２に封入される。
【００６５】
糸５０Ａの代替的形態を図１５に示す。それは、外皮５２がずっと厚いことを除いては、図１４に示されたものと事実上同一である。被覆５２はコア５１とは異なる材料とすることができる。
【００６６】
図１６はさらなる代替的糸５０Ｂを示す。それはエネルギー吸収材から作成された中空中心コア５７を有する押出し管状部材５６である。
【００６７】
糸または繊維を作成する任意の適切な方法を使用することができる。これらは押出し、同時押出し、押出しおよび被覆、または引抜成形（プルトルージョン）を含む。図１６に示した糸の代替として、管状部材５０Ｂは、別の材料の中心コアの周囲に、いずれかのエネルギー吸収材から作成することができる。この他の材料は、いずれかの適切なプロセスを使用して形成された糸または繊維とすることができる。単なる例として、中心繊維をエネルギー吸収材の浴中に引き通し、次いでそれに被覆５０Ｂを形成させることができる。これを引抜成形技術とすることができる。中心コアは追加の引張強度を与え、仕上げ糸が伸張しすぎたり切れるのを防止するのに役立つ。
【００６８】
図１７および１８は、図１４〜１６に示したエネルギー吸収糸を使用して本発明のエネルギー吸収シートを形成することのできる、二つの代替的方法を示す。最初に図１７を参照すると、図１４〜１６に示したような多数の糸６１が上部シート６２と下部シート６３との間に挟持されているのが分かる。糸は、横糸方向にだけ図示するようにジグザグ形に形成される。別の実施形態では、それらは縦糸および横糸の両方向に配設することができる。シート６２および６３は織物材料から形成し、エネルギー吸収材の糸６１に付着させることが好ましい。
【００６９】
図１８は、上部シート６２と下部シート６３との間に挟持された、コイル状に形成された図１４〜１６に示したようなエネルギー吸収糸を使用して作成される、代替形態のエネルギー吸収シートを示す。コイル６１は横糸方向にだけ示されているが、別の実施形態ではそれらは縦糸および横糸の両方向にすることができる。コイル６１に付着されるシート６２および６３は、織物材から作成することが好ましい。
【００７０】
糸６１内のエネルギー吸収材は衝撃中に衝撃力を吸収し、その負荷を拡散させる。同時押出し品内のエネルギー吸収材は、衝撃時に機械的性質が変化するダイラタントコンパウンドなどの歪み速度感応材であることが好ましい。好適な材料は、デュオライト球体をはじめとする歪み速度感応材の軽量バージョンであろう。好適な材料は、ダウ・コーニングによってＮｏ．３１７９として販売されている材料またはその軽量バージョンなどのジメチルシロキサンヒドロ末端ポリマーである。
【００７１】
材料の押出し品または同時押出し品６１は包封せず、生の変性ダイラタント材料を適正な条件に曝すことによって形成される、それら自体の外皮によって収容することが好ましい。例えば、材料を空気に曝すか、またはそれを別の材料に浸漬するか、またはそれを紫外光に曝露させ、こうして外皮を形成させる。シリコン化合物の類は外皮を形成するが依然としてコアは可撓性のままであることが知られている。これの一例は標準的シリコン封止材であろう。
【００７２】
図１９は、一対の相隔たる（通常加熱された）ローラ７０および７１を有する機械またはロール圧延機を使用して、本発明のエネルギー吸収シート材を製造する一方法を示す。図１〜９に示したような二層のキャリヤー材７２および７３がローラ７０および７１の間に送られる一方、一層のダイラタントコンパウンド７４もまたローラ７０および７１の間ならびに層７２および７３の間に送られる。ローラはダイラタントコンパウンド７４をキャリヤー層７２および７３内に圧着する。「Ｘ」は二つの層７２および７３が一つに圧縮される締付け度を示す。ローラ７０および７１から出てくる、ダイラタントコンパウンド７４を含浸して形成されたシート７５が、その通常の厚さに戻ることに注目されたい。
【００７３】
必要ならばシート７５にさらなる圧力を加えてダイラタント材料７４をそれに押し込むのを助けるために、別の組のローラ（図示せず）を第一組の下流に設けることができる。ダイラタント材料は二つのシート７２および７３を一緒に保持するのを助ける。
【００７４】
図２０は、ローラ７０および７１の間に送られるダイラタントコンパウンド７４の層内に球体７６が追加的に導入される、本発明のエネルギー吸収シート７５を製造する方法を示す。これらの球体７６は、ローラ７０および７１の下流側から出てくる仕上げシート材７５に追加の弾性を提供する。それ以外では、該製造方法は、図１９に関連して記載したものと同じである。
【００７５】
今、図面の図２１および２２を参照すると、ダイラタント材料が充填されたスペーサ材料から加熱成形された肘当てパッド８０が示されている。成形されたパッド８０は、快適性および可撓性を高めるのに役立つ多数の頂点８１をその長さに沿って有する。頂点８１はまた、衝撃エネルギーを吸収しかつ分散するのにも役立つ。
【００７６】
しかし、パッド８０は、図３および４に示したような発泡材から成形することができる。
【００７７】
パッドの厚さは、必要な場所により大きい防護を提供するために変化させることができる。例えば、図２２から、上部領域８２は下部領域８３より厚く、それは、表面に近い着用者の骨から遠くに負荷を分散するのに役立つ。
【００７８】
図２１および２２に示したパッドを製造するために、例えば図１または５に示したようなシート状のスペーサ材が生の状態で金型に挿入される。材料は次いで熱硬化される（通常約１５０℃で）。約５分後に、それは金型から取り外され、冷却される。「熱硬化」材はその成形された形状を維持し、要求レベルの弾性を持つ。その後、成形された形状に、すでに述べた方法でダイラタント材料が一体化または含浸される。
【００７９】
図２１に示すような成形部品を製造する代替法は、キャリヤーの繊維およびダイラタントコンパウンドを加熱した金型内に配置し、次いでそれを閉じて圧縮するものである。数分後、ダイラタントコンパウンドは金型の適切な領域に流動し、またキャリヤー材も「熱硬化」される。成形された部品を金型から取り外し、冷却させた後、その後に必要となるポストトリミングまたは被覆の準備のために仕上げることができる。このプロセスは、より複雑な成形品を製造するのに特に適している。三次元形状および厚さは、その最終用途によって変化させることができることに注目されたい。単一熱プレス工程のコストは、一つまたはそれ以上の射出成形部品およびその後のそれらの組立を必要とする他の防具の例よりかなりのコスト節約をもたらす。
【００８０】
同じ熱プレス製造方法を使用して、より少量のダイラタント材料が金型に配置された場合、それは成形される部品の全体に含浸しない。この方法で、「厚い」中心上部８２だけを含浸することが可能になる。次いでキャリヤー材の非含浸部分を使用して、成形された防具を衣類に付着させることができる。この技術のさらなる派生版を使用して、成形防具のダイラタントコンパウンドの品質を変化させることが可能である。例えば、防具の大部分に対し、重要な中心部分あるいは肘関節の真上の部分に使用するものよりずっと軽いダイラタントコンパウンドを使用することができる。この方法で、同一金型を様々な用途に適するように変更することができる。さらなる製造方法は、ダイラタント材料を注入することである。
【００８１】
上述した方法はまた、多層キャリヤー材にも、あるいは図７に示したような裏当て発泡体または六角型スペーサ材にも使用することができる。
【００８２】
試験結果：
欧州オートバイＣＥ規格試験第ＥＮ１６２１号を受けたときに、図２１および２２に示した上記の熱硬化製品のサンプルは、１６．２Ｋｎの結果を達成した。比較として、同一形状の完全に包封された射出成形部品は１０Ｋｎを達成した。
【００８３】
図２３は、発泡体の裏当て９１を持つ硬質外郭９０を含む公知の防弾衣の断面図である。本発明のエネルギー吸収材から作成されたインサート９２が、外郭９０と発泡体裏当て９１との間のポケット９３に挿入される。したがって本発明のシート材は、既存の防具の性能を高めるのを助けるために使用することができ、したがって完全な設計変更の必要性が回避される。インサートは、既存の防具への適合プロセスを容易にするために、任意の所要形状に切断することができる。インサートは既存の製品に組立中に容易に組み込むことができる。これらの単純なインサートにより、かなりの衝撃性能の改善が示された。
【００８４】
試験結果：
欧州オートバイＣＥ規格試験第ＥＮ１６２１号を使用し、５０ジュールのエネルギー、５ｋｇの質量、および５０ｍｍ半径のマンドレルを用いて、英国ケタリングにてＳＡＴＲＡによって試験が実施された（ＣＥ合格レベルは３５Ｋｎ）。
１）ダイネーゼの肘用防具                      ２２．５Ｋｎ
２）ダイネーゼの肘用防具とインサートＡ        １６Ｋｎ
３）Ｋ２の肘用防具                            ２３．４Ｋｎ
４）Ｋ２の肘用防具とインサートＡ              １７．２Ｋｎ
【００８５】
インサートＡは、軽量充填材のデュオライト球体入りのダウ・コーニングのダイラタント材料Ｎｏ．３２３３を含浸した、スコット・アンド・ファイフ製のＮｏ．９０．０４２．００２．０２の７０ｍｍ×７０ｍｍ×４．５ｍｍ厚さのスペーサ材であった。インサートＡは肘用防具の硬質外郭の後部に配置した。
【００８６】
上記の結果は、本発明の材料を単純なインサートとして使用すると約３０％改善することを示し、インサートは防具の重量を３０ｇ追加しただけである。
【００８７】
図２４は、上で詳述した規格試験手順ＥＮ１６２１を受けたときに、本発明の材料から作成された発泡体サンプル１〜３から得られた試験の結果を示す。
【００８８】
グラフ４は、私の以前の特許出願に係る包封されたダイラタントコンパウンドを含む成形肘当てパッドに対して実行された制御試験である。達成された結果は１０Ｋｎよりほんの少し低く、素晴らしい結果である。（ダイネーゼの肘当てパッドのような典型的なオートバイ用製品は最良の結果で２２．５Ｋｎ、平均結果で約２８〜３０Ｋｎを達成する。）最良の結果は、パッドが最大限の防護を提供する肘関節の真上に直接衝撃力を加えることによって得られた。
【００８９】
グラフ１は、ダウ・コーニングによってＮｏ．１５４５５−０３０として製造された、彼らの化合物Ｎｏ．３１７９の軽量バージョンでありかつデュオライト球体を含む軽量ダイラタントコンパウンドを含浸した、連続気泡セルロース発泡体（大きいセルサイズ０．５ｍｍ〜３ｍｍ）を使用して得られた結果を示す。
【００９０】
ダイラタントコンパウンドを含浸しない発泡体が、非常に高い結果、おそらく１００Ｋｎを達成することに注目されたい。また、グラフ１は、有益な二つのピークを持つこと、かつそれらを得るために本発明のシート材の構成を変化させることができることにも注目されたい。
【００９１】
グラフ２は、同じ軽量ダイラタントコンパウンドを含浸した異なるセルロース発泡体の結果を示す。これは１〜１．５ｍｍの小さいセルサイズを持ち、ピークの力の程度は８．９Ｋｎであった。グラフは依然として特徴的な二重ピーク形状を持つこと、および第二のピークが第一のピークよりずっと高いことに注目されたい。これは、サンプルが壊れ始め、最悪の事態にさしかかっているためである。保護被覆を持つより強い発泡キャリヤー材（すなわちポリウレタン発泡体）は、この高い第二のピークを除去するはずである。
【００９２】
グラフ３は、デュオライト球体を組み込んだダウ・コーニング３１７９ダイラタントコンパウンドの軽量誘導体を含浸した、小さいセルサイズの発泡キャリヤーを使用して得られた結果を示す。この発泡体のセルサイズは１ｍｍ未満であり、４．２Ｋｎのピーク力を達成したことが分かる。このグラフは再び特徴的な二重ピークを持つが、異なる組合せのダイラタントコンパウンドおよび小さいセルサイズのため、第二のピークは第一よりごくわずかに高いだけである。
【００９３】
この方法により、用途によって異なるキャリヤー材および異なるダイラタントコンパウンドを使用することによって、異なる用途向けに本発明のエネルギー吸収材を変更することが可能である。また、各層が異なる速度／力のエネルギー方式に対処することができるように、材料を層化することも可能である。
【００９４】
図２５は、エネルギー吸収シート材をスポーツの状況で使用することのできる様々な方法を示す。図は、フットボール選手のブーツ９５、足首９６、かかと９７、およびすね領域９８を示す。
【００９５】
図示するように、すね９７は、本発明のエネルギー吸収シート裏当て１００付きの剛性外郭９９を含む、防護用すね当てパッド９８で覆われている。
【００９６】
かかと領域９７および足首９６の下方部分は、図８に示すような本発明のエネルギー吸収材から作成されたエネルギー吸収防具１０１によって防護される。図示した防具１０１は、かかとまたは足首領域における蹴りのエネルギーを吸収するダイラタント材料を充填しかつ／またはそれに関連する、その表面に形成された多数のバブル１０２を有する。
【００９７】
本発明のエネルギー吸収材から作成された別の防具１０３は、ブーツ９５内の着用者の足の上に配置され、その領域に加えられる蹴りまたは他の圧力の結果としての中足骨の損傷を防ぐ。
【００９８】
図示したブーツ９５はまた、ブーツのかかとの底に挿入された、例えば図７に示した本発明の六角形材料から作成することができる衝撃吸収体１０４をも含む。
【００９９】
上述した本発明のシート材の例は全て、エネルギー吸収材が包封外被内に含まれないので、私の元の特許とは異なる。
【０１００】
弾性キャリヤーは、ダウ・コーニング（登録商標）８４、Ｚ６０７０ならびにサイロフ（登録商標）２３Ａ触媒および３４８１基材および８１Ｔ触媒などの保護コーティングで被覆することが可能である。これらのようなコーティングを、いずれかの適した方法で適用することができる。また、ダイラタント材料の表面と実際に反応するコーティングを使用することも可能である。これらは保護層を提供するだけでなく、ダイラタント材料の表面と架橋して、その表面をさらに保護する。しかし、表面を保護し、あるいはその上に保護外皮を形成する代替的方法を使用することができる。単なる例として、これは、適正な条件に曝されたときに余分の架橋または保護外皮を形成するように材料を変化させることによって達成することができる。しかし、保護コーティングは例えば、放射線架橋ポリオレフィンに結合された放射線架橋フルオロポリマーであるレイケム４４スペックワイヤのそれと同様とすることができる。
【０１０１】
保護コーティングは、本発明の材料をドライクリーニング等にみられるような潜在的に有害な化学薬品から保護するのを助ける。
【０１０２】
好適なエネルギー吸収材は歪み速度感応材料であり、衝撃時に上述のように機械的性質が変化するダイラタントコンパウンドを含む。そのようなダイラタントコンパウンドに加えて、エネルギー吸収材は潤滑剤（例えば可塑剤または希釈剤）、充填材（例えば増粘剤）または類似物をも含むことができる。好適なダイラタント材料は、有機シリコンポリマーを含有するホウ素またはポリボロシロキサンを含む。ダイラタントを持つ代替ポリマーは、キサンタンガム、グアールガム、ポリビニルアルコール／四ホウ酸ナトリウムのみならず、他の水素結合高分子化合物をも含む。適切なダイラタント材料の例はＷＯ００／４６３０３に開示されており、その開示を参照によってここに組み込む。
【０１０３】
好適なポリボロシリキサンはボロシロキサンコポリマーであり、ホウ酸またはホウ酸エステルのシラノール末端ポリジ（アルキルおよび／またはアリール）シロキサンによる縮合によって調製することができる。
【０１０４】
好適なボロシロキサンコポリマーのシロキサン基は式―（ＯＳｉＲ1Ｒ2）−を持つ。ここでＲ1およびＲ2は同一であるかまたは異なることができ、各々独立に置換または非置換アルキル基またはアリール基とすることができる。好適なそのようなアルキル基は１ないし６個の炭素原子を含み、さらに好適には１、２、３、４または５個の炭素原子を含む。好適な置換アルキル基はヒドロフルオロアルキル基である。好適な実施形態では、Ｒ1およびＲ2の一方または両方がメチル、フェニル、または１，１，１，トリフルオロプロピル基である。好適なシロキサン基は次のもの、すなわち−（ＯＳｉＭｅＰｈ）−、−（ＯＳｉＭｅ2）−、−（ＯＳｉＰｈ2）−、および−（ＯＳｉ（ＣＨ2ＣＨ2ＣＦ3）Ｍｅ）−を含み、ここでＭｅはメチル基であり、Ｐｈはフェニル基である。
【０１０５】
本発明の実施に使用するボロシロキサンコポリマーは、各々置換基Ｒ1およびＲ2の異なる組合せを持つ二種類以上のシロキサン基を含むことができ、シロキサン基は式―（ＯＳｉＲ1Ｒ2）n−をブロックまたは単位とすることが好ましい。ここでｎは４以上、５０以下の整数である。好適なそのようなポリシロキサン単位は、（ＯＳｉＭｅＰｈ）n、（ＯＳｉＭｅ2）n、（ＯＳｉＰｈ2）n、（ＯＳｉ（ＣＨ2ＣＨ2ＣＦ3）Ｍｅ）n、［（ＯＳｉＭｅ2）a（ＯＳｉＭｅＰｈ）b］nおよび［（ＯＳｉＭｅ2）a（ＯＳｉＰｈ2）b］nを含み、ここでｎは上に定義した通りであり、ａおよびｂは１以上、４９以下の整数であり、ａ＋ｂ＝ｎである。［（ＯＳｉＭｅ2）a（ＯＳｉＭｅＰｈ）b］nおよび［（ＯＳｉＭｅ2）a（ＯＳｉＰｈ2）b］nにおいて、二種類のシロキサン基はポリマー鎖内に交互にまたは無作為に配置することができる。
【０１０６】
本発明に使用する好適なボロシロキサンコポリマーは、ダウ・コーニング（登録商標）３１７９ダイラタントコンパウンドおよびダウ・コーニング（登録商標）Ｑ２−３２３３バウンシングパテに含まれるものである。
【０１０７】
適切な潤滑剤の例はシリコーン油、脂肪酸、脂肪酸塩、および炭化水素グリースを含む。適切な充填材は、シリカ、シリカおよび／または高分子微小球体、フェノール樹脂、熱可塑性プラスチック材、セラミック材、金属、およびパルプ材などの固体微粒子および繊維状充填材を含む。
【０１０８】
本発明の実施に使用する適切なダイラタント材料は、ダウ・コーニング（登録商標）３１７９ダイラタントコンパウンドおよびダウ・コーニング（登録商標）Ｑ２−３２３３バウンシングパテである。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明のエネルギー吸収シートの一部を形成する一タイプのキャリヤー材を示す斜視図。
【図２】本発明のエネルギー吸収シートを形成するために図１に示したキャリヤー材にダイラタントコンパウンドを付加した後の断面図。
【図３】本発明のエネルギー吸収材の代替形態を示す部分断面斜視図。
【図４】図３に示した材料と同様であるが、そこに孔が形成された状態を示す図。
【図５】別のタイプのキャリヤー材の斜視図。
【図６】本発明のエネルギー吸収シートを形成するために図５に示したキャリヤー材にダイラタントコンパウンドを付加した後の断面図。
【図７】本発明のエネルギー吸収シートの一部を形成する、六角形の孔を持つさらに別のタイプのキャリヤー材の斜視図。
【図８】バブルが形成された別のタイプのキャリヤーの断面図。
【図９】キルティングキャリヤー材の形のさらに別のキャリヤーの断面図。
【図１０】本発明のエネルギー吸収材用のエネルギー吸収モジュールの断面図。
【図１１】無作為に配設された図１０に示した複数のモジュールを使用する本発明に係る一形態のエネルギー吸収材の断面図。
【図１２】図１１に示したものと同様であるが、モジュールが軸方向に整列した、代替的形態のエネルギー吸収材の図。
【図１３】異なる形のモジュールを使用した本発明に係る代替的形態のエネルギー吸収材の断面図。
【図１４】本発明の代替型のエネルギー吸収材を形成するために使用することのできる一形態のエネルギー吸収押出し品を示す図。
【図１５】代替形態の押出し品の斜視図。
【図１６】さらに別の形態の押出し品の図。
【図１７】図１４〜１６に示した押出し品を本発明のエネルギー吸収材に組み込むことのできる方法を示す。
【図１８】本発明に係るエネルギー吸収材の代替的形態を示す図。
【図１９】本発明の第一形態のエネルギー吸収材を製造する第一の方法を示す。
【図２０】本発明に係る代替的形態のエネルギー吸収材を製造する方法を示す。
【図２１】本発明のシート状のエネルギー吸収材から成形されるボディプロテクターの斜視図。
【図２２】図２１に示したボディプロテクターの断面図。
【図２３】既存の防護服に使用することのできる、本発明の材料から作成された防護インサートを示す略断面図。
【図２４】本発明の材料に実効したエネルギー吸収試験の結果を示す図。
【図２５】フットボールの状況における本発明のエネルギー吸収シート材の様々な用途を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年5月28日(2004.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔隙または空洞を持つ弾性キャリヤーを含み、前記キャリヤーがダイラタント材料で被覆または含浸させてなる可撓性エネルギー吸収材。
【請求項２】
前記ダイラタント材料がダイラタントコンパウンドである請求項１に記載の材。
【請求項３】
前記キャリヤーがスペーサ材である請求項１に記載の材。
【請求項４】
前記弾性キャリヤーは、一対の被覆層の間に挟持された弾性コアを含むスペーサファブリックである請求項１に記載の材。
【請求項５】
前記弾性コアが糸の層からなり、前記被覆層が多数の開口を有する請求項４に記載の材。
【請求項６】
前記糸が弾性パイルに織成されている請求項５に記載の材。
【請求項７】
前記糸が弾性パイルに編組されている請求項５に記載の材。
【請求項８】
各被覆層の外面に多数の圧縮性バブルが形成されている請求項４に記載の材。
【請求項９】
圧縮性コアに細長い中空チャネルが形成されている請求項４に記載の材。
【請求項１０】
前記弾性キャリヤーが発泡材から形成されている請求項１に記載の材。
【請求項１１】
前記弾性キャリヤーがフリース材である請求項１に記載の材。
【請求項１２】
一対の被覆層の間に挟持されたダイラタントコンパウンドから作成された個別モジュールの弾性コアを含む可撓性エネルギー吸収材。
【請求項１３】
前記モジュールが圧縮性コア内に無作為に配設される請求項１２に記載のエネルギー吸収材。
【請求項１４】
前記モジュールは前記シートの幅全体にわたって軸が整列した列状に配設される請求項１２に記載のエネルギー吸収材。
【請求項１５】
前記モジュールが平行な細長い中空管状部材を含む請求項１２に記載のエネルギー吸収材。
【請求項１６】
各モジュールがその上に被覆層を有する請求項１２に記載のエネルギー吸収材。
【請求項１７】
前記被覆層が前記ダイラタント材料の硬質外皮である請求項１６に記載のエネルギー吸収材。
【請求項１８】
前記モジュールが球形である請求項１２に記載のエネルギー吸収材。
【請求項１９】
圧縮性層に織成または編組されるダイラタントコンパウンドから形成された糸を含むエネルギー吸収材。
【請求項２０】
前記圧縮性層が支持材の一対の相隔たるシート間に収容される請求項１９に記載のエネルギー吸収材。
【請求項２１】
前記糸がその上に被覆層を有する請求項１９に記載の材。
【請求項２２】
前記被覆層がダイラタント材料の硬質外皮である請求項２１に記載の材。
【請求項２３】
ダイラタントコンパウンドがジメチルシロキサンヒドロ末端ポリマーである請求項１、１２又は１９に記載のエネルギー吸収材。
【請求項２４】
ダイラタントコンパウンドがその中にデュオライト球体または軽量充填材を有する請求項１、１２又は１９に記載のエネルギー吸収材。
【請求項２５】
前記ダイラタントコンパウンドがダウ・コーニング３１７９である請求項１、１２又は１９に記載のエネルギー吸収材。
【請求項２６】
ダイラタント材料を加熱してそれを通常の半固体状態から流動可能な形態に変換するステップと、前記流動可能な材料を前記弾性キャリヤー内に組み入れて前記キャリヤーに前記ダイラタント材料を含浸させるステップからなる、ダイラタント材料を内部に持つ弾性キャリヤーを含むエネルギー吸収材を製造する方法。
【請求項２７】
前記ダイラタント材料を１５０℃まで加熱する請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記ダイラタント材料を、中に孔隙または空洞がある材料の一対の相隔たるシートの間および次いで一対の加熱ローラの間に送り込み、前記加熱ローラが前記ダイラタント材料を前記相隔たるシートの材料の孔隙内に押し込み、ダイラタント材料を内部に持つ前記エネルギー吸収シートが前記ローラから出てくるように構成された請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記キャリヤーが発泡材であり、前記流動可能なダイラタント材料が約１５０℃で圧力下で発泡材内に押し込まれる請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
溶剤を使用してダイラタント材料の粘度をその通常の半固体状態から流動性発泡体に低減するステップと、薄めたダイラタント材料をキャリヤーに注ぎ込むステップと、形成されたシート状のエネルギー吸収材から最終的に溶剤を除去するステップとからなる、ダイラタント材料を含浸した弾性キャリヤーを含むエネルギー吸収材を製造する方法。
【請求項３１】
前記材に熱を加えることによって前記材から前記溶剤を蒸発させる請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記溶剤がプロパノール、イソプロピルアルコール、メタノール、ジクロロメタン、トリクロロメタン、またはそれらの混合物である請求項３１に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
好ましくは、圧縮性層は間隔を置いて配置された一対のシート状の支持材の間に含まれ、糸（thread）はその上に被覆層を有し、それはダイラタントコンパウンドのより硬質の表皮、または別個の層とすることができる。また、前記被覆層は分離した層とすることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
糸は中空とすることができる。また、糸は繊維コアを有するものとすることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
また、本発明はさらなる観点によれば、ダイラタント材料を加熱してそれを通常の半固体状態から流動可能な形態に変換するステップと、前記流動可能な材料を前記弾性キャリヤー内に組み入れて前記キャリヤーに前記ダイラタント材料を含浸させるステップからなる、ダイラタント材料を内部に持つ弾性キャリヤーを含むエネルギー吸収材を製造する方法が提供される。
好ましくは、前記ダイラタント材料を１５０℃まで加熱する。
また、ダイラタント材料を、中に孔隙または空洞がある材料の一対の相隔たるシートの間および次いで一対の加熱ローラの間に送り込み、前記加熱ローラが前記ダイラタント材料を前記相隔たるシートの材料の孔隙内に押し込み、ダイラタント材料を内部に持つ前記エネルギー吸収シートが前記ローラから出てくるようにすることができる。
あるいは、キャリヤーが発泡材であり、流動可能なダイラタント材料が約１５０℃で圧力下で発泡材内に押し込まれる。
本発明は、溶剤を使用してダイラタント材料の粘度をその通常の半固体状態から流動性発泡体に低減するステップと、薄めたダイラタント材料をキャリヤーに注ぎ込むステップと、形成されたシート状のエネルギー吸収材から最終的に溶剤を除去するステップとからなる、ダイラタント材料を含浸した弾性キャリヤーを含むエネルギー吸収材を製造する方法がさらに提供される。
前記シート材に熱を加えることによってシート材から溶剤を蒸発させることができる。
好ましくは、前記溶剤がプロパノール、イソプロピルアルコール、メタノール、ジクロロメタン、トリクロロメタン、またはそれらの混合物である。
本発明の材料は、潤滑材および／または充填材をさらに含むことができる。
一つの実施例において、ダイラタント材料はボロシロキサンコポリマーのようなポリボロシロキサンであり、ボロシロキサンコポリマーが各々式（ＯＳｉＲ1Ｒ2）の複数のシロキサン基を含み、ここでＲ1およびＲ2は同一であるかまたは異なることができ、各々独立に置換または非置換アルキル基またはアリール基である。
このましくは、前記アルキル基が１ないし６個の炭素原子を含み、前記Ｒ1およびＲ2の一方または両方がメチル基、フェニル基、または１，１，１，トリフルオロプロピル基である。
前記シロキサン基の各々は式（ＯＳｉＭｅＰｈ）、（ＯＳｉＭｅ2）、（ＯＳｉＰｈ2）、または（ＯＳｉ（ＣＨ2ＣＨ2ＣＦ3）Ｍｅ）とすることができる。
前記ボロシロキサンコポリマーは、各々置換基Ｒ1およびＲ2の異なる組合せを持つ二種類以上のシロキサン基を含むことができる。
好ましくは、前記シロキサン基が式（ＯＳｉＲ1Ｒ2）nをブロックまたは単位とするものであり、ここでｎが４より大きいか等しく、５０より小さいか等しい整数である。前記ボロシロキサンコポリマーが式（ＯＳｉＭｅＰｈ）n、（ＯＳｉＭｅ2）n、（ＯＳｉＰｈ2）n、（ＯＳｉ（ＣＨ2ＣＨ2ＣＦ3）Ｍｅ）n、［（ＯＳｉＭｅ2）a（ＯＳｉＭｅＰｈ）b］nまたは［（ＯＳｉＭｅ2）a（ＯＳｉＰｈ2）b］nのポリシロキサン単位を含み、ここでｎは上記に定義した通りであり、ａおよびｂは１より大きいか等しく、４９より小さいか等しい整数であり、ａ＋ｂ＝ｎであるのが適当である。
前記潤滑材はシリコーン油、脂肪酸、脂肪酸塩、または炭化水素グリースとすることができる。
前記充填材は、シリカ、シリカおよび／または高分子微小球体、フェノール樹脂、熱可塑性プラスチック材、セラミック材、金属、またはパルプ材のような固体微粒子または繊維状充填材とすることができる。
今から、本発明を、単なる例として添付の図面を参照しながら説明する。
【国際調査報告】
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