【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于头部保护装备的能量吸收材料以减少佩戴者头部在多个方向上的线性冲击和角向冲击，特别是基于聚氨酯的能量吸收材料，其被构造成多个设置在头部保护装备的至少与佩戴者头部相邻的内表面上的三维(3-d)插件。本专利技术还涉及一种用于制造能量吸收材料的方法、相应的3-d插件以及包括该插件的头部保护装备。
技术介绍
1、头盔是一种主要的头部保护装备，用于许多户外活动(如自行车运动)以减轻头部损伤。虽然颅骨骨折和脑震荡是自行车运动中最常见的两种头部损伤，但大多数商用头盔主要侧重于颅骨保护，而对脑震荡损伤的关注较少。直接冲击造成的头部损伤可分为线性冲击或角向冲击。如颅骨骨折和颅内出血的头部损伤主要由线性冲击引起，脑震荡和弥漫性轴索损伤(dai)主要与角向冲击有关。在现实世界的事故场景中，大多数冲击都是斜向冲击：线性冲击和角向冲击的结合。因此，针对角向冲击的保护与针对线性损伤的保护同等重要。
2、自行车头盔包括外壳和内层(内衬或衬垫)。外壳通常由刚性聚碳酸酯(pc)壳外部部分和柔性发泡聚苯乙烯(eps)泡沫内部部分制成。内层展示了各种设计，其中一些设计旨在减少角向冲击。
3、peter halldin等人在2012年11月公告的美国专利号8,578,520中公开了一种用于处理角向冲击的传统设计，描述了一种具有能量吸收外壳和位于能量吸收外壳内部的滑动促进件的头盔。在该专利公开中，滑动促进件是具有四个固定构件或弹性体的滑动件。滑动促进件安装在头盔装置上，滑动件可以侧向移动一定距离。在冲击过程中，转动能可通过滑动
4、fredrik hallander等人在2017年9月公布的国际专利申请公开号wo2017151028中公开了另一种用于处理角向冲击的常规设计，其描述了放置在头盔内部周围的衬垫。该专利公开中的衬垫由可拉伸的外部织物层、润滑硅胶和位于凝胶和外层之间的膜层制成。润滑凝胶提供剪切运动以减少斜向冲击。膜层具有低摩擦，允许在斜向冲击过程中与外层的滑移运动。然而，据报道带有这种衬垫的头盔在一定角度下无法提供足够的角向保护，因此阻止了全方位保护。
5、james a.chilson等人在2015年2月公布的美国专利申请公开号us20150047110中公开了另一种解决角向冲击的常规设计，其描述了可以围绕头盔内部放置的蜂窝状插件。该插件的蜂窝形状提供了头盔的高透气性和低密度。每个蜂窝都是中空的，允许了冲击过程中的塌陷和变形，从而减少线性力和角向力。然而，在专利公开中没有提供与其他旋转保护技术的横向比较和可靠的测试。因此，保护性能仍然不清楚。此外，蜂窝插件是刚性的，可能划伤佩戴者的头部，造成佩戴者的不适。细胞状结构需要高精度的成型和热焊接技术，这增加了制造成本。
6、因此，需要一种用于头部保护装备的能量吸收机制的改进的材料和设计，以消除或至少减少上述缺点和问题。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的第一方面提供了一种包括多个三维插件的头部保护装备。示例性地，多个三维插件由能量吸收材料制成，所述能量吸收材料为由至少两种组分组成的基于聚氨酯的复合物，至少两种组分中的第一组分包含一种或更多种异氰酸酯、一种或更多种扩链剂和任选的增塑剂；至少两种组分中的第二组分包含至少一种羟基封端的多元醇、催化剂、发泡剂、表面活性剂和聚烯烃。本专利技术的头部保护装备与设置在头部保护装备至少一个表面上的多个三维插件协同工作，以处理头部保护装备上的角向冲击，这可减少脑震荡对佩戴者头部的影响。
2、在某些实施方案中，基于聚氨酯的复合物被配制成具有0.3g/cm3至0.5g/cm3的密度。
3、在某些实施方案中，基于聚氨酯的复合物被配制成具有等于或低于30kn的穿透力。
4、在某些实施方案中，头部保护装备的至少一个表面包括头部保护装备的内表面。
5、在某些实施方案中，由能量吸收材料制成的多个三维插件设置在头部保护装备的内表面上，并构造成多个中空构件。
6、在某些实施方案中，通过将第一组分和第二组分的均匀混合物在升高的温度、升高的压力下置入模具中持续一段时间直到形成“布丁状”三维结构，多个三维插件被构造成多个中空构件。
7、在某些实施方案中，多个中空构件在空间上分布在头部保护装备的内表面上。
8、在某些实施方案中，每个中空构件具有与其他中空构件相同的形状和尺寸(即，长度、宽度、高度、顶表面积/底表面积和/或侧表面积)。
9、在其他实施方案中，一些中空构件可具有与其他中空构件不同的形状和/或尺寸。
10、在某些实施方案中，一个或更多个中空构件的形状为圆柱形、近圆柱形或截头圆锥形。
11、在某些实施方案中，圆柱形、近圆柱形或截头圆锥形中空构件中的每一个具有约9.33mm至约15mm的顶表面直径或底表面直径。
12、在某些实施方案中，截头圆锥形中空构件的底表面大于其顶表面。
13、在某些实施方案中，截头圆锥形中空构件具有约10.67mm至约15mm的平均底表面直径和约9.33mm至约13.5mm的平均顶表面直径。
14、在某些实施方案中，圆柱形、近圆柱形或截头圆锥形中空构件中的每一个具有与另一个相同的侧表面积和从约6mm至约10mm的侧高。
15、在某些实施方案中，每个中空构件具有至少一个开口端和腔。
16、在某些实施方案中，一个或更多个中空构件具有两个相对的开口端。
17、在某些实施方案中，头部保护装备的内表面具有泡沫层作为支承中空构件的基底的基底层，且多个中空构件设置在泡沫层上。
18、在某些实施方案中，头部保护装备内表面的泡沫层由发泡聚苯乙烯(eps)泡沫制成。
19、在某些实施方案中，基底层被构造成碗状或半球形。
20、在某些实施方案中，基底层被构造成条状结构。
21、在某些实施方案中，基底层具有约2mm至约5mm的厚度。
22、在某些实施方案中，基底层上两个相邻中空构件之间的最短距离为约1mm至约2mm。
23、在某些实施方案中，中空构件的底表面面向头部保护装备的内表面，而中空构件的顶表面面向佩戴者的头部。
24、在某些实施方案中，中空构件可针对由施加在三维插件上的一轴、二轴或三轴运动产生的线速度或角速度或加速度而变形(可压缩)和/或反应于由施加在三维插件上的一轴、二轴或三轴运动产生的线速度或角速度或加速度。
25、根据本专利技术各种实施方案的头部保护装备包括但不限于安全头盔、防撞帽、自行车头盔、摩托车头盔、骑马头盔和登山头盔。
26、本专利技术的第二方面提供了一种用于制造在本文所述的第一方面和/或某些实施方案中所述的能量吸收材料的方法，其本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种头部保护装备，所述头部保护装备包括多个由能量吸收材料制成的三维插件，所述能量吸收材料是基于聚氨酯的复合物，所述基于聚氨酯的复合物由至少两种组分构成，所述至少两种组分中的第一组分包含一种或更多种异氰酸酯，和一种或更多种扩链剂；所述至少两种组分中的第二组分包含至少一种羟基封端的多元醇、催化剂、发泡剂、表面活性剂和聚烯烃，所述多个三维插件设置在所述头部保护装备的至少内表面上以在其上形成能量吸收层，所述多个三维插件在空间上分布在所述头部保护装备的所述至少内表面上。
2.根据权利要求1所述的头部保护装备，其特征在于，所述基于聚氨酯的复合物被配制成具有0.3g/cm3至0.5g/cm3的密度并且具有等于或低于30kN的穿透力。
3.根据权利要求1所述的头部保护装备，其特征在于，所述多个三维插件被构造成多个中空构件。
4.根据权利要求3所述的头部保护装备，其特征在于，每个所述中空构件具有与其他中空构件相同或不同的形状和/或尺寸。
5.根据权利要求4所述的头部保护装备，其特征在于，一个或更多个中空构件的形状为圆柱形、近圆柱形或截头圆锥形。<...
【技术特征摘要】
1.一种头部保护装备，所述头部保护装备包括多个由能量吸收材料制成的三维插件，所述能量吸收材料是基于聚氨酯的复合物，所述基于聚氨酯的复合物由至少两种组分构成，所述至少两种组分中的第一组分包含一种或更多种异氰酸酯，和一种或更多种扩链剂；所述至少两种组分中的第二组分包含至少一种羟基封端的多元醇、催化剂、发泡剂、表面活性剂和聚烯烃，所述多个三维插件设置在所述头部保护装备的至少内表面上以在其上形成能量吸收层，所述多个三维插件在空间上分布在所述头部保护装备的所述至少内表面上。
2.根据权利要求1所述的头部保护装备，其特征在于，所述基于聚氨酯的复合物被配制成具有0.3g/cm3至0.5g/cm3的密度并且具有等于或低于30kn的穿透力。
3.根据权利要求1所述的头部保护装备，其特征在于，所述多个三维插件被构造成多个中空构件。
4.根据权利要求3所述的头部保护装备，其特征在于，每个所述中空构件具有与其他中空构件相同或不同的形状和/或尺寸。
5.根据权利要求4所述的头部保护装备，其特征在于，一个或更多个中空构件的形状为圆柱形、近圆柱形或截头圆锥形。
6.根据权利要求4所述的头部保护装备，其特征在于，每个所述中空构件具有至少一个开口端和腔，以及其中所述中空构件的顶表面积小于其底表面积。
7.根据权利要求6所述的头部保护装备，其特征在于，一个或更多个所述中空构件具有两个相对的开口端。
8.根据权利要求3所述的头部保护装备，其特征在于，所述头部保护装备的内表面具有泡沫层作为支承所述中空构件的基底的基底层，以及所述多个中空构件设置在所述泡沫层上，以及其中所述泡沫体层具有能量吸收能力。
9.根据权利要求8所述的头部保护装备，其特征在于，所述基底层被构造成碗状、半球形或条状结构。
10.根据权利要求6所述的头部保护装备，其特征在于，所述中空构件的底表面面向所述头部保护装备的内表面，同时所述中空构件的顶表面面向佩戴者的头部。
11.根据权利要求3所述的头部保护装备，其特征在于，所述中空构件可针对由围绕所述三维插件施加的一轴、二轴或三轴运动产生的线速度或角速度或加速度而变形和/或反应于由...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。