阅读说明：本技术 一种制造柔性抗冲击垫的方法 (Method for manufacturing flexible impact-resistant cushion ) 是由 D·S·泰勒 于 2018-12-05 设计创作，主要内容包括：一种制造主要用于防护服的物品中的柔性抗冲击垫(1)的方法,包括以下步骤。首先,提供冲击吸收材料的片材,例如闭孔泡沫。切割该片材以提供具有垫(1)所需的轮廓的部件(16),然后将该部件(16)切割成多个间隔开的独立的元件(2),将这些元件保持在垫(1)所需的轮廓内。提供第一柔性材料层(3),并且该材料层的一侧粘结到间隔开的独立的元件(2)。通过以下附加步骤使垫(1)的边缘流线型化,该附加步骤可以在将片材(16)切割成多个间隔开的独立的元件(2)之前或在将第一柔性材料层(3)粘结到间隔开的独立的元件(2)之后进行。首先,提供轮廓化的模具(8),该模具限定出具有与垫的一侧上所需的形状互补的形状的凹部(9),以及围绕其周边的至少一部分的流线型边缘(10)。加热冲击吸收材料或模具(8),然后将模具(8)压入其中,以在一侧上模制它以限定所需的形状。较佳地,该方法包括将第二柔性材料层(4)粘结到垫(1)的模制侧的另一步骤。在该第二柔性材料层(4)的粘结期间,垫(1)较佳地支承在屈服表面(23)上,以使垫(1)的模制侧在粘结期间变平。还提供了一种柔性抗冲击垫(1),该垫包括第一柔性材料层(3)和多个间隔开的独立的元件(2),每个元件由冲击吸收材料构成并且粘结到第一柔性材料层(3)的一侧。邻近垫(1)的边缘的至少一些元件(2)围绕垫(1)的周边的至少一部分流线型化。(A method of manufacturing a flexible impact-resistant pad (1) intended primarily for use in items of protective clothing, comprising the following steps. First, a sheet of impact absorbing material, such as a closed cell foam, is provided. The sheet is cut to provide a component (16) having the desired profile of the mat (1), and the component (16) is then cut into a plurality of spaced apart individual elements (2) which are held within the desired profile of the mat (1). A first layer of flexible material (3) is provided and one side of the layer is bonded to the spaced apart individual elements (2). The edges of the mat (1) are streamlined by an additional step which may be carried out before cutting the sheet (16) into a plurality of spaced-apart individual elements (2) or after bonding the first layer of flexible material (3) to the spaced-apart individual elements (2). First, a contoured mold (8) is provided, the mold defining a recess (9) having a shape complementary to the desired shape on one side of the pad, and a streamlined edge (10) around at least a portion of its perimeter. The impact absorbing material or mould (8) is heated and then the mould (8) is pressed into it to mould it on one side to define the desired shape. Preferably, the method comprises the further step of bonding the second layer of flexible material (4) to the moulded side of the mat (1). During the bonding of this second layer (4) of flexible material, the mat (1) preferably bears on the yielding surface (23) to flatten the molding side of the mat (1) during bonding. A flexible impact resistant pad (1) is also provided, the pad comprising a first layer of flexible material (3) and a plurality of spaced apart individual elements (2), each element being of impact absorbing material and bonded to one side of the first layer of flexible material (3). At least some of the elements (2) adjacent the edge of the mat (1) are streamlined around at least a portion of the perimeter of the mat (1).)

一种制造柔性抗冲击垫的方法

技术领域

本发明涉及一种制造柔性抗冲击垫的方法，并且涉及一种通过这种方法制造的层压垫。

背景技术

柔性抗冲击层压件被广泛用作保护材料，该保持材料的垫被结合到衣服和类似物中以形成对人体和动物体的防护服。这种防护服在运动期间使用，例如美式足球、橄榄球和马术运动，以及在穿戴者有受伤危险的其它活动中，例如建筑和其它行业。

垫可以形成衣物的整体部分，并且被缝合或粘结到衣服，例如肩垫，或者被单独提供以固定在服装的袋中，或者作为一种特定服装物件提供，例如通过袜子保持就位的护腿垫。

在WO01/03530中描述了一种制造柔性层压件的方法，该方法包括以下步骤：

1.提供弹性材料的片材，比如闭孔泡沫；

2.使用切割器将片材切割成多个间隔开的、单独的元件，该切割器被压入片材以从中切割；

3使间隔开的元件的一侧突出于设置成将元件保持就位的夹具的表面；

4.从间隔开的、单独的元件之间移除多余的弹性材料；以及

5.通过加热基材以活化施加在单独的元件的所述一侧与基材之间的粘结剂或将元件熔合到基材，将柔性的、可弹性拉伸的基材粘结到单独的元件的一侧。

通过前述方法制作的垫的一个缺点是它们在垫的轮廓周围具有正方形边缘。当结合到衣服中时，因为垫周围的边缘不是流线型的，所以这给衣服带来了不美观的外观。垫的流线型边缘在美学上会更令人愉悦，并且在穿戴垫时也可以减少空气阻挡力和阻力。

发明内容

本发明的目的是提供一种制造具有至少一个流线型边缘的柔性抗冲击垫的方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种制造柔性抗冲击垫的方法，该方法包括以下步骤：

提供冲击吸收材料的片材；

切割片材以提供带有垫所需的轮廓的部件；

将该部件切成多个间隔开的独立的元件；

将所述多个间隔开的独立的元件保持在垫所需的轮廓内；

提供第一层柔性材料层；

将第一柔性材料层的一侧粘结到间隔开的独立的元件；

其特征在于，通过以下附加步骤使垫的边缘的至少一部分流线型化：

提供限定凹部的轮廓化的模具，该凹部具有与垫的一侧上所需的形状互补的三维形状，并且具有围绕其周边的至少一部分的流线型边缘；

加热冲击吸收材料或模具；以及

将模具压入冲击吸收材料中，以在一侧上模制冲击吸收材料，以限定所需的形状。

流线型边缘包括倒圆的、渐缩的或倒角的边缘，并且将它们成形为减少对在垫上流动的空气或水的阻力。当被结合到衣服中时，这种垫可以使穿着该衣服的人的速度或移动的便利性增加。

较佳地，在切割冲击吸收材料的片材之前执行附加步骤，以为该部件提供垫所需的轮廓。这使得能够使用大的冲击吸收材料片材，并且能够使用模具来限定多个单独的模具，每个模具都限定有凹部，从而能够在单次压制中模制多个部件。在压制之后，将模制片材切割以独立模制部件，然后可将模制部件单独进行该方法的其它步骤。

同样较佳地，使用切割器将具有垫所需的轮廓的每个部件切割成多个间隔开的独立的元件，该切割器被压入该部件中以切割通过部件，该切割器适配有存在的排出器，该排出器通过使间隔开的独立的元件从切割器表面突出来。

同样较佳地，切割器包括多个切割器刀片，每个切割器刀片具有安装在板上的多边形或闭合曲线轮廓，排出器包括位于每个切割器刀片内的块，每个块限定在相对于切割器刀片比围绕切割器刀片的板的水平高的水平处的露出表面。

有利地，由切割器刀片制成的整体轮廓类似于垫所需的轮廓，并且作用在围绕垫的周边的元件上的切割器的排出器比作用在其它元件上的那些更大程度地弹出这些周边元件，由此，由从切割器表面突出来的所有元件共同限定的最上表面基本上是平坦的。

同样较佳地，在切割片材之前，冲击吸收材料片材的相对的面中的至少一个覆盖有热熔粘结剂。所述至少一种粘结剂覆盖的面是粘结到第一柔性材料层的所述一侧的表面。替代地，在将第一柔性材料层的所述一侧粘结到冲击吸收材料的所述一个面之前，将热熔粘结剂覆盖到第一柔性材料层的所述一侧上。在任一种情况下，冲击吸收材料的粘结到所述第一柔性材料层的所述一个面较佳地是与模制为使垫流线型的垫的侧部相对的面。这意味着，如果在切割冲击吸收材料的片材之前执行上述附加步骤，那么垫的模制侧就是邻近切割器放置的一侧。

同样较佳地，该方法包括将第二柔性材料层粘结到垫的模制侧的另一步骤。

同样较佳地，第二柔性材料层在经加热的压机中粘结到垫的模制侧。

同样较佳地，在将第二柔性材料层粘结到垫期间，垫被支承在屈服表面上，以使得垫的模制侧在粘结期间能够变平。有利地，屈服表面由海绵材料构成。在粘结期间，垫的模制侧的平坦化确保了第二柔性材料层均匀粘结到元件。替代地，经加热的压机设置有成形压板，该成形压板在第二柔性材料层粘结到其上期间容纳垫的模制侧。

同样较佳地，冲击吸收材料是泡沫。有利地，泡沫是闭孔泡沫。

同样较佳地，抗压材料所粘结到的柔性材料层包括以下至少之一，即，可弹性拉伸的织物、针织织物、机织织物、塑料片材。

根据本发明的第二方面，提供了一种根据本发明的第一方面制造的柔性抗冲击垫。

根据本发明的第三方面，提供了一种柔性抗冲击垫，该柔性抗冲击垫包括第一柔性材料层和多个间隔开的独立的元件，这些元件各自包括冲击吸收材料并且粘结到第一柔性材料层的一侧，其特征在于，邻近垫的边缘的至少一些元件围绕垫的周边的至少一部分流线型化。

附图说明

现在将参考附图借助示例描述本发明的各个方面，附图中：

图1是通过根据本发明的方法制造的垫的示意性剖视图；

图2是柔性抗冲击材料的切割和模制部件的立体图；

图3是图2所示的垫的侧视图；

图4是在本发明的方法中使用的模具的立体图；

图5是在本发明的方法中使用的切割器的立体图；

图6是示出使用如图5所示的切割器将冲击吸收材料的片材切成多个间隔开的独立的元件的视图；

图7是示出将第一柔性材料层粘结到如图6所示生产的间隔开的独立的元件的一侧的视图；

图8是示出从切割器移除第一柔性材料层和粘结到其上的元件的视图；以及

图9是示出将第二柔性材料层粘结到间隔开的独立的元件的另一侧的视图。

具体实施方式

根据本发明制造的柔性抗冲击垫1是层压件，该层压件包括多个间隔开的独立的元件2，这些元件由冲击吸收材料制成，并且位于分别是柔性材料的第一层3和第二层4之间并粘结到第一层3和第二层4，但是在一些实施例中，柔性材料的第二层4到元件2的粘结可能被省略。图1所示的垫1包括第一层3和第二层4，并且可以看出，垫1的侧部大致是平坦的，但是垫1的一侧上的边缘5是流线型的，例如通过倒圆、渐缩或倒角。这种流线型化确保了当将垫1结合到衣服中或穿着时，覆盖垫的衣服区域显得光滑而不是块状，并且不会损害衣服的美学吸引力。这使衣服穿着起来更舒适，并且还降低了抗风性和阻力，这可能是某些运动服中必须考虑的重要因素。垫1可以被缝制或以其它方式固定到若干衣服部分或其它材料，这取决于垫将被投入使用的用途。在一些实施例中，层3、4之一可以形成服装的部分。在其它实施例中，可以围绕垫1的周边设置一层或两层3、4的余量，以提供用于将垫1附接到服装的部分的区域。

元件2由冲击吸收材料构成，该冲击吸收材料较佳地是泡沫并且有利地是闭孔泡沫。这样的闭孔泡沫可以是聚乙烯泡沫，并且元件2可以包括多边形形状，其以100至8000个元件/m²之间的密度均匀地分布。对于一些应用，上述密度可以低于用于防护服的垫1使用的密度，因为密度越大，垫的柔性越大。对于在防护服中的使用，密度在2000到6000个元件/m²之间的密度是较佳的，因为它允许垫在所有方向上轻松弯曲，而不会“锁住”或防止在特定方向上移动。较佳地，元件2均匀地布置，每个元件2与相邻的元件1间隔开1mm至4mm之间。在大多数但不是全部用于衣服的垫1中，元件2的宽度将在12mm至25mm之间。

与元件2粘结的的柔性材料层3和4较佳地包括以下至少之一，即可弹性拉伸的织物、针织的织物、机织的织物、塑料片材。如果将垫用于生产防护服或饰物，则层3和4较佳地由可弹性拉伸的编织的织物制成，有利地是包括聚酯或弹性纤维的编织织物。使用可拉伸的织物有助于防止垫1弯曲时其一侧起皱。而且，这样的织物是透气的，从而使垫1的穿着舒适，因为垫1然后将允许汗从垫1下面的皮肤发生蒸发。然而，在其它应用中，层3和4可以由耐磨的编织或纺织织物或膜制成，其不必是可拉伸的，并且可以是防水的。合适的膜包括塑料膜，比如聚乙烯或聚氨酯片材。

图4是在下面描述的本发明的方法中使用的模具6的实施例的立体图。所示的模具6包括背板7，多个独立的单独模具8固定至该背板7，每个模具8用于模制被切成元件2的冲击吸收材料的部件。如上所示，包括多个单独的模具8的模具6的使用提高了该方法的效率，因为其使得能够使用大的冲击吸收材料片材并且在单次压制中将其模制成多个部件。单独的模具8可以全部具有相同的形状和尺寸，或者可以根据需要改变，例如，可以在一次操作中模制若干不同尺寸和形状的部件，以用于单个或不同的服装。然而，在所有情况下，每个模具8的轮廓被定为限定凹部9，该凹部9具有围绕其周边的至少一部分的流线型边缘10。

图5示出了在下面描述的本发明的方法中使用的切割器11的实施例的立体图。切割器11包括安装在板13上的具有多边形或闭合的轮廓的多个刀片12。刀片12的尺寸和间隔确定元件2的尺寸和间隔。在本实施例中，除了在切割器11的边缘处，刀片12各自限定六边形轮廓，但是应当理解，可以使用任何适当的刀片轮廓。有利地，由切割器刀片制成的整体轮廓类似于垫所需的轮廓，并且围绕其边缘，闭合的轮廓刀片12被成形为填充该轮廓，因此可以包括多种多边形形状。刀片12的高度较佳地布置成略小于将与切割器10一起使用的冲击吸收片材的厚度。这意味着当使用切割器10切割片材时，片材在切割期间被压缩，但是此后弹回或恢复，使得其上表面位于刀片12的边缘上方，刀片12的边缘被完全闭合在片材的切口内。但是，替代的布置也是可能的，其中，将刀片12的高度制成为等于或大于冲击吸收片材的厚度，以确保在元件2已从其切下后，不需要的材料保留在切割器内。

较佳地，如图6所示，在每个切割器刀片12内是呈块的形式的排出器14，该排出器14具有相对于刀片12比围绕该刀片13的板13的上表面高的露出表面。这意味着在将抗冲击片材切割成分离元件2之后，这些元件是切割片材的在闭合型材刀片12内的那些部分，这些元件2升高到片材的在刀片12之间的部分的高度。如图8所示，这些部分通常形成一件式的基体15，在用于随后的移除之后，其留在切割器11中。尽管所有排出器14可以被制成相同的高度，但是更佳地，当在切割片材之前进行冲击吸收片材的模制时，作用在元件2上的刀片12的排出器14围绕切割器轮廓的周边切开，其适于比作用在其它元件2上的那些更大地弹出这些周边元件2。这是因为由于模制过程，这些周边元件的厚度小于其余元件的厚度，并且重要的是，当将第一柔性材料3粘结到其上时，由从切割器11的表面突出来的所有元件2共同限定的最上表面基本上是平坦的。

现在将参照通过图6至9形成的顺序更详细地描述使用上述模具6和切割器11制造垫1涉及的步骤。

为了制作垫1，必须生产冲击吸收材料的部件16，该材料已被切割并模制成垫所期望的轮廓，如图2和3所示。这可以如下实现。首先，将诸如闭孔泡沫之类的冲击吸收材料片材的两侧都涂覆有热熔粘结剂层17。这样的粘结剂是本领域技术人员已知的，并且通常具有约130℃的活化温度。可以将粘结剂层17以液体、粉末或膜的形式施加到片材，但是如果以液体形式施加，则在执行该方法的其它步骤之前必须使粘结剂层17干燥。下一步是使用模具6模制片材，以生产该部件16。然而，首先，将模具6或片材加热至低于粘结剂17的活化温度的温度，但是该温度例如可以高达约125℃。在其它方法中，温度可以更高，但是随后模具的表面较佳地设置有不粘涂层。然而，较佳地，是片材被加热，然后将模具6冷压到片16的一侧中。这在片材的这一侧上模制材料，使得其限定具有与由各个模具8限定的凹部9的形状互补的轮廓多个形状。现在从片材上切出这些形状，以提供单独的部件16，每一个部件在一侧上具有制造中的垫1所需的形状。如上所述，应当理解，模具6可以根据需要仅设置一个或多个单独的工具8。

冲击吸收材料的模制部件16现在具有平坦表面18和具有流线型边缘20的模制表面19。然后，如上所述，将模制部件16放置在切割器11上，其中模制表面19面向下邻近切割器刀片1。如图6示意性示出的，现在使用冷压机21将模制部件16均匀地向下压入切割器11中，从而使切割器刀片12切穿该部件16。可以在使用压机之前将平坦的切割板(未示出)放置在泡沫上，以防止切割器11的刀片12损坏压机。通过压机将部件16压入切割器11中，将部件16切割成多个独立的、间隔开的元件2和蜂窝状基体15，该元件2由部件16在切割器刀片12内的部分形成，该蜂窝状基体是位于切割器刀片12外部的废弃材料。一旦移除压机21，由于其弹性性质，部件16的冲击吸收材料将弹回，从而其上表面在切割器刀片12的上边缘上方突出来。另外，如图7所示，由于排出器14的存在，切割器刀片12内的元件2的上表面被向上推，以使它们突出于蜂窝基体15的上表面。切割器11现在用作夹具，其将元件2保持在垫1的所需轮廓内的适当位置。

如上所述，第一柔性材料层3被放置在元件2和切割器11上方。鉴于基体15和元件2之间的高度差，材料3的下表面仅接触元件2的上表面。经加热的压板22现在与材料3的上表面接触，并且热量通过材料3传导到元件，以激活相邻的粘结剂层17。这将材料3粘结到元件2，但不粘结到基体15。一旦已经激活了粘结剂层17，就可以将材料3从切割器11抬离，将元件2与其一起带走，而将废弃基体15留下，如图8所示。现在可以将废弃基体15从切割器11中移除并且可以将其丢弃。

现在可以修剪掉围绕元件2的材料3，这些材料在垫1的轮廓中组合在一起，但是留有小的余量，以使垫1能够附连到覆盖露出的元件2的另一件材料。该件材料部件可构成一件衣服的一部分。然而，较佳地，如现在将描述的，露出的元件2被第二柔性材料层4覆盖，该第二柔性材料层4粘结到它们上，以产生垫1，该垫1然后可以被结合到物品中或穿戴或作为减震垫单独使用。

如图9所示，为了将第二材料层4粘结到元件，将材料3和附连的元件2放置在屈服表面(易变形表面)上并由其支承，以使元件2的模制侧在粘结期间变平。应当理解，在该示例中，元件2的模制表面是未粘结到材料3的表面。有利地，屈服表面由海绵状材料块构成，该海绵状材料块支承在硬质表面24上，并且该材料3放置在其上，使得元件2的模制表面在最上面。第二柔性材料层4放置在元件2上方，并且使经加热的压板22与材料4的上表面接触，使得热量通过材料4传导至元件，以激活邻近的粘合剂层17。这将材料4粘结到元件2。鉴于屈服表面23，元件2的模制侧在压板22的压力下变平。这确保了与第二柔性材料层4制成均匀的粘结，材料4不起皱。但是，替代地，压板22可以成形为与元件的形状互补，这将类似于单个模具8的轮廓化的外形。在将第二柔性材料层4粘结到其上期间，该模制的压板然后将容纳元件2的模制侧。然而，这样的替代方案将要求元件2与带轮廓的压板22对准，因此不像使用屈服表面23的方法那样易于实施。在另一替代方案中，如果经加热的压板22施加有足够高的压力以使材料4的上表面变平，可以省去屈服表面。应当理解，这将取决于元件2的弹性及其厚度。

除了前述替代方案之外，现在将描述制造方法的其它部分的替代方案。然而，如也将描述的，与上述方法相比，这些替代方案中的每一个都具有缺点。

首先，不是用热熔粘结剂层17覆盖冲击吸收材料片材16的两侧，而是将热熔粘结剂施加到材料的第一柔性材料层3和第二柔性材料层4的每一个的一侧。该替代方案的缺点在于，材料3和4层的未粘结到元件2的区域仍涂覆有粘结剂，这可能密封材料3和4并因此不利地影响其透气性和在元件2之间的材料3、4的可拉伸性。

第二，可以在将第一柔性材料层3粘结到间隔开的分离的元件2之后，通过单个模具8模制冲击吸收材料以形成流线型边缘，这与如上所述的最初在将吸收冲击的材料的片材16已经切成元件2之前相反。这在从切割器上移除了元件3所粘结到的材料3之后完成，该切割器与上述切割器11类似，但是不需要使不同高度的排出器14来容纳围绕垫的轮廓的周边的模制元件2。材料3例如通过销钉固定到板，其中元件2在最上面，然后元件2被加热并达到低于用来将元件2粘结到材料3的粘结剂17的活化温度的温度。与前面相同，这将高达约125℃。然后将模具8冷压到元件2中。将理解的是，模具8必须精确地对准元件2以确保后者的精确模制和成形。如上所述，模制后，第二柔性材料片材4可以固定到元件2。但是，这种替代方法有若干缺点。特别地，模制过程趋于使元件2收缩和/或变形并且改变它们之间的间隔。由于它们已经附连到材料层3，这可能致使材料3起皱。而且，围绕垫1的周边的元件2的形状趋于变形，使得它们在所有方向上向侧面鼓出。这意味着围绕垫1的边缘的元件2的部分没有粘结到材料3。这种鼓出在垫1的使用中是不利的，因为它趋于使围绕垫1的周边的相邻元件2熔化或锁定在一起，这降低了垫1的柔性。如果第一柔性材料层3是可渗透的，则垫1的透气性也降低了。因此，由于所有这些原因，通常不建议使用这种替代方法。

最后，作为所有前述方法的附加，第一材料层3和第二材料层4中的一个或两个可以在成为或将要成为垫1的外表面的表面上进行表面处理，既可以在粘结到元件2之前也可以在之后进行。这种表面处理可以包括对材料3、4进行涂覆处理，以例如通过丝网印刷来提供耐磨性、防水性或耐污性。

替代地，在将第一柔性材料层的所述一侧粘结到间隔开的独立的元件之后，执行附加步骤。但是，这种替代方案有若干缺点。特别地，冲击吸收材料的模制趋于使元件收缩和/或变形并改变它们之间的间隔。特别地，围绕垫的周边的元件的冲击吸收材料趋于变形，使得其在所有方向上向侧面鼓出。这意味着围绕垫的边缘的一些冲击吸收材料没有粘结到第一柔性材料层。而且，它趋于使围绕垫的周缘的邻近元件熔化或锁定在一起，这降低了使用时垫的柔性。如果第一柔性材料层是可渗透的，则垫的透气性也降低了。