CN114760876A

CN114760876A - 可顺从且可扩张的防护缓冲衬垫和包括这种衬垫的服饰制品

Info

Publication number: CN114760876A
Application number: CN202080078497.2A
Authority: CN
Inventors: 布兰特·迈克尔·泰勒; 迈克尔·牛顿; 尼古拉斯·H·杜普里; 詹姆斯·E·高德特
Original assignee: G Form LLC
Current assignee: G Form LLC
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2022-07-15
Also published as: US11350682B2; JP7354426B2; MX2022003059A; KR102757013B1; JP2022548087A; KR20220066280A; US20210076758A1; AU2020346883A1; WO2021050842A1; KR20250016457A; EP4027823A1; EP4027823B1

Abstract

一种防护垫衬部段，包括上层(36)、相对的下层(38)和设置在上层和下层之间并连续地结合到上层和下层的一系列重复的缓冲区域(22)。每个缓冲区域具有相同的第一缓冲厚度。一系列重复的孔口(28)设置在缓冲区域之间，并且每个孔口延伸穿过垫衬部段。所述垫衬部段具有第一厚度和第一宽度，并且在施加力时所述垫衬部段在宽度上从第一宽度扩张到大于第一宽度的第二宽度，并且在移除施加力时，所述垫衬部段的宽度收缩到第一宽度。

Description

可顺从且可扩张的防护缓冲衬垫和包括这种衬垫的服饰制品

技术领域

本公开涉及可顺从且可扩张的防护缓冲衬垫、涉及包括该衬垫的物品以及制造和使用它们的方法。

背景技术

许多服装和其它服饰制品都设计成紧密贴合人类身体。然而，在设计与人类身体紧密贴合的防护服饰制品时，必须考虑不同的身体形状和尺寸。在特定服装尺寸内，不同个体将具有不同的身体形状和尺寸。例如，穿相同鞋码的两个个体可能具有形状非常不同的足跟。作为另一个示例，穿同样尺寸衬衫的两个人可能具有非常不同的胸部到腹部尺寸。相似尺寸的个体之间的这些可变测量值使得紧密贴合服装的适当设计变得困难。

除了考虑同一尺寸内不同个体的不同身体测量值之外，在设计紧密贴合防护服饰制品时，还必须考虑人类身体的各种轮廓。人类身体的这些轮廓通常包括各种双曲率表面。椭球形、碗形和鞍背形都是具有双曲率的表面的示例。如果防护服装的尺寸不适合特定穿戴者，则穿戴者可能会在不同位置感到不希望的紧绷或松弛。这种不合适的贴合可能会导致不舒适、过度磨损或服装在不合适的贴合位置处弯曲或起皱，每一种情况都会削弱服装的保护特性。

英国布莱顿霍夫·波茨莱德的Design Blue Limited公司从品牌名称为

的聚合物材料的专有混合物制造模制衬垫。一个这种模制件包括一系列重复的圆形和三角形盒部，且模制结构性构件在每个相邻盒部之间延伸并将每个相邻盒部互连。

美国专利No.8,084,117公开了一种可扩张的片状材料，其包括分布在片材的表面上的狭缝排列，这允许片状材料在受力时沿着或横跨片状材料的表面扩张。

美国专利No.9,538,798和9,629,397公开了具有基层和联接到基层的拉胀层的服饰制品。拉胀层包括拉胀结构，其限定重复孔口模式。拉胀结构由弹性聚合物形成。

美国专利No.9,554,624公开了一种运动鞋，其具有由围绕孔口的相邻铰接构件形成的拉胀鞋底结构。在张力下，构件在鞋底结构中相对于彼此旋转，从而允许拉胀鞋底结构在张力下扩张。

美国专利No.9,730,490公开了一种鞋类制品，其鞋面具有以拉胀构造布置的开口。开口包括两种尺寸，使得较大开口可以比较小开口扩张得更多。

鉴于上述情况，希望提供一种能够在给定尺寸范围内符合各种身体形状的防护服装或其它服饰制品。还希望提供一种能够符合人类身体上的各种曲率的服装或其它服饰制品。

发明内容

本文中公开了一种垫衬部段，其包括上层、相对的下层以及一系列重复的缓冲区域，所述缓冲区域设置在所述上层和下层之间并且连续地结合到所述上层和下层，每个缓冲区域包括具有相同的第一缓冲厚度的缓冲材料。所述垫衬部段还包括一系列重复的孔口，其设置在所述缓冲区域之间并且延伸穿过垫衬。所述垫衬部段具有第一厚度和第一宽度，并且其中在施加力时所述垫衬部段在宽度上从第一宽度扩张到大于第一宽度的第二宽度，并且在移除施加力时，所述垫衬部段的宽度收缩到第一宽度。

所述垫衬部段可包括多个缓冲桥接部，其在相邻缓冲区域之间延伸并将相邻缓冲区域互连，每个缓冲桥接部具有桥接部厚度、桥接部宽度和桥接部长度。

所述垫衬部段可包括缓冲桥接部厚度，其小于缓冲区域的缓冲厚度。

所述垫衬部段可包括桥接部长度，其不超过缓冲区域的缓冲长度的1/3。

所述垫衬部段可包括缓冲区域，其包括侧壁并且所述桥接部从缓冲区域侧壁的中线间隔开。

所述垫衬部段可包括缓冲区域和桥接部，它们一起限定多个间隔区域。

所述垫衬部段可包括上层和下层，它们在每个间隔区域中至少部分地直接结合在一起。

所述垫衬部段可包括缓冲桥接部，其设置在所述间隔区域中。

所述垫衬部段可包括重复模式的孔口，其设置在所述间隔区域中，其中每个间隔区域中设置一个孔口。

所述垫衬部段可包括这样的垫衬部段，其在受到力时在宽度上扩张20％到30％。

所述垫衬部段可包括围绕所述垫衬部段延伸的周边凸缘。

所述垫衬部段可包括以下情形，即当所述垫衬部段受到力时，所述缓冲区域围绕所述桥接部枢转，并且所述孔口从第一尺寸扩张到第二尺寸，并且当力被移除时，所述孔口从第二尺寸收缩到第一尺寸。

在本公开的另一方面，提供了一种防护衬垫，其包括：缓冲材料的基底，该基底具有第一表面和相对的第二表面，且上部材料层结合到所述基底的第一表面而下部材料层结合到所述基底的第二表面；设置在所述基底中的多个离散间隔开的缓冲区域，每个缓冲区域具有相同的第一缓冲厚度；第一组多个线性的基底孔口，每个孔口设置在第一组多个缓冲区域中的相邻缓冲区域之间，每个孔口延伸穿过所述缓冲材料以及所述上部材料层和下部材料层，并且第一组多个孔口中的每个孔口与所述基底的第一轴线对齐；以及第二组多个线性的基底孔口，每个孔口设置在第二组多个缓冲区域中的相邻缓冲区域之间，每个孔口延伸穿过所述缓冲材料以及所述上部材料层和下部材料层，并且第二组多个孔口中的每个孔口与所述基底的不同于所述第一轴线的第二轴线对齐。

附图说明

从以下对本公开的如附图中所示的示例性实施例的更具体描述中，上述和其它特征和优点将变得显而易见，在附图中相同的附图标记贯穿不同的视图指代相同的部件。附图不一定按比例绘制，而是把重点放在说明本公开的原理。

图1是根据本公开的服饰制品的一个实施例的前视图；

图2是图1中所示服饰制品上示出的衬垫的顶视图；

图3是图2中示出的衬垫的底视图；

图4是图2中所示衬垫通过图2中的线4-4的局部剖视图；

图5是根据本公开的衬垫的另一个实施例的顶视图；

图6是根据本公开的衬垫的另一个实施例的顶视图；

图7是处于未扩张状态的图6中所示衬垫的部段的顶视图；

图8是处于扩张状态的图7所示部段的顶视图；

图9是图6中所示衬垫的透视图，该衬垫附接到压缩套筒，且衬垫处于扩张状态，示出了盒部的旋转；

图10是图9中所示压缩套筒的前视图；并且

图11是图6中所示衬垫的部段的一部分的特写。

具体实施方式

本公开涉及可顺从且可扩张的防护缓冲衬垫、涉及包括该衬垫的物品并且涉及制造和使用它们的方法，并且特别涉及用于人类身体的需要自由运动范围的区域的可顺从且可扩张的防护缓冲衬垫。在一些实施例中，本缓冲衬垫可以具有类似于拉胀材料的特性。如本文中使用的术语“拉胀”通常是指具有负泊松比的材料或结构。拉胀材料有各种不同的类型和形式，并且可以是宏观物质的特定结构或单分子。一些(但不是全部)拉胀结构由形成孔口阵列的多个互连节段形成。

当结合在一起时，图1-4示出了根据本公开的示例性服饰制品10，其在该实施例中是肢体防护件，包括压缩套筒12和附接到套筒12的防护衬垫20。如本文中使用的术语“服饰制品”是指构造成由人穿着或携带的任何服装、鞋类或配件。服饰制品的示例包括软防护头具(例如英式橄榄球盔帽)、头盔、带沿帽、带舌帽、衬衫、长裤、短裤、套筒、膝部衬垫、肘部衬垫、鞋子、靴子、背包、行李袋、系扣袋和带子，以及构造成由人穿戴或携带的许多其它产品。

图2和图3中更详细地示出了防护衬垫20。如图所示，衬垫20包括具有前表面14a的前侧14、具有后表面16a的后侧16、边缘18、周边凸缘30和周边通道32。如图4所示，衬垫20包括设置在外层36和内层38之间的缓冲材料34。在一个非限制性示例中，缓冲材料可以是来自Rogers公司的

微孔聚氨酯，然而也可以使用任何可模制材料，比如EVA。在另一个非限制性实施例中，内层34和外层36可以是TPE热塑性弹性体或TPU热塑性聚氨酯。在本实施例中，缓冲材料34设置在外层36和内层38之间并被该外层和内层封装。在一些实施例中，缓冲材料34也可以连续地结合到外层36和内层38。这种结合可能发生在模制过程中，并且可能是TPU和Poron受热时发生化学反应的结果。因此，它可能是热结合，即材料的熔化/硬化。应当注意的是，本公开的实施例可以在没有周边凸缘30、周边通道32、外层36和内层38中的一个或更多个的情况下实施。

衬垫20包括在衬垫20的缓冲材料中形成的重复模式的缓冲区域22。缓冲区域22在下文中也被称为“盒部22”。在本实施例中，盒部在形状上是长方形的，但应当理解的是可以使用各种形状，例如正方形、三角形、圆形、椭圆形等。盒部22以一定间隔彼此隔开，该间隔在各侧由宽度为“W₁”的间隔区域26限定。每个盒部22包括上表面22a和从上表面22a向下延伸到间隔区域26的侧壁22b。侧壁22b的数量取决于盒部22的形状。因此，正方形或长方形的盒部22具有四个侧壁，圆形盒部具有一个侧壁，而三角形盒部具有三个侧壁。每个盒部22具有由缓冲材料34的厚度以及可选地内、外层36、38(当一者或两者被包括在衬垫20中时)的厚度限定的厚度“T₁”。

在没有外层36和内层38的实施例中，盒部22包括缓冲材料34。在实施有外层36和内层38的实施例中，盒部22则由外层36和内层38封装。

尽管未如此示出，但如果需要，侧壁22b可以垂直于上表面22a，或者可以相对于上表面22a以一定角度设置。如果需要，并且如图所示，上表面22a可以在上表面22a和侧壁22b之间的过渡区域“TR”处成圆角。

桥接部24互连相邻盒部22的侧壁22b。桥接部24用作枢转点或铰链，每个盒部22在受力时可以围绕该枢转点或铰链旋转。每个桥接部24的长度“L₁”由侧壁22b之间的距离限定，该距离大约与间隔区域26的宽度“W₁”相同。因此，每个桥接部24具有厚度T₁且没有孔口28，而间隔区域26具有孔口28并且基本上没有厚度。

在本实施例中，桥接部24邻近盒部22的每个角部设置，但应当理解的是盒部22之间的桥接部24的位置可以变化，并且这样做可以在向衬垫20施加力时增加或减少盒部22的旋转量。例如，在作为膝部防护件的运动应用中，施加到衬垫20的力垂直于衬垫20的平面。例如，当穿戴膝部防护件时，膝部的弯曲会在衬垫的背面施加压力，大致垂直于衬垫的背面。

参考图4，桥接部24具有由相邻盒部22的侧壁22b之间的间隔限定的长度“L₁”，以及由缓冲材料34(和内外层36、38，当被包括时)的厚度限定的厚度“T₂”。在本实施例中，桥接部24具有厚度T₂，其小于盒部22的厚度T₁(即，T₂<T₁)。然而，应该理解的是，桥接部24的长度、宽度和厚度可以根据需要变化，以便实现特定的设计目标。作为不同设计的一个示例，正方形盒部(具有四个角部且参考正方形的每边的中点，在桥接部尽可能靠近正方形盒部的角部的情况下)与桥接部更靠近正方形的每边的中点的情况相比将具有更大的扩张阈值。

出于数个原因，在盒部22之间提供桥接部24可以是有益的。由于桥接部相对于侧壁的位置，桥接部24限制孔口的扩张，从而使原本在扩张超过扩张阈值时可能发生的撕裂或扩张最小化，如下所述。通过改变桥接部24的尺寸以及它们在相邻盒部22的侧壁22b之间的位置，能够改变由桥接部24引入的限制量。例如，可以通过将桥接部24定位在盒部22的角部附近来实现最大的旋转，而当桥接部延伸并连接侧壁时，如果桥接部24定位在盒部侧壁22b的中点处，则发生最小旋转或不旋转。类似地，可以通过改变桥接部24的长度、宽度和/或厚度来改变限制量。例如，通过最小化桥接部24的长度、宽度和厚度，可以最大化围绕桥接部24或枢转点的旋转。相反，通过最大化桥接部24的长度、宽度和/或厚度，可以最小化围绕桥接部24或枢转点的旋转。桥接部24的存在还可以改善材料在衬垫20的模制期间的流动。应当注意的是，衬垫是从模制片材上切出的。片材可以由Poron或另一种材料模制而成，并且孔口的模式能够模切到模制的Poron中。片材可以模制有或没有内层和外层。

在使用中，当向衬垫20施加力时，通气口28扩张并且桥接部24用作供盒部22围绕其旋转的枢转点或铰链，导致衬垫20在长度和宽度上的扩张。当力移除时，通气口28收缩到它们的初始尺寸，衬垫20也是如此。

盒部22、桥接部24、间隔区域26和通气口28可以包括任何形状、尺寸或构造，只要是实用的或特定设计或应用所需的。衬垫20、盒部22、桥接部24和通气口28的尺寸、形状、厚度和材料成分可以变化，取决于多种因素，包括但不限于衬垫20的所需扩张量、所需抗冲击性能、所需透气性等。此外，盒部22的构造可以变化，并且在衬垫20中可以使用多于一种类型的盒部形状或通气口形状。

现在参照图5，根据本公开的一个方面，示出了第一替代实施例的衬垫20'。图6示出了根据本公开的第二替代实施例的衬垫20”。第一和第二替代衬垫20'、20”中的每一个都包括如以上在前述实施例中给出的相同元件。

图7示出了第二替代衬垫20”的部段40，其中每个盒部22模制成正方形形状，其在每边具有约为0.5英寸的长度“L₁”以及约为3/8英寸的厚度T₁。间隔区域26的宽度W₁约为1/8英寸。在间隔区域26中形成的多个孔口28具有大约3/4英寸的长度L₂，并且可以例如在模制过程期间形成于间隔区域中，或者替代地，在模制过程之后通过穿过间隔区域26模切出孔口来形成。桥接部24互连相邻盒部22并作为枢转点或铰链，当向部段40施加力时盒部22围绕所述枢转点或铰链旋转，从而导致部段40扩张。图7示出了处于未扩张状态的部段40，未扩张宽度为“W₃”。

图8示出了处于宽度为“W₄”的扩张状态的部段40，即在箭头“A”的方向上扩张。如图8中可以看出的，例如当部段40通过拉伸在箭头A的方向上扩张时，部段40变得比处于未扩张状态时更宽(即，W₄>W₃)。使用中，桥接部24用作供盒部22围绕其旋转的枢转点或铰链，并且盒部22围绕桥接部24的旋转有助于部段40从宽度W₂扩张到W₄。

应该意识到的是，一个结构是否具有负泊松比，可能取决于该结构的扩张程度。结构可以具有负泊松比直到某个扩张阈值，但是在扩张超过扩张阈值时，可以具有正泊松比。例如，当图7中的部段40在箭头A的方向上扩张超过阈值(例如超过图8所示的状态)时，在部段40的结构被撕裂或以其它方式损坏之前，部段40可以扩张到使得部分40变得稍微更薄的程度(在垂直于箭头A的方向上)。因此，如本文中使用的术语“拉胀”是指在某些扩张阈值内具有负泊松比的结构或材料。此外，虽然术语“拉胀”在本文中用于指具有负泊松比的结构，但是应当认识到的是结构可以是“近拉胀”的。“近拉胀”结构是泊松比约为零或小于0.15的结构。

在本公开的一个方面，现在参考图11，桥接部长度(b)、节点长度(n)、沟槽宽度(g)和孔口长度(p)之间的关系可以定义如下：

b≤0.30n；并且

p＝(2n+g)–2b。

例如，对于边长约为0.5英寸、间隔区域宽度约为0.2英寸的正方形盒部，最大桥接部长度约为0.15英寸，并且最大孔口长度约为0.9英寸。

本文中描述的部段40可以并入各种服饰制品中，包括例如通常佩戴在英式橄榄球中或美式橄榄球头盔下的盔帽。盔帽用于为佩戴者的头部提供额外的保护，以及允许紧密贴合的美式橄榄球头盔在头部上容易地滑动。本文所述结构的负泊松比允许盔帽和泡沫适合大量不同的头部尺寸。拉胀部段为头部提供额外的保护，以保护头部免受训练或比赛期间常见的冲击。此外，部段40可以设置在整个盔帽上，或者仅设置在盔帽的一部分上。

本公开的衬垫可以使用通过引用整体并入本文的美国专利7,827,704和9,254,591以及美国公开US2008/0034614中公开的技术制造。

应当注意的是，术语“第一”、“第二”等在本文中不表示任何顺序或重要性，而是用于区分一个元件与另一个元件，并且术语“一”和“一个”在本文中不表示数量限制，而是表示存在所提及物品中的至少一个。类似地，应当注意的是，除非另有说明，否则本文中使用术语“底部”和“顶部”，仅仅是为了方便描述，并不限于任何一个位置或空间取向。此外，与数量结合使用的修饰语“约”包括所述值，并且具有取决于场景的含义(例如包括与特定数量的测量相关的误差程度)。除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语具有与本公开所属领域的技术人员通常所理解的相同的含义。

虽然已经参考示例性实施例描述了本公开，但是本领域的技术人员应该明白的是各种变化可以被做出，并且等同方案可以替代其要素，而不背离本公开的范围。另外，可以进行多种修改以使特定情形或者材料适于本公开的教导，而不背离其实质范围。因此，所意图的是本公开不局限于作为用于实施本公开所设想的最佳模式而公开的特定实施例，而是本公开应包括落入所附权利要求书范围内的所有实施例。

Claims

1.一种垫衬部段，包括：

上层、相对的下层以及一系列重复的缓冲区域，所述缓冲区域设置在所述上层和下层之间并且连续地结合到所述上层和下层，每个缓冲区域包括具有相同的第一缓冲厚度的缓冲材料；以及

一系列重复的孔口，其设置在所述缓冲区域之间并且延伸穿过所述垫衬部段，

其中所述垫衬部段具有第一厚度和第一宽度，并且其中在施加力时所述垫衬部段在宽度上从第一宽度扩张到大于第一宽度的第二宽度，并且在移除施加力时，所述垫衬部段的宽度收缩到第一宽度。

2.根据权利要求1所述的垫衬部段，进一步包括：多个缓冲桥接部，其在相邻缓冲区域之间延伸并将相邻缓冲区域互连，每个缓冲桥接部具有桥接部厚度、桥接部宽度和桥接部长度。

3.根据权利要求2所述的垫衬部段，其中，缓冲桥接部厚度小于缓冲区域的缓冲厚度。

4.根据权利要求2所述的垫衬部段，其中，所述桥接部长度不超过所述缓冲区域的缓冲长度的1/3。

5.根据权利要求2所述的垫衬部段，其中，所述缓冲区域包括侧壁，并且所述桥接部从缓冲区域侧壁的中线间隔开。

6.根据权利要求2所述的垫衬部段，其中，所述缓冲区域和所述桥接部一起限定多个间隔区域。

7.根据权利要求6所述的垫衬部段，其中，所述上层和下层在每个间隔区域中至少部分地直接结合在一起。

8.根据权利要求6所述的垫衬部段，其中，所述缓冲桥接部设置在所述间隔区域中。

9.根据权利要求1所述的垫衬部段，其中，重复模式的孔口设置在所述间隔区域中，并且其中每个间隔区域中设置一个孔口。

10.根据权利要求1所述的垫衬部段，其中，所述垫衬部段在受到力时在宽度上扩张20％到30％。

11.根据权利要求1所述的垫衬部段，进一步包括围绕所述垫衬部段延伸的周边凸缘。

12.根据权利要求9所述的垫衬部段，其中，当所述垫衬部段受到力时，所述缓冲区域围绕所述桥接部枢转，并且所述孔口从第一尺寸扩张到第二尺寸，并且当力被移除时，所述孔口从第二尺寸收缩到第一尺寸。

13.一种防护衬垫，包括：

缓冲材料的基底，该基底具有第一表面和相对的第二表面，且上部材料层结合到所述基底的第一表面而下部材料层结合到所述基底的第二表面；

设置在所述基底中的多个离散间隔开的缓冲区域，每个缓冲区域具有相同的第一缓冲厚度；

第一组多个线性的基底孔口，每个孔口设置在第一组多个缓冲区域中的相邻缓冲区域之间，每个孔口延伸穿过所述缓冲材料以及所述上部材料层和下部材料层，并且第一组多个孔口中的每个孔口与所述基底的第一轴线对齐；以及

第二组多个线性的基底孔口，每个孔口设置在第二组多个缓冲区域中的相邻缓冲区域之间，每个孔口延伸穿过所述缓冲材料以及所述上部材料层和下部材料层，并且第二组多个孔口中的每个孔口与所述基底的不同于所述第一轴线的第二轴线对齐。