專利名稱：適于調節振動的復合材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種適于減震的材料，并且更具體地，涉及一種多層材料，其適于耗散和均勻分布傳遞到材料一側的振動。
背景技術：
自行車、手工工具等運動器材的手柄經常由傳遞振動的木頭、金屬或者聚合物制成，所述振動可能造成這些物件長時間握持的不舒適性。運動器材，例如球棒、球、鞋子鞋墊和側邊，也會在沖擊期間傳遞振動，其通常發生于運動比賽期間。這些振動在這些方面可能成為問題，即，它們可能潛在地分散選手的注意力、不利地影響表現、和/或傷害選手身體的一部分。剛性聚合物材料一般用于為用具和運動器材提供握持柄。剛性聚合物的使用允許使用者保持對器材的控制但在減輕振動方面不是非常有效。同時已經知道更軟的材料提供了更好的振動調節特性，這種材料不具備對于結合進入運動器材、手持工具、鞋子或類似物所必需的剛性。這個剛性缺乏允許了由相對于使用者手或身體的柔軟材料包裝的用具的非預期運動。與過度振動的長時間或重復接觸可能會傷人。避免這種傷害的要求可能在用工具工作時導致縮減的運動性能和降低的效率。很明顯，需要一種適于調節振動的多層材料，其提供了對有效振動分布所必需的剛性；其可以衰減和減輕振動的能量；并且其優選使用具有肖氏A級(Shore Α)硬度 (durometer)的材料，設計用于優良的振動耗散，而不會損害人對結合所述材料的物件操作的能力
發明內容
本發明的一個具體實施方案涉及一種適于調節振動的材料。所述材料包括第一和第二彈性體層。一個織物層設置在所述第一和第二彈性體層之間并且將它們基本分開。所述織物層由多個織造芳族聚酰胺纖維形成。在另一方面，本發明涉及一種適于調節振動的復合材料。所述復合材料具有三個基本獨立并且分開的層，其包括第一和第二彈性體層。一個織物層設置在所述第一和第二彈性體層之間并且將它們基本分開。所述織物層由多個織造芳族聚酰胺纖維形成。在另一方面，本發明涉及一種適于調節振動的材料。所述材料具有三個基本獨立并且不同的層，其包括第一和第二彈性體層。一個織物層設置在所述第一和第二彈性體層之間并且將它們基本分開。所述織物層由多個織造芳族聚酰胺纖維形成。所述多個織造芳族聚酰胺纖維的其中至少一些可以相對于所述織物層移動以允許所述第一彈性體層相對所述第二彈性體層至少產生一些運動。在另一方面，本發明涉及一種適于調節振動的復合材料。所述復合材料具有三個基本不同的層，其包括第一和第二彈性體層。一個由多個芳族聚酰胺纖維形成的層設置在所述第一和第二彈性體層之間并且將它們基本分隔開。所述第一彈性體層可以相對于所述第二彈性體層至少產生一些運動，以通過將振動轉化為熱量來耗散振動。在另一方面，本發明涉及一種適于調節振動的材料。所述材料具有兩個獨立的層， 其包括第一彈性體層。一個織物層設置在所述第一彈性體層之上。所述織物層由多個織造芳族聚酰胺纖維形成。在另一方面，本發明涉及一種工具，其具有一個至少部分以適于調節振動的材料包圍的手柄。所述工具包括一個手柄主體，其具有一個縱向部分和一個近端。所述材料包圍至少一些所述手柄的縱向部分和近端。所述材料具有至少兩個基本分開并且不同的層， 其包括第一彈性體層和設置在所述彈性體層上的織物層。所述織物層由織造芳族聚酰胺纖維形成。在另一方面，本發明涉及一種用于工具的握持柄，所述工具具有一個帶有近端手柄端的手柄。所述手柄包括一個管狀外殼，其具有一個末端開口端并且適于環繞手柄部分， 和一個適于包圍手柄近端的封閉近端。所述管狀外殼由適于調節振動的材料形成。所述材料具有至少兩個基本分開的層。所述材料包括一個第一彈性體層和一個設置在所述彈性體層上的織物層。所述織物層由織造芳族聚酰胺纖維形成。在另一方面，本發明涉及一種用于工具的握持柄，所述工具具有一個帶有近端手柄端的手柄。所述手柄包括一個管狀外殼，其具有一個末端開口端并且適于環繞手柄部分， 和一個適于包圍手柄近端的封閉近端。所述管狀外殼由適于調節振動的材料形成。所述材料具有至少兩個基本分開的層。所述材料包括一個第一彈性體層和一個設置在所述彈性體層上由多個纖維形成的層。在另一方面，本發明涉及一種用于具有手柄的工具的握持柄。所述握持柄包括一個適于環繞一部分手柄的管狀外殼。所述管狀外殼由適于調節振動的材料形成。所述材料具有至少兩個一般分開的層。所述材料包括一個第一彈性體層和一個設置在所述彈性體層上的織物層。所述織物層由織造芳族聚酰胺纖維形成。
當結合附圖閱讀時，前述概要以及以下本發明優選實施方案的詳細描述將被更好地理解。為了圖解本發明，在附圖中顯示了目前優選的具體實施方案。然而，應該理解本發明不局限于示出的準確配置和機構。在附圖中圖1是本發明材料的優選實施方案的橫截面視圖；以及圖2是圖1材料配置形成一個握持柄的透視圖。
具體實施例方式僅僅為了方便在以下描述中使用某個術語并且不局限于此。在說明書和權利要求中使用的術語“工具”指“棒球球棒、球拍、曲棍球棒、壘球棒、運動器材、槍支或類似物的任何一個”。上述的術語包括在上面明確提到的、由其引出的以及類似含義的詞語。另外，詞 “一個”和“一個”被解釋為包括一個和多個引用物件，除非另外明確說明。參考圖1和2，其中相同的數字始終表示相同的元件，顯示了一種根據本發明適于調節振動的材料的優選實施方案，一般指定為10。簡要地說，本發明的材料10是一種由至少一個第一彈性體層12A和一個芳族聚酰胺纖維層14形成的多層材料。材料10可以結合入運動設備、運動器材的握持柄、工具握持柄和保護性運動設備中。更具體的，材料10可以被用于形成用于網球拍、曲棍球棒、高爾夫球棍、棒球球棒或類似物的握持柄；形成用于露指手套、頭帶、頭盔、手套、襯墊或類似物的保護性運動設備；形成用于自行車、摩托車或類似物的座位和手柄桿覆蓋物；形成用于滑雪、滾軸溜冰或類似運動的靴子；形成鞋襯，例如鞋子鞋底和襯墊；形成用于槍支、手槍、步槍、獵槍或類似物的握持柄；并且形成用于例如錘子、鉆孔機、圓鋸、鑿子或類似物的工具的握持柄。第一彈性體層12A通過將機械振動能量轉化為熱能作為一個沖擊吸收層起作用。 芳族聚酰胺纖維層14改變振動能量的方向并且為材料10提供增加的硬度，以便促進使用者控制由材料10包圍或部分包圍的工具20的能力。優選復合材料10具有三個基本獨立并且分開的層，其包括所述第一彈性體層12A 和一個第二彈性體層12B。彈性體材料通過耗散振動能量提供振動衰減。適合的彈性體材料包括，但不局限于，聚氨酯橡膠、硅酮橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠、丙烯酸橡膠、天然橡膠、 苯乙烯-丁二炔橡膠和類似物。通常，任何適合的彈性體材料均可用于形成所述第一和第二彈性體層，而不會背離本發明的范圍。彈性體層的柔軟度可以使用肖氏A級硬度等級(Shore A durometerratings)被量化。一般而言，硬度等級越低，材料越軟并且在吸收和耗散振動方面彈性體層越有效，因為更少的力穿過所述彈性體。當柔軟彈性體材料被擠壓時，個人的手指被嵌入所述彈性體中，其提高了與使用者手之間的接觸面積并且在材料外側表面中產生了不規則性，以允許使用者緊緊握持住由所述材料包覆或者部分包覆的任何工具20。然而，彈性體層12A、12B 越軟，則使用者在操作由所述彈性體包覆的工具20時具有更少的控制。如果所述彈性體層太軟(也就是如果所述彈性體層具有太低的肖氏A級硬度等級)，那么工具20可能相對于使用者的手和腳無意識地旋轉。本發明的材料10優選被設計為使用第一和第二彈性體層 12A、12B,其具有這樣的肖氏A級硬度等級，其提供在允許使用者精確操作和控制工具20以及在使用工具20期間有效衰減振動之間的最佳平衡。優選的，但不是必須的，由材料10使用的所述彈性體具有在約十(10)和約八十
5(80)之間的肖氏A級硬度。優選第一彈性體層具有在約十(10)和約二十五0 之間的肖氏A級硬度，并且所述第二彈性體層具有在約二十五05)和約四十五05)之間的肖氏 A級硬度。所述第一彈性體層12A優選用于吸收振動能量并且用于將振動能量轉化為熱能。 所述第二彈性體層12B也用于吸收振動能量，但也提供用于使用者握持的適應和舒適的握持柄(或者提供一個用于使用者身體一部分的表面，例如當材料10被形成為鞋子襯墊時作為使用者腳下面的鞋底)。在一個實施方案中，所述第一彈性體層12A優選具有約十五(1 的肖氏A級硬度，并且所述第二彈性體層具有約四十二 0 的肖氏A級硬度。如果所述第一和第二彈性體具有基本相同的肖氏A級硬度等級，那么優選，但不是必須的，所述第一和第二彈性體層 12A、12B具有十五(15)、三十二(32)或者四十二 02)的肖氏A級硬度。所述纖維層14優選，但不是必須，由芳族聚酰胺纖維形成。所述纖維可以被織造以形成一個織物層16，其設置在所述第一和第二彈性體層12A、12B之間并且將它們基本分開。所述織物層16可以由芳族聚酰胺纖維或者其它類型的纖維形成。所述織物層16優選基本分開所述第一和第二彈性體層12A、12B，使材料10具有三個基本不同并且分開的層 12A、12B、14。所述芳族聚酰胺纖維層14阻礙并重定向穿過一個彈性體層12A或12B的振動能量以促進振動耗散。所述芳族聚酰胺纖維18沿著纖維18的長度方向重定向振動能量。 因此，當多個芳族聚酰胺纖維18被織造以形成所述的織物層16時，從工具20發出的沒有被所述第一彈性體層12A吸收或耗散的振動能量由所述織物層16被沿著材料10重新均勻分布，并且由所述第二彈性體層12B被進一步耗散。優選所述芳族聚酰胺纖維18由具有高阻伸長特性的高抗張強度適當聚酰胺纖維形成。然而，本領域普通技術人員從這個描述中將理解任何適合傳遞振動的聚酰胺纖維可以被用于形成所述的聚酰胺纖維層14，而不會背離本發明的范圍。另外，本領域普通技術人員從這個描述將理解稀松的聚酰胺纖維或者斬碎的聚酰胺纖維可以被用于形成所述的聚酰胺纖維層14，而不會背離本發明的范圍。所述聚酰胺纖維也可以由玻璃纖維形成。當所述聚酰胺纖維18被織造以形成一個織物層16時，優選所述織物層16包括至少一些未結合在一起的聚酰胺纖維18。就是說，優選多個聚酰胺纖維18的至少一些可以相對于所述織物層16的剩余聚酰胺纖維18移動。一些聚酰胺纖維18的這個運動允許在所述第一彈性體層12A和所述第二彈性體層12B之間至少產生一些運動。所述第一彈性體層12A相對于所述第二彈性體層12B的這個運動將振動能量轉化為熱能。通過將所述第一和第二彈性體層12A、12B僅僅在不連續位置處連接，而不是沿著一個共同的分界面連續連接，這種運動優選的被促進。在所述第一和第二彈性體層12A、12B之間在不連續位置處的這個不連續接觸導致了所述彈性體層12A、12B互相相對運動并且進一步耗散振動。本領域普通技術人員從這個描述將理解所述材料10可以由兩個獨立的層形成， 而不會背離本發明的范圍。因此，所述材料10可以由一個第一彈性體層12A和一個設置在所述第一彈性體12A上的芳族聚酰胺纖維層14(其可以被織造成織物層16)形成。所述材料10可以被配置并適于形成一個用于鞋子的襯墊。當所述材料10被配置為形成一個鞋子襯墊時，所述材料10優選適于沿著鞋子的內表面從靠近鞋跟的位置延伸到鞋子足尖處。除了形成一個鞋子襯墊以外，所述材料10可以沿著鞋子的側邊設置，以保護穿著者的腳免于側部沖擊。所述材料10可以被配置并適于形成一個用于例如球棒的工具的握持柄22，其具有手柄M和近端沈(也就是，靠近所述球棒通常被握持處的末端)。所述材料10優選適于包圍手柄M的一部分并且適于包圍球棒或工具20的近端26。如在圖2中所清楚顯示的， 優選握持柄22被形成為一個單體，其完全包圍所述工具20的近端。所述材料10也可以被配置并適于形成一個用于網球球拍或類似工具20的握持柄22，其具有一個手柄M和一個近端洸。雖然握持柄22在下文中將結合棒球或壘球球棒描述，本領域普通技術人員將理解握持柄22可以由上述的任何設備、工具或裝置所使用，而不會背離本發明的范圍。當握持柄22由棒球或壘球球棒使用時，所述握持柄22優選包覆球棒手柄約十七 (17)英寸，并且包覆球棒的捏手(knob)(也就是工具20的近端26)。延伸越過球棒長度大部分的握持柄22的外形有助于促進振動衰減。優選，但不是必須的，握持柄22被形成為一個單獨、連續、整體的元件。棒球球棒(或工具20)具有一個手柄對，其包括一個具有縱向部分30和近端沈的手柄主體觀。所述材料10優選包圍手柄M至少一些的縱向部分30和近端沈。所述材料10可以被制成合成材料，其具有兩個基本分開并且不同的層，其包括一個第一彈性體層 12A和一個設置在所述彈性體層12A上的芳族聚酰胺纖維層14(其可以為織造芳族聚酰胺織物層16)。所述芳族聚酰胺纖維14優選由織造芳族聚酰胺纖維18形成。所述第二彈性體層12B可以設置在芳族聚酰胺纖維層14與所述第一彈性體層12A相對的主要表面上。如在圖2中最好顯示的，一個優選握持柄22適合由一個具有手柄和近端手柄端的工具20使用。所述握持柄22包括一個管狀外殼32，其具有一個適于環繞所述手柄的一部分的遠端開口端34，和一個適于封閉所述手柄近端的封閉近端36。所述管狀外殼32優選由耗散振動的所述材料10形成。所述材料10優選具有至少兩個基本分開的層，其包括一個第一彈性體層12A和一個設置在所述第一彈性體層12A上的芳族聚酰胺纖維層14(其纖維18可以被織造以形成一個織物層16)。可以使用多種方法以生產本發明的復合材料或多層材料10。一種方法是擠出所述材料，通過從進給輥牽拉一個芳族聚酰胺纖維織物層16，同時在所述織造芳族聚酰胺纖維織物層16的兩側上放置所述的第一和第二彈性體層12A、12B。生產本發明材料10的第二種方法是將所述第一彈性體層12A模制到所述工具20上，然后在其上織造一個芳族聚酰胺纖維層，并且然后在其上模制所述的第二彈性體層12B。可替換的，織物層16可以被壓緊配合到彈性體層以形成所述的材料10。本領域普通技術人員從這個描述將理解生產復合材料和多層材料的任何已知的方法可以被用于形成所述材料10。工具20的近端由握持柄22的包覆導致了減少的振動傳遞，并通過移動工具20的質量中心更接近使用者的手(就是說更接近于近端26)導致了工具20遠端的提高的平衡能力。這點促進了工具20的擺動并且可以提高運動性能，同時減少與重復運動相關的疲勞。本領域技術人員認識到可以對本發明的上述具體實施方案作出改變，而不會背離其范圍。例如，所述材料10可以包括另外的層(例如，五層或更多層)，而不會背離本發明要求的范圍。因此，應該理解本發明不局限于描述的具體實施方案，而應該覆蓋所有落入由附上權利要求限定和/或在附圖中顯示的本發明精神和范圍中的改變。
權利要求
1.一種適于調節振動的復合材料，所述復合材料具有三個基本獨立并且分開的層，包括第一和第二彈性體層；以及設置在所述第一和第二彈性體層之間并且將它們基本分開的織物層，所述第一和第二彈性體層沿所述織物層的相反側延伸，所述織物層由多個織造芳族聚酰胺纖維形成， 其中所述織物層包括至少一些不固定的芳族聚酰胺纖維。
2.如權利要求1所述的材料，其中所述第一彈性體層具有在約十(10)和約二十五 (25)之間的肖氏A級硬度，并且所述第二彈性體層具有在約二十五05)和約四十五05) 之間的肖氏A級硬度。
3.如權利要求2所述的材料，其中所述第一彈性體層具有約十五(15)的肖氏A級硬度，并且所述第二彈性體層具有約四十二 G2)的肖氏A級硬度。
4.如權利要求1所述的材料，其中所述織物層將所述第一和第二彈性體層基本分開， 使得材料具有三個基本不同并且分開的層。
5.如權利要求4所述的材料，其中所述第一和第二彈性體層具有約四十二02)的肖氏 A級硬度。
6.如權利要求4所述的材料，其中所述第一和第二彈性體層具有約十五(15)的肖氏A級硬度。
7.如權利要求4所述的材料，其中所述第一和第二彈性體層具有約三十二(32)的肖氏 A級硬度。
8.如權利要求1所述的材料，其中所述材料被配置并且適于形成一個用于球棒的握持柄，該球棒具有一個手柄端和一個近端，所述材料適于包圍手柄的一部分并且適于包圍所述球棒的近端。
9.如權利要求1所述的材料，其中所述材料被配置并且適于形成一個用于網球拍的握持柄，該網球拍具有一個手柄端和一個近端，所述材料適于包圍手柄的一部分并且適于包圍所述網球拍的近端。
10.如權利要求1所述的材料，其中所述材料被配置并且適于形成一個用于工具的握持柄，該工具具有一個手柄端和一個近端，所述材料適于包圍手柄的一部分并且適于包圍所述工具的近端。
11.如權利要求1所述的材料，其中所述材料被配置并且適于形成一個用于鞋子的襯墊，所述材料適于沿著鞋子的內表面從接近鞋跟的位置延伸到鞋子的足尖處。
12.如權利要求1所述的材料，其中所述多個芳族聚酰胺纖維的至少一些可以相對于所述織物層的剩余芳族聚酰胺纖維移動。
13.如權利要求1所述的材料，其中所述第一彈性體層的至少一部分相對于所述第二彈性體層是可移動的，以便將振動能轉化為熱能。
14.如權利要求1所述的材料，其被形成為用于工具的握持柄，所述工具具有一個帶有近端手柄端的手柄，所述握持柄限定管狀外殼，其具有適于環繞所述手柄的一部分的遠端開口端，和適于包圍所述手柄近端的封閉近端。
15.如權利要求14所述的材料，其中所述的握持柄是單獨、連續的元件。
全文摘要
本發明提供一種適于調節振動的復合材料。所述復合材料具有三個基本獨立并且分開的層，包括第一和第二彈性體層；以及設置在所述第一和第二彈性體層之間并且將它們基本分開的織物層，所述第一和第二彈性體層沿所述織物層的相反側延伸，所述織物層由多個織造芳族聚酰胺纖維形成，其中所述織物層包括至少一些不固定的芳族聚酰胺纖維。所述復合材料基本不含空隙，并且這些層基本獨自地調節振動。所述復合材料設計用于優良的振動耗散，而不會損害人對結合所述復合材料的物件操作的能力。
文檔編號F16F3/093GK102423938SQ20111029699
公開日2012年4月25日 申請日期2003年6月6日 優先權日2002年6月7日
發明者卡門·迪馬里奧, 托馬斯·法洛內, 羅伯特·A·維托 申請人:斯汀福瑞公司