粘弾性オープンセルポリウレタンフォームは、動的な空気圧クッションとして機能することでその役割を果たします。空気を閉じ込めてバネのように機能させる一般的なクローズドセルフォームとは異なり、粘弾性オープンセルフォームは、ポリマーの物理的な変形と、フォームの内部構造と空気の相互作用によって生じる摩擦という2つの distinct なメカニズムを通じてエネルギーを散逸させます。この二重の作用により、標準的な素材よりもはるかに効果的に高エネルギー衝撃を管理できます。
主なポイント 粘弾性オープンセルフォームは衝撃を単にブロックするのではなく、空気を微細な迷路に通すことで衝撃を「ブレーキ」します。このメカニズムは減速時間を延長し、ピーク圧力を劇的に低減し、素材が底打ちするのを防ぎ、クローズドセルフォームのバネのような反発力よりも優れた保護を提供します。
エネルギー吸収のメカニズム
構造変形
衝撃の瞬間、フォームの固体部分であるポリマー構造が曲がり、崩壊し始めます。
この初期変形が運動エネルギーの一部を吸収します。しかし、ひび割れたり、単純に平らに圧縮されたりする可能性のある剛性フォームや柔らかいフォームとは異なり、粘弾性という性質は、素材が流体のような方法で変形に抵抗することを意味します。
「エアブレーキ」効果
最も重要な違いは、気流によって生じる粘性抵抗です。
セルは「オープン」（相互接続されている）であるため、衝撃によって空気がフォームから押し出され、セルの構造間を流れます。これにより抵抗が生じます。衝撃が強いほど、この気流に対する抵抗は大きくなり、効果的に自己調整ショックアブソーバーが作成されます。
クローズドセルフォームとの性能比較
減速時間
一般的なクローズドセルフォームには、閉じ込められた気泡が含まれています。衝撃を受けると、これらの気泡が圧縮され、すぐに跳ね返り、急速な停止とエネルギーの「弾むような」戻りにつながります。
対照的に、粘弾性オープンセルフォームは減速時間を延長します。物体をより長い時間（ミリ秒単位であっても）かけて減速させることにより、保護される領域（頭など）に伝達される力は大幅に減少します。
ピーク圧力管理
クローズドセルフォームは、衝撃時に圧力の急激なスパイクを示すことがよくあります。
オープンセルメカニズムは、この負荷をより均等に分散します。空気抵抗と構造的な曲げによってエネルギーを散逸させることにより、体にかかるピーク圧力が低くなり、鈍器外傷の可能性が減少します。
「底打ち」への耐性
一般的なフォームの主な故障点は「底打ち」です。これは、フォームが完全に圧縮されて固いブロックになり、残りの力の100％を体に伝達する場合です。
粘弾性オープンセルフォームは、底打ちを防ぐことに優れています。気流によって提供される段階的な抵抗により、高エネルギーイベント中でも素材が保護クッションを維持することが保証されます。
トレードオフの理解
粘弾性オープンセルフォームは優れた加速緩和を提供しますが、その構造は特定の制限をもたらします。
環境感受性
セルは気流を可能にするために開いているため、他の要素にも開いています。この構造は、クローズドセルフォームの密閉された性質と比較して、湿気、汗、または環境の破片を吸収しやすい可能性があります。
回復速度
衝撃を遅くするのと同じ粘性メカニズムが、回復も遅くします。
クローズドセルフォームはほぼ瞬時に元の状態に戻ります。粘弾性材料は、元の形状に戻るのに時間がかかります。正確に同じ場所での高速、複数回の衝撃シナリオでは、リセット中にフォームの保護能力が一時的に低下する可能性があります。
目標に合わせた適切な選択
保護具の素材を選択する際は、特定の衝撃シナリオと素材の挙動を比較検討する必要があります。
- 主な焦点が加速緩和の場合：減速時間を最大化し、ユーザーに伝達される「gフォース」を低減するために、粘弾性オープンセルフォームを優先してください。
- 主な焦点が高エネルギー安全の場合：オープンセルフォームを使用して、重い負荷の下で素材が底打ちして硬くなるのを防ぎます。
- 主な焦点が環境シーリングの場合：オープンセル素材は、湿気の侵入を防ぐために追加のアウターレイヤーが必要になる場合があることを認識してください。
最終的に、鈍器に対する重要な保護のために、気流を制御する能力により、オープンセルフォームはクローズドセル代替品の単純な圧縮よりも優れた性能を発揮します。
概要表：
| 特徴 | 粘弾性オープンセルフォーム | 一般的なクローズドセルフォーム |
|---|---|---|
| エネルギーメカニズム | 空気摩擦と構造変形 | 圧縮空気（バネのような） |
| 衝撃応答 | エネルギーを「ブレーキ」して散逸させる | 急速な反発/弾むような |
| 減速時間 | 長い（Gフォースを低減） | 短い（高いピーク圧力） |
| 底打ち | 高い耐性（段階的） | 重い負荷の下で高いリスク |
| 回復速度 | 遅い/自己調整 | 瞬時 |
| 最適な用途 | 高エネルギー安全および頭部保護 | 環境シーリングおよび浮力 |
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参考文献
- Danyon Stitt, Nick Draper. Potential of Soft-Shell Rugby Headgear to Mitigate Linear and Rotational Peak Accelerations. DOI: 10.1007/s10439-022-02912-5
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .
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