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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines vollständig geformten Oberteils.
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Stand der Technik
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Ein Schuh wird normalerweise aus mehreren Komponenten gefertigt um dem Schuh eine dreidimensionale Form zu verleihen. Beispielsweise kann das Schuhoberteil aus mehreren verschiedenen Teilen gefertigt werden, welche zusammengefügt werden durch, zum Beispiel, Kleben, Nähen oder Schweißen. Obwohl jedes dieser Teile im Wesentlichen eine flache, zweidimensionale Form aufweist, führt geeignetes Zusammenfügen der Komponenten zu einem Oberteil mit einer dreidimensionalen Form.
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Es ist auch bekannt, Komponenten für Fußbekleidung in einer dreidimensionalen Form zu formen. Zum Beispiel offenbart
US 7,178,267 Fußbekleidung und Fußbekleidungsstrukturen sowie Verfahren zum Formen von Verbunds-Komponenten für Fußbekleidung oder Fußbekleidungsstrukturen. Beim Formen der Strukturen werden zwei Materialschichten übereinandergelegt, so dass die zwei Materialschichten miteinander in Kontakt sind.
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Gemäß der
DE 102 17 661 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Innensohle oder Sohle aus thermoplastischen Plattenmaterial beschrieben in dem ein Rohteil vorerhitzt wird auf eine Plastizierungstemperatur und platziert wird auf einen Leisten von einer Formungsvorrichtung. Eine Walkmatte, die in einen Rahmen geklemmt ist, wird über den Leisten gezogen und die Matte wird tangential um die Oberseite des Leistens gezogen bis sich der Rahmen auf einem Tisch befindet. Eine Kammer zwischen dem Tisch, dem Leisten und der Matte wird ausgepumpt um die Matte an den Leisten an zu formen.
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Gemäß der
US 9,259,877 kann ein flexibles Herstellungssystem genutzt werden um verschiedene Schichten von Material zu verbinden um einen Fußbekleidungsartikel zu formen. Das System beinhaltet einen Grundteil, ein Zwischenteil und ein Oberteil. Das Zwischenteil beinhaltet eine flexible Membran. Das Zwischenteil kann versiegelt werden zusammen mit dem Grundteil und ein Vakuum kann bereitgestellt werden um die flexible Membran über Materialschichten die auf dem Grundteil platziert sind zu ziehen.
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US 3,720,971 bezieht sich auf Vakuum- und Druck-Formungsmethoden um ein ursprünglich flaches Material auf eine formgebende Oberfläche aufzubringen. Die formgebenden Oberflächen können von einer solchen Form sein, wobei das vorgeformte Oberteil auf die Form des Leistens umgeformt werden kann durch Verbiegen. Die formgebende Form kann geschaffen werden dadurch, dass ein Blatt aus widerstandsfähigem, biegbarem Material, wie z. B. nicht plastifiziertem PVC, zu der Form des Leistens geformt wird, die erforderlich ist, um eine Schale zu bilden, und nach dem Entfernen der Schale von dem Leisten, teilweise Abflachen davon, indem die gegenüberliegenden Seiten nach Außen ausgebreitet werden.
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Die im Stand der Technik bekannten Verfahren haben zum Teil den Nachteil, dass nur relativ kleine Teile für Schuhe geformt werden können oder dass diese nicht in ihre endgültige Form geformt werden können. Zum Beispiel ist es, gemäß einigen Verfahren, nicht möglich ein gesamtes Schuhoberteil zu formen, weil die verwendeten Drücke zu niedrig sind. Des Weiteren, insbesondere, wenn Matten oder Membranen verwendet werden, tendieren die Materialschichten oder Materialbahnen dazu Falten zu formen wenn diese durch das Vakuum angezogen werden, dies ist nicht nur ein ästhetisches Problem, aber es kann auch Risse in der endfabrizierten Komponente erzeugen durch eine ungleiche Verteilung von Material. Zudem verursachen Matten oder Membranen weitere Herstellungsschritte und benötigen weitere Maschinenteile, die gewartet werden müssen.
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Es ist daher das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ein Verfahren anzugeben zur Herstellung einer Komponente für einen Schuh, insbesondere ein vollständig geformtes Schuhoberteil, welches zumindest teilweise die vorher genannten Nachteile überwindet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Das Problem ist zumindest teilweise gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente für einen Schuh, das die Schritte aufweist: (a.) Bereitstellen einer Materialbahn; (b.) Erhitzen der Materialbahn; (c.) Strecken der erhitzten Materialbahn durch Bewegen eines Leistens in die Materialbahn, wobei der Leisten die Form der Komponente definiert; und (d.) Aufbringen eines Drucks, der niedriger als der Umgebungsdruck ist, zwischen der gestreckten Materialbahn und dem Leisten, um die Materialbahn an den Leisten anzupassen; oder (e.) Aufbringen eines Druckes, der höher als der Umgebungsdruck ist, auf die gestreckte Materialbahn, um die Materialbahn an den Leisten anzupassen.
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Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine Materialbahn zunächst erhitzt und dann gestreckt durch das Bewegen eines Leistens, der die Form der Komponente definiert, in die Materialbahn. Dadurch wird die Materialbahn gestreckt und vorläufig an die Form des Leistens angepasst, bevor ein Vakuum aufgebracht wird um die Materialbahn endgültig an die Form des Leistens anzupassen.
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Der Vorteil der vorliegenden Erfindung ist eine Reduktion der Verfahrensschritte und Maschinenkomponenten, die benötigt werden zur Herstellung einer Komponente für einen Schuh. Anstelle eine Sequenz von Einzelschritten, wie Schneiden, Formen, Nähen usw., zu verwenden, kann die Komponente um einen Leisten in einem einzigen Verfahrensschritt geformt werden. Indem das Material über dem Leisten gestreckt wird kann das Material vollständig um den Leisten geformt werden um eine große Komponente zu formen, zum Beispiel ein vollständig geformtes Oberteil.
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Des Weiteren haben die Erfinder erkannt, dass insbesondere der Schritt des Streckens der erhitzten Materialbahn die Bildung von Falten in dem darauffolgenden Schritt, in dem die Materialbahn an den Leisten angepasst wird durch das Vakuum, reduziert wird. Dies ist auch dadurch bedingt, dass keine Matte oder Membran benötigt wird.
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Zwei alternative Schritte stehen gemäß der Erfindung zur Verfügung um die Materialbahn an den Leisten anzupassen. Gemäß der ersten Alternative wird ein Druck, der niedriger ist als der Umgebungsdruck, aufgebracht zwischen die gestreckte Materialbahn und den Leisten (Verfahrensschritt d.). Gemäß der zweiten Alternative wird ein Druck, der höher ist als der Umgebungsdruck, aufgebracht auf die gestreckte Materialbahn (Verfahrensschritt e.). Es sollte beachtet werden, dass es möglich ist nur eine dieser Alternativen auszuführen, d.h. dass entweder Schritt d. ausgeführt wird oder Schritt e. ausgeführt wird. Alternativ können auch beide Verfahrensschritte ausgeführt werden, d.h. Verfahrensschritt d. wird ausgeführt und Verfahrensschritt e. wird ausgeführt. In letzterem Fall, können beide Alternativen gleichzeitig durchgeführt werden, d.h. zur gleichen Zeit, oder nacheinander, d.h. entweder Schritt d. zuerst, dann Schritt e., oder Schritt e. zuerst, dann Schritt d.
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Die Komponente kann ein vollständig geformtes Schuhoberteil sein. „Vollständig geformt“ bedeutet in diesem Kontext, dass das Oberteil seine endgültige dreidimensionale Form aufweist. Die üblichen Schritte des Formens eines zweidimensionalen Oberteils in eine dreidimensionale Form, zum Beispiel durch Kleben, Schweißen oder Nähen können ausgelassen werden.
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Der Schritt des Bereitstellens der Materialbahn kann aufweisen das Fixieren der Materialbahn in einem Rahmen. Dadurch kann die Materialbahn fest in Position gehalten werden, wenn der Leisten in die Materialbahn bewegt wird.
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Die Materialbahn kann in dem Rahmen im Wesentlichen ohne Spannung befestigt werden. Dadurch ist jedes Strecken der Materialbahn durch den Leisten, der in die Materialbahn bewegt wird, bedingt. Auf diese Art kann die Materialbahn optimal an die Form des Leistens angepasst werden. Alternativ kann das Material befestigt werden durch eine lose Befestigung oder mit geringer Spannung.
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Der Schritt des Streckens der erhitzten Materialbahn kann aufweisen, Reduzieren der Entfernung zwischen dem Rahmen und dem Leisten. Daher in dem Kontext der vorliegenden Erfindung, kann das Bewegen des Leistens in die Materialbahn aufweisen, Bewegen des Leistens in Richtung der Materialbahn, Bewegen der Materialbahn in Richtung des Leistens, oder eine Kombination von beiden Bewegungen.
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Der Leisten kann an einer Vakuumplatte befestigt sein. Daher kann die Vakuumplatte ein Vakuum zwischen der Materialbahn und dem Leisten erzeugen, so dass die Materialbahn optimal an die Form des Leistens angepasst wird.
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Alternativ, oder zusätzlich, kann der Leisten angepasst werden um ein Vakuum zwischen der Materialbahn und dem Leisten zu erzeugen. Zum Beispiel kann der Leisten ein poröses Material und/oder eine Vielzahl von Löchern aufweisen, um das Absaugen von Luft zwischen dem Leisten und der Materialbahn zu ermöglichen. Zu diesem Zweck kann der Leisten mit einer Vakuumquelle oder Pumpe verbunden sein.
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Das Verfahren kann in einer Heizkammer ausgeführt werden. Dadurch kann Hitze gleichförmig auf die Materialbahn aufgebracht werden, wodurch die Bildung von Falten weiter reduziert wird. Alternativ kann das Material erhitzt werden, zum Beispiel in einer Heizkammer oder auf einem Heizer und dann zu einer Vakuum-formenden Vorrichtung bewegt werden, wo es gestreckt wird und Druck aufgebracht wird.
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Der Schritt des Streckens der erhitzten Materialbahn kann aufweisen, Strecken von zumindest einem Teil der Materialbahn um etwa 30 %. Die Erfinder haben erkannt, dass dieses Maß an Strecken es erlaubt, die Komponente um den Leisten ohne Fehler zu formen und ermöglicht, dass die Komponente, insbesondere ein vollständig geformtes Schuhoberteil, die neue Form beibehält. Des Weiteren, mit diesem Maß an Strecken kann das Material unter den Leisten ohne Risse gebracht werden.
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Der Teil der Materialbahn der um etwa 30 % gestreckt wird kann sich auf Außenflächen eines Schuhoberteils befinden. Zum Beispiel kann der Fersenbereich eines Schuhoberteils um etwa 30 % gestreckt werden.
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Im Allgemeinen kann das Strecken der erhitzten Materialbahn variieren abhängig von der Lage und/oder dem verwendeten Material.
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Der Schritt des Streckens der erhitzten Materialbahn weist Steuern der Streckung während des Streckens auf. Dadurch kann die Materialbahn eine optimale Streckung erhalten bevor sie an den Leisten durch das Vakuum angepasst wird. Dadurch kann ungleichförmiges Strecken der Materialbahn verhindert werden.
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Das Verfahren kann weiter aufweisen, den Schritt des Abkühlens der Komponente. Dadurch kann die Komponente permanent an die dreidimensionale Form der Komponente angepasst werden.
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Die Komponente kann ein Teil von einem Schuhoberteil sein. Insbesondere kann die Komponente im Wesentlichen das gesamte Schuhoberteil sein. „Im Wesentlichen“ bedeutet in diesem Kontext, abgesehen von zusätzlichen Komponenten wie Verstärkungselementen (z.B. Fersenkappe oder Zehenkappe), Schnürsenkeln, Logos, usw. Allerdings ist es auch möglich mit dem Verfahren gemäß der Erfindung, alle zusätzlichen Komponenten wie Kragenbindung und Lasche zu vermeiden. Daher kann ein dreidimensionales Oberteil durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung in einem Verfahrensschritt in einem automatisierten Verfahren geformt werden. Die vorteilhafte Kombination der Verfahrensschritte verhindert oder zumindest reduziert die Bildung von Falten.
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Das Verfahren kann weiter aufweisen, den Schritt des Anordnens einer Sohleninnenplatte unterhalb des Leistens. Daher kann die Sohleninnenplatte direkt in die Komponente integriert werden. Ein zusätzlicher Schritt in dem die Sohleninnenplatte mit der Komponente verbunden wird kann dadurch verhindert werden, was Verfahrenszeit und Kosten spart. Zum Beispiel kann die Komponente im Wesentlichen ein gesamtes Oberteil wie oben beschrieben sein und die Sohleninnenplatte kann direkt integriert werden in das Oberteil während das Oberteil in seiner dreidimensionalen Form geformt wird.
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Die Sohleninnenplatte kann unterhalb des Leistens angeordnet werden vor dem Schritt des Streckens der erhitzten Materialbahn. Dadurch ist die Sohleninnenplatte innerhalb des entstehenden Oberteils angeordnet, d.h. in ihrer korrekten Position, während die Materialbahn an den Leisten angepasst wird.
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Das Verfahren kann weiter aufweisen den Schritt des Verbindens der Sohleninnenplatte mit dem Teil des Oberteils. Dadurch kann die Sohleninnenplatte permanent an dem Teil des Oberteils befestigt werden während der Teil des Oberteils geformt wird. Ein zusätzlicher, separater Schritt in dem die Sohleninnenplatte befestigt wird kann vermieden werden, was Herstellungszeit und Kosten spart.
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Das Verfahren kann weiter aufweisen, Aufbringen eines Klebstoffs auf die Sohleninnenplatte und Verbinden der Sohleninnenplatte mit dem Teil des Oberteils durch den Klebstoff. Der Umgang mit Klebstoffen ist leicht und ermöglicht eine feste und haltbare Verbindung zwischen der Sohleninnenplatte und dem Teil des Oberteils.
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Das Verfahren kann weiter aufweisen den Schritt des Klemmens der Sohleninnenplatte und des Teils des Oberteils zwischen dem Leisten und der Vakuumplatte. Dies erlaubt es Druck auf die Sohleninnenplatte und den Teil des Oberteils auszuüben um die beiden Teile zusammenzufügen. Dies ist insbesondere vorteilhaft wenn ein Klebstoff verwendet wird, was oft die Anwendung von Druck bedingt um eine feste Verbindung zu erreichen. Der Druck kann generiert werden durch das Vakuum, so dass keine zusätzliche Druckquelle benötigt wird.
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Das Verfahren kann weiter aufweisen den Schritt des Entfernens von überschüssigem Material von der Komponente unter Verwendung eines Heizdrahts, eines oszillierenden Messers oder eines Lasers. Dadurch wird verbliebenes Material, was nicht Teil der endgültigen Komponente sein soll, entfernt. Dies wird vorzugsweise getan während die Komponente sich noch auf dem Leisten befindet, so dass die Komponente befestigt ist in Bezug auf das Kabel, das Messer oder den Laser.
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Das Verfahren kann weiter aufweisen den Schritt des Formens von mindestens einer Öffnung in der Komponente, um den Leisten zu entfernen. Vorteilhafterweise formt diese Öffnung eine Öffnung in der endgültigen Komponente. Zum Beispiel, wenn ein Teil eines Oberteils oder im Wesentlichen ein gesamtes Oberteil geformt wird, kann die Öffnung die Schuhhalsöffnung sein.
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Das Verfahren kann weiter aufweisen den Schritt des Auseinanderbauens des Leistens, damit er durch die Öffnung passt. Dadurch kann die Öffnung kleiner gehalten werden als der vollständig aufgebaute Leisten.
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Der Schritt des Aufbringens eines Drucks, der höher als der Umgebungsdruck ist, auf die gestreckte Materialbahn kann ausgeführt werden, ohne dass eine Matte oder Membran auf die gestreckte Materialbahn aufgebracht wird. Dadurch können zusätzliche Maschinenkomponenten und Verfahrensschritte vermieden werden.
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Druck, der höher als der Umgebungsdruck ist, kann auf die gedehnte Materialbahn durch Gas oder Dampf aufgebracht werden.
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Dadurch kann der Druck gleichförmig auf die Materialbahn aufgebracht werden, was dazu beiträgt, dass die Materialbahn gleichförmig an den Leisten angepasst wird.
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Das Gas oder der Dampf können in Kontakt kommen mit der gestreckten Materialbahn. Dadurch kann eine zusätzliche Matte oder Membran vermieden werden da das Gas oder der Dampf direkt Druck und Hitze auf die Materialbahn aufbringt.
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Das Verfahren kann weiter den Schritt des Heizens des Gases oder des Dampfes aufweisen. Dadurch wird die Materialbahn weicher und kann besser an den Leisten angepasst werden.
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Der Schritt des Aufbringens eines Drucks, der höher als der Umgebungsdruck ist, auf die gestreckte Materialbahn, kann das Aufblasen mindestens einer Blase umfassen, so dass sie in Kontakt kommt mit mindestens einem Teil der gestreckten Materialbahn. Dadurch kann die Materialbahn zusätzlich oder alternativ an den Leisten angepasst werden.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Komponente für einen Schuh, die hergestellt wird gemäß dem Verfahren, das hierin beschrieben wird. Die Komponente kann ein Teil von einem Schuhoberteil sein.
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Figurenliste
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Momentan bevorzugte Beispiele und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beschrieben, mit Referenz auf die folgenden Figuren:
- 1A, 1B: eine Darstellung von einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung;
- 2: ein Beispiel einer Materialbahn die an einen Leisten durch ein Vakuum angepasst wurde gemäß dem Verfahren der Erfindung;
- 3A, 3B: ein weiteres Beispiel von einer Materialbahn die an einen Leisten durch ein Vakuum angepasst wurde gemäß dem Verfahren der Erfindung und den verschiedenen Maßen an Streckung in der Materialbahn;
- 4A, 4B: eine beispielhafte Darstellung des Entfernens von überschüssigem Material von einer Komponente;
- 5: ein weiterer optionaler Schritt des Verfahrens gemäß der Erfindung;
- 6: ein beispielhafter Leisten, der geeignet ist für das Verfahren gemäß der Erfindung;
- 7A-C: eine Vorrichtung, die genutzt werden kann im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung; und
- 8A-C: eine beispielhafte Darstellung von einem Ausführungsbeispiel gemäß der zweiten Alternative der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
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Ein Ausführungsbeispiel von einem Verfahren gemäß der Erfindung wird nun beschrieben in Bezug auf die Darstellungen in 1A und 1B. Generell ist das Verfahren gemäß der Erfindung geeignet um ganze Schuhoberteile sowie Teile davon, wie Zehenkappen, Fersenkappen, Oberschuhoberteile, Verstärkungen usw., herzustellen. Das Verfahren kann auch genutzt werden um Sohlen-Strukturen, wie Außensohlen, Zwischensohlen und Innensohlen, sowie Teile davon, herzustellen.
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Gemäß dem erfinderischen Verfahren wird eine Materialbahn in einem ersten Schritt bereitgestellt. In 1A und 1B wird eine solche Materialbahn mit dem Bezugszeichen 11 beschrieben. Unter einer Materialbahn wird in diesem Zusammenhang ein Objekt verstanden, das eine Dicke hat die kleiner ist als seine Länge und Breite. Üblicherweise ist die Dicke einer Materialbahn wesentlich kleiner als die Länge und Breite. Es ist zu beachten das in dem Zusammenhang der vorliegenden Erfindung die Materialbahn 11 eine beliebige Form haben kann, d.h. rechteckig, quadratisch, kreisförmig, ellipsenförmig usw.
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Die Materialbahn 11 ist aus einem Material hergestellt, das geeignet ist geformt zu werden, wenn es erhitzt wird. Beispielsmaterialien sind Polyurethan Synthetik, Polyester und thermoplastisches Polyurethan (TPU). Die Materialbahn 11 ist vorzugsweise ein PU Synthetik oder ein Textil Material, das heißt sie ist hergestellt aus Fasern, die gewebt, nicht-gewebt, gewirkt, oder gestrickt sind. Allerdings ist es auch möglich nicht-Textil Materialien zu verwenden wie zum Beispiel eine Plastikfolie, einen Film usw. Die Materialbahn 11 kann auch eine Beschichtung mit einem Material welches geformt werden kann, wenn es erhitzt wird, aufweisen.
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Die folgende Tabelle stellt verschiedene Optionen für Materialien für die Materialbahn 11 dar. Die Tabelle zeigt die Materialtypen in Spalte
2, eine kurze Materialbeschreibung in Spalte
3, die Streckung unter einer Last von 100 N in Spalte
4, die optimale Formungszeit in Spalte
5, die optimale Heizzeit in Spalte
6 und die Bearbeitungstemperatur in der letzten Spalte.
| Material Gruppe | Material Typ | Material Beschreibu ng | Streck ung unter Last von 100 N | Formun gszeit in Sek | Heizzeit in Sek | Bearbeit ungstem peratur in °C |
| #1 | PU beschichtet e Synthetik mit Streckfunkt ion, nicht gewebt, oder nichtgewebte Mikrofaser, mit oder ohne TPU Film zwischen den Schichten | Streckbar (von Hand), hergestellt aus nichtstreckbarem Polyester oder Nylon oder einer Mischung von beiden Fasern, trockengefilz t, streckbar gemacht durch Herstellungs prozess des nicht-Webstücks. Mit PU Harz | 10-30% | 60 Sek. | 60 - 80 Sek. | 140 - 180°C |
| | | von 0,1 bis 1 mm. Streckbar in 1, 2, oder 3 Richtungen. | | | | |
| #2 | PU Synthetik, nicht gewebt oder nichtgewebte Mikrofaser ohne Streckfunkt ion mit oder ohne einen TPU Film zwischen den zwei Schichten | Nicht streckbar (von Hand) nicht-gewebt, mit PU Harz Rückseite von 0,1 bis 1 mm PU Dicke. | 10-20% | 60 Sek. | 60 - 80 Sek. | 140 - 180°C |
| #3 | TPU Filme laminiert oder beschichtet auf Textil, streckbar oder nicht streckbar in 1, 2, oder 3 Richtungen | TPU Filme mit Dicke von 0,1 mm bis 2 mm laminiert mit rundgestrickt en oder gewirkten großmaschig en Maschen (Dicke von 1 | 20-40% | 40 Sek. | 60 - 80 Sek. | 120 - 170°C |
| | | mm bis 2mm) mit Gesamtdicke von 2-7 mm. Unabhängig von der Art der Laminierung oder ob das TPU beschichtet ist. | | | | |
| #4 | PU beschichtet es Strickstück | Streckbares gestricktes Polyester oder Nylon oder eine Mischung mit Spandex Anteil beschichtet mit einem PU Harz namens Stretch PU Synthetic, mit PU oder schmelzbare m PU oder TPU als Oberschicht. Die Beschreibun | 30-60% | 40 - 60 Sek. | 60 - 80 Sek. | 120 - 160°C |
| | | g gilt auch für Strickware mit PU Harz Rückseite ohne, dass diese von Hand streckbar sind. | | | | |
| #5 | Streckbares Textil ohne Spandex | Rundgestrick t ohne Spandex aber streckbar in 1, 2, oder 3 Richtungen, mit oder ohne Beschichtung oder Laminierung szusatz | 20-40% | 60 - 80 Sek. | 60 - 80 Sek. | 150 - 190°C |
| #6 | Streckbares Textil mit Spandex | Gestrickt oder rundgestrickt oder gewebt mit Spandex Anteil und streckbar in 1, 2 oder 3 Richtungen | 40-70% | 60 - 80 Sek. | 60 - 80 Sek. | 150 - 180°C |
| #7 | Textil | Sowohl gestrickt ohne Spandex Anteil nicht streckbar als auch gewebt oder gewirkt. | 30-50% | 60 - 80 Sek. | 80 - 120 Sek. | 170 - 220°C |
| #8 | Textil mit TPU Garn | Rundgestrick t, Jacquard gestrickt mit TPU Garn mit Schmelzpunk t über 80°C oder gestrickt oder jede andere Art von Strickteil das von Hand streckbar ist. | 20-90% | 40 - 60 Sek. | 60 - 100 Sek. | 150 - 200°C |
| #9 | Textil mit klebbaren TPU Garnen | Jacquard-Rundgestrick oder flach gestrickt mit Polyester, klebbares Garn mit PES oder PA Kombination | 40-90% | 40 - 60 Sek. | 60 - 100 Sek. | 120 - 180°C |
| | | zum Erzeugen der Standfestigke it. Mit Schmelzpunk t von 80 °C und höher. | | | | |
| #10 | Textil mit Polyester Garnen mit niedrigem Schmelzpu nkt | Flachstrickw are mit speziellem Co-Polyester Garnen mit einem niedrigem Schmelzpunk t von 80 °C und höher. | 20-50% | 40 - 60 Sek. | 60 - 80 Sek. | 130 - 190°C |
| #11 | TPU Film ohne rückseitige Beschichtu ng. | | 70-100% | 30 - 40 Sek. | 40 - 60 Sek. | 100 - 120°C |
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Vorzugsweise wird die Materialbahn 11 in einem Rahmen oder einer ähnlichen Konstruktion statisch befestigt (nicht gezeigt in der Illustration in 1A und 1B). Des Weiteren wird die Materialbahn 11 vorzugsweise ohne Spannung befestigt sie kann aber auch durch lose Fixierung befestigt sein oder mit geringer Spannung.
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In einem weiteren Schritt des erfinderischen Verfahrens wird die Materialbahn 11 erhitzt. Wie in 1A dargestellt kann die Hitze bereitgestellt werden durch Wärmeleuchten 12 die eine erhebliche Menge an Infrarotstrahlung auf die Materialbahn 11 strahlen, so dass die Temperatur der Materialbahn 11 steigt. Es können aber auch andere Mittel zum Beheizen verwendet werden. Zum Beispiel könnte die Materialbahn 11 in eine Heizkammer eingebracht werden oder Hitze könnte durch Wärmeleitung, zum Beispiel von einem Heizdraht oder ähnlichen Heizgerät zur Verfügung gestellt werden. In einem Ausführungsbeispiel sind die Seiten von einer Heizkammer keramisch und beheizt. Des Weiteren, obwohl in 1A beide Seiten der Materialbahn 11 beheizt sind, könnte auch nur eine einzige Seite beheizt sein in anderen Ausführungsbeispielen.
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Die Hitze könnte angepasst werden um selektiv die Eigenschaften des Materials zu beeinflussen um einen Teil des Oberteils anzupassen. Zum Beispiel könnte die Hitze angepasst werden um das Material so formbar zu machen, dass eine stabile aber permanente Verformung nach dem nächsten Streckungsschritt erfolgt.
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Üblicherweise werden die Materialien auf 120° bis 160 °C für etwa 60 Sekunden geheizt, aber im Allgemeinen können die Materialien auf höhere Temperaturen für andere Zeitspannen geheizt werden. Zum Beispiel kann eine nichtgewebte Materialbahn mit Polyurethan Beschichtung auf 200 °C für 40 Sekunden geheizt werden. Es ist wichtig, dass das Material auf den sogenannten „Gel Wert“ geheizt wird, der eine Verformung in nachfolgenden Schritten und ein nachfolgendes Beibehalten der endgültigen erwünschten Form der Komponente nach Abkühlen erlaubt.
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In einem nächsten Schritt des erfinderischen Verfahrens wird die geheizte Materialbahn 11 gestreckt dadurch, dass ein Leisten 13 in die Materialbahn 11 bewegt wird wie in 1B durch den Pfeil angezeigt. Im Allgemeinen definiert der Leisten 13 die Form der fertigen Komponente. Daher hat der Leisten in dem Beispiel von 1A und 1B die Form eines Fußes. Dementsprechend wird die resultierende Komponente ein gesamtes Schuhoberteil sein. Nichtsdestotrotz, wie oben beschrieben, kann eine Vielzahl von verschiedenen Komponenten für einen Schuh mit dem erfinderischen Verfahren hergestellt werden. Daher kann die Form des Leistens 13 generell variieren.
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Wie dargestellt in 1B wird die Materialbahn 11 gestreckt wenn der Leisten in die Materialbahn 11 bewegt wird. Daher ist die Materialbahn 11 bereits zu einem gewissen Maß an die Form des Leistens 13 angepasst. Die Materialbahn 11 kann gestreckt werden um 30 %. Generell kann die Streckung zwischen verschiedenen Bereichen der Materialbahn 11 variieren. Zum Beispiel können Bereiche der Materialbahn 11 die zuerst in Kontakt kommen mit dem Leisten mehr gestreckt werden als andere Bereiche.
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In dem nächsten Schritt wird Druck, der niedriger ist als der Umgebungsdruck, zwischen die gestreckte Materialbahn und den Leisten aufgebracht um die Materialbahn an den Leisten anzupassen. In dem Beispiel der 1A und 1B ist der Leisten 13 an einer Vakuumplatte 14 befestigt. Die Vakuumplatte 14 weist Löcher auf (nicht gezeigt in der Darstellung in 1A und 1B) welche mit einer Vakuumquelle verbunden sind (nicht gezeigt in der Darstellung in 1A und 1B). Dadurch kann ein niedriger Druck im Vergleich mit dem Umgebungsdruck zwischen dem Leisten 13 und der Materialbahn 11 erzeugt werden und die Materialbahn 11 an den Leisten 13 angepasst werden.
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Es ist auch möglich, dass der Leisten 13 Löcher aufweist welche mit einer Vakuumquelle verbunden sind. In diesem Fall muss der Leisten 13 nicht an einer Vakuumplatte befestigt werden.
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Nachdem das Material erhitzt wurde und durch das Vakuum geformt wurde wird es gekühlt auf eine Temperatur zwischen -10° und 5 °C. Allerdings können im Allgemeinen auch andere Temperaturen verwendet werden. Dieser Kühlungsschritt fixiert die geformte Komponente.
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2 zeigt ein Beispiel einer Materialbahn 11 die an einen Leisten 13 durch Vakuum angepasst wurde gemäß dem Verfahren der Erfindung. Wie in diesem Beispiel gezeigt kann die Materialbahn 11 in einem Rahmen 21 befestigt sein. Der Rahmen 21 dient dazu die Materialbahn 11 statisch zu befestigen ohne Spannung bevor die Materialbahn 11 gestreckt wird. Er absorbiert auch die Spannungskräfte die in der Materialbahn 11 entstehen, wenn die Materialbahn 11 gestreckt wird.
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3A und 3B zeigen ein weiteres Beispiel von einer Materialbahn 11 die an einen Leisten 13 durch Vakuum angepasst ist. 3A und 3B zeigen primär die Verteilung der Streckung in der Materialbahn 11. In 3A wird der Leisten 13 entlang einer longitudinalen Achse der Vakuumplatte und des Rahmens 21 positioniert. In 3B ist der Leisten 13 diagonal positioniert relativ zu der Vakuumplatte und dem Rahmen 21. Im Allgemeinen kann die Position des Leistens in dem Rahmen den Materialverbrauch und die Größe des Rahmens beeinflussen. Ein ovaler angeordneter Leisten kann mehr Material für den Fersenbereich zur Verfügung stellen wo basierend auf der Form des Leistens mehr Streckung benötigt wird.
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Die Streckung die in dem Ausführungsbeispiel der 3A und 3B für PU beschichtetes Synthetikmaterial erreicht wird ist wie folgt: der Fersenbereich und der Oberteil des Leistens 13 dienen als Bezugspunkt für die Berechnung der Streckung. Der Fersenbereich ist der kritischste Bereich wo 30 % Streckung erreicht werden. Im Zehenbereich des Schuh beträgt die erreichte Streckung weniger als 10 %. In den mittleren Bereichen des Schuhs beträgt die erreichte Streckung um die 20 %. Wenn eine adäquate Streckung nicht erreicht wird in dem Fersenbereich, in diesem Fall 30 %, bilden sich Falten in dem Material.
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Nachdem die Komponente auf dem Leisten geformt wurde kann überschüssiges Material entfernt werden wie in 4A und 4B dargestellt wird. 4A stellt das allgemeine Prinzip in Ansicht von oben dar. Eine Schleife von einem Heizkabel ist unterhalb des Leistens 13 positioniert und das Kabel wird gezogen wie durch die Pfeile angezeigt. Dadurch reduziert sich die Größe der Schleife und die Schleife berührt das überschüssige Material welches durch die Hitze schmilzt und von der Komponente getrennt wird wie in 4B dargestellt.
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Alternativ kann das überschüssige Material entfernt werden durch ein oszillierendes Messer oder einen Laser der überschüssiges Material unter dem Leisten 13 abschneidet.
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In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die resultierende Komponente des Oberteils befestigt werden an einer Sohleninnenplatte (nicht gezeigt in den Figuren) nachdem die Materialbahn 11 an die Form des Leistens 13 angepasst wurde. Die Sohleninnenplatte kann sich bereits unterhalb des Leistens 13 befinden zu Beginn des Herstellungsprozesses. Eine bestimmte Art von Klebstoff wird auf die Sohleninnenplatte aufgebracht, entweder manuell, durch einen Roboter oder der Klebstoff ist bereits vorher aufgebracht. Zum Beispiel kann ein kalter Zement (zum Beispiel Heißkleber) vorher aufgebracht sein, so dass wenn das Material unter den Leisten aufgebracht wird, das Material an der Sohleninnenplatte klebt.
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Abhängig von dem Material, das verwendet wird für die Materialbahn 11, kann sich das Material bereits an die Unterseite des Leistens 13 anschmiegen, wie gezeigt in 2, 3A und 3B. Dieser Anschmiege-Effekt kann jedoch eventuell nicht ausreichen um das Material an dem Zement auf der Sohleninnenplatte zu befestigen. Die Befestigung des Materials des Oberteils an der Sohleninnenplatte kann entweder stattfinden mit verschiedenen Verfahren aus der traditionellen Schuhleisten-Technik bis hin zu einem Verfahren in dem ein Heizkabel verwendet wird um das Material unter den Leisten zu ziehen und es an dem kalten Zement auf der Sohleninnenplatte zu befestigen. Dieses Heizkabel kann das gleiche Heizkabel sein, das überschüssiges Material abschneidet wie oben beschrieben. Die Vakuumplatte 14 kann ein Druckpotenzial von, zum Beispiel, 10 bar aufweisen und kann verwendet werden um das Material des Oberteils mit der Sohleninnenplatte zu verbinden. Alternativ oder zusätzlich kann das Material des Oberteils gegen die Sohleninnenplatte durch einen Stempel oder eine ähnliche Vorrichtung gedrückt werden.
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5 stellt einen weiteren optionalen Schritt des Verfahrens gemäß der Erfindung dar welcher verwendet werden kann wenn ein Oberteil 51, oder ein Teil davon, hergestellt wird. In diesem Schritt wird der Leisten 13, welcher sich immer noch innerhalb des Oberteils 51 befindet, entfernt. Hier wird die Einstiegsöffnung oder Schaftöffnung des Oberteils aufgeschnitten und das entsprechende Material 52 wird entfernt um die Herstellung des Oberteils 51 abzuschließen und das Entfernen des Leistens zu ermöglichen. Der Leisten 13 wird dann auseinandergebaut um diesen aus dem Oberteil entfernen zu können.
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Ein beispielhafter Leisten 13 welcher geeignet ist für das Verfahren gemäß der Erfindung wird gezeigt in 6. Es ist ersichtlich, dass der Leisten 13 aus zwei Teilen besteht, dem Vorderteil 61 und einem Hinterteil 62 welche verbunden sind an einem Gelenk, das erlaubt, dass die beiden Teile relativ zueinander rotiert werden können. Dadurch kann der Leisten 13 gefaltet werden während er sich noch in dem Oberteil 51 befindet um eine einfache Entfernung durch die Einstiegsöffnung des Oberteils 51 zu ermöglichen.
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7A, 7B und 7C zeigen eine Vorrichtung 70 welche verwendet werden kann in dem Zusammenhang der vorliegenden Erfindung. Wie am besten in 7B zu sehen weist die Vorrichtung einen Rahmen 21 auf, welcher entlang Führungsschienen 71a und 71b verschiebbar ist. Der Rahmen 21 weist eine ovale Öffnung 72 auf in der eine Materialbahn 11 fixiert werden kann wie in 7C gezeigt. Die Erfinder haben herausgefunden, dass diese ovale Form eine optimale Materialnutzung und Materialstreckung ermöglicht.
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Mithilfe des Rahmens 21 kann die Materialbahn 11 positioniert werden über einem Leisten 13 um die Verfahrensschritte, die oben im Detail beschrieben sind, auszuführen, das heißt Erhitzen der Materialbahn 11, Strecken der erhitzten Materialbahn 11 indem der Leisten 13 in die Materialbahn 11 bewegt wird und Aufbringen eines Drucks, der niedriger als der Umgebungsdruck ist, zwischen der gestreckten Materialbahn 11 und dem Leisten 13 um die Materialbahn 11 an den Leisten 13 anzupassen.
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8A, 8B und 8C zeigen ein Ausführungsbeispiel gemäß der Alternative der vorliegenden Erfindung in der ein Druck, der höher als der Umgebungsdruck ist, aufgebracht wird auf eine gestreckte Materialbahn 11 um die Materialbahn an einen Leisten 13 anzupassen.
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Wie in 8A gezeigt wird ein Leisten 13 in eine Materialbahn 13 bewegt, welche fixiert ist in einer Öffnung von einer Kammer 81. Die Kammer 81 kann durch einen Druck, der höher als der Umgebungsdruck ist, unter Druck gesetzt werden, so dass Druck, der höher als der Umgebungsdruck ist, auf die Materialbahn 13 aufgebracht werden kann. Zu diesem Zweck weist die Kammer 81 ein erstes Ventil 82 auf. In einem Ausführungsbeispiel wird komprimierter Dampf zwischen 150° und 200°, zum Beispiel bei 185° C, mit einem Druck von zwischen 4-6 bar, zum Beispiel 5 bar, in die Kammer 81 eingebracht über das erste Ventil 82. Der Dampf wird durch einen Dampfgenerator zur Verfügung gestellt, aber andere Mittel könnten auch verwendet werden.
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Die Kammer weist auch ein zweites Ventil 83 auf, welches verwendet werden kann um zusätzliche Hitze einzubringen. Zum Beispiel kann zusätzliche Hitze bereitgestellt werden durch ein konventionelles Heißluftgebläse um die Hitze um etwa 200 °C zu erhöhen. In einem Ausführungsbeispiel wird zusätzliche Hitze zwischen 200° und 300 °C eingebracht über das Ventil 83.
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In dem Ausführungsbeispiel der 8A, 8B und 8C weist die Kammer 81 auch zwei Blasen 84a und 84b auf, welche aufgeblasen werden können um zusätzlichen Druck auf die Materialbahn 13 auszuüben. In 8A werden diese Blasen in einem nicht aufgeblasenen Zustand gezeigt, während in 8B und 8C die Blasen in einem aufgeblasenen Zustand gezeigt werden.
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Wie in 8C mithilfe der Pfeile gezeigt, können die Kanten der Materialbahn zusätzlich gefaltet werden um die Materialbahn an den Leisten an den Außenkanten anzupassen. Zu diesem Zweck drücken die Stäbe 85a und 85b überschüssiges Material über die Unterseite des Leistens 13 um das Material über dem Leisten zu schließen. Weiterhin kann ein Greifer oder Roboterarm 86 verwendet werden um den Leisten 13 zu bearbeiten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7178267 [0003]
- DE 10217661 A1 [0004]
- US 9259877 [0005]
- US 3720971 [0006]