DE102013022415B4

DE102013022415B4 - Herstellungsverfahren für Dämpfungselemente für Sportbekleidung

Info

Publication number: DE102013022415B4
Application number: DE102013022415.2A
Authority: DE
Inventors: c/o adidas AG Wardlaw Angus; Warren Freeman; c/o adidas AG Le Huu Minh Tru; Gerd Rainer Manz
Original assignee: Adidas AG
Current assignee: Adidas AG
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2013-02-13
Publication date: 2024-05-16
Anticipated expiration: 2033-02-14

Abstract

Verfahren (200) zur Herstellung einer Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle aus zufällig angeordneten Partikeln (210) eines expandierten Materials, umfassend:a. Beladen einer Form (220) mit den Partikeln des expandierten Materials, undb. Erhitzen zumindest eines Teilbereichs (230) der Wand der Form auf eine Temperatur, welche die an diesen Teilbereich der Wand der Form angrenzenden Partikel des expandierten Materials teilweise oder ganz zum Schmelzen bringt, wobeic. das Erhitzen dadurch erfolgt, dass Hohlräume in der Form von heißem Wasser oder Dampf oder anderen Medien zur Temperaturerhöhung durchströmt werden, und wobeid. zumindest derjenige Teilbereich der Wand der Form, welcher in Schritt b. erhitzt wird, eine gitterförmig, wabenförmig und/oder rippenförmig strukturierte Oberfläche aufweist, sodasse. die zumindest teilweise geschmolzenen Partikel nach dem Abkühlen eine gitterförmig, wabenförmig und/oder rippenförmig strukturierte Oberfläche der Schuhsohle oder des Teiles einer Schuhsohle bilden und so die Schuhsohle oder den Teil einer Schuhsohle selektiv in eine oder mehrere Richtungen versteifen.

Description

1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle.
2. Stand der Technik
Dämpfungselemente spielen im Bereich der Sportbekleidung eine große Rolle und kommen bei Bekleidungsstücken für die verschiedensten Sportarten zum Einsatz. Beispielhaft seien hier Wintersportbekleidung, Laufbekleidung, Outdoorbekleidung, Fußballbekleidung, Golfbekleidung, Kampfsportbekleidung oder der Gleichen genannt. Generell dienen Dämpfungselemente dabei dem Schutz des Trägers vor Stößen oder Schlägen und zur Polsterung, zum Beispiel bei einem Sturz des Trägers. Hierfür enthalten Dämpfungselemente typischerweise ein oder mehrere Deformationselemente, welche sich unter äußerer Druck- oder Stoßwirkung verformen und dabei die Stoßenergie aufnehmen.
Eine besonders wichtige Rolle kommt Dämpfungselementen bei der Konstruktion von Schuhen, insbesondere Sportschuhen, zu. Mit Hilfe von als Sohlen oder Teilen von Sohlen ausgebildeten Dämpfungselementen werden Schuhe mit einer Fülle verschiedener Eigenschaften versehen, welche je nach spezieller Art des Schuhs unterschiedlich stark ausgeprägt sein können. Primär weisen Schuhsohlen eine Schutzfunktion auf. Sie schützen den Fuß des jeweiligen Trägers durch ihre gegenüber dem Schuhschaft erhöhte Steifigkeit vor Verletzungen beispielsweise durch spitze Gegenstände, auf die der Schuhträger tritt. Des Weiteren schützt die Schuhsohle üblicherweise durch eine erhöhte Abriebbeständigkeit den Schuh vor übermäßiger Abnutzung. Zudem können Schuhsohlen die Haftung eines Schuhs auf dem jeweiligen Untergrund verbessern und so schnellere Bewegungen erleichtern. Eine weitere Funktion einer Schuhsohle kann es sein, eine gewisse Stabilität zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus kann eine Schuhsohle dämpfend wirken, um z.B. die beim Kontakt des Schuhs mit dem Untergrund auftretenden Kräfte abzufedern. Schließlich kann eine Schuhsohle den Fuß vor Schmutz oder Spritzwasser schützen und/oder eine Vielzahl anderer Funktionalitäten bereitstellen.
Um der geforderten Fülle an Funktionalitäten gerecht zu werden, sind im Stand der Technik verschiedene Materialien und Herstellungsverfahren bekannt, aus welchen Dämpfungselemente für Sportbekleidung gefertigt werden können.
Beispielhaft sei hier auf als Schuhsohlen ausgebildete Dämpfungselemente aus Ethylenvinylacetat (EVA), thermoplastischem Polyurethan (TPU), Gummi, Polypropylen (PP) oder Polystyrol (PS) verwiesen. Jedes dieser verschiedenen Materialien liefert eine spezielle Kombination verschiedener Eigenschaften, die für Sohlen bestimmter Schuharten, je nach den spezifischen Anforderungen der jeweiligen Schuhart, mehr oder weniger gut geeignet sind. Zum Beispiel ist TPU sehr abriebbeständig und reißfest. Des Weiteren zeichnet sich EVA durch eine hohe Stabilität und relativ gute Dämpfungseigenschaften aus.
Ferner wurde die Benutzung von expandierten Materialien zur Herstellung einer Schuhsohle in Betracht gezogen. Insbesondere ist aus WO 2008/087078 A1 , WO 2007/082838 A1 , WO 2010/136398 A1 und WO 2005/066250 A1 expandiertes thermoplastisches Polyurethan (eTPU) bekannt. Expandiertes thermoplastisches Polyurethan zeichnet sich durch ein geringes Gewicht und besonders gute Elastizitäts- und Dämpfungseigenschaften aus. Ferner kann laut WO 2005/066250 A1 eine Sohle aus expandiertem thermoplastischem Polyurethan ohne zusätzliche Haftmittel mit einem Schuhschaft verbunden werden.
Zur Herstellung der Partikel aus expandiertem thermoplastischem Urethan wird beispielsweise thermoplastisches Urethan in einem Suspensionsverfahren oder Extrusionsverfahren zunächst mit einem Treibmittel beladen, welches in einem weiteren Schritt zur Aufschäumung des thermoplastischen Urethans führt. Beispielsweise kann thermoplastisches Urethan zunächst in Wasser gelagert werden, so dass Wasser von dem thermoplastischen Urethan aufgenommen wird, welches in einem weiteren Schritt verdampft wird, um expandiertes thermoplastisches Urethan zu erhalten.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, zur Herstellung von Sohlen für Schuhe verschiedene Komponenten zu fertigen, zum Beispiel Zwischensohlenteile aus EVA, Torsion-Elemente aus TPU, Außensohlen aus Gummi, visköse Dämpfungseinlagen aus modifiziertem EVA, etc., welche dann in einem weiteren Herstellungsschritt zu einer Schuhsohle zusammengefügt werden.
Die EP 1854 620 A1 betrifft ein Verfahren zum Verfüllen von Hohlräumen mit Schaumstoffpartikeln. Die DE 20 2008 017 042 U1 betrifft ein Formgebungswerkzeug für die Herstellung von geschäumten Formteilen aus Kunststoffpartikeln mit partiell verhauteter Oberfläche. Die DE 42 36 081 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus geschäumtem Kunststoff. Die DE 196 52 690 A1 betrifft ein Formteil und dessen Herstellung. Die DE 20 2010 008 893 U1 betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Partikelschaum-Formteils. Die DE 20 2007 006 164 U1 betrifft eine Vorrichtung für das Verhauten eines Formteils aus geschäumten thermoplastischen Kunststoffpartikeln. Die DE 10 2009 004 386 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus Partikelschäumen.
Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren ist jedoch, dass diese wie gerade erwähnt die Herstellung verschiedener Einzelteile des Dämpfungselements beinhalten, welche nachträglich miteinander verbunden werden müssen. Dies bedeutet einen erheblichen Mehraufwand, da zum Beispiel verschiedene Formen zur Herstellung der Einzelteile zum Einsatz kommen, die Einzelteile jeweils aus diesen Formen ausgelöst und in neue Formen eingelegt werden müssen und generell die Möglichkeiten der Einflussnahme auf die Eigenschaften der Dämpfungselemente während des Herstellungsprozesses begrenzt sind.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Verfahren zur Herstellung von Schuhsohlen oder Teile von Schuhsohlen bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren zur Herstellung von Schuhsohlen oder Teile von Schuhsohlen bereitzustellen, welche die Möglichkeiten der Einflussnahme auf die Eigenschaften der Schuhsohlen oder Teile der Schuhsohlen während des Herstellungsprozesses erweitern, die Anzahl der Herstellungsschritte reduzieren und den Herstellungsprozess vereinfachen und eine weitgehend automatisierte Fertigung ermöglichen.
3. Zusammenfassung der Erfindung
Die beanspruchte Erfindung wird im unabhängigen Anspruch 1 definiert. Weitere Ausführungsformen der beanspruchten Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. „Aspekte“, „Ausführungsformen“ oder „Beispiele“, die im Folgenden beschrieben werden und nicht in den Bereich der so definierten Erfindung fallen, sind als technische Hintergrundinformationen aufzufassen, um das Verständnis der beanspruchten Erfindung zu fördern. Falls nicht gesondert beschrieben, bezieht sich das „Dämpfungselement“ der vorliegenden Offenbarung auf eine Schuhsohle oder einen Teil einer Schuhsohle.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle aus zufällig angeordneten Partikeln eines expandierten Materials umfasst das Beladen einer Form mit den Partikeln des expandierten Materials, wobei die Partikel in einem Flüssigkeitsstrom einer Transportflüssigkeit und / oder in einem Dampfstrom in die Form eingebracht werden können.
Die Verwendung von Partikeln aus expandiertem Material erleichtert erheblich den Herstellungsprozess einer Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle, da diese sich besonders einfach aufbewahren und handhaben lassen. Durch das Beladen der Form mit den Partikeln mit Hilfe eines Flüssigkeitsstroms und / oder eines Dampfstroms wird ferner gewährleistet, dass die Partikel die Form möglichst gleichmäßig ausfüllen, ohne dass ein zusätzliches Verteilen der Partikel innerhalb der Form von Nöten ist. Dies verringert das Risiko einer Ausbildung von Fehlstellen im Material der Schuhsohle oder eines Teils der Schuhsohle und erlaubt eine deutliche Vereinfachung des Herstellungsprozesses.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Partikel des expandierten Materials innerhalb der Form mit Druck und / oder Hitze und / oder Dampf behandelt.
Hierdurch verbinden sich die Partikel des expandierten Materials, zum Beispiel dadurch, dass zumindest die Oberflächen der Partikel miteinander verschmelzen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform gehen die Partikel durch die Druck- und / oder Hitze- und / oder Dampfbehandlung eine chemische Verbindung ein. Solch eine Verbindung ist besonders dauerhaft und beständig und erlaubt es, auf den Einsatz zusätzlicher Bindemittel wie zum Beispiel Klebstoffe zu verzichten. Ferner lassen sich durch Variation der Parameter der Druck- und / oder Hitze- und / oder Dampfbehandlung, wie zum Beispiel dem Druck, der Temperatur, der Dauer der Behandlung, etc. die Eigenschaften der Schuhsohle oder eines Teils der Schuhsohle während der Herstellung weiter beeinflussen.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Partikel des expandierten Materials unter Druck in die Form eingebracht.
Dies erlaubt eine Verdichtung der Partikel schon während des Einbringens in die Form und erlaubt es so auf einen zusätzlichen Herstellungsschritt, in welchem die Partikel erst nach Beladen der Form in dieser verdichtet werden, zu verzichten. Durch Variation des Druckes, mit dem die Partikel in die Form eingebracht werden, lässt sich zum Beispiel die Dichte des Materials der herzustellenden Schuhsohle oder des herzustellenden Teils einer Schuhsohle weiter beeinflussen.
In einer weiteren Ausführungsform wird vor dem Behandeln mit Druck und / oder Hitze und / oder Dampf die Transportflüssigkeit zumindest teilweise aus der Form entfernt.
In einem Ausführungsbeispiel verfestigt sich die in der Form verbleibende Transportflüssigkeit, bevorzugt unter Einfluss der Druck- und / oder Hitze- und / oder Dampfbehandlung. Somit kann die Transportflüssigkeit weitere Funktionen bei der Herstellung einer Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle übernehmen und die Eigenschaften der Schuhsohle oder eines Teils der Schuhsohle weiter beeinflussen, was erneut zu einer deutlichen Vereinfachung des Herstellungsprozesses führt. Die verfestigte Flüssigkeit kann zum Beispiel die Stabilität der Schuhsohle oder eines Teils der Schuhsohle und dessen Reißfestigkeit erhöhen. Dies erlaubt es zum Beispiel sehr dünne und leichte Schuhsohlen oder eines Teils einer Schuhsohle herzustellen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Flüssigkeit und / oder die verfestigte Flüssigkeit nach Abschluss der Druck- und / oder Hitze- und / oder Dampfbehandlung zumindest teilweise aus der Schuhsohle oder eines Teils der Schuhsohle ausgelöst und / oder ausgeschmolzen und / oder durch Druck entfernt.
Dies erlaubt es zum Beispiel, die Dichte und damit das Gewicht der Schuhsohle oder eines Teils der Schuhsohle weiter zu reduzieren.
Gemäß der beanspruchten Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle aus zufällig angeordneten Partikeln eines expandierten Materials das Beladen einer Form mit den Partikeln des expandierten Materials. Das Verfahren umfasst weiter das Erhitzen zumindest eines Teilbereichs der Wand der Form auf eine Temperatur, welche die an diesen Teilbereich der Wand der Form angrenzenden Partikel des expandierten Materials teilweise oder ganz zum Schmelzen bringt.
Durch das zumindest teilweise Schmelzen des an die Wand der Form angrenzenden expandierten Materials schon innerhalb der Form lassen sich die Eigenschaften der Oberfläche der Schuhsohle oder eines Teils der Schuhsohle weiter beeinflussen, ohne dass ein zusätzlicher Herstellungsschritt erforderlich ist.
In einem Ausführungsbeispiel werden die Partikel des expandierten Materials innerhalb der Form ferner mit Druck und / oder Hitze und / oder Dampf behandelt.
Gemäß der beanspruchten Erfindung weist derjenige Teilbereich der Wand der Form, welcher wie oben beschriebenen erhitzt wird, eine strukturierte Oberfläche auf.
Dies kann zum Beispiel der optischen Gestaltung dienen. Die Struktur der Oberfläche kann zum Beispiel auch als Profil für die Sohle, welches die Bodenhaftung erhöht, ausgebildet sein.
Gemäß der beanspruchten Erfindung sind die zumindest teilweise geschmolzenen Partikel nach dem Abkühlen derart ausgebildet, dass sie die Schuhsohle oder ein Teil der Schuhsohle selektiv versteifen.
Durch das teilweise Verschmelzen und Abkühlen kann zum Beispiel die Dichte und / oder die Steifigkeit der teilweise verschmolzenen Partikel an der Oberfläche gegenüber den nicht verschmolzenen Partikeln im Inneren der Schuhsohle oder eines Teils der Schuhsohle erhöht werden. Erfindungsgemäß ist die Oberfläche auch zusätzlich strukturiert, nämlich gitterförmig, wabenförmig und/oder rippenförmig, was die Steifigkeit der Schuhsohle oder eines Teils der Schuhsohle selektiv in eine oder mehrere Richtungen erhöht.
Offenbart wird ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle aus zufällig angeordneten Partikeln eines expandierten Materials, welches das Beladen einer Form mit den Partikeln des expandierten Materials und das Überstreichen der Partikel mit einem flüssigen Matrixmaterial umfasst, um eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Partikel im Matrixmaterial zu erreichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Partikel des expandierten Materials und / oder das Matrixmaterial ferner mit Druck und / oder Hitze und / oder Dampf behandelt.
Das Überstreichen der Partikel mit dem flüssigen Matrixmaterial stellt eine weitere Möglichkeit dar, eine gleichmäßige Verteilung der Partikel zu erreichen. Gleichzeitig kann das Matrixmaterial eine Fülle zusätzlicher Funktionen übernehmen. So kann sich das Matrixmaterial zum Beispiel unter dem Einfluss der Druck- und / oder Hitze- und / oder Dampfbehandlung verfestigen und der Schuhsohle oder des Teils einer Schuhsohle eine größere Reißfestigkeit bei gleichzeitig hoher Flexibilität verleihen. Ferner kann das Matrixmaterial zum Beispiel auch zum Schutz gegen Feuchtigkeit oder der gleichen dienen.
Offenbart wird zudem ein Verfahren zur Herstellung einer Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle aus zufällig angeordneten Partikeln eines expandierten Materials, welches das Positionieren eines funktionalen Elements innerhalb einer Form und das Beladen der Form mit den Partikeln des expandierten Materials umfasst, wobei das Beladen durch mindestens zwei Öffnungen in der Form erfolgt und / oder wobei das Beladen zwischen verschiedenen bewegbaren Teilbereichen der Form erfolgt.
Hierdurch lässt sich das funktionale Element innerhalb der Schuhsohle oder eines Teils der Schuhsohle fixieren, ohne dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Schuhsohle oder eines Teils der Schuhsohle und dem funktionalen Element erforderlich ist, da zwischen dem funktionalen Element und der Schuhsohle oder eines Teils der Schuhsohle zum Beispiel ein Formschluss vorliegt. Alternativ kann das funktionale Element während der Herstellung auch eine stoffschlüssige Verbindung mit der Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle eingehen. Dazu kann das funktionale Element zum Beispiel vor dem Positionieren innerhalb der Form mit einem Haftmittel wie einem Klebstoff bestrichen werden.
In einer Ausführungsform werden die Partikel des expandierten Materials dabei innerhalb der Form mit Druck und /oder Hitze und / oder Dampf behandelt.
Auch hierdurch kann eine zusätzliche Verbindung zwischen dem funktionalen Element und der Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle hergestellt werden. Durch Variation der Herstellungsparameter lassen sich zum Beispiel die Eigenschaften einer solchen Verbindung weiter beeinflussen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die mindestens zwei Öffnungen so angebracht, dass die eingebrachten Partikel des expandierten Materials das funktionale Element von mindestens zwei verschiedenen Seiten aus umgeben.
Dies gewährleistet, dass das funktionale Element von allen Seiten möglichst gleichmä-ßig von den Partikeln des expandierten Materials umgeben wird und hilft, Fehlstellen in der Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle weitgehend zu vermeiden. Dies ist besonders vorteilhaft bei flächig ausgebildeten funktionalen Elementen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden verschiedene Aspekte des soeben beschriebenen Verfahrens zur Positionierung eines funktionalen Elementes innerhalb der Schuhsohle oder eines Teils der Schuhsohle mit Aspekten eines der weiter oben beschriebenen Verfahren, zum Beispiel dem Verfahren nach dem ein Teilbereich der Wand der Form erhitzt wird, kombiniert.
Dadurch lassen sich unter Benutzung nur einer Form die Eigenschaften der Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle selektiv auf verschiedene Weisen beeinflussen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das funktionale Element seinerseits ein Dämpfungselement für eine Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle auf, welches wie oben beschrieben durch Überstreichen von zufällig angeordneten Partikeln eines expandierten Materials mit einem flüssigen Matrixmaterial hergestellt wurde.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das funktionale Element eine Folie auf, insbesondere eine Folie, welche thermoplastisches Urethan aufweist.
Eine solche Folie kann die Eigenschaften des Dämpfungselements auf eine Vielzahl von Art und Weisen beeinflussen. So kann die Folie zum Beispiel der optischen Ausgestaltung dienen oder die Stabilität des Dämpfungselements weiter erhöhen. Die Folie kann zum einen das Dämpfungselement an der Außenseite umgeben - zum Beispiel zur optische Ausgestaltung - als auch innerhalb des Dämpfungselementes angeordnet sein kann - zum Beispiel für eine Erhöhung der Stabilität. Auch kann die Folie zum Beispiel derart ausgestaltet sein, dass sie Luft und / oder Flüssigkeit nur in eine Richtung passieren lässt. Somit kann die Folie, als Membran ausgeführt, zur Herstellung eines atmungsaktiven Dämpfungselements dienen, das den Träger gleichzeitig gegen Feuchtigkeit von außen schützt. Folien, welche thermoplastisches Urethan aufweisen sind hierfür besonders vorteilhaft, insbesondere in Verbindung mit Partikeln aus expandiertem thermoplastischem Urethan, da diese mit einer solchen Folie eine chemische Verbindung eingehen können, welche äußerst beständig ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das funktionale Element frei von Partikeln des expandierten Materials.
Da das funktionale Element unter Verwendung des beschriebenen Herstellungsverfahrens auch ohne stoffschlüssige Verbindung in dem Dämpfungselement fixiert werden kann, erlaubt dies den Einsatz einer großen Zahl von Materialien für die Ausgestaltung eines solchen funktionalen Elements. Insbesondere müssen die zum Einsatz kommenden Materialien nicht mit dem expandierten Material des Dämpfungselements verklebbar sein. Dies erhöht deutlich die konstruktive Freiheit.
Die Partikel des expandierten Materials, welche in einem der hierin beschriebenen Verfahren zum Einsatz kommen, können eine Mischung aus mindestens zwei Arten von Partikeln aufweisen, die sich durch ihr Ausgangsmaterial und / oder ihre Größe und / oder ihre Dichte und / oder ihre Farbe unterscheiden.
Die Partikel des expandierten Materials, welche in einem der hierin beschriebenen Verfahren zum Einsatz kommen, können eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: expandiertes Ethylen-Vinyl-Acetat, expandiertes thermoplastisches Urethan, expandiertes Polypropylen, expandiertes Polyamid, expandiertes Polyetherblockamid, expandiertes Polyoxymethylen, expandiertes Polystyrol, expandiertes Polyethylen, expandiertes Polyoxyethylen, expandiertes Ethylen-Propylen-Dien-Monomer.
Durch eine geeignete Kombination unterschiedlicher Arten von Partikeln eines expandierten Materials, welche sich durch ihr Material, ihre Größe, ihre Farbe, ihre Dichte, etc. unterscheiden, lassen sich die Eigenschaften des Dämpfungselements auf verschiedenste Weisen, je nach Anforderungsprofil an das Dämpfungselement, beeinflussen. In Kombination mit einem oder mehreren der hierin beschriebenen Herstellungsverfahren ergibt sich somit eine große Anzahl an Variationsmöglichkeiten und Möglichkeiten der Einflussnahme für die Herstellung von Dämpfungselementen.
Wie bereits erwähnt ist gemäß der beanspruchten Erfindung das Dämpfungselement als Schuhsohle oder Teil einer Schuhsohle ausgebildet.
Hierbei können einzelne Aspekte der angeführten Ausführungsbeispiele und offenbarten Aspekte je nach Anforderungsprofil an die Sohle und den Schuh in vorteilhafter Weise miteinander kombiniert werden. Ferner ist es möglich einzelne Aspekte außen vor zu lassen, sollten diese für den jeweiligen Einsatzzweck des Schuhs nicht von Bedeutung sein.
Die einzelnen Verfahrensschritte eines oder mehrerer der hierin beschriebenen Verfahren können zudem in einer automatisierten Fertigungseinrichtung an mindestens zwei Stationen durchgeführt werden.
Dadurch, dass die beschriebenen Herstellungsverfahren die Möglichkeiten der Einflussnahme auf das Dämpfungselement während der Herstellung erhöhen und gleichzeitig die Anzahl der benötigten Formen und / oder Herstellungsschritte verringert, eignen sich die hierin beschriebenen Verfahren besonders für eine automatisierte Herstellung von Dämpfungselementen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die automatisierte Fertigungseinrichtung dabei zumindest zwei der folgenden Stationen auf: eine Station zur Anordnung eines funktionalen Elements in der Form, eine Beladestation zur Beladung der Form mit Partikeln des expandierten Materials, eine Dampfstation, eine Wärmebehandlungsstation, eine Abkühlstation, eine Stabilisierungsstation und eine Entnahmestation.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Form zur Aufnahme der Partikel des expandierten Materials von einer Station zur nächsten Station der automatisierten Fertigungseinrichtung weiterbewegt. Diese Weiterbewegung kann sowohl manuell als auch computergesteuert und / oder automatisiert erfolgen.
Da es die hier beschriebenen Herstellungsverfahren wie bereits weiter oben beschrieben erlauben, innerhalb der Form auf die Eigenschaften der Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle selektiv Einfluss zu nehmen, ist es nicht nötig, die Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle zwischen den einzelnen Stationen aus der Form auszulösen und in eine neue Form einzulegen. Dies erleichtert erheblich den Herstellungsaufwand und erlaubt die Herstellung entlang einer automatisierten Fertigungseinrichtung.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wählt die Fertigungseinrichtung die Form zur Aufnahme der Partikel des expandierten Materials computergesteuert aus einer Vielzahl von Formen aus.
Dies ermöglicht es, Schuhsohlen oder Teile einer Schuhsohle individuell den Wünschen und Bedürfnissen eines Kunden anzupassen, bzw. erlaubt es diesem, aus einer Vielzahl von möglichen Ausgestaltungsformen selbst auszuwählen.
4. Kurze Beschreibung der Figuren
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden gegenwärtig bevorzugte Ausführungsbeispiele und Ausführungsformen der offenbarten Verfahren unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben:

1 Ein Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements für eine Schuhsohle oder einen Teil einer Schuhsohle, wobei Partikel eines expandierten Materials in einem Flüssigkeitsstrom und / oder einem Dampfstrom in eine Form eingebracht werden.
2 Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Dämpfungselements für eine Schuhsohle oder einen Teil einer Schuhsohle, wobei ein Teilbereich der Wand einer Form auf eine Temperatur erhitzt wird, welche die an diesen Teilbereich der Wand angrenzenden Partikel eines expandierten Materials zumindest teilweise zum Schmelzen bringt.
3 Ein Ausführungsbeispiel eines nach dem in 2 gezeigten Verfahren hergestellten Dämpfungselements, welches eine wabenförmige Oberfläche aufweist.
4 Ein nach dem in 2 gezeigten Verfahren hergestelltes Dämpfungselement, welches eine Oberfläche mit unregelmäßigen Erhebungen und Vertiefungen aufweist.
5 Ein Dämpfungselement für eine Schuhsohle oder einen Teil einer Schuhsohle, hergestellt mit einem Verfahren, bei dem zufällig angeordnete Partikel eines expandierten Materials mit einem flüssigen Matrixmaterial überstrichen werden, welches sich bevorzugt unter Einfluss einer Druck- und / oder Hitze und / oder Dampfbehandlung verfestigt.
6 Ein Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements für eine Schuhsohle oder einen Teil einer Schuhsohle, welches das Positionieren eines funktionalen Elements in einer Form und das Befüllen der Form mit zufällig angeordneten Partikeln eines expandierten Materials durch zwei Öffnungen in der Form beinhaltet.
7 Ein Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements, welches das Positionieren eines funktionalen Elements in einer Form und das Befüllen der Form mit zufällig angeordneten Partikeln eines expandierten Materials durch zwei Öffnungen zwischen zwei bewegbaren Teilbereichen der Form beinhaltet.
8, 9 Eine automatisierte Fertigungseinrichtung für die Herstellung eines Dämpfungselements für eine Schuhsohle oder einen Teil einer Schuhsohle.
10 Ein Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements für eine Schuhsohle oder einen Teil einer Schuhsohle, welches das Positionieren eines funktionalen Elements in einer Form und das Befüllen der Form mit zufällig angeordneten Partikeln eines expandierten Materials durch zwei Öffnungen in einer Form beinhaltet, welche einen beweglichen Stempel und ein Negativ aufweist.
11 Ein Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements für eine Schuhsohle oder einen Teil einer Schuhsohle, welches das Positionieren eines funktionalen Elements in einer Form und das Befüllen der Form mit zufällig angeordneten Partikeln eines expandierten Materials beinhaltet, wobei die Form mehrere bewegliche Stempel aufweist.

5. Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
1 zeigt schematisch ein Verfahren 100 zur Herstellung eines Dämpfungselements. Das Verfahren 100 umfasst das Beladen einer Form 120, welche in dem aufgezeigten Ausführungsbeispiel aus einem ersten Teil 122 und einem zweiten Teil 125 besteht, mit zufällig angeordneten Partikeln 110 eines expandierten Materials. Die Partikel 110 werden hierbei in einem Flüssigkeits- und /oder Dampfstrom 130 in die Form 120 eingebracht.
Der Flüssigkeits- und / oder Dampfstrom 130 wird hierbei verwendet, um den Transport in die Form zu erleichtern. Bei der Transportflüssigkeit handelt es sich in einer bevorzugten Ausführungsform um Wasser. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein sich wie eine Flüssigkeit verhaltendes Pulver als Transportflüssigkeit eingesetzt, das verhindert, dass die Partikel 110 des expandierten Materials miteinander verkleben und / oder sich verhaken. Ein Beispiel für ein solches Pulver ist Luwax® OP Powder, beziehbar bei der BASF. Andere Materialien, die ähnliche Eigenschaften aufweisen, kommen aber ebenso in Betracht.
Hierzu können die Partikel 110 zum Beispiel zunächst in einem Sammelbehälter 140 mit der Transportflüssigkeit oder dem Dampf vermischt und sodann durch eine Zuleitung 150 in die Form 120 gepumpt und / oder geblasen werden. Während 1 lediglich eine einzelne Zuleitung 150 und einen einzelnen Einlass zeigt, soll hier ausdrücklich darauf verwiesen werden, dass die vorliegende Offenbarung auch Ausführungsformen umfasst, in denen die Partikel 110 durch mehr als eine Zuleitung 150 und / oder durch mehr als einen Einlass in die Form 120 geladen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Partikel 110 in dem Flüssigkeits- und /oder Dampfstrom 130 unter Druck in die Form 120 eingebracht. Dies ermöglicht es, die Partikel des expandierten Materials bereits während des Beladens der Form 120 in einem gewissen Maße zu komprimieren, um eine höhere Dichte des Materials des Dämpfungselements zu erzielen. Die Dichte des Materials des hergestellten Dämpfungselements ist dabei unter anderem abhängig vom Druck, mit welchem die Partikel in dem Flüssigkeits- und /oder Dampfstrom 130 in die Form 120 eingebracht werden.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens 100 kann die Transportflüssigkeit und / oder der Dampf nach Einbringen der gewünschten Menge an Partikeln 110 des expandierten Materials zumindest teilweise, oder aber auch vollständig, aus der Form 120 entfernt werden. Hierzu weist die Form 120 beispielsweise eine Reihe von Öffnungen auf (nicht gezeigt), durch welche die Transportflüssigkeit und / oder der Dampf nach Einbringen der Partikel 110 entfernt werden kann. Beispielsweise sind die Öffnungen mit einem Unterdrucksystem (ebenfalls nicht gezeigt) verbunden, welches die Transportflüssigkeit und / oder den Dampf aus der Form 120 absaugt.
Die Verwendung von zufällig angeordneten Partikeln 110 eines expandierten Materials, welche mit Hilfe eines Flüssigkeits- und / oder Dampfstroms 130 in eine Form 120 eingebracht werden erleichtert erheblich die Herstellung eines solchen Dämpfungselements. Durch den Flüssigkeits- und / oder Dampfstrom 130 wird insbesondere gewährleistet, dass die zufällig angeordneten Partikel 110 die Form 120 möglichst gleichmäßig ausfüllen. Dies verringert die Gefahr einer Ausbildung von Fehlstellen im Material des Dämpfungselements. Besonders bevorzugt kommt ein solches Verfahren zum Einsatz mit einem zusätzlichen funktionalen Element (nicht gezeigt), welches vor Beladen der Form 120 in dieser positioniert wird. Der Flüssigkeits- und / oder Dampfstrom 130 umströmt dabei das Element von allen Seiten und transportiert die Partikel 110 somit auf mehreren Seiten des funktionalen Elements, so dass die Gefahr zur Ausbildung von Fehlstellen im Dämpfungselement verringert werden kann.
Die Verwendung von zufällig angeordneten Partikeln 110 eines expandierten Materials in Verbindung mit einem Flüssigkeits- und / oder Dampfstrom 130 ist dabei besonders vorteilhaft, da die Partikel 110 keinerlei speziellen Anordnung bedürfen und aufgrund ihrer geringen Dichte gut in einem solchen Flüssigkeits- und / oder Dampfstrom 130 transportiert werden können.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Partikel 110 nach dem Beladen der Form 120 einer Druck- und / oder Hitze und / oder Dampfbehandlung ausgesetzt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird dabei nach dem Beladen der Form 120 und vor der Druck-/Hitze-/Dampfbehandlung die Zuleitung(en) 150, bzw. die Einlassöffnung(en) der Form 120 geschlossen. Durch die Druck- und / oder Hitze und / oder Dampfbehandlung gehen die Partikel 110 des expandierten Materials zum Beispiel durch Anschmelzen ihrer Oberfläche eine Verbindung ein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform gehen die Partikel 110 durch die Druck- und / oder Hitze und / oder Dampfbehandlung eine chemische Verbindung ein. Eine solche Verbindung ist besonders dauerhaft und widerstandsfähig und erlaubt es, auf zusätzliche Verbundstoffe wie etwa Klebstoffe zu verzichten. Die genauen Eigenschaften der zwischen den Partikeln erzeugten Verbindung hängt dabei von den genauen Parametern - wie zum Beispiel Druck, Temperatur, Dauer der Behandlung, etc. - der Druck- und / oder Hitze und / oder Dampfbehandlung ab.
In einer weiteren optionalen Ausführungsform des Verfahrens wird die Transportflüssigkeit überhaupt nicht oder nur teilweise aus der Form 120 entfernt. Spontan oder unter dem Einfluss der oben genannten Druck- und / oder Hitze und / oder Dampfbehandlung verfestigt sich die in der Form 120 verbleibende Flüssigkeit. Somit kann die Transportflüssigkeit weitere Funktionen bei der Herstellung von Dämpfungselementen für Schuhsohlen oder einen Teil einer Schuhsohle übernehmen, was den Material- und Herstellungsaufwand weiter reduziert. Beispielsweise kann die verfestigte Transportflüssigkeit die Stabilität und Reißfestigkeit des Dämpfungselements weiter erhöhen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Transportflüssigkeit und / oder die verfestigte Flüssigkeit nach Abschluss der Druck- und / oder Hitze- und / oder Dampfbehandlung ferner zumindest teilweise aus dem Dämpfungselements ausgelöst und / oder ausgeschmolzen und / oder durch Druck oder anderweitig entfernt werden.
Durch Kombination der hierin beschriebenen verschiedenen Aspekte des beschriebenen Herstellungsverfahrens lassen sich das Verfahren und die Eigenschaften des damit hergestellten Dämpfungselements auf vielfältige Art und Weise beeinflussen.
In 2 ist ein Verfahren 200 zur Herstellung von Dämpfungselementen für Schuhsohlen oder einen Teil einer Schuhsohle gemäß der beanspruchten Erfindung skizziert, welches das Beladen einer Form 220 mit zufällig angeordneten Partikeln 210 eines expandierten Materials umfasst. Wie in dem weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiel 100 auch, besteht die Form 220 auch hier aus einem ersten Teil 222 und einem zweiten Teil 225. Dies erlaubt ein einfaches Auslösen des Dämpfungselements aus der Form 220 nach Abschluss des hier beschriebenen Herstellungsverfahrens durch Öffnen der beiden Teilbereiche 222 und 225 relativ zueinander. Es sei jedoch hier ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die hier gezeigte Ausgestaltung der Form 220 nur als Beispiel dient. Das Verfahren 200 lässt sich ebenso auf anders ausgestaltete Formen, die nur einen Teilbereich oder mehr als zwei Teilbereiche aufweisen, anwenden. Gleiches gilt für das in 1 skizzierte Herstellungsverfahren.
Das Verfahren 200 umfasst weiter das Erhitzen eines Teilbereichs 230 der Wand der Form 220, welche in bevorzugten Ausführungsformen der zur Erfindung gehörenden Verfahren aus Metall besteht, auf eine Temperatur, welche die an diesen Teilbereich 230 der Wand angrenzenden Partikel des expandierten Materials teilweise oder ganz zum Schmelzen bringt.
Möglich wäre grundsätzlich, dass der Teilbereich 230 der Wand der Form 220 dadurch erhitzt wird, dass durch diesen Teil ein elektrischer Strom fließt. Beispielsweise könnten sich in dem Teilbereich 230 der Wand eine oder mehrere Leiterspiralen befinden, durch welche ein elektrischer Strom fließt, welcher die Wand der Form 220 erhitzt. In einer anderen Option würde der Stromfluss durch elektromagnetische Induktion hervorgerufen. Möglich wäre zudem eine Ausgestaltungsform, in welchem sich der Stromfluss selektiv und unabhängig voneinander in einzelnen Teilbereichen 230 der Wand der Form 220 an- und abschalten ließe, sodass mit einer einzigen Form 220 verschiedene Bereiche des Dämpfungselements beeinflusst werden könnten.
Gemäß der beanspruchten Erfindung erfolgt die Temperatursteuerung allerdings durch Hohlräume (nicht dargestellt) in der Form 220, die von heißem Wasser / Dampf oder anderen Medien zur Temperaturerhöhung oder auch zur nachfolgenden Abkühlung durchströmt werden.
Zusätzlich können die zufällig angeordneten Partikel 210 wie bereits weiter oben beschrieben innerhalb der Form 220 einer Druck- und / oder Hitze und / oder Dampfbehandlung ausgesetzt werden.
Gemäß der beanspruchten Erfindung weist zumindest der Teilbereich 230 der Wand der Form 220, welcher erhitzt wird, eine strukturierte Oberfläche auf. Die Struktur kann zum Beispiel wabenförmig, wellenförmig, gitterförmig, rippenförmig, zackenförmig oder in einer anderen Art ausgebildet sein. Erfindungsgemäß ist die Struktur gitterförmig, wabenförmig und/oder rippenförmig ausgebildet. Durch geeignete Wahl der Struktur des erhitzten Teilbereichs 230 der Wand der Form 220 können damit die Eigenschaften des korrespondierenden Teilbereichs der Oberfläche des Dämpfungselements nach Wunsch beeinflusst werden.
So kann zum Beispiel das hier beschriebene Verfahren 200 verwendet werden, um einem als Schuhsohle ausgebildeten Dämpfungselement eine Struktur aufzuprägen, welche zum Beispiel die Rutschfestigkeit der Sohle auf dem Untergrund erhöhen kann. Eine solche Struktur kann beispielsweise aber auch der optischen Ausgestaltung und Dekoration mittels Strukturen oder dergleichen mehr dienen.
Gemäß der beanspruchten Erfindung sind die zumindest teilweise geschmolzenen Partikel nach dem Abkühlen derart ausgebildet, dass sie das Dämpfungselement selektiv versteifen. Durch das Anschmelzen oder Schmelzen der Partikel, welche sich im Bereich des erhitzten Teilbereichs 230 der Wand der Form 220 befinden, und das nachträgliche Abkühlen erhöht sich die Festigkeit dieser Partikel im Vergleich zu Partikeln, welche nicht zumindest teilweise durch die von dem Teilbereich 230 der Wand der Form 220 ausgehenden Wärme angeschmolzen worden sind. Dies führt zu einer Erhöhung der Steifigkeit des Dämpfungselements in diesem Bereich. Insbesondere in Kombination mit einem wie oben beschriebenen strukturiert ausgebildeten, zum Erhitzen vorgesehenen Teilbereichs 230 der Wand der Form 220 lässt sich somit das Verhalten des Dämpfungselements, insbesondere dessen Steifigkeit, selektiv in einzelnen Bereichen beeinflussen.
Die 3 und 4 zeigen Ausgestaltungbeispiele von Oberflächen von mit dem Verfahren 200 hergestellten Dämpfungselementen 300 und 400.
Das Dämpfungselement 300 weist hierbei erfindungsgemäß eine wabenförmige Oberfläche bestehend aus einzelnen Waben 310 und dazwischenliegenden, dünneren Kanälen 320 auf. Die Waben 310 erlauben zum Beispiel eine große Auflagefläche des Dämpfungselements 300, zum Beispiel wenn dieses erfindungsgemäß als Schuhsohle ausgestaltet ist. Die Kanäle 320 können dabei zum Beispiel beim Auftreten verdrängte Flüssigkeit aufnehmen, was die Rutschfestigkeit einer solchen Sohle positiv beeinflusst.
Das Dämpfungselement 400 weist hingegen eine Oberfläche bestehend aus unregelmäßigen Erhebungen 410 und Vertiefungen 420 auf. Im Verglich zum Dämpfungselement 300 bedeutet dies eine kleinere Auflagefläche der Oberfläche des Dämpfungselements, aber gleichzeitig auch ein besseres Aufnahmevermögen für zum Beispiel beim Auftreten verdrängte Flüssigkeit.
Die verschiedenartige Ausgestaltung der Oberflächen der Dämpfungselemente 300 und 400 beeinflussen desweitern auch die Steifigkeit des Dämpfungselements auf verschiedene Weise.
Zusammenfassend lassen sich die Oberflächenstruktur eines Dämpfungselements sowie dessen Steifigkeit durch das hier beschriebene Verfahren 200 und die geeignete Wahl der Struktur des zu erhitzenden Teilbereichs 230 der Wand der Form 220 in vielerlei Weise beeinflussen.
Einen weiteren Aspekt der Offenbarung bildet ein Verfahren zur Herstellung eines Dämpfungselements, worin eine Form mit zufällig angeordneten Partikeln eines expandierten Materials beladen wird, und worin ferner die Partikel mit einem flüssigen Matrixmaterial überstrichen werden, um eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Partikel im Matrixmaterial zu erreichen. Als flüssiges Matrixmaterial kommen hier beispielsweise flüssiges Polyurethan - Liquid PU - oder Materialien mit vergleichbaren Eigenschaften in Betracht.
Durch die Verwendung des Matrixmaterials steigt die Wahrscheinlichkeit, dass die Eigenschaften des Dämpfungselements im Wesentlich konstant sind und insbesondere sinkt die Gefahr, dass Fehlstellen im Material auftreten.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Partikel des expandierten Materials und / oder das Matrixmaterial ferner mit Druck und / oder Hitze und / oder Dampf behandelt. Hierbei kann sich zum Beispiel die Matrixflüssigkeit verfestigen und eine Verbindung mit den Partikeln des expandierten Materials eingehen. Diese können ferner untereinander, wie bereits weiter oben beschrieben, eine Verbindung eingehen, etwa durch Verschmelzen oder bevorzugt durch eine chemische Reaktion. Somit kann die Matrixflüssigkeit eine Doppelfunktion einnehmen: Zum einen erleichtert sie eine möglichst gleichmäßige Materialverteilung innerhalb der Form und zum anderen kann sie die Eigenschaften des Dämpfungselements zusätzlich beeinflussen. So kann die verfestigte Matrixflüssigkeit zum Beispiel die Reißfestigkeit des Dämpfungselements erhöhen oder sie kann zur Herstellung sehr dünner und leichter Dämpfungselemente eingesetzt werden. Je nach Verhältnis zwischen dem Anteil an Matrixmaterial und dem Anteil an Partikeln des expandierten Materials, und abhängig von den eingesetzten Materialien, ergeben sich dabei verschiedenste Ausgestaltungsmöglichkeiten für ein Dämpfungselement.
5 zeigt ein Ausgestaltungsbeispiel eines mit dem hier beschriebenen Verfahren hergestellten, als Mittelsohle ausgebildeten Dämpfungselements 500, welches zufällig angeordnete Partikel 510 eines expandierten Materials aufweist, die im Wesentlichen gleichmäßig in einem verfestigten Matrixmaterial 520 angeordnet sind. Die so hergestellte Mittelsohle 500 weist eine sehr geringe Dicke und ein sehr geringes Gewicht bei hoher Reißfestigkeit und Deformationsfähigkeit auf. In dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel kam Liquid PU als Matrixmaterial zum Einsatz.
In 6 ist ein weiteres Verfahren 600 zur Herstellung eines Dämpfungselements skizziert. Das Verfahren umfasst das Positionieren eines funktionalen Elements 640 innerhalb einer Form, welche in dem in 6 gezeigten Beispiel aus einem Negativ 620 und einem Stempel 630, die gegeneinander bewegt werden können, besteht. Wie auch in den weiter oben beschriebenen Ausführungsformen ist die in 6 gezeigte Ausgestaltung der Form jedoch nur als Beispiel zu verstehen. Beispielsweise kann das funktionale Element 640 an einer Nadel befestigt und mit dieser innerhalb der Form 620, 630 positioniert werden.
Es soll an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass alle hierin beschriebenen Verfahren auch ohne die Einbeziehung eines zusätzlichen funktionalen Elements, etc., zur Herstellung eines Dämpfungselements durchgeführt werden können. Die hier im Detail beschriebenen Verfahren dienen lediglich der Illustration, um dem Fachmann einen Überblick über mögliche Anwendungsbereiche und Ausführungsformen zu geben.
Ferner umfasst das Verfahren 600 den Schritt des Beladens 602 der Form mit zufällig angeordneten Partikeln 610 eines expandierten Materials durch mindestens zwei Öffnungen 625, 635 in der Form, wie im oberen Teil der 6 skizziert. Bevorzugt werden die mindestens zwei Öffnungen 625, 635 nach Abschluss des Beladens 602 der Form verschlossen.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform sind die mindestens zwei Öffnungen 625, 635 dabei so angebracht, dass die eingebrachten Partikel 610 des expandierten Materials das funktionale Element 640 von mindestens zwei Seiten aus umgeben. Dies gewährleistet eine im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung der Partikel 610 um das funktionale Element 640 herum und vermindert somit das Risiko zur Ausbildung von Fehlstellen im Material des Dämpfungselements. Je nach Form und Größe des funktionalen Elements 640 kann es dabei vorteilhaft sein, mehr als zwei Öffnungen zum Beladen der Form zu verwenden und / oder die Position der Öffnungen so zu variieren, dass eine möglichst gleichmäßige Verteilung der zufällig angeordneten Partikel 610 innerhalb der Form gewährleistet wird, insbesondere bei flächig ausgestalteten funktionalen Elementen 640.
Optional umfasst das Verfahren 600 ferner den Schritt des Komprimierens 605 der in die Form eingebrachten Partikel 610 durch Bewegen des Stempels 630 in Richtung des Negativs 620. Das Ergebnis eines solchen Schrittes ist im unteren Teil der 6 skizziert. Das Komprimieren 605 erhöht die Dichte der Partikel 610 des expandierten Materials und damit auch die Dichte des mit dem beschriebenen Verfahren hergestellten Dämpfungselements. Weiterhin kann dieser Schritt der Verringerung der Dicke des Dämpfungselements dienen.
Ferner kann das hier beschriebene Verfahren 600 die Behandlung der Partikel 610 innerhalb der Form mit Druck und / oder Dampf und / oder Hitze umfassen, wie bereits in Bezug auf Herstellungsverfahren gemäß anderen Aspekten der vorliegenden Offenbarung weiter oben beschrieben.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des soeben beschriebenen Verfahrens 600, erlaubt es die Form 620, 630 zudem, dass Teilbereiche der Wand der Form 620, 630 selektiv auf eine Temperatur erhitzt werden, welche die an diesen Teilbereich der Wand angrenzenden Partikel des expandierten Materials wie bereits weiter oben beschrieben zumindest teilweise zum Schmelzen bringt.
In einer weiteren Ausführungsform weist das funktionale Element seinerseits ein Dämpfungselement auf, welches durch Überstreichen von Partikeln eines expandierten Materials innerhalb einer Form mit einem flüssigen Matrixmaterial wie hierin beschrieben hergestellt wurde.
Generell wird hier erneut darauf verwiesen, dass einzelne Aspekte der hierin beschriebenen Herstellungsverfahren, soweit möglich, miteinander kombiniert werden können und dass solche kombinierten Verfahren ausdrücklich zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gehören. Auch sei erneut darauf hingewiesen, dass einzelne Schritte der beschriebenen Verfahren außen vor gelassen werden können, sofern diese für die Herstellung eines Dämpfungselements mit der gewünschten Funktionalität nicht von Nöten sind.
7 zeigt eine weitere Variante 700 des eben beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Dämpfungselements. Im Gegensatz zu dem Verfahren 600, erfolgt im vorliegenden Verfahren 700 das Beladen 702 der Form mit den zufällig angeordneten Partikeln 710 eines expandierten Materials, nach dem Positionieren eines funktionalen Elements 740 innerhalb derselben, allerdings durch mindestens zwei Öffnungen 725 zwischen verschiedenen bewegbaren Teilbereichen 720, 730 der Form, wie im oberen Teil der 7 skizziert. Nach dem Beladen 702 der Form wird dieselbe im hier beschriebenen Verfahren durch Bewegen 705 der Teilbereiche 720, 730 der Form aufeinander zu geschlossen. Hierbei werden die sich in der Form befindenden, zufällig angeordneten Partikel 710 ggf. weiter komprimiert, je nachdem, wie weit die beiden Teilbereiche 720, 730 der Form aufeinander zu bewegt werden. Das Ergebnis dieses Schrittes in im unteren Teil der 7 skizziert.
Auch hier ist es bevorzugt, dass die mindestens zwei Öffnungen 725 so angeordnet sind, dass die Partikel 710 das funktionale Element 740 von mindestens zwei Seiten aus umgeben, um eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Partikel 710 innerhalb der Form zu erreichen und die Ausbildung von Fehlstellen im Dämpfungselements möglichst zu vermeiden.
Die 10 und 11 zeigen weitere Ausgestaltungsformen 1000, 1100 von Verfahrenen zur Herstellung eines Dämpfungselements.
In dem in 10 skizzierten Verfahren 1000 wird zunächst in einem optionalen Schritt ein funktionales Element 1040 in einer Form positioniert. Die Form besteht in dem in 10 gezeigten Beispiel aus einem beweglichen Stempel 1020 und einem Negativ 1030. In einem weiteren Schritt wird die Form durch zwei oder mehr Öffnungen an verschiedenen Positionen in dem beweglichen Stempel 1020 mit Partikeln eines expandierten Materials beladen 1010. Nach dem Beladen werden die Öffnungen, durch die das Beladen 1010 erfolgt ist, vorzugsweise geschlossen. In einem weiteren optionalen Schritt kann der Stempel 1020 weiter auf das Negativ 1030 zubewegt und die Form dadurch weiter geschlossen werden, was zu einer Kompression der sich in der Form befindenden Partikel des expandierten Materials führt. Danach können die Partikel des expandierten Materials zum Beispiel einer weiteren Druck-/Dampf-/Hitzebehandlung ausgesetzt werden, ein Teilbereich der Wand der Form kann erhitzt werden, usw.
In dem in 11 skizzierten Verfahren 1100 wird ebenfalls zunächst in einem optionalen Schritt ein funktionales Element 1140 in einer Form positioniert. Die Form besteht in dem in 11 gezeigten Beispiel jedoch aus zwei (oder noch mehr) beweglichen Stempeln 1120, 1125, welche sich relativ zueinander bewegen können. Die Form weist ferner ein oder mehrere nicht bewegliche Teilbereiche 1130 und 1135 auf. Auch hier kann die Form zum Beispiel durch Öffnungen in den beweglichen Stempeln 1120, 1125 mit Partikeln eines expandierten Materials beladen werden 1110. In einer weiteren Ausführungsform des hier beschriebenen Verfahrens ist es jedoch auch möglich, zum Beispiel den unteren Stempel 1125 zunächst weiter aus der Form heraus zu bewegen und dann die Partikel von oben in die Form einzufüllen. Dies erlaubt es zum Beispiel, dass auch ein funktionales Element 1140, welches dicht an der Unterseite der herzustellenden Sohle positioniert werden soll, zunächst in ausreichendem Maße von Partikeln umströmt wird, ohne dass die Form derart umgebaut werden muss, dass sie auch von unten mit Partikeln befüllt werden kann. Sobald die Form auf diese Weise beladen wurde, kann der untere Stempel 1125 wieder weiter nach oben, d.h. in die Form hinein bewegt werden, bis er relativ zu dem funktionalen Element 1140 seine endgültige Position eingenommen hat. In einer bevorzugten Ausführungsform werden dabei überschüssige Partikel des expandierten Materials, welche sich durch das Beladen bei weiter geöffnetem unterem Stempel 1125 nun zwischen diesem und dem funktionalen Element 1140 befinden können, zur Seite und / oder nach oben hin weggedrückt. Anschließend kann die Form weiter beladen und / oder geschlossen werden und das Dämpfungselement kann wie bereits mehrfach beschrieben hergestellt werden. Somit erlaubt das in 11 skizzierte und hier diskutierte Verfahren die Herstellung von Dämpfungselementen in Kombination mit einer großen Anzahl verschieden ausgestalteter funktionaler Elemente, ohne dass ein Umbau der zur Herstellung verwendeten Maschine notwendig wäre.
In einem bevorzugten Ausgestaltungsbeispiel der oben beschriebenen Verfahren 600, 700, 1000, 1100 weist das funktionale Element 640, 740, 1040, 1140 eine Folie auf, besonders bevorzugt eine Folie, welche thermoplastisches Urethan aufweist. Ein solches als Folie ausgebildetes funktionales Element kann insbesondere dazu genutzt werden, die Oberflächeneigenschaften und die Formstabilität des Dämpfungselements zu beeinflussen.
Dazu kann die Folie zum einen das Dämpfungselement an der Außenseite umgeben - zum Beispiel für optische Ausgestaltungen - als auch innerhalb des Dämpfungselementes angeordnet sein kann - zum Beispiel für eine Erhöhung der Stabilität. Die Folie kann dabei wie bereits weiter oben in Zusammenhang mit anderen funktionalen Elementen 640,740, 1040, 1140 beschrieben in eine Form eingelegt werden. Alternativ kann die Folie auch so in eine Form eingelegt sein, dass sie an der Oberfläche der Form anliegt. Zum Beispiel kann die Folie vor dem Einlegen in die Form tiefgezogen worden sein oder dergleichen. In diesem Fall werden die Partikel gleichsam in eine Art Folien-Umhüllung eingefüllt, sodass im fertig hergestellten Dämpfungselement die Folie das Dämpfungselement umgibt. Ferner ist es möglich, beide Varianten zu kombinieren, d.h. eine Folie als Umhüllung des Dämpfungselements sowie als funktionales Element im Inneren des Dämpfungselements zu verwenden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das funktionale Element 640, 740 frei von Partikeln des expandierten Materials, sodass das funktionale Element insbesondere keine chemische Verbindung mit den Partikeln des expandierten Materials eingeht.
Dies ist zum Beispiel vorteilhaft für funktionale Elemente, für welche die Möglichkeit bestehen soll, sie später aus dem Dämpfungselement zu entfernen bzw. sie auszutauschen, wie zum Beispiel elektronische Elemente, welche eine Stromversorgung beinhalten. Weiter Beispiele für solche funktionalen Elemente könnten zum Beispiel ein Verstärkungselement oder ein Außensohlenelement oder dergleichen mehr sein.
Wie bereits erwähnt lassen sich die Eigenschaften eines Dämpfungselements durch Kombination von verschiedenen Aspekten der hierein beschriebenen Verfahren und / oder durch Variation der jeweiligen Verfahrensparameter (z.B. Druck, Dauer, Temperatur, Anzahl der Teilbereiche der Form, etc.) und / oder durch verschiedenartige Ausgestaltungen der benutzten Formen in vielfältiger Art und Weise beeinflussen.
Die Eigenschaften eines mit einem der hierin beschriebenen Verfahren hergestellten Dämpfungselements lassen sich durch eine geeignete Auswahl der Partikel des expandierten Materials weiter beeinflussen.
Insbesondere können bei den hierin beschriebenen Verfahren Partikel eines expandierten Materials zum Einsatz kommen, welche eine Mischung aufweisen aus mindestens zwei Arten von Partikeln, die sich durch ihr Ausgangsmaterial und / oder ihre Größe und / oder ihre Dichte und / oder ihre Farbe unterscheiden. Als Ausgangsmaterialien kommen hierbei insbesondere eines oder mehrere der folgenden Materialien in Frage: expandiertes Ethylen-Vinyl-Acetat, expandiertes thermoplastisches Urethan, expandiertes Polypropylen, expandiertes Polyamid, expandiertes Polyetherblockamid, expandiertes Polyoxymethylen, expandiertes Polystyrol, expandiertes Polyethylen, expandiertes Polyoxyethylen, expandiertes Ethylen-Propylen-Dien-Monomer.
Je nach Auswahl der Ausgangsmaterialien und Ausgestaltungsformen der Partikeln, sowie je nach Mischungsverhältnis bei Benutzung einer Mischung aus mehreren verschiedenartigen Partikelsorten, und je nach Herstellungsparametern ergeben sich hierbei unterschiedliche Eigenschaften der hergestellten Dämpfungselemente.
Wie bereits mehrfach erwähnt kommen die hierin beschriebenen Herstellungsverfahren ferner besonders vorteilhaft bei der Herstellung von Sohlen für Schuhe, insbesondere Mittelsohlen für Sportschuhe zum Einsatz.
In 8 ist ein Ausführungsbeispiel einer automatisierten Fertigungseinrichtung 800 gezeigt. Entlang solch einer automatisierten Fertigungseinrichtung 800 können Dämpfungselemente mit einem oder mehreren der hierin beschriebenen Herstellungsverfahren, oder einer Kombination davon, weitgehend automatisiert hergestellt werden. Dazu weist die automatisierte Fertigungseinrichtung 800 bevorzugt mehrere Stationen auf. In einer oder mehreren Ausgestaltungsformen weist die automatisierte Fertigungseinrichtung 800 dabei mindestens zwei der folgenden Stationen auf: eine Station zur Anordnung eines funktionalen Elements in der Form 805, eine Beladestation zur Beladung der Form mit Partikeln des expandierten Materials 810, eine Dampfstation 820, 825, eine Wärmebehandlungsstation 830, eine Abkühlstation 840, eine Stabilisierungsstation 850 und eine Entnahmestation 860.
Je nachdem, welche Aspekte der hierin beschriebenen Herstellungsverfahren entlang der automatisierten Fertigungseinrichtung 800 im Einzelfall relevant sind, werden die einzelnen Stationen 805, 810, 820, 825, 830, 840, 850, 860 dabei alle durchlaufen oder aber nur eine gewisse Anzahl davon. Ein Vorteil der hierin beschriebenen Herstellungsverfahren ist hierbei, dass das Werkstück nicht oder nur sehr vereinzelt aus der Form genommen und in eine neue Form eingelegt werden muss. Dies erlaubt eine automatisierte Fertigung, bei der die Form zur Aufnahme der Partikel des expandierten Materials von einer Station der automatisierten Fertigungseinrichtung 800 zur nächsten Station weiterbewegt wird. Diese Weiterbewegung kann dabei sowohl manuell als auch automatisch und / oder computergesteuert erfolgen. Eine computergesteuerte Weiterbewegung kann zum Beispiel zu einer vergrößerten Auslastung der einzelnen Stationen 805, 810, 820, 825, 830, 840, 850, 860 und einer höheren Produktionskapazität führen. Außerdem können hierdurch Fehler im Produktionsablauf vermieden werde. Ferner kann die automatisierte Fertigungseinrichtung 800 eine Reihe von Weiterverarbeitungsschritten 870 durchführen, zum Beispiel eine Nachbehandlung des hergestellten Dämpfungselements, eine Auto-Inspektion und abschließende Qualitätskontrolle, sowie das Verpacken und Adressieren der Ware.
In einer weiteren Ausführungsform einer automatisierten Fertigungseinrichtung 900, welche in 9 skizziert ist und welche eine Reihe von unterschiedlichen Stationen 910, 920, 930 aufweist, wählt diese die Form zur Aufnahme der Partikel des expandierten Materials computergesteuert aus einer Vielzahl 930 von Formen aus. Dies erlaubt es zum Beispiel, das hergestellte Dämpfungselement individuell den Wünschen und Bedürfnissen eines Kunden anzupassen, bzw. erlaubt es diesem, aus einer Vielzahl von möglichen Ausgestaltungsformen selbst auszuwählen, woraufhin das von dem Kunden gewünschte Dämpfungselement automatisch hergestellt und evtl. noch wie bereits oben beschrieben weiterverarbeitetet wird.
Hierbei kann der Kunde zum Beispiel die Form, das funktionale Element, die Farbe, die Größe etc. des gewünschten Dämpfungselements, bzw. des Sportartikels, welcher das Dämpfungselement enthält, wählen. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, in der der Kunde seine Wahl zum Beispiel zu Hause an einem Rechner oder in einem Sport-/Bekleidungsgeschäft triff, und seine Auswahl dann zum Beispiel über das Internet oder ein sonstiges Kommunikationsmedium oder mit Hilfe eines Datenträgers an die automatisierte Fertigungseinrichtung 900 übermittelt bzw. übergibt, welche dann die Herstellung des gewünschten Produktes (und ggf. auch dessen Weiterverarbeitung, Verpackung, Versandt etc.) übernimmt. Durch die Kundenwahl von spezifischen Eigenschaften zum Beispiel einer Sohle (z.B. mehr Dämpfung in einigen Teilbereichen des Schuhs, härtere Sohle in anderen Teilbereichen des Schuhs) wird die automatisierte Fertigungseinrichtung 900 befähigt, bei der Herstellung automatisch die richtigen Materialien, das richtige funktionale Element, die richtige Form, die richtige Partikelgröße und -dichte, etc. auszuwählen und fertigt dann automatisch das Dämpfungselement bzw. das gesamte Endprodukt.

Claims

Verfahren (200) zur Herstellung einer Schuhsohle oder eines Teils einer Schuhsohle aus zufällig angeordneten Partikeln (210) eines expandierten Materials, umfassend: a. Beladen einer Form (220) mit den Partikeln des expandierten Materials, und b. Erhitzen zumindest eines Teilbereichs (230) der Wand der Form auf eine Temperatur, welche die an diesen Teilbereich der Wand der Form angrenzenden Partikel des expandierten Materials teilweise oder ganz zum Schmelzen bringt, wobei c. das Erhitzen dadurch erfolgt, dass Hohlräume in der Form von heißem Wasser oder Dampf oder anderen Medien zur Temperaturerhöhung durchströmt werden, und wobei d. zumindest derjenige Teilbereich der Wand der Form, welcher in Schritt b. erhitzt wird, eine gitterförmig, wabenförmig und/oder rippenförmig strukturierte Oberfläche aufweist, sodass e. die zumindest teilweise geschmolzenen Partikel nach dem Abkühlen eine gitterförmig, wabenförmig und/oder rippenförmig strukturierte Oberfläche der Schuhsohle oder des Teiles einer Schuhsohle bilden und so die Schuhsohle oder den Teil einer Schuhsohle selektiv in eine oder mehrere Richtungen versteifen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Beladen im Schritt a. zwischen verschiedenen bewegbaren Teilbereichen (720; 730) der Form erfolgt (702) und/oder durch mindestens zwei Öffnungen (625; 635) in der Form erfolgt (602).
Verfahren nach Anspruch 2, weiter aufweisend ein Komprimieren der in die Form eingebrachten Partikel.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Form einen beweglichen Stempel und ein Negativ aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Form zumindest zwei bewegliche Stempel aufweist, welche sich relativ zueinander bewegen können.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-5, weiter aufweisend ein Positionieren eines funktionalen Elements (640; 740; 1040; 1140) innerhalb der Form.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das funktionale Element eine Folie aufweist, insbesondere eine Folie, welche thermoplastisches Urethan aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6-7, wobei das funktionale Element frei von Partikeln des expandierten Materials ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-8, wobei die Partikel des expandierten Materials innerhalb der Form mit Druck und / oder Hitze und /oder Dampf behandelt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-9, wobei die Partikel des expandierten Materials eine Mischung aufweisen aus mindestens zwei Arten von Partikeln, die sich durch ihr Ausgangsmaterial und / oder ihre Größe und / oder ihre Dichte und / oder ihre Farbe unterscheiden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-10, wobei die Partikel des expandierten Materials eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: expandiertes Ethylen-Vinyl-Acetat, expandiertes thermoplastisches Urethan, expandiertes Polypropylen, expandiertes Polyamid, expandiertes Polyetherblockamid, expandiertes Polyoxymethylen, expandiertes Polystyrol, expandiertes Polyethylen, expandiertes Polyoxyethylen, expandiertes Ethylen-Propylen-Dien-Monomer, insbesondere expandiertes thermoplastisches Polyurethan und/oder expandiertes Polyetherblockamid.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-11, wobei die einzelnen Verfahrensschritte in einer automatisierten Fertigungseinrichtung (800; 900) an mindestens zwei Stationen (805; 810; 820; 825; 830; 840; 850; 860; 910; 920) durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die automatisierte Fertigungseinrichtung zumindest zwei der folgenden Stationen aufweist: eine Station (805) zur Anordnung eines funktionalen Elements in der Form, eine Beladungsstation (810) zur Beladung der Form mit Partikeln des expandierten Materials, eine Dampfstation (820; 825), eine Wärmebehandlungsstation (830), eine Abkühlstation (840), eine Stabilisierungsstation (850) und eine Entnahmestation (860).
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Form zur Aufnahme der Partikel des expandierten Materials automatisch und / oder computergesteuert von einer Station zur nächsten der automatisierten Fertigungseinrichtung weiterbewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-14, wobei die Fertigungseinrichtung die Form zur Aufnahme der Partikel des expandierten Materials computergesteuert aus einer Vielzahl von Formen auswählt (930).