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Verfahren und Vulkanisiervorrichtung zur Herstellung von spezifisch leichten und abriebfesten Porosohlen aus Gummi
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von spezifisch leichten und abriebfesten Poro- sohlen aus Gummi, wobei die Sohle während ihrer Herstellung gleichzeitig mit dem Schuhschaft verbun- den wird. Derartige leichte, als Porosohlen bezeichnete Gummisohlen sind unter Handelsnamen wie Mi- crozell, Porokrepp, Zellkrepp, Zellgummi od. dgl. bekannt. Bisher wurden aus diesem Material Platten von gleichmässiger Dicke hergestellt, die Sohlen ausgestanzt und durch Kleben am Schuhoberteil befe- stigt. Die dabei verwendeten Platten konnten, wenn sie in der erforderlichen Weise homogen sein sollten, nur in gleichmässiger Dicke hergestellt werden.
Wollte man die bekannten Porosohlen mit wechselnder Dicke herstellen, so wären in dem Material an den Stellen grösserer Dicke kleinere Poren vorhanden und es würde kein homogenes Material erzielt werden. Mit andern Worten heisst das, dass sich die an dickeren Stellen vorhandene grössere Menge der
Gummimischung weiter ausdehnen muss, wenn dort dieselbe Porengrösse erzielt werden soll, wie an dün- neren Stellen. Eine Vermeidung dieser Inhomogenität in der Struktur bei der Herstellung von Porosohlen mit stellenweise unterschiedlicher Dicke ist bislang nicht möglich gewesen.
Es ist daher bisher noch nicht möglich gewesen, spezifisch leichte poröse Gummisohlen direkt an
Schuhschäfte anzuvulkanisieren. Das geschilderte Verfahren und das damit hergestellte Sohlenmaterial ist nicht zu verwechseln mit Schwammgummisohlen, wie sie z. B. bei der Hausschuhvulkanisation aus , Treibgummimischungen hergestellt werden. Die Schwammgummisohlen haben sehr grosse Poren, die un- tereinander in Verbindung stehen und sind daher nicht abriebfest. Es wird üblicherweise eine Laufsohle aus kompakter Gummimischung ohne maschinellen Druck mit anvulkanisiert.
Die Erfindung hat die Herstellung von Porosohlen und deren gleichzeitige Verbindung mit dem Schuhschaft zum Gegenstand, wobei das erfindungsgemässe Verfahren im wesentlichen darin besteht, dass eine
Gummimischung in der Form unter Einwirkung von Wärme und Druck auf ein kleineres Volumen als das Ausgangsvolumen zusammengedrückt wird und dass sie sodann zur Bildung der Poren auf ein grösseres Volumen als das Ausgangsvolumen bei Druckentlastung in derselben Form zur Ausdehnung gebracht und sodann ausvulkanisiert wird.
Auf diese Weise gelingt es, Porosohlen, die wegen ihres geringen Gewichtes und ihrer grossen Abriebfestigkeit besonders lange benutzt werden können, in einem Arbeitsgang in allen Teilen in gleichmässiger Beschaffenheit herzustellen und mit dem Schuhschaft zu verbinden.
Zweckmässig geht man dabei so vor, dass die Ausdehnung der Gummimischung langsamer durchgeführt wird als sie sich bei der Vulkanisation frei ausdehnen würde.
Die Erfindung betrifft weiters eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, die einen an sich bekannten bewegbaren Bodenstempel besitzt. Ihre besondere Ausbildung besteht darin, dass zur Betätigung des Bodenstempels ein oberer Kolben und ein unterer Kolben, die unabhängig voneinander hydraulisch od. dgl. beeinflussbar sind, in je einem Druckzylinder vorgesehen sind, dass die Kolben hintereinander angeordnet sind, wobei die Achsen der Kolbenstangen fluchten und dass zwischen den Kolbenstangen eine Druckfeder vorgesehen ist.
Die bekannten Vulkanisierpressen haben folgenden Arbeitsrhytmus :
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a) Schliessen des Seitenbacken der Vulkanisationsform. b) Aufsetzen des mit einem Schaft versehenen Leisten auf die Form. c) Druckgebung durch Bewegung des Sohlenstempels in Richtung des Leistens. d) Nach Beendigung der Vulkanisation Zurückführung des Leistens, Öffnung der Formbacken und des
Bodenstempels in ihre Ausgangsstellung.
Mit diesen bekannten Vulkanisiervorrichtungen ist es nicht möglich, den Bodenstempel um ein vorher bestimmtes Mass vom Leisten wegzubewegen und in der neuen Lage zu fixieren, um den Vulkanisierraum zur Porenbildung um einen bestimmten Prozentsatz zu vergrössern.
Mit der vorerwähnten erfindungsgemässen Vorrichtung gelingt dies dagegen in einwandfreier Weise.
Auf den ersten Blick erscheint die Lösung dieser Aufgabe sehr einfach, indem für das Zurückfahren des
Bodenstempels eine verstellbare Begrenzung vorgesehen wird. Das ist zwar möglich, aber die Schwierig- keit besteht darin, diese Begrenzung nach Beendigung der Vulkanisation wieder zu entfernen, um den
Bodenstempel in seine Ausgangsstellung zurückzubringen. Es ist von Wichtigkeit, dass die Begrenzung der Bodenstempelbewegung ohne langwierige und komplizierte Operationen aufgehoben wird, um den Weg des Bodenstempels in seine Ausgangsstellung freizugeben. Es ist nämlich unbedingt erforderlich, dass der
Bodenstempel in die Ausgangsstellung (Ruhestellung) zurückgeführt wird. um bei der Herstellung des nächsten Schuhes genügend Raum für das Einbringen der rohen Gummimischung zu haben.
Die besondere Ausbildung der erfindungsgemässen Vorrichtung ermöglicht es, den Bodenstempel an irgendeiner gewünschten Stelle seines Hubes, vom Leistenboden weg, zu fixieren und nach Ablauf einer gewünschten Zeit unmittelbar, d. h. ohne Zwischenoperation und ohne Druckentlastung, in seine unter- ste Endstellung zurückzufahren. Die Erfindung kann in verschiedener Weise ausgeführt werden. Die Zeich- nung zeigt ein Ausführungsbeispiel.
Fig. 1 ist ein teilweiser Schnitt durch die schematisch dargestellte Vulkanisierpresse. Fig. 2 ist ein
Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 in vergrössertem Massstab.
Der mit einer Tischplatte la versehene Maschinenständer 1 trägt die Lagerböcke 2, in denen die
Zugstangen 3 mit die Höheneinstellung der Lager 5 ermöglichenden Gewindestücken 4 gleiten. In den
Lagern 5 ist eine Querwand 6 gelagert, an der vorzugsweise zwei Leisten 7 verstellbar befestigt sind.
Durch Drehung der Welle 6 beispielsweise mittels des Handgriffes 6a, kann man einen Leisten so einstellen, dass er über die Tischplatte la zu stehen kommt.
Mittels der Welle 8, die den Handhebel 10 und die Exzenter 9 trägt, wird der eingestellte Leisten
7 in Richtung auf den Formrahmen 11 bewegt, der in dem Heizrahmen 12 gelagert ist. Die Exzenter 9, wirken kraftschlüssig auf die an den Zugstangen 3 angelenkten Zwischenglieder 3a. Formrahmen 11 und Heizrahmen 12 sind in Leistenlängsrichtung geteilt, gleiten auf dem Führungsrahmen 13 und können mittels geeigneter Vorrichtung, beispielsweise Knickhebel oder auch hydraulischer Betätigungsmittel um den Sohlenteil des Leistens 7 und um den Bodenstempel 16 herum geschlossen werden.
Der Bodenstempel 16 mit Heizuntersatz 17 ruht auf der Stempelplatte 18, die mit der vorzugsweise hohlen Kolbenstange 19 verbunden ist. Die Stange 19 ist für die Durchführung der Welle 8 mit Schlitzen 8a versehen. Die Stange 19 ist in der Flanschbuchse 20 mit oberem Flansch 20a und unterem Flansch 20b geführt. Die Flanschbuchse 20 ist mit ihrem oberen Flansch 20a an der Unterseite der Tischplatte la mittels Muttern 21a besitzenden Schrauben 21 befestigt.
Die Stange 19 kann gegen Verdrehung zusätzlich gegebenenfalls durch einen in Nuten 22a eingesetzten Keil oder andere Mittel gesichert sein. Die Stange 19 besitzt unten eine z. B. angeschweisste Verlängerung 19a mit kleinerem Durchmesser, an der ein auf beiden Seiten beaufschlagbarer Kolben 23 mittels Scheibe 24 mit Mutter 25 befestigt ist. Gegebenenfalls können die Stangenteile 19,19a als einstücke Hohlwelle ausgebildet sein.
Auf der Stange 19a sitzt der Kolben 23 des Zylinders 26, der oben durch den unteren Flansch 20b und unten durch den Lagerdeckel 27 abgeschlossen ist, in dessen Nabe 27a die Kolbenstange 19a geführt ist.
Die Stange 19a besitzt an ihrem Unterteil ein Gewinde 19b für die Stellmuttern 28. Die Stange 19b ist unten durch eine Scheibe 29 geschlossen.
Die Zugbolzen 31 mit Muttern 31a verbinden den unteren Flansch 20b mit Zylinder 26, Lagerdeckel 27, Distanzstücke 30 und Deckel 32. Am Deckel 32 ist durch Muttern 34a aufweisende Stiftschrauben 34 ein zweiter axial zum Zylinder 26 angeordneter Zylinder 33 mit unterem Zylinderdeckel 35 verbunden.
Im oberen Deckel 32 des Zylinders 33 ist die Stellbuchse 36 mittels Gewinde 36a eingesetzt. Auf der Stellbuchse 36 sitzt die Gegenmutter 37. In der Stellbuchse 36 gleitet die Kolbenstange 38, auf deren abgesetztes Ende der nur einseitig, nämlich von unten mit Druckmittel beeinflussbare Kolben 39 durch die Muttern 38a befestigt ist.
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Die Zylinderräume A, B und C sind gegen die Kolbenstange 19 und die Zylinderwandungen 26 durch geeignete Dichtungen abgedichtet. Der obere Zylinderraum D des Zylinders 33 benötigt keine Abdich- tung, da er nicht durch Druckmittel beaufschlagt wird. Der über dem Kolben 39 befindliche Zylinderraum
D des Druckzylinders 33 ist durch ein oder mehrere Löcher 32a im Deckel 32 entlüftet.
Zu den Zylinderräumen A, B und C führen Leitungen 40,41 und 42 von einem nicht gezeichneten
Druckmittelbehälter, wobei vorzugsweise geeignete Steuerventile in den Leitungen vorgesehen sind. Das
Druckmittel kann hydraulisch oder pneumatisch sein.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt :
Zunächst wird der Formrahmen 11 und der Heizrahmen 12 geschlossen. Der Kolben 23 und damit die
Kolbenstange 19 und der Bodenstempel 26 befinden sich in der untersten Stellung (wie gezeichnet). Form- rahmen 11 und Bodenstempel 16 bilden eine nach oben offene Höhlung, in die eine geeignete Gummimi- schung eingebracht wird. Auf die Gummimischung werden Fülleinlagen gelegt, die so ausgebildet und an- geordnet sind, dass sie beim Einwirken des Druckes dem Gummi nur eine gleichmässig starke Schicht über den ganzen Verlauf der Sohle, des Gelenkes und des Absatzes einzunehmen erlauben.
Durch Herumlegen des Handhebels 10 wird nunmehr der vorher oberhalb der Form eingestellte Leisten
7 mit überzogenem Schaft auf den Formrahmen 11 aufgesetzt.
Danach wird das Druckmittel in die Zylinderräume B und C eingelassen. Dadurch wird die Kolben- stange 19, 19a nach oben bewegt, wodurch sich die Stempelplatte 18 mit Heizuntersatz 17 und Boden- stempel 16 nach oben in Richtung zum Leisten 7 hin bewegen. Die eingelegte Gummimischung wird da- durch unter Druck gesetzt und verflüssigt sich unter dem Einfluss der Wärme und des Druckes. Der hohe
Druck und die Fliessfähigkeit der Gummimischung sorgen für eine allseitige Ausfüllung der Form.
Zugleich wird die Kolbenstange 38 nach oben bewegt bis der Kolben wog an der Stellbuchse 36 an- liegt. Der Hub der Kolbenstange 38 ist geringer als der Hub der Kolbenstange 19, 19a.
Nach Ablauf der erforderlichen Zeit, die je nach Art der Gummimischung verschieden lang sein kann und in der Regel zwischen 2 und 5 min liegen wird, muss die stark komprimierte Gummimischung, der bei Wärmeeinwirkung Gas entwickelnde Chemikalien wie z. B. das unter dem Handelsnamen Porofor bekannte Präparat zugesetzt sind, sich wieder ausdehnen können, um die gewünschten Mikroporen bilden zu können. Zu diesem Zweck wird das Druckmittel im Zylinderraum B entspannt und die Gummimischung, die sich ausdehnen will, drückt den Bodenstempel 16, die Stange 19 und den Kolben 23 nach unten, wo- bei die Entspannung sehr langsam erfolgen muss, was beispielsweise durch die Anordnung einer Pufferfeder
29a, die an der Kolbenstange 38 Anlage findet, erreicht werden kann.
Die langsame Entspannung verhütet, dass der Bodenstempel sich schneller vom Leisten entfernt als die Ausdehnung der Gummimischung erfolgt, andernfalls würde es möglich sein, dass die eben an den Schaft angepresste Gummimischung sich wieder loslöst. Zur Unterstützung kann der Zylinderraum A oberhalb des Kolbens 23 mit Druckmittel von niedriger Spannung durch die Leitung 40 beaufschlagt werden. Es genügt hiefür ein geringer Druck, da nur Reibungswiderstand zu überwinden ist. Der hiefür erforderliche Niederdruck des Druckmittels kann über einen Druckminderer bzw. Reduzierventil erzeugt werden. Die Abwärtsbewegung der Stange 19 und damit des Bodenstempels 16 wird durch die Kolbenstange 38 je nach Einstellung der Stellbuchse 36 begrenzt. Durch die Stellbuchse 36 lässt sich der Anschlag des Bodenstempels beliebig einstellen.
Dementsprechend wird die höchste Höhe der Kolbenstange 38 bestimmt.
Da der Zylinderraum C mit hohem Druck beaufschlagt wird und im Zylinderraum A nur Niederdruck herrscht, kann der Durchmesser des Kolbens 39 wesentlich kleiner als der Durchmesser des Kolbens 23 sein. Natürlich müssen die beiden Kolbendurchmesser und die Höhe des Druckes der Druckmittel in den Zylinderräumen A und B aufeinander abgestimmt sein, um die gewünschte Wirkung mit Sicherheit zuerzielen. Durch die begrenzte Abwärtsbewegung des Bodenstempels 16 ist das Volumen des Vulkanisierraumes vergrössert worden und die Gummimischung hat nun die Möglichkeit, sich auf dieses vergrösserte Volumen auszudehnen, so dass sich die gewünschten Poren bilden können.
Nach Ablauf einer gewissen Zeit, die wieder je nach Art der Gummimischung sehr verschieden sein kann (in der Regel 6 - 12 min) ist die Sohle ausvulkanisiert.
Nunmehr wird der Zylinderraum C entspannt und durch hydraulische oder Knickhebelbetätigung der Formrahmen 11 geöffnet. Der Leisten 7 mit dem fertigen Schuh wird durch Handhebel 10 angehoben und durch Handhebel 6a um 180 geschwenkt, so dass die Maschine tür eine neue Vulkanisation auf einen andern mit Schaft überzogenen Leisten bereitsteht.
Es ist für die gewünschte Wirkung nicht erforderlich, dass die Kolben 23, 39 bzw. ihre Kolbenstangen 19, 38 axial zueinander angeordnet sind ; es wäre möglich, sie auch beispielsweise um 900 zu versetzen, und die Einwirkung der den Anschlag bildenden unteren Kolben 39 auf die obere Kolbenstange 19,
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19a durch zwischen ihnen eingeschaltete Übertragungsmittel beispielsweise schiefe Ebenen, Exzenter, hydraulisch oder pneumatische Mittel od. dgl. zu erreichen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von spezifisch leichten und abriebfesten Porosohlen aus Gummi, wobei die Sohle während ihrer Herstellung gleichzeitig mit dem Schuhschaft verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gummimischung in der Form unter Einwirkung von Wärme und Druck auf ein kleineres Volumen als das Ausgangsvolumen zusammengedrückt wird und dass sie sodann zur Bildung der Poren auf ein grösseres Volumen als das Ausgangsvolumen bei Druckentlastung in derselben Form zur Ausdehnung gebracht und sodann ausvulkanisiert wird.