CH702927B1 - Brandsohle, Verfahren zur Herstellung einer solchen Brandsohle und Verfahren zur Herstellung eines Schuhwerks mit einer solchen Brandsohle. - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine faserverstärkte Brandsohle (2), bei der mindestens eine Seite der faserverstärkten Brandsohle (2) mit einer Wärmeschicht (3, 3´) verbunden ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Brandsohle (2) und ein Verfahren zur Herstellung eines Schuhwerks (1) mit einer solchen Brandsohle (2).
Description
Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brandsohle, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Brandsohle und ein Verfahren zur Herstellung eines Schuhwerks mit einer solchen Brandsohle gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs.
Stand der Technik
[0002] Schuhwerk kleidet einen Fuss und schützt ihn gegen einen Untergrund. Schuhwerk besteht bekanntermassen aus einem oberen Teil, dem Schaft und einem unteren Teil, dem Boden. Sowohl der Schaft als auch der Boden umfassen mehrere miteinander verbundene Einzelteile. So weist der Boden oft eine zum Untergrund hin weisende Laufsohle, eine zum Fuss hin weisende Brandsohle und eine zwischen Laufsohle und Brandsohle angeordnete Zwischensohle auf. Der Brandsohle kommt dabei eine zentrale Funktion zu, da sie Schaft und Boden miteinander verbindet. Die Laufsohle besteht aus abriebfestem Material wie Gummi, während die Zwischensohle aus stossdämpfendem Material wie Gummi, Polyurethan, Ethylenvinylacetat usw. gefertigt ist. Da die Brandsohle direkt am Fuss oder an einer Einlegesohle für den Fuss anliegt, ist sie sowohl aus formstabilem als auch aus tragekomfortablem Material wie Leder, Polyamid, Zellstoff usw. hergestellt.
[0003] Schuhwerk mit einer faserverstärkten Brandsohle ist besonders steif und leicht, was beispielsweise bei steigeisenfesten Bergschuhen oder pedalsystemkompatiblen Fahrradschuhen erwünscht ist. Im Sinne der vorliegenden Erfindung weist die faserverstärkte Brandsohle eine Biegesteifigkeit von kleiner 2% auf. Ermittelt wird die Biegesteifigkeit als Sohlendurchbiegung, die entsteht, wenn bei mechanisch fixierter Ferse der Brandsohle im Ballenbereich der Brandsohle eine Kraft von 80 kg aufgebracht wird. Die Faserverstärkung besteht oft aus einem Kohlenstofffaserverbund. Der Boden von steigeisenfesten Bergschuhen darf sich nicht verbiegen, da sonst das auf den Boden gespannte Steigeisen vom Schuhwerk rutschen kann. Und der Boden von pedalsystemkompatiblen Fahrradschuhen muss möglichst steif sein, um eine optimale Kraftübertragung vom in das Pedalsystem eingeklickten Boden in das Pedalsystem zu erreichen.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte faserverstärkte Brandsohle bereitzustellen.
[0005] Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
Darstellung der Erfindung
[0006] Die Erfindung betrifft eine faserverstärkte Brandsohle, bei der mindestens eine Seite der aus einem Faserverbund bestehenden Faserverstärkung mit einer Wärmeschicht verbunden ist.
[0007] Untersuchungen der Patentanmelderin haben ergeben, dass ein Schuhwerk mit einer faserverstärkten Brandsohle eine sehr gute thermische Leitfähigkeit aufweist, welche sehr gute thermische Leitfähigkeit gerade bei niedrigen Aussentemperaturen den Fuss auskühlt, was bei der Person, die das Schuhwerk trägt, zu Erkältung und Erfrierung führen kann. Es hat sich nun überraschenderweise herausgestellt, dass sich der sehr guten thermischen Leitfähigkeit der faserverstärkten Brandsohle entgegenwirken lässt, ohne das Gewicht und die Dicke des Schuhwerks merklich zu erhöhen, wenn die faserverstärkte Brandsohle mit einer Wärmeschicht verbunden ist, was ein Auskühlen des Fusses verhindert.
[0008] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Kurze Beschreibung der Figuren
[0009] Die Erfindung wird anhand der Figuren teilweise schematisch in Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. Dabei zeigt:
<tb>Fig. 1<sep>eine Ansicht einer faserverstärkten Brandsohle mit einer Wärmeschicht;
<tb>Fig. 2<sep>zeigt eine Darstellung im Längsschnitt durch einen Teil einer ersten Ausführungsform einer faserverstärkten Brandsohle gemäss Fig. 1;
<tb>Fig. 3<sep>zeigt eine Darstellung im Längsschnitt durch einen Teil einer zweiten Ausführungsform einer faserverstärkten Brandsohle gemäss Fig. 1; und
<tb>Fig. 4<sep>zeigt eine Darstellung im Querschnitt durch einen Teil eines Schuhwerks mit einer faserverstärkten Brandsohle gemäss Fig. 1 bis 3.
Wege zur Ausführung der Erfindung
[0010] Die Faserverstärkung weist einen Kohlenstofffaserverbund oder einen Glasfaserverbund oder einen Aramidfaserverbund usw. auf.
[0011] Kohlenstofffaser ist eine oft aus Polyacrylnitril hergestellte Hochleistungsfaser. Eine Anzahl von Kohlenstofffasern oder Glasfasern oder Aramidfasern wird zu Bündeln zusammengefasst und zu textilen Strukturen wie einem Gewebe, Gewirke, Gestricke usw. weiterverarbeitet. Die textile Struktur wird in Kunstharz wie Epoxyharz, Polyurethanharz, Polyesterharz, Polyester, usw. getränkt, was einen Faserverbund bildet. Die Gewichtsanteile eines Kohlenstofffaserverbundes betragen 70% Kohlenstofffasern und 30% Kunstharz. Eine Wabenschicht aus Aluminium wird zwischen zwei Schichten Faserverbund platziert und mit diesen in einem Aushärtevorgang stoffschlüssig zu einer Faserverstärkung verbunden. Die Wabenschicht aus Aluminium ist als Elementarprismen mit hexagonalem Querschnitt ausgebildet und weist Öffnungen auf, die schräg zu den Schichten Faserverbund liegen. Alternativ zur Wabenschicht wird eine Schaumschicht aus Polymethacrylimid, Polystyrol, Polyurethan usw. verwendet und zwischen zwei Schichten Faserverbund platziert und mit diesen in einem Aushärtevorgang stoffschlüssig zu einer Faserverstärkung verbunden.
[0012] Bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung kann der Fachmann anstatt der zwei Schichten Faserverbund auch mindestens ein Formstück aus schlagfestem Kunststoff wie Polyamid, Polyethylen, Polypropylen verwenden. Auch kann der Fachmann eine Faserverstärkung ohne Wabenschicht aus Aluminium verwenden. So kann der Fachmann das Formstück aus schlagfestem Kunststoff mit Stegen und Rippen versehen, die das Gewicht des Formstücks reduzieren und die Steifigkeit des Formstücks erhöhen. Zudem kann der Fachmann eine Wabenstruktur aus einem anderen Material als Aluminium verwenden, so kann er beispielsweise eine Wabenstruktur aus Kupfer, Titan, Eisen, Zellstoff, Polyamid, Polypropylen, Polyester usw. verwenden.
[0013] Die Fig. 1 bis 4 zeigen ein Schuhwerk 1 mit einer faserverstärkten Brandsohle 2. Die faserverstärkte Brandsohle 2 besteht aus einer Faserverstärkung 21. Die faserverstärkte Brandsohle 2 weist eine typische Sohlenform auf, sie hat die Länge eines Fusses und ist zwischen zwei bis zehn Millimeter dick. Die faserverstärkte Brandsohle 2 kann eine konstante Dicke haben oder sie kann Bereiche mit maximaler Dicke haben, welche Bereiche mit maximaler Dicke kontinuierlich in Bereiche mit minimaler Dicke übergehen. Bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung kann der Fachmann auch andere Formen und Dicken von faserverstärkten Brandsohlen realisieren, beispielsweise kann er halbe faserverstärkte Brandsohlen realisieren, die sich nur über den Bereich des Vorderfusses erstrecken.
[0014] Mindestens eine Seite der Faserverstärkung 21 ist mit einer Wärmeschicht 3, 3 ́ verbunden. Gemäss Fig. 2ist eine Seite der Faserverstärkung mit einer Wärmeschicht 3 verbunden, gemäss Fig. 3 sind zwei Seiten der Faserverstärkung 21 je mit einer Wärmeschicht 3, 3 ́ verbunden. Bei der ersten Ausführungsform einer einseitig mit einer Wärmeschicht 3 verbundenen Faserverstärkung 21 weist die Wärmeschicht 3 gegen den Fuss hin; bei der zweiten Ausführungsform einer beidseitig mit je einer Wärmeschicht 3, 3 ́ verbundenen Faserverstärkung 21 weist eine Wärmeschicht 3 gegen den Fuss hin und eine weitere Wärmeschicht 3 ́ gegen den Untergrund hin. Die Wärmeschicht 3, 3 ́ weist die gleiche Sohlenform wie die Faserverstärkung auf, sie hat die Länge eines Fusses und ist zwischen zwei bis fünf Millimeter dick. Das Gewicht der Wärmeschicht 3, 3 ́ beträgt bei Schuhgrösse UK4 drei Gramm und bei Schuhgrösse UK13 zwanzig Gramm. Wärmeschicht 3, 3 ́ und Faserverstärkung 21 sind stoffschlüssig, beispielsweise durch Verkleben, miteinander verbunden.
[0015] Die Wärmeschicht 3, 3 ́ weist eine Isolationsschicht 31 aus Polyethylen, Ethylenvinylacetat, Polyurethan, Polyamid, Neopren, Teflon, usw. auf. Die Isolationsschicht 31 ist geschlossenporig und weist eine schlechte Wärmeleitfähigkeit auf. Die Isolationsschicht 31 ist zwischen ein und fünf Millimeter dick.
[0016] Die Wärmeschicht 3, 3 ́ weist eine Reflektionsschicht 32 aus Aluminium, Kupfer, Titan usw. auf. Die Reflektionsschicht ist 0,1 Millimeter dick und reflektiert Wärmestrahlen.
[0017] Die Wärmeschicht 3, 3 ́ weist eine atmungsaktive Schicht 33 aus Polyamid-Gewebe, Polyester-Gewebe, Polypropylen-Gewebe, usw. auf. In den Ausführungsformen gemäss Fig. 2 und 3reicht die zuoberst atmungsaktive Schicht 33 gegen den Fuss hin und nimmt Schweiss auf, was den Tragekomfort eines Schuhwerks 1 mit der faserverstärkten Brandsohle 2 erhöht. Auch ist die atmungsaktive Schicht 33 rutschfest und verhindert ein Verrutschen des Fusses oder einer Einlegesohle im Schuhwerk 1. Zudem bildet die atmungsaktive Schicht 33 einen mechanischen Schutz der Reflektionsschicht 32 vor Abrieb durch den Fuss oder die Einlegesohle. In der Ausführungsform gemäss Fig. 3 reicht die zuunterst angeordnete atmungsaktive Schicht 33 gegen den Untergrund hin.
[0018] Die minimale Breite der faserverstärkten Brandsohle 2 beträgt bei Schuhgrösse UK4 85 Millimeter, die maximale Breite der faserverstärkten Brandsohle 2 beträgt bei Schuhgrösse UK13 100 Millimeter. Die minimale Länge der faserverstärkten Brandsohle 2 beträgt bei Schuhgrösse UK4 200 Millimeter, die maximale Länge der faserverstärkten Brandsohle 2 beträgt bei Schuhgrösse UK13 350 Millimeter. Das minimale Gewicht der faserverstärkten Brandsohle 2 beträgt bei Schuhgrösse UK4 45 Gramm, das maximale Gewicht der faserverstärkten Brandsohle 2 beträgt bei Schuhgrösse UK13 135 Gramm.
[0019] Eine faserverstärkte Brandsohle 2 mit zwei Schichten Faserverbund als Kohlenstofffaserverbund und einer Wabenschicht aus Aluminium wiegt mit zwei beidseitig an der Faserverstärkung 21 angebrachten Wärmeschichten 3, 3 ́ in Schuhgrösse UK8.5 92 Gramm. Eine faserverstärkte Brandsohle 2 mit zwei Schichten Faserverbund als Glasfaserverbund und einer Wabenschicht aus Aluminium wiegt mit zwei beidseitig an der Faserverstärkung 21 angebrachten Wärmeschichten 3, 3 ́ 142 Gramm. Um eine mit dem Kohlenstofffaserverbund vergleichbare Biegesteifigkeit zu erhalten, wird der Glasfaserverbund zusätzlich mit einer durchgehenden Schicht thermoplastischem Polyurethan von 93 Gramm und einigen Millimeter Dicke versteift. Die faserverstärkte Brandsohle 2 mit Kohlenstofffasern ist somit bei vergleichbarer Biegesteifigkeit mehr als halb so schwer und dünner.
[0020] Die Reflektionsschicht 32 ist zwischen der Isolationsschicht 31 und der atmungsaktiven Schicht 33 angeordnet. Die Isolationsschicht 31, die Reflektionsschicht 32 und die atmungsaktive Schicht 33 sind stoffschlüssig, beispielsweise durch Verkleben, miteinander verbunden. Bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung kann der Fachmann den Aufbau der Wärmeschicht 3, 3 ́ variieren. So kann er auf eine atmungsaktive Schicht 33, die gegen den Untergrund hin reicht, verzichten.
[0021] Zur Herstellung eines Schuhwerks 1 unter Verwendung einer faserverstärkten Brandsohle 2 wird gemäss Fig. 4 die faserverstärkte Brandsohle 2 mit einem Schaft 4 klebeverzwickt, und die faserverstärkte Brandsohle 2 wird mit einer Zwischensohle 5 stoffschlüssig verbunden, welche Zwischensohle 5 ihrerseits mit einer Laufsohle 6 stoffschlüssig verbunden ist. Bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung kann der Fachmann als Variante zur stoffschlüssigen Verbindung der faserverstärkten Brandsohle 2 mit der Zwischensohle 5 natürlich auch eine stoffschlüssige Verbindung der faserverstärkte Brandsohle direkt mit einer Laufsohle realisieren, was insbesondere für ein Schuhwerk möglich ist, das keine Zwischensohle aufweist.
Bezugszeichenliste
[0022]
<tb>1<sep>Schuhwerk
<tb>2<sep>faserverstärkte Brandsohle
<tb>21<sep>Faserverstärkung aus Faserverbund
<tb>3, 3 ́<sep>Wärmeschicht
<tb>31<sep>Isolationsschicht
<tb>32<sep>Reflektionsschicht
<tb>33<sep>atmungsaktive Schicht
<tb>4<sep>Schaft
<tb>5<sep>Zwischensohle
<tb>6<sep>Laufsohle
Claims (11)
1. Faserverstärkte Brandsohle (2) mit einer Faserverstärkung (21) aus einem Faserverbund, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Seite der Faserverstärkung (21) mit einer Wärmeschicht (3, 3 ́) verbunden ist.
2. Faserverstärkte Brandsohle (2) gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Seiten der Faserverstärkung (21) mit je einer Wärmeschicht (3, 3 ́) verbunden sind.
3. Faserverstärkte Brandsohle (2) gemäss einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserverstärkung (21) zwei Schichten Faserverbund als Kohlenstofffaserverbund oder als Glasfaserverbund oder als Aramidfaserverbund aufweist.
4. Faserverstärkte Brandsohle (2) gemäss Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wabenschicht oder Schaumschicht zwischen die zwei Schichten Faserverbund platziert ist und dass die Wabenschicht oder Schaumschicht mit den zwei Schichten Faserverbund zu dieser Faserverstärkung verbunden ist.
5. Faserverstärkte Brandsohle (2) gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschicht (3, 3 ́) eine Isolationsschicht (31) aus Polyethylen oder Ethylenvinylacetat oder Polyurethan oder Polyamid oder Neopren oder Teflon aufweist.
6. Faserverstärkte Brandsohle (2) gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschicht (3, 3 ́) eine Reflektionsschicht (32) aus Aluminium oder Kupfer oder Titan aufweist.
7. Faserverstärkte Brandsohle (2) gemäss einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschicht (3, 3 ́) eine atmungsaktive Schicht (33) aus Polyamid-Gewebe oder Polyethersulfon-Gewebe oder Polyester-Gewebe aufweist.
8. Verfahren zur Herstellung einer in einem der Ansprüche 1 bis 7 definierten, faserverstärkten Brandsohle (2) mit einer Faserverstärkung (21) aus einem Faserverbund, gekennzeichnet durch den Schritt, dass mindestens eine Seite der Faserverstärkung (21) mit einer Wärmeschicht (3, 3 ́) stoffschlüssig verbunden wird.
9. Verfahren gemäss Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Seiten der Faserverstärkung (21) mit je einer Wärmeschicht (3, 3 ́) stoffschlüssig verbunden werden.
10. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Schichten Faserverbund als Kohlenstofffaserverbund oder als Glasfaserverbund oder als Aramidfaserverbund bereitgestellt werden; dass eine Wabenschicht oder Schaumschicht zwischen die zwei Schichten Faserverbund platziert wird; und dass in einem Aushärtevorgang die Wabenschicht oder Schaumschicht mit den zwei Schichten Faserverbund stoffschlüssig zur Faserverstärkung (21) verbunden wird.
11. Schuhwerk (1), ausgestattet mit einer faserverstärkten Brandsohle (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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