CH717906A2 - Verfahren zur Herstellung eines Textilmaterials. - Google Patents

Abstract

Offenbart wird ein Verfahren zur Herstellung eines Textilmaterials, insbesondere eines Schuhoberteils umfassend die Schritte: Bereitstellen eines formgebenden Trägers (9), insbesondere eines Leistens; Schmelzen einer Polymerzusammensetzung bei einer ersten Temperatur; Aufbringen der geschmolzenen Polymerzusammensetzung auf den formgebenden Träger (9). Das Aufbringen der geschmolzenen Polymerzusammensetzung auf den formgebenden Träger (9) erfolgt dabei mittels einer Düse (7), welche eine Austrittsöffnung für die geschmolzene Polymerzusammensetzung aufweist und mehrere um die Austrittsöffnung herum angeordnete Luftauslassöffnungen aus welchen Druckluft auf die austretende Polymerzusammensetzung derart beaufschlagt wird, dass die geschmolzene, aus der Düse (7) ausgetretene Polymerzusammensetzung als wendelförmiges Filament auf den formgebenden Träger (9) aufgebracht wird.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Schuhherstellung, insbesondere der Herstellung eines Textilmaterials, insbesondere eines Schuhoberteils und betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Textilmaterials, sowie ein mittels diesem Verfahren hergestellten Textilmaterial.

Stand der Technik

[0002] Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Herstellungsverfahren für Textilmaterialien bekannt. Insbesondere Schuhoberteile bestehen typischerweise aus traditionell hergestelltem Textilmaterial. Traditionell werden Schuhoberteile gewirkt und anschliessend mit einer Sohle verbunden. Hierbei kann durch die gezielte Auswahl der Wirktechnik, bzw. der Legungen, die Eigenschaften des gewirkten Textilmaterials beeinflusst werden.

[0003] Des Weiteren können massive Schuhoberteile, wie sie z.B. bei Hartschalenschuhen, wie Skischuhe, Schlittschuhe, etc. eingesetzt werden, mittels Gussverfahren wie z.B. Spritzguss oder auch via additiver Fertigung, bzw. 3D Druck, hergestellt werden. Der Vorteil von 3D gedruckten Schuhoberteilen liegt darin, dass die Schuhoberteile individuell an die Gegebenheiten des Fusses des Läufers, insbesondere der Kontur des Fusses, angepasst werden können.

Darstellung der Erfindung

[0004] Für Schuhe mit weichen textilen Schuhoberteilen, insbesondere aus faserförmigen Materialien, wie sie typischerweise bei Sportschuhen, Laufschuhen und Alltagsschuhen eingesetzt werden, stellt die additive Fertigung nach wie vor einige Probleme dar. Dies liegt vor allem daran, dass es bei der additiven Fertigung eines Gewirks oder eines Gewebes häufig zu einem Verkleben der gedruckten Fasern kommt, wodurch nicht dieselben Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Flexibilität, erreicht werden können, wie bei den traditionellen textiltechnischen Herstellungsverfahren wie Wirken oder Weben.

[0005] Als Alternative zum 3D Druck, insbesondere dem FDM Verfahren, wird ebenfalls das Melt-Blow Verfahren zur Herstellung von Textilmaterialien eingesetzt. Mit dem Melt-Blow Verfahren können jedoch lediglich non-wovens wie z.B. Vliese hergestellt werden, die Herstellung von regelmässig ausgebildeten, insbesondere maschen- oder schlaufenartigen, Textilmaterialen ist mittels dem Melt-Blow Verfahren nicht möglich.

[0006] Verglichen mit traditionellen textiltechnischen Herstellungsverfahren hat die additive Fertigung des Textilmaterials den Vorteil, dass das Textil ohne grösseren Aufwand bereichsweise unterschiedlich ausgebildet werden kann. Beispielsweise kann eine Faser, welche mittels 3D Druck hergestellt wird in einigen Bereichen einen grösseren Durchmesser aufweisen als in anderen um z.B. bestimmte Bereiche selektiv zu verstärken. Im Gegensatz dazu ist es bei traditionellem Wirken nicht ohne weiteres möglich, ein Garn zu verwenden, das exakt in den gewünschten Bereichen im Textil einen grösseren Durchmesser als in anderen Bereichen aufweist. Zudem ist es mittels additiver Fertigung möglich, verschiedene Legungsmuster und Maschenweiten nachzubilden. So kann beispielswiese ein Teilbereich eines Textils gewirkt ausgebildet sein, während ein anderer Teilbereich gewebt ausgebildet ist. Dies ist mit traditionellen textiltechnischen Herstellungsverfahren praktisch nicht möglich. Des Weiteren fallen bei traditionellen textiltechnischen Herstellungsverfahren normalerweise erhebliche Mengen Abschnitt an, was nachteilig für die Nachhaltigkeit solcher Verfahren ist.

[0007] Es ist daher die allgemeine Aufgabe der Erfindung, den Stand der Technik der Herstellungsverfahren von Textilmaterialien, insbesondere von Schuhoberteilen weiterzuentwickeln. In vorteilhaften Ausführungsformen wird ein Verfahren bereitgestellt, das die Nachteile der im Stand der Technik bekannten Verfahren ganz oder teilweise überwindet. In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen wird ein Verfahren bereitgestellt, mit welchem in kürzerer Zeit insbesondere individuell an den Fuss des Läufers angepasste Schuhoberteile hergestellt werden können. Insbesondere wird in einigen vorteilhaften Ausführungsformen ein Verfahren bereitgestellt, welches es in flexibler Weise erlaubt, ein schlaufenartiges oder maschenartiges, vorzugsweise im Wesentlichen kontinuierlich und orientiert ausgebildetes Textilmaterial, herzustellen. Maschenartiges, bzw. schlaufenartiges Textilmaterial schliesst nicht nur traditionell mittels Wirken und Stricken hergestellte Materialien ein, sondern auch solche Materialien, die durch additive Fertigung hergestellt wurden. Dies umfasst z.B. auch zumindest teilweise übereinander angeordnete Windungen eines Filaments, welche ein Schlaufen- oder Maschenmaterial nachbilden.

[0008] Die allgemeine Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie der Beschreibung und Zeichnungen.

[0009] In einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Textilmaterials, insbesondere eines Schuhoberteils umfassend die Schritte: Bereitstellen eines formgebenden Trägers, insbesondere eines Leistens; Schmelzen einer Polymerzusammensetzung bei einer ersten Temperatur; Aufbringen der geschmolzenen Polymerzusammensetzung auf den formgebenden Träger. Das Aufbringen der geschmolzenen Polymerzusammensetzung auf den formgebenden Träger erfolgt dabei mittels einer Düse, welche eine Austrittsöffnung für die geschmolzene Polymerzusammensetzung aufweist und mehrere um die Austrittsöffnung herum angeordnete Luftauslassöffnungen aus welchen Druckluft auf die austretende Polymerzusammensetzung derart beaufschlagt wird, dass die geschmolzene, aus der Düse ausgetretene Polymerzusammensetzung als wendelförmiges Filament auf den formgebenden Träger aufgebracht wird. Dies bedeutet, dass das Filament zumindest zwischen der Austrittsöffnung und dem Träger als wendelförmiges Filament vorliegt, oder zumindest in einem Teilbereich zwischen der Austrittsöffnung und dem Träger als wendelförmiges Filament vorliegt. Hierdurch bildet sich auf dem formgebenden Träger ein schlaufenartiges Textilmaterial aus, welches die Polymerzusammensetzung umfasst. Ein schlaufenartiges Textilmaterial kann dabei mehrere sich überkreuzende Windungen, bzw. Schlaufen, umfassen. Im Vergleich zu einem non-woven weist das Schuhoberteil daher ein oder mehrere regelmässig angeordnete Filamente auf. Durch Vorauswahl der Wendeleigenschaften, insbesondere der Steigung, Ganghöhe, Gangwinkel und Radius der Wendel kann dabei selektiv und zu jedem vorbestimmbaren Zeitpunkt die Eigenschaften des hergestellten Textilmaterials variiert und eingestellt werden. Beispielsweise führt ein sehr kleiner Radius zu einem Bereich im Textilmaterial mit sehr engen Schlaufen, bzw. Windungen, und daher zu einer geringeren Elastizität und höheren Stabilität, wie es z.B. in Bereichen mit hoher mechanischer Beanspruchung benötigt wird. Durch Auswahl eines grösseren Radius des wendelförmigen Filaments entsteht ein Bereich im Textilmaterial mit grösseren Schlaufen, bzw. Windungen, was eine höhere Elastizität in diesem Bereich nach sich zieht. Das wendelförmige Filament kann dabei einen in Richtung des formgebenden Trägers konstanten oder variablen Radius aufweisen. Insbesondere kann der Radius der Wendel von der Austrittsöffnung in Richtung des formgebenden Trägers zunehmen, vorzugsweise stetig zunehmen. Der Fachmann versteht, dass die Form einer derartigen Wendel beispielsweise durch den Mantel eines Kegels beschrieben werden kann und somit der Pfad des Filaments von der Austrittsöffnung zum formgebenden Träger im Wesentlichen kegelförmig sein kann. Insbesondere kann die Form der Wendel durch den Mantel eines Kegels mit einem Öffnungswinkel von grösser 5°, insbesondere grösser 10°, insbesondere grösser 15° beschrieben werden. Vorzugsweise kann der Öffnungswinkel des Kegels zwischen 5° und 25°, insbesondere zwischen 10° und 20°, liegen.

[0010] Im Sinne der vorliegenden Offenbarung bezieht sich ein Schuhoberteil auf ein Schuhoberteil, welches als Textil ausgebildet und damit im Vergleich zu einem Hartschalenschuhoberteil weicher und flexibler ausgebildet ist. Solche als Textil ausgebildete Schuhoberteile sind beispielsweise von Sportschuhen, wie Tennis- oder Laufschuhen, bekannt.

[0011] Ein wendelförmiges Filament kann typischerweise eine Wendel mit einem Mindestradius von 0.5 mm, vorzugsweise von 1 mm, insbesondere vom 2 mm aufweisen. Der Radius der Wendel kann beispielsweise 0.5 mm bis 20 mm, insbesondere 1 mm bis 10 mm betragen. Die gezielte Auswahl des Radius der Wendel des wendelförmigen Filaments beeinflusst dabei direkt die Maschenweite des Textilmaterials. Beispielsweise kann der Wendel des wendelförmigen Elements im Wesentlichen der Maschenweite, bzw. dem Radius der Schlaufen, im Textilmaterial entsprechen. Je kleiner der Radius der Wendel, desto engmaschiger wird das Textilmaterial. Der Radius kann dabei während dem Auftragen zeitweise konstant und/oder variiert werden. Dies kann beispielsweise durch Regelung der Druckluft, welche aus den Luftauslassöffnungen auf die aus der Austrittsöffnung ausgetretene Polymerzusammensetzung beaufschlagt wird, erreicht werden. Des Weiteren kann der Radius der Wendel des wendelförmigen Elements bei Kontakt mit dem formgebenden Träger auch durch Veränderung der Distanz zwischen Düse, bzw. der Austrittsöffnung und dem formgebenden Träger eingestellt werden.

[0012] Der Fachmann versteht zudem, dass die Wahl der ersten Temperatur vom Schmelzpunkt, bzw. dem Schmelzbereich der Polymerzusammensetzung abhängt und typischerweise derart ausgewählt wird, dass die Polymerzusammensetzung geschmolzen wird und eine ausreichende Viskosität aufweist, um mittels der Düse auf den formgebenden Träger aufgebracht zu werden. Die erste Temperatur kann dabei auch einen Temperaturbereich umfassen. Wird z.B. ein thermoplastisches Polyurethan, wie Desmopan 2790a<®>(Covestro), als Polymerzusammensetzung verwendet, kann die erste Temperatur beispielsweise 210 bis 220 °C betragen.

[0013] Typischerweise wird die geschmolzene Polymerzusammensetzung unter Druck aus der Düse durch die Austrittsöffnung gepresst. Dieser Druck kann beispielsweise durch einen Extruder oder eine Pumpe, insbesondere durch eine Zahnradpumpe, bereitgestellt werden. Die Verwendung einer separaten Pumpe, insbesondere einer Zahnradpumpe, ist dabei zu bevorzugen, da hiermit eine bessere Kontrolle des Drucks möglich ist.

[0014] Das Aufbringen der Polymerzusammensetzung kann direkt auf den formgebenden Träger und/oder auch indirekt erfolgen. Ein indirektes Aufbringen kann dann vorliegen, wenn mehrere Schichten des wendelförmigen Filaments, bzw. der wendelförmigen Filamente, aufgetragen werden. In diesem Fall steht unter Umständen nur das zuerst aufgebrachte Filament, bzw. die erste Schicht, in direktem Kontakt mit dem formgebenden Träger.

[0015] Aus der Düse tritt typischerweise nur ein einziges Filament aus und nicht mehrere Filamente zur gleichen Zeit.

[0016] Zudem wird das wendelförmige Filament in einigen Ausführungsformen zumindest zeitweise oder auch vollständig, als kontinuierliches Filament aufgebracht. Das Textilmaterial umfasst dabei mehrere kontinuierliche Schlaufen bzw. Windungen, welche aus einem einzigen ununterbrochenen Filament bestehen. Somit ist ein solches Textilmaterial nicht vliessartig, bzw. kein non-woven. Nachdem eine vorbestimmte Anzahl Windungen, bzw. Schlaufen, aufgebracht wurde, kann das Aufbringen und damit das Filament unterbrochen werden und an einer anderen Stelle des formgebenden Trägers fortgesetzt werden.

[0017] Die Luftauslassöffnungen sind typischerweise kreisförmig um die Austrittsöffnung der Düse herum verteilt. Die Lustauslassöffnungen weisen dabei einen Horizontalwinkel β zwischen einer Horizontalebene, die senkrecht zur Austrittsöffnung und der Abgaberichtung ausgebildet ist, und einer Luftauslassöffnung, bzw. entlang einer Achse durch eine Luftauslassöffnung in Flussrichtung der Druckluft zwischen 40° und 60°, vorzugsweise zwischen 50° und 60°, insbesondere 55° auf. Zudem sind die Luftauslassöffnungen entlang einer Achse durch die entsprechende Luftauslassöffnung in Flussrichtung der Druckluft, nicht direkt auf eine sich in Abgaberichtung durch den Mittelpunkt der Austrittsöffnung erstreckende Achse gerichtet, sondern dazu in horizontaler Richtung, d.h. senkrecht zur Abgaberichtung und der Austrittsöffnung, um einen Winkel α verschoben. Vorzugsweise kann der Winkel α zwischen 5° und 35°, insbesondere zwischen 15° und 30° betragen. Beispielsweise kann eine Kringeldüse von Robatech Nr. 185147 verwendet werden.

[0018] Der formgebende Träger kann beispielsweise ein Leisten sein. Dieser kann in einem ersten Schritt basierend auf einem 3D Modell des Fusses des Trägers hergestellt werden. Hierfür kann ein Fuss eines Trägers vermessen werden und darauf basierend ein 3D Modell erstellt werden. Hierdurch wird erreicht, dass ein individuelles, dem Fuss des Läufers angepasstes Schuhoberteil hergestellt wird. Des Weiteren kann der formgebende Träger der Fuss des Läufers selbst sein. Hierbei wird das Schuhoberteil direkt auf den Fuss aufgetragen. Aufgrund der unter Umständen hohen ersten Temperatur kann dabei der Fuss mit einer Schicht aus wärmeisolierenden Material bedeckt werden, bevor die Polymerzusammensetzung aufgetragen wird. Dieses Material kann ablösbar, auflösbar oder entfernbar ausgebildet sein, sodass es in einem letzten Schritt vom Schuhoberteil entfernt werden kann, ohne dass das Schuhoberteil an sich zerstört wird. In alternativen Ausführungsformen kann der formgebende Träger ein Model eines Rucksacks oder einer Tasche sein. Des Weiteren kann der formgebende Träger eine Platte sein.

[0019] In einigen Ausführungsformen weist das aus der Austrittsöffnung ausgetretene wendelförmige Filament eine Filamentstärke von 0.01 mm bis 0.2 mm, insbesondere von 0.05 mm bis 0.15 mm, auf. Dies entspricht auch der Filamentstärke der Filamente des hergestellten Textilmaterials.

[0020] In weiteren Ausführungsformen wird der formgebende Träger relativ zur Düse bewegt. Typischerweise wird die Bewegung des formgebenden Trägeres durch eine Steuereinheit kontrolliert und gesteuert. Der formgebende Träger kann beispielsweise mittels einer Positionierungseinheit im dreidimensionalen Raum bewegt werden. Typischerweise wird die Positionierungseinheit durch die Steuereinheit kontrolliert und gesteuert. Die Steuereinheit kann dabei Teil eines Schaltkreises, Prozessors und/oder Computers sein.

[0021] In einigen Ausführungsformen wird der formgebende Träger mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min bis 20 m/min, insbesondere 5 m/min bis 15 m/min, relativ zur Düse bewegt.

[0022] In einigen Ausführungsformen wird die Druckluft derart auf die erwärmte Polymerzusammensetzung beaufschlagt, dass diese als wendelförmiges Filament aus der Düse austritt. Hierdurch kann die Wendelform des aus der Austrittsöffnung ausgetretenen Filaments besonders exakt kontrolliert werden. Zwar kann die Wendelform auch auf andere Weise erreicht werden, beispielsweise durch kontrollierte Bewegung der Düse an sich, allerdings kann es hierbei zur unkontrollierten Abtrennung des Filaments kommen, sodass keine regelmässigen, kontinuierlichen Schlaufen aus einem Filament ausgebildet werden können. Vorzugsweise werden die Luftauslassöffnungen hierzu in einem vorbestimmten schrägen Winkel zur Längsachse und/oder zur Horizontalebene zur Längsachse der Austrittsöffnung angeordnet. Insbesondere kann die Düse mehrere Luftauslassöffnungen, insbesondere mindestens 5, vorzugsweise genau 6 Lustauslassöffnungen, aufweisen. Vorzugsweise sind alle Luftauslassöffnungen einheitlich zur Längsachse schräg, bzw. gekippt angeordnet.

[0023] In weiteren Ausführungsformen wird die Druckluft kontinuierlich oder diskontinuierlich auf die geschmolzene Polymerzusammensetzung beaufschlagt. Insbesondere kann die Druckluft zeitweise kontinuierlich beaufschlagt werden, um beispielsweise das wendelförmige Filament auszubilden und zeitweise diskontinuierlich, um das Filament abzutrennen. Dies kann beispielswiese durch eine plötzliche und kurzzeitige Erhöhung des Drucks der aus den Luftauslassöffnungen austretenden Druckluft erreicht werden. Anschliessend kann dann ein weiteres wendelförmiges Filament kontinuierlich aufgebracht werden.

[0024] Der Fachmann versteht, dass der Begriff „Druckluft“ sämtliche geeignete Gase und Gasgemische umfasst. Aus Kostengründen ist jedoch die Verwendung von Umgebungsluft zu bevorzugen.

[0025] In einigen Ausführungsformen wird die Druckluft mit einem Druck von 1.2 bis 1.5 bar auf die erwärmte Polymerzusammensetzung beaufschlagt.

[0026] In vorteilhaften Ausführungsformen weist die auf die geschmolzene Polymerzusammensetzung beaufschlagte Druckluft eine Temperatur auf, die oberhalb der Raumtemperatur (25 °C) liegt. Insbesondere kann die Druckluft eine Temperatur aufweisen, die der ersten Temperatur entspricht. Vorzugsweise liegt die Temperatur der Druckluft in einem Bereich von 200 °C bis 300 °C, insbesondere 240 °C bis 260 °C.

[0027] In weiteren Ausführungsformen wird die Polymerzusammensetzung als kontinuierliches Filament auf den formgebenden Träger aufgebracht, sodass ein schlaufenartiges Textilsegment entsteht. Zusätzlich oder alternativ kann die Polymerzusammensetzung teilweise als diskontinuierliches Filament aufgebracht werden, sodass ein vliessartiges Textilsegment entsteht. Wird die Polymerzusammensetzung kontinuierlich und diskontinuierlich an verschiedenen Bereichen auf den formgebenden Träger aufgebracht, umfasst das hergestellte Textilmaterial sowohl vliessartige, d.h. ungeordnete, als auch schlaufenartige und/oder maschenartige, d.h. geordnete, Segmente. Dies ist vorteilhaft, da ungeordnete Segmente andere Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Flexibilität, Beständigkeit und Oberflächenbeschaffenheit, aufweisen.

[0028] In einigen Ausführungsformen kann die die Polymerzusammensetzung während dem Aufbringen, insbesondere bei Kontakt mit dem formgebenden Träger, eine einstellbare zweite Temperatur aufweisen. Diese zweite Temperatur kann dabei derart ausgewählt sein, dass sich das auf den formgebenden Träger aufgebrachte Filament an Überkreuzungspositionen von Filamentsegmenten nicht stoffschlüssig verbindet, oder dass derart ausgewählt sein, dass sich das auf den formgebenden Träger aufgebrachte Filament an Überkreuzungspositionen von Filamentsegmenten stoffschlüssig verbindet, insbesondere durch Verschmelzen. Nicht stoffschlüssig verbundene Filamentsegmente sind typischerweise relativ zueinander frei und unabhängig zueinander beweglich. Hierdurch wird eine vorteilhafte Flexibilität der Herstellung des Textilmaterials erreicht. Es kann zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt an einem vorbestimmten Bereich eine stoffschlüssige Verbindung der Schlaufen der auf den formgebenden Träger aufgetragenen Polymerzusammensetzung erreicht werden. Je höher der Anteil an stoffschlüssig verbundenen Überkreuzungspositionen, desto weniger flexibel, bzw. dehnbar ist ein bestimmter Bereich des hergestellten Textilmaterials, insbesondere des Schuhoberteils, und desto höher ist die Stabilität und Festigkeit dieses Bereichs. Dies kann besonders vorteilhaft bei Bereichen des Textilmaterials sein, die hoher mechanischer Beanspruchung ausgesetzt sind, wie z.B. die Oberseite des Vorderfussbereichs eines Schuhoberteils, welche beim Abrollvorgang gefaltet, bzw. gestaucht, und gestreckt wird. Ein geringerer Anteil an stoffschlüssig verbundenen Überkreuzungspositionen erhöht entsprechend die Flexibilität, bzw. Dehnbarkeit, des entsprechenden Bereichs des Schuhoberteils, z.B. in Bereichen des Schuhs vorteilhaft ist, welche bei der Laufbewegung aufgrund der anatomischen Bewegungen stark gestreckt werden. Die zweite Temperatur kann dabei derart gewählt werden, dass sie einen vordefinierten Betrag unterhalb der Schmelztemperatur, bzw. des Schmelztemperaturbereichs liegt, sodass keine stoffschlüssige Verbindung der Filamentsegmente erfolgt. Soll eine stoffschlüssige Verbindung erfolgen, dann wird zweite Temperatur derart ausgewählt, dass sie im Wesentlichen mindestens der Schmelztemperatur, bzw. dem Schmelztemperaturbereich, der Polymerzusammensetzung entspricht, oder lediglich einen geeigneten Betrag unterhalb der Schmelztemperatur liegt.

[0029] In einigen Ausführungsformen kann die zweite Temperatur mittels einem auf die Polymerzusammensetzung beaufschlagten Luftstrom mit vorbestimmter Temperatur eingestellt werden. Dieser Luftstrom ist typischerweise verschieden von der aus den Luftauslassöffnungen austretenden Druckluft. Insbesondere kann der Luftstrom aus einer Luftabgabevorrichtung, welche im Bereich zwischen der Austrittsöffnung der Düse und dem formgebenden Träger angeordnet ist, bereitgestellt werden. So kann beispielsweise entlang dem ausgetretenen wendelförmigen Filament eine Luftabgabevorrichtung mit Luftdüsen angebracht sein, aus welchen der Luftstrom mit vorbestimmter Temperatur in Richtung des wendelförmigen Filaments abgegeben wird.

[0030] In weiteren Ausführungsformen kann die Polymerzusammensetzung ein thermoplastisches Polymer, insbesondere Polyamid, Polyether Blockamid, Polyurethan (thermoplastisches Polyurethan) und/oder Polyester umfassen oder aus diesem bestehen. Dem Fachmann sind die Schmelztemperaturen dieser thermoplastischen Materialien bekannt, sodass er die erste und optional die zweite Temperatur entsprechend auswählen kann.

[0031] In einigen Ausführungsformen beträgt die Distanz beim Aufbringen der geschmolzenen Polymerzusammensetzung zwischen der Austrittsöffnung und dem formgebenden Träger zwischen 20 mm und 110 mm, insbesondere zwischen 40 mm bis 60 mm. Die Distanz kann dabei während dem Auftragen innerhalb dieser Bereiche variiert werden oder auch während dem gesamten Aufbringen konstant gehalten werden.

[0032] In weiteren Ausführungsformen ist das Textilmaterial ein Schuhoberteil und das hergestellte Schuhoberteil wird mit einer Sohle zu einem Schuh, insbesondere einem Laufschuh, verbunden. Alternativ kann das Schuhoberteil direkt während dem Aufbringen mit einer Sohle verbunden werden. Hierbei kann z.B. die Sohle bereits lösbar mit dem formgebenden Träger verbunden sein. Nach erfolgter Herstellung des Schuhoberteils kann dann der formgebende Träger entfernt werden, sodass ein Schuh, insbesondere ein Laufschuh, hergestellt wird.

[0033] In einigen Ausführungsformen wird das Verfahren zur Herstellung eines Textilmaterials, insbesondere des Schuhoberteils mittels einer Abgabevorrichtung durchgeführt, welche eine Pumpe, insbesondere eine Zahnradpumpe, einen Pumpenantrieb, einen Dosierkopf und die hier offenbarte Düse mit der Austrittsöffnung und der um die Austrittsöffnung angeordneten Luftauslassöffnungen, sowie eine Schmelzvorrichtung umfasst. Die Abgabevorrichtung kann zudem eine Luftabgabevorrichtung aufweisen, aus welcher ein Luftstrom mit vorbestimmter Temperatur zur Einstellung der zweiten Temperatur auf das wendelförmig aus der Austrittsöffnung der Düse ausgetretene Filament beaufschlagt werden kann. Vorzugsweise kann die Luftabgabevorrichtung Luftdüsen aufweisen.

[0034] In einigen Ausführungsformen kann die Schmelzvorrichtung einen Extruder mit einer Trommel und einer darin angeordneten Schraube aufweisen. Zudem kann die Schmelzvorrichtung Heizelemente zur Einstellung der ersten Temperatur aufweisen. Wird ein Extruder verwendet, bestimmt typischerweise nicht der Extruder den Druck mit welchem die Polymerzusammensetzung aus der Austrittsöffnung austritt. Der Druck mit welchem die Polymerzusammensetzung aus der Austrittsöffnung austritt, wird typischerweise durch die Pumpe, insbesondere eine Zahnradpumpe, bereitgestellt und kontrolliert, da dies eine deutlich exaktere Einstellung und Kontrolle des Drucks erlaubt. Der von der Pumpe ausgeübte Druck kann dabei insbesondere zwischen 40 und 60 bar betragen.

[0035] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kleidungsstück, insbesondere Schuh, umfassend ein Textilmaterial, insbesondere ein Schuhoberteil, hergestellt nach einem Verfahren gemäss einer der hier offenbarten Ausführungsformen. Ein solches Kleidungsstück, insbesondere Schuhoberteil weist dabei ein schlaufenartiges Textilmaterial auf. Dieses kann mehrere im Wesentlichen regelmässig ausgebildete Windungen aufweisen. Vorzugsweise bestehen mehrere Windungen, bzw. Schlaufen, aus einem einzigen Filament. Filamentsegmente können sich dabei an Überkreuzungspositionen überkreuzen. An die Überkreuzungspositionen können die Filamentsegmente stoffschlüssig miteinander verbunden und/oder nicht stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Vorzugsweise umfasst das schlaufenartige Textilmaterial zumindest eine Überkreuzungsposition an welcher Filamentsegmente, insbesondere Filamentsegmente desselben Filaments, stoffschlüssig verbunden sind. Vorzugsweise sind die Windungen, bzw. Schlaufen im Wesentlichen kreisförmig oder elliptisch ausgebildet. Ein Schuhoberteil, das gemäss einem Verfahren einer der hier offenbarten Ausführungsformen hergestellt wurde, bildet typischerweise keine durchgängige Fläche aus, sondern ist maschenartig, weist also eine gewisse Porosität auf.

[0036] Ein weiterer Aspekt ist eine Abgabevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einer der hier offenbarten Ausführungsformen. Die Abgabevorrichtung umfasst einen Dosierkopf, welcher in fluidischer Verbindung mit einer Schmelzvorrichtung und mit einer separaten Dosierpumpe steht. Die Schmelzvorrichtung umfasst dabei einen Extruder, welcher typischerweise eine Trommel und eine darin angeordnete Schraube aufweist. Die Abgabevorrichtung weist ferner eine separate Dosierpumpe auf, welche in fluidischer Verbindung mit dem Dosierkopf steht. Der Dosierkopf weist eine Düse auf, welche eine mit dem Dosierkopf in fluidischer Verbindung stehende Austrittsöffnung umfasst, und mehrere um die Austrittsöffnung herum angeordnete Luftauslassöffnungen. Die Luftauslassöffnungen sind dabei derart angeordnet, dass aus diesen Druckluft so auf eine aus der Austrittsöffnung ausgetretene geschmolzene Polymerzusammensetzung beaufschlagbar ist, dass die geschmolzene, aus der Düse ausgetretene Polymerzusammensetzung als wendelförmiges Filament auf einen formgebenden Träger aufgebracht wird. Der Extruder hat den Vorteil, dass die Polymerzusammensetzung direkt je in der benötigten Menge frisch aufgeschmolzen wird und nicht in einer Schmelzvorrichtung, wie einem beheizbaren Tank o.ä., konstant im geschmolzenen Zustand gehalten wird. Wird die Polymerzusammensetzung über einen längeren Zeitraum im geschmolzenen Zustand gehalten, kommt es zu einem erheblichen Qualitätsverlust des Polymers, da dieses teilweise degeneriert. Bei der Herstellung eines Textilmaterials ist die Qualität, insbesondere die Filamentstabilität von grosser Bedeutung. Die Kombination des Dosierkopfs mit einem Extruder erlaubt es leidglich die momentan benötigte Menge der Polymerzusammensetzung aufzuschmelzen, sodass eine Degeneration der Polymerzusammensetzung und ein damit einhergehender Stabilitätsverlust vermieden wird.

[0037] Die Dosierpumpe ist eine vom Extruder separate Pumpe. Zwar könnte die Polymerzusammensetzung allein mithilfe des Extruders aus der Austrittsöffnung auf einen formgebenden Träger abgegeben werden, allerdings ist es für die Herstellung eines Textilmaterials, welches maschenartig ausgebildet ist und über mehrere Maschen, bzw. Windungen, ein einziges Filament umfasst, wichtig, dass der Abgabedruck genau kontrolliert werden kann, was mit einem Extruder nicht in ausreichendem Masse möglich ist. Die separate Pumpe dient daher der Feineinstellung des Drucks, mit welchem die geschmolzene Polymerzusammensetzung abgegeben wird. Vorzugsweise ist die Dosierpumpe eine Zahnradpumpe. Die Abgabevorrichtung kann zudem einen Motor zum Antrieb der Dosierpumpe aufweisen.

[0038] In einigen Ausführungsformen weist die Düse mindestens 2, mindestens 3, mindestens 4, mindestens 5, mindestens 6, insbesondere 6, Luftauslassöffnungen auf. Die Luftauslassöffnungen können dabei konzentrisch und vorzugsweise in gleichmässigem Abstand zueinander, um die Austrittsöffnung angeordnet sein.

[0039] In weiteren Ausführungsformen sind die Luftauslassöffnungen nicht direkt in Richtung der Austrittsöffnung der Düse gerichtet. In solchen Ausführungsformen sind die Luftauslassöffnungen entlang einer Achse durch die entsprechende Luftauslassöffnung in Flussrichtung der Druckluft, nicht direkt auf eine sich in Abgaberichtung durch den Mittelpunkt der Austrittsöffnung erstreckende Achse gerichtet, sondern dazu in horizontaler Richtung, d.h. senkrecht zur Abgaberichtung und der Austrittsöffnung, um einen Winkel α verschoben. Vorzugsweise kann der Winkel α zwischen 5° und 35°, insbesondere zwischen 15° und 30° betragen. Hierdurch kann unter anderem erreicht werden, dass das Filament wendelförmig auf einen formgebenden Träger aufbringbar ist. Die Luftauslassöffnungen können im Allgemeinen beispielsweise lineare Kanäle sein.

[0040] In einigen Ausfuhrungsformen beträgt ein Horizontalwinkel β zwischen einer Horizontalebene, die senkrecht zur Austrittsöffnung und der Abgaberichtung ausgebildet ist, und einer Luftauslassöffnung, bzw. entlang einer Achse durch eine Luftauslassöffnung in Flussrichtung der Druckluft zwischen 40° und 60°, vorzugsweise zwischen 50° und 60°, insbesondere 55°.

[0041] In weiteren Ausfuhrungsformen umfasst die Abgabevorrichtung zudem eine Luftabgabevorrichtung, welcher dazu ausgebildet ist, einen Luftstrom mit vorbestimmter Temperatur zur Einstellung der zweiten Temperatur der ausgetretenen Polymerzusammensetzung auf das wendelförmig aus der Austrittsöffnung der Düse ausgetretene Filament zu beaufschlagen.

Kurze Erläuterung der Figuren

[0042] In der Figur 1 ist eine Abgabevorrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens gezeigt. Die Abgabevorrichtung 1 umfasst als Schmelzvorrichtung einen Extruder mit Trommel 2 mit einer Eingangsöffnung, und Schraube 3, in welchem die Polymerzusammensetzung geschmolzen wird. Ein Adapter 8 schliesst sich an den Extruder an. Die Abgabevorrichtung umfasst weiter eine Dosierpumpe 5 mit Motor 4, sowie einen Dosierkopf 6 und Düse 7 mit einer Austrittsöffnung und um die Austrittsöffnung angeordneten Luftauslassöffnungen aus welcher ein wendelförmiges Filament auf den formgebenden Träger 9 aufgebracht wird. Die Abgabevorrichtung umfasst zudem eine Luftabgabevorrichtung 10, aus welcher ein Luftstrom mit vorbestimmter Temperatur zur Einstellung der zweiten Temperatur auf das wendelförmig aus der Austrittsöffnung der Düse ausgetretene Filament beaufschlagt werden kann.

[0043] Die Figur 2 zeigt ein mittels dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes regelmässig ausgebildetes Textilmaterial, welches Teil eines Schuhoberteils bilden kann. Aufgrund des wendelförmig aus der Austrittsöffnung austretenden Filaments umfasst das Textilmaterial regelmässige, sich an Überkreuzungspositionen überkreuzende Filamentsegmente, welche kreisförmige Windungen ausbilden. Je nach Einstellung der zweiten Temperatur können die Filamentsegmente an den Überkreuzungspositionen entweder stoffschlüssig verbunden oder nicht stoffschlüssig verbunden sein. Das Textilmaterial kann dabei während der Herstellung in entlang des gestrichelten Pfeils hergestellt werden.

[0044] Die Figur 3 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Düse 7, wie sie in einer Abgabevorrichtung im erfindungsgemässen Verfahren eingesetzt wird. Wie in der Figur 3 dargestellt, sind die Luftauslassöffnungen nicht direkt auf die Austrittsöffnung der Düse gerichtet. Die Düse 7 weist sechs solcher Luftauslassöffnungen 71 (zur besseren Übersicht ist nur eine der Luftauslassöffnungen bezeichnet) auf. Diese sind entlang Achse 74 durch die entsprechende Luftauslassöffnung in Flussrichtung der Druckluft, nicht direkt auf eine sich in Abgaberichtung durch den Mittelpunkt der Austrittsöffnung erstreckende Achse 73 gerichtet, sondern dazu in horizontaler Richtung, d.h. senkrecht zur Abgaberichtung und der Austrittsöffnung, um einen Winkel α verschoben. Der Winkel α entlang der Luftauslassöffnungen, d.h. entlang einer Achse 74 durch die entsprechende Luftauslassöffnung in Flussrichtung der Druckluft zu einer Achse 73, die direkt auf die Austrittsöffnung 72 gerichtet ist, kann zwischen 5° und 35°, insbesondere zwischen 15° und 30° betragen.

[0045] Die Figur 4 zeigt eine schematische Seitenansicht der Düse 7 wie sie in einer Abgabevorrichtung im erfindungsgemässen Verfahren eingesetzt wird. Der Horizontalwinkel β zwischen Horizontalebene 76, welche senkrecht zur Austrittsrichtung ausgebildet ist und der Luftauslassöffnung (zur besseren Deutlichkeit ist die Richtung der Luftauslassöffnung 71 durch Achse 75 dargestellt) beträgt zwischen 40° und 60°, vorzugsweise zwischen 50° und 60°, insbesondere 55°.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung eines Textilmaterials, insbesondere eines Schuhoberteils, umfassend die Schritte: a. Bereitstellen eines formgebenden Trägers, insbesondere eines Leistens; b. Schmelzen einer Polymerzusammensetzung bei einer ersten Temperatur; c. Aufbringen der geschmolzenen Polymerzusammensetzung auf den formgebenden Träger; wobei das Aufbringen mit einer Düse erfolgt, wobei die Düse eine Austrittsöffnung umfasst und mehrere um die Austrittsöffnung herum angeordnete Luftauslassöffnungen, aus welchen Druckluft derart auf die geschmolzene Polymerzusammensetzung beaufschlagt wird, dass die geschmolzene, aus der Düse ausgetretene Polymerzusammensetzung als wendelförmiges Filament auf den formgebenden Träger aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das wendelförmige Filament eine Filamentstärke von 0.01 mm bis 0.2 mm, insbesondere von 0.05 mm bis 0.15 mm, aufweist.

3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der formgebende Träger während dem Aufbringen relativ zur Düse bewegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Bewegung des formgebenden Trägers durch eine Steuereinheit kontrolliert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der formgebende Träger relativ zur Düse mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min bis 20 m/min, insbesondere 5 m/min bis 15 m/min bewegt wird.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Druckluft kontinuierlich oder diskontinuierlich aus den Luftauslassöffnungen auf die geschmolzene Polymerzusammensetzung beaufschlagt wird.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Druckluft mit einem Druck von 1.2 bis 1.5 bar auf die erwärmte Polymerzusammensetzung beaufschlagt wird.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Polymerzusammensetzung als kontinuierliches Filament auf den formgebenden Träger aufgebracht wird, sodass ein schlaufenartiges Textilsegment entsteht; und/oder wobei die Polymerzusammensetzung als diskontinuierliches Filament aufgebracht wird, sodass ein vliessartiges Textilsegment entsteht.

9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Polymerzusammensetzung während dem Aufbringen eine einstellbare zweite Temperatur aufweist, die entweder derart ausgewählt ist, dass sich das auf den formgebenden Träger aufgebrachte Filament an Überkreuzungspositionen von Filamentsegmenten nicht stoffschlüssig verbindet, oder dass die zweite Temperatur derart ausgewählt ist, dass sich das auf den formgebenden Träger aufgebrachte Filament an Überkreuzungspositionen von Filamentsegmenten stoffschlüssig verbindet, insbesondere durch Verschmelzen.

10. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die zweite Temperatur durch einen auf die Polymerzusammensetzung beaufschlagten Luftstrom mit vorbestimmter Temperatur eingestellt wird.

11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Polymerzusammensetzung ein thermoplastisches Polymer, insbesondere Polyamid, Polyether Blockamid, Polyurethan und/oder Polyester umfasst.

12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Distanz zwischen Duse und formgebenden Träger zwischen 20 mm und 110 mm, insbesondere zwischen 40 mm bis 60 mm beträgt.

13. Verfahren nach einem der vorherigen Schritte, wobei das hergestellte Textilmaterial ein Schuhoberteil ist und mit einer Sohle verbunden wird oder wobei das Schuhoberteil direkt während dem Aufbringen mit einer Sohle verbunden wird.

14. Kleidungsstück, insbesondere Schuh, umfassend ein Textilmaterial, insbesondere ein Schuhoberteil, hergestellt nach einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 12.