CN112659445A - 制造颗粒泡沫部件，特别是运动服装或运动用品的缓冲元件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造颗粒泡沫部件，特别是用于运动服装的缓冲元件，例如鞋底的方法，或通过这种方法制造的缓冲元件，特别是鞋底。一种用于制造用于运动服装的缓冲元件如鞋底的方法，包括以下步骤：将泡沫颗粒供给至模具的模腔中，并在施加预定压力的同时在模腔中熔接泡沫颗粒，其中泡沫颗粒包含至少10重量％的分数的再循环的、破碎的泡沫颗粒(再生材料)，并且泡沫颗粒的熔接通过电磁波实现。

Description

制造颗粒泡沫部件，特别是运动服装或运动用品的缓冲元件 的方法

技术领域

本发明涉及一种制造颗粒泡沫部件的方法。

本发明的特别优选的应用领域是制造用于运动服装的缓冲元件，例如鞋底或鞋中底，或用于运动用品的缓冲元件，例如用于运动用球，特别是用于橄榄球(football)的泡沫部件。本发明还包括用于运动服装的缓冲元件，例如鞋底或鞋中底，或用于运动用品的缓冲元件，例如用于运动用球，特别是用于橄榄球的泡沫部件，其通过根据本发明的方法和/或在根据本发明的制造设备上制造。

背景技术

由塑料制成的产品，例如颗粒泡沫部件，其仅使用一次，例如作为包装，被认为是对环境有害的。这种塑料部件正日益被由其它材料制成的部件所替代。因此，非常需要使颗粒泡沫部件更环境友好。如果可以再循环相当大分数(fraction)的材料，则可以增加环境相容性。这适用于无论模制部件是仅使用一次还是打算长期使用，例如鞋底的情况。

对于由膨胀热塑性聚苯乙烯(ePS)制成的颗粒泡沫部件，已经存在高达10％的再循环率。这意味着用于制造颗粒泡沫部件的原材料的高达10％是再循环材料。

将再循环的颗粒泡沫部件破碎并与新材料混合。在下文中，再循环的、破碎的颗粒泡沫材料被称为“再生材料”，而非再循环的泡沫颗粒被称为“原始材料”。因此，术语“原始材料”用于指尚未被熔接在一起以形成颗粒泡沫部件的泡沫颗粒，除非它们已被熔融并再次挤出，参见下文。原始材料的泡沫颗粒具有闭合的表面。它们也可以用发泡剂填充。当材料被加热时，材料中捕获的空气或其中包含的发泡剂膨胀，使得相邻泡沫颗粒的壁在加热时彼此挤压，并且可以熔接在一起以形成颗粒泡沫部件，例如鞋底，特别是鞋中底，或运动用球，特别是橄榄球的泡沫部件。

再循环的、破碎的泡沫颗粒(再生材料)通常不具有闭合的表面。因此，它们在加热时不会膨胀。低百分比的再循环的、破碎的颗粒泡沫部件可能不会或不显著影响颗粒泡沫部件的制造，这取决于其预期用途。

最后，然而，如果要增加再循环材料的分数，则在将泡沫颗粒熔接到颗粒泡沫部件时不存在必要的压力，泡沫颗粒必须利用该压力彼此压靠以实现均匀熔接。在再生材料分数超过10％时，传统的制造方法的问题在于，在某些区域中不能进行颗粒的熔接，从而使得成品颗粒泡沫部件的区段不能正确地熔接。然后，泡沫颗粒在颗粒泡沫部件中形成松散团粒。

这在颗粒泡沫部件的情况下是特别不利的，根据其预期用途，所述颗粒泡沫部件应当经历大量的负荷循环并且还必须具有一定的稳定性，如现代运动鞋的鞋底或运动用球的泡沫部件通常的情况。可能在这样的主要缺点的情况下，完全排除了使用(相当大量的)再生材料来使用已知方法制造这样的鞋底(或用于运动服装或运动用品的其它缓冲元件)。

为了抵消这种情况，已经进行了内部测试，其中外部压力施加到泡沫颗粒上，使得它们以足够的程度挤压在一起。已经表明，对于再循环材料分数显著大于10％，大约5巴的压力是合适的，以实现令人满意的熔接。然而，这具有的缺点是泡沫颗粒的接触表面固有地较大。结果，引入模腔中以熔接泡沫颗粒的蒸汽(如所谓的“蒸汽箱模制(steam-chest-molding)”的情况)不再能够以足够的程度渗透模腔的边缘，并且不能充分地渗透到部件的内部。结果，泡沫颗粒在部件的边缘区域中比在部件的中心中更牢固地熔接。这又导致低质量的颗粒泡沫部件，因为在中心处的熔接差。

如果想增加再生材料的分数，可以破碎、挤压/熔化和再挤出基本上要再循环的颗粒泡沫部件。这由再循环材料产生具有闭合表面的泡沫颗粒。这样，可以克服上述问题。然而，为了再挤出再循环材料，可能需要添加添加剂。这些添加剂是昂贵的。还存在以这种方式制造的泡沫颗粒被污染的风险，并且可能比由非再循环材料制造的泡沫颗粒的质量差。然而，这种颗粒也可以被理解为本申请和发明意义上的原始材料，并且如果需要，可以相应地使用。

例如在WO 2014/128214A1中描述了通过饱和干蒸汽由泡沫颗粒制造颗粒泡沫部件的方法和设备。

例如在US 3,060,513、US 3,242,238、GB 1,403,326、US 5,128,073和WO 2018/1001541A1中描述了用于用电磁波将泡沫颗粒熔接成颗粒泡沫部件的方法和设备。

从WO 2019/122122 A1、DE 102017205830 A1、US 2018/0327564 A1和DE102016100690 A1中已知另外的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法和一种设备，利用该方法和设备，具有高分数再生材料的泡沫颗粒可以简单且可靠地以高质量熔接。

特别的目的是提供特别用于制造运动服装，特别是鞋底的缓冲元件或运动用品，特别是运动用球，特别是橄榄球的泡沫部件的方法和设备。该目的通过独立权利要求来解决。在各个从属权利要求中指出了有利的实施例。

根据本发明的用于制造颗粒泡沫部件的方法，特别是用于运动服装的缓冲元件，例如鞋底或鞋中底，或用于运动用品的缓冲元件，例如用于运动用球，特别是用于橄榄球的泡沫部件，包括以下步骤

-将泡沫颗粒供给到模具工具的模腔中，以及

-在施加预定压力的同时在模腔中熔接泡沫颗粒，其中泡沫颗粒包含至少10重量％的部分的再循环的、破碎的泡沫颗粒(再生材料)，并且泡沫颗粒的熔接通过电磁波实现。

在一些实施例中，通过破碎颗粒泡沫部件获得的颗粒可以包含几个单独的泡沫颗粒(有时也称为“珠粒”或“粒料”)，其最初熔接在一起并且在破碎之后仍然闭合。在一些实施例中，这些颗粒可以被破碎至使得原始的，单独的泡沫颗粒(珠粒或粒料)分离的程度。这通常会损坏单个泡沫颗粒的表面，使得这种强烈破碎的颗粒可以是上述没有闭合表面的“再生材料”。

本发明的发明人已经认识到，当通过电磁波熔接泡沫颗粒时，可以对泡沫颗粒施加任何压力而不影响泡沫颗粒的熔接，因为电磁波完全穿透泡沫颗粒并从内部加热它们。根据再生材料的质量，尺寸和分数，可相应地调节压力，使得在模腔中的相邻泡沫颗粒之间存在充分接触。此外，使用电磁波作为能量源还使得可以制造具有复杂三维几何形状的模制部件，特别是具有不同厚度的区域，这使得该方法特别适合于制造鞋底，特别是运动鞋的鞋中底(或用于具有复杂几何形状的运动服装的其它缓冲元件)。

再生材料，即再循环的、破碎的泡沫颗粒，可以特别地通过破碎旧的模制部件，例如通过破碎旧的鞋底或鞋中底或旧的运动用品，例如其中颗粒已经粘合在一起的运动用球的泡沫部件而获得。这可以是回收再生材料的特别简单和成本有效的方式，因为这样的整个部件易于处理。

然而，另一方面，在本发明的范围内，还可以从尚未粘结在一起以形成模制部件的旧颗粒中回收再生材料(例如，以再循环剩余的旧材料并且不必丢弃它们)。

还再次提及，原则上，从熔融的再循环材料再挤出的具有闭合表面的颗粒也可用作原始材料。

申请人进行的实验表明，当熔接由ePS制成的颗粒泡沫部件时，几乎没有任何质量损失，其高达约60重量％的分数为再循环的、破碎的泡沫颗粒(再生材料)。这是非常令人惊讶的，因为以非常简单的方式解决了相当大的问题。

聚苯乙烯几乎不吸收任何电磁波。因此，当利用电磁波熔接ePS的泡沫颗粒时，添加诸如水的传热介质以吸收电磁波。这使得泡沫材料被电磁波间接加热。当再生材料的分数为70％或更高时，颗粒泡沫部件含有高水平的不需要的残余水分。

在材料如特别适用于制造鞋底或运动用球，特别是橄榄球的膨胀热塑性聚氨酯(eTPU)的情况下，其吸收电磁波优于聚苯乙烯，因此不是绝对需要加入用于熔接的传热剂。使用这些材料，不存在残留水分的问题，使得甚至具有大于70％的分数的再生材料的颗粒泡沫部件也能够以高品质可靠地制造。

再循环的、破碎的泡沫颗粒的分数可以是至少20重量％，特别是至少30重量％或至少50重量％或至少70重量％。

模腔中的预定压力优选至少为2巴，特别是至少为3巴，并且也可设定为至少5巴。压力越高，可以凝固的再循环的、破碎的泡沫颗粒的分数越高和/或可以破碎的再循环材料越多。

另一方面，设定压力也影响所制造的模制部件的机械性能，例如鞋底的硬度。使得在此根据期望的性能可以使用或多或少的再生材料(对应于较高或较低的压力)。

电磁波优选地是电磁RF(Radio Frequency)辐射。电磁RF辐射优选具有至少30KHz或至少0.1MHz，特别是至少1MHz或至少2MHz，优选至少10MHz的频率。

电磁RF辐射优选具有300MHz的最大频率。

用于生成电磁波的发生器优选生成振幅至少为103V，特别是至少为104V的电磁波。市场上可获得的发生器产生频率为27.12MHz的RF辐射。

电磁波也可以是微波。

泡沫颗粒可以基于ePS(可膨胀聚苯乙烯)或ePP(可膨胀聚丙烯)。这两种材料仅在小程度上吸收电磁辐射。因此，在熔接时，建议添加介电传热介质，例如水。

泡沫颗粒也可以由其它膨胀热塑性塑料形成，尤其是那些吸收电磁波良好的热塑性塑料。

也可以使用基于膨胀聚氨酯(ePU)、挤出聚醚嵌段酰胺(ePEBA)、膨胀聚乳酸酯(PLA)、膨胀聚酰胺(ePA)、膨胀聚对苯二甲酸丁二醇酯(ePPBT)、膨胀聚酯醚弹性体(eTPEE)或膨胀聚对苯二甲酸乙二醇酯(ePET)的泡沫颗粒。这些材料能很好地吸收电磁波，因此这些材料的泡沫颗粒可以使用电磁波熔接在一起，而不需要添加传热介质。这对于使用RF辐射尤其如此，RF辐射允许用电磁波均匀地照射高达数米大小的模腔。

良好吸收电磁辐射，特别是RF辐射的材料，各自具有影响偶极矩的官能团(这里：酰胺基、氨基甲酸酯基或酯基)。这些官能团负责吸收电磁辐射的分子。因此，具有这种影响偶极矩的官能团的其它热塑性塑料也适用于用电磁辐射，特别是RF辐射熔接。

可以使用混合设备将再循环的、破碎的泡沫颗粒与未破碎的泡沫颗粒以预定比率混合，并供给到模具中。通过这种方法，可以自由调节和快速改变再循环的、破碎的泡沫颗粒的分数。

此外，可将再循环的颗粒泡沫材料破碎，然后供给到模腔。

本发明的另一方面涉及一种用于制造颗粒泡沫部件的设备，颗粒泡沫部件特别是用于运动服装或用于运动用品的缓冲元件，例如用于运动用球，特别是用于橄榄球的泡沫部件，所述设备包括

-模具，其限定模腔，

-用于向模腔中的泡沫颗粒施加预定压力的装置，以及

-发生器，用于生成电磁波以在模腔中熔接泡沫颗粒。

该设备的特征在于，提供了用于混合再循环的、破碎的泡沫颗粒和非再循环的且非破碎的泡沫颗粒的混合设备和/或用于破碎待再循环的泡沫材料的破碎设备。

通过提供混合设备，可以将单独比率的再循环的、破碎的泡沫颗粒(等于“再生材料”)以及非再循环和非破碎的泡沫颗粒(等于“原始材料”)供给到模具并且快速改变这些比率。该破碎设备能够供给待再循环的颗粒泡沫部件的供给，该颗粒泡沫部件被粉碎成适于再熔接的泡沫颗粒的尺寸。特别地，可以以这样的方式调节破碎设备，即，使得可以通过专门地破碎来产生预定尺寸的泡沫颗粒。

以这种方式制造的粉碎颗粒的尺寸甚至可以有利地用于影响已经在粉碎过程中制造的模制部件，例如鞋底或运动用球，特别是橄榄球的机械性能。例如，与破碎成较大直径相比，破碎成较小直径可增加模制部件的刚度。

用于向模腔中的泡沫颗粒施加预定压力的装置可以是压力机，其将由两个半模组成的模具压在一起以在模腔中产生压力。然而，该设备也可包括输送载气的泵，泡沫颗粒通过载气被输送到模腔中，从而将模腔设定在预定压力下。当用泡沫颗粒填充模腔时，因此设定了所需的压力。

上述方法可以设计成使得所述设备用于该目的。

如已经多次提到的，由于本发明的特别重要的应用领域是用于运动服装的缓冲元件的制造，并且特别是鞋底(例如，鞋中底或鞋内底)或用于运动用品的缓冲元件的制造，例如用于运动用球，特别是用于橄榄球的泡沫部件，这将在下面更详细地讨论：

因此，本发明的一个重要方面包括一种用于制造运动服装，特别是鞋底或鞋中底或运动用品的缓冲元件的方法，缓冲元件例如用于运动用球，特别是橄榄球的泡沫部件，该方法包括以下步骤

-将泡沫颗粒供给到模具的模腔中，

-在施加预定压力的同时，将泡沫颗粒熔接在模腔中，

其中泡沫颗粒包含至少10重量％的再循环的、破碎的泡沫颗粒，并且泡沫颗粒的熔接通过电磁波进行。

一种可能性是整个缓冲元件由包括再循环的、破碎的泡沫颗粒制成。然而，也可以使用其它非颗粒材料。在这种情况下，重量％是指所用的颗粒材料。

还再次提及的是，通过粉碎旧的模制部件，例如通过粉碎旧的鞋底或鞋中底或来自运动用球的旧泡沫部件(其中颗粒已经粘结在一起)获得再循环的、粉碎的泡沫颗粒，但是也可以通过粉碎还未粘结在一起的旧颗粒以形成模制部件，获得再生材料。在任何情况下，破碎的再生材料的(平均)尺寸可以用作进一步的调节手段，以影响所制造的缓冲元件的机械性能。

另一方面，从熔融的再循环材料再挤出的具有闭合表面的颗粒也可用作原始材料。

此外，再循环的、破碎的泡沫颗粒(即再生材料)的分数可以分别为至少20重量％，特别是至少30重量％，至少50重量％，和至少70重量％。在这种情况下，模腔中的预定压力可以是至少2巴，特别是至少3巴，优选至少5巴。如上所述，所用压力可随再生材料量的增加而增加，但其它因素如制造产品的所需机械性能也影响合适压力的选择。

泡沫颗粒也可用于运动服装或运动用品的缓冲元件，例如运动用球，特别是橄榄球的泡沫部件，基于聚苯乙烯(ePS)、基于聚丙烯(ePP)、基于聚氨酯(eTPU)、基于聚醚嵌段酰胺(ePEBA)、基于聚乳酸酯(PLA)、基于聚酰胺(ePA)、基于聚对苯二甲酸丁二醇酯(ePBT)、基于聚酯醚弹性体(eTPEE)或基于聚对苯二甲酸乙二醇酯(ePET)。

特别适用于缓冲元件，特别是鞋底或橄榄球的是含有eTPU、ePA、ePEBA和/或eTPEE或由eTPU、ePA、ePEBA和/或eTPEE组成的泡沫颗粒，由于这些材料可以提供由其制成的缓冲元件的机械性能。

只要能够进行接合处理，特别是借助于电磁波的熔接，就可以将一种材料的破碎颗粒与另一种材料的未破碎颗粒组合。

在使用电磁波熔接期间，可以将传热介质添加到泡沫颗粒中。传热介质可以是液体，例如水。也可以使用金属。

通过添加这种手段，熔接的程度可以被影响和控制，甚至局部地，这又可以允许影响所制造的产品的机械性能。

然而，泡沫颗粒也可以在不添加传热介质的情况下通过电磁波熔接，只要这已经允许足够程度的熔接。这种可能性具有的优点是，从工艺工程的观点来看，它特别简单。

在制造用于运动服装或用于运动用品的缓冲元件的方法中，可以使用混合设备，其中将再循环的、破碎的泡沫颗粒和未破碎的泡沫颗粒以预定比率混合并供给到模具中。例如，可以将再循环颗粒泡沫材料(例如，以旧鞋底等的形式或来自运动用球的泡沫部件，例如，来自旧橄榄球的球板(ball panel))粉碎，然后供给到模腔中。

此外，本发明包括一种用于由泡沫颗粒制造用于运动服装的缓冲元件，特别是鞋底或鞋中底，或用于运动用品的缓冲元件，例如用于运动用球，特别是用于橄榄球的泡沫部件的设备，其中所述设备包括

-模具，其限定模腔，

-用于向模腔中的泡沫颗粒施加预定压力的的设备，以及

-发生器，用于生成电磁波以在模腔中熔接泡沫颗粒。

其特征在于，

提供了用于混合再循环的、破碎的泡沫颗粒和非破碎的泡沫颗粒的混合设备和/或用于破碎待再循环的泡沫材料的破碎设备。

用于制造缓冲元件的设备还可以包括用于分选破碎的泡沫颗粒的分选设备。

在这种设备上，可以执行如上所述的方法以制造用于运动服装的缓冲元件，特别是用于鞋的鞋底或鞋中底，或用于运动用品的缓冲元件，例如用于运动用球，特别是用于橄榄球的泡沫部件。根据本发明的方法的各种设计选项可以在技术上尽可能彼此组合。

本发明的另一方面涉及一种用于运动服装的缓冲元件，特别是用于鞋的鞋底或鞋中底，或用于运动用品，例如用于运动用球，特别是用于橄榄球的泡沫部件，其包含熔接在一起的泡沫颗粒，其中泡沫颗粒包含至少10重量％的分数的再循环的、破碎的泡沫颗粒。

在一些实施例中，用于运动服装的缓冲元件，特别是用于鞋的鞋底或鞋中底，可以包括包含再循环的、破碎的泡沫颗粒的材料的至少一个区段。至少一个区段可以完全由再循环的、破碎的泡沫颗粒组成。至少一个区段可以由不同重量分数的再循环的、破碎的泡沫颗粒组成。如前所述，在该区段内的再循环的、破碎的泡沫颗粒的分数可以是至少10重量％、20重量％并且特别是至少30重量％以及至少50重量％或至少70重量％。再循环的、破碎的泡沫颗粒可以与上述非再循环泡沫颗粒的原始材料组合。再循环的、破碎的泡沫颗粒可以与另一种相容的聚合物材料组合。

再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段可以包括整个鞋底。再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段可以包括整个鞋中底。再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段可以设置在鞋底或鞋中底中的特定位置。再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段可以设置在用于运动服装的缓冲元件的前足部分和/或后足部分中，特别是用于鞋的鞋底或鞋中底中。再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段可以设置在鞋底或鞋中底的内侧区域和/或外侧区域。再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段可以设置在上述位置的组合中。

此外，可以将再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段设置为至少一层。鞋底或鞋中底可以包括单层。鞋底或鞋中底可以包括两层或更多层。一层可以完全由单一区段的再循环的、破碎的泡沫颗粒组成。一层可以包括再循环的、破碎的泡沫颗粒的多个区段。

例如，具有再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段的预制层可以用于以成本有效的方式制造具有层的夹层结构的成品鞋底。

至少两层可以包括不同的厚度。例如，在运动鞋的情况下，鞋底可以包括与鞋底的其余部分相比在前足部分中具有再循环的、破碎的泡沫颗粒的不同厚度，使得可以选择性地调节该鞋底部分的机械性能，如缓冲性或刚度。

还可以想到的是，缓冲元件的区段包括基本上相同的特性。还可以想到的是，缓冲元件的区段可以在至少一个特性上彼此不同，例如能量回弹、剪切稳定性或刚度、颜色、硬度、厚度、密度。还可以想到，不同的层可以包括不同分数的再循环的、破碎的泡沫颗粒，以为穿着者提供高度的设计灵活性。可替代地，或附加地，也可以想到使用不同类型的破碎的，再循环的泡沫颗粒，例如在一个区段中使用破碎的eTPU，在另一个区段中使用破碎的ePEBA。还可以想到的是，可以使用破碎的，再循环的泡沫颗粒的混合物。如前所述，可以调节破碎的，再循环的泡沫颗粒的分数，以使期望的最终性能适应缓冲元件的所需性能。

再循环的、破碎的泡沫颗粒的这种设置也遵循上述想法，以提供高度的设计灵活性，并允许根据穿着者在鞋底的某些区域中的特定需要而选择性地调节机械性能。例如，跑鞋应该提供稳定性和缓冲性能的良好混合以避免旋前或旋后。

在一些实施例中，用于运动用品的缓冲元件，例如用于运动用球，特别是用于橄榄球的泡沫部件，可以包括包含再循环的、破碎的泡沫颗粒的材料的至少一个区段。至少一个区段可以完全由再循环的、破碎的泡沫颗粒组成。至少一个区段可以由不同重量分数的再循环的、破碎的泡沫颗粒组成。如前所述，在该区段内的再循环的、破碎的泡沫颗粒的分数可以是至少10重量％、20重量％并且特别是至少30重量％以及至少50重量％或至少70重量％。再循环的、破碎的泡沫颗粒可以与上述非再循环泡沫颗粒的原始材料组合。再循环的、破碎的泡沫颗粒可以与另一种相容的聚合物材料组合。

再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段可以被设置为运动用球的片(panel)。再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段可以包括用于运动用球的整个片。再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段可以被设置为运动用球的片的一个区段。该片还可以包括用于再循环的、破碎的泡沫颗粒的保护涂层，例如聚氨酯(PU)喷涂涂层或箔涂层，例如PU箔。

再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段可以包括整个泡沫部件或整个运动用球。再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段可以包括整个橄榄球。再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段可以设置在用于运动用球，特别是用于橄榄球的泡沫部件内的特定位置处。再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段可以以基本上规则的样式设置在运动用球，特别是橄榄球的泡沫部件上的特定位置。不规则或随机排列的样式也是可能的。

此外，可以将再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段设置为至少一层。运动用球，特别是橄榄球的泡沫部件可以包括单层。运动用球，特别是橄榄球的泡沫部件可以包括两层或多层。一层可以完全由单一区段的再循环的、破碎的泡沫颗粒组成。一层可以包括再循环的、破碎的泡沫颗粒的多个区段。至少两层可以包括不同的厚度。

例如，具有再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段的预制层可以用于以成本有效的方式制造运动用球，特别是橄榄球的具有层的夹层结构的最终泡沫部件。

还可以想到的是，缓冲元件的区段包括基本上相同的特性。还可以想到的是，缓冲元件的区段可以在至少一个特性上彼此不同，例如能量回弹、剪切稳定性或刚度、颜色、硬度、厚度、密度。还可以想到，不同的层可以包括不同分数的再循环的、破碎的泡沫颗粒，以为运动员提供高度的设计灵活性。可替代地，或附加地，也可以想到使用不同类型的破碎的，再循环的泡沫颗粒，例如在一个区段中使用破碎的eTPU，在另一个区段中使用破碎的ePEBA。还可以想到的是，可以使用破碎的，再循环的泡沫颗粒的混合物。如前所述，可以调节破碎的，再循环的泡沫颗粒的分数，以使期望的最终性能适应用于运动用品的缓冲元件的所需性能。

本发明的另一方面涉及一种用于制造用于运动用球，特别是橄榄球的泡沫部件的缓冲元件的方法，包括一个或多个上述步骤，其中橄榄球没有球胆并且包括破碎的，再循环的泡沫颗粒。破碎的，再循环的泡沫颗粒可以设置为橄榄球的芯部。可替代地或附加地，还可以想到，橄榄球包括用于改善重量减轻的破碎的，再循环泡沫颗粒层。这些层可以散布有不同破碎材料层或在未破碎材料上的层，例如轻质泡沫材料，如EVA。

特别地，泡沫颗粒(即，再循环的、破碎的和未破碎的泡沫颗粒)可以包含eTPU、ePA、eTPEE和/或ePEBA，或者由eTPU、ePA、eTPEE和/或ePEBA组成。原则上，一种材料的破碎颗粒也可以与另一种材料的未破碎颗粒组合，只要联合加工是可能的。

泡沫颗粒可以通过施加预定压力和使用电磁波而熔接。

通常，为了制造这种缓冲元件，根据缓冲元件的预期性能分布，根据本发明的方法的上述可选实施例选项可以在技术上尽可能彼此组合。

附图说明

下面将使用附图作为示例更详细地解释本发明。附图示意性地示出：

图1是使用再循环的颗粒泡沫材料制造颗粒泡沫部件的设备的框图；以及

图2是根据本发明的用于鞋的鞋底或鞋中底的缓冲元件的示例性实施例。

具体实施方式

下面通过用于制造颗粒泡沫部件的设备的实施例(图1)来解释本发明。这种设备也称为自动成型机1。

如已经提到的，这种装置和在其上执行的方法可以特别地用于制造用于运动装或用于运动用品的缓冲元件(图2)，例如用于运动用球、特别是用于橄榄球的泡沫部件，并且在此，已经在上面详细描述的设计选项可以根据目的尽可能自由地(即，技术上尽可能)彼此组合。

图1的自动成型机1包括至少一个模具2，其由上半模3和下半模4形成。模具2限定了模腔(未示出，例如以鞋底210的形式)，用于接收泡沫颗粒，泡沫颗粒在模腔中通过加热熔接在一起以形成颗粒泡沫部件。

模具2是所谓的裂纹间隙模具(crack gap mold)，即，其被设计成使得两个半模3、4可以分开一点以吸收泡沫颗粒，然后当填充时，通过压力机5压在一起以对模腔内的泡沫颗粒加压。

压力机5包括具有支撑板7的压台6和具有压板9的压力机柱塞8。压力机柱塞8具有气缸/活塞单元10，压板通过该单元可以被升高和降低(双箭头11)。

此外，提供容器12以容纳待再循环的颗粒泡沫部件。容器12以其漏斗形的向下开口的下侧通入破碎设备13中，该破碎设备设计用于将颗粒泡沫部件破碎，这些颗粒泡沫部件被破碎成具有预定尺寸范围的泡沫颗粒。通过破碎方法使破碎的泡沫颗粒不均匀地成型。这些泡沫颗粒的最大膨胀通常在至少3mm，尤其是至少4mm和至多10mm或8mm的最大值的范围内。例如，通过调节两个破碎辊之间的距离，可以控制破碎的泡沫颗粒的(平均)尺寸。

破碎设备13通过管线14与分选设备15相连。分选泡沫颗粒的分选设备例如在本申请人的德国专利申请中有所描述，该申请与本申请在同一天提交，文件编号为ADI156759。该专利申请通过引用整体并入本文。利用分选设备15，可以根据预定标准分选破碎的泡沫颗粒。可以应用一个或多个分选标准。不符合标准的泡沫颗粒通过排出管线16排出到收集容器17中。

分选设备15通过管线18与混合设备19相连。符合分选标准的再循环的、破碎的泡沫颗粒通过管线18从分选设备15输送到混合设备19。这些泡沫颗粒形成再生材料。

混合设备通过管线21与储罐20相连。

在管线14、18中，泡沫颗粒通过载气输送。载气通常是空气。该载气可以用泵22加压。泵22通过分支管线23与管线21相连。

储存容器20用于提供非再循环的泡沫颗粒。这些被称为原始材料。原始材料通过管线21被供给到混合设备19。

在混合设备19中，再生材料和原材料以一定比率混合在一起。混合比率可自由调节。

混合设备19通过管线24与充注注射器25相连，该注射器在两个半模3中的一个半模处打开。在该实施例中，充注注射器25在模具3的上半部打开。

充注注射器通过压缩空气管线26连接到另一泵27，通过该泵可将压缩空气供应到充注注射器25。该空气被称为充注空气，通过该充注空气将泡沫颗粒从充注注射器25输送到模具2的模腔中，并且如果需要，则对其进行加压。

支撑板7是导电的。优选地，它是金属板。例如，它可以由钢或铝制成。支撑板7通过同轴管线28连接到高频发生器29。

高频发生器被设计成生成RF辐射。高频发生器连接到电接地30。

压板9也是导电的。它也可以是金属板，特别是铝板或钢板，其连接到电接地。

支撑板7和压板9因此形成电容器极板，在电容器极板之间可以利用高频发生器29施加高频场或RF辐射。

两个半模3、4由对RF辐射基本上透明性的材料制成。这种材料例如是聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯，特别是UHMWPE(超高分子量聚乙烯)、聚醚酮(PEEK)。

利用该自动成型机1，可以执行以下方法，例如用于制造用于运动服装的缓冲元件，特别是鞋底(例如鞋中底或鞋内底)，或者用于运动用品的缓冲元件，例如用于运动用球，特别是用于橄榄球的泡沫部件：

将待再循环的颗粒泡沫部分放入容器12中，从该容器将它们转移到破碎机13中。在破碎机13中将它们破碎成泡沫颗粒。将泡沫颗粒破碎成可调节的预定尺寸。将该再生材料供给到分选设备15。利用分选设备15，将不符合预定标准的杂质或泡沫颗粒分选出来。这些标准可以是各种类型，例如尺寸、形状、颜色、密度。磁性颗粒也可以被过滤掉。

将以这种方式制备的再生材料经由管线18供给至混合设备19，在那里再生材料可以与原始材料以预定比率混合。混合比率本身可以根据需要设定。原始材料的分数也可以是0％。

泡沫颗粒从混合装置19供给到模具2。这里，载气通过泵22、27加压，使得泡沫颗粒在压力下被供给到模腔。

在泡沫颗粒的供给过程中，两个半模3、4被拉开一点。在模腔充满泡沫颗粒之后，两个半模3、4通过压力机5被压制在一起一点，从而减小模腔的尺寸并增加模腔中泡沫颗粒上的压力。

用高频发生器29将RF辐射施加到加压的泡沫颗粒上，以加热泡沫颗粒并将其熔接在一起。

RF辐射加热模腔中的泡沫颗粒，并且通过直接吸收RF辐射或通过添加传热介质如水，从内向外加热，传热介质吸收RF辐射并将其传递至泡沫颗粒。

不需要从外部向模具2供应蒸汽来熔接泡沫颗粒。模腔中泡沫颗粒的加压决不影响通过电磁辐射的供热。

电磁辐射和向模腔中的泡沫颗粒施加压力的组合因此允许泡沫颗粒与高分数的再生材料的熔接。以下更详细地解释示例。

在本发明的范围内，上述示例可以以各种方式修改。例如，仅设置泵或压力机来施加压力就足够了。泡沫颗粒不必在压力下用泵填充，然后用压力机压缩模具。然而，用泵进行压力充注和用压力机压缩裂纹间隙的组合允许在模腔中施加高压。

在本发明的上下文中，也不需要半模对电磁波是透明的。半模还可以由金属制成，并且它们本身可以用作电容器极板。如果两个半模都是导电的，它们必须彼此绝缘。

可选地，喷嘴31可以设置在管线18、21和24的一个或多个点上，以供应水或其它流体。水可以作为液体或蒸汽供应。

一方面，可以提供流体的添加以促进管线中泡沫颗粒的输送。这种泡沫颗粒倾向于结块在一起。如果它们在表面上被液体如水润湿，则这种趋势降低，并且泵送更可靠。此外，当熔接泡沫颗粒时，这种流体可以用作传热介质。某些塑料材料，例如聚苯乙烯(ePS)和聚丙烯(ePP)仅在非常低的程度上吸收电磁辐射。传热介质可吸收模腔中的电磁辐射并将其传递到泡沫颗粒。如果使用固有地良好吸收电磁辐射的材料，则不必添加传热介质。

实施例

制造尺寸为1000×500×60mm(＝30升)的板。原始材料和再生材料都是ePS的泡沫颗粒。在充注时，模具打开9mm的裂纹间隙。模腔的膨胀容积为34.5升。

当将半模合在一起时，将泡沫颗粒置于压力下。

用0％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％和100％的百分比的再生材料制备板。

加入水作为传热介质。水的量在150ml和250ml之间。再生材料的分数越高，添加的水量越高。

所有板都可以被熔接。具有70％和更多的再生材料含量的片材具有更粗糙的表面，并且含有更多的残留水分，其保留在再生材料的开孔泡沫颗粒中。

具有高达60％的再生材料的板满足所有质量要求，并且几乎不能与没有再生材料的板区分。

图2示出了根据本发明的具有鞋底210或鞋中底作为缓冲元件的鞋200的示例性实施例。鞋200的鞋底210包括熔接在一起的泡沫颗粒220，其中泡沫颗粒包括至少10重量％的分数的再循环的、破碎的泡沫颗粒230。在图2的实施例中，再循环的、破碎的泡沫颗粒230的分数大约是鞋底210的至少40重量％。

鞋底210包括设置在至少一层中的再循环的、破碎的泡沫颗粒230的至少一个区段。第一区段设置在鞋底210的前足部分240中，第二区段设置在鞋底210的中足部分中，第三区段(未示出)设置在鞋底210的足跟或后足部分250中。相应的第一层在鞋底210的上部从前足部分240延伸到中足部分。第二层在鞋底210的下部从鞋底210的前足部分240延伸到靠近鞋底210的足跟或后足部分250的开始处。第三层(未示出)可以在鞋底210的下表面上从鞋底210的前足部分240延伸直到足跟或后足部分250。换句话说，在鞋底210的整个下表面上。本领域技术人员将理解，这三个区段和层仅是示例性的，并且其他区段和层设置也是可以想到的。

在下列清单中描述了本发明的其他示例性实施例，其用于进一步理解本发明提供的可能性：

1.一种用于制造颗粒泡沫部件的方法，包括以下步骤：

-将泡沫颗粒供给至模具的模腔中，

-在施加预定压力的同时，将泡沫颗粒熔接在模腔中，

其中泡沫颗粒包含至少10重量％的再循环的、破碎的泡沫颗粒，并且泡沫颗粒的熔接通过电磁波进行。

2.根据示例1所述的方法，其特征在于

再循环的、破碎的泡沫颗粒的分数是至少20重量％，并且特别是至少30重量％或至少50重量％或至少70重量％。

3.根据示例1或2所述的方法，其特征在于

模腔中的预定压力为至少2巴，特别是至少3巴，优选至少5巴。

4.根据示例1至3中的一项所述的方法，其特征在于

所述泡沫颗粒基于聚苯乙烯(ePS)、基于聚丙烯(ePP)、基于聚氨酯(eTPU)、基于聚醚嵌段酰胺(ePEBA)、基于聚乳酸酯(PLA)、基于聚酰胺(ePA)、基于聚对苯二甲酸丁二醇酯(ePBT)、基于聚酯醚弹性体(eTPEE)或基于聚对苯二甲酸乙二醇酯(ePET)。

5.根据示例1至4中的一项所述的方法，其特征在于

在使用电磁波熔接期间，将传热介质添加到泡沫颗粒中。

6.根据示例5所述的方法，其特征在于，传热介质是液体，例如水。

7.根据示例1至4中的一项所述的方法，其特征在于，使用电磁波将泡沫颗粒熔接在一起，而不添加传热介质。

8.根据示例1至7中的一项所述的方法，其特征在于，将再循环的、破碎的泡沫颗粒和非再循环的和非破碎的泡沫颗粒以预定的比率通过混合设备混合，并供给到模具中。

9.根据示例1至8中的一项所述方法，其特征在于

将再循环的颗粒泡沫材料破碎，然后供给到模腔中。

10.一种用于制造颗粒泡沫部件的设备，包括

-模具，其限定模腔，

-用于向模腔中的泡沫颗粒施加预定压力的装置，以及

-发生器，用于生成电磁波以在模腔中熔接泡沫颗粒，

其特征在于

提供了用于混合再循环的、破碎的泡沫颗粒和非再循环的和非破碎的泡沫颗粒的混合设备和/或用于破碎待再循环的泡沫材料的破碎设备。

11.根据示例10所述的用于制造颗粒泡沫部件的装置，其特征在于，提供了用于分选破碎的泡沫颗粒的分选设备。

12.根据示例1至9中的一项所述的方法，其特征在于

使用根据示例10或11所述的设备。

13.一种用于运动服装的缓冲元件，特别是用于鞋的鞋底或鞋中底，包括熔接在一起的泡沫颗粒，其中泡沫颗粒包括至少10重量％的分数的再循环的、破碎的泡沫颗粒。

14.根据示例13所述的缓冲元件，其中泡沫颗粒包含eTPU、ePA、eTPEE和/或ePEBA，或由eTPU、ePA、eTPEE和/或ePEBA组成。

15.根据示例13或14所述的缓冲元件，其中通过施加预定压力并使用电磁波熔接泡沫颗粒。

16.根据示例13至15中的一项所述的缓冲元件，其使用根据示例1至9中的一项所述的方法制造。

17.一种鞋，特别是运动鞋，具有根据示例13至16中的一项所述的鞋底或鞋中底。

在此再次强调的是，本发明的特别重要的方面在于用于运动服装的缓冲元件的制造，特别是鞋底的制造，并且因此在上述示例性实施方式的列表中提及的所有特征和设计选择可以单独地和/或以各种组合和子组合方式应用于这种用于运动服装的缓冲元件的制造的背景中。

附图标记列表

1 自动成型机

2 模具

3 上半模

4 下半模

5 压力机

6 压台

7 支撑板

8 压力机柱塞

9 压板

10 气缸/活塞单元

11 双箭头

12 容器

13 破碎设备

14 管线

15 分选设备

16 排放管线

17 收集容器

18 管线

19 混合设备

20 储罐

21 管线

22 泵

23 分支管线

24 管线

25 充注注射器

26 压力容器

27 泵

28 同轴管线

29 高频发生器

30 电接地

31 喷嘴

上述附图标记列表是本申请的组成部分。

Claims (15)

1.一种用于制造用于运动服装的缓冲元件的方法，所述缓冲元件特别是鞋底或鞋中底，或用于运动用品的缓冲元件，例如用于运动用球，特别是用于橄榄球的泡沫部件，所述方法包括以下步骤：

-将泡沫颗粒供给到模具的模腔中，

-在施加预定压力的同时，将所述泡沫颗粒熔接在所述模腔中，

其中所述泡沫颗粒包括至少10重量％的分数的再循环的、破碎的泡沫颗粒，并且所述泡沫颗粒的熔接通过电磁波实现。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中再循环的、破碎的泡沫颗粒的分数是至少20重量％，并且特别是至少30重量％或至少50重量％或至少70重量％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其中所述模腔中的预定压力为至少2巴，特别是至少3巴，优选至少5巴。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，

其中所述泡沫颗粒基于聚苯乙烯(ePS)、基于聚丙烯(ePP)、基于聚氨酯(eTPU)、基于聚醚嵌段酰胺(ePEBA)、基于聚乳酸酯(PLA)、基于聚酰胺(ePA)、基于聚对苯二甲酸丁二醇酯(ePBT)、基于聚酯醚弹性体(eTPEE)或基于聚对苯二甲酸乙二醇酯(ePET)。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的方法，

其中在通过电磁波的熔接过程中，将传热介质添加到泡沫颗粒中。

6.一种用于由泡沫颗粒制造用于运动服装的缓冲元件的设备，所述设备特别是鞋底或鞋中底的形式，或用于运动用品，例如用于运动用球，特别是用于橄榄球的泡沫部件，所述设备使用根据权利要求1至5中的一项所述的方法，并且所述设备包括：

-模具，其限定模腔，

-用于向位于所述模腔中的泡沫颗粒施加预定压力的装置，以及

-发生器，其用于生成用于在所述模腔中熔接所述泡沫颗粒的电磁波，

其特征在于，提供了用于混合再循环的、破碎的泡沫颗粒和非再循环的和非破碎的泡沫颗粒的混合设备和/或用于破碎待再循环的泡沫材料的破碎设备。

7.一种用于运动服的缓冲元件，特别是用于鞋的鞋底或鞋中底，或用于运动用品，例如用于运动用球，特别是用于橄榄球的泡沫部件，所述缓冲元件包含熔接在一起的泡沫颗粒，其中泡沫颗粒包含至少10重量％分数的再循环的、破碎的泡沫颗粒。

8.根据权利要求7所述的缓冲元件，包括具有再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段。

9.根据权利要求7或8所述的缓冲元件，包括至少两个区段，所述至少两个区段具有不同的再循环，破碎的泡沫颗粒的重量分数。

10.根据权利要求7或8中的一项所述的缓冲元件，其中再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少一个区段设置为至少一层。

11.根据权利要求10所述的缓冲元件，其中具有再循环的、破碎的泡沫颗粒的至少两层具有不同的厚度。

12.根据权利要求7至11中的一项所述的缓冲元件，其中所述缓冲元件用于运动服装，特别是用于鞋的鞋底或鞋中底，并且其中再循环的、破碎的泡沫颗粒设置在所述缓冲元件的前足部分和/或后足部分中。

13.根据权利要求8至11中的一项所述的缓冲元件，其中所述缓冲元件用于运动用球，并且其中再循环的、破碎的泡沫颗粒被设置为所述运动用球的芯部。

14.一种鞋(200)，特别是运动鞋，具有根据权利要求7至12中任一项所述的用于运动服装的缓冲元件，特别是用于鞋的鞋底(210)或鞋中底。

15.一种使用根据权利要求1至5中的一项的方法制造根据权利要求7至11或13中的一项的用于运动用球，特别是用于橄榄球的泡沫组件的缓冲元件的方法。

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