CS258102B2 - Method of footwear production with thermoplastic rubber element - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby obuvi s dílcem z termoplastického kaučuku.

Použití elastomerních materiálů, jako je přírodní nebo syntetický kaučuk pro výrobu dílců obuvi je již dlouho známo. Takové materiály mají vysoké koeficienty tření, ulpívají к zemi -a jsou velmi ohebné za nízkých teplot nebo za teploty místnosti. Avšak zároveň jsou tyto materiály poměrně nákladné, a jejich výroba je časově náročná. Obvykle se musí upravovat v tom smyslu, že <se přidávají nákladná vulkanizační činidla, a přitom je třeba směšovat tyto materiály s nvedenými činidly v zařízeních, vyžadujících velké vynaložení energie, dále je třeba tvarovat tyto materiály do požadovaných tvarů, připevnit například ke svršku obuvi s tím, že se provádí vulkanizace působením dostatečně vysoké teploty po dostatečně dlouhou dobu, načež se tvarované předměty ochladí, i Místo elastomerů byly použity i jiné termoplastické materiály, jako je polyvinylChlorid, protože se dají vyrobit poměrně rychle a ekonomicky, jako například vytlačováním nebo vstřikolisováním. Avšak tyto materiály se obvykle vyznačují nevýhodou *v tom směru, že se stanou za vlhka kluzkými a za studeného počasí tuhnou.

V posledních letech byla nalezena- celá řada blokových polymerů, obsahujících elaistomerní polymerní řetězce, jako jsou poly♦butadienové řetězce, a tyto blokové polymery jsou zesíleny, nebo ve skutečnosti zesítěny nepolymerními látkami, například polystyrénovými segmenty nebo „oblastmi“.

Tyto materiály mají tu přednost, že podržují nejvíce z cenných vlastností přírodních nebo syntetických kaučuků, ale nevyžadují 'vulkanizování. Patří sem materiály, známé pod označením KRATON, SOLPRENE a TPR Thermoplastic Rubber; zde budou nadále označovány jako termoplastické kaučuky. Podobně jako přírodní nebo syntetické kaučuky je lze vstříkolisovat a není zde třeba ‘po formování udržovat podmínky vulkanižační reakce.

Ačkoliv s přihlédnutím na jejich velmi výhodné vlastnosti byly tyto termoplastické 'elastomery ihned přijaty, zůstala v průmyslu obuvi, zvláště obuvi z látek, řada problémů při použití těchto elastomerů к výrobě obuvi. Uvedené materiály typu, kterého se používá při výrobě obuvi, se obvykle dodávají ve formě pevných lisovaných balíků o hmotnosti -asi 25 kg s tím, že je třeba provést dodatečnou úpravu za použití plniv, nastavovacích činidel, barviv a/nebo dalších materiálů, obvykle ve formě pelet, jak jsou tyto látky dodávány výrobcem. Dodatečná úprava se obvykle provádí v- hnětacím míchači.

Tyto stroje spotřebují značné množství ePergie, přičemž vznikají velká množství tepla. Také obsluha podobných hnětačích míchačů vyžaduje značný podíl lidské síly.

'Zpracovaný produkt muisí se tabletovat dříve, než se vnáší do vstřikolisov-acího zařízení. To se obvykle provede rozmělněním produktu z hnětacího míchače na mlýně, který rovněž vyžaduje množství energie i lidské obsluhy. Upravená směs s částečkami žmenšené velikosti se potom zavádí do vytlačovacího zařízení, kde se vytlačí do formy pelet, které se potom ochladí. Výrobce obuvi musí nést náklady tohoto- zbytečného a neúčinného systému peletování.

Při výrobě podešví pro obuv, zvláště obuv s vršky z látky nebo tkaniny, se upravené pelety vedou do stroje pro vstřikolisování. Tyto stroje mohou být typu vratně pohyblivých šneků, nebo typu pevně umístěných šneků (či -pístů) nebo jakýchkoli dalších jižných typů, známých na tomto úseku. Při vstřikolisování se tabletovaný materiál roz'taví přívodem tepla a energií stroje, a vstřikuje se do formy za tlaku. Ještě ve formě se ochladí natolik, že ztuhne, a lisovaný produkt se potom může vyjmout z formy.

Stroje, které se často používají v průmyslu obuvi, takzvané „dvoj-barevné“ stroje, kdy je žádoucí vytvořit dvě lisované části téže botky s různými barvami nebo různými 'materiály. Jedním takovým případem je ten, kdy je žádoucí vyrobit podešev z materiálu jedné barvy a obsátkový materiál, nebo poJstranici a svršek z jiného materiálu či materiálu jiné barvy.

Dvojbarevný stroj může být podobný standardnímu vstřikovacímu lisovacímu stroji, 'ale má dvě vstřikovací zařízení místo jednoho, přičemž vstřikování může probíhat současně nebo střídavě. Rotační dvojbarevné 'stroje mohou mít 2 až 12 stanic, ale jsou 'známa i jiná zařízení tohoto typu.

Předmětem vynálezu je způsob výroby obuvi s dílcem z termoplastického kaučuku, 'který záleží v tom, že se termoplastický kaučuk uvede do formy částeček o průměru 'nejvýše 0,45 cm, s výhodou v rozmezí 0,15 'až 0,45 cm, zmenšením velikosti větších kousků termoplastického kaučuku o průměTu nad 0,45 cm za současného snížení tepelné degradace termoplastického kaučuku 'na minimum, načež se částečky míchají za! 'sucha s kompozicí, obsahující plastifikátor termoplastického kaučuku a vzniklý termoplastický kaučukovitý materiál se uvede do 'tvaru odpovídajícího dílci obuvi.

Podle výhodného provedení se uvedení 'termoplastického materiálu do tvaru odpovídajícího dílci obuvi provádí vstřikolisová'ním přímo na styčnou oblast s látkovým svrškem.

Podle dalšího provedení vynálezu se tepelná degradace termoplastického kaučuku 'sníží na minimum tím, že se postup provádí za teploty nejvýše 65 °C.

Účelně se teplota částeček ve stupni míchání za sucha udržuje na hodnotě nejvýše

-C.

Vynálezem se oproti dosavadnímu stavu ‘techniky zvýší výrobní rychlost o 10 až 25 procent za vynaložení jen asi poloviny lid2S8102 ’ské námahy a asi desetiny energie, jichž je třeba při standardním postupu.

Další předměty a výhody vynálezu vyplynou z popisu praktického provádění postupu, jak je níže uvedeno.

Krátce řečeno, -těchto výhod se dosahuje řadou kroků, kdy se termoplastický kaučuk granuluje do částeček celkem malé velikosti, což zmenšuje na minimum tepelnou .a mechanickou degradaci, míchá se za sucha s dalšími materiály pro další úpravu ve velmi výkonném míchacím zařízení či jiném vhodném zařízení, a vzniklý produkt se tvaruje standardizovaným postupem do tvaru například podešví obuvi, například vstříkolisováním.

Zvláštních výhod se dosahuje, jestliže se výrobek z termoplastického kaučuku přímo nataví na látkový svršek za vzniku kompletní obuvi, u níž takto vyrobená podešev z termoplastického kaučuku tvoří jeden celek s látkovým svrškem.

V prvém stupni je důležité provádět zmenšení velikosti částeček takovým způsobem, že se tím omezí na minimum možnost tepelné a mechanické degradace, či jiné nežádoucí vlivy. S výhodou se to provádí granulováním elastomeru ve vysoce výkonném rotačně řezacím granulátoru se slabými nárazy. Za použití takového typu stroje je teplota, vznikající při granulování, minimální navzdory vysoké pružnosti přiváděného materiálu.

Termoplastický kaučuk se dá takto získat v částečních velikostí pod 0,4 cm, s výhodou v rozmezí od '0,08 až do 0,4 cm a nejvýhodněji od 0,15 cm do 0,3 cm. Jako vhodnější velikost lze obecně označit velikost menší, protože v takovém případě je pro absorpci plastifikátorů nebo dalších kapalných materiálů při následující úpravě к dispozici největší povrchová plocha. Na druhé straně se výhoda, získaná zvětšenou povrchovou plochou, snižuje dobou a ekonomickými náklady, vynaloženými na přípravu mimořádně jemných částeček.

Vyvstávají pak také problémy v souvislosti s manipulací s materiálem, jako je prášení, jak při přívodu termoplastického elastomeru s velmi jemnými částečkami do zařízení pro další úpravu, tak i v některých případech při přívodu upraveného materiálu do vstřikovacího lisu. Ačkoliv to obvykle nutné není, použije-li se doporučovaného výhodného zařízení, má se kontrolovat teplota v zařízení, kde se zmenšuje velikost částeček, aby nepřestoupila hodnotu 65 °C.

Je pravděpodobné, že příliš vysoké teploty, použité v hnětačích míchačkách dříve používaných, jsou příčinou nižší rychlosti tuhnutí a dalších problémů ve spojitosti s vytlačováním, srovnáme-li tyto vlastnosti s materiály dnes vyráběnými.

Jednou z možných příčin těchto nežádoucích vlivů je částečné rozrušení polystyrénových ostrůvků nebo oblastí, například v termoplastickém polybutadien-polystyrenonovém elastomeru za nadměrné mechanické a tepelné degradace.

Dalším stupněm postupu podle vynálezu je míchání vhodně připravených částeček termoplastického elastomeru za sucha s plnivy, oleji, pryskyřicemi, plastifikátory a dalšími materiály, které je možno přidávat do elastomerů к modifikování jejich vlastností a/nebo ke snížení nákladů. Míchání za sucha je známým postupem, který se používá i pro jiné termoplastické materiály, jako je polyvinylchlorid, při výrobě obuvi.

Avšak mělo se za to, že není možno použít míchání za sucha v případě termoplastických kaučukových materiálů, protože bylo mimořádně nesnadné granulovat tyto materiály do takového stupně, jehož je třeba pro míchání za sucha s výsledky, které by byly vhodné pro použití podle vynálezu. Bylo s překvapením zjištěno, že celý postup míchání za sucha podle vynálezu vyžaduje ve skutečnosti méně času, než jak je tomu v případě míchání polyvinylchloridových sloučenin za sucha, že produkt takového míchání za sucha tuhne rychleji, a obvykle se hodí lépe pro vstřikovací lisování, než peletovaný termoplastický elastomerní materiál, vyrobený standardním, mnohem nákladnějším postupem, a že se obuv s takto vyrobenými dílci, zejména podešvemi, vyznačuje mnohem lepšími vlastnostmi, zvláště zvýšenou adhesí nebo vazbou termoplastické kaučukové podešve a látkového svršku, a zlepšenými fyzikálními vlastnostmi, počítaje v to vyšší pevnost v tahu a vyšší odolnost v oděru ve srovnání s obuví, jež obsahuje termoplastické kaučukové podešve téhož složení, ale vyrobené standardním postupem.

Při použití postupu podle vynálezu je třeba vynaložit jen asi polovinu lidské práce a asi desetinu energie, než jak je tomu třeba při standardním postupu s peletovaným výrobkem pro stejnou produkci v kg na hodinu upraveného termoplastického přívodu kaučuku do vstřikovacího lisu.

Současně zlepšená doba tuhnutí a další tvářecí vlastnosti přívodu upraveného termoplastického kaučuku podle vynálezu dovolují zkrácení lisovacího cyklu o 5 až 11 i 12 vteřin. Tak například pracovník na dvoubarevném vstřikovacím a lisovacím stroji může spojit svršek obuvi basketbalového typu s podešví z termoplastického kaučuku postupem podle vynálezu, a to z různými barevnými obsázkovými pruhy každých 28 až 30 vteřin, což ve srovnání s 35 až 40 vteřinami současného stavu techniky znamená zvýšení výrobní rychlosti o asi 10 až 25 %.

Dále pak se zřetelem ke kratší době tuhnutí termoplastických elastomerů, vyrobených postupem podle vynálezu, je zde velmi málo zmetků v systému dvou barev, jež by byly způsobeny tím, že prvá barva pronikne do druhé.

Na rozdíl od dříve používaných postupů úpravy, kde se připravuje z termoplastického elastomeru homogenní plastická hmota, obsahující plniva, plastifíkátory a tak dále, záleží postup míchání za sucha v jemném promíchání složek se suchými materiály v podobě částic a výsledkem je heterogenní směs všech složek, kde kapalné podíly jsou absorbovány v polymer nich granulích a v jiném suchém prášku.

Obvykle se složky s výjimkou olejů přidávají do míchacího zařízení rovněž v suchém stavu, načež se po zahájeném rozmíchávání přidávají oleje. Jakmile teplota při tření hmoty stoupne na 50 až 60 °C, dojde naráz ke změně povahy míchaného materiálu z vlhké pasty na suchý, volně pohyblivý a granulovaný prášek, který se ideálně hodí pro postup vstřikovacího lisování při výrobě obuvi. Podle předpokladu je uvedená změna způsobena dokonalou absorpcí olejů clo suchého prášku granulovaného kaučuku.

V tomto oboru je dobře znám velký počet četných přísad s jiných činidel pro úpravu termoplastických elastomerů. Plniva, jako jsou hlinky, kysličník křemičitý, plavená křída a další, často zlepšují odolnost proti oděru, jakož i proti vzniku trhlin, a zvyšují tvrdost. Oleje obvykle působí jako plastifikátory s tím, že oleje naftenových typů a parafinických typů jsou výhodnější než aromatické. Mohou se použít i jiné známé plastifíkátory.

Jiné pryskyřice se mohou s výhodou kombinovat s termoplastickou a elastomerní pryskyřicí, čímž lze upravit vlastnosti konečného výrobku. Tak například polystyren je použitelný к úpravě vlastností a je dokonale kompatibilní s blokovými kopolymery butadienu a styrenu. Přidáním polystyrenu se obvykle zvyšuje tvrdost, pevnost v roztržení, odolnost proti oděru a životnost v ohýbání.

Na tomto úseku jsou známé i další pryskyřice, použitelné jako takové nebo v kombinaci s polystyrenem a lze uvést jako příklad polyethylen, polyinden, kopolymer kumaronu a indexu, estery pentaerythritu a hydrogenovaných pryskyřic, jakož i další. Rovněž další vhodné složky, jako jsou antioxidační činidla, stabilizátory a tak dále, jsou známé na tomto úseku.

Ί když se zdá, že zvýšená teplota napomáhá absorbování olejů do elastomeru a tak urychluje stupeň míchání za sucha, je třeba dbát na to, aby teplota nevystoupila příliš vysoko. Suchá směs je obvykle vhodná к použití dávno předtím, než teplotě vystoupí do oblasti, kdy dochází к degradování, ale v žádném případě nemá teplota přestoupit mez 75 °C a s výhodou se má udržovat pod hranicí 65 ^aC.

Vynález bude nyní blíže vysvětlen formou příkladů.

Příklad

Blok o hmotnosti 22,5 kg „Solpreinu 475“, což je termoplastický kaučuk se rozdrtí na částečky velikosti 0,3 až 0,4 cm. Granulky elastomeru se potom vsýpají do vysoce výkonného míchacího zařízení spolu se 7 kg polystyrenu, 7 kg práškovaného uhličitanu vápenatého jako plniva, 0,225 kg kyseliny stearové pro stabilizování, 0,09 kg parafinového vosku, 0,lf kg jednak LTDP, jednak Ethyl 330 (standardní stabilizátory, používané na tomto úseku) a 0,8 kg kysličníku titaničitého jako bílého pigmentu. Po začátku s pomalým mícháním se přidá 10 hmot, dílů peocesního oleje a míchací zařízení se přepne na vysokou rychlost. Směs se rychle změní na těstovitou konzistenci s tím, že v důsledku tření teplota stoupá. Jakmile teplota dosáhne asi 50 °C, začne se rychle měnit charakter směsi s tím, že vzniká suchý, volně pohyblivý prášek.

Ten se může dále použít к výrobě termoplastických podešví a/nebo obsázkových proužků [případně zahrnujících špičku boty) na dvojbarevném rotačním vstřikovacím lisu se čtyřmi stanovišti. Termoplastický prášek se může vést do válce injektoru, umístěného u druhého stanoviště zařízení. Látkový svršek, například z plachtoviny, se umístí v prvém stanovišti lisu. Forma se odtud otočí do druhého stanoviště, a ona část formy, jež je určena pro obsázkový proužek a špičku boty — pokud se o ní jedná — se pod tlakem naplní roztavenou termoplastickou a elastomerní kompozicí z injektoru na tomto stanovišti.

Forma s náplní se potom přesune do třetího stanoviště, kde se nechá vychladnout a ztuhnout. Mezi třetím a čtvrtým stanovištěm se oddělí podešvová deska a injektor na čtvrtém stanovišti vyplní takto uvolněný prázdný prostor suchou kompozicí kaučukové směsi stejně či různě pigmentované, takže vznikne dvojbarevná botka či střevíc. Forma se potom nechá vychladnout, a po ztvrdnutí se hotová obuv vyjme z formy, jež se vrátí do prvého stanoviště.

Odborníkům bude zřejmé, že jsou možná četná další provedení postupu podle vynálezu.

Claims (4)

1. pRedmět vynálezu

   1. Způsob výroby obuvi s dílcem z termoplastického kaučuku, vyznačující se tím, že se termoplastický kaučuk uvede do formy částeček o průměru nejvýše 0,45 cm, s výhodou v rozmezí 0,15 až 0,45 cm, zmenšením velikosti větších kousků termoplastického kaučuku o průměru nad 0,45 cm za současného snížení tepelné degradace termoplastického kaučuku na minimum, načež se částečky míchají za sucha s kompozicí, obsahující pla9tifikátor termoplastického kaučuku a vzniklý termoplastický kaučukový materiál se uvede do tvaru odpovídajícího dílci obuvi.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že uvedení termoplastického materiálu do tvaru odpovídajícího dílci obuvi provádí vstřikolisováním přímo na styčnou oblast s látkovým svrškem.
3. 3. Způsoib podle bodu 1, vyznačující se tím, že se tepelná degradace termoplastického kaučuku sníží na minimum tím, že se postup provádí za teploty nejvýše 65 ^CC.
4. 4. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se teplota částeček ve stupni míchání za sucha udržuje na hodnotě nejvýše 75 stupňů Celsia.