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Die Erfindung betrifft Schuheinlegesohlen aus Isocyanat und Polyol aufgeschäumtem Polyurethanschaum, deren Grundformen eine fußbettartige Form zeigen.
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Schuheinlegesohlen, die aus Isocyanat und Polyol geschäumtem Polyurethan bestehen und fußseitig ein Fußbett aufweisen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Jedoch sind derartige herkömmlich hergestellte Schuheinlegesohlen aus 2-Komponenten-Polyurethanschaum nicht plastisch verformbar, ohne dass die Schaumstruktur zumindest in Teilbereichen zerstört wird. In manchen Fällen lässt sich eine Verformung dieser Schuheinlegesohle erreichen, jedoch ist diese nicht definierbar, d. h. eine gezielte Verformung dieser Schuheinlegesohlen, bspw. zum Anpassen an eine individuelle Fußform, kann nicht erfolgen. Zumeist gehen Verformungen dieser Schuhsohlen mit einer zumindest lokalen oder punktuellen Zerstörung der Schaumstruktur und/oder Abnahme der Elastizität einher.
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Zur Herstellung von herkömmlichen Schuheinlegesohlen wird das Isocyanat mit einem Polyol in einer Ausschäumform zu Polyurethan aufgeschäumt, wodurch ein Basiskörper für eine Schuheinlegesohle, erzeugt wird. Nach Entnahme des Rohlings aus der Ausschäumform kann dieser Rohling, befreit von Schaumfahnen und nach eventuellem Aufbringen einer Decke, direkt in Schuhe eingelegt oder Orthopädieschuhmachern zur mechanischen Anpassung durch Materialabtrag, wie z. B. Schleifen, Schneiden oder ähnlichem, zur Verfügung gestellt werden. Eine derartige Schuheinlegesohle ist aus
EP 1 602 204 A1 bekannt, wobei diese Schuheinlegesohle zur Verstärkung des Längsgewölbes ein von dem Polyurethanschaum umschäumtes Kernteil aufweist.
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Die bisher aus dem Stand der Technik bekannten Schuheinlegesohlen aus geschäumtem 2-Komponenten-Polyurethan können nach dem Schäumen nur durch aufwendige maschinelle bzw. mechanische Anpassarbeiten der Fußform des Trägers des Schuhs, in den die Schuhsohle eingelegt werden soll, oder den Eigenschaften des Schuhs angepasst werden. Eine plastische Verformung unter Beibehaltung der Schaumstruktur und der elastischen Eigenschaften des PU-Schaums ist mit den bisher gefertigten Schuheinlegesohlen aus geschäumtem Polyurethan nicht möglich. Das eingesetzte geschäumte Polyurethan aus Isocyanat und Polyol ist unterhalb seiner Schmelztemperatur nur elastisch verformbar. Oberhalb des Schmelzpunktes wird das verwendete Polyurethan flüssig und verliert seine Schaumeigenschaften sowie weitestgehend seine elastischen Eigenschaften. Wird Polyurethanschaum über die Schmelztemperatur erhitzt, so entsteht eine (zäh-)flüssige klebrige Masse, welche beispielsweise zum Verschweißen von mehreren Schichten einer Schuheinlegesohle verwendet werden kann. Dies ist z. B. in
DE 27 53 897 A1 beschrieben, in der eine aus mehreren Schichten bestehende Einlegesohle für Schuhbekleidung gezeigt ist. Diese Schichten werden miteinander verschweißt/verklebt, indem offenzelliger Schaumstoff, beispielsweise Polyurethanschaumstoff, über die Schmelztemperatur erhitzt wird, wobei die Schaumstoffstruktur zerstört und das Material seine elastischen Eigenschaften weitestgehend verliert. Hier werden die Klebeeigenschaften der (Polyurethan-)Schmelze zur Verklebung der einzelnen Schichten der Schuheinlegesohle genutzt. Ein Wiederherstellen der Schaumstruktur aus der PU-Schmelze ist durch Abkühlen nicht möglich. Das geschmolzene PU verbleibt in seinem massiven zellenlosen Zustand.
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DE 36 14 064 A1 zeigt eine verformbare Schuheinlegesohle, die einen Polyurethanschaum als Polstermaterial und ein weiteres thermoplastisches Nicht-PU-Material als formgebendes Material aufweist. Die endgültige Form der Schuheinlegsohle wird durch Verformung des weiteren thermoplastisch verformbaren Materials erreicht, da der Polyurethanschaum unterhalb seiner Schmelztemperatur als thermostabil gilt.
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Aus
US 3,895,405 ist eine weitere verformbare Schuheinlege- bzw. Schuhinnensohle bekannt, die aus flachem Schaumstoffplattenmaterial besteht, welches Polyurethan-ähnlich hergestellt wurde, vorzugsweise aus „Pelite
®”, was einen Polyethylenschaum darstellt. Früher wurden Schaumstoffe in Allgemeinen oft fälschlicherweise auch als Polyurethane bezeichnet, obwohl diese keine Urethangruppen aufweisen. Solche Schaumstoffe werden meist in Plattenform hergestellt. Dabei wird bereits polymerisiertes oder polyaddiertes Kunststoffpulver mit Schaumstoffen versetzt, und mittels eines Kalanders wird der Schaumstoff in Plattenform gepresst. Die eingesetzten Polymere vernetzen bei der Ausbildung dieses Kunststoff-Schaumstoffes nicht.
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Gemäß
US 3,895,405 wird das Polyethylen-Plattenmaterial in einem ersten Schritt zu einer Schuhsohlenform ausgeschnitten und im nächsten Schritt erwärmt. Die auf mindestens 107°C Grad erwärmte flache Schuhsohle wird dann in einen Schuh eingelegt und der Fußform des Trägers des Schuhs angepasst, indem der Träger des Schuhs mit dem präparierten Schuh so lange geht, bis sich die Schuheinlegesohle abgekühlt und an den Fuß angepasst hat. Nach Abkühlung soll das Material seine elastischen Eigenschaften wiedererlangen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schuheinlegesohle aus 2-komponentigem Polyurethanschaum und ein Verfahren zu deren Herstellung bereitzustellen, die nach dem Schäumen einer Grundform an den Fuß einer Person und/oder einen Schuh anpassbar ist, und die ggf. auch als Schuhinnensohle verwendet werden kann. Dabei soll die Anpassung/Verformung dauerhaft und definierbar sein, wobei die Schaumstruktur oder Elastizität des eingesetzten Polyurethanschaumstoffs nicht oder nur unwesentlich verändert wird. Weiterhin soll der PU-Kunststoffschaum den wesentlichen Formkörper bzw. das Fußbett der Schuheinlegesohle bilden.
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Die Aufgabe wird durch eine Schuheinlegesohle mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zur deren Herstellung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7 gelöst. Die jeweiligen Unteransprüche 2 bis 6 sowie 8 bis 10 bilden die erfindungsgemäße Schuheinlegesohle sowie deren Herstellverfahren bevorzugt weiter.
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Die erfindungsgemäße elastische Schaumkunststoff-Schuheinlegesohle aus 2-Komponenten Polyurethanschaum weist eine durch Aufschäumen von Isocyanat und Polyol zu vernetztem Polyurethanschaum in einer Ausschäumform erzeugte Einlegesohlen-Grundform auf. Diese Einlegesohlengrundform oder auch Einlegesohlengrundkörper ist dabei bevorzugt vollständig als Sohle ausgebildet, d. h. sie weist eine Sohlenform auf. Sie kann auch als sogenannter Sohlenkeil ausgeführt sein. Dabei ist unter Sohlenkeil eine etwa ¾ der Länge der Fußsohle ausgestaltete Sohle zu verstehen, der etwa den Fersen- und Mittelfußbereich umfasst. Aber auch Einlegeteile für Schuhe, die beispielsweise nur den Rückfuß oder nur den Vorderfuß unterstützen oder nur im Fersenbereich eines Schuhs angeordnet sind, sollen durch die Erfindung umfasst sein.
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Der durch Aufschäumen von Isocyanat und Polyol in einer Aufschäumform entstandene Grundkörper der erfindungsgemäßen Schuheinlegsohle kann direkt nach seiner Entnahme aus der Ausschäumform in einen Schuh eingelegt werden oder auch durch thermoplastische Verformung bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur des eingesetzten Polyurethanschaums verformt werden. Nach einer derartigen dauerhaften Verformung unter Einwirkung von Wärme erhält die erfindungsgemäße Schuheinlegesohle ihren definierten, gezielt verformten Zustand und ihre elastischen Eigenschaften bei. Dadurch ist eine optimale Anpassung der Schuheinlegesohle an den Fuß des Trägers des Schuhs, in den die Schuhsohle eingelegt werden soll, oder aber auch an den Schuh selbst, möglich.
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Dabei ist unter thermoplastischer Verformung eine gewollte Formänderung bei einer erhöhten Temperatur zu verstehen, die unterhalb der Schmelztemperatur des eingesetzten PU-Schaums erfolgt, wobei die gewollte Formänderung beibehalten wird, wenn sich die Schuhsohle bzw. der verformte Bereich abgekühlt hat. Mit anderen Worten, die thermoplastisch verformte Sohle geht nach Entlastung nicht wieder in ihre Ausgangsform zurück, sondern verbleibt in der verformten Form. Die elastischen Eigenschaften sowie die Schaumstruktur des aufgeschäumten PU-Sohlenmaterials bleiben erhalten. Durch die thermoplastische Verformung gemäß der Erfindung unterhalb der Schmelztemperatur wird die Schaumstruktur nicht zerstört, wodurch die Elastizität und die damit verbundenen Dämpfungs- und Stützeigenschaften der Sohle erhalten bleiben.
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Aufgrund dessen, dass die thermoplastische Verformung der Schuheinlegesohle, d. h. die dauerhafte Verformung der dreidimensionalen Form, durch Erwärmen der Schuheinlegesohle unterhalb der Schmelztemperatur erfolgt, kann eine solche Erwärmung mit anschließender Verformung auch mehrfach durchgeführt werden. Auch bei mehrfacher Verformung bleiben die elastischen Eigenschaften des Polyurethanschaums erhalten, durch welche beispielsweise ein hoher Tragekomfort, gute Dämpfungseigenschaften als auch gute Unterstützungseigenschaften der Sohle für den Fuß gewährleistet werden.
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Durch die wiederholbare thermoplastische Verformung der erfindungsgemäßen Schuheinlegesohle wird erreicht, dass eine einmal angepasste bzw. verformte Schuheinlegesohle nochmals an neue Gegebenheiten angepasst oder auch zur Optimierung bzw. Nachjustierung erneut verformt werden kann.
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Die thermoplastische Verformbarkeit ist bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des PU möglich und kann mit relativ einfachen Mitteln erfolgen. Beispielsweise kann durch einen handelsüblichen Fön bzw. Heißluftfön oder andere Heißluftgeräte die Sohle erwärmt werden, wobei darauf geachtet werden muss, dass der Schmelzpunkt des PU-Schaums an keiner Stelle der Sohle überschritten wird. Die Erwärmung der erfindungsgemäßen Schuheinlegesohle kann auch durch Erwärmung in einem Ofen oder ähnlicher Vorrichtung, wie z. B. eine Mikrowelle, erfolgen, solange die Schmelztemperatur des eingesetzten Polyurethans nicht überschritten wird. Denkbar ist hier auch eine Erwärmung von Teilen oder der vollständigen Sohle im Wasserbad oder in anderen den PU-Schaum nicht angreifenden Medien. Nach der Erwärmung auf Temperaturen vorzugsweise über Körpertemperatur, und weiter vorzugsweise auf Temperaturen zwischen 50° und 150° kann die Sohle dauerhaft verformt werden. Dies entspricht einer thermoplastischen Verformung unterhalb der Schmelztemperatur des aufgeschäumten PU-Schaums, bei der der Schaumcharakter des PU-Schaums genauso erhalten bleibt wie seine Elastizität. Die bei erhöhter Temperatur auf die Sohle aufgebrachte Verformung bleibt, genauso wie die Schaumstruktur des PU-Schaums auch nach der Abkühlung der Sohle erhalten.
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Zur Erhöhung des Tragekomforts der erfindungsgemäßen Schuhinnen- bzw. Schuheinlegesohle kann sowohl die Einlagen-Grundform als auch die verformte Schuheinlegesohle mit einer Decke versehen werden. Als Deckenmaterial eignen sich bekannte Materialien wie z. B. Leder, Alkantara oder auch Vliese und viele andere Materialien.
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Die erfindungsgemäßen Schuheinlegesohlen finden vorzugsweise in der Schuhorthopädie Anwendung, wobei sie durch Orthopäden, Schuhorthopädietechniker oder andere Fachleute individuell an die Fußform eines Patienten angepasst werden können. Durch die mehrfach mögliche Verformung der erfindungsgemäßen Schuheinlegesohlen kann beispielsweise eine bereits verformte Form nachträglich angepasst oder jederzeit nachjustiert werden. So kann beispielsweise im Verlauf einer eventuell veränderten Fußform während einer Behandlungszeit einer Fußfehlstellung die erfindungsgemäße Schuheinlegesohle kontinuierlich nachjustiert/angepasst werden.
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Speziell orthopädische Elemente können an die Fußform des Patienten angepasst werden, wobei eine solche Anpassung nicht auf den Abtrag von überschüssigem Materials beschränkt ist. Im Einzelnen können so Pelotten, Längsgewölbe, Stützränder, etc. individuell und einzeln angepasst werden, ohne dass ein hoher maschineller Einsatz notwendig ist.
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Durch ihre einfache Verformbarkeit kann eine solche Anpassung auch durch den Träger des Schuhs selbst erfolgen. So kann beispielsweise eine solche Person nach Erwerb der erfindungsgemäßen Schuhsohle in der Grundform – mit eventuell aufgebrachter Decke – die Schuheinlegsohle den einzelnen Schuhen, in die er die Schuheinlegesohle einlegen will, flexibel anpassen, z. B. an Sportschuhe oder auch an Straßenschuhe wie z. B. auch Ausgehschuhe oder Arbeitsschuhe. Durch einfaches Erwärmen, beispielsweise im Küchenofen, auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Polyurethanschaums, kann die Sohle durch Warmverformen angepasst werden.
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Speziell in dem Fall, in dem die erfindungsgemäße Schuheinlegesohle fußseitig ein orthopädisches Fußbett aufweist, sollten Anpassarbeiten am Fersenbett jedoch von einem Fachmann vorgenommen werden.
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Auch wenn ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Schuheinlegesohle in der Schuhorthopädie bzw. der allgemeinen Orthopädie liegt, so kann die erfindungsgemäße Schuheinlegesohle mit einem darauf ausgebildeten Fußbett von einem Verbraucher auch als Schuhinnensohle verwendet werden. Hier ist insbesondere an Schuhe zu denken, die in ihrem Inneren schuhsolenseitig kein Fußbett aufweisen. Dies führt im Regelfall bei längerem Tragen solcher Schuhe zu Unannehmlichkeiten und im Extremfall zu Schmerzen. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Schuheinlegsohle ein nicht vorhandenes Fußbett ersetzen.
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Für den bevorzugten Anwendungsbereich in der Orthopädie stellt die erfindungsgemäße Schuheinlegesohle jedoch den großen Vorteil dar, dass diese individuell anpassbar ist, und zwar sowohl an den Fuß des Trägers des Schuhs als auch an den Schuh selbst. Weiter vorteilhaft ist die weitere wiederholbare Anpassbarkeit nach einer ersten Verformung, wenn z. B. die Schuhe gewechselt werden, in die die erfindungsgemäße Schuheinlegesohle eingelegt werden soll. Aber auch nach einer Veränderung des Fußes oder nach einer ersten Anpassung können Anpassungen oder Optimierungen erfolgen. Durch die wiederholte Verformbarkeit der erfindungsgemäßen Schuheinlegesohle aus thermoplastisch verformbarem Polyurethanschaum kann somit eine kontinuierliche Anpassung der Sohle erfolgen, wenn Veränderungen am Fuß oder am Schuh auftreten.
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Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen thermoplastisch verformbaren PU-Schaumkunststoff-Einlegesohle wird, wie anfangs bereits beschrieben, durch Aufschäumen eines Isocyanats und eines Polyols zu einem vernetzten Polyurethanschaum in einer Aufschäumform eine Schuheinlegesohlen-Grundform erzeugt, die bevorzugt ein Fußbett und weiter bevorzugt ein orthopädisches Fußbett aufweist. Die thermoplastische Verformbarkeit des an sich als thermostabil eingestuften Polyurethan-Schaumkunststoffes wird beispielsweise durch die Verwendung von Polyol PUR 660 und Isocyanat PUR 980 – beide von der Firma Rühl – erreicht. Diese beiden Ausgangsstoffe zum Erzeugen des Polyurethanschaums können dabei zu unterschiedlichen und variablen Anteilen in eine Aufschäumform gegeben werden.
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Diese Aufschäumform weist vorzugsweise einen Hohlraum auf, der der negativen Form des Schuheinlegesohlengrundkörpers entspricht. Der Hohlraum bzw. seine Abgrenzung weist dabei bevorzugt verschiedene Bereiche auf, die die Fußbereiche, wie Rückfuß, Mittelfuß, Vorderfuß, Ferse, etc. abbilden. Weiter vorzugsweise können in die Ausschäumform in den verschiedenen Bereichen unterschiedliche Mischungsverhältnisse der beiden Ausgangsstoffe (Polyol und Isocyanat) zum Erreichen unterschiedlicher Sohlenhärten eingebracht werden. Damit entsteht in der Aufschäumform ein Grundkörper, der beispielsweise im Vorderfußbereich weicher ist als im Rückfußbereich. Speziell im Rückfußbereich wird bevorzugt ein Mischungsverhältnis von Isocyanat und Polyol verwendet, welche einen härteren PU-Schaum bildet, der den Fersenbereich unterstützt.
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Weiter vorzugsweise kann im Rückfußbereich eine Aussparung im Fersenbereich vorgesehen sein, in die beim Ausschäumen der Ausschäumform das beispielsweise weichere Material des Vorderfußes eindringen kann. Damit kann ein weiches Polster zur Dämpfung der Ferse gebildet werden. Zur Kenntlichmachung der unterschiedlichen Härtebereiche einer derart hergestellten erfindungsgemäßen Schuheinlegesohle können unterschiedlich eingefärbte Polyurethanschäume, bzw. deren Ausgangsstoffe, verwendet werden.
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Erfindungsgemäße Schuheinlegesohlen mit nur einer sich über die Länge der Schuhsohle erstreckenden Materialhärte als auch erfindungsgemäße Schuhsohlen mit mehreren Härtebereichen können somit thermoplastisch dauerhaft und wiederholt verformt werden. Die Verformung ist sowohl vor als auch nach Aufbringen einer Decke auf den Schuheinlegesohlengrundkörper durchführbar.
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Unterschiedliche Härte oder Formbereiche der erfindungsgemäßen Schuheinlegesohle lassen sich auch durch Einlegen vorgefertigter Formteile in die Ausschäumform erzielen. So kann beispielsweise ein vorgefertigter Rückfußbereich, der bspw. aus Polyurethan gegossen oder im Spritzgussverfahren aus einem anderen Material hergestellt wurde, als Einlege- oder Kernteil in die Ausschäumform eingelegt werden. Wird das Einlegeteil aus dem gleichen Polyurethanschaum, wie der Einlegesohlen-Grundkörper geschäumt, so ist auch das Einlege- bzw. Kernteil thermoplastisch im Sinne der Erfindung verformbar. Dies gilt auch für andere Nicht-PU-Schaummaterialien, die thermoplastische Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise Polyethylen (PE).
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Nachdem der Einlegesohlen-Grundkörper der Schuheinlegesohle der Ausschäumform entnommen wird, kann dieser gegebenenfalls nach Entfernen von Schaumfahnen mit einer Decke versehen werden. Die Einlegesohlen-Grundform kann dann in einem weiteren Schritt, vorzugsweise durch einen Orthopädie-Fachmann, in seiner Form den Gegebenheiten individuell angepasst werden. Dabei wird die Sohle bevorzugt an den Fuß des Trägers des Schuhs, in den die Sohle eingelegt werden soll, angepasst. Dies kann bspw. durch einen Leisten erfolgen, über den die erfindungsgemäß hergestellte Schuheinlegesohle gezogen wird oder durch Verformen mittels eines Modells eines Fußes oder eines Schuhs oder durch manuelles Verformen. Ein mechanischer Materialabtrag soll jedoch weiterhin möglich sein. Generell kann mit dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren thermoplastisch verformbare Schuheinlegesohlen aus geschämtem PU hergestellt werden, die nicht, wie die aus dem Stand der Technik bekannten Schuheinlegesohlen, hinsichtlich ihrer Abmessungen ausschließlich ein Übermaß für die Anpassung an den Fuß oder den Schuh aufweisen. Dieses notwendige Übermaß wird bei den bekannten Sohlen bspw. durch Orthopädieschuhmacher durch mechanischen Abtrag bei der Anpassung der Sohle an die gegebenen Erfordernisse entfernt. Die erfindungsgemäße Schuheinlegesohle kann, zumindest partiell, im Untermaß gefertigt und durch Warmverformung an die Erfordernisse – Fuß bzw. Schuh – angepasst werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf die oben angegebenen konkreten Ausgangsstoffe, jedoch stellen diese Ausgangsstoffe eine für den Fachmann nacharbeitbare Möglichkeit zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schuheinlegesohle dar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1602204 A1 [0003]
- DE 2753897 A1 [0004]
- DE 3614064 A1 [0005]
- US 3895405 [0006, 0007]