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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schuhen oder Teilen von Schuhen mit mehreren Schuh-Komponenten, umfassend einen ersten Verfahrensschritt des Bestrahlens einer der Schuh-Komponenten mit ultravioletter Strahlung, die geeignet ist, Ozon zu generieren.
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Schuhe sind beispielsweise Sandalen, Halbschuhe oder Stiefel, insbesondere Sportschuhe, Sicherheitsschuhe, Wanderschuhe oder Gummistiefel; Schuhteile sind beispielsweise Sohlen; Schuhkomponenten sind beispielsweise Sohlen oder Teile von Sohlen oder Sohlenschäfte.
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Stand der Technik
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Schuhe bestehen aus einer Vielzahl einzelner Komponenten, die während des Herstellungsverfahrens beispielsweise durch Kleben miteinander verbunden werden. Insbesondere ist häufig die Verbindung von Sohle und Schaft des Schuhs als Klebeverbindung ausgeführt. Diese Klebeverbindungen müssen während des Gebrauchs der Schuhe verschiedenen Beanspruchungen standhalten, so dass die Klebeverbindungen zum Beispiel eine ausreichende mechanische Stabilität und eine Beständigkeit gegenüber Flüssigkeiten (beispielsweise Wasser) aufweisen müssen.
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Zur Herstellung der eigentlichen Klebeverbindung werden beispielsweise lösungsmittel basierte Klebstoffe oder wasserbasierte Klebstoffdispersionen verwendet. Die Verwendung von lösungsmittelbasierten Klebstoffen hat den Nachteil, dass während der Herstellung aus dem Klebstoff Lösungsmitteldämpfe freigesetzt werden, die gesundheitsschädlich sind und daher abgesaugt werden müssen. Diesen Nachteil umgehen wasserbasierte Klebstoffdispersionen; sie sind darüber hinaus nicht brand- und explosionsgefährlich.
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Von daher ist der Einsatz wasserbasierter Klebstoffdispersionen wünschenswert. Allerdings weisen auch wasserbasierte Klebstoffdispersionen mehrere Nachteile auf. Da diese Klebstoffdispersionen auf dem Dispersionsmittel Wasser beruhen, wird im Vergleich zu lösungsmittelhaltigen Klebstoffen eine längere Zeit zum Aushärten des Klebstoffes benötigt.
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Darüber hinaus lassen sich nicht alle Sohlenmaterialien mit wasserbasierten Klebstoffdispersionen verkleben. Um eine Klebeverbindung ausreichender Stabilität auch bei der Verwendung unterschiedlicher Kunststoffe zu erhalten, wird daher im Stand der Technik vorgeschlagen, die Adhäsion der zu verbindenden Oberflächen zu verbessern, indem die Oberflächen, auf die der Klebstoff aufgetragen werden soll, vorbehandelt werden.
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So sind beispielsweise in der
DE 199 46 785 A1 mehrere Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung beschrieben, wonach die Vorbehandlung mechanisch, durch Abwaschen mit einem Lösungsmittel, durch Behandeln mit einem Plasmastrahl oder durch Auftragen von chemischen Substanzen erfolgen kann.
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Aus dem Abschlussbericht des von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Entwicklungsprojekts (Aktenzeichen: 23239) ist beispielsweise ein Vorbehandlungsverfahren für Phylonsohlen bekannt, welches den Einsatz von wasserbasierten PU-Dispersionsklebstoffen bei deren Verklebung ermöglicht. Darin wird eine Vorbehandlung der Phylonsohlen mit einem wasserbasierten Primer-/Klebstoffsystem unter Einsatz von UV-Strahlung in Gegenwart von frisch produziertem Ozon vorgeschlagen.
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Ozon ist allerdings gesundheitsschädlich. Um während des Herstellungsprozesses die Ozon-Konzentration in den Betriebsräumen möglichst gering zu halten, muss das Ozon beseitigt werden.
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Darüber hinaus sind wasserbasierter Klebstoffdispersionen anfällig für mikrobielle Verunreinigungen. Klebstoffdispersionen werden nicht steril hergestellt, so dass insbesondere bei einer längeren Lagerdauer der Klebstoffdispersion das Risiko einer mikrobiellen Verunreinigung steigt. Auch für die hergestellten Schuhe steigt bei der Verwendung von wasserbasierten Klebstoffdispersionen das Risiko einer mikrobiellen Kontamination, beispielsweise durch Schimmelbildung.
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Um diesen Nachteil bei der Schuhherstellung zu umgehen, ist bei bekannten Schuhherstellungsverfahren vor der Verpackung der Schuhe ein Trocknungsprozess vorgesehen. Durch den Trocknungsprozess wird die Restfeuchte der Schuhe reduziert, so dass auch das Risiko einer mikrobiellen Kontamination der Schuhe minimiert wird.
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Allerdings werden durch den Trocknungsprozess die bereits in den Schuhen vorhandenen Mikroorganismen oder deren Vermehrungsformen nicht oder nur teilweise abgetötet. Darüber hinaus weisen derart hergestellte Schuhe auch nach dem Trocknungsprozess noch eine Restfeuchte auf, so dass nach der Verpackung der Schuhe das Risiko einer mikrobiellen Kontamination, wenn auch in verringertem Maße, weiterhin besteht. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Schuhe über einen längeren Zeitraum transportiert oder gelagert werden sollen, da sich innerhalb der Verpackung Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen einstellen können, die ein Wachstum von Mikroorganismen begünstigen.
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Aus der
EP 1 234 517 A1 ist ein Verfahren zur Vorbehandlung von Schuhsohlen im Rahmen der Herstellung von Schuhen bekannt, das die Adhäsionseigenschaften der Sohlenoberfläche für Klebstoffe verbessert. Bei diesem Verfahren werden die Schuhsohlen in einer Bestrahlungskammer mit ultravioletter Strahlung und Ozon behandelt. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass das Ozon aus der Bestrahlungskammer abgesaugt wird.
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Die
US 2001/0010806 A1 lehrt eine Vorrichtung zur Beseitigung unangenehmer Gerüche von Schuhen und Schuhsohlen, die unmittelbar in ein Schuh-Paar eingesetzt werden kann. Das zur Geruchsbeseitigung eingesetzte Ozon wird dabei von einer UV-Lampe erzeugt.
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Technische Aufgabenstellung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Schuhen mit mindestens zwei Schuh-Komponenten anzugeben, das eine effiziente Desinfektion der Schuhe und gleichzeitig einen einfachen und kostengünstigen Herstellungsprozess ermöglicht.
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Allgemeine Beschreibung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das im ersten Verfahrensschritt generierte Ozon abgesaugt und in einem zweiten Verfahrensschritt zur Begasung von Schuhen oder deren Teilen verwendet wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung von Schuhen oder Teilen von Schuhen geeignet. Letztere sollen im Folgenden von der Bezeichnung „Schuh” umfasst sein, sofern nicht ausdrücklich anderes gesagt wird.
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Ultraviolette Strahlung wird bei der Herstellung von Schuhen häufig eingesetzt; sie findet beispielsweise beim Aushärten von Klebstoffen, bei der Aktivierung eines Haftvermittlers (Primer) oder bei der Reinigung und Geruchsreduktion der Schuh-Komponenten Verwendung.
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Im Vergleich zu bekannten Verfahren zur Schuhherstellung zeichnet sich die erfindungsgemäße Modifikation dadurch aus, dass das während des ersten Verfahrensschrittes gebildete Ozon abgesaugt und nachfolgend in einem zweiten Verfahrensschritt für eine Begasung von Schuhen verwendet wird.
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Hierzu wird zunächst die eingesetzte ultraviolette Strahlung so kurzwellig gewählt, dass sie gleichzeitig zur Erzeugung von Ozon aus Sauerstoff geeignet ist. Zwar ist aus dem Stand der Technik die gleichzeitige Verwendung von ultravioletter Strahlung und Ozon bei der Vorbehandlung von Schuh-Komponenten bekannt, allerdings muss hier das zur Vorbehandlung eingesetzte Ozon beseitigt werden, denn Ozon ist gesundheitsschädlich und wird beispielsweise als ursächlich für Erkrankungen der Atemwege angesehen.
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Dadurch, dass das im ersten Verfahrensschritt erzeugte Ozon abgesaugt wird, kann es anschließend in einem zweiten Verfahrensschritt an anderer Stelle dem Fertigungsprozess wieder zugeführt werden. Ein Einsatz von Ozon ist beispielsweise für die Reinigung oder Aktivierung von Oberflächen oder zur Desinfektion der Schuhe denkbar. Ozon besitzt sowohl bakterizide, als auch fungizide und sporozide Wirksamkeit und ist daher zur Abtötung von Mikroorganismen, beispielsweise Bakterien, Pilzen oder Pilzsporen geeignet. Darüber hinaus ist Ozon aufgrund seiner oxidierenden Eigenschaften auch zur Reduktion von Gerüchen einsetzbar, die beispielsweise herstellungsbedingt auftreten können.
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Dadurch, dass die Erzeugung von Ozon während des ersten Verfahrensschrittes infolge der eingesetzten kurzwelligen UV-Strahlung erfolgt, wird kaum zusätzliche Energie benötigt, so dass ein einfacher und kostengünstiger Herstellungsprozess ermöglicht wird. Der Schritt des Begasens bewirkt eine effiziente, rückstandsarme und umweltfreundliche Desinfektion der Schuhe, da ein großer Teil des dazu verwendeten Ozons während der Begasung abreagiert.
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In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mindestens zwei der Schuh-Komponenten miteinander verklebt werden, wobei das Verkleben das Bestrahlen einer der Schuh-Komponenten mit der ultravioletten Strahlung umfasst.
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Der Verfahrensschritt des Verklebens umfasst das Bereitstellen einer ersten und einer zweiten Schuh-Komponente, sowie das Verbinden der ersten und der zweiten Schuh-Komponente unter Einsatz der ultravioletten Strahlung. Beim Verkleben von Schuh-Komponenten wird die ultraviolette Strahlung beispielsweise zur Aktivierung eines Klebstoffes, eines Haftvermittlers oder zur Vorbehandlung von Oberflächen der Schuh-Komponenten eingesetzt. Miteinander verklebte Schuh-Komponenten weisen eine verbesserte Stabilität auf.
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In einer weiteren, ebenso bevorzugten Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Verkleben der Schuh-Komponenten mit einem wasserbasierten Klebstoff.
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Die Verwendung wasserbasierter Klebstoffe ist wünschenswert und hat die eingangs genannten Vorteile. So sind diese Klebstoffe nicht brand- und explosionsgefährlich und sie vermeiden die Freisetzung von organischen Lösungsmitteldämpfen. Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich insbesondere beim Einsatz wasserbasierter Klebstoffe bewährt. Denn gerade Schuhe, die mit wasserbasierten Klebstoffen hergestellt wurden, weisen in der Regel eine höhere Restfeuchte auf, die das Wachstum von Mikroorganismen begünstigt. Darüber hinaus können auch Mikroorganismen oder deren Vermehrungsformen durch den Einsatz eines wasserbasierten Klebstoffs in den Schuh eingebracht werden. Es ist daher vorteilhaft, gerade diese Schuhe einer nachfolgenden desinfizierenden Ozon-Behandlung zu unterziehen.
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Es hat sich bewährt, wenn die Schuhkomponenten nach dem Verkleben getrocknet werden, und wenn die Begasung während und/oder nach dem Trocknen erfolgt.
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Insbesondere bei der Verwendung von wasserbasierten Klebstoffdispersionen weisen die Schuhe nach dem Verfahrensschritt des Verklebens eine Restfeuchte auf, wodurch das Wachstum von Mikroorganismen, beispielsweise von Schimmelpilzen, begünstigt wird. Werden die Schuhe nach dem Verkleben getrocknet, kann die Restfeuchte der Schuhe reduziert werden, so dass auch das Risiko eines späteren Wachstums von Mikroorganismen minimiert wird. Die auch nach dem Trocknungsprozess vorhandenen Mikroorganismen oder deren Vermehrungsformen werden durch die Begasung mit Ozon reduziert. Die Begasung erfolgt während des Trocknungsvorganges und/oder danach. Durch eine gleichzeitige Trocknung und Begasung der Schuhe wird ein schnelles, einfaches und damit kostengünstiges Herstellungsverfahren ermöglicht. Eine dem Trocknungsvorgang nachgelagerte Schuh-Begasung führt aufgrund der geringeren Restfeuchte der Schuhe zu einer effektiveren Keimreduktion.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass mindestens eine der Schuh-Komponenten eine vorzubehandelnde Oberfläche aufweist, und dass die Vorbehandlung der vorzubehandelnden Oberfläche das Bestrahlen mit der ultravioletten Strahlung umfasst.
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Durch eine Vorbehandlung der Oberfläche der Schuh-Komponente wird eine etwaige Klebeverbindung mit einer anderen Schuh-Komponente vorbereitet. So kann beispielsweise durch das Bestrahlen der Oberfläche mit ultravioletter Strahlung die zu verbindende Oberfläche aktiviert und damit deren Adhäsionseigenschaften verbessert werden. Beispielsweise kann eine Haftvermittlerschicht auf die zu verklebenden Oberflächen aufgebracht werden, die mittels ultravioletter Strahlung ausgehärtet wird. Darüber hinaus ist auch eine Reaktion der Haftvermittlerschicht mit der zu verklebenden Oberfläche möglich. Je nach Material und eingesetztem Klebstoff können nur eine oder beide zu verbindenden Schuh-Komponenten einer aktivierenden Vorbehandlung unterzogen werden. Erfindungsgemäß wird hierfür kurzwellige, Ozon-erzeugende ultraviolette Strahlung eingesetzt, die auch selbst bereits eine antimikrobielle Wirksamkeit aufweist, so dass auch durch die aktivierende Vorbehandlung mit der ultravioletten Strahlung eine Reduktion vorhandener Keime auf den zu verklebenden Oberflächen möglich ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass vor, während und nach der Bestrahlung auf die vorzubehandelnde Oberfläche kein Haftvermittler aufgetragen wird.
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Häufig umfasst das Vorbehandeln von Oberflächen das Auftragen eines Haftvermittlers und das Auftragen eines Klebstoffes auf zumindest eine der beiden zu verklebenden Oberflächen beider Schuh-Komponenten. Haftvermittler sind chemische Substanzen, die eingesetzt werden, um die Haftfähigkeit zweier Schuh-Komponenten in einer Klebeverbindung zu verbessern. Sie werden auch als „Primer” bezeichnet. Da allerdings das Auftragen des Haftvermittlers einen zusätzlichen Verfahrensschritt erfordert, ist bei dieser bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass auf die vorzubehandelnde Oberfläche kein Haftvermittler aufgebracht wird, so dass ein einfacher und kostengünstiger Herstellungsprozess gewährleistet wird.
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Zur Oberflächen-Vorbehandlung können die Oberflächen beispielsweise einer mechanischen Vorbehandlung oder einer Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung unterzogen werden. Insbesondere eine Bestrahlung der vorzubehandelnden Oberfläche mit ultravioletter Strahlung verbessert die Adhäsionseigenschaften der bestrahlten Oberfläche, so dass auch ohne Haftvermittler eine ausreichende Haftfähigkeit erzielt werden kann.
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Es hat sich bewährt, wenn die ultraviolette Strahlung von einer UV-Lampe mit einem Lampenkolben aus synthetischem Quarzglas emittiert wird.
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Für die Erzeugung von Ozon aus Sauerstoff wird ultraviolette Strahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 200 nm eingesetzt. Synthetisch erzeugtes Quarzglas zeichnet sich durch eine hohe Reinheit und eine besonders hohe Transmission für UV-Strahlung, insbesondere im kurzwelligen Wellenlängenbereich unterhalb von 200 nm, aus. UV-Strahlung aus diesem Wellenlängenbereich bewirkt die Ozonbildung aus Sauerstoff. Eine UV-Lampe mit einem Lampenkolben aus synthetischem Quarzglas ist daher zur Erzeugung von Ozon besonders geeignet.
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Es hat sich bewährt, wenn die Begasung unmittelbar vor einem Verpacken der Schuhe oder deren Teilen erfolgt.
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Insbesondere, wenn Schuhe über einen längeren Zeitraum transportiert oder gelagert werden sollen, können sich in der Verpackung Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen einstellen, die ein Wachstum von Mikroorganismen begünstigen. Werden die Schuhe erst unmittelbar vor dem Verpacken einer Begasung unterzogen, sinkt beispielsweise das Risiko einer erneuten, herstellungsbedingten Kontamination der bereits begasten Schuhe.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Ozon-Konzentration während der Begasung mindestens 5 ppm beträgt und die Begasung über einen Zeitraum von 1 Minute bis 10 Minuten erfolgt.
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Eine effektive Desinfektion von Schuhen ist von der Begasungsdauer und von der Ozon-Konzentration abhängig. Für eine effektive Desinfektion mit einer Ozon-Konzentration unterhalb von 5 ppm sind vergleichsweise lange Begasungszeiträume notwendig, die zu einem langsamen Herstellungsprozess und höheren Herstellungskosten führen. Eine Begasung mit einer Ozon-Konzentration von mindestens 5 ppm über einen Zeitraum von weniger als 1 Minute führt nur zu einer geringen Reduktion der mikrobiellen Verunreinigungen. Begasungszeiträume von mehr als 10 Minuten führen zu einem langsamen Herstellungsprozess und zu höheren Herstellkosten.
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In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Bestrahlen in einem ersten Fertigungstunnel, und dass die Begasung in einem zweiten Fertigungstunnel erfolgt.
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Durch voneinander getrennte Fertigungstunnel sind die Verfahrensschritte der Ozon-Erzeugung und der Ozon Begasung räumlich voneinander getrennt, so dass eine separate Begasung bereits gefertigter Schuhe mit dem kurz zuvor generierten Ozon gewährleistet wird. Die Fertigungstunnel sind benachbart zueinander angeordnet. Im einfachsten Fall sind die Fertigungstunnel hintereinander oder nebeneinander angeordnet, so dass eine möglichst kurze Strecke zwischen beiden Fertigungstunneln beim Transfer des erzeugten Ozons überbrückt werden muss. Der zweite Fertigungstunnel kann auch als geschlossene Behandlungskammer ausgeführt sein, in der die Schuhe für eine bestimmte Zeit gelagert werden. Beide Fertigungstunnel können abhängig voneinander oder unabhängig voneinander betrieben werden. Ein abhängiger Betrieb liegt vor, wenn beide die Erzeugnisse aus dem ersten Fertigungstunnel unmittelbar dem zweiten Fertigungstunnel zugeführt werden.
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Es hat sich bewährt, wenn das Ozon über eine Leitung vom ersten zum zweiten Fertigungstunnel gepumpt wird.
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Durch eine Leitung wird eine direkte Verbindung der Fertigungstunnel erreicht. Sie ist einfach und kostengünstig zu fertigen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Ozon aus dem ersten Fertigungstunnel abgesaugt und über eine Pumpe dem zweiten Fertigungstunnel zugeführt wird. Eine Pumpe gewährleistet eine regelbare Absaugung des zuvor erzeugten Ozons, so dass ein einfacher, reproduzierbarer Herstellungsprozess ermöglicht wird.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Schuh-Komponenten im zweiten Fertigungstunnel erwärmt und getrocknet werden.
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Im zweiten Fertigungstunnel sind ein Erwärmen und Trocknen sowie ein Begasen von Schuhen vorgesehen. Das Begasen kann vor, während oder nach dem Trocknen durchgeführt werden. Werden die Schritte Begasen und Trocknen zusammengefasst, kann der Herstellungsprozess verkürzt und damit Herstellungskosten eingespart werden. Gleichzeitig wird durch die Erwärmung des Ozonhaltigen Begasungsmedium auch dessen Reaktivität und damit dessen antimikrobielle Aktivität gesteigert.
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Ausführungsbeispiel
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt in schematischer Darstellung
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1 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Laufsohle eines Sportschuhs.
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Anhand von 1 wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer geklebten Laufsohle eines Sportschuhs 5 beispielhaft erläutert:
Die Laufsohle des Sportschuhs 5 besteht aus einer Außensohle 1 und einer Innensohle 2, die miteinander verklebt werden sollen.
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Zunächst werden die Außensohle 1 und die Innensohle 2 bereitgestellt (A, B). Die Außensohle 1 ist aus Gummi gefertigt. Die Innensohle 2 besteht aus Ethylenvinylacetat (EVA).
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Damit Außensohle 1 und Innensohle 2 miteinander verbunden werden können, werden zunächst die zu verklebenden Oberflächen der Außensohle und der Innensohle 1, 2 im Fertigungstunnel 10 einer Oberflächen-Vorbehandlung D, E mit ultravioletter Strahlung G unterzogen. Zur Emission der ultravioletten Strahlung ist eine UV-Lampe 3 vorgesehen, deren Lampenkolben aus synthetischem Quarzglas gefertigt ist. Sie zeichnet sich durch eine Leuchtlänge von 500 mm, einen Lampendurchmesser von 28 mm und durch eine Leistungsdichte von etwa 4 W/cm aus. Die von der UV-Lampe 3 emittierte ultraviolette Strahlung weist einen Strahlungsanteil mit Wellenlängen unterhalb von 200 nm auf.
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Anschließend werden die vorbehandelten Oberflächen der Außensohle 1 und der Innensohle 2 durch Verkleben F manuell oder maschinell miteinander verbunden. Als Kleber wird lösungsmittelhaltiger Zwei-Komponenten-Polyurethan-Kleber verwendet. In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Klebstoff ein wasserbasierter Klebstoff, beispielsweise ein wasserbasierter Zwei-Komponenten-Polyurethan-Kleber, ist.
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Durch den Einsatz kurzwelliger, ultravioletter Strahlung wird während den Verfahrensschritten des Vorbehandelns D, E Ozon erzeugt, das über die Leitung 4 aus dem ersten Fertigungstunnel 10 abgesaugt und in den zweiten Fertigungstunnel 20 gepumpt und eingeleitet wird.
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Im zweiten Fertigungstunnel 20 werden bereits verklebte Laufsohlen der Schuhe 5 einem Verfahrensschritt des Trocknens H unterzogen. Die Schuhe 5 werden auf eine Restfeuchte von 1% r. F. bis 10% r. F. getrocknet. Die Trocknungstemperatur beträgt 60°C und die Trocknungsdauer 30 Minuten.
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Nach dem Trocknen H werden die Schuhe 5 mit dem zeitgleich während des Verbindens anderer Schuhe oder Schuhteile erzeugten Ozon begast. Die Ozon-Konzentration bei der Begasung I im zweiten Fertigungstunnel 20 beträgt mindestens 5 ppm. Die Schuhe 5 werden über einen Zeitraum von 30 Minuten mit Ozon begast.
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In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Schritt des Trocknens H und des Begasens I zeitgleich erfolgen. Hierbei beträgt die Trocknungstemperatur 60°C, die Trocknungs- und Begasungsdauer 30 Minuten und die Ozonkonzentration etwa 50 ppm.
