DE102014008513A1

DE102014008513A1 - Kontakteinlage für Fußsohlen

Info

Publication number: DE102014008513A1
Application number: DE102014008513.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2015-12-03
Anticipated expiration: 2034-06-04
Also published as: DE102014008513B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontakteinlage für Fußsohlen mit einem Mehrschichtaufbau. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Kontakteinlagen für Fußsohlen anzubieten, die flächige Bereiche besitzen, die beim Kontakt mit einer in etwa Körpertemperatur aufweisenden Fußsohle eine reversible Volumenänderung dergestalt erfahren, dass eine Ausdehnung des Materials insbesondere in Hohlräume, wie Längsgewölbe und Quergewölbe, erfolgt, die zwischen Fußsohle und Kontakteinlage vorhanden sind. Damit soll erreicht werden, einen pathologischen Bewegungsablauf in Richtung eines physiologischen Gangbildes zu korrigieren und etwaige Krafteinwirkungen auf den Fuß zu reduzieren. Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Kontakteinlage für Fußsohlen mit einem Mehrschichtaufbau, der mindestens eine Grundschicht, eine Funktionsschicht und einen Überzug umfasst, und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Funktionsschicht einen Formkörper aus Elastomeren auf der Basis von Polyurethanen und diesen umhüllende elastische Sperrschichten aufweist, wobei die Elastomere Füllkörper (flüssig) mit einem Siedepunkt zwischen –27 und +89°C enthalten. Die auf die Kontakteinlage übergehende Fußwärme erzeugt in der erfindungsgemäß angeordneten und zusammengesetzten elastomeren Funktionsschicht eine reversible Volumenvergrößerung durch die enthaltenen flüssigen Füllstoffe. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine gewünschte Weichbettung bzw. Druckentlastung der Ferse erreicht und gleichzeitig das Längs- und Quergewölbe reversibel und belastungsabhängig unterstützt. Der unerwünschte Gegendruck durch den Schuh ist somit auf die Abrollphase des Fußes reduziert. Die gewünschte Fußgewölbeunterstützung erfolgt hierbei gewichtsabhängig vom Gewicht der tragenden Person und von der Schrittfolge.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontakteinlage für Fußsohlen mit einem Mehrschichtaufbau.
Der menschliche Fuß erhält seine charakteristische Form durch ein Längs- und ein Quergewölbe. Beide Gewölbe werden jeweils durch eine aktive und eine passive Verspannung gehalten. Die aktive Verspannung wird durch die entsprechenden Fußmuskeln gehalten, während feste Bandstrukturen den passiven Halt geben.
Eine mangelhafte aktive oder passive Verspannung ist die Grundlage vieler Fußdeformitäten, z. B. dem Senkfuß, Spreizfuß, Plattfuß oder dem Knickfuß. Die Entstehung dieser Fußfehlformen ist immer als eine wechselseitige Schwächung oder ein Ungleichgewicht der aktiven und passiven Verspannung zu sehen.
Die Fußgewölbe sind für die einwandfreie Funktion des Abrollvorganges beim Laufen von entscheidender Bedeutung. Sie übernehmen die Funktionsweise von Stoßdämpfern und lassen das Austarieren des Fußes auf unebenem Untergrund zu. Der physiologische Abrollvorgang des menschlichen Fußes beim Laufen kann somit nur bei einer intakten Gewölbestruktur des Fußes erfolgen.
Mittels des Einbringens von Kontakteinlagen in ein Schuhwerk ist es möglich, einen pathologischen Bewegungsablauf in Richtung eines physiologischen Gangbildes zu korrigieren und etwaige Krafteinwirkungen auf den Fuß zu reduzieren. Damit wird in der Regel eine passive Aufrichtung oder Korrektur des Fußskeletts sowie den darüber liegenden knöchernen Strukturen und Gelenken, des Weiteren eine Aktivierung der stabilisierenden Muskulatur und eine Verminderung von lokalen Überbelastungen erreicht, d. h., dass aus orthopädischer Sicht drei Komponenten der Fußpathologie bei einer Einlagenversorgung zu berücksichtigen sind:

• Korrektur der Fehlstatik
• Kräftigung der Muskulatur
• Druckentlastung

Für jede Art der Einlage gilt es, den drei gesicherten Komponenten der Fußpathologie gerecht zu werden. Alle bisher verwendeten Einlagen werden in der Regel nur einer bis maximal zwei dieser Komponenten gerecht.
Es sind verschiedene Kontakteinlagen für Fußsohlen bekannt, die eine Anpassung im Sohlenbereich des Fußes in einem Schuh verbessern oder eine therapeutisch-orthopädische Wirkung erzielen. Hierbei können die Kontakteinlagen fest im Schuh eingearbeitet sein oder als separate Einlagen auswechselbar in einen Schuh eingelegt werden.
Einlagen sind funktionelle Orthesen zur Korrektur, Stützung oder Bettung von Fußdeformitäten, zur Entlastung oder Druckumverteilung der knöchernen Fußstrukturen sowie der Fußweichteile. In geeigneten Schuhen (am besten spezielle Schuhe für Einlagen) getragen, können Einlagen Fehlstellungen und Fehlbelastungen korrigieren und somit beschwerdefreies Gehen ermöglichen. Einlagen können aus verschiedenen Materialen, z. B. Kork, Leder, Metall und/oder Kunststoffen, vorzugsweise thermoplastischen Kunststoffen, gefertigt werden. Gang- und Fußdruckmesssysteme ermöglichen eine genaue Analyse des Gangbildes sowie der auf den Fuß wirkenden Kräfte und unterstützen so die optimale Versorgung. Folgende Einlagearten werden gefertigt: Kopieeinlagen, Bettungseinlagen, Schaleneinlagen, korrigierende Einlagen, Einlagen in Sonderanfertigung, sensomotorische Einlagen. Es gibt verschiedene Arten von Kontakteinlagen, beispielsweise aus Zedernholz, aus Baumwolle und spezielle Zimteinlegesohlen. Neueste Einlagesohlen sind auf der Unterseite mit einer Gummierung ausgestattet, die ein Hin- und Herrutschen verhindert und so ein angenehmes Fußgefühl verspricht. Es gibt Sporteinlagen, Wellnesseinlagen, Aktivkohleeinlagen, Gesundheitseinlagen, Magneteinlagen, Barfußeinlagen, Kindereinlagen, Golfeinlagen und Geleinlagen, dazu noch Fersenpolster, Ballenpolster, Zehenschutzpolster und Gelpolster.
Die Verwendung von Fluiden in den Einlegesohlen zur Verteilung der Kräfte ist z. B. aus der DE 69430956 T2 , bei der Flüssigkeiten mit niedrigem Dampfdruck verkapselt eingesetzt werden, bekannt. In der DE 60 111 067 T2 werden Einlegesohlen beschrieben, in denen mit Fluiden gefüllte Kammern miteinander verbunden werden.
Erreicht werden soll dies durch eine passive Aufrichtung oder Korrektur des Fußskeletts sowie den darüber liegenden knöchernen Strukturen und Gelenken, des Weiteren durch eine Aktivierung der stabilisierenden Muskulatur und durch eine Verminderung von lokalen Überbelastungen.
Durch eine passive Unterstützung des Längs- und Quergewölbes des Fußes, wie sie bei den klassischen orthopädischen Einlagen nach dem Stand der Technik geschieht, wird zwar der Komponente Rechnung getragen, dass es hierdurch zu einer Korrektur der Fehlstatik kommt, jedoch geschieht dies rein passiv. Jede passive Einflussnahme auf den Körper führt zu einer neuromuskulären Anpassung, die sich in veränderten Aktivitätsmustern der beteiligten Muskulatur ausdrückt. Hierdurch kommt es zu einer zwangsläufigen Schwächung der gewölbestabilisierenden Muskulatur.
Die bisher beschriebenen oder im Gebrauch befindlichen Produkte erfüllen nicht den gewünschten Zweck, allen drei gesicherten Komponenten der Fußpathologie gerecht zu werden, so dass für bestimmte Aufgaben neue Lösungen in Bezug auf Material und Konstruktion gefunden werden müssen.
Alle bisherigen Lösungen zur Kontakteinlagenversorgung sind passive Einlagen, die in ihrer Konstruktion einen statischen Gegendruck auf das Fußskelett ausüben. Der Druck erfolgt bei den bekannten Einlagen im belasteten und unbelasteten Fuß, was zu einem konstanten Gegendruck durch das Schuhwerk führt. Durch die konstante Ausübung von Gegendruck auf das Fußskelett kommt es zu einer weiteren Schwächung der ohnehin atrophen Fußmuskeln.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Kontakteinlagen für Fußsohlen anzubieten, die flächige Bereiche besitzen, die beim Kontakt mit einer in etwa Körpertemperatur aufweisenden Fußsohle eine reversible Volumenänderung dergestalt erfahren, dass eine Ausdehnung des Materials insbesondere in Hohlräume, wie Längsgewölbe und Quergewölbe, erfolgt, die zwischen Fußsohle und Kontakteinlage vorhanden sind.
Damit soll erreicht werden, einen pathologischen Bewegungsablauf in Richtung eines physiologischen Gangbildes zu korrigieren und etwaige Krafteinwirkungen auf den Fuß zu reduzieren.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Kontakteinlage für Fußsohlen mit einem Mehrschichtaufbau, der mindestens eine Grundschicht, eine Funktionsschicht und einen Überzug umfasst, und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Funktionsschicht einen Formkörper aus Elastomeren auf der Basis von Polyurethanen und diesen umhüllende elastische Sperrschichten aufweist, wobei die Elastomere Füllkörper(flüssig) mit einem Siedepunkt zwischen –27 und +89°C enthalten.
Die auf die Kontakteinlage übergehende Fußwärme erzeugt in der erfindungsgemäß angeordneten und zusammengesetzten elastomeren Funktionsschicht eine reversible Volumenvergrößerung durch die enthaltenen flüssigen Füllstoffe.
Hierdurch wird vorteilhafterweise eine gewünschte Weichbettung bzw. Druckentlastung der Ferse erreicht und gleichzeitig das Längs- und Quergewölbe reversibel und belastungsabhängig unterstützt. Der unerwünschte Gegendruck durch den Schuh ist somit auf die Abrollphase des Fußes reduziert. Die gewünschte Fußgewölbeunterstützung erfolgt hierbei gewichtsabhängig vom Gewicht der tragenden Person und von der Schrittfolge.
Ein weiterer Vorteil besteht in einer belastungsabhängigen, nur im Abrollvorgang aktiven, Unterstützung der gewölbestabilisierenden Muskulatur. Die Fußmuskulatur wird so auf neuromuskulärer Ebene weiterhin aktiv gehalten, und gleichzeitig werden die passiven Strukturen der Gewölbeverspannung unterstützt. Hierdurch wird die Ausrichtung des Fußskeletts und der darüber liegenden Strukturen beibehalten. Die neuromuskulären afferenten Impulse verbleiben, was zu einem Erhalt und Kräftigung der Fußmuskulatur führt.
Diese Unterstützung der Gewölbe erfolgt direkt hinter den Metatarsaleköpfchen sowie entlang des Längsgewölbes.
Den Kontakt zum Boden hat während der Abrollphase nicht der gesamte Fuß. Im Bereich des Längs- und Quergewölbes liegt die Fußsohle nicht auf. Das Körpergewicht wird von der Fußsohle zu unterschiedlichen Anteilen getragen. Während des Abrollvorganges trägt die Ferse 33%, der Fußaußenrand 15% und der Ballen 40% des Körpergewichts. Hier liegt ein weiterer Vorteil der Erfindung: Die Energie, die zur passageren Volumenzunahme führt, wird aus den belasteten Arealen genutzt, um eine Unterstützung des Längs- und Quergewölbes zu erzielen.
Auf diese Weise wird die Einlage auch der dritten Komponente gerecht, und es werden die Hauptbelastungszonen des Fußes vor einer lokalen Überlastung geschützt. Die Verminderung der lokalen Überbelastung wird durch die Volumenreduzierung in den Hauptbelastungszonen erreicht. Es erfolgt eine Dämpfung im Bereich der Belastungszonen Ferse, Fußaußenrand und Metatarsaleköpfchen.
Durch diese Wirkungsweise kann die Erfindung als einzige Kontakteinlage allen drei Kriterien einer zielgerichteten physiologischen Fußunterstützung gerecht werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in einem deutlich verbesserten Tragekomfort. Während alle bisher bekannten Einlagen eine mehr oder weniger starre, auftragende Form aufweisen, wird durch die flache Konstruktion eine erhöhte Akzeptanz der Einlagenversorgung und damit ein höheres persönliches Patientenoutcome erreicht. Nicht nur der Einstieg in den Schuh wird erleichtert, sondern auch der statische Gegendruck durch das Obermaterial des Konfektionsschuhs wird reduziert. Dies führt zu einer verkürzten Einlaufphase und zu einem erhöhten Nutzungsgrad des Hilfsmittels.
Die Einlage ist geeignet, alle erworbenen Fußfehlformen nachhaltig zu therapieren (Senkfuß, Spreizfuß, Plattfuß sowie Knickfuß und deren Kombinationen). Ebenso kann der gesunde Fuß im Rahmen von Überlastungen unterstützt werden, wie sie zum Beispiel bei sportlichen oder beruflichen Expositionen auftreten wie Joggen, Boten- und Kontrolltätigkeiten mit langen täglichen Gehstrecken.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Danach beträgt das Volumenverhältnis zwischen Elastomer und Füllkörper(flüssig) zwischen 1:10 und 10:1.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Formkörper durch Umsetzung einer A- und B-Komponente eines fluiden polymerisationsfähigen Reaktionsgemisches herstellbar, das enthält

(A1) einen oder mehrere Polyetheralkohole der Hydroxylfunktionalität 2 bis 4 und der Molmasse 400 bis 7500
(A2) einen oder mehrere Kettenverlängerer in Form eines Diols mit einer Molmasse von 62 bis 600 oder eines Diamins der Molmasse 60 bis 1000
(A3) einen oder mehrere Katalysatoren zur Katalyse der Urethan und/oder Harnstoffreaktion
(B) ein oder mehrere Triisocyanate der Molmasse 168 bis 600 in Form von trimerisierten Diisocyanaten oder Vorpolymerisaten aus Triolen und Diisocyanaten, wobei dem Reaktionsgemisch (A1, A2, A3) vor oder nach dem Reaktionsbeginn oder den Monomeren Flüssigkeiten oder Flüssigkeitsgemische (A4) mit einem Siedepunkt zwischen –27 und +89°C (A1, B1) oder weiteren einzelnen Reaktionspartnern (A2) vor dem Reaktionsbeginn zugesetzt werden, die Polymerisationstemperatur nicht höher als die Siedetemperatur der zugesetzten Flüssigkeit und/oder der Druck größer als der Dampfdruck der Flüssigkeit sind, und wobei die katalytisch gesteuerte Umsetzung innerhalb von 3 min bis 72 Stunden durchgeführt wird.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper durch Umsetzung einer A- und B-Komponente eines fluiden polymerisationsfähigen Reaktionsgemisches herstellbar ist, das enthält
80 bis 98 Teile A1
1,9 bis 19,8 Teile A2
0,001 bis 0,65 Teile A3
0,1 bis 20 Teile A4
20 bis 75 Teile B.
Zur Erläuterung: Die Menge B ist abhängig von der Art A1 und A2, in erster Linie deren Äquivalentgewicht und ergibt sich aus der Summe der Äquivalentgewichte multipliziert mit dem Isocyanatindex.
In diesem Zusammenhang sei die Berechnung der Formulierungen dargestellt:
Die eingesetzten Äquivalentgewichte der funktionalen Verbindungen A1 + A2 zusammen mit dem/den Katalysator/en A3 werden auf eine Masse von 100 Teilen berechnet, woraus sich die Summe der Äquivalentgewichte je 100 Teile ergibt. Auf die Summe der Äquivalente wird die Menge der B-Komponente berechnet nach (ΣÄquivalente × Isocyanat-Index × Äquivalentgewicht des Isocyanats): Masse von B = ΣÄquivalente (OH + NH) × Isocyanat-Index × Äquivalentgewicht des Isocyanats wobei der Isocyanatindex das Verhältnis der ΣÄquivalente (OH + NH) zu den Äquivalenten des Isocyanats ist:
Die Menge der (inerten) Füllstoffe einschließlich der flüssigen oder gasförmigen wird zusätzlich zu der auf 100 Teile berechneten (A1 + A2 + A3) A-Komponente berechnet, da diese bei der Berechnung der Formulierung nicht berücksichtigt werden müssen (für Details der Berechnung siehe z. B. R. Herrington, K. Hock, Flexible Polyurethane Foams, Chapter 6, Dow Plastics, 1991). Der Isocyanat-Index sollte zwischen 0,45 und 1,15, vorzugsweise 0,6 und 1,0 liegen.
Gemäß einer Weiterbildung wird die zugesetzte Flüssigkeit (Füllkörper(flüssig)) aus den Verbindungen Methyl-isopropylether, Ameisensäuremethylester, 2-Methylbutan, 2-Chlorpropen-1, Cyclopentan, Dichlordifluormethan, 1,1,1,3,3-Pentafluorbutan, 1,1,1,3,3,3-Hexafluorbuten-2 (FEA 1100), 1,1-Dichlor-1-fluorethan, 1,1-Difluor-1-chlorethan (HCFC 22), Tetramethylsilan, 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan, Isopentan, Cyclopentan und/oder n-Pentan ausgewählt. Diese Flüssigkeiten sind gegenüber dem Elastomer inert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die verdampfbare Flüssigkeit in mindestens einen feinteiligen Feststoff eingebracht oder an diesen adsorbiert wird und dann der Reaktionsmischung oder vorher den Reaktionsteilnehmern beigemischt wird.
Als Feststoffe eignen sich hierzu insbesondere Zeolithe, Diatomeenerde, Metalloxide, Metallhydroxide, Metalloxidhydroxide, Schichtsilikate, Halbmetalloxide, Halbmetalloxidhydroxide und/oder Metallmischoxide.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Funktionsschicht herstellbar durch die Umsetzung in einem formgebenden Reaktionsraum, wobei dabei der entstehende Formkörper aus füllstoffhaltigen Elastomeren während der Umsetzung oder danach flüssigkeits- und/oder gasdichte Sperrschichten erhält.
Die Funktionsschicht ist vorteilhafterweise flächenmäßig mit der Grundschicht und dem Überzug deckungsgleich. Sie kann aber auch in einer weiteren Ausgestaltung flächenmäßig in einem oder mehreren Teilbereichen zwischen der Grundschicht und dem Überzug angeordnet sein.
Die Sperrschichten, die eine wichtige Aufgabe in der erfindungsgemäßen Kontakteinlage erfüllen, werden beispielsweise aus einer elastischen, für die niedrigsiedenden Flüssigkeiten im Wesentlichen undurchlässigen Folie von 0,1 bis 500 μm, vorzugsweise 0,5 bis 100 μm aus einem oder mehreren miteinander verbundenen Materialien gebildet. Diese Materialien sollen mindestens eine Dehnbarkeit von 20%, vorzugsweise 50 bis 500%, aufweisen. Materialien, die hierfür in Frage kommen, sind Weich-PVC (d. h. PVC mit 20 bis 50% eines oder mehrerer Weichmacher), PVB (mit einem oder mehreren Weichmachern), Kautschuke, EVA, Vinylacetat-Polymere oder -Copolymere mit oder ohne Weichmacher sein. Diese Materialien können miteinander verbunden werden, besondere Zwischenschichten, z. B. aus Siloxanen (gebildet z. B. aus Hexamethyldisiloxan) oder cyclischen Siloxanen, z. B. POSS, aufweisen oder mit natürlichen Materialien wie Leder, Kork, Cellulose (Papier) kombiniert werden.
Die um die Funktionsschicht herum angeordneten gas- und flüssigkeitsdichten Sperrschichten werden auf verschiedene Weise generiert bzw. angebracht:

– Die Funktionsschicht wird nach ihrer Herstellung (unmittelbar danach oder eine beliebige Zeit später) mit einer Sperrschicht, die für die niedrigsiedenden, flüssigen oder gasförmigen Füllstoffe im Wesentlichen undurchlässig ist, versehen, wobei diese Sperrschicht in Form einer Folie ausgebildet ist und aus PVB, PVC, Nitrilkautschuk, Polyethylen oder anderen geeigneten Polymeren besteht, die durch Verschweißen, Verkleben oder durch Druck flüssigkeits- und gasdicht verschlossen werden.
– Die Sperrschicht wird als integraler Bestandteil der Funktionsschicht erzeugt, indem in das formbildende Werkzeug zunächst eine dünne Schicht (0,5 bis 20 μm) aus nano- oder mikroskaligen Materialien, vorzugsweise solcher Festkörper, die die Diffusion der niedrig siedenden Verbindungen sperren, z. B. Oxide, Hydroxide oder Oxidhydroxide des Aluminiums, Magnesiums, Zinks, Siliciums oder Gemischen davon, eingebracht wird und anschließend im Werkzeug das Reaktionsgemisch (A1, A2, A3, A4, B1) zur Bildung der Funktionsschicht umgesetzt wird.
– Die Sperrschicht wird als Lack oder Beschichtung, z. B. in Form eines Polythiourethans oder eines Polyurethanacrylats, einer PVA- oder PVAc-Latex in das formbildende Werkzeug eingespritzt, so dass ein Film von 0,5 bis 500 μm gebildet wird. Anschließend wird das Reaktionsgemisch zur Bildung der Funktionsschicht eingebracht, das sich im Verlauf der Umsetzung unlösbar mit der Sperrschicht verbindet.

Die Funktionsschicht wird in den Schichtaufbau der Kontakteinlage, zwischen Grundschicht und Überzug, mit den angeordneten Sperrschichten auf an sich bekannte Weise wie Verkleben oder Verschweißen integriert.
Eine weitere Variante des Einbaus der Funktionsschicht in den Schichtaufbau der Kontakteinlage besteht darin, die Sperrschicht als Folie oder als Verbund aus einer Folie mit weiteren Materialien in das formbildende Werkzeug zur Herstellung der Funktionsschicht einzulegen und das Reaktionsgemisch derart einzubringen, dass dieses eine Funktionsschicht zwischen der Folie oder der Verbundfolie (Grundschicht und/oder Überzug) bildet und damit die Kontakteinlage in einem Arbeitsgang erzeugt wird.
In den folgenden Ausführungsbeispielen wird die Zusammensetzung des die Funktionsschicht enthaltenden Formkörpers über das Herstellungsverfahren definiert.
Ausführungsbeispiele
In den Beispielen werden folgende Abkürzungen verwendet:

Polyether (A1.1):: Polyetherdiol, Molmasse 2000, Basis Propylenoxid, > 90% sekundäre Hydroxylgruppen, Hydroxylzahl 55 mg KOH/g
Polyether (A1.2):: Polyethertriol auf Glycerin-Propylenoxid-Basis, Molmasse ca. 3000, > 90% sekundäre Hydroxylgruppen, Hydroxylzahl 55 mg KOH/g
Polyether (A1.3):: Polybutadiendiol Molmasse, 2000, ca. 66% primäre Hydroxylgruppen, Hydroxylzahl 52 mg KOH/g
DPG (A2.1):: Dipropylenglykol
HD16(A4.1):: Hexan-1,6-diol
EHD (A4.2):: 2-Ethyl-1,3-hexandiol
OTS (A3.1):: Dibutylzinn-bis(2-ethylhexylthioglykolat)
SO (A3.2):: Zinndioctoat
BTL (A3.3):: Dibutylzinndilaurat
DMI (A3.4):: 1,3-Dimethylimidazol (PC CAT^® DMI)
MDI-L (B1.2):: Gemisch aus 2,4'- und 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat
p-MDI (B1.3):: polymeres Diphenylmethandiisocyanat (Lupranat^® M20S)

Beispiel 1
Eine A- Komponente wird durch Vermischen mittels Turborührer hergestellt aus:

Polyether A1.1 96,30 Teile

DPG 2,87 Teile

OTS 0,80 Teile
Zu 100 Teilen dieser Komponente werden unter Rühren

FEA 1100 (DuPont) 5,25 Teile

gegeben.
Diese A-Komponente wird unter Rühren mit einem Scheibenrührer vermischt mit

Desmodur^® N 3300 34,00 Teile

und unter Umgebungsbedingungen in einer PTFE-Form innerhalb von 8 Stunden gehärtet.
Man erhält ein Elastomer der Shore-00-Härte 60 mit der Dichte 1,363 g/cm³. Bei Erwärmung auf 40°C verringert sich die Dichte auf 0,877 g/cm³ und das Volumen erhöht sich um 36%.
(Anmerkung: Die Erwärmungstemperatur 40°C bezieht sich auf einen Punkt der DSC-Kurve, der als Standard ausgewählt wurde. Die Aufheizgeschwindigkeit liegt immer bei 10 K/min, so dass in der Realität die Desorption und Verdampfung bereits bei wesentlich niedrigerer Temperatur stattfindet. Gemessen wurde der Verdampfungsbeginn z. B. in diesem Fall bei 12,5°C, das Maximum lag bei 44,5°C. Da die Desorption ein kinetischer Vorgang ist, wird dieser in der DSC-Kurve zeitverzögert abgebildet.)
Beispiel 2
Eine Komponente A wird durch Vermischen mittels Turborührer hergestellt aus:

Polyether A1.1 92,15 Teile

Polyether A1.2 4,25 Teile

DPG 2,77 Teile

OTS 0,80 Teile
Zu 100 Teilen dieser Komponente werden unter Rühren

FEA 1100 (DuPont) 5,25 Teile

gegeben.
Diese A-Komponente wird unter Rühren mit einem Scheibenrührer vermischt mit

Desmodur^® N 3300 32,00 Teile

und unter Umgebungsbedingungen in einer PTFE-Form innerhalb von 8 Stunden gehärtet.
Man erhält ein Elastomer der Shore-00-Härte 42 mit der Dichte 1,355 g/cm³. Bei Erwärmung auf 40°C verringert sicht die Dichte auf 0,894 g/cm³ und das Volumen erhöht sich um 41%.
Beispiel 3
Eine Komponente A wird durch Vermischen mittels Turborührer hergestellt aus:

Polyether A1.1 96,60 Teile

DPG 2,88 Teile

SO 0,50 Teile
Zu 100 Teilen dieser Komponente werden unter Rühren

HFC 141b 4,65 Teile

gegeben.
Diese A-Komponente wird unter Rühren mit einem Scheibenrührer vermischt mit

Desmodur^® N 3300 26,30 Teile

und unter Umgebungsbedingungen in einer PTFE-Form innerhalb von 8 Stunden gehärtet.
Man erhält ein Elastomer der Shore-00-Härte 52 mit der Dichte 1,321 g/cm³. Bei Erwärmung auf 40°C verringert sich die Dichte auf 0,968 g/cm³ und das Volumen erhöht sich um 32%.
Beispiel 4
Eine Komponente A wird durch Vermischen mittels Turborührer hergestellt aus:

Polyether A1.1 96,60 Teile

EHD 2,90 Teile

SO 0,50 Teile
Zu 100 Teilen dieser Komponente werden unter Rühren

HFC 245fa 4,90 Teile

gegeben.
Diese A-Komponente wird unter Rühren mit einem Scheibenrührer vermischt mit

Desmodur^® N 3300 27,30 Teile

und unter Umgebungsbedingungen in einer PTFE-Form innerhalb von 8 Stunden gehärtet.
Man erhält ein Elastomer der Shore-00-Härte 75 mit der Dichte 1,345 g/cm³. Bei Erwärmung auf 40°C verringert sich die Dichte auf 0,856 g/cm³ und das Volumen erhöht sich um 42%.
Beispiel 5
Eine Komponente A wird durch Vermischen mittels Turborührer hergestellt aus:

Polyether A1.1 96,60 Teile

EHD 2,90 Teile

SO 0,50 Teile
Zu 100 Teilen dieser Komponente werden unter Rühren

HFC 365mfc 5,75 Teile

gegeben.
Diese A-Komponente wird unter Rühren mit einem Scheibenrührer vermischt mit

Desmodur® N 3300 21,10 Teile

und unter Umgebungsbedingungen in einer PTFE-Form innerhalb von 8 Stunden gehärtet.
Man erhält ein Elastomer der Shore-00-Härte 5 mit der Dichte 1,425 g/cm³. Bei Erwärmung auf 40°C verringert sich die Dichte auf 0,885 g/cm³ und das Volumen erhöht sich um 44%.
Beispiel 6
Eine Komponente A wird durch Vermischen mittels Turborührer hergestellt aus:

Polyether A1.1 96,60 Teile

HD16 2,90 Teile

SO 0,50 Teile
Zu 100 Teilen dieser Komponente werden unter Rühren

HFC 365mfc 5,85 Teile

gegeben.
Diese A-Komponente wird unter Rühren mit einem Scheibenrührer vermischt mit

Desmodur^® N 3300 27,55 Teile

und unter Umgebungsbedingungen in einer PTFE-Form innerhalb von 8 Stunden gehärtet.
Man erhält ein Elastomer der Shore-00-Härte 65 mit der Dichte 1,428 g/cm³. Bei Erwärmung auf 40°C verringert sicht die Dichte auf 0,880 g/cm³ und das Volumen erhöht sich um 45%.
Beispiel 7
Eine Komponente A wird durch Vermischen mittels Turborührer hergestellt aus:

Polyether A1.3 96,60 Teile

EHD 2,90 Teile

OTS 050 Teile
Zu 100 Teilen dieser Komponente werden unter Rühren

Isopentan 5,25 Teile

gegeben.
Diese A-Komponente wird unter Rühren mit einem Scheibenrührer vermischt mit

Desmodur^® N 3300 26,35 Teile

und unter Umgebungsbedingungen in einer PTFE-Form innerhalb von 8 Stunden gehärtet.
Man erhält ein Elastomer der Shore-00-Härte 35 mit der Dichte 1,387 g/cm³. Bei Erwärmung auf 40°C verringert sich die Dichte auf 0,821 g/cm³ und das Volumen erhöht sich um 50%.
Beispiel 8
Eine Komponente A wird durch Vermischen mittels Turborührer hergestellt aus:

Polyether A1.3 96,60 Teile

HD16 2,90 Teile

SO 0,50 Teile
Zu 100 Teilen dieser Komponente werden unter Rühren

n-Pentan 7,50 Teile

gegeben.
Diese A-Komponente wird unter Rühren mit einem Scheibenrührer vermischt mit

Desmodur^® N 3900 26,45 Teile

und unter Umgebungsbedingungen in einer PTFE-Form innerhalb von 8 Stunden gehärtet.
Man erhält ein Elastomer der Shore-00-Härte 25 mit der Dichte 1,318 g/cm³. Bei Erwärmung auf 40°C verringert sicht die Dichte auf 0,720 g/cm³ und das Volumen erhöht sich um 64%.
Beispiel 9
Eine Komponente A wird durch Vermischen mittels Turborührer hergestellt aus:

Polyether A1.3 96,60 Teile

HD16 2,90 Teile

SO 0,50 Teile
Zu 100 Teilen dieser Komponente werden unter Rühren

n-Pentan 7,50 Teile

gegeben.
Diese A-Komponente wird unter Rühren mit einem Scheibenrührer vermischt mit

Desmodur^® N 3900 26,45 Teile

und unter Umgebungsbedingungen in einer PTFE-Form innerhalb von 8 Stunden gehärtet.
Man erhält ein Elastomer der Shore-00-Härte 25 mit der Dichte 1,318 g/cm³. Bei Erwärmung auf 40°C verringert sicht die Dichte auf 0,720 g/cm³ und das Volumen erhöht sich um 64%.
Beispiel 10
Eine Komponente A wird durch Vermischen mittels Turborührer hergestellt aus:

Polyether A1.1 88,50 Teile

Polyether A1.2 5,95 Teile

HD16 2,90 Teile

Triethanolamin 0,80 Teile

SO 0,50 Teile

Diatomeenerde 1,35 Teile
Zu 100 Teilen dieser Komponente werden unter Rühren

HCFC 142b 3,75 Teile

gegeben.
Diese A-Komponente wird unter Rühren mit einem Scheibenrührer vermischt mit Desmodur^® N 3900 31,50 Teile und unter Umgebungsbedingungen in einer PTFE-Form innerhalb von 8 Stunden gehärtet.
Man erhält einen Elastomerverbund mit einer Außenschicht der Shore-00-Härte 75 und einer inneren weicheren Schicht der Shore-00-Härte 37 mit einer Rohdichte von 1,332 g/cm³. Bei Erwärmung auf 40°C verringert sich die Dichte auf 0,720 g/cm³ und das Volumen erhöht sich um 33%.
Beispiel 11
Eine Komponente A wird durch Vermischen mittels Turborührer hergestellt aus:

Polyether A1.1 92,20 Teile

Polyether A1.2 2,60 Teile

HD16 2,90 Teile

Quadrol^® 1,80 Teile

SO 0,50 Teile
Zu 100 Teilen dieser Komponente werden unter Rühren

FEA 1100 3,50 Teile

gegeben.
Diese A-Komponente wird unter Rühren mit einem Scheibenrührer vermischt mit Desmodur^® N 3900 27,50 Teile und unter Umgebungsbedingungen in eine Stahlform unter Druck von 1,3 bar gegeben, in die vor der Befüllung ein dünner Film von nanoskaligem Aluminiumoxidhydroxid (synthetisches Boehmit) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 8 nm gegeben wurde. In der Form wird bei Umgebungstemperatur innerhalb von 8 Stunden gehärtet.
Man erhält ein Elastomer mit einer äußeren Schicht aus einem Hybridpolymeren gemäß DE 10 2010 040 762 der Shore-A-Härte 47 mit der Dichte 1,352 g/cm³, die durch die Hybridstruktur gasdicht ist. Innerhalb der Außenschicht befindet sich ein weiches Elastomer der Shore-00-Härte 36. Bei Erwärmung auf 40°C erhöht sich das Volumen erhöht sich um 32%.
Die erfindungsgemäße Kontakteinlage wird an Hand von zeichnerischen Darstellungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen
1 eine schematische perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kontakteinlage,
2 eine Explosionsdarstellung der Kontakteinlage,
3 eine Schnittdarstellung der Kontakteinlage,
4 eine Schnittdarstellung der Kontakteinlage bei einem Fußkontakt,
5 eine Schnittdarstellung eines Fußes mit einer Kontakteinlage und
6 eine Schnittdarstellung eines Fußes mit gestützten Hohlräumen.
1 zeigt den Schichtaufbau einer Kontakteinlage in schematischer perspektivischer Darstellung. Auf einer Grundschicht 1 ist eine Funktionsschicht 2 mit elastischen Sperrschichten 4a und 4b angeordnet. Die Sperrschichten 4a und 4b umhüllen einen zwischen –27 und +89 Grad Celsius verdampfbare Flüssigkeiten [Füllkörper(flüssig) 9, siehe 3] enthaltenden elastomeren Formkörper 11. Auf der Funktionsschicht 2 ist als oberer Abschluss ein elastischer Überzug 3 angeordnet.
2 zeigt in einer Explosionsdarstellung die einzelnen Schichten 1, 2, 3, 4a und 4b der Kontakteinlage mit einer Kennzeichnung der orthopädisch relevanten Bereiche des Formkörpers 11 der Funktionsschicht 2. Die Sperrschichten 4a und 4b sind in dieser Darstellung als vom Formkörper 11 getrennt ausgebildete Schichten gezeigt. Alle Schichten können auf an sich bekannte Weise beispielsweise durch Verkleben miteinander verbunden werden. Eine andere Möglichkeit des Auf- bzw. Anbringens der Sperrschichten 4a und 4b besteht darin, während der Herstellung des Formkörpers 11 mittels des beschriebenen Polymerisationsverfahrens diese zu generieren oder anzubringen.
3 zeigt eine Schnittdarstellung der Kontakteinlage mit einer schematischen Darstellung von Füllkörpern(flüssig) 9, die sich im elastomeren Formkörper 11 der Funktionsschicht 2 befinden.
4 zeigt schematisch die Anpassung der Funktionsschicht 2 und des Überzuges 3 beim Wärmeübergang während eines hier nicht dargestellten Fußkontaktes mit der Kontakteinlage. Die Füllkörper(flüssig) 9 werden in Füllkörper(gasförmig) 10 überführt und vergrößern hierbei ihr Volumen. Die Funktionsschicht 2 dehnt sich in Richtung in der Fußsohle vorhandener Hohlräume 13 (5) aus.
5 zeigt eine Schnittdarstellung eines Fußes 12 mit der erfindungsgemäßen Kontakteinlage zum Zeitpunkt der Kontaktentstehung. Zwischen der Sohle des Fußes 12 und Formkörper 11, der die Füllkörper 9 enthält, befindet sich ein Hohlkörper 13.
In 6 ist schematisch die Anpassung des Formkörpers 11 an den Hohlraum 13 skizziert. Die beim bleibenden Kontakt des Fußes 12 aufgrund des Wärmeüberganges auf die Kontakteinlage entstandene Volumenvergrößerung durch die Verdampfung der Füllkörper(flüssig) 9 ist in eine Längsgewölbestützung 7 und eine Quergewölbestützung 6 gerichtet, während ein Druckentlastungsbereich 8 sich volumenmäßig nicht verändert hat. Die entstandenen Füllkörper(gasförmig) 11 füllen die Bereiche der Längsgewölbestützung 7 und der Quergewölbestützung 6 vollständig aus.
Bezugszeichenliste

1: Grundschicht
2: Funktionsschicht
3: Überzug
4a: Sperrschicht
4b: Sperrschicht
6: Quergewölbestützung
7: Längsgewölbestützung
8: Druckentlastungsbereich
9: Füllkörper(flüssig)
10: Füllkörper(gasförmig)
11: Formkörper
12: Fuß
13: Hohlraum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 69430956 T2 [0009]
DE 60111067 T2 [0009]
DE 102010040762 [0087]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

R. Herrington, K. Hock, Flexible Polyurethane Foams, Chapter 6, Dow Plastics, 1991 [0032]

Claims

Kontakteinlage für Fußsohlen mit einem Mehrschichtaufbau, mindestens umfassend eine Grundschicht (1), eine Funktionsschicht (2) und einen Überzug (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (2) einen Formkörper (11) aus Elastomeren auf der Basis von Polyurethanen und diesen umhüllende elastische Sperrschichten (4a, 4b) aufweist, wobei die Elastomere Füllkörper(flüssig) (9) mit einem Siedepunkt zwischen –27 und +89°C enthalten.
Kontakteinlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenverhältnis zwischen Elastomer und Füllkörper(flüssig) zwischen 1:10 und 10:1 beträgt.
Kontakteinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (11) durch Umsetzung einer A- und B-Komponente eines fluiden polymerisationsfähigen Reaktionsgemisches herstellbar ist, das enthält (A1) einen oder mehrere Polyetheralkohole der Hydroxylfunktionalität 2 bis 4 und der Molmasse 400 bis 7500 (A2) einen oder mehrere Kettenverlängerer in Form eines Diols mit einer Molmasse von 62 bis 600 oder eines Diamins der Molmasse 60 bis 1000 (A3) einen oder mehrere Katalysatoren zur Katalyse der Urethan und/oder Harnstoffreaktion (B) ein oder mehrere Triisocyanate der Molmasse 168 bis 600 in Form von trimerisierten Diisocyanaten oder Vorpolymerisaten aus Triolen und Diisocyanaten, wobei dem Reaktionsgemisch (A1, A2, A3) vor oder nach dem Reaktionsbeginn oder den Monomeren Flüssigkeiten oder Flüssigkeitsgemische (A4) mit einem Siedepunkt zwischen –27 und +89°C (A1, B1) oder weiteren einzelnen Reaktionspartnern (A2) vor dem Reaktionsbeginn zugesetzt werden, die Polymerisationstemperatur nicht höher als die Siedetemperatur der zugesetzten Flüssigkeit und/oder der Druck größer als der Dampfdruck der Flüssigkeit sind, und wobei die katalytisch gesteuerte Umsetzung innerhalb von 3 min bis 72 Stunden durchgeführt wird.
Kontakteinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (11) durch Umsetzung einer A- und B-Komponente eines fluiden polymerisationsfähigen Reaktionsgemisches herstellbar ist, das enthält 80 bis 98 Teile A1, 1,9 bis 19,8 Teile A2, 0,001 bis 0,65 Teile A3, 0,1 bis 20 Teile A4 und 20 bis 75 Teile B.
Kontakteinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (A4), die zugesetzt wird, aus den Verbindungen Methyl-isopropylether, Ameisensäuremethylester, 2-Methylbutan, 2-Chlorpropen-1, Cyclopentan, Dichlordifluormethan, 1,1,1,3,3-Pentafluorbutan, 1,1,1,3,3,3-Hexafluorbuten-2 (FEA 1100), 1,1-Dichlor-1-fluorethan, 1,1-Difluor-1-chlorethan (HCFC 22), Tetramethylsilan, 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan, Isopentan, Cyclopentan und/oder n-Pentan ausgewählt ist.
Kontakteinlage nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (A4) in mindestens einen feinteiligen Feststoff eingebracht oder an diesen adsorbiert wird und dann der Reaktionsmischung oder vorher den Reaktionsteilnehmern beigemischt wird.
Kontakteinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Feststoffe Zeolithe, Diatomeenerde, Metalloxide, Metallhydroxide, Metalloxidhydroxide, Schichtsilikate, Halbmetalloxide, Halbmetalloxidhydroxide und/oder Metallmischoxide eingesetzt werden.
Kontakteinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (2) herstellbar ist, durch die Umsetzung in einem formgebenden Reaktionsraum, wobei der entstehende Formkörper (11) aus füllstoffhaltigen Elastomeren während der Umsetzung oder danach flüssigkeits- und/oder gasdichte Sperrschichten (7) erhält.
Kontakteinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (2) flächenmäßig mit der Grundschicht (1) und dem Überzug (3) deckungsgleich ist.
Kontakteinlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (2) flächenmäßig in einem oder mehreren Teilbereichen zwischen der Grundschicht (1) und dem Überzug (3) angeordnet ist.