DE102015202013B4

DE102015202013B4 - Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteils, Kunststoffformteil und Schuh

Info

Publication number: DE102015202013B4
Application number: DE102015202013.4A
Authority: DE
Inventors: Huu Minh Tru Le; Christopher Edward Holmes; Christopher Robertson; Maximilian Philipp Kurtz; Victor Romanov
Original assignee: Adidas AG
Current assignee: Adidas AG
Priority date: 2015-02-05
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2035-02-06
Also published as: CN112917804A; JP2022183212A; JP2016141153A; EP4302958A2; US11470913B2; CN112917804B; US20160227876A1; JP2021098034A; EP3053732A1; EP4302958A3; JP7157190B2; EP3698949B1; US10645992B2; CN105856483A; CN112917803A; EP3698949A1; US20230000204A1; JP2019115704A; EP3053732B1; JP6530324B2

Abstract

Verfahren (100) zur Herstellung eines Kunststoffformteils, insbesondere eines Dämpfungselements für Sportbekleidung, aufweisend:
a. Beladen einer Form (110) mit einem ersten Material, welches Partikel (120) eines expandierten Materials aufweist; und
b. Verschmelzen der Oberflächen der Partikel (120) durch Zuführen von Energie,
c. wobei die Energie in Form zumindest eines elektromagnetischen Feldes (130; 135; 140) zugeführt wird,
d. wobei den Partikeln (120) in einem ersten Teilbereich (150) der Form (110) mehr Energie zugeführt wird als in einem zweiten Teilbereich (155) der Form (110).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteils, insbesondere eines Dämpfungselements für Sportbekleidung, ein mit einem solchen Verfahren hergestelltes Kunststoffformteil, beispielsweise eine Sohle oder einen Teil einer Sohle für einen Schuh, sowie einen Schuh mit einer solchen Sohle.
Stand der Technik
Kunststoffformteile spielen heutzutage in vielen Bereichen der Technik und des Alltags eine wesentliche Rolle. Beispielhaft seien hier die Luft- und Raumfahrt- sowie die Fahrzeugindustrie genannt. Dort können Kunststoffformteile zum Beispiel als Aufprallschutzelemente, z.B. Stoßfänger, Verwendung finden oder sie können zur Herstellung von Paneel-Elementen, Sitzschalen, Armlehnen, usw. herangezogen werden. Kunststoffformteile können auch in der Verpackungsindustrie Anwendung finden, beispielsweise um sensible und leicht zerstörbare Waren für den Versand zu verpacken.
In all diesen exemplarisch angeführten Anwendungsbereichen ist es von Vorteil, wenn die Kunststoffformteile ein möglichst geringes Gewicht aufweisen und dennoch ausreichend stabil sind. Insbesondere bei Kunststoffformteilen, die dem Aufprallschutz oder der sicheren Verpackung von Waren dienen, sollten Kunststoffformteile zudem gute Dämpfungs- und Absorptionseigenschaften bezüglich Schlägen oder Stößen aufweisen. In diesem Zusammenhang sind aus dem Stand der Technik geschäumte Kunststoffmaterialien, wie beispielsweise expandiertes Polystyrol - z.B. erhältlich von der BASF unter den Handelsnamen Styropor® oder Styrodur® - bekannt.
Die Verwendung expandierter Kunststoffmaterialien hat auch bei der Herstellung von Dämpfungselementen für Sportbekleidung Einzug gefunden, wie zum Beispiel zur Herstellung von Schuhsohlen für Sportschuhe. Insbesondere die Verwendung von Partikeln aus expandiertem thermoplastischem Polyurethan (eTPU), welche durch Zuführung von Wärme in Form von Wasserdampf verschmolzen oder durch die Verwendung eines Bindemittels miteinander verbunden werden, wie in der DE 10 2012 206 094 A1 und der DE 10 2011 108 744 A1 beschrieben, wurde hierfür in Betracht gezogen. Die Verwendung von Partikeln aus eTPU hat sich als vorteilhaft herausgestellt, um Schuhsohlen oder Sohlenteile mit einem geringen Gewicht, einer gute Temperaturstabilität und geringen Hysterese-Verlusten bezüglich der zur Deformation der Sohle während des Laufens aufgewendeten Energie bereitzustellen.
Zudem zeigt die DE 10 2013 002 519 A1 erweiterte Möglichkeiten zur Herstellung von Dämpfungselementen für Sportbekleidung aus solchen Partikeln auf, etwa durch Beladen einer Form mit den Partikeln mit Hilfe eines Flüssigkeits- oder Dampfstroms.
Die DE 196 54 860 A1 betrifft die teilweise Befüllung von Formteilautomaten mit Kunststoffschaum-Beads.
Die DE 10 2004 049 060 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Polymerschaumpartikeln.
Die AT 505 333 A1 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils.
Gemäß der DE 196 48 804 A1 werden Stoßstangen und dergleichen für Pkw aus einer Verformungsschicht aus weichem Kunststoffschaum und einer aufprallseitig angeordneten, härteren Kraftübertragungsschicht aus Kunststoffschaum hergestellt.
Die DE 196 33 467 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern aus Kunststoff.
Den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist jedoch gemeinsam, dass die Verarbeitung des Ausgangsmaterials zu formstabilen und qualitativ hochwertigen Formteilen oft nur bis zu einer gewissen Dicke oder einer gewissen Packungsdichte möglich ist, was bedeutet, dass die möglichen Formen herstellbarer Formteile eingeschränkt sein können. Dies ist dadurch bedingt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren das Einbringen von Bindermaterial oder Wärmeenergie in das Innere der Formteile voraussetzen. Dies ist bei einem flüssigen Bindermaterial oder bei durch Wasserdampf zugeführter Wärmeenergie bei dickeren Formteilen nur bedingt möglich und / oder kann zu Fehlstellen führen, da „Kanäle“ oder „Einfüllöffnungen“ in dem Formteil vorgesehen sind, um dem Binder oder dem Wasserdampf ein gleichmäßiges Durchringen des Ausgangsmaterials innerhalb der Form zu ermöglichen. Gerade bei der Verwendung von Wasserdampf als Energieträger stellt es sich zudem als nachteilhaft heraus, dass ein Großteil der in dem Wasserdampf gespeicherten Energie in der Form verlorengehen kann, anstatt den Partikeln / Partikeloberflächen zugeführt zu werden. Dies kann zum einen eine lange Vorheizphase von Nöten machen, bis die Form auf eine Sättigungstemperatur aufgeheizt ist, und zum anderen die Stabilisierung und Abkühlung des verschmolzenen Formteils verzögern, da die Form eine große Wärmeenergiemenge gespeichert haben kann, die das Abkühlen hinauszögert. Dies kann das Verfahren langwierig und sehr energieineffizient machen.
Es ist daher eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, verbesserte Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen, insbesondere von Dämpfungselementen für Sportbekleidung, bereitzustellen, die auch die Herstellung komplex geformter Kunststoffformteile mit ggf. größerer Dicke und Packungsdichten erlauben, ohne dass dabei die Qualität der fertigen Formteile signifikant leidet. Ferner soll der Herstellungsaufwand möglichst gering und die Herstellungs- und Abkühldauer möglichst kurz gehalten werden und das Verfahren soll ferner möglichst energieeffizient sein und ohne giftige oder umweltschädigende Stoffe auskommen.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird zumindest teilweise gelöst durch ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1. Weitere Ausführungsformen der beanspruchten Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteils, insbesondere eines Dämpfungselements für Sportbekleidung, bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Beladen einer Form mit einem ersten Material, welches Partikel eines expandierten Materials aufweist, und ein Verschmelzen der Oberflächen der Partikel durch Zuführen von Energie. Die Energie wird in Form zumindest eines elektromagnetischen Feldes zugeführt.
Die Verwendung eines oder mehrerer elektromagnetischer Felder zur Zuführung von Energie zu den Partikeln erlaubt, Kunststoffformteile verschiedenster Dicken und auch komplexer Geometrien herzustellen, da das Zuführen der Energie nicht an irgendeine Art von Materialtransport, z.B. das Einbringen eines Binders oder Wasserdampfes, geknüpft ist. Das zumindest eine elektromagnetische Feld kann dabei so gewählt sein, dass es die mit den Partikeln befüllte Form im Wesentlichen gleichmäßig durchdringt und dabei allen Partikeln einen im Wesentlichen konstanten Energiebetrag zuführt, sodass ein homogenes und gleichbleibendes Verschmelzen der Partikeloberflächen über das gesamte Kunststoffformteil und in allen Tiefen des Formteils erreicht wird. Oder das zumindest eine elektromagnetische Feld wird so gewählt, dass das Zuführen von Energie an die in der Form angeordneten Partikel lokal variiert, wie im Folgenden noch detaillierter beschrieben wird. Hierdurch kann die Art und Stärke des Verschmelzens der Partikeloberflächen lokal beeinflusst werden. Insbesondere kann das Verschmelzen der Partikeloberflächen in Bereichen im Inneren des Kunststoffformteils unabhängig vom Verschmelzen der Partikeloberflächen an der Oberfläche des Kunststoffformteils gesteuert werden usw.
Es sein an dieser Stelle angemerkt, dass der Klarheit wegen im Rahmen dieser Anmeldung jeder Art der Energiezuführung sprachlich ein eigenes elektromagnetisches Feld zugeordnet wird. Wenn deshalb von „zumindest einem elektromagnetischem Feld“ gesprochen wird, so kann dies bedeuten, dass zumindest eine Energiequelle vorhanden ist, welche die Energie für das Verschmelzen in Form „ihres elektromagnetischen Feldes“ zuführt. Es ist jedoch auch möglich, dass mehrere Energiequellen eingesetzt werden oder eine Energiequelle kann Strahlung verschiedener Frequenzen emittieren usw., sodass in diesen Fällen (sprachlich) von mehreren elektromagnetischen Feldern gesprochen wird. Diese Felder überlagern sich an einem gegebenen Punkt im Raum dann zu dem physikalischen elektromagnetischen Feld an diesem Punkt im Raum.
Die Partikel können zufällig angeordnet sein. Die Partikel oder zumindest einige der Partikel können jedoch auch zueinander ausgerichtet oder anderweitig willentlich in der Form angeordnet sein.
Die Partikel können beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: expandiertes thermoplastisches Polyurethan (eTPU), expandiertes Polyamid (ePA), expandiertes Polyetherblockamid (ePEBA). Kunststoffformteile, die Partikel aus einem oder mehreren der oben genannten Materialien aufweisen, zeichnen sich durch besonders gute Dämpfungseigenschaften und eine besonders gute Elastizität und Energierückgabe aus und sie können gleichzeitig sehr leicht gefertigt werden. Ihre Eigenschaften können auch in einem großen Maße temperaturunabhängig sein.
Möglich ist ferner, dass die Partikel ein energieabsorbierendes Material aufweisen, welches die durch das zumindest eine elektromagnetische Feld zugeführte Energie absorbiert, sodass das energieabsorbierende Material zum Verschmelzen der Oberflächen der Partikel beiträgt.
Das energieabsorbierende Material kann dazu dienen, die pro Zeiteinheit von den Partikeln aus dem elektromagnetischen Feld absorbierte Energiemenge zu erhöhen. Dies kann die Herstellung des Kunststoffformteils beschleunigen und energieeffizienter machen. Auch kann ein energieabsorbierendes Material dazu verwendet werden, die Menge an absorbierter Energie und damit den Grad, zu dem die Partikeloberflächen miteinander verschmelzen, lokal zu beeinflussen wie weiter unten noch detaillierter diskutiert wird.
Sofern es lediglich auf den Oberflächen der Partikel aufgebracht wird, kann die Verwendung des energieabsorbierenden Materials ferner den Vorteil haben, dass die Partikel lediglich an ihren Oberflächen miteinander verschmolzen werden, während das elektromagnetisch Feld das Innere der Partikel durchdringt, ohne dort merklich Energie abzulagern, sodass die Zellstruktur und damit die elastischen Eigenschaften der Partikel in ihrem Inneren weitestgehend unverändert bleiben können.
Die Partikel können vor dem Beladen der Form mit dem energieabsorbierenden Material versehen werden.
Vor Einbringen in die Form können die Partikel beispielsweise in dem energieabsorbierenden Material in einem Vorratsbehälter gelagert werden und / oder mit dem energieabsorbierenden Material vermischt, überzogen, darin eingeweicht oder damit imprägniert werden, usw. Das energieabsorbierende Material kann den Partikeln z.B. in einer Zuleitung, welche zum Beladen der Form mit den Partikeln verwendet wird, zugegeben werden. Dies kann eine dosierte Zugabe des energieabsorbierenden Materials erlauben, sodass die Menge an energieabsorbierendem Material pro Partikel während des Beladens der Form eingestellt und variiert werden kann.
Das energieabsorbierende Material kann beispielsweise Wasser aufweisen.
Wasser ist besonders günstig, umweltschonend und leicht zu handhaben und hat ferner den Vorteil, dass es mit den Partikeln keine ungewollte chemische Reaktion eingeht, die beispielsweise die Oberfläche oder die Zellstruktur oder die Optik der Partikel ungewollt beeinflusst.
Möglich ist auch, dass das energieabsorbierende Material ein Metall aufweist.
Metall, beispielsweise in Form eines Metallpulvers, kann vorteilhaft sein, da es ein besonders hohes Maß an Energie aus dem zumindest einen elektromagnetischen Feld absorbieren kann, wobei es gleichzeitig sehr gut handzuhaben und zu dosieren ist. Ferner kann ein Metall, falls gewünscht, auch der Beeinflussung der Optik des Kunststoffformteils dienen, beispielsweise um dem Kunststoffformteil einen metallischen Glanz zu verleihen.
Die Energie kann beispielsweise in Form von Strahlung im Mikrowellenbereich, d.h. mit einer Frequenz im Bereich von 300 MHz - 300 GHz, zugeführt werden.
Mikrowellengeneratoren sind im Handel erhältlich und sind mit verhältnismäßig geringem Aufwand in eine Herstellungsvorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu implementieren. Zudem kann es möglich sein, durch eine geeignete Vorrichtung die Mikrowellenstrahlung im Wesentlichen auf die Kavität der Form, in welche die Partikel des expandierten Materials geladen wurden, zu fokussieren, sodass die Energieeffizienz des Verfahrens erhöht wird. Ferner lässt sich die Intensität und die Frequenz der Mikrowellenstrahlung auf einfache Art und Weise verändern und den jeweiligen Anforderungen anpassen.
Die Energie kann auch in Form von Strahlung im Radiofrequenzbereich, d.h. mit einer Frequenz im Bereich von 30 kHz - 300 MHz, zugeführt werden.
Auch Radiofrequenzgeneratoren sind im Handel erhältlich und können leicht in eine Herstellungsvorrichtung implementiert werden. Auch Radiofrequenzstrahlung lässt sich auf entsprechende Teile der Herstellungsvorrichtung fokussieren und in ihrer Intensität und Frequenz den Erfordernissen anpassen.
Es ist auch möglich, dass die Energie in Form von Strahlung in einem anderen Frequenzbereich als den oben genannten Frequenzbereichen zugeführt wird.
Als ein spezifisches Beispiel kann die Energie in Form von Infrarot(IR)-Strahlung zugeführt wird. Auch die Verwendung von Ultraviolett(UV)-Strahlung kann in Betracht gezogen werden.
Es ist ferner möglich, dass die Energie durch elektromagnetische Induktion zugeführt wird.
Elektromagnetische Induktion beschreibt die Erzeugung eines elektrischen Feldes durch eine zeitliche Variation des magnetischen Flusses. Somit wird auch im Falle der elektromagnetischen Induktion Energie in Form eines zeitlich variierenden elektromagnetischen Feldes zugeführt. Elektromagnetische Induktion kann insbesondere dann verwendet werden um die Partikeloberflächen zu verschmelzen, wenn die Partikel oder deren Oberflächen ein Material aufweisen oder mit einem Material beschichtet sind, das eine gewisse elektrische Leitfähigkeit aufweist. Dann kann das durch die elektromagnetische Induktion erzeugte elektrische Feld Ströme in diesem Material erzeugt, welche die Partikeloberflächen aufheizen. Dies kann ein selektives und lokal fokussiertes Zuführen von Energie erlauben. Somit kann der Grad des Verschmelzens der Partikel an ihren Oberflächen, auch für im Inneren des Kunststoffformteils gelegene Partikel, sehr genau beeinflusst und gesteuert werden.
Ob die Verwendung von Strahlung im Mikrowellenbereich, Strahlung im Radiofrequenzbereich oder elektromagnetische Induktion vorteilhafter ist, kann beispielsweise davon abhängen, aus welchem Material die Form geformt ist. Vorzugsweise wird diejenige Variante gewählt, bei der die Form den kleinstmöglichen Energiebetrag aus dem verwendeten elektromagnetischen Feld oder den verwendeten Feldern absorbiert. Selbstverständlich können auch Kombinationen der oben erwähnten Möglichkeiten Anwendung finden.
Gemäß dem beanspruchten Verfahren wird den Partikeln in einem ersten Teilbereich der Form mehr Energie zugeführt als in einem zweiten Teilbereich der Form.
Hierdurch lassen sich in dem Kunststoffformteil verschiedene Teilbereiche erzeugen, die sich in ihrer jeweiligen Dichte, Steifigkeit, Atmungsaktivität, Flexibilität, Elastizität, Haptik, Optik oder bezüglich anderer Eigenschaften unterscheiden, wobei gegebenenfalls dasselbe Ausgangsmaterial verwendet werden kann, was die Herstellung erleichtern könnte.
In diesem Dokument bezeichnet die Menge an Energie, welche den Partikeln zugeführt wird, vorzugsweise diejenige Menge an Energie, welche von den Partikeln tatsächlich aus dem elektromagnetischen Feld oder den elektromagnetischen Feldern absorbiert wird.
Beispielsweise kann den Partikeln in einem ersten Teilbereich der Form Energie mit einem elektromagnetischen Feld mit einer ersten Frequenz zugeführt werden und in einem zweiten Teilbereich der Form mit einem elektromagnetischen Feld mit einer zweiten Frequenz, wobei sich die zweite Frequenz von der ersten Frequenz unterscheidet.
Beispielsweise kann den Partikeln in dem ersten Teilbereich der Form Energie mit elektromagnetischer Strahlung einer höheren Frequenz zugeführt werden als in dem zweiten Teilbereich der Form. Hierbei können beide Strahlungsarten mit ihren verschiedenen Frequenzen beispielsweise einer einzigen Strahlungsquelle entstammen oder es können separate Strahlungsquellen verwendet werden, die jeweils Strahlung mit einer der beiden Frequenzen emittieren. Eine Verallgemeinerung auf mehrere Strahlungsarten mit mehr als zwei verschiedenen Frequenzen ist auch möglich.
Ferner ist es möglich, dass die Intensität der Strahlung (oder der verschiedenen Strahlungsarten) lokal in verschiedenen Bereichen der Form variiert und dass auf diese Weise der Grad des Verschmelzens der Partikeloberflächen beeinflusst werden kann.
Es ist ferner möglich, dass die durchschnittliche Menge an energieabsorbierendem Material pro Partikel in der Form variiert.
Dies stellt eine Möglichkeit dar, die Menge an Energie, welche den Partikeln zugeführt wird (d.h. die Menge an Energie, welche von den Partikeln tatsächlich absorbiert wird) lokal zu beeinflussen, welche komplementär ist zu den oben aufgezählten Optionen des Veränderns der Eigenschaften des elektromagnetischen Felds oder der Felder. Es ist beispielsweise möglich, dass vor dem Beladen der Form eine gewisse Menge Partikel mit unterschiedlichen Mengen an energieabsorbierendem Material vorgemischt wird, und die verschiedenen Mischungen dann gemäß dem gewünschten Grad an Verschmelzung in den verschiedenen Teilbereichen der Form positioniert werden. Oder das energieabsorbierende Material kann während des Beladens der Form, beispielsweise in einer Zuleitung, dosiert den Partikeln beigemengt werden, wodurch der Gehalt an energieabsorbierendem Material der in die Form eingefüllten Partikel variiert werden kann.
Ferner kann die Form auch mit einem zweiten Material beladen werden, welches durch das zumindest eine elektromagnetische Feld im Wesentlichen unverändert bleibt.
Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Material handeln, welches das elektromagnetische Feld durchdringt, ohne in einem merklichen Maße von dem Material absorbiert zu werden. Insbesondere kann das zweite Material frei von energieabsorbierendem Material sein. Im Wesentlichen unverändert kann bedeuten, dass das zweite Material nicht schmilzt oder anschmilzt oder weicher oder härter wird.
Das zweite Material kann beispielsweise ebenfalls Partikel eines expandierten Materials aufweisen, insbesondere Partikel aus eTPU, ePA und / oder ePEBA.
Somit kann ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren es erlauben, aus einem einzigen Grundmaterial ein Kunststoffformteil herzustellen, welches sowohl Teilbereiche aufweist, die z.B. stark verschmolzen und / oder steifer und /oder luftundurchlässig sind, als auch Teilbereiche, die einen losen Verbund der Partikel aufweisen, so dass das Kunststoffformteil dort eine geringere Steifigkeit aber höhere Atmungsaktivität aufweisen kann, usw.
Die Partikel des zweiten Materials können zufällig angeordnet sein. Oder die Partikel oder zumindest einige der Partikel des zweiten Materials können zueinander ausgerichtet oder anderweitig willentlich in der Form angeordnet sein.
Ein Verhältnis der Menge an Energie, welche von dem ersten Material absorbiert wird, zu der Gesamtmenge an Energie, welche von dem ersten Material und der Form absorbiert wird, kann im Bereich von 1,0 - 0,2 liegen, oder es kann im Bereich von 1,0 - 0,5 liegen, oder es kann sogar im Bereich von 1,0 - 0,8 liegen.
Für den Fall, dass ein zweites Material (und ggf. sogar weitere Materialien) in die Form geladen wird, so können sich die oben genannten Bereiche auf das Verhältnis der Menge an Energie, welche von dem ersten Material absorbiert wird, zu der Gesamtmenge der von allen Materialien innerhalb der Form absorbierten Energie plus der von der Form absorbierten Energie beziehen.
Wie bereits mehrfach erwähnt kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren es erlauben, Energie gezielt Bereichen zuzuführen, wo sie zum Verschmelzen der Partikeloberflächen benötigt wird. Insbesondere kann es durch eine geeignete Wahl der für die Form verwendeten Materialien möglich sein zu erreichen, dass die Form nur eine unwesentliche Menge an Energie aus dem elektromagnetischen Feld absorbiert. Dies macht zum einen das Herstellungsverfahren energieeffizienter. Es kann auch helfen zu vermieden, dass sich die Form merklich aufheizt, was wiederum den Abkühlprozess deutlich verkürzen kann. Auch ein Vorheizen der Form kann vermieden werden. Die oben genannten Verhältnisse der Menge an Energie, welche von dem ersten Material mit den Partikeln absorbiert wird, zu der Gesamtmenge an Energie, welche von allen Materialien in der Form und der Form selbst absorbiert wird, haben sich dabei als realistisch herausgestellt.
Irgendein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zur Formherstellung kann zur Konstruktion einer Form zur Benutzung in einem hierin beschriebenen Verfahren verwendet werden.
Eine Form kann beispielsweise ein Epoxidharz aufweisen, im Ganzen oder in einem Teil.
Die Verwendung eines Epoxidharzes kann auch die Herstellung von Formen mit komplexer dreidimensionaler Geometrie begünstigen. Zudem kann ein Epoxidharz elektrisch nicht-leitend bereitgestellt werden, sodass beispielsweise ein Aufheizen der Form oder von Teilen einer Form vermieden oder verringert werden kann. Eine Form oder Teile einer Form aus Epoxidharz können auch im Grunde nicht-absorbierend für elektromagnetische Strahlung bereitgestellt werden.
Einen weiteren Aspekt der Erfindung bildet ein Kunststoffformteil, insbesondere ein Dämpfungselement für Sportbekleidung, hergestellt mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Schuh, insbesondere einen Sportschuh, mit einem solchen Dämpfungselement. Der Schuh kann beispielsweise ein Laufschuh sein.
Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zur Herstellung eines solchen Kunststoffformteils lassen sich die Eigenschaften des hergestellten Kunststoffformteils selektiv und lokal beeinflussen, ohne dass hierfür ein aufwändiger Aufbau der Herstellungsvorrichtung von Nöten ist. Ferner kann die Herstellung energieeffizient und umweltfreundlich sein und sie kann in verhältnismäßig geringer Zeit abgeschlossen werden. Somit kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für die Verwendung in der Massenproduktion geeignet sein, beispielsweise für die Herstellung von Schuhen mit Sohlen oder Sohlenteilen, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden. Außerdem kann das Verfahren in einem großen Maße automatisiert werden und verschiedenartige Kunststoffformteile können mit einer einzigen Herstellungsvorrichtung hergestellt werden, beispielsweise indem die Frequenz, Intensität, Dauer der Bestrahlung, Fokussierung und andere Eigenschaften des elektromagnetischen Feldes oder der Felder den jeweiligen Vorgaben für jedes Kunststoffformteil angepasst werden.
Figurenliste
Mögliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren weiter beschrieben:

1a-i: Schematische Darstellung von Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.

Detaillierte Beschreibung möglicher Ausführungsformen
Mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung hauptsächlich mit Bezug zu Dämpfungselementen für Sportbekleidung, insbesondere Sohlen für Schuhe, beschrieben. Es wird jedoch betont, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann sie auch vorteilhafte Anwendung finden bei Kunststoffformteilen für die Automobilindustrie, z.B. zur Herstellung von Stoßfänger, Kotflügeln, Paneel-Elementen, Sitzschalen oder Armlehnen, bei Kunststoffformteilen für die Luft- oder Raumfahrtindustrie, bei Kunststoffformteilen für die Verpackungsindustrie, bei Kunststoffformteilen für Sportgeräte, usw.
Zudem wird darauf hingewiesen, dass im Folgenden lediglich Ausführungsformen der Erfindung in mehr Detail beschrieben werden können. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass die im Bezug zu diesen spezifischen Ausführungsformen beschriebenen optionalen Verfahrensschritte und möglichen Modifikation im Rahmen der Erfindung auch modifiziert und auf eine andere Weise miteinander kombiniert werden können und dass einzelne Schritte oder optionale Merkmale des Verfahrens auch weggelassen werden können, sofern diese jeweils entbehrlich erscheinen. Um Redundanzen zu vermeiden wird deshalb auf die Ausführungen in den vorhergehenden Abschnitten verwiesen, welche auch für die nun folgende detaillierte Beschreibung Gültigkeit bewahren.
Die 1a-i illustrieren Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zur Herstellung eines Kunststoffformteils. Es handelt sich dabei um schematische Darstellungen, sodass die in den 1a-i gezeigten Verhältnisse nicht den tatsächlichen Verhältnissen in einer lebensechten Anwendung des Verfahrens 100 entsprechen müssen. Vielmehr dienen die 1a-i dazu, dem Fachmann den Umfang der vorliegenden Erfindung einschließlich möglicher Ausgestaltungsoptionen und Modifikationen des Verfahrens 100 aufzuzeigen, sowie die verschiedenen Möglichkeiten, das Verfahren 100 gemäß einem vorgegebenen Satz an Anforderungen anzupassen.
Das Verfahren 100 umfasst zunächst den Schritt des Beladens einer Form 110 mit einem ersten Material, welches Partikel 120 eines expandierten Materials aufweist, wie in 1a gezeigt.
Die Form 110 kann beispielsweise zwei oder mehrere Formteile 112, 113 aufweisen, die zueinander beweglich sein können. Die Form 110 umschließt dabei eine Kavität 115, deren Gestalt dem herzustellenden Kunststoffformteil entspricht.
Beispielsweise können die Form 110 oder die Formteile 112, 113 ein Epoxidharz aufweisen. Die Verwendung von Epoxidharz für die Herstellung der Form 110 oder der Formteile 112, 113 kann es ermöglichen, Formen 110 bereitzustellen, die eine Kavität 115 mit einer sehr komplexen dreidimensionalen Geometrie aufweisen. Somit lassen sich auch komplex geformte Kunststoffformteile mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren 100 fertigen.
Das Beladen der Form 110 mit dem ersten Material, welches die Partikel 120 des expandierten Materials aufweist, kann beispielsweise über eine Zuleitung 118 erfolgen, die über eine Einlassöffnung mit der Kavität 115 der Form 110 verbunden ist. Möglich ist insbesondere auch, dass das Beladen über mehrere Zuleitungen und Einlassöffnungen erfolgt. Zusätzlich oder alternativ kann das Beladen auch dadurch erfolgen, dass die bewegbaren Formteile 112, 113 der Form 110 zunächst voneinander weg bewegt werden, so dass sich zwischen den Formteilen 112, 113 eine oder mehrere Öffnungen ergeben, durch die das Beladen erfolgen kann (diese Option ist in den Figuren nicht explizit dargestellt). Nachdem das Beladen der Form 110 abgeschlossen ist, können die bewegbaren Formteile 112, 113 zusammengefahren und / oder die Einlassöffnung(en) geschlossen werden, so dass die Kavität 115 einen abgeschlossenen Formraum bildet. 1b zeigt die geschlossene Form 110 beladen mit dem ersten Material mit den Partikeln 120 des expandierten Materials.
Die Partikel 120 können zufällig angeordnet sein. Die Partikel 120 oder zumindest einige der Partikel 120 können jedoch auch zueinander ausgerichtet sein oder anderweitig willentlich in der Form 110 angeordnet sein.
Die Partikel 120 können dabei beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: expandiertes thermoplastisches Polyurethan (eTPU), expandiertes Polyamid (ePA) und / oder expandiertes Polyetherblockamid (ePEBA). Das erste Material kann nur eine Sorte von Partikeln 120 aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass das erste Material, mit dem die Form 110 beladen wird, eine Mischung aus verschiedenartigen Partikel 120 aufweist. Beispielsweise können sich die Partikel 120 in ihrer Gestalt, Größe, Farbe, Dichte und / oder Kombinationen hieraus sowie in ihrem jeweiligen expandierten Material unterscheiden.
Es ist auch möglich, dass die Partikel 120 ein energieabsorbierendes Material aufweisen, das die Energie, die - wie unten noch genauer beschrieben - durch zumindest ein elektromagnetisches Feld zugeführt wird, absorbiert, und das damit zum Verschmelzen der Oberflächen der Partikel 120 beiträgt. Dieses energieabsorbierende Material kann den Partikeln 120 beispielsweise vor dem Beladen der Form 110 zugefügt worden sein. Beispielsweise können die Partikel 120 vor Beladen der Form 110 mit dem energieabsorbierenden Material versehen worden sein, indem sie darin gelagert oder mit diesem vermengt worden sind. Es ist auch möglich, dass das energieabsorbierende Material den Partikeln 120, wie in 1a gezeigt, während des Beladens der Form 110 zugefügt wird, beispielsweise über eine Zuführung 119 in der Zuleitung 118.
Im einfachsten Falle werden die Partikeln 120 dabei mit einer gleichbleibenden Menge an energieabsorbierendem Material versehen. D.h., die Menge an energieabsorbierendem Material ist für alle Partikel 120 im Wesentlichen gleich. „Im Wesentlichen gleich“ kann dabei bedeuten, soweit die zur Zugabe des energieabsorbierenden Materials gewählte Verfahrensweise und die Schwankungen in den Abmessungen der Partikel 120 dies erlauben. In diesem Falle kann also eine im Wesentlichen homogene Verteilung des energieabsorbierenden Materials innerhalb des ersten Materials mit den Partikeln 120 vorliegen.
Es ist jedoch auch möglich, dass die zugegebene Menge an energieabsorbierendem Material pro Partikel 120 innerhalb der Form 110 variiert.
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass vor Beladen der Form 110 Gemische von Partikeln 120 und energieabsorbierendem Material vorbereitet werden, die jeweils einen unterschiedlichen Gehalt an energieabsorbierendem Material aufweisen, und mit denen die Form 110 entsprechend der gewünschten Verteilung des energieabsorbierenden Materials innerhalb der Form 110 nachfolgend beladen wird. Oder die über die Zuführung 119 zugegebene Menge an energieabsorbierendem Material wird während des Beladens der Form 110 entsprechend variiert.
Durch eine variierende Menge des energieabsorbierenden Materials kann dabei die Menge an Energie, die den Partikel 120 durch das elektromagnetische Feld zugeführt wird (der Schritt des Zuführens der Energie in Form von zumindest einem elektromagnetischen Feld wird unten noch weiter erläutert), d.h. die Menge, die von den Partikeln tatsächlich absorbiert wird, lokal beeinflusst werden. Beispielsweise kann die Energiemenge, die von den Partikeln aus dem elektromagnetischen Feld absorbiert wird, proportional zur Menge an energieabsorbierendem Material sein, die ein gegebenes Partikel 120 aufweist. Die Energiemenge, die ein Partikel 120 absorbiert, kann wiederum Einfluss darauf haben, wie stark die Oberfläche des Partikels 120 mit den Oberflächen seiner Nachbarpartikel verschmilzt. Beispielsweise kann die Oberfläche eines Partikels 120 umso stärker mit den Oberflächen der Nachbarpartikel verschmelzen, je mehr Energie dem Partikel 120 zugeführt und von diesem absorbiert wird.
1C illustriert beispielsweise einen Fall, in dem die Form 110 mit drei Schichten 122, 123 und 124 von Partikeln 120 beladen ist, wobei die drei Schichten 122, 123 und 124 jeweils eine andere Menge an energieabsorbierendem Material pro Partikel 120 aufweisen. Im hier gezeigten Fall weist die untere Schicht 122 die größte Menge an energieabsorbierendem Material pro Partikel 120 auf und die obere Schicht 124 die kleinste Menge. Wie bereits erwähnt, kann die Menge an energieabsorbierendem Material pro Partikel 120 jedoch auch anderweitig innerhalb der Form 110 variieren, um den gewünschten Grad der Verschmelzung der Oberflächen der jeweiligen Partikel 120 lokal einzustellen.
Das energieabsorbierende Material kann beispielsweise Wasser aufweisen oder aus Wasser bestehen, oder es kann aus einem Material bestehen, welches ein Metall aufweist, beispielsweise ein Metallpulver wie Eisenfeilspäne. Die Wahl des energieabsorbierenden Materials kann davon abhängen, auf welche Art und Weise die Energie, die zum Verschmelzen der Oberflächen der Partikel 120 führt, zugeführt wird.
Das Verfahren 100 umfasst nämlich in einem weiteren Schritt das Verschmelzen der Oberflächen der Partikel 120 durch Zuführen von Energie, wobei die Energie in Form zumindest eines elektromagnetischen Feldes 130, 140 zugeführt wird.
Beispielsweise kann die Energie in Form elektromagnetischer Strahlung 130 zugeführt werden, wie beispielsweise in 1d gezeigt. Die Strahlung 130 kann dabei von einer Strahlungsquelle 131 emittiert werden.
Bei der Strahlung 130 kann es sich beispielsweise um Strahlung 130 im Mikrowellenbereich handeln, d.h. Strahlung mit einer Frequenz im Bereich von 300 MHz bis 300 GHz. Die Strahlung 130 kann auch Strahlung im Radiofrequenzbereich sein, das heißt Strahlung mit einer Frequenz im Bereich von 30 kHz bis 300 MHz.
Es ist ferner möglich, dass die Energie in Form von Strahlung 130 in einem anderen Frequenzbereich als den eben genannten Frequenzbereichen zugeführt wird. Als ein spezifisches Beispiel kann die Energie in Form von Infrarot(IR)-Strahlung 130 zugeführt wird. Auch die Verwendung von Ultraviolett(UV)-Strahlung 130 kann in Betracht gezogen werden.
Wenn es sich bei der Strahlung 130 um Strahlung im Mikrowellenbereich handelt, so kann Wasser als energieabsorbierendes Material gut geeignet sein, da die Bestrahlung von Wasser mit Mikrowellenstrahlung zu einer Erhitzung des Wassers führt. Auch für Strahlung 130 im Radiofrequenzbereich oder Infrarotbereich kann Wasser als energieabsorbierendes Material in Betracht kommen.
Wie beispielsweise in 1e gezeigt, kann die Energie ferner durch elektromagnetische Induktion zugeführt werden. Hierzu erzeugt beispielsweise ein Induktionsgenerator 141 (auch mehrere Induktionsgeneratoren sind denkbar) ein elektromagnetisches Feld 140, das einen sich zeitlich verändernden magnetischen Fluss Φ aufweist. Wird elektromagnetische Induktion verwendet, so weisen die Partikel 120 vorzugsweise ein energieabsorbierendes Material auf, welches eine gewisse elektrische Leitfähigkeit besitzt, zum Beispiel ein Metallpulver wie Eisenfeilspäne. Der zeitlich variierende magnetische Fluss Φ kann dann in diesem elektrisch leitenden Material Wirbelströme erzeugen, welche das Material erhitzen und somit zum Verschmelzen der Oberflächen der Partikel 120 beitragen können.
Bei den in den 1d und 1e gezeigten Ausführungsformen wird allen Teilbereichen der Form 110 in etwa die gleiche Menge an Energie in Form der elektromagnetischen Felder 130, 140 bereitgestellt. Zu bedenken ist hierbei jedoch, dass die Menge an Energie, welche den Partikeln 120 zum Verschmelzen der Oberflächen zugeführt wird, d.h. die Menge an Energie, die diese tatsächlich absorbieren, nicht allein von der Menge der durch die elektromagnetischen Felder 130, 140 grundsätzlich zur Verfügung gestellten Energie abhängt, sondern auch von dem Anteil der verfügbaren Energie, den die Partikel 120 den elektrischen Feldern 130, 140 tatsächlich entnehmen. Dies kann, wie bereits oben dargelegt, beispielsweise dadurch gesteuert werden, dass die Partikel 120 mit einem energieabsorbierenden Material versehen werden oder dass dessen Dosierung in verschiedenen Teilbereichen der Form 110 variiert wird.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die den Partikeln 120 zugeführte Menge an Energie dadurch beeinflusst wird, dass die für verschiedene Teilbereiche der Form 110 durch die elektromagnetischen Felder grundsätzlich zur Verfügung gestellte Energiemenge variiert wird.
Beispielsweise zeigen die 1f und 1g Ausführungsformen, bei denen in einem ersten Teilbereich 150 der Form 110 mehr Energie zur Verfügung gestellt wird als in einem zweiten Teilbereich 155 der Form 110. Dies wird dadurch erreicht, dass der erste Teilbereich 150 mit elektromagnetischer Strahlung 130 mit einer Frequenz f₁ bestrahlt wird und der zweite Teilbereich 155 mit elektromagnetischer Strahlung 135 mit einer Frequenz f₂, wobei die Frequenz f₁ höher als die Frequenz f₂ ist. Beide Frequenzen f₁ und f₂ können dabei beispielsweise aus den oben genannten Frequenzbereichen (Mikrowellen, Radiowellen, Infrarot, UV) ausgewählt sein, oder aus einem oder mehreren anderen Frequenzbereichen. Folglich „transportiert“ die Strahlung 130 mehr Energie in den ersten Teilbereich 150 der Form 110 als die Strahlung 135 in den zweiten Teilbereich 155 der Form 110 transportiert. Wie in 1f gezeigt ist es möglich, dass beide Strahlungsarten 130 und 135 von einer einzigen Strahlungsquelle 131 emittiert werden. Hierzu kann die Strahlungsquelle 131 beispielsweise eine Vorrichtung zur Frequenzverdopplung enthalten. Es ist jedoch auch wie in 1g gezeigt möglich, dass jede der beiden Strahlungsarten 130 und 135 von einer jeweiligen separaten Strahlungsquelle 131 und 136 emittiert wird.
Eine Beeinflussung der zur Verfügung stehenden Energiemenge ist jedoch nicht nur über eine Variation der Frequenz möglich. 1h zeigt beispielsweise eine Ausführungsform, in der die den Teilbereichen 150 und 155 der Form 110 zur Verfügung gestellte Energiemenge durch die Intensität der dort einfallenden Strahlung 130 und 135 gesteuert wird. Als Intensität wird hierbei die pro Flächen- und Zeiteinheit einfallende Energiemenge der elektromagnetischen Strahlung bezeichnet. Sie ist im Allgemeinen proportional zum Quadrat der Amplitude der einfallenden Strahlung.
Während bei der in 1h gezeigten Ausführungsform dabei beide Strahlungsarten 130 und 135 dieselbe Frequenz f₁ haben und die Strahlung 130 die Intensität I₁ hat, die höher ist als die Intensität I₂ der Strahlung 135, ist dem Fachmann klar, dass in anderen Ausführungsformen eine Variation der Intensität mit einer Variation der Frequenz kombiniert werden kann und dass es grundsätzlich auch möglich ist, mehr als zwei verschiedenen Strahlungsarten einzusetzen.
Ferner wird darauf verwiesen, dass auch zum Erzeugen von zwei oder mehreren Strahlungen 130, 135 mit verschiedenen Intensitäten eine einzige Strahlungsquelle eingesetzt werden kann. In 1h wird jedoch die Strahlung 130 mit der höheren Intensität I₁ von der Strahlungsquelle 131 emittiert und die Strahlung 135 mit der geringeren Intensität I₂ von der separaten Strahlungsquelle 136.
Bei den in den 1f-h gezeigten Ausführungsformen bestrahlt die ersten Strahlung 130 zudem lediglich den ersten Teilbereich 150 und die zweite Strahlung 135 lediglich den zweiten Teilbereich 155. Es ist aber in anderen Ausführungsformen (nicht gezeigt) auch möglich, dass ein erstes elektromagnetisches Feld, beispielsweise das Feld 135 aus der Quelle 136, als Grundfeld die gesamte Form 110 mit einer Grundenergiemenge versorgt und eine Erhöhung der in einem Teilbereich der Form 110 zur Verfügung gestellten Energie, z.B. eine Erhöhung der in dem Teilbereich 150 zur Verfügung gestellten Energie, dadurch erreicht wird, dass dieser Teilbereich mit Strahlung aus einer zusätzlichen Strahlungsquelle, z.B. mit der Strahlung 130 aus der Quelle 131, bestrahlt wird. In anderen Worten, einzelne Teilbereiche der Form 110 können durch zusätzliche elektromagnetische Felder, z.B. in Form von Strahlung oder elektromagnetischer Induktion, mit zusätzlicher Energie versorgt werden.
Abermals wird darauf verwiesen, dass die Energiemenge, die den Partikeln 120 tatsächlich zugeführt und von diesen absorbiert wird, im Allgemeinen auch von weiteren Faktoren abhängen kann, insbesondere der Menge an gegebenenfalls beigefügtem energieabsorbierendem Material und dem Absorptionsvermögen des expandierten Materials der Partikel 120 selbst.
Es wird erneut hervorgehoben, dass ein Vorteil des vorliegenden Verfahrens 100 darin liegen kann, dass die Form 110 im Vergleich zu dem ersten Material mit den Partikeln 120 nur eine geringe Menge an Energie absorbiert. Beispielsweise hat sich die Verwendung von Epoxidharz für die Herstellung von Formen 110 als vorteilhaft erwiesen. Epoxidharz kann sich gut zu Formen 110 mit komplex geformten Kavitäten 115 verarbeiten lassen und es kann ein geringes Absorptionsvermögen gegenüber elektromagnetischen Feldern aufweisen. Andere aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Herstellung einer Form mit geringem Absorptionsvermögen können auch benutzt werden.
Ein Verhältnis der Menge an Energie, die von dem ersten Material mit den Partikeln 120 absorbiert wird, geteilt durch die Gesamtmenge an Energie, die von dem ersten Material und der Form 110 absorbiert wird, kann im Bereich von 1,0 - 0,2 liegen, oder im Bereich von 1,0 - 0,5, oder sogar noch besser im Bereich von 1,0 - 0,8. Der genaue Wert des Verhältnisses wird im Allgemeinen von einer Vielzahl von Faktoren abhängen, wie zum Beispiel dem für die Herstellung der Form 110 verwendeten Material, deren Masse und der Art des verwendeten elektromagnetischen Feldes oder der Felder. Je höher dieses Verhältnis ist, desto höher ist die Menge an Energie, die zum Verschmelzen der Partikel 120 benutzt wird, und desto kleiner ist die Menge an Energie, die in der Form 110 „verloren geht“.
In 1i ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der die Form 110 weiter mit einem zweiten Material 160 beladen wurde, welches durch das verwendete elektromagnetische Feld 140 im Wesentlichen unverändert bleibt. „Im Wesentlichen unverändert“ kann bedeuten, dass die von dem zweiten Material 160 absorbierte Energiemenge nicht ausreicht, um das zweite Material 160 zu schmelzen oder anzuschmelzen oder es zu erweichen oder zu verhärten.
Während bei der in 1i gezeigten Ausführungsform die Energie durch elektromagnetische Induktion 140 zugeführt wird, wird darauf verwiesen, dass die folgenden Ausführungen auch bei Zuführung der Energie durch eine andere Art von elektromagnetischem Feld, beispielsweise durch elektromagnetische Strahlung wie die Strahlungen 130 oder 135, Geltung bewahren. Der Knappheit wegen wird im Folgenden von dem Feld 140 gesprochen.
Beispielsweise kann das zweite Material 160 von sich aus ein geringes Absorptionsvermögen bezüglich des verwendeten elektromagnetischen Feldes 140 haben. Insbesondere kann das zweite Material 160 frei von energieabsorbierendem Material sein oder einen geringeren Gehalt an energieabsorbierendem Material aufweisen als das erste Material mit den Partikeln 120. Beispielsweise kann das zweite Material 160 ebenfalls Partikel eines expandierten Materials wie eTPU, ePA und / oder ePEBA aufweisen, jedoch ohne oder mit weniger energieabsorbierendem Material.
Die Partikel des zweiten Materials können zufällig angeordnet sein. Oder die Partikel oder zumindest einige der Partikel des zweiten Materials können zueinander ausgerichtet oder anderweitig willentlich in der Form 110 angeordnet sein.
Das zweite Material 160 kann auch ein anderes geschäumtes oder nicht geschäumtes Kunststoffmaterial aufweisen. Beispielsweise kann das zweite Material 160 geschäumtes Ethylenvinylacetat (EVA) aufweisen.
Optional kann die Form 110 auch mit weiteren Materialien beladen werden, insbesondere mit weiteren Materialien, die durch das elektromagnetische Feld 140 ebenfalls im Wesentlichen unverändert bleiben. Beispielsweise wurde bei der in 1i gezeigten Ausführungsform die Form 110 mit einem dritten Material 165 beladen, das durch das verwendete elektromagnetische Feld 140 im Wesentlichen unverändert bleibt. Beispielsweise kann es sich bei dem dritten Material 165 um Gummi handeln. Für solche weiteren Materialien gelten die zum zweiten Material 160 angestellten Überlegungen analog.
In der in 1i gezeigten Ausführungsform sind das erste Material mit den Partikeln 120, das zweite Material 160 und das dritte Material 165 in einem Schichtaufbau angeordnet. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass das erste Material, das zweite Material 160 und gegebenenfalls weitere Materialien auch in einer Vielzahl von anderen Anordnungen innerhalb der Form 110 angeordnet werden können. Somit erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren 100 die Herstellung mannigfaltig gestalteter Kunststoffformteile.
Die Ausgestaltung der Form 110 und die Positionierung des ersten Materials mit den Partikeln 120 als Zwischenschicht zwischen einer oberen Schicht mit dem zweiten Material 160 (beispielsweise geschäumtes EVA) und einer unteren Schicht mit dem dritten Material 165 (beispielsweise Gummi) wie in 1i gezeigt, kann zur Herstellung eines Dämpfungselements für Sportbekleidung, z.B. einer Schuhsohle oder eines Teils davon, gut geeignet sein. Eine so hergestellte Schuhsohle kann dann ferner zu einem Schuh, beispielsweise einem Sportschuh, weiterverarbeitet werden.
Schließlich wird abermals darauf verwiesen, dass bei der Durchführung des Verfahrens 100 die hier diskutierten Optionen und Ausgestaltungsmöglichkeiten beliebig miteinander kombiniert werden können, und dass die hier explizit diskutierten Ausführungsformen lediglich einige spezifische Beispiele darstellen, um das Verständnis der Erfindung zu fördern. Das erfindungsgemäße Verfahren 100 kann aber nicht auf die hier explizit beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt werden.

Claims

Verfahren (100) zur Herstellung eines Kunststoffformteils, insbesondere eines Dämpfungselements für Sportbekleidung, aufweisend: a. Beladen einer Form (110) mit einem ersten Material, welches Partikel (120) eines expandierten Materials aufweist; und b. Verschmelzen der Oberflächen der Partikel (120) durch Zuführen von Energie, c. wobei die Energie in Form zumindest eines elektromagnetischen Feldes (130; 135; 140) zugeführt wird, d. wobei den Partikeln (120) in einem ersten Teilbereich (150) der Form (110) mehr Energie zugeführt wird als in einem zweiten Teilbereich (155) der Form (110).
Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei die Partikel (120) eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: expandiertes thermoplastisches Polyurethan, eTPU; expandiertes Polyamid, ePA; expandiertes Polyetherblockamid, ePEBA.
Verfahren (100) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Partikel (120) ferner ein energieabsorbierendes Material aufweisen, welches die durch das zumindest eine elektromagnetische Feld (130; 135; 140) zugeführte Energie absorbiert, sodass das energieabsorbierende Material zum Verschmelzen der Oberflächen der Partikel (120) beiträgt.
Verfahren (100) nach Anspruch 3, wobei die Partikel (120) vor dem Beladen der Form (110) mit dem energieabsorbierenden Material versehen werden.
Verfahren (100) nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche 3-4, wobei das energieabsorbierende Material Wasser aufweist.
Verfahren (100) nach einem beliebigen der Ansprüche 3-5, wobei das energieabsorbierende Material ein Metall aufweist.
Verfahren (100) nach einem beliebigen der Ansprüche 1-6, wobei die Energie in Form von Strahlung (130; 135) im Mikrowellenbereich, 300 MHz - 300 GHz, zugeführt wird.
Verfahren (100) nach einem beliebigen der Ansprüche 1-6, wobei die Energie in Form von Strahlung (130; 135) im Radiofrequenzbereich, 30 kHz - 300 MHz, zugeführt wird.
Verfahren (100) nach einem beliebigen der Ansprüche 1-6, wobei die Energie durch elektromagnetische Induktion (140) zugeführt wird.
Verfahren (100) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 9, wobei den Partikeln (120) in dem ersten Teilbereich (150) der Form (110) Energie mit einem elektromagnetischen Feld (130) mit einer ersten Frequenz (f₁) zugeführt wird und in dem zweiten Teilbereich (155) der Form (110) mit einem elektromagnetischen Feld (135) mit einer zweiten Frequenz (f₂), wobei sich die zweite Frequenz (f2) von der ersten Frequenz (f₁) unterscheidet.
Verfahren (100) nach einem beliebigen der Ansprüche 3 bis 10, wobei die durchschnittliche Menge an energieabsorbierendem Material pro Partikel (120) in der Form (110) variiert.
Verfahren (100) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Form (110) ferner mit einem zweiten Material (160; 165) beladen wird, welches durch das zumindest eine elektromagnetische Feld (130; 135; 140) unverändert bleibt.
Verfahren (100) nach Anspruch 12, wobei das zweite Material (160; 165) ebenfalls Partikel eines expandierten Materials, insbesondere Partikel aus eTPU, ePA und / oder ePEBA, aufweist.
Verfahren (100) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 13, wobei ein Verhältnis der Menge an Energie, die von dem ersten Material absorbiert wird, zu der Gesamtmenge an Energie, die von dem ersten Material und der Form (110) absorbiert wird, im Bereich von 1,0 - 0,2, bevorzugt im Bereich von 1,0 - 0,5 und besonders bevorzugt im Bereich 1,0 - 0,8 liegt.
Verfahren (100) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Form (110) ein Epoxidharz aufweist.
Kunststoffformteil, insbesondere Dämpfungselement für Sportbekleidung, hergestellt mit einem Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15.
Schuh, insbesondere Sportschuh, mit einem Dämpfungselement gemäß Anspruch 16.
Schuh gemäß Anspruch 17, wobei der Schuh ein Laufschuh ist.