DE102017205830A1 - Verfahren für die Nachbehandlung einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel für die Herstellung mindestens eines Teils eines gegossenen Sportartikels, Sportartikels und Sportschuhs - Google Patents

Verfahren für die Nachbehandlung einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel für die Herstellung mindestens eines Teils eines gegossenen Sportartikels, Sportartikels und Sportschuhs Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren für die Nachbehandlung einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel für die Herstellung mindestens eines Teils eines formgegossenen Sportartikels, insbesondere einer Mittelsohle eines Schuhs. Es bezieht sich ferner auf einen Sportartikel und einen Sportschuh. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren für die Nachbehandlung einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel für die Herstellung mindestens eines Teils eines formgegossenen Sportartikels, insbesondere einer Mittelsohle eines Schuhs, die Schritte des Bereitstellens einer Vielzahl expandierter Partikel eines Partikelschaums und des Steuerns einer Wärmebehandlung, um die Dichte der einzelnen expandierten Partikel zu erhöhen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren für die Nachbehandlung einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel für die Herstellung mindestens eines Teils eines gegossenen Sportartikels, insbesondere einer Mittelsohle eines Schuhs. Es bezieht sich ferner auf einen Sportartikel und einen Sportschuh.
  • Stand der Technik
  • Schuhsohlen, insbesondere Mittelsohlen, spielen eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Schuhen. Sie schützen den Fuß des Trägers vor Verletzungen, die beispielsweise durch scharfe Gegenstände verursacht werden. Außerdem kann eine Schuhsohle Dämpfung bieten, um die Kräfte abzudämpfen, die auftreten, wenn der Schuh mit dem Boden in Berührung kommt. Um solch eine Vielzahl an Funktionalitäten zu bieten, werden Schuhsohlen, insbesondere Schuhsohlen für Sportschuhe, normalerweise durch Formgießen und Schäumen von Polymeren hergestellt. Einige Beispiele für gängige Schaumstoffe für Schuhsohlen sind EthylenVinylacetat (EVA) und thermoplastisches Polyurethan (TPU).
  • In letzter Zeit ist die Nachfrage nach verbesserten Leistungseigenschaften bei Schuhsohlen gestiegen, insbesondere bei Schuhsohlen für Sportschuhe. Die Nachfrage nach gesteigerter Leistung hat zum Bedarf an verbesserten Materialien, neuen Materialen und neuen Verarbeitungsverfahren geführt, um die Anforderungen an die Leistung zu erfüllen.
  • Ein Ansatz besteht darin, dass einzelne expandierte Partikel oder Ähnliches in eine Kavität gefüllt und geformt werden. Der Anmelder hat beispielsweise in der EP 2 786 670 A1 und EP 2 649 896 A1 Verfahren zur Herstellung von Dämpfungselementen sowie Schuhsohlen offenbart, die eine Vielzahl expandierter TPU-Partikel umfassen.
  • Ein häufiger Nachteil dieser Herstellungsverfahren besteht jedoch darin, dass sie sehr kompliziert sind und insbesondere nicht auf einfache Weise angepasst werden können, um einem Schuh eine Vielzahl von Funktionalitäten gemäß den Bedürfnissen und Anforderungen der Kunden zu verleihen. Bei den Schuhsohlen der beschriebenen Anmeldungen, EP 2 786 670 A1 und EP 2 649 896 A1 , werden die Partikel an ihren äußeren Oberflächen beispielsweise mittels Wärmezufuhr verschmolzen. Es ist jedoch schwierig, unterschiedliche Dämpfungseigenschaften in unterschiedlichen Teilen der Schuhsohle bereitzustellen. Es ist möglich, dass unterschiedliche Dämpfungseigenschaften durch die Verwendung von Partikeln bereitgestellt werden könnten, die unterschiedliche Grundeigenschaften und eine unterschiedliche Zusammensetzung aufweisen, z.B. durch Anpassen des Grundrezeptes, indem die chemische Zusammensetzung der Partikel verändert wird, z.B. durch Verändern des Grundpolymers. Die Verwendung unterschiedlicher Partikel kann jedoch bei der Massenproduktion von Schuhsohlen Schwierigkeiten bei der Logistik der Lieferkette, der Lagerung der Partikel und/oder der Lieferung der Partikel an die Produktionsschritte zur richtigen Zeit, in der richtigen Menge und am richtigen Ort verursachen.
  • Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ist somit die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung mindestens eines Teils eines formgegossenen Sportartikels, insbesondere einer Sohle für einen Schuh aus einzelnen expandierten Partikeln, das in der Lage ist, zumindest teilweise einige der oben genannten Defizite des Standes der Technik zu überwinden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird zumindest teilweise durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren für die Nachbehandlung einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel für die Herstellung mindestens eines Teils eines formgegossenen Sportartikels, insbesondere einer Mittelsohle eines Schuhs, die Schritte: (a.) Bereitstellen einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel eines Partikelschaums und (b.) Steuern einer Wärmebehandlung, um die Dichte der einzelnen expandierten Partikel zu erhöhen.
  • Die Erfinder haben herausgefunden, dass eine gesteuerte Wärmebehandlung der einzelnen expandierten Partikel, z.B. Partikel auf der Basis von TPU, Polyamid (PA) oder Polyetherblockamide (PEBA), die internen Spannungen, die in einem Partikel herrschen, beeinflussen kann. Diese Spannungen können während der Herstellung expandierter Partikel erzeugt werden, beispielsweise während der Verarbeitung des Partikels. Ein exemplarisches Beispiel dafür sind die Spannungen, die während der Ausdehnung eines expandierten Schaumpartikels im festen Zustand entstehen. Es sind auch andere geeignete Verarbeitungsverfahren denkbar, mit denen Spannungen in den Partikeln eingebracht werden können. Die Wärmebehandlung beeinflusst die Spannungen im Inneren der einzelnen expandierten Partikel und führt zu einer Erhöhung ihrer Dichte.
  • Die Wärme und/oder Dauer der Wärmebehandlung kann variiert werden, um unterschiedliche Erhöhungen der Dichte zu erreichen.
  • Die vorliegende Erfindung erlaubt eine selektive Anpassung der Dichte der einzelnen expandierten Partikel vor dem Formgießen oder während des Formgießens. Es kann also in Form eines Inline-Produktionsschrittes und ohne dass unterschiedliche Arten expandierter Partikel geliefert und gelagert werden müssen ein breites Spektrum unterschiedlicher Dichten der einzelnen expandierten Partikel erreicht werden. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Produktions- bzw. Herstellungsschritte zumindest teilweise in derselben Produktionsstätte durchgeführt werden können; der Schritt der Wärmebehandlung kann sich beispielsweise neben dem Schritt des Formgießens oder in einem anderen Bereich derselben Produktionsstätte befinden, oder der Schritt der Wärmebehandlung kann alternativ auch in einer anderen Produktionsstätte durchgeführt und zu einem späteren Zeitpunkt zu der Produktionsstätte zum Formgießen des Sportartikels transportiert werden.
  • Einzelne expandierte Partikel aus expandiertem thermoplastischen Polyurethan (eTPU) sind insbesondere aus der WO 2008/087078 A1 , WO 2007/082838 A1 , WO 2010/136398 A1 und WO 2005/066250 A1 bekannt. Aus der DE 10 2014 216 992 A1 sind außerdem einzelne expandierte Partikel aus Polyether-Block-Amid (ePEBA) bekannt.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die Erhöhung der Dichte der einzelnen expandierten Partikel das Schrumpfen der Größe der einzelnen expandierten Partikel umfassen. Des Weiteren kann sich die Dichte um mehr als 300 % erhöhen, vorzugsweise um mehr als 200 %, noch besser um mehr als 100 %, noch besser im Bereich zwischen 30 % und 70 %.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst die Wärmebehandlung das Tempern der einzelnen expandierten Partikel bei einer Temperatur unterhalb des Einsetzens des Schmelzens der Partikel, vorzugsweise im Bereich von 0 - 50°C unterhalb des Einsetzens des Schmelzens der Partikel, vorzugsweise im Bereich von 0 - 30°C unterhalb des Einsetzens des Schmelzens der Partikel, vorzugsweise im Bereich von 0 - 10°C unterhalb des Einsetzens des Schmelzens der Partikel, noch besser im Bereich von 0 - 5°C unterhalb des Einsetzens des Schmelzens der Partikel. Der Fachmann wird erkennen, dass das Einsetzen des Schmelzens von Material zu Material unterschiedlich sein wird, beispielsweise zwischen eTPU und ePEBA oder ePA. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung kann den gesamten Herstellungsprozess weiter verbessern, da die erhöhte Dichte der einzelnen expandierten Partikel erreicht werden kann, bevor die Partikel miteinander verschmolzen werden, um eine fertige Komponente zu bilden. Außerdem ist Tempern ein bekanntes Verfahren und einfach zu handhaben, so dass der gesamte Herstellungsprozess weiter vereinfacht werden kann.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die Wärmebehandlung für eine Dauer von 0,1 Minuten bis 60 Minuten durchgeführt werden, vorzugsweise 1 min bis 60 min, vorzugsweise 5 min bis 60 min, noch besser 5 min bis 30 min, noch besser 10 min bis 25 min. Es wird sich zeigen, dass die Dauer der Wärmebehandlung und die Temperatur, bei der die Wärmebehandlung durchgeführt wird, miteinander in Beziehung stehen und Kombinationen davon möglich sind. In einigen Fällen kann es möglich sein, die gleichen oder ähnliche Ergebnisse für die Änderung der Dichte zu erreichen, wenn eine andere Kombination von Parametern verwendet wird, wie z.B. eine Wärmebehandlung von 5 °C unterhalb des Einsetzens des Schmelzens für eine Dauer von 25 Minuten im Vergleich zu einer Wärmebehandlung von o °C unterhalb des Einsetzens des Schmelzens für eine Dauer von 10 Minuten. Der Fachmann wird erkennen, dass diese Zahlen nur der Veranschaulichung dienen.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner den Schritt des Kühlens der einzelnen expandierten Partikel mit erhöhter Dichte beinhalten.
  • Der Schritt des Kühlens kann ferner das Erlauben des Abkühlens der einzelnen expandierten Partikel auf Umgebungstemperatur umfassen. Es sei angemerkt, dass die Umgebungstemperatur vom Herstellungsort abhängen kann. Die Umgebungstemperatur in Teilen von Asien ist beispielsweise wesentlich höher als in Teilen von Europa.
  • Das Kühlen der einzelnen expandierten Partikel kann außerdem aktiv oder passiv sein. Passives Kühlen bedeutet im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung, dass den Partikeln ein Abkühlen und Zurückkehren zur Umgebungstemperatur ohne ein externes Kühlungsmittel erlaubt wird. Aktives Kühlen bedeutet im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung, dass die Partikel mit einem externen Kühlungsmittel behandelt werden, um den Schritt des Kühlens zu beeinflussen. Der Fachmann wird erkennen, dass ein Zusammenhang besteht zwischen der Dauer der Kältebehandlung und der Rate, mit der die Kühlung aufgebracht wird und die der Fachmann so wählen wird, dass sie am besten für die von ihm beabsichtigten nachfolgenden Produktionsschritte geeignet ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner den Schritt des Formgießens mindestens eines Teils des Sportartikels umfassen, insbesondere einer Mittelsohle für einen Schuh, der die einzelnen expandierten Partikel mit der erhöhten Dichte umfasst. Der Schritt des Formgießens mindestens eines Teils des Sportartikels, insbesondere einer Mittelsohle für einen Schuh, kann außerdem das Formgießen mindestens zweier Sätze einzelner expandierter Partikel mit unterschiedlichen Dichten umfassen.
  • Es sei nochmals angemerkt, dass der Schritt der Wärmebehandlung zur Erhöhung der Dichte der einzelnen expandierten Partikel in derselben Produktionsstätte durchgeführt werden kann wie der Schritt des Formgießens. Alternativ ist es auch denkbar, dass der Schritt der Wärmebehandlung in einer anderen Produktionsstätte durchgeführt wird als der Schritt des Formgießens und dass die einzelnen expandierten Partikel mit der erhöhten Dichte zu einem späteren Zeitpunkt in die Produktionsstätte transportiert werden, um den Sportartikel wie oben erwähnt formzugießen.
  • Bei einer Ausführungsform ist es außerdem möglich, den Schritt der Wärmebehandlung in einer Gussform durchzuführen, die auch für den Schritt des Formgießens mindestens eines Teils des Sportartikels verwendet wird. Es kann z.B. eine Gussform mit variabler Größe verwendet werden, so dass die einzelnen expandierten Partikel in diese Gussform eingefüllt werden können und die Wärmebehandlung durchgeführt werden kann. Nachdem die Dichte der einzelnen expandierten Partikel erhöht wurde, kann die Größe der Gussform so verändert werden, dass mindestens ein Teil des Sportartikels aus den Partikeln mit erhöhter Dichte formgegossen werden kann. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass die Größe der Gussform in beiden Schritten unverändert ist. Wenn jedoch eine einzige Gussform sowohl für die Wärmebehandlung als auch für das nachfolgende Formgießen verwendet wird, handelt es sich dennoch um zwei voneinander unabhängige Verfahrensschritte, die nicht mit einem möglichen weiteren Schrumpfen des ganzen Gegenstandes während des nachfolgenden Schrittes des Formgießens verwechselt werden dürfen.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann der Schritt b. das Anlegen einer Hochfrequenz an die Vielzahl einzelner expandierter Partikel umfassen, d.h. elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz im Bereich von 30 kHz - 300 MHz. Ein Vorteil der Verwendung von Hochfrequenzen besteht darin, dass diese auf einfache Weise erzeugt und an die Oberflächen der einzelnen expandierten Partikel angelegt werden können. Die Menge an Energie, die durch Hochfrequenzen an die Oberflächen der einzelnen expandierten Partikel angelegt wird, kann z.B. durch Anpassen der Ausgangsleistung der Quelle, die Intensität der Strahlung, die Größe oder emittierte Wellenlänge der Quellen der Hochfrequenz, die Abstände der Quellen zu den Oberflächen, den Ansichtsfaktor der Oberflächen, d.h. wie viel der emittierten Energie von den Oberflächen abgefangen wird, oder das Emissionsvermögen des Materials der einzelnen expandierten Partikel usw. gesteuert werden. Des Weiteren stellt die Verwendung von Hochfrequenzen keine besonderen Anforderungen, wie beispielsweise elektrische Leitfähigkeit, an das Material der Oberflächen der einzelnen expandierten Partikel.
  • Bei einigen Ausführungsformen können die einzelnen expandierten Partikel expandiertes thermoplastisches Polyurethan, eTPU, umfassen. Derartige Partikel bieten hervorragende Dämpfungseigenschaften. Außerdem ist eTPU ein Elastomer, das formstabil ist und sich unter Zug- und Druckspannung verformt, aber im spannungsfreien Zustand im Wesentlichen zu seiner ursprünglichen Form zurückkehrt. eTPU ist somit sehr gut für die Herstellung von Sportschuhen, die beträchtlichen Spannungen unterliegen, geeignet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Sportartikel, der zumindest teilweise aus einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel formgegossen ist, wobei die einzelnen expandierten Partikel aufgrund einer gesteuerten Wärmebehandlung als eine Nachbehandlung nach dem Expandieren der Partikel eine höhere Dichte aufweisen. Außerdem kann der Sportartikel zumindest teilweise aus mindestens zwei Sätzen einzelner expandierter Partikel mit unterschiedlichen Dichten gegossen werden. Des Weiteren kann es sich bei dem Sportartikel um einen Sportschuh handeln, wobei die einzelnen expandierten Partikel in einer Sohle, insbesondere einer Mittelsohle, des Sportschuhs umfasst sein können, oder es kann sich um einen Schienbeinschoner handeln. Die einzelnen expandierten Partikel können ferner einer Nachbehandlung eines der oben beschriebenen Verfahren unterzogen worden sein.
  • Figurenliste
  • Mögliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beschrieben, wobei die nachfolgenden Figuren Folgendes darstellen:
    • 1a-b schematische Darstellungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für ein System für eine Nachbehandlung einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel für die Herstellung mindestens eines Teils eines formgegossenen Sportartikels, insbesondere einer Mittelsohle eines Schuhs; und
    • 2a-b: Abbildungen beispielhafter einzelner expandierter Partikel.
  • Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
  • Mögliche Ausführungsformen und Abwandlungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter besonderer Bezugnahme auf eine Nachbehandlung einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel zur Herstellung mindestens eines Teils eines formgegossenen Sportartikels, insbesondere einer Mittelsohle für einen Schuh, beschrieben. Die Idee der vorliegenden Erfindung kann jedoch auf gleiche oder ähnliche Weise auf beliebige Sportartikel angewandt werden, bei denen mindestens ein Teil des Sportartikels aus einzelnen expandierten Partikeln formgegossen wird, beispielsweise einen Tennisschläger, Golfschläger, Baseballschläger, Badmintonschläger, Cricketschläger, Eishockeyschläger, Hockeyschläger, Squashschläger, Tischtennisschläger, Schienbeinschoner usw. Außerdem können andere Arten von Schuhen mit Teilen, insbesondere Sohlen, hergestellt werden, die auf der vorliegenden Erfindung basieren, wie beispielsweise Freizeitschuhe oder Stiefel, wie beispielsweise Arbeitsstiefel. Schließlich kann die Idee der vorliegenden Erfindung auch auf identische oder ähnliche Weise auf beliebige andere Arten von Gegenständen angewandt werden, bei denen mindestens ein Teil des Gegenstands aus einzelnen expandierten Partikeln formgegossen ist. Ohne Weiteres denkbare Beispiele sind Komponenten in der Automobilindustrie wie beispielsweise Armaturenbretter, Isolier- oder Polstermaterialien zum Bau von Konstruktionen oder Oberflächen für Spielplätze, Sportbahnen, Spielfelder und Sporthallen.
  • Es sei außerdem angemerkt, dass einzelne Ausführungsformen der Erfindung nachfolgend ausführlicher beschrieben sind. Dem Fachmann wird jedoch klar sein, dass die Konstruktionsmöglichkeiten und optionalen Merkmale, die im Zusammenhang mit diesen konkreten Ausführungsformen beschrieben werden, weiter abgewandelt und auf andere Weise miteinander im Umfang der vorliegenden Erfindung kombiniert werden können und dass einzelne Schritte oder Merkmale an Stellen, an denen sie dem Fachmann überflüssig erscheinen, auch weggelassen werden können. Um Redundanzen zu vermeiden, wird Bezug genommen auf die Erläuterungen in den vorherigen Abschnitten, die auch für die nachfolgende detaillierte Beschreibung gelten.
  • 1a-b sind schematische Darstellungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für ein System 100 für eine Nachbehandlung einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel für die Herstellung mindestens eines Teils eines formgegossenen Sportartikels, insbesondere einer Mittelsohle eines Schuhs. Das System 100 kann so angepasst werden, dass es ganz oder teilweise eine oder mehrere der oben genannten Verfahren ausführt, insbesondere die Abfolge der Verfahrensschritte: Bereitstellen einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel 120 eines Partikelschaums; Steuern einer Wärmebehandlung, um die Dichte der einzelnen expandierten Partikel 120 zu erhöhen und Formgießen der Mittelsohle aus den einzelnen expandierten Partikeln 120 mit der erhöhten Dichte. Es sei angemerkt, dass diese Abfolge an unterschiedlichen Stationen 105a, 105b und 105c des Systems 100 durchgeführt werden kann. Es sei außerdem angemerkt, dass die Darstellungen der Stationen schematisch sind, so dass die Abmessungen, die in den 1a-b gezeigt sind, nicht zwangsläufig den tatsächlichen Abmessungen bei einer Anwendung des Verfahrens in der Praxis entsprechen. Die 1a-b dienen vielmehr dem Zweck, dem Fachmann den Umfang der vorliegenden Erfindung einschließlich möglicher Gestaltungsmöglichkeiten und Abwandlungen des Verfahrens zu zeigen, sowie die unterschiedliche Möglichkeit, das Verfahren gemäß einer bestimmten Anzahl von Anforderungen anzupassen. Während das System 100 vorzugsweise vollautomatisch ist, ist außerdem menschliches Eingreifen nicht ausgeschlossen, um einige oder sogar alle Verfahrensschritte auszuführen. Nachfolgend wird der Schritt des Steuerns einer Wärmebehandlung zur Erhöhung der Dichte der einzelnen expandierten Partikel 120 weiter beschrieben.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die Dichte der einzelnen expandierten Partikel 120 vor oder während des Formgießens mittels einer gesteuerten Wärmebehandlung erhöht werden, z.B. durch kontrolliertes Aufbringen von Wärmeenergie 130. Der Begriff „kontrolliert“ im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines vorbestimmten Zeitprofils und/oder eines vorbestimmten Temperaturprofils der Wärmebehandlung wie oben erwähnt. Des Weiteren kann der Schritt der Wärmebehandlung in derselben Produktionsstätte wie der Schritt des Formgießens durchgeführt werden, z.B. neben der Arbeitsstation 105c für das Formgießen oder in einem anderen Bereich derselben Produktionsstätte, oder alternativ in einer anderen Produktionsstätte und zu einem späteren Zeitpunkt in die Produktionsstätte zum Formgießen des Sportartikels transportiert werden.
  • Wie anhand der Ausführungsform der 1b schematisch zu erkennen ist, kann das System 100 ferner die Schritte des Steuerns der Wärmebehandlung durchgeführt werden, um die Dichte der Vielzahl der einzelnen expandierten Partikel 120 zu erhöhen, sowie des Formgießens der Mittelsohle aus der Vielzahl einzelner expandierter Partikel 120. Der Schritt des Formgießens kann in einer Gussform durchgeführt werden. Die Gussform kann beispielsweise einen oberen Teil und einen unteren Teil umfassen, die relativ zueinander beweglich sein können. Die Gussform kann außerdem eine variable Größe aufweisen, so dass der Schritt der Wärmebehandlung zur Erhöhung der Dichte in derselben Gussform durchgeführt werden kann wie der Schritt des Formgießens, z.B. als vorbereitender Schritt vor dem Formgießen. Die Teile der Gussform bilden einen Hohlraum, der in etwa die Form der Mittelsohle aufweist, die formgegossen werden soll. Die Partikel 120 können außerdem beliebig angeordnet sein. Die Partikel 120 oder zumindest einige der Partikel 120 können auch aneinander ausgerichtet oder anderweitig gezielt innerhalb der Gussform angeordnet werden. Die Gussform kann außerdem angepasst werden, um eine Erwärmung vor dem Formgießen nur in bestimmten Teilen der Gussform bereitzustellen, um schließlich einen Gegenstand zu erhalten, der aus Partikeln besteht, die in unterschiedlichen Teilen des Gegenstands unterschiedliche Dichten aufweisen.
  • Bei einer Ausführungsform können die Teile der Gussform durch ein additives Herstellungsverfahren hergestellt werden. Durch additive Herstellung können sehr feine Strukturen geschaffen werden, die nicht durch herkömmliche Herstellungstechniken für Gussformen erreicht werden können oder deren Herstellung zumindest schwierig oder kostspielig ist. Ein Vorteil besteht somit darin, dass die Masse der Teile der Gussform wesentlich reduziert werden kann, ohne die Stabilität der Gussform während des Formgussprozesses zu gefährden. Folglich kann eine geringere Wärmekapazität der Teile der Gussform erreicht werden. Dies verringert wiederum den Energieverlust während des Erwärmens der Teile der Gussform und führt außerdem zu einem schnelleren Abkühlen, da die verringerte Wärmekapazität das Abkühlen der Teile der Gussform am Ende des Prozesszyklus beschleunigen wird.
  • Bei einer Ausführungsform kann der Schritt des Steuerns der Wärmebehandlung zur Erhöhung der Dichte der einzelnen expandierten Partikel 120 vor dem Formgießen oder während des Formgießens das Anlegen einer Hochfrequenz an die Vielzahl der einzelnen expandierten Partikel 120 umfassen. Hier kann die Hochfrequenz, d.h. Strahlung mit einer Frequenz im Bereich von 30 kHz bis 300 MHz beispielsweise in Form von Energie von elektromagnetischer Strahlung zugeführt werden und von einer Strahlungsquelle emittiert werden.
  • Es ist außerdem möglich, dass die Energie in Form von Strahlung in einem Frequenzbereich zugeführt wird, der sich von diesem Frequenzbereich unterscheidet. Ein konkretes Beispiel ist die Energiezufuhr in Form von Infrarot(IR)-Strahlung. Die Verwendung ultravioletter (UV-) Strahlung kann ebenfalls in Betracht gezogen werden sowie Strahlung im Mikrowellenbereich, d.h. Strahlung im Bereich von 300 MHz bis 300 GHz.
  • Bei einer Ausführungsform kann die Verwendung elektromagnetischer Induktion ebenfalls in Betracht gezogen werden. Elektromagnetische Induktion beschreibt das Erzeugen eines elektrischen Feldes mittels einer zeitlichen Variation des magnetischen Flusses. Im Falle elektromagnetischer Induktion wird somit ebenfalls Energie in Form eines zeitlich variierenden elektromagnetischen Feldes zugeführt. Elektromagnetische Induktion kann insbesondere verwendet werden, um die Oberflächen der Partikel zu verschmelzen, falls die Partikel oder deren Oberflächen ein Material enthalten oder damit überzogen sind, das eine gewisse elektrische Leitfähigkeit besitzt. Das elektrische Feld, das durch die elektromagnetische Induktion erzeugt wurde, kann dann Ströme in dem Material erzeugen, welche die Oberflächen der Partikel erwärmen. Dies erlaubt eine selektive und lokal fokussierte Energiezufuhr für die gesteuerte Wärmebehandlung. Der Grad der Steuerung der Dichte einzelner expandierter Partikel sowie das Verschmelzen der Partikel an ihren Oberflächen können somit sehr präzise beeinflusst und gesteuert werden, auch für Partikel, die im Inneren der Kunststoffkomponente angeordnet sind.
  • Ob die Verwendung von Strahlung im Mikrowellenbereich, Strahlung im Hochfrequenzbereich oder elektromagnetische Induktion vorteilhafter ist, kann z.B. von der Frage abhängen, aus welchem Material die Gussform besteht. Vorzugsweise wird die Option gewählt, bei der die Gussform so wenig Energie wie möglich von den verwendeten elektromagnetischen Feldern absorbiert. Es ist natürlich auch möglich, Kombinationen der oben genannten Optionen zu verwenden.
  • Des Weiteren kann der Schritt des Steuerns der Wärmebehandlung zur Erhöhung der Dichte der einzelnen expandierten Partikel 120 vor dem Formgießen oder während des Formgießens das Aufbringen von Wärmeenergie 130 an einen ersten Satz einzelner expandierter Partikel 120 und Aufbringen von Wärmeenergie an einen zweiten Satz einzelner expandierter Partikel 120 (nicht in 1b gezeigt) umfassen, wobei sich die Mengen der Wärmeenergie, die an die beiden Sätze aufgebracht werden, unterscheiden können. Dies wird dadurch erreicht, dass der erste Satz, der sich in einer ersten Gussform von zwei Gussformteilen befinden kann, mit Wärmeenergie mit einer Frequenz f1 behandelt wird, und der zweite Satz, der sich in einer zweiten von zwei Gussformteilen befinden kann (nicht in den Figuren gezeigt) mit Wärmeenergie behandelt wird, die eine andere Frequenz aufweist, wobei die Frequenz f1 anders, z.B. höher als die andere Frequenz ist. Folglich kann die Wärmeenergie 130 mehr Energie zu dem ersten Satz „transportieren“ als die andere Wärmeenergie zu dem zweiten Satz transportieren kann, und die beiden Sätze einzelner expandierter Partikel können unterschiedliche Dichten aufweisen. Es ist auch denkbar, dass nur ein Satz, beispielsweise der oben genannte zweite Satz, einzelner expandierter Partikel mit Wärme behandelt wird. Alternativ können beispielsweise beide Frequenzen aus den oben genannten Frequenzbereichen (Funkwellen, Mikrowellen, Infrarot, UV) oder aus einer oder mehreren unterschiedlichen Frequenzbereichen gewählt werden.
  • Die 2a-b stellen Abbildungen beispielhafter einzelner expandierter Partikel 200 dar, die z.B. einzelnen expandierten Partikeln 120 ähnlich sind, während des Schrittes des Steuerns der Wärmebehandlung zur Erhöhung von deren Dichte gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Begriff „Dichte“ im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die volumetrische Massendichte jedes der einzelnen expandierten Partikel, d.h. seine Masse pro Volumeneinheit, und nicht auf die Schüttdichte der expandierten Partikel. Die Abbildung in 2a wurde vor und nach der Wärmebehandlung aufgenommen, die ein Aufbringen von Wärmeenergie auf die einzelnen expandierten Partikel 200 in einem Konvektionsofen umfasst. Außerdem umfassen die Partikel expandiertes thermoplastisches Polyurethan, eTPU.
  • Die in 2a gezeigte Abbildung zeigt die Draufsicht einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel 200 vor und nach der Wärmebehandlung. Die einzelnen expandierten Partikel 200 in der Ausführungsform 205a werden nicht mit Wärme behandelt, und die einzelnen expandierten Partikel 200 in der Ausführungsform 205b mit erhöhter Dichte sind nach der Wärmebehandlung.
  • Wie in 2b zu sehen ist, zeigt die Ausführungsform 205a einen der einzelnen expandierten Partikel 200 vor der Wärmebehandlung. Die gesteuerte Wärmebehandlung, die das Tempern der einzelnen expandierten Partikel bei einer Temperatur unterhalb des Einsetzens des Schmelzens des Partikels umfassen kann, vorzugsweise im Bereich von o - 50 °C unterhalb des Einsetzens des Schmelzens des Partikels, vorzugsweise im Bereich von o - 30 °C unterhalb des Einsetzens des Schmelzens des Partikels, vorzugsweise im Bereich von o -10 °C unterhalb des Einsetzens des Schmelzens des Partikels, noch besser im Bereich von 0 - 5 °C unterhalb des Einsetzens des Schmelzens des Partikels, beginnt nach einem Zeitpunkt t0 = 0 Minuten, wobei die aufgebrachte Wärme konstant bleibt. Die Ausführungsform 205b zeigt den expandierten Partikel nach der Wärmebehandlung zum Zeitpunkt t1, beispielsweise nach 10 Minuten, wobei ein Schrumpfen des expandierten Partikels auf einheitliche Weise erfolgt (wie durch die gestrichelten Pfeile in Ausführungsform 205b angezeigt), so dass ihre Masse pro Volumeneinheit erhöht wird und folglich die Dichte des expandierten Partikels erhöht wird. Die gesteuerte Wärmebehandlung erlaubt somit eine Erhöhung der Dichte des einzelnen expandierten Partikels, d.h. nachdem er expandiert wurde. Es ist außerdem denkbar, dass das Einsetzen des Schmelzens des Partikels in einem anderen Temperaturbereich liegt als demjenigen, der für die Materialklasse erwartet wird, wenn beispielsweise die Temperatur, bei der das Schmelzen einsetzt, durch Schütteln des expandierten Partikels bewegt wird, während die Wärmebehandlung erfolgt.
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Claims (17)

  1. Verfahren für eine Nachbehandlung einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel für die Herstellung mindestens eines Teils eines gegossenen Sportartikels, insbesondere einer Mittelsohle eines Schuhs, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: a. Bereitstellen einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel (120; 200) eines Partikelschaums; und b. Steuern einer Wärmebehandlung, um die Dichte der einzelnen expandierten Partikel (120; 200) zu erhöhen.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Erhöhung der Dichte der einzelnen expandierten Partikel (120; 200) das Schrumpfen der Größe der einzelnen expandierten Partikel (120; 200) umfasst.
  3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei sich die Dichte um mehr als 300 % erhöht, vorzugsweise um mehr als 200 %, noch besser um mehr als 100 %, noch besser im Bereich zwischen 30 % und 70 %.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmebehandlung das Tempern der einzelnen expandierten Partikel (120; 200) bei einer Temperatur unterhalb des Einsetzens des Schmelzens der Partikels, vorzugsweise im Bereich von 0 - 50°C unterhalb des Einsetzens des Schmelzens der Partikel, vorzugsweise im Bereich von 0 - 30°C unterhalb des Einsetzens des Schmelzens der Partikel, vorzugsweise im Bereich von 0 - 10°C unterhalb des Einsetzens des Schmelzens der Partikel, noch besser im Bereich von 0 - 5°C unterhalb des Einsetzens des Schmelzens der Partikel umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmebehandlung für eine Dauer von 0,1 Minuten bis 60 Minuten erfolgt, vorzugsweise 1 min bis 60 min, vorzugsweise 5 min bis 60 min, noch besser 5 min bis 30 min, noch besser 10 min bis 25 min.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner den Schritt des Kühlens der einzelnen expandierten Partikel (120; 200) mit der erhöhten Dichte umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt des Kühlens ferner das Erlauben des Abkühlens der einzelnen expandierten Partikel (120; 200) auf Umgebungstemperatur umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die einzelnen expandierten Partikel (120; 200) aktiv abgekühlt werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner den Schritt des Formgießens mindestens eines Teils des Sportartikels umfasst, insbesondere einer Mittelsohle für einen Schuh, der die einzelnen expandierten Partikel (120; 200) mit der erhöhten Dichte umfasst.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt des Formgießens mindestens eines Teils des Sportartikels, insbesondere einer Mittelsohle für einen Schuh, den Schritt des Gießens mindestens zweier Sätze einzelner expandierter Partikel mit unterschiedlichen Dichten umfasst.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schritt b. das Anlegen einer Hochfrequenz (230) an die Vielzahl der einzelnen expandierten Partikel (120; 200) umfasst.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einzelnen expandierten Partikel (120; 200) expandiertes thermoplastisches Polyurethan, eTPU, umfassen.
  13. Sportartikel, der zumindest teilweise aus einer Vielzahl einzelner expandierter Partikel formgegossen ist, wobei die einzelnen expandierten Partikel eine höhere Dichte aufweisen aufgrund einer gesteuerten Wärmebehandlung als eine Nachbehandlung nach dem Expandieren der Partikel.
  14. Sportartikel nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Sportartikel zumindest teilweise aus mindestens zwei Sätzen einzelner expandierter Partikel mit unterschiedlichen Dichten gegossen ist.
  15. Sportartikel nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei der Sportartikel ein Sportschuh ist.
  16. Sportschuh nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die einzelnen expandierten Partikel in einer Sohle, insbesondere einer Mittelsohle, des Schuhs umfasst sind.
  17. Sportschuh nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die einzelnen expandierten Partikel einer Nachbehandlung aus einem der Ansprüche 1-12 unterzogen worden sind.
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