DE102017210821A1

DE102017210821A1 - Speziell-gestalteter geflochtener Schlauch

Info

Publication number: DE102017210821A1
Application number: DE102017210821.5A
Authority: DE
Inventors: Tom O'Haire; Andrew Yip
Original assignee: Adidas AG
Current assignee: Adidas AG
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2018-12-27
Also published as: CN109137253A; US11375769B2; EP3420835A1; US20180368510A1; JP6605661B2; EP3420835B1; CN109137253B; JP2019023372A

Abstract

Verfahren zum Formen einer geflochtenen Komponente (31) für einen Bekleidungsartikel oder ein Schuhwerk mit einer Flechtmaschine (57), aufweisend:(a) Flechten einer Vielzahl von Flechtgarnen (12), um die geflochtene Komponente mit schlauchförmiger Struktur zu formen;(b) Einbringen einer Vielzahl von axialen Fäden (13) in die schlauchförmige Struktur während des Flechtens, wobei mindestens zwei verschiedene Arten von axialen Fäden in die geflochtene Komponente eingebracht werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines geflochtenen Schlauchs mit speziell-gestalteten Eigenschaften für Anwendungen in Bekleidung und Schuhwaren.
Stand der Technik
Der Tragekomfort und die Funktionalität von Bekleidung oder Schuhen hängt von vielen Faktoren ab. Zum Beispiel bei Schuhen muss ein ausreichendes Maß an Stützung für eine bestimmte Art von Aktivitäten wie Spazieren, Laufen, Klettern, Fußballspielen, Radfahren usw. vorhanden sein. Das Maß an erforderlicher Stützung hängt von der Region des Fußes ab, z.B. benötigt die Mittelfußregion häufig ein größeres Maß an Stützung als die Zehenregion. Weitere relevante Eigenschaften eines Schuhwerks oder jeder Art von Bekleidung sind die Atmungsaktivität des Materials, die Wasserdurchlässigkeit und das Gewicht. Bei einem Schuhwerk spielt das Oberteil eine wichtige Rolle bei der Bestimmung dieser Eigenschaften. Es ist daher von großer Bedeutung, die Eigenschaften eines Oberteils oder eines Kleidungsstücks für einen bestimmten Bedarf zu gestalten.
So können z.B. speziell-gestaltete Strickwaren und Webwaren in Schuhen verwendet werden, um die Steifigkeit eines Schuhs durch Variation der Strick- und Webstruktur zu variieren. Flechten erlaubt jedoch eine geometrische Anordnung und eine Vielzahl von Geflechten, um eine Leistung und Konfigurierbarkeit zu erreichen, die mit speziell-gestalteten Gestricken oder Geweben nicht möglich ist.
Ein Schuhoberteil kann hergestellt werden, indem man einen Schuhleisten in eine Flechtmaschine einlegt und über den Leisten flechtet, während der Leisten durch die Flechtmaschine geführt wird. Eine weitere Möglichkeit, ein geflochtenes Oberteil für ein Schuhwerk herzustellen, ist, über einen Formdorn, der sich in der Nähe der Flechtzone, auch Flechtpunkt genannt, einer Flechtmaschine befindet, zu flechten und in einem zweiten Schritt einen Schuhleisten in das geflochtene Teil einzuführen, um das geflochtene Teil zu formen.
US 8.757.038 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Schuhoberteils, insbesondere eines Sportschuhs, mit erhöhtem Tragekomfort. Das Verfahren umfasst das Zuführen eines Schuhleistens, der der inneren Form des Oberteils des Schuhs entspricht, zu einer radialen Flechtmaschine mit einem ringförmigen Gatter, das zum Weben und/oder Flechten entlang von drei Achsen ausgelegt ist; Führen des mindestens einen Schuhleistens durch die Mitte des Gatters und gleichzeitiges Weben und/oder Flechten entlang von drei Achsen unter Verwendung eines Fasermaterials um den äußeren Umfang des Schuhleistens; und Beenden des Webens und/oder Flechtens und Entfernen des gewebten und/oder geflochtenen Materials von dem Schuhleisten.
US 2016/0345677 offenbart eine Flechtmaschine und ein Verfahren zur Herstellung eines Oberteils, das das Flechten über einen Formleisten umfasst, der von einer ersten Seite eines Flechtpunktes zu einer zweiten Seite des Flechtpunktes verläuft.
US 2016/0166007 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Schuhwerks, bei dem eine Zwischensohlenstruktur vorübergehend an einem Leisten befestigt und die Zwischensohlenstruktur und der Leisten durch eine Flechtmaschine geführt werden. Es entsteht eine geflochtene Struktur in Form eines Oberteils. Das Oberteil enthält eine Zwischensohlenstruktur, die in einem inneren Hohlraum des Oberteils angeordnet ist.
US 2016/0345676 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines geflochtenen Oberteils, umfassend: Anordnen eines Formdorns über einem Flechtpunkt einer Flechtmaschine; Flechten einer Vielzahl von Garnen, um eine dreidimensionale geflochtene Komponente zu formen; Ziehen der geflochtenen Komponente über den Formdorn; und Einführen eines Leistens in die geflochtene Komponente, um die geflochtene Komponente zu formen.
US 2016/0345674 offenbart ein Schuhwerk, der mehrere geflochtene Komponenten aufweist. Bei den geflochtenen Komponenten kann es sich um geflochtene Garne aus verschiedenen Zugelementen handeln. Die Zugelemente können unterschiedliche Querschnitte haben. Die Zugelemente können aus verschiedenen Materialien sein. Verschiedene geflochtene Stränge können dann über einen Leisten geflochten werden, um ein geflochtenes Oberteil für das Schuhwerk zu formen.
US 2016/0345675 offenbart ein Oberteil für ein Schuhwerk, das verschiedene geflochtene Teile aufweist. Das Oberteil kann durch Einarbeiten eines ersten geflochtenen Teils mit einem zweiten geflochtenen Teil gebildet werden. Der obere Teil des Oberteils kann den ersten geflochtenen Teil aufweisen. Der untere Teil des Oberteils kann den zweiten geflochtenen Teil aufweisen.
US 2015/0007451 offenbart ein Schuhwerk mit einem geflochtenen Oberteil, das eine einteilige geflochtene Struktur aufweist. Die einteilige geflochtene Struktur des geflochtenen Oberteils kann mit spezifischen, auf die jeweiligen Aktivitäten gestalteten Merkmalen ausgeführt werden. Verschiedene Bereiche des Oberteils können unterschiedliche Geflechtkonfigurationen aufweisen. Beispielsweise können höhere Geflechtdichten in bestimmten Bereichen des Schuhwerks verwendet werden, um zusätzliche strukturelle Stützung oder Kompression zu bieten. Außerdem können Stränge aus einem anderen Material in verschiedenen Bereichen des geflochtenen Oberteils eingearbeitet werden, um den Schuhen in diesen Bereichen spezifische Eigenschaften zu verleihen.
Diese bestehenden Verfahren zur Herstellung eines geflochtenen Schuhoberteils haben jedoch mehrere Nachteile. Der Prozess des Flechtens über einen Schuhleisten ist aufgrund der komplexen Form eines Schuhleistens langsam und mechanisch kompliziert. Der Prozess des Flechtens über einen Formdorn ist ähnlich langsam. Die Kosten beider Produktionsverfahren sind deshalb hoch, weil die Tagesproduktion einer teuren Flechtmaschine, die in der Regel auch einen großen Platzbedarf für die Aufnahme einer solchen Maschine hat, eher gering ist. Darüber hinaus müssen teure Schuhleisten hergestellt werden, die jede Schuhgröße und jeden Stil abdecken.
Ein weiterer Nachteil der bestehenden Verfahren ist, dass es schwierig ist, den Produktionsprozess zu modularisieren, da der Schuhleisten und die Flechtmaschine sich am gleichen Ort befinden muss. Als weitere Konsequenz ist es schwierig, mit den vorhandenen Verfahren individuell angepasste Komponenten herzustellen. Darüber hinaus kann eine geflochtene Komponente, die nach den bisherigen Verfahren hergestellt wurde, nicht einfach für Anwendungen außerhalb von Schuhen verwendet werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine geflochtene Komponente mit geringem Gewicht und hoher mechanischer Leistung herzustellen, die so gestaltet werden kann, dass es eine Vielzahl von Anwendungen in Bekleidung und Schuhen mit nur geringen Modifikationen ermöglicht. Das spezielle Gestalten sollte auch einen modulareren Produktionsprozess ermöglichen, so dass ein Produkt auf Basis der geflochtenen Komponente leichter individuell angepasst werden kann als mit bestehenden Verfahren. Außerdem sollte das Produktionsverfahren schneller und kostengünstiger sein als bisherige Verfahren.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen einer geflochtenen Komponente für einen Bekleidungsartikel oder ein Schuhwerk mit einer Flechtmaschine, aufweisend: (a) Flechten einer Vielzahl von Flechtgarnen, um die geflochtene Komponente mit schlauchförmiger Struktur zu formen; (b) Einbringen einer Vielzahl von axialen Garnen in die schlauchförmige Struktur während des Flechtens, wobei mindestens zwei verschiedene Arten von axialen Garnen in die geflochtene Komponente eingebracht werden.
Flechten ist das Verflechten von drei oder mehr Garne, so dass sie sich kreuzen und in einer nicht parallelen Formation zu einem schmalen Streifen mit flacher oder schlauchförmiger Struktur zusammengelegt werden. Das Flechten ermöglicht eine geometrische Anordnung von Triaxialgeflechten, die beim Weben oder Stricken nicht möglich ist.
Ein axiales Garn, manchmal auch Stehgarn oder longitudinales Garn genannt, verläuft entlang einer axialen Richtung (auch als Längsrichtung oder longitudinale Richtung bezeichnet) der Schlauchstruktur. Jede Art von axialem Garn umfasst einen oder mehrere axiale Garne. Als schlauchförmige Struktur oder Schlauch wird hier eine zylinderartige Struktur bezeichnet, die Abweichungen von einem mathematisch perfekten Zylinder aufweisen kann. Diese Abweichungen können absichtlich sein oder aufgrund von technischen Unvollkommenheiten im Herstellungsprozess basieren. Flechtgarne binden die axialen Garne zu einer Schlauchstruktur. Der resultierende Schlauch kann in axialer Richtung recht steif sein, kann aber in radialer Richtung dehnbar und elastisch sein.
Der Schlauch kann auch so gestaltet werden, dass er mindestens zwei verschiedene Spannungs-Dehnungsregime bereitstellt. Im ersten Regime folgt der Schlauch einer im Wesentlichen linearen Spannungs-Dehnungs-Beziehung, hier ist das Material im Wesentlichen elastisch oder nachgiebig, und wenn der Schlauch gezogen wird, ist die Rückstellkraft im Wesentlichen proportional zur Dehnung aus dem Gleichgewicht. Im ersten Regime verhält sich der Schlauch im Wesentlichen wie eine Feder, die dem Hooke'schen Gesetz gehorcht. Im zweiten Regime gehorcht der Schlauch einer im Wesentlichen nichtlinearen Spannungs-Dehnungs-Beziehung und die Rückstellkraft nimmt mit einer Ausdehnung aus dem Gleichgewicht schneller zu als im ersten Regime. Die Übergangsstelle zwischen diesen beiden Regimen kann als „Lock-out“ bezeichnet werden. Dieses Verhalten kann bei Bekleidung oder Schuhen eine vorteilhafte technische Wirkung haben. Zum Beispiel kann das erste Regime so gestaltet werden, dass der Spieler seinen Fuß bequem in einen Schuh einführen kann, der den speziell-gestalteten Schlauch umfasst, und der Schlauch ist ausreichend elastisch, damit der Spieler bequem laufen kann, aber der Schlauch ist so gestaltet, dass der Schuh, wenn der Spieler die Richtung ändern will, steif ist und einen ausreichenden Halt für den Fuß des Spielers bietet.
Es gibt noch weitere wichtige Vorteile dieses Verfahrens. Erstens ermöglicht die Einarbeitung der Vielzahl von mindestens zwei verschiedenen Arten von axialem Garn in die geflochtene Komponente ein höheres Maß an Gestaltung der Eigenschaften der geflochtenen Komponente, als es sonst erreicht werden könnte. Die axialen Garne können einfach variiert werden, z.B. für verschiedene Modelle der geflochtenen Komponente. Es ist möglich, radikal verschiedene Arten von axialen Garnen in unmittelbarer Nähe zueinander zu verwenden, ohne die Fertigungsstabilität der geflochtenen Komponente zu stören. Radikal unterschiedliche axiale Garne sind axiale Garne, deren Eigenschaften sich deutlich unterscheiden. Diese Eigenschaften umfassen z.B. Zusammensetzung, Tex-Wert, Elastizität, Biegesteifigkeit, Beschichtung, Querschnittsfläche und Schmelzgarngehalt. Dies ist ein deutlicher Vorteil gegenüber dem Weben oder Stricken, wo dies nicht möglich wäre. Beim Weben oder Stricken würde die Verwendung von radikal unterschiedlichen Garnen zu Fehlern wie z.B. Faltenbildung führen. Außerdem müssen die Garne beim Stricken flexibler sein, da die Garne selbst im Strickprozess gebogen werden. Beim Flechten werden die Garne während des Flechtprozesses nicht gebogen, so dass die Garne steifer sein können und somit eine größere Variation von Garnen verwendet werden kann. Außerdem wird beim Weben und Stricken die Wahl des Garns oft durch die Nadeldichte oder die Rietdichte bestimmt. So wäre es schwierig, feine und grobe Garne zu mischen. Beim Flechten ist jedes Bündel völlig unabhängig, es gibt keine gemeinsamen Ösen oder Dichten, die das Garn durchlaufen muss. Einzige Voraussetzung ist, dass die Garne mit etwas Reibkontakt über- und untereinander laufen können. Zweitens können die Eigenschaften der geflochtenen Komponente so gestaltet werden, dass während des Flechtprozesses kein Formdorn oder Schuhleisten als Oberteil für ein Schuhwerk benötigt wird. Dadurch kann die Produktionsgeschwindigkeit eines geflochtenen Oberteils erhöht und die Kosten eines geflochtenen Oberteils im Vergleich zu einem mit bestehenden Verfahren hergestellten Oberteil gesenkt werden.
Ein weiterer Vorteil gegenüber dem Flechten über einen Leisten ist, dass die Modularität des Produktionsprozesses erhöht wird. Beispielsweise können ein oder mehrere geflochtene Komponenten auf eine Spule gewickelt und zur weiteren Montage an einen anderen Ort transportiert werden. Mit diesem Verfahren könnte auch nur ein Teil eines Oberteils hergestellt werden, z.B. ein Schlauchbereich mit hoher Steifigkeit einer radialen Richtung.
Die Eignung und Vorteile dieses Produktionsverfahrens beschränken sich nicht nur auf die Herstellung eines Oberteils für ein Schuhwerk. Ein auf diese Weise hergestellte geflochtene Komponente könnte auch für Bekleidung wie z.B. Ärmel oder Socken verwendet werden.
Die Auswahl der Garne und die Anzahl der Spulen, die in der Flechtanordnung verwendet werden, bestimmen den Standarddurchmesser des resultierenden geflochtenen Schlauchs und verhindern ein Zusammenfallen des Schlauches. Für einen gegebenen Flechtwinkel sind der benötigte Garndurchmesser und die Anzahl der verwendeten Spulen reziprok voneinander abhängig. Je weniger Spulen zum Flechten verwendet werden, desto höher muss der Tex- oder Denierwert des Garns sein. Das Gegenteil ist auch der Fall, denn ein feineres Garn benötigt mehr Spulen, um den gleichen Ruhedurchmesser des Schlauchs zu erreichen. Auf einer Maschine mit 64 Spulen zum Flechten und 32 Spulen für axiale Garne müssten beispielsweise Flechtgarne mit vorzugsweise mindestens 12 tex, vorzugsweise mindestens 18 tex, verwendet werden. Die Garne können einen nicht runden Querschnitt haben, auch linsenförmig genannt, z.B. können die Garne einen ellipsoiden Querschnitt mit einer ersten Achse mit einem ersten Durchmesser und einer zweiten Achse mit einem zweiten Durchmesser haben. Alternativ oder zusätzlich zu einem Garn kann auch ein Band oder ein Streifen verwendet werden.
Der Füllraum oder Abdeckfaktor eines Garns ist das Volumen des Garns. Dieser Füllraum bestimmt die Dichte der Schlauchwand. Wenn der Füllraum zu klein ist, ist die Dichte des Schlauchs zu klein und ein Formdorn ist erforderlich. Wenn ein Füllraum groß genug ist, kann der speziell-gestaltete Schlauch bereits während des Flechtens (und danach, auch ohne weitere Behandlung) seine Form beibehalten und es kann somit auf einen Formdorn verzichtet werden.
Eine erste Art von axialem Garn kann eine andere Zusammensetzung als eine zweite Art von axialem Garn aufweisen. Hier kann eine andere Zusammensetzung umfassen, ein anderes Material wie Baumwolle, Polyester, Nylon, Polypropylen, Polybutylenterephthalat, Elastan, Cellulose, Kevlar, andere Polyamide, PET oder Kombinationen davon. Diese Materialien sind leicht und lassen sich leicht mit einer Flechtmaschine verarbeiten. Eine andere Zusammensetzung könnte auch Multifilament einerseits und Monofilamentgarn andererseits bedeuten. Dadurch werden die Eigenschaften der geflochtenen Komponente verbessert. Eine andere Zusammensetzung kann z.B. verwendet werden, um die Eigenschaften der geflochtenen Komponente entsprechend ihrer Atmungsaktivität oder der Wasserbeständigkeit zu verändern.
Eine erste Art von axialem Garn kann einen anderen Tex-Wert als eine zweite Art von axialem Garn aufweisen. Dies ist eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit, die Eigenschaften der geflochtenen Komponente zu gestalten. Zum Beispiel kann es vorteilhaft sein, Garne aus dem gleichen Material zu verwenden, so dass bestimmte Eigenschaften, z.B. die Reibung, gleich sind, aber es bleibt eine Möglichkeit, die Eigenschaften der geflochtenen Komponente mit einem anderen Tex-Wert zu konstruieren. Eine Variation des Tex-Wertes ermöglicht es, die Stabilität und Festigkeit der geflochtenen Komponente zu gestalten.
Eine erste Art von axialem Garn kann eine andere Elastizität und/oder Biegesteifigkeit aufweisen als eine zweite Art von axialem Garn. Dies ist eine weitere alternative oder zusätzliche Möglichkeit, die Eigenschaften der geflochtenen Komponente zu gestalten. Beispielsweise könnte eine erste Art von Garn weniger elastisches Garn aufweisen, während eine zweite Art von Garn mehr elastisches Garn aufweisen könnte, um die Elastizität des Materials zu gestalten. Alternativ oder zusätzlich kann eine erste Art von axialem Garn eine höhere Biegesteifigkeit aufweisen als eine zweite Art von axialem Garn, um einen Teil der geflochtenen Komponente zu konstruieren, der im Wesentlichen starr und einen anderen Teil, der im Wesentlichen flexibel ist.
Die Anordnung der axialen Garne kann um den Umfang der schlauchförmigen Struktur der geflochtenen Komponente variieren. Eine solche Anordnung würde es ermöglichen, eine besonders gute Passform und Bequemlichkeit des Schuhwerks oder der Bekleidung zu erreichen. Zum Beispiel führt die Verwendung von elastischen Garnen auf einer Seite des Schlauches und weniger elastischen Garnen auf der gegenüberliegenden Seite zu einer nicht-zylindrischen Struktur, wenn die Flechtspannung gelöst wird und die elastischen Garne die Form verformen. Die mechanischen Eigenschaften können zusätzlich oder alternativ auch auf andere Weise über den Umfang der schlauchförmigen Struktur variieren, wie z.B. durch ihre Biegesteifigkeit. Die Dichte der axialen Garne kann um den Umfang der geflochtenen Komponente variieren. So kann die geflochtene Komponente z.B. eine Links/Rechts- und/oder Oben/Unten-Biegung entwickeln, die sich der anatomischen Form eines Körperteils, z.B. eines linken oder rechten Fußes, anpasst, ohne dass ein Formmittel wie ein Schuhleisten benötigt wird. Darüber hinaus kann für jeden Teil der geflochtenen Komponente ein gewünschtes Maß an struktureller Stützung erreicht werden, um die Leistung des Endprodukts und/oder das vom Athleten erfahrene Feedback zu verbessern.
Die Flechtgarne binden die axialen Garne zu einer Schlauchstruktur und können feiner sein als die axialen Garne. Durch die Wahl der Eigenschaften der Flechtgarne, wie Zusammensetzung, Elastizität, Tex-Wert oder Biegesteifigkeit, ist es möglich, das Ausmaß der radialen Elastizität der Schlauchstruktur zu bestimmen und deren Tragekomfort und Funktionalität zu verbessern.
Der Flechtwinkel kann entlang einer axialen Richtung der geflochtenen Komponente variiert werden. Der Flechtwinkel ist der Winkel zwischen der Richtung der Flechtgarne und der axialen Flechtrichtung. Durch die Variation des Flechtwinkels ergeben sich unterschiedliche mechanische Eigenschaften entlang der Schlauchlänge. Ein Bereich mit einem niedrigen Flechtwinkel, vorzugsweise zwischen 15° und 45°, ist radial leicht dehnbar und kann bei einer dynamischen Bewegung eine Dehnung ermöglichen. Ein Bereich mit einem hohen Flechtwinkel, vorzugsweise zwischen 46° und 80°, ist dagegen radial weniger dehnbar und steifer. Bei einem sehr hohen Flechtwinkel sperren (jamming) die geflochtenen Garne in nicht-axialer Richtung. Ein Sperren findet statt ab dem Punkt, an dem es keine natürliche Ausdehnung aus der Struktur des Geflechts mehr gibt und weitere Ausdehnung mit der Dehnung der Filamente und Garne in ihm verbunden ist. Im Falle eines Schuhoberteils kann dieses Sperren in Bereichen eingesetzt werden, in denen Stabilität erforderlich ist, um Verstärkungsstrukturen zu ergänzen oder zu ersetzen.
Die Flechtgarne und/oder die axialen Garne können mindestens ein Schmelzgarn aufweisen. Schmelzgarne schmelzen bei einer bestimmten Temperatur, die vorzugsweise niedriger ist als die Zersetzungstemperatur anderer Garne im Geflecht. Der Einsatz eines Schmelzgarns hat den Vorteil, dass ausgewählte Garne bei einer bestimmten Temperatur geschmolzen und verschmolzen werden können.
Eine erste Art von axialem Garn kann in einem ersten Bereich der geflochtenen Komponente, jedoch nicht in einem zweiten Bereich angeordnet sein, und eine zweite Art von axialem Garn kann in dem zweiten Bereich, jedoch nicht in dem ersten Bereich angeordnet sein. Durch die gezielte Auswahl einer Art von axialen Garn für einen bestimmten Bereich und einer anderen Art für einen anderen Bereich ist es möglich, die Eigenschaften der geflochtenen Komponente lokal zu verändern. Auf diese Weise kann eine besonders gute Passform, Komfort und verbesserte Funktionalität des Schuhwerks oder der Bekleidung erreicht werden.
Das Flechten der geflochtenen Komponente kann über eine im Wesentlichen zylindrische Form durchgeführt werden. Eine im Wesentlichen zylindrische Form ist jede Form, die weitgehend einem Zylinder ähnelt und ist nicht auf eine mathematisch perfekte zylindrische Form beschränkt. Die Form kann Abweichungen von einem perfekten Zylinder aufgrund von Unvollkommenheiten im Herstellungsprozess oder bewusste Verformungen von einem perfekten Zylinder enthalten. Durch das Flechten über eine im Wesentlichen zylindrische Form kann ein gewünschter Flechtdurchmesser erreicht werden, der größer sein kann als der natürliche Hohlraum, der durch den Raum der insgesamt verwendeten Garne bestimmt wird. Das Flechten erfolgt vorzugsweise in Längsrichtung (oder in axialer Richtung) der im Wesentlichen zylindrischen Form.
Die im Wesentlichen zylindrische Form kann eine schmelzbare Komponente aufweisen und das Verfahren kann ferner den Schritt des Schmelzens der schmelzbaren Komponente nach dem Flechten der geflochtenen Komponente über der schmelzbaren Komponente aufweisen, so dass die geflochtene Komponente und die schmelzbare Komponente eine integrale Einheit formen. Auf diese Weise wird die Stabilität der geformten integralen Einheit, die auch als geflochtene Komponente bezeichnet wird, verbessert. Außerdem ist die geflochtene Komponente wasserdichter.
Die Flechtmaschine kann mehrere Garnträger enthalten, die in einem Gatter angeordnet sind, wobei ein Satz Garne im Uhrzeigersinn rotiert und ein zweiter Satz Garne gegen den Uhrzeigersinn rotiert. Die Flechtgarne werden zusammengeführt und durch die Überlappung der Garne entsteht eine Geflechtstruktur. Die Geschwindigkeit, mit der sich die Garnbündel durch eine Rotation bewegen, ist die Flechtgeschwindigkeit. Die Flechtmaschine kann axiale Garne aufnehmen, die aus der gleichen Bündelanordnung wie die Flechtgarne oder aus einer separaten Gatteranordnung kommen können.
Die geflochtene Komponente kann von einer mechanischen Vorrichtung (auch „Aufwickelvorrichtung“ genannt) mit einer Geschwindigkeit („Aufwickelgeschwindigkeit“) gezogen werden. Die Aufwickelvorrichtung kann eine Rolle, ein Rollensystem oder eine Roboteranlage mit Multiachsensteuerung sein. Eine Variation des Verhältnisses von Aufwickel- zu Flechtgeschwindigkeit ist möglich. Dies kann zusammen mit der Garnspannung den Flechtwinkel und damit die mechanischen Eigenschaften von Bereichen des Schlauchs beeinflussen. Die Aufwickelvorrichtung kann einige direkt beheizte Oberflächen enthalten, um bestimmte Bereiche des Geflechts zu schmelzen, um die Struktur zu fixieren und zu verhindern, dass sich das Geflecht während des Schneidens auflöst. Die Aufwickelvorrichtung kann auch eine Abzugswalze enthalten, die in der Nähe einer Geflechtbildungszone angeordnet ist, die eine Längsübertragung der Spannung verhindert und gleichzeitig für eine Varianz des Flechtwinkels sorgt.
Zur Herstellung des Schlauchs können verschiedene Flechtmaschinen eingesetzt werden. Eine sogenannte „Maibaum-Flechtmaschine“, bei dem die Bündel in einem Ring um eine Flechtöffnung montiert sind, könnte verwendet werden. Bei dieser Anordnung können die axialen Garne auf einem konventionellen Gatter montiert werden, so dass große Garnbündel montiert werden können, was die Bündelwechselzeit minimiert. Alternativ kann auch eine „Radialflechtmaschine“ eingesetzt werden, bei der die Flecht- und Axialgarnbündel radial um die Flechtzone angeordnet sind. Eine solche Anordnung minimiert die Gesamtfläche des Gerätes.
Die Flechtmaschine kann eine 3D-Flechtmaschine sein. Bei einer 3D-Flechtmaschine werden die Garnbündel in einer kartesischen Gitteranordnung montiert, wobei die Richtung der Garne nicht unbedingt linear ist. In einer 3D-Flechtmaschine können sich die Garnbündel in einer zweidimensionalen Ebene frei bewegen, im Gegensatz zu Maibaum- oder Radialflechtmaschinen, bei denen die Bewegung der Garnbündel auf vordefinierte Bahnen um die Flechtzone beschränkt ist. Bei dieser Anordnung können Form und Aufbau des Geflechts durch die programmierbare Bewegung der Garne stark beeinflusst werden. Dies hat den Vorteil, dass Garne so platziert werden können, wie es mit anderen Flechtmaschinen wie Radialflechtmaschinen oder axialen (Maibaum-) Flechtmaschinen nicht möglich ist. Der Einsatz einer 3D-Flechtmaschine ermöglicht es auch, dass Stehgarne an einer bestimmten Stelle zu Flechtgarnen werden und umgekehrt. Dieses Verfahren ermöglicht auch das Einbringen und anschließende Verstecken von Farbe in verschiedenen Bereichen der geflochtenen Komponente durch die Möglichkeit, Garne an Stellen zu „parken“, an denen sie nicht mehr Teil des Geflechts sind. Auf diese Weise ist es möglich, dass ein axiales Garn irgendwann in Längsrichtung des Schlauchs beginnt oder endet. So können z.B. axiale Garne einer ersten Art in einem ersten Bereich angeordnet werden, der in Längsrichtung, d.h. axial, von einem zweiten Bereich mit axialen Garnen einer zweiten Art getrennt ist. Neben farbigen Garnen können auf diese Weise auch Steifigkeitsbereiche durch Einflechten eines steifen Elements wie Kevlar oder anderen Polyamiden eingebracht werden.
Das Verfahren kann ferner aufweisen den Schritt des Formens eines Oberteils des Schuhwerks, das die geflochtene Komponente aufweist, die wie hier beschrieben hergestellt wurde. Ein aus dieser geflochtenen Komponente geformtes Oberteil sorgt für eine besonders gute Passform, hervorragende mechanische Eigenschaften und ein geringes Gewicht.
Der erste Bereich kann in einem unteren Bereich des Oberteils angeordnet sein und der zweite Bereich kann in einem Ristbereich des Oberteils angeordnet sein. In einer solchen Anordnung ist es einfach, die unterschiedlichen Anforderungen an ein Oberteil in einem unteren Bereich und einem Ristbereich zu erfüllen. Zum Beispiel muss ein Oberteil in einem unteren Bereich nicht besonders wasserdicht sein, da die Sohle das wichtigste Element für die Wasserdichtigkeit des unteren Fußes ist. Stattdessen kann eine hohe Atmungsaktivität für den Tragekomfort gewünscht werden. In einem Ristbereich hingegen ist das Oberteil das primäre Element, um den Fuß vor Schmutz und Regen zu schützen, weshalb eine gute Wasserdichtigkeit erforderlich sein kann. Ebenso ist das Oberteil das primäre Element, das den Fuß des Trägers im Ristbereich stützt, so dass im Ristbereich ein stabiler, aber flexibler geflochtene Teil erforderlich sein kann. Da der untere Bereich des Oberteils an einer Sohle in einem Schuhwerk befestigt ist, muss der untere Bereich des Oberteils den Fuß des Trägers nicht stützen und kann daher weniger stabil sein und könnte ein weiches Material zur Dämpfung für verbesserten Tragekomfort aufweisen.
Der erste Bereich kann in einem lateralen und/oder medialen Bereich des Oberteils angeordnet sein und der zweite Bereich kann in einem Ristbereich des Oberteils angeordnet sein. In einer solchen Anordnung ist es einfach, den unterschiedlichen Anforderungen an ein Oberteil in einem lateralen und/oder medialen Bereich einerseits und einem Ristbereich andererseits gerecht zu werden. Beispielsweise benötigt ein Fuß in der Regel mehr Stützung in einem lateralen oder medialen Bereich als in einem Ristbereich.
Der erste Bereich kann in einem lateralen Bereich des Oberteils angeordnet sein und der zweite Bereich kann in einem medialen Bereich des Oberteils angeordnet sein. In einer solchen Anordnung ist es einfach, den unterschiedlichen Anforderungen an ein Oberteil in einem lateralen Bereich einerseits und einem medialen Bereich andererseits gerecht zu werden. Die Verwendung von elastischen Garnen in einem medialen Bereich des Oberteils und unflexiblen Garnen auf dem lateralen Bereich des Oberteils führt zu einer natürlichen Krümmung, die im Wesentlichen dem menschlichen Fuß entspricht, wenn die Flechtspannung gelöst wird.
Das Verfahren kann ferner die Schritte des Anordnens der geflochtenen Komponente auf einem Leisten und des Konsolidierens der aufgeleisteten geflochtenen Komponente aufweisen. Zusätzlich zu den an anderer Stelle genannten Vorteilen hat eine wie hier beschriebene geflochtene Komponente den Vorteil, dass während des Aufleistens ein standardisierter Leisten verwendet werden kann, der nicht jede Schuhart oder -größe abdecken muss, wie z.B. 40, 40,5, 41, 41,5 usw. im europäischen System oder 8, 8,5, 9, 9,5 usw. im US-System. Stattdessen ermöglichen die speziell-gestalteten Eigenschaften der geflochtenen Komponente die Verwendung eines standardisierten Leistens, der z.B. eine Reihe von Schuharten und -größen abdeckt, z.B. 40-42 im europäischen System oder 8-10 im US-System. Durch die Anordnung der geflochtenen Komponente auf einem Leisten und die Konsolidierung der aufgeleisteten geflochtenen Komponente kann eine besonders gute Passform für angenehme Trageeigenschaften erreicht werden. Es ist auch möglich, dass das Aufleisten und/oder die Konsolidierung in einer Filiale auf Basis eines Leistens erfolgt, der individuell auf den Kunden angepasst ist.
Der Schritt des Konsolidierens kann die Verwendung eines Bindemittels, einer Polymerbeschichtung und/oder Erhitzen mindestens eines Teils der geflochtenen Komponente aufweisen. Dieses Verfahren ermöglicht die endgültige Fixierung der geflochtenen Komponente in ihrer aufgeleisteten Form bei gleichzeitiger Erhaltung einer ausreichenden Elastizität sowie einer bevorzugten Wasserbeständigkeit und Atmungsaktivität. Durch Erwärmen der geflochtenen Komponente ist es möglich, die Struktur an wichtigen Stellen zu verfestigen, z.B. wenn ein Schmelzgarn in die geflochtene Komponente eingearbeitet wird, bei insgesamt geringem Gewicht und ausgezeichneter Atmungsaktivität.
Der Schritt des Konsolidierens kann die Anwendung einer Laminiertechnik aufweisen. Laminiertechniken sind nützlich, um eine wasserdichte und gleichmäßige Konsolidierung zu gewährleisten und somit das laminierte Oberteil optisch ansprechend zu gestalten.
Die Laminiertechnik kann die Verwendung von Polyurethan, TPU, Polyamid, Polyolefinen oder Vinyl-basierten Folien aufweisen. Diese Materialien haben gute Klebe- und Dichtungseigenschaften, sind im industriellen Maßstab leicht zu verarbeiten und haben eine geringe Toxizität. Polyamide, wie z.B. Kevlar, sind aufgrund ihrer Hitzebeständigkeit und Strukturfestigkeit besonders nützlich.
Die Laminiertechnik kann Vakuumformen aufweisen. Durch Vakuumformen ist es möglich, eine besonders wasserdichte und gleichmäßige Laminierung mit einer besonders ansprechenden Optik zu erreichen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Oberteil für ein Schuhwerk, das eine Komponente aufweist, die wie hier beschrieben hergestellt wurde.
Die Erfindung betrifft ferner eine geflochtene Komponente für einen Bekleidungsartikel oder Schuhwerk mit einer schlauchförmigen Struktur, wobei die geflochtene Komponente eine Vielzahl von eingebrachten axialen Garnen aufweist, und wobei mindestens zwei verschiedene Arten von axialen Garnen in die geflochtene Komponente eingebracht sind.
Ein axiales Garn, manchmal auch Stehgarn oder longitudinales Garn genannt, verläuft entlang einer axialen Richtung (auch als Längsrichtung oder longitudinale Richtung bezeichnet) der Schlauchstruktur. Jede Art von axialem Garn umfasst einen oder mehrere axiale Garne. Als schlauchförmige Struktur oder Schlauch wird hier eine zylinderartige Struktur bezeichnet, die Abweichungen von einem mathematisch perfekten Zylinder aufweisen kann. Diese Abweichungen können absichtlich sein oder aufgrund von technischen Unvollkommenheiten im Herstellungsprozess basieren. Flechtgarne binden die axialen Garne zu einer Schlauchstruktur. Der resultierende Schlauch kann in axialer Richtung recht steif sein, kann aber in radialer Richtung dehnbar und elastisch sein.
Der Schlauch kann auch so gestaltet werden, dass er mindestens zwei verschiedene Spannungs-Dehnungsregime bereitstellt. Im ersten Regime folgt der Schlauch einer im Wesentlichen linearen Spannungs-Dehnungs-Beziehung, hier ist das Material im Wesentlichen elastisch oder nachgiebig, und wenn der Schlauch gezogen wird, ist die Rückstellkraft im Wesentlichen proportional zur Dehnung aus dem Gleichgewicht. Im ersten Regime verhält sich der Schlauch im Wesentlichen wie eine Feder, die dem Hooke'schen Gesetz gehorcht. Im zweiten Regime gehorcht der Schlauch einer im Wesentlichen nichtlinearen Spannungs-Dehnungs-Beziehung und die Rückstellkraft nimmt mit einer Ausdehnung aus dem Gleichgewicht schneller zu als im ersten Regime. Die Übergangsstelle zwischen diesen beiden Regimen kann als „Lock-out“ bezeichnet werden. Dieses Verhalten kann bei Bekleidung oder Schuhen eine vorteilhafte technische Wirkung haben. Zum Beispiel kann das erste Regime so gestaltet werden, dass der Spieler seinen Fuß bequem in einen Schuh einführen kann, der den speziell-gestalteten Schlauch umfasst, und der Schlauch ist ausreichend elastisch, damit der Spieler bequem laufen kann, aber der Schlauch ist so gestaltet, dass der Schuh, wenn der Spieler die Richtung ändern will, steif ist und einen ausreichenden Halt für den Fuß des Spielers bietet.
Es gibt noch weitere wichtige Vorteile dieser geflochtenen Komponente. Erstens ermöglicht die Einarbeitung der Vielzahl von mindestens zwei verschiedenen Arten von axialem Garn in die geflochtene Komponente ein höheres Maß an Gestaltung der Eigenschaften der geflochtenen Komponente, als es sonst erreicht werden könnte. Die axialen Garne können einfach variiert werden, z.B. für verschiedene Modelle der geflochtenen Komponente. Es ist möglich, radikal verschiedene Arten von axialen Garnen in unmittelbarer Nähe zueinander zu verwenden, ohne die Fertigungsstabilität der geflochtenen Komponente zu stören. Radikal unterschiedliche axiale Garne sind axiale Garne, deren Eigenschaften sich deutlich unterscheiden. Diese Eigenschaften umfassen z.B. Zusammensetzung, Tex-Wert, Elastizität, Biegesteifigkeit, Beschichtung, Querschnittsfläche und Schmelzgarngehalt. Dies ist ein deutlicher Vorteil gegenüber dem Weben oder Stricken, wo dies nicht möglich wäre. Beim Weben oder Stricken würde die Verwendung von radikal unterschiedlichen Garnen zu Fehlern wie z.B. Faltenbildung führen. Außerdem müssen die Garne beim Stricken flexibler sein, da die Garne selbst im Strickprozess gebogen werden. Beim Flechten werden die Garne während des Flechtprozesses nicht gebogen, so dass die Garne steifer sein können und somit eine größere Variation von Garnen verwendet werden kann. Außerdem wird beim Weben und Stricken die Wahl des Garns oft durch die Nadeldichte oder die Rietdichte bestimmt. So wäre es schwierig, feine und grobe Garne zu mischen. Beim Flechten ist jedes Bündel völlig unabhängig, es gibt keine gemeinsamen Ösen oder Dichten, die das Garn durchlaufen muss. Einzige Voraussetzung ist, dass die Garne mit etwas Reibkontakt über- und untereinander laufen können. Zweitens können die Eigenschaften der geflochtenen Komponente so gestaltet werden, dass während des Flechtprozesses kein Formdorn oder Schuhleisten als Oberteil für ein Schuhwerk benötigt wird. Dadurch kann die Produktionsgeschwindigkeit eines geflochtenen Oberteils erhöht und die Kosten eines geflochtenen Oberteils im Vergleich zu einem mit bestehenden Verfahren hergestellten Oberteil gesenkt werden.
Ein weiterer Vorteil gegenüber dem Flechten über einen Leisten ist, dass die Modularität des Produktionsprozesses erhöht wird. Beispielsweise können ein oder mehrere geflochtene Komponenten auf eine Spule gewickelt und zur weiteren Montage an einen anderen Ort transportiert werden. Die geflochtene Komponente kann auch dazu verwendet werden, nur einen Teil eines Oberteils herzustellen, z.B. einen Schlauchbereich mit hoher Steifigkeit in einer radialen Richtung.
Die geflochtene Komponente kann auch für Bekleidung wie z.B. Ärmel oder Socken verwendet werden.
Die Auswahl der Garne und die Anzahl der Spulen, die in der Flechtanordnung verwendet werden, bestimmen den Standarddurchmesser des resultierenden geflochtenen Schlauchs und verhindern ein Zusammenfallen des Schlauches. Für einen gegebenen Flechtwinkel sind der benötigte Garndurchmesser und die Anzahl der verwendeten Spulen reziprok voneinander abhängig. Je weniger Spulen zum Flechten verwendet werden, desto höher muss der Tex- oder Denierwert des Garns sein. Das Gegenteil ist auch der Fall, denn ein feineres Garn benötigt mehr Spulen, um den gleichen Ruhedurchmesser des Schlauchs zu erreichen. Auf einer Maschine mit 64 Spulen zum Flechten und 32 Spulen für axiale Garne müssten beispielsweise Flechtgarne mit vorzugsweise mindestens 12 tex, vorzugsweise mindestens 18 tex, verwendet werden.
Der Füllraum oder Abdeckfaktor eines Garns ist das Volumen des Garns. Dieser Füllraum bestimmt die Dichte der Schlauchwand. Wenn der Füllraum zu klein ist, ist die Dichte des Schlauchs zu klein und ein Formdorn ist erforderlich. Wenn ein Füllraum groß genug ist, kann der speziell-gestaltete Schlauch bereits während des Flechtens (und danach, auch ohne weitere Behandlung) seine Form beibehalten und es kann somit auf einen Formdorn verzichtet werden.
Eine erste Art von axialem Garn kann eine andere Zusammensetzung als eine zweite Art von axialem Garn aufweisen. Hier kann eine andere Zusammensetzung umfassen, ein anderes Material wie Baumwolle, Polyester, Nylon, Polypropylen, Polybutylenterephthalat, Elastan, Cellulose, Kevlar, andere Polyamide, PET oder Kombinationen davon. Diese Materialien sind leicht und lassen sich leicht mit einer Flechtmaschine verarbeiten. Eine andere Zusammensetzung könnte auch Multifilament einerseits und Monofilamentgarn andererseits bedeuten. Dadurch werden die Eigenschaften der geflochtenen Komponente verbessert. Eine andere Zusammensetzung kann z.B. verwendet werden, um die Eigenschaften der geflochtenen Komponente entsprechend ihrer Atmungsaktivität oder der Wasserbeständigkeit zu verändern.
Eine erste Art von axialem Garn kann einen anderen Tex-Wert als eine zweite Art von axialem Garn aufweisen. Dies ist eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit, die Eigenschaften der geflochtenen Komponente zu gestalten. Zum Beispiel kann es vorteilhaft sein, Garne aus dem gleichen Material zu verwenden, so dass bestimmte Eigenschaften, z.B. die Reibung, gleich sind, aber es bleibt eine Möglichkeit, die Eigenschaften der geflochtenen Komponente mit einem anderen Tex-Wert zu konstruieren. Eine Variation des Tex-Wertes ermöglicht es, die Stabilität und Festigkeit der geflochtenen Komponente zu gestalten.
Eine erste Art von axialem Garn kann eine andere Elastizität und/oder Biegesteifigkeit aufweisen als eine zweite Art von axialem Garn. Dies ist eine weitere alternative oder zusätzliche Möglichkeit, die Eigenschaften der geflochtenen Komponente zu gestalten. Beispielsweise könnte eine erste Art von Garn weniger elastisches Garn aufweisen, während eine zweite Art von Garn mehr elastisches Garn aufweisen könnte, um die Elastizität des Materials zu gestalten. Alternativ oder zusätzlich kann eine erste Art von axialem Garn eine höhere Biegesteifigkeit aufweisen als eine zweite Art von axialem Garn, um einen Teil der geflochtenen Komponente zu konstruieren, der im Wesentlichen starr und einen anderen Teil, der im Wesentlichen flexibel ist.
Die Anordnung der axialen Garne kann um den Umfang der schlauchförmigen Struktur der geflochtenen Komponente variieren. Eine solche Anordnung würde es ermöglichen, eine besonders gute Passform und Bequemlichkeit des Schuhwerks oder der Bekleidung zu erreichen. Zum Beispiel führt die Verwendung von elastischen Garnen auf einer Seite des Schlauches und weniger elastischen Garnen auf der gegenüberliegenden Seite zu einer nicht-zylindrischen Struktur, wenn die Flechtspannung gelöst wird und die elastischen Garne die Form verformen. Die mechanischen Eigenschaften können zusätzlich oder alternativ auch auf andere Weise über den Umfang der schlauchförmigen Struktur variieren, wie z.B. durch ihre Biegesteifigkeit. Die Dichte der axialen Garne kann um den Umfang der geflochtenen Komponente variieren. So kann die geflochtene Komponente z.B. eine Links/Rechts- und/oder Oben/Unten-Biegung entwickeln, die sich der anatomischen Form eines Körperteils, z.B. eines linken oder rechten Fußes, anpasst, ohne dass ein Formmittel wie ein Schuhleisten benötigt wird. Darüber hinaus kann für jeden Teil der geflochtenen Komponente ein gewünschtes Maß an struktureller Stützung erreicht werden, um die Leistung des Endprodukts und/oder das vom Athleten erfahrene Feedback zu verbessern.
Die Flechtgarne binden die axialen Garne zu einer Schlauchstruktur und können feiner sein als die axialen Garne. Durch die Wahl der Eigenschaften der Flechtgarne, wie Zusammensetzung, Elastizität, Tex-Wert oder Biegesteifigkeit, ist es möglich, das Ausmaß der radialen Elastizität der Schlauchstruktur zu bestimmen und deren Tragekomfort und Funktionalität zu verbessern.
Der Flechtwinkel kann entlang einer axialen Richtung der geflochtenen Komponente variiert werden. Der Flechtwinkel ist der Winkel zwischen der Richtung der Flechtgarne und der axialen Flechtrichtung. Durch die Variation des Flechtwinkels ergeben sich unterschiedliche mechanische Eigenschaften entlang der Schlauchlänge. Ein Bereich mit einem niedrigen Flechtwinkel, vorzugsweise zwischen 15° und 45°, ist radial leicht dehnbar und kann bei einer dynamischen Bewegung eine Dehnung ermöglichen. Ein Bereich mit einem hohen Flechtwinkel, vorzugsweise zwischen 46° und 80°, ist dagegen radial weniger dehnbar und steifer. Bei einem sehr hohen Flechtwinkel sperren (jamming) die geflochtenen Garne in nicht-axialer Richtung. Ein Sperren findet statt ab dem Punkt, an dem es keine natürliche Ausdehnung aus der Struktur des Geflechts mehr gibt und weitere Ausdehnung mit der Dehnung der Filamente und Garne in ihm verbunden ist. Im Falle eines Schuhoberteils kann dieses Sperren in Bereichen eingesetzt werden, in denen Stabilität erforderlich ist, um Verstärkungsstrukturen zu ergänzen oder zu ersetzen.
Die Flechtgarne und/oder die axialen Garne können mindestens ein Schmelzgarn aufweisen. Schmelzgarne schmelzen bei einer bestimmten Temperatur, die vorzugsweise niedriger ist als die Zersetzungstemperatur anderer Garne im Geflecht. Der Einsatz eines Schmelzgarns hat den Vorteil, dass ausgewählte Garne bei einer bestimmten Temperatur geschmolzen und verschmolzen werden können.
Eine erste Art von axialem Garn kann in einem ersten Bereich der geflochtenen Komponente, jedoch nicht in einem zweiten Bereich angeordnet sein, und eine zweite Art von axialem Garn kann in dem zweiten Bereich, jedoch nicht in dem ersten Bereich angeordnet sein. Durch die gezielte Auswahl Art von einer axialen Garn für einen bestimmten Bereich und einer anderen Art für einen anderen Bereich ist es möglich, die Eigenschaften der geflochtenen Komponente lokal zu verändern. Auf diese Weise kann eine besonders gute Passform, Komfort und verbesserte Funktionalität des Schuhwerks oder der Bekleidung erreicht werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Oberteil für ein Schuhwerk, das die hier beschriebene geflochtene Komponente aufweist. Ein aus dieser geflochtenen Komponente geformtes Oberteil sorgt für eine besonders gute Passform, hervorragende mechanische Eigenschaften und ein geringes Gewicht.
Der erste Bereich kann in einem unteren Bereich des Oberteils angeordnet sein und der zweite Bereich kann in einem Ristbereich des Oberteils angeordnet sein. In einer solchen Anordnung ist es einfach, die unterschiedlichen Anforderungen an ein Oberteil in einem unteren Bereich und einem Ristbereich zu erfüllen. Zum Beispiel muss ein Oberteil in einem unteren Bereich nicht besonders wasserdicht sein, da die Sohle das wichtigste Element für die Wasserdichtigkeit des unteren Fußes ist. Stattdessen kann eine hohe Atmungsaktivität für den Tragekomfort gewünscht werden. In einem Ristbereich hingegen ist das Oberteil das primäre Element, um den Fuß vor Schmutz und Regen zu schützen, weshalb eine gute Wasserdichtigkeit erforderlich sein kann. Ebenso ist das Oberteil das primäre Element, das den Fuß des Trägers im Ristbereich stützt, so dass im Ristbereich ein stabiler, aber flexibler geflochtene Teil erforderlich sein kann. Da der untere Bereich des Oberteils an einer Sohle in einem Schuhwerk befestigt ist, muss der untere Bereich des Oberteils den Fuß des Trägers nicht stützen und kann daher weniger stabil sein und könnte ein weiches Material zur Dämpfung für verbesserten Tragekomfort aufweisen.
Der erste Bereich kann in einem lateralen und/oder medialen Bereich des Oberteils angeordnet sein und der zweite Bereich kann in einem Ristbereich des Oberteils angeordnet sein. In einer solchen Anordnung ist es einfach, den unterschiedlichen Anforderungen an ein Oberteil in einem lateralen und/oder medialen Bereich einerseits und einem Ristbereich andererseits gerecht zu werden. Beispielsweise benötigt ein Fuß in der Regel mehr Stützung in einem lateralen oder medialen Bereich als in einem Ristbereich.
Der erste Bereich kann in einem lateralen Bereich des Oberteils angeordnet sein und der zweite Bereich kann in einem medialen Bereich des Oberteils angeordnet sein. In einer solchen Anordnung ist es einfach, den unterschiedlichen Anforderungen an ein Oberteil in einem lateralen Bereich einerseits und einem medialen Bereich andererseits gerecht zu werden. Die Verwendung von elastischen Garnen in einem medialen Bereich des Oberteils und unflexiblen Garnen auf dem lateralen Bereich des Oberteils führt zu einer natürlichen Krümmung, die im Wesentlichen dem menschlichen Fuß entspricht, wenn die Flechtspannung gelöst wird.
Das Oberteil kann eine geflochtene Komponente aufweisen, die auf einem Leisten angeordnet und konsolidiert wurde. Zusätzlich zu den an anderer Stelle genannten Vorteilen hat eine wie hier beschriebene geflochtene Komponente den Vorteil, dass während des Aufleistens ein standardisierter Leisten verwendet werden kann, der nicht jede Schuhart oder -größe abdecken muss, wie z.B. 40, 40,5, 41, 41,5 usw. im europäischen System oder 8, 8,5, 9, 9,5 usw. im US-System. Stattdessen ermöglichen die speziell-gestalteten Eigenschaften der geflochtenen Komponente die Verwendung eines standardisierten Leistens, der z.B. eine Reihe von Schuharten und -größen abdeckt, z.B. 40-42 im europäischen System oder 8-10 im US-System. Durch die Anordnung der geflochtenen Komponente auf einem Leisten und die Konsolidierung der aufgeleisteten geflochtenen Komponente kann eine besonders gute Passform für angenehme Trageeigenschaften erreicht werden. Es ist auch möglich, dass das Aufleisten und/oder die Konsolidierung in einer Filiale auf Basis eines Leistens erfolgt, der individuell auf den Kunden angepasst ist.
Der Schritt des Konsolidierens kann die Verwendung eines Bindemittels, einer Polymerbeschichtung und/oder Erhitzen mindestens eines Teils der geflochtenen Komponente aufweisen. Das fertige Oberteil umfasst somit die geflochtene Komponente in ihrer aufgeleisteten Form, wobei eine ausreichende Elastizität erhalten bleibt und gleichzeitig eine bevorzugte Wasserbeständigkeit und Atmungsaktivität gegeben ist. Durch Erwärmen der geflochtenen Komponente ist es möglich, die Struktur an wichtigen Stellen zu verfestigen, z.B. wenn ein Schmelzgarn in die geflochtene Komponente eingearbeitet wird, bei insgesamt geringem Gewicht und ausgezeichneter Atmungsaktivität.
Die geflochtene Komponente kann laminiert sein. Ein Oberteil aus einer laminierten, geflochtenen Komponente ist besonders wasserdicht und hat eine ebene Oberfläche mit nur geringen herstellungsbedingten Fehlern und somit ein attraktives optisches Erscheinungsbild.
Die Laminierung kann Polyurethan, TPU, Polyamid, Polyolefine oder Vinyl-basierte Folien aufweisen. Diese Materialien haben gute Klebe- und Dichtungseigenschaften, sind im industriellen Maßstab leicht zu verarbeiten und haben eine geringe Toxizität.
Polyamide, wie z.B. Kevlar, sind aufgrund ihrer Hitzebeständigkeit und Strukturfestigkeit besonders nützlich.
Die Laminierung kann Vakuumformen aufweisen. Durch Vakuumformen ist es möglich, eine besonders wasserdichte und gleichmäßige Laminierung und damit eine besonders attraktive Optik zu erreichen.
Die Erfindung betrifft ferner einen Schuh, der ein Oberteil wie hier beschrieben und eine Außensohle aufweist. Der Schuh, zum Beispiel ein Sportschuh, der das hier beschriebene Oberteil umfasst, ist besonders leicht und besitzt hervorragende mechanische Eigenschaften, die sich im Herstellungsprozess leicht für eine bestimmte Tätigkeit oder sogar die individuelle Anatomie des Kunden verändern lassen.
Figurenliste
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf die Figuren beschrieben. Die Figuren zeigen:

1A, B: Beispiel eines Schuhoberteils gemäß der Erfindung;
2: Ein weiteres Beispiel eines Schuhoberteils gemäß der Erfindung;
3: Beispiel einer geflochtenen Komponente gemäß der Erfindung;
4: Ein weiteres Beispiel einer geflochtenen Komponente gemäß der Erfindung;
5: Beispielhaftes Verfahren zur Herstellung einer geflochtenen Komponente und eines Oberteils für einen Fußbekleidungsartikel gemäß der Erfindung;
6A, B: Beispiel einer Flechtmaschine;
7A, B: Beispielhaftes Verfahren zum Aufleisten einer geflochtenen Komponente;
8: Beispielhaftes Verfahren zum Vakuum-Laminieren einer geflochtenen Komponente;
9: Beispielhaftes Flechtmuster, das den Flechtwinkel zeigt;
10: Beispielhafter Graph, der die Abhängigkeit des Durchmessers des geflochtenen Schlauchs vom Flechtwinkel zeigt; und
11A, B: Beispielhaftes Stress-Dehnungsverhältnis für einen geflochtenen Schlauch.

Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Mögliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung vor allem in Bezug auf einen Sportschuh beschrieben. Es wird jedoch betont, dass die vorliegende Erfindung durch diese Ausführungsformen nicht beschränkt wird. Insbesondere können die geflochtene Komponente und die Verfahren zur Herstellung der geflochtenen Komponente nur als Teil eines Oberteils für ein Schuhwerk oder für Bekleidung wie z.B. Ärmel oder Socken verwendet werden.
Im Folgenden werden nur einige mögliche Ausführungsformen der Erfindung detailliert beschrieben. Der Fachmann ist sich bewusst, dass diese möglichen Ausführungsformen auf verschiedene Weise modifiziert und miteinander kombiniert werden können, wenn sie kompatibel sind, und dass bestimmte Merkmale weggelassen werden können, soweit sie entbehrlich erscheinen.
1A zeigt ein Beispiel eines Schuhoberteils 11 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Oberteil 11 umfasst eine erste Art von axialen Garnen 13a und eine zweite Art von axialen Garnen 13b.
Die erste Art der axialen Garne 13a ist in einem lateralen Bereich des Oberteils angeordnet und die zweite Art der axialen Garne 13b ist in einem Ristbereich des Oberteils angeordnet. Alternativ kann der erste Bereich in einem unteren Bereich des Oberteils und der zweite Bereich in einem Ristbereich des Oberteils liegen. Eine weitere Alternative ist, dass der erste Bereich in einem lateralen Bereich des Oberteils angeordnet ist und der zweite Bereich in einem medialen Bereich des Oberteils angeordnet ist. Die mindestens zwei Arten von axialem Garn können sich in ihrer Zusammensetzung unterscheiden, wie z.B. das Material, aus dem sie gebildet werden, oder die Art ihres Garns (Einzelfilament, Multifilament usw.). Beispielsweise können die axialen Garne 13b Multifilamentgarne Elastan, Polyester, Nylon, Polypropylen, Polybutylenterephthalat, Cellulose oder Kombinationen davon aufweisen, um einen relativ starken, aber flexiblen und komfortablen Ristbereich des Oberteils zu erhalten. Die axialen Garne 13a können ein steifes Element wie Kevlar und/oder andere Polyamide aufweisen, alternativ oder zusätzlich zu den oben genannten Materialien. Auf diese Weise kann ein ziemlich steifer Seitenteil erreicht werden, um einen guten Halt für den Fuß zu gewährleisten. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Art von axialem Garn einen anderen Tex-Wert als die zweite Art von axialem Garn enthalten. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Art von axialem Garn eine andere Elastizität und/oder Biegesteifigkeit als eine zweite Art von axialem Garn aufweisen.
Flechtgarne 12 sind so geformt, dass sie die axialen Garne zu einer geflochtenen Komponente 31 zusammenbinden. Das Oberteil wird vorzugsweise auf einem Schuhleisten angeordnet und mit einem Bindemittel, einer Polymerbeschichtung und/oder einer Erwärmung zumindest eines Teils der geflochtenen Komponente konsolidiert. Zusätzlich oder alternativ kann die Konsolidierung die Anwendung einer Laminiertechnik umfassen. Ein laminiertes Schuhoberteil ist besonders wasserdicht und eine laminierte Oberfläche ist besonders glatt und dadurch optisch ansprechend. Die Laminierung kann die Materialien Polyurethan, TPU, Polyamide, Polyolefine oder Folien auf Vinylbasis aufweisen. Diese Materialien haben gute Klebe- und Dichtungseigenschaften, sind im industriellen Maßstab leicht zu verarbeiten und haben eine geringe Toxizität. Polyamide, wie z.B. Kevlar, sind aufgrund ihrer Hitzebeständigkeit und Strukturfestigkeit besonders nützlich. Das Laminieren kann Vakuumformen für eine besonders wasserdichte Versiegelung und eine glatte und gleichmäßige Oberfläche umfassen, die optisch ansprechend ist.
1B zeigt ein weiteres Beispiel einer Ausführungsform eines Schuhoberteils 11 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Oberteil 11 umfasst axiale Garne 13a, 13b, 13c und Flechtgarne 12a, 12b. Dabei weisen die axialen Garne 13c Schmelzgarne auf, während die axialen Garne 13a, 13b keine Schmelzgarne aufweisen. Die Flechtgarne 12b umfassen auch Schmelzgarne, während andere Flechtgarne 12a keine Schmelzgarne umfassen. Die Schmelzgarne 12b, 13c werden vorzugsweise geschmolzen, nachdem das Oberteil auf einem Schuhleisten angeordnet wurde, um die Konsolidierung des aufgeleisteten Oberteils zu erleichtern. Der Vorteil eines Oberteils das Schmelzgarnen aufweist ist, dass bei der Konsolidierung nur eine minimale Menge an zusätzlichen Kleb- oder Dichtstoffen oder Laminierungen benötigt wird. Bei manchen Ausführungsformen sind keine zusätzlichen Kleb- oder Dichtstoffe oder Laminierungen erforderlich. Dadurch bleibt die exzellente Atmungsaktivität des Oberteils erhalten und das produzierte Oberteil ist sehr leicht.
2 zeigt ein Beispiel eines Oberteils 11 gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem Beispiel umfasst das Oberteil axiale Garne 13a, 13b und Flechtgarne 12. Der Flechtwinkel ist der Winkel zwischen der Flechtrichtung, die im Wesentlichen parallel zur Richtung der axialen Garne 13a, 13b und der Richtung eines gegebenen Flechtgarns 12 ist. Bei dieser Ausführung variiert der Flechtwinkel entlang einer axialen Richtung der geflochtenen Komponente. Der Flechtwinkel ist im Vorfußbereich 16 kleiner, was Flexibilität und Komfort im Vorfußbereich ermöglicht. Im Mittelfußbereich 15 ist der Flechtwinkel größer, was die Stabilität im Mittelfußbereich 15 ermöglicht.
3 zeigt ein Beispiel einer geflochtenen Komponente 31. 3 zeigt die Variation des Flechtwinkels entlang einer longitudinalen Richtung des Schlauchs. Die geflochtene Komponente umfasst eine erste Art von axialem Garn 13a und eine zweite Art von axialem Garn 13b. In dieser Ausführungsform variiert die Anordnung der axialen Garne 13a, 13b über den Umfang der durch die geflochtene Komponente 31 gebildeten schlauchförmigen Struktur. Die geflochtene Komponente umfasst ferner Flechtgarne 12, die die axialen Garne 13a, 13b zu einer geflochtenen Komponente 31 verbinden.
In der beispielhaften Ausführungsform der 3 variiert der Flechtwinkel entlang einer axialen Richtung der geflochtenen Komponente. Der Flechtwinkel ist in einem ersten Bereich 35 größer als in einem zweiten Bereich 36. Die resultierende geflochtene Komponente wird daher in dem ersten Bereich 35 radial steifer und weniger flexibel sein als in der zweiten Bereich 36.
In einem Beispiel könnte die geflochtene Komponente 31 zur Bildung einer Socke verwendet werden und der steife Bereich 35 könnte in einem Knöchelbereich der Socke liegen, während der flexible Bereich 36 im Zehenbereich der Socke liegen könnte. Der flexible Bereich 36 könnte auch in einem Wadenbereich der Socke liegen. Der flexible Bereich 36 kann auch so gestaltet werden, dass er unter hoher elastischer Spannung steht, während die Socke so getragen wird, dass ein Kompressionseffekt entsteht. Dieser Kompressionseffekt kann für medizinische und/oder sportliche Zwecke erwünscht sein.
In einem anderen Beispiel könnte die geflochtene Komponente 31 zur Bildung eines Ärmels verwendet werden und der steife Bereich 35 könnte in einem Ellenbogenbereich des Ärmels liegen, um eine Überdehnung des Ellenbogens zu verhindern, während der flexible Bereich 36 in einem Unterarmbereich des Ärmels, um Tragekomfort zu bieten, liegen könnte.
In einem anderen Beispiel könnte die geflochtene Komponente 31 verwendet werden, um einen steifen „Käfig“ zu formen, der nur den steifen Bereich 35 umfasst, um einen Bereich eines Schuhoberteils zu formen, das zusätzliche Komponenten umfassen kann.
In einem anderen Beispiel könnte die geflochtene Komponente zur Bildung eines Schuhoberteils verwendet werden und der steife Bereich 35 könnte im Mittelfußbereich 15 liegen, um ein bevorzugtes Maß an Stützung und Stabilität zu bieten, während der flexible Bereich 36 in einem Zehenbereich 16 und/oder einem Fersenbereich 14 liegen könnte, um Tragekomfort zu bieten.
Die geflochtene Komponente 31 kann durch Flechten auf einer im Wesentlichen zylindrischen Form 37 geformt werden. Dies ist jedoch optional und kein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung. Die im Wesentlichen zylindrische Form kann aufgrund von Unvollkommenheiten im Herstellungsprozess der zylindrischen Form 37 Abweichungen von einer mathematisch perfekten zylindrischen Form aufweisen oder sie kann bewusste Abweichungen von einem perfekten Zylinder aufweisen. Die im Wesentlichen zylindrische Form 37 kann eine schmelzbare Komponente umfassen. In einem weiteren Schritt kann die schmelzbare Komponente der im Wesentlichen zylindrischen Form 37 erhitzt und geschmolzen werden, nachdem die geflochtene Komponente über die im Wesentlichen zylindrische Form 37 mit einer schmelzbaren Komponente geflochten wurde. Das Produkt wird abgekühlt und kann verfestigen, so dass die geflochtene Komponente und die schmelzbare Komponente eine Einheit formen. Diese integrale Einheit wird dann weiterverarbeitet. Zum Beispiel kann sie aufgeschlitzt werden, um ein flaches Stück aus leichtem und wasserdichtem Material herzustellen, das für die weitere Verarbeitung verwendet werden kann. Die weitere Verarbeitung kann aufweisen, die integrale Einheit, die auch als geflochtene Komponente bezeichnet wird, auf einem Schuhleisten anzuordnen. Die aufgeleistete geflochtene Komponente könnte dann wie in den anderen Beispielen beschrieben konsolidiert werden, wobei die Konsolidierung einen zweiten Heizzyklus umfassen kann. Die erste Art der axialen Garne 13a, kann von ziemlich hoher Elastizität sein, während die zweite Art der axialen Garne 13b von ziemlich niedriger Elastizität sein kann. Auf diese Weise verformt sich die geflochtene Komponente 31 während des Schmelzvorgangs der zylindrischen Form 37 oder alternativ, wenn die geflochtene Komponente 31 von der zylindrischen Form 37 entfernt wird, durch den Spannungsverlust auf natürliche Weise in eine nicht-zylindrische Form mit einer natürlichen Verformung nach oben/unten und/oder links/rechts.
4 zeigt einen Blick in longitudinaler Richtung eines Beispiels einer geflochtenen Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung. Die geflochtene Komponente umfasst eine erste Art von axialem Garn 13a und eine zweite Art von axialem Garn 13b. In diesem Beispiel variiert die Anordnung der axialen Garne 13a, 13b über den Umfang der schlauchförmigen Struktur, die durch die geflochtene Komponente 31 gebildet wird. Auf der ersten Seite 45 sind nur axiale Garne der ersten Art 13a angeordnet, während die zweite Seite 46 axiale Garne der ersten Art 13a und der zweiten Art 13b umfasst. Außerdem ist die Umfangsdichte der axialen Garne auf der ersten Seite 45 höher als auf der zweiten Seite 46. Die geflochtene Komponente umfasst ferner Flechtgarne 12, die die axialen Garne 13a, 13b zu einer geflochtenen Komponente 31 zusammenbinden.
In einem Beispiel könnte die geflochtene Komponente zur Herstellung eines Schuhoberteils verwendet werden. Die erste Seite 45 kann in einem lateralen Bereich des Oberteils angeordnet sein und die zweite Seite 46 kann in einem medialen Bereich des Oberteils angeordnet sein. In einer solchen Anordnung ist es einfach, den unterschiedlichen Anforderungen an ein Oberteil in einem lateralen Bereich einerseits und einem medialen Bereich andererseits gerecht zu werden. Wenn beispielsweise die erste Art von axialen Garnen 13a weniger elastisch ist als eine zweite Art von axialen Garnen 13b, erhält das Oberteil eine natürliche Krümmung, die im Wesentlichen einem menschlichen Fuß entspricht, wenn die Flechtspannung gelöst wird.
In einem anderen Beispiel ist die zweite Art von axialem Garn 13b ein Schmelzgarn, während die erste Art von axialem Garn 13a kein Schmelzgarn ist. Das Schmelzgarn 13b dient dazu, die geflochtene Komponente endgültig zu fixieren, z.B. um ein Auftrennen nach dem Flechten oder bei einer Konsolidierung zu verhindern.
5 zeigt ein schematisches Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung einer geflochtenen Komponente und eines Oberteils für ein Schuhwerk gemäß der vorliegenden Erfindung. In einem ersten Schritt wird eine Flechtmaschine 57, die eine Radial-, Axial- oder 3D-Flechtmaschine sein kann, eingesetzt, um eine geflochtene Komponente 31a zu flechten. Die geflochtene Komponente umfasst mindestens zwei Arten von axialen Garnen 13a,13b und Flechtgarne 12. Die Flechtgarne 12 werden durch eine Reihe von auf Spulen montierten Flechtgarnbündel 58 bereitgestellt. Verschiedene Arten von axialen Garnen 13a, 13b können z.B. über eine Anzahl von Bündel 56 für axiales Garn, die auf dem statischen Flechtgestell montiert sind, bereitgestellt werden. Alternativ können die Bündel 56 für axiales Garn von der Flechtmaschine auf einem Gatter (nicht abgebildet) montiert werden, wobei die axialen Garne 13 über Schläuche oder Ösen zur Flechtmaschine geführt werden. Eine Aufwickelvorrichtung (nicht abgebildet) kann verwendet werden, um die geflochtene Komponente von der Flechtzone wegzuziehen. Dies wird in Bezug auf die Bilder 6A und 6B näher dargestellt und diskutiert.
Die Auswahl der Garne und die Anzahl der Spulen, die in der Flechtanordnung verwendet werden, bestimmen den Standarddurchmesser des resultierenden geflochtenen Schlauchs und verhindern ein Zusammenfallen des Schlauchs. Für einen gegebenen Flechtwinkel sind der benötigte Garndurchmesser und die Anzahl der verwendeten Spulen reziprok voneinander abhängig. Je weniger Spulen zum Flechten verwendet werden, desto höher muss der Tex- oder Denierwert des Garns sein. Das Gegenteil ist auch der Fall, denn ein feineres Garn benötigt mehr Spulen, um den gleichen Ruhedurchmesser des Schlauchs zu erreichen. Auf einer Maschine mit 64 Spulen für das Flechten und 32 Spulen für axiale Garne müssten beispielsweise Flechtgarne mit vorzugsweise mindestens 12 tex, noch bevorzugter mindestens 18 tex, verwendet werden. Die Garne können einen nicht-runden Querschnitt haben, auch linsenförmig genannt, z.B. können die Garne einen ellipsoiden Querschnitt mit einer ersten Achse mit einem ersten Durchmesser und einer zweiten Achse mit einem zweiten Durchmesser haben. Alternativ oder zusätzlich zu einem Garn kann auch ein Band oder ein Streifen verwendet werden.
Der Füllraum oder Abdeckfaktor eines Garns ist das Volumen des Garns. Dieser Füllraum bestimmt die Dichte der Schlauchwand. Wenn der Füllraum zu klein ist, ist die Dichte der Schlauchwand zu klein und ein Formdorn erforderlich. Wenn ein Füllraum groß genug ist, kann der speziell-gestaltete Schlauch bereits während des Flechtens (und danach, auch ohne weitere Behandlung) seine Form beibehalten und somit ein Formdorn überflüssig werden. Auf diese Weise kann die Produktionsgeschwindigkeit einer geflochtenen Komponente erhöht werden.
In einem zweiten Schritt wird die geflochtene Komponente 31a auf einem Schuhleisten 59 angeordnet, der nach einem individuellen Modell eines Kundenfußes geformt werden kann. Der zweite Prozess kann in einer Fabrik oder in einer Filiale durchgeführt werden. In einem dritten Schritt wird die aufgeleistete geflochtene Komponente 31b konsolidiert.
Durch die Anordnung der geflochtenen Komponente auf einem Leisten und die Konsolidierung der aufgeleisteten geflochtenen Komponente wird eine besonders gute Passform für ein angenehmes Tragegefühl erreicht. Zusätzlich zu den an anderer Stelle genannten Vorteilen hat eine wie hier beschriebene geflochtene Komponente den Vorteil, dass während des Aufleistens ein standardisierter Leisten verwendet werden kann, der nicht jede Schuhart oder -größe abdecken muss, wie z.B. 40, 40,5, 41, 41,5 usw. im europäischen System oder 8, 8,5, 9, 9,5 usw. im US-System. Stattdessen ermöglichen die speziell-gestalteten Eigenschaften der geflochtenen Komponente die Verwendung eines standardisierten Leistens, der z.B. eine Reihe von Schuharten und - größen abdeckt, z.B. 40-42 im europäischen System oder 8-10 im US-System.
Der Schritt der Konsolidierung kann die Verwendung eines Bindemittels, einer Polymerbeschichtung und/oder die Erwärmung mindestens eines Teils der geflochtenen Komponente umfassen. Dieses Verfahren ermöglicht die endgültige Fixierung der geflochtenen Komponente in seiner aufgeleisteten Form bei gleichzeitiger Erhaltung einer ausreichenden Elastizität sowie einer bevorzugten Wasserbeständigkeit und Atmungsaktivität. Durch Erwärmung der geflochtenen Komponente ist es möglich, die Struktur an wichtigen Stellen zu konsolidieren, z.B. wenn ein Schmelzgarn in die geflochtene Komponente eingearbeitet wird, bei insgesamt geringem Gewicht und ausgezeichneter Atmungsaktivität.
Der Schritt der Konsolidierung kann auch die Anwendung einer Laminiertechnik umfassen. Laminierungstechniken sind nützlich, um eine wasserdichte und gleichmäßige Konsolidierung zu gewährleisten.
Die Laminiertechnik kann die Verwendung von Polyurethan, TPU, Polyamiden, Polyolefinen oder Folien auf Vinylbasis umfassen. Diese Materialien haben gute Klebe- oder Dichtungseigenschaften, sind im industriellen Maßstab leicht zu verarbeiten und haben eine geringe Toxizität. Polyamide, wie z.B. Kevlar, sind aufgrund ihrer Hitzebeständigkeit und Strukturfestigkeit besonders nützlich.
Die Laminiertechnik kann Vakuumformen umfassen. Durch Vakuumformen ist es möglich, eine besonders wasserdichte und gleichmäßige Laminierung zu erreichen.
Die konsolidierte geflochtene Komponente 31c kann als Oberteil für ein Schuhwerk verwendet werden, das dann z.B. durch Kleben, Laminieren, Schweißen und/oder Nähen (z.B. mit einer Strobel-Nähmaschine) an einer Außensohle befestigt werden kann, um einen leichten Schuh mit hoher mechanischer Leistung zu formen.
Die 6A und 6B zeigen ein Beispiel einer Flechtmaschine 57, mit der eine geflochtene Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann. In diesem Fall ist die Flechtmaschine eine Radialflechtmaschine, aber auch eine Axial-, Maibaum- oder 3D-Flechtmaschine kann verwendet werden, um eine geflochtene Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen. Flechtgarnbündel 58 werden in Spulen montiert, um die Flechtgarne 12 der Flechtzone 55 zuzuführen, in der die Flechtkomponente 31 gebildet wird. Mehrere verschiedene Arten von axialen Garnen können z.B. über eine Anzahl von Bündeln für axiales Garn, die auf dem statischen Flechtgestell (nicht abgebildet) montiert sind, bereitgestellt werden.
Alternativ können die Spulen für axiales Garn von der Flechtmaschine auf einem Gatter (nicht abgebildet) montiert werden, wobei die axialen Garne über Schläuche oder Ösen zur Flechtmaschine geführt werden.
Eine Aufwickelvorrichtung 64 zieht die geflochtene Komponente 31 mit einer Aufwickelgeschwindigkeit. Ein Ring 65 sorgt für die Stabilität der Flechtzone 55. Die Aufwickelvorrichtung 64 kann eine Rolle oder Rollensystem oder eine Roboteranlage mit Multiachsensteuerung sein. Eine Variation des Verhältnisses von Aufwickel- zu Flechtgeschwindigkeit ist möglich. Dies kann zusammen mit einer Garnspannung den Flechtwinkel und damit die mechanischen Eigenschaften von Bereichen des Schlauchs beeinflussen. Die Aufwickelvorrichtung 64 kann einige direkt beheizte Oberflächen aufweisen, um bestimmte Bereiche des Geflechts zu schmelzen, um die Struktur zu fixieren und zu verhindern, dass sich das Geflecht während des Schneidens auflöst. Bei dieser Anordnung ist kein Formdorn erforderlich.
7A und 7B zeigen ein beispielhaftes Verfahren, wie eine geflochtene Komponente 31a auf einem Schuhleisten 59 angeordnet werden kann. Es ist zu beachten, dass die axialen Garne hier aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurden. Für den Fachmann ist es jedoch offensichtlich, dass dieses Verfahren mit einer geflochtenen Komponente aus axialen Garnen gemäß der vorliegenden Erfindung voll kompatibel ist. Die aufgeleistete geflochtene Komponente 31b kann wie hier beschrieben weiter konsolidiert werden, um ein Oberteil für ein Schuhwerk zu formen.
8 zeigt einen Ofen, der zur Vakuum-Laminierung einer aufgeleisteten geflochtenen Komponente 31b zur Herstellung eines Oberteils für ein Schuhwerk verwendet werden kann. Auf die geflochtene Komponente 31b wird ein luftdichtes Laminierungsmaterial 84 aufgebracht. Der Raum zwischen dem Laminierungsmaterial 84 und der geflochtenen Komponente 31b wird dann evakuiert. Das Laminierungsmaterial kann auf der der geflochtenen Komponente zugewandten Seite eine Klebschicht aufweisen. Zusätzlich oder alternativ kann der Ofen zur Wärmezufuhr genutzt werden, um die Laminierung zu schmelzen, um eine endgültige Befestigung und eine gute Abdichtung zu gewährleisten. Das daraus resultierende Oberteil ist besonders wasserdicht mit einer gleichmäßigen Laminierung und einer besonders ansprechenden Optik.
9 zeigt einen Ausschnitt von einem Beispiel einer geflochtenen Komponente 31 mit biaxialem Geflecht. Flechtgarne 12 werden mit einem Axialgarn 13 zu einer geflochtenen Komponente 31 geflochten. Der Flechtwinkel α 91 ist der Winkel zwischen einer Richtung eines Flechtgarns und dem axialen Garn 13, der im Wesentlichen entlang einer axialen Richtung der geflochtenen Komponente 31 liegt. Der Einfachheit halber wird nur ein einziges axiales Garn gezeigt. Die zweite Art von axialem Garn ist an einer anderen Stelle in der geflochtenen Komponente angeordnet. Die Flechtgarne können einen nicht-runden Querschnitt haben, auch linsenförmig genannt. In diesem Beispiel haben die Flechtgarne einen im Wesentlichen ellipsoiden Querschnitt mit einer Länge w_y 93 einer ersten Achse und einer Länge d_y 94 einer zweiten Achse.
Die geflochtene Komponente 31 hat eine Einheitszelle, die den benachbarten Einheitszellen im Wesentlichen ähnlich ist, wobei nicht jede Einheitszelle ein axiales Garn aufweisen muss. Der diagonale Gitterparameter L₀ 92 ist der Abstand zwischen diagonal getrennten Kreuzungs-Punkten.
Es ist bekannt, dass der Durchmesser eines geflochtenen Schlauchs vom diagonalen Gitterparameter L₀ 92 und der Anzahl der Garnträger n, auch Garnbündel genannt, in folgender Weise abhängt: $D = \frac{\frac{n}{2} \times L_{0}}{π}$
Siehe zum Beispiel Goff, J. R. (1976) „The geometry of tubular braided structures", MSc Thesis, Georgia Institute of Technology.
Das diagonale Gitterparameter L₀ 92 ist eine Funktion mehrerer Parameter, umfassend eine Länge w_y einer ersten Achse 93 und einer Länge d_y einer zweiten Achse 94 der Flechtgarne, den Flechtwinkel α 91, die Dicke des axialen Garns, das Flechtmuster und weitere Parameter: $L_{0} = f (d_{y}, w_{y}, α, \dots)$
Diese Funktion ist analytisch nicht bekannt, da die Kompressibilität des Garns und die Garn-zu-Garn-Reibung verschiedene Komplikationsfaktoren darstellen.
Aus der vorliegenden Diskussion geht hervor, dass der Durchmesser des Geflochtenen Schlauchs mit der Anzahl n der Garnträger im Wesentlichen linear zunimmt.
10 zeigt den gemessenen Durchmesser D 102 eines geflochtenen Schlauchs aus PET texturierten Multifilamentgarnen in einem Geflechtschlauch mit biaxialem Geflecht, das im Wesentlichen dem in 9 gezeigten Geflechtmuster entspricht. Der Geflechtschlauch wurde mit n=144 Garnträgern unter Verwendung von Flechtgarnen mit einem Tex-Wert von 66,8 tex geflochten. Der Schlauch hatte keine eingearbeiteten axialen Garne, aber der Fachmann wird erkennen, dass das hier dargestellte Verfahren für einen geflochtenen Schlauch mit axialen Garnen im Wesentlichen ähnlich ist. Mit diesen Einstellungen wurde der Schlauch mit vier verschiedenen Flechtwinkeln α 91 geflochten und anschließend der Durchmesser 102 des geflochtenen Schlauchs gemessen.
Messungen, wie in 10 gezeigt, erlauben es, die Eigenschaften des geflochtenen Schlauchs für einen bestimmten Zweck zu gestalten.
Der Flechtwinkel nach dem Aufleisten, α_neu, kann über die folgende Gleichung abgeschätzt werden: $sin α_{n e u} = \frac{D}{D_{n e u}} sin α$
wobei D_neu der neue Durchmesser des geflochtenen Schlauchs nach dem Aufleisten ist. Ist also der Durchmesser des Schlauchs nach dem Aufleisten aufgrund der Geometrie des Leistens bekannt, so kann ein bestimmter Durchmesser D des geflochtenen Schlauchs und Flechtwinkel α 91 gewählt werden, um ein Schuhoberteil mit einem vorgesehenen Flechtwinkel α_neu zu gestalten.
11A zeigt schemastisch das nichtlineare Dehnungsverhalten von geflochtenen Schläuchen mit unterschiedlichen Flechtwinkeln wie in Goff, J. R. (1976) „The geometry of tubular braided structures", MSc Thesis, Georgia Institute of Technology beschrieben.
11A zeigt die axiale Spannung 111 für einen geflochtenen Schlauch mit einem lokalen Flechtmuster, das im Wesentlichen dem in 9 gezeigten Muster entspricht. Die Wirkung des axialen Garns wurde hier zur Veranschaulichung weggelassen. Die Spannungs-Dehnungskurve ist für einen ersten geflochtenen Schlauch mit einem ersten Flechtwinkel 91a von 35 Grad und einen zweiten geflochtenen Schlauch mit einem Flechtwinkel 91b von 45 Grad dargestellt. Bei niedrigen Werten der axialen Dehnung 112 ist die entsprechende Spannung 111 annähernd linear. Bei höheren Dehnungswerten steigt die entsprechende Spannung jedoch wesentlich schneller an. Dies geschieht für den unteren Flechtwinkel 91a früher als für den höheren Flechtwinkel 91b.
11B zeigt ein ähnliches Schema der Axialspannung 111 (in beliebigen Einheiten) als Funktion der axialen Spannung (in beliebigen Einheiten), wobei sowohl positive (Ausdehnung) als auch negative (Stauchung) Bereiche der axialen Spannung 112 abgedeckt werden.
Ausgehend von Null Dehnung steigt die Spannung bei Erhöhung der Dehnung annähernd linear innerhalb des linearen Regimes 123, in dem sich das Geflecht selbst strukturell ausdehnen kann. Im Wesentlichen in der Nähe des Sperrpunktes 124 steigt die Spannung mit der Dehnung wesentlich schneller an. Das heißt, es ist eine viel größere Kraft (Spannung) erforderlich, um den Schlauch auszudehnen, als bei niedrigeren Dehnungswerten. Im Strang-Dehnungsregime 125 ist jede Ausdehnung des Schlauchs in erster Linie auf eine Ausdehnung der Stränge selbst zurückzuführen, da eine Ausdehnung der Geflechtstruktur stark eingeschränkt ist.
Ausgehend von Null Dehnung und mit sich-verringernder Dehnung, d.h. dem beim Stauchen des Schlauchs in axialer Richtung, nimmt die Spannung annähernd linear ab, d.h. sie nimmt innerhalb des linearen Regimes 123 im Betrag annähernd linear zu. Im Wesentlichen in der Nähe des Stauchungs-Sperrpunktes 122 liegt ein Punkt, unterhalb dessen die Spannung mit abnehmender Dehnung im .Knickregime 121 wesentlich schneller abnimmt. Im Knickregime 121 wird die geflochtene Komponente 31 so stark gestaucht, dass sie beim weiteren Stauchen des Schlauchs knickt, was zu einer starken Zunahme der Spannung im Betrag führt.
Das axiale Garn trägt eine zusätzliche Komponente zur Spannungs-Dehnungs-Kurve bei, deren Funktionsabhängigkeit im Wesentlichen die Elastizität des axialen Garns widerspiegelt.
Das in den Bildern 11A und 11B dargestellte Verhalten kann verwendet werden, um einen Schlauch zu konstruieren, der eine ausreichende Flexibilität in einem bestimmten Bereich von Dehnungen, dem linearen Regime 123, bietet, aber auch eine ausreichende Stützung für einen Athleten, wenn die Dehnung außerhalb dieses Regimes liegt.
Bezugszeichenliste

11:: Oberteil
12:: Flechtgarn
13:: axiales Garn
14:: Fersenbereich
15:: Mittelfußbereich
16:: Zehenbereich
31:: geflochtene Komponente
35:: erster Bereich
36:: zweiter Bereich
37:: zylindrische Form
45:: erste Seite
46:: zweite Seite
55:: Flechtzone
56:: Bündel für axiales Garn
57:: Flechtmaschine
58:: Flechtgarnbündel
59:: Leisten
64:: Aufwickelvorrichtung
65:: Ring
80:: Ofen
84:: Laminierungsmaterial
91:: Flechtwinkel
92:: Diagonales Gitterparameter
93:: Länge der ersten Garnachse
94:: Länge der zweiten Garnachse
101:: Orientierungshilfe
102:: Durchmesser des Geflechts
111:: Axiale Spannung
112:: Axiale Dehnung
121:: Knickregime
122:: Stauchungs-Sperrpunkt
123:: lineares Regime
124:: Zugsperrpunkt
125:: Strang-Dehnungsregime

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8757038 [0005]
US 2016/0345677 [0006]
US 2016/0166007 [0007]
US 2016/0345676 [0008]
US 2016/0345674 [0009]
US 2016/0345675 [0010]
US 2015/0007451 [0011]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Goff, J. R. (1976) „The geometry of tubular braided structures“, MSc Thesis, Georgia Institute of Technology [0111, 0118]

Claims

Verfahren zum Formen einer geflochtenen Komponente (31) für einen Bekleidungsartikel oder ein Schuhwerk mit einer Flechtmaschine (57), aufweisend: (a) Flechten einer Vielzahl von Flechtgarnen (12), um die geflochtene Komponente mit schlauchförmiger Struktur zu formen; (b) Einbringen einer Vielzahl von axialen Fäden (13) in die schlauchförmige Struktur während des Flechtens, wobei mindestens zwei verschiedene Arten von axialen Fäden in die geflochtene Komponente eingebracht werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine erste Art von axialem Garn (13a) eine andere Zusammensetzung als eine zweite Art von axialem Garn (13b, 13c) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine erste Art von axialem Garn (13a) einen anderen Tex-Wert als eine zweite Art von axialem Garn (13b, 13c) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine erste Art von axialem Garn (13a) eine andere Elastizität und/oder Biegesteifigkeit aufweist als eine zweite Art von axialem Garn (13b, 13c).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anordnung der axialen Fäden (13) um den Umfang der schlauchförmigen Struktur der geflochtenen Komponente (31) variiert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flechtwinkel (91) entlang einer axialen Richtung der geflochtenen Komponente (31) variiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flechtgarne und/oder die axialen Garne mindestens ein Schmelzgarn (12b, 13c) aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine erste Art von axialem Garn (13a) in einem ersten Bereich der geflochtenen Komponente (31), jedoch nicht in einem zweiten Bereich angeordnet ist, und wobei eine zweite Art von axialem Garn (13b, 13c) in dem zweiten Bereich, jedoch nicht in dem ersten Bereich angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Flechten der geflochtenen Komponente (31) über eine im Wesentlichen zylindrische Form (37) durchgeführt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die im Wesentlichen zylindrische Form (37) eine schmelzbare Komponente aufweist und das Verfahren ferner den Schritt des Schmelzens der schmelzbaren Komponente nach dem Flechten der geflochtenen Komponente (31) über der schmelzbaren Komponente (37) aufweist, so dass die geflochtene Komponente (31) und die schmelzbare Komponente (37) eine integrale Einheit bilden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flechtmaschine eine 3D-Flechtmaschine ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend ferner den Schritt des Bildens eines Oberteils (11) des Schuhwerks, das die geflochtene Komponente (31) aufweist, die nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wurde.
Verfahren nach Anspruch 8 und 12, wobei sich der erste Bereich in einem unteren Bereich des Oberteils (11) und der zweite Bereich in einem Ristbereich des Oberteils (11) befindet.
Verfahren nach Anspruch 8 und 12, wobei sich der erste Bereich in einem lateralen und/oder medialen Bereich des Oberteils (11) und der zweite Bereich in einem Ristbereich des Oberteils (11) befindet.
Verfahren nach den Ansprüchen 8 und 12, wobei sich der erste Bereich in einem seitlichen Bereich des Oberteils (11) und der zweite Bereich in einem medialen Bereich des Oberteils (11) befindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend die Schritte des Anordnens der geflochtenen Komponente (31a) auf einem Leisten (59) und des Konsolidierens der aufgeleisteten geflochtenen Komponente (31b).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Schritt des Konsolidierens die Verwendung eines Bindemittels, einer Polymerbeschichtung und/oder Erhitzen mindestens eines Teils der geflochtenen Komponente (31b) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei der Schritt des Konsolidierens die Anwendung einer Laminiertechnik aufweist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Laminiertechnik die Verwendung von Polyurethan, TPU, Polyamid, Polyolefinen oder Vinyl-basierten Folien aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei die Laminiertechnik Vakuumformen aufweist.
Oberteil (11) für ein Schuhwerk, aufweisend eine geflochtene Komponente (31), die nach einem Verfahren eines der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wurde.
Geflochtene Komponente für einen Bekleidungsartikel oder Schuhwerk mit einer schlauchförmigen Struktur, wobei die geflochtene Komponente (31) eine Vielzahl von eingebrachten axialen Garnen (13) aufweist, und wobei mindestens zwei verschiedene Arten von axialen Garnen in die geflochtene Komponente eingebracht sind.
Geflochtene Komponente nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine erste Art von axialem Garn (13a) eine andere Zusammensetzung als eine zweite Art von axialem Garn (13b, 13c) hat.
Geflochtene Komponente nach einem der Ansprüche 22 oder 23, wobei eine erste Art von axialem Garn (13a) einen anderen Tex-Wert als eine zweite Art von axialem Garn (13b, 13c) aufweist.
Geflochtene Komponente nach einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei eine erste Art von axialem Garn (13a) eine andere Elastizität und/oder Biegesteifigkeit aufweist als eine zweite Art von axialem Garn (13b, 13c).
Geflochtene Komponente nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei die Anordnung der axialen Fäden (13) um den Umfang der schlauchförmigen Struktur der geflochtenen Komponente (31) variiert.
Geflochtene Komponente (31) nach einem der Ansprüche 22 bis 26, wobei der Flechtwinkel (91) entlang einer axialen Richtung der geflochtenen Komponente (31) variiert.
Geflochtene Komponente (31) nach einem der Ansprüche 22 bis 27, wobei die Flechtgarne und/oder die axialen Garne mindestens ein Schmelzgarn (12b, 13c) aufweisen.
Geflochtene Komponente (31) nach einem der Ansprüche 22 bis 28, wobei eine erste Art von axialem Garn (13a) in einem ersten Bereich der geflochtenen Komponente, jedoch nicht in einem zweiten Bereich angeordnet ist, und wobei eine zweite Art von axialem Garn (13b, 13c) in dem zweiten Bereich, jedoch nicht in dem ersten Bereich angeordnet ist.
Oberteil (11) für ein Schuhwerk, aufweisend eine geflochtene Komponente (31) nach einem der Ansprüche 22 bis 29.
Oberteil (11) nach den Ansprüchen 29 und 30, wobei der erste Bereich in einem unteren Bereich des Oberteils und der zweite Bereich in einem Ristbereich des Oberteils angeordnet ist.
Oberteil (11) nach den Ansprüchen 29 und 30, wobei der erste Bereich in einem lateralen und/oder medialen Bereich des Oberteils und der zweite Bereich in einem Ristbereich des Oberteils angeordnet ist.
Oberteil (11) nach den Ansprüchen 29 und 30, wobei sich der erste Bereich in einem seitlichen Bereich des Oberteils und der zweite Bereich in einem medialen Bereich des Oberteils befindet.
Oberteil (11) nach einem der Ansprüche 30 bis 33, wobei die geflochtene Komponente (31a) auf einem Leisten (59) angeordnet und konsolidiert (31c) wurde.
Oberteil (11) nach einem der Ansprüche 30 bis 34, wobei die geflochtene Komponente (31c) unter Verwendung eines Bindemittels, einer Polymerbeschichtung und/oder Erhitzen mindestens eines Teils der geflochtenen Komponente konsolidiert wurde.
Oberteil (11) nach einem der Ansprüche 34 oder 35, wobei die geflochtene Komponente (31c) durch Anwendung einer Laminiertechnik konsolidiert wurde.
Oberteil (11) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Laminiertechnik die Verwendung von Polyurethan, TPU, Polyamid, Polyolefinen oder Vinyl-basierten Folien aufweist.
Oberteil (11) nach einem der Ansprüche 36 oder 37, wobei die Laminiertechnik Vakuumformen aufweist.
Ein Schuh, aufweisend: a) ein Oberteil (11) nach einem der Ansprüche 30-38; b) eine Außensohle.