DE102021210100A1

DE102021210100A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Direktbesohlung

Info

Publication number: DE102021210100A1
Application number: DE102021210100.3A
Authority: DE
Inventors: Marco Fischhold; Eric Jeandin; Sergius Merker; Harald Geyer; Felix Voelker; Fabian Pilske
Original assignee: Adidas AG
Current assignee: Adidas AG
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2021-09-13
Publication date: 2023-03-16
Also published as: CN115782021A; US20230080121A1; EP4147600A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (1) zur Herstellung eines Schuhs, aufweisend die Schritte a) Aufleisten eines Schuhoberteils (101); b) Bereitstellen einer offenen Sohlengussform (102); c) Aufschäumen von Sohlenmaterial außerhalb der Sohlengussform (103); d) Einspritzen des aufgeschäumten Sohlenmaterials in die Sohlengussform (104); und e) Bringen des aufgeleisteten Schuhoberteils in Kontakt mit dem eingespritzten Sohlenmaterial (105).

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Direktbesohlung von Schuhen, zum Beispiel von Sportschuhen, wobei insbesondere das Aufschäumen von Sohlenmaterial außerhalb einer Sohlengussform, das Einspritzen des aufgeschäumten Sohlenmaterials in die Sohlengussform und das in Kontaktbringen eines Schuhoberteils mit dem eingespritzten Sohlenmaterial umfasst sind. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Direktbesohlung von Schuhen.
2. Hintergrund
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Verfahren zur Herstellung von Schuhen bekannt. Üblicherweise werden ein aufgeleistetes Schuhoberteil und eine Sohle getrennt bereitgestellt und dann mittels verschiedener Verfahren in Verbindung gebracht, beispielsweise durch einen geeigneten Klebstoff. In alternativen Verfahren und Vorrichtungen werden die Sohle und das Schuhoberteil durch eine vorherige Oberflächenbearbeitung der Sohle, beispielsweise durch Wärmebehandlung, Schmelzen, Infrarot-Schweißen, o. Ä. miteinander verbunden. Aufgrund der mit diesen Verfahren und Vorrichtungen verbundenen aufwändigen und kostenintensiven Arbeitsschritten und benötigten Geräten besteht ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren und einer verbesserten Vorrichtung zur Herstellung eines Schuhs, welches die Verbindung der Sohle mit dem aufgeleisteten Schuhoberteil umfasst.
Beim Direktbesohlungsverfahren (Direct Soling) wird eine Kavität eines Formwerkzeugs mit einer Formmasse gefüllt, woraus eine Schuhsohle geformt werden kann. Während die Formmasse noch eine erhöhte Temperatur aufweist, wird ein aufgeleistetes Schuhoberteil mit der eingespritzten Formmasse in Verbindung gebracht. Auf diese Weise kann eine Verbindung zwischen dem aufgeleisteten Schuhoberteil und der Sohle erfolgen.
Im Stand der Technik sind einige Versuche unternommen worden, das Direktbesohlungsverfahren umzusetzen, welche jedoch einige Nachteile aufweisen, wie im Folgenden aufgezeigt wird:

Beispielsweise beziehen sich die Druckschriften CN 110744758 A , CN 212826416 U , EP 1468815 A1 oder auch US 2014/068879 A1 auf das Pouring-Verfahren. Im Pouring- oder Gießverfahren wird eine Formmasse durch eine Kippdüse in eine offene Form mittels einer Rückwärtsbewegung der Düse gegossen. Anschließend wird der Leisten mit dem Schuhhaft von oben nach unten auf die Formmasse zubewegt, während ein Bodenstempel die befüllte Form nach oben fährt. Nachteilig hierbei ist die erforderliche lange Dauer, bis die Formmasse in die Form eingebracht ist. Ein weiterer Nachteil ist der große Temperaturabfall beim Eingießen der Formmasse, dadurch steigt die Viskosität des Materials an und erschwert den Schritt des Verbindens mit dem aufgeleisteten Schuhoberteil. Das hierzu mögliche günstige Zeitfenster wird ebenfalls eingeschränkt. Es müsste mit erhöhter Temperatur eingegossen werden, um den Temperaturabfall auszugleichen, damit sind ein erhöhter Aufwand und erhöhte Kosten verbunden wodurch das Verfahren ineffizient wird.

Die Druckschrift EP 3623133 A1 , bezieht sich auf die weitere Möglichkeit zur Herstellung einer Sohle oder eines Schuhs, worin die Formmasse unter erhöhtem Druck in die Form eingebracht wird. Die Formmasse kann beispielsweise mit CO2 aufgeschäumt werden. Damit ist ein hoher Aufwand verbunden, da die Dichtigkeit der Form durch geeignete Vorrichtungsmaßnahmen sichergestellt werden muss. Zum Beispiel müssen bei diesem Verfahren die Wandstärken des Formkörpers oder der Gussform erhöht werden, um dem erhöhten Innendruck standzuhalten. Außerdem müssen besonders widerstandsfähige Materialien verwendet werden. Zudem müssen an den komplexen Geometrien geeignete Dichtungen vorgesehen werden, die den vielfach durchgeführten Verfahrenszyklen standhalten. Dies erfordert einen hohen Kosten- und Wartungsaufwand und auch ein erhöhtes Risiko eines Produktionsausfalls für den Betreiber.
Die Druckschrift US 2019/0365027 A1 betrifft ein Schuhoberteil, das direkt mit der Sohle verbunden ist. Die direkt befestigte Sohle hat eine Einlage, wie z.B. einen Luftsack, der einen Teil einer Seitenwand bildet. Die Einlage ist von außen sichtbar und bildet mindestens einen Teil der äußeren Seitenwand der Sohle. Die Einlage wird in die direkt befestigte Sohle eingeformt, indem die Einlage oder eine vorübergehend mit der Einlage verbundene Maske mit einer Seitenwandformfläche einer beim Direktbefestigungsvorgang verwendeten Form in Kontakt gebracht wird, so dass die Einlage ein sichtbares Element der direkt angebrachten Sohle bildet.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zur Direktbesohlung bereitzustellen, wodurch die oben genannten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden können. Insbesondere stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, das die Herstellung von Schuhen durch eine verbesserte, schnellere, effizientere und kostenreduzierte Direktbesohlung erleichtert.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung zur Direktbesohlung, um die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere soll eine vereinfachte apparative Vorrichtung bereitgestellt werden, mit welcher in kurzer Zeit eine Vielzahl an Zyklen zur Herstellung von Schuhen ermöglicht wird. Die bereitgestellte Vorrichtung soll kostengünstiger sein als bisherige Vorrichtungen somit sehr ökonomisch eingesetzt werden. Zudem soll sie einen sehr geringen Wartungsaufwand erfordern, keine hohen Anforderungen an die Dichtigkeit stellen und mit konstruktiv einfachen Mitteln aufgebaut sein und damit einfach und automatisiert zu steuern und automatisiert zu kontrollieren sein.
3. Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die oben beschriebenen Ziele und Aufgaben der vorliegenden Erfindung, die beim Lesen der folgenden Beschreibung auch noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden mit einem Verfahren nach Anspruch 1, einer Vorrichtung nach Anspruch 18 und einem Schuh nach Anspruch 37 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die im Folgenden für das Verfahren gezeigten technischen Eigenschaften, die Vorteile des Verfahrens und die Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik treffen genauso auf die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu.
Insbesondere werden die Ziele erreicht durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schuhs, aufweisend die Schritte: a) Aufleisten eines Schuhoberteils; b) Bereitstellen einer offenen Sohlengussform; c) Aufschäumen von Sohlenmaterial außerhalb der Sohlengussform; d) Einspritzen des aufgeschäumten Sohlenmaterials in die Sohlengussform; und e) Bringen des aufgeleisteten Schuhoberteils in Kontakt mit dem eingespritzten Sohlenmaterial.
Diese Anordnung stellt eine Vielzahl an Verbesserungen bereit, wodurch insbesondere die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden. Das Bereitstellen einer offenen Sohlengussform ermöglicht das einfache Verschließen dieser Form durch weitere Bauteile, wie unten näher erläutert. Dabei ist „Verschließen“ oder „Verschluss“ nicht zwingend als luftdichter Verschluss zu verstehen. Das Aufschäumen von Sohlenmaterial bereits außerhalb der Sohlengussform ist besonders vorteilhaft, da ein weiteres Aufschäumen nach dem Einspritzen weitestgehend unterbunden werden kann. Insbesondere kann damit ein weiteres Ausdehnen des Materials in der Sohlengussform im Wesentlichen verhindert werden. Dies ermöglicht die gezielte Bereitstellung eines finalen Produkts, wie z.B. eines gesamten Schuhs oder eines Teils eines Schuhs, bspw. einer Sohle. Insbesondere kann die Dichte des finalen Produkts auf vorteilhafte Weise durch diese Art der Materialbereitstellung sehr gut bestimmt und vorausgesagt werden. Die Ermittlung der erforderlichen Anpressdrücke von weiteren Elementen, bspw. eines Traversenelements, Stempels oder Bodenstempels, der von unten auf das Sohlenmaterial einwirkt, um dieses in die Form des finalen Produkts zu bringen, kann somit vereinfacht werden, da eine selbstständige Ausdehnung des Materials in der Sohlengussform weitestgehend nicht vorliegt. Es kann zudem eine Gewichtseinsparung verglichen mit anderen, nachteiligen Verfahren des Standes der Technik, z.B. dem Hochdruck Einspritzverfahren ermöglicht werden. Durch den Kontakt des aufgeleisteten Schuhoberteils mit dem eingespritzten Sohlenmaterial kann insbesondere das gesamte Verfahren verbessert werden, es ermöglicht die Verbindung beider Elemente ohne zusätzliche Hilfsmittel, bspw. eines Klebers o. Ä.. Eine vorteilhafte Ausführung des Verfahrens stellt die Reihenfolge der Schritte a), b), c) dar, wonach zunächst ein Verschließen der nach oben geöffneten Sohlengussform durch das aufgeleistete Schuhoberteil erfolgt. Danach erfolgt Schritt d). Danach kann sich ein weiterer Schritt anschließen, in welchem Druck von unten auf das eingespritzte Sohlenmaterial ausgeübt wird, beispielsweise durch einen Stempel, Bodenstempel o. Ä., wodurch auch der Schritt e) umfasst ist; der Stempel kann nämlich die Sohlengussform so verformen, dass das darin befindliche eingespritzte Sohlenmaterial in Kontakt mit dem Schuhoberteil gelangt. Es kann jedoch auch alternativ der Schritt c) unmittelbar vor Schritt d) erfolgen. Insbesondere kann das Verfahren auch noch Schritte des Aushärtens, des Kühlens, sowie des Zu- und Wegbewegens einer Einspritzvorrichtung bzgl. der Sohlengussform umfassen. Der Druck, mit welchem das Material in die Sohlengussform eingespritzt wird, kann im Bereich von 15 bar +/- 6 bar liegen. Je nach Art der Materialzusammensetzung sowie gewünschtem finalen Produkt können auch andere Drücke umfasst sein.
Das in dem Verfahren verwendete Sohlenmaterial kann ferner in einer Zeit von 0,5 Sekunden nach Einspritzen in die Sohlengussform eine Dichteänderung von maximal 5% relativ zur Dichte des Sohlenmaterials bei dem Einspritzen erfahren. Dabei ist bei dem Einspritzen als der Zeitpunkt zu verstehen, in welchem das Sohlenmaterial in die Sohlengussform gelangt.
Damit kann unter anderem der Vorteil erzielt werden, dass sich das bereits außerhalb der Sohlengussform aufgeschäumte Material unmittelbar nach dem Gelangen in die Sohlengussform nicht wesentlich weiter ausdehnt. Vorzugsweise kann die Zeit auch 0,3 Sekunden, am meisten bevorzugt 0,1 Sekunden betragen und die maximale Dichteänderung kann bevorzugt maximal 3% und am meisten bevorzugt maximal 1% betragen. Damit wird vorteilhaft sichergestellt, dass die räumliche Ausdehnung des außerhalb der Sohlengussform aufgeschäumten Sohlenmaterials bereits weitestgehend festgelegt ist. Durch eine verringerte Ausdehnung des aufgeschäumten Sohlenmaterials innerhalb der Sohlengussform kann zudem ein Überschäumen von Rändern der Sohlengussform vermindert werden. Zudem kann auf diese Weise die Bestimmung der benötigten Fahrwege von einem aufgeleisteten Schuhoberteil und einem bewegbaren Bauteil der Sohlengussform, um das Sohlenmaterial mit dem Schuhoberteil in Verbindung zu bringen, vorab eingestellt und somit für die gesamte Schuhproduktion beibehalten werden und unterliegt keinen störenden Einflüssen oder gegebenenfalls Schwankungen aufgrund von Materialverunreinigungen, die zu einem anderen Ausdehnungsverhalten führen würden. Vor dem Einspritzen kann das Sohlenmaterial durch Bewandungen geführt werden, welche unmittelbar nach dem Einspritzen in die Sohlengussform nicht mehr vorliegen und somit beispielsweise nicht mehr das Sohlenmaterial begrenzen. Zwischen diesen beiden Zuständen kann es daher noch zu einer Ausdehnung des Materials kommen.
Das von dem Verfahren umfasste Aufschäumen des Sohlenmaterials kann ferner aufweisen: c.1) Ein Bereitstellen eines ersten Materials, wobei das erste Material mindestens eines aus der Liste von Thermoplasten, Elastomeren und Duroplasten umfasst; und c.2) ein Bereitstellen mindestens eines Treibmittels. Vorzugsweise umfasst das erste Material thermoplastisches Polyurethan (TPU).
Das hierbei verwendete erste Material bietet den Vorteil der einfachen Handhabung, der einfachen Verfügbarkeit und der erleichterten Verarbeitung. Das Treibmittel kann vorzugsweise Feststofftreibmittel und/oder gasförmige Treibmittel umfassen, wobei Feststofftreibmittel chemische und/oder physikalische Feststofftreibmittel oder eine Kombination davon umfassen, wobei gasförmige Treibmittel z.B. eine CO2 Gasinjektion umfassen. Durch die Verwendung von einer Sorte von TPU-Pellets mit einem Treibmittel können die gewünschten Eigenschaften wie Dichte und Hitzebeständigkeit und Viskosität sinnvoll und für den jeweiligen Anwendungsfall passend eingestellt werden, wodurch das Verfahren verbessert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Verwendung von TPU als erstes Material beschränkt. Insbesondere könnten auch extrusionsfähige Materialien verwendet werden.
Das von dem Verfahren umfasste Bereitstellen des ersten Materials kann ferner in Form von Pellets erfolgen. Das Bereitstellen des mindestens einen Treibmittels kann ebenfalls in Form von Pellets erfolgen. Vorzugsweise können auch TPU-Pellets als erstes Material verwendet werden. Zudem werden diese vorzugsweise mit Treibmittel vermischt, wobei die Treibmittel ebenfalls in Form von Pellets vorliegen. Damit wird vorteilhaft die Handhabung der Materialien sowie die Verarbeitung der Materialien und die dafür erforderlichen Vorrichtungen vereinfacht und verbessert.
Das von dem Verfahren umfasste Aufschäumen des Sohlenmaterials kann ferner aufweisen: c.3) Ein Bilden eines Gemischs aus dem ersten Material und dem Treibmittel; und c.4) ein Trocknen des Gemischs, wobei das Trocknen so eingerichtet sein kann, dass der maximale Feuchtigkeitsgehalt des Gemischs 2,0%, beträgt. Vorzugsweise kann der maximale Feuchtigkeitsgehalt des Gemischs auch 1,5%, weiter bevorzugt 1%, noch weiter bevorzugt 0,4%, am meisten bevorzugt unter 0,4% betragen.
Durch den so geschaffenen geringen Feuchtigkeitsgehalt des Gemischs kann das Risiko der Ausbildung von Schlieren oder sonstigen unerwünschten Nebeneffekten im finalen Produkt vermieden werden. Ein zu hoher Feuchtigkeitsgehalt ist zudem für die Homogenität des finalen Produkts unerwünscht, da die Feuchtigkeitsstellen andere Dämpfungseigenschaften aufweisen als das restliche Material. Zudem können Hohlräume im finalen Produkt ausgebildet werden. Der Tragekomfort wird demnach durch die Bereitstellung eines geringen Feuchtigkeitsgehalts erhöht. Ökonomische Vorteile können durch ein effizientes Trocknen des Gemischs bereitgestellt werden, wodurch die Kosten bei der Herstellung reduziert werden können. Ferner kann das Trocknen dazu beitragen, die Verarbeitbarkeit des Gemischs zu verbessern. In manchen Fällen kann das Trocknen dazu beitragen, die Verarbeitbarkeit auch erst zu ermöglichen. Das Gemisch ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass eine homogene Verteilung ausgebildet wird, worin die Bestandteile der Materialien gleichmäßig verteilt sind.
Das von dem Verfahren umfasste Aufschäumen des Sohlenmaterials kann ferner aufweisen: c.5) ein Verdichten und Erwärmen des Gemischs, um ein Zusammenwirken, insbesondere ein Aufschäumen, des Gemischs zu bewirken, wobei mit dem Aufschäumen eine Dichteabnahme einhergehen kann.
Durch das Verdichten und Erwärmen kann die Reaktion des Gemischs ausgelöst und durch die Prozessparameter auch in vorteilhafter Weise gesteuert und/oder beeinflusst werden. Durch die Reaktion wird das Treibmittel aktiviert und dadurch kann das TPU-Material aufschäumen. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass das Material vor dem Einspritzen aufgeschäumt wird und im Wesentlichen bereits aufgeschäumt vorliegen kann. Somit findet nach dem Einspritzen keine Aufschäumung mehr statt und die Materialzufuhr kann für das jeweilige Produkt besser und in vorteilhafter Weise gesteuert werden.
Die Dichte des in dem Verfahren verwendeten eingespritzten Sohlenmaterials kann in einem Bereich zwischen 0,2 - 1,2 g/cm³ liegen. Vorzugsweise kann die Dichte im Bereich zwischen 0,4 - 1,0 g/cm³, weiter bevorzugt zwischen 0,45 - 0,8 g/cm³ und am meisten bevorzugt zwischen 0,5 - 0,7 g/cm³ liegen. Die vorliegende Erfindung umfasst ebenfalls eine, gegebenenfalls geringfügige, Änderung der Dichte des Materials in dem Moment des Einspritzens und der Dichte des Materials des finalen Produkts. Dabei kann das finale Produkt gegebenenfalls aufgrund von Geometrieänderungen der Sohlengussform, wie unten weiter ausgeführt, noch weiter verdichtet vorliegen. Durch die von dem Verfahren unterstützten verschiedenen Dichten des Materials können vorteilhaft auch leichte Sohlen bereitgestellt werden, dadurch kann der Tragekomfort erheblich erhöht und verbessert werden. Beispielsweise wird das Anheben des Schuhs bzw. des Fußes beim Tragen des Schuhs erleichtert. Insbesondere kann damit eine Einsparung der Muskelkraft einhergehen. Durch geringere Dichten kann außerdem Material eingespart werden, wodurch die Herstellung ökonomischer und umweltschonender erfolgt. Höhere Dichten sind ebenfalls umfasst und ermöglichen vorteilhaft die Bereitstellung eines stabilen Schuhs.
Das vorliegende Verfahren kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, dass sich die Richtung, in der das Sohlenmaterial in die Sohlengussform eingespritzt wird, relativ zur Sohlengussform über die Zeit ändert.
Die Einspritztrajektorie des Sohlenmaterials kann beispielsweise kurvig, wellig und/oder schlangenartig ausgeführt sein. Dabei verändert das Sohlenmaterial beim Einspritzvorgang seine Richtung und spritzt insbesondere nicht zwingend und nicht im gesamten Verlauf senkrecht aus der Austrittsdüsenfläche heraus. Vorteilhaft kann unter anderem durch die Materialbeschaffenheit sichergestellt werden, dass das Material, selbst wenn es mit hoher Geschwindigkeit aus der Düsenaustrittsfläche austritt, gegen Bewandungen der Sohlengussform tritt und dennoch keine, gegebenenfalls unerwünschten, Rückspritzer auslöst, wodurch Material breit zurückgestreut werden könnte und gegebenenfalls der Sohlengussform entweichen kann. Die Form der Einspritzung des Sohlenmaterials kann insbesondere durch eine spezielle Form des Angusskanals zur Profilvorgabe des aufgeschäumten (oder auch extrudierten) TPU-Materials bereitgestellt werden. Ein quadratischer Querschnitt könnte aufgrund des Aufschäumens gegebenenfalls eine andere Richtungsänderung bewirken. Ein kreisförmiger Querschnitt erscheint vorteilhaft. Die Viskosität beeinflusst ebenfalls die Ausbildung einer kurvigen, welligen und/oder schlangenartigen Formation des Sohlenmaterials beim Einspritzen. Wenn das Material bspw. viskos ausgebildet ist, zerfließt die durch den Angusskanal vorgegebene Geometrie des Sohlenmaterials in vorteilhafter Weise nicht in der Sohlengussform. Stattdessen kann sich das Material besser an die durch die Sohlengussform vorgegebene Kavität anschmiegen und durch Falten und Übereinanderlegen eine homogene finale Materialqualität bereitstellen.
Insbesondere kann sich die kurvige, wellige und/oder schlangenartige Formation des Sohlenmaterials aufgrund des durch die Viskosität bedingten Zusammenhalts des Sohlenmaterials ausbilden, wodurch das Sohlenmaterial selbst beim Rückstoß, d.h. z.B. nach einem Auftreffen auf die Sohlengussform oder auf eine innere Bewandung der Sohlengussform, die Form beibehalten kann und sich mit dem nachströmenden Material auf vorteilhafte Weise in der Sohlengussform überlagert. Somit kann ein zusammenhängender Faden bestehend aus dem Sohlenmaterial mit einer Dicke von ungefähr dem Querschnitt des Angusskanals ohne Rückspritzer bereitgestellt werden, wobei sich der Faden im Verlaufe des Einspritzens immer weiter zu einer gefalteten bzw. kurvig und wellig überlagerten Masse ausbilden kann. Die Dicke des Fadens kann sich über der Zeit noch leicht verändern, beispielsweise kann die Dicke des Fadens über der Zeit etwas größer werden. Die Dicke des Fadens kann somit auch größer sein als der Querschnitt des Angusskanals.
Die von dem vorliegenden Verfahren umfassten Verfahrensschritte können ferner einen Lufteintritt und/oder Luftaustritt zwischen der Sohlengussform und der Umgebung umfassen.
Der mit dem Verfahren ermöglichte Lufteintritt und/oder Luftaustritt bietet den Vorteil, dass keine Kammer, Druckkammer, kein drucksicherer Behälter, kein Autoklav oder etwas Vergleichbares bereitgestellt werden muss, wodurch die Sohlengussform luftdicht zur Umgebung abriegelt ist. Somit stellt das erfindungsgemäße Verfahren eine wesentliche Verbesserung dar. Insbesondere ist damit ein geringerer apparativer, komplexer Aufbau erforderlich, wodurch Kosten eingespart werden können. Die Bewandungen der Vorrichtung können leicht und mit geringen Wandstärken ausgeführt werden. Weiterhin wird der Wartungsaufwand reduziert. Zudem sinkt eine mögliche Gefährdung für das Personal und die Umgebung beim Betrieb der für das Verfahren verwendeten Vorrichtung, da es insbesondere zu keinen, gegebenenfalls unerwarteten, Ausströmungen des unter hohem Druck stehenden Innenraums kommen kann. In anderen Verfahren des Stands der Technik ist ein solcher luftdichter Abschluss erforderlich, wie z.B. in Verfahren, in welchen mit hohem Druck Material in eine Form eingespritzt wird.
Die Verfahrensschritte können weiterhin einen Absolutwert der Druckdifferenz zwischen der Sohlengussform und der Umgebung von maximal 10% des Umgebungsdrucks umfassen. Vorzugsweise kann der Absolutwert der Druckdifferenz maximal 8%, weiter bevorzugt maximal 6%, noch weiter bevorzugt maximal 4% und am meisten bevorzugt maximal 2% betragen.
Die Druckdifferenz zwischen der Sohlengussform und der Umgebung kann somit sehr gering sein. Eine geringe Druckdifferenz ist besonders vorteilhaft, da insbesondere aber nicht ausschließlich beim Einspritzvorgang keine Maßnahmen zur Druckerhaltung in der Sohlengussform erforderlich sind. Die Druckdifferenz kann in manchen Verfahrensschritten auch zu null konvergieren oder null sein, wenn bspw. das aufgeleisteten Schuhoberteil und/oder der untere Stempel der Sohlengussform, diese nicht abschließen. Diese Druckdifferenz betrifft unter anderem den Schritt des Einspritzens des aufgeschäumten Sohlenmaterials in die Sohlengussform. Beim Schritt des Bringens des aufgeleisteten Schuhoberteils in Kontakt mit dem eingespritzten Sohlenmaterial kann die Druckdifferenz in manchen Fällen auch höher ausfallen.
Das Verfahren kann ferner eine Geometrieveränderung der Sohlengussform umfassen, um das eingespritzte Sohlenmaterial in eine vordefinierte Form zu bringen.
Die Geometrieveränderung der Sohlengussform kann durch Bauteile, die in Kommunikation mit der Sohlengussform stehen, ermöglicht werden. Damit kann auf vereinfachte Weise das eingespritzte Sohlenmaterial geformt werden. Zum Beispiel kann von einer Unterseite ein Bauteil, z.B. ein Stempel o. Ä., nach oben bewegt werden, wobei eine Oberseite des Stempels einen Teil der Sohlengussform darstellt, in welcher das Sohlenmaterial vorhanden ist. Die vordefinierte Form kann durch die restlichen Bewandungen der Sohlengussform flexibel und entsprechend der gewünschten Form des finalen Produkts festgelegt sein.
Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Bewegens des aufgeleisteten Schuhoberteils in Richtung der Sohlengussform umfassen.
Dies ermöglicht auf vorteilhafte und effiziente Weise einen Verschluss der Sohlengussform. Der Verschluss kann dabei so verstanden werden, dass durch das Bewegen des aufgeleisteten Schuhoberteils in Richtung der Sohlengussform eine Anordnung erreicht werden kann, in welcher das eingespritzte Sohlenmaterial, z.B. aufgeschäumtes Material an den Rändern des Schuhoberteils im Wesentlichen nicht entweichen kann. Die Ränder stellen dabei den Übergang zwischen Schuhoberteil und Sohlengussform dar. Der Verschluss kann bspw. ein oberer Verschluss sein, wenn die Sohlengussform nach oben hin geöffnet ist. Als oberer Verschluss ist das Verschließen der oben geöffneten Sohlengussform und somit der Oberseite der finalen Sohle zu verstehen. Durch die Verwendung des aufgeleisteten Schuhoberteils als Verschließeinheit kann insbesondere auch auf verbesserte Weise eine direkte Verbindung zwischen Sohle und aufgeleisteten Schuhoberteil bereitgestellt werden. Zudem sind keine weiteren Bauteile benötigt, die einen Verschluss der Oberseite oder ggf. eine andere Seite der Sohlengussform darstellen und welche nicht Teil des finalen Produkts sind. Damit ist das Verfahren besonders ressourcenschonend. Das Verfahren ist zudem besonders flexibel. Dies wird insbesondere dadurch deutlich, dass nicht nur das aufgeleistete Schuhoberteil in Richtung der Sohlengussform bewegt werden kann. Vielmehr können auch andere Elemente in Richtung der Sohlengussform bewegt werden, wenn bspw. mit dem Verfahren lediglich einzelne Elemente eines Schuhs hergestellt werden, wie z.B. lediglich eine Sohle o. Ä.. Dann kann auch ein anderes Bauteil, wie z.B. ein Verdränger zum Einsatz kommen, der dazu eingerichtet sein kann, das Material in einer Form zu halten, vorzugsweise von der Oberseite, wenn von der Unterseite ein Bauteil das Material in ein vordefinierte Form bringt. Der Verdränger kann in diesem Fall auf der Oberseite als eine Arretierung für das Material fungieren. Es ist nicht ausgeschlossen, dass sich das aufgeleistete Schuhoberteil nach dem Einspritzvorgang relativ zur Sohlengussform bewegt. Es ist insbesondere denkbar, dass sich das aufgeleistete Schuhoberteil oder der Verdränger nach dem Einspritzvorgang weiter auf die Sohlengussform zubewegt, um das Sohlenmaterial in eine vordefinierte Form zu bringen. Vorzugsweise kann hierfür auch oder ausschließlich der zuvor beschriebene Stempel verwendet werden, welcher das Material bspw. von unten nach oben drückt und gegebenenfalls verdichtet. Es ist auch denkbar, dass sich sowohl der Stempel als auch das aufgeleistete Schuhoberteil bewegen, bzw. sich auf die Sohlengussform zubewegen. Dies kann insbesondere auch nach dem Einspritzvorgang erfolgen. Auf diese Weise werden vorteilhaft zwei Möglichkeiten zur Anpassung der Form und/oder der Druckaufbringung des eingespritzten Sohlenmaterials bereitgestellt. Vorzugsweise kann das Traversenelement, bzw. der Stempel, Bodenstempel o. Ä. so eingerichtet sein, dass es/er im Wesentlichen unmittelbar nach dem Einspritzen in eine Endposition bewegt wird. Auf diese Weise kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass die Viskosität des eingespritzten Sohlenmaterials in einem optimalen Bereich für die Formgebung ist. Insbesondere wird ein längerer zeitlicher Versatz zwischen Einspritzen und Bewegung des Traversenelements vermieden. Somit kann ein Auskühlen des Sohlenmaterials weitestgehend unterbunden bzw. reduziert werden. In einer vorteilhaften Ausführung kann somit das Sohlenmaterial in der Sohlengussform in einem sehr warmen, vorzugsweise im wärmsten Zustand bzw. im Zustand einer sehr hohen Temperatur und mit geringer Viskosität verarbeitet werden. Damit sind die Fließeigenschaften verbessert und das Sohlenmaterial kann sich besser an die vorgegebene Geometrie der Sohlengussform, insbesondere an kleinere Ausnehmungen, Nischen oder starken dreidimensionalen Änderungen der Form anpassen. Dadurch wird das gesamte Verfahren schneller, effizienter und kostengünstiger.
Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Formens einer unteren Oberfläche des aufgeleisteten Schuhoberteils so umfassen, dass die untere Oberfläche im Wesentlichen eine obere Verschlussfläche der Sohlengussform bildet.
Durch die Bereitstellung einer Verschlussfläche kann ein Wärmeverlust verringert werden. Somit bleiben vorteilhafte Materialeigenschaften, wie z.B. die Fließeigenschaft des eingespritzten Sohlenmaterials erhalten. Das Verfahren wird auf diese Weise kostengünstiger, da keine Vorrichtungen zur Beheizung des Sohlenmaterials erforderlich sind. Die obere Verschlussfläche der Sohlengussform kann jedoch auch durch einen Verdränger ermöglicht werden.
Das Verfahren kann weiterhin so eingerichtet sein, dass das Formen der unteren Oberfläche vor dem Einspritzen des Sohlenmaterials ausgeführt wird, wobei die Oberfläche in den weiteren Verfahrensschritten weiterhin bestehen bleibt.
Vorteilhaft bewegt sich das aufgeleistete Schuhoberteil auf die Sohlengussform vor dem Einspritzen zu. Somit ist bereits beim Einspritzvorgang eine Abschirmung gegen Wärmeverlust bereitgestellt. Das Erhalten dieser Abschirmung für die folgenden Verfahrensschritte ist vorteilhaft, mindestens dahingehend, dass der Wärmeverlust weiterhin unterbunden wird.
Das von dem Verfahren umfasste eingespritzte Sohlenmaterial kann ferner so eingerichtet sein, dass es eine Sohle bildet.
Das Verfahren kann auch die Bereitstellung von lediglich einem Teil eines Schuhs, z.B. einer Sohle, ermöglichen. Dazu wird bspw. kein aufgeleistetes Schuhoberteil benötigt, um eine Verschlussfläche zu bilden, stattdessen kann dies durch einen Verdränger geschehen.
Das Verfahren kann ferner so eingerichtet sein, dass die Sohle an dem aufgeleisteten Schuhoberteil befestigt wird, wobei die Befestigung ohne zusätzlichen Klebstoff erfolgen kann.
Die Sohle kann vorzugsweise an dem aufgeleisteten Schuhoberteil ohne zusätzlichen Klebstoff befestigt werden. Dadurch wird das Verfahren effizienter, schneller und produktiver. Zudem wird der Einsatz weiterer Ressourcen eingespart. Weiterhin ist jedoch umfasst, dass die Sohle auch mit Hilfe zusätzlicher Mittel an dem Schuhoberteil befestigt wird. Dies könnte für manche Ausführungsformen von Vorteil sein. In Ausführungsformen, bei denen lediglich eine Sohle als finales Produkt bereitgestellt wird, muss keine Befestigung erfolgen. In diesem Fällen kann anstatt eines Schuhoberteils beispielsweise ein Verdränger eingesetzt werden, der in Kontakt mit dem Sohlenmaterial gebracht werden kann.
Das aufgeleistete Schuhoberteil kann ferner das gleiche Material wie das eingespritzte Sohlenmaterial umfassen.
Das Verfahren bietet den besonderen Vorteil, einen Schuh im sogenannten Direktbesohlungsverfahren direkt herzustellen. Dabei ist insbesondere auch eine TPU-Schaumstoff-Cupsohle (eine einteilige Zwischen- und Laufsohle) in Kombination mit einem TPU-Schuhoberteil umfasst. Durch die auf diese Weise verwendete Kombination an Materialien ist das Verfahren zur Herstellung eines Schuhs insgesamt sehr ökonomisch und besonders effizient. Durch die Verwendung des gleichen Materials wird z.B. zunächst das Schuhoberteil aus TPU hergestellt, bspw. gestrickt, gewirkt, genäht, gehäkelt, gewebt oder auf sonstige Weise, dann das Schuhoberteil auf einen Leisten gezogen und dieses aufgeleistete Schuhoberteil mit dem Sohlenmaterial in Kontakt gebracht und verbunden, um daraus einen Schuh herzustellen. Durch die Verwendung des gleichen Materials des Schuhoberteils und der Sohle weisen beide Schuhteile die gleichen chemischen Eigenschaften auf, wodurch bspw. ein Recyclen des Schuhs verbessert und vereinfacht wird. Der Kreislauf des verwendeten Materials über den gesamten Produktlebenszyklus des Schuhs sowie darüber hinaus kann so ressourcen- und umweltschonend verbessert werden. Der Vertrieb von ökologisch nachhaltigen Produkten kann auf diese Weise wesentlich verbessert werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass andere Materialien für die Bereitstellung des Schuhoberteils zum Einsatz kommen, bspw. Leder, synthetisches Leder oder sonstige, üblicherweise verwendete Materialien.
Im Folgenden wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben, mit welcher das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Die für das Verfahren gezeigten bzw. beschriebenen technischen Eigenschaften, die Vorteile des Verfahrens und die Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik treffen genauso auf die nun folgende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu.
Die vorliegende Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schuhs, umfassend: a) mindestens eine offene Sohlengussform, die eingerichtet ist, ein aufgeleistetes Schuhoberteil aufzunehmen; b) mindestens ein Sprühmittel, das eingerichtet ist, in Kommunikation mit der Sohlengussform gebracht zu werden, um ein Einspritzen von Sohlenmaterial in die Sohlengussform zu ermöglichen; und c) mindestens eine Aufschäumeinheit, die eingerichtet ist, das Sohlenmaterial vor dem Einspritzen in die Sohlengussform aufzuschäumen.
Die Sohlengussform kann zudem vorteilhaft so ausgeführt sein, dass sie eine Direkt-Kühlung ermöglicht, bspw. um eingespritztes Material gezielt in der Sohlengussform wärmezubehandeln bzw. aushärten zu lassen. Somit liegt die Aushärtetemperatur nicht zu hoch und/oder nicht zu niedrig vor. Als Kühlmittel kann z.B. Wasser oder eine sonstige dafür geeignete Flüssigkeit eingesetzt werden. Der Kühlmechanismus kann so ausgeführt sein, dass in die Sohlengussform Kühlkanäle eingebracht sind. Die Kühlkanäle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, durch welche das Kühlmittel geleitet wird, sorgen für einen besseren Wärmeübergang und somit eine effizientere Kühlung des Sohlenmaterials. Somit kann die Effizienz und die Produktivität erhöht werden. Dies bietet einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Kühlmechanismen, in welchen die Kühlung über äußere Elemente, z.B. die Backen einer Sohlengussform, durchgeführt wird. Bei solchen herkömmlichen Kühlmechanismen ist die Weglänge von dem eingespritzen Material zu dem Kühlmittel wesentlich größer, wodurch der Wärmedurchgangswiderstand vergrößert wird und die Kühlung somit nicht effizient ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann unter anderem die Weglänge von dem eingespritzen Material zu dem Kühlmittel vorteilhaft reduziert werden.
Die Sohlengussform, die von der Vorrichtung umfasst ist, ist vorzugsweise mit dem aufgenommenen Schuhoberteil im Wesentlichen nicht luftdicht abgeschlossen. Die Vorrichtung kann ferner einen Lufteintritt und/oder Luftaustritt zwischen der Sohlengussform mit dem aufgenommenen Schuhoberteil und der Umgebung ermöglichen. Der Absolutwert der Druckdifferenz zwischen der Sohlengussform mit dem empfangenen Schuhoberteil und der Umgebung der vorliegenden Vorrichtung kann weiterhin maximal 10% des Umgebungsdrucks betragen. Vorzugsweise kann der Absolutwert der Druckdifferenz maximal 8%, weiter bevorzugt maximal 6%, noch weiter bevorzugt maximal 4% und am meisten bevorzugt maximal 2% betragen.
Diese Anordnung ermöglicht unter anderem eine kostengünstige Bereitstellung der Bauteile der Vorrichtung. Insbesondere muss keine Druckkammer bereitgestellt werden. Die Wandstärken können zudem geringer ausfallen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass keine aufwendigen Sicherheitsmaßnahmen erforderlich sind, wie bspw. bei Vorrichtungen, die Druckkammern umfassen, wie dies bei Hochdruckverfahren zur Herstellung von Schuhen der Fall ist.
Das Sohlenmaterial und/oder die Sprühmittel der vorliegenden Vorrichtung können so eingerichtet sein, dass sich die Richtung, in der das Sohlenmaterial in die Sohlengussform eingespritzt wird, relativ zur Sohlengussform über die Zeit ändert.
Das eingebrachte Sohlenmaterial der vorliegenden Vorrichtung kann so eingerichtet sein, dass es im Wesentlichen keine weitere Ausdehnung erfährt.
Das Sohlenmaterial der vorliegenden Vorrichtung kann ferner so eingerichtet sein, dass es in einer Zeit von 0,5 Sekunden nach Einspritzen in die Sohlengussform eine Dichteänderung von maximal 5% relativ zur Dichte des Sohlenmaterials bei dem Einspritzen umfasst. Dabei ist bei dem Einspritzen als der Zeitpunkt zu verstehen, in welchem das Sohlenmaterial in die Sohlengussform gelangt.
Damit kann unter anderem der Vorteil erzielt werden, dass sich das bereits außerhalb der Sohlengussform aufgeschäumte Material unmittelbar nach dem Gelangen in die Sohlengussform nicht wesentlich weiter ausdehnt. Vorzugsweise kann die Zeit auch 0,3 Sekunden, am meisten bevorzugt 0,1 Sekunden betragen und die maximale Dichteänderung kann bevorzugt 3% und am meisten bevorzugt 1% betragen. Damit wird vorteilhaft sichergestellt, dass die räumliche Ausdehnung des außerhalb der Sohlengussform aufgeschäumten Sohlenmaterials bereits weitestgehend festgelegt ist. Durch eine verringerte Ausdehnung des aufgeschäumten Sohlenmaterials innerhalb der Sohlengussform kann zudem ein Überschäumen von Rändern der Sohlengussform vermindert werden. Zudem kann auf diese Weise die Bestimmung der benötigten Fahrwege von einem aufgeleisteten Schuhoberteil und einem bewegbaren Bauteil der Sohlengussform, um das Sohlenmaterial mit dem Schuhoberteil in Verbindung zu bringen, vorab eingestellt und somit für die gesamte Schuhproduktion beibehalten werden und unterliegt keinen störenden Einflüssen oder gegebenenfalls Schwankungen aufgrund von Materialverunreinigungen, die zu einem anderen Ausdehnungsverhalten führen würden.
Die von der Vorrichtung umfasste Aufschäumeinheit kann mindestens folgendes umfassen: a.) Mittel zum Mischen, das/die so eingerichtet ist/sind, ein erstes Material, umfassend mindestens eines aus der Liste von Thermoplasten, Elastomeren und Duroplasten und mindestens ein Treibmittel zu einem Gemisch zu mischen; b) Mittel zum Trocknen, das/die so eingerichtet ist/sind, das Gemisch oder das erste Material zu trocknen; und c.) Mittel zum Verdichten und Mittel zum Erwärmen, das/die so eingerichtet ist/sind, das Gemisch zu Verdichten und dem Gemisch Wärme zuzuführen, um ein Aufschäumen des Gemischs zu bewirken.
Das Bereitstellen des mindestens einen Treibmittels kann vorzugsweise in Form von Pellets erfolgt.
Das/die von der Vorrichtung umfasste/umfassten Mittel zum Trocknen kann/können eine Heizeinheit und eine Lüftereinheit umfassen, die eingerichtet sind, einen maximalen Feuchtigkeitsgehalt des Gemischs von 1,0%, bereitzustellen. Vorzugsweise kann der maximale Feuchtigkeitsgehalt des Gemischs auch 1,5%, weiter bevorzugt 1%, noch weiter bevorzugt 0,4%, am meisten bevorzugt unter 0,4% betragen.
Das/die von der Vorrichtung umfasste/umfassten Mittel zum Verdichten und das/die von der Vorrichtungen umfasste/umfassten Mittel zum Erwärmen kann/können mindestens einen Extruder und mindestens ein Heizsystem umfasst/umfassen, wobei der Extruder mindestens eine Schnecke umfassen kann, die so eingerichtet sein kann, dass das Gemisch durch Drehbewegung der Schnecke vermengt, verdichtet und transportiert werden kann.
Die von der Vorrichtung umfasste Sohlengussform kann ferner ein Traversenelement umfassen, das dazu eingerichtet ist, die Geometrie der Sohlengussform zu verändern und das eingespritzte Sohlenmaterial in eine vordefinierte Form zu bringen, wobei eine Bewegung des Traversenelements in eine Richtung das Volumen der Sohlengussform verkleinert, und wobei eine Bewegung des Traversenelements in die entgegengesetzte Richtung das Volumen der Sohlengussform vergrößert.
Diese Anordnung ermöglicht die gezielte Steuerung der Druckaufprägung des Traversenelements auf das eingespritzte Sohlenmaterial. Beispielsweise kann das Traversenelement an einer Unterseite der Sohlengussform angeordnet sein und es kann zudem Teil der Sohlengussform sein. Das Traversenelement kann sich ferner relativ zur Sohlengussform bewegen. Auf vorteilhafte Weise kann durch das Bewegen des Traversenelements auch eine/ggf. mehrere Kanalöffnung/en verschlossen werden, um somit einen Materialrückfluss von der Sohlengussform in die Öffnung zu unterbinden. Das Traversenelement, bzw. der Stempel kann beispielsweise mit 20 - 120 kN, vorzugsweise mit 40 - 100 kN, weiter bevorzugt mit 60 - 80 kN oder auch mit 70 kN angetrieben werden.
Das von der vorliegenden Vorrichtung umfasste Traversenelement kann beweglich in eine erste translatorische Richtung sein, wobei die erste translatorische Richtung im Wesentlichen senkrecht zu einer unteren Oberfläche des aufgeleisteten Schuhoberteils ist.
Diese Anordnung ermöglicht eine simple Bewegungsmechanik des Traversenelements, wodurch die Komplexität und der apparative Aufwand der Vorrichtung reduziert werden können.
Die von der Vorrichtung umfasste Sohlengussform kann mindestens zwei gegenüberliegende Elemente umfassen, die zum Aufnehmen und Freigeben des Schuhoberteils eingerichtet sind, wobei die mindestens zwei gegenüberliegenden Elemente in eine zweite translatorische Richtung bewegbar sind, wobei das Aufnehmen und Freigeben des Schuhoberteils durch eine gegenläufige Translationsbewegung der mindestens zwei Elemente erfolgen kann. Die bezüglich der Vorrichtung beschriebene erste translatorische Richtung und die zweite translatorische Richtung können im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet sein.
Die mindestens zwei gegenüberliegenden Elemente können seitliche Stützen repräsentieren und können auch dazu dienen, die umfängliche Form, bspw. die seitliche Form einer Sohle zu beschreiben. Nachdem beispielsweise das aufgeleistete Schuhoberteil heruntergefahren wird, kann die Vorrichtung eine Halterung für den Zehenbereich des Schuhoberteils bereitstellen, um ein Bewegen des Schuhoberteils im weiteren Verfahrensverlauf, insbesondere beim Einspritzen, zu unterbinden. Wenn lediglich ein Schuhteil, wie bspw. eine Sohle hergestellt wird, ist eine solche Halterung nicht notwendig. Dann kann das Einspritzen des Materials erfolgen, woran sich die Bewegung des Traversenelements in der ersten translatorischen Richtung, bspw. von unten nach oben in Richtung des aufgeleisteten Schuhoberteils, anschließt. Das Traversenelement ist so eingerichtet, dass es durch die Bewegung nach oben das Sohlenmaterial mit dem Schuhoberteil in Verbindung bringen kann.
Die von der Vorrichtung umfasste Sohlengussform und/oder das Traversenelement können ferner Kunststoffmaterial umfassen. Das Kunststoffmaterial kann Polymer-Materialien wie z.B. Thermoplaste und/oder Duroplaste umfassen.
Diese Anordnung ermöglicht die Bereitstellung einer sehr vereinfachten Apparatur, wodurch Kosten bei der Herstellung der Vorrichtung eingespart werden können. Die Vorrichtung kann dadurch sehr vereinfacht hergestellt werden. Insbesondere können verschiedene Sohlengussformen schnell aus Polymer-Materialien hergestellt werden. So können flexibel verschiedene Sohlenformen produziert werden. Die Sohlengussformen können sogar kostengünstig mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt werden.
Das von der Vorrichtung umfasste Sohlenmaterial kann in die Sohlengussform mittels eines Kanals, der von Bewandungen der Sohlengussform umfasst ist, eingespritzt werden, wobei die Größe der Öffnung des Kanals einstellbar sein kann, und wobei der Durchmesser der Öffnung im Bereich von 2-30 mm liegt.
Die Größe der Öffnung des Kanals, der von der vorliegenden Vorrichtung umfasst ist, kann auch im Bereich von 3-15 mm liegen oder auch im Bereich von 6-12 mm. Bevorzugt kann der Durchmesser des Kanals im Wesentlichen dem Durchmesser des Sprühmittels/der Sprühmittel entsprechen.
Die Einstellbarkeit und Anpassbarkeit der Öffnung des Kanals stellt vorteilhaft die Verwendung einer Vielzahl möglicher Materialien bereit. Insbesondere werden auf diese Weise auch eine Vielzahl von Materialien ermöglicht, die unterschiedliche Viskositäten aufweisen. Bei einer höheren Viskosität bieten sich größere Öffnungen an, wodurch das Oberflächen- zu Volumenverhältnis verringert wird und somit der Reibungswiderstand des Materials verkleinert werden kann. Jedoch sind auch kleinere Öffnungen für viskose Materialien von der Erfindung umfasst. Für den Kanal können insbesondere auch unterschiedliche Blenden-/Drossel-Geometrien verwendet werden, bspw. kreisförmige/eckige/ovale oder sonstige Geometrien, welche allesamt von der vorliegenden Erfindung umfasst sind. Der Durchmesser kann kreisförmig ausgeführt werden mit einem Durchmesser von z.B. 7 mm. In anderen Ausführungsformen der Angusskanäle können Durchmesser von 5 mm verwendet werden. Ein verringerter Durchmesser kann eine erhöhte Durchflussgeschwindigkeit des Materials bewirken. Damit wird vorteilhaft sichergestellt, dass es trotz des vergrößerten Oberflächen- zu Volumenverhältnis zu weniger Materialakkumulationen am Angusskanal kommt, da sich eine Ausbildung dieser Akkumulation häufiger - aufgrund der erhöhten Geschwindigkeit - vom Angusskanal ablöst und somit in kleineren Mengen in die Form gelangt. Ein möglicher isolierender Effekt der Materialakkumulationen innerhalb der Form kann somit reduziert werden. Eine mögliche lokale Überhitzung durch Materialakkumulationen in der Form, welche möglicherweise durch Scherkräfte hervorgerufen ist, kann so vermieden werden. Ein Verdienst der vorliegenden Erfindung ist es, bei kleineren Durchmessergrößen geringere Materialakkumulationen zu verursachen und somit Verfärbungen im finalen Produkt, welche durch gelöste und in die Form transportierte Materialakkumulationen verursacht werden, vorteilhaft zu reduzieren. Der Angusskanal kann je nach Materialmischung in vorteilhafter Weise als konischer Angusskanal mit bspw. einem Durchmesser von 7 mm am Eingang (Düsenseite) und einem Durchmesser von 5 mm am Ausgang (Kavität) ausgeführt sein. Ferner kann der Angusskanal in vereinfachter Weise ausgetauscht werden und so bspw. einen Angusskanal mit einem Durchmesser von bspw. 7 mm bereitstellen, der eine mit Drossel mit einem Durchmesser von 5 mm aufweist. Die Querschnitte sind an den Ein-/Ausgängen und den Zwischenbereichen beliebig anpassbar.
Die vorliegende Vorrichtung kann ferner eine Vielzahl von Sohlengussformen umfassen, wobei die Sohlengussformen beweglich zu dem mindestens einen Sprühmittel angeordnet sein können, wobei die Vorrichtung so eingerichtet sein kann, dass das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Schuhs unter Verwendung der Sohlengussformen fortlaufend angewandt werden kann.
Auf diese Weise können Schuhe schneller produziert werden. Insbesondere bedarf es der Verwendung von nur einem Sprühmittel, um mehrere Sohlengussformen zu bedienen. Dies reduziert die Kosten der Vorrichtung und des Verfahrens. Es können jedoch auch mehrere Sprühmittel zum Einsatz kommen. Dies böte sich an, wenn die Vielzahl von Sohlengussformen eine Anzahl übersteigt, bei welcher die Verwendung von nur einem Sprühmittel unwirtschaftlich wäre.
Die von der Vorrichtung umfassten Sohlengussformen können ferner kreisförmig angeordnet sein, und so eingerichtet sein, dass eine relative Bewegung zu dem mindestens einen Sprühmittel durch Rotation um die Zentralachse der kreisförmigen Anordnung durchgeführt werden kann.
Auf diese Weise kann platzsparend die Produktion mehrerer Schuhe ermöglicht werden. Die kreisförmige Anordnung kann beispielsweise ein rotierender Tisch sein. Die Sprühmittel bzw. die Düseneinheit zum Einspritzen des Materials muss dabei lediglich translatorisch in einer Richtung auf die jeweils im Einsatz befindliche Sohlengussform zubewegt werden, das Sohlenmaterial einspritzen und schließlich rückwärtig wegbewegt werden. Dann kann der rotierende Tisch um einen Winkelbereich weiterrotiert werden, sodass die nachfolgende Sohlengussform zum Einsatz kommen kann. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Aufschäumeinheit und somit die darin umfassten Mittel zum Mischen, Trocknen, Verdichten und Erwärmen lediglich einfach bereitgestellt werden müssen. Dadurch wird das gesamte Verfahren noch effizienter.
Die gegenwärtige Erfindung umfasst weiterhin einen Schuh, der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Schuhs gefertigt werden kann.
Der Schuh umfasst in dieser Ausführung die besonderen, durch das Verfahren und die Vorrichtung bereitgestellten Vorteile. Unter anderem kann der Schuh eine sehr leichte Sohle umfassen, da das Sohlenmaterial vor dem Einspritzen bereits aufgeschäumt ist. Außerdem kann der Schuh besonders ansehnlich und ästhetisch ausgestaltet sein, weil zur Verbindung der Sohle mit dem Schuhoberteil kein Klebstoff oder kein Verbindungselement zum mechanischen Verbinden beider Teile erforderlich ist. Insbesondere können somit die durch einen Klebstoff verursachten Rückstände unterbunden werden. Solche Rückstände können sich oftmals an den äußeren Flächen des Schuhs sichtbar manifestieren, worunter die Produktqualität und das Aussehen leiden. Dadurch wird die Attraktivität beim Kunden reduziert. Zudem beinhalten der Klebstoff und das Schuhmaterial oftmals unterschiedliche chemische Eigenschaften, wodurch der Alterungsprozess der beteiligten Materialien Unterschiedlichkeiten aufweist und sich beide Schuhelemente beispielsweise voneinander lösen können, wohingegen die Einzelelemente noch sehr gute Eigenschaften, z.B. mechanische Eigenschaften, aufweisen. All diese Nachteile können durch den hier bereitgestellten Schuh überwunden werden.
Insbesondere kann die vorliegende Erfindung unter anderem die Bereitstellung von plastifiziertem und zugleich aufgeschäumtem TPU-Material ohne Hochdruck und damit die Herstellung eines Schuhs oder einer Schuhsohle ohne Klebstoff in einem Fertigungsschritt ermöglichen. Die durch dieses Verfahren und diese Vorrichtung hergestellten Schuhe sind zwischen Schuhsohle und Schuhoberteil besonders fest miteinander verbunden. Insbesondere lassen sie sich mechanisch kaum voneinander lösen und bieten somit eine hohe Haltbarkeit, wodurch die Schuhe besonders langlebig werden und somit die Nachhaltigkeit gefördert wird. Das Recycling des Schuhs kann durch die Verbindung von Schuhsohle und Schuhoberteil ohne der Verwendung von Klebstoff besonders verbessert werden, da unter anderem keine Trennung von den für den Klebstoff verwendeten Chemikalien erfolgen muss. Somit wird ein weiterer Beitrag zum Umweltschutz geleistet.
Figurenliste
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren genauer erläutert. Hierbei zeigt:

1 ein Prozessschaubild gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 ein bebildertes Ablaufdiagramm gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens samt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 ein Schaubild zur Aufbereitung des Sohlenmaterials außerhalb der Sohlengussform in einer Aufschäumeinheit gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aus einer Vielzahl an Sohlengussformen mit einem Sprühmittel und einer Aufschäumeinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Schuhs mit Kühlkanälen;
6a eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Schuhs bei einem Einspritzvorgang;
6b eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Schuhs bei einem Einspritzvorgang;
6c eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Schuhs bei einem Einspritzvorgang; und
6d eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Schuhs bei einem Einspritzvorgang.

5. Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden sind nur einige denkbare Ausführungsformen der gegenwärtigen Erfindung im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch keinesfalls auf diese beschränkt, sondern umfasst eine Vielzahl weiterer Ausführungsformen, ohne dabei vom umfassten Gebiet der Erfindung abzuweichen. Insbesondere können die folgenden Ausführungsformen auf vielfältige Art und Weise modifiziert oder verändert und insbesondere miteinander kombiniert werden. Ferner sind die in den gezeigten Ausführungsformen offenbarten Merkmale auch getrennt und losgelöst voneinander zu betrachten und können in manchen Ausführungsformen auch weggelassen werden oder auf andere Ausführungsformen übertragen werden.
Während die nachstehenden Ausführungsformen in erster Linie unter Bezugnahme auf einen Schuh beschrieben werden, wird der Fachmann erkennen, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Einspritzung des aufgeschäumten Materials gleichermaßen bei der Herstellung jedes beliebigen Schuhwerks oder Artikels angewendet werden können.
In den vorliegenden Figuren und der Beschreibung beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente. Die Figuren sind möglicherweise nicht maßstabsgetreu, und die relative Größe, die Proportionen und die Darstellung der Elemente in den Abbildungen können aus Gründen der Klarheit, der Darstellung und der Einfachheit übertrieben sein. Die Verwendung des Begriffs „Sohlenmaterial“ kann auch als „aufgeschäumtes Sohlenmaterial“ aufgefasst werden.
1 zeigt ein Prozessschaubild gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens (1) der vorliegenden Erfindung. In einem ersten Schritt wird ein Schuhoberteil (10) aufgeleistet (101), danach wird eine Sohlengussform (15) bereitgestellt (102). Ferner erfolgt das Aufschäumen (103) von Sohlenmaterial (20) außerhalb der Sohlengussform (15). Anschließend wird das aufgeschäumte Sohlenmaterial (20) in die Sohlengussform (15) eingespritzt (104). Schließlich wird das aufgeleistete Schuhoberteil (10) in Kontakt mit dem eingespritzten Sohlenmaterial (20) gebracht (105). Nach dem Einspritzen erfährt das Sohlenmaterial eine Dichteänderung von maximal 5% relativ zu der Dichte des Sohlenmaterials untermittelbar vor dem Einspritzen.
2 zeigt ein bebildertes Ablaufdiagramm gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens (1) zusammen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung (5) zur Herstellung eines Schuhs. Aus Übersichtsgründen sind die Bezugszeichen teilweise auf bestimmte Schritte des Ablaufdiagramms beschränkt. In Schritt 1 ist das aufgeleistete Schuhoberteil (10) sowie die Sohlengussform (15) dargestellt. Außerdem sind zwei gegenüberliegende Elemente zum Aufnehmen und Freigeben des Schuhoberteils (16a, 16b) dargestellt, die Bauteile der Sohlengussform (15) darstellen und die translatorisch in der seitlichen Richtung R2 (siehe Schritt 3) bewegt werden können. Ferner ist das Traversenelement (17) der Sohlengussform dargestellt, welches auch als Stempel oder Bodenstempel zu bezeichnen ist und translatorisch beweglich in der Richtung R1 angeordnet ist. In Schritt 2 wird das aufgeleistete Schuhoberteil (10) translatorisch in Richtung der Sohlengussform entlang der Richtung R1 bewegt (107). Außerdem wird damit gewährleistet, dass eine untere Oberfläche geformt wird (108), welche im Wesentlichen eine obere Verschlussfläche der Sohlengussform (15) darstellt. Insbesondere wird die untere Oberfläche durch das aufgeleistete Schuhoberteil (10) geformt. Falls ein Verdränger anstatt eines Schuhoberteils (10) eingesetzt wird, bspw. um lediglich eine Schuhsohle herzustellen, so können die hier getroffenen Aussagen bezüglich des aufgeleisteten Schuhoberteils (10) genauso auf den Verdränger angewandt werden. In Schritt 3 werden die zwei seitlichen, gegenüberliegenden Elemente (16a, 16b) translatorisch in Richtung R2 bewegt. Auf diese Weise ist die Sohlengussform (15) nahezu verschlossen, jedoch ist die Sohlengussform zumindest nicht luftdicht abgeschlossen. Es sind keine Dichtungen an den Rändern der Sohlengussform (15) vorgesehen, um explizit einen Luftaustausch zwischen dem nun geformten Hohlraum (18), der durch das Innere der Sohlengussform (15) gebildet wird und der Umgebung zu unterbinden. Daher wird eine Sohlengussform (15) im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als „offen“ bezeichnet.
Schritt 4 zeigt den Hohlraum (18) in einer seitlichen Ansicht. Zudem ist in Schritt 4 angedeutet, dass die Sprühmittel (25) samt Sprühnadel (26) translatorisch in der Richtung R3 auf die Sohlengussform (15) zubewegt wird. Dabei wird das Sprühmittel (25) an den von der Sohlengussform umfassten Kanal (30) formschlüssig angebracht. Zwischen Schritt 4 und Schritt 5 erfolgt das Einspritzen (104) des aufgeschäumten Sohlenmaterials (20) durch die Sprühmittel (25), die Sprühnadel (26) und den Kanal (30) in den Hohlraum (18). Anschließend werden in einem in 2 nicht gezeigten Schritt die Sprühmittel (25) translatorisch in Umkehrrichtung zur in Schritt 4 angedeuteten Richtung R4 von der Sohlengussform (15) wegbewegt. Schließlich erfolgt in Schritt 5 das Bewegen des Traversenelements (17) in Richtung R1, also nach oben in Richtung des aufgeleisteten Schuhoberteils (10). Damit geht eine Geometrieveränderung (106) der Sohlengussform (15) einher. Dabei wird das eingespritzte Sohlenmaterial (20) verdichtet und durch die Beschaffenheit der Sohlengussform (15) in eine vordefinierte Form gebracht. Außerdem erfolgt die Bewegung und somit die Geometrieveränderung (106) der Sohlengussform (15) des Traversenelements (17) so weit in Richtung R1, dass der Kanal verschlossen wird. Somit wird eine Rückströmung des Sohlenmaterials (20) verhindert.
Wie in 2 gezeigt, kann der Schritt des Formens einer unteren Oberfläche (108) des aufgeleisteten Schuhoberteils (ggf. des Verdrängers) vor dem Schritt des Einspritzens (104) des aufgeschäumten Sohlenmaterials (20) erfolgen. Das eingespritzte Sohlenmaterial (20) bildet bei diesem Verfahren die Form einer Sohle. Zudem kann das Sohlenmaterial (20) das gleiche Material wie das Schuhoberteil (10) beinhalten bzw. das gleiche Material sein und durch die Verbindung der Sohle mit dem Schuhoberteil (10) direkt ein gesamter Schuh bereitgestellt werden kann.
3 zeigt ein Schaubild zur Aufbereitung des Sohlenmaterials (20) außerhalb der Sohlengussform (15) in einer Aufschäumeinheit (40) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Aufschäumeinheit (40) kann auch als Spritz- und Plastifiziereinheit (SPE) bezeichnet werden. In Schritt 1 erfolgt die Materialbereitstellung (201) eines ersten Materials und die Bereitstellung (202) eines Treibmittels. Schließlich wird ein Gemisch gebildet (203) aus dem ersten Material, vorzugsweise TPU Pellets, und dem Treibmittel. Das erste Material kann ein Thermoplast, Elastomer oder ein Duroplast sein, vorzugsweise ist das erste Material ein Thermoplast. Das Treibmittel kann ein Feststofftreibmittel und/oder ein gasförmiges Treibmittel sein, wobei Feststofftreibmittel chemische und/oder physikalische Feststofftreibmittel oder eine Kombination davon sein können, wie z.B. Konz V 2893 und/oder Konz V 2894, wobei gasförmige Treibmittel z.B. eine CO2 Gasinjektion sein können. Durch die Wahl der Materialien und der mengenmäßigen Zusammensetzung können die benötigten Eigenschaften wie Dichte, Hitzebeständigkeit und Viskosität des Sohlenmaterials (20) definiert werden. Es können auch unterschiedliche TPU Pellets mit dem Treibmittel vermischt werden. Durch das Mischen wird eine homogene Verteilung bereitgestellt, wodurch das Aufschäumen verbessert wird. In einem Zwischenschritt (204) werden die TPU Pellets getrocknet, um die Feuchtigkeit zu reduzieren. Dieses Trocknen (204) kann sowohl auf das Gemisch angewendet als auch lediglich auf die TPU Pellets durchgeführt werden. Im letzteren Fall würde das Trocknen (204) somit ohne das Treibmittel stattfinden.
In den Schritten 2 bis 4 ist jeweils ein Extruder (41) dargestellt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit, sind die Bezugszeichen nicht in allen Schritten dargestellt. In Schritt 2 werden die getrockneten TPU Pellets und die Treibmittel, somit also das Gemisch der Materialien, einer Schnecke (43) eines Extruders (41) zugeführt. Die Schnecke (43) dreht sich und zieht dabei das Gemisch aus einer Materialzuführeinheit, einem Feeder, ein. Das Gemisch wird durch die Drehbewegung der Schnecke (43) insbesondere nach vorne getrieben. Die Schnecke (43) bewegt sich nach hinten, angedeutet durch die Pfeile in Schritt 2 von 3.
Es erfolgt in Schritt 2 und Schritt 3 mit Hilfe einer Heizeinheit (42) und der Verdichtung durch die Schnecke (43), insbesondere in den Zwischenräumen der Schnecke (43) ein Verdichten und Erwärmen (205) des Gemischs, um ein Zusammenwirken des Gemischs zu bewirken. Dies stellt somit die Plastifizierung bzw. das Aufschmelzen der TPU Pellets dar. Zudem findet die Reaktion mit dem Treibmittel statt, sodass das gesamte Sohlenmaterial (20) aufschäumt, wobei mit dem Aufschäumen eine Dichteabnahme einhergeht. In Schritt 3 erfolgt die Einspritzung (104) des aufgeschäumten Sohlenmaterials (20), wobei die gesamte Schnecke (43) nach vorne verfahren wird, dies ist durch die roten Pfeile in Schritt 4 von 3 angedeutet. Die Richtung nach vorne in Richtung der Sprühnadel ist der Richtung nach hinten aus Schritt 2 entgegengesetzt. Die Dichte des eingespritzten Sohlenmaterials kann hierbei zwischen 0,2 - 1,2 g/cm³ liegen.
4 zeigt eine Vorrichtung aus einer Vielzahl an Sohlengussformen (15) mit einem Sprühmittel (25) und einer Aufschäumeinheit (40) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser beispielhaften Ausführung sind acht Sohlengussformen (15) dargestellt. Jede Sohlengussform (15) besteht zumindest aus den zwei gegenüberliegenden Elementen (16a, 16b) zum Aufnehmen und Freigeben des Schuhoberteils, dem Traversenelement (17) sowie dem Kanal (30) wodurch das Sohlenmaterial eingeführt werden kann (in 4 nicht mit Bezugszeichen versehen), sowie den weiteren oben beschriebenen Bauelementen. Die Aufschäumeinheit (40) liegt in diesem Beispiel nur einfach vor und beinhaltet mindestens den Extruder (41) die Sprühmittel (25) und die Sprühnadel (26) sowie die weiteren oben beschriebenen Bauelemente. Die Sohlengussformen (15) liegen in einer kreisförmigen Anordnung vor, welche sich um den Mittelpunkt drehen kann. Durch die Drehbewegung um einen Winkel von 360° / 8 = 45° kann jeweils die nächste Sohlengussform (15) in die richtige Position verfahren werden um das oben beschriebene Verfahren auf die nun im Betrieb befindliche Sohlengussform (15) anzuwenden.
5 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung (5) zur Herstellung eines Schuhs mit Kühlkanälen (50a, 50b). Die Kühlkanäle (50a, 50b) sowie die Anschlussstellen, um Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser, hinein- und herausfließen zu lassen, sind in dem Traverselement (17) sowie in den zwei gegenüberliegenden Elementen (16a, 16b) zum Aufnehmen und Freigeben des Schuhoberteils (10) vorgesehen. Die auf diese Weise direkt in die Sohlengussform (15) eingebrachten Kühlkanäle sorgen für eine effizientere Kühlung, da der Wärmeübergang erhöht wird. Insbesondere kann der Wärmeübergangskoeffizient erhöht werden, da der Abstand zwischen dem warmen Medium, dem Sohlenmaterial (20) und dem Kühlmedium verringert wird. Zudem sorgt ein kurviger Verlauf der Kühlkanäle innerhalb der Sohlengussform (15), aufgrund der Angleichung der Kanäle an die Sohlengussform (15), für eine bessere Durchmischung des Kühlmittels selbst und gegebenenfalls für eine turbulente Grenzschicht, sodass insgesamt der Wärmeübergangskoeffizient weiter erhöht werden kann. Der Schritt des Kühlens erfolgt nach dem Einspritzen. Die in 5 dargestellten zwei gegenüberliegenden Elemente (16a, 16b) zum Aufnehmen und Freigeben des Schuhoberteils (10) liegen dabei aneinander, wie z.B. in Schritt 5 in 2 dargestellt und nicht wie in 5 dargestellt entfernt voneinander. Während des Kühlens bleibt der Hohlraum (18) noch geschlossen, insbesondere verschließt das aufgeleistete Schuhoberteil (10) weiterhin zum größten Teil die Oberseite, sodass jedoch weiterhin Luft entweichen kann. Die Temperatur des Sohlenmaterials (20) kann zwischen 80 °C und 260 °C liegen. Die Kühlung kann so eingestellt werden, dass die Sohlengussform (15) eine Temperatur zwischen 15°C und 50°C aufweist, welche der Endtemperatur des Sohlenmaterials (20) nach dem Entformen entspricht.
6a bis 6d zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens (1) und der erfindungsgemäßen Vorrichtung (5) zur Herstellung eines Schuhs bei einem Einspritzvorgang zu verschiedenen Zeitpunkten. Dabei ist die Zeit von 6a bis 6d weiter vorangeschritten. Dargestellt ist die Einspritzung des Sohlenmaterials (20) in die Sohlengussform (15). Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist kein aufgeleisteten Schuhoberteil (10) zur Abdeckung der Oberseite der offenen Sohlengussform (15) dargestellt. Das aufgeschäumte Sohlenmaterial (20) bildet beim Einspritzen einen kurvigen Verlauf aus, der einer Schlangenform ähnelt. Das aufgeschäumte Sohlenmaterial (20) verteilt sich sehr gut und sehr schnell innerhalb der Sohlengussform (15). Das aufgeschäumte Sohlenmaterial (20) spritzt zudem nicht aus der Sohlengussform (15) heraus, sondern verbleibt innerhalb des Hohlraums (18). Hieraus ist bereits erkennbar, dass keine Abdichtung wie bei Hochdruckverfahren erfolgen muss, sondern Luft beispielsweise über Spalte zwischen der Unterseite des aufgeleisteten Schuhoberteils (10) aus dem Hohlraum (18) entweichen kann. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Traverselement (17) in Richtung des aufgeleisteten Schuhoberteils (10) hochfährt. Somit ändert sich die Richtung, in der das Sohlenmaterial (20) in die Sohlengussform (15) eingespritzt wird, relativ zur Sohlengussform (15), über der Zeit.
Bezugszeichenliste

1: Verfahren zur Herstellung eines Schuhs
5: Vorrichtung zur Herstellung eines Schuhs
10: (aufgeleistetes) Schuhoberteil
15: Sohlengussform
16a: Das erste der zwei gegenüberliegenden Elemente zum Aufnehmen und Freigeben des Schuhoberteils
16b: Das zweite der zwei gegenüberliegenden Elemente zum Aufnehmen und Freigeben des Schuhoberteils
17: Traversenelement der Sohlengussform
18: Hohlraum
20: (aufgeschäumtes) Sohlenmaterial
25: Sprühmittel
26: Sprühnadel
30: Kanal in der Sohlengussform
40: Aufschäumeinheit
41: Extruder
42: Heizeinheit
43: Schnecke
50a: Kühlkanal
50b: Weiterer Kühlkanal
101: Aufleisten eines Schuhoberteils
102: Bereitstellen einer offenen Sohlengussform
103: Aufschäumen von Sohlenmaterial außerhalb der Sohlengussform
104: Einspritzen des aufgeschäumten Sohlenmaterials in die Sohlengussform
105: Bringen des aufgeleisteten Schuhoberteils in Kontakt mit dem eingespritzten Sohlenmaterial
106: Geometrieveränderung der Sohlengussform
107: Bewegen des aufgeleisteten Schuhoberteils in Richtung der Sohlengussform
108: Formen einer unteren Oberfläche
201: Bereitstellen eines ersten Materials
202: Bereitstellen mindestens eines Treibmittels
203: Bilden eines Gemischs aus dem ersten Material und dem Treibmittel
204: Trocknen des Gemischs oder des ersten Materials
205: Verdichten und Erwärmen des Gemischs

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 110744758 A [0004]
CN 212826416 U [0004]
EP 1468815 A1 [0004]
US 2014068879 A1 [0004]
EP 3623133 A1 [0005]
US 20190365027 A1 [0006]

Claims

Verfahren (1) zur Herstellung eines Schuhs, aufweisend die Schritte: a) Aufleisten eines Schuhoberteils (101); b) Bereitstellen einer offenen Sohlengussform (102); c) Aufschäumen von Sohlenmaterial außerhalb der Sohlengussform (103); d) Einspritzen des aufgeschäumten Sohlenmaterials in die Sohlengussform (104); und e) Bringen des aufgeleisteten Schuhoberteils in Kontakt mit dem eingespritzten Sohlenmaterial (105).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Sohlenmaterial in einer Zeit von 0,5 Sekunden nach Einspritzen in die Sohlengussform eine Dichteänderung von maximal 5% relativ zur Dichte des Sohlenmaterials bei dem Einspritzen erfährt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Aufschäumen (103) des Sohlenmaterials aufweist: C.1) Bereitstellen eines ersten Materials (201), wobei das erste Material mindestens eines aus der Liste von Thermoplasten, Elastomeren und Duroplasten umfasst; und c.2) Bereitstellen mindestens eines Treibmittels (202).
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Bereitstellen des ersten Materials (201) in Form von Pellets erfolgt, und wobei das Bereitstellen des mindestens einen Treibmittels (202) vorzugsweise in Form von Pellets erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3-4, wobei das Aufschäumen (103) des Sohlenmaterials ferner aufweist: c.3) Bilden eines Gemischs aus dem ersten Material und dem Treibmittel (203); und c.4) Trocknen des Gemischs (204), wobei das Trocknen so eingerichtet ist, dass der maximale Feuchtigkeitsgehalt des Gemischs 2,0%, beträgt.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Aufschäumen (103) des Sohlenmaterials ferner aufweist: c.5) Verdichten und Erwärmen des Gemischs (205), um ein Zusammenwirken, insbesondere ein Aufschäumen, des Gemischs zu bewirken, wobei mit dem Aufschäumen eine Dichteabnahme einhergeht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Dichte des eingespritzten Sohlenmaterials in einem Bereich zwischen 0,2 - 1,2 g/cm³ liegt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich die Richtung, in der das Sohlenmaterial in die Sohlengussform eingespritzt wird, relativ zur Sohlengussform über die Zeit ändert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte einen Lufteintritt und/oder Luftaustritt zwischen der Sohlengussform und der Umgebung umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verfahrensschritte einen Absolutwert der Druckdifferenz zwischen der Sohlengussform und der Umgebung von maximal 10% des Umgebungsdrucks umfassen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren ferner eine Geometrieveränderung (106) der Sohlengussform umfasst, um das eingespritzte Sohlenmaterial in eine vordefinierte Form zu bringen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt des Bewegens des aufgeleisteten Schuhoberteils in Richtung der Sohlengussform (107).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt des Formens einer unteren Oberfläche (108) des aufgeleisteten Schuhoberteils so, dass die untere Oberfläche im Wesentlichen eine obere Verschlussfläche der Sohlengussform bildet.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Formen der unteren Oberfläche (108) vor dem Einspritzen (104) des Sohlenmaterials ausgeführt wird, wobei die Oberfläche in den weiteren Verfahrensschritten weiterhin bestehen bleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eingespritzte Sohlenmaterial so eingerichtet ist, dass es eine Sohle bildet.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Sohle an dem aufgeleisteten Schuhoberteil befestigt wird, wobei die Befestigung ohne zusätzlichen Klebstoff erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das aufgeleistete Schuhoberteil das gleiche Material wie das eingespritzte Sohlenmaterial umfasst.
Vorrichtung (5) zur Herstellung eines Schuhs, umfassend: a) mindestens eine offene Sohlengussform (15), die eingerichtet ist, ein aufgeleistetes Schuhoberteil (10) aufzunehmen; b) mindestens ein Sprühmittel (25), das eingerichtet ist, in Kommunikation mit der Sohlengussform (15) gebracht zu werden, um ein Einspritzen von Sohlenmaterial (20) in die Sohlengussform (15) zu ermöglichen; und c) mindestens eine Aufschäumeinheit (40), die eingerichtet ist, das Sohlenmaterial (20) vor dem Einspritzen in die Sohlengussform (15) aufzuschäumen.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Sohlengussform mit dem aufgenommenen Schuhoberteil im Wesentlichen nicht luftdicht abgeschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18-19, wobei ein Lufteintritt und/oder Luftaustritt zwischen der Sohlengussform mit dem empfangenen Schuhoberteil und der Umgebung ermöglicht ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18-20, wobei ein Absolutwert der Druckdifferenz zwischen der Sohlengussform mit dem empfangenen Schuhoberteil und der Umgebung von maximal 10% des Umgebungsdrucks umfasst ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18-21, wobei das Sohlenmaterial und/oder die Sprühmittel so eingerichtet sind, dass sich die Richtung, in der das Sohlenmaterial in die Sohlengussform eingespritzt wird, relativ zur Sohlengussform über die Zeit ändert.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18-22, wobei das eingebrachte Sohlenmaterial so eingerichtet ist, dass es im Wesentlichen keine weitere Ausdehnung erfährt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18-23, wobei das Sohlenmaterial so eingerichtet ist, dass es in einer Zeit von 0,5 Sekunden nach Einspritzen in die Sohlengussform eine Dichteänderung von maximal 5% relativ zur Dichte des Sohlenmaterials bei dem Einspritzen umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18-24, wobei die Aufschäumeinheit mindestens folgendes umfasst: a) Mittel zum Mischen, das/die so eingerichtet ist/sind, ein erstes Material, umfassend mindestens eines aus der Liste von Thermoplasten, Elastomeren und Duroplasten und mindestens ein Treibmittel zu einem Gemisch zu mischen; b) Mittel zum Trocknen, das/die so eingerichtet ist/sind, das Gemisch oder das erste Material zu trocknen; und c) Mittel zum Verdichten und Mittel zum Erwärmen, das/die so eingerichtet ist/sind, das Gemisch zu Verdichten und dem Gemisch Wärme zuzuführen, um ein Aufschäumen des Gemischs zu bewirken.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei das/die Mittel zum Trocknen eine Heizeinheit und eine Lüftereinheit umfasst/umfassen, die eingerichtet sind, einen maximalen Feuchtigkeitsgehalt des Gemischs von 2,0%, bereitzustellen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 25-26, wobei das/die Mittel zum Verdichten und das/die Mittel zum Erwärmen mindestens einen Extruder und mindestens ein Heizsystem umfasst/umfassen, wobei der Extruder mindestens eine Schnecke umfasst, die so eingerichtet ist, dass das Gemisch durch Drehbewegung der Schnecke vermengt, verdichtet und transportiert werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18-27, wobei die Sohlengussform ferner ein Traversenelement umfasst, das dazu eingerichtet ist, die Geometrie der Sohlengussform zu verändern und das eingespritzte Sohlenmaterial in eine vordefinierte Form zu bringen, wobei eine Bewegung des Traversenelements in eine Richtung das Volumen der Sohlengussform verkleinert, und wobei eine Bewegung des Traversenelements in die entgegengesetzte Richtung das Volumen der Sohlengussform vergrößert.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Traversenelement beweglich in eine erste translatorische Richtung ist, wobei die erste translatorische Richtung im Wesentlichen senkrecht zu einer unteren Oberfläche des aufgeleisteten Schuhoberteils ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18-29, wobei die Sohlengussform mindestens zwei gegenüberliegende Elemente umfasst, die zum Aufnehmen und Freigeben des Schuhoberteils eingerichtet sind, wobei die mindestens zwei gegenüberliegende Elemente in eine zweite translatorische Richtung bewegbar sind, wobei das Aufnehmen und Freigeben des Schuhoberteils durch eine gegenläufige Translationsbewegung der mindestens zwei Elemente erfolgt.
Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch in Kombination mit Anspruch 29, wobei die erste translatorische Richtung und die zweite translatorische Richtung im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28-31, wobei die Sohlengussform und/oder das Traversenelement Kunststoffmaterial umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18-32, wobei das Sohlenmaterial in die Sohlengussform mittels eines Kanals, der von Bewandungen der Sohlengussform umfasst ist, eingespritzt wird, wobei die Größe der Öffnung des Kanals einstellbar ist, und wobei der Durchmesser der Öffnung im Bereich von 2-16 mm liegt.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Größe der Öffnung des Kanals im Bereich von 2-30 mm liegt oder wobei der Durchmesser des Kanals im Wesentlichen dem Durchmesser der Sprühmittel entspricht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18-34, umfassend eine Vielzahl von Sohlengussformen, wobei die Sohlengussformen beweglich zu dem mindestens einen Sprühmittel angeordnet sind, wobei die Vorrichtung so eingerichtet ist, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 1-17 unter Verwendung der Sohlengussformen fortlaufend angewandt werden kann.
Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Sohlengussformen kreisförmig angeordnet sind, und so eingerichtet sind, dass eine relative Bewegung zu dem mindestens einen Sprühmittel durch Rotation um die Zentralachse der kreisförmigen Anordnung durchgeführt werden kann.
Schuh, hergestellt gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1-17.