DE102021214842A1

DE102021214842A1 - Schuhsohlenmaterial, Laufsohle und Verfahren zur Herstellung des Schuhsohlenmaterials oder der Laufsohle

Info

Publication number: DE102021214842A1
Application number: DE102021214842.5A
Authority: DE
Inventors: Zoheil Sharifi; Konstantin Efimov
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2021-12-21
Publication date: 2023-06-22
Also published as: WO2023116989A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schuhsohlenmaterial umfassend zumindest eine Kautschukmischung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung eine im Wesentlichen geschlossene poröse Struktur aufweist sowie eine Laufsohle mit einem solchen Schuhsohlenmaterial. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schuhsohlenmaterials, umfassend zumindest folgende Schritte: a. Mischen zumindest einer Kautschukmischung mit zumindest einem Blähmittel oder mit Mikrokapseln und b. Aufheizen der Mischung auf eine Temperatur von mindestens 100 °C bei einem Druck von mindestens 7 bar sowie die Verwendung eines solchen Schuhsohlenmaterials zur Herstellung eines Schuhs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schuhsohlenmaterial gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Laufsohle mit einem solchen Schuhsohlenmaterial gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Schuhsohlenmaterials oder der Laufsohle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
Unterschiedliche Materialien für Schuhsohlen sind im Stand der Technik bekannt. So können Schuhsohlen beispielsweise aus Gummi, Kork, PVC oder Leder hergestellt werden. Je nach Material führen die unterschiedlichen Materialien zu unterschiedlichen Eigenschaften und Qualitäten. Einen besonderen Fortschritt hat die Gummisohle im Bereich der Sportschuhe gebracht. So weisen moderne Sportschuhe mittlerweile spezielle Dämpfungssystem in der Gummisohle auf, die den Fuß stabilisieren, Bewegungen abfedern und Läufer damit aktiv unterstützen. Im Bereich der Arbeitsschuhe gewährleisten Gummisohlen mit ihrem sehr starken Profil einen absolut sicheren Tritt und schützen zusätzlich noch vor Säuren und Öl. Auch Wander- und Trekkingschuhe setzen auf stark profilierte Sohlen aus Gummi oder gummiähnlichen Materialien.
Schuhsohlen mit einer Gummimischung sind beispielsweise aus der WO 2010050628A2 bekannt, in der eine Laufsohle unter Verwendung einer geschäumten Gummimischung für Schuhsohlen beschrieben wird.
Gummi gilt zwar als sehr hochwertiges Sohlenmaterial, weist allerdings auch einige Nachteile auf. So weisen Gummisohlen beispielsweise ein erhöhtes Gewicht auf, was für den Benutzer unkomfortabel sein kann.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an. Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Schuhsohlenmaterial aus zumindest einer Kautschukmischung bereitzustellen, welches verbesserte Eigenschaften aufweist. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung eine Laufsohle aus zumindest einer Kautschukmischung bereitzustellen, welche verbesserte Eigenschaften aufzeigt. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Schuhsohlenmaterials oder der Laufsohle bereitzustellen, durch welches verbesserte Eigenschaften des Schuhsohlenmaterials oder der Laufsohle erreicht werden.
Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Schuhsolenmaterial mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Laufsohle mit einem solchen Schuhsohlenmaterial mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7. Ferner wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung des Schuhsohlenmaterials oder der Laufsohle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.
Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Schuhsohlenmaterial umfassend zumindest eine Kautschukmischung, wobei die Kautschukmischung eine im Wesentlichen geschlossene poröse Struktur aufweist.
Ein solches erfindungsgemäßes Schuhsohlenmaterial weist durch seine im Wesentlichen geschlossene poröse Struktur eine verbesserte Rutschfestigkeit und somit einen verbesserten Komfort auf. Ferner weist das Schuhsohlenmaterial ein geringeres Gewicht auf, da Material eingespart werden kann, sodass sich auch die Herstellungskosten insgesamt verringern.
Die Porosität stellt im Sinne der Erfindung das Verhältnis von Hohlraumvolumen zu Gesamtvolumen der Kautschukmischung dar. Erfindungswesentlich ist eine geschlossene poröse Struktur eine Struktur, in der die Hohlräume nicht untereinander und mit der Umgebung verbunden sind. Eine im Wesentlichen geschlossene poröse Struktur bedeutet im Sinne der Erfindung, dass der Anteil an geschlossenen Poren größer ist als der Anteil an offenen Poren, wobei es möglich ist, dass keine offenen Poren vorliegen. Auch ein ausschließlich geschlossenes poröses Material kann vereinzelt offene Poren aufweisen, wobei der Anteil an offenen Poren dabei bevorzugt geringer als 1 %, besonders bevorzugt geringer als 0,5 %, ganz besonders bevorzugt geringer als 0,1 %, ist.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Schuhsohlenmaterial eines aus Gummi, bestehend aus zumindest einer Kautschukmischung. Unterschiedliche Kautschukmischungen sind für den Einsatz denkbar. Übliche Reifenkautschukmischungen sind einsetzbar. So umfasst zumindest eine Kautschukmischung bevorzugt mindestens eine Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus S-SBR, NR, BR, Silica und Mineralöle, insbesondere naphthenische und/oder parafinische Öle.
In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Poren im Wesentlichen homogen verteilt. Eine im Wesentlichen homogene Verteilung der Poren bedeutet im Sinne der Erfindung, dass die Poren regelmäßig angeordnet sind. Eine solche Regelmäßigkeit führt dazu, dass die vorteilhaften Eigenschaften der Rutschfestigkeit über das gesamte Material gewährleistet sind. In einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform weisen die Poren eine im Wesentlichen homogene Größe auf. Eine homogene Größenverteilung ist besonders vorteilhaft, da die Sicherheit eines Schuhs mit einem solchen Schuhsohlenmaterials verbessert wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt die Porengröße im Bereich von 1 bis 40 %. Eine solche Porosität ist vorteilhaft, da die Dämpfungseigenschaften für ein solches Schuhsohlenmaterial verbessert sind und der Komfort für den Benutzer als angenehmer empfunden wird. Ein bevorzugter Bereich liegt im Bereich von 1,5 bis 35 %.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung liegt der Porendurchmesser der geschlossenen Poren im Bereich von 10 bis 100 µm, insbesondere im Bereich von 20 bis 80 µm. Eine solcher Porendurchmesser hat sich ferner vorteilhaft bezüglich der Stabilität eines solchen Materials herausgestellt. Ein solcher Vorteil geht einher mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich der Trittsicherheit und den Dämpfungseigenschaften. Es hat sich auch gezeigt, dass die Wärmeübertragung bei einem solchen Porendurchmesser verbessert ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Schuhsohlenmaterial auf der Oberfläche keine poröse Struktur oder eine Struktur mit einer geringeren Porosität im Vergleich zum Innenbereich des Materials, welches von der Oberfläche eingeschlossen ist. Denkbar ist, dass die Oberfläche glatt ist, und der Innenbereich eine poröse Struktur aufweist. Die Oberflächenschicht kann beispielsweise eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die poröse Struktur einen Luftanteil im Bereich von 0,1 bis 40 % auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Oberfläche des Schuhsohlenmaterials einen geringeren Luftanteil auf als das Innere. Ein solcher Luftanteil ist vorteilhaft, da das Schuhsohlenmaterial verbesserte Dämpfungseigenschaften und eine bessere Rutschfestigkeit aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Luftanteil im Bereich von 0,1 bis 27 % liegen.
Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung ferner durch eine Laufsohle für einen Schuh, aufweisend ein beschriebenes Schuhsohlenmaterial.
Vorteilhaft ist, dass eine solche erfindungsgemäße Laufsohle einen deutlich besseren Komfort aufzeigt als andere Laufsohlen. Die erfindungsgemäße Laufsohle zeichnet sich dadurch aus, dass diese zumindest eine Kautschukmischung umfasst und die Laufsohle einen im Wesentlichen porösen Bereich, wobei der poröse Bereich im Wesentlichen geschlossene Poren umfasst. Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Laufsohle somit auch deutlich stabiler und rutschsicherer.
In einer bevorzugten Ausführung besteht die Laufsohle aus Gummi mit zumindest einer Kautschukmischung, wobei die Laufsohle einen im Wesentlichen porösen Bereich und einen an der Oberfläche angeordnete im Wesentlichen nicht poröse Schicht aufweist. Wesentlich ist, dass die Laufsohle insgesamt aus dem gleichen Material aufgebaut ist. Dies verleiht der Laufsohle eine besondere Stabilität.
Als Laufsohle wird im Sinne der Erfindung die Lauffläche eines Schuhs, also den unteren Teil des Schuhbodens, der sich in direktem Kontakt zum Untergrund befindet. Eine Laufsohle wird auch als Schuhsohle oder Außensohle bezeichnet.
Die beschriebenen Ausführungen und Vorteile in Bezug auf das Schuhsohlenmaterial gelten, vice versa, ebenfalls für die erfindungsgemäße Laufsohle.
In einer Ausführungsform weist die Laufsohle eine Dicke im Bereich von 5 bis 40 mm auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Laufsohle an der Oberfläche eine Schicht auf, die im Wesentlichen nicht porös oder weniger porös als im Inneren ist, wobei die Schicht bevorzugt eine Dicke von mindestens 0,5 mm, bevorzugt eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, aufweist. Bevorzugt weist der im Wesentlichen poröse innenliegende Bereich eine Dicke im Bereich von 4,5 bis 39,5 mm auf. Im Sinne der Erfindung ist die beschriebene Schicht die Schicht, die Kontakt mit dem Boden hat. Ist diese Schicht nicht porös, so liegt der Anteil an nicht porösem Kautschuk dabei im Sinne der Erfindung bei größer als 99,5 %, bevorzugt größer als 99,9 %.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Laufsohle ein Profil auf der Oberfläche auf. Ein solches Profil verbessert die Eigenschaften der Laufsohle hinsichtlich der Laufstabilität und des Komforts.
Gelöst wird die Aufgabe ferner durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schuhsohlenmaterials, insbesondere eines beschriebenen Schuhsohlenmaterials, wobei das Verfahren zumindest folgende Schritte umfasst:

a. Mischen zumindest einer Kautschukmischung mit zumindest einem Blähmittel und/oder mit Mikrokapseln und
b. Aufheizen der Mischung auf eine Temperatur von mindestens 100 °C bei einem Druck von mindestens 7 bar.

Es hat sich erfindungsgemäß gezeigt, dass die Wechselwirkung zwischen der Temperatur und des Druckes zu einer verbesserten Struktur im Schuhsohlenmaterial führt. Die verbesserte Struktur zeichnet sich im Wesentlichen dadurch aus, dass die Struktur im Wesentlichen geschlossene Poren aufweist, die insbesondere homogener verteilt sind. Erfindungswesentlich ist, dass das zumindest eine Blähmittel durch den Aufheizprozess zu einer porösen Struktur in der Mischung führt. Vorteilhaft ist somit, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Schuhsohlenmaterial hergestellt wird, welches aufgrund der verbesserten Porenstruktur weniger Gewicht aufweist. Ferner ist die Rutschfestigkeit deutlich besser, wodurch der Komfort für den Benutzer insgesamt steigt. Zusätzlich oder alternativ hat sich gezeigt, dass der Einsatz von Mikrokapseln vorteilhaft in Bezug auf die Ausbildung der Poren ist. Durch Mikrokapseln entsteht die poröse Struktur im Wesentlichen durch mechanische Wechselwirkungen, sodass die Herstellung von Schuhsohlenmaterialien hinsichtlich der Kosten verbessert ist.
Die Ausführungen und Vorteile in Bezug auf das Schuhsohlenmaterial und die Laufsohle beziehen sich, vice versa, ebenfalls auf das erfindungsgemäße Verfahren.
Unterschiedliche Kautschukmischungen sind für den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar. Übliche Reifenkautschukmischungen sind einsetzbar. So umfasst zumindest eine Kautschukmischung bevorzugt mindestens eine Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus S-SBR, NR, BR, Silica und Mineralöle, insbesondere naphthenische und/oder parrafinische Öle.
In einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Aufheizen für mindestens 8 Minuten. Die gesamte Aufheizzeit von mindestens 8 Minuten ist notwendig, da sich die Poren ausbilden müssen. Vorteilhafterweise können sich erst nach einer solchen Zeit gleichmäßige Poren bilden, die unter anderem zu einer verbesserten Rutschfestigkeit des Materials führen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Aufheizen stufenweise, wobei jede Stufe bevorzugt für mindestens 1,5 Minuten gehalten wird. Bevorzugt sind mindestens zwei Stufen, besonders bevorzugt sind zwei bis fünf Stufen vorteilhaft, da die Poren sich durch das stufenweise Aufheizen gleichmäßiger ausbilden. Dies führt zu einer verbesserten Porosität im Schuhsohlenmaterial.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Blähmittel Oxybisbenzenesulfonylhydrazid (OBSH). Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass mindestens ein Blähmittel aus dieser Gruppe zu einer gleichmäßigen porösen Struktur führt, wodurch sich die Dichte des Materials insgesamt verringert und das Gewicht reduziert wird.
Blähmittel sind porenbildende Treibhausgase und werden im Sinne der Erfindung als Mittel verstanden, die unter Einfluss von Wärme Gase (beispielsweise N₂ oder CO₂) abspalten.
Ferner werden unter Mikrokapseln temperaturbeständige kugelförmige Körper verstanden. Beispielhaft sind Glaskugeln, wobei andere Körper ebenfalls einsetzbar sind. Solche Mikrokapseln weisen bevorzugt eine Größe im Bereich von XX bis YY auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Mischung auf eine Temperatur von mindestens 140 °C, bevorzugt mindestens 160 °C aufgeheizt und/oder erfolgt das Aufheizen bei einem Druck von mindestens 12 bar, bevorzugt mindestens 16 bar. Vorteilhaft ist, dass ein solches Verhältnis von Temperatur und Druck zu einer besseren Ausbildung der geschlossenen Poren führt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung schließt sich nach dem Aufheizen ein Schritt c an, in dem die Mischung einem Abkühlvorgang und anschließend einem Formprozess unterworfen wird. In dem Formprozess wird das erhaltende Material einer Laufsohlenform angepasst.
Weiterhin wird die Aufgabe durch ein poröses Schuhsohlenmaterial aus mindestens einer Kautschukmischung gelöst, welches erhältlich durch das beschriebene Verfahren ist. Ein solches poröses Schuhsohlenmaterial weist ein verbessertes poröses System auf.
Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines beschriebenen Schuhsohlenmaterials und/oder einer beschriebenen Laufsohle und/oder eines porösen Schuhmaterials, welches erhältlich durch das beschrieben Verfahren ist, zur Herstellung eines Schuhs.
Weitere Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Schuhsohlenmaterials, der erfindungsgemäßen Laufsohle sowie des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen, die sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung beziehen und als solche nicht einschränkend zu verstehen sind. Von der Erfindung mit umfasst sind auch Kombinationen der Merkmale verschiedener Unteransprüche, auch wenn sich die Unteransprüche nicht aufeinander beziehen oder wenn diese verschiedenen Anspruchskategorien zugehören. Ferner sind auch Kombinationen von bevorzugten und besonders bevorzugten Ausführungsformen untereinander miteinander kombinierbar. Dies gilt auch für die einzelnen Merkmale des nachfolgend diskutierten Ausführungsbeispiels, soweit dies nicht für den Fachmann als zwingend zueinander gehörig erkennbar sind.
Figurenliste
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigt

1 einen schematischen Schichtaufbau einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Laufsohle.

1 zeigt einen schematischen Schichtaufbau einer Schuhsohle mit einer erfindungsgemäßen Laufsohle 1, die auf einem Untergrund 2 angeordnet ist. Der Untergrund 2 kann als ein Abschnitt der Schuhsohle verstanden werden. Alternativ kann auf dem Untergrund 2 die Schuhsohle angeordnet sein, wobei die Schuhsohle zumindest die Laufsohle 1 umfasst. Die Oberfläche der Laufsohle 1 ist die Bodenkontaktfläche 3. Die Oberflächenschicht 4 erstreckt sich entlang der gesamten Oberfläche der Laufsohle 1 und weist keine Porosität auf. Zwischen der Oberflächenschicht 4 und dem Untergrund 2 ist die poröse Schicht 5 angeordnet. Die poröse Schicht 5 umfasst erfindungsgemäß eine geschlossene poröse Struktur 6 und besteht aus Gummi.
Die folgende Tabelle 1 zeigt Ergebnisse aus zwei erfindungsgemäßen Beispielen E1 und E2, wobei der Aufheizprozess entweder 2-stufig oder 3-stufig erfolgt ist. Der Porendurchmesser ist ein Mittelwert. Tabelle 1

E1 E2

Menge an OBSH / phr 3,3 6,55

Aufheizprozess 2-stufig 3-stufig

Porendurchmesser / µm 30,4 67,2

Porosität / % 1,8 bis 15,8 9,3 bis 25,4
Im Sinne der Erfindung wurde die Porosität über die Volumenvergrößerung der Kautschukmischung ermittelt. Dazu wurde das Volumen der Kautschukmischung vor dem Mischen mit einem Blähmittel ermittelt und mit dem Volumen nach dem Aufheizprozess verglichen.
Bezugszeichenliste

1: Laufsohle
2: Untergrund
3: Bodenkontaktfläche
4: Oberflächenschicht
5: poröse Schicht
6: Ausschnitt von geschlossenen Poren

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

WO 2010050628 A2 [0003]

Claims

Schuhsohlenmaterial umfassend zumindest eine Kautschukmischung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kautschukmischung eine im Wesentlichen geschlossene poröse Struktur (6) aufweist.
Schuhsohlenmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (6) im Wesentlichen homogen verteilt sind und/oder im Wesentlichen eine homogene Größe aufweisen.
Schuhsohlenmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität im Bereich von 1 bis 40 %, bevorzugt im Bereich von 1,5 bis 35 %, liegt.
Schuhsohlenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Porendurchmesser der geschlossenen Poren im Bereich von 10 bis 100 µm, insbesondere im Bereich von 20 bis 80 µm, liegt.
Schuhsohlenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schuhsohlenmaterial auf seiner Oberfläche keine poröse Struktur oder eine Struktur mit einer geringeren Porosität als im Inneren aufweist.
Schuhsohlenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Struktur (6) einen Luftanteil im Bereich von 0,1 bis 40 % aufweist und insbesondere die Oberfläche des Schuhsohlenmaterials einen geringeren Luftanteil aufweist als das Innere.
Laufsohle (1) für einen Schuh, aufweisend ein Schuhsohlenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Laufsohle (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufsohle an der Oberfläche eine Schicht (4) aufweist, die im Wesentlichen nicht porös oder weniger porös als im Inneren ist, wobei die Schicht (4) bevorzugt eine Dicke von mindestens 0,5 mm, bevorzugt eine Dicke im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Schuhsohlenmaterials, insbesondere einem Schuhsohlenmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zumindest folgende Schritte: a. Mischen zumindest einer Kautschukmischung mit zumindest einem Blähmittel oder mit Mikrokapseln und b. Aufheizen der Mischung auf eine Temperatur von mindestens 100 °C bei einem Druck von mindestens 7 bar.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen für mindestens 8 Minuten erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen stufenweise erfolgt, wobei jede Stufe bevorzugt für mindestens 1,5 Minuten gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Blähmittel Oxybisbenzenesulfonylhydrazid (OBSH) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung auf eine Temperatur von mindestens 140 °C, bevorzugt mindestens 160 °C aufgeheizt wird und/oder der Druck bei mindestens 12 bar, bevorzugt mindestens 16 bar, liegt.
Poröses Schuhsohlenmaterial aus mindestens einer Kautschukmischung, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13.
Verwendung eines Schuhsohlenmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder der Laufsohle (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8 oder eines porösen Schuhmaterials nach Anspruch 14 zur Herstellung eines Schuhs.