DE19812694A1 - Einspritzgeschäumtes Produkt und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein einspritzgeschäumtes Produkt mit wenigstens einem unterschiedlichen Materialabschnitt und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Zu einem Einspritzschäumverfahren gehören die Verfahrensschritte, eine Kunstharzmischung, wie beispielsweise Ethylen, Vinylacetat, Copolymer (EVA) und ein Schaummittel in einem Hohlraum mit einer gewünschten Gestaltung, der in einer Form gestaltet ist, aufzufüllen, das Gemisch in dem Hohlraum etwa 6 bis 10 Minuten auf etwa 170 bis 190°C zu halten und dann die Form zu öffnen, um ein einspritzgeschäumtes Produkt zu erhalten, das um 30% oder mehr im Vergleich zu der Größe des Hohlraums aufgrund der Expansion des Schaumgases aus dem Schaummittel expandiert ist. Das Einspritzschäumverfahren, das kürzlich entwickelt worden ist, ist noch nicht vorherrschend. Da jedoch das Einspritzschaumver­ fahren prompt und leicht für ein geschäumtes Produkt liefert, das verschiedene Formen und Eigenschaften besitzt, wird erwartet, daß sich die Anwendung dieses Verfahrens weltweit mehr verbreitet.

Das einspritzgeschäumte Produkt wird in der Praxis als Teil für Schuhe, insbesondere Sportschuhe, wie beispielsweise eine Mittelsohle und eine Außensohle, eingesetzt. Kürzlich ist eine einstückige Sohle für Schuhe in Form eines einspritzgeschäumten Produkts entwickelt worden.

Bei herkömmlichen Sportschuhen ist die Außensohle aus Kunststoff an der unteren Fläche einer Mittelsohle eines Schaummaterials, wie beispielsweise Polyurethan, befestigt, wie in dem US-Patent Nr. 4,243,496 offenbart. Das oben beschriebene Einspritzformver­ fahren kann jedoch die Mittelsohle und die Außensohle in einem einzigen Stück bilden, um dadurch das Gewicht des Produktes zu verringern und die Produktivität zu erhöhen, was zu einer Abnahme der Herstellungskosten führt.

Da bei dem Einspritzschäumverfahren jedoch das Material in einen Hohlraum einer Form in einem flüssigen Zustand zugeführt und einer Vernetzungsreaktion während einer vorbestimmten Zeit unterliegt, um das einspritzgeschäumte Produkt zu erhalten, ist das Fluidmaterial zwangsläufig homogen. Demgemäß besitzt das Produkt allgemein nur eine einzige Eigenschaft, wie beispiels­ weise eine Farbe, eine Dichte und eine Härte. Des weiteren ist die einspritzgeschäumte Substanz typischerweise hinsichtlich ihrer Abriebfestigkeit einer einspritzgeformten Substanz oder Gummi unterlegen. Insoweit wäre es günstig, wenn das Einspritz­ schäumverfahren ein einspritzgeschäumtes Produkt liefern könnte, das wenigstens einen unterschiedlichen Materialabschnitt zur Erzielung unterschiedlicher Farben, Dichten oder Härten aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einspritzgeschäum­ tes Produkt mit einem unterschiedlichen Materialabschnitt und ein Verfahren zu dessen Herstellung verfügbar zu machen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 bzw. Anspruch 5 genannten Merkmale gelöst. Bevorzugte Merkmale, die das Verfahren vorteilhaft weiterbilden, sind den Ansprüchen 2 bis 4 zu entnehmen.

Demgemäß macht die Erfindung vorteilhaft ein einspritzgeschäumtes Produkt mit wenigstens einem unterschiedlichen Materialabschnitt sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung verfügbar, bestehend aus den Verfahrensschritten Herstellen eines hauptsächlichen Materialgemischs, das ein hauptsächliches Kunstharz und ein Schaummittel enthält; Vorformen eines zusätzlichen Materialteils, welches ein zusätzliches Kunstharz aufweist, das mit dem hauptsächlichen Kunstharz vernetzbar ist, und das eine Eigen­ schaft besitzt, die sich von einer Eigenschaft des hauptsächli­ chen Materialgemischs unterscheidet; Formen eines zusätzlichen Hohlraumbereichs in einem Hohlraum einer Form zum Einspritz­ schäumen; Anordnen des zusätzlichen Materialteils in dem zusätzlichen Hohlraumbereich; Auffüllen des hauptsächlichen Materialgemischs in einem flüssigen Zustand in dem Hohlraum; Halten des hauptsächlichen Materialgemischs und des zusätzlichen Materialteils in dem Hohlraum unter einer vorbestimmten Tempera­ tur und Druck während einer vorbestimmten Zeit; und Öffnen der Form zum Erhalten des einspritzgeschäumten Produkts.

Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen das hauptsächliche Materialgemisch und die zusätzlichen Materialteile dasselbe Kunstharz auf und unterscheiden sich voneinander wenigstens in der Farbe oder/und Dichte oder/und Härte. Vorzugsweise besteht dasselbe Kunstharz aus EVA.

Bevorzugt weisen die zusätzlichen Materialteile das gleiche Schaummittel auf und sind bei einer Temperatur unterhalb der Schaumtemperatur des Schaummittels vorgeformt.

Das hergestellte einspritzgeschäumte Produkt besitzt wenigstens einen unterschiedlichen Materialabschnitt, der sich gegenüber dem hauptsächlichen Materialabschnitt hinsichtlich der Farbgebung oder/und der Dichte oder/und der Härte oder/und den Verschleiß- bzw. Abriebeigenschaften unterscheidet und der insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die bei­ gefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Schuhsohle als ein Anwendungsbeispiel eines einspritzgeschäumten Produk­ tes gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II/II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Form zur Erläuterung eines Herstellungsverfahren für ein einspritzgeschäumtes Produkt gemäß der Erfindung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Unterform von Fig. 3; und

Fig. 5 bis 7 Schnittansichten der Form von Fig. 3 zur sequentiellen Erläuterung des Verfahrens gemäß der Erfindung.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Sohle 1, beispielsweise für Sportschuhe, als eine Ausbildungsform eines einspritzgeschäumten Produkts dargestellt, das eine einstückige Form aus unter­ schiedlichen Materialabschnitten gemäß der Erfindung im Gegensatz zu herkömmlichen Sportschuhen aufweist, bei denen eine Mittel­ sohle und eine Außensohle separat geformt sind.

Zu der Sohle 1 gehört ein hauptsächlicher Materialabschnitt 2, der den größten Teil der Sohle 1 ausmacht sowie erste und zweite zusätzliche Materialabschnitte 3 und 4, die einen Abschnitt der unteren Fläche der Sohle 1 belegen. Der hauptsächliche Material­ abschnitt 2 und die ersten und zweiten zusätzlichen Material­ abschnitte 3 und 4 enthalten Kunstharzwerkstoffe, die miteinander unter einer vorgegebenen Bedingung vernetzen. Vorzugsweise sind die Kunstharzmaterialien identisch zueinander. Vorzugsweise kann eines von den Materialien Polyurethan, Polystyrol, EVA, PVC und TRP (Thermoplastisches Gummi), insbesondere EVA, als Kunst­ harzmaterial verwendet werden.

Der hauptsächliche Materialabschnitt 2 und die ersten und zweiten zusätzlich Materialabschnitte 3 und 4 können unterschiedliche Dichten, Härten, Elastizitäten oder Farben durch Einstellen des Gehaltes von Schaummitteln oder Additiven aufweisen, die in den hauptsächlichen und zusätzlichen Materialien enthalten sind. Beispielsweise kann ein zusätzlicher Materialabschnitt, der eine höhere Abriebfestigkeit, Dichte oder Härte als der hauptsächliche Materialabschnitt aufweist, an einem Hackenbereich einer Sohle verwendet werden. Zusätzliche Materialabschnitte, die unter­ schiedliche Farben aufweisen, ermöglichen die Gestaltung eines einspritzgeschäumten Produktes mit zwei oder mehr Farben.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt einer Form 10 zum Formen der Sohle 1, die hilfsweise Materialabschnitte 3 und 4 aufweist, und Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine untere Form von Fig. 3. Dabei ist die Form eines Hohlraumes 13, der in der Form 10 gebildet ist, im Vergleich mit der in Fig. 1 gezeigten Sohle zur Erleichterung der Beschreibung vereinfacht dargestellt.

Zu der Form 10 gehört eine untere Form 12, die mit dem Hohlraum 13 an einer ihrer oberen Flächen gebildet ist, und eine obere Form zum Abschließen des Vorraums 13. Die untere oder die obere Form 12 und 13 bewegen sich mittels einer (nicht dargestellten) Antriebseinrichtung zum Schließen und Öffnen des Hohlraums 13 zueinander und voneinander weg.

Gemäß den Fig. 3 und 4 sind im dem Hohlraum 13 der unteren Form 12 erste und zweite zusätzlichen Hohlräume 15 und 17 zur Gestaltung des ersten und zweiten zusätzlichen Materialabschnit­ tes 3 und 4 der Sohle gebildet. Die zusätzlichen Hohlräume 15 und 17 sind durch entsprechende Trennwände 16 und 18 von dem restlichen Hohlraumbereich abgetrennt, welche von dem Boden des Hohlraums 13 nach oben vorstehen. Ein hauptsächlicher Material­ einlauf 21 ist an der unteren Form 12 zur Verbindung eines hauptsächlichen Materialeinlasses 20 mit der Innenseite des Hohlraums 13 gebildet. Das dem hauptsächlich Materialeinlaß 20 zugeführte hauptsächliche Material kann durch den hauptsächlichen Materialzulauf 21 in den Hohlraum 13 strömen.

Ein Herstellungsverfahren für die Sohle 1, welche unterschiedli­ che Materialabschnitte aufweist, wird nachfolgend unter Be­ zugnahme auf die Fig. 5 bis 7 beschrieben.

Zunächst wird eine hauptsächliche Materialmischung für den hauptsächlichen Materialbereich 2 hergestellt. Die hauptsächliche Materialmischung enthält ein Kunstharz als hauptsächlichen Be­ standteil und ein Schäumungsmittel. Das Harz kann aus einem der Materialien Polyurethan, Polystyrol, EVA PVC und TPR ausgewählt sein.

Zusätzliche Materialteile für die zusätzlich Materialabschnitte 3 und 4 werden als Festkörper vorgeformt. Die zusätzlichen Materialteile enthalten ein Kunstharz als hauptsächlichen Bestandteil, der leicht vernetzbar ist, vorzugsweise identisch mit dem Kunstharz der hauptsächlichen Materialmischung. Ins­ besondere ist EVA besonders günstig für die hauptsächlichen Bestandteile der hauptsächlichen Materialmischung und der zusätzlichen Materialteile.

Das Material für die zusätzlichen Materialteile kann ein Schaum­ mittel enthalten. In diesem Fall müssen die zusätzlichen Materialteile bei einer Temperatur geformt werden, die niedriger als die aktive Temperatur des Schaummittels für das Formen in dem Hohlraum 13 der Form 10 gemeinsam mit der hauptsächlichen Materialmischung ist. Die hauptsächliche Materialmischung unterscheidet sich von den zusätzlichen Materialteilen im Gehalt an Schaummitteln oder in derart der darin enthaltenden Additive derart, daß die hergestellte Sohle 1 zusätzliche Material­ abschnitte mit Dichten, Härten oder Farben aufweist, die sich von denen des hauptsächlichen Materialabschnittes unterscheiden.

In einem Zustand, bei dem sich die obere Form 14 von der unteren Form 13 zum Öffnen des Hohlraums 13 wegbewegt hat, werden die vorgeformten zusätzlichen Materialien 3a und 4a für die ersten und zweiten zusätzlichen Materialabschnitte 3 und 4 in den ersten und zweiten zusätzlichen Hohlräumen 15 und 17 entsprechend angeordnet. Danach bewegt sich die obere Form 14 zum Schließen des Hohlraums 13, wie in Fig. 5 gezeigt. Nachdem der Hohlraum 13 der unteren Form 12 durch die obere Form 14 geschlossen ist, wird die hauptsächliche Materialmischung in den Hohlraum 13 durch den hauptsächlichen Materialzulauf 21 zum Füllen des Hohlraums 13 eingeführt, wie in Fig. 6 gezeigt.

Die hauptsächliche Materialmischung und die zusätzlichen Materialteile 3a und 4a werden zusammen in dem Hohlraum bei etwa 170 bis 190°C etwa 6 bis 10 Minuten gehalten. Die hauptsächliche Materialmischung vernetzt intern. Es werden weiterhin Grenz­ flächen der zusätzlichen Materialteile 3a und 4a bzgl. der hauptsächlichen Beimischung aktiviert und in die Vernetzungs­ reaktion tritt zwischen der hauptsächlichen Materialmischung und den Grenzflächen auf, um das hauptsächliche Material und die zusätzlichen Materialteile 3a und 4a zu einem Stück zu formen.

Nach einer vorbestimmten Zeit steigt die obere Form 14 mittels der Antriebseinrichtung zum Öffnen des Hohlraums 13 hoch. Zu dieser Zeit dehnen sich die einstückig integrierten Materialien rasch durch die Expansion des Schäumgrades aus dem Schaummittel in dem Materialien aus und entweichen aus dem Hohlraum 13 zur Bildung der Sohle 1, wie in Fig. 7 gezeigt. Die derart geformte Sohle 1 durchläuft einen Prozeß, wie beispielsweise ein Be­ arbeiten, zur Gestaltung in ein fertiggestelltes Produkt. Die fertiggestellte Sohle 1 enthält den hauptsächlich Material­ abschnitt 2 und die ersten und zweiten zusätzlichen Material­ abschnitte 3 und 4, die voneinander in Farben, Dichten und Härten entsprechend der Wahl der Zusammensetzung der zusätzlichen Materialteile 3a und 4a sind.

Wie oben beschrieben, können gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren einspritzgeschäumte Produkte, die unter­ schiedliche Abschnitte mit verschiedenartigen Eigenschaften, wie beispielsweise Farbe, Dichte und Härte aufweist, leicht und effizient in einer einzigen Form hergestellt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines spritzgeschäumten Pro­ dukts mit wenigstens einem unterschiedlichen Material ab­ schnitt, bestehend aus folgenden Verfahrensschritten:
Herstellen eines hauptsächlichen Materialgemischs, das ein hauptsächliches Kunstharz und ein Schaummittel ent­ hält;
Vorformen wenigstens eines zusätzlichen Materialteils, das ein zusätzliches Kunstharz aufweist, das mit dem hauptsächlichen Kunstharz vernetzbar ist und das eine Eigenschaft besitzt, die sich von einer Eigenschaft des hauptsächlichen Materialgemischs unterscheidet;
Formen wenigstens eines zusätzlichen Hohlraumbereichs in einem Hohlraum einer Form zum Einspritzschäumen;
Anordnen jedes zusätzlichen Materialteils in dem zugeord­ neten zusätzlichen Hohlraumbereich;
Auffüllen des hauptsächlichen Materialgemischs in einem flüssigen Zustand in dem Hohlraum;
Halten des hauptsächlichen Materialgemischs und jedes zu­ sätzlichen Materialteils in dem Hohlraum unter einer vor­ bestimmten Temperatur und einem vorbestimmten Druck wäh­ rend einer vorbestimmten Zeit;
Öffnen der Form zum Erhalten des einspritzgeschäumten Produkts.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das hauptsächliche Materialgemisch und jedes zusätzliche Materialteil das­ selbe Kunstharz aufweisen und sich voneinander wenigstens in einer der Eigenschaften Farbe, Dichte und Härte unter­ scheiden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem dasselbe Kunstharz EVA ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem jedes zusätzliche Ma­ terialteil weiterhin ein Schaummittel enthält und bei ei­ ner Temperatur unterhalb der Schäumtemperatur des Schaum­ mittels vorgeformt wird.

5. Einspritzgeschäumtes Produkt mit wenigstens einem unter­ schiedlichen Materialabschnitt hergestellt nach einem der vorangehenden Ansprüche.