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