DE19946785A1 - Verfahren zum Herstellen eines Schuhs - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines SchuhsInfo
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Abstract
In einem Verfahren zum Herstellen eines Schuhs oder einzelner Komponenten eines Schuhs verbindet man die Komponenten des Schuhs durch Kleben miteinander, wobei man mindestens eine der zu verklebenden Oberflächen vor dem Auftragen des Klebstoffs vorbehandelt. Dazu erzeugt man unter Normaldruck einen Plasmastrahl, mit dem man die zu verklebende Oberfläche vorbehandelt. Es werden Arbeitsschritte eingespart, wobei nur geringe Investitionskosten notwendig sind und nach Möglichkeit lösungsmittelfrei gearbeitet wird. Bei der Vorbehandlung werden ausschließlich die zu verklebende Oberfläche vorbehandelt, wobei die Handhabung einfach ist. Das Verfahren zur Vorbehandlung kann kontinuierlich und automatisiert durchgeführt werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Schuhs, insbesondere
eines Sportschuhs, oder einzelner Komponenten eines Schuhs, wobei man die
Komponenten des Schuhs, insbesondere den Schuhschaft und die Laufsohle,
durch Kleben miteinander verbindet und mindestens eine der zu verklebenden
Oberflächen vor dem Auftragen des Klebstoffs vorbehandelt.
Bei der Schuhherstellung werden viele einzelne Komponenten des Schuhes
durch Kleben miteinander verbunden. Dies gilt insbesondere für Sportschuhe, bei
deren Herstellung ausschließlich geklebt wird. Diese Verklebungen, insbesondere
die Klebeverbindung zwischen dem Schuhschaft und der Laufsohle, sind im
Gebrauch hohen Beanspruchungen ausgesetzt und müssen daher eine Vielzahl
von Anforderungen erfüllen. So müssen sie starken Kräften bei der Benutzung
des Schuhs standhalten. Die Klebeverbindungen müssen bei Temperaturen bis
zu etwa 80°C thermisch stabil sein. Eine hohe Flexibilität und eine Hydrolyse
beständigkeit, also eine Beständigkeit gegen Regenwasser von außen und
Schweiß von innen, ist erforderlich.
In modernen Schuhen findet eine Vielzahl von unterschiedlichen Kunststoffen
Verwendung, von denen viele nur schwer mit Hilfe der gewünschten Klebstoffe zu
verbinden sind.
Die Klebbarkeit wird bei einem Teil der Kunststoffe auch durch die Additive ver
ringert, die zum Teil aus dem Innern an die Oberfläche des Kunststoffs wandern
und auf diese Weise die Klebbarkeit zusätzlich verschlechtern. Zu derartigen
Additiven gehören Gleitmittel wie Fettsäureamide oder die beim Spritzgießprozeß
als Formtrennmittel eingesetzten Siliconöle oder Stearate. Ein anderer Grund für
die schlechte Klebbarkeit mancher Kunststoffe liegt an deren unpolaren Ober
flächen, wenn ein polarer Klebstoff wie z. B. ein Klebstoff auf Polyurethanbasis
verwendet werden soll. Aus diesen wenigen Beispielen ist ersichtlich, daß die
schlechte Klebbarkeit bei jeder der vielfältigen Kombinationen eines bestimmten
Kunststoffes und eines bestimmten Klebstoffes unterschiedliche Ursachen haben
kann.
Um die Adhäsion zu verbessern, werden im Stand der Technik die zu verkleben
den Oberflächen vorbehandelt, bevor der Klebstoff aufgetragen wird. Dazu ist es
bekannt, die Oberflächen manuell oder automatisch mit einem Fräser aufzu
rauhen oder mit einem Lösungsmittel abzuwaschen und zusätzlich eine halo
genierte Substanz aufzutragen, welche nach dem Trocknen mit der Kunststoff
oberfläche reagiert und diese derart modifiziert, daß eine bessere Adhäsion
erreicht wird. Das Auftragen eines derartigen Primers hat mehrere schwer
wiegende Nachteile. Die Substanzen sind im allgemeinen gesundheitsschädlich
und erfordern daher einen hohen Aufwand zum Schutz des Arbeitspersonals. Das
Auftragen, das Trocknen und die Reaktion benötigen eine lange Zeit und beson
dere Arbeitsräume und erfordern einen relativ hohen personellen Aufwand.
Aus der französischen Patentanmeldung FR 2 692 276 A1 (Bostik) ist es bekannt,
als Primer eine Lösung eines chlorierten Polymers einzusetzen, die ein orga
nisches Titanat enthält. Nach dem Auftragen der Lösung wird diese mit einer
Energiequelle aktiviert, wobei es sich um ultraviolette Bestrahlung, die Ver
wendung einer Elektronenkanone oder eines Plasmas oder einer Koronabehand
lung handeln kann. Damit soll eine Reaktion des Primers mit der Kunststoff
oberfläche erreicht werden, um deren Adhäsion zu verbessern. Als Anwendungs
beispiel wird insbesondere das Verkleben von synthetischem Kautschuk oder von
Elastomeren in der Schuhindustrie angegeben. Nachteilig an diesem Verfahren
ist die Notwendigkeit, weiterhin einen Primer mit den bereits oben genannten
Nachteilen einzusetzen. Die Verbesserung der Adhäsion erfolgt nämlich nicht
durch das Einwirken der Energiequelle, sondern durch die Reaktion des Primers
mit der Kunststoffoberfläche. Die Energiequelle dient nur zur Aktivierung des
Primers.
Zur Verbesserung der Adhäsion von zu verklebenden Kunststoffoberflächen all
gemein ist es bekannt, die Oberfläche mit einem gebündelten Plasmastrahl zu
überstreichen (EP 0 761 415 A2, Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH). Hier
wird insbesondere auf die Vorbehandlung von Kunststoffolien Bezug genommen.
Als zu behandelnde Oberflächen werden Kunststoffe allgemein genannt, stark
fluorierte Polymere, z. B. PTFE, und Metalloberflächen, z. B. Aluminium.
Der genannte Plasmastrahl wird erzeugt, in dem man ein Arbeitsgas, insbeson
dere Luft, unter Normaldruck und unter Normaltemperatur durch einen elek
trischen Lichtbogen bläst. Beim Austritt des Arbeitsgases aus dem Lichtbogen
erhält man dann den sogenannten Plasmastrahl. Ob es sich hier tatsächlich um
ein Plasma im eigentlichen Sinne, nämlich um ein zumindest teilweise in Ionen
und Elektronen aufgespaltenes Gas handelt, ist dabei nicht sicher. Wesentlich
dabei ist aber, daß dieser Strahl zur Vorbehandlung von Kunststoffoberflächen
geeignet ist.
Anstelle des genannten gebündelten Plasmastrahles, der eine im wesentlichen
punktförmige Vorbehandlung der Oberfläche ermöglicht, kann auch eine Vielzahl
von in einem Kreis angeordneten Plasmastrahlen verwendet werden, die um den
Kreismittelpunkt rotieren (DE 298 05 999 U1). Auf diese Weise erhält man einen
ringförmigen Plasmastrahl, mit welchem man eine relativ große Oberfläche
schnell überstreichen und damit vorbehandeln kann.
Wendet man allerdings dieses Verfahren zum Verkleben eines typischen Schuh
sohlenmaterials, nämlich synthetischem Kautschuk (Gummi) an, so zeigt es sich,
daß mit dem bekannten Verfahren die Adhäsion nicht wesentlich verbessert wird,
so daß hier die älteren, oben genannten Vorbehandlungsverfahren erforderlich
sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, im Verfahren der eingangs
genannten Art Arbeitsschritte einzusparen, wobei nur geringe Investitionskosten
notwendig sein sollen und nach Möglichkeit lösungsmittelfrei gearbeitet werden
soll. Bei der Vorbehandlung soll außerdem ausschließlich die zu verklebende
Oberfläche vorbehandelt werden, wobei die Handhabung einfach sein soll. Das
Verfahren zur Vorbehandlung soll kontinuierlich und automatisiert durchgeführt
werden können. Der dazu eingesetzte Apparat soll wenig Platz verbrauchen,
damit bereits bestehende Fabrikationslinien leicht umgerüstet werden können.
Diese Aufgabe wird mit dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß man unter Normaldruck einen Plasmastrahl erzeugt und mit
dem Strahl die zu verklebende Oberfläche vorbehandelt. Dazu wird der Plasma
strahl auf die Oberfläche gerichtet und insbesondere über die Oberfläche bewegt.
Überraschenderweise hat es sich nämlich gezeigt, daß damit bei bestimmten
Sohlenmaterialien, insbesondere Ethylen-Vinyl-Acetat, nachfolgend als EVA
abgekürzt, und thermoplastischem Gummi, abgekürzt TR, eine so gute Vor
behandlung möglich ist, daß vollständig oder teilweise auf die Verwendung der
üblichen Primer verzichtet werden kann. Zur Durchführung des Verfahrens kann
ein Plasmastrahl verwendet werden, wie er in der EP 0 761 415 A2 oder in der DE
298 05 999 U1 beschrieben ist.
Vorzugsweise wird der in der zuletzt genannten Druckschrift beschriebene linien
förmige Plasmastrahl eingesetzt, da dieser z. B. bei der Vorbehandlung von Lauf
sohlen ein gleichmäßiges Bestrahlen der gesamten Sohlenfläche ermöglicht,
ohne daß die Sohlenränder vorbehandelt werden. Verwendet man dagegen einen
einzelnen feststehenden Plasmastrahl, so erreicht man eine eher punktförmige
Vorbehandlung der zu verklebenden Oberfläche.
Wichtig im erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch, daß nicht die gesamte
Oberfläche des Werkstücks, sondern nur der gewünschte Teil der Oberfläche
vorbehandelt wird. Dieser Vorteil zeigt sich insbesondere bei der Vorbehandlung
von Laufsohlen. Da die seitlichen Sohlenränder nicht vorbehandelt werden, kann
ein eventuell überschüssiger, auf diese Sohlenränder gelangter Klebstoff nach
dem Verkleben leicht wieder entfernt werden, da die Sohlenränder nur eine
geringe Adhäsion aufweisen. Dieser Vorteil ist besonders wichtig, wenn der
Klebstoff durch Düsen aufgesprüht wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Ober
fläche von aus einem Block geschnittenem geschäumten Ethylen-Vinyl-Acetat
("diecut EVA") ausschließlich mit dem Plasmastrahl vorbehandelt. Es hat sich
gezeigt, daß eine zusätzliche Behandlung mit Lösungsmitteln oder Primern nicht
erforderlich ist. Nach der Plasmabehandlung kann der Klebstoff, z. B. ein
reaktiver Schmelzklebstoff, nach 14 Tagen noch aufgetragen werden, ohne daß
die Klebequalität sich verschlechtert. Bei einem Reißtest tritt der Riß nicht inner
halb des Klebstoffs, sondern innerhalb des Ethylen-Vinyl-Acetats auf.
Nach dem Stand der Technik muß das EVA dagegen gewaschen oder auf
gerauht, mit einem Primer behandelt und getrocknet werden. Sofern ein
Schmelzklebstoff verwendet wird, muß das EVA außerdem in einem letzten
Schritt noch vorgewärmt werden. Diese Schritte sind erfindungsgemäß nun nicht
mehr notwendig.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Oberfläche
von thermoplastischem Gummi ("thermoplastic rubber") ausschließlich mit dem
Plasmastrahl vorbehandelt und der Klebstoff auf die gegebenenfalls vorgewärmte
Oberfläche aufgetragen. Die Vorwärmung der Oberfläche ist nur bei der Ver
wendung von Schmelzklebstoffen erforderlich. Hier kann entweder der Klebstoff
unmittelbar nach der Behandlung der Oberfläche mit dem Plasmastrahl auf
getragen werden, denn dann ist die Oberfläche noch warm. Soll der Klebstoff
später aufgetragen werden, so sollte die Oberfläche vor dem Auftrag zusätzlich
vorgewärmt werden. Weitere Vorbehandlungsmaßnahmen sind nicht erforderlich.
Nach dem Stand der Technik muß dieses Material dagegen mit einem halo
genierten Lösungsmittel oder einem entsprechenden Gas und mit einem Primer
behandelt werden, welcher Polyurethan in einem Lösungsmittel enthält.
Schließlich wird in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung die Oberfläche von
spritzgegossenem ("injection moulded") geschäumten Ethylen-Vinyl-Acetat zur
Vorbehandlung zunächst mechanisch oder mit einem Lösungsmittel aufgerauht,
bzw. man läßt die Oberfläche anquellen. Danach wird die Oberfläche mit dem
Plasmastrahl behandelt. In diesem Fall muß die relativ glatte Oberfläche nämlich
vor der Plasmabehandlung teilweise aufgerauht werden. Als Lösungsmittel
können organische Lösungsmittel oder alkalische Lösungen eingesetzt werden.
Nach der Plasmabehandlung kann der Klebstoff, z. B. der reaktive Schmelz
klebstoff, aufgetragen werden.
Dagegen muß im Stand der Technik die Oberfläche mit einem Lösungsmittel
abgewaschen, ein UV-Primer aufgetragen, mit ultraviolettem Licht bestrahlt
werden, und es muß schließlich ein Primer, welcher Polyurethan in einem
Lösungsmittel enthält, verwendet werden. Erfindungsgemäß wird auf das
Lösungsmittel verzichtet, und es können zwei Arbeitsschritte eingespart werden.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie Vergleichs
beispiele näher erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren wurde auf folgende
beispielhafte Materialien angewendet, wobei jeder Versuch mehrfach durch
geführt wurde:
- 1. 1 bis 3) Verschiedene, geschnittene ("diecut") EVA-Sohlenmaterialien der Fa. Pou Chen, die als Mittelsohle bei der Herstellung von Sportschuhen der Firmen NIKE, Reebok und Adidas verwendet werden
- 2. TR-Sohlenmaterial (Standardtestmaterial auf Basis Styrol-Butadien-Styrol- Kautschuk (SBSR) des Instituts PFI (Prüf- und Forschungsinstitut für die Schuh herstellung e. V.)
- 3. Geschäumte ("injection moulded") EVA-Laufsohlen der Fa. Fu Tai, welche bei der Sportschuhherstellung der Marke "New Balance" zur Anwendung kommen.
Aus diesen Testmaterialien wurden Prüfkörper mit einer Länge von 120 mm und
einer Breite von 30 mm gestanzt. Ohne weitere Vorbehandlung wurde die Ober
fläche dieser Prüfkörper mittels Normaldruck-Plasma vorbehandelt. Verwendet
wurde die Plasma-Vorbehandlungsanlage System PlasmaTreat® der Firma
Agrodyn Hochspannungstechnik GmbH. Die Behandlung erfolgte mittels der
Rotationseinheit RD 1013 unter Verwendung des Generators FG 1001 und des
Hochspannungstrafos HTR 2001.
Parameter: Spannung: 300 V
Strom: 11 A
Druck: 2 bar (Arbeitsluft)
Parameter: Spannung: 300 V
Strom: 11 A
Druck: 2 bar (Arbeitsluft)
Der Abstand zwischen der zu behandelnden Oberfläche und der Austrittsöffnung
des Plasmastrahls aus der Rotationseinheit RD 1013 betrug 10 mm. Lediglich bei
den geschäumten ("injection moulded") EVA-Materialien wurde zusätzlich noch in
einem weiteren Versuch die Oberfläche vor der Plasmabehandlung zusätzlich
durch Anschleifen aufgerauht.
Die Testverklebung dieser vorbehandelten Materialien erfolgte nach DIN EN 522
(Klebstoffe für Leder und Schuhwerkstoffe, Festigkeit der Klebungen) und DIN EN
1392 (Lösemittel- und Dispersionsklebstoffe, Prüfverfahren zur Messung der
Festigkeit von Klebungen unter festgelegten Bedingungen) gegen Testleder
(Doppelspaltchromleder-Standardtestmaterial vom Institut Satra). Als Klebstoff
kam dabei der speziell für die Sohlenverklebung entwickelte reaktive Polyurethan-
Schmelzklebstoff Macroplast QR 8116 der Fa. Henkel KGaA zur Anwendung.
Dieser Klebstoff wurde vollflächig mittels einer Breitschlitzdüse auf die Substrate
appliziert, wobei die Oberflächentemperatur ca. 60°C betrug, und entsprechend
EN 1392 aktiviert, gesetzt und gepreßt.
Zur Überprüfung der Klebfestigkeit wurden Schälversuche mit Hilfe einer Zerreiß
maschine des Instituts PFI durchgeführt. Hierzu wurden die oben beschriebenen
Verbunde eingespannt und in einem Winkel von 180° mit einer Geschwindigkeit
von 100 mm/min auseinandergezogen. Die während der Schälversuche zur
Trennung des Verbundes erforderlichen Kräfte wurden aufgenommen und nach
Ende der Messung gemittelt.
In der folgenden Tabelle sind die Ergebnisse aufgeführt:
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen eines Schuhs, insbesondere eines Sportschuhs,
oder einzelner Komponenten eines Schuhs, wobei man die Komponenten
des Schuhs, insbesondere den Schuhschaft und die Laufsohle, durch
Kleben miteinander verbindet und mindestens eine der zu verklebenden
Oberflächen vor dem Auftragen des Klebstoffs vorbehandelt,
dadurch gekennzeichnet,
daß man unter Normaldruck einen Plasmastrahl erzeugt und mit dem Strahl
die zu verklebende Oberfläche vorbehandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß man einen linienförmigen Plasmastrahl einsetzt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Oberfläche von aus einem Block geschnittenem geschäumten
Ethylen-Vinyl-Acetat ("diecut EVA") ausschließlich mit dem Plasmastrahl
vorbehandelt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Oberfläche von thermoplastischem Gummi ("thermoplastic
rubber") ausschließlich mit dem Plasmastrahl vorbehandelt und den Kleb
stoff auf die gegebenenfalls vorgewärmte Oberfläche aufträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß man die Oberfläche von spritzgegossenem ("injection moulded")
geschäumten Ethylen-Vinyl-Acetat zur Vorbehandlung zunächst mecha
nisch oder mit einem Lösungsmittel aufrauht bzw. anquellen läßt und
danach mit dem Plasmastrahl behandelt.
Priority Applications (3)
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DE1999146785 DE19946785A1 (de) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | Verfahren zum Herstellen eines Schuhs |
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