-
Die
Erfindung geht aus von einem Schuh, insbesondere einem Sicherheitsschuh
oder einem Freizeitschuh mit einer Antistatikfunktion, nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
-
Sicherheitsschuhe
werden oft zur Gänze
aus Kunststoff gefertigt, um den Anforderungen an technologische
Eigenschaften, an die Hygiene sowie den Sicherheitsbestimmungen
gerecht zu werden. Mit derartigen Kunststoffen können Sicherheitsschuhe aus
einem antibakteriellen Material bereitgestellt werden, das schmutzabweisende
Eigenschaften aufweist und waschmaschinengeeignet ist. Zudem haben
Sicherheitsschuhe aus Kunststoff günstige Trageeigenschaften und
zeichnen sich durch ein geringes Eigengewicht aus. Beispielsweise
hat sich Polyurethan als Werkstoff in der Sicherheitsschuhtechnik durchgesetzt.
-
Problematisch
bei Schuhen aus einem derartigen Kunststoff sind die elektrostatische
Aufladung des Schuhträgers
sowie die Gefahr elektrischer Kurzschluss-Ströme durch den Schuhträger. Die
damit einhergehenden Entladungen sind für den Schuhträger unangenehm
und teilweise schmerzhaft. Besonders beim Arbeiten mit Halbleitern,
Mikro-Chips, und anderen empfindlichen Bauteilen können statische
Entladungen sogar schwerwiegende Folgen bis zur Bauteilzerstörung haben.
Auch im Gesundheitsbereich wird mit sensitiven Geräten, insbesondere
im OP-Bereich, gearbeitet, wo statische Entladungen zu Fehlfunktionen
führen
und Störungen mit
fatalen Folgen hervorrufen können.
-
Zur
Meldung von derartigen Entladungen kann ein solcher Werkstoff durch
entsprechende Zusammensetzung antistatisch gemacht werden und dadurch
eine geforderte technologische Eigenschaft aufweisen. Unerwünscht sind
hingegen die geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber Abriebbeanspruchung,
gegenüber
Hitze und die unzureichende Schnittfestigkeit. Gerade die letztgenannten
Eigenschaften schränken
aber den Anwendungsbereich derartiger Schuhe erheblich ein.
-
In
der Gebrauchsmusterschrift 2610170 beispielsweise wird ein Schuh
mit einer mehrschichtigen Sohle vorgeschlagen, die eine Zwischensohle
aus antistatischem Werkstoff sowie eine widerstandsfähige Laufsohle
umfasst, wobei die Zwischensohle mit durch die Laufsohle hindurchtretenden
Leitbrücken versehen
ist.
-
In
der Gebrauchsmusterschrift G 35 16 916.1 ist eine Innensohle für einen
Sicherheitsschuh zur Verringerung der elektrostatischen Aufladung
des Schuhträges
beschrieben. Die Innensohle wird von elektrisch leitenden Einsätzen durchsetzt,
die eine leitende Verbindung zwischen dem auf der Oberseite der
Innensohle anliegenden Fuß des
Schuhträgers und
einer elektrisch leitenden Laufsohle des Schuhs bilden. Es wird
vorgeschlagen, dass die Einsätze
aus Pfropfen aus elektrisch leitendem elastomeren Material, vorzugsweise
Kautschuk oder Gummi, gebildet sind, welche die Innensohle durchsetzen,
ausschließlich
im Vorderfuß-Bereich
der Innensohle vorgesehen sind und bündig mit der Innensohle abschließen.
-
Die
Herstellung derartiger Schuhe bzw. Innensohlen zur Herstellung von
Schuhen mit antistatischer Wirkung ist jedoch aufwändig und
somit kostenintensiv.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, einen verbesserten Sicherheitsschuh bereitzustellen,
der antistatische Eigenschaften aufweist und besonders einfach und
kostengünstig
herstellbar ist.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.
Günstige Ausgestaltungen
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und
der Beschreibung.
-
Ein
erfindungsgemäßer Sicherheitsschuh oder
Freizeitschuh mit Antistatikfunktion umfasst eine Sohle mit einer
Fußauflage
und einen Außensohlenbereich,
wobei die Fußauflage
einstückig
mit der Sohle aus einem Kunststoff ausgebildet ist, und wobei wenigstens
ein durchgängiger,
von der Fußauflage
bis zum Außensohlenbereich
reichender Kanal vorgesehen ist, der mit einem elektrisch leitfähigen Material
gefüllt
ist. Als Fußauflage
wird nachfolgend der Bereich bezeichnet, auf dem der Fuß des Benutzers
direkt aufliegt. Vorteilhafterweise steht der Fuß des Benutzers in direktem
elektrischen Kontakt mit dem elektrisch leitfähigen Material, wodurch eine statische
Aufladung des Benutzers auf einfache Art und Weise verhindert wird.
-
Bevorzugt
umfasst das elektrisch leitfähige Material
antistatische Fasern, insbesondere Kohlefasern oder einen Schaumstoff,
der mit Kohlefasern überzogen
ist. Diese können
in den Kanal derart eingebettet sein, dass die Kohlefasern sowohl
mit der dem Fuß zugewandten
Oberfläche
der Fußauflage als
auch an der dem Boden zugewandten Oberfläche des Außensohlenbereichs bündig abschließen. Somit
ist das aus Kohlefasern gebildete leitfähige Material für den Benutzer
günstigerweise
kaum spürbar und
stellt auf der Auftrittsfläche
der Laufsohle den erforderlichen Reibekontakt mit dem Boden her,
ohne dass eine störende
Erhebung gebildet wird.
-
Es
kann auch vorgesehen sein, dass das elektrisch leitfähige Material
aus elektrisch leitfähigen Fasern,
beispielsweise elektrisch leitenden Kunststofffasern oder einem
mit elektrisch leitfähigen
Partikeln gefüllten
Kunststoff oder einem leitfähigen
Gewebe gebildet ist.
-
In
einer besonders bevorzugten Variante kann das elektrisch leitfähige Material
auch in ein Gussmaterial eingebettet sein. Das elektrisch leitfähige Material
kann bevorzugt im Kanal umspritzt oder umgossen sein. Dies erlaubt
besonders rasche und günstige
Produktionsverfahren wie beispielsweise Spritzgießen. Außerdem ist
bei dieser Herstellungsart von großem Vorteil, dass das elektrisch
leitfähige Material
bündig
in den Kanal eingebracht werden kann, was den Tragkomfort unter
Aufrechterhaltung der günstigen
antistatischen Wirkung erhöht.
-
Der
Kanal kann aus dem Sohlenbereich des Schuhs ausgestanzt und in der
Art eines Pfropfens mit dem leitfähigen Material gefüllt sein.
In einer vorteilhaften Variante weist der Kanal einen Durchmesser
von weniger als 1 cm, vorzugsweise etwa 5 mm, auf und ist senkrecht
zwischen einer Ebene der Fußauflage
und einer Ebene des Außensohlenbereichs angeordnet.
Der aus dem leitfähigen
Material gebildete Pfropfen weist eine Dimension auf, die an den Durchmesser
des Kanals angepasst ist. Zusammen mit dem leitfähigen Material wird somit ein
bevorzugter Leitfähigkeitskanal
ausbildet, mit dem der Fuß des Benutzers
beim bestimmungsgemäßen Tragen
des Schuhs in elektrischem Kontakt steht.
-
In
einer einfachen Ausführungsform
kann ein Kanal pro Schuh ausgebildet sein, der zweckmäßigerweise
im Ballenbereich angeordnet ist, um einen möglichst sicheren Bodenkontakt
sicherzustellen. In einer bevorzugten Variante sind zwei Kanäle pro Schuh
ausgebildet, wobei ein erster Kanal im Ballenbereich und ein zweiter
Kanal im Fersenbereich angeordnet ist.
-
Alternativ
kann auch eine Vielzahl von Kanälen
vorgesehen sein, die über
den gesamten Außensohlenbereich
verteilt sind. Bei einer regelmäßigen, musterartigen
Verteilung kann dadurch zusätzlich
ein designerischer Effekt erzielt werden.
-
Als
Grundmaterial für
den Schuh kann ein Kunststoff vorgesehen sein, bevorzugt aus einem dämpfenden
und schockabsorbierenden Schaum aus geschlossenen Zellen, der in
den USA unter dem Markennamen „ComfoTek" vertrieben wird.
Der gesamte Schuh ist bevorzugt einstückig aus diesem Material hergestellt.
Die patentierte Struktur aus Milliarden von kleinen Blasen ist vorzugsweise
extrem resistent und abriebsfest und bietet bei langer Haltbarkeit
der Sohle gleichzeitig einen hohen Tragekomfort für den Benutzer.
Hinzu kommt günstigerweise, dass
die Schuhe nur ein geringes Eigengewicht von etwa 180 g pro Paar
in Größe M aufweist.
Gleichzeitig werden mit diesem Grundmaterial sämtliche Erfordernisse an einen
Sicherheitsschuh erfüllt,
denn der Schuh ist schmutzabweisend und einfach zu reinigen, weil
er waschmaschinenfest ist. Darüber
hinaus ist der Schuh vorteilhafterweise rutschsicher, was durch
eine Strukturierung auf der Lauffläche verstärkt werden kann. Zudem hinterlassen
die Schuhe günstigerweise
keine lästigen
Striemen auf den Bodenbelägen.
Die erfindungsgemäße Antistatikfunktion
bietet eine besonders günstige
und einfach herstellbare Zusatzfunktion.
-
In
einer bevorzugten Weiterbildung ist das elektrisch leitfähige Material
aus einem aus einer Silikonverbindung gebildeten Trägermaterial,
beispielsweise aus einem Silikonkautschuk, gebildet, in das Nano-Graphit
bzw. Graphitstaub und/oder Graphitfasern als elektrisch leitfähige Beimischung
eingebracht wird. Insbesondere kurze Graphitfasern können eine
günstige
Kontaktbrücke
zu der Silikonverbindung bilden. Denkbar ist auch das Einbringen
von Nano-Graphit bzw. Graphitstaub. Dabei weisen Graphitfasern besonders
vorteilhafte Verbindungseigenschaften mit dem Silikonkautschuk auf.
-
Bevor
die Graphitfasern mit dem Trägermaterial
vermengt werden, wird zweckmäßigerweise eine
Verfilzung der Graphitfasern hergestellt, um eine leitfähige Struktur
herzustellen. Vorteilhafterweise wird dabei in einem wenig zeitaufwändigen Verfahrensschritt
die Fasern genetzt, mit einem schwachen Bindemittel versetzt und
anschließend
mechanisch vermengt. Durch die so hergestellte Vermengung wird günstigerweise
eine leitfähige
Matrix hergestellt. Die elektrisch leitfähige Beimischung wird anschließend vor
der Vulkanisation in die zu vulkanisierende Masse eingearbeitet
und kann als einkomponentiges oder als zweikomponentiges Material
eingebracht werden, wobei zweikomponentig bedeutet, dass vor der
Weiterverarbeitung noch ein Härter
zugesetzt wird.
-
Anschließend kann
die so zubereitete Materialmischung in den Kanal des Schuhs eingebracht, insbesondere
eingespritzt werden. Vorteilhaft bei dem Einspritzverfahren ist,
dass die Materialmischung in der Form vernetzt bzw. vulkanisiert.
Die Materialmischung nimmt somit günstigerweise die Form des Kanals
bzw. der Ausnehmung an. Ein weiterer Verfahrensschritt in Form eines
Verklebens des leitfähigen
Pfropfens mit der Sohle kann dabei vorteilhafterweise eingespart
werden. Zudem ist die so ausgebildete Verbindung sehr homogen und
weist besonders günstige
Verbindungseigenschaften in dem Kanal auf. Besonders vorteilhaft
ist, dass die Art des Trägermaterials,
z.B. Silkonkautschuk, mit der eingebrachten elektrisch leitfähigen Beimischung
in der Art definierbar ist, dass sowohl die Dichte als auch der Dehnungsfaktor
(E-Modul) exakt auf das Material, aus dem der Schuh gefertigt ist,
angepasst werden kann. Vorteilhafterweise kommt es dadurch nicht mehr
zu einem ungewollten Lösen
des Pfropfens aus dem Kanal, weil die nachteiligen Differenzen bezüglich des
Dichteverhältnisses
und der Elastizität
von Pfropfen- und Schuhmaterial ausgeglichen werden können. Der
so gebildete Pfropfen hält
somit selbst starken Beanspruchungen bei Benutzung des Schuhs, beispielsweise
durch Dehnen und Verformen, stand und verbleibt sicher und stabil
im Kanal. Ebenso ist die Dichtigkeit des Schuhs auch in Dauergebrauch
gewährleistet.
-
Als
weiterer Vorteil kommt hinzu, dass je nach Zugabe der elektrisch
leitfähigen
Beimischung der elektrische Widerstand und somit die Leitfähigkeit
des Silikonkautschuks einstellbar ist. Anders als bei einem Festmaterial
ist man bei der vorliegend einstellbaren Materialmischung nicht
mehr auf vorgegebene physikalische Eigenschaften der einzubringenden
elektrisch leitfähigen
Beimischung angewiesen, so dass eine bedarfsgerechte individuelle
Anpassung möglich
ist. Der elektrische Durchgangswiderstand ist somit vorteilhafterweise
dosierbar.
-
Bevorzugt
wird ein Anteil von weniger als 10 Gew.% (Gewichtsprozent) der elektrisch
leitfähigen Beimischung,
insbesondere an Graphitfasern, in das Silikonmaterial eingebracht,
besonders bevorzugt 1–3
Gew.%. Im Bereich von elektrisch leitfähigen Schuhen, die einen geringeren
elektrischen Widerstand aufweisen als antistatische Schuhe, kann
dieser Gewichtsanteil noch stärker
variieren.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist in dem zumindest teilweise aus dem elektrisch leitfähigen Material
gebildeten Pfropfen ein elektrisches Widerstandsbauteil mit einem
Körper, der
einen genau definierten Widerstand darstellt, eingebracht. Hierfür kann ein
handelsübliches
elektrisches Bauteil verwendet werden, das geeignet verformt sein
kann, beispielsweise durch Umbiegen und Rollen, dass es an die Größe des Kanals
angepasst ist. Anschließend
wird es komplett von dem mit der elektrisch leitfähigen Beimischung
versetzten Trägermaterial
aus Silikonkautschuk umhüllt
und in den Kanal eingebracht, wie oben beschrieben ist. Besonders
bevorzugt kann das elektrische Widerstandsbauteil in das elektrisch
leitfähige
Material eingebettet oder gekapselt sein. Vorteilhafterweise ist
das Bauteil somit feuchtedicht in der elektrisch leitfähigen Silikonmischung
angeordnet. Der Körper
des elektrischen Widerstandsbauteils kann ein erstes und ein zweites
Anschlussteil umfassen, das möglichst
nahe an die Oberfläche
des Pfropfens geführt
ist. Vorteilhafterweise wird somit eine elektrische Parallelschaltung
zwischen dem Pfropfen und dem Widerstandsbauteil hergestellt. Besonders
vorteilhaft daran ist, dass die elektrische Leitfähigkeit
des Schuhs punktgenau steuerbar ist. Bei einer etwaigen Unterbrechung
der durch den Pfropfen gebildeten Leitbrücke kann somit günstigerweise
verhindert werden, dass die elektrische Leitfähigkeit übergangslos abfällt. Außerdem wird
dadurch, dass das Bauteil in dem Pfropfen angeordnet ist, der Tragkomfort
des Schuhs nicht beeinträchtigt.
-
Die
Erfindung ist nachfolgend beispielhaft, ohne Beschränkung der
Allgemeinheit, anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
Unteransicht auf eine Laufsohle einer besonders günstigen
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schuhs,
und
-
2 eine
Schnittdarstellung gem. der Linie A-A' in 1;
-
3 eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
des in einen Kanal des Schuhs angeordneten Pfropfens.
-
In
den folgenden Figuren sind funktionell gleich wirkende Elemente
jeweils mit gleichen Bezugszeichen beziffert. 1 zeigt
eine Unteransicht auf eine Sohle, insbesondere auf einen Außensohlenbereich 12 eines
Sicherheitsschuhs 10 mit Antistatikfunktion, und in 2 ist
eine Schnittdarstellung eines Sicherheitsschuhs 10 entlang
der Linie A-A' in 1 dargestellt.
-
Der
Sicherheitsschuh ist aus einem Kunststoff gefertigt und vorzugsweise
einstückig
ausgebildet. Sowohl auf dem Außensohlenbereich 12 als auch
auf der Fußauflage 11 können nicht
dargestellte Riffelungen vorgesehen sein, die für einen besseren Halt bzw.
eine hohe Rutschfestigkeit sorgen.
-
In
dem Außensohlenbereich 12 sind
zwei durchgängige,
von der Fußauflage 11 bis
zum Außensohlenbereich 12 reichende
Kanäle 13, 13' vorgesehen,
wobei die Kanäle 13, 13' jeweils mit
einem elektrisch leitfähigen
Material 14 gefüllt
sind. Das elektrisch leitfähige
Material 14 umfasst Kohlefasern. Die Kanäle 13, 13' sind jeweils
senkrecht zwischen einer Ebene der Fußauflage 11 und einer
Ebene des Außensohlenbereichs 12 angeordnet
ist und bilden zusammen mit dem leitfähigen Material 14 jeweils
einen Leitfähigkeitskanal
aus. Der Kanal 13, 13' ist jeweils so ausgebildet, dass
der Fuß des
Benutzers in direktem elektrischem Kontakt mit dem Leitfähigkeitskanal
steht und somit eine elektrostatische Aufladung des Schuhträgers vermeidet.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der erste Kanal 13 im Fersenbereich 16 und
der zweite Kanal 13' im
Fußballenbereich 17 vorgesehen.
-
3 zeigt
eine besonders bevorzugte Ausführungsform
des in einen Kanal 13 des Schuhs angeordneten Pfropfens 22,
der zumindest teilweise aus einem leitfähigen Material 14.
Der Kanal 13 ist senkrecht zwischen einer Ebene der Fußauflage 11 und
einer Ebene des Außensohlenbereichs 12 angeordnet.
Der Pfropfen 22 schließt
mit seinen Oberflächen
mit den Ebenen der Fußauflage 11 und
des Außensohlenbereichs 12 bündig ab.
Der Pfropfen 22 ist in seinem oberen, fußauflagennahen
Bereich und unteren, außensohlennahen
Bereich aus einem leitfähigen
Material 14 gebildet, das aus einem Trägermaterial aus Silikonkautschuk
besteht, in das Graphitfasern eingebracht sind. Das leitfähige Material 14 ist niederohmig
eingestellt. In einem mittleren Bereich des Pfropfens 22 ist
eine isolierende Schicht 23 angeordnet, in die ein elektrisches
Widerstandsbauteil 18 mit einem Körper 19, der einen
genau definierten Widerstand darstellt, eingebracht ist. Das elektrische Widerstandsbauteil 18 kann
aus Keramik, einem Metall oder auch aus einem Kunststoff gebildet
sein. Ein Widerstand des elektrischen Widerstandsbauteils 18 ist
in einem gewünschten
ESD-Bereich (electrostatic Discharge-Bereich) definiert einstellbar.
Die isolierende Schicht 23 kann aus einem nicht leitfähigen Silikonkautschuk
oder einem Dichtungsring gebildet sein. Der Körper 19 des elektrischen
Widerstandsbauteils 18 umfasst ein erstes An schlussteil 20 und ein
zweites Anschlussteil 21, wobei das erste und das zweite
Anschlussteil 20, 21 aus einem Draht oder einer
metallischen Oberfläche
gebildet sein können. Mit
dieser Anordnung wird eine elektrische Parallelschaltung zwischen
dem Pfropfen 22 und dem elektrischen Widerstandsbauteil 18 hergestellt,
wodurch die elektrische Leitfähigkeit
des Schuhs punktgenau steuerbar ist. Bei einer etwaigen Unterbrechung
der durch den Pfropfen 22 gebildeten Leitbrücke kann somit
günstigerweise
verhindert werden, dass die elektrische Leitfähigkeit übergangslos abfällt.
-
In
einer Variante kann die isolierende Schicht 23 in der vollen
Breite des Kanals 13 mit dem Widerstandsbauteil 18 ausgefüllt sein.
Das Widerstandbauteil 18 kann auch aus einem leitfähigen Schaumstoffelement
gebildet sein. Somit liegen variablere Ausgestaltungsmöglichkeiten
vor.
-
- 10
- Sicherheitsschuh
- 11
- Fußauflage
- 12
- Außensohlenbereich
- 13,
13'
- Kanal
- 14
- leitfähiges Material
- 16
- Fersenbereich
- 17
- Fußballenbereich
- 18
- elektrisches
Widerstandsbauteil
- 19
- Körper
- 20
- erstes
Anschlusselement
- 21
- zweites
Anschlusselement
- 22
- Pfropfen
- 23
- isolierende
Schicht