DE2136465A1 - Als Schuhverstärkungen verwendbare beschichtete Textilmaterialien - Google Patents

Description

Dr. F. Zumsiein sen. - Dr. E. A^
Dr. R.KoenigsL.ener - Dip!. Fh»-_S. R. Hrhbauir

Patentanwalt* £. I

8 München 2, Bräuhausfiroßa 4/iil

THERMOPLASTES "Χ" S.A.R.L., Chamarande /Prankreich

Als Schuhverstärkungen verwendbare beschichtete Textilmaterialien

Die vorliegende Erfindung-betrifft Verstarkungselemente, die bei der Schuhfabrikation verwendbar sind. Diese neuen Produkte zeichnen sich durch eine sehr große Einreißfestigkeit sowie eine sehr große Festigkeit gegen bleibende Verformung aus.

Die Schuhverstärkungen (Hinterkappen, harte Kappen, weiche Kappen, Schaftverstärkungen) bilden mit der Montagesohle das Gerüst eines Schuhes. Die mechanische Festigkeit von jedem dieser drei Elemente bestimmt in weitem Maße das Gebr.auchsverhalten des Schuhs. Durch geeignete Montagen, Montage durch Wärmeformung, Montage nach Tränken mit einem Lösungsmittel, verbinden diese Verstärkungselemente durch Verkleben das Futter und das Leder fest. Sie sollen, je nach dem Fall, dem Ganzen, eine mehr oder weniger starre genaue Form geben. Sie haben somit den Zweck, die ursprünglichen durch den Modellmacher erzeugten Formen und Volumina möglichst lange aufrecht zu erhalten und dies unter verschiedensten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen. Beim Gebrauch des Schuhs müssen diese Verstärkungen unter Beibehaltung ihrer Starrheit ausreichend elastisch und unzerreißbar sein, um sich unter der Wirkung eines zufälligen oder dauernden Drucks verformen zu können, doch 1st es erforderlich, daß diese Strukturen ihr ursprüngliches Profil wieder annehmen, wenn jede Beanspruchung aufhört. Es sei darauf hingewiesen, daß es heute keinen wärmeformbaren oder nach Tränken mit einem Lösungsmittel formbaren beschichteten Textilträger (zum Gebrauch als Schuhverstärkung) gibt, der in folgender Hinsicht zufriedenstellend wares

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1. Bezüglich der in der Schuhindustrie verwendeten Verarbeitungstechniken, insbesondere was die Arbeitsgänge des bruchfreien Stanzens in der Presse, des Zurichtens der Ränder ohne Einreißen und des Einstechens ohne Brechen anbetrifft;

2. bezüglich der Bedingung, daß die Verstärkung sich beim Gebrauch des Schuhs unter der Wirkung einer beispielsweise zufälligen Beanspruchung verformen muß, unzerbrechlich und unzerreißbar sein muß und ihr ursprüngliches Profil wieder annehmen soll, wenn diese vorrübergehende Krafteinwirkung aufhört.

Zur Erfüllung dieser verschiedenen für die Fabrikation und den Gebrauch von Schuhen erforderlichen Bedingungen wird erfindungsgemäß ein je nach dem Fall biegsames oder starres, unzerreißbares, imprägniertes fasriges Material vorgeschlagen, das sich erheblich verformen kann, ohne zu brechen oder zu reißen.

Bisher bestehen die Techniken zur Herstellung von Verstärkungsstoff en darin, übliche gewebte Stoffe oder übliche nicht gewebte Träger mit kurzen Fasern mit einem chemischen Bindemittel zu imprägnieren oder zu beschichten. Die Textur dieser Materialien ergibt nach der Beschichtung nur Produkte, die geringe Festigkeit gegen Einreißen und bleibende Verformung haben.

Bei einem üblichen Gewebe sind die Fäden, die verschiedene Titer haben können, zueinander parallel ausgerichtet, wobei zumeist die Schußfäden die Kettfäden senkrecht kreuzen. Es ist die Reibung zwischen den Oberflächen der Fasern, die die Kohäsion des Textilerzeugnisses bewirkt. Das Grundelement dieser Texturen ist das Gespinnst. Die Zugfestigkeit dieses Gespinnsts ist dem Wert der Drehung proportional, der man die Fäden unterzogen hat. Je größer die Drehung des Gespinnsts ist, um so mehr verankern sich während des Webens die Fasern dicht untereinander. Hieraus ergibt sich eine merkliche Erhöhung des Reibungswerts und somit eine größere mechanische Festigkeit des Gewebes. Außerdem haben bei üblichen Materialien mit Kettfäden senkrecht zu den Schußfäden

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die Gewebe physikalische Eigenschaften, die anisotropen Materialien eigen sind. Versuche bezüglich Bruchfestigkeit oder Einreißfestigkeit eines Gewebes vor dem Beschichten zeigen, daß praktisch niemals ein plötzliches Reißen der Probe stattfindet, jeder Faden verhält sich individuell und reißt gesondert. Wenn man diese gleichen Versuche nach der Beschichtung des Textilmaterials durchführt, so beobachtet man, daß stets ein plötzliches Reißen der Probe stattfindet, und man stellt eine starke Erhöhung des Werts der Bruchfestigkeit fest, jedoch mit einer beträchtlichen Herabsetzung der Werte der Dehnung vor dem Bruch, sowie die Herabsetzung der Einr'eißfestigkeit. Die chemischen Elemente, die die Beschichtungsappreturen bilden, verschweißen die Fäden ■ untereinander stark. Die mechanische Festigkeit beruht dann auf der Gesamtheit der Fasern. Der augenblickliche Wert beim Bruch ist höher als·der des ursprünglichen Gewebes, zumal die dem Bindemittel eigene mechanische Festigkeit zu diesem Wert-beiträgt.

Durch Imprägnieren oder Beschichten eines Gewebes tritt das von dem Textilmaterial absorbierte organische oder anorganische Bindemittel an die Stelle der Reibungskraft der Fasern untereinander. Die Stellen der mechanischen Bindung, die die durch das Weben erhaltenen Festigkeitsstellen waren, verschwinden, versenkt in die Bindemittelmasse.

Die die Fasern bis ins Innere durchdringende Beschichtung erhöht die Härte der Gespinnste, macht sie gegen Reißen empfindlicher und setzt den Dehnungswert des Materials vor dem Bruch herab.

Das Gewebe bleibt nach dem Beschichten ein bidirektional orientiertes Material mit einer guten Bruchfestigkeit, doch-weist es eine geringe Bruchdehnung und eine geringe Einreißfestigkeit auf. Diese Feststellung trifft zu, gleichgültig wie die mechanischen Eigenschaften und die Natur der verwendeten Gespinnste (Baumwolle, Leinen, Zellwolle, Triacetat, Polyamid, Polyester und dgl.) sind. Diese Feststellung trifft auch zu, gleichgültig welche Eigenschaften das Bindemittel, biegsamer oder starrer Film, hat. Diese Kn-

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derungen der mechanischen Eigenschaften treten auch bei der Be-■ schichtung eines nicht gewebten Stoffes mit kurzen Fasern mit chemischem Bindemittel auf.

Erfindungsgemäß wird nun zur Herstellung von beim Gebrauch sich nicht verformenden, unzerreißbaren Schuhverstärkungen, wie Vorder- und Hinterkappen, als Beschichtungsträger ein nicht gewebtes multidirektionales Material verwendet, das durch eine Verflechtung von langen Pasern und, wenn möglich, Endlosfasern erhalten ist. Zur Erleichterung,der Beschichtungs- oder Irnprägnierungsarbeitsgänge kann der nicht gewebte Stoff mit Endlosfäden durch Nadeln oder durch ein chemisches Bindemittel verfestigt sein.

Versuche haben jedoch gezeigt, daß die Verwendung eines nicht gewebten Trägers mit hoher Einreißfestigkeit keine ausreichende Bedingung ist, um nach Beschichtung eine hohe Einreißfestigkeit sowie eine gute Festigkeit gegen bleibende Verformung zu erhalten. Es ist erforderlich, daß der nicht gewebte Stoff und das zur Beschichtung verwendete Bindemittel gewissen physikalischen Bedingungen genügen.

So sollte der nicht gewebte Stoff vor allem gute Absorptionseigens.chaften haben. Zur Erzielung von ausreichend festen Verstärkungen sollten die Träger bei der Beschichtung bis zu 400 % ihres Gewichtes an durch die Appretur geliefertem Trockenmaterial absorbieren.

Man verwendet je nach ihrer Bestimmung (Verstärkungen für Männerschuhe, Frauenschuhe, Kinderschuhe) und je nach der Schuhart (Straßenschuhe, Arbeitsschuhe, Sportschuhe, Skischuhe und dergleichen) Träger, deren Gewicht von 50 bis 700 g/m"" variiert, lim regelmäßige Eeschichtungen zu ermöglichen, sollte der nicht gewebte Stoff in Form eines homogenen Vlieses vorliegen. Eine Gewichtsänderung in der Größenordnung von 10 $ ist zulässig»

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Die nicht gewebten Träger mit kurzen oder mittleren Fasern der Papier- oder Textilindustrie sind gut absorbierende Träger, doch verdichten sich diese Strukturen beim Imprägnieren und härten beim Trocknen. Dies führt zu einem Verlust an Einreißfestigkeit ο Diese Materialien reißen so leicht wie Papier,

Zur Erzielung von imprägnierten Materialien mit stark erhöhten Einreißfestigkeiten werden erfindungsgemäß nicht gewebte Stoffe verwendet ₃ die aus langen Fasern (Minimallänge 2 J50 mm) herge-·- stellt sind= Vorzugsweise ist der nicht gewebte Stoff aus Endlosfäden hergestellt« Die Faser., die sich durch erhöhte mechanische Festigkeiten auszeichnet, ist eine Synthesefaser, beispielsweise aus Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid, Viskose, Celluloseacetat und dergleichen. Die Fasern können Monofile oder Multifile, in denen die Monofilen verflochten oder verdrillt sind, sein. Die Faser ^: kann geradlinig oder gekräuselt sein. Der Titer der Fäden ist ohne Bedeutung. Nicht gewebte Stoffe, die aus groben, sehr festen Fäden bestehen, haben jedoch schlechtere Absorptions-eigenschaften als nicht gewebte Stoffe, die aus feinen Fäden bestehen. Die nicht gewebten Stoffe mit parallelen Endlosfäden eignen steil nicht„ Diese Materialien sind orientiert und sehr brüchig/ zumindest■in einer Richtung»

Zur Erzielung wertvolle? Ergebnisse sollte der nicht gewebte Stoff Bsit langen oder Endlosfäden in Form eines Textilnetzes 'ψότ** liegen _g. in welchem die verwickelten Fasern-eine dieiits_s mis !bidirektionale _a homogene und absorbierende Pllzsturktur ergeben _s die gegebenenfalls durch andere Texti!Strukturen (Gitter und dergleichen) verstärkt s©in kann,

Bsi übt IsrifX^ligoienmg "/anbindet das Bindemittel die Fasern u einander* doch srgibt sich aufgmnd der Tatsache _s daß die Anzahl ά®τ Paser-an-Passr-Blndungsn sehr viel gräisr a3.s die in einen QQi-mh® wöPlisfKlsn© 1st _s ©in© selip hohe-EinreiSfostigkeit, Das bei de? Bssslilelvsmig WQwiߧna@b® Bin<3eniitt@l fixia^fc dl® F©gspn in

einer festen Lage. Sie können sich daher nur sehr wenig gegeneinander verschieben. Der nicht gewebte Stoff mit langen Pasern weist dann ein Rückverformungsvermögen auf. Die Verformung, die eine Verstärkung zufällig erfährt, kann daher nur vorübergehend sein, und die Verstärkung nimmt mehr oder weniger rasch ihre ursprüngliche Form an, sobald, die Verformungskräfte-nachlassen oder verschwinden. Wenn die auf die Pasern aufgebrachte Beschichtung jedoch sehr starr und brüchig ist, so erteilt sie diese Eigenschaft dem nicht gewebten Filz, der mit ihr imprägniert ist.

Die Verwendung eines nicht gewebten Stoffs mit langen Endlosfäden ist daher keine ausreichende Bedingung zur Erzielung einer biegsamen oder starren, reißfesten und gegen bleibende Verformung beständigen beschichteten Textilstruktur. Die verwendete Appretur hat einen beträchtlichen Einfluß auf das Verhalten des nicht gewebten Stoffs. Man kann diesen Einfluß nachweisen, indem man systematische dynamometrische Untersuchungen vornimmt. Die allgemeine Methode besteht darin, ein Kraft-Dehnungs-Diagramm der Filme allein aufzunehmen. Nach dieser Methode nimmt man ein Kraft-Dehnungs-Diagramm des mit seiner Appretur imprägnierten nicht gewebten Stoffs auf, wobei die Appretur aus dem gleichen Material wie der getrennt untersuchte Film besteht. Die Prüf mag dieser lüirven zeigt,, daß die mechanische Festigkeit des beschichteten nicht gewebten Stoffs proportional mit der mechanischen Festigkeit des Bindemittels Ms sur Erreichung -sines Maximums anst-sigt oiid dann langsam abnimmt. Bezüglich der Zusammensetzung -sinsr. si! verwendenden Appretur vergleicht man auch den Elastisi'iätsmodul und die Biegefestigkeit der Bindemittelfilra© ioi ¥ergloioii sii denen der besohlelitstsn nicht gewebten Stoffe» Allgemein kann man sagen, dai bei Ansteigen des Moduls de-s Bindemittels üis Starrheit dss fossGiiiehtstsn nicht gewebtssi Stoffs pFopopfcional bis zu einsra Μ&:-:Ιηιΐίϊ?] ansteigt und dann langsam ab= Filwu'b* 3ies@ IJntersisetiiing sriiiögllöht, die Blnäsiaittsl in drei

stsii^'e? Zustand mit Döhmniigso yater 2 fS_a EusfcaiKi sdLis Dslmungen awisoiism 2 miü 100 $₃

elastischer Zustand mit Dehnungen über 100 %. Bei Dehnungszugversuchen stellt man fest, daß die starren Strukturen unter der Wirkung von mechanischen Beanspruchungen nur zu einem plötzlichen Bruch durch Kohäsionszerstörung ohne Gleiten der Fasern aneinander führen kann. In den beiden anderen Fällen erhält man eine fortschreitende Verformung, um die Schwelle eines duktilen Bruchs zu erreichen. Die Beschichtung eines nicht gewebten Stoffs mit langen Fasern oder Endlosfasern ergibt unzerreißbare Strukturen mit Widerstand gegen dauernde Verformung, wenn die Appretur einen plastoelastischen oder elastischen Zustand aufweist. In allen anderen Fällen findet ein plötzlicher Bruch statt.

Das zur Durchführung der Erfindung verwendbare Bindemittel kann ein natürliches oder synthetisches Bindemittel sein und zu verschiedensten Klassen gehören, vorausgesetzt, daß es in Folienform eine Bruchdehung über 2 % besitzt. Man kann sowohl Polymere, die zur Formgebung ein Tränken mit einem Lösungsmittel erfordern, als auch thermoplastische Polymere verwenden. Man kann beispielsweise natürliche oder synthetische Latices, Harze auf der Basis von Polyurethanen, Harze auf der Basis von Cellulose, -Vinylharze, Acrylharze, Styrolharze oder Harze auf der Basis von Polyamiden, Polyestern und Polycarbonaten nennen. Gewisse dieser Produkte weisen von Natur aus in Folienform eine Dehnung über 2 % auf. Bei anderen ist es dagegen erforderlich, Plastifizierungsmittel zuzugeben .

Außerdem kann das Bindemittel mit Füllstoffen, sowie jeglichen Zusatzstoffen versetzt sein, um das Gesamtmaterial gegen Wärme, ultraviolette Strahlen oder saure oder oxydierende Produkte zu stabilisieren.

In gewissen Fällen setzt man zur Verbesserung des Heißklebens Harze ₉ wie beispielsweise Colophonium und dessen Derivate,, Ter=· P3nharse₅ plastifislerende Harze ₉ die von Harnstoff, Melamin ©der* Triazin abgeleitet sind* Curaaronhapge _s Indehharz® und gleichen„ au»

2 0 § S Ö S / ! 2 2 S

Die zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verstärkungselements erforderliche Bindemittelmenge hängt insbesondere von dem Gewicht des Textilträgers, dem Titer der Fäden, die dieses bilden, und von der Anordnung des Verstärkungselements in dem Schuh ab. Es wurde festgestellt, daß Mengen von 20 bis hOO %, Füllstoffe nicht eingeschlossen., bezogen auf das Gewicht des Faservlieses, sich gut eignen.

Es ist ersichtlich, daß man alle Beschichtungs- oder Imprägnierungstypen, direkte Beschichtung oder Übertragungsbeschichtung mittels einer Rakel, durch Foullardieren, mit Lösungsmittellösungen, wässrigen Lösungen oder Emulsionen oder Kunststoffüberziehen, Gelieren von Plastisolen, Pulversintern und dergleichen, vornehmen kann.

Die Erfindung, die ein beständiges Material betrifft, das als Schuhverstärkung verwendet werden kann, löst die beträchtlichen technologischen Probleme bei der Schuhfabrikation, wie beispielsweise das Schneiden von Verstärkungselementen unabhängig von der Richtung oder das Zurichten, das durch die sehr hohe Einreißfestigkeit erleichtert wird. Die Ränder sind nicht einreißbar und regelmäßig. Die Verstärkungselemente können sehr breit ausgeführt werden, wodurch bei der Montage der obere Teil der Hinterkappe biegsam bleibt und den Fuß nicht i^und reibt. Der untere Teil bildet eine sehr harte und nicht deformierbare Schale, was zu einem guten Verhalten des Schuhs beiträgt.

In der beigefügten Zeichnung ist beispielsweise als Verstärkungs« element eine Hinterkappe, fertig zur Einarbeitung in Schuhwerk* dargestellt! Das Element (1) besteht aus einem Spinnvlies (auch spunbonded Vlies genannt), das entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem Harz imprägniert ist«, Der Rand (2) des EIe = ments wurde zugerichtet, d„h_e abgeschliffen, um ihn biegsamer zu machen^ damit der Fuß nicht verletzt bzw» wundgerieben wird.

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Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung,

Beispiel i

Man imprägniert ein nicht gewebtes Vlies mit einem Gewicht von 190 g/m aus im wesentlichen Fasern mit einem Titer von 8,8 dtex und einer Länge von βθ mm aus Polyäthylenterephthalat mit der folgenden Lösung;

Nitrocellulose mit einer Östwald-Viskosität von JO Sekunden (das in Folienform eine Bruchdehnung von 15 $ aufweist) 220 kg

Colophonium 75 kg

Galciumearbonat (Füllstoff) 100 kg

Aceton 1βθ kg

Methanol 90 kg

Butylphthalat (Weichmacher) 22 kg

Nach Trocknen bei einer Temperatur von 85⁰C macht .die Menge .an Bindemittel _s bezogen auf das Gewicht des Vlieses, 300 % aus. Das erhaltene imprägnierte Vlies wird anschließend zu Elementen geschnittena die zur Herstellung von harten Kappen verwendet werden, wobei die Formgebung nach Biegsammachen des Vlieses durch Eintauchen in ein Lösungsmittel durchgeführt wird. Die harten Kappen weisen eine erhöhte Einreißfestigkeit auf und' nehmen, wenn sie verformt sind _s ihre ursprüngliche Form sehr gut wieder an, sobald die Deformationsbeanspruchung aufhört,

Beispiel 2

Man wiederholt Beispiel 1, xrobei jedoch der Textilträger ein

2 nicht gewebtes Vlies mit einem Gewicht von jX)O g/m ist, das aus Endlosfäden aus Polyäthylenterephthalat besteht _s die aufällig durch das Vlies hindurch angeordnet sind.

ORIGINAL

2QS8 08./122S

Man erhält harte Kappen^ die eine höhere Reißfestigkeit als diejenige der harten Kappen von Beispiel 1 aufweisen,

Beispiel 3

Man imprägniert ein nieht gewebtes Vlies mit einem Gewicht von

2
80 g/m aus Endlosfäden aus Polyäthyleriterephbhalat mit einer wässrigen Emulsion, die die folgenden Bestand beiIe enthält:

carboxyliertes Styrol-Butadien-Harz (das in Form einer Folie eine Bruchdehnung von 600 % aufweist) 100 kg

10 $-ige Natriumhydroxydlösung

(Vernetzungsmittel) 10 kg

Dispersion von Kaolin in einer wässrigen 5 $-igen Tetranatriumpyrophosphatlösung 1 kg

Nach Trocknen bei einer Temperatur von 1¹SO⁰C macht die Bindemittelmenge, bezogen auf das Gewicht des Vlieses, 350 fo aus, Dieses Vlies dient zur Herstellung von biegsamen Kappen, wobei das Biegsammachen des Vlieses sur Formung durch eine Wärmeeinwirkung erzielt wird.

2Ö9SQ8/1225

8AD OBfGINAL

Claims (5)

Patentansprüche

1. Verbundmaterial, das als Schuh verstärkung verwendbar ist und zumindest ein nicht gewebtes Faservlies und ein Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies im wesentlichen aus Fasern mit einer Länge von zumindest j50 mm besteht und daß das vorhandene Bindemittel in Folienform eine Bruchdehnung von zumindest 2 % aufweist«

2. Verbundmaterial nach Ansnruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht gewebte Vlies zumindest 20 Gew.-% Fasern mit einer Länge von zumindest J50 mm enthält,

3«, Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht gewebte Vlies ein Vlies auf der Basis von Chemieendlosfäden ist.

k. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht gewebte Vlies ein Vlies auf der Basis von Chemieendlosfäden ist, die zufällig durch das Vlies hindurch angeordnet sind.

5. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel 20 bis 4θΟ Gew.-^, Füllstoffe nicht eingeschlossen, bezogen auf das Gewicht des Faservlieses, ausmacht.

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