DE2549375A1

DE2549375A1 - Elektrisch geheizter sohlenaufbau

Info

Publication number: DE2549375A1
Application number: DE19752549375
Authority: DE
Inventors: Erik Otto Giese; Alexander Louis Gross
Original assignee: COMFORT PRODUCTS Inc
Current assignee: COMFORT PRODUCTS Inc
Priority date: 1974-11-07
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1976-05-13
Also published as: JPS5192238A; FR2290169A1; US3906185A

Description

O* >Ν· , OI^L.-ΙΝβ M. SC. DICL.-^HVS. DR. . DIPL.-«HY«.

HÖGER - STELLRECHT - GRIKSSBACH - HAECKER

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COMFORT PRODUCTS, INC. 450 South Galena Street ASPEN, Colorado, USA

Elektrisch geheizter Sohlenaufbau

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch geheizten Sohlenaufbau, insbesondere Einlegesohle oder Brandsohle mit Fersen- und Zehenbereich zur Einpassung in einen Schuh.

Es sind schon verschiedene Formen und Konstruktionen von Einlegesohlen, Brandsohlen und dergl. vorgeschlagen worden, um damit Schuhe, Stiefel oder sonstige Fußbekleidung durch elektrische Wärmezufuhr heizen zu können„ Beispiele für solche heizbaren Einlegesohlen lassen sich etwa den üS-PSen 1 275 451, 1,430,404, 2,028,347, 2,692,326 und 3,621,191 entnehmen. Zum größten Teil umfassen solche bekannten Konstruktionen, wie sie beispielsweise den erwähnten Patenten entnommen werden können, elektrische Widerstandsheizelemente in Form üblicher Drähte, die in die Einlegesohlen mit dem Erfolg eingebettet sind, daß die so erzeugte Wärme,

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abgesehen davon, daß sie zum Fußunterteil des Benutzers geleitet wird, auch direkt der Sohle des Schuhs zugeführt wird, so daß diese Wärme zum größten Teil vergeudet und nicht ausgenutzt wird. Da die bekannten Konstruktionen mit Bezug auf die elektrische Stromversorgung von Versorgungselementen oder tragbaren Energiequellen abhängen und da solche Stromversorgungsteile nur eine begrenzte Kapazität haben, bildet diese, zum Heizen der eigentlichen Schuhsohle verwendete vergeudete Wärme schon einen beträchtlichen Teil der aufgrund der begrenzten Kapazität dem Stromversorgungsteil entnommenen Energie. In diesem Zusammenhang ist schon die Verwendung von isolierenden Kunststoffschichten bei geheizte Einlegesohlen umfassenden Sohlenaufbauten und Konstruktionen vorgeschlagen worden, um den Wärmefluß zur Schuhsohle selbst zu reduzieren. Bei den bekannten Sohlenheizungen, die übliche elektrische Verdrahtungen und Heizdrähte verwenden, ermöglichen diese Heizdrähte eine Wärmeabstrahlung gleichmäßig um den Umfang des Drahtes, so daß nur ein geringer Teil der Energie auf den Fußteil des Benutzers gerichtet ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Systeme zu vermeiden und einen Sohlenaufbau zu schaffen, der bei nur geringer Wärmeentnahme aus dem vorzugsweise tragbaren Stromversorgungsteil für längere Zeiträume eine angenehme Fußbeheizung des Benutzers sicherstellt.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Sohlenaufbau und besteht erfindungsgemäß darin, daß der Sohlenaufbau eine Schicht eines maschen- oder gitter-·

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artigen Kunststoffmaterials umfaßt, in welchem öffnungen oder Lufttaschen zur Bildung von luftisolierenden Räumen vorgesehen sind, daß auf der maschenartigen Schicht im Zehenbereich des Sohlenaufbaus eine Schicht aus einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial angeordnet ist, auf deren der mäschenartigen Schicht gegenüberliegenden Seite eine elektrische gedruckte Widerstandsschaltung angeordnet ist und daß elektrische Verbindungsleitungen vorgesehen sind, die die gedruckte Schaltung mit einem Stromversorgungsteil verbinden.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung liegt darin, daß bei einer solchen geheizten Einlegesohle sichergestellt ist, daß die Wärme primär direkt auf den Fuß des Benutzers gerichtet ist und nicht in den Sohlenbereich des Schuhs eindringt, in welchen die Einlegesohle eingepaßt ist, so daß die begrenzte Kapazität des Stromversorgungsteils bestmöglichst ausgenutzt wird.

Allgemein gesagt, umfaßt die vorliegende Erfindung eine elektrisch geheizte Einlegesohle mit Fersen-und Zehenbereich, die in einen Schuh, einen Stiefel oder in eine sonstige Fußbekleidung eingelegt werden kann, und zwar auf den Bodenbereich des Schuhs, auf welchem auch der Fuß des Benutzers aufliegt. Die Einlegesohle umfaßt zu einem Teil eine Schicht aus einem maschenartigen oder gitterartigen Kunststoffmaterial, bei welchem die vorhandenen öffnungen der Maschenform luftisolierende Zwischenräume oder Lufttaschen bilden. Auf dieser Schicht aus maschenartigem Material liegt im Zehenbereich der Einlegesohle eine elektrisch isolierende, aus einem Kunststoff material bestehende Schicht auf; auf dieser Schicht ist auf der Seite, die der Schicht aus maschenartigem Kunststoff-

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material gegenüberliegt, eine gedruckte Schaltung aufgebracht. Wegen der breitflächigen Orientierung dieser gedruckten Schaltung, die ja im wesentlichen eine Horizontalerstreckung aufweist, wird die von der gedruckten Schaltung erzeugte Wärme bei Verbindung elektrischer Zuleitungsdrähte mit einem Stromversorgungsteil auf den Fuß des Benutzers gerichtet; dabei verhindern die luftisolierenden Freiräume oder Zwischenräume des maschenartigen Materials eine Weiterleitung der entwickelten Wärme zur Sohle des Schuhs. Bevorzugt besteht das maschenartige Material auf zwei Schichten eines gewebeähnlichen Materials, welches beispielsweise aus einem Kunststoffmonofilament gestrickt, gewebt oder gewirkt sein kann. Diese beiden gewebeähnlichen Materialschichten sind getrennt von einer Wellungen oder Nuten und Ausnehmungen aufweisenden Materialschicht, die in Wellform aus einem Monofilamentmaterial besteht. Dieses Monofilamentmaterial erstreckt sich quer über die Breite der Einlegesohle und bildet auf diese Weise in Längsrichtung zur Sohle verlaufende Ausnehmungen, also Wellentäler und Wellenberge, durch welche sich dann auch die elektrischen Zuleitungsdrähte erstrecken, die von der gedruckten Schaltung zum Sohlenteil der Einlegesohle führen.

Schließlich liegt über dem maschenartigen Material und der gedruckten Schaltung noch eine schützende Ausfutterungsmaterialschicht, um eine glatte und weiche Schutzoberfläche zu bilden. Auf der gegenüberliegenden Seite der maschenartigen Materialschicht kann noch eine druckempfindliche Klebstoff schicht angeordnet werden, so daß sich diese Einlegesohle im Schuh befestigen läßt. ■ .

Bei einer weiteren Aus führ urigs form vorliegender Erfindung ist zwischen der maschenartigen Materialschicht und der

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elektrisch isolierenden Schicht mit der gedruckten Schaltung eine zusätzliche Kunststoffschaumschicht angeordnet, so daß eine ergänzende Isolierschicht zwischen der gedruckten Schaltung und der Schuhsohle, auf welcher die Einlegesohle angeordnet und befestigt ist, gebildet ist.

Schließlich befindet sich bei einem letzten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung noch eine Kunststoffschicht, bevorzugt eine folien- oder filmartige Kunststoffschicht aus einem in Wärme erweichenden und versiegelungsfähigen Material zwischen der maschenartigen Materialschicht und der druckempfindlichen Klebstoffschicht; diese zusätzliche Filmschicht ist um ihren Umfang wärmeversiegelt mit dem schützenden Ausfütterungsmaterial der oberen Schicht, die ebenfalls allein oder ergänzend noch ein im Wärme sieglungsfähiges und abdichtendes Material aufweist. Auf diese Weise wird das maschengitterartige Material gehäuseähnlich völlig von diesem in Wärme abdichtenden Materialien umhüllt, so daß die isolierenden Eigenschaften der gebildeten Lufttaschen noch verstärkt werden.

Ein solche elektrisch heizbare Einlegesohlenkonstruktion kann in Schuhe oder Stiefel eingebracht werden; die Öffnungen in der maschenartigen Schicht sorgen aufgrund ihrer Lufttaschen für die erforderliche Isolierung, während die bevorzugt lediglich im vorderen Fußbereich, also im Bereich der Zehen angeordnete Heizung nur eine geringe Energiemenge aus dem Stromversorgungsteil entnimmt.

Weitere Ausgestaltungen dar Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und diesen niedergelegt.

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Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine schematisch Perspektivzeichnung eines elektrisch heizbaren Sohlenaufbaus, insbesondere bei einer Einlegesohle mit Zuleitungsdrähten und von dem Benutzer getragenem Stromversorgungsteil,

Figur 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel einer geheizten Einlegesohlekonstruktion,

Figur 3 eine vergrößerte Querschnittdarstellung durch die Einlegesohle der Figur 2 entlang der Linien 3-3",

Figur 4 eine Darstellung ähnlich der Figur 3 eines zweiten Ausführungsbeispiels und

Figur 5 eine Darstellung ähnlich der Figur 3 eines dritten Ausführungsbeispiels einer geheizten Einlegesohle.

Der Darstellung der Figur 1 läßt sich zunächst in allgemeiner Darstellung eine geheizte Einlegesohle oder Brandsohle entnehmen, die entsprechend erfindungsgemäßen Prinzipien ausgebildet ist und über elektrische Zuleitungen 2 und 3 mit einer Energiequelle oder einem speisendem Netzteil 4 verbunden ist; die Energieversorgungsquelle 4, wie sie im folgenden

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bezeichnet werden soll, ist so ausgebildet, daß sie mit Hilfe einer Klemme oder sonstiger Befestigungsmittel beispielsweise am Gürtel eines Benutzers befestigt werden kann. Wie in Figur 1 gezeigt, erstrecken sich die elektrischen Zuleitungen 2 und 3 an der Innenseite der Hosenbeine nach unten und sind über eine übliche Verbindungsanordnung 5, bestehend aus Stecker und Steckbuchse mit der Verdrahtung verbunden, die schließlich zur Einlegesohle, führt. Die in dem Stromversorgungsteil 4 enthaltenen Batterien sind wieder aufladbar und können dadurch in geeigneter Weise wieder aufgeladen werden, so daß sie mit einem Ladegerät verbunden werden. Muß daher der Stromversorgungsteil 4 wieder aufgeladen werden, dann wird er von seinen Zuleitungen 2 und 3 abgenommen, indem eine Steckverbindung bzw. ein Stecker 6 gelöst wird und eine Verbindung mit dem Ladege-, rät hergestellt wird. Die aus dem Stromversorgungsteil entnommene Energiemenge und damit die Wärmemenge, die von der geheizten Einlegesohle erzeugt werden soll, wird dadurch reguliert und eingestellt, daß man den Stecker 6 mit dem Stromversorgungsteil 4 verbindet oder ihn herauszieht. Die Batterien im Stromversorgungsteil können übliche im Handel erhältlichen wieder-aufladbare Batterien sein, die beispielsweise 250 Mal oder mehr aufgeladen werden können und die so bemessen sind, daß die von ihnen zur Verfügung gestellte Leistung zur Heizung der Einlegesohle etwa 8 Stunden ausreicht, d.h. etwa der Länge eines Arbeitstages entspricht, während dem daher die geheizten Einlegesohlen betrieben werden können.

Die neue, erfindungsgemäße Sohlenheizung, die in Verbindung mit einer Einlege- oder Brandsohle konstruiert ist, umfaßt eine ♦ gitter- oder maschenartige Kunststoffschicht 10, die bevorzugt aus einer Saranfaser hergestellt ist (Saran ist eine Bezeich-

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nung für eine Kunststoffgruppe, die gebildet ist durch Mischpolymerisation von etwa 85% Vinylidenchlorid und 15% Vinylchlorid mit den Eigenschaften unbrennbar, thermoplastisch, schmutzabweisend,siedefest und bruchbeständig). Diese maschenartige Schicht 10 umfasst bevorzugt zwei Schichten eines faserähnlichen Materials 11 und 12, die von einem gewellten oder geripptem Monofilament 13 getrennt sind. Wie gezeigt, ergeben sich hierdurch eine Vielzahl von Lufttaschen 14, die einen Konvektionsluftfluß zwischen den Schichten 11 und 12 reduzieren.

Eine elektrisch isolierende Kunststoffschicht 15 liegt über der Schicht 10 am Oberteil der Einlege- oder Brandsohle und besteht aus einer Kunststoffschicht 16, die auS einem Polyestermaterial hergestellt sein kann und in die ein elektrisch leitender Schaltkreis 17 eingedruckt oder eingeprägt ist, über diese Schicht erstreckt sich eine weitere Schicht 18, die aus dem gleichen Material wie die Schicht 16 hergestellt ist. Der Schaltkreis oder die elektrische Leitung 17 ist dann mit Zuleitungsdrähten 2¹ und 3¹ verbunden. Die Schicht 15 ist an der Schicht 10 mit Hilfe eines Klebstoffs 19 befestigt. Aufgrund der Verbindung einer leitenden Beschichtung oder eines leitenden Stromkreises, der auf den Film öder die Kunststoffschicht 16 aufgedruckt ist, erzielt man, verglichen mit einer üblichen Widerstandsheizung, einen größeren Oberflächenbereich des Widerstandsschaltkreises, wodurch der Wärmeübergang in vertikalen Richtungen verbessert ist.

Mit Hilfe eines Klebstoffs 21 ist über der.Schicht 15 eine Schutzschicht oder eine Schutzausfütterung 20 aufgebracht. Diese Schutzausfütterung 20 kann aus einem stoffartigen Material bestehen, welches über eine feuchtigkeitsabsorbierende

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Kapazität verfügt, es kann aber auch ein Vinylmaterial verwendet werden mit feuchtigkeitsabsorbierenden Eigenschaften, darin eingeschlossen Antipilzmittel oder Pilzhemmstoffe. Diese Ausfütterung vergrößert den Komfort und das Wohlbehagen für den Träger, indem feuchtigkeitsabsorbierende Eigenschaften eingeführt werden und indem eine ausreichende Reibung für die Fußstabilität erzeugt wird, wenn ein Eingriff mit dem Fuß des Benutzers stattfindet. Darüberhinaus bildet diese Ausfütterung· einen gewissen Schutz für die gedruckte Schaltung, verleiht der Brand- oder Einlegesohle (insole) ein gewisses Ausmaß an Steifigkeit und dient zur Verbesserung der Erscheinungsform der Sohle.

Die maschenartige Schicht 10 verfügt über eine druckempfindliche Klebstoffbeschicht 22 an ihrer Unterseite, über welche sich eine papierne Schutzschicht 23 erstreckt. Wird die Einlegesohle an einem Schuh angebracht, dann wird die Schutzschicht 23 aus Papier von dem Klebstoff 22 abgezogen und die Einlegesohle wird im Inneren eines Schuhs angeordnet und befestigt.

Wie der Darstellung der Figur 2 entnommen werden kann, ist die elektrisch isolierende Schicht 15 so geformt, daß sie lediglich den Fußspitzenbereich der Einlegesohle bedeckt. Dieser Umstand ist darauf zurückzuführen, daß bei praktischen Versuchen herausgefunden worden ist, daß bei Vorhandensein kalter klimatischer Bedingungen und unter Schlechtwettereinfluß ein Mißbehagen hauptsächlich dadurch entsteht, daß die Zehen eines Trägers zu kalt werden; mit anderen Bereichen des Fusses, beispielsweise dem Fußmittelteil oder der Ferse geschieht dies wehiger. Es hat sich dabei herausgestellt, daß dann, wenn eine Wärmezuführung zu den Zehen des Trägers stattfindet, diese

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also erwäröit werden, eine solche Maßnahme üblicherweise ausreichend ist, um die Wärmemenge zur Verfügung zu stellen, die erforderlich ist, um das gewünschte Ausmaß an Komfort und Wohlbefinden zu erzeugen, wobei gleichzeitig auf eine unnötige Erwärmung anderer Fußbereiche verzichtet wird, was lediglich dazu führen würde, daß eine übermäßige Energieentnahme die Kapazität des Stromversorgungsteils belastet.

Die Verwendung der Schicht aus maschenartigem Material bildet, abgesehen von dem Umstand, daß, wie weiter vorn schon erwähnt, Lufttaschen oder Luftkammern 14 erzeugt werden, die eine isolierende Wirkung für das Material aufweisen, darüberhinaus Kanäle, durch welche sich längs der Innensohle die Zuleitungsdrähte 2¹ und 3¹ erstrecken, so daß man einen Schutz für diese Zuleitungsdrähte erzielt. Die Drähte erstrecken sich bis zu dem Fersenbereich der Einlegesohle und laufen für einen kurzen/ freiliegenden Bereich über diesen Fersenteil hinaus; dabei sind diese Zuleitungsdrähte dann so ausgebildet, daß sie an der Innenferse des Schuhs befestigt und dort beispielsweise mit Band umwickelt werden können. Ein kurzes Längsstück erstreckt sich außerhalb des Schuhs und ist dann über die Steckverbindung 5 mit den Zuleitungen 2 und 3 verbunden.

In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung dargestellt, welches im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ähnelt mit der Ausnahme, daß eine weitere Schicht eines Kunststoffschaummaterials 25 zwischen der Schicht aus maschenartigem Material 10' und der Schicht 15 aus elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial angeordnet ist. Diese besondere Konstruktion bildet eine noch größere Isolierwirkung zwischen der gedruckten Widerstandsschaltung 17, die dem System die Wärme zuführt, und dem unteren Sohlen-

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bereich des Schuhs, der natürlich nicht erwärmt zu werden braucht.

In Figur 4 ist schließlich noch ein letztes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einlegesohle dargestellt, die sich insofern zu den Konstruktionen der Figuren 3 und 4 unterscheidet, daß die Ausfütterung 20' eine Schicht aus einem Vinylkunststoff umfaßt, und daß eine weitere Vinylschicht zwischen die maschenartige Schicht 10 und die druckempfindliche Klebstoffschicht 22 eingeschoben und angeordnet ist. Die zusätzliche Schicht 26 und die Ausfütterung 20' als hier oberste Schicht sind entlang ihrer Umfangsbereiche miteinander .verbunden und wärmeversiegelt, so daß die maschenartige Schicht 10 und die Zwischenräume oder Kammern 14 zwischen der Vinylschicht 26 und der Ausfütterung 20' angeordnet, von diesen umgeben und gehäuseartig eingekapselt sind. Ein solcher Aufbau verbessert die isolierenden Eigenschaften der Schicht 10, indem ein Luftfluß in und.aus den Kammern 14 um die Randbereiche der Einlegesohle entlang verhindert wird. Zur gleichen Zeit trägt die Vinylschicht 26 und die Ausfütterung 20' selbstverständlich zusätzlich zum strukturellen Aufbau bei und verstärkt die Haltewirkung für die gesamte Einlegesohle im zusammengebauten Zustand. Eine Klebschicht 27 befestigt die Vinylschicht 26 an der maschenartigen Schicht 10.

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Claims

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Patentansprüche :

Elektrisch geheizter Sohlenaufbau, insbesondere Einlegesohle oder Brandsohle mit Fersen- und Zehenbereich zur Einpassung in einen Schuh,

dadurch gekennzeichnet, daß der Sohlenaufbau eine Schicht (10, 10") eines maschen- oder gitterartigen Kunststoffmaterials umfaßt, in welchem Öffnungen oder Lufttaschen (14) zur Bildung von luftisolierenden Räumen vorgesehen sind, daß auf der maschenartigen Schicht (10, 10') im Zehenbereich des Sohlenaufbaus eine Schicht aus einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial (15) angeordnet ist, auf deren der maschenartigen Schicht (10, 10¹) gegenüberliegenden Seite eineelektrisch gedruckte Widerstandsschaltung (17) angeordnet ist und daß elektrische Verbindungsleitungen (2¹, 3¹; 2, 3) vorgesehen sind, die die gedruckte Schaltung mit einem Stromversorgungsteil (4) verbinden.

2. Sohlenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das maschenartige Kunststoffmaterial zwei gewebeähnliche Materialschichten (11, 12) umfaßt, die von einem Abstandsmaterial (13) getrennt sind und daß sich die elektrischen Zuleitungsdrähte (2¹, 3¹) im Sohlenbereich sich zwischen diesen Schichten (11, 12) aus gewebeähnlichem Material erstrecken.

3. Sohlenaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsmaterial aus einer gewellten Monofilamentanordnung besteht, die sich über die Breite des Sohlenaufbaus, nämlich Einlegesohle, erstreckt und daß sich die elektrischen

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Zuleitungsdrähte (2',3') in Längsrichtung zum Sohlenaufbau in den nutenartigen Hohlräumen erstrecken, die von den Wellungen der Monofilamentanordnung (13) gebildet sind.

4. Sohlenaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schicht (10, 10') aus maschenartigem Material und dem Isoliermaterial eine Schutzaus fütterungsschicht (20, 20') angeordnet ist.

5. Sohlenaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine druckempfindliche Klebstoffschicht (22) auf der dem Isoliermaterial gegenüberliegenden Seite des Kunststoffmaschenmaterials (10, 10') angeordnet ist zur Befestigung der Einlegesohle in einem Schuh.

6. Sohlenaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der gedruckten Schaltung gegenüberliegenden Seite des elektrischen Isoliermaterials (Schicht 15) eine weitere Schicht (25) aus einem Kunststoffs ch aummate ri al angeordne t ist.

7. Sohlenaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfütterungsschicht (20¹) einen in Wärme versiegelbaren Kunststoffilm umfaßt und daß ein weiterer in Wärme siegelbarer oder schmelzbarer Kunststof film (26) zwischen der druckempfindlichen Klebstoffschicht (22) und der maschenartigen Gitterschicht (10, 10") angeordnet ist und daß die heißsiegelbaren Kunststofffilme von Ausfütterungsschicht (20¹) und Zwischenschicht (26) um ihren Umfangsbereich miteinander verbunden und versiegelt sind.

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