Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung des prioritätsgleichen
deutschen Patents Nr. 29 54 589, welches allgemein ein
Hüllteil aus elastomerem Schaum beansprucht.
In weiterer Ausbildung des Gegenstands des genannten Patents
werden gemäß Anspruch 1 des vorliegenden Patents spezielle
Schaummaterialien vorgeschlagen, die sich als besonders zweckmäßig
herausgestellt haben. So ist dieses Material für Umgebungsluft
permeabel, so daß diese bei Bedarf durch das Hüllteil
und ggf. auch durch das Folienmaterial hindurch diffundieren
kann. Die Härte des Schaums kann an den Aufblasdruck im Einsatz
angepaßt werden. Bei höherem Ablaßdruck wird ein steiferes
Schaummaterial verwendet und dementsprechend bei niedrigem
Drücken ein weicheres.
In der nachveröffentlichten DE 28 01 197 A ist zwar ein aufblasbares
Einsatzteil für ein Schuh mit wenigstens eine durch
Folienmaterial begrenzten, mit Druckgas versehenen Kammer
beschrieben. Ein dieses Einsatzteil einschließendes, an dieses
Teil formangepaßtes, elastisch nachgiebiges Hüllteil ist hier
jedoch nicht vorgesehen.
Die Erfindung wird im folgenden an mehreren Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht eines aufgeblasenen Einsatzteiles,
welches als Anlegesohle oder als Teil einer zusammengesetzten
Zwischensohle oder einer Außensohle eines
Fußes verwendbar ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht in teilweise weggebrochener
Darstellung des in einem Schaum eingekapselten
Einsatzteils nach Fig. 1, wodurch ein zusammengesetzter
Einsatz und eine Polsterstruktur
zur Verwendung als Einlegesohle, als Zwischensohle
oder als Außensohle eines Schuhs gebildet wird;
Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt in der Ebene 3-3
in Fig. 2;
Fig. 4 eine Teilaufsicht mit weggebrochenen Teilen des
Einsatzteils und des einkapselnden Schaums mit einem
Belüftungs- oder Entlüftungsventil;
Fig. 5 einen Querschnitt durch den Absatz eines Schuhs
mit einem in einem Schaum eingekapselten aufgeblasenen
Einsatz, wobei diese Kombination die Zwischensohle
des Schuhs bildet;
Fig. 6 eine Draufsicht eines Teils eines eingekapselten
Einsatzteils mit Öffnungen, welche durch die Einkapselung
mit Schaum entstehen;
Fig. 7 einen Querschnitt in der Ebene 7-7 in Fig. 6;
Fig. 8 einen Querschnitt durch den Absatz eines Schuhs
mit einem eingekapselten Einsatz, welcher eine
in einen vorhandenen Schuh einlegbare Einlegesohle
bildet;
Fig. 9 einen Querschnitt in Explosionsdarstellung eines
Einsatzteils mit einem einkapselnden Schaum, wobei
der Schaum zur Aufnahme des Einsatzteils aus zwei Teilen
hergestellt wird und wobei die Teile in geeigneter
Weise miteinander verbunden werden;
Fig. 10 einen Querschnitt durch den Absatz eines Schuhs
mit einem in einer Ausnehmung der Zwischensohle
angeordneten aufgeblasenen Einsatzteil in nicht
belastetem Zustand; und
Fig. 11 eine der Fig. 10 entsprechende Darstellung mit
belastetem Absatz.
Fig. 1 zeigt ein aufgeblasenes Einsatzteil 10 zur Verwendung
in Schuhwerk, welches als Einlegesohle verwendbar oder
in einer Zwischensohle oder Außensohle einbettbar ist, wie
dies im folgenden noch genauer beschrieben wird. Besitzt
der Schuh keine Außensohle, so dient die das aufgeblasene
Einsatzteil enthaltende Mittelsohle als Außensohle, so daß
sie beim Laufen mit dem Boden in Berührung gelangt. Das
aufgeblasene Einsatzteil besitzt zwei Schichten 11 und 12
(Fig. 3) aus elastomerem Material, wobei dessen Außenrand
13 dem Umriß des menschlichen Fußes generell angepaßt ist.
Die beiden Schichten sind längs des Außenrandes 13 sowie
längs zweier weiterer Verbindungslinien 14 miteinander verbunden
oder verschweißt (beispielsweise durch Hochfrequenzschweißen),
wodurch eine Vielzahl von generell in Längsrichtung
verlaufenden rohrförmigen dichten Kammern 15 gebildet
wird.
Das Material, aus dem das Einsatzteil hergestellt ist, kann insofern
als Barrierenmaterial bezeichnet werden, als die Kammern
ein unter Druck stehendes strömendes Medium oder Gas
enthalten, wobei das Material eine Barriere für das strömende
Medium bildet, um dessen Austreten aus den Kammern
zu verhindern.
Die Verbindungslinien 14, welche die rohrförmigen Kammern
festlegen, enden in Punkten 16, welche unter nichtbelasteten
Bereichen des Fußes des Trägers liegen. Abstände 17
zwischen den Endpunkten bilden Verbindungskanäle, durch
die unter Druck stehendes strömendes Medium frei zwischen
den Kammern 15 strömen kann, so daß der Druck in allen
Kammern zu jeder Zeit der gleiche ist.
Gemäß Fig. 1 sind Verbindungslinien 14a im vorderen Teil
des Einsatzes in einem Fischgrätenmuster angeordnet, so
daß die rohrförmigen Kammern generell eine Zick-Zackform
besitzen. Diese spezielle Ausgestaltung einer Einlegesohle
ist in der nachveröffentlichten DE 28 01 197 A
beschrieben.
Daraus ergibt sich der Vorteil eines flachen Aufliegens,
wodurch die Verwendung in einem Schuh erleichtert wird.
Es hat sich gezeigt, daß sich der hintere Teil des Einsatzteils
10 bis zu einem geringen Grad aufwellen kann. Das
Fischgrätenmuster des vorderen Teiles verhindert jedoch
ein Aufwellen bis zu einem solchen Maß, daß eine Behinderung
durch andere Teile des Schuhs beim Einlegen nicht auftreten
kann.
Das Einsatzteil wird durch Einbringen eines großmolekularen
Gases aufgeblasen. Dies erfolgt durch Einstechen einer hohlen
Nadel in eine der Kammern durch die das aufblasende Gas
eingebracht wird, bis der gewünschte Druck in den Kammern
erreicht ist. Danach wird die Nadel herausgezogen und der
durch sie bedingte Einstich abgedichtet. Das aufblasende
Medium kann ein großmolekulares Gas allein, eine Mischung
des Gases und Luft oder Luft allein sein. Wie im folgenden
noch beschrieben wird, ist es jedoch zweckmäßig, ein großmolekulares
Gas oder eine Kombination von Gas mit Luft zu
verwenden, da es sich gezeigt hat, daß der Druck in den Kammern
15 zunächst zunimmt und dann graduell abnimmt, wobei
der wirksame aufgeblasene Zustand des Einsatzteils bis zu
5 Jahren erhalten bleibt.
Die aufgeblasene Einlegesohle wird in einer geeigneten
Form (nicht dargestellt) in einem Hüllteil 19 aus Schaum eingekapselt,
wobei es sich um ein elastomeres und durchlässiges Material
handelt. Die aufgeblasene Einlegesohle wird in die
Form eingelegt, wobei ein sie umgebender erforderlicher
Freiraum vorhanden ist. Die Einlegesohle kann in der Form
beispielsweise durch (nicht dargestellte) Stifte gehalten
werden, welche an den Ober- und Unterseiten der Verbindungslinien
14 anliegen. Ein nicht ausgehärtetes flüssiges
Polymer, ein Katalysator sowie der Schaum werden
in den Formhohlraum eingebracht, wobei sich das ausgeschäumte
elastomere Material ausdehnt und den Raum zwischen
dem Einsatz und den Formwänden ausfüllt. Der Schaum
kann sodann aushärten und sich mit der Einlegesohle verbinden,
wodurch ebene Ober- und Unterseiten 20 und 21 und
Seitenflächen 22 aus einkapselndem Material sowie Räume
23 entstehen, welche sich von den Verbindungslinien 14
nach außen erstrecken. Diese Räume entstehen, nachdem die
Form geöffnet ist und die (nicht dargestellten) Stifte
herausgezogen sind. Die Räume oder Öffnungen 23 können
jede geeignete Form, wie beispielsweise eine rechteckige
Form nach Fig. 2 oder eine Kreisform 23a nach Fig. 6 besitzen.
Eine andere Form des Einkapselns des Einsatzteils 10 in einem
elastomeren Material ist dadurch gegeben, daß ein oberer
Teil 19a und ein unterer Teil 19b des Hüllteils 19
hergestellt wird, wodurch die Form des Einsatzteils
10 nachgebildet wird, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist.
Die beiden Teile des Hüllteils 19 werden dann
auf das Einsatzteil 10 aufgesetzt und mittels eines geeigneten
Klebers miteinander und mit dem Einsatzteil selbst verbunden.
Die Herstellung des eingekapselten Einsatzteils durch Einbringen
des elastomeren Schaums in die das Einsatzteil 10 enthaltende
Form hat den Nachteil, daß das Aufschäumen und Aushärten
des Materials vorzugsweise bei Temperaturen unterhalb von
etwa 76°C durchgeführt wird, um eine Verformung des Materials
zu vermeiden, aus dem das Einsatzteil hergestellt ist.
Eine Verformung der Teile 19a und 19b durch Spritzgut
in geeigneten (nicht dargestellten) Formen in Anpassung
an die Form der aufgeblasenen Einlegesohle 10 und ein nachfolgendes
Verkleben der geformten Schaumteile mit der Ober-
und der Unterseite der Einlegesohle (Teile 10 und 19) zur Herstellung einer
zusammengesetzten, in Schaum eingekapselten Einlegesohle
besitzt den Vorteil, daß der Schäumungsprozeß ohne
Temperaturbeschränkung durchgeführt werden kann, da der
Spritzguß-Prozeß in einer geeigneten Form ohne Kontakt mit
der Einlegesohle durchgeführt wird.
Bei der Ausführungsform eines eingekapselten Einsatzes gemäß
Fig. 4 ist ein Sperrventil 30 vorgesehen, durch das
das aufblasende strömende Medium durch eine (nicht dargestellte)
Pumpe oder eine Druckquelle in die Kammern 15 des
Einsatzteils gepreßt werden kann. Das Sperrventil kann beispielsweise
nach Art eines gewöhnlichen Reifenventils für
Automobile ausgebildet sein. Ein Abziehen der Pumpe führt
zu einem automatischen Verschließen des Sperrventils, so
daß das strömende Medium unter Druck in den Einsatzkammern
gehalten wird. Soll der Einsatz entlüftet werden, so ist
es lediglich erforderlich, einen Ventilstift 31 einzudrücken,
so daß das strömende Medium aus den Kammern ausströmen kann.
Das eingekapselte Einsatzteil 10 gemäß Fig. 8 braucht
lediglich in einen vorhandenen Schuh eingelegt werden,
wobei es auf einer Außensohle 32 aufliegt und sich ein
Oberleder 33 über Seiten 22a der eingekapselten Einlegesohle
zieht. Im Bedarfsfall kann ein flexibles Polster
34 mit Perforationen 35 auf die Oberseite des
Hüllteils 19 aufgelegt werden, so daß der Fuß auf diesem
Polster steht. Die Verwendung eines Polsters ist jedoch
nicht erforderlich, da das eingekapselte Einsatzteil 10 auch
ohne dieses richtig wirkt. Das Hüllteil 19
wirkt im Effekt selbst als Polster, wobei es die Räume
zwischen den Einsatzkammern überbrückt und auch einen
Randteil 36 des Einsatzes selbst einschließt.
Gemäß Fig. 5 werden das Einsatzteil 10 und das ihn umgebende
einkapselnde Hüllteil 19 aus Schaum als Zwischensohle 40
eines Schuhs verwendet, an die das Oberleder 33 angeklebt
ist. Eine Außen- bzw. Laufsohle 41 ist an der Unterseite
der Zwischensohle befestigt. Im Bedarfsfall kann die Laufsohle
41 auch entfallen, wobei die Unterseite der Zwischensohle
dann mit dem Boden in Berührung gelangt. Eine getrennte
und entnehmbare Einlegesohle 42 kann auf das Hüllteil
in den Schuh eingelegt werden. Eine solche Einlegesohle
42 braucht jedoch nicht verwendet zu werden, da das Hüllteil
wie oben erwähnt selbst als Polster
dienen kann. Es füllt dabei die Räume zwischen den aufgeblasenen
Kammern 15 aus und haltert auch den Randteil 36
des Einsatzes.
Das Hüllteil 19 ist deformierbar, um die aufgebrachte
Last auf den aufgeblasenen Einsatz 10 zu übertragen,
dessen Kammern ebenfalls deformierbar sind. Beim Gehen,
Laufen oder Stehen dienen das aufgeblasene Einsatzteil und
das Hüllteil als Kissen für den Fuß. Um die
Wirkung der Kombination aus Einsatzteil und Hüllteil
zu verbessern, ist die Härte des Schaums proportional
an den pneumatischen Aufblasdruck im Einsatz 10 angepaßt.
Ist der Aufblasdruck groß, so wird ein steiferer einkapselnder
Schaum verwendet. Bei kleineren pneumatischen Aufblasdrücken
wird ein weicherer einkapselnder Schaum verwendet.
Ist ein Luftventil 30 im Einsatzteil vorgesehen, so können die
Kammern durch Verwendung von Luft als aufblasendes Medium
auf den gewünschten Druck aufgeblasen werden. Fällt der
Druck unter einen gewünschten Wert, so kann zusätzliche
Luft durch das Ventil 30 in die Einsatzkammern eingedrückt
werden. Ist andererseits der Druck in den Kammern zu hoch,
so kann Luft dadurch aus dem Einsatzteil ausgelassen werden,
indem der Ventilstift 31 gedrückt und damit das Ventil geöffnet
wird. Es ist jedoch zweckmäßig, die Einsatzkammern
mit einem großmolekularen Gas aufzublasen, wobei das
Material für das Einsatzteil so gewählt ist, daß das Gas
nicht leicht aus den Kammern 15 entweichen kann. Umgebungsluft
diffundiert jedoch durch den Einsatz in die Kammern,
wodurch der Partialdruck der Luftkomponenten dem Aufblasdruck
des großmolekularen Gases überlagert wird.
Spezielle Materialien, aus denen das Einsatzteil 10 hergestellt
werden kann, sowie Gase, welche zum Aufblasen der Kammern
verwendbar sind, sind im deutschen Patent 28 01 197
beschrieben. Als Material für den
Einsatz können folgende Materialien verwendet werden:
Polyurethan; Polyesterelastomer; Fluorelastomer; chloriniertes
Polyäthylen; Polyvinylchlorid; chlorsulfoniertes
Polyäthylen; Polyäthylen/Äthylenvinylacetat-Copolymer;
Neopren; Butadienacrylnitrilkautschuk; Butadienstryrolkautschuk;
Äthylenpropylen-Polymer; natürlicher Kautschuk;
hochfester Silikonkautschuk; Polyäthylen geringer Dichte;
Adduktkautschuk; Sulfidkautschuk; Methylkautschuk;
thermoplastische Kautschuke.
Als speziell zweckmäßiges Material aus den vorgenannten
Materialien hat sich zur Herstellung für einen aufgeblasenen
Einsatz ein Polyurethan-Film erwiesen.
Gase, welche sich zur Aufrechterhaltung des Drucks in den
Kammern als zweckmäßig erwiesen haben, sind die folgenden:
Hexafluoräthan; Schwefelhexafluorid; Perfluorpropan;
Perfluorbutan; Perfluorpentan; Perfluorhexan; Perfluorheptan;
Octafluorcyclobutan; Perfluorcyclobutan; Hexafluorpropylen;
Tetrafluormethan; Monochlorpentafluoräthan;
1,2-Dichlortetrafluoräthan; 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluoräthan;
Chlortrifluoräthylen; Bromtrifluormethan;
Monochlortrifluormethan. Diese Gase können als Supergase
bezeichnet werden. Die beiden zweckmäßigsten Gase zur Verwendung
im Einsatz sind Hexafluoräthan und Schwefelhexafluorid.
Elastomere Schaummaterialien, aus denen das einkapselnde
Element hergestellt werden kann, sind die folgenden:
Polyätherurethan; Polyesterurethan; Äthylenvinylacetat;
Polyäthylencopolymer; Polyesterelastomer (Hytrel);
Äthylenvinylacetat; Polypropylencopolymer; Polyäthylen;
Neopren; natürlicher Kautschuk; Dacron/Polyester; Polyvinylchloride;
thermoplastische Kautschuke; Nitrilkautschuk;
Butylkautschuk; Sulfidkautschuk; Polyvinylacetat;
Methylkautschuk; Buna N; Buna S; Polystyrol; Äthylenpropylen;
Polybutadien; Polypropylen; Silikonkautschuk.
Am zweckmäßigsten haben sich aus den oben genannten Materialien
Polyurethane, Äthylenvinylacetat, Polyäthylen-Copolymer,
Neopren und Polyester erwiesen.
Das Hüllteil 19 aus Schaum ist durchlässig,
so daß Umgebungsluft durch dieses Element durchtreten
und durch das Material 11, 12 des Einsatzes 10 in die Kammern
15 eintreten kann, wodurch der Strömungsmediumdruck
unterstützt und das Abfallen des Strömungsmediumdrucks
unter einen nutzbaren Wert verhindert wird. Unter einen
solchen Wert fällt der Druck lediglich nach einigen Jahren
ab. Bei Benutzung des Schuhs geht eine gewisse Menge von
Gas durch Diffusion aus der Einlegesohle und durch das Hüllteil
verloren. Liegt der Druck der in den
Einsatz eindiffundierten Luft unter dem Atmosphärendruck,
so diffundiert zusätzliche Luft aus der umgebenden Atmosphäre
durch das einkapselnde Element in das Innere des
Einsatzes ein, wodurch sich deren Druck dem verbleibenden
Gasdruck in den Einsatzkammern hinzuaddiert. Dieser Vorgang
setzt sich fort, bis der Luftdruck im Einsatz gleich
dem Druck der Umgebungsluft ist.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 10 und 11 wird ein
aufgeblasener Einsatz 10 in einen Hohlraum 50 in eine
Außensohle 51 oder ein elastisches Fersenteil eines Schuhs
eingesetzt, wobei an diesem Fersenteil ein Oberteil 52
befestigt ist. Auf der Oberseite der Außensohle liegt
eine konventionelle Einlegesohle 53. Gemäß Fig. 10 steht
eine Ferse 54 eines Fußes im Oberteil auf der Einlegesohle
53 auf, wobei die Außensohle 51 und die in dieser befindlichen
Einlegesohle 10 nicht belastet sind. Wenn die Ferse
einen Druck auf den Schuh ausübt, so baucht die Außensohle
51 in ihrem mittleren Bereich aus, wobei auch die Einlegesohle
10 unter Druck steht und sich proportional zu der
durch die Ferse ausgeübten Drucklast dehnt (Fig. 11). Wird
die Last weggenommen, so kehren die Außensohle 51 und die
Einlegesohle 10 in ihren ursprünglichen Zustand zurück,
wie dies in Fig. 10 dargestellt ist.
Der elastische Fersenteil 51 ist ebenfalls durchlässig,
so daß die Umgebungsluft in die Kammer 50 und durch die
Wände der Kammer 15 in deren Inneres eintreten kann, so daß
sich die Partialdrücke der Luftkomponenten dem Druck des
die Einlegesohle anfänglich aufblasenden Gases überlagern.
Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wirkt
das einkapselnde Element 19 oder 51 als Polster und überbrückt
dabei die Spalte zwischen den Kammern 15 und andere
Ungleichmäßigkeiten, welche in der Außenseite der aufgeblasenen
Einlegesohle vorhanden sein können. Damit ergibt
sich eine relativ glatte Fläche zur Stützung des Fußes.
Darüber hinaus wirkt das Hüllteil dämpfend,
wodurch die Rückführung des vom aufgeblasenen Einsatzteil 10 nach einer Entlastung zurückgegebene
Energiebetrag verzögert wird, so daß die Energiereflexion
enger an die Bewegung des Körperteils angepaßt
wird. Durch Einbau der eingekapselten Einlegesohle (Teile 10, 19)
in den Schuh selbst wird das Gewicht des Schuhs reduziert,
wodurch auch die von einer den Schuh beim Laufen oder
Gehen verwendenden Person aufgewendete Energie reduziert
wird. Der Einbau der eingekapselten Einlegesohle in den
Schuh selbst, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, führt
zu einer kleineren Relativbewegung zwischen dem Fuß und
den benachbarten Innenflächen des Schuhs, wodurch ein
Wundscheuern des Fußes und das Entstehen von Blasen so
klein wie möglich gehalten oder gar vermieden wird.