DE60126140T2

DE60126140T2 - Verfahren zur herstellung einer schuhsohle aus einer profilsohle aus vulkanisiertem kautschuk, verbunden mit einer zwischensohle aus polyurethan

Info

Publication number: DE60126140T2
Application number: DE60126140T
Authority: DE
Inventors: Lorenzo Lorenzin
Original assignee: Main Group SpA
Current assignee: Main Group Corp SRL
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2021-12-22
Also published as: CN1482873A; EP1345507A1; WO2002052971A1; IT1317391B1; ITPD20000295A1; EP1345507B1; DE60126140D1; SK8212003A3; US20040026820A1; RU2277366C2; CN1281165C

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Sohle für Schuhe zusammengesetzt aus einer Laufsohle gebildet aus vulkanisiertem Kautschuk verbunden mit einer Polyurethanmittelsohle.
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung einer speziellen Mischung für den vulkanisierbaren Kautschuk, die geeignet ist, sich sehr fest mit dem Polyurethan zu vereinen.
Die beim Koppeln von vulkanisiertem Kautschuk und Polyurethan auftretenden Probleme sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Die beiden Materialien, zumindest die bisher verwendeten, sind im Wesentlichen unverträglich miteinander und um sie zu verbinden, muss der vulkanisierte Kautschuk mit einem Primer (Grundierungsmittel) kalt behandelt werden, um ihn zum Aufnehmen des eingegossenen oder eingespritzten Polyurethans bereit zu machen.
Dies zieht bei der Produktion von Schuhsohlen oder von Schuhen die Notwendigkeit nach sich, Laufsohlen aus vulkanisiertem Kautschuk mit einer vorbereiteten Oberfläche bereitzustellen, die dann in die Formen platziert werden müssen, in die das Polyurethan eingespritzt oder eingegossen wird.
Anstelle der Behandlung mit einem Primer wurden andere Lösungen eingesetzt, die Platzieren eines Filzes zwischen den vulkanisierten Kautschuk und das Polyurethan beinhalten, und dieser Filz muss mit beiden Materialien verträglich sein.
Bei diesen Problemen ist es offensichtlich, dass die Laufsohle aus vulkanisiertem Kautschuk nicht im selben Produktionszyklus wie die Sohle oder der Schuh hergestellt werden kann, sondern zuvor und separat vorbereitet werden, Abkühlen muss und dann einer Oberflächenbehandlung unterzogen wird, oder es notwendig ist, eine Hilfskomponente zu verwenden.
Die Produktion von Schuhen mit einer Lauffläche aus vulkanisiertem Kautschuk und einer Mittelsohle aus Polyurethan ist deshalb wenig praktisch und äußerst kostspielig.
Hingegen sind die Vorteile einer Sohle mit einer Lauffläche aus vulkanisiertem Kautschuk und dem übrigen Teil (Mittelsohle) aus Polyurethan beträchtlich, da eine Lauffläche aus vulkanisiertem Kautschuk in hohem Maß gegen Verschleiß und thermischen Abrieb beständig ist und eine Polyurethanmittelsohle sehr leicht und komfortabel ist.
DE 3616874 betrifft verbesserte Haftfestigkeit zwischen der Schicht des Kautschukmaterials und der Schicht aus Schaumstoffmaterial, die üblicherweise für die Herstellung von zweischichtigen Sohlen für Schuhe verwendet werden. Die in dieser Druckschrift vorgestellte Lösung liegt in einer spezifischen Abfolge von Schritten und im Ausführen der Vulkanisation der Außensohle gleichlaufend mit dem Verschäumen der Zwischensohle. Diese Abfolge von Schritten ist als der Schlüsselpunkt identifiziert, der dazu führt, dass eine chemische Verbindung gebildet wird, die eine optimale Adhäsion der Außensohle an der Zwischensohle garantiert. Es wird in der DE weder auf das Vorhandensein eines Sohlenunterkolbens in der Form, die Verwendung irgendeiner speziellen Kautschukmischung, noch darauf eingegangen, dass eine solche Mischung ungeachtet des speziellen eingesetzten Vulkanisationsprozesses, einen positiven Effekt auf die Adhäsionsfestigkeit zwischen Kautschuk und Polyurethan haben kann.
EP 0270047 stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung, wobei sich automatisch ein Stück Fußbekleidung mit vulkanisierter Kautschuksohle kombiniert mit einer Zwischensohle aus eingespritztem oder geschäumtem Material ergibt. Die in der Druchschrift zur Verfügung gestellte Lösung liegt in einem Prozess, wobei die Sohle über die erforderliche Vulkanisationsdauer in der Form gehalten wird und dann herausgenommen und auf ein Karussell platziert wird, das außerhalb eines Formdrehtisches angeordnet ist, wo sie mit einem Primer behandelt wird, so dass sie dann in eine zweite Form gesetzt wird, die auf jeder der Stationen des Drehtisches angebracht ist, wobei ein Druckstock vorgesehen ist, auf den ein Oberteil eingesetzt wird. Es wird ein thermoplastisches Material in diese Form eingespritzt, und neben der Ausbildung einer Zwischensohle, die Laufsohle mit dem Oberteil zusammengefügt. Es wird weder die Verwendung irgendeiner speziellen Kautschukmischung erwähnt, noch, dass eine solche Mischung ungeachtet des speziell eingesetzten Vulkanisationsprozesses, einen positiven Effekt auf die Adhäsionsfestigkeit zwischen Kautschuk und Polyurethan aufweisen kann.
US 5,946,755 betrifft Schuhe und einen Prozess zu ihrer Herstellung. Die Druckschrift weist darauf hin, dass es wünschenswert ist, Sicherheitsschuhe zu haben, die sowohl mit den Eigenschaften von Synthesekautschuk und Polyurethanschaumsicherheitsschuhen versehen sind. Die darin zur Verfügung gestellte Lösung liegt im Vereinen eines Außensohlenteils mit einem Kautschukmaterial hoher Härte und eines Mittelsohlenteils, der ein schwammartiges Kautschukmaterial geringer Härte umfasst. Die Tatsache, dass eine effektive Haftung zwischen Kautschuk und Polyurethan in der Tat durch die Verwendung irgendei ner speziellen Kautschukmischung erreicht werden kann, wird nicht erwähnt.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, in einem Arbeitszyklus eine Sohle mit einer Laufsohle aus vulkanisierten Kautschuk vereint mit einer Polyurethanmittelsohle herzustellen.
Im Rahmen dieser Aufgabe ist ein Ziel, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das keine Leerlaufzeiten zwischen der Vorbereitung der vulkanisierten Kautschuksohle und ihrer anschließenden Kopplung mit einer in einer Form ausgebildeten Polyurethanmittelsohle erfordert.
Ein weiteres Ziel ist, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem Behandlung der vulkanisierten Kautschuksohle vor dem Einspritzen oder Eingießen in die Polyurethanform nicht erforderlich ist.
Ein weiteres Ziel ist, Produkte zur Verfügung zu stellen, die zur Durchführung des Prozesses geeignet sind.
Diese Aufgabe und diese und weitere Ziele, die nachfolgend besser ersichtlich werden, werden durch ein Verfahren zur Herstellung einer Sohle für Schuhe zusammengesetzt aus einer Laufsohle gebildet aus vulkanisiertem Kautschuk gekoppelt mit einer Polyurethanmittelsohle erreicht, wobei das Verfahren wie in Anspruch 1 definiert ist.
Die vorliegende Erfindung offenbart auch eine Form zur Durchführung des Verfahrens, die ein Unterteil ausweist, der vom Kopf eines beweglichen Kolbens gebildet ist, wobei der Kopf die Gestalt und das Profil der herzustellenden Laufsohle aufweist, ein austauschbares Blindstück und Mittel zur kontrollierten Erwärmung des Unterteils der Form und des Blindstücks.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Mischung von vulkanisierbarem Kautschuk zur Durchführung des Verfahrens, wobei die Verwendung wie in Anspruch 19 definiert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens und der Mittel zu seiner Ausführung auch mit Hilfe der beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich, worin:
1 eine schematische Schnittansicht einer zur Durchführung des Verfahrens verwendeten Form ist;
2 eine detailliertere Ansicht der Struktur der Form und der Mittel zur ihrer Verschiebung ist, wobei die Form in der geöffneten Position gezeigt ist;
3 eine Ansicht der Anordnung von 2 ist, wobei die Form geschossen ist, um die Laufsohle aus vulkanisiertem Kautschuk auszubilden;
4 eine Ansicht der Form und ihrer Verschlussmittel während des Verfahrensschritts zum Einspritzen des Polyurethans ist.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Das Verfahren gemäß der Erfindung sieht einen ersten Schritt vor, bei dem ein vulkanisierbarer Kautschuk vorbereitet wird, der erhalten wird mit einer Mischung, die zusammengesetzt ist aus:

a₁) einem vulkanisierbaren Nitrilkautschuk (NBR);
a₂) mindestens einem Hydroxylacrylharz;
a₃) mindestens einem Kohlenwasserstoffharz;
a₄) mindestens einem Verstärkungsfüllstoff;
a₅) mindestens einem Vulkanisationsbeschleuniger.

Der verwendete Nitrilkautschuk ist zweckmäßigerweise vom mittel-hoch Nitriltyp mit einem niedrigen Mooney-Wert (niedrige Viskosität).
Ein Kautschuk von diesem Typ ist ein Butadien-Acrylnitril-Copolymer, das technisch mit dem Akronym NBR bezeichnet ist.
Die Mischung enthält ein Hydroxylacrylharz, d. h. ein Polyacrylharz mit einem OH-Gehalt von weniger als 2.
Ein solches Harz wird bevorzugt in einem Lösemittel verwendet und sein Gewichtsprozentanteil liegt zwischen 4 und 6% des Gesamtgewichts der Mischung.
Die Mischung enthält auch ein Kohlenwasserstoffharz aus der Familie der aliphatischen Harze auf petrochemischer Basis.
Das Kohlenwasserstoffharz, bevorzugt im Festzustand, ist in einem Gewichtsprozentanteil von 3 bis 5% des Gesamtgewichts der Mischung vorhanden.
Das Kohlenwasserstoffharz ist eine Kombination von Kohlenwasserstoffketten auf Basis von C₅.
Es ist der Mischung auch ein Verstärkungsfüllstoff vom Siliciumtyp zugesetzt.
Der Verstärkungsfüllstoff ist bevorzugt amorphes Kieselhydrogel oder eine Mischung, die 85 bis 90% SiO₂ enthält und einen BET-Wert von 150 bis 200 m²/g aufweist.
Der Verstärkungsfüllstoff ist in einem Gewichtsprozentanteil zwischen 20 und 25% des Gesamtgewichts der Mischung vorhanden.
Der Vulkanisationsbeschleuniger ist aus der Mercaptanklasse, unter Zusatz eines Ultrabeschleunigers der Thiuramklasse.
Der Beschleuniger wird in einem Gewichtsprozentanteil zwischen 1 und 1,5% des Gesamtgewichts der Mischung in die Mischung eingebracht.
Vor Fortsetzung der Beschreibung des Verfahrens ist es zweckmäßig, die Struktur der verwendeten Form zu beschreiben; dies geschieht mit Bezug zu zwei begleitenden Zeichnungen.
Mit Bezug zu den Zeichnungen ist 1 eine schematische Ansicht der im Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten Form.
Die Form ist gebildet aus einer Trägerplatte 1, auf der der Teil der Form 2, der das Sohlenunterteil der vulkanisierten Kautschuksohle bilden wird, befestigt ist.
Der Formteil 2 ist an der Trägerplatte 1 befestigt, wobei eine Heizplatte 3 dazwischen angeordnet ist.
In einem oberen Bereich ist der Arm 4 eines Gelenks sichtbar, das zur Drehung des Leistens vorgesehen ist.
Im unteren Teil des Arms ist eine Isolierplatte 5 vorhanden und trägt mit einer dazwischen angeordneten Heizplatte 6, ein Blindstück 7, das mit einem Hohlraum 8 versehen ist, der zum oberen Teil der vulkanisierten Kautschuksohle passt.
1 stellt wiederum die Ringhalter 9 und die Ringe der Form 10 dar, die auf das Blindstück 8 mit dazwischen angeordneten Isoliermitteln 11 wirken.
Die Kombination der Heizplatten und der Isoliermittel ermöglicht, die obere und untere Temperatur der Form unabhängig einzustellen.
Die 2, 3 und 4 stellen ausführlicher die Struktur der Form und ihrer Befestigungsvorrichtungen dar.
2 ist eine Ansicht der Anordnung in dem Zustand, in dem die Form geöffnet ist, wobei die Form zur Herstellung der Laufsohle vorgesehen ist.
Die Figur zeigt deutlich das Vorhandensein eines Kolbens 12, der es ermöglicht, die Translationsbewegung des unteren Teils 2 der Form zu erreichen.
3 stellt die selbe Anordnung wie 2 dar, in dem Zustand, in dem die Form beim Schritt, in dem die Laufsohle, mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet, bereitgestellt wird, geschlossen ist.
In 4 wird das Blindstück 7 durch einen Leisten 13 ersetzt, und die Figur stellt auch den Schritt zum Einspritzen und Ausbilden der Polyurethanmittelsohle 14 dar.
Wie deutlich zu sehen ist, erfolgen das Vorbereiten der vulkanisierten Kautschuksohle und der anschließende Vorgang zum Vereinen mit der Polyurethanmittelsohle in der selben Maschine und mit einem Arbeitszyklus, in dem zwei Schritte nacheinander erfolgen.
Bezüglich der Gründe für die Vereinigung von vulkanisiertem Kautschuk und Polyurethan, so ergeben sie sich aus der Verwendung einer Mischung, die Hydroxylacrylharz enthält.
Dieses Harz trägt am Ende der Vulkanisation an dem Teil der Sohle, wo das Polyurethan aufgetragen wird, viele freie Bindungen, die sich mit dem Polyurethan verbinden, was eine innige und feste Kopplung bestimmt.
Um zu ermöglichen, dass die Mischung in diesem Prozess verwendbar ist, ist es notwendig, einen Nitrilkautschuk vom mittel-hoch Nitriltyp zu verwenden und die Umgebung, in der die Vulkanisation erfolgt, muss sauer sein.
Es ist auch notwendig, den unteren Teil der Sohle bei einer höheren Temperatur zu vulkanisieren als den oberen Teil, und dies wird durch die besondere Struktur der Form und ihrer Befestigungsvorrichtungen ermöglicht.
Es ist auch von Bedeutung, die Formteile nicht perfekt geschlossen zu halten, so dass ein sogenannter gezielter Flash erreicht wird.
Dies ermöglicht optimale Bereitstellung der vulkanisierten Kautschuksohle und der Polyurethanmittelsohle.
Aus der Beschreibung und der Darstellung ist ersichtlich, dass die gestellte Aufgabe und die Ziele alle erreicht wurden, und dass insbesondere ein Verfahren ausgewiesen ist, das es ermöglicht, eine Laufsohle aus vulkanisiertem Kautschuk gekoppelt mit einer Polyurethanmittelsohle mit einer Aufeinanderfolge von Schritten auszubilden, die mit einer einzigen Maschine und sequentiell durchgeführt werden können.
Selbstverständlich können äquivalente Komponenten und äquivalente Formstrukturen ausgehend vom selben erfinderischen Konzept verwendet werden.
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität des italienischen Patents Nr. IT 1317391 .

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Sohle für Schuhe zusammengesetzt aus einer Laufsohle (13) gebildet aus vulkanisiertem Kautschuk gekoppelt mit einer Polyurethanmittelsohle (14), wobei: a) für den vulkanisierbaren Kautschuk eine Mischung bereitgestellt wird, die zusammengesetzt ist aus: a₁) einem vulkanisierbaren Nitrilkautschuk (NBR); a₄) mindestens einem Verstärkungsfüllstoff; a₅) mindestens einem Vulkanisationsbeschleuniger; b) eine dosierte Menge der Mischung in einen ersten Hohlraum (8) einer Form eingebracht wird, die durch eine pseudozylindrische Seitenwand gebildet ist und in einem oberen Bereich durch einen erstes austauschbares Blindstück (7) geschlossen ist; c) das Verfahren für die Dauer der Vulkanisationszeit wartet, wobei der Sohlenunterseitenkolben (12) bei einer Temperatur von 100–200°C gehalten wird und das Blindstück (7) bei einer Temperatur von 100–200°C, wobei ihre Einstellung unabhängig voneinander möglich ist, so dass die Sohlenunterseitentemperatur niemals niedriger ist als die Temperatur des Blindstücks; d) die Sohlenunterseite (2) mit der daran anhaftenden Laufsohle (13) einer Translationsbewegung ausgesetzt wird, so dass ein zweiter Hohlraum erzeugt wird und das Blindstück (7) durch ein zweites Blindstück ersetzt wird oder durch ein Stück mit einem angesetzten Oberteil, das mit Ringen verschlossen wird; e) eine dosierte Menge von Zweikomponentenpolyurethan in den zweiten Hohlraum eingespritzt wird; f) das Verfahren für die Reaktionsdauer des Polyurethans wartet, wobei das zweite Blindstück oder die Ringe bei einer Temperatur von 30–80°C gehalten werden; die Sohle herausgenommen wird und über die Stabilisierungsdauer ruhen kann; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass – die Mischung von Schritt a) ferner zusammengesetzt ist aus: a₂) mindestens einem Hydroxylacrylharz; a₃) mindestens einem Kohlenwasserstoffharz; und dadurch, dass – in Schritt b) in der pseudozylindrischen Seitenwand ein Sohlenunterseitenkolben (12) eine Translationsbewegung ausführen kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nitrilkautschuk vom mittel-hoch Nitriltyp ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nitrilkautschuk einen niedrigen Mooney-Wert aufweist, der einer niedrigen Viskosität entspricht.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nitrilkautschuk ein Butadien-Acrylnitril-Copolymer ist, das allgemein unter dem Akronym NBR bekannt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydroxylacrylharz aus der Familie der Polyacrylharze mit einem OH-Gehalt von weniger als 2 ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydroxylacrylharz in einem Lösemittel verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydroxylacrylharz in einem Gewichtsprozentanteil zwischen 4 und 6% des Gesamtgewichts der Mischung vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenwasserstoffharz aus der Familie der aliphatischen Harze auf petrochemischer Basis ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenwasserstoffharz im festen Zustand ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenwasserstoffharz in einem Gewichtsprozentanteil zwischen 3 und 5% des Gesamtgewichts der Mischung vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenwasserstoffharz eine Kombination von Kohlenwasserstoffketten auf Basis von C₅ ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsfüllstoff vom Siliciumtyp ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsfüllstoff amorphes Kieselhydrogel ist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsfüllstoff eine Mischung ist, die 85 bis 90% SiO₂ enthält und einen BET-Wert von 150 bis 200 m²/g aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsfüllstoff in einem Gewichtsprozentanteil zwischen 20 und 25% des Gesamtgewichts der Mischung vorhanden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vulkanisationsbeschleuniger aus der Mercaptanklasse ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleuniger durch einen Ultrabeschleuniger der Thiuramklasse aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleuniger in einem Gewichtsprozentsatz zwischen 1 und 1,5% des Gesamtgewichts der Mischung vorhanden sind.
Verwendung einer vulkanisierbaren Kautschukmischung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wo die Kautschukmischung zusammengesetzt ist aus: a₁) einem vulkanisierbaren Nitrilkautschuk (NBR); a₄) mindestens einem Verstärkungsfüllstoff; a₅) mindestens einem Vulkanisationsbeschleuniger, wobei die Verwendung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mischung ferner zusammengesetzt ist aus: a₂) mindestens einem Hydroxylacrylharz; a₃) mindestens einem Kohlenwasserstoffharz.
Verwendung einer Mischung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der eingesetzte vulkanisierbare Nitrilkautschuk (NBR) vom mittel-hoch Nitriltyp ist.
Verwendung einer vulkanisierbaren Kautschukmischung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischung mindestens ein Hydroxylacrylharz vorgesehen ist.