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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Sportschuh und ist insbesondere
für Gleitsportschuhe
wie Schi- oder Snowboardschuhe oder Schlittschuhe bestimmt, welche
bei ihrer Benutzung starke Belastungen aushalten müssen und
für die
eine besonders widerstandsfähige
Struktur erforderlich ist. Sie betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung
und ein Verfahren zur Wiederverwertung solcher Schuhe.
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Ein
Schischuh ist ein gutes Beispiel für einen Schuh, der beim Laufen
zahlreichen Belastungen ausgesetzt ist und eine gute Steifigkeit
aufweisen muss. Allerdings soll er auch eine hinreichende Nachgiebigkeit
haben, damit der Schiläufer
den Schuh zum An- und Ausziehen öffnen
kann, er soll sich mit Schmiegsamkeit verformen können, damit
er den Fuss eng umgeben kann, und er soll nach vorn biegsam sein,
damit der Schiläufer
beim Schilaufen seine Knie beugen kann.
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Um
diesen sich widersprechenden Forderungen zu genügen, besteht eine erste bekannte
Lösung
darin, die Schale des Sportschuhs aus einem Kunststoff herzustellen,
der weder zu steif noch zu biegsam ist und in bestimmten, eine erhöhte Steifigkeit
erfordernden Bereichen der Schale eine grössere Dicke hat. Ein solcher
Sportschuh ist aus der Patentanmeldung
EP 0 903 087 bekannt, die einen Schuh
beschreibt, der sich aus einem Komfort-Innenschuh in Kontakt mit einem steifen
Kern aus Polyurethan zusammensetzt, welcher durch eine Überdicke an denjenigen
Stellen des Schuhs verstärkt
ist, die Seitenkräfte überragen.
Ein erster Nachteil dieser Lösung
besteht darin, dass sie wesentlich das Gesamtgewicht des Schuhs
wegen der zahlreichen verwendeten Überdicken erhöht. Ein
zweiter Nachteil rührt von
dem Umstand her, dass die erhaltenen Eigenschaften wegen der Wahl
des Kunststoffmaterials nur mittelmässig sind, sowohl was die Nachgiebigkeit
als auch die Steifigkeit anbelangt.
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Eine
andere bekannte, im Dokument
FR
2 119 653 beschriebene Lösung besteht aus einem Schuh
mit einer Schale, die einen äusseren
nachgiebigen, abrieb- und verschleissfesten Teil aus Polyurethan
hat, welcher mit einem inneren steifen Teil aus einem Material wie
expandiertem Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) ausgekleidet ist.
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Das
Dokument
EP 0 645 101 beschreibt
eine der vorstehend erwähnten
nahe Lösung,
bei welcher der innere steife Teil jedoch so ausgeschnitten ist, dass
er die allgemeine Form eines umgekehrten "Y" hat.
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Die
beiden letzten Lösungen
erlauben die Wahl eines ersten Materials mit hinreichender Steifigkeit
und eines zweiten Materials mit geeigneter Nachgiebigkeit und nach
Bedarf das Anbringen dieser Materialien an den besonderen Stellen,
die Nachgiebigkeit oder Steifigkeit erfordern. Diese doppelte Struktur
nimmt jedoch eine beträchtliche
Oberfläche
des Schuhs ein, was immer den Nachteil eines beträchtlichen
Gewichts mit sich bringt. Ausserdem ist diese Struktur schwierig
zu fertigen.
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Um
diese Nachteile zu vermeiden, ist ein im Dokument
FR 2 766 065 beschriebener Schlittschuh bekannt,
dessen Schale aus einem Stück
besteht, das sich aus einem ersten biegsamen Material vom Typ Polyurethan
mit 180 bis 350 Mpa und aus einem zweiten steifen Material zusammensetzt,
das aus mit Kohlenstoff-Fasern verstärktem Polyurethan besteht.
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Diese
letzte Lösung
vermeidet die Überlagerung
zweier steifer und nachgiebiger Schichten und erlaubt eine Verringerung
des Gesamtgewichts des Schuhs. Um jedoch eine befriedigende Festigkeit
zu garantieren, verwendet sie ein Material mit Glas- oder Kohlenstoff-Fasern
oder äquivalenten
Stoffen, die sich vor allem durch eine grosse Festigkeit gegenüber Spannungskräften auszeichnen.
Diese Schuhe haben daher den Nachteil, dass sie nur schwierig wiederverwertet
werden können,
weil die Trennung der verwendeten verschiedenen Materialien komplex
ist. Ausserdem entstehen bei ihrer Herstellung zahlreiche Materialverluste.
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Ein
Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Sportschuh
vorzuschlagen, der die Vorteile der bekannten Lösungen vereinigt, jedoch nicht
deren Nachteile aufweist.
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Genauer
gesagt besteht ein erster Gegenstand der Erfindung darin, einen
Sportschuh vorzuschlagen, der einen guten Kompromiss zwischen Steifigkeit
und Nachgiebigkeit garantiert, eine grosse Widerstandsfähigkeit
gegen mechanische Belastungen hat und kein übertriebenes Gewicht aufweist.
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Ein
zweiter Gegenstand der Erfindung besteht darin, einen Sportschuh
vorzuschlagen, der insbesondere bei seiner Fertigung leicht wieder
verwertbar ist und dessen Herstellungsverfahren wenig Verluste mit
sich bringt.
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Ein
dritter Gegenstand der Erfindung besteht darin, einen einfachen
und leicht herzustellenden Sportschuh vorzuschlagen.
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Die
Erfindung erreicht diese Ziele, indem sie einen Sportschuh mit einem
Bestandteil bzw. Unterteil aus einem normalen Kunststoffmaterial
vorschlägt,
wobei dieses Bestandteil bzw. Unterteil eine Verstärkung aufweist,
welche eine bewehrte Struktur hat, die aus einer in einer Matrize
eingebetteten Armierung besteht, und wobei diese Armierung und ihre Matrize
alle beide aus einem Material derselben Familie wie das Material
des Bestandteils bzw. Unterteils bestehen.
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Das
Unterteil des Schuhs kann aus einer normalen Polypropylenverbindung
bestehen, und die Verstärkung
kann eine bewehrte Verbundstruktur sein, die aus Polypropylenfasern
besteht, welche in eine Polypropylenmatrize eingebettet sind.
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Bei
einer Ausführungsform
ist das Unterteil die Schale des Schuhs, und die Verstärkung ist
in Höhe
des hinteren und/oder vorderen Vorsprungs der Sohle angeordnet.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
ist das Unterteil die Schale des Schuhs, und die Verstärkung befindet
sich in ihren Seitenteilen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
ist das Unterteil die Schale und/oder die Manschette des Schuhs,
und die Verstärkung
ist in Höhe
der Verbindung zwischen Schale und Manschette angeordnet.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
ist das Unterteil die Sohle des Schuhs, und die Verstärkung ist
im Inneren der Sohle eingebettet.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Sportschuhs
gemäss
den folgenden Schritten:
- a) Herstellung einer
bewehrten Verstärkung
mit einer Armierung, die aus Fasern gebildet ist, welche in eine
Matrize eingebettet sind;
- b) Einbetten der Verstärkung
in ein Unterteil des Sportschuhs, indem das Unterteil, eine Armierung und
eine Verstärkungsmatrize,
die alle aus einem Material derselben Familie bestehen zusammengefasst
werden;
- c) Rückgewinnung
der beim Schritt b) anfallenden Verluste, ohne die Elemente der
Verstärkung
vom Rest des Unterteils weder zu unterscheiden noch zu trennen.
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Gemäss der Erfindung
kann das Verfahren zur Herstellung eines Sportschuhs die folgenden
einzelnen Schritte umfassen: Schritt a) umfasst die Herstellung
der Verstärkung
aus einer wärmegeformten Folie,
Schritt b) umfasst das Überspritzen
der Verstärkung,
um das Unterteil zu bilden, und der Schritt c) umfasst die Zerkleinerung
der Verluste, um Granulate zu erhalten, die zusammen mit anderen
Granulaten des zur Herstellung des Sportschuhs bestimmten Materialvorrats
wieder verspritzt werden.
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Ausserdem
kann das Verfahren zur Herstellung eines Sportschuhs den Schritt
a') zur Wiederverwertung
der bei der Herstellung der Verstärkung nach Schritt a) anfallenden
Verluste umfassen, die zum Herstellen anderer Verstärkungen
dienen.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Wiederverwertung
eines Sportschuhs, welches den Schritt der Zerkleinerung eines Unterteils
des Schuhs umfasst, ohne dabei die Elemente der Verstärkung vom
Rest des Unterteils weder zu unterscheiden noch zu trennen.
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Diese
Gegenstände,
Eigenschaften und Vorteile sowie weitere Merkmale der Erfindung
werden im einzelnen in der folgenden Beschreibung eines besonderen,
keine Beschränkung
darstellenden Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den Figuren erläutert.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Verstärkungselements einer Ausführungsform;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Schischuhs gemäss einer
Ausführungsform.
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Das
Konzept der Erfindung besteht darin, dieselbe Materialfamilie für die Gesamtheit
eines Bestandteils des Sportschuhs zu verwenden, und zwar einschliesslich
seiner Verstärkung
oder Verstärkungen,
die aus einer in einer Matrize eingebetteten Armierung zusammengesetzt
sind. Armierung und Matrize bestehen also alle beide aus einem Material
derselben Familie wie der Rest des Schuhteils.
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Ein
Beispiel ist in 2 dargestellt und zeigt einen
Schischuh mit einer Schale 1, die dazu bestimmt ist, den
Fuss eines Schiläufers
zu umgeben; diese Schale besteht aus einer Polypropylenverbindung,
hauptsächlich
aus steifem Polypropylen mit der Härte 72 shd in Verbindung
mit elastomeren Materialien, wie sie unten dem Warenzeichen "Megol" und "Mafran" im Handel sind,
welche wir "normales" Polypropylen nennen,
da es sich um ein zur Herstellung von bekannten Sportschuhschalen
verwendetes Material handelt. Diese Schale 1 hat in Höhe des hinteren
Vorsprungs 5 der Schuhsohle eine in 1 dargestellte
Verstärkung 6,
die ausschliesslich aus Polypropylen besteht, welches wir "bewehrtes" Polypropylen nennen,
weil es sich um eine bewehrte Verbundstruktur handelt, die von einer
in einer Polypropylen-Matrize eingebetteten Armierung aus Polypropylen-Fasern, -Gewebe oder
-Tresse gebildet wird. Man kann dazu beispielsweise bewehrtes Polypropylen
verwenden, das unter dem Warenzeichen "Curv" von
BP im Handel ist, dessen Elastizitätsmodul die Grössenordnung 5 Gpa
hat. Dieses bewehrte Polypropylen ist wärmeformbar. Diese hintere Verstärkung 6 erlaubt
es, die Verformung des hinteren Vorsprungs des Schuhs unter der
Druckbelastung der Klemmbacke der Bindung zu vermeiden, welche die Tendenz
hat, in die Schalen der Schuhe einzudringen und sie zu verformen,
was die Wirksamkeit des Auslösemechanismus
der Bindung beeinträchtigt.
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Der
in 2 dargestellte Schischuh hat ausserdem eine Manschette 2 zum
Stützen
des Fussgelenks des Schiläufers;
sie besteht aus steifem normalem Polypropylen und ist mit der Schale 1 durch
eine Nietverbindung verbunden, welche eine Drehung um eine Achse 3 erlaubt, damit
der Schiläufer
seine Knie nach vorn beugen kann. Im Inneren befindet sich ein Komfort-Innenschuh 4,
der den Fuss des Schiläufers aufnimmt.
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Die
Erfindung ist nicht auf das erläuterte
Ausführungsbeispiel
beschränkt;
es ist möglich,
sie auf andere Teile des Schuhs anzuwenden, wie beispielsweise die
Manschette, wobei ein oder mehrere Verstärkungselemente an den empfindlichen
Stellen des Schuhs vorgesehen sein können. Es ist z. B. möglich, ein
Verstärkungselement
auf dem vorderen Vorsprung der Sohle und seitliche Verstärkungselemente
vorzusehen, die als Slalomstangen-Ablenker für Wettkampfschuhe dienen. Es
kann auch interessant sein, eine solche Verstärkung in Höhe des Gelenks zwischen der
Schale
1 und der Manschette
2 vorzusehen. Auch
kann die Sohle in ähnlicher
Weise verstärkt
werden. Diese Ausführungsformen
sind in der
Schweizer Patentanmeldung
Nr. 0498/03 beschrieben, deren Inhalt hier einbezogen wird.
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Das
Prinzip der Erfindung besteht also darin, wenigstens ein Teil des
Sportschuhs in Form eines leichten, durch ein oder mehrere bewehrte
Verstärkungen
verstärktes
Teil herzustellen, wobei für
die Gesamtheit dieses Schuhteils nur ein und dieselbe Kunststoffmaterial-Familie in mehreren
verschiedenen strukturellen Formen verwendet wird, wodurch seine
Herstellung und Wiederverwertung erleichtert und optimiert wird,
wie nachstehend ausgeführt.
Vorteilhafterweise wird die Erfindung auf Bestandteile des Schuhs
wie die Schale oder die Manschette oder auf den gesamten Schuh angewendet.
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Die
vorstehend beschriebene Ausführungsform
bezog sich auf einen Schuh aus Polypropylen, es können aber
auch andere Kunststoffmaterialien wie beispielsweise Polyäthylen,
Polyamid oder Polyurethan verwendet werden.
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Der
Sportschuh nach der Erfindung besitzt also die folgenden Vorzüge:
- – Er
ist gegen Abrieb und mechanische Belastungen dank der Verwendung
bewehrter Verstärkungen
in Verbindung mit steifen Kunststoffmaterialien widerstandsfähig;
- – er
kann leicht wiederverwertet werden, da er ausschliesslich aus Materialien
derselben Familie gebildete Unterteile besitzt, was eine lange und mühsame Etappe
des Sortierens vermeidet;
- – die
Verbindung zwischen den Verstärkungselementen
und der Schale ist sehr fest, da die Verwendung identischer Materialien
ihre Verträglichkeit
für eine
optimale physikalische Verbindung garantiert;
- – er
ist leicht, da die Verwendung der Verstärkung das Gewicht des im Inneren
der Schale selber erforderlichen Materials zu erleichtern erlaubt;
andererseits besteht die Verstärkung
selber aus einem leichtem Material;
- – er
ist einfach.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines
Schischuhs. Im Rahmen des in den 1 und 2 gezeigten
Ausführungsbeispiels
wird zunächst
eine bewehrte Polypropylen-Folie gebildet, indem eine aus Polypropylenfasern
gebildete Armierung in eine Polypropylen-Matrize eingebettet wird.
Die Verstärkung
wird dann durch Wärmeformung
der erwähnten
Folien in ihre in 1 dargestellte endgültige Form
gebracht.
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Als
Variante kann die Verstärkung
auch durch Überspritzen
der in einer Form angeordneten Armierung mit Polypropylen hergestellt
werden. Diese Verstärkung 6 wird
dann in die Spritzform der Schale in Höhe des zukünftigen Vorsprungs 5 gelegt, bevor
die Schale 1 durch Überspritzen
geformt wird; die Verstärkung
befindet sich daher direkt im Inneren des Vorsprungs der Schale
unlösbar
eingebettet.
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Der
Nutzeffekt des Verfahrens zur Herstellung eines solchen Sportschuhs
wird stark verbessert, da es die folgenden wesentlichen Schritte
umfasst:
- a) Herstellung eines bewehrten Verstärkungselements
aus einer wärmegeformten
Folie oder durch Verwendung einer spezifischen Form, um die Fasern
durch Überspritzen
einzubetten,
- b) Herstellung der Schale des Schuhs, indem das Verstärkungselement
eingebettet wird,
- c) Wiedergewinnung der beim vorhergehenden Schritt anfallenden
Verluste, ohne die Verstärkungen
vom Rest der Schale weder zu unterscheiden noch zu trennen, um Teile
des Schuhs zu fertigen.
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Diese
Wiedergewinnung kann durch einen ersten Unterschritt zur Zerkleinerung
der Verluststücke
und einen zweiten Unterschritt erfolgen, bei dem die erhaltenen
Granulate dem übrigen,
zum Herstellen der Schuhe verwendeten Kunststoffmaterial zugefügt werden,
das z. B. zur Herstellung der Schale der Schuhe bestimmt ist. Bei
diesem Verfahren gibt es keine Materialverluste mehr, weil alles
wiedergewonnen und zur Herstellung von Sportschuhen verwendet wird.
Dieser Schritt c) verein facht und verbessert also wesentlich den
Nutzeffekt des Verfahrens zur Herstellung von Sportschuhen.
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Die
beim Schritt a) anfallenden Verluste können auch wiedergewonnen werden,
um künftige
Verstärkungselemente
für Sportschuhe
zu bilden.
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Andererseits
wird das Verfahren zum Wiederverwerten eines solchen Sportschuhs
auch wesentlich vereinfacht, da es den folgenden Hauptschritt umfasst:
- – Zerkleinerung
des Unterteils des Schuhs, ohne die Verstärkungselemente vom Rest der
Schale weder zu unterscheiden noch zu trennen.
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Das
Prinzip der Erfindung ist mit allen Sportschuhtypen verträglich, wie
Schi-, Schlitt- und Snowboardschuhen, egal, ob ihre Schale eine
ein- oder zweiteilige Verbindung eines steifen und eines nachgiebigen
Teils oder nur ein einziges Teil umfasst.