DE69906562T2

DE69906562T2 - An der fussform anpassbare schuheinlage

Info

Publication number: DE69906562T2
Application number: DE69906562T
Authority: DE
Inventors: A. Dean ERSFELD; E. Richard ANDERSON; L. Michael RUEGSEGGER; T. Kelly MCGURRAN; A. Richard MALLO
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2019-10-30
Also published as: EP1124461A1; EP1124461B1; US6280815B1; WO2000025616A1; JP2002528207A; DE69906562D1; AU1710200A; CA2346418A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf kundenspezifisch formbare Schuheinlagen.
Eine breite Vielfalt von konfektionierten Schuheinlagen ist derzeit erhältlich, die zur Anpassung an eine Anzahl von Fußbedingungen beitragen sollen, oder um biomechanische Parameter anzupassen, die Fuß-, Bein- und Rückenschmerzen während des Schnellgehens und Laufens beeinflussen. Konfektionierte Schuheinlagen, die in vorgefertigten Formen und Größen verfügbar sind, sollen eine oder mehrere der folgenden Funktionen erfüllen: Dämpfen der Ferse, längliche Unterstützung des bogenförmigen Fußunterbereichs (Fußgewölbe), Aufnahme von Extraraum im Schuh und Absorption von Gerüchen. Obwohl konfektionierte Schuheinlagen oft zweckmäßig sind (sie können einfach in den Schuh gelegt werden und unmittelbar verwendet werden), fehlt ihnen die kundenespezifische Anpassung und sie erfüllen nicht immer die kundenspezifische Funktion.
US-A-5,095,570 offenbart z. B. ein Verfahren und eine Apparatur zur Herstellung einer Innensohle für einen Fuß. Die Innensohle umfasst eine konformierbare Substrat-Schicht, die mit einem härtbaren Harz imprägniert ist, das nach der Einwirkung eines Aktivators härtet, wobei ein Innensohlenrahmen alle Seiten der Substrat-Schicht umgibt. Der Aktivator zur Initiierung der Härtung des Harzes wird in die Innensohle durch eine Spritze eingespritzt oder ist bereits in einem Behälter enthalten, der innerhalb des Innensohlenrahmens angeordnet ist. Im letzteren Fall weist der Behälter wenigstens eine Öffnung auf, um den Aktivator freizusetzen. Die Öffnung kann hergestellt werden oder außerhalb der Innensohle geöffnet werden.
Gemäß US-A-5,203,793 wird in einem Schuhwerk-Artikel eine konformierbare Vorrichtung verwendet, die ein konformierbares Material enthält, das im Wesentli chen ein fluides Material umfasst, das ein elastisches Material, welches im Wesentlichen ein festes Material umfasst, nach einer Arbeitszeit bildet, um die Anpassung, den Komfort, den Sitz, die Stabilität, die Polsterung und die Stoßabsorption des Gegenstandes zu verbessern. Das konformierbare Material ist in einer Kammer von geeigneten Konfigurationen enthalten. Zusätzlich dazu kann ein Schaummaterial einer geeigneten Form, die im allgemeinen einem Teil der Anatomie des Trägers angepasst ist, zusammen mit dem konformierbaren Material sowie ein Hohlraum, der ein Gas enthält, verwendet werden.
Kundenspezifische Schuheinlagen, die direkt einem Schuh eines Individuums angepasst sein sollen, existieren auch. Eine solche Einlage besteht aus einer Blase, die so geformt ist, dass sie in einen Schuh passt und ein mit Wasser schäumbares Harz enthält. Wenn Wasser in die Blase injiziert wird, verschäumt das Harz, wordurch die Blase an den Fuß angepasst wird. Unglücklicherweise ist die Bildung dieser Einlage unzweckmäßig und ihr mangelt es auch an inhärente Porosität. Das Fehlen von Porosität kann verursachen, dass sich die Einlage schwitzig und unbequem anfühlt. Eine andere Einlage besteht aus einem Gel, das in Membranschichten enthalten ist. Wenn Druck gegen die Einlage ausgeübt wird, bewegt sich das Gel, um die Form dem Fuße anzupassen. Dieser Einlage mangelt es ebenfalls an Porosität. Noch eine andere Einlage besteht aus einer Reihe von Blasen, in die Luft gepumpt wird, um eine Abstützung unter dem Schuh zu erreichen. Unglücklicherweise fehlt dieser Einlage eine echte kundenspezifische Anpassung und auch Porosität.
Alternativ dazu sind vom Fachmann mit der Hand gefertigte Schuheinlagen erhältlich, die an den Fuß eines Individuums kundenspezifisch angepasst sind. Diese Einlagen werden typischerweise durch einen Fachmann konstruiert, um eine zusätzliche Funktionalität bereitzustellen, einschließlich Fersenpolster-Eindämmung, seitliches Stützen des Fußgewölbes, ein wirksameres längliches Stützen des Fußgewölbes und eine Korrektur abnormaler Biomechanik wie Ein- und Auswärtsdrehung. Diese fachmännisch mit der Hand gefertigten, kundenspezifischen Schuheinlagen können kostspielig sein. Bisherige kundenspezifisch geformte Schuheinlagen werden typischerweise folgendermaßen hergestellt: (i) Herstellung einer Form des Fußes, z. B. mit Gips; (ii) Bildung der Schuheinlage-Komponenten des Kunden in der Form, z. B. durch Thermoformen; und danach (iii) maschinelle Bearbeitung der Konstruktion, um sie dem Schuh anzupassen. Insgesamt können alle diese Schritte Tage bis Wochen bis zur Vervollständigung dauern.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kundenspezifisch formbare, vorzugsweise poröse Schuheinlage bereitzustellen, die sich leicht und preisgünstig gemäß dem Kundenbedarf herstellen lässt.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine kundenspezifisch formbare Schuheinlage gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf einzelne Ausführungsformen der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung stellt eine leicht zu verwendende Schuheinlage bereit, die kundenspezifisch gemäß der Form des Fußes geformt wird und permanent die Form des Fußes beibehält, für den sie verwendet wird. Der im folgenden verwendete Ausdruck "Schuheinlage" soll Einlagen aller Formen von Schuhen umfassen, beispielsweise Schuhe von Fußgängern und Sportschuhe und Stiefel aller Art (z. B. Arbeitsstiefel und Skischuhe) usw. In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die kundenspezifisch geformte Schuheinlage auch eine Komponente, die einen kühlenden Effekt bereitstellt, um die Wärmebildung in dem Schuh zu beseitigen (z. B. Wärmebildung, die durch den R-Wert des Schuhs und/oder der Einlage oder durch Wärme aus der Umgebung verursacht wird). Der Kühleffekt kann während des Härtens des Harzes und während der Verwendung der Schuheinlage des Kunden eintreten.
Die Erfindung wird ferner unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt, in denen 1a eine Draufsicht einer kundenspezifisch formbaren Schuheinlage der vorliegenden Erfindung ist;
1b eine Draufsicht einer kundenspezifisch formbaren Schuheinlage der vorliegenden Erfindung ist;
2a eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer kundenspezi fisch formbaren Schuheinlage der vorliegenden Erfindung ist;
2b eine zusammengefügte kundenspezifisch formbare Schuheinlage der vorliegenden Erfindung ist;
3 eine perspektivische Ansicht einer kundenspezifisch formbaren Schuheinlage der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine Querschnittsansicht einer kundenspezifisch formbaren Schuheinlage der vorliegenden Erfindung ist, und
5a eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer kundenspezifisch formbaren Schuheinlage der vorliegenden Erfindung ist;
5b eine zusammengefügte kundenspezifisch formbare Schuheinlage der vorliegenden Erfindung ist;
5c eine Querschnittsansicht einer kundenspezifisch formbaren Schuheinlage von 5b ist, die entlang der Linie 5c-5c angefertigt wurde; 5d eine zusammengefügte und kundenspezifisch angepasste Schuheinlage ist, nachdem sie gemäß dem Fuß und Schuh eines Anwenders geformt wurde.
Die Figuren sind idealisiert, nicht maßstabsgetreu und sollen nur der Veranschaulichung dienen und nicht einschränkend sein.
Geeignete Substrat-Schichten bestehen aus einem oder mehreren konformierbaren, vorzugsweise porösen Materialien, die Schäume (z. B. offenzelliger Schaum) und/oder Textilerzeugnisse (z. B. gestrickte, gewebte Textilerzeugnisse oder Faservliese) einschließen können. Geeignete Textilerzeugnisse umfassen Fasern solcher Materialien wie Glas, Polyester, Polyethylen, Polypropylen, Polyurethan und Baumwolle. Bevorzugte konformierbare poröse Substrat-Schichten (oft als "Substrat-Schicht" bezeichnet) schließen die folgenden ein: offenzelliger Schaum, offenzelliger Schaum, der zu Glasfasergewirk flammgebondet wurde (wie in US-A-4,683,877 beschrieben wurde) und eine dreidimensionale Spacer-Wirkware, bei der zwei Textilerzeugnis-Oberflächen durch ein Monofilament-Spacergarn auseinandergehalten werden.
Eine Anzahl von offenzelligen Schäumen ist zur Verwendung als Substrat-Schicht geeignet, wie Polyurethanschäume auf Polyether- oder Polyesterbasis. Vorzugs weise ist die Porosität der Substrat-Schicht derartig, dass sie in ausreichendem Maße mit Harz durchtränkt werden kann, um eine befriedigende, kundenspezifisch formbare Schuheinlage bereitzustellen. Der offenzellige Schaum hat vorzugsweise etwa 10 bis 50 Poren pro cm (d. h. etwa 30 bis 120 Poren pro inch), mehr bevorzugt etwa 20 bis 40 Poren/cm. Der hierin verwendete Ausdruck "Poren/cm" bezieht sich auf die durchschnittliche Anzahl an Poren in einem linearen Zentimeter einer Schaumplatte. Die Anzahl der Poren pro linearen Zentimeter kann durch eine Vielzahl von Methoden bestimmt werden, die dem Fachmann bekannt sind. Diese Methoden schließen z. B. mikrophotographische Mittel oder das Messen der Beständigkeit des Schaums gegenüber einem Luftstrom oder einem Druckunterschied ein. Solche Messungen können verwendet werden, um die durchschnittliche Anzahl der Poren pro Längeneinheit in dem Schaum zu berechnen.
Wenn die Anzahl der Poren pro cm unterhalb von etwa 10 abfällt, kann der Schaum für eine Verwendung als Substrat-Schicht zu grob oder zu rau werden. Typischerweise enthalten solche Schäume keine ausreichende Menge an Harz, wodurch sie möglicherweise dabei versagen, (1) der mit Harz imprägnierten Substrat-Schicht die notwendige Festigkeit bereitzustellen oder (2) die erwünschte Anpassung an den Fuß des Anwenders beizubehalten. Der Wert der maximalen Anzahl von Poren pro cm wird typischerweise durch die Fähigkeit zum Durchtränken des Schaums mit einer ausreichden Menge an Harz bestimmt, um ausreichende Eigenschaften zur Verwendung als Substrat-Schicht bereitzustellen.
Der zur Verwendung als Substrat-Schicht brauchbar Schaum hat vorzugsweise eine Dichte im Bereich von etwa 0,02 bis 0,15 g/cm³ und mehr bevorzugt zwischen etwa 0,02 und 0,07 g/cm³. Schaumplatten mit Dichten von mehr als etwa 0,15 g/cm³ schließen oft die Fähigkeit aus, den Schaum in dem notwendigen Maße mit Harz zu durchtränken, um eine Beibehaltung der Form des Fuß des Anwenders nach der Aktivierung und nach dem Härten zu ermöglichen.
Geeignete Schäume zur Verwendung als Substrat-Schicht haben eine Eindruckkraft-Deflektion (IFD) zwischen etwa 0,96 kPa (20 Ibf./ft.²) bis 4,8 kPa (100 Ibf./ft.²), vorzugsweise zwischen etwa 1,9 kPa (40 Ibf./ft.²) bis 3,8 kPa (80 Ibf./ft.²). Der IFD-Wert kann durch Bestimmung der Kraft gemessen werden, die notwendig ist, um eine 10,2 cm dicke 61 cm × 61 m Schaumplatte unter Verwendung eines Presskolbens mit einem Durchmesser von etwa 10 cm auf 75% ihrer ursprünglichen Dicke zusammenzupressen.
Beispiele geeigneter im Handel erhältlicher Schäume zur Verwendung als Substrat-Schicht schließen solche ein, die die Handelsbezeichnungen E-100, E-150, E-290, P-60, P-80 und P-100 haben, die alle im Handel vom Illbruck USA, Minneapolis, MN erhältlich sind. Andere geeignete Schäume schließen die Handelsbezeichnungen 17450 und 17230 ein, die beide im Handel von Federal Foam Technologies, Inc., Ellsworth, WI erhältlich sind. Ein derzeit bevorzugten Schaum zur Verwendung als Substrat-Schicht schließt die Handelsbezeichnung 8800 von Technifoam, Inc., Minneapolis, MN, ein.
Die Maße der Substrat-Schicht hängen von der Größe der Schuheinlage ab, die wiederum von der Größe des Fußes des Anwenders abhängt. Im allgemeinen ist die wichtigere Größe die Dicke der Substrat-Schicht, d. h. der Abstand (die Abstände) zwischen der Hauptfläche, die dem Fuß am nähesten ist, und der dazu gegenüberliegenden Fläche. Die anderen Größen der Substrat-Schicht (z. B. solche, die durch die Fläche des Fußes, die gestützt und/oder gepolstert werden soll, bestimmt sind) können variieren, so wie es erwünscht ist. Vorzugsweise hat die Substrat-Schicht eine Dicke zwischen etwa 0,2 cm und 3 cm und mehr bevorzugt zwischen etwa 0,5 und 2,0 cm. Die Substrat-Schicht braucht nicht von gleichmäßiger Dicke zu sein, insbesondere in Situationen, wo z. B. ein Teil des Fußes wie das Fußgewölbe eine zusätzliche Unterstützung oder Polsterung benötigt.
Wenigstens ein Teil der konformierbaren porösen Substrat-Schicht ist mit einem lagerstabilen härtbaren Harz imprägniert. Verschiene harzimprägnierte Substrat-Schichten können in Kombination miteinander verwendet werden, um den Kompressionswiderstand und die Dicke in speziellen Bereichen der kundenspezifisch geformten Schuheinlage zu erhöhen oder zu variieren. Alternativ dazu kann die Variation erreicht werden, indem man eine anfänglich dicke Substrat-Schicht kontouriert oder formt und die kontourierte Substrat-Schicht mir einem oder mehreren Harzen beschichtet, die bewirken können, dass das Substrat die Form des Fußes beibehält. Die Substrat-Schicht kann allein oder in Kombination mit anderen Materialien verwendet werden, um z. B. ihre Dicke zu variieren, um eine zusätzliche Festigkeit und/oder Haltbarkeit bereitzustellen oder um ihre Dichte im ausgedehnteren Maße zu variieren, usw. Die anderen Materialien können z. B. harzimprägnierte Maschenwaren oder harzimprägnierte Schaumplatten-Materialien einschließen, wobei man z. B. einen anderen Schaum und/oder ein unterschiedliches Harz verwendet, um solche unterschiedlichen Eigenschaften bereitzustellen. Die anderen Materialien können auch Kunststoffe, Leder, Metall und dergleichen einschließen und können vor, während oder nach dem Abbinden oder Aushärten der harzimprägnierten Substrat-Schicht angewendet werden. Vorzugsweise sind die anderen Materialien von einem Typ, der sich selbst an die Substrat-Schichten bindet, wenn dieselben gehärtet werden, und zwar mittels inhärenter Klebstoffeigenschaften des verwendeten härtbaren Harzes.
Mehr als ein härtbares Harz kann auf die flexible poröse Substrat-Schicht aufgetragen werden, um den Kompressionswiderstand der erfindungsgemäßen, kundenspezifisch geformten Schuheinlage in speziellen Bereichen zu variieren. Z. B. kann ein weiches, biegsames (nach dem Härten) Harz auf einen Teil der Substrat-Schicht aufgetragen werden, und ein halbsteifes (nach dem Härten) Harz kann auf andere Teile der Substrat-Schicht aufgetragen werden.
Der Kompressionswiderstand einer gehärteten harzimprägnierten (alternativ als "beschichtet" bezeichnet) Substrat-Schicht kann wie folgt definiert werden. Man legt ein Last von etwa 1,05 kg/cm² mit einer Geschwindigkeit von 127 cm/min auf eine Substratprobe mit bekannter Ausgangsdicke. Man misst die Dicke der Substrat-Schicht nach der Kompression. Der Kompressionswiderstand ist das Verhältnis der Dicke nach der Kompression zu der anfänglichen Dicke. Das Verhältnis wird mit 100 multipliziert, um einen Prozentwert zu erhalten.
Weiche (nach dem Härten) Harze ermöglichen ein Komprimieren des Substrats von vorzugsweise etwa 25 bis 90%, mehr bevorzugt von etwa 35 bis 75%. Halbsteife Harze (nach dem Härten) ermöglichen ein Komprimieren des Substrats von vorzugsweise etwa 9 bis 25%, mehr bevorzugt von etwa 10 bis 15%. Diese Kompressionswiderstandswerte sind für eine Substrat-Schicht aus offenzelligem Schaum vor dem Imprägnieren mit einem Harz mit einem IFD von etwa 0,96 bis 4,8 kPa.
Geeignete lagerstabile, härtbare Harze zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung schließen wasserhärtbare Harze, Thermoplaste oder Harze auf wässriger Basis ein. Ein bevorzugtes Harz ist ein mit Wasser härtbares Isocyanat-funktionelles Polyurethan-Prepolymerharz. Solche Harze werden in US-A-4,667,661, US-A-5,354,259, US-A-5,423,785, US-A-5,540,652, US-A-5,716,661 und US-A-5,744,528 beschrieben.
Um das erwünschte weiche, biegsame (nach dem Härten) Harz oder das halbsteife (nach dem Härten) Harz in der gehärteten Substrat-Schicht zu erhalten, ist der Fachmann darum bemüht, ein geeignetes Polyol und ein geeignetes Polyisocyanat auszuwählen, um das bevorzugte Polyurethan-Prepolymerharz zu bilden. Die Auswahl des Polyols kann von dem durchschnittlichen Hydroxyl-Äquivalentgewicht abhängen, d. h. der durchschnittlichen Molmasse des Polyols (der Polyole), dividiert durch die durchschnittliche Anzahl der reaktiven Hydroxyl (OH)-Gruppen pro mol Polyol (Polyole). Typischerweise beträgt für das halbsteife (nach dem Härten) Harz, das durchschnittliche Hydroxyl-Äquivalentgewicht des Polyols oder der Polyol-Mischung vorzugsweise zwischen etwa 400 und 800 g, mehr bevorzugt zwischen etwa 450 und 550 g. Typischerweise beträgt für das weiche (nach dem Härten) Harz, das durchschnittliche Hydroxyl-Äquivalentgewicht des Polyols oder der Polyol-Mischung vorzugsweise zwischen etwa 800 und 2400 g, mehr bevorzugt zwischen etwa 1000 und 1500 g.
Geeignete Polyole zur Verwendung in dem Prepolymerharz schließen folgende ein: Polyalkylenether, die sich von der Kondensation von Alkylenoxiden ableiten (wie solche, die im Handel von ARCO Chemicall Co., Newtown Square, PA unter dem Handelsnamen POLYOL PPG erhältlich sind und solche die im Handel von BASF Wyandotte Corp. unter dem Handelsnamen PLURACOL erhältlich sind), Polytetramethylenetherglycole (wie die POLYMEG-Polyole, die im Handel von Quaker Oats Co. erhältlich sind), Polycaprolactonpolyole (wie die NIAX PCP Reihe von Polyolen, die von Union Carbide erhältlich sind) und Polyesterpolyole (Hydroxyl-terminierte Polyester, die durch die Veresterung von Dicarbonsäuren und Diolen erhältlich sind) wie die RUCOFLEX-Polyole, die von Ruco Division der Hooker Chemicals Company erhältlich sind.
Beispiele brauchbarer im Handel erhältlicher Polyole schließen die folgenden ein: (1) Polypropylenglycole, wie die Handelsbezeichnungen PPG 725, PPG 1025, PPG 2025 und PPG 3025, alle von ARCO Chemical Company, (2) Polypropylentriole, wie die Handelsbezeichnungen LHT 42 und LHT 28, die von Dow Chemical, Midland, MI erhältlich sind; und (3) Tetrole wie die Handelsbezeichnung TETRONIC 1501, die von BASF Wyandotte Corp., Parssippany, NJ erhältlich sind.
Vorzugsweise sind die verwendeten Polyole von Urethan-Qualität. Der hierin verwendete Ausdruck "Urethan-Qualität" bezieht sich auf Polyole mit einem Reinheitsgrad, der für die Polyurethan Produktion geeignet ist, wie z. B. in Anhang B von Polyurethanes – Chemistry and Technology, J.H. Saunders und K.C. Frisch, Herausg., Publishing Co., Huntington, N.Y. (1978) beschrieben wird.
Es ist jedoch klar, dass der Ausdruck "Polyol" auch tatsächlich jede funktionelle Verbindung einschließt, die aktiven Wasserstoff gemäß dem wohlbekannten Zerevitinov-Test aufweist, wie z. B. in "Chemistry of Organic Compounds von Carl R. Noller. Kapitel 6, S. 121–122 (1957) beschrieben wird. Somit könnten z. B. Thiole und Polyamine auch als Polyole in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. In solchen Fällen sollte das Verhältnis von NCO zu aktivem Wasserstoff von Polyisocyanat zu der Verbindung mit aktivem Wasserstoff, die zur Bildung des Polythiocarbamats, Polyharnstoffs oder eines anderen Polymers verwendet werden, in die gleichen Bereiche fallen, wie nachstehend für die NCO:OH-Verhältnisse offenbart wird.
In der vorliegenden Erfindung sollte auch bei der Auswahl des Isocyanat-Äquivalentgewichts des Prepolymers sorgfältig verfahren werden, das im allgemeinen als Gramm Prepolymer (d. h. Polyol und Isocyanat) pro NCO-Gruppe in dem Prepolymer definiert ist. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, dass für ein weiches (nach dem Härten) Harz das Isocyanat-Äquivalentgewicht vorzugsweise etwa 600 bis 2300 g, mehr bevorzugt etwa 700 bis 1500 g Prepolymer pro NCO-Gruppe beträgt. Für ein halbsteifes (nach dem Härten) Harz ist das Isocyanat-Äquivalentgewicht vorzugsweise etwa 350 bis 600 g, mehr bevorzugt etwa 400 bis 500 g Prepolymer pro NCO-Gruppe.
Beispiele von Isocyanaten, die zur Herstellung von Polyisocyanaten verwendet werden, welche für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignet sind, werden z. B. in US-A-4,376,438, US-A-4,433,680 und US-A-4,502,479 offenbart. Isocyanate, die derzeit bevorzugt werden, schließen die folgenden ein: 2,4'-Diphenylmethaniisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, Mischungen dieser Isomere zusammen mit möglichst kleinen Mengen an 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat (das letztere ist typisch für im Handel erhältliche Diphenylmethandiisocyanate) und aromatische Polyisocyanate und deren Mischungen, wie solche, die aus der Phosgenierung des Kondensationsprodukts von Anilin und Formaldehyd stammen. Derzeit wird es bevorzugt, ein Isocyanat zu verwenden, das eine geringe Flüchtigkeit aufweist, wie Diphenylmethandiisocyanat, und kein flüchtigeres Material wie Toluoldiisocyanat. Im Handel erhältliche Isocyanat-Ausgangsmaterialien schließen die folgenden ein: (1) ISONATE 2143L, im Handel von Dow Chemical, La Porte, TX erhältlich, das eine Mischung von Isocyanat-Verbindungen sein soll, die etwa 73 Gew.-% Diphenylmethandiisocyanat enthält, (2) MONDUR MRS-10, im Handel von Mobay Chemical Corp., New Martinsville, WV erhältlich, und (3) PAPI, ein polyaromatisches Polyisocyanat, das von Dow Chemical, Midland, MI erhältlich ist.
Das NCO:OH-Verhältnis der Komponenten des Prepolymerharzes ist vorzugsweise etwa 2 : 1 bis 8 : 1 und mehr bevorzugt etwa 2,5 : 1 bis 4 : 1. Es wurde gefunden, dass NCO:OH-Verhältnisse, die geringer als 2 : 1 sind, nicht genügend überschüssige Isocyanatgruppen bereitstellen, um eine angemessene Vernetzung des Harzes während der Härtung zu erreichen, während NCO:ON-Verhältnisse von größer als etwa 8 : 1 oft eine unerwünschte Steifigkeit und/oder Sprödigkeit erzeugen. Höhere NCO:OH-Verhältnisse, d. h. die sich etwa 8 : 1 annähern, wäre im allgemeinen bei Polyolen nützlich, die höhere Hydroxyl-Äquivalentgewichte haben.
Besonders bevorzugte Harz-Komponenten zur Verwendung in der Substrat-Schicht schließen die folgenden ein: ein Isocyanat mit der Handelsbezeichnung ISONATE 2143L und Polypropylenoxidpolyole mit den Handelsbezeichnungen LHT-42 und PPG-1025. Um die Lagerbeständigkeit einer harzimprägnierten, kundenspezifisch formbaren Schuheinlage zu verlängern, wird es bevorzugt, etwa 0,02 bis 0,1 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht des Prepolymerharzes) Benzoylchlorid und/oder einen anderen geeigneten Stabilisator (z. B. ein Antioxidationsmittel wie butyliertes Hydroxytoluol in einer Menge von etwa 0,05 bis 0,25 Gew.-%) in dem Prepolymerharz einzuschließen.
Die Harzsysteme der vorliegenden Erfindung enthalten vorzugsweise einen Katalysator, um die Abbindezeit und die Härtungszeit des Harzes zu steuern. Der Ausdruck "Harzsystem", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf das Prepolymerharz selbst, d. h. die Kombination von Polyol und Isocyanat, sowie alle anderen Inhaltsstoffe (z. B. Katalysator (Katalysatoren), Stabilisator (Stabilisatoren), Weichmacher (mehrere Weichmacher), Antioxidationsmittel (mehrere Antioxidationsmittel) und dergleichen), die zu dem Prepolymerharz gegeben werden, oder auf entweder die Polyol- oder die Isocyanat-Komponenten derselben, vor deren Durchtränken oder gleichzeitig mit deren Durchtränken mit dem Schaum, der als Substrat-Schicht brauchbar ist. Der Ausdruck "Abbindezeit", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf die Zeitspanne, die für eine aktivierte Schuheinlage notwendig ist, ihre angepasste Form beizubehalten. Nach der Abbindezeit kann die Schuheinlage vom Fuß des Anwenders entfernt werden, während sie weiterhin härtet. Der Ausdruck "Härtungszeit", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf die Zeitspanne, die notwendig ist, um das Harz zu dem vollständigsten Zustand zu vernetzen, zu dem es unter den ausgewählten Bedingungen vernetzt werden kann.
Während der Abbindezeit sollte die aktivierte Schuheinlage eine Wärmebildung aufweisen, die zur Verwendung in Apposition zu einem Körperteil eines Säugers kompatibel ist, vorzugsweise z. B. eine Wärmebildung von weniger als etwa 43°C (109°F) und mehr bevorzugt von weniger als eta 40°C (104°F). Das Harzsystem der vorliegenden Erfindung kann durch eine Vielfalt von Arten eingestellt werden, um eine geeignete Wärmebildung während der Härtung zu erhalten, z. B. durch Reduktion der Harzzugabemenge, Erhöhen des Isocyanat-Äquivalentgewichts des Prepolymerharzes, Reduktion des NCO:OH-Verhältnisses, Verwendung von Mikrokapseln, die ein Material enthalten, das bei einer erwünschten maximalen Temperatur schmilzt, Einstellen der Menge des in dem härtbaren Harz vorliegenden Katalysators nach Bedarf und Kombinationen derselben.
Um geeignete kundenspezifisch formbare Schuheinlagen gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen, wird eine Abbindezeit von weniger als etwa 10 Minuten nach der Aktivierung des Harzes durch Einwirkung von Wasser bevorzugt, wobei die mehr bevorzugte Abbindezeit weniger als etwa 5 Minuten ist. Häufig können Abbindezeiten im Bereich von etwa 4 Minuten oder sogar 3 Minuten oder etwa .2 Minuten erreicht werden. Geeignete Katalysatoren können zum Feuchtigkeitshärten von wasseraktivierten Prepolymerharzen ausgewählt werden. Z. B. können tertiäre Amine wie 2,2'-Dimorpholinodiethylether (DMDEE), die in US-A-4,433,680 beschrieben werden, und 2,2'-Dimorpholinyldialkylether wie 4-[2-[1-Methyl-2-(4-morpholinyl)ethoxy]ethyl]morpholin (MEMPE), die in US-A-4,705,840 beschrieben werden, in Mengen im Bereich von etwa 0,5 Gew.-% bis 7 Gew.-% und vorzugsweise von etwa 2 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Prepolymerharzes, verwendet werden.
Weichmacher können in das härtbare Harz eingefügt werden und werden vorzugsweise in das härtbare Harz eingefügt, um die Elastizität des gehärteten Substrats in der Schuheinlage im Verlaufe der Zeit beizubehalten. Ein Weichmacher wie Butylbenzylphthalat (z. B. im Handel unter dem Handelsnamen SANTICIZER 160 von Monsanto Company, St. Louis, MO erhältlich) kann in einer Menge von etwa 1 Gew.-% bis 20 Gew.-‰, bezogen auf das Hewicht des Prepolymerharzes, zu dem Harzsystem gegeben werden. Eine bevorzugte Menge dieses Weichmachers liegt zwischen etwa 8 Gew.-% und 12 Gew.-%. Die Verwendung eines Weichmachers wird besonders bevorzugt, um Harze herzustellen, die NCO:OH-Verhältnisse haben, welche sich etwa 8 : 1 annähern. Harze mit einem NCO:OH-Verhältnis von größer als etwa 4 : 1 sind häufig steif und/oder spröde, wenn sie ohne Weichmacher verwendet werden.
Vorzugsweise wird das poröse Substrat mit dem verwendeten Harzsystem auf lösungsmittelfreie Art durchtränkt, d. h. ohne Verwendung von Lösungsmitteln wie organischen Lösungsmitteln, z. B. Methylenchlorid und dergleichen. Im allgemeinen kann das poröse Substrat mit Harzen einer Viskosität von etwa 100 Ns/m² (100,000 cP) oder weniger ohne Verwendung von Lösungsmitteln durch bekannte Methoden durchtränkt werden, z. B. durch manuelles Pressen oder anderweitiges Manipulieren des Harzsystems in das Substrat.
Im allgemeinen kann ein poröses Substrat auch mit Harzsystemen mit höheren Viskositäten, d. h. größer als etwa 100 Ns/m² (100,000 cP), ohne Verwendung von Lösungsmitteln durchtränkt werden, z. B. in der Weise, die in US-A-4,888,225 beschrieben wird, wobei die Polyol- und Isocyanat-Komponenten des Prepolymerharzes unmittelbar vor dem Imprägnieren der Substrat-Schicht vermischt werden und in situ in der Substrat-Schicht umgesetzt werden, um das Prepolymerharz zu bilden.
Vorzugsweise werden die Substrat-Schichten der vorliegenden Erfindung mit Harzsystemen mit Beschichtungsgewichten von wenigstens etwa 60 Gew.-% des gesamten Materials, mehr bevorzugt von wenigstens etwa 70 Gew.-% und am meisten bevorzugt mit Beschichtungsgewichten von wenigstens etwa 80 Gew.-% imprägniert. Überraschenderweise kann das Prepolymerharz oft in die Substrat-Schicht der vorliegenden Erfindung so eingemischt werden, dass es so viel wie 85 Gew.-%, 90 Gew.-% und sogar 90 Gew.-% ausmacht, während noch eine geeignete Porosität, Elastizität und Anpassungsfähigkeit beibehalten wird, und zwar in Abhängigkeit von dem ausgewählten porösen Substrat und dem ausgewählten härtbaren Harz.
Die harzimprägnierte Substrat-Schicht der vorliegenden Erfindung und die kundenspezifisch formbaren Schuheinlagen, die die harzimprägnierte Substrat-Schicht enthalten, werden vorzugsweise in einer Kammer mit relativ niedrigen Feuchtigkeit hergestellt und in einem Wasserdampf-undurchlässigen Packet verschlossen. Dieses Paket wird kurz vor der Anwendung der kundenspezifisch formbaren Schuheinlage geöffnet.
Geeignete äußere Schichten schließen Materialien ein, die gegenüber dem härtbaren Harz undurchlässig sind, von denen jedoch wenigstens ein Teil luftdurchlässig und feuchtigkeitsdurchlässig (z. B. luft- und feuchtigkeitspermeabel oder für Luft und Feuchtigkeit zugänglich) ist. Dies verleiht dem Anwender einen gewissen Komfort, indem ein Entweichen von Feuchtigkeit vom Fuß ermöglicht wird. Wenn ein durch Feuchtigkeit härtbares Harz verwendet wird, ermöglicht es vorzugsweise die äußere Schicht, dass Wasser in die Substrat-Schicht gelangt, wodurch eine Härtung des Harzes und eine Beibehaltung der Form des Fußes und Schuhs der Substrat-Schicht bewirkt wird. Da die äußere Schicht gegenüber dem härtbaren Harz undurchlässig ist, verbleibt das Harz in der äußeren Schicht während der Lagerung und der Handhabung, wodurch ein In-Kontakt-Bringen mit den Kleidern und der Haut des Anwenders verhindert wird. In dem Fall, dass ein wasserhärtbares Harz verwendet wird, agiert die äußere Schicht als Filter, um die Harzteilchen zurückzuhalten, während ein Austreten des Wassers aus der Substrat-Schicht ermöglicht wird, wodurch ein Koaleszieren der Harzteilchen und ein Abbinden der Substrat-Schicht in der Form des Fußes und Schuhs bewirkt wird.
Die äußere Schicht kann durch verschiedene Mechanismen als Barriere für das härtbare Harz wirken. In einer Ausführungsform kann die äußere Schicht eine niedrige Oberflächenernergie im Verhältnis zu dem härtbaren Harz haben. Dies kann erreicht werden, indem man die äußere Schicht mit einer Fluorchemikalie oder einem Silicon beschichtet, oder indem man die Fasern, die zur Herstellung der äußeren Schicht verwendet werden, mit einer Fluorchemikalie oder einem Silicon behandelt (z. B. durch Oberflächenbeschichtung oder Vermischen der Fluorchemikalie oder des Silicons mit dem Fasermaterial während des Extrusionsoder Lösungsmittelspinnens). In einer anderen Ausführungsform kann die äußere Schicht als Barriere für das härtbare Harz wirken, indem man die Größe der Öffnungen begrenzt, durch die das Harz wandern muss. Zusätzlich dazu kann die Weglänge der Öffnungen aufgrund der Dicke der äußeren Schicht ausgedehnt werden, um das Harz zurückzuhalten. Weiterhin können einige dieser Bedingungen oder alle diese Bedingungen zusammen verwendet werden, um den Barriereeffekt für das Harz zu erreichen, während ein Strömen von Feuchtigkeit und Luft ermöglicht wird.
Geeignete Materialien der äußeren Schicht schließen spunlaced, spunbonded, geblasene Mikrofaser, nähgewirkte und vernadelte Faservliese ein. Fest gewirkte und gewebte Textilerzeugnisse und offenzellige Schäume können auch wirksam sein. Wenn ein feuchtigkeitshärtbares Harz in der Substrat-Schicht verwendet wird, schließen Fasern, aus denen diese Materialien hergestellt werden, vorzugsweise solche ein, die in ausreichendem Maße getrocknet werden können, um eine gute Lagerbeständigkeit bereitzustellen. Bevorzugte Materialien der äußeren Schicht sind ausreichend dünn, um eine Einschränkung des Platzes für den Fuß im Schuh zu vermeiden. Beispiele schließen die folgenden ein: (1) FC-280-behandeltes SONTARA 8000 und (2) ein geblasenes Polyurethan-Mikrofaservlies, das mit einem Polyestergarn nähgewirkt ist. Die Handelsbezeichnung FC-280 ist eine Fluorchemikalie, die von 3M Company, St. Paul, MN erhältlich ist, und die Handelsbezeichnung SONTARA 8000 ist ein Spunlaced-Polyesterfaservlies, erhältlich von Du Pont Company, Wilmington, DE.
Eine oder mehrere wahlweise Deckschichten können benachbart zu der äußeren Schicht hinzugefügt werden (auf entweder der Fuß- oder Schuhseite der Einlage oder beiden), um eine erhöhte Abriebbeständigkeit bereitzustellen. Eine vollkommen getrocknete Lederschicht könnte für diesen Zweck verwendet werden. Alternativ dazu kann eine haltbare Schaumschicht verwendet werden.
Um den Kühleffekt zu erreichen, wurde überraschenderweise gefunden, dass die Zugabe von Harnstoff-Formaldehyd-Mikrokapseln, die Octadecan enthalten, zu der feuchtigkeitshärtbaren, mit Polyurethanharz imprägnierten oder beschichteten, offenzelligen Schaumsubstrat-Schicht die Oberfläche der Schuheinlage im Kontakt mit dem Fuß bei einer kühleren Temperatur hielt als eine Schuhoberfläche im Kontakt mit dem Fuß ohne die vorliegende Schuheinlage oder mit der Einlagenoberfläche ohne Mikrokapseln im Kontakt mit dem Fuß. Vorzugsweise enthält das Polyurethanharz etwa 20 Gew.-% Harnstoff-Formaldehyd-Mikrokapseln, bezogen auf das Gesamtgewicht des Harzes. Es wird erwartet, dass ein zusätzlicher Kühleffekt erreicht werden kann, indem man die Mikrokapseln in der gesamten Substrat-Schicht verteilt und indem man mehr Mikrokapseln zufügt. Mikrokapseln, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, werden in US-A- 5,499,460 und US-A-5,366,801 offenbart.
Die vorliegende Erfindung stellt eine schnell und leicht formbare Schuheinlage bereit, die sich an die Form des Fußes und Schuhs anpasst, für die sie verwendet wird, die dann permanent diese Form beibehält, während sie eine längsseitige Unterstützung des Fußgewölbes, eine verbesserte Druckverteilung und/oder Kühlung bereitstellt.
1a zeigt eine Draufsicht einer kundenspezifisch formbaren Schuheinlage 20a. Die Schuheinlage 20a enthält (i) ein konformierbares, poröses Substrat 21 (durch einen Auschnitt gezeigt) (wobei wenigstens ein Teil desselben mit einem lagerstabilen härtbaren Harz imprägniert ist) und (ii) eine äußere Schicht 23, die für das härtbare Harz undurchlässig ist, wobei aber wenigstens ein Teil derselben für einen Aktivator durchlässig (z. B. zugänglich oder permeabel) ist und alle Seiten der Substrat-Schicht umgibt. Die Einlage kann gegebenenfalls ein Zeh-Teil 22a (wie gezeigt) einschließen, oder dieser Teil der Einlage kann weggelassen werden. In dieser Ausführungsform ist die Schuheinlage 20a im allgemeinen planar, bevor sie zu einem Fuß oder Schuh geformt wird.
1b ist eine Draufsicht einer kundenspezifisch formbaren Schuheinlage 20b der vorliegenden Erfindung. Die Einlage dieser Ausführungsform umfasst eine anpassbare poröse Substrat-Schicht, die wenigstens zwei härtbare Harze mit unterschiedlicher Steifigkeit aufweist. Ein erster Teil der Einlage 24 ist mit einem weichen härtbaren Harz imprägniert. Ein zweiter Teil der Einlage 26 ist mit einem halbsteifen härtbaren Harz imprägniert. Die Einlage kann gegebenenfalls ein Zeh-Teil 22b (wie gezeigt) einschließen, oder dieser Teil der Einlage kann weggelassen werden. In dieser Ausführungsform ist die Schuheinlage 20b im allgemeinen planar, bevor sie zu einem Fuß oder Schuh geformt wird.
2a ist eine perspektivische Expositionsdarstellung einer kundenspezifisch formbaren Schuheinlage der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt wird, umfasst die Einlage ein im allgemeinen planares Stück 31 (das gegebenenfalls ein Zeh-Teil 32 enthält) und ein kontouriertes Fersenstück 34. Das planare Stück 31 umfasst ein härtbares Harz. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das härtbare Harz ein weiches Harz. Das kontourierte Fersenstück 34 ist vorgeformt, um sich allgemein an einen durchschnittlichen Fuß anzupassen, und umfasst ein härtbares Harz. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das härtbare Harz ein halbsteifes Harz. 2b ist eine zusammengefügte kundenspezifisch formbare Schuheinlage der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist das planare Stück 31 an dem kontourierten Fersenstück 34 befestigt. Das Befestigen von Stücken kann durch irgendein geeignetes Bondingverfahren erfolgen, z. B. durch Leime, Klebstoffe, thermische Bondingtechnik, Annähen usw. Die Stücke können auch zusammengefügt oder zusammengehalten werden, indem man sie mit einer geeigneten äußeren Schicht (nicht gezeigt) umgibt.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer vorher kontourierten, kundenspezifisch formbaren Schuheinlage 40 der vorliegenden Erfindung. Die Einlage dieser Ausführungsform umfasst ein kontouriertes Fersenteil 44 und umfasst gegebenenfalls ein planares Zeh-Teil 42. In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Einlage ein anpassbare, posröse Substrat-Schicht, die wenigstens zwei härtbare Harze mit unterschiedlicher Steifigkeit aufweist. Ein erster Teil der Einlage 46 ist mit einem weichen härtbaren Harz imprägniert. Ein zweiter Teil der Einlage 48, der im allgemeinen einen Bereich um die Ferse des Fußes herum definiert, ist mit einem halbsteifen härtbaren Harz imprägniert.
4 ist eine Querschnittsansicht einer kundenspezifisch formbaren Schuheinlage 50 der vorliegenden Erfindung. Die Einlage umfasst (i) eine anpassbare poröse Substrat-Schicht 52 (wobei wenigstens ein Teil derselben mit einem lagerstabilen härtbaren Harz imprägniert ist) und (ii) eine äußere Schicht (54 und 56), die für das härtbare Harz undurchlässig ist, wobei aber wenigstens ein Teil derselben für einen Aktivator durchlässig (z. B. zugänglich oder permeabel) ist und alle Seiten der Substrat-Schicht umgibt. Wie gezeigt wird, kann die äußere Schicht zwei separate Schichten (die gegebenenfalls unterschiedliche Materialien umfassen) umfassen, die an den Rändern der Einlage verbunden sind. Alternativ dazu kann die äußere Schicht ein einziges Material umfassen.
5a ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer kundenspezifisch formbaren Schuheinlage 60 der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform umfasst die Einlage eine obere Schicht 62 (die mit wahlweisem Zeh-Teil 63 gezeigt wird), eine mittlere vorher kontourierte, anpassbare, poröse Substrat-Schicht 64 (bei der wenigstens ein Teil mit einem lagerstabilen härtbaren Harz imprägniert ist) und eine untere äußere Schicht 66. Die Schichten 62 und 66 sind gegenüber dem härtbaren Harz undurchlässig, aber wenigstens ein Teil der Schichten 62 und/oder 66 ist für einen Aktivator durchlässig (z. B. zugänglich oder permeabel). In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die obere Schicht 62 eine zähe lederartige Schicht. 5b ist eine zusammengefügte kundenspezifisch formbare Schuheinlage 60 der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt wird, umgeben die obere Schicht 62 und die untere äußere Schicht 66 die Substrat-Schicht 64 (wie in 5b gezeigt wird). 5c ist ein Querschnitt der kundenspezifisch formbaren Schuheinlage von 5b, der entlang der Linien 5c-5c angefertigt wurde. 5d ist eine zusammengefügte und kundenspezifisch geformte Schuheinlage 60 der vorliegenden Erfindung, nachdem sie an den Fuß und Schuh eines Anwenders angepast wurde.
Beispiele
Beispiel 1
Ein Stück eines offenzelligen Polyetherpolyurethan-Schaums, der auf eine Größe von etwa 3/8" × 4" × 12" (0,95 cm × 10,2 cm × 30,4 cm) aus Platten (mit einer Dichte von etwa 22,4 bis 25,6 kg/m³ (1,4 bis 1,6 Ibm./ft³) ausgeschnitten wurde und ein IFD von etwa 2,1 kPa (44 Ibf/ft²) hat, erhältlich von Federal Foam Technologies Inc., Ellsworth, WI, USA, wurde mit einem weichen Harz beschichtet, indem man das Harz auf den Schaum goss und das Harz unter Handdruck in den Schaum einknetete. Es erfolgte ein ausreichendes Kneten, um eine gleichmäßige Verteilung des Harzes in dem Schaum zu erreichen. Ein Beschichtungsgewicht von 86 Gew.-% Harz, bezogen auf das kombinierte Gewicht von Harz und Schaum, wurde verwendet. Das weiche Harz wurde hergestellt, indem man die Komponenten vermischte, die nachstehend als Teil A-Gemisch und Teil B-Gemsich aufgeführt sind, und dann 35 g von A und 65 g von B unter sehr starkem Schütteln vereinigte.
Ein wie oben erwähnter offenzelliger Polyetherpolyurethan-Schaum wurde zu einer Scheibe eines Durchmessers von 10 cm (37/8") mit einer Dicke von 2,54 cm (1") in einem Mittelteil eines Durchmessers von 5,08 cm (2") geschnitten, das sich zu einer Dicke von Null am Außenumfang verjüngt. Die Schaumscheibe wurde mit einem halbsteifen Harz beschichtet, wobeo man das gleiche Verfahren und das gleiche Beschichtungsgewicht wie oben verwendete. Das halbsteife Harz wurde hergestellt, indem man die Komponenten vermischte, die nachstehend als Teil A-Gemisch und Teil B-Gemsich aufgeführt sind, und dann 49,3 g von Teil A und 50,7 g von Teil unter starkem Schütteln vereinigte.
Der mit dem weichen Harz imprägnierte Schaum wurde unter Verwendung eines Stanzwerkzeugs zu einer allgemeinen Fußform einer Größe von etwa 10 bis 11 geschnitten. Die mit halbsteifem Harz imprägnierte Schaumscheibe wurde in zwei Hälften geschnitten, wobei sich eine halbkreisförmige Form ergab, die mit dem mit weichem Harz imprägnierten Schaum in Fußform in seinem Gewölbebereich vereinigt wurde, wordurch eine Anordnung gebildet wurde.
Diese Anordnung wurde dann sandwichartig zwischen zwei Schichten eines mit 1% FC-280 behandelten SONTARA 800 Spunlaced-Polyesterfaservlieses angeordnet. Die Faservlies-Schichten wurden mit einem Heißschmelzkleber miteinander verbunden, und zwar unmittelbar nahe dem Umfang der Schaumanordnung, und getrimmt, wobei eine Randsaumbreite von etwa 0,48 cm (3/16") zurückbleibt. Die sich ergebende kundenspezifisch formbare Schuheinlage wurde in einem folienausgekleideten Beutel in einem Trockenraum verschlossen, in dem die oben beschriebene Beschichtung mit Harz erfolgte.
Beispiel 2
Eine Schaumanordnung wurde wie im Beispiel 1 hergestellt und dann sandwichartig zwischen zwei Schichten eines Textilerzeugnisses angeordnet, das durch Nähwirken eines in der Schmelze geblasenen Polyurethan-Faservlieses mit einem Polyestergarn (AB-9125 Nonwoven Center Bezeichnung) hergestellt wurde, wobei man das Verschluss-, Trimm- und Beutelverpackungsverfahren des Beispiels 1 verwendete.
Beispiel 3
Beispiel 1 wurde wiederholt, außer dass 7,8 g getrockneter (wenigstens 12 Stunden bei 80°C in einem Umluftofen) Harnstoff-Formaldehyd-Mikrokapseln, die Octadecan enthalten, gleichmäßig über die Oberfläche des mit weichem Harz beschichteten Schaums ausgebreitet wurden und in den Schaum mit Händedruck eingeknetet wurden, kurz bevor die Schaumteile zusammengefügt werden.
Beispiel 4
Eine kundenspezifisch formbare Schuheinlage wurde wie im Beispiel 2 hergestellt, wobei man 8,2 g getrocknete Harnstoff-Formaldehyd-Mikrokapseln, die Octadecan enthalten, wie im Beispiel 3 zugab.
Beispiel 5
Die in den Beispielen 1 bis 4 beschriebenen kundenspezifisch formbaren Schuheinlagen wurden durch die folgenden Schritte bewertet:

1) Man entfernt die Einlage aus dem Beutel, und dieselbe wir mit Wasser unter einem Leitungswasserstrom bei Raumtemperatur unter Pressen aktiviert, um Wasser in die flexible, poröse harzbeschichtete Substrat-Schicht zu pumpen.
2) Überschüssiges Wasser wird ausgepresst, das Wasser wird mit einem Tuch getrocknet, und die Schuheinlage wird in einem Schuh gelegt.
3) Bevor 1,5 Minuten vergangen sind, wird ein menschlicher Fuß in dem Schuh angeordnet, es wird ein Druck gemäß dem Gewicht des Fußes und des Beines in neutraler Position auf die Schuheinlage ausgeübt, wobei sich die Person in einer Sitzposition befindet.
4) Nach 3 bis 5 Minuten wird die Einlage entfernt und getrocknet.
5) Die Einlage wird erneut in den Schuh gelegt, und der Schuh wird mit der Einlage mehrere Stunden getragen.

Es wurde festgestellt, dass während der Handhabung der Einlage das Harz vollständig durch die äußere Schicht zurückgehalten wurde und kein Harz in die Hände des Anwenders übertragen wurde. Während des Tragens waren eine gute Unterstützung des Gewölbes und eine gute Polsterung offensichtlich.
Beispiel 6
Ein Temperaturvergleich wurde zwischen den Einlagen des Beispiels 1 und des Beispiels 3 durchgeführt. Unter Verwendung eines Thermoelements wurde die Temperatur unter dem Fußgewölbe einer Person in Schuhen gemessen, und es wurde gefunden, dass dieselbe etwa 27,9°C und 28,5°C (82,2°F und 83,3°F) für den linken bzw. den rechten Schuh beträgt, bevor Einlagen darin eingeführt wurden. Die gehärtete Einlage des Beispiels 1 wurde in den linken Schuh gelegt, und diejenige des Beispiels 3 wurde in den rechten Schuh gelegt. Nachdem der linke bzw. rechte Fuß in die entsprechenden Schuhe eingeführt wurde, wurde das Thermoelement wieder unter jedes Fußgewölbe gelegt, und es wurde gefunden, dass die Temperaturen etwa 30,8°C bis 31,1°C (87,5 bis 88°F) bei der Einlage des Beispiels 1 betrugen und etwa 28,1 bis 28,5°C (82,5 bis 83,3°F) bei der Einlage des Beispiels 3 betrugen. Dies weist darauf hin, dass die Mikrokapseln des Beispiels 3 den Fuß in Gegenwart einer kundenspezifisch geformten Einlage kühler hielten als ohne Mikrokapseln.
Beispiel 7
Ein kontouriertes Stück offenzelligen Schaums (8800, erhältlich von Technifoam, Inc., Minneapolis, MN), das so geformt wurde, dass es auf die Unterseite eines menschlichen Fußes unter der Ferse und dem Fußgewölbe passt, wurde mit dem halbsteifen Harz des Beispiels 1 beschichtet (in einer Umgebung von trockener Luft), indem man das Harz auf den getrockneten Schaum auftrug und das Harz mit der Hand einknetete, bis eine gleichmäßige Verteilung erreicht wurde. Diese wurde in einem folienausgekleideten Beutel zur späteren Verwendung eingeschlossen.
Ein 0,32 cm dicker, Verformungsrest-beständiger, teilweise offenzelligen Schaum mittlerer Dichte (Poron^® Cushion Insole Material, 4708-01-20215,I4, erhältlich von Rogers Corporation, Rogers, CT) wurde zu der Form einer Einlage geschnitten, die man in einem Schuh der Größe 12 vorfindet. Diese wurde zusammen mit einem ausdehnbaren (45% in der Maschinenrichtung und 90% in der Maschinenquerrichtung), 0,064 cm dicken Faservlies-Textilerzeugnis (Polyestergarn, das auf ein 0,018 cm dickes, in der Schmelze geblasenes Polyurethangewebe nähgewirkt wurde) mehrere Stunden in einem Ofen bei 87°C (190°F) getrocknet. Die vorhergehenden Dicken wurden unter Verwendung des Dickenmessgerätes Modell 49–70 Testing Machines Inc. (Amityville, L.I., NY) mit einem Durchmesser der Abstandshalterplatte von etwa 1,9 cm gemessen. In einer Umgebung von trockener Luft wurde das obige harzbeschichtete Schaumstück aus dem Beutel entfernt und gegen den getrockneten, teilweise offenzelligen Schaum gelegt, wobei die Gewölbe- und Fersenbereiche des harzbeschichteten Schaumstücks so angeordnet wurden, dass sie den Gewölbe- und Fersenbereichen des teilweise offenzelligen Schaums entsprachen. Das getrocknete Textilerzeugnis wurde dann um den teilweise offenzelligen Schaum am Umfang des harzbeschichteten Schaumstücks geklebt, wobei man einen Heißschmelzleim (Jet-Melt, erhältlich von 3M St. Paul, MN) verwendete. Die zusammengefügte Konstruktion wurde für eine spätere Beurteilung in einem folienausgekleideten Beutel verschlossen.
Ein Schnürschuh der Größe 12 wurde von einem menschlichen Fuß entfernt, und die Einlage, die mit dem Schuh geliefert wurde, wurde herausgenommen. Die oben zusammengefügte Anordnung wurde aus dem Beutel entfernt, unter einen Strom leicht warmen Wassers unter Zusammendrücken gehalten, wodurch der harzbeschichtete Schaum, der darin enthalten ist, vollständig benetzt wurde. Das überschüssige Wasser wurde herausgedrückt, und die Anordnung wurde schnell getrocknet, indem man sie zwischen Tüchern zusammenpresste. Die Anordnung wurde in den Schuh gelegt, und ein menschlicher Fuß wurde auf die Anordnung in dem Schuh gesetzt. Der Schuh wurde geschnürt, und während einer sitzenden Position wurden der Fuß und das Bein in eine neutrale Positon gebracht. Nach 3 Minuten wurde der Schuh entfernt, und die kundenspezifisch geformte Schuheinlage wurde herausgenommen und an der Luft trocknen gelassen.
Die obige kundenspezifisch geformte Schuheinlage wurde in den Schuh gelegt und mehrere Stunden getragen. Es wurde gefunden, dass dies einen beträchtlich höheren Komfort bereitstellt als wenn die Einlage, die mit dem Schuh geliefert wurde, in dem Schuh verwendet wurde.
Beispiel 8
Das weiche Harz und das halbsteife Harz des Beispiels 1 wurden separat auf zwei Platten (etwa 2 cm Dicke × 15,2 cm × 15,2 cm) eines offenzelligen Polyetherurethan-Schaums (Handelsbezeichnung 17230, erhältlich von Federal Foam Technologies Inc., Ellsworth, WI) aufgetragen. Die Schaumplatten hatten eine Dichte von etwa 0,029 g/cm³ und einen IFD-Wert von etwa 2,107 kPa (44 Ibf./ft.²). In einem Raum mit geringer Feuchtigkeit wurde das Harz mit etwa 86 Gew.-% des kombinierten Gewichts von Harz und Schaum auf die Schaumplatten aufgetragen und durch Kneten mit der Hand gleichmäßig über dem gesamten Schaum verteilt. Jede harzimprägnierte Schaumplatte wurde dann für eine spätere Verwendung in einem Folienbeutel verschlossen.
Jede der obigen Platten aus harzimprägniertem Schaum wurde aus dem Beutel entfernt, in Wasser von Raumtemperatur (etwa 22°C) eingetaucht, mehrere Male zusammengepresst und dann zusammengepresst, um überschüssiges Wasser zu entfernen. Jede aktivierte Platte des harzimprägnierten Schaums wurde etwa 3 Minuten lang abgebunden und mehrere Wochen lang an der Luft bei Raumtemperatur vollständig härten und trocknen gelassen.
Ein Instron Modell 1122, das mit einem MTS System Nr. 7999 Kontrollsystem und Computer-funktionsfähiger Test Works 3.09 Software (erhältlich von MTS Systems Corp., Minneapolis, MN) versehen ist, wurde mit einer 1000 pound Messdose aufgebaut, an der eine zylindrische Sonde mit einem flachen Ende befestigt wurde. Das flache Ende der Sonde hatte eine Oberfläche von 1,26 cm². Die gehärtete Platte aus harzimprägniertem Schaum, der das weiche Harz enthält, wurde einer Messung der Dicke (2,01 cm, 0,79 inch) unterzogen und auf einer flachen Basis unter der Sonde und der Messzelle angeordnet, und der Kreuzkopf wurde herabgesenkt, so dass die Sonde gegen den Schaum mit dem weichen (nach dem Härten) Harz mit einer Vorbelastung von etwa 0,25 kg gepresst wurde. Der Kreuzkopf wurde dann mit einer Geschwindigkeit von 127 cm/min (50 inch/min) herabgesenkt, bis eine Last von 1,33 kgf erreicht wurde, um eine Kraft von 10,3 N (1,33 khf/1,26 cm² = 1,05 kgf/cm² oder 10,3 N) zu ergeben. Die Weglänge, die die Sonde in den weichen (nach dem Härten) Harzschaum wanderte, wurde gemessen. Insgesamt wurden 10 Messungen durchgeführt, wobei jede Messung in einem anderen Bereich der Schaumplatte mit weichem (nach dem Härten) Harz erfolgte. Es wurde ein Mittelwert von etwa 0,713 cm (0,281 inch) gefunden, der einer Kompression von etwa 36% entsprach, d. h. ((0,713 cm : 2,01 cm) × 100 = 36%).
Gleichermaßen wurde die Dicke der gehärteten Platte aus harzimprägniertem Schaum, der das halbsteife Harz enthält, zu 1,97 cm (0,775 inch) gemessen und ihr Kompressionswiderstand getestet. Es wurde gefunden, dass ein Mittelwert von 0,234 cm (0,092 inch) einer Kompression von 11,9% entspricht.

Claims

Kundenspezifisch formbare Schuheinlage (20b;30;40;50;60) mit – einer konformierbaren Substrat-Schicht (21;52), wobei ein Teil der Substrat-Schicht (21;52) mit einem lagerbeständigen härtbaren Harz imprägniert ist, das aushärtet, wenn es einem Aktivator ausgesetzt wird, und – einer äußeren Schicht (23;54,56;62,66), die sämtliche Seiten der Substrat-Schicht (21;52) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass – die konformierbare Substrat-Schicht (21;52) erste und zweite Teile (26;48) aufweist, wobei der erste Teil (24;46) mit einem ersten härtbaren Harz imprägniert ist und der zweite Teil (26;48) mit einem zweiten härtbaren Harz imprägniert ist, – wobei das erste härtbare Harz eine Kompression der Substrat-Schicht (21;52) um ungefähr 35% bis 75% nach dem Härten zulässt und das zweite härtbare Harz eine Kompression der Substrat-Schicht (21;52) um ungefähr 9% bis 25% nach dem Härten zulässt, und – die äußere Schicht (23;54,56;62,66) für das erste und das zweite härtbare Harz undurchlässig ist, jedoch mindestens ein Teil der äußeren Schicht für den Aktivator durchlässig ist.
Kundenspezifisch formbare Schuheinlage (20b;30;40;50;60) nach Anspruch 1, bei der das härtbare Harz oder die härtbaren Harze ein wasserhärtbares isocyanat-funktionales Polyurethanpräpolymer-Harz aufweist bzw. aufweisen.
Kundenspezifisch formbare Schuheinlage (20b;30;40;50;60) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die äußere Schicht (23;54,56;62,66) eine che misch behandelte Schicht aufweist, die aus der Gruppe gewählt ist, welche fluorchemisch behandelte Schichten und siliconbehandelte Schichten aufweist.
Kundenspezifisch formbare Schuheinlage (20b;30;40;50;60) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das lagerbeständige härtbare Harz Mikrokaspeln zur Erzeugung eines Kühleffekts aufweist und bei der die Mikrokapseln Octodecan enthaltendes Harnstoff-Formaldehyd aufweisen.
Kundenspezifisch formbare Schuheinlage (20b;30;40;50;60) nach Anspruch 4, bei der das lagerbeständige härtbare Harz ungefähr 20 Gewichtsprozent an Mikrokapseln basierend auf dem Gesamtgewicht des Harzes aufweist.
Kundenspezifisch formbare Schuheinlage (20b;30;40;50;60) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Aktivator Wasser aufweist.
Kundenspezifisch formbare Schuheinlage (20b;30;40;50;60) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Substrat-Schicht (21;52) nach dem Härten des lagerbeständigen härtbaren Harzes porös ist.
Kundenspezifisch formbare Schuheinlage (20b;30;40;50;60) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die konformierbare Substrat-Schicht (21;52) ein offenzelliger Schaum mit einer Eindrückkraft-Deflektion im Bereich von ungefähr 0,96 bis 4,8 kPa ist.
Kundenspezifisch formbare Schuheinlage (20b;30;40;50;60) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner mit einer Deckschicht nahe der äußeren Schicht (23;54,56;62,66).
Kundenspezifisch formbare Schuheinlage (20b;30;40;50;60) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner mit einem Zeh-Teil (22b;32;42;63), das an einer Schicht angeordnet ist, die aus der die konformierbare Substrat- Schicht (21;52) und die äußere Schicht (23;54,56;62,66) umfassenden Gruppe gewählt ist.