FI98042C - Jalkineen pohjarakenne - Google Patents

Description

98042 5

Jalkineen pohjarakenne

Keksintö kohdistuu oheisen patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa esitettyyn jalkineen pohjarakenteeseen.

Jalkineen pohjissa on käytetty lämpöä eristävänä materiaalina ilmaa sisältävää huokoista muovia, jolla on heikko lämmönjohtavuus ja joka näin ollen toimii eristeenä. Eristeen rakenne on niin tiivis, että konvektio, eli tässä tapauksessa ilman läpivirtaus eristeen lävitse on 10 estetty. Tällainen materiaali on yleisimmin solustettua polyuretaania, EVA (etyylivinyyliasetaatti)-vaahtoa tai lateksivaahtoa. Toinen yleisesti käytetty ratkaisu on paksuhkon pohjarakenteen "keventäminen" muotoilemalla pohjan jalkaa vasten olevaan pintaan korokkeita, joiden väliin jää materiaalia ja painoa säästävä ilmatasku, joka on samalla 15 lämpöä eristävä rakenne.

Käytetyn muovin solurakenteen johdosta lämpösäteilyn osuus lämmön siirtymisessä kasvaa, koska kaasuhuokosen tai ilmataskun lävitse lämpösäteily pääsee helposti, vaikka johtuminen ja konvektio ovat 20 pieniä. Lämpösäteilystä johtuvan lämmön poistumisen estämiseksi eristekerroksen pintaan on voitu liimata heijastuskerros, joka tyypillisimmin on ohut metallikalvo, esimerkiksi kiiltävä alumiinifolio.

Kiiltävä metallipinta heijastaa hyvin eristekerroksen kautta tulevaa lämpösäteilyä ja sen tulisi näin estää säteilemällä tapahtuvaa lämmön 25 siirtymistä.

Nykyisissä ratkaisuissa heijastuskerros kiinnitetään eristekerrokseen liimaamalla. Vaikka liimakerros onkin ohut (0,02—0,03 mm) ja esimerkiksi silmällä katsottaessa läpinäkyvä, se voi vaikuttaa lämmön-30 eristysominaisuuksiin. Monet liimana käytettävät materiaalit absorboivat nimittäin hyvin lämpösäteilyä aallonpituusalueella 8—15 pm, ja ab-sorboitu määrä voi olla helposti ylittää jopa 80%. Myös heijastuskerroksen heijastuspinnasta takaisin heijastunut säteily absorboituu palatessaan liimakerrokseen, joten ohueenkin liimakerrokseen voi absorboitua 35 yli 95% lämpösäteilystä. Eristekerrokseen palautunut lämpösäteily voi näin ollen jäädä hyvinkin pieneksi Ongelmana on tällöin se, että heijastuskerroksen materiaalit myös johtavat hyvin lämpöä, jolloin lämmön siirtyessä johtumalla liimakerroksesta heijastuskerrokseen lämpöä 2 9804? siirtyy juuri heijastuskerroksen hyvän lämmönjohtokyvyn vaikutuksesta ulos, esimerkiksi heijastuskerroksen toisella puolella olevaan liima-kerrokseen.

5 Nämä ongelmat esiintyvät sekä tapauksissa, joissa jalkineessa olevaa jalkaa halutaan suojata pohjan alapuolelta olevalta kylmältä ympäristöltä tai kuumalta ympäristöltä. Edellisessä tapauksessa tulisi estää lämmön siirtyminen jalkineen sisäosasta ulos ja jälkimmäisessä tapauksessa jalkineen ulkopuolelta jalkineen sisälle. Eristerakenteeseen 10 liimattu metallifolio ei toimi suunnitellulla tavalla lämpösäteilyä heijastaen.

Brittiläisessä hakemusjulkaisussa GB-A-2137866 on esitetty pohjal-linen. jossa sisäpohiaan päin oleva pinta on metallikalvolla päällystet-15 tyä polyesteriä ja uloimpana olevan metallipinnan ja sisäpohjan välissä on vielä metallipintaan kiinnitetty perforoitu yli 1 mm paksu välikeker-ios, joi\a on poiyeteemä. Jalan puoiena oieva poiyestenkenos ^PET; käyttäytyy liimakerroksen tavoin johtaen hyvin lämpöä ja sisäpohjaan päin olevan välikekerroksen avonaisuus asettaa metallipinnan alttiiksi 20 mekaanisille vaurioille ja lämpö pääsee siirtymään osaksi konvektiolla aukkojen kautta erityisesti irrallisen, käytön aikana liikkuvan pohjallisen tapauksessa. Brittiläisessä patentissa GB-1539631 on myös mainittu polyesterikalvo, jolla siis on liiman huonot ominaisuudet. Alumiinipinnoi-tus on tässä julkaisussa tarkoitettu kosteussuluksi.

25 .· Keksinnön tarkoituksena on poistaa em. epäkohdat ja esittää läm- möneristysominaisuuksiltaan parannettu pohjarakenne, joka yleisimmin on sisävuorin ja kulutuspohjan välissä käytettävä pinkopohja. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi pohjarakenteelle on pääasiassa tunnus-30 omaista se, mikä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosassa. Heijastuskerroksen heijastuspinta on kiinnitetty suoraan : eristekerroksen materiaaliin ilman välissä olevaa absorboivaa liimaker- rosta. Tämän rakenteen merkitystä ei ole aikaisemmin huomattu, mutta voidaan osoittaa, että sillä saavutettu etu lämpösäteilyä läpipäästävien 35 eristyskerrosten yhteydessä on selvästi havaittava.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 3 98042 kuva 1 havainnollistaa tavanomaista rakennetta ja siinä tapahtuvia ilmiöitä poikkileikkauksena, 5 kuva 2 havainnollistaa keksinnön mukaista rakennetta ja siinä tapahtuvia ilmiöitä poikkileikkauksena, ja kuva 3 esittää keksinnön mukaisen rakenteen sijaintia jalkineessa.

10 Kuvassa 1 viitenumero 1 tarkoittaa yleisesti eristekerrosta, jonka tarkoituksena on estää pääasiassa johtumalla tapahtuva lämmön siirtyminen. Keksinnön mukaisessa rakenteessa edullisesti käytettäviin eristekerroksiin palataan myöhemmin. Tähän kerrokseen on kiinnitetty liimakerroksen 2 välityksellä heijastuskerros 3, jonka materiaali on 15 sellaista, että sen pinta heijastaa yli 90%, sopivimmin yli 95% siihen tulevasta lämpösäteilystä aallonpituusalueella 8—15 pm. Tällaisia materiaaleja ovat metallit, ja useimmin käytetty materiaali on alumiini. Toiselta puolelta heijastuskerros 3 voidaan kiinnittää vielä muuhun rakenteeseen liimakerroksen 2 avulla. Lisäksi edellä kuvattuja 20 lämmönsiirtymisilmiöitä on kuvattu kaavamaisesti nuolilla, joista nuoli 6 tarkoittaa tulevaa lämpösäteilyä, nuoli 7 heijastunutta lämpösäteilyä, nuolet 8 absorboitunutta lämpösäteilyä ja nuolet 9 kerrosten välillä johtumalla tapahtuvaa lämmön siirtymistä.

25 Kuvassa 2 on esitetty keksinnön mukainen rakenne, jossa, kuten kuvassa 1, kerroksien paksuutta on liioiteltu havainnollisuuden vuoksi. Eristyskerroksena 1 on yleisesti hyvin lämpösäteilyä läpäisevä, mutta huonosti lämpöä johtava muovimateriaali, jolle on tyypillistä käytetyllä kerrospaksuudella lämpösäteilyn läpäisykyky aallonpituusalueella 8— 30 15 pm 40—90%. Edullisesti materiaali on jokin solustettu polyolefiini, jonka solurakenne on saatu aikaan orientoinnilla. Kysymykseen tulevat edullisimmin kalvot, joiden paksuus on enintään 0,1 mm, ja yleisimmin alueella 0,025-0,06 mm, ja joiden umpisolurakenne on saatu aikaan kavitointitekniikalla. Yksi sopiva kalvomateriaali on polypropeeni, ja 35 tähän tarkoitukseen soveltuu esimerkiksi muista yhteyksistä tunnettu kaupallinen OPP-kalvo. Eristekerroksen 1 pintaan on suoraan kiinnitetty heijastuskerros 4, jolloin lämmöneristyksen kannalta tärkeä heijastuspinta 4a on suorassa kontaktissa eristekerroksen 1 4 98042 materiaaliin. Tällainen ilman liimaa tapahtuva kiinnittyminen eristekerrokseen voidaan saada esimerkiksi tyhjiöhöyrystämällä heijastuskerroksen 4 materiaali eristekerroksen 1 pintaan, ja tämä voidaan saada aikaan tunnetulla metallien tyhjiöhöyrystystekniikalla, jolla 5 muovimateriaaleja metalloidaan. Rakenteen ansioista tuleva lämpösäteily (nuoli 6) heijastuu lähes kokonaan (nuoli 7) heijastuspinnasta 4a, koska eristekerroksen 1 ja heijastuskerroksen 4 välillä ei ole lämpöä absorboivaa materiaalia, ja vain heijastuskerroksen 4 materiaalin ominaisuuksien määräämä osa (nuoli 8) absorboituu ja siirtyy johtumalla 10 pois. Esimerkiksi tyhjiöhöyrystetyn alumiinikalvon emissiokerroin 20°C lämpötilassa on 0,04 vastaten 96% heijastuskykyä.

Heijastuskerroksen 4 paksuus on edullisimmin korkeintaan 50 nm, joka tyhjiöhöyrystystekniikassa merkitsee jo paksua kerrosta, vastaten 15 alumiinin tapauksessa neliöpainoa 0,15 g/m2.

Edellä mainitut kerrokset muodostavat minimiehdot keksinnön toimivuudelle. Mikäli halutaan säilyttää lämpöä jalkineen sisäosassa, eriste-kerros 1 on sisävuorin puolella pinkopohjassa ja heijastuskerros 4a 20 vastaavasti sisävuoria päin. Jos taas halutaan suojata jalkaa kuumalta ympäristöltä esimerkiksi jalkineen ollessa tarkoitettu kuumilla alustoilla kävelemiseen, eristekerros 1 on pinkopohjassa kulutuspohjan puolella ja heijastuskerroksen heijastuspinta 4a vastaavasti kulutuspohjaa kohti. Kuvassa 2 on kuitenkin samalla esitetty 2-puoleinen keksinnön mukai-25 nen rakenne, jolla voidaan estää lämmön siirtyminen molemmilta puolilta. Tällöin rakenteessa on toinen eristekerros 1 ja sen päälle suoraan kiinnitetty heijastuskerros 4, jotka sijaitsevat peilisymmetrisesti ensimmäisen kerrostetun rakenteen suhteen siten, että heijastuskerrokset 4 sijaitsevat keskellä rakennetta ja niiden lämpösäteilyä heijastavat hei-30 jastuspinnat 4a suuntautuvat vastakkaisiin suuntiin omaan eristekerroksen 1 päin. Nämä eristekerroksen 1 ja heijastuskerroksen 4 käsittävät kerrostetut rakenteet voidaan kiinnittää toisiinsa kiinnittämällä heijastuskerrokset 4 niiden vapaista pinnoista yhteen esimerkiksi väliin sijoitetun liimakerroksen 2 avulla, jolla tässä kohdassa ei ole haitallista vai-35 kutusta. Myös 2-puoleisen rakenteen tapauksessa vain pieni osa yhden eristekerroksen 1 kautta tulevasta lämpösäteilystä välittyy johtumalla heijastuskerrosten 4 ja liimakerroksen 2 kautta pois ja säteilee toiseen eristekerrokseen (nuoli 10). Kuvassa 2 on lisäksi esitetty, kuinka s 98042 eristekerrokset 1 ulkopinnoiltaan liittyvät muuhun pohjan rakenteeseen 5, esimerkiksi tavalliseen pinkopohjamateriaaliin, ja tässä kohdassa voi olla myös liimasauma.

5 Edellä mainittu kaksipuoleinen suoja voidaan myös saada rakenteella, jossa saman eristekerroksen 1 molemmille puolille on kiinnitetty keksinnön mukaisesti heijastuskerros 4, jolloin eristyskerroksen kummallakin puolella on sitä vasten suoraan heijastuspinta 4a valmiina kohtaamaan eristekerroksen 1 läpi tuleva lämpösäteily ilman välissä 10 olevaa absorboivaa materiaalia. Liimasauma on myös tällöin muualla kuin heijastavan pinnan ja eristekerroksen välissä.

Kuvassa 3 on esitetty poikkileikkauksena jalkine, jossa pohjarakenne sijaitsee. Rakenne on edullisimmin lähellä jalkineen sisäosaa sijaitseva 15 kerrostettu rakenne, kuvan 3 esimerkissä pinkopohja 11, johon päällinen 12 on kiinnitetty jalkineteollisuudessa yleisesti tunnetuin menetelmin. Anturaa, johon valmis päällisosa on yhdistetty pohjausmenetelmäl-lä, on merkitty viitenumerolla 13 ja pinkopohjan 11 ja anturan 13 väliin jäävää täytettä viitenumerolla 14. Yhden tai useamman eristekerroksen 20 1 ja heijastuskerroksen 4 muodostama kokonaisuus sijoitetaan lämpö- säteilyn tulosuunnan kannalta oikeaan asentoon sopivimmin pinkopohjan keskelle, jolloin ne ovat sen tukikerrosten tukemia ja suojaamia.

Keksintöä havainnollistetaan vielä seuraavalla kahdella esimerkillä, 25 jotka eivät ole sen suojapiiriä rajoittavia.

Esimerkki 1,

Liimakerroksen vaikutus lämmön heijastuvuuteen mitattiin pitkäaalto-30 kameralla. Kokeessa oli mukana kolme näytettä, joiden kerrosten järjestys ylhäältä alas oli: Näyte 1: OPP-kalvo — tyhjiöhöyrystetty alumiinikerros — liimakerros — OPP-kalvo.

Näyte 2: OPP-kalvo — liimakerros — tyhjiöhöyrystetty alumiinikerros — 35 OPP-kalvo.

Näyte 3: OPP-kalvo — liimakerros — OPP-kalvo.

6 98042 OPP-kalvo on biaksiaalisesti orientoitu polypropeenikalvo. Näytteet olivat huoneenlämpöisen (23°C) pinnan päällä rinnakkain, ja näytteiden toisella puolella oli lämpimällä vedellä (36°C) täytetty vesiastia säteily-lämmön lähteenä ja toisella puolen lämpökamera, jolla mitattiin läm-5 mönlähteen ja näytepintojen lämpötilat. Näytteen 1 pinnan lämpötilaksi saatiin 27°C ja näytteiden 2 ja 3 pinnan lämpötilaksi molemmille 25°C sekä alla olevan pinnan lämpötilaksi 23°C. Mittauksen perusteella lii-makerros OPP-kalvon ja alumiinipinnan välillä esti alumiinin lämpöä heijastavan vaikutuksen heijastavuuden ollessa sama kuin ilman alu-10 miinikerrosta olevalla näytteellä.

Esimerkki 2.

15 Kokeita varten valmistettiin näytteeksi erilaisia pinkopohjia. Perusmateriaalit olivat yleisiä kaupallisia pinkopohjamateriaaleja. Osaan näytteistä laminoitiin keksinnön mukainen elementti. Eri ratkaisujen lämpimyyttä mitattiin laitteella, jossa mitattava näyte painettiin kylmässä säähuoneessa (—10°C) olevaa alumiinitasoa vasten tarkoitusta varten 20 rakennetulla lämmityselementillä. Lämmityselementtiä lämmitettiin vakioteholla ja mitattiin lämpötila näytteen pinnasta kahden tunnin tasaantumisajan jälkeen. Mitattu lämpötila oli sitä korkeampi, mitä parempi on eristävyys. Kokeessa keksinnön mukaisella elementillä varustettu pinkopohja oli 2 astetta lämpimämpi kuin ilman elementtiä oleva 25 vastaava rakenne (8,9°C versus 10,8°C). Ilman heijastekerrosta oleva, muutoin elementin kaltainen ja paksuinen rakenne laminoituna vastaavaan pinkopohjarakenteeseen paransi eristävyyttä, mutta selvästi heikommin kuin heijastekerroksella varustettu.

«

Claims (5)

98042

1. Jalkineen pohjarakenne, jossa sisävuorin tai vastaavan ja kulutus-5 pohjan väliin on sijoitettu heikosti lämpöä johtava, mutta hyvin lämpösäteilyä läpipäästävä eristekerros (1) ja siihen kiinnitetty heijastuskerros (4), tunnettu siitä, että heijastuskerroksen heijastuspinta (4a) on kiinnitetty suoraan eristekerroksen (1) yhtenäiseen pintaan, jolla kerroksella on käytetyssä kerrospaksuudessa lämpösäteilyn läpäisykyky 40-90 % 10 aallonpituusalueella 8-15 pm.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että siinä on kaksi suoraan eristekerroksen (1) materiaaliin kiinnitettyä hei-jastuspintaa (4a) vastakkaisista suunnista eristekerroksen (1) läpi tule- 15 vaa lämpösäteilyä varten.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että heijastuskerros (4) on tyhjiöhöyrystämällä eristekerrokseen (1) kiinnitetty metallikalvo. 20

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1—3 mukainen pohjarakenne, tunnettu siitä, että se on pinkopohja (11).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1—4 mukainen pohjarakenne, tunnettu 25 siitä, että eristekerros (1) on orientoitu umpisolumuovikalvo. 98042