NO311824B1 - Skosåle - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en sålekonstruksjon for fottøy, slik det framgår av den innledende del av patentkrav 1.

Bakgrunn

I skosåler er det brukt luftholdig porøs plast som varmeisolerende materiale, der plasten har lav termisk ledningsevne og som derfor tjener som en isolator. Utformingen av isolatoren er så kompakt at konveksjon, dvs. i dette tilfellet luftstrømmen gjennom isolatoren forhindres. Et materiale av denne typen er vanligvis oppskummet polyuretan, EVA (etylen-vinylacetat)-skum eller latexskum. En annen løsning som brukes generelt er å gjøre den noe tykke sålekonstruksjonen "lettere" ved å forme framspring i såleflaten som ligger mot foten, slik at det mellom disse framspringene etableres materiale- og vekt-besparende luftlommer som samtidig gir en varmeisolerende konstruksjon.

På grunn av den celleformete konstruksjon i plasten som brukes, øker produksjonen av varmestråling ved varmeoverføring fordi varmestråling lett penetrerer gassporene eller luft-lommene, selv om varmeledning og konveksjon er neglisjerbar. For å hindre varmetapet for-årsaket av varmestråling kan en lime et reflekterende sjikt på overflata av det isolerende laget. Det reflekterende sjiktet er vanligvis en tynn metallfilm, f.eks. en skinnende/blank aluminiums-folie. Ei blank metalloverflate reflekterer godt varmestrålingen som kommer via det isolerende laget og skal slik hindre varmetap ved stråling.

I kjente tekniske løsninger er det reflekterende sjiktet festet til det isolerende laget med lim. Selv om limlaget er tynt (0.02-0.03 mm) og det f.eks. visuelt sett er transparent, kan det påvirke de varmeisolerende egenskapene. Mange materialer som brukes som lim absorberer godt varmestråling i bølgelengdeområdet 8-15 mikrometer, og mengden som absorberes kan godt overstige selv 80%. Strålingen som reflekteres tilbake fra den reflekterende overflata av det reflekterende laget absorberes også når det kommer fram til limlaget, sik at over 95% av varmestrålingen kan absorberes selv med et tynt limlag. Mengden av varmestrålingen som kommer fram til det isolerende laget kan slik være svært liten. Følgelig er problemet at materialene i det reflekterende laget også er godt varmeledende, og når varmen overføres ved ledning (konduksjon) fra limlaget til det reflekterende laget vil varme overføres eksakt grunnet den gode varmeledningsevne i det reflekterende laget, f.eks. til limlaget på den motsatte siden av det reflekterende laget.

Disse problemene er tilstede både i situasjoner der det er ønskelig å beskytte foten i skoen mot kulde og mot varme som omgir sålen nedenfra. I det førstnevnte tilfellet bør varmen forhindres fra å ledes ut fra det indre av skoen, mens i det sistnevnte tilfellet fra utsiden og inn i skoen. En metallfolie limt fast til det isolerende laget vil ikke virke som planlagt, dvs. reflektere varmestråling.

Andre kjente innleggssåler er for eksempel fra patentpublikasjonen EP-A2-42138 hvor et reflekterende metallisk lag er festet direkte til det isolerende laget uten bruk av bindemiddel, og fra EP-Al-182245 hvor et metallisk lag er påført det isolerende lag ved våkum inndampning.

GB patentpublikasjon 2.127.866 beskriver en innleggsåle der ei overflate av samme som vender mot den indre sålen er laget av polyester belagt med en metallfilm, og mellom den ytterste metalloverflata og den indre sålen er det etablert et ekstra mellomlag med en tykkelse på 1 mm, festet til metalloverflata, perforert og laget av polyetylen. Polyesterlaget (PET) på siden som vender mot foten oppfører seg på samme måte som limlaget; det er godt varmeledende og åpenheten i det mellomliggende laget som vender mot den indre sålen utsetter det metalliske laget for mekanisk skade og varmen er i stand til å overføres dels ved konveksjon gjennom hullene, særlig i tilfellet med en separat innleggsåle som vil beveges under bruk.

Formål

Formålet med oppfinnelsen er å eliminere ulempene angitt foran og anvise en sålekonstruksjon med forbedrete varmeisolerende egenskaper, der sålekonstruksjonen vanligvis er en inn-leggssåle som brukes mellom den indre kappa eller tilsvarende og slitesålen.

Oppfinnelsen

Dette formålet oppnås en sålekonstruksjon ifølge den karakteriserende del av krav 1. Sålekonstruksjonen har to reflekterende sjikt og to isolerende sjikt (1), hvorved de reflekterende sjiktene er festet til hverandre, og de isolerende sjiktene festet direkte til samme er anbrakt ytterst og tjener som festeflater for resten av konstruksjonen. Den reflekterende overflata av det reflekterende laget er altså festet direkte til materialet av det isolerende laget uten noe mellomliggende absorberende limlag. Betydningen av denne konstruksjonen har fram til nå vært uoppdaget, men det kan verifiseres at fordelen som oppnås ved hjelp av samme fram-kommer klart i forbindelse med isolerende lag som er permeable overfor varmestråling.

I det etterfølgende er oppfinnelsen beskrevet i nærmere detalj med henvisning til vedlagte figurer, der

figur 1 viser et tverrsnitt gjennom en konvensjonell konstruksjon og fenomenet som finner sted i samme,

figur 2 viser et tverrsnitt gjennom en konstruksjon i henhold til oppfinnelsen og fenomenet som finner sted i samme,

figur 3 viser hvordan konstruksjonen ifølge oppfinnelsen er lokalisert i fottøyet, og figur 4 viser et andre alternativ av sålekonstruksjonen.

I figur 1 viser henvisningstallet 1 generelt til et isolerende lag med den dominerende oppgave å hindre varmeoveføring ved konduksjon. De isolerende lagene som med fordel anvendes i konstruksjonen ifølge oppfinnelsen er diskutert nedenfor. Til dette laget er det med et limlag 2 festet et reflekterende lag 3 laget av et slikt materiale at dets overflate reflekterer minst 90%, helst minst 95%, av varmestrålingen som kommer fram til samme i bølgelengdeområdet 8-15 mikrometer. Slike materialer omfatter metaller, og det mest anvendte materialet er aluminium. Det reflekterende laget 3 kan i tillegg festes til dets andre side til en annen konstruksjon ved hjelp av et limlag 2. Varmeoverførings-fenomenet beskrevet foran er illustrert i nærmere detalj med piler, der pila 6 viser til inngående varmestråling, pila 7 viser til reflektert varmestråling, pila 8 til absorbert varmestråling og pila 9 til varmeoverføring som finner sted mellom lagene ved hjelp av konduksjon.

Figur 2 illustrerer en konstruksjon ifølge oppfinnelsen, der i likhet med figur 1 tykkelsen av lagene er overdrevet av illustrative hensyn. Det isolerende laget 1 er generelt et plastmateriale med god strålingsvarme-permeabilitet men lav varmeledningsevne som i den anvendte tykkelse er kjenneteknet med en strålingsvarme-permeabilitet på 40-90% tatt som et gjennomsnitt i et bølgelengdeområde på 8-15 mikrometer, særlig i bølgelengdeområdet 9-10 mikrometer, som tilsvarer fottemperaturen. Dessuten er et materiale av denne typen kjenneteknet ved det faktum at, særlig sammenliknet med en ordinær polyetylen-tereftalat (polyester) med samme tykkelse, strålingsvarme-permeabiliteten forutsatt samme lagtykkelse er minst to, fortrinnsvis minst tre, ganger høyere i bølgelengdeområdet 9-10 mikrometer. Materialet er med fordel til en viss grad ekspandert polyolefin med orientert cellekonstruksjon. Mest foretrukket er slike filmer som har en tykkelse som ikke overstiger 0.1 mm, vanligvis i et område fra 0.025 til 0.06 mm, og med en lukket cellekonstuksjon framskaffet ved kaviteringsteknikker. Et egnet filmmateriale er poly-propylen, og til dette formål kan det anvendes f.eks. en kommersiell OPP-film, som er kjent fra andre sammenhenger. Et reflekterende lag 4 er festet direkte til overflata av det isolerende laget 1, der ei reflekterende overflate 4a som er kritisk for varmeisolasjon har direkte kontakt med materialet i det isolerende laget 1. Det er viktig at grenseflata er skarp slik at materialet med de ovennevnte egenskapene for det isolerende laget 1 endres ved grensesjiktet til materialet i det reflekterende laget 4 uten noe mellomliggende lag med klart forskjellige egenskaper fra de i det isolerende laget. En lim-fri innfesting av denne typen til det isolerende laget kan oppnås f.eks. ved vakuuminndamping av materialet i det reflekterende laget 4 på overflata av det isolerende laget 1, og dette kan utføres med kjente vakuuminndampingsteknikker for metaller med hvilke plastmaterialer metalliseres. Også andre metoder kan benyttes til å feste filmen direkte på overflata av det isolerende laget, f.eks. kan en lukket cellekonstruksjon formes direkte på toppen av metallfilmen.

På grunn av denne konstruksjonen reflekteres varmestråling (pil 6) nesten fullstendig (pil 7) fra den reflekterende overflata 4a fordi det ikke finnes noe varmeabsorberende materiale mellom det isolerende laget 1 og det reflekterende laget 4, og bare den delen (pil 8) som er bestemt av egenskapene ved materialet i det reflekterende laget 4 absorberes og føres vekk ved konduksjon. For eksempel er emisjonskoeffisienten for en vakuuminndampet aluminiumfilm 0.04 ved 20°C, som tilsvarer en reflektivitet på 96%.

Tykkelsen av det reflekterende laget 4 er fortrinnsvis maksimalt 50 nm, som er et forholdsvis tykt lag i en vakuum-inndampings-teknikk, som tilsvarer en basisvektpå 0.15 g/m<2>for aluminium.

Det isolerende laget 1 er videre kjenneteknet ved det faktum at det er en film med en jevn makroskopisk konstruksjon og dekker det reflekterende laget 4, dvs. det er lukket og uten hull i midten som varme (i luft) kan føres gjennom ved konveksjon, og gjennom hvilke det reflekterende laget kan utsettes for skade.

De ovennevnte lagene utgjør minimalbetingelsene for at oppfinnelsen skal fungere. Forutsatt at det er ønskelig å beholde varme i fottøyets indre, er det isolerende laget 1 i innleggsålen på siden av det indre foret og det reflekterende laget 4a vender følgelig mot de indre lagene. I til-felle det er ønskelig å beskytte foten mot varme omgivelser, f.eks. fottøy som skal brukes på varmt underlag, er det isolerende laget 1 posisjonert i innleggsålen på siden av slitesålen og den reflekterende overflata 4a av det reflekterende laget vender følgelig mot slitesålen. Figur 2 viser imidlertid en tosidet konstruksjon ifølge oppfinnelsen som kan brukes til å hindre at varme overføres fra begge sider. I dette tilfellet har konstruksjonen et andre isolerende lag 1 og et reflekterende lag 4 festet direkte på samme, der lagene er orientert speilsymmetrisk i forhold til den første lagdelte konstruksjonen på en slik måte at de reflekterende lagene 4 er posisjonert i midten av konstruksjonen og deres reflekterende overflater 4a som reflekterer varmestråling vender i motsatt retning mot deres egne isolerende lag 1. Disse lagdelte konstruksjonene som omfatter et isolerende lag 1 og et reflekterende lag 4 kan festes sammen ved å feste de reflekterende lag 4 sammen ved deres frie overflater, f.eks. ved hjelp av et mellomliggende limlag 2, som ikke har noen negativ effekt i denne posisjonen. Også i tilfellet med den tosidete konstruksjonen blir bare en liten del av varmestrålingen som kommer gjennom et isolerende lag 1 overført ved konduksjon vekk gjennom de reflekterende lag 4 og limlaget 2 og stråles til et andre isolerende lag (pil 10). Figur 2 viser dessuten hvordan de isolerende lagene 1 er forenet ved deres utvendige overflater til resten av sålekonstruksjonen 5, f.eks. til et ordinært innleggs-såle-materiale, og her kan det også benyttes en limfuge for skjøting. Den indre kappa eller tilsvarende kan tjene som laget 5 foran, og under dette kan det være det øverste blanke stykket av innleggsålen, med størrelse som skosålen. For bruk i produksjon har den todelte konstruksjonen den fordel at de indre tynne reflekterende lagene 4 er godt beskyttet og de ytterste isolerende lagene 1 tjener som festeflater med de andre lagene. Særlig i innleggsålen, men også ellers i skosålen, er det tynne laget 4 ikke utsatt for bøying i en slik grad at det vil skades.

Det isolerende laget 1 kan brukes til å skille det reflekterende laget 4a fra slike lag i sålekonstruksjonen som har en vesentlig dårligere strålingsvarme-permeabilitet enn det isolerende laget 1 eller som er praktisk talt imperpeabelt for varmestråling.

Den ovennevnte tosidete beskyttelse kan også oppnås ved hjelp av en konstruksjon med de reflekterende lagene 4 festet til begge sider av det isolerende laget 1 i henhold til oppfinnelsen, der det på begge sider av det isolerende laget er ei reflekterende overflate 4a direkte mot samme, med evne til å motta varmestråling som kommer gjennom det isolerende laget 1 uten mellomliggende absorberende materiale. Limfugen er også i denne situasjonen andre steder enn mellom den reflekterende overflata og det isolerende laget. På den andre siden er varmestrålingen i denne konstruksjonen lav i seg selv fordi det reflekterende laget 4 har en lav emisjonskoeffisient og vil stråle lite ved oppvarming. Figur 3 viser et tverrsnitt gjennom et skotøy der sålekonstruksjonen er anvist. Konstruksjonen er helst en lagdelt konstruksjon posisjonert nær det indre av fottøyet, i eksemplet i figur 3 en fastgjort innleggsåle 11. Overlæret eller overdelen 12 er festet til innleggsålen ved hjelp av i og for seg kjente metoder. En yttersåle som overlæret er festet til ved hjelp av en sålings-metode er betegnet ved henvisningstall 13, og fyllingen som er tilbake mellom innleggsålen 11 og yttersålen 13 er betegnet ved henvisningstall 14. Enheten som utgjøres av ett eller flere isolerende lag 1 og reflekterende lag 4 er plassert i en korrekt posisjon i forhold til retningen av den inngående varmestråling, fortrinnsvis i midten av innleggsålen, der de støttes og beskyttes av sine lag. Figur 4 viser nok en sålekonstruksjon, dvs. en innleggsåle 15 anbrakt oppå den indre sålen

(indre bunn) av fottøyet. Også her er den lagdelte konstruksjonen satt sammen av det isolerende laget 1 og det reflekterende laget 2, fortrinnsvis den tosidete konstruksjon i figur 2, er lokalisert fortrinnsvis i midten der det på dets andre side er et lag med de ønskete egenskaper og plassert mot fotsålen, og på den andre siden er det et lag plassert mot innersålen.

Oppfinnelsen er illustrert i nærmere detalj med de etterfølgende eksempler.

Eksempel 1

Effekten fra limlaget på varmerefleksjon ble målt med et langbølgekamera. Testen omfattet tre prøver, der rekkefølgen av prøvene fra topp til bunn var

Prøve 1: OPPP-film - vakuuminndampet aluminiumsjikt - limlag - OPP-film

Prøve 2: OPP-film - limlag - vakuuminndampet aluminiumlag - OPP-film

Prøve 3: OPP-film - limlag - OPP-film

OPP-filmen er en biaksialt orientert polypropylenfilm. Prøvene ble plassert ved siden av hverandre på ei overflate ved romtemperatur (23 °C). På den andre siden av prøvene ble det plassert en beholder med varmtvann (36°C) for å tjene som varmekilde og på den andre siden var det plassert et varmekamera for å måle temperaturen i varmekilden og prøveoverflatene. Overflata av prøve 1 hadde en temperatur på 27 °C og overflata av prøve 2 og 3 hadde begge en temperatur på 25 °C, og overflata under hadde en temperatur på 23 °C. I henhold til målingene, hindret limlaget mellom OPP-filmen og aluminiumoverflata den varmereflekterende effekten fra aluminium og reflektiviteten viste samme verdi som prøven uten aluminiumlag.

Eksempel 2

Det ble laget ulike innleggsåler for uttesting. Basismaterialet var vanlige kommersielle inn-leggsålematerialer. Et element ifølge oppfinnelsen ble laminert til en del av prøvene. Varmen

hos de ulike løsningene ble målt ved bruk av et apparat der prøven som ble målt ble presset mot ei aluminiumoverflate i et kaldt rom (-10°C) ved hjelp av et varmeelement konstruert for dette formålet. Varmeelementet ble varmet ved konstant effekt og temperaturen ble målt på overflata av prøven etter en stabiliseringstid på to timer. Dess bedre isolasjonen var, dess høyere temperatur ble målt. I testen var innleggsålen med elementet ifølge oppfinnelsen 2°C varmere enn en tilsvarende konstruksjon uten elementet (8.9°C mot 10.8°C). Når en konstruksjon tilsvarende elementet og med samme tykkelse men uten reflekterende lag ble laminert til en tilsvarende innleggsålekonstruksjon, ble de isolerende egenskapene forbedret men var markant dårligere enn når konstruksjonen var forsynt med et reflekterende lag.

Claims (5)

1. Sålekonstruksjon for fottøy anbrakt mellom en indre kappe eller tilsvarende (5) og slitesålen (5) bestående av sjikt (1, 4a) som omfatter et isolerende sjikt (1) med lav varmeledningsevne men høy strålingsvarme-permeabilitet, og et reflekterende sjikt (4), festet til hverandre uten anvendelse av bindemiddel, for eksempel ved hjelp av vakuuminndamping,karakterisert vedat konstruksjonen har to reflekterende sjikt (4) og to isolerende sjikt (1), hvorved de reflekterende sjiktene (4) er festet til hverandre, og de isolerende sjiktene (1) festet direkte til samme er anbrakt ytterst og tjener som festeflater for resten av konstruksjonen.

2. Sålekonstruksjon ifølge krav 1,karakterisert vedat den er en bindesåle (11). /

3. Sålekonstruksjon ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat den er en separat innleggsåle (15).

4. Sålekonstruksjon ifølge et av kravene 1 til 3,karakterisert vedat det isolerende laget (1) er en jevn plastfilm med tykkelse på maksimalt 0.1 mm.

5. Sålekonstruksjon ifølge krav 4,karakterisert vedat det isolerende laget (1) er en cellefilm med lukkete orienterte celler.