Verfahren zur lE3 Herstellung von Schuhwerk mit einer Polyurethanschaumsohle
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Schuhwerk mit Polyurethanschaumsohlen eines bestimmten spez. Gewichtes.
Nach bis jetzt bekannten Methoden zur Herstellung von Schuhwerk musste ein aus verschiedenen Teilen geklebtes oder zusammen genähtes, auf einen Leisten aufgezwicktes Oberleder zuerst mit einer Untersohle versehen werden, auf welche dann ein Kautschukrahmen angebracht wurde. Auf diesen Aufbau wurde dann die Sohle, gegebenenfalls nach Aufrauhung der Verbundflächen auf das mit Untersohle und Rahmen versehene Obergeschüh aufvulkanisiert. Diese Methode hat den Nachteil, dass sich der Arbeitsprozess über mehrere Stufen erstreckt. Es wurde ferner ein Verfahren zur Herstellung von Schuhwerk mit Sohlen aus synthetischem Kunstharz vorgeschlagen, bei welchem bei hohem Druck eine heisse Schmelze eines thermoplastischen Harzes, wie z. B.
Vinyl-, Polyamid- oder Polyesterharze, in die Schuhsohlenform gepresst wird, wobei der Oberteil des Schuhs mit der noch flüssigen Masse des Sohlenmaterials zur Verbindung der beiden Teile in Berührung gebracht wird. Diese Methode besitzt aber den Nachteil, dass zu ihrer Verwirklichung teure Einspritzmaschinen und präzis hergestellte Schuhsolenformen nötig sind. Auch kann dabei das Oberleder leicht beschädigt werden, da es um ein Durchsickern des mit hohem Druck eingepressten Harzes zu vermeiden, stark gegen die Form gepresst werden muss. Ferner genügt es, um einen gleichmässigen Verbund des Oberleders mit der Sohle zu erlangen nicht, einfach während des Erzeugungsvorganges der Sohle die Form auf eine genügend hohe Temperatur zu bringen und dann zur Entfernung wieder abzukühlen, da das Sohlenmaterial äusserst wärmeresistent ist.
Diese Nachteile werden mit dem erfindungsgemässen Verfahren dadurch beseitig, dass man eine bestimmte Menge eines flüssigen Polyurethanschaum bildenden Materials in ein auf eine bestimmte Anfangstemperatur gebrachte Schuhsohlenform giesst, wobei das auf einen Leisten aufgezwickte Obergeschüh mit der Brandsohle mit dem sich in der Form befindenden, noch nicht erhärteten Polyurethan in Berührung gebracht wird, wodurch die sich bildende Sohle beim Aushärten mit dem Obergeschüh verbunden wird, wonach die Form nach einer Vorhärtung und der Leisten nach vollständiger Aushärtung der Sohle entfernt werden.
Einen flüssigen Polyurethanschaum bildendes Material wird also in eine Vertiefungen aufweisende Schuhsohlenform gegossen. Die so geformte Sohle aus Polyurethanschaum wird dann in noch nicht vollständig gehärtetem Zustand mit dem über einen Leisten gezogenen Obergeschüh in Berührung gebracht, wobei die Sohle mit letzterem beim vollständigen Aushärten verbunden wird, indem der Druck des Schaumes sich vergrössert. Ebenfalls kann die Dichte des Schaumes durch Veränderung der Anfangstemperatur beeinflusst werden.
Das in Frage kommende Material, welches eine Flüssigkeit niederer Viscosität ist, kann ohne Schwierigkeiten, beispielsweise mit einer Pumpe eingeführt werden. Zudem ist es auch nicht nötig, Formen aus besonders starkem Material zu verwenden. Überdies kann die Anfangstemperatur der Form so variiert werden, dass die geformte Sohle an der Oberfläche schwammig bis sehr hart werden kann.
Im folgenden wird das erfindungsgemässe Verfahren anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, und zwar zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein mit einer Brandsohle versehenes auf einen Leisten aufgezwicktes Obergeschüh,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Sohlenform im Moment des Eingiessens der flüssigen Polyurethanmasse,
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Schuhsohlenform mit eingefüllter Masse, wobei das auf dem Leisten angebrachte Obergeschüh mit letzerer in Verbindung gebracht ist,
Fig. 4 die Anordnung gemäss Fig. 3 im Grundriss, und
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine mit Vertiefungen zur Erlangung des Sohlenprofils versehenen Schuhsohlenform, deren Oberfläche mit einem dünnen Film aus harzigem Material überzogen ist.
Nachstehend folgt eine schematische Darstellung eines Beispiels des erfindungsgemässen Verfahrens.
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Als Materialien für das erfindungsgemäss in Frage kommende Obergeschüh kommen einzeln oder in Kombination miteinander beispielsweise Leder, Textilgewebe, Kunstleder, Papier oder ähnlich in Betracht. Wie in Fig.
1 ersichtlich, ist das Obergeschüh (1) über einen Leisten (22) gezwickt und an einer Brandsohle (Innensohle) angenäht. Die Schuhsohlenform setzt sich aus einer Grundlage (10) und aus Seitenstützen (2), (3) zusammen, welche zerlegbar oder unzerlegbar sein können. Die Anfangstemperatur der Form kann je nach den gewünschten physikalischen Eigenschaften der zu bildenden Sohle in einem weiten Bereich variiert werden. Die flüssige, den Polyurethanschaum bildende Masse wird dann bei einer bestimmten Temperatur durch eine Tülle (21) in die mit der Anfangstemperatur aufgewärmte gegossen. Obgleich die Flüssigkeit in die Form fliesst, muss ihre Verteilung wegen der niederen Viscosität für kurze Zeit mit einer Wasserwaage kontrolliert werden, wobei für das Einfüllen die Tülle starr oder beweglich sein kann.
Es kann zur Erreichung gleichmässiger Verteilung der den Polyurethanschaum bildenden Masse auch die Schuhsohlenform in Bewegung gehalten werden. Es können zum Einguss der Flüssigkeit auch mehrere Tüllen benutzt werden, wobei die Ausflussmenge der einzelnen Tüllen gleich oder verschieden sein kann. Man kann dabei je nach der Art des herzustellenden Schuhwerks und den zu seiner Herstellung erforderlichen Arbeitsbedingungen das eine oder andere System wählen. Wenn man durch die einzelnen Tüllen Polyuretanschaum bildende Flüssigkeit verschiedener Art in die Form fliessen lässt, so kann eine Sohle hergestellt werden mit lokalen Dichteunterschieden. Der gleiche Effekt kann auch dadurch erreicht werden, indem die Temperatur der Form partiell verändert wird.
Wenn nun, wie schon gesagt, gemäss einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens die Oberfläche der Form oder wenigstens ein Teil davon mit formgebenden Körpern aus Kautschuk, synthetischen Harzen oder Metall versehen ist, so ist ein gutes Haften der gebildeten Sohle mit dem Obergeschüh gewährleistet.
Die Abnutzung der Schuhsohle wird ausserdem noch gewaltig reduziert, wenn dabei metallene Formkörper als sogenannter Gleitschutz verwendet werden. Solche Sohlen sind mit den verschidensten Formkörpern dieser Art erhältlich. Formkörper mit schlechtem Bindvermögen zum Polyurethanschaum sollten um diesen Nachteil auszumerzen beispielsweise mit einem Zement auf Urethanbasis, Neopren-isocyanatzement, Neophrenphenolharzzement oder Epoxyharzzement vorbehandelt werden.
Nach dem nun ein angemessener Teil Ides den Polyurethanschaum bildenden Materials in die Form gegossen ist, kann der mit dem Obergeschüh versehene Leisten in die Form eingepasst und während einer gewissen Zeit leicht an die Masse angepresst werden. Während dieser Zeit verschäumt die in der Form enthaltene flüssige Mischung und füllt so die Zwischenräume zwischen der Form und dem Schuhleisten aus, wobei Erstarrung der Flüssigkeit eintritt. Die den Schaum bildende Masse kann aber auch erst mit einer mittels eines auf der Basis der Form oder in den Seitenstützen angebrachten Einlas ses eingegossen werden, wenn der mit dem Oberleder versehene Leisten bereits in die Form eingepasst ist, wobei wieder mehrere Tüllen benutzt werden können.
Vor der Einführung der Flüssigkeit muss die Schuhsohlenform auf eine Temperatur eingestellt werden, die etwa zwischen 20 und 80 "C liegt. Dann wird beispielsweise eine bestimmte Menge der flüssigen und Polyurethanschaum bildenden Masse in die Form eingegossen und dann der Schuhleist mit dem aufgezwickten Obergeschüh in die Form eingepasst. Das Ganze wird dann während 10 Minuten stehen gelassen, wobei eine Vorhärtung eintritt. Nach diesem Prozess wird die Form entfernt. Die nunmehr mit dem Obergeschüh verbundene Sohle wird noch so lange bei Raumtemperatur oder in einer Heizkammer belassen, bis die Masse vollständig erhärtet ist, wonach der Leisten ebenfalls entfernt wird.
Wenn es auch vorzuziehen ist, die Härtung zur Umwandlung des ganzen Förmlings in zwei Stufen durchzuführen, kann diese jedoch auch nur in einer einzigen Stufe durchgeführt werden. Im letzteren Fall wird vorzugsweise eine Schuhsohlenform mit eingebauter elektrischer Heizvorrichtung verwendet. Allgemein kann die Aushärtung durchgeführt werden, indem die Temperatur der Form übe 20 "C aber unter 80 "C gehalten wird.
Bei dieser Methode hängt die Dichte des Polyurethanschaumes, wie schon gesagt, von der Anfangstemperatur der Form vor dem Eingiessen der den Polyurethanschaum bildenden Flüssigkeit, welche während der Vorhärtung aufrechterhalten werden kann, ab.
Wenn die Flüssigkeit in die bei Raumtemperatur oder niedriger Temperatur gehaltenen Form eingeführt wird, so erhält man eine Polyurethanschaumsohle von ausgeprägter Härte, welche sich besonders als harte dünne Schaumsohle eignet. Es ist dabei zu bemerken, dass je geringer die Behandlungstemperatur ist, desto härter die Oberfläche der Sohle wird, da durch die niedere Temperatur der Form die Expansion des Schaumes gehemmt wird, wobei dieser Schaum dank der dichteren Oberfläche eine geringe Wasser- und Schmutzaufnahmefähigkeit besitzt. Das innere einer solchen Sohle dagegen besitzt eine geringere Dichte. Demgemäss sind Schäume dieser Art sehr erwünscht.
Im Gegensatz dazu erhält man beim Eingiessen der den Polyurethanschaum bildenden Masse bei höherer Temperatur der Form einen Schaum von durchwegs gleichförmiger Dichte, sowohl an der Oberfläche wie auch im Innern. Gemäss dieser Ausführungsform des Verfahrens kann man sehr leichte Sohlen herstellen, welche jedoch den Nachteil besitzen dass sie stark Wasser- und Schmutzaufnahmefähig sind. Es wird daher beim erfindungsgemässen Verfahren vorgezogen, dass die den Polyurethanschaum bildende Masse vor dem Eingiessen auf eine möglichst hohe Temperatur gebracht wird und anschliessend in eine Form mit niederer Temperatur gegossen wird, wobei Schuhsohlen erhalten werden, deren Oberfläche eine grosse Dichte und deren Inneres eine geringere Dichte aufweisen. Dagegen ist bei dieser Arbeitsweise die Aushärtezeit viel länger.
Wie nun oben erwähnt hängt die Härte der SohlenobeRläche von der gewählten Anfangstemperatur der Schuhsohlenform ab.
Wie in den Figuren gezeigt, besteht die Schuhsohlenform aus einer Unterlage (10) und einem Paar Seitenstützen (2), (3). welche an ersterer beispielsweise mit Bolzen und Nuten angebracht sind. Zur Fixierung des Schuhs in der Form ist eine Druckvorrichtung (16) mit einem Hebel oder einem Schraubengewinde, welche über ein Gestänge (18) mittels einer Pinne mit der Unterlage (10) verbunden sind. Die Druckvorrichtung könnte auch durch ein Gewicht ersetzt werden. An den Innenseiten der Ecken (9) der Seitenstützen (2), (3) ist zum Schutz des festzuhaltenden Obergeschühs und zur Verhinderung des Durchsickerns von noch nicht erhärtetem Polyurethanschaum ein Kautschukband angebracht. Des gleichen Effektes wegen sind auch die Innenseiten der Seitenstützen mit einem Band aus Kautschuk oder anderem elastomeren Material ausgekleidet.
Die innere Oberfläche der Form kann ferner, wie schon gesagt, um ein besseres Ablösen der Form von der gebildeten Sohle zu gewärhleisten vor dem Eingiessen der Polyurethanmasse noch mit einem Film einer harzigen Masse, wie Poly äthylen, Polypropylen, Polystyrol oder anderen synthetischen Harzen überzogen werden. Zum Beispiel ist nach Fig. 5 eine Schuhsohlenform angeführt, welche aus einer Grundlage (10) und zwei Seitenstützen (2), (3), welche mit den Bolzen (4) und (5) fixiert sind, besteht. Die Grundlage sowie die Seitenstützen sind mit Einlasslöchem (6), (7), (8) versehen, wobei die Verbindungsstükke mit O-Ringen oder vorzugsweise mit Kautschukpakkungen mit der Form verbunden sind.
Die Oberfläche der Form ist nun auf dem Gegenstück zum Schuhsohlenprofil mit einem Film aus Kunstharz überzogen, welcher sich von einer Seitenstüzte zur andern erstreckte und durch die Klemmbolzen (14) und (15) begrenzt ist. Der Film kann druch Infrarotaufheizung gleichmässig auf der Oberfläche verteilt werden. Dieser Film besitzt neben der schon erwähnten Eigenschaften für das erfindungsgemässe Verfahren noch den Vorteil, dass er die Form gegen die den Schaum bildende Masse abdichtet.
Auch können sehr gute Produkte ohne Verwendung von Ablösmitteln oder Schmiermitteln erfindungsgemäss hergestellt werden, wenn man Formen aus Polyäthylen, Polypropylen oder Polystyrol uam. verwendet, da sich diese Materialien sehr gut vom gebildeten Polyurethanschaum lösen.
Beispiel 1
1 Mol Poly-(E-caprolacton)-diol mit einem Molekulargewicht von 1000 und 2 Mol Toluyldiisocyanat werden während 2 Stunden bei 80 "C zu einem Isocyanat begrenzten Vorpolymerisat, welches 6 O/o an freiem Isocyanat enthält, umgesetzt. 100 Teile dieses Vorpolymerisates, welche auf 70 OC gehalten werden, werden mit 17 Teilen, 4,4'-Methylen-bis(2-chloranilin), bei 110 "C, 0,2 Teilen Zinnoctoat bei Zimmertemperatur, 2 Teilen Silikon bei Raumtemperatur und 0,14 Teilen Wasser bei Raumtemperatur innig vermischt, wonach die erhaltene Masse bei 80 OC in eine Schuhsohlenform gegossen wird.
Anschliessend wird ein auf einen Leisten aufgezwicktes Obergeschüh in die, das noch nicht erhärtete Polymerisat enthaltende Schuhsohlenform eingepasst und dann das Ganze einige Zeit stehen gelassen.
Nach ungefähr 10 Minuten wird dann die Form entfernt und wenn die Sohle genügend erhärtet ist, wird auch der Leisten entfernt. Die so aufgegossene Schaumgummisohle weist ein spez-Gew. von 0,40, ein 100 0/obiges Elastizitätsmodul von 15 kg/sq. cm, eine Reissfestigkeit von 30 kg/sq. cm und eine Dehnbarkeit von 360 O/o auf.
Beispiel 2
1 Mol Poly-(oxytetramenthylen)-glycol und 2 Mol Toluyldiisocyanat werden während 2 Stunden bei 80 "C zu einem Isocyanat begrenzten Vorpolymerisat, welches 6 O/o an freiem Isocyanat enthält, umgesetzt. 100 Teile diese Vorpolymerisates werden mit 17 Teilen 4,4' Methylern-bis(2-chloranilin), 2,2 Teilen Dibutylzinndilaurat, 1,5 Teilen Silikon und 0,14 Teilen Wasser innig vermischt, wonach die erhaltene Masse bei 80 "C in eine Schuhsohlenform gegossen wird. Anschliessend wird ein auf einen Leisten aufgezwicktes Obergeschüh in die das noch nicht erhärtete Polymerisat enthaltende Schuhsohlenform eingepasst und dann das Ganze einige Zeit stehen gelassen. Nach ungefähr 30 Minuten wird dann die Form entfernt. Die Schaumgummisohle besitzt die gleichen Eigenschaften wie die gemäss Beispiel 1 erhaltene.
Beispiel 3
1 Mol Poly-(oxytetramethylen(-glycol mit einem Molekulargewicht von 1000 und 2,5 Mol Diphenylmethandiisocyanat werden während 2 Stunden bei 80 "C zu einem Isocyanat begrenzten Vorpolymerisat, welches 7 /0 an freiem Isocyanat enthält, umgesetzt. 100 Teile dieses Vorpolymerisates werden mit 4,5 Teilen Äthylenglycol, 1 Teil Silikon, 0,25 Teilen Tetramethylbutandiamin und 0,1 Teilen Wasser innig vermischt, wonach die erhaltene Masse bei 20 in eine Schuhsohlenform gegossen wird. Anschliessend wird ein auf einen Leisten aufgezwicktes Obergeschüh in die, das noch nicht erhärtete Polymerisat enthaltende Schuhsolenform eingepasst und das Ganze ungefähr 10 Minuten stehen gelassen.
Danach wird die Form entfernt und nachdem die Sohle genügend erhärtet ist, wird auch der Leisten entfernt.
Die so aufgegossene Schaumgummisohle weist- ein spez. Gew. von 0,60 ein 100 0/obiges Elastizitätsmodul von 20 kg/sq. cm, eine Reissfestigkeit von 87 kg/sq. cm und eine Dehnbarkeit von 390 O/o auf.
Beispiel 4
Verwendet man zur Herstellung des Vorpolymerisate an Stelle des Polyäthers ein Polyester, so erhält man ähnliche Resultate wie in Beispiel 3.
Beispiel 5
100 Teile 50 "C warmes Poly-(e-caprolacton) werden mit 71 Teilen Diphenylmethandiisocyanat (40 "C), 9 Teilen Äthylenglycol (Raumtemperatur), 1,5 Teilen Silikon (bei Raumtemperatur), 0,17 Teilen Wasser (bei Raumtemperatur) und 0,01 Teilen Dibutylzinndilaurat (bei Raumtemperatur) innig vermischt, wonach die erhaltene Masse be 20 C in eine Schuhsohlenform gegossen wird. Anschliessend wird ein auf einen Leisten aufgezwicktes Obergeschüh in die, das noch nicht erhärtete Polymerisat enthaltende Schuhsohlenform eingepasst und dann stehen gelassen, worauf nach ungefähr 10 Minuten die Form entfernt wird und wenn die Sohle genügend erhärtet ist, wird auch der Leisten entfernt.
Die so aufgegosssene Schaumgummisohle besitzt die gleichen Eigenschaften wie die gemäss Beispiel 3 hergestellt.
Gemäss einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens kommt eine Schuhsohlenform zur Anwendung, deren Oberfläche, oder wenigstens ein Teil davon, mit formgebenden Körpern aus Kautschuk, synthetischem Harz oder Metall versehen ist.
Das auf den Leisten aufgezwickte Obergeschüh wird nun dabei dermassen in die Form eingebracht, dass zwischen dieser und dem Obergeschüh noch ein Zwischenraum vorhanden ist. In diesen wird nun eine bestimmte Menge des den Polyurethanschaum bildenden Materials eingegossen, wobei dieses mit den Formkörpern einen zusammenhängenden Körper bildet, der auch auf der Unterlage des Obergeschühs haftet. Nach einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Herstellung von mit Polyurethanschaumsohlen versehenem Schuhwerk wird eine mit Vertiefungen zur Erlangung des Sohlenprofils versehene Schuhsohlenform benutzt, wobei zwecks besserer Ablösefähigkeit der verformten Sohle, deren Oberfläche vorerst mit einem dünnen Film aus einem harzigen Material, welches die Eigenschaft besitzt, dass es sich von Polyurethanschaum gut löst, überzogen wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird eine Sohlenform aus synthetischem Harz, welches sich nach der Verformung gut vom gebildeten Polyurethanschaum löst, verwendet.