DE1794338A1 - Thermoplastisches polymermaterial zum versteifen von schlaffen werkstuecken - Google Patents

Thermoplastisches polymermaterial zum versteifen von schlaffen werkstuecken

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DE1794338A1 DE19651794338 DE1794338A DE1794338A1 DE 1794338 A1 DE1794338 A1 DE 1794338A1 DE 19651794338 DE19651794338 DE 19651794338 DE 1794338 A DE1794338 A DE 1794338A DE 1794338 A1 DE1794338 A1 DE 1794338A1
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dicarboxylic acid
acid compound
polymer material
shoe
linear aliphatic
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Adolph Michael Chaplick
Roscoe Lewis Hill
Charles Oliver Kilham
Conrad Rossitto
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Description

Anmelderin; UNITED SHOE MACHINERY CORPORATION in Flemington, New Jersey und Boston, Massachusetts, USA
Thermoplastisches Polymermaterial zurn^ Versteifen von schlaffen
Werkstücken.
Die Erfindung betrifft ein thermoplastisches Polymermaterial zum Versteifen von schlaffen Werkstücken, beispielsweise von Schuhteilen oder anderen dauerhaft und nachgiebig zu versteifenden Werkstücken.
Schuhschäfte, d.h. Oberleder und Futter, sind bekanntlich recht schlaff. Um nun Schuhen an ihren Spitzen- und Fersenenden eine gefällige und dauerhafte Form zu verleihen, hat man sich bisher zur Versteifung führender Hilfsmittel bedient. Zum Beispiel bediente man sich vorgeformter Steifmittel, sogenannter Steifkappen, die als Spitzen- und Fersenkappen vor dem Aufleisten in einen Schuhschaft eingeschoben wurden. Auch wurden schon gesonderte verformbare Blattstücke, die durch Wärme oder Lösemittel weich gemacht werden konnten, vor dem Aufleisten in Schuhschäfte eingeschoben und während des Zwickvorganges wunschgemäß verformt, um die ihnen erteilte Form infolge Erhärtens, ehe der Schuhschaft von dem Leisten gezogen wurde, beizubehalten. Schließlich sind Schuhschäfte durch Versteifungsmittellösungen oder Dispersionen vor dem
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Aufleisten versteift worden, Bei diesem Arbeitsvorgang wird der Schuhschaft/ nachdem er aufgeleistet ist, durch Erhärten der Imprägniermittel versteift.
Diese bekannten Weisen, Schuhschäfte zu versteifen, bringen eine Anzahl von Nachteilen mit sich. Beispielsweise muß ein große« Lager vorgeformter Steifkappen unterhalten wurden, da jede Schuhgröße und Stilart eine verschieden geformte Steifkappe erf order-: lieh macht. Das sich aus Einschieben und genauen Anpassen des Versteifers ergebende Problem ist bei Steifkappen und bei den durch Wärjäme oder Lösemitteln zu aktivierenden Versteifblättern das gleiche. Außerdem wirken sich Feuergefährllchkeit äer Lösemittel und die Notwendigkeit, das Blatt während es noch "weich ist in den Schuhschaft einzuführen, demselben anzupassen und zu formen, nachteilig auf das letztgenannte Verfahren aus. Ferner muß der Schuh auf dem Leisten belassen werden, bis das Versteifblatt durch Verflüchtigung des Lösemittels eine beständige Form angenommen hat. Bei dem Verfahren, Schuhschaftteile durch Imprägnieren zu versteifen, entsteht aus der Notwendigkeit, das Imprägniermittel während des Arbeitsganges auf einem beständigen Wert zu halten > uitt ein einwandfreies, gleichmäßiges Durchdringen des Schuhschaftes zu gewährleisten, ein erheblicher Nachteil, der weiterhin dadurch vergrößert wird, daß der Imprägniervorgang selbst genauester Regelung unterworfen werden muß. Versteifen durch Imprägnieren bringt auch das Problem mit sich, daß das verwendete Lösemittel verdunsten muß*
Die vorliegende Erfindung überkommt die Nachteile der herkömmlichen Versteifungsmethoden durch ein neuartiges Verfahren und ferner durch eine damit verwendbare Maschine, indem bestimmten Flächen von Schuhteilen durch dauerhafte Versteifung aus einer Schicht haftenden, federnden und elastischen Polymermaterials dreidimensionale Form gegeben wird. , :
Das erfindungsgemäße Verfahren, Schuhschäfte in bestimmten Teilen zu versteifen, beruht darauf, daß auf diese Teile an Ort und Stelle eine Schicht geschmolzenen thermoplastischen Polymermaterials aufgetragen wird, das sowohl federnd als auch elastisch ist. Nach dean Abhkühlen wird diese Kunststoffschicht auf einen Wert
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erwärmt, bei dem es verformbar, nicht aber flüssig ist, und unter Druck wird diese erwärmte Schaftmaterial-Kunststoffschicht-Einheit in die erwünschte dreidimensionale Form versetzt, die sie nach dem Abkühlen beibehält und die durch Eigenschaften der Kunststoffschicht gefügig ist.
Die Lage des thermoplastischen Polymermaterials in aufgetragener, das Werkstück nicht durchdringender Form weist eine Dicke von etwa ο,254 mm bis 2,54 mm auf und hat eine Olsen-Steife von o,5 bis o,4 Einheiten, wobei das thermoplastische Polymermaterial einen Weichpunkt von ungefähr 93 C bis 2o4 C hat. Die Lage des thermoplastischen Polymermaterials auf dem Werkstück hat eine ungefähre Olsen-Steife von ο,9 bis 4, ο Einheiten. Das Polymer ist ein Mischpolyester aus Glykolkondensaten mit einem Gemisch einer organischen Dicarbonsäureverbindung. Diese Säureverbindung besteht aus einer aromatischen Dicarbonsäureverbindung, (OR)2 Radikalen (R-Wasserstoff und Methylradikale) und linearen aliphatischen Dicarbonsäureverbindungen.
Die für Schritte des Verfahrens anwendbare Maschine mit einer Auftragvorrichtung, einer Werkstückauflage und einem Schlitten für
ie Werkstückauflage zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß eine Klemmvorrichtung unter Steuerung ihrer Betätigungseinrichtung ein Werkstück gegen die Werkstückauflage preßt, die mit einem erhöhten Teil, der der mit geschmolzenem thermoplastischen Material zu versehenden Fläche des Werkstückes entspricht, ausgestattet ist. Dabei lösen druckmittelbetriebene Einrichtungen eine relative Bewegung zwischen der Auftragvorrichtung und dem Schlitten auf der Werkstückauflage aus, die die ausgewählte Fläche des Werkstückes der Auftragvorrichtung zuführt.
Die Auftragvorrichtung ist eriindungsgemäß so geschaffen, daß die Dicke der Schicht des aufzutragenden Materials von einer Minimaldicke, wo last nichts aufgetragen wird, bis auf eine vorbestimmte Dicke verändert wird. Die Auftragvoriichtung wird durch Mittel so betätigt, daß die Minimaldicke der aufgetragenen Schicht sich von einer führenden Kante aus auf die besagte Maximaldickv. allmählich und kontinuierlich erhöht. Die Auftragsvorrichtung ist mit einer
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Auftragrolle und mit einem Schaber versehen und ist in Schräglage über die Axhse ihrer Rolle bewegbar, wobei der !Schaber das von der Rolle aufgetragene Polymermaterial mehr oder weniger entfernt.
In den Zeichnungen ist;
Fig. 1 eine Seitenansicht einer die MerJoaale der Erfindunf verkörpernden Maschine;
Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht der M&sohine gemäß Fig. Xi
Fig. 3 eine Ansicht der Maschine entlang der Linie Ill-lXi der Fig.. 2 mit einigen weggebrochenen Teilen und weiteren Teilen ^ entlang der Linie HIa-IIIa der Fig. 2;
Fig. 4 eine Teilansicht der Maschine entlang der Linie IV-JV der Fig. 3;
Fig. 5 bis Io eine Reihe von schematIschen DarStellungen, die die verschiedenen Lagen der Arbeitsteile während d©e Arbeitsvorganges der Maschine zeigen;
Fig. 11 eine Draufsicht eines Werkstückes nach ü&m Auftragen von Klebstoff auf eine ausgewählte Fläche desselben;
Fig. 12 eine Ansicht des Werkstückes gemäß 3Fig. IX entlang der Linie XII-XII;
ι "
Fig. 13 eine Ansicht eines Werkstückes feaife JPig, XX entlang der Linie XIII-XIII der Fig. 11;
Fig. 14 eine Ansicht in vergrößertem ÜASiifcafo eine© der Maschine während der Bearbeitung des Werketückes und Teile Werkstückes, der Werkstückunterlage und der JÖ.e8»ei»riGhfcung in senkrechtem Schnitt;
Fig. 15 eine, schematische. Darstellung der Druckluftmotoren und der Regelventile, die dim"«IrwckralfefcelbetStiften Einrichtungen verkörpern;
ORiQINAL INSPECTED 309816/1 119 ...
Fig. 16 ein Schaltschema der elektrischen Einrichtung für die Arbeitsteile der Maschine;
Fig. 17 ein Schaltschema der elektrischen Einrichtung für die verschiedenen mit der Maschine verbundenen Reizvorrichtungen; und
Fig. 18 eine schematische Darstellung einer durch Fußhebel betätigten Ventilregeleinrichtung, die mit den druckmittelbetätigten Einrichtungen der Maschine verbunden ist.
Die Bildung einer Lage von thermoplastischem Polymermaterial in klebender/ aber nicht durchdringender Verbindung auf einem Schuhteil und in der gewünschten Stärke wird durch gewisse Eigenschaften des Polymermaterials und durch Regeln der Auftragbedingungen erreicht. Das Material in der aufgetragenen Lage erhält mehr durch seine eigene Stärke als durch die Durchdringung in eine faserartige Masse seine formbeständige Fähigkeit. Es muß steif, stark und widerstandsfähig sein, d.h. es muß einer Rissbildung widerstehen, wenn es einem Biegen oder anderen Belastungen in einem Schuh unterworfen wird. Die Steife des Polymermaterials für die gegenwärtigen Verwendungszwecke sollte laut Olsen Steifheitsprüfer ungefähr ο,25 bis 4, ο Einheiten haben, vorzugsweise aber o,5 bis 1,5 Einheiten. Diese Prüfung schließt das Biegen eines o,38 cm dicken Filmes um 5o unter Verwendung eines dem Pendel des Prüfgerätes zugeordneten Gewichts ein. Die durch das herkömmliche Ring- und Ballverfahren bestimmten Weichpunkte sollten im Bereich von 93°C bis zu 2o4°C liegen.
Die gewünschten Nässe- und Auftrageigenschaften werden erzielt, indem eine Auftragtemperatur für ein beliebiges Polymermaterial verwendet wird, die so beschaffen ist, daß die Ballviskosität bei Verwendung eines ο,475 cm Stahlballes, welcher durch die mittleren lo,16 cm einer geschmolzenen Materialmasse in einer einen Durchmesser von 25 mm aufweisenden Röhre einer Länge von 15o ram fällt, nicht weniger als 35 Sekunden beträgt. Bei dieser Viskosität tritt das Polymermaterial im nassen Zustand mit der Oberfläche des Schuhteiles in Eingriff/ wobei es jedoch nicht die
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Oberfläche durchdringt und auch nicht von derselben abläuft, so daß eine ausreichende Dicke der Lage gebildet werden kann.
Verschiedene thermoplastische, synthetische Pölveermateriälien mit den erwünschten physikalischen Eigenschaften können durch geregelte Polymerisation oder Vermischen der polymerisierten Erzeugnisse aufbereitet werden, Für die vorliegende Verbindung geeignete Stoffe schließen verschiedene Polyester und Mischpolyester, Polyamide, Polyesteramide, Polyviny!verbindungen wie Polystyrene/ Polyvinylacetat usw. ein. Die bevorzugten Polymermaterialien sind Mischpolyester, welche Kondensate eines Glykols (I) mit der Formel!
HO - (JCH2) n - OH
sind (n ist eine ganze Zahl von 2-4) mit einer Mischung organischer Dicarbonsäureverbindungen, d.h. Säuren oder Säurederivatverbindungen. Die besondere Mischung der Säureverbindungen besteht aus aro- , matischen Dicarbonsäureverbindungen.mit der Formel '
und
worin X Sauerstoff darstellt, (OR)0 Radikalen, in denen R Wasserstoff und Methylradikale darstellt und linearen aliphatischen Dicarbonsäureverbindungen mit der Formel
(R1) - 0OC -
(CH.,) - CUO - (R.) ,
4* Xl X
worin η eine ganze Zahl von 6-12 ist und. (R.) Wasserstoff oder ein Alkylrestradikal mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist.
Das Glykol (I) kann rein oder als Mischung der angoführten Glykole, z.B. als Mischung aus Propyl- und ButylqlykoLen, verwendet werden. Dis bc v<-r :u<jte GLykol i.'il 1 , 4 ButrnulioL, \i ϊ.U'he s besonders iu reinem LUutami den fll^k.ul:. rforclornLsson <j->.|,t^.'ht, v/i rd.
BAD ORIGINAL
Die aromatische Dicarbonsäureverbindung (Ha) kann Isophthalsäure/ Terephthalsäure/ Isophthalsäure- und Terephthalsäureanhydride/ Isophthalsäure- und Terephtahalsäuremethy!ester usw. sein. Vorzugsweise findet eine Mischung von Isophthal- und Terephthalsäure Verwendung .
Die lineare aliphatisch^ DicarbonsäureverMndung (Hb) kann eine beliebige Suberinsäure, Azelainsäure/ Sebazinsäure/ Dihendecansäure, Didodecansäure/ Brassylsäure oder auch verschiedene Methyl-/ Äthyl-, Propyl- Butylester der vorhergenannten Säuren usw. sein. Lineare aliphatische Dicarbonsäureverbindungen, welche auf Sebazinsäure und Azelainsäure basieren, werden bevorzugt. Diese bevorzugte Anwendungsart erstreckt sich sowohl auf die Säuren selbst als auch auf ihre durch Dibutylsebacat und ähnlichen dargestellten Ester.
nachstehend wird die mengenmäßige Zusammensetzung der zur Herstellung bevorzugter thermoplastischer Mischpolyester benötigten Reaktionspartnar angegeben: Die Menge des Glykols (I) verhält sich zur organischen Dicarbonsäureverbindung (II) wie etwa 1,1 - lo,o ■ l,o mol, wobei ein ungefähres Verhältnis von 1,3 - 2,ο : l,o mol vorgezogen wird. Die organische Dicarbonsäure besteht zu 4o bis 95 mol Prozent aus aromatischer Dicarbonsäureverbindung (Ha), und der Rest ist aliphatische Dicarbonsäureverbindung (Hb). Jline Zusa^mmensetzung aus etwa 7o bis 9o mol Prozent aromatischer Dicaibouiäureverbindung (Ha) und dem entsprechenden Rest aliphatisch«?!· Dicarbonsäureverbindung (Hb) wird vorgezogen.
Eine aliphai i sehe zweibasige Häureverbindung in «lon thermoplastischen Mischpolyestern ist wichtig, um ein Verst ei fimgsiriat erial zu erhalten, das nicht nur hinreichend steif, sondern auch biegsam und in abgesetzter Torrn weich ist.. Diu zur Verwendung ];οηιικ mien Stoffe itiüsr.cn Slrukturviskosität en von o,3 bis o,75, vorzugsweise aber o,4 bki o,i> haben. Verwendbare Mischpolyester haben durch Ring- und Bauverfahren ermittelte Weichpunl.te im Bereich von 9 3 C bis 2o4 C, voi mietweise aber zwisch<:n 121 C und 176 C. Die weitere; Bestimmung inntnhalb der verschitjdene.n Bereiche mag in Anb(;tracht der Eigen.'ciiai t- des zu bestreichenden Schuhteiles, d.h. Leder, Stoff usw. ojiorderlich werden.
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Die folgenden Beispiele sollen da«u dienen, eis bessere« Verständnis der Erfindung zu vermitteln? die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf die beispieleweise angeführten Zusammen-Setzungen und Herstellungsweisen»
Beispiel I
Durch Kondensierung unter herkömliöhen Bedingungen wurde äu« 1,4 Butandiol mit Terephthal-, leophthal- wad Sebacinsäure bei einem Molarverhältnis von 1,9 s 1/6 ι 1,4 ein Terpolyetiter gebildet. Dieses Terpolyester hatte eine StrukturvlekcwitÄt Vor ©,4, eine Olsen-Steifheit von ungefähr 2 Einheit®» und einen Ball- tm# Ring· weichpunkt von 165°C bis 168°C.
Das Terpolyester wurde auf 2o4°C bis 2l$°C erhltet, wo durch Stahlkugel ermittelte Viskosität etw* 27 Sekunden betrug und wurde mit einer Auf tragrolle auf Fereen- \mä Spltjcentfelle Damenledersehuhschäften in einer o#oo5 cm dicken Schicht aufgetragen. Das aufgetragene Material erhärtete sieh, »ο β ohne 11, d&& die Schuh** schaftteile innerhalb von einer bis drei Sekunden aufeinander gelagert werden konnten. Das aufgetragene theneo|>laetieche Material wies keinerlei Durchdringung in das Schuhechaftaaterial auf und Wftr leicht haftend, so daß es von dem Lederechaft ohne Schwierigkelten abgezogen werden konnte.
Die aufeinandergelagerten Teile wurden dann alt anderen Teilen
einschließlich Baumwollsegeltuchfütterunge» an Femen·"· und Spitsenflachen zusammengtsetzt. Zum Erhöhen der Temperatur Von 76°C bis 87°C wurde das Fcrsenende des Schuhschaftee dann für ungefähr 3o Sekunden einer Dainpiwirkung unLerv/orien. OtS Spitientell den Schuhschaftes wurde einem ähnlichen Dampfverfahren Witerworfen» Nach Beendigung des Zwick- und SohlVorganges tmü nachdem andere Arbeitsgänge ausgeführt waren, wurde der Schuh Von de» leisten entfernt. Die Spitzen- und Fersenteile dos Schuhe» beladen eine gute nachgiebige Steife. Außerdem wurde eine gute Verbindung dem Schuhschaft und der Fütterung ei zielt, wobei da« sehen des Schuhes ausgezeichnet *ar. DieSchuhe wurden einer prüfung unterworfen, wobei ausgezeichnete Erf<gte»ls©e erisielt wurden.
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Das Aussehen war unveränderlich gut, wobei die biegbare Steifheit und die Verbindung der Teile erhalten blieben.
Beispiel II
Ein Terpolyester wurde durch Kondensierung und Polymerisierung von Äthylenglykol mit folgenden Säurerückständen aufbereitet;
Molekularproz ente
Terephthalsäure 59
Isophthalsäure 24
Sebazinsäure ,_
Der Weichpunkt nach dem Ball- und Ringverfahren lag bei 153 C bis 16o°C. Dieses Material hatte eine Strukturviskosität von ungefähr o,4 und wurde in der Schuhherstellung unter Anwendung des Verfahrens in Beispiel I verwendet, um einen versteiften Schuh von ausgezeichnetem Aussehen und formbeständigen Eigenschaften zu schaffen.
Beispiel III
1,4 Butandiol wurde mit den folgenden Säuremischungen kondensiert; die bezüglichen Zusammensetzungen der Säurerückstände sind in Molekularprozenten ausgedrückt.
A B C D /"I ||M E
Terephthalsäure 51 59 47" 51 C 6o
Isophthalsäure 41 24 44 41
Azelainsäure 17 8
Sebazinsäure 8 8 4o
Weichpunkt · 136°C- 135°C- 135° 148°C-
141°C l4o°C 138° l5o°C
147°C-
151°C
Die Polyester hatten Strukturviskositäten von of4 - o,5 und Olsen Steifheitswerte im Bereich von 1,5 bis 2,5 Einheiten.
Diese Stoffe wurden ebenfalls zur Schuhherstellung nach Beispiel I verwendet. Alljkie Schuhe behielten nach dem Tragen gutes Aussehen,
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-Io -
wobei die versteiften Teile die Form des Schuhes beibehielten und eine nachgiebige Versteifung mit guter Verbindung zwischen den verschiedenen Schuhteilen besaßen.
Beispiel IV
Ein durch Kondensation dimerisierten SoyabohnenÖles und fetter Säure mit Äthylendiamin gewonnenes Polyamidharz mit einem nach dem Ball- und Ringverfahren ermittelten Weichpunkt von loo°C bis 116°C wurde in die auf 148°C Auftragstemperatur eingestellte Auftragvorrichtung gegeben und in einer o,25 mn starken Lage auf die Spitzenteile eines Schuhschaftes aufgetragen. Der ™ Schuhschaft wurde dann wie in Beispiel I fertiggestellt, wobei das Polyamidmaterial zur Aktivierung etwa 25 Sekunden lang unter Dampf gesetzt wurde. Der fertiggestellte Schuh behielt auch noch nach dem Tragen Form und gutes Aussehen.
Es ist ohne weiteres möglich, das Versteifungsaaterial mit der Hand oder mit Vorrichtungen beliebiger Art aufzutragen. Im folgenden wird eine Maschine beschrieben, die besonders zum Auftragen von Versteifungsmaterial geeignet ist.
Patentansprüche -
: Ί Ο 9 ίΠ 6 / 1 11 9

Claims (6)

Patentansprüche
1. Thermoplastxsches Polymer-material zum Versteifen von schlaffen Werkstücken, insbesondere von Schuhteilen, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymermaterial ein Mischpolyester aus Kondensaten eines Glykols mit der Formel (HO "fCH-)- ~ 0H^ ^n ist eine ganze Zahl von 2-4) mit einer Mischung einer organischen Dicarbonsäureverbindung ist.
2. Thermoplastxsches Polymermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Mischung aus aromatischen Dicarbonsäureverbindungen mit der Formel
CO.
-— CO-
und
_C0 - CO
(para)
(meta)
worin X Sauerstoff darstellt, (OR,,) Radikalen, in denen R Wasser-Htoff und JlGt l<yl radikale darstellt, und linearen aliphatischen Dicarbon uiarcn-i!lbindungen besteht -
3. 'lh· ; ι jJr.iitisches Polynt rmatei ial nach Anspiucli J und 2, dadurch ·. f -. t nnzeichnet , daß die lineare aliphatische Pi carbon^, in t-verbindung die Forme J (CUl) - 0OC - (CH2) j - CCO - (Rj)) hat, woii: (1 ) Wasserstoff oder ein Alkylre.stradikrJ n.it J bis 4 Kohlenstoffatomen und η eine gaiiio \ ahl von 6- 12 \v\ , v.ubui die Mrngc i. (HyIiOl.'; im Verhältni··? rur oiganischen Dicaiboneäureverliinduinj ungefähr 3,1 - 3o,o : 1 ,o n>lr beträgt und die organische Dicarbous «r--ioverl indung zu etv a 4<j \Λν. 95 mol % aus nromat ifjcher Dicarboii:'ä jvovi?!l;indung mit ein'in vc?j i-1 eibenden Rest aus linearer aliphai ;ίί·:1 < ι ni farbonsäurevt'i l>i iidniii 1 esteht.
Ί. ' "η ι r >. ] 1 astischos l'cJ^i ■· ιi«*t ei ial nach Anspi ich 1, dadurch (.ti < ·■ : t! 3 c Ii ii a L ; i<ii <1 ι*.· Glykol 1 ,
4 BuI an Iiiol uni die
3 ü 9 in ι>. .1 y
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aromatische Dicarbonsäureverblndung eine Mischung aujs Jeophthal- und Terephthalsäure ist,
5. Thermoplastisches Polyisermateri&l n&ch Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet , daft die lineare aliphatische Dicarbonsäureverbindung auf Sebazin- und Agelaineäure oder auf den durch Dibutylsebacat und ähnlichen dargestellten Estern basiert.
6. Thermoplastisches Polymenaaterial n/such Anspruch I bis S/ dadurch gekennzeichnet, dad ei ph atm iisnge des
Glykols zu der organischen Dicarbonsäureverbindung wie 1,3 - 2,ο : l,o mols verhält und daß die organische öicÄrboneäureyerbindung ungefähr 7ο bis 9o »öl % Dicarbonsäureverbindung enthält, wobei der Rest lineare aliphatisch^ Dicarbonsäurieverbindung 1st.
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