DE3707538A1 - Verbundsohle aus holz fuer schuhe mit nachgiebigem gelenk im ballenbereich der fusssohle, verfahren zur herstellung derartiger verbundsohle sowie einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verbundsohle aus holz fuer schuhe mit nachgiebigem gelenk im ballenbereich der fusssohle, verfahren zur herstellung derartiger verbundsohle sowie einrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verbundsohle aus Holz für Schuhe mit
nachgiebigem Gelenk im Ballenbereich der Fussohle, ein Verfahren zur Herstellung
derartiger Verbundsohle, das auf dem Spritzgiessen des Polyurethans und
dessen Schäumen basiert, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des
Verfahrens.
Aus AT-C-3 52 585 sind eine Sohle aus Holz für Schuhe und ein Verfahren
zur Herstellung derselben bekannt, bei welchen sich es um je einen geometrisch
präzis gefertigten voneinander getrennten Vorder- und Hinterteil der
Sohle handelt, zwischen denen im Ballenbereich der Fussohle eine
verhältnismässig grosse Lücke vorliegt, die durch Ausgiessen in einer Giessform
mit Polyurethan ausgefüllt wird, welche Giessform bezüglich ihrer Abmessungen
und Form den Sohlenteilen genau entspricht.
Da die Technologie der Herstellung der bekannten Sohlen auf der
Vorraussetzung völliger Uebereinstimmung zwischen dem Werkzeug und den darin
eingelegten Sohlenteilen beruht, werden für die Sohlenteile sehr kleine
Abmessungsabweichungen, gegebenenfalls nur 0,2 mm, vorgeschrieben, was wegen des Aufquellens
und Eingehens des Holzes entweder überhaupt nicht oder nur unter
streng überwachten und eingehaltenen Klimaverhältnissen durchführbar ist.
Ausserdem wird festgestellt, dass - zumindest den zehenseitigen Sohlenteil
betreffend - dessen Lage im Werkzeug nicht definiert ist; denn es besteht
die Möglichkeit der Verschiebung dieses Teils in Richtung zu fersenseitigem
Sohlenteil oder sogar der Verdrehung um eine zur Trittfläche der Sohle
senkrechte Achse.
Als Ergebnis dieser Verhältnisse erhält man nach dem beendeten Spritzgiessen
und Schäumen des Polyurethans eine Sohle, deren Länge in zu grossem
Masse von einer Sollgrösse abweicht, wobei auf der Oberfläche der Holzsohle
Schwimmhäute verbleiben, deren Beseitigung eine anspruchsvolle Zusatzoperation
darstellt; diese Schwimmhäute sind nämlich auch an Holz gebunden,
und zwar auf der einen Seite chemisch dadurch, dass OH-Gruppen des Holzes mit
den Isocyanatgruppen des Polyurethans gebunden werden, und auf der anderen
Seite formschlüssig, d. h. mechanisch, dadurch, dass die Schäumung des
Polyurethans in die Poren des Holzes eindringt.
Des weiteren erweist es sich als nachteilig, dass bei der Verwendung des
Schuhs trotz der beschriebenen chemisch-mechanischen Verbindung die
Bindung zwischen den Holzteilen und dem elastischen Zwischenteil aus
geschäumtem Polyurethan sehr schnell mechanisch ermüdet, was zur Folge
hat, dass die Bindungen nachgeben und zu brechen beginnen.
So wird in der neueren Schrift EU-A2-00 80 456 eine nachgiebige Holzsohle
nur als eine mögliche Variantenlösung erwähnt (siehe Seite 6 der genannten
Schrift), und sogar in diesem Fall ist es vorgesehen, dass der elastische
Zwischenteil einstückig mit dem elastischen Tritteil der Sohle gefertigt
wird, worauf man auf die derart vorbereitete Unterlage die hölzernen
Sohlenteile aufklebt.
Obwohl eine solche Ausführungsform an sich technisch befriedigend sein
könnte, ist sie keineswegs fertigungstechnisch zweckmässig; sie fordert
gesondert die Herstellung von hölzernen Sohlenteilen, gesondert das
Spritzausgiessen von elastischem Sohlenteil und gesondert das Kleben,
was die Materialkosten für das Klebemittel und jeweiliges Risiko bezüglich
der Qualität der Klebverbindung mit sich zieht.
Infolgedessen hat der Anmelder der obigen Lösung den
einstückigen Holzsohlen, die mit einer elastischen Trittschicht versehen
werden, Vorrang gegeben. Zu diesem Zweck wird ein zweiteiliges
Spritzgiesswerkzeug verwendet, bei welchem, wie oben, wiederum strenge
Abmessungsforderungen hinsichtlich der Vorbereitung des hölzernen Einsatzes gestellt
werden. Diese Forderungen reichen so weit (vergl. Seite 9 der genannten
Schrift), dass der hölzerne Einsatz mit einem Uebermass bearbeitet werden
muss, so dass er ins Werkzeug sogar hineingepresst sein muss, wobei sich
das Werkstück erwartungsgemäss geringfügig verformt.
Unter Beachtung des bereits erwähnten Aufquellens und Eingehens der hölzernen Sohlen ist es offensichtlich,
dass das Einlegen des Holzeinsatzes ins Werkzeug sowie das Herausnehmen der Verbundsohle
aus dem Werkzeug eine sehr verwickelte Arbeit darstellt, die auf der einen Seite
die Beschädigungen entweder am Holzeinsatz oder am Werkzeug nicht ausschliesst
und keine einheitliche Endform der Sohlen gewährleistet und auf der
anderen Seite trotz sämtlichen Abmessungsforderungen das Vorkommen von
Schwimmhäuten und der damit verbundenen Nacharbeiten nicht eliminiert.
Aufgrund der oben angegebenen Würdigung des Standes der Technik ist die
Aufgabe der Erfindung, aus orthopädischen Gründen doch bei einer gelenkigen
Holzsohle zu bleiben, bei welcher es nicht zu kritischem Auftreten der Ermüdung
der Bindung zwischen den Holzteilen und dem dazwischenliegenden, aus
spritzgegossenem und geschäumten Polyurethan geformten nachgiebigen
Zwischenteil kommt und wobei die Dimensions- und Formgenauigkeit
der Sohle gewährleistet und die Gefahr des Vorkommens der Schwimmhäute
zuverlässig beseitigt ist.
Die gestellte Aufgabe wird bei der erfindungsgemässen Verbundsohle, die eine zweiteilige
Holzsohle und eine daran angeschlossene elastische Trittschicht umfasst,
welche Trittschicht mit einem die zwei Holzteile verbindenden nachgiebigen
Sohlenzwischenteil einstückig ausgebildet ist, welcher nachgiebige
Sohlenzwischenteil mit den Holzteilen chemisch und mechanisch , ggf. formschlüssig,
verbunden ist, dadurch gelöst, dass mit Bezug auf eine
vertikale, quergestellte, zur Trittfläche der Sohle senkrechte Ebene
symmetrisch gestellte zusammenstossende Flächen zwischen dem jeweiligen
hölzernen Sohlenteil und den nachgiebigen, dazwischen eingegliederten
Zwischenteil jeweils aus zwei übereinander angeordneten kontinuierlichen
Teilflächen zusammengesetzt sind, deren Krümmungsachsen auf einer gemeinsamen,
näher der oberen Oberfläche der Sohle liegenden Horizontalebene
auf der Seite der Holzteile der Sohle liegen. Dabei ist der Krümmungsradius
der oberen Teilfläche zweckmässig kleiner als der Krümmungsradius der
unteren Teilfläche, so dass die Bindungsflächen mit Bezug auf die erwähnte
Symmetrieebene zueinander ein Paar von nichtlinearen, konvergent-divergent
verlaufenden Flächen bilden.
Durch einen solchen Aufbau erreicht man einerseits eine verhältnissmässig
umfangreiche Kontaktfläche zwischen dem Holzteil und dem nachgiebigen Zwischenteil
und andererseits einen optimalen Beanspruchungszustand im nachgiebigen
Zwischenteil, indem sich die Lage der hölzernen Teile während des Gehens winkelmässig
ändert.
Es ist festgestellt worden, dass bei Knickbewegung der hölzernen Teile der
Sohle im Scheitelbereich des nachgiebigen Zwischenteils kein Buckel oder
Wulst entsteht, der das Gehen stören könnte, obwohl man analogisch mit den
druckverursachten Deformationen bei der Biegungsbeanspruchung eine derartige
Deformation erwarten könnte.
Das Verfahren zur Herstellung der oben beschriebenen Verbundsohle umfasst
die Herstellung eines hölzernen Vorerzeugnisses der künftigen zweiteiligen
hölzernen Sohle; das Einspannen dieses Vorerzeugnisses über eine Giessform
zur Herstellung der Polyurethan-Sohlenschicht, deren Bestandteil der künftige
nachgiebige Verbindungsabschnitt zwischen den hölzernen Teilen ist; das
Ausfüllen der Giessform mit Polyurethan einschliesslich dessen Ausschäumen;
das Abnehmen des erhaltenen Halberzeugnisses aus der Giessform sowie die
mechanische Nachbearbeitung des Halberzeugnisses bis zur Endform.
Das einstückige hölzerne Vorerzeugnis unterscheidet sich von der zweiteiligen
Finalsohle nur dadurch, dass im Bereich oberhalb der Ausnehmung für den
nachgiebigen Zwischenteil ein integraler Holzzusatz gelassen ist; dass ferner
die Tiefe der erwähnten Ausnehmung in dieses Massivholz geringfügig bis über
die Ebene der oberen Fläche der Finalsohle reicht und dass der Zehen- und
Fersenbereich des Vorerzeugnisses jeder in seiner Richtung in einen Ansatz
zum Unterstützen eines Anpresswerkzeugs verlängert wird.
Die mechanische Nachbearbeitung umfasst somit nur die Beseitigung des
erwähnten Massiv-Zusatzes und beider Unterstützungsansätze sowie die Finalisierung
des Sohlen-Randes.
Die Einrichtung zur Durchführung der Operation des Polyurethan-Giessens
umfasst eine Giessform, die dem Aussenumriss der Polyurethanschicht der
Verbundsohle entspricht, sowie ein waagegehängtes Anpressgestänge zur
Befestigung des hölzernen Vorerzeugnisses zwischen zwei Paaren von lagefixierenden
Ansätzen an der Giessform und zwischen zwei Seitenansätzen, mittels welcher
im geklemmten Zustand die durch Schneiden erhaltene Ausnehmung des hölzernen
Vorerzeugnisses seitlich geschlossen wird.
Die Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung
eines vorzugsweisen Ausführungsbeispiels hervor, das in den beigelegten
Zeichnungen dargestellt ist.
Darin zeigen:
Fig. 1 eine Verbundsohle mit zwei hölzernen Sohlenteilen, einem
Polyurethan-Sohlenteil und einem nachgiebigen Polyurethan-Zwischenteil - im
senkrechten Längsschnitt und nicht betretenen Zustand;
Fig. 2 wie in Fig. 1, doch im betretenen Zustand beim Gehen;
Fig. 3 eine Einzelheit des nachgiebigen Polyurethan-Zweischenteils aus
Fig. 1, vereinfacht gezeichnet;
Fig. 4 ein Vorerzeugnis der hölzernen Sohle, von unten gesehen;
Fig. 5 den Schnitt entlang Linie V-V der Fig. 4;
Fig. 6 den Schnitt entlang Linie VI-VI der Fig. 5;
Fig. 7 eine Einrichtung zur Herstellung des Polyurethanteiles der
Verbundsohle - in räumlicher Darstellung und
Fig. 8 die Darstellung des Giesshohlraumes zum Ausgiessen mit Polyurethan -
im senkrechten Längsschnitt.
Die erfindungsgemässe Verbundsohle weist einen Vorderteil 1 a und einen
Hinterteil 1 b aus Holz auf, welche Teile durch einen nachgiebigen Zwischenteil
2 a aus Polyurethan verbunden sind, der gleichzeitig mit einer Trittsohlenschicht
2 b durch Spritzgiessen gefertigt wird.
Die Anbringungsstelle des nachgiebigen Zwischenteiles 2 a und dessen Querverlauf
richten sich je nach den anatomischen Eigenschaften des Fusses, so dass das
Verhältnis des vorderen Längsabschnitts u zum hinteren Längsabschnitt v für
die Fussgrösse bis "40" etwa 0.47 und für die höheren Fussgrössen etwa 0.42
beträgt, wobei in Draufsicht der nachgiebige Zwischenteil 2 a mit Bezug auf
die Längsachse der Sohle 1 entweder normal darauf oder gedreht unter einem
Winkel im Bereich von 85° bis 98° gestellt ist.
Der nachgiebige Zwischenteil 2 a ist als eine Profilleiste ausgebildet, die mit
Bezug auf die lotrechte Längsebene E-E der Leiste symmetrisch ist und deren
obere und gedachte untere Grundflächen eben, während die Seitenflächen
konkav gekrümmt sind, so dass bei der Höhe B des Zwischenteils 2 a seine
kleinste Stärke A vorliegt, wobei das Verhältnis B zu A etwa 1,8 beträgt.
Die kleinste Stärke A ist dabei gegen die obere Grundfläche der Sohle 1
verschoben, so dass das Verhältnis der Stärkenabschnitte B 2 zu B 1 bis 3,5
vorzugsweise 2, beträgt. Die konkave Krümmung der seitlichen Flächen des
nachgiebigen Zwischenteils 2 a ist jeweils durch ein Paar von Halbmessern r 1, r 2
bestimmt, deren Drehpunkt auf einer gemeinsamen, durch die Stelle der kleinsten
Stärke A gelegten Ebene liegt. Der Halbmesser r 1 bestimmt dabei den oberen
Abschnitt 2′ und der Halbmesser r 2 den unteren Abschnitt 2″der konkaven
Krümmung unter einem Verhältnis von r 2 zu r 1 gleich bis 10 : 3, vorzugsweise
10 : 6,5.
Bei der vorzugsgemässen Ausführungsform ist r 2 gleich B 2.
Zusammen mit dem nachgiebigen Zwischenteil 2 a wird einstückig damit auch die
Tritt-Sohlenschicht 2 b durch Spritzgiessen gefertigt, deren Stärke C am
grössten im Bereich der Ferse, kleiner im Zehenbereich der Sohle und am
kleinsten im Zwischen-(Brücken-)Teil ist, wo diese Schicht eigentlich nicht
beansprucht wird. Die Stärken C folgen sich in gegebener Reihenfolge im
Verhältnis etwa 4 : 2,5 : 1.
Für das tadellose Funktionieren der Gelenksohle ist das Gewährleisten einer
durch den Winkel ω gegebenen Abfederung wesentlich, während für stabiles
Halten des Fusses es von Bedeutung ist, dass der aussenliegende Längsbord
der Sohle im Bereich des Gelenkes hochgezogen (vgl. Fig. 1-2) ausgebildet
ist.
Für die Herstellung einer derartigen Verbundsohle 1 bereitet man ein
hölzernes einstückiges Vorerzeugnis S nach Fig. 4 bis 6 vor.
Im Vergleich mit den Sohlenteilen 1 a, 1 b des hölzernen Teils der fertigen
Verbundsohle 1 ist das einstückige Vorerzeugnis S nur auf seiner unteren
Sohlenfläche 3, zu welcher auch die quer verlaufende Profilausnehmung 4
gehört, endgültig bearbeitet. Die Umfangsfläche 5 des Vorerzeugnisses S ist
mit Bezug auf die endgültige Kontur der Holzsohle zwar bearbeitet, doch mit
einem verhältnismässig grossen Uebermass (bis 3 mm). Ein wesentliches Merkmal
des erfindungsgemässen Vorerzeugnisses S besteht jedoch darin, dass oberhalb
der Formausnehmung 4 ein Massivholz 7 von Stärke D und im Zehen- sowie im
Fersenbereich Längsansätze 6 a, 6 b gelassen werden.
Wie aus Fig. 5-6 ersichtlich - worin durch strichpunktierte Linie der Verlauf
der Kontur der endgültig bearbeiteten Holzsohle angedeutet ist - reicht die
Bodenfläche der Formausnehmung 4 gewissermassen über diese Kontur ins Bereich
des Massivholzes 7. Daraus folgt, dass die starre Verbindung zwischen den
finalen Teilen 1 a, 1 b unterbrochen wird, nachdem der erwähnte Zusatz des
Massivholzes beseitigt worden ist.
Das Massivholz 7 gewährleistet das Lageverhältnis des Sohlenteils 1 a zum
Sohlenteil 1 b während des Spritzgiessens des Polyurethans, und deshalb muss
dessen Stärke D entsprechend dimensioniert sein. Zweckmässiges Verhältnis
von B : D beträgt 5 : 2.
Die Profilierung der Ausnehmung 4 ist der Profilierung des nachgiebigen
Zwischenteils 2 a gleich, der oben mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben ist;
eigentlich bestimmt aber die Ausnehmung 4 die Profilierung des nachgiebigen
Zwischenteils 2 a.
Das Vorerzeugnis S , das im oben angegebenen Sinne bearbeitet worden ist,
dient als die obere Hälfte der Giessform K zum Ausgiessen der Polyurethan-Sohlensicht
2 b und des nachgiebigen Zwischenteils 2 a. Die untere Hälfte 8 der Giessform
K bildet die Trittsohlenfläche der Polyurethanschicht 2 b aus.
Das Vorerzeugnis S liegt mit seinem Bodenbord auf den Bord der Giessmulde 8 a
der unteren Hälfte 8 der Giessform K an, an welchen Bord von oben mittels zwei
Drucksäulen 9 eines Wagenhebels 10 gedrückt wird, welcher Waagenhebel auf einer
Druckstange 11 gelenkig aufgehängt ist. Für die Lagebestimmung des
Vorerzeugnisses S dienen ein vorderes Paar von Ansätzen 12 und ein hinteres Paar von
Ansätzen 13 und ein Paar von verschiebbaren Positionierungsansätzen 14, die auf der oberen
Formfläche der unteren Hälfte 8 der Giessform K befestigt sind. Das letzterwähnte
Paar von seitlichen Ansätzen 14 ist dabei so angeordnet, dass dadurch
die Ausnehmung 4 des Vorerzeugnisses S seitlich abgeschlossen wird.
Ein Zufuhrkanal 15 zum Zuführen von Polyurethan ist im Bereich unter dem
vorderen Ansatz 6 a des Vorerzeugnisses S in der unteren Hälfte 8 der Giessform
K vorgesehen.
Claims (6)
1. Verbundsohle aus Holz für Schuhe mit nachgiebigem, einstückig mit
nachgiebiger Trittschicht aus geschäumten Polyurethan gefertigtem
Gelenk im Ballenbereich der Fussohle, dadurch gekennzeichnet, dass
mit Bezug auf eine lotrechte, quergestellte und zur Trittfläche der
Sohle (1) rechtwinkelige Ebene (E-E) symmetrisch gestellte,
zusammenstossende Flächen zwischen dem jeweiligen hölzernen Sohlenteil (1 a,
1 b) und dem nachgiebigen, dazwischen eingegliederten Zwischenteil
(2 a) jeweils aus zwei übereinander angeordneten kontinuierlichen
Teilflächen (2′, 2″) zusammengesetzt sind, deren Krümungsachsen auf
einer gemeinsamen, näher der oberen Oberfläche der Sohle (1) liegenden
Horizontalebene auf der Seite der Holzteile (1 a, 1 b) der Sohle liegen.
2. Verbundsohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Krümmungsradius (r 1) der oberen Teilfläche (2′) kleiner als der
Krümmungsradius (r 2) der unteren Teilfläche (2″) ist, so dass die Bindungsflächen
mit Bezug auf die Symmetrieebene (E-E) zueinander ein Paar von
nichtlinearen, konvergent-divergent verlaufenden Flächen bilden.
3. Hölzernes Halberzeugnis zur Herstellung der Verbundsohle nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass in die endgültig geformte untere
Fläche eines hölzernen Vorerzeugnisses (S) eine quer auf die Längsachse
des Vorerzeugnisses gestellte Profilausnehmung (4) eingeschnitten ist, über
welcher mit Bezug auf die finale obere Oberfläche der Sohle (1) ein Zusatz-
Massivholz (7) gelassen ist, wobei die Umfangsfläche des Vorerzeugnisses
(S) gegenüber der endgültigen Umfangsfläche der Sohle (1) mit einem
verhältnismässig grossen Uebermass (bis 3 mm) bearbeitet ist und im
vorderen und hinteren Bereich in der Längsrichtung lagebestimmende
Ansätze (6 a, 6 b) gelassen sind.
4. Hölzernes Halberzeugnis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Tiefe der Ausnehmung (4) ins Gebiet des Zusatzes des Massivholzes
(7) über die finale Kontur der oberen Oberfläche der Sohle (1) reicht.
5. Verfahren zur Herstellung einer Verbundsohle nach Anspruch 1 unter
Verwendung eines Halberzeugnisses nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
dass das Vorerzeugnis (S) mit seinem unteren Bordteil auf einen
Formbord einer Giessmulde (8 a) einer nach oben geöffneten unteren
Hälfte (8) einer Giessform (K) gelegt wird, wo es den oberen Teil der
Giessform (K) bildet und zur unteren Hälfte (8) des Giesswerkzeugs
gedrückt wird, wonach die Verbundsohle-Baugruppe nach dem Durchführen
der Spritzgiess- und Schäumungsoperation aus dem Spritzgiesswerkzeug
herausgenommen und mechanisch nachgearbeitet wird.
6. Einrichtung zur Durchführung der Operation des Spritzgiessens und der
Schäumung des Polyurethans im Verfahren nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass über der unteren, mit nach oben geöffneter
Giessmulde (8 a) ausgebildeten Hälfte (8) der Giessform (K) eine
Druckstange (11) angeordnet ist, auf welche ein Waagenhebel (10)
gelenkig aufgehängt ist, zu welchem zwei senkrechten Drucksäulen (9)
zum Drücken des hölzernen Vorerzeugnisses (S) auf die untere Hälfte
(8) der Giessform (K) befestigt sind, wobei zur Lagebestimmung des
Vorerzeugnisses (S) auf der Formoberfläche der unteren Hälfte (8) der
Giessform (K) ein vorderes Paar (12), ein hinteres Paar (13) und ein Paar
seitlicher Ansätze (14) angeordnet sind.
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