DE4206534A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von schuhsohlen aus thermoplastischem kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer aus einem thermoplastischen Kunststoff formgespritzten Laufsohle mit eingeformtem Stahlblechteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Schuhe, deren Laufsohle durch eine Stahlblecheinlage verstärkt ist, sind seit langem bekannt und vielfach in Benutzung. Ein typisches Beispiel hierfür sind die Sicherheitsschuhe, bei denen die Stahlblechverstärkung der Sohle als Schutz gegen das Eindringen von Nägeln oder dergleichen dient. Ein weiteres Beispiel sind Schuhe, bei denen die Stahlblecheinlage wellblechartig profiliert ist, um die Flexibilität des Schuhbodens in Gehrichtung groß, quer zur Gehrichtung dagegen klein zu machen, speziell für Sportschuhe, beispielsweise Golfschuhe oder Laufschuhe, aber auch für Kinderschuhe. Entsprechende Veröffentlichungen finden sich in US-A-21 24 819, DE-U-19 11 431, CH-A-6 72 877 oder DE-U-89 05 979.

Es ist auch schon bekannt, das wellenförmig profilierte Stahlblech als Brandsohle zu verwenden, auf der der Schuhschaft gezwickt wird. Um eine einwandfreie Befestigung des Zwickeinschlags an dem gewellten Federstahlblech zu ermöglichen, wurde dieses vorab mit einem umlaufenden Rand aus Kunststoff versehen. Entsprechende Beispiele finden sich in DE-U 91 03 426 und DE-U 91 10 849.

Die dauerhafte und sichere Befestigung der Stahlblecheinlage in der Laufsohle selbst stellt an die Verfahrenstechnik erhebliche Anforderungen. War in der eingangs erwähnten US-A-21 24 819 die gewellte Stahlblecheinlage noch einfach zwischen Außensohle und Innensohle eingelegt und durch die zwischen Außen- und Innensohle angebrachte Naht fixiert worden, so wird in der ebenfalls schon zitierten DE-U-19 11 431 vorgeschlagen, das Stahlblech in die Laufsohle einzuvulkanisieren. Dabei werden ein aus mehreren Teilschritten bestehendes Verfahren und ein einstufiges Verfahren vorgeschlagen. Bei dem einstufigen Verfahren muß das Stahlblech in der Vulkanisationsform mit dem richtigen allseitigen Abstand positioniert und fixiert werden. Hierzu werden in das Stahlblech mehrere Bohrungen eingebracht, mit deren Hilfe das Stahlblech dann auf in der Vulkanisationsform positionierte Haltestifte aufgesetzt wird. Die Köpfe dieser Haltestifte sind so geformt, daß die fertig vulkanisierte Sohle entformt werden kann. Da das Stahlblech jedoch von beiden Seiten, d. h. von oben und von unten, mit Haltestiften fixiert wird, besitzt die fertige Laufsohle auch auf der dem Straßenstaub usw. ausgesetzten Außenseite Löcher, die entweder bis zum Stahlblech oder gar bis zur Schuhinnenseite reichen. Eine solche Schuhsohle ist nicht brauchbar.

Es sind auch schon Laufsohlen aus drucklos geschäumtem Polyurethan bekannt, in die ein Stahlblech integriert ist.

Thermoplastische Kunststoffmaterialien, insbesondere TR, haben sich bei der Herstellung von Schuhsohlen seit langem bewährt. Bei der Herstellung dieser Sohlen wird das erhitzte Kunststoffmaterial mit Hilfe von Extrudern in Formen gespritzt. Dabei müssen erhebliche Drücke angewandt werden, damit das Kunststoffmaterial alle Feinheiten der Form vollständig ausfüllt. Die Höhe dieser Drücke läßt sich daran ermessen, daß die Formenhälften mit Schließkräften von typisch 100 t zusammengehalten werden müssen, um das Austreten von Kunststoffmaterial zu verhindern. Sollen vorgefertigte Teile umspritzt werden, werden sie in der Form besonders fest fixiert, um zu verhindern, daß der einschießende Thermoplast sie mitreißt. Meist werden die vorgefertigten Teile mittels Haltestiften gegen eine Wand der Spritzform gepreßt; sie sind dann am fertigen Teil sichtbar. Sollen die vergefertigten Teile allseitig gleichmäßig umspritzt werden, wie es für Laufsohlen mit Stahlblechverstärkung gewünscht ist, muß eine besondere Verfahrenstechnologie angewandt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Laufsohlen aus thermoplastischem Kunststoff mit eingespritztem Stahlblechformteil anzugeben, bei dem keinerlei Öffnungen oder Durchbrechungen auf der späteren Außenseite der Sohle entstehen und bei dem gleichwohl dieselben Taktzeiten erreicht werden können, die beim Spritzen von Sohlen ohne derartiges Stahlblechteil üblich sind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das gattungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1.

Da bei der vorliegenden Erfindung das Stahlblechteil nur von einer Seite, nämlich der späteren Sohleninnenseite aus mit Haltestiften gehalten wird, wird die Sohlenaußenseite völlig geschlossen; Schmutz und Nässe können daher von außen nicht an das Stahlblechteil oder gar an den Fuß gelangen. Die fertige Laufsohle unterscheidet sich äußerlich nicht von einer herkömmlichen Laufsohle. Da der flüssige Thermoplast in den Teil des Formenhohlraums injiziert wird, der der Außenseite der fertigen Laufsohle entspricht und auf der einen Seite von dem Stahlblechteil begrenzt ist, wird dieses vom Druck des injizierten Materials auf die Haltestifte gepreßt und behält somit seine Position bei. Dank der Wellprofilierung verformt sich das Stahlblechteil trotz der einseitigen Druckbeaufschlagung nicht.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Mundstück des Injektionskanals von der späteren Sohleninnenseite aus durch eine der Durchbrechungen im Stahlblechteil hindurchgesteckt. Auf diese Weise wird die Außenseite der fertigen Laufsohle völlig glatt und das Mundstück wirkt gleichzeitig als Fixierstift, der ein Verschieben des Stahlblechteils in seiner Ebene verhindert. Dadurch ist es nicht erforderlich, das Stahlblechteil dort zu lochen, wo es auf den Haltestiften aufliegt. Zusätzliche Bearbeitungskosten, die erheblich wären, weil das Stahlblechteil gehärtet ist, entfallen somit.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zum Fixieren des Stahlblechteils auf den Haltestiften Magnetkraft eingesetzt. Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, daß dank dieser Maßnahme das Stahlblechteil unverrückbar in der Spritzform festsitzt. Gleichwohl läßt sich die fertig gespritzte Sohle problemlos entformen. Es werden dieselben Taktzeiten erreicht wie beim Spritzen von Sohlen ohne Stahlblecheinlage. Es muß also nicht abgewartet werden, bis das Kunststoffmaterial sehr stark abgekühlt ist, beispielsweise auf Raumtemperatur; es genügt vielmehr, nur das Verfestigen des Kunststoffmaterials abzuwarten.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Spritzvorrichtung zum Herstellen einer aus thermoplastischen Kunststoff formgespritzten Laufsohle mit eingeformtem Stahlblechteil, wobei letzteres wenigstens eine Durchbrechung aufweist. Eine solche Spritzform hat die Aufgabe, das Stahlblechteil auch unter dem Einfluß der beim Injizieren des Kunststoffs entstehenden hohen Drücke und Kräfte sicher zu halten, so daß das Stahlblechteil allseitig mit der gewünschten Kunststoffmenge umhüllt wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine teilbare Spritzform mit den Merkmalen gemäß Kennzeichen des Anspruchs 4.

Der konstruktive Mehraufwand ist minimal, das in der erfindungsgemäßen Form gespritzte Produkt, die fertige Laufsohle mit integriertem Stahlblechteil, unterscheidet sich äußerlich in keiner Weise von einer herkömmlichen Laufsohle aus thermoplastischem Material. Der ganze Vorgang läuft in nur einem Arbeitsschritt ab, die Taktzeiten sind kurz.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Ende des Injektionskanals ein verlängertes Mundstück und dieses ragt durch eine der Durchbrechungen im Stahlblechteil hindurch. Dadurch wird das Stahlblechteil räumlich exakt positioniert und fixiert, ohne daß zusätzliche Durchbrechungen erforderlich werden.

Als Haltestifte können herkömmliche, selbst dauermagnetische Stifte verwendet werden. Stärkere Magnetkräfte können jedoch erzeugt werden, wenn Dauermagnete oder Elektromagnete in der Spritzform untergebracht werden, wobei die Haltestifte dann als Polschuhe eingesetzt werden. Elektromagnete haben hierbei den Vorteil, daß die Magnetkraft zum Entformen abgeschaltet werden kann. Die fertige Sohle fällt sozusagen von selbst aus der Form.

Falls das Stahlblechteil mehr als eine Durchbrechung besitzt - üblicherweise sind es zwei, die auf der Sohlenlängsachse liegen - wird man in der Form weitere Fixierstifte unterbringen.

Die Spritzform selbst sollte aus nicht magnetischem Material, vorzugsweise Leichtmetall bestehen, um die Magnetkräfte ganz auf die Haltestifte bzw. das Stahlblechteil zu konzentrieren.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung in Form eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 ausschnittsweise einen Längsschnitt durch eine Laufsohle,

Fig. 2 ausschnittsweise eine Draufsicht auf die Innenseite der Laufsohle nach Fig. 1 bei transparenter Darstellung derselben und

Fig. 3 in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch eine Spritzform im Bereich des Injektionskanals.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ausschnittsweise eine Laufsohle 1 aus einem thermoplastischen Material wie TR mit einem im Querschnitt gewellten Stahlblechformteil 2 im Vorfußbereich. Dieses ist mit einem Haftvermittler vorbeschichtet, da Thermoplast schlecht an Stahl haftet, und besitzt zwei Durchbrechungen 5, die die Schuhlängsachse 6 markieren. Von der Sohleninnenseite 3 ausgehend erkennt man eine Vielzahl von Kanälen 4, die auf dem Stahlblechteil 2 enden. Deren Entstehung wird anhand der Fig. 3 erläutert. Die Sohlenaußenseite 7 dagegen ist völlig geschlossen und unterscheidet sich in keiner Weise von einer herkömmlichen Laufsohle.

Fig. 3 zeigt in rein schematischer Darstellung einen Querschnitt durch eine Spritzform, bestehend aus Formunterteil 10, Formoberteil 11 und Formkern 12. Diese Formteile bestehen beispielsweise aus Aluminium. Die Haltevorrichtung für die Spritzform 10, 11, 12, die die beiden Formhälften 10, 11 mit einer Schließkraft von typisch 100 t zusammenpreßt, ist nicht dargestellt.

Am Formenkern 12 sind eine Vielzahl von Haltestiften 14 montiert, an denen das Stahlblechformteil 2 haftet. Die Haftkraft wird magnetisch erzeugt. Zu diesem Zweck sind unter den Haltestiften 14 Dauer- oder Elektromagnete 16 in den Formenkern 12 eingelassen; die Haltestifte 14 wirken als Polschuhe.

Die Haltestifte 14 sind ausschließlich auf der der Sohleninnenseite 3 entsprechenden Seite des Stahlblechteils 2 angeordnet. Zahl und Position entsprechen den auf der Sohleninnenseite 3 in Fig. 2 dargestellten Kanälen 4.

Fig. 3 zeigt weiterhin den Injektionskanal 13, durch den der verflüssigte Thermoplast in den Formenhohlraum injiziert wird, um so die Laufsohle 1 zu erzeugen. Das Ende des Injektionskanals 13 ist ein Mundstück 15, welches von der Sohleninnenseite aus durch eine der Durchbrechungen 5 im Stahlblechteil 2 hindurchgesteckt ist und in dem der späteren Sohlenaußenseite 7 entsprechenden Hohlraum 17 endet, der auf der einen Seite von dem Stahlblechteil 2 begrenzt ist. Dadurch wirkt das Mundstück 15 als Justier- und Fixierstift, der ein Verschieben des Stahlblechteils 2 in seiner eigenen Ebene verhindert, und die Sohlenaußenseite muß nicht nachbearbeitet werden.

Der Hauptzweck der besonderen Mundstückpositionierung ist, daß der flüssige Thermoplast in den Hohlraum 17 injiziert wird, wodurch das Stahlblechteil 2 zusätzlich auf die Haltestifte 14 gedrückt wird. Aufgrund der wellenförmigen Profilierung wird das Stahlblechteil 2 selbst nicht verformt.

Falls die Magnete 16 als Elektromagnete ausgeführt sind, kann nach dem Öffnen der Formhälften 10, 11 die das Stahlblechteil 2 haltende Magnetkraft abgeschaltet werden. Die zum Entformen der fertigen Laufsohle 1 erforderlichen Kräfte werden dadurch minimal. Die Abkühl- und Wartezeiten können auf das absolute Minimum reduziert werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß beim Entformen der Sohle 1 Verformungen im Bereich der Haltestifte 14 auftreten. Dies kommt einer maximalen Produktionsleistung zugute.

Claims (9)

1. Verfahren zum Herstellen einer aus einem thermoplastischen Kunststoff formgespritzten Laufsohle (1) mit eingeformtem Stahlblechteil (2), welches wenigstens eine Durchbrechung (5) aufweist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - das Stahlblechteil (2) wird mit einem Haftvermittler vorbeschichtet,
• - das Stahlblechteil (2) wird in der einen Spritzformhälfte (11, 12) an Haltestiften (14), die nur auf der der späteren Sohleninnenseite (3) entsprechenden Formenseite positioniert sind, im richtigen allseitigen Abstand fixiert,
• - nach dem Schließen der Spritzform (10, 11, 12) wird der flüssige Thermoplast in den der späteren Sohlenaußenseite (7) entsprechenden Hohlraum (17), der auf der einen Seite von dem Stahlblechteil (2) begrenzt ist, eingespritzt,
• - nach dem Abkühlen des Thermoplast wird die Spritzform (10, 11, 12) geöffnet und die Sohle (1) mit dem integrierten Stahlblechteil (2) entformt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mundstück (15) des Injektionskanals (13) von der späteren Sohleninnenseite (3) aus durch eine der Durchbrechungen (5) hindurchgesteckt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Fixieren des Stahlblechteils (2) auf den Haltestiften (14) Magnetkräfte verwendet werden.

4. Vorrichtung zum Herstellen einer aus einem thermoplastischen Kunststoff formgespritzten Laufsohle (1) mit eingeformtem Stahlblechteil (2), welches wenigstens eine Durchbrechung (5) aufweist, umfassend eine teilbare Spritzform (10, 11, 12) mit einem Injektionskanal (13), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - auf der der Innenseite (3) der späteren Laufsohle (1) entsprechenden Oberfläche eines Spritzformteils (12) sind Haltestifte (14) positioniert,
• - Position und Länge der Haltestifte (14) sind so gewählt, daß das an ihnen fixierte Stahlblechteil (2) den gewünschten allseitigen Abstand besitzt,
• - die Haltestifte (14) sind magnetisiert,
• - das Ende des Injektionskanals (13) endet in dem der späteren Sohlenaußenseite (7) entsprechenden Hohlraum (17) der Spritzform (10, 11, 12), der auf der einen Seite von dem Stahlblechteil (2) begrenzt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - das Ende des Injektionskanals (13) ist ein verlängertes Mundstück (15) und
• - das Mundstück (15) ragt durch eine der Durchbrechungen (5) im Stahlblechteil (2) hindurch.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - in dem Spritzformteil (12) sind Dauermagnete (16) untergebracht,
• - die Haltestifte (14) wirken als Polschuhe.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - in dem Spritzformteil (12) sind Elektromagnete untergebracht,
• - die Haltestifte (14) wirken als Polschuhe.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

• - an dem Spritzformteil (12) sind Fixierstifte befestigt, die mit weiteren Durchbrechungen (5) korrespondieren.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

• - die Spritzform (10, 11, 12) besteht aus Leichtmetall.