DE69608258T2 - EXPLOSIONS AND DECOMPOSITION-RESISTANT POLYURETHANE FOOT SOLE FOR SAFETY SHOES - Google Patents
EXPLOSIONS AND DECOMPOSITION-RESISTANT POLYURETHANE FOOT SOLE FOR SAFETY SHOESInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft den Aufbau einer Schuhsohle und speziell einen neuen und verbesserten Aufbau einer Sicherheitsschuhsohle zur Verhinderung des Durchschlagenwerdens der Sohle durch Projektile hoher Energie und hoher Geschwindigkeit, wodurch ein grösserer Schutz für den Fuß des Trägers ohne übermäßige Bewegungseinschränkung gewährt wird.The present invention relates to the construction of a shoe sole and, more particularly, to a new and improved construction of a safety shoe sole for preventing penetration of the sole by high energy and high velocity projectiles, thereby providing greater protection to the wearer's foot without undue restriction of movement.
US-PS-5237758 von Zachman: Hierbei werden halb-elliptische Abschnitte verwendet, die sich an Schlaufen mit angrenzenden Geweben von angrenzenden Schlaufen schneiden, die flexible Stäbe schneiden, die durch die sich schneidenden Schlaufen verlaufen, um seitliche Verschiebung von angrenzenden Geweben auf ein Minimum herabzusetzen.US-PS-5237758 to Zachman: This uses semi-elliptical sections intersecting at loops with adjacent fabrics of adjacent loops that intersect flexible rods passing through the intersecting loops to minimize lateral displacement of adjacent fabrics.
US-PS-5285583 von Aleven: Hierbei wird eine Schutzschicht verwendet, die sich aus Kunststoff zusammensetzt und einen flexiblen Spitzenabschnitt mit einer Brandsohlenplatte einschließt, die mit ihrer Unterseite verklebt ist, und einen während des Prozesses des Anformens der Kunststoff-Schutzschicht mit ihrer Oberseite verklebtes textiles Futter. Der von Aleven verwendete Kunststoff ist schmelzflüssiger Kunststoff, der beim abschließenden Klebeprozess eingespritzt wird.US-PS-5285583 by Aleven: This uses a protective layer composed of plastic that includes a flexible toe section with an insole plate bonded to its bottom and a textile lining bonded to its top during the process of molding the plastic protective layer. The plastic used by Aleven is molten plastic that is injected during the final bonding process.
DE-A-42 14 802 von Zepf, H., für die Sportartikelfabrik Uhl, GmbH, Karl: eine mehrlagige Schuhsohle mit einer Lauffläche, einer dämpfenden Zwischensohle und einer oberen Brandsohle. Der Unterbau ist ein thermoplastisches Formteil oder wird aus Metall, Keramik oder Graphit gefertigt, worin organische oder anorganische, verstärkende Multifilament-Fasern in Form einer Matte eingebettet sind oder in die Struktur eingewebt oder eingewirkt werden. An der Unterseite des Unterbaus werden durch Spritzformen oder Pressen elastische, profilierte Abschnitte angeformt. Der Unterbau kann lediglich eine Einfachschicht aus gewebten Fasern enthalten, wobei deren Dicke näherungsweise 0,5 mm beträgt.DE-A-42 14 802 by Zepf, H., for Sportartikelfabrik Uhl, GmbH, Karl: a multi-layer shoe sole with a tread, a cushioning midsole and an upper insole. The substructure is a thermoplastic molded part or is made of metal, ceramic or graphite, in which organic or inorganic, reinforcing multifilament fibers are embedded in the form of a mat or woven or knitted into the structure. Elastic, profiled sections are molded onto the underside of the substructure by injection molding or pressing. The substructure can contain only a single layer of woven fibers, the thickness of which is approximately 0.5 mm.
Aleven erzielt Festigkeit und Schlagzähigkeit in der Sohle aus einer Kunststoffplatte, wobei die Verwendung eines Siebgewebes zur Verstärkung des Kunststoffes diente und nicht zur Gewährung von Schlagzähigkeit. Zepf, H., konnte lediglich eine Einfachschicht einer Dicke von nicht mehr als 0,5 mm aus gewebten Fasern durch Spritzformen oder Pressen erzielen. Bei Aleven gibt es keine Diskussion über Metall-, Keramik- oder Graphit-Werkstoffe. Bisher sind aufgrund der Probleme im Zusammenhang mit Formsteifigkeit und Verkleben keine Methoden zur Verwendung von Aramid-, Keramik- oder Graphit- Fasern in dem Aufbau einer Schuhsohle in einer Dicke erwähnt oder ausführbar gemacht worden, um ein Durchschlagenwerden der Sohle durch Projektile hoher Energie und hoher Geschwindigkeit zu verhindern.Aleven achieves strength and impact resistance in the sole made from a plastic sheet, whereby the use of a mesh was to reinforce the plastic and not to provide impact resistance. Zepf, H., was only able to achieve a single layer of no more than 0.5 mm thick of woven fibers by injection molding or pressing. There is no discussion of metal, ceramic or graphite materials in Aleven. To date, no methods have been mentioned or made feasible for using aramid, ceramic or graphite fibers in the construction of a shoe sole in a thickness to prevent penetration of the sole by high energy and high speed projectiles due to problems related to dimensional stability and bonding.
Die US-A-4858338 beschreibt eine Sohle gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.US-A-4858338 describes a sole according to the preamble of claim 1.
Die im Stand der Technik beschriebenen Schuhsohlen sind gegenüber Durchschuss und Projektilschutz unzureichend, wenn die Bewahrung der Spitze-Hacke-Biegsamkeit angestrebt wird, um ein Laufen, Springen und Bewältigung von Hindernissen zu ermöglichen, wie beispielsweise Strickleiter, Seilklettern, kleine Stufen, und zwar mit ausreichendem Tastgefühl oder ausreichender Empfindlichkeit, um Kanten, Vertiefungen und kleine Steine wahrzunehmen.The shoe soles described in the prior art are inadequate in terms of bullet and projectile protection if the aim is to preserve the toe-heel flexibility in order to enable running, jumping and overcoming obstacles such as rope ladders, rope climbing, small steps, and with sufficient tactile feeling or sensitivity to perceive edges, depressions and small stones.
Es ist ebenfalls eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schuhsohle mit guter Haftung zwischen den verschiedenen Polyaramid(Kevlar)-Lagen und/oder Graphit-Faserbündeln trotz der schwachen Eigenhaftung zwischen den Polyaramid-Fasern, Graphit-Fasern und dem Polyurethan zu gewähren.It is also an object of the present invention to provide a shoe sole with good adhesion between the various polyaramid (Kevlar) layers and/or graphite fiber bundles despite the weak inherent adhesion between the polyaramid fibers, graphite fibers and the polyurethane.
Um dieses zu erzielen, gewährt die vorliegende Erfindung eine durchschuss- und splitterfeste Schuhsohle aus Polyurethan auf Polyester- und/oder Polyether-Basis und umfasst eingebettetes Schutzmaterial, wobei das Material in der Gesamtheit der Sohle eingebettet ist und sich aus mindestens einer Lage von gewebtem Polyaramid(Kevlar) zusammensetzt, deren Dichte kleiner ist oder gleich 0,51 kg/m² (15 oz per square yard). Die Polyaramid(Kevlar)- und/oder Graphit-Fasern sind dünn mit Polyurethan auf Polyester- oder Polyether-Basis vor dem Weben der Polyaramid-Lage beschichtet. Dieses verbessert die Haftung zwischen dem Polyaramid und Polyurethan-Material. Die zunehmende Dichte und zusätzliche Lagen von gewebten Polyaramid-Fasern erhöhen die Durchschuss- und Splitterfestigkeit.To achieve this, the present invention provides a bullet and splinter resistant shoe sole made of polyester and/or polyether based polyurethane and comprising embedded protective material, the material being embedded throughout the sole and consisting of at least one layer of woven polyaramid (Kevlar) whose density is less than or equal to 0.51 kg/m² (15 oz per square yard). The polyaramid (Kevlar) and/or graphite fibers are thinly coated with polyester or polyether based polyurethane prior to weaving the polyaramid layer. This improves the adhesion between the polyaramid and polyurethane material. The increasing density and additional layers of woven polyaramid fibers increase the bullet and splinter resistance.
Infolge der extrem dünnen Beschichtung der verschiedenen Polyaramid(Kevlar)- und/oder Graphit-Faserbündel vor dem Weben und/oder infolge der relativ losen oder groben Gewebebindung der Polyaramid(Kevlar)-Fasern ist das Polyurethan in der Lage, zwischen die Fasern einzudringen und zu ermöglichen, dass die verschiedenen Lagen gut miteinander verklebt werden, wodurch das Ablösen der Sohle im nachfolgenden Gebrauch verbindert wird.Due to the extremely thin coating of the various polyaramid (Kevlar) and/or graphite fiber bundles prior to weaving and/or due to the relatively loose or coarse weave of the polyaramid (Kevlar) fibers, the polyurethane is able to penetrate between the fibers and allow the various layers to be well bonded together, thus preventing the sole from coming off during subsequent use.
Ebenfalls können gemäß der Erfindung Polyester-Fasern und vorzugsweise Poly(ethylenterephthalat)(PET)-Fasern mit oder zwischen den (beschichteten oder unbeschichteten) Polyaramid(Kevlar)-Fasern verwebt werden, um die Haftung zwischen dem Polyaramid und dem Polyurethan-Material zu verbessern.Also according to the invention, polyester fibers and preferably poly(ethylene terephthalate) (PET) fibers can be woven with or between the (coated or uncoated) polyaramid (Kevlar) fibers to improve the adhesion between the polyaramid and the polyurethane material.
Ebenfalls können gemäß der Erfindung Carbon-Graphit-Fasern mit oder zwischen den Polyaramid(Kevlar)-Lagen verwebt werden, um die Sohle weiter zu verfestigen oder auszusteifen.According to the invention, carbon graphite fibers can also be woven with or between the polyaramid (Kevlar) layers to further strengthen or stiffen the sole.
Ebenfalls können gemäß der Erfindung eine gewebte Lage von Mineralfasern und insbesondere Keramikfasern oder S-Glasfasern in die Schuhsohle einbezogen werden, um als Brandschutz zum Schutz gegen heißen Gasen mit Temperaturen zwischen 815 und 1650ºC zu wirken.Also, according to the invention, a woven layer of mineral fibers and in particular ceramic fibers or S-glass fibers can be incorporated into the shoe sole to act as a fire barrier for protection against hot gases with temperatures between 815 and 1650ºC.
Unter Berücksichtigung der folgenden detaillierten Beschreibung ist die Erfindung besser zu verstehen, und es werden andere als die ausgeführten Gegenstände der Erfindung offensichtlich. Diese Beschreibung nimmt Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, worin sind:The invention will be better understood and objects of the invention other than those set forth above will become apparent from consideration of the following detailed description. This description refers to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 eine vertikale Querschnittansicht eines Schuhes mit einer ersten Ausführungsform des Sohlenautbaus nach der vorliegenden Erfindung;Fig. 1 is a vertical cross-sectional view of a shoe with a first embodiment of the sole construction according to the present invention;
Fig. 1-A eine vergrößerte Ansicht des Sohlenaufbaus von Fig. 1;Fig. 1-A is an enlarged view of the sole structure of Fig. 1;
Fig. 2 eine vertikale Querschnittansicht eines Schuhes mit einer zweiten Ausführungsform des Sohlenaufbaus nach der vorliegenden Erfindung;Fig. 2 is a vertical cross-sectional view of a shoe with a second embodiment of the sole structure according to the present invention;
Fig. 2-A eine vergrößerte Ansicht des Sohlenautbaus von Fig. 2;Fig. 2-A is an enlarged view of the sole structure of Fig. 2;
Fig. 3 eine vertikale Querschnittansicht eines Schuhes mit einer dritten Ausführungsform des Sohlenautbaus nach der vorliegenden Erfindung;Fig. 3 is a vertical cross-sectional view of a shoe with a third embodiment of the sole construction according to the present invention;
Fig. 3-A eine vergrößerte Ansicht des Sohlenautbaus von Fig. 3;Fig. 3-A is an enlarged view of the sole structure of Fig. 3;
Fig. 3-B eine vergrößerte Ansicht eines alternativen Sohlenautbaus zu dem, der in Fig. 3-A dargestellt ist;Fig. 3-B is an enlarged view of an alternative sole construction to that shown in Fig. 3-A;
Fig. 4 eine vertikale Querschnittansicht eines Schuhes mit einer vierten Ausführungsform des Sohlenaufbaus nach der vorliegenden Erfindung;Fig. 4 is a vertical cross-sectional view of a shoe with a fourth embodiment of the sole structure according to the present invention;
Fig. 4-A eine vergrößerte Ansicht des Sohlenautbaus von Fig. 4; sowieFig. 4-A is an enlarged view of the sole structure of Fig. 4; and
Fig. 4-B eine vergrößerte Ansicht eines alternativen Sohlenautbaus zu dem, der in Fig. 4-A dargestellt ist.Fig. 4-B is an enlarged view of an alternative base construction to that shown in Fig. 4-A.
Ein Schuh in einer ersten Ausführungsform des Sohlenaufbaus nach der vorliegenden Erfindung ist allgemein mit 10 in Fig. 1 und Fig. 1-A dargestellt.A shoe in a first embodiment of the sole construction according to the present invention is shown generally at 10 in Fig. 1 and Fig. 1-A.
Der Schuh 10 hat ein standardmäßig geformtes Oberteil 11 und eine Verbund(stofl)sohle 13. Die Verbundsohle 13 umfasst eine äußere Polyurethan-Sohle 14 mit einem Profil 17, eine Zwischensohle 15, in die eine Lage von Polyaramid-Fasern 18 eingebettet ist, und wahlweise eine Obersohle 16.The shoe 10 has a standard molded upper 11 and a composite sole 13. The composite sole 13 comprises an outer polyurethane sole 14 with a profile 17, a midsole 15 in which a layer of polyaramid fibers 18 is embedded, and optionally an outsole 16.
Die Verbund-Sicherheitsschuhsohle wird in einer üblichen mehrstufigen Form gefertigt, die in der Polyurathan-Schuhsohlenindustrie gewöhnlich verwendet wird.The composite safety shoe sole is manufactured in a standard multi-stage mold commonly used in the polyurethane shoe sole industry.
Das Polyurathan auf Polyester- und/oder Polyether-Basis wird zunächst in eine Formhöhlung eingespritzt, um die äußere (untere) Sohle 14 zu formen, so dass deren Dichte typischerweise im Bereich von 500 bis 2.000 kg/m³ liegt.The polyester and/or polyether based polyurethane is first injected into a mold cavity to form the outer (lower) sole 14 so that its density is typically in the range of 500 to 2,000 kg/m³.
Nach der Entfernung der Abdeckplatte der Form für die äußere (untere) Sohle werden eine dicke Lage aus Polyaramid(Kevlar)-Webfasermaterial 18 auf die äußere (untere) Sohle 14 aufgelegt, die in dem Formhohlraum verbleibt.After removing the cover plate of the mold for the outer (lower) sole, a thick layer of polyaramid (Kevlar) woven fiber material 18 is placed on the outer (lower) sole 14, which remains in the mold cavity.
Das Polyaramid(Kevlar)-Fasermaterial wird mit Polyurethan auf Polyester- und/oder Polyether- Basis vor dem Verweben vorbeschichtet. Die Schicht aus Polyurathan dient zur Erleichterung einer guten Haftung mit dem und der Durchdringung durch das Polyurethan, das in den Formhohlraum gespritzt wird.The polyaramid (Kevlar) fiber material is pre-coated with polyester and/or polyether-based polyurethane prior to weaving. The polyurethane layer serves to facilitate good adhesion to and penetration by the polyurethane injected into the mold cavity.
Die Dichte der Polyaramid-Lage 18 beträgt mindestens 0,17 kg/m² (5 oz per square yard) und vorzugsweise 0,51 kg/m² (15 oz per square yard) für jede Lage aus gewebtem Polyaramid-Material.The density of the polyaramid layer 18 is at least 0.17 kg/m² (5 oz per square yard) and preferably 0.51 kg/m² (15 oz per square yard) for each layer of woven polyaramid material.
Diese dicke Polyaramid-Lage 18 besteht vorzugsweise aus Bündeln von Polyaramid in Kreuzkörperbindung oder Gazebindung mit 70 Prozent bis 90 Prozent in der X-Y-Richtung (d. h. senkrecht zu Spitze-Hacke) und 10 Prozent bis 30 Prozent in der Spitze-Hacke-Richtung.This thick polyaramid layer 18 preferably consists of bundles of polyaramid in a cross-body weave or scrim weave with 70 percent to 90 percent in the X-Y direction (i.e., perpendicular to the toe-toe direction) and 10 percent to 30 percent in the toe-toe direction.
Die Dicke der Schicht der Polyaramid-Lage 18 beträgt mindestens 0,18 cm (0,07 inch), typischer 0,28 cm (0,11 inch), wobei Kevlar 49 in Bündeln mit 7100 den mit Reißfestigkeit von 2,96 · 10&sup8; Pa (43.000 psi) und einem Elastizitätsmodul von 1,31 · 10¹¹ Pa (19 · 10&sup6; psi) mit einem Durchmesser der Polyaramid- Fasern von 0,18 cm (0,07 inch) verwendet werden.The thickness of the polyaramid layer 18 is at least 0.18 cm (0.07 inch), more typically 0.28 cm (0.11 inch), using Kevlar 49 in 7100 denier bundles with a tensile strength of 2.96 x 10⁸ Pa (43,000 psi) and a modulus of elasticity of 1.31 x 10¹¹ Pa (19 x 10⁶ psi) with a diameter of the polyaramid fibers of 0.18 cm (0.07 inch).
Nach dem Auflegen der Polyaramid-Lage 18 wird Polyurethan auf Polyester- und/oder Polyether- Basis in den Formhohlraum gespritzt, der die äußere (untere) Sohle 14 auf der Unterseite der Sohle enthält, um eine Zwischensohle 15 zu erzeugen. Das Polyurethan hat nach dem Einspritzen in die Form eine typische Dichte von < 1.000 kg/m³.After laying down the polyaramid layer 18, polyester and/or polyether-based polyurethane is injected into the mold cavity containing the outer (lower) sole 14 on the underside of the sole, to produce a midsole 15. The polyurethane has a typical density of < 1,000 kg/m³ after injection into the mold.
Durch das Eindringen des Polyurethans in und durch die Polyaramid-Lage 18 wird eine gute Haftung zwischen der äußeren (unteren) Sohle 14 und der Zwischensohle 15 erzielt, wobei die Polyaramid- Lage 18 sandwichartig dazwischen eingeschlossen ist.By penetrating the polyurethane into and through the polyaramid layer 18, a good adhesion is achieved between the outer (lower) sole 14 and the midsole 15, with the polyaramid layer 18 sandwiched between them.
In diesem Stadium kann das Oberteil 11 direkt an der Polyurathan-Verbundsohle 13 aus der äußeren (unteren) Sohle 14 und der Zwischensohle 15 befestigt werden, oder es kann eine dritte obere Sohle 16 auf der Oberseite der Zwischensohle zum verbesserten Komfort hinzugefügt werden. In diesem letzteren Fall verbleiben die äußere (untere) Sohle 14 und die Zwischensohle 15 entsprechend der vorstehenden Beschreibung in dem Formhohlraum, und das Polyurethan auf Polyester- und/oder Polyether-Basis wird in den Formhohlraum direkt auf die Oberseite der Zwischensohle 15 gespritzt.At this stage, the upper 11 may be attached directly to the polyurethane composite sole 13 made up of the outer (lower) sole 14 and the midsole 15, or a third upper sole 16 may be added on top of the midsole for improved comfort. In this latter case, the outer (lower) sole 14 and the midsole 15 remain in the mold cavity as described above, and the polyester and/or polyether based polyurethane is injected into the mold cavity directly on top of the midsole 15.
Eine nach dem vorgenannten Verfahren gefertigte Schuhsohle 13 mit der bevorzugten 0,51 kg/m² (15 oz per square yard) Polyaramid-Lage 18 gewährt wirksam eine Durchschuss- und Splitterfestigkeit gegenüber 60 Grain-Projektilen mit einer Geschwindigkeit von 411 m/s (1.350 fps). Sie bewahrt außerdem eine gute Spitze-Hacke-Biegsamkeit, um ein Laufen, Springen und Überwinden von Hindernissen, wie beispielsweise Strickleitern, Seilkettern und kleinere Stufen zu ermöglichen, während eine Schichttrennung der Sohle im nachfolgenden Gebrauch vermieden wird.A shoe sole 13 made by the foregoing method with the preferred 0.51 kg/m² (15 oz per square yard) polyaramid layer 18 effectively provides bullet and splinter resistance to 60 grain projectiles traveling at 411 m/s (1,350 fps). It also maintains good heel-toe flexibility to enable running, jumping and climbing obstacles such as rope ladders, rope climbs and small steps while avoiding delamination of the sole during subsequent use.
Ein Schuh mit einer zweiten Ausführungsform des Sohlenaufbaus nach der vorliegenden Erfindung ist mit 20 in Fig. 2 und Fig. 2-A dargestellt.A shoe having a second embodiment of the sole construction according to the present invention is shown at 20 in Fig. 2 and Fig. 2-A.
In dieser Ausführungsform, in der ähnliche Merkmale die gleichen Bezugszahlen haben wir vorstehend verwendet, verfügt die Sohle 13 über weitere Lagen 18 aus Polyaramid-Fasermaterial, die darin einbezogen sind.In this embodiment, in which similar features have the same reference numerals as we have used above, the sole 13 has further layers 18 of polyaramid fiber material incorporated therein.
Wie in Fig. 2-A dargestellt, kann die äußere Sohle bis zu zwei Lagen Polyaramid-Fasern 18 aufweisen. Die Zwischensohle 15 würde typischerweise zwischen 2 und 6 Lagen aus Polyaramid-Fasern haben, wobei drei Lagen eine typische Zahl entsprechend der Darstellung in Fig. 2-A sind. Zur Herstellung der in Fig. 2 und Fig. 2-A dargestellten Sohle werden zwei Lagen der Polyaramid- Gewebelagen 18 in den Formhohlraum eingelegt, der die äußere (untere) Sohle 14 formt.As shown in Fig. 2-A, the outer sole may have up to two layers of polyaramid fibers 18. The midsole 15 would typically have between 2 and 6 layers of polyaramid fibers, with three layers being a typical number as shown in Fig. 2-A. To make the sole shown in Fig. 2 and Fig. 2-A, two layers of the polyaramid fabric layers 18 are placed in the mold cavity that forms the outer (lower) sole 14.
Die Polyaramid-Lagen 18 bestehen vorzugsweise aus Polyaramid-Fasern mit einem Durchmesser von 0,25 mm (0,01 inch). Die Fasern sind miteinander unter Erzeugung einer Lage einer Dicke von weniger als 0,15 cm (0,06 inch) und typischer einer Dicke von etwa 0,10 cm (0,04 inch) verwebt.The polyaramid layers 18 are preferably made of polyaramid fibers having a diameter of 0.25 mm (0.01 inch). The fibers are woven together to form a layer having a thickness of less than 0.15 cm (0.06 inch), and more typically a thickness of about 0.10 cm (0.04 inch).
Danach wird ein Polyurethan auf Polyether- und/oder Polyester-Basis in einen Formhohlraum für eine Verbundschuhsohle gespritzt, um die äußere (untere) Sohle 14 zu erzeugen, so dass ihre Dichte typischerweise im Bereich von 500 bis 2.000 kg/m³ liegt.Thereafter, a polyether and/or polyester based polyurethane is injected into a mold cavity for a composite shoe sole to produce the outer (lower) sole 14 so that its density is typically in the range of 500 to 2,000 kg/m³.
Nach Abnehmen der Deckplatte der Form für die äußere (untere) Sohle 14 werden weitere 2 bis 6 Lagen des gleichen Polyaramid(Kevlar)-Gewebematerials 18 eingebettet in die äußere (untere) Sohle 14 auf die äußere (untere) Sohle 14 aufgelegt, die am Boden des Formhohlraums verbleibt.After removing the cover plate of the mold for the outer (lower) sole 14, another 2 to 6 layers of the same polyaramid (Kevlar) fabric material 18 embedded in the outer (lower) sole 14 are placed on the outer (lower) sole 14, which remains at the bottom of the mold cavity.
In diesem Stadium wird Polyurethan auf Polyester- und/oder Polyether-Basis in den Formhohlraum gespritzt, um die Zwischensohle 15 zu erzeugen, so dass das Polyurethan eine typische Dichte von < 1.000 kg/m³ hat.At this stage, polyester and/or polyether based polyurethane is injected into the mold cavity to create the midsole 15 so that the polyurethane has a typical density of < 1,000 kg/m³.
Infolge der Eindringung des Polyurethans in und durch die Polyaramid-Lagen 18 wird eine gute Haftung zwischen der äußeren (unteren) Sohle 14 und der Zwischensohle 15 mit den dazwischen sandwichartig eingeschlossenen Polyaramid-Lagen 18 erzielt.As a result of the penetration of the polyurethane into and through the polyaramid layers 18, a good adhesion is achieved between the outer (lower) sole 14 and the midsole 15 with the polyaramid layers 18 sandwiched between them.
In diesem Stadium kann das Oberteil 11 direkt an der Polyurethan-Verbundsohle 18 befestigt werden, die die äußere (untere) Sohle 14 und Zwischensohle 15 aufweist oder es kann eine dritte obere Polyurethan-Sohle 16 zum verbesserten Komfort einbezogen werden. Dieses wird dadurch erzielt, dass man die äußeren und Zwischensohlen (hergestellt nach dem vorstehend ausgeführten Prozess) in dem Formhohlraum beläßt und Polyurethan auf Polyester- und/oder Polyether-Basis auf die Zwischensohle 15 spritzt.At this stage, the upper 11 may be attached directly to the polyurethane composite sole 18 comprising the outer (lower) sole 14 and midsole 15 or a third upper polyurethane sole 16 may be included for improved comfort. This is achieved by leaving the outer and midsoles (manufactured by the process outlined above) in the mold cavity and injecting polyester and/or polyether based polyurethane onto the midsole 15.
Eine nach dem vorgenannten Verfahren hergestellte Schuhsohle gewährt noch wirksamer Schuss- und Splitterfestigkeit als die erste Ausführungsform, was auf die mehrfachen Polyaramid-Lagen zurückzuführen ist.A shoe sole manufactured according to the above-mentioned process provides even more effective bullet and splinter resistance than the first embodiment, which is due to the multiple polyaramid layers.
In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Polyaramid-Lagen 18, wie in bezug auf in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Sohlen beschrieben wurde, mit Polyester(PET)-Fasern verwebt und die Schuhsohle in der gleichen Weise hergestellt, wie vorstehend beschrieben wurde.In a third embodiment of the present invention, the polyaramid layers 18, as described with respect to soles shown in Fig. 1 and Fig. 2, are woven with polyester (PET) fibers, and the shoe sole is manufactured in the same manner as described above.
Die Verwendung von eingewebten Polyaramid- und Polyester(PET)-Fasern hat den Vorteil einer weiteren Erhöhung der Haftung des Polyurathan-Materials mit der/den eingebetteten Lage(n) 18. Dieses ist auf eine überlegene innermolekulare Adhäsion zwischen Polyurathan und Polyester zurückzuführen.The use of woven polyaramid and polyester (PET) fibers has the advantage of further increasing the adhesion of the polyurethane material to the embedded layer(s) 18. This is due to a superior intramolecular adhesion between polyurethane and polyester.
In einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Polyaramid-Lagen 18, wie sie in den vorgenannten Ausführungsformen beschrieben wurden, ferner mit Carbon-Graphit-Fasern mit 12 k TOW und einer Reißfestigkeit von 3,24 · 10&sup9; Pa (470.000 psi) und einem Elastizitätsmodul von 2,41 · 10¹¹ Pa (35 · 10&sup6; psi) mit der Schuhsohle 13 verwebt, die in der gleichen Weise hergestellt wird, wie vorstehend beschrieben wurde.In a fourth embodiment of the present invention, the polyaramid layers 18 as described in the above embodiments are further woven with carbon graphite fibers with 12 k TOW and a tensile strength of 3.24 x 10⁹ Pa (470,000 psi) and a modulus of elasticity of 2.41 x 10¹¹ Pa (35 x 10⁶ psi) into the shoe sole 13, which is manufactured in the same manner as described above.
Die Verwendung von eingewebten Carbon-Graphit-Fasern hat den Vorteil einer weiteren Erhöhung der Festigkeit und Steifheit und der Verbesserung der Abnutzungsbeständigkeit.The use of woven carbon graphite fibers has the advantage of further increasing strength and stiffness and improving wear resistance.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die allgemein mit 30 in Fig. 3 und Fig. 3-A dargestellt wird, wird die Schuhsohle 13 entsprechend der vorstehenden Beschreibung mit der Ausnahme hergestellt, dass zusätzlich eine Lage gewebter Keramik-Fasern aus Keramik/Polyaramid-Verbundfasern 31 in die Zwischensohle 15 einbezogen wird.In another embodiment of the invention, generally shown at 30 in Fig. 3 and Fig. 3-A, the shoe sole 13 is manufactured as described above with the exception that a layer of woven ceramic fibers made of ceramic/polyaramid composite fibers 31 is additionally incorporated into the midsole 15.
Die gewebte Keramikfaser-Lage umfasst vorzugsweise Keramik-Fasern mit einem Durchmesser von 0,13 cm, wobei 70 bis 90 Prozent der Keramik-Fasern in Kreuzkörperbindung oder in Gazebindung in der X-Y-Richtung (senkrecht zu der Spitze-Hacke-Richtung) gewebt sind und 10 bis 30 Prozent der Keramik-Fasern in Spitze-Hacke-Richtung gewebt sind. Diese Lage ist in der Zwischensohle oberhalb der Polyaramid(Kevlar)-Lage(n) 18 eingebettet (siehe Fig. 3-A). In einer alternativen Anordnung, wie sie in Fig. 3-8 dargestellt ist, kann eine dünne (0,64 mm) Verbundlage 32 aus Keramik-/Polyaramid-Fasern, die vorzugsweise aus kreuzweise gelegter Webung besteht, in die obere Sohle 16 eingebettet werden.The woven ceramic fiber layer preferably comprises ceramic fibers having a diameter of 0.13 cm, with 70 to 90 percent of the ceramic fibers woven in a cross-body weave or a gauze weave in the XY direction (perpendicular to the toe-heel direction) and 10 to 30 percent of the ceramic fibers woven in the toe-heel direction. This layer is embedded in the midsole above the polyaramid (Kevlar) layer(s) 18 (see Fig. 3-A). In an alternative arrangement as shown in As shown in Fig. 3-8, a thin (0.64 mm) composite layer 32 of ceramic/polyaramid fibers, preferably of cross-weave, may be embedded in the upper sole 16.
Die Schuhsohle, bei der diese Verbundschicht von Keramik-/Polyaramid-Fasern 32 eingearbeitet ist, ermöglicht den Schutz gegen heiße Gase mit einer Beständigkeit gegenüber einer Temperatur von 1.650ºC während der kurzen Dauer des Durchschusses.The sole of the shoe, incorporating this composite layer of ceramic/polyaramid fibres 32, provides protection against hot gases with a resistance to a temperature of 1,650ºC during the short duration of the penetration.
In einer weiteren Ausführungsform 40 der vorliegenden Erfindung kann eine Lage aus Verbund-S- Glasfasern in die Mittelsohle oder Obersohle 14, 15 einbezogen werden (siehe Fig. 4, 4-A und 4-B).In another embodiment 40 of the present invention, a layer of composite S-glass fibers may be incorporated into the midsole or upper sole 14, 15 (see Figures 4, 4-A and 4-B).
Eine Lage 41 von Keramik-Fasern kann mit einem Durchmesser von 0,13 cm (0,05 inch) mit 70 bis 90 Prozent der in einer Kreuzkörperbindung oder einer Gazebindung gewebten S-Glasfasern in X-Y- Richtung (senkrecht zu der Spitze-Hacke-Richtung) und mit 10 bis 30 Prozent der S-Glasfasern in der Spitze-Hacke-Richtung in der Zwischensohle über der/den Polyaramid(Kevlar)-Lage(n) 18 (Fig. 4-A) eingebettet werden. Alternativ kann eine dünnere (0,64 mm) Lage 42 von S-Glasfasern vorzugsweise mit einer standardgemäßen, kreuzweise gelegten Kettatlasbindung in die Obersohle 16 (Fig. 4-B) eingearbeitet werden.A 0.05 inch diameter layer 41 of ceramic fibers may be embedded in the midsole over the polyaramid (Kevlar) layer(s) 18 (Fig. 4-A) with 70 to 90 percent of the S-glass fibers woven in a cross weave or a scrim weave in the X-Y direction (perpendicular to the toe-heel direction) and 10 to 30 percent of the S-glass fibers in the toe-heel direction. Alternatively, a thinner (0.64 mm) layer 42 of S-glass fibers may be incorporated into the upper sole 16 (Fig. 4-B), preferably with a standard cross laid warp satin weave.
Die Schuhsohle 13, bei der die Lage von S-Glasfasern 41, 42 eingearbeitet ist, ermöglicht einen Schutz gegen heiße Gase mit einer Beständigkeit gegenüber einer Temperatur von 815ºC für die sehr kurze Dauer des Durchschusses.The shoe sole 13, in which the layer of S-glass fibers 41, 42 is incorporated, enables protection against hot gases with a resistance to a temperature of 815ºC for the very short duration of the bullet penetration.
Was die Art und Weise der Anwendung und die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung betrifft, so wird dieses aus der vorstehenden Offenbarung offensichtlich und es wird demgemäß keine weitere Diskussion im Zusammenhang mit der Art und Weise der Anwendung und der Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung vorgesehen.As to the manner of use and operation of the present invention, the same will be apparent from the foregoing disclosure and, accordingly, no further discussion is provided in connection with the manner of use and operation of the present invention.
Was die vorstehende Beschreibung anbetrifft, ist zu erkennen, dass die optimalen Größenbeziehungen und Materialien für die Teile der Erfindung, einschließlich Variationen in Größe, Materialien, Kontur, Form, Funktion und Art und Weise der Wirkung, Zusammenbau und Verwendung, für den Fachmann auf dem Gebiet ohne weiteres als offensichtlich und naheliegend zu betrachten sind und alle Relationen, die denen äquivalent sind, die in den Zeichnungen veranschaulicht und in der Beschreibung beschrieben wurden, in die vorliegende Erfindung als einbezogen gelten sollen.In view of the foregoing description, it is to be appreciated that the optimal size relationships and materials for the parts of the invention, including variations in size, materials, contour, shape, function and manner of action, assembly and use, will be readily apparent and obvious to those skilled in the art, and all relationships equivalent to those illustrated in the drawings and described in the specification are intended to be included in the present invention.
Die vorstehenden Ausführungen sind daher für die Grundsätze der Erfindung lediglich als veranschaulichend zu betrachten. Da zahlreiche Modifikationen und Änderungen darüber hinaus für den Fachmann auf dem Gebiet mühelos zu erkennen sind, soll die Erfindung nicht auf den exakten Aufbau und die Wirkungsweise beschränkt sein, die gezeigt und beschrieben wurden, so dass demgemäß darauf zurückgegriffen werden kann, daß alle geeigneten Modifikationen und Äquivalente in den Schutzumfang der Erfindung fallen.The foregoing, therefore, is to be considered merely illustrative of the principles of the invention. Moreover, since numerous modifications and changes will readily occur to those skilled in the art, it is not intended that the invention be limited to the exact construction and operation shown and described, and accordingly, all suitable modifications and equivalents are intended to be included within the scope of the invention.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: BFR HOLDINGS LTD., GEORGE TOWN, GRAND CAYMAN, KY |
|
| 8381 | Inventor (new situation) |
Free format text: VAZ, GUY ANDREW, SINGAPORE, SG |
|
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |