DE102005050411A1 - Schuhsohlen auf Basis von geschäumtem thermoplastischen Polyurethan (TPU) - Google Patents
Schuhsohlen auf Basis von geschäumtem thermoplastischen Polyurethan (TPU) Download PDFInfo
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- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Laufsohle aus geschäumtem thermoplastischem Polyurethan, bei dem man diese in einem offenen Werkzeug herstellt und zur Laufsohle verpresst, sowie eine Laufsohle, erhältlich nach einem solchen Verfahren, und einen Schuh, der eine solche Laufsohle aufweist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Laufsohle aus geschäumtem thermoplastischem Polyurethan, wobei das geschäumte thermoplastische Polyurethan in ein offenes Werkzeug eingebracht wird und im Anschluss zur Laufsohle verpresst wird. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Laufsohle, erhältlich nach einem solchen Verfahren, sowie einen Schuh, der eine solche Laufsohle enthält. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind den Ansprüchen, der Beschreibung und den Beispielen zu entnehmen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale des erfindungsgemäßen Gegenstandes nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
- Thermoplastische Polyurethane (im Folgenden auch als TPU bezeichnet) sind teilkristalline Werkstoffe und gehören zu der Klasse der thermoplastischen Elastomere (TPE). Sie zeichnen sich unter anderem durch gute Festigkeiten, Abriebfestigkeit, Weiterreißfestigkeiten und Chemikalienbeständigkeit aus und können in nahezu beliebiger Härte durch geeignete Rohstoffzusammensetzung hergestellt werden.
- Es sind aus EP-A-692 516, WO 00/44821, EP-A-1174459 und EP-A-1174458 Verfahren bekannt, thermoplastische Polyurethane mit Treibmitteln unter anderem zur Herstellung von Schuhsohlen zu verschäumen.
- Man unterscheidet prinzipiell zwischen Schuhsohlen mit einfacher Dichte und mit sogenannter doppelter Dichte. Schuhsohlen mit einfacher Dichte bestehen aus einem Material mit einer im wesentlichen einheitlichen Dichte, abgesehen von einer Randzone, die eine kompakte Haut bildet, und einheitlicher Zusammensetzung. Schuhsohlen mit doppelter Dichte bestehen aus einer äußeren Laufsohle, die bei Gebrauch in Kontakt mit dem Bodenmaterial kommt, und einer geschäumten Zwischensohle, die im fertigen Schuh zwischen Laufsohle und Schuhschaft angeordnet ist und beides miteinander verbindet. Meist hat bei Schuhsohlen mit doppelter Dichte die Laufsohle zumindest eine höhere Dichte als die Zwischensohle.
- Bei dem herkömmlichen Verfahren der Schuhherstellung mit doppelter Dichte wird auf einer sogenannten Rundtischanlage (z. B. 24 Stationen D612 von DESMA oder MainGroup) die Schmelze eines thermoplastischen Elastomeren (z. B. PVC, thermoplastischer Rubber, TPU etc) über eine geeignete, dem Fachmann bekannte Plastifiziereinheit (z. B. SPE 22.65 TPU von DESMA) in ein offenes Sohlenwerkzeug eingegossen (DEScom® Verfahren; DESMA) und anschließend über einen sogenannten Verdränger verpresst. oder ggf. in ein geschlossenes Sohlenwerkzeug eingespritzt. Nach Erstarrung der Schmelze und gegebenenfalls Öffnen des Werkzeuges wird von oben der Schuhschaft über die hergestellte kompakte Sohle positioniert, das Werkzeug über seitlich sich schließende Backen abgedichtet und in einem nächsten Schritt ein Polyurethanreaktivsystem, enthaltend mindestens eine Verbindung mit Isocyanatgruppen, mindestens eine Verbindung mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen und mindestens ein Treibmittel, über eine dem Fachmann bekannte Dosiereinheit in den Hohlraum zwischen Sohle und Schaft eingebracht. Nach vollständiger Reaktion wird der Schuh entformt und Austriebe am Schuh werden entgratet.
- Zur Herstellung einer herkömmlichen Schuhsohle mit einfacher Dichte kann wie oben beschrieben verfahren werden, jedoch mit dem Unterschied, dass auf eine vorherige Fertigung einer kompakten Außensohle verzichtet wird. Die Abriebsbeständigkeit wird demzufolge nur über die kompakte Außenhaut der so erhaltenen Polyurethansohle gewährleistet.
- Aus WO 05/066250 ist ein Verfahren zur Herstellung von Schuhsohlen bekannt, bei dem thermoplastisches Polyurethan in Kontakt mit dem Schuhschaft verschäumt wird. Das Verschäumen erfolgt dabei in einem geschlossenen Werkzeug. Hierbei kann das geschäumte thermoplastische Polyurethan die Funktion der Zwischensohle bei einer Sohle mit doppelter Dichte, oder die Funktion der äußeren Laufsohle einer Sohle einfacher Dichte übernehmen.
- Vorteile von Schuhsohlen aus thermolpastischem Polyurethan sind neben hoher Festigkeit und geringem Abrieb eine gute Weiterreißfestigkeit und gute Chemikalienbeständigkeit. Zum anderen weisen jedoch z. B. Gummisohlen im Vergleich zu TPU eine geringere Dichte und vor allem aber bessere Rutschfestigkeiten auf, insbesondere unter nassen Bedingungen.
- Aufgabe der Erfindung war es daher eine Laufsohle zu entwickeln, die neben den bekannten positiven Eigenschaften der thermoplastischen Polyurethane, bei einem geringen Sohlengewicht eine gute Rutschfestigkeit, sowohl im Trockenen als auch bei Nässe, aufweist.
- Diese Aufgabe wird durch eine Laufsohle, herstellbar aus geschäumtem thermoplastischem Polyurethan, wobei man expandierbares thermoplastisches Polyurethan in ein offenes Werkzeug einbringt und zur Laufsohle verpresst, gelöst.
- Im Rahmen der Erfindung soll unter einer Laufsohle der einheitlicher Teil einer Schuhsohle verstanden werden, der bei Gebrauch in Kontakt mit dem Bodenmaterial kommt. Demnach ist im Rahmen der Erfindung unter einer Laufsohle auch die gesamte Schuhsohle mit einfacher Dichte zu verstehen.
- Unter einem geschlossenen Werkzeug ist ein Hohlkörper zu verstehen, in den das zu formende Material eingebracht wird. Während des Expandierens des thermoplasti schen Polyurethans können zwar verdrängte Gase entweichen, z. B. über eingebrachte Entlüftungen, das TPU wird aber durch die Wandungen des Werkzeugs und den sich damit aufbauenden Gegendruck am freien Expandieren gehindert. Das Werkzeug wird letztlich durch die Expansion und den sich aufbauenden inneren Druck durch das expandierende TPU gefüllt, wodurch durch den Kontakt zu den Werkzeugwandungen eine mehr oder weniger kompakte Außenhaut ausgebildet wird. Der Kompressionsfaktor des expandierten TPUs, der sich aus dem Verhältnis des tatsächlichen Volumens des Formkörpers und dem theoretischen Volumens bei freier Expansion ergibt, liegt üblicherweise bei kleiner 0,8. Laufsohlen aus TPU, die in der geschlossenen Form hergestellt wurden, haben üblicherweise eine Dicke von 10 mm und mehr.
- Unter einem offenen Werkzeug soll im Rahmen der Erfindung ein Gießwerkzeug verstanden werden, das während des Einbringens des expandierbaren TPU keinen geschlossenen Hohlkörper bildet, d. h. mindestens zu einer Seite des Werkzeugs offen ist. Die eingebrachte TPU-Schmelze kann somit frei expandieren, bevor diese von einem sogenannten Verdränger in der Form verpresst wird. Der Kompressionsfaktor bei einer erfindungsgemäßen Schuhsohle ist üblicherweise 0,8 und größer. Somit wird in der offenen Form das expandierende TPU an den Werkzeugflächen nicht verdichtet, d. h. es kommt hier zu keiner, bzw. nur geringen Ausbildung einer kompakten Außenhaut. Dies bedeutet, das die Außenhaut eine weitestgehend zellige und poorige Oberflächenstruktur beibehält.
- Unter einer kompakten Außenhaut ist dabei im Rahmen der Erfindung der Bereich einer TPU-Laufsohle zu verstehen, der eine geringere Porosität aufweist als ein Bereich im Innern der Laufsohle.
- Bei den erfindungsgemäß zur Anwendung gelangenden expandierbaren thermoplastischen Polyurethanen handelt es sich bevorzugt um eine Mischung, aufweisend thermoplastische Polyurethane und expandierbare Mikrospheren als Treibmittel, besonders bevorzugt thermoplastische Polyurethane und expandierbare Mikrospheren mit einer TMA-Dichte (im folgenden definiert) zwischen 2 und 30 kg/m3, bevorzugt zwischen 2 und 10 kg/m3. Durch diese niedrigen TMA-Dichten kann bei vergleichbarer Dichte der gewichtsanteilige Einsatz von Mikrospheren minimiert werden. Dies führt zu Kosteneinsparungen, da in der Regel die Mikrospheren der preisbestimmende Faktor bzgl. der Rohstoffe des Endproduktes ist. Die bevorzugten expandierbaren Mikrospheren können in Form von Pulver oder bevorzugt als Masterbatches eingesetzt werden, wobei die Mikrospheren allgemein bekannt und kommerziell erhältlich sind, z.B. unter der Marke Expancell® von AKZO Nobel Industries, Schweden. Unter dem Ausdruck Masterbatch ist zu verstehen, dass die expandierbaren Mikrospheren in einem Träger z. B. Bindemittel, Wachse oder einem Thermoplasten (z. B. TPU, EVA, PVC, PE, PP, PES, PS, TR etc. oder Blends hieraus) in Granulatform gebunden sind. Bei der Herstellung dieser Mikropheren-Masterbatches werden in der Regel Thermoplaste mit einem sehr niedrigen Schmelzpunkt (z. B. 60–110°C) und sehr niedrigen Viskositäten eingesetzt, um bei der Herstellung der Masterbatches aus expandierbaren Mikrospheren und Träger durch die Anwendung einer möglichst niedrige Temperaturen eine vorzeitige Expansion zu vermeiden. Durch den Einsatz solcher Masterbatches werden Staubbildungen, wie sie bei der Verwendung und dem Handling von expandierbaren Mikrospheren in Pulverform entstehen, vermieden. Außerdem ist die homogene Vermischung der expandierbaren Mikrospheren mit dem TPU bei der Verwendung von Masterbatches einfacher.
- Die TMA-Dichte der expandierbaren Mikrospheren definiert sich als die minimal erreichbare Dichte [kg/m3] eines expandierbaren Mikrospherenpulvers oder eines entsprechenden Masterbatches hieraus, bis die Mikrospheren kollabieren. Diese wurden bei einer Heizrate von 20°C pro Minute bei einer Einwaage von 0,5 mg mit Hilfe eines „Stare Thermal Analysis System" der Firma Mttler Toledo bestimmt.
- Durch den Einsatz der bevorzugt verwendeten expandierbaren Mikrospheren als Treibmittel kann auf den Einsatz von Co-Treibmitteln völlig verzichtet werden. Dennoch ist es möglich, zur Herstellung von erfindungsgemäßen Laufsohlen auch Co-Treibmittel, wie z. B. exotherme und endotherme chemische Treibmittel, einzusetzen. Beispiele für exotherme chemische Treibmittel sind Azodicarbonamide. Beispiele für endotherme chemische Treibmittel sind Zitronensäure und Hydrogencarbonate, wie Alkalihydrogencarbonate.
- Vorzugsweise werden erfindungsgemäße Laufsohlen mit einer Mischung aus einer oder mehreren expandierbaren Mikrospheren und einem oder mehreren chemischen Treibmitteln hergestellt. Besonders bevorzugt werden dabei Treibmittelmischungen, enthaltend 5 bis 95 Gew.-% expandierbare Mikrosphären und 95 bis 5 Gew.-% eines oder mehrerer chemischer Treibmittel, mehr bevorzugt 40 bis 90 Gew.-% expandierbare Mikrosphären und 60 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer chemischer Treibmittel, insbesondere 60 bis 80 Gew.-% expandierbare Mikrosphären und 40 bis 20 Gew.-% eines oder mehrerer chemischer Treibmittel, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der expandierbaren Mikrospheren und des chemischen Treibmittels ohne den zur Herstellung eines Masterbatches verwendeten Träger, verwendet.
- Insgesamt enthält das expandierbare thermoplastische Polyurethan zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Laufsohle vorzugsweise 0,1 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 1,5 und 7,5 Gew.-% und insbesondere 2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des expandierbaren thermoplastischen Polyurethans, an Treibmittel.
- Bevorzugt kann das expandierbare thermoplastische Polyurethan von 0,1 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, Weichmacher enthalten. Als Weichmacher können alle üblichen Substanzen verwendet werden. Bevorzugt werden Ester der Benzoesäure und der Phthalsäure sowie Derivate davon verwendet,
- Zur Herstellung des expandierbaren thermoplastischen Polyurethans können thermoplastische Polyurethane als alleiniger thermoplastischer Kunststoff eingesetzt werden. Alternativ ist es aber möglich, TPU-Blends aus anderen allgemein bekannten thermoplastischen Kunststoffen einzusetzen Dabei können alle bekannten thermoplastischen Kunststoffe verwendet werden. Beispiele hierfür sind thermoplastischer Rubber, Ethylenvinylacetat und Polyvinylchlorid. Bevorzugt enthält der Blend dabei mindestens 40 Gew.-% thermoplastisches Polyurethan.
- Zur Herstellung der expandierten thermoplastischen Polyurethane werden die thermoplastischen Polyurethane, die im Allgemeinen als Pulver, Granulat oder Pellets vorliegen, üblicherweise mit den expandierbaren Mikrospheren und/oder dem Masterbatch sowie den gegebenenfalls zu verwendenden sonstigen Zusatzstoffen, wie weiteren Treibmitteln, weiteren thermoplastischen Kunststoffen und Weichmachern gemischt und thermoplastisch zu den erfindungsgemäßen Schuhen und/oder Schuhteilen verarbeitet. Unter dem Begriff „thermoplastische Verarbeitung" ist jede Verarbeitung gemeint, die mit einem Aufschmelzen des thermoplastischen Polyurethans verbunden ist. Durch die Temperaturerhöhung bei der thermoplastischen Verarbeitung kommt es zu einer Expansion der expandierbaren Mikrospheren und somit zur Ausbildung der expandierten thermoplastischen Polyurethane. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane wird die Schmelze in offene Formen eingetragen, das thermoplastische Polyurethan expandiert dort und wird durch einen Verdränger verpresst. Bevorzugt beträgt die Temperatur des thermoplastischen Polyurethans beim Eintragen in die Form zwischen 100°C und 220°C, besonders bevorzugt zwischen 140°C und 190°C.
- Durch das beschriebene Verfahren sind sowohl Schuhe mit Sohlen mit einfacher als auch mit doppelter Dichte erhältlich. Zur Herstellung von Schuhen mit Sohlen mit doppelter Dichte wird ein erstes, expandierbares thermoplastisches Polyurethan, bevorzugt bei einer Temperatur zwischen 100 und 220°C, besonders bevorzugt zwischen 140 und 190°C, in die offene Form eingebracht und anschließend durch den sogenannten Verdränger in der Form verteilt. Die verwendete Form ist vorzugsweise Bestandteil einer kommerziell erhältlichen Rundtischanlage. Die Formentemperatur wird zwischen 10–130°C bevorzugt zwischen 40–70°C gehalten. Nach dem zumindest teilweisen Erstarren des ersten expandierten thermoplastischen Polyurethans wird der Verdränger geöffnet und anschließend die Zwischensohle hergestellt. Vorzugsweise wird dazu der Schuhschaft über die nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte Laufsohle positioniert, das Werkzeug über seitliche Backen wieder verschlossen und in einem nächsten Schritt das Zwischensohlenmaterial in den Zwischenraum zwischen Sohle und Schaft eingebracht. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Zwischensohlenmaterial um ein zweites expandierbares thermoplastisches Polyurethan oder besonders bevorzugt um ein Polyurethanreaktivsystem. Vorzugsweise unterscheidet sich die Dichte des Zwischensohlenmaterials von der Dichte der Laufsohle, insbeson dere ist die Dichte des Zwischensohlenmaterials geringer als die Dichte der Laufsohle. Die Dicke einer Laufsohle aus TPU beträgt bei einer Sohle mit doppelter Dichte vorzugsweise weniger als 10 mm, besonders bevorzugt 5 bis 0,5 mm und insbesondere 3 bis 1 mm.
- Zur Herstellung von Schuhen mit einfacher Dichte wird wie oben verfahren, jedoch wird das erste expandierbare thermoplastische Polyurethan durch den Schuhschaft bzw. die Schuhleiste verdrängt, wodurch es gleichzeitig zu einer direkten Haftung der noch nicht erstarrten ersten TPU-Schmelze am Schuhschaft bzw. der Schuhleiste selbst kommt. Zur Haftungsverbesserung kann auf dem Schuhschaft bzw. der Schuhleiste ein Haftvermittler eingesetzt werden.
- Bevorzugt ist der Kompressionsfaktor einer erfindungsgemäßen Laufsohle größer 0,8, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,85 bis 1,00 und insbesondere in einem Bereich von 0,90 bis 0,98. Die Dicke einer eventuell vorhandenen Haut ist bei einer erfindungsgemäßen Laufsohle vorzugsweise 0,2 mm oder geringer, besonders bevorzugt 0,1 mm oder geringer und insbesondere 0 mm.
- Als thermoplastische Polyurethane können die üblichen und bekannten Verbindungen eingesetzt werden, wie sie beispielsweise im Kunststoffhandbuch, Band 7 „Polyurethane", Carl Hanser Verlag München Wien, 3. Auflage 1993, Seiten 455 bis 466 beschrieben sind. Ihre Herstellung erfolgt durch Umsetzung von Diisocyanaten mit Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen, vorzugsweise difunktionellen Alkoholen.
- Als Diisocyanate übliche aromatische, aliphatische und/oder cycloaliphatische Diisocyanate sind beispielsweise Diphenyl-Methan-Diisocyanat (MDI), Toluylendiisocyanat (TDI), Tri-, Tetra-, Penta-, Hexa-, Hepta- und/oder Oktamethylendiisocyanat, 2-Methylpentamethylen-diisocyanat-1,5, 2-Ethyl-butylen-diisocyanat-1,4, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (Isophoron-diisocyanat, IPDI), 1,4- und/oder 1,3-Bis(isocyanatomethyl)cyclohexan (HXDI), 1,4-Cyclohexan-diisocyanat, 1-Methyl-2,4- und/oder -2,6-cyclohexan-diisocyanat, 4,4'-, 2,4'- und/oder 2,2'-Dicyclohexylmethan-diisocyanat
- Als gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen können allgemein bekannte Polyhydroxylverbindungen mit Molekulargewichten von 500 bis 8000, bevorzugt 600 bis 6000, insbesondere 800 bis 4000, und bevorzugt einer mittleren Funktionalität von 1,8 bis 2,6, bevorzugt 1,9 bis 2,2, insbesondere 2 eingesetzt werden, beispielsweise Polyesterole, Polyetherole und/oder Polycarbonatdiole. Bevorzugt werden Polyesterdiole eingesetzt, die erhältlich sind durch Umsetzung von Butandiol und Hexandiol als Diol mit Adipinsäure als Dicarbonsäure, wobei das Gewichtsverhältnis von Butandiol zu Hexandiol bevorzugt 2 : 1 beträgt. Bevorzugt ist weiterhin Polytetrahydrofuran mit einem Molekulargewicht von 750 bis 2500 g/mol, bevorzugt 750 bis 1200 g/mol.
- Als Kettenverlängerungsmittel können allgemein bekannte Verbindungen eingesetzt werden, beispielsweise Diamine und/oder Alkandiole mit 2 bis 10 C-Atomen im Alkylenrest, insbesondere Ethylenglykol und/oder Butandiol-1,4, und/oder Hexandiol und/oder Di- und/oder Tri-oxyalkylenglykole mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen im Oxyalkylenrest, bevorzugt entsprechende Oligo-Polyoxypropylenglykole, wobei auch Mischungen der Kettenverlängerer eingesetzt werden können. Als Kettenverlängerer können auch 1,4-Bis-(hydroxymethyl)-benzol (1,4-BHMB), 1,4-Bis-(hydroxyethyl)-benzol (1,4-BHEB) oder 1,4-Bis-(2-hydroxyethoxy)-benzol (1,4-HQEE) zum Einsatz kommen. Bevorzugt werden als Kettenverlängerer Ethylenglykol und Hexandiol, besonders bevorzugt Ethylenglykol.
- Üblicherweise werden Katalysatoren eingesetzt, welche die Reaktion zwischen den NCO-Gruppen der Diisocyanate und den Hydroxylgruppen der Aufbaukomponenten beschleunigen, beispielsweise tertiäre Amine, wie Triethylamin, Dimethylcyclohexylamin, N-Methylmorpholin, N,N'-Dimethylpiperazin, 2-(Dimethylaminoethoxy)-ethanol, Diazabicyclo-(2,2,2)-octan und ähnliche sowie insbesondere organische Metallverbindungen wie Titansäureester, Eisenverbindungen wie z.B. Eisen-(III)-acetylacetonat, Zinnverbindungen, wie Zinndiacetat, Zinndilaurat oder die Zinndialkylsalze aliphatischer Carbonsäuren wie Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Bismuthverbindungen oder ähnliche. Die Katalysatoren werden üblicherweise in Mengen von 0,0001 bis 0,1 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Polyhydroxylverbindung eingesetzt.
- Neben Katalysatoren können den Aufbaukomponenten auch übliche Hilfsstoffe hinzugefügt werden. Genannt seien beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, Flammschutzmittel, Keimbildungsmittel, Gleit- und Entformungshilfen, Fließverbesserer, Abriebsverbesserer, Farbstoffe und Pigmente, Inhibitoren, Stabilisatoren gegen Hydrolyse, Licht, Hitze, Oxidation oder Verfärbung, Schutzmittel gegen mikrobiellen Abbau, anorganische und/oder organische Füllstoffe, Verstärkungsmittel und Weichmacher, aber auch Kettenregler, wie z. B. gegenüber Isocyanaten reaktive monofunktionelle Verbindungen.
- Erfindungsgemäße Laufsohlen aus thermoplastischem Polyurethan weisen bevorzugt eine Dichte von 0,1 bis 1,2 g/cm3, besonders bevorzugt von 0,6 bis 1,05 und insbesondere von 0,75 bis 1,0 g/cm3 auf.
- Vorzugsweise haben erfindungsgemäße Laufsohlen einen Abrieb nach DIN 53516 von kleiner 120 mm3, besonders bevorzugt kleiner 100 mm3 und insbesondere kleiner 80 mm3.
- Erfindungsgemäße Laufsohlen weisen eine verbesserte Rutschfestigkeit auf. Die Messung der Rutschfestigkeit erfolgt dabei mit Hilfe einer Vorrichtung zur Bestimmung des dynamischen Grenzwinkels der Haftreibung von Schuhen. Dieses Verfahren nach Dr. Funk ist in
DE 3635263 beschrieben. Zur Messung wird die Laufsohle auf einen Dummy-Schaft verklebt. Zum direkten Vergleich der Rutschfestigkeit müssen Größe und Profilierung der Prüflinge stets identisch sein. Üblicherweise werden unprofilierte, rechteckige Testplatten mit 3 mm Dicke, 15 cm Länge und 10 cm Breite verwendet. Dieser Testschuh wird zyklisch parallel zu dem Untergrund auf diesen aufgesetzt und mit einer konstanten, einstellbaren Gewichtskraft belastet. Vor jedem Zyklus wird der Neigungswinkel des Untergrunds erhöht, bis der Testschuh beim Aufsetzen ausgleitet. Zur konkreten Messung wurde als Untergrund eine Stahlplatte und eine Belastung von 40 kg gewählt. Zur Messung bei Nässe wurde die Stahlplatte während der Prüfung ständig mit Wasser gespült. Weitere Details dieser Prüfung sind auch unter „Prüfmaschine zur Messung des Haftreibungswinkels" (Funk, H.; Jung, K; Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit, St. Augustin) zu finden. - Erfindungsgemäße Laufsohlen sind leicht, rutschfest, hydrolysebeständig und öl- und chemikalienbeständig und besitzen eine gute Weiterreißfestigkeit. Daher eignen sich erfindungsgemäße Laufsohlen hervorragend als Laufsohlen für Schuhe jeglicher Art. Dies umfasst beispielsweise Straßenschuhe, Slipper und Sicherheitsschuhe. Vor allem an Sicherheitsschuhe werden hohe Anforderungen bezüglich Rutschfestigkeit, Chemikalien- und Ölbeständigkeit, Hydrolysebeständigkeit und Gewicht gestellt. Daher eignen sich erfindungsgemäße Laufsohlen besonders für die Herstellung von Sicherheitsschuhen.
- Die vorliegende Erfindung soll durch nachfolgende Beispiele veranschaulicht werden: Messmethoden:
Dichte: nach DIN 53479 Abrieb: nach DIN 53516 - Rutschfestigkeit
- Als maß für die Rutschfestigkeit wurde der Grenzwinkel der Haftreibung gemessen. Dieser wurde, wie oben erläutert, bestimmt. Bei dem in der Tabelle angegebenen Wert handelt es sich um den Mittelwert aus sechs Prüfungen.
- Versuch 1:
- 100 Gewichtsteile thermoplastisches Polyurethan (Elastollan® B60A10WHA, Elastogran GmbH) wurden mit 3 Gewichtsteilen TPU-Schwarz-Masterbatch Elastollan® Konz V 917/1 und 2 Gewichtsteilen Mikrospheren-Masterbatch MB095DU120 versetzt, über eine DESMA SPE 22.65 plastifiziert (Temp.: 110/160/180/Düse = 170°C), in eine für z. B. DESMA-Rundstischanlagen übliche, dem Fachmann bekannte offenen Form nach dem DEScom® Verfahren eingebracht und über den Verdränger zu einer Testplatte mit 15 cm Länge, 10 cm Breite und 3 mm Höhe verarbeitet. Die Formentemperatur betrug 60°C. Das Gewicht der Sohle nach Entgraten, deren Dichte, der Abrieb und der Grenzwinkel der Haftreibung sind in Tabelle 1 angegeben.
- Versuch 2
- Es wurde analog zu Versuch 1 verfahren, wobei anstelle der 2 Gewichtsteile Mikrospheren-Masterbatch MB095DU120 4 Gewichtsteile Mikrospheren-Masterbatch MB095DU120 verwendet wurden. Das Gewicht der Sohle nach Entgraten, deren Dichte, der Abrieb und der Grenzwinkel der Haftreibung sind in Tabelle 1 angegeben.
- Versuch 3
- Es wurde analog zu Versuch 1 verfahren, wobei vor dem Verschäumen zusätzlich noch 2 Gewichtsteile des chemischen Treibmittels Hydrocerol® BIH 40, Cariant GmbH, zugegeben wurden. Das Gewicht der Sohle nach Entgraten, deren Dichte, der Abrieb und der Grenzwinkel der Haftreibung sind in Tabelle 1 angegeben.
- Vergleichsversuch 1
- Es wurde analog zu Versuch 1 verfahren, wobei auf die Zugabe von MB095DU120 verzichtet wurde. Die Verarbeitungstemperaturen wurde hier über alle Zonen im Vergleich zu Verusch 1 um 20°C angehoben. Das Gewicht der Sohle nach Entgraten, deren Dichte, der Abrieb und der Grenzwinkel der Haftreibung sind in Tabelle 1 angegeben.
- Vergleichsversuch 2
- Als Vergleichsversuch 2 wurde eine Standardgummisohle gleicher Größe verwendet. Das Gewicht der Sohle nach Entgraten, deren Dichte, der Abrieb und der Grenzwinkel der Haftreibung sind in Tabelle 1 angegeben.
- Tabelle 1 zeigt, dass die erfindungsgemäßen Laufsohlen im Vergleich zu Gummi bei geringerer Dichte und geringerem Abrieb eine ähnliche oder nur unwesentlich schlechtere Rutschfestigkeit aufweisen. Im Vergleich zum nicht geschäumten TPU sind Rutschfestigkeit und Dichte bei nur geringer Zunahme des Abriebs wesentlich verbessert.
Claims (12)
- Verfahren zur Herstellung einer Laufsohle aus geschäumtem thermoplastischem Polyurethan, dadurch gekennzeichnet, dass man expandierbares thermoplastisches Polyurethan in ein offenes Werkzeug einbringt und zur Laufsohle verpresst.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das expandierbare thermoplastische Polyurethan 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des expandierbaren thermoplastischen Polyurethans, an Treibmittel aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das expandierbare thermoplastisch Polyurethan als Treibmittel expandierbare Mikrospheren, exotherme oder endotherme chemischen Treibmitteln oder Kombinationen daraus enthält.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Treibmittel eine Mischung aus expandierbaren Mikrosphären und chemischen Treibmitteln verwendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibmittelmischung 5 bis 95 Gew.-% expandierbare Mikrospheren und 95 bis 5 Gew.-% chemische Treibmittel aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die expandierbaren Mikrospheren eine TMA-Dichte zwischen 2 und 30 kg/m3 aufweisen.
- Verfahren nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das expandierbare thermoplastische Polyurethan zwischen 0,1 und 50 Gew.-% Weichmacher enthält.
- Laufsohle, erhältlich nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
- Laufsohle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass deren Dichte kleiner 1,05 g/cm3, ist.
- Schuh, aufweisend eine Laufsohle nach Anspruch 8 oder 9.
- Schuh nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das geschäumte thermoplastische Polyurethan durch den Schäumprozess haftend mit dem Schuhschaft verbunden ist.
- Schuh nach Anspruch 10 oder 11, enthaltend des weiteren eine Zwischensohle, die geschäumtes Polyurethan oder geschäumtes thermoplastisches Polyurethan aufweist.
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