DE19729407A1 - Elastisches flächiges Strukturmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elastisches flächiges Strukturmate­ rial, das insbesondere als Fußbettmaterial für Schuhe und als Abpolsterungsoberfläche oder -einlage von Sitzflächen, wie beispielsweise von Auto-, Straßenbahn-, Eisenbahn- und Flug­ zeugsitzen sowie von Motorrad-, Fahrrad- und Pferdesätteln ge­ eignet ist.

Die Problematik derartiger Materialien sei nachstehend anhand der Probleme erläutert, die bei Fußbetten auftreten, denn es ist bisher noch nicht gelungen, alle Probleme gleichzeitig zu lösen, die sich bei der Konzeption von Fußbetten in Schuhen ergeben. Ein Fußbett soll mehrere Anforderungen gleichzeitig erfüllen: es soll, zusammen mit Sohle und Oberleder bzw. einem dem Oberleder entsprechenden Material dem Fuß einen stabilen Malt verleihen, gleichzeitig Teil eines wirksamen Durchlüf­ tungssystems sein, und es sollte bei längerer Belastung dem Fuß eine gute Druckverteilung anbieten.

Die bislang bekannten Problemlösungen sind unbefriedigend:

• (a) Ein unprofiliertes, glattes, konventionelles Fußbett bie­ tet überhaupt keine Druckverteilung und berücksichtigt auch das Mikroklima im Inneren des Schuhes überhaupt nicht.
• (b) Glatte profilierte Fußbetten böten zwar im Prinzip eine gute Druckverteilung, aber diese Profilierungen lassen sich infolge der Serienfertigung von Schuhwerk nicht den speziellen Formen eines individuellen Fußes anpassen. Sie entsprechen folglich nur einem plausiblen anatomischen Mittelwert eines Fußsohlenprofiles und passen darum in keinem Einzelfall genau. Das kann zu besonders unangeneh­ men punktuellen Belastungen der Fußsohle führen. Zudem nimmt gerade bei idealer glatter Profilierung die Berüh­ rungsfläche zwischen Fußbett und Fußsohle einen maximalen Wert an, was eine besonders schlechte Durchlüftung zur Folge haben muß.
• (c) Zwar ist das Problem der Durchlüftung als solches gut ge­ löst, wenn das Fußbett mit einem Noppenprofil ausgerüstet ist. Diese Noppen besitzen aber erstens einen Durchmesser von nur wenigen Millimetern, stehen zweitens relativ weit auseinander und sind drittens an ihrem oberen Ende kuge­ lig abgerundet. Sie konfrontieren die Fußsohle also mit nahezu punktförmigen Kontakten. Diese Konstruktion führt zu erheblichen Druckbelastungen einzelner Partien der Fußsohle. Noppenprofile haben sich darum nur für thera­ peutische Zwecke bewährt, wie beispielsweise in dem Fall eines zeitlich begrenzten Tragens von Sandalen mit Nop­ penprofilen, das zu einer Verbesserung der Durchblutung der Fußsohle führt.
• (d) Schließlich werden Fußbetten auch aus durchgängigem, gum­ mielastischem, meist geschäumtem Material gefertigt. Hier ist die Druckverteilung zwar deutlich besser als bei ei­ nem konventionellen glatten Fußbett ohne Profilierung; sie ist aber keinesfalls optimal. Die Durchlüftbarkeit liegt irgendwo zwischen den Werten für ein glatt-profi­ liertes und ein unprofiliertes Fußbett.

Daraus ergibt sich, daß bei den bisher bekannten Fußbetten ei­ ne gute Druckverteilung zu schlechter Durchlüftung und eine gute Durchlüftung zu schlechter Druckverteilung führt, die Lö­ sungen der beiden Einzelprobleme sich also gegenseitig in ih­ rer Wirkung behindern.

Diese Verhältnisse gelten entsprechend auch für andere flächi­ ge Abpolsterungsauf- oder -einlagen, mit denen gleichzeitig eine gute Druckverteilung und Durchlüftung bei Auf- oder Anla­ geflächen erreicht werden sollen, die durch ungleichförmige, sich dynamisch ändernde Flächendrücke beaufschlagt werden, wie sie insbesondere bei Auf- und Anlageflächen für Teile des menschlichen Körpers auftreten. Bei diesen Abpolsterungsauf- oder -einlagen schließen sich bisher, wie vorstehend anhand der Fußbettproblematik erläutert, optimale Druckverteilung und optimale Durchlüftung gegenseitig aus.

Aufgabe der Erfindung ist es daher insbesondere, ein elasti­ sches flächiges Strukturmaterial zur Verfügung zu stellen, das gleichzeitig sowohl eine optimale Druckverteilung als auch ei­ ne optimale Durchlüftung ermöglicht und besonders bevorzugt für die vorstehend genannten Zwecke geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine in einem flächigen elastischen Grundmaterial ausgebildete, die Lateral­ kontinuität des Grundmaterials durch Bildung einer Vielzahl von umschriebenen Segmenten in einem vorbestimmten Dickenbe­ reich des Grundmaterials unterbrechende Struktur von einander schneidenden Nuten.

Eine besonders bevorzugte Lösung besteht hierbei darin, daß die Nuten ein elastisches Füllmaterial enthalten, welches luftdurchlässig und vorzugsweise leichter als das Grundmateri­ al komprimierbar ist.

Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung werden die Nuten in das Grundmaterial eingesägt, eingeschnitten oder eingefräst, oder das mit den Nuten versehene Strukturmaterial wird in einem Stück aus dem Grundmaterial gegossen oder geschäumt oder in sonstiger Weise plastisch geformt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an­ gegeben.

Die Erfindung sei nachstehend anhand eines für Fußbetten und die anderen eingangs genannten Anwendungen geeigneten Struk­ turmaterials erläutert, sie ist jedoch in keiner Weise auf diese Anwendungen beschränkt; es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausfüh­ rungsform der Erfindung; und

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Als Grundmaterial 1 wird ein elastischer Kunststoff, vorzugs­ weise ein Schaumstoff mit relativ hohem Raumgewicht, verwen­ det. In dieses Material 1 werden kreuz und quer schmale Nuten 2 eingebracht, die zur Folge haben, daß die Querelastizität des Materials 1 unterbrochen wird.

Das Strukturmaterial, beispielsweise ein Fußbett, enthält nun ein Schachbrett oder ein anderes Muster von voneinander ge­ trennt stehenden Segmenten 3, die bei Belastung einzeln kom­ primiert werden, wobei vorliegend die Segmente 3 nur teilweise angedeutet sind.

Dies ist die beste praktisch erzielbare Annäherung an eine "punktelastische Struktur", denn eine "punktelastische Struk­ tur" als solche läßt sich aus prinzipiellen Gründen nicht rea­ lisieren, würde aber theoretisch die beste Druckverteilung be­ sitzen.

Die Güte der wirklich erreichbaren Druckverteilung hängt von der Oberflächengröße der einzelnen Segmente und von der Tiefe und Breite der Nuten 2 zwischen den Segmenten 3 ab.

Gut bewährt haben sich bei Fußbetten Segmentoberflächen im Be­ reich von ca. 5 mm × 5 mm bis 10 mm × 10 mm bis 20 mm × 20 mm und Nuten von ca. 0,5 mm bis 1,5 mm Breite und 2 mm bis 5 mm Tiefe.

Die Querschnitte, d. h. die Konfigurationen der Nuten 2 in ei­ ner Draufsicht auf die Fig. 1 und 2, müssen nicht unbedingt rechteckig, sondern können auch anders geformt, z. B. oval, keil- oder kreisförmig, sein. Auch die Segmente 3 können in der Draufsicht anders als quadratisch sein, z. B. dreieckig, sechseckig oder als anderweitig komplementäre Flächen geformt sein.

Die Eigenschaften dieses so strukturierten Materials lassen sich noch verbessern, wenn man in das Grundmaterial 1 dasselbe oder ein anderes Raster von Nuten 2 zweimal einbringt, einmal von oben - wie beschrieben - und einmal von unten, wie in Fig. 2 gezeigt. Sind die beiden Raster gleich und gegeneinander versetzt, so entstehen bei hinreichend großen Nuttiefen zwei miteinander kommunizierende Nutensysteme, die den Luftraum un­ ter dem Strukturmaterial, z. B. dem Fußbett, und den Luftraum über dem Strukturmaterilal miteinander verbinden. Dies führt zusätzlich zu einer besonders guten Durchlüftung, die sich aber noch weiter erhöhen läßt, wenn man für das Grundmaterial 1 einen elastischen offenporigen Schaum, besonders bevorzugt einen speziell retikulierten Schaum, benutzt.

Die Existenz von zwei kommunizierenden Nutensystemen führt na­ türlich dazu, daß sich das Grundmaterial 1 ähnlich wie eine Ziehharmonika in zwei Richtungen auseinanderziehen läßt. Bis zu einem gewissen Grade ist dieser Effekt sogar erwünscht, weil sich die Nutprofile auf diese Weise keilförmig gestalten lassen. Es wird jedoch bevorzugt, das so genutete elastische Grundmaterial 1 in irgendeinem vorgegebenen Reckungszustand auf eine ebenfalls elastische Unterlage 4 aufzukleben, weil es andernfalls beliebig verformbar wäre und dem Fuß keinen Halt mehr bieten könnte.

Natürlich sind die Oberflächen offenporiger Schäume sehr rauh, was zu starker Reibung führt. Dieser wird dadurch abgeholfen, daß die Oberseite des Strukturmaterials, z. B. des Fußbetts, mit einer Beflockung versehen wird (richtig durchgeführte Flockungen sind sehr stabil).

Die Einbringung der Nuten 2 in das Grundmaterial 1, z. B. das Fußbett, kann auf mindestens zwei Weisen erfolgen. Einmal las­ sen sie sich in porösen Schaumstoff einsägen, einschneiden oder einfräsen, sodann kann man das gesamte Strukturmaterial­ profil, z. B. das Fußbettprofil aus dem Grundmaterial 1 auch schäumen oder gießen.

Wie aus den vorstehenden Erläuterungen ersichtlich ist, läßt sich die hier gegebene Lösung des Problems der Kombination von guter Druckverteilung und gleichzeitig guter Durchlüftung von Fußbetten natürlich auch auf andere hochbelastete Polsterkon­ struktionen anwenden, z. B. auf die Sitzflächen von Fahrrad-, Motorrad- oder Pferdesätteln oder von Flugzeug-, Eisenbahn-, Straßenbahn- und Autositzen.

Um das Strukturmaterial besonders zu stabilisieren, wie es für eine lange Lebensdauer bei starker Belastung und unter relativ rauhen Gebrauchsbedingungen in hohem Maße erwünscht ist, ohne seine gleichzeitig optimale Druckverteilung und optimale Durchlüftung zu beeinträchtigen, können gemäß der Erfindung die Nuten 2 ein elastisches Füllmaterial 6 enthalten, welches luftdurchlässig und vorzugsweise leichter als das Grundmateri­ al 1 komprimierbar ist. Insbesondere wird es bevorzugt, daß das elastische Füllmaterial 6 ein offenporiger Schaumstoff oder ein Netz oder eine Netzstruktur ist.

Besonders zu bevorzugen ist es, daß das Netz oder die Netz­ struktur ein textiles Netz oder eine textile Netzstruktur ist oder daß das textile Netz oder die textile Netzstruktur eine gewebte, gewirkte oder ungewebte (non-woven) Faser-, Faden- und/ oder Filamentstruktur ist.

Auf diese Weise wird erfindungsgemäß eine hervorragende Stabi­ lität, elastische Erholungsfähigkeit und Dauerhaftigkeit des zur Verfügung gestellten Strukturmaterials erreicht.

Claims (19)

1. Elastisches flächiges Strukturmaterial, insbesondere Fußbettmaterial für Schuhe, gekennzeichnet durch eine in einem flächigen elastischen Grundmaterial (1) ausgebildete, die Lateralkontinuität des Grundmaterials (1) durch Bildung einer Vielzahl von umschriebenen Segmenten (3) in einem vorbestimmten Dickenbereich des Grundmaterials (1) unterbrechende Struktur von einander schneidenden Nuten (2).

2. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (2), bezogen auf eine zur Oberfläche des Grundmaterials (1) parallele Ebene, in mehreren Nutengruppen vorgesehen sind, wo­ bei die Nuten (2) jeder Nutengruppe parallel zueinander und die Nuten (2) der einzelnen Nutengruppen unter einem vorbe­ stimmten Winkel zu den Nuten (2) jeder anderen Nutengruppe verlaufen.

3. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutendichte in vorbestimmten flächigen Bereichen des Struk­ turmaterials unterschiedlich ist.

4. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (2) ausgehend von der Oberfläche der einen flächigen Seite des Grundmaterials (1) bis zu einer Tiefe, welche klei­ ner als die Dicke des Grundmaterials (1) ist, ausgebildet sind.

5. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (2), ausgehend von den Oberflächen beider flächiger Sei­ ten des Grundmaterials (1) bis zu einer Tiefe, welche kleiner als die Dicke des Grundmaterials (1) ist, ausgebildet sind.

6. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (2) eine Tiefe haben, welche kleiner als die halbe Dicke des Grundmaterials (1) ist, und die von der einen Oberfläche aus­ gehenden Nuten (2) ganz oder teilweise mit den von der anderen Oberfläche ausgehenden Nuten (2) fluchten.

7. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (2) eine Tiefe haben, welche größer als die halbe Dicke des Grund­ materials (1) ist, und sich die von der einen Oberfläche aus­ gehenden Nuten (2) mit den von der anderen Oberfläche ausge­ henden Nuten (2) kreuzen.

8. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die von jeder der beiden Oberflächen ausgehenden Nuten (2) das gleiche Nu­ tenraster aufweisen, jedoch das eine Nutenraster parallel zur Oberfläche gegenüber dem anderen Nutenraster versetzt ist.

9. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eine und/oder die andere Oberfläche des genuteten Grundma­ terials (1) mit einer elastischen Materialschicht (4) bedeckt und fest verbunden ist.

10. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß das elastische Grundmaterial (1) aus einem, bevorzugt of­ fenporigen, besonders bevorzugt retikulierten, Schaumstoff be­ steht.

11. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das genutete elastische Grundmaterial (1) auf wenigstens der einen Oberfläche mit einer Beflockung (5) ver­ sehen ist.

12. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Nuten (2) ein elastisches Füllmaterial (6) enthalten, welches luftdurchlässig und vorzugsweise leichter als das Grundmaterial (1) komprimierbar ist.

13. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elasti­ sche Füllmaterial (6) ein offenporiger Schaumstoff ist.

14. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das elasti­ sche Füllmaterial (6) ein Netz oder eine Netzstruktur ist.

15. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz oder die Netzstruktur ein textiles Netz oder eine textile Netzstruktur ist.

16. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Netz oder die textile Netzstruktur eine gewebte, gewirkte oder ungewebte (non-woven) Faser-, Faden- und/oder Filamentstruktur ist.

17. Elastisches flächiges Strukturmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeich­ net, daß es als Fußbett in einem Schuh oder als Sitzflä­ che auf einem Auto-, Straßenbahn-, Eisenbahn- oder Flugzeug­ sitz oder auf einem Fahrrad-, Motorrad- oder Pferdesattel an­ geordnet oder angebracht ist.

18. Verfahren zum Herstellen eines elastischen flächigen Strukturmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (2) in das Grundmaterial (1) eingesägt, eingeschnitten oder eingefräst werden.

19. Verfahren zum Herstellen eines elastischen flächigen Strukturmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das mit den Nuten (2) ver­ sehene Strukturmaterial in einem Stück aus dem Grundmaterial (1) gegossen oder geschäumt oder in sonstiger Weise plastisch geformt wird.