DE3605662C1 - Method for prodn. of damping and cushion body - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines formbaren, elastischen Dämpfungs- oder Polster­ körpers mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 genann­ ten Merkmalen.

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist im allgemeinen in der Orthopädie oder der medizinischen Technik zu suchen, ist jedoch nicht ausschließlich darauf beschränkt. Auf dem genannten Gebiet stellt sich ganz grundsätzlich die Aufgabe, Hohlräume zwischen beispielsweise Schuhen, Manschetten oder Prothesen und den darin eingebetteten, individuell geformten Gliedmaßen einer zu behandelnden Person flexibel und elastisch, jedoch formbeständig auszufüllen. Als einfacher Anwendungsfall sei hier die individuelle Anpassung einer Einlegesohle genannt.

Polsterkörper mit Füllung sowie Verfahren zu deren Herstellung sind beispielsweise aus DE-AS 23 36 136 oder EP-OS 29 021 bekannt. Gemäß der erstgenannten Druckschrift besteht die Füllung aus an sich bekannten Hohlperlen aus Polyvinylidenchlorid und/oder Polyvinyl­ chlorid-Copolymerisat, die durch eine bei Körper­ temperatur flüssige oder pastöse Substanz verbunden und in eine Hülle eingeschlossen sind, die durchlässig für Luft und Wasser ist. Die Hohlperlen mit einem Durchmesser von vorzugsweise 30 Mikrometer werden mittels einer Transportflüssigkeit unter Druck durch Hohlnadeln hindurch hinter Polsterabdeckungen oder andere gewünschte Stellen im Polster gebracht. Die Transportflüssigkeit wird durch Verdampfen entfernt. Falls sie selbst die verbindende Komponente ist oder eine solche enthält, verbleibt sie teilweise bis ganz in dem Polster und verbindet die einzelnen Hohl­ perlen zu einem mikroschaumartigen Agglomerat. Dieses Verfahren ist vergleichsweise aufwendig.

In EP-OS 29 021 wird ein Formteil aus Polyurethan und ein Verfahren zu dessen Herstellung angegeben. Das Formteil weist eine zellige Struktur auf, wobei in dem Polyurethan druckelastische Mikrohohlkugeln eingeschlossen sind, deren dünne Hülle aus einem thermoplastischen Copolymer besteht und deren Inneres ein Gas enthält.

Polyurethanschaum hat den Nachteil, daß er empfindlich gegen Schweiß und Hydrolyse ist und unter deren Einfluß seine Elastizität verlieren kann.

Weitere bekannte Verfahren zur Herstellung eines solchen individuell geformten Dämpfungs- oder Polster­ körpers verwenden für diesen als Grundmaterial einen heißaushärtenden Silikonkautschuk, der im kalten Zustand zäh verformbar ist. Diese Zähverformbarkeit ermöglicht eine individuelle Formanpassung des Dämpfungs- oder Polsterkörpers an beispielsweise zu stützende Gliedmaßen einer Person. Nach vorgenommener Anpassung wird der Dämpfungskörper erhitzt, das Silikonkautschuk­ material vulkanisiert so zu einem elastischen, form­ beständigen Silikongummi.

Nachteilig bei diesen bekannten Verfahren ist die hohe Zähigkeit des verwendeten Silikonkautschukmate­ rials. Dadurch können keine Füllmaterialien wie Schaum­ stoffpartikel od. dgl. eingemischt werden, da diese wegen der hohen auftretenden Schwerkräfte beim Einmi­ schen in den heißvulkanisierenden Silikonkautschuk zerstört werden würden. Außerdem ist der Vulkanisierungs­ prozeß wegen der nötigen Hitzeeinwirkung aufwendig. Es muß ein Backofen oder ein Mikrowellengerät verwen­ det werden, wobei in letzterem Fall dem Ausgangsmaterial zusätzlich Mikrowellen-absorbierende Substanzen beige­ mischt werden müssen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun­ de, ein Verfahren anzugeben, mit dem auf Silikonkaut­ schuk-Basis beruhende Dämpfungs- oder Polsterkörper einfacher herstell- und bearbeiterbar sind sowie verbes­ serte Gebrauchseigenschaften aufweisen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zuerst eine Masse eines kaltvulkanisierenden Einkomponenten-Sili­ konkautschuks unter Luftausschluß mit einem Schaum­ stoff-Granulat gemischt. Der genannte Silikonkautschuk hat grundsätzlich den Vorteil, daß er eine viel höhere Fließfähigkeit als heißvulkanisierende Silikonkaut­ schuke aufweist. Damit ist es erst möglich, leichte Füllmaterialien in die Ausgangssubstanz unterzumischen. Diese werden dann nämlich wegen der geringeren auftre­ tenden Scherkräfte in der Kautschukmasse beim Einmi­ schen nicht zerstört und behalten ihre beabsichtigte Wirkung. Diese besteht in erster Linie in der Herab­ setzung der Dichte des Werkstoffes für die erfindungs­ gemäß hergestellten Dämpfungs- oder Polsterkörper mit der damit verbundenen Gewichtseinsparung. Als Füllmaterial wird nämlich ein Schaumstoff-Granulat verwendet, wie es beispielsweise unter dem Warenzeichen "Styropor" im Handel erhältlich ist. Die Mischung der beiden Grundsubstanzen unter Luftausschluß ist notwendig, weil kaltvulkanisierender Einkomponenten-Silikonkaut­ schuk unter Einfluß von Luftfeuchtigkeit vulkanisiert und elastischen, formbeständigen Silikongummi bildet. Genau dieser Vorgang soll jedoch erst nach Ausformung der individuellen Endgestalt des Dämpfungs- oder Polsterkörpers erfolgen.

Der wie beschrieben hergestellte Mischwerkstoff wird unter Luftausschluß zur Lagerung und zum Transport zum Verwendungsort luftdicht verpackt. Dies kann beispielsweise in Tuben, Dosen oder Kartuschen erfolgen.

Im letzten Verfahrensschritt wird der Mischwerkstoff in den auszufüllenden Hohlraum gegeben, wo er in seine individuelle Endform fließt und gleichzeitig unter Einfluß von Luftfeuchtigkeit langsam in seiner elastischen, formbeständigen Endform aushärtet.

Dieses universelle erfindungsgemäße Verfahren kann offensichtlich in vielerlei Hinsicht vorteilhaft angewendet werden. Beispielsweise können Hohlräume in Tennisschlägern oder Skiern mit dem Mischwerkstoff gänzlich ausgefüllt werden, worauf dieser vulkanisiert und dämpfend auf die den Hohlraum umgebende Struktur wirkt. Als weiteres treffendes Anwendungsbeispiel sei die Anpassung von orthopädischen Skischuhen genannt. Moderne Skischuhe weisen eine stabile Außenschale auf, in die ein der Anatomie des menschlichen Fußes entsprechender Innenschuh eingesetzt ist. Insbesondere bei Problemfüßen ist eine individuelle Anpassung des Innenschuhs an den jeweiligen Benutzer wünschens­ wert. Hier nun kann das erfindungsgemäße Verfahren sehr vorteilhaft angewendet werden, indem der Mischwerk­ stoff aus seiner luftdichten Verpackung in in den Innenschuh eingearbeitete Kammern eingefüllt wird. Dies kann quasi ohne Überdruck geschehen, wodurch die Weichteile des Fußes nicht deformiert werden und eine exakte Anpassung des Innenschuhs erfolgt. Bei herkömmlichen geschäumten Skischuhen tritt genau der Nachteil der Deformation auf, da dort ein unter Gasüberdruck stehender Schaum verwendet wird. Erfin­ dungsgemäß wird also der Tragekomfort stark verbessert.

Der verwendete Mischwerkstoff aus kaltvulkanisierendem Einkomponenten-Silikonkautschuk und Schaumstoff-Granu­ lat weist weitere Vorteile auf. Das Material bringt hohe Rückstellkräfte gegen Deformationen auf, wodurch gute Dämpfungs- und Polstereigenschaften erzielt werden. Wegen der einfachen Aushärtung des Mischmate­ rials durch Einfluß von Luftfeuchtigkeit sind keine speziellen Zusatzgeräte wie Backöfen oder Mikrowellen­ geräte notwendig. Durch die hohe Fließfähigkeit kann die Anpassung an die individuelle Endform sehr rasch, zugleich aber sehr exakt erfolgen, wodurch bei verringer­ tem Zeitaufwand eine verbesserte Qualität der orthopä­ dischen Maßnahme erreicht wird. Durch das in das Kautschukmaterial eingebrachte Schaumstoff-Granulat erhält der Mischwerkstoff eine Struktur, die dem eines Schaumes nachgebildet ist. Es weist demzufolge eine hohe Gasdurchlässigkeit auf, was bei Verwendung des Werkstoffes in Körperkontakt physiologisch vorteil­ haft ist. Die hohe Gasdurchlässigkeit reduziert weiterhin die Vulkanisierzeit für den Einkomponenten-Silikonkaut­ schuk. Darüber hinaus weisen derartige Schaumstoff-Gra­ nulate eine Dichte auf, die sehr viel geringer ist als die des Silikonkautschukmaterials. Der zur Herstel­ lung der Dämpfungs- oder Polsterkörper verwendete Mischwerkstoff ist somit wesentlich leichter, wodurch die mit dem Dämpfungs- bzw. Polsterkörper versehenen Gegenstände ein reduziertes Gewicht aufweisen und im Tragekomfort verbessert sind. Andererseits wird durch die Eigenstabilität der Schaumstoff-Granulatteil­ chen die Festigkeit und damit Langzeit-Formbeständig­ keit erhöht. Die Shore-Härte des Mischwerkstoffes ist durch eine Änderung des Mischungsverhältnisses variabel einstellbar. Anwendungstechnisch vorteilhafte Werte dieser Härte liegen zwischen 12 und 40 Shore.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann gemäß den Unteran­ sprüchen vorteilhaft weitergebildet werden. So kann nach Anspruch 2 ein grob vorgeformter, individuell feinfrombarer Dämpfungs- oder Polsterkörper dadurch hergestellt werden, daß aus dem Mischwerkstoff nach der Mischung unter Luftausschluß ein dem Anwendungszweck angepaßter Körper in seiner Grobform hergestellt wird, der anschließend luftdicht verpackt wird. Dies kann beispielsweise durch Einschweißen in eine Folie erfolgen. Zur Endverwendung wird der Dämpfungs- bzw. Polsterkörper individuell in seine Endgestalt feingeformt und in dieser Feinform durch Aussetzen an die Luft elastisch formbeständig ausgehärtet. Um das Beispiel der Einlegesohle weiterzuverfolgen, wird diese im Handelsgeschäft beispielsweise entsprechend der Schuh­ größe des Benutzers ausgesucht, in den für ihn vor­ gesehenen Schuh eingelegt und an den Fuß des Benutzers durch Kontakt mit diesem Körperteil angepaßt. Wird die Dichtfolie anschließend zerstört, vulkanisiert der Mischwerkstoff aus und behält seine so feingeformte Gestalt. Es ist auch möglich, bei entsprechend langer Vulkanisierzeit die beiden Verfahrensschritte der Feinformung und Vulkanisation quasi in einem Arbeits­ schritt gleichzeitig zu absolvieren.

Da der verwendete kaltvulkanisierende Einkomponenten- Silikonkautschuk sehr stark fließfähig ist, ist es zweckmäßig, ihn zur Herstellung eines grob vorgeform­ ten Dämpfungs- oder Polsterkörpers in eine flexible, die Grobform bestimmende Stützhülle einzubringen. Diese Hülle sollte zweckmäßigerweise luftdurchlässig sein, um nach der Feinanpassung den Luftzutritt zum erfindungsgemäßen Mischwerkstoff zu ermöglichen. Als Beispiel sei eine beutelartige Stützhülle genannt, deren Außengestalt einer Einlegesohle entspricht. Unter Luftausschluß wird der Mischwerkstoff in diese Stützhülle eingegeben, die sich dadurch füllt und eine Einlegesohle in Grobform bildet. Anschließend wird die Sohle in einer Dichthülle luftdicht verpackt und bleibt dadurch für die individuelle Endanpassung verformbar.

Gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 4 werden als Teilchen für das Schaumstoff-Granulat Kugeln verwendet. Durch diese gleichmäßige Formgebung lassen sich die Schaumstoff-Partikel besonders gut einmischen. Die dabei auftretenden Scherkräfte werden weiter reduziert. Weiterhin wird die Fließfähigkeit beim Endformen des Materials weiter begünstigt. Ein weiterer Effekt der Kugelform der Granulat-Partikel liegt in der Schaffung eines isotropen Elastizitätsverhaltens, da durch die Kugelform keine Raumrichtung begünstigt wird. Als günstiger Durchmesser für die Schaumstoff-Ku­ geln hat sich ein Wert von etwa 0,3 bis 0,4 mm erwiesen. Bei einer derartigen Größe ist ein guter Kompromiß zwischen Einmischbarkeit und Beständigkeit der Schaum­ stoff-Kugeln, Fließfähigkeit und Aushärtzeit des Mischwerkstoffes gegeben.

Schaumstoff-Granulat und Silikonkautschuk werden gemäß Anspruch 6 in einem solchen Verhältnis gemischt, daß der Mischwerkstoff etwa die halbe Dichte des reinen Silikonkautschuks aufweist. Diese Relation hat sich anwendungstechnisch als günstig erwiesen. Die Dichte des Werkstoffes wird ausgehend von etwa 1,3 kg/dm³ des Silikonkautschuks reduziert auf etwa 0,5 bis 0,6 kg/dm³.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Zeichnung in einem Anwendungsbeispiel näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt die perspektivische Ansicht einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Einlegesohle 1 in teilweise geschnittener Darstellung. Die Einlegesohle 1 besteht aus einem Grundmaterial, das aus kaltvulkanisierendem Einkomponenten-Silikon­ kautschuk 2 und Schaumstoff-Kügelchen 3 unter Luftaus­ schluß zusammengemischt wurde. Die Schaumstoff-Kügel­ chen haben einen Durchmesser von etwa 0,3 bis 0,4 mm. Der Mischwerkstoff ist stark fließfähig und bleibt dies über längere Zeit, wenn er nicht mit Luftfeuchtig­ keit in Berührung kommt.

Der Mischwerkstoff ist in eine Stützhülle 4 gefüllt, die der Grobform der Einlegesohle 1 entspricht. Die Stützhülle 4 ist luftdurchlässig und kann beispiels­ weise aus einem Gewebematerial bestehen. Zur Lagerung und zum Versand an den Verwendungsort werden die vorgeformten Einlegesohlen 1 in eine Dichthülle 5 verpackt, die luftundurchlässig ist. Hier ist beispiels­ weise an Folieneinschweißung od. dgl. zu denken.

Derart vorgefertigte und verpackte Einlegesohlen 1 können in diesem Zustand nun über lange Zeit gelagert, transportiert und beispielsweise in Orthopädie- oder Sportfachgeschäften zum Verkauf angeboten werden. In verpackter Form oder - wenn die Aushärtzeit des Mischwerkstoffes lang genug eingestellt wurde - ohne äußere Dichthülle 5 wird die Einlegesohle 1 an die individuelle Fußform des Käufers angepaßt und härtet durch Aussetzen an Luft unter Einfluß der Luftfeuchtig­ keit in eine elastische, formbeständige fein angepaßte Endform aus. Damit wirkt die Einlegesohle 1 als indivi­ duell angepaßter Dämpfungs- und Polsterkörper im Schuhwerk.

• Bezugszeichenliste 1 Einlegesohle
  2 Einkomponenten-Silikonkautschuk
  3 Schaumstoff-Kügelchen
  4 Stützhülle
  5 Dichthülle

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines formbaren, elasti­ schen, zur flexiblen Ausfüllung eines Hohlraumes dienenden Dämpfungs- oder Polsterkörpers, dessen Werkstoff auf Silikonkautschuk-Basis aufgebaut und nach Formanpassung an den Hohlraum elastisch formbeständig vulkanisiert wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - In eine Masse eines kaltvulkanisierenden Einkom­ ponenten-Silikonkautschuks (2) wird unter Luftaus­ schluß ein Schaumstoff-Granulat (3) gemischt,
• - der erhaltene Mischwerkstoff wird
  • - unter Luftausschluß zur Lagerung und zum Transport zum Verwendungsort verpackt und
  • - zur Verwendung in den auszufüllenden Hohlraum gegeben, wo er sich dessen Form anpaßt und unter Einfluß von Luftfeuchtigkeit vulkanisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung eines grob vorgeformten, individuell feinformbaren Dämp­ fungs- oder Polsterkörpers, gekennzeichnet durch folgende zusätzliche Verfahrens­ schritte:

• - Aus dem Mischwerkstoff wird nach seiner Mischung unter Luftausschluß ein dem Anwendungszweck angepaßter Dämpfungs- oder Polsterkörper in Grobform hergestellt und luftdicht zur Lagerung und zum Transport zum Verwendungsort verpackt,
• zur Verwendung wird der Dämpfungs- oder Polster­ körper in seine Endgestalt individuell feingeformt und
• - in dieser Feinform wird er durch Aussetzen an die Luft unter Einfluß von Luftfeuchtigkeit elastisch formbeständig vulkanisiert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der grob vorgeformte Dämpfungs- oder Polster­ körper durch Einbringen des Mischwerkstoffes in eine luftdurchlässige, flexible, die Grobform bestimmende Stützhülle (4) hergestellt und anschlie­ ßend in einer Dichthülle (5) luftdicht verpackt wird.

4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß kugelförmige Teilchen (3) für das Schaumstoff- Granulat verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Schaumstoff-Kugeln (3) mit einem Durchmesser von etwa 0,3 bis 0,4 mm verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schaumstoff-Granulat (3) und Silikonkautschuk (2) in einem Verhältnis gemischt werden, daß der Mischwerkstoff etwa die halbe Dichte des reinen Silikonkautschuks (2) aufweist.