DE69811126T2

DE69811126T2 - Stichfestes element für schuhwerk, insbesondere für sicherheitsschuhe

Info

Publication number: DE69811126T2
Application number: DE69811126T
Authority: DE
Inventors: Jean Carmier; Olivier Ceysson
Original assignee: JALLATTE SAINT HIPPOLYTE DU FO
Current assignee: JAL Group France SAS
Priority date: 1997-10-23
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2018-10-21
Also published as: JP2001520897A; EP1123017A1; DE69811126D1; ATE231691T1; FR2770098A1; EP1123017B1; FR2770098B1; JP4194239B2; AU9633598A; WO1999021450A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antiperforations-Einrichtung, welche aus einem Verbundwerkstoff mit organischer Matrix gebildet ist, für Schuhwaren, und insbesondere für Sicherheitsschuhe oder - stiefel.
Sie bezieht sich ebenfalls auf Schuhwaren, für welche eine Festigkeit gegen Perforation und/oder Einschnitt gewünscht ist, und die eine solche Einrichtung beinhalten.
In zahlreichen Industrien ist die Verwendung von Sicherheitsschuhen mit Antiperforations-Einrichtungen vorgeschrieben.
Diese Einrichtungen verwenden im allgemeinen flache oder geformte Metallplatten, welche in den Kunst- oder Gummistoff der Laufsohle eingearbeitet sind.
Diese Technik, obwohl sie vollkommen angepasst ist, um Verletzungen oder Einschnitte durch schneidende oder spitze Gegenstände, welche die Sohle durchdringen, zu vermeiden, weist sekundäre Nachteile auf, die aus dem Vorhandensein von Metall, der für den Komfort sehr schädlichen Steifheit der Sohle, dem stark erhöhten Gewicht des Schuhs, der schlechten Wärmeisolation (Kalt- oder Wärme-Effekt), der elektrischen Leitfähigkeit, welche einen tödlichen elektrischen Schlag nach sich ziehen kann, dem Magnetismus, der Korrosion des Metalls durch den Schweiß herrührt.
Um diese Nachteile zu beseitigen, wurde vorgeschlagen, die Metallplatten durch Verbundwerkstoffe mit einer Sandwich-Struktur zu ersetzen, bei welchen Kunststoffharze und Verstärkungsfasern oder -vlies Anwendung finden.
Es ist nämlich üblich, Verbundwerkstoffe auf der Basis einer Mischung von Harz und Verstärkungsfasern im Bereich der Herstellung von Schuhwaren zu verwenden. So wurde in WO-A-9600512 vorgeschlagen, die Sohle eines Schlittschuhs mit Hilfe von in thermoplastischem Harz eingekapselten Fasern zu realisieren, um somit ein hoch flexibles und hoch steifes Modul zu erhalten, wobei die Sohle ein geringes Gewicht aufweist.
Diese Art von Werkstoffen wird ebenfalls häufig für die Herstellung von orthopädischen Einsätzen verwendet. So kennt man aus US-A-4 813 090 einen orthopädischen Einsatz, welcher aus Schichten von gewebten Kevlar-Fasern (eingetragene Marke) besteht, welche durch Graphit- oder Glasfasern verstärkt sind und durch einen wärmeaushärtbaren Klebstoff verbunden sind. Der so erhaltene Einsatz weist besondere Eigenschaften auf, welche mit der Verteilung der Fasern sowie einem geringen Gewicht, einer hohen Festigkeit, einer Stoß- Verschleiß- und Kriechfestigkeit zusammenhängen, sowie die Möglichkeit, Vibrationen zu dämpfen. In EP-A-9 777 982 ermöglicht die Verwendung einer aus Faser schichten, zum Beispiel aus Aramidfasern, bestehenden Sohle es, die Energie nach dem Bodenkontakt zurück zum Fuß des Nutzers zu übertragen.
Aus US-A-5338600 ist ein orthopädischer Einsatz bekannt, welcher aus einem Verbundwerkstoff besteht, welcher eine Sandwich-Struktur wie einen thermoplastischen Kern zwischen zwei Schichten von gewebtem Werkstoff, zum Beispiel aus Aramidfasern, wobei die genannten gewebten Schichten durch Zusatzschichten aus thermoplastischem Werkstoff überdeckt sind, welche, wenn sie auf die Schichten von gewebtem Werkstoff gepresst sind, diese Schichten von gewebtem Werkstoff mit dem Kern aus thermoplastischem Harz verbinden. Dieser Einsatz weist außerdem eine Schicht aus einem Elastomer auf, das dem Ganzen eine Stoß- und Verschleißfestigkeit verleiht. Die Schichten von gewebtem Werkstoff sind ausreichend stark, um dem orthopädischen Einsatz Festigkeit und Steifigkeit zu verleihen, wobei die Biegefestigkeit optimal ist.
Jedoch zielt keiner dieser Werkstoffe darauf ab, Antiperforationseigenschaften aufzuweisen, insbesondere entsprechend der Norm EN 344 (Perforationskraft > 1100 N).
Wenn man also versucht hat, die in den Laufsohlen integrierten traditionellen Metallplatten durch Sandwich- Strukturen zu ersetzen, bei welchen Kunststoffharze und Verstärkungsfasern oder -vlies angewendet werden, wie in den Patentschriften US-A-5285583, PCT-A-96/26655 oder PCT-A-97/04675 beschrieben, wurde festgestellt, dass, um die sehr strengen Kriterien bezüglich der Perforationsfestigkeit der Norm EN 344 (Perforationskraft > 1100 N) zu erfüllen, diese Verbundwerkstoffe relativ dick sind (> 1,5 mm) und oft aus einer großen Anzahl von Schichten bestehen.
Daraus erfolgt die Unmöglichkeit, diese mit Metallplatten auf den aktuellen Fertigungsstraßen ohne aufwändige Veränderung der genannten Fertigungsstraßen zu ersetzen.
Aus diesem Grunde ist man gezwungen, wie es in den vorgenannten Dokumenten der Fall ist und um Antiperforations-Einrichtungen aus Verbundwerkstoff anzuwenden, Multispritzverfahren anzuwenden, welche ausgeklügelter und somit kostspieliger Werkzeuge bedürfen, für welche eine Ummantelung im Kern der Antiperforations-Einrichtung im Elastomer-Werkstoff, aus dem die Lauf sohle besteht, notwendig ist.
In FR-A-2572260, das den jüngsten Stand der Technik in Bezug auf die vorliegende Erfindung darstellt, wurde ein Sicherheitsschuh vorgeschlagen, welcher eine in der Lauf sohle integrierte Schutzsohle auf weist, und aus einer maschenfesten faserigen Textur vom Typ Gestrick besteht, welche mit Aramidfasern hergestellt ist. Man erhält somit eine Schutzsohle, welche insbesondere perforationsfest ist und, im Gegensatz zu den Metallplatten, biegsam ist. Diese Schutzsohle wird einfach aus einem maschenfesten Gewebe auf Basis von Aramidfasern ausgeschnitten und kann einfach die Metallplatten auf den Fertigungsstraßen von Schuhwaren ersetzen.
Eine solche Schutzsohle aus einer einfachen Struktur von gewebten Fasern ermöglicht es jedoch nicht, die Vorschriften der Norm EN 344 bezüglich der Perforationsfestigkeit (Perforationskraft > 1100 N) zu erfüllen.
Ziel der Erfindung ist also, diese Nachteile zu beseitigen, indem eine Antiperforations-Einrichtung für Schuhwaren, insbesondere Sicherheitsschuhwaren, vorgeschlagen wird, welche die Kriterien der Norm EN 344 bezüglich der Perforationsfestigkeit (Perforationskraft > 1100 N) erfüllen, und die üblicherweise in den Laufsohlen verwendeten Metallplatten durch einfaches Auswechseln auf den bestehenden Fertigungsstraßen ersetzen können.
Zu diesem Zweck bezieht sich die Erfindung auf eine Antiperforations-Einrichtung aus einem Verbundwerkstoff mit organischer Matrix für Schuhwaren, insbesondere Sicherheitsschuhwaren, welcher durch Zuschneiden einer Muttermatrix des Verbundwerkstoffes auf die Großen und Formen, welche für die Verwendung benötigt werden, erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundwerkstoff aus wenigstens einer Schicht eines Gewebes auf Basis von Aramid- und/oder Polyethylenfasern gebildet ist, wobei die genannten Fasern mit einem wärmeaushärtbaren oder thermoplastischen Polymerharz imprägniert sind, und wobei der Anteil des Harzes im Verbundwerkstoff kleiner als 35% des Gesamtgewichtes ist.
Überraschenderweise erhält man somit erfindungsgemäß eine Antiperforations-Einrichtung, welche die Anforderungen der Norm EN 344 erfüllt und dabei eine gute Biegsamkeit, ein geringes Gewicht und eine Dicke auf weist, die es ermöglichen, die Metallplatten durch diese Antiperforations-Einrichtung ohne erhebliche Veränderung des Herstellungswerkzeugs der Schuhwaren zu ersetzen.
Vorzugsweise beträgt der Anteil des Harzes im Verbundwerkstoff weniger als 15% des Gesamtgewichtes. Man erhält also in vorteilhafter Weise eine schmale, sehr perforationsfeste, leichtgewichtige Antiperforations- Einrichtung, deren Biegsamkeit unterstützt ist, was dem Nutzer einen großen Komfort gewährleistet.
Um es nämlich zu vermeiden, den Sicherheitsschuh für den Nutzer durch eine zu hohe Steifigkeit der Sohle unbequem zu machen, ist es wichtig, dass der Verbundwerkstoff eine hohe Flexibilität aufweist, so dass sein Biegemodul, gemäß der Norm EN 63 oder ISO 178 gemessen, kleiner als 6000 MPa, vorzugsweise kleiner als 3000 MPa ist, und dass seine Biegespannung, gemäß der Norm EN 63 oder ISO 178 gemessen, kleiner als 200 MPa, vorzugsweise kleiner als 100 MPa ist.
Vorzugsweise besteht die erfindungsgemäße Antiperforations-Einrichtung aus weniger als 10 Schichten von Geweben, vorzugsweise zwischen 1 und 5. Somit hält man die maximalen Dicken ein und optimiert die Kriterien bezüglich der Perforationsfestigkeit.
Vorzugsweise verwendet man Gewebe auf Basis von Aramidfasern vom unter der Marke KEVLAR 49 erhältlichen Typ und/oder auf Basis von Polyethylenfasern vom unter der Marke DYNEEMA erhältlichen Typ.
Man verwendet vorzugsweise ein Gewebe, dessen Warendichte höher ist als 4 Fäden pro cm, vorzugsweise höher als 10 Fäden pro cm.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform verwendet man eine Gewebestruktur der Aramidfasern und/oder der Polyethylenfasern nach Taft-Art.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung beträgt die Dicke der gebrauchsfertigen Antiperforations-Einrichtung weniger als 1,4 mm und liegt vorzugsweise zwischen 0,7 und 1,4 mm. Seine Flächenmasse ist geringer als 2000 g/m² und liegt vorzugsweise zwischen 700 und 1400 g/m. Daraus ergibt sich eine Antiperforations-Einrichtung, welche ein leichtes Produkt darstellt, die einen erheblichen Gewichtsvorteil gegenüber den Metallplatten aufweist, und dabei gute Antiperforations-Qualitäten aufweist.
Die Muttermatrix, aus welcher die Antiperforations- Einrichtung ausgeschnitten wird, besteht also aus einer oder mehreren Schichten von Gewebeschichten auf Basis von Aramid- und/oder Polyethylenfasern, welche mit einem wärmeaushärtbaren oder thermoplastischen Polymerharz imprägniert sind, und kann nach mehreren Verfahren hergestellt werden.
Es ist somit möglich, zuerst die Fasern mit dem Harz zu imprägnieren, und anschließend das Weben durchzuführen, dem möglicherweise ein Formen durch Warmbehandlung von mehreren übereinander liegenden Schichten folgt. Man kann ebenfalls die Fasern als Gewebeschichten weben, danach jede mit Hilfe verschiedener an sich bekannter Verfahren (Lösemittel, Hot-Met, usw.) erhaltene Gewebeschicht imprägnieren, und anschließend ein Formen durch Warmpressen der imprägnierten und gestapelten Gewebeschichten durchführen. Es ist ebenfalls möglich, die Gewebeschichten zu weben, danach eine Stapelung von alternierenden Gewebeschichten und Harzschichten zu realisieren, und anschließend ein Formen durch Warmpressen dieser Aufstapelung durchzuführen.
Der Harz stellt das Bindemittel zwischen den Fasern dar, jedoch auch zwischen den Schichten, was dem erhaltenen Werkstoff exzellente Eigenschaften bezüglich der Perforationsfestigkeit verleiht, und dabei ein dünnes und biegsames Produkt bietet.
Die Antiperforations-Einrichtung ist in den meisten Fallen ein elektrischer Nichtleiter. Es kann jedoch in einigen Fällen wünschenswert sein, dass die Sohle eine antistatische oder elektrische Leitfähigkeits-Funktion (gemäß der Norm EN 344) hat. Dieser antistatische Effekt kann durch Zufuhr in oder auf den Verbundwerkstoff von leitfähigen Teilen wie Ladungen, Fasern oder Zusatzstoffen in Form von schwarzem Kohlenstoff oder Kohlenstofffasern, metallischem Pulver, usw... Darüber hinaus kann der antistatische oder leitfähige Effekt durch verschiedene andere Einrichtungen realisiert werden mit dem Ziel, eine Leitfähigkeit zwischen der Brandsohle und der Lauf sohle zu gewährleisten.
Man kann eine derartige leitfähige oder antistatische Antiperforations-Einrichtung auf zwei verschiedene Weisen verwirklichen.
So führt man nach einem Massenansatz eine Ladung oder einen Zusatzstoff in das thermoplastische oder wärmeaushärtbare Harz ein, bevor dieses die Fasern imprägniert. Diese Ladungen entsprechen schwarzem Kohlenstoff, metallischem Pulver, Kohlenstoff- oder metallischen Fasern, leitfähigen Polymeren oder verschiedenen Zusatzstoffen, beispielsweise Aminen, Amiden, Estern, ionischen Zusammensetzungen, usw. Der andere Ansatz ist ein flächenbezogener Ansatz, in welchem man eine Oberflächenveränderung der Muttermatrix herbeiführt, um deren beide Oberflächen leitfähig zu machen. Dies erfolgt durch chemische Ablagerung, Metallisierung, Aufbringung einer leitfähigen Farbe, Einarbeitung einer leitfähigen dünnen Schicht oder eines leitfähigen Gitters an der Oberfläche der Muttermatrix.
Schuhwaren, welche eine Lauf sohle, eine Brandsohle und einen Stab sowie eine Antiperforations-Einrichtung gemäß der Erfindung aufweisen, können auf alle denkbaren Weisen durch den Fachmann hergestellt werden, da die genannten Einrichtung durch Nähen, Kleben oder jede andere Art von Befestigung mit der Unterseite der Brandsohle verbunden ist und dadurch, dass die Laufsohle nachträglich mit der zuvor gebildeten Anordnung verbunden werden kann. So ist es denkbar, die Lauf sohle durch Spritzen oder direkte Vulkanisierung oder durch Kleben oder Heften der auf sonstige Art und Weise hergestellten genannten Sohle mit Einrichtung zu verbinden.
Die Erfindung wird besser mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung einer nicht darauf beschränkten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schuhware sowie der beigefügten Figuren verstanden werden, in denen:
Fig. 1 eine Seitenansicht der Bestandteile eines Sicherheitsschuhs mit der erfindungsgemäßen Einrichtung darstellt, und
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie X-X' auf Fig. 1 darstellt.
Wie in der Zeichnung dargestellt beinhaltet ein Schuh 1 gemäß der Erfindung insbesondere einen Stab 2, unter welchem eine Brandsohle 3, im allgemeinen durch Nähen, befestigt wurde. Während der Schuh 1 im allgemeinen verkehrt herum auf der Fertigungsstraße liegt, wird mit Hilfe einer dünnen Klebeschicht 4 die Antiperforations- Einrichtung 5 geklebt, die man anschließend durch Drücken auf die Unterseite der Brandsohle 3 befestigt.
Die daraus resultierende Anordnung wird auf einen Kreisförderer gebracht, wo man auf die Unterseite der Antiperforations-Einrichtung 5 eine Laufsohle aus Elastomer 6 vom Typ Polyurethan spritzt.
Die Antiperforations-Einrichtung 5, wie in der Zeichnung dargestellt, besteht im vorliegenden Beispiel aus 4 Schichten eines Gewebes nach Taft-Art aus Aramidfasern, wie sie unter der Marke KEVLAR 49 erhältlich ist, deren Gewebedichte gleich 10 Fäden/cm ist, mit einem vorzugsweise phenolhaltigen wärmeaushärtbaren Harz imprägniert mit einem Anteil von 15% Harzgewicht gegenüber dem Gesamtgewicht. Man kann jedoch auch andere wärmeaushärtbare Harze vom Typ Epoxydharz oder Polyester oder Vinylester oder thermoplastische Harze vom Typ Polyethylen, Polyetherimid, Polyphenylensulfid, Polyamid verwenden. Nach Polymerisation durch Wärmebehandlung erhält man somit eine Muttermatrix eines Verbundwerkstoffes in der Form eines imprägnierten Gewebes von 1 mm Dicke und mit einer Flächenmasse von 1040 g/m². Der Verbundwerkstoff wird anschließend auf die für die Sohle ausgewählten Formen und die Maße zugeschnitten.
Eine solche Einrichtung im Schuh bedeutet einen Gewichtsvorteil in der Größenordnung von 70% gegenüber den Metallplatten, erfüllt die Sicherheitskriterien der Norm EN 344, stellt einen thermischen, elektrischen oder magnetischen Isolierstoff dar, falls dies gewünscht ist, und erhöht wegen ihrer Biegsamkeit den Komfort gegenüber den traditionellen Lösungen. Vorzugsweise beträgt das Biegemodul weniger als 6000 MPa.

Claims

1. Antiperforations-Einrichtung für Schuhwaren, insbesondere Sicherheitsschuhwaren, die aus einem Verbundwerkstoff mit einer organischen Matrix gebildet ist und erhalten wird durch Zuschneiden einer Muttermatrix des genannten Verbundwerkstoffes auf die Größen und Formen, die für die Verwendung benötigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Verbundwerkstoff durch wenigstens eine Schicht eines Gewebes auf Basis von Aramid- und/oder Polyethylenfasern gebildet ist, wobei die genannten Fasern mit einem wärmeaushärtbaren oder thermoplastischen Polymerharz imprägniert sind, und wobei der Anteil des Harzes in dem Verbundwerkstoff kleiner als 35% des Gesamtgewichtes ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Harzes in dem Verbundwerkstoff kleiner als 15% des Gesamtgewichtes ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz vom wärmeaushärtenden Typ und vorzugsweise von phenolischem Charakter ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz vom thermoplasti schen Typ ist und vorzugsweise Polyethylen ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus weniger als zehn Schichten von Geweben besteht, die mit einem wärmeaushärtenden oder thermoplastischen Polymerharz imprägniert sind, wobei sie vorzugsweise aus 1 bis 5 Schichten besteht.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebedichte des Gewebes großer als 4 Fäden pro cm, vorzugsweise großer als 10 Fäden pro cm ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur des Gewebes aus Aramid- und/oder Polyethylenfasern nach Art von Taft ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aramidfasern von einer Art sind, wie sie unter der Marke KEVLAR 49 erhältlich sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyethylenfasern von einer Art sind, wie sie unter der Marke DYNEEMA erhältlich sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der genannten gebrauchsfertigen Antiperforations-Einrichtung geringer als 1,4 mm ist und vorzugsweise zwischen 0,7 und 1,4 mm liegt.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die flächenbezogene Masse geringer als 2000 g/m² ist und vorzugsweise zwischen 700 und 1400 g/m² liegt.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegsamkeit so ist, daß der Elastizitätsmodul geringer als 6000 MPa, vorzugsweise geringer als 3000 MPa ist und daß ihre maximale Biegespannung kleiner als 200 MPa, vorzugsweise kleiner als 100 MPa ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische oder wärmeaushärtbare Harz einen Zuschlagstoff in Form von schwarzem Kohlenstoff, metallischem Pulver, Kohlenstoffasern oder metallischen Fasern, leitfähigen Polymeren oder ein Additiv, beispielsweise Amine, Amide, Ester oder ionische Zusammensetzungen auf weist.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Muttermatrix des Verbundwerkstoffes an ihrer Oberfläche modifiziert ist, um ihre beiden Oberflächen leitfähig durch chemische Ablagerung oder Metallisierung oder Aufbringung einer leitfähigen Farbe oder Einarbeitung einer leitfähigen Schicht oder eines leitfähigen Gitters zu machen.

15. Schuhware, die eine Laufsohle, eine Brandsohle und eine Antiperforations-Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antiperforations-Einrichtung (5) durch Nähen oder Kleben mit der Unterseite der Brandsohle (3) der genannten Schuhware verbunden ist.

16. Schuhware nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauf sohle (6) nachträglich mit der zuvor gebildeten Anordnung der Brandsohle (3) und der Antiperforations-Einrichtung (5) verbunden wird, und zwar durch Spritzen oder direktes Vulkanisieren der Lauf sohle oder durch Kleben oder Heften der auf sonstige Weise hergestellten Brandsohle.

17. Schuhware nach den Ansprüchen 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch leitfähige Fasern, Füllstoffe oder Additive in oder an der Antiperforations-Einrichtung angeordnet sind.