Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Warmformen einer elastischen fluidgefüllten Blase zur Verwendung auf verschiedenen Anwendungsgebieten einschließlich bei Sohlen für Fußbekleidungen.

Eine Fußbekleidung teilt sich in zwei Hauptteile, nämlich einen Oberteil und eine Sohle. Der Oberteil ist so ausgestaltet, dass er bequem den Fuß umschließt und die Sohle sorgt für die Traktion und den Schutz und liefert eine dauerhafte Abriebfläche. Die erheblichen Kräfte, die beim Sport erzeugt werden, machen es erforderlich, dass die Sohle einer Fußbekleidung einen verstärkten Schutz und eine verstärkte Stoßabsorption für den Fuß und das Bein gewährleistet. Dementsprechend weist die Sohle einer Sportfußbekleidung im typischen Fall mehrere Schichten, einschließlich einer elastischen stoßabsorbierenden Mittelsohle und einer den Boden berührenden Außensohle auf, die sowohl für die Dauerhaftigkeit als auch die Traktion sorgt.

Derartige Mittelsohlen wurden aus herkömmlichen Schaumstoffmaterialien, beispielsweise aus Ethylenvinylacetat oder Polyurethan gebildet, die sich unter einer anliegenden Last elastisch komprimieren und für eine Polsterung sorgen. Die Außensohlen wurden aus herkömmlichen abriebfesten Materialien, wie beispielsweise Rußgummimischungen gebildet. Herkömmliche Schaumstoffmaterialien sind elastisch kompressibel, teilweise auf Grund der Tatsache, dass sie im Schaumstoff offene oder geschlossene Zellen enthalten, die ein Innenvolumen bilden, dass im Wesentlichen durch ein Gas ersetzt ist. D.h., dass der Schaumstoff Blasen enthalten kann, die im Material ausgebildet sind und Luft enthalten. Nach wiederholten Kompressionen bricht jedoch die Zellenstruktur zusammen, was zu einer verringerten Kompressibilität des Schaumstoffes führt. Dadurch ist der Gesamtpolsterungseffekt der Mittelsohle beeinträchtigt.

Eine Möglichkeit der Vermeidung dieser Nachteile bei der Verwendung herkömmlicher Schaumstoffmaterialien ist in der US-PS 4,183,156 für Marion F. Rudy beschrieben, wo der Polstereffekt durch aufblasbare Einlagen aus elastomeren Materialien geliefert wird. Die Einlagen enthalten eine Vielzahl von rohrförmigen Kammern, die im Wesentlichen in Längsrichtung über die Länge der Fußbekleidung verlaufen. Die Kammern stehen in Fluidverbindung miteinander und erstrecken sich gemeinsam über die Breite der Fußbekleidung. In der US-PS 4,219,945 für Marion F. Rudy ist eine aufgeblasene Einlage in ein Schaumstoffmaterial eingebettet. Diese Kombination aus der Einlage und dem einbettenden Material wirkt als Mittelsohle. Ein Oberteil ist in der oberen Außenfläche des einbettenden Materials verklebt und eine Außensohle oder ein Laufelement kann an der unteren Außenfläche befestigt sein.

Die US-PS 4,817,304 für Mark G. Parket et al. beschreibt eine in Schaumstoff eingebettete und mit einem Gas gefüllte Einlage, bei der Zwischenräume entlang der Seiten des einbettenden Elementes übriggelassen sind. Wenn die Mittelsohle komprimiert wird, dehnt sich die Einlage in die Zwischenräume aus. Die Zwischenräume liefern somit eine verminderte Steifigkeit beim Komprimieren der Mittelsohle während sie gleichzeitig das Gesamtgewicht der Fußbekleidung herabsetzen. Durch eine geeignete Positionierung der Zwischenräume kann weiterhin die Gesamtstoßansprechcharakteristik längs der Bereiche der Fußbekleidung abgestimmt werden.

Derartige Blasen bestehen im Allgemeinen aus einem elastomeren Material und sind so ausgebildet, dass sie eine obere und eine untere Fläche haben, die eine oder mehrere Kammern dazwischen einschließt. Die Kammern werden mit einem Druck über dem Umgebungsdruck dadurch beaufschlagt, dass eine Düse oder eine Nadel, die mit einer Fluiddruckquelle verbunden ist, in einen Fülleinlass eingesetzt wird, der in der Blase ausgebildet ist. Nachdem die Kammern mit Druck beaufschlagt sind, wird der Fülleinlass dicht verschlossen, beispielsweise durch Schweißen, und wird die Düse entfernt.

Blasen dieser Art wurden nach der bekannten Zweifolientechnik hergestellt, bei der zwei getrennte elastomere Folienstücke gebildet werden, die die Gesamtumfangsform der Blase haben. Die Folienstücke werden entlang des Umfangs zur Bildung einer Blase mit einer Oberfläche, einer Unterfläche und Seitenflächen und an bestimmten inneren Bereichen verschweißt, um der Blase die gewünschte Form, d.h., eine Form zu geben, in der sie Kammern bestimmter Form und Größe an gewünschten Stellen hat.

Blasen wurden auch durch die bekannte Blasformtechnik hergestellt, bei der verflüssigtes elastomeres Material in eine Form mit der gewünschten Gesamtform und Gestalt der Blase eingebracht wird. Die Form hat eine Öffnung an einer Stelle, durch die Druckluft zugeführt wird. Die Druckluft drückt das verflüssigte elastomere Material gegen die Innenflächen der Form und bewirkt, dass das Material in der Form aushärtet, um eine Blase mit der gewünschten Form und Gestalt zu bilden.

Eine andere Art einer bekannten Blase, die in Sohlen einer Fußbekleidung verwandt wird, ist in den US-PS 4,906,502 und 5,083,361 für Marion F. Rudy beschrieben. Die in den Patenten '502 und '361 beschriebenen Blasen sind in Form einer unter Gasdruck stehenden und aufgeblasenen Konstruktion ausgestaltet, die eine dicht abgeschlossene äußere Decksperrschicht umfasst, die fest im Wesentlich über die gesamten Außenflächen mit einem doppelwandigen textilen Kern verbunden ist. Der doppelwandige textile Kern besteht aus einer ersten und einer zweiten äußeren textilen Schicht, die normalerweise einen bestimmten Abstand voneinander haben. Verbindungsgarne oder Fallgarne, möglicherweise in Form von mehrfadigen Garnen aus vielen einzelnen Fäden, verlaufen im Inneren zwischen den proximalen oder einander zugewandten Flächen der jeweiligen textilen Schichten. Die Fäden der Fallgarne bilden dehnbare Halteeinrichtungen und sind an den jeweiligen textilen Schichten verankert. Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung der doppelwandigen textilen Struktur ist das Raschel-Doppelnadelstangenverfahren.

Die US-PS 5,993,585 und 6,119,371 für David A. Goodwin et al. beschreiben eine Blase, die einen doppelwandigen textilen Kern verwendet, wie es bei den Patent '502 und '361 der Fall ist, jedoch ohne eine Umfangsnaht, die sich in der Mitte zwischen der oberen und der unteren Fläche der Blase befindet. Stattdessen befindet sich die Naht neben der oberen Fläche der Blase. Vorteile dieser Ausgestaltung bestehen darin, dass eine Naht im Bereich der maximalen Seitenwandbiegung fehlt und das Innere der Blase einschließlich der Verbindungsgarne besser sichtbar ist. Das Verfahren, dass zur Bildung einer Blase dieser Art nach dem Patent '585 verwandt wird, schließt die Bildung einer Hülle mit einer Unterfläche und einer Seitenwand in einer Form ein. Ein doppelwandiger textiler Kern wird oben auf eine Deckfolie gesetzt und die Hülle wird nach der Entnahme von der Form über der Deckfolie und dem Kern angeordnet. Die Hülle, die Deckfolie und der Kern, die in dieser Weise zusammengesetzt sind, werden dann zu einer Laminierungsstation bewegt, wo über Hochfrequenzenergie die gegenüberliegenden Seiten des Kerns mit der Hülle und der Deckfolie verbunden werden und ein Umfang der Hülle mit der Deckfolie verbunden wird. Die Blase wird dann dadurch unter Druck gesetzt, dass ein Fluid eingebracht wird, um die Verbindungsgarne unter Spannung zu setzen.

Ein Verfahren zum Warmformen einer Blase ist in der US-PS 5,976,451 für Joseph J. Skaja et al. beschrieben, bei dem zwei flexible Folienstücke aus thermoplastischem Harz erwärmt und an zwei Formen angeordnet werden und die Folienstücke in die Form durch Unterdruck gezogen werden. Die Folienstücke werden dann zur Bildung einer Blase zusammengedrückt.

Die vorliegende Erfindung ist auf Verfahren zum Bilden einer elastischen fluidgefüllten Blasenkonstruktion gerichtet, welches Verfahren die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Das Verfahren schließt den Schritt der Anordnung wenigstens eines Kerns zwischen einem ersten und einem zweiten Folienstück aus einem thermoplastischen Material ein, welcher Kern eine erste und eine zweite Außenschicht aufweist, die beabstandet sind und über mehrere Verbindungselemente miteinander verbunden sind. Der Kern und die Folienstücke werden erwärmt und in einer Form angeordnet. Die Form schließt sich über dem Kern und den Folienstücken derart, dass ein erster Teil der Form das erste Folienstück im Bereich der ersten Außenschicht kontaktiert, wodurch das erste Folienstück mit der ersten Außenschicht verbunden wird und eine Seitenwand um den Außenumfang des Kerns herum gebildet wird. Ein zweiter Teil der Form kontaktiert das zweite Folienstück im Bereich der zweiten Außenschicht, wodurch das zweite Folienstück mit der zweiten Außenschicht verbunden wird, und Teile des ersten Folienstückes und des zweiten Folienstückes werden um im Wesentlichen den gesamten Außenumfang des Kerns zusammengedrückt, wodurch eine Umfangsverbindung zwischen der Seitenwand des ersten Folienstücks und dem zweiten Folienstück gebildet wird. Schließlich wird ein Fluid in den Raum eingegeben, der von der Umfangsverbindung, dem ersten Folienstück und dem zweiten Folienstück begrenzt ist, derart, dass die Verbindungselemente unter Spannung gesetzt werden.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildete Blase weist ein äußeres umschließendes Element und einen inneren Kern auf. Das äußere umschließende Element besteht aus zwei Folienstücken aus einem thermoplastischen Material, die miteinander zur Bildung einer Umfangsverbindung verbunden sind. In dem äußeren umschließenden Element befindet sich der Kern. Der Kern besteht aus zwei textilen Schichten, die über eine Vielzahl von Verbindungselementen, wie beispielsweise Fallgarnen, miteinander verbunden sind. Die textilen Schichten sind mit dem äußeren umschließenden Element verbunden. Ein Druckfluid befindet sich gleichfalls im äußeren umschließenden Element, wodurch die Verbindungselemente unter Spannung gesetzt sind.

Im Gegensatz zu dem bekannten Warmformverfahren nach dem Patent '451 für Skaja et al. hat das vorliegende Verfahren den Vorteil, dass sich die Naht, die zwei Folienstücke aus thermoplastischem Material verbindet, in einer Position befindet, die sich nicht in der Mitte in der Seitenwand der Blase befindet, so dass die Naht aus dem Bereich der maximalen Seitenwandbiegung herausgenommen ist und das Innere der Blase besser sichtbar ist. Das vorliegende Verfahren erzielt dieses Ergebnis darüber hinaus dadurch, dass ein leistungsfähigerer Herstellungsprozess als im Patent '585 verwandt wird. Die verbesserte Leistungsfähigkeit wird dadurch erzielt, dass die erforderliche Ausrüstung gering gehalten wird, d.h., keine Laminierungs- oder Hochfrequenzanlage benötigt wird, die Arbeits- und Zykluszeiten herabgesetzt werden und es ermöglicht wird, mehr Blasen pro Materialeinheit zu bilden. Das vorliegende Verfahren verbessert auch die Blasenqualität, insofern, als die Laminierungsschweißstellen und die Blasenabmessungen konsistenter sind.

Das Herstellungsverfahren besteht im Allgemeinen aus einer Vorstufe, einer Erwärmungsstufe, einer Verbindungsstufe und einer Aufblasstufe. Während der Vorstufe wird ein Kern, wie er oben beschrieben wurde, kurzfristig an einem Folienstück aus einem thermoplastischen Material angebracht und wird ein zweites Folienstück aus einem thermoplastischen Material über dem Kern angeordnet, so dass sich der Kern zwischen den beiden Folienstücken befindet. Eine Aufblasnadel und ein Abstandsstück werden gleichfalls zwischen den Folienstücken angeordnet und die Materialien werden örtlich festgelegt, indem Klammern an einem Pendelrahmen verwandt werden. Die Erwärmungsstufe schließt das Erwärmen der Bauteile in einem Ofen über ein bestimmtes Zeitintervall ein. Der Ofen weicht die thermoplastischen Folienstücke auf, so dass in den nächsten Schritten eine Verbindung erfolgen kann.

Die Bauteile werden sofort in einer Form angeordnet und die Verbindungsstufe wird begonnen. Die Form weist zwei gegenüberliegende Teile auf, die die Bauteile zusammenpressen, wodurch der Kern mit den Folienstücken und die Folienstücke miteinander über einen zeitabhängigen Wärmekontaktschweißprozess verbunden werden. Wenn sich die Form zu schließen beginnt, treten Einsätze im unteren Formteil der Form mit den thermoplastischen Folienstücken in Kontakt. Ein Einsatz im oberen Formteil der Form kontaktiert dann das andere thermoplastische Folienstück und der Kern wird zwischen den Einsätzen so zusammengedrückt, dass eine Verbindung zwischen den Außenschichten des Kerns und den Folienstücken auftritt. Wenn sich die Form weiter schließt, werden die beiden thermoplastischen Folienstücke entlang des Umfangs des Kerns miteinander verbunden und eine Aufblasleitung wird gebildet, die die Aufblasnadel mit dem Kernbereich verbindet. Ein Teilvakuum kann an die Außenfläche der Folienstücke gelegt werden und Gas kann in den Kernbereich geblasen werden, um das Ziehen der Folienstücke gegen die Flächen der Form zu erleichtern. Wenn der Verbindungsvorgang abgeschlossen ist, wird die Form geöffnet und werden die Bauteile entnommen und abkühlen gelassen.

Als Endstufe wird der Kernbereich mit einem Fluid durch die Aufblasleitung unter Druck gesetzt und wird die Aufblasleitung neben dem Kernbereich dicht verschlossen. Anschließend an das Aufblasen kann der Innendruck der Blase so sein, dass die Verbindungselemente unter Spannung stehen. Abschließend wird Überschussmaterial vom Außenumfang der Blase entfernt, wodurch das Herstellungsverfahren einer Blase abgeschlossen ist, die sich dazu eignet, in einem breiten Bereich von Fußbekleidungen eingebaut zu werden.

Verschiedene Vorteile und Merkmale der Neuheit, die die vorliegende Erfindung charakterisieren, werden insbesondere in den zugehörigen Ansprüchen hervorgehoben. Zum besseren Verständnis der Vorteile und Merkmale der Neuheit, die die vorliegende Erfindung charakterisieren, wird jedoch auf die Beschreibung und die zugehörigen Zeichnungen Bezug genommen, die verschiedene Ausführungsbeispiele erläutern und darstellen.

1 zeigt eine Seitenansicht eines Fußbekleidungsgegenstandes, der eine Blase enthält, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildet ist.

2A zeigt eine perspektivische Ansicht einer Blase, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildet ist.

2B zeigt eine Draufsicht auf die Blase von 2A.

2C zeigt eine Querschnittsansicht längs der Linie 2C-2C in 2B.

3 zeigt eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines unteren Formteils gemäß der vorliegenden Erfindung.

4 zeigt eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines oberen Formteils gemäß der vorliegenden Erfindung.

5 zeigt eine perspektivische Ansicht des unteren Formteils in einer Ausrichtung zum oberen Formteil.

6A zeigt eine erste Querschnittsansicht längs der Linie 6-6 in 5, wobei sich nicht zusammengedrückte Blasenbauteile zwischen dem oberen Formteil und dem unteren Formteil befinden.

6B zeigt eine zweite Querschnittsansicht längs der Linie 6-6 in 5, wobei sich teilweise zusammengedrückte Blasenbauteile zwischen dem oberen Formteil und dem unteren Formteil befinden.

6C zeigt eine dritte Querschnittsansicht längs der Linie 6-6 in 5, wobei sich zusammengedrückte Blasenbauteile zwischen dem oberen Formteil und dem unteren Formteil befinden.

7 zeigt eine perspektivische Ansicht der miteinander verbundenen Bauteile, die vier nicht aufgeblasene Blasen einschließen.

Ein Fußbekleidungsgegenstand 100, der in 1 dargestellt ist, weist einen Oberteil 110 und einen Sohlenkonstruktion 120 auf. Der Oberteil 110 ist so gestaltet, dass er den Fuß eines Trägers aufnimmt. Die Sohlenkonstruktion 120, die das dauerhafte stoßabsorbierende Medium ist, das sich zwischen dem Fuß und dem Boden befindet, besteht hauptsächlich aus einer Mittelsohle 122 und einer Außensohle 124. Eine Blase 200, die nach dem im Folgenden beschriebenen Verfahren gebildet ist, ist im Fersenbereich der Mittelsohle 122 und über der Außensohle 124 befestigt. Wie es in 1 dargestellt ist, ist der Fußbekleidungsgegenstand 100 ein Sportschuh. Die Blase 200 kann jedoch auch bei anderen Arten von Fußbekleidung einschließlich Halbschuhen, Sandalen, Inline-Skating-Schuhen und Stiefeln verwandt werden.

Die Blase 200, die in den 2A bis 2C dargstellt ist, weist ein äußeres umschließendes Element 210, einen Kern 220, zwei Kopplungsschichten 232 und 234, ein Fluid 240 und einen Einlass 250 auf. Das äußere umschließende Element 210 ist aus einem ersten Folienstück 212 und einem zweiten Folienstück 214 gebildet, die so miteinander verbunden sind, dass sich eine Umfangsverbindung 216 ergibt. Das Material, das die Folienstücke 212 und 214 bildet, kann beispielsweise aus fünf abwechselnden Schichten eines thermoplastischen Polyurethans und eines Ethylenvinylalkoholcopolymers bestehen, wie es in der US-PS 5,713,141 für Mitchell et al. beschrieben ist. Ein Abwandlung dieses Materials, bei dem die mittlere Schicht aus einem Ethylenvinylalkoholcopolymer besteht, die beiden Schichten neben der mittleren Schicht aus thermoplastischem Polyurethan bestehen und die äußeren Schichten aus einem wiedergemahlenen Material aus thermoplastischem Polyurethan und Ethylenvinylalkoholcopolymer besteht, kann auch für die Folienstücke 212 und 214 verwandt werden. Ein anderes geeignetes Material ist eine flexible Mikroschichtmembran, die abwechselnde Schichten aus einem Gassperrmaterial und einem elastomeren Material aufweist, wie es in der US-PS 6,082,025 und 6,127,026 für Bonk et al. beschrieben ist. Ein geeigneter Stärkebereich für das erste Folienstück 212 beträgt 30 bis 60 mil, wobei die bevorzugte Stärke bei 50 mil liegt, und ein geeigneter Stärkebereich für das zweite Folienstück 214 beträgt 20 bis 45 mil, wobei die bevorzugte Stärke bei 30 mil liegt. Andere geeignete Materialien für die Folienstücke 212 und 214 sind diejenigen, die in den obigen Rudy-Patenten angegeben sind. Wie es in den 2A bis 2C dargestellt ist, sind das erste Folienstück 212 und das zweite Folienstück 214 in einem Stück um einen Kern 220 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet, das im Folgenden im Einzelnen beschrieben wird. Das Material, das das erste Folienstück 212 bildet, kann so gestaltet sein, dass der Kern 220 durch die Seitenwand 213 sichtbar ist.

Das erste Folienstück 212 kann daher lichtdurchlässig, lichtdurchscheinend, klar oder farbig sein, um die Sichtbarkeit des Kernes 220 zu erleichtern.

Der Kern 220 kann aus einem doppelwandigen textilen Element bestehen, das eine erste Außenschicht 222 und eine zweite Außenschicht 224 umfasst, die normalerweise einen bestimmten Abstand voneinander haben. Obwohl die Stärke des Kerns variieren kann, kann ein Bereich, der für Fußbekleidungen geeignet ist, in Bereich von 8 bis 15 mm liegen, wobei eine geeignete Stärke annähern 14,5 bis 15 mm beträgt. Mehrere Verbindungselemente 226, die aus Fallgarnen bestehen, die mehrere Fäden enthalten, erstrecken sich zwischen den äußeren Schichten 222 und 224. Die Fallgarnfäden bilden dehnbare Halteelemente und sind an den äußeren Schichten 222 und 224 verankert. Ein Verfahren zum Herstellen des Kerns 220 ist das Raschel-Doppelnadelstangenverfahren. Die äußeren Schichten 222 und 224 können aus luftdüsentexturiertem oder in anderer Weise texturiertem Garn, beispielsweise Falschdrahtgarn, insbesondere einer Kombination aus Nylon 6,6 und Nylon 6 bestehen. Die Verbindungselemente 226 können aus einem ähnlichen Material gebildet sein.

Die Vielzahl an Garnen, aus denen die Verbindungselemente 226 bestehen, kann in Bändern angeordnet sein, die durch Zwischenräume 227 getrennt sind. Die Verwendung von Zwischenräumen 227 gibt dem Kern 220 eine höhere Kompressibilität, verglichen mit Kernen, die aus doppelwandigen textilen Materialien gebildet sind, die durchgehende Verbindungsgarne verwenden. Die Verbindungselemente 226 und die Zwischenräume 227 können auch für ein gefälliges Aussehen sorgen, wenn sie durch die Seitenwand 213 gesehen werden. Die Zwischenräume 227 werden während des Raschel-Doppelnadelstangenverfahrens dadurch gebildet, dass Verbindungsgarne an bestimmten Nadeln in Kettrichtung (Langreihe) weggelassen werden. Das Wirken mit drei Nadeln mit und drei Nadeln ohne Garne liefert ein geeignetes textiles Material mit Verbindungselementen 226, die durch Zwischenräume 227 getrennt sind. Es können andere Wirkmuster mit Nadeln mit und ohne Garne verwandt werden, wie beispielsweise zwei mit und zwei ohne, vier mit und zwei ohne, zwei mit und vier ohne oder irgendeine Kombination. Die Zwischenräume können auch in Längs- und Querrichtung dadurch gebildet werden, dass Nadeln in Kettrichtung weggelassen werden oder auf aufeinanderfolgenden Bahnen wahlweise gewirkt wird oder nicht.

Um die Verbindung der ersten Außenschicht 222 mit dem ersten Folienstück 212 zu erleichtern, kann dazwischen eine erste Kopplungsschicht 232 vorgesehen sein. In ähnlicher Weise kann eine zweite Kopplungsschicht 234 zwischen der zweiten Außenschicht 224 und dem zweiten Folienstück 214 vorgesehen sein. Die Kopplungsschichten 232 und 234, die aus demselben thermoplastischen Material wie die Folienstücke 212 und 214 bestehen können, sind an den Außenschichten 222 und 224 so angebracht, dass die Kopplungsschichten 232 und 234 in einen Teil jeder Außenschicht 222 und 224 eindringen, ohne an den Verbindungselementen 226 zu haften. Die Kopplungsschichten 232 und 234 können an den Außenschichten 222 und 224 dadurch angebracht sein, dass die Materialien bei 3,4·10⁴ kPa (5 psi) zwischen oberen und unteren beheizten Platten einer 121°C-Presse (250°F) annähernd 5 Sekunden zusammengepresst werden. Dieses Verfahren und andere geeignete Verfahren zum Abringen des Kopplungsmaterials an den textilen Schichten sind im Einzelnen im Rudy-Patent '361 beschrieben.

Die Blase 200 enthält ein Fluid 240, beispielsweise Stickstoff. Andere geeignete Gase schließen Hexafluorethan (beispielsweise Freon, F-116), Schwefelhexafluorid, Luft und die Gase ein, die in den oben erwähnte Rudy-Patenten, insbesondere im Patent '156 beschrieben sind.

Der Gesamtherstellungsvorgang für die Blase 200 schließt allgemein die Schritte der Vorbereitung, der Erwärmung, der Verbindung und des Aufblasens ein. Ein Pendelmechanismus oder ein anderer Übertragungsmechanismus kann dazu benutzt werden, die Bauteile der Blase 200 zwischen den verschiedenen Stufen des Herstellungsprozesses zu transportieren. Der Pendelmechanismus kann einen Pendelrahmen, verschiedene Klammern, die die Bauteile der Blase am Pendelrahmen befestigen, und einen Abstandshalter aufweisen, der verhindert, dass die Folienstücke 212 und 214 zu früh miteinander, während des Erwärmungsschrittes, in Kontakt kommen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Abstandhalter durch eine Fluidschicht mit einem Druck von 1,4·104 bis 3,4·10⁴ kPa (2 bis 5 psi) ersetzt sein, die einen Kontakt verhindert. Allgemein werden die Bauteile der Blase 200 organisiert, zusammengestellt und am Pendelrahmen während der Vorbereitungsschritte befestigt. Wenn sie vorbereitet sind, werden die Bauteile der Blase in einen Ofen transportiert, wo sie über eine bestimmte Zeit erwärmt werden, damit sie eine gewünschte Temperatur erreichen. Der Pendelmechanismus transportiert dann die Bauteile zu einer Form 300, wo die Folienstücke 212 und 214 fest mit dem Kern 220 verbunden werden. Die Folienstücke 212 und 214 werden dann aneinander zur Bildung einer Umfangsverbindung 216 auf einer Höhe verbunden, die annähernd der Höhe der zweiten Folie 214 entspricht. Anschließend an die Verbindung werden die Bauteile vom Pendelrahmen entfernt, abkühlen gelassen und auf einen gewünschten Druck aufgeblasen.

Ein Teil der Vorbereitungsschritte und die Verbindungsschritte können im Bereich der Form 300 erfolgen. Insofern können die Bauteile der Blase am Pendelrahmen im Bereich der Form 300 angeordnet und befestigt werden und dann zum Ofen zur Erwärmung transportiert werden. Anschließend an die Erwärmung kommen die Materialien aus dem Ofen und gehen die Materialien zum Bereich der Form 300 zum Zweck der Verbindung zurück. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass eine einzelne Person die Vorbereitung, Erwärmung und Verbindung überwachen kann. Wenn weiterhin die Verbindung abgeschlossen ist, ist der Pendelrahmen richtig für einen nächsten Zyklus positioniert, was die Leistungsfähigkeit des Prozesses erhöht. Besonderheiten bezüglich des Herstellungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden im Einzelnen beschrieben.

Das Herstellungsverfahren beginnt damit, dass der Kern 220 an das erste Folienstück 212 vorgeheftet wird. Das kann dadurch erfolgen, dass der Kern 220 auf dem ersten Folienstück 212 angeordnet wird und der Kern 220 und das erste Folienstück 212 zwischen den Platten einer erwärmten Presse zusammengedrückt werden, derart, dass sich das erste Folienstück 212 mit der ersten Kopplungsschicht 232 verbindet. Das Vorheften stellt sicher, dass der Kern 220 richtig am ersten Folienstück 212 für den Formprozess positioniert ist, wie es im Einzelnen im Folgenden beschrieben wird. Es sei darauf hingewiesen, dass die Kopplungsschicht 234 vorher an der Außenschicht 224 angebracht wurde, wie es oben beschrieben wurde, aber nicht an das zweite Folienstück 214 vorgeheftet ist.

Wenn das Vorheften abgeschlossen ist, sind das erste Folienstück 212, der Kern 220 und das zweite Folienstück 214 im Pendelrahmen so angeordnet, dass sich der Kern 220 zwischen den Folienstücken 212 und 214 befindet. Um einen Kontakt zwischen den Folienstücken 212 und 214 zu verhindern, ist der Abstandshalter zwischen den Folienstücken 212 und 214 angeordnet. Eine Aufblasnadel kann gleichfalls zwischen den Folienstücken 212 und 214 angeordnet sein. Die Klemmen am Pendelrahmen können geschlossen werden, um eine sichere Positionierung der Folienstücke 212 und 214, des Kerns 220 und der Aufblasnadel sicherzustellen.

Der Pendelrahmen transportiert dann die Bauteile der Blase 200 in den Ofen, der irgendein herkömmlicher Ofen sein kann, der thermoplastisches Material auf eine zum Warmformen angemessene Temperatur erwärmen kann. Ein typischer Ofen kann eine Quarzstrahlungsheizung enthalten, die die Temperatur der Folienstücke 212 und 214 gleichmäßig erhöht. Aus Gründen, die später beschrieben werden, kann die Stärke des ersten Folienstückes 212 größer als die zweites Folienstückes 214 sein. Um eine gleiche Erwärmung sicherzustellen, kann die relative Ausgangsleistung der Heizelemente, die dem ersten Folienstück 212 und die dem zweiten Folienstück 214 jeweils entsprechend passend eingestellt werden.

Die Temperatur, auf die Folienstücke 212 und 214 erwärmt werden, hängt vom dem speziellen verwandten Material ab. Das Material sollte auf eine Temperatur erwärmt werden, die über der Erweichungstemperatur, jedoch unter dem Schmelzpunkt liegt, um für eine angemessene Verbindung zu sorgen. Wie es oben erwähnt wurde, können die Folienstücke 212 und 214 aus einer Vielzahl verschiedener Materialien gebildet sein. Ein erstes geeignetes Material weist abwechselnde Schichten aus thermoplastischem Polyurethan und Ethylenvinylalkoholcopolymer auf, dessen Schmelztemperatur zwischen 177 und 182°C (350 und 360°F) liegt. Die Temperatur, auf die das erste Material erwärmt werden sollte, liegt daher zwischen 149 und 160°C (300 und 320°F). Ein zweites geeignetes Material besteht aus einer flexiblen Mikroschichtmembran, die abwechselnde Schichten aus einem Gassperrmaterial und einem elastomeren Material, wie beispielsweise thermoplastischem Polyurethan aufweist, welches Material eine Schmelztemperatur im Bereich von 177 bis 182°C (350 und 360°F) hat. Eine geeignete Temperatur, auf die das zweite Material erwärmt werden kann, liegt jedoch zwischen 160 und 168°C (320 und 335°F). Anschließend an das Erwärmen transportiert der Pendelrahmen die Bauteile aus dem Ofen und bringt der Pendelrahmen die Bauteile in eine Position zwischen einem unteren Formteil 310 und einem oberen Formteil 350 der Form 300.

Die 3 bis 5 zeigen die Form 300 in einer Gestaltung, bei der vier Blasen 200 gleichzeitig gebildet werden. Das vorliegende Herstellungsverfahren kann auch dazu verwandt werden, gleichzeitig irgendeine Anzahl von Blasen 200 zu bilden und ist nicht auf die dargestellte Anzahl beschränkt. Der untere Formteil 310, der einzeln in 3 und mit dem oberen Formteil 350 in den 5 und 6 dargestellt ist, weist eine untere Platte 320 und einen unteren Einsatz 330 auf. Ein Hohlraum 321 ist in der oberen Außenfläche der unteren Platte 320 ausgebildet und so bemessen, dass der untere Einsatz 330 aufgenommen werden kann. Die untere Außenfläche des Hohlraumes 321 weist eine oder mehrere Vakuumöffnungen 326 auf. Zusätzlich zum Hohlraum 321 weist die obere Außenfläche der unteren Platte 320 einen flachen halbkreisförmigen Kanal 324, der vom Hohlraum 321 ausgeht, und einen erhöhten Steg 325 auf, der an beiden Seiten des Kanals 324 entlang und um den Hohlraum 321 herum verläuft.

Der untere Einsatz 330 ist im Hohlraum 321 durch eine Ansatzschraube 322 befestigt und sitzt auf zwei Druckfedern 323 derart, dass ein Teil des unteren Einsatzes 330 über der oberen Außenfläche der unteren Platte 320 angeordnet bleibt, wenn keine nach unten gerichteten Kräfte anliegen. Wenn eine nach unten gerichtete Kraft anliegt, werden jedoch die Druckfedern 323 zusammengedrückt und zieht sich der untere Einsatz 320 in den Hohlraum 321 zurück. Die obere Außenfläche des unteren Einsatzes 330 weist am Umfang eine Vertiefung 331 auf, die den Rand des unteren Einsatzes 330 umschreibt. Eine Reihe von Öffnungen 232 ist in der Umfangsvertiefung 331 ausgebildet, die nach unten und durch den unteren Einsatz 320 hindurch verlaufen, um dadurch die Umfangsvertiefung 331 in eine Fluidverbindung mit dem Hohlraum 321 zu bringen. Wie es im Folgenden beschrieben wird, ist die Umfangsvertiefung 331 hauptsächlich für die Bildung der Seitenwand 213 verantwortlich. Die Merkmale der Umfangsvertiefung 331 einschließlich der Länge des Bogens, der die Oberfläche der Umfangsvertiefung 331 bildet, sollten daher so gewählt sein, dass sich eine Seitenwandhöhe ergibt, die die Umfangsverbindung 216 im Wesentlichen auf der Ebene des zweiten Folienstücks 214 positioniert.

Der obere Formteil 350, der einzeln in 4 und mit dem unteren Formteil 310 in den 5 und 6 dargestellt ist, ist so ausgestaltet, dass er den verschiedenen Bauelementen des unteren Formteils 310 entspricht. Der obere Formteil 350 weist eine obere Platte 360 und einen oberen Einsatz 370 auf. Die obere Platte 360 weist einen Hohlraum 361, einen Kanal 362, der dem Kanal 324 der unteren Platte 310 entspricht, und einen Steg 363 auf, der neben dem Hohlraum 361 und dem Kanal 362 liegt. Der obere Einsatz 370 ist im Hohlraum 361 mit einer Schraube 364 so befestigt, dass die untere Außenfläche des oberen Einsatzes 310 mit dem Steg 363 zusammenfällt. Es sei darauf hingewiesen, dass der obere Einsatz 370 bezüglich der oberen Platte 360 ortsfest ist. Wie bei der unteren Platte 310 weist die obere Platte 360 Vakuumöffnungen 365 auf.

Wenn die Form 300 geschlossen ist, befinden sich entsprechende Teile des unteren Formteils 310 und des oberen Formteils 350 nebeneinander. Der untere Einsatz 330 und der obere Einsatz 370 werden beispielsweise so angeordnet sein, dass Teile des unteren Einsatzes 330 direkt unter entsprechenden Teilen des oberen Einsatzes 370 liegen. In ähnlicher Weise werden die Stege 325 und 363 so angeordnet sein, dass sich ein zylindrischer Raum, der durch die Kanäle 324 und 362 gebildet wird, zwischen Platten 320 und 360 befindet.

Wenn ein Pendelrahmen benutzt wird, positioniert der Pendelrahmen in passender Weise das erste Folienstück 212, das zweite Folienstück 214, den Kern 220 und die Kopplungsschichten 232 und 234 zwischen den Teilen der Form 300, wie es in 6A dargestellt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Verbindungselemente 226 in 6A im nichtgedehnten Zustand dargestellt sind. Der untere Formteil 310 und der obere Formteil 350 beginnen sich zu schließen, wenn ein Bauteil, wie der untere Einsatz 310 das erste Folienstück 212 in dem Bereich kontaktiert, in dem die erste äußere Schicht 220 an das erste Folienstück 212 vorgeheftet ist, und der obere Einsatz 370 das zweite Folienstück 214 in dem Bereich der zweiten äußeren Schicht 224 kontaktiert, um dadurch die Bauteile zwischen den Einsätzen 330 und 370 zusammenzudrücken, wie es in 6B dargestellt ist. Die Druckkraft der Einsätze 330 und 370 in Verbindung mit der erhöhten Temperatur der zusammengedrückten Bauteile verbindet dauerhaft die Kopplungsschichten 232 und 234 mit den Folienstücken 212 und 214 jeweils. In dieser Weise wird der Kern 220 wirksam mit den Folienstücken 212 und 214 verbunden.

Anschließend an die Verbindung des Kerns kann ein Unterdruck im Bereich von beispielsweise 71,1 bis 74,9 cm Quecksilbersäule (28 bis 29,5 Inch Quecksilbersäule) in der Umfangsvertiefung 331 und um den Außenumfang der Einsätze 330 und 370 gebildet werden, indem Luft durch die Vakuumöffnungen 326 und 365 evakuiert wird. Wie erwähnt, weist die Umfangsvertiefung 331 Öffnungen 332 auf. Wenn der Hohlraum 321 durch Abziehen von Luft durch die Vakuumöffnung 326 evakuiert wird, geht die Luft in der Umfangsvertiefung 331 durch die Öffnungen 332 und in den Hohlraum 321. Die Luft, die sich um den Umfang des unteren Einsatzes 330 befindet, wird darüber hinaus dadurch evakuiert, dass sie über eine Zwischenraum zwischen dem unteren Einsatz 330 und den Seiten Hohlraums 321 geht. Ein ähnlicher Vorgang bildet einen Unterdruck um den Außenumfang des oberen Einsatzes 370.

Der Zweck des Unterdrucks besteht darin, die Folienstücke 212 und 214 in einen Kontakt mit den verschiedenen Teilen der Form 300 zu ziehen. Das stellt sicher, dass die Folienstücke 212 und 214 in passender Weise nach Maßgabe der Kontur der Form 300 geformt werden. Wie es oben beschrieben wurde, ist die Umfangsvertiefung 331 hauptsächlich für die Formung der Seitenwand 213 verantwortlich, sie sollte daher so geformt sein, dass die Seitenwand 213 eine ausreichende Höhe hat, so dass die Umfangsverbindung 316 in der Ebene des zweiten Folienstückes 214 liegt. Wenn die Seitenwand 213 nicht in passender Weise geformt wird, kann die Umfangsverbindung 216 nicht richtig angeordnet werden. Das erste Folienstück 212 kann sich so dehnen, dass es in die Umfangsvertiefung 331 verläuft und die Seitenwand 213 bildet. Unterschiede in der ursprünglichen Stärke der Folienstücke 212 und 214, wie oben erwähnt, kompensieren die Verdünnung des ersten Folienstückes 212, die dann auftreten kann, wenn das erste Folienstück 212 gedehnt und in die Umfangsvertiefung 331 gezogen wird.

Als zweite Maßnahme zum Ziehen der Folienstücke 212 und 214 in einen Kontakt mit den verschiedenen Teilen der Form 300 kann der Innenbereich des Kerns 220 auf annähernd 60 psi unter Druck gesetzt werden. Während der Vorbereitungsphase dieses Verfahrens wurde eine Injektionsnadel zwischen den Folienstücken 212 und 214 angeordnet. Vorzugsweise kann die Injektionsnadel so angeordnet werden, dass die Kanäle 324 und 362 die Injektionsnadel umhüllen, wenn sich die Form 300 schließt. Ein Gas kann dann von der Injektionsnadel so ausgestoßen werden, dass die Folienstücke 212 und 214 die Oberfläche der Kanäle 324 und 362 erfassen, wodurch eine Aufblasleitung zwischen den Folienstücken 212 und 224 gebildet wird. Das Gas kann dann durch Aufblasleitung gehen und dadurch in den Bereich des Kerns 220 eintreten und diesen unter Druck setzen. In Kombination mit dem Vakuum stellt der Innendruck sicher, dass die Folienstücke 212 und 214 die verschiedenen Teile der Form 300 kontaktieren, wie es in 6C dargestellt ist.

Wenn sich die Form 300 weiter schließt, verbinden die Stege 325 und 363 das erste Folienstück 212 mit dem zweiten Folienstück 214, wodurch eine Umfangsverbindung 216 gebildet wird. Weiterhin bilden Teile der Stege 325 und 363, die die Kanäle 324 und 362 begrenzen, eine Verbindung zwischen den Folienstücken 212 und 214, die die oben erwähnte Aufblasleitung bildet.

Während der verschiedenen Phasen des Verbindungsvorganges, wie er oben beschrieben wurde, ändert sich die Position des unteren Einsatzes 330 bezüglich des Hohlraumes 321. Am Anfang liegt die obere Außenfläche des unteren Einsatzes 330 über dem Steg 325, wie es in 6A dargestellt ist. Während des Teils des Verbindungsvorgangs, bei dem die Kopplungsschichten 232 und 234 mit den Folienstücken 212 und 214 jeweils verbunden werden, zieht sich der untere Einsatz 330 teilweise in den Hohlraum 321 zurück. Die Federn 323 werden daher teilweise gespannt und drücken nach oben, wodurch die Folienstücke 212 und 214, der Kern 220 und die Kopplungsschichten 230 unter Druck gesetzt werden, wie es in 6B dargestellt ist. Die Form 300 schließt sich dann weiter und der untere Einsatz 330 zieht sich vollständig in den Hohlraum 321 zurück, wie es in 6C dargestellt ist. In dieser Position wird die Umfangsverbindung 216 gebildet, da die Folienstücke 212 und 214 zwischen den Stegen 325 und 363 zusammengedrückt werden. Wie es oben erwähnt wurde, wird in dieser Phase auch die Seitenwand 213 dadurch gebildet, dass das erste Folienstück 212 in die Umfangsvertiefung 331 gezogen wird.

Wenn die Verbindung abgeschlossen ist, wird die Form 300 geöffnet und wird das verbundene Bauteil 400, das in 7 dargestellt ist, entnommen und abkühlen gelassen. Obwohl die Temperatur der Folienstücke 212 und 214 anschließend an die Erwärmung zwischen 149 und 160°C (300 und 320°F) liegt, setzt die Abkühlung die Temperatur auf 60 bis 66°C (140 und 150°F) nach Entnahme aus der Form herab. Anschließend an eine weitere Abkühlung kann ein Fluid 240 in den Bereich des Kerns 220 durch die Aufblasnadel und die Aufblasleitung geblasen werden. In 7 ist die Aufblasleitung mit 260 bezeichnet. Der Einlass 250 wird dann dicht verschlossen, um das erste Folienstück 212 weiter mit dem zweiten Folienstück 214 zu verbinden. Überschüssige Teile des ersten Folienstücks 212 und des zweiten Folienstücks 214 werden dann entfernt, wodurch die Blase 200 gebildet wird. Als Alternative kann die Reihenfolge des Aufblasens und des Entfernens des überschüssigen Materials umgekehrt sein. Als Endschritt im Prozess kann die Blase 200 in die Sohle eines Fußbekleidungsgegenstandes in herkömmlicher Weise eingesetzt werden.

Die vorliegende Erfindung wurde im Obigen und in den zugehörigen Zeichnungen bezüglich einer Vielzahl verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben. Der Zweck der Beschreibung der Ausführungsbeispiele besteht jedoch darin, ein Beispiel verschiedener Aspekte der Erfindung zu geben, nicht jedoch, den Bereich der Erfindung zu beschränken. Der Fachmann wird erkennen, dass zahlreiche Änderungen und Abwandlungen an den Ausführungsbeispielen vorgenommen werden können, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die zugehörigen Ansprüche gegeben ist.