DE4001542C2 - Lasttragende gasdruckbeaufschlagte Dämpfungsvorrichtung - Google Patents
Lasttragende gasdruckbeaufschlagte DämpfungsvorrichtungInfo
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- F16F1/3615—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers with means for modifying the spring characteristic
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft lasttragende gasdruckbeaufschlagte
Dämpfungsvorrichtungen.
In der US-PS 4 183 156 ist eine Dämpfungsvorrichtung für
Fußbekleidungsartikel beschrieben, die eine vorzugsweise
heißgesiegelte Mantelhülle aus Elastomerfilm aufweist und
die dauernd gasgefüllt und während der Herstellung unter
Überdruck gesetzt bzw. druckbeaufschlagt wird. Der Gegen
stand der US-PS 4 287 250 ist allgemeiner und betrifft
andere Arten von Dämpfungserzeugnissen, d. h. Stoßdämpfer,
Prellvorrichtungen, Verpackungszwischenlagen, Kopfschutz
vorrichtungen, Tür- und Fensterdichtungen, Sportmatten,
Matratzen, Personenschutzpolsterungen, etc. Bei diesen
älteren Erzeugnissen werden thermoplastische Elastomerfilme
mit den beschriebenen physikalischen Eigenschaften verwendet
und mit neuartigen Aufblas- bzw. Füllgasen, d. h. "Super
gasen", wie dort beschrieben aufgefüllt bzw. aufgepumpt, um
einen Langzeitüberdruck bei relativ hohen Drücken zu erzie
len. Bei dem Verfahren zur Erzielung dieser im wesentlichen
dauernden Füllung für die Nutzdauer der Erzeugnisse wird das
neuartige Verfahren des Diffusionspumpens verwendet, das in
der erwähnten US-PS 4 340 626 im einzelnen beschrieben ist.
Irgendeine Form eines dauerhaften Aufblasens und die Technik
hierzu sind für eine Marktakzeptanz eines gasgefüllten
Erzeugnisses oder von Luftkissenelementen wichtig, die bei
Fußbekleidung verwendet werden sollen. Hierzu seien folgende
Beispiele genannt:
- (1) Sämtliche Ventilsysteme lecken in einem bestimmten Aus maß, selbst wenn sie neu sind, und noch viel stärker, wenn sie verschmutzt sind. Aufgrund des geringen Volu mens des gasgefüllten Teils bewirken selbst kleine Lecks einen nichtannehmbaren Druckverlust und gleich zeitig einen Verlust der Dämpfung, Elastizität und Abstützung.
- (2) Eine zweckmäßige Dämpfung erfordert, daß das Luftkissen oder gasgefüllte Erzeugnis einen ziemlich genau eingestellten Überdruckpegel beibehält, d. h. sich nur wenig ändert.
- (3) Der Benutzer ist gewöhnlich ungeduldig und nimmt sich nicht die erforderliche Zeit oder Mühe, den zweckmäßi gen Aufblas- bzw. Fülldruck in der Vorrichtung beizu behalten.
- (4) Die Kosten des Luftkissens bzw. -polsters oder Erzeug nisses mit einem Ventilsystem sind vergleichsweise hoch. Dies beruht nicht nur auf den Kosten des Ventils, sondern der Benutzer muß auch mit einer Pumpe und einem Druckmesser versehen werden, die beide kostspielig sein können.
- (5) Das Luftkissen oder die gasgefüllte Vorrichtung können leicht unter zu hohem Druck und durch den Benutzer beschädigt oder zerstört werden.
- (6) Der Aufbau eines zu hohen Überdrucks oder eines Unterdrucks können zu einer Verletzung des Benutzers führen.
- (7) Die Pumpe und der Druckmesser stehen dem Benutzer nicht stets dann zur Verfügung, wenn er diese benötigt.
- (8) Bei Dämpfungsvorrichtungen mit kleinen Volumina, wie z. B. bei Dämpfungselementen für Fußbekleidung, ist das Volumen so klein und der Druck so hoch, daß eine Druckablesung unter Verwendung eines üblichen Bourdon druckmessers zu einem merklichen Druckabfall führt. Der Benutzer muß somit lernen, zusätzlich aufzublasen, bevor er eine Ablesung durchführt. Dies ist eine komplizierte bzw. heikle Vorgehensweise, insbesondere für kleinere Kinder.
- (9) Bei Gasbarrierenmänteln aus einer mehrlagigen Film-Sandwichanordnung mit einer bestimmten Art von Barrierelagen in der Sandwich anordnung kann es zu einer Schichtabspaltung bzw. Delamination benachbart den Verschweißungen oder in einem Bereich mit hoher Biege beanspruchung und damit zu einem Versagen kommen.
Bei diesen Vorrichtungen ist es vorteilhaft, das bekannte Diffu
sionspumpen einzusetzen. Zur Herstellung eines
lange Zeit unter Überdruck stehenden Dämpfungselementes
wird ein thermoplastischer Elastomermantelfilm
verwendet, der bestimmte spezifizierte physikalische
Eigenschaften besitzt, d. h. eine gute Verarbeitbarkeit,
gute Heißsiegeleigenschaften, eine sehr gute Dauer
festigkeit bei wiederholter Anwendung vergleichsweise hoher
zyklischer Belastungen sowie ausreichende
Zugfestigkeit, Durchstechwiderstand, Reißfestigkeit
und Elastizität. Hierbei ist es
erforderlich, mit Supergas(en) aufzublasen und Diffusions
pumpen mit Luft zu verwenden, um die Beibehaltung des Innen
drucks innerhalb der Konstruktionsgrenzen zu unterstützen.
Gute Barrierematerialien wären zum Beibehalten des Füll
drucks erwünscht gewesen. Sie sind jedoch notwendigerweise
von der Struktur her kristallin und haben somit sehr unzu
reichende und nicht annehmbare physikalische Eigenschaften,
insbesondere was die Heißsiegelbarkeit, Dauerfestigkeit oder
Ermüdungsbeständigkeit und Elastizität anbelangt. Daher
konnten sie nicht für diese Anwendungsfälle verwendet wer
den. Mit anderen Worten, eine der Erwägungen bei der Auswahl
von Barrierefilmmaterialien war die Tatsache, daß Füllgase
mit relativ großem Moleküldurchmesser wie die erwähnten
Supergase als Füllgas verwendet wurden und die Filmmateri
alien diejenigen waren, die die Supergase zurückhalten wür
den, aber die Diffusion von Gasen mit kleineren Molekül
durchmessern wie von in der Luft vorhandenen Gasen gestat
ten, deren Zusammensetzung Stickstoff (78%), Sauerstoff
(20,9%), Kohlendioxid (0,033%), Argon (0,934%) und die übri
gen Gase (Neon, Helium, Krypton, Xenon, Wasserstoff, Methan
und Stickstoffoxid) ist, die zusammen etwa 30 ppm der Um
gebungsluft ausmachen.
Das in der US-PS 4 340 626 beschriebene Diffusionspumpen ist
wie folgt. Ein Paar von selektiv permeablen, dünnen Elasto
merlagen oder -bögen wird bei gewünschten Intervallen längs
Schweißlinien zusammengeschmolzen bzw. versiegelt, um eine
oder mehrere Kammern zu bilden, die später mit einem Gas
oder einem Gemisch von Gasen auf einen vorgeschriebenen
Überdruck gefüllt werden. Das oder die ausgewählten Gase
haben sehr niedrige Diffusionsraten durch die permeablen
Schichten oder Lagen zur Außenseite der Kammer(n), wobei der
Stickstoff, Sauerstoff und Argon der Umgebungsluft relativ
hohe Diffusionsraten durch die Lagen in die Kammern haben,
was zu einer Zunahme des Gesamtdrucks (potentielles Energie
niveau) in den Kammern führt. Dieser ergibt sich aus dem
Diffusionspumpen und ist die Summe der Partialdrücke des
Stickstoffs, Sauerstoffs und Argons der Luft plus dem Par
tialdruck des oder der Gase in den Kammern.
Da Diffusionspumpen mit Supergas als Füllgas auf der Diffu
sion der Gasbestandteile von Luft in den Mantel beruht, ist
damit ein Zeitraum verbunden, bis ein stabiler Innendruck
erzielt wird. Beispielsweise diffundiert Sauerstoffgas ziem
lich rasch in den Mantel, gewöhnlich in einem Zeitraum von
Wochen. Die Wirkung besteht in einer Erhöhung des Innen
drucks um etwa 2,5 psi (17 kPa). Während der nächsten
Monate diffundiert dann Stickstoffgas in den Mantel und die
Wirkung besteht in einer allmählichen Erhöhung des Drucks um
ein Inkrement von etwa 12 psi (82 kPa). Ein zweiter
Effekt tritt aufgrund der Elastomernatur des Films und auf
grund einer Zugrelaxation auf, die bisweilen als Kriechen
bezeichnet wird. Die allmähliche Druckzunahme bewirkt eine
Volumenzunahme des Mantels von etwa 20% über dessen
ursprüngliche Konfiguration hinaus, bis eine stabile Konfi
guration erzielt wird. Die eigentliche Wirkung ist, daß der
Innendruck während einer Zeitdauer um etwa 14 psi (96
kPa) zunimmt und sich das Volumen der Mantelgeometrie durch
die Expansion ändert. In der Praxis sind diese Geometrie
änderungen durch kontrollierte bzw. gesteuerte Herstellungs
techniken kompensiert worden, ein effektives Erzeugnis zu
liefern. Nichtsdestoweniger erschwert die Geometrieänderung die
Konstruktion der gasgefüllten Erzeugnisse.
Es sei daran erinnert, daß das Ziel darin bestand, ein gas
gefülltes Erzeugnis zu liefern, das zusätzlich zu den
übrigen in den angegebenen älteren Patenten beschriebenen
Vorteilen mit einem Dämpfungsgefühl ausgestattet war, wobei
ein zu starkes Füllen oder Aufpumpen zur Erzeugung eines zu
harten Erzeugnisses ohne ausreichende Dämpfung
führt. Ein weniger starkes Füllen zur Kompensation der
späteren Zunahme des Innendrucks führt zu einem zu nachgiebigen Erzeugnis.
Zur Berücksichtigung der Druckzunahme über einen Zeitraum von Monaten
wird anfangs der Mantel
mit einem Gemisch von Supergas und Luft gefüllt, um
ein Produkt zu liefern, das nicht zu stark gefüllt ist und
somit am Anfang das gewünschte Dämpfungsgefühl liefert.
Dies führt indessen nicht zur Ausschaltung der Volumen
zunahme aufgrund der Zugrelaxation. Das Erfordernis, vor
bestimmte Mengen von Supergas und Luft zu mischen, um das richtige
Dämpfungsgefühl zu liefern, macht das Herstellungsverfahren
kompliziert.
Die erreichten Ziele der älteren Diffusionspumptechnologie
bestanden darin, ein außergewöhnlich haltbares, zuverläs
siges, dauerbeständiges und langlebiges Mittel zu erzeugen
und zu perfektionieren, um die Partialdruckenergie der Füll
gase einschließlich der Umgebungsluft auszunutzen, und um
diese potentielle Energie zu verwenden oder umzuwandeln, um
bei verschiedenen Erzeugnissen nützliche Arbeit auszuführen.
Während Diffusionspumpen unter Verwendung von Supergasen und
nichtkristallographischem Elastomerfilmmaterial zufrieden
stellend funktioniert hat, ist ein verbessertes Erzeugnis
erwünscht. Beispielsweise sind viele Millionen von Fußbe
kleidungs- bzw. Schuhpaaren in den letzten zehn Jahren in
den Vereinigten Staaten und in der ganzen Welt unter dem
Warenzeichen "Airsole®" und weiteren Warenzeichen der Nike
Shoe Company verkauft worden. Diese Erzeugnisse der Nike
Shoe Company werden entsprechend einem oder mehreren der
oben erwähnten Patente hergestellt und sie werden im allge
meinen als Fußbekleidung von sehr geschätzter Qualität mit
den Vorteilen eines gasgefüllten Teils mit langer Lebens
dauer angesehen, die gegenüber konkurrierenden Fußbe
kleidungserzeugnissen praktische Vorteile bietet. Es wird
angenommen, daß die Ausfallrate aus sämtlichen Gründen ein
schließlich eines zufälligen Durchstoßens weniger als 0,001%
ist. Selbst dann ist Raum für eine Verbesserung der derzeit
handelsüblichen Ausführungen der obigen Patente, wie erör
tert wird.
Es ist vom Stand der Technik her bekannt, bestimmte Arten
von Kunststoffen zu verwenden, die für die Diffusion von
Sauerstoff oder Kohlendioxid im wesentlichen impermeabel
sind. Gewöhnlich sind diese Kunststoffe Polycarbonatmateri
alien, die bei Kunststoffflaschen der Getränkeindustrie ver
wendet werden, oder Saran® (Copolymersiat aus Vinyliden
chlorid, Vinylchlorid und Acrylnitril),
oder PET (Polyethylenterephtalat). Die Schwierigkeit
bei Polycarbonat und ähnlichen vollkommen impermeablen
Kunststoffmaterialien besteht in der relativ niedrigen
Dauerfestigkeit und der Schwierigkeit der Bildung von Hoch
frequenz- oder HF-Schweißungen. Wenn beispielsweise ein gas
gefülltes und unter Überdruck gesetztes Erzeugnis aus diesen
Materialien einer starken Biegungsermüdung ausgesetzt wird,
versagt dieses Teil nach einigen Minuten oder Stunden des
Gebrauchs. Um derartige Materialien abzudichten, ist es
gewöhnlich erforderlich, die sich gegenüberliegenden Kunst
stoffe bis zum Schmelzpunkt zu erwärmen, um ein gewisses
Fließen herbeizuführen. Dies führt dazu, daß es bei diesen
Material schwierig, wenn nicht unmöglich ist, eine vorbe
stimmte Geometrie zu halten und mittels Wärmeschmelzen
dichte, feste und gute Schweißstellen zu erzielen. Diese
Materialien sind von der Natur her nicht polar und sie kön
nen gewöhnlich nicht erfolgreich HF-verschweißt werden.
Wenn stark dauerfeste, leicht schweißbare, heißsiegelbare
und vulkanisierbare Elastomermaterialien verwendet werden
und das Druckgas Luft oder andere Gase wie Stickstoff,
Kohlendioxid, Argon, Xenon oder herkömmliche Freon-Kühlgase
sind, diffundieren die letzteren gewöhnlich rasch durch
diese Materialien. Das Problem wurde durch die ältere Diffu
sionspumptechnik und die Verwendung von "Supergas(en)" (wie in den eingangs genannten US-Patentschriften definiert), mit
Elastomerbarrierematerialien gelöst, wobei sich die Vorteile
der umgekehrten Diffusion von Sauerstoff und Stickstoffgas
aus der Umgebungsluft in das Teil ergaben. Für eine Zeit
dauer war dies eine fast perfekte Kompensation für die
Volumenzunahme des Teils, die sich aus den Zugrelaxations
eigenschaften des Elastomerbarrierematerials ergaben. Wenn
das Teil jedoch auf einen relativ niedrigen Fülldruck druck
beaufschlagt wird, wie dies bei "modischer Fuß
bekleidung" im Gegensatz zu "Zweckfußbekleidung" der Fall ist, führte
das Diffusionspumpen von Umgebungsluft zu einer nichtannehm
baren großen Druckänderung (Zunahme) während der Anfangszeit
des Erzeugnisses. Dieses und weitere Probleme sind durch die
Erfindung gelöst.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine lasttragende,
gasdruckbeaufschlagte Dämpfungsvorrichtung mit einer längeren Lebensdauer
bei dem von der Konstruktion her vorgesehenen Innendruck
vorzusehen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Ein Verfahren zur Herstellung einer lasttragenden, gasdruckbeaufschlagten
Dämpfungsvorrichtung mit verlängerter Lebensdauer bei dem von der Konstruktion
her vorgesehenen Innendruck ist im Anspruch 27 angegeben. Die Unter
ansprüche befassen sich mit vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch die Zug
relaxationseigenschaften des Mantelfilms besser an den Gasstrom
nach außen angepaßt werden, wodurch das Beibehalten
eines konstanteren Fülldrucks über die Lebensdauer des
Erzeugnisses hinweg unterstützt wird.
Auch kann dabei das Einströmen von Umgebungsluft während früher
Stadien (6 bis 24 Monate) des Diffusionspumpens verlangsamt
werden, wodurch die Tendenz zu einem zu hohen Druck bei
bestimmten Arten der Vorrichtungen oder das Entstehen all
mählicher und unerwünschter Geometrieänderungen herabgesetzt
wird.
Erfindungsgemäß können besser verfügbarere, leichtere
und weniger kostspieligere Gase als eingeschlossenes
bzw. Haltegas verwendet werden.
Auch können ausgewählte Mantelfilme verwendet werden,
die für einige Anwendungsfälle überlegen und/oder weniger
kostspielig sind.
Außerdem kann die erfindungsgemäße gasgefüllte Dämpfungsvor
richtung mit Luft oder Stickstoff oder
einer Kombination davon unter Druck gesetzt werden,
wobei die Fülleigenschaften während der Benutzungsdauer
beibehalten werden können, während die Vorrichtung den für
derartige Dämpfungsvorrichtungen vorgesehenen Arbeitszyklus
durchläuft.
Die Erfindung stellt somit eine lasttragende Dämpfungs
vorrichtung (pneumatische Hüllen oder Kapseln) bereit, mit einem
neuartigen Mantelfilm, der die erforderlichen physikalischen
Eigenschaften eines thermoplastischen Elastomerfilms mit dem
zusätzlichen Merkmal verbesserter Barriereeigenschaften in
bezug auf Stickstoffgas und die Supergase aufweist. Diese
Filme sind so formuliert bzw. angesetzt, daß sie die Rate
der Auswärtsdiffusion bestimmter festgehaltener bzw. einge
schlossener Gase (im folgenden Haltegase) wie z. B. von
Stickstoff und den Supergasen durch den Mantel sowie das
Diffusionspumpen weiterer Gase, d. h. von mobilen oder beweg
lichen Gasen wie Sauerstoff, Kohlendioxid und der übrigen
erwähnten, in der Umgebungsluft vorhandenen Gase nach innen
in die unter Überdruck stehenden Vorrichtungen selektiv
bestimmen.
Gewöhnlich sind die gemäß der Erfindung verwendbaren
Barrierematerialien vorzugsweise von der Art her thermo
plastisch, elastomer, polar und so verarbeitbar, daß Erzeug
nisse mit den zu erörternden verschiedenen Geometrien gebil
det werden. Die Barrierematerialien gemäß der Erfindung
sollten das Haltegas während eines relativ langen Zeitraums
der Gebrauchsdauer, z. B. zwei Jahr lang oder länger, im Man
tel enthalten. Beispielsweise während einer Zeitdauer von
zwei Jahren sollte der Mantel nicht mehr als etwa 20% des
anfänglichen Füllgasdrucks verlieren. Dies bedeutet in der
Tat, daß anfangs auf einen stationären oder Dauerdruck von
20 bis 22 psig (137 k bis 152 kPa) gasgefüllte Erzeug
nisse den Druck im Bereich von etwa 16 bis 18 psig (110
bis 124 kPa) halten sollten.
Außerdem sollte das Barrierematerial flexibel, relativ
weich, nachgiebig, dauerfest bzw. ermüdungsbeständig und
schweißbar sein, so daß wirksame Abdichtungen im wesent
lichen durch eine molekulare Querverbindung bzw. Vernetzung
gebildet wird, die gewöhnlich durch Hochfrequenz, d. h. HF-
Schweißen erreicht wird. Besonders wichtig ist die Fähigkeit
des Barrierefilmmaterials, ohne Ausfall, insbesondere im
Bereich der Filmdicke von zwischen etwa 5 mils (0,13 mm)
bis etwa 50 mils (1,3 mm), einer hohen zyklischen Be
lastung zu widerstehen. Von der Art her kristallographische
Filmmaterialien neigen nicht zu einer Dauerfestigkeit,
obwohl die Barriereeigenschaften allgemein ziemlich gut
sind. Eine weitere wichtige Eigenschaft des Barrierefilm
materials ist, daß es unter Verwendung der Massenfertigungs
techniken in verschiedene Formen verarbeitet werden kann. Zu
diesen bekannten Techniken gehören Blasverfahren, Spritz
gießen, Sturz- oder Eintauchgießen, Vakuumgießen oder
-formen, Rotationsgießen oder -formen, Preßspritzformen oder
Spritzpressen und Druckformen, um nur einige dieser Techni
ken zu erwähnen. Diese Herstellungsverfahren führen zu einem
Erzeugnis, dessen Wände im wesentlichen Filmeigenschaften
aufweisen und dessen Querschnittsabmessungen in verschie
denen Bereichen des Erzeugnisses verändert werden können,
wobei sie jedoch insgesamt im wesentlichen filmartige Eigen
schaften aufweisen.
Außer den obigen Eigenschaften, die für den Gebrauch
des einen Mantel bildenden Barrierematerials wichtig
sind, ist die insgesamt wichtige Eigenschaft vorhanden, daß
bewegliche Gase durch den Film kontrolliert diffundieren und
Haltegase im Inneren des Mantels zurückgehalten werden.
Erfindungsgemäß sind nicht nur die Supergase als Haltegase
verwendbar, sondern aufgrund der verbesserten Art der
Barriere ist auch Stickstoffgas ein Haltegas. Das primäre
bewegliche Gas ist Sauerstoff, der relativ rasch durch die
Barriere diffundiert, und die übrigen in der Luft vor
handenen Gase, ausgenommen Stickstoff. Die praktische
Wirkung, ein Barrierematerial vorzusehen, für das Stick
stoffgas ein Haltegas ist, ist wichtig.
Beispielsweise kann der Mantel anfangs mit Stickstoffgas
oder einem Gemisch aus Stickstoffgas und einem oder mehreren
Supergasen oder mit Luft gefüllt sein. Wenn er mit Stick
stoff oder einem Gemisch aus Stickstoff und einem oder
mehreren Supergasen gefüllt ist, beruht das Inkrement des
Druckanstiegs auf der relativ raschen Diffusion von haupt
sächlich Sauerstoffgas in den Mantel, da das Haltegas im
wesentlichen im Mantel zurückgehalten wird. Dies führt effektiv
zu einem Druckanstieg von nicht mehr als etwa 2,5 psi
(17 kPa) über den anfänglichen Fülldruck hinaus und er
gibt einen relativ mäßigen Volumenzuwachs des Mantels von
zwischen 1 bis 5%, abhängig vom Anfangsdruck.
Wenn Luft als Füllgas verwendet wird, neigt Sauerstoff dazu,
aus dem Mantel heraus zu diffundieren, während der Stick
stoff als Haltegas zurückgehalten wird. Bei diesem Beispiel
führt die Diffusion von Sauerstoff aus dem Mantel und das
Zurückhalten des Haltegases zu einer Abnahme des stationären
Drucks über den Anfangsfülldruck hinaus. Wenn beispielsweise
am Anfang mit Luft auf einen Druck von 26 psig (179 kPa)
gefüllt wurde, ist der Druckabfall dann etwa 4 psig (27
kPa), um den Partialdruck von Sauerstoffgas auf jeder Seite
der Barrieremantelwand auszugleichen. Der Druckabfall neigt
auch dazu, einen frühen stationären Zustand in bezug auf die
Zugrelaxation oder Kriechen herzustellen, wobei Kriechen
herabgesetzt oder ausgeschaltet ist, da es keine weitere
Zunahme des Anfangsdrucks gibt.
Es ist somit in der Praxis gemäß der Erfindung wichtig, ein
Barrierematerial vorzusehen, das auf wirksame Weise diesel
ben gewünschten Eigenschaften wie oben beschrieben aufweist,
das aber die zusätzliche Eigenschaft hat, eine Barriere für
Stickstoffgas darzustellen. Wie bereits festgestellt wurde,
besteht die Tendenz, daß Kunststoffmaterialien oder schicht
weise angeordnete oder zusammenextrudierte bzw. gespritzte
Kombinationen von Kunststoffmaterialien, die auch als Bar
rieren für Sauerstoff wirksam sind, von der Art her im
wesentlichen kristallin sind und ihnen die Dauerfestigkeit
fehlt, die für Erzeugnisse benötigt wird, die erfindungs
gemäß in Betracht gezogen werden und die relativ hohen
zyklischen Belastungen während vergleichsweise langer
Zeiträume ausgesetzt sind.
Bei Barrierematerialien, die die gewünschten Barriereeigen
schaften und die übrigen gemäß der Erfindung benötigten
Eigenschaften aufweisen, handelt es sich um solche Materia
lien, die im wesentlichen von der Art her elastomer und
polar sind und die die Eigenschaften aufweisen, daß sie
relativ flexibel und biegsam sind und eine hohe Dauerfestig
keit aufweisen, während sie ebenfalls ausreichend kristal
line Eigenschaften besitzen, um eine Diffusion von Stick
stoffgas und der Supergase durch den Mantel verhindern.
Diese kristallinen Eigenschaften können auf einem von ver
schiedenen Wegen gegeben werden, einschließlich einer mecha
nischen kristallinen Barriere oder einer molekularen kri
stallinen Barriere, um die Diffusion der Haltegase zu ver
hindern. Verschiedene derartige Film- und sonstige Arten von
Materialien werden im einzelnen beschrieben.
Es ist somit offensichtlich, daß die erfindungsgemäße Vor
richtung und das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem
Stand der Technik wie oben beschrieben verschiedene Vorteile
aufweisen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsformen der Erfindung
unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht eines gasgefüllten Absatzbasis-
oder Unterlegteils gemäß der Erfindung zur Ver
wendung beispielsweise in einem Fußbekleidungs
artikel, bei dem ein kristallines Gaze/Gewebe-
oder Maschenmaterial in einem Grundelastomerfilm
der Mantelhülle eingebettet ist,
Fig. 2 eine Draufsicht einer Vorrichtung ähnlich der
jenigen von Fig. 1, bei der die Verwendung eines
engere Abstände aufweisenden, kristallinen
Gaze/Gewebematerials veranschaulicht ist,
Fig. 3 eine Draufsicht einer Vorrichtung ähnlich der
jenigen von Fig. 2 mit einem noch engere Abstände
aufweisenden, kristallinen Gaze/Gewebematerial,
Fig. 4 eine schematische Draufsichtdarstellung eines im
Grundmantelfilm eingebetteten kristallinen faden
artigen Materials,
Fig. 4A eine Schnittansicht längs Linie 4A-4A von Fig. 4,
Fig. 5 eine Draufsicht eines kristallinen fadenartigen
Materials mit dichterem bzw. engeren Abstand
zwischen den im Grundhüllfilm eingebetteten
Fäden,
Fig. 6 eine Schnittansicht längs Linie 5A-5A von Fig. 5,
Fig. 7 eine Draufsichtdarstellung, die eine weitere Aus
führungsform der Erfindung mit einem kristallinen
Partikelmaterial im Grundelastomermaterial veran
schaulicht,
Fig. 7A eine Schnittansicht längs Linie 7A-7A von Fig. 7,
Fig. 8 eine Draufsicht eines vakuumgeformten, blasge
formten oder sturz- bzw. eintauchgegossenen
Absatzbasis- oder Unterlegteils gemäß der Erfin
dung, die das Erzeugnis nach der Entfernung aus
der Form veranschaulicht,
Fig. 8A eine Schnittansicht längs Linie 8A-8A von Fig. 8,
Fig. 8B eine Schnittansicht längs Linie 8B-8B von Fig. 8,
Fig. 8C eine Schnittansicht längs Linie 8C-8C von Fig. 8,
Fig. 8D eine Endansicht, in Blickrichtung 8D von Fig. 8
gesehen,
Fig. 8E eine Seitenansicht, in Blickrichtung 8E von Fig. 8
gesehen,
Fig. 9 eine Draufsicht des fertiggestellten Absatzbasis-
oder Unterlegteils von Fig. 8, nachdem die Heiß
siegelung und das Finishen oder Fertigmachen
beendet worden sind,
Fig. 9A eine Schnittansicht längs Linie 9A-9A von Fig. 9,
Fig. 9B eine Schnittansicht längs Linie 9B-9B von Fig. 9,
Fig. 9C eine Schnittansicht längs Linie 9C-9C von Fig. 9,
Fig. 9D eine Endansicht, in Blickrichtung 9D von Fig. 9
gesehen,
Fig. 10 eine Draufsicht eines Absatzbasis- oder Unterleg
teils ähnlich demjenigen von Fig. 9, bei dem
jedoch das Hinzufügen eines dritten Films während
des Heißsiegelns zur Bildung eines dreiteiligen
Basis- oder Unterlegteils veranschaulicht ist,
Fig. 10A eine Schnittansicht längs Linie 10A-10A von Fig.
10,
Fig. 11 eine Draufsicht eines Absatzbasis- oder Unterleg
teils ähnlich demjenigen von Fig. 8, bei dem ein
zusätzliches dehnbares Element vor dem
abschließenden Begrenzungsheißsiegeln an der
Basis bzw. dem Unterlegteil angebracht ist,
Fig. 11A eine Schnittansicht längs Linie 11A-11A von Fig.
11,
Fig. 11B eine Schnittansicht längs Linie 11B-11B von Fig.
11,
Fig. 11C eine vergrößerte Teilschnittansicht eines
Bereichs 11C des in Fig. 11A veranschaulichten Auf
baus,
Fig. 11D eine Endansicht, in Blickrichtung 11D von Fig. 11
gesehen,
Fig. 12 eine Draufsicht eines sich über die gesamte Länge
erstreckenden Basis- oder Unterlegteils gemäß der
Erfindung, die das Erzeugnis nach der Entfernung
aus der Form veranschaulicht,
Fig. 12A eine Schnittansicht längs Linie 12A-12A von Fig.
12,
Fig. 12B eine Schnittansicht längs Linie 12B-12B von Fig.
12,
Fig. 12C eine Schnittansicht längs Linie 12C-12C von Fig.
12,
Fig. 12D eine Schnittansicht längs Linie 12D-12D von Fig.
12,
Fig. 12E eine Endansicht, in Blickrichtung 12E von Fig. 12 gesehen,
Fig. 13 eine Draufsicht des fertiggestellten, sich über
die gesamte Länge erstreckenden Basis- oder
Unterlegteils von Fig. 12, nachdem das Heil
siegeln und das Finishen oder Fertigmachen beendet
worden sind,
Fig. 13A eine Schnittansicht längs Linie 13A-13A von Fig.
13,
Fig. 14 eine Draufsicht eines Erzeugnisses gemäß der Er
findung, das beispielsweise durch Spritz- oder
Blasformen hergestellt werden kann und wobei die
Form zur Unterstützung der Entfernung des Teils
aus dem Formkern modifiziert worden ist,
Fig. 14A eine Schnittansicht längs Linie 14A-14A von Fig.
14,
Fig. 14B eine Schnittansicht längs Linie 14B-14B von Fig.
14,
Fig. 14C eine Endansicht, in Blickrichtung 14C von Fig. 14
gesehen,
Fig. 14D eine Seitenansicht, in Blickrichtung 14D von Fig.
14 gesehen,
Fig. 15 eine Draufsicht eines sich über die gesamte Länge
erstreckenden Basis- oder Unterlegteils, das
durch Spritz- oder Blasformen gemäß der Erfindung
hergestellt werden kann und bei dem zwischen dem
Absatzbereich und dem Vorderfußbereich eine ver
änderliche Dicke vorhanden ist und im Gelenk
bereich ein geneigter bzw. schräg verlaufender
Übergangsabschnitt eingebaut ist,
Fig. 15A eine Schnittansicht längs Linie 15A-15A von Fig.
15,
Fig. 15B eine Schnittansicht längs Linie 15B-15B von Fig.
15,
Fig. 15C eine Schnittansicht längs Linie 15C-15C von Fig.
15,
Fig. 15D eine Seitenansicht, in Blickrichtung 15D von Fig.
15 gesehen,
Fig. 16 eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform
eines volle Abmessungen aufweisenden Basis- oder
Unterlegteils gemäß der Erfindung, das durch
Blasformen, Vakuumformen, Sturz- bzw. Eintauch
gießen geformt werden kann und bei dem ein hoher
Absatzbereich und Seitenvertiefungen für eine
seitliche Biegebeweglichkeit eingebaut sind,
Fig. 16A eine Schnittansicht längs Linie 16A-16A von Fig.
16,
Fig. 16B eine Schnittansicht längs Linie 16B-16B von Fig.
16,
Fig. 16C eine Schnittansicht längs Linie 16C-16C von Fig.
16,
Fig. 16D eine Schnittansicht längs Linie 16D-16D von Fig.
16,
Fig. 16E eine Seitenansicht, in Blickrichtung 16E von Fig.
16 gesehen,
Fig. 16F eine perspektivische Ansicht der für eine seit
liche Biegbarkeit vorhandenen Seitenvertiefungen,
Fig. 17 ein Diagramm, das die Drucktendenz im Verlauf der
Zeit im Fall der bekannten Diffusionspumptechnik
veranschaulicht,
Fig. 18 ein Diagramm, das die Drucktendenz im Verlauf der
Zeit im Fall des erfindungsgemäßen Diffusions
pumpens veranschaulicht,
Fig. 19 ein Diagramm, bei dem die Diagramme von Fig. 17
und 18 zu Vergleichszwecken überlagert sind,
Fig. 20 ein Diagramm, das die Drucktendenz im Verlauf der
Zeit bei dem erfindungsgemäßen Diffusionspumpen
veranschaulicht, wobei Stickstoffgas das Haltegas
und Sauerstoffgas das bewegliche Gas sind
Fig. 21 ein Diagramm, bei dem Daten von Fig. 20 und ein
Teil der Daten von Fig. 17 und 18 überlagert
sind,
Fig. 22 eine vergrößerte Schnittansicht, bei der ein
erfindungsgemäßer Barrierefilm dargestellt ist,
in dem kristallines Material sicher mit dem
Elastomermaterial verbunden ist,
Fig. 23 eine Ansicht ähnlich Fig. 22, bei der das kri
stalline Material im Elastomermaterial eingebet
tet ist,
Fig. 24 eine vergrößerte Schnittansicht eines erfindungs
gemäßen Barrierefilms, der kleine und dünnwandige
hohle Kugeln im Elastomerfilm enthält, und
Fig. 25 eine vergrößerte Schnittansicht einer erfindungs
gemäßen unter Überdruck stehenden Vorrichtung,
bei der das Barrierefilmmaterial aus einem zusam
mengesetzten kristallographischen, amorphen
Barriere-Elastomermaterial gebildet ist.
Im folgenden wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, ausgenommen
anders festgestellt, veranschaulicht sind. In Fig. 1 ist ein
gefülltes Absatzbasis- oder Unterlegteil (im folgenden
Basisteil) 10 gemäß der Erfindung veranschaulicht. Wie dar
gestellt, befindet sich das Absatzbasisteil in der Form
eines abgedichteten Mantels, der ein Aufblashaltegas ent
hält. Die Mantelwand ist aus einem Barrierefilmmaterial
gebildet, das eine Diffusion des beweglichen Gases bzw.
beweglicher Gase durch den Film gestattet, jedoch eine
Diffusion des (der) Haltegase(s) wirksam verhindert. Bei
dieser Ausführungsform sind verbesserte Barriereigenschaften
durch ein kristallines Barrierematerial vorgesehen, das in
dem den Druck haltenden Mantel gebildeten polaren, elastome
ren und thermoplastischen Filmgrundmaterial eingebettet ist.
Der Innendruck kann sich in großem Ausmaß von wenigen psig
(× 6900 Pa) bis zu 30 oder mehr psig (206 kPa) oder mehr
ändern. Dieses Absatzbasisteil kann entweder vollkommen oder
teilweise in eine geschäumte Einlegsohlenzwischenlage eines Schuhs
eingekapselt, in eine Stelle in einem
vorgeformten Hohlraum im Inneren einer Einlegsohle einge
klebt oder vollkommen oder teilweise in die Mittelsohle
eines Schuhs eingekapselt sein. Selbstver
ständlich können
andere Stellen und Anordnungen
des Basisteils und weiterer Dämpfungselemente für Schuhe
verwendet werden.
Im Gegensatz zu dem Mantelmaterial der supergasgefüllten
Erzeugnisse gemäß dem Stand der Technik enthält das erfin
dungsgemäße Mantelmaterial eine beträchtliche Menge an kri
stallinem Material und weist eine beträchtlich niedrigere
Permeabilität für Fluide und Gase im Vergleich zu bekannten
Mantelmaterialien auf. Ungeachtet des Typs und der Art des
Einbaus blockiert das kristalline Material einen großen
Anteil bzw. Bereich der Strömungsdurchlässe auf wirksame
Weise, durch die das Füllgas diffundieren muß, wenn es durch
den Film nach außen wandert. Gewöhnlich sind hochkristalline
Materialien, die verwendet werden können, Polyestermateria
lien, Nylonmaterialien, Polypropylenmaterialien, Graphit,
Glas, Kevlar, Metalle und im Grunde genommen jedes beliebige
kristalline Material. Materialien dieser Arten kommen in
vielen Formen vor, die bei den erfindungsgemäßen Erzeugnis
sen verwendet werden können: fadenartige Fasern, Filamente,
geschnittene Fasern, Gaze/Gewebe- und Maschenmaterialien
oder gleichförmig verteilte kristalline Partikel- oder
Plättchenmaterialien, verschiedene Arten von gestricktem,
gewirktem, gewebtem und nichtgewebtem Stoff oder Tuch; dehn
bare Textilerzeugnisse, Garn- oder Seidenwinden; etc. Wei
tere verwendbare Materialien sind Stoff oder Tuch, Filamente
oder Garn- oder Seidenwinden aus amorphem Graphit; Glimmer;
Stoff oder Tuch, Filamente oder Garn- oder Seidenwinden aus
Aramid oder Kevlar; Stoff oder Tuch, Filamente oder Garn-
oder Seidenwinden aus metallischem Material, beispielsweise
Stahl oder Aluminium; Stoff oder Tuch, Filamente, Garn- oder
Seidenwinden aus Nylon, Polyester, Glas oder Polyethylen
(PET). Es können verschiedene Metalle und Metallegierungen
in der Form von Filamenten, Pulver, Plättchen, Stoff oder
Tuch, Kügelchen und Mikrokugeln und dergleichen verwendet
werden. Derartige Materialien sind in der mit verstärkten
Kunststoffen arbeitenden Industrie für andere Anwendungs
fälle bekannt. Es sei hier jedoch festgestellt, daß die Ver
wendung von kristallinen Materialien erfindungsgemäß nicht hauptsächlich
zur Verstärkung erfolgt, da viele
der verwendbaren Materialien und die Form der Materialien
nicht nennenswert zur Filmfestigkeit beitragen.
Die Absatzbasisteile 12 und 14 von Fig. 2 und 3 sind ähnlich
dem Absatzbasisteil von Fig. 1 mit der Ausnahme, daß jedes
Absatzbasisteil mehr kristallines Barrieren
material enthält. Die Wirkung des Zwischenraums der Barrie
rematerialien ist deutlicher in Fig. 4, 4A, 5 und 5A darge
stellt, wo eine fadenartige Barriere 15 schematisch in ther
moplastischem Elastomergrundfilm 17 eingebettet dargestellt
ist. Wie gezeigt ist, ist das Material 15 zwischen gegen
überliegenden Flächen 19, 20 des Films angeordnet. Durch
diese Anordnung sind die Flächen hauptsächlich und vollstän
dig Elastomergrundmaterial und können auf diese Weise leicht
durch HF-Schweißen o. dgl. heißgesiegelt werden, um einen
abgedichteten bzw. verschlossenen Mantel zu bilden. Wenn das
fadenartige Barrierematerial auf der Oberfläche vorhanden
wäre, gäbe es einige Schwierigkeiten beim Abdichten des Man
tels, wenn dieser aus einer vorgeformten dünnen Lage herge
stellt wäre.
Das Barrierematerial von Fig. 5 hat einen engeren
Zwischenraum der Fasern 15 im Film 17 und auf diese Weise
eine stärkere Strömungsblockierung (70% kristallin) im Ver
gleich zum Barrierematerial von Fig. 4 (55% kristalline
Fasern). Die Diffusions- und Diffusions
pumprate des beweglichen Gases beim Ausführungsbeispiel von
Fig. 5 ist daher niedriger als beim Ausführungsbeispiel von Fig. 4.
Der Durchmesser der Fasern und die Querschnittsgeometrie
können ebenfalls zur Einstellung der Diffusionsrate geändert
werden. Außerdem kann sich die Art des für die Konstruktion
gewählten Barrierematerials auf die Diffusionspumprate aus
wirken. Beispielsweise ist gewöhnlich die Diffusion bei
Gaze/Gewebematerial aus Graphit niedriger als bei
Gaze/Gewebematerial aus Polyester. Wie aus den Quer
schnittansichten von Fig. 4, 4A, 5 und 5A ersichtlich ist,
ist es vorteilhaft, daß das kristalline Material sich nahe
der Außenfläche des Films befindet, aber unterhalb der Film
flächen liegt, so daß sich ein möglichst großer Bereich des
Elastomermaterials auf der Oberfläche befindet, um eine
bestmögliche Heißsiegelverbindung oder -verschweißung
zwischen den dünnen Filmlagen zu erzielen. Selbstverständ
lich können die kristallinen Fasern teilweise aus lediglich
einer Oberfläche heraus vorstehen, wobei sie auf diese Weise
im wesentlichen einen zweiseitigen Film ergeben. In diesem
Fall muß die Abdichtung bzw. Versiegelung zwischen derjenigen
Seite der Folien sein, auf der sich die Fasern nicht
erstrecken. Vor
zugsweise ist das kristalline Material
vollständig im Film eingebettet. Dies schaltet das Er
fordernis aus sicherzustellen, daß sich die geeigneten Flä
chen der Filmmaterialien in gegenüberliegendem Kontakt be
finden, wenn anfangs die Mäntel aus dünnlagigen Materialien
gebildet werden.
Es ist auch wichtig, daß das Elastomermaterial das kristal
line Material ausreichend umgibt, damit die beiden eng mit
einander verbunden sind, so daß eine Trennung der beiden
Materialarten bei Betrieb vermieden wird.
Durch enges Ein
tauchen oder Einbetten des kristallinen Materials in die
Grundelastomerlage bzw. -schicht wird der Materialzusammenhalt verbessert. Anfangs
wurde Gaze/Gewebematerial in herkömmlich als MP-1790 AE-
Urethan bekannten Urethanmate
rial eingebettet, indem das thermoplastische Material auf
ein 10 × 10 reihengewobenes (10 Stränge pro Inch bzw. 2,54
cm in jeder Richtung) Nylonmaschenmaterial, im wesentlichen
von offener Maschenart, extrudiert wurde. Die Ergebnisse
waren ziemlich gut. Der Elastizitätsmodul des
Gaze/Gewebematerials war in bezug auf das Grundmaterial zu
hoch, d. h. der Kunststoffilm dehnte sich stärker als das
Gase/Gewebematerial. Dies führte zu einigem Knittern bzw.
Faltenbildung und einer Formänderung und Deformation des
Verbundfilms während des Heißsiegelns und Füllens mit Gas.
Derartige Deformationen führten zu Spannungskonzentrationen
in der aufgeblasenen Hülle und setzten die Biegungser
müdungslebensdauer des Teils herab. In den am stärksten
beanspruchten Bereichen, d. h. in der Nähe der heißgesiegel
ten Verschweißungen, traten Ermüdungsbrüche und -risse auf.
Für aufgeblasene Dämpfungserzeugnisse, bei denen Stoff,
Tuch, Gaze/Gewebematerialien oder Maschenmaterialien gemäß
der Erfindung verwendet werden, ist es wichtig, daß (1) die
physikalischen Eigenschaften der kristallinen Fasern (insbe
sondere der Elastizitätsmodul, die Steigung der Spannungs-
Dehnungsbeziehung und Streck- bzw. Fließspannung), (2) die
Geometrie und Dichte der kristallinen Elemente selbst, (3)
die Anordnung (Zwischenräume und Orientierung) der Fasern im
Elastomermaterial so sind, daß die konstruktionsbedingten
Innendruckpegel (Spannungspegel) der kristallinen Elemente
bei den Bereichen mit höchster Spannung und Beanspruchung
über ihre Streckgrenze hinaus gestreckt worden sind. Ein
derartiges Fließen und Nachgeben (über den elastischen
Bereich hinaus) verteilt die Belastungen und Lasten wieder
und gleicht diese aus durch den umhüllenden Mantel des gas
gefüllten Erzeugnisses. Etwa 20% der Fasern sollten über die
Elastizitätsgrenze hinaus belastet werden. Kein Elastomer
material ist jenseits der Elastizitätsgrenze wirksam.
Nach dem frühen Test, auf den oben Bezug genommen wurde,
wurde ein Dämpfungserzeugnis entwickelt und erfolgreich
getestet, wobei einige der erwähnten konstruktiven Merkmale
eingebaut waren. Bei diesem Beispiel war das kristalline
Maschenmaterial ein dichteres bzw. festeres Gewebe mit klei
nerem Durchmesser und Fasern mit einer niedrigen Feinheit
von wenigen Denier (tex). Wenn es auf den Konstruktionsdruck
aufgeblasen wurde, gab ein Teil des Maschenmaterials
(benachbart den hochbeanspruchten Bereichen um die Ver
schweißungen herum) nach und es ergab sich eine gewisse Dau
erformfestigung. Dieses spezielle Erzeugnis behielt den
gewünschten Luftdruck während einer außerordentlich langen
Zeitdauer (über etwa 10 Jahre hinaus) bei und verlor keinen
meßbaren Druck. Die Dauerfestigkeit bzw. Ermüdungsbeständig
keit war gut und die Aufblasform des Dämpfungselementes war
ausgezeichnet und ohne zu beanstandende Verformungen des
Mantels.
In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung
dargestellt, bei der Elastomermaterial 30 eine Vielzahl ein
zelner kristalliner Elemente 32 in der Form von Plättchen
enthält, die im wesentlichen gleichmäßig durch das Wirt-
bzw. Grundelastomer hindurch verteilt sind. Bei diesem Aus
führungsbeispiel sind die kleineren ebeneren Plättchen mit
dem Elastomerpolymerisat vermischt und mit dem Polymerisat
in dünne Filmlagen extrudiert oder geblasen. Diese dünnen
Lagen liegen im Dickenbereich von 0,05 bis 0,050 Inch (0,127
bis 1,27 mm). Während dieses Verfahrens richten sich die
Plättchen 32 parallel zur Filmoberfläche aus, wie aus Fig.
7A ersichtlich ist, wodurch eine wirksame Barriere
gebildet wird.
Die verschiedenen Techniken zur Einbettung eines kristal
linen Elements in den Grundfilm umfassen: (1) Extrudieren
des Grundmaterials auf ein Gaze/Gewebematerial oder Maschen
material, (2) Beschichten von aus kristallinen Fasern herge
stelltem Stoff oder Tuch mit dem Grundmaterial (gewöhnlich
sind beide Seiten beschichtet), (3) Mischen des Polymerisats
des Grundfilms mit verschiedenen Formen von Barrierematerial
(d. h. Flocken oder Schuppen, fadenartigen Fasern, geschnit
tenen Fasern, Garn- oder Seidenwinden, Plättchen, etc. ) und
Extrudieren oder Blasen der Mischung in einen Film oder eine
dünne Lage und (4) entweder enges bzw. dichtes Vermischen
oder Copolymerisieren des Elastomerpolymerisats mit dem kri
stallinen Material. Einige dieser Vorgehensweisen sind
bereits erörtert worden, weitere werden später erörtert.
Es ist wichtig, bei diesem Punkt die praktischen Grenzen für
die Anwendungen einer kontrollierten Diffusion für gasge
füllte Vorrichtungen gemäß der Erfindung zu untersuchen. Bei
Erzeugnissen dieser Art und für die praktische Verwendbar
keit im Handel ist es wichtig und wesentlich, daß es ein
zweckmäßiges und optimiertes Gleichgewicht gibt zwischen:
(1) der minimalen Rate der aktivierten Diffusion einerseits
und (2) derartigen physikalischen Eigenschaften wie Dauer
festigkeit, Herstellungsverarbeitbarkeit und Heißsiegelbar
keit andererseits. Aufgrund des Erfordernisses, einen sol
chen Kompromiß zu erzielen, ist es wahrscheinlich nicht
praktisch, eine derart hohe Konzentration von kristallinen
Materialien zu haben, daß eine 100%ige Barriere gegen eine
Diffusion sämtlicher Gase gebildet wird. Die Hauptausnahme
ist Sauerstoff. Das Diffundieren anderer Gase einschließlich
Stickstoff und der Supergase durch den Hüllmantel der gasge
füllten Vorrichtungen kann wirksam verhindert werden, wobei
dennoch die wesentlichen elastischen Ermüdungsbeständig
keitseigenschaften des Barrieremantelmaterials beibehalten
werden.
Die Tatsache, daß Sauerstoff durch den Mantel diffundieren
kann, ist kein Problem und ist in der Tat ein erwünschter
und einzigartiger Vorteil. Dies ist ein wichtiges, neuarti
ges Konzept für die vorliegende Erfindung. Beispielsweise
kann das Erzeugnis mit einem Gemisch aus Stickstoff und/oder
Supergas oder Luft aufgeblasen werden. Nach dem Füllen mit
Stickstoff und/oder Supergas kann der Sauerstoff der Umge
bung durch den Mechanismus des Diffusionspumpens in den Man
tel hinein diffundieren. Auf diese Weise wird der Partial
druck von Sauerstoff zu den Partialdrücken von Stickstoff
und/oder Supergas addiert, die bereits im Inneren des Man
tels enthalten sind, was einen Anstieg des Gesamtdrucks des
Erzeugnisses zur Folge hat. Der Partialdruck von Sauerstoff
in der umgebenden Atmosphäre liegt bei etwa 2,5 psia (17
kPa) (von einem Gesamtdruck von 14,7 psia (101 kPa) bei
Normalnull). Somit bewirkt dann die Umkehrdiffusion von
Sauerstoffgas in den Mantel einen maximalen Druckanstieg von
etwa 2,5 psia (17 kPa). Ein derartiger Druckanstieg ist
bei der Verschiebung der beträchtlichen Zugrelaxation des
Mantels nützlich (mit einer sich ergebenden Zunahme des
Innenvolumens des Mantels), wobei sämtliche Gasbestandteile
von Luft in den Mantel hinein diffundieren. Somit besteht
ein neuartiges Merkmal der Erfindung darin, daß das Verbund
material des Mantels eine semipermeable Membran für die Gase
in der Luft abgesehen von Stickstoff ist und es daher keine
vollständige Gasbarriere ist. Der praktische Vorteil besteht
darin, daß die maximale Volumen- und Abmessungsänderung des
Erzeugnisses zwischen 3% und 5% liegt, da die maximale
Zunahme oder Änderung des Drucks in bezug auf den Anfangs
aufblasdruck der Partialdruck von Sauerstoff ist.
Wenn Kosten von höchster Bedeutung sind, kann das Füllgas zu
100% Stickstoff sein und es tritt dasselbe Phänomen der
Umkehrdiffusion von Sauerstoffgas in den Mantel hinein auf.
Auch eine Mischung von Stickstoff plus 2,5 psia (17 kPa)
von Sauerstoff kann in einigen Anwendungsfällen nützlich
sein. Außerdem kann 100% Luft verwendet werden. In diesem
Fall ist es erforderlich, anfangs die Vorrichtung übermäßig
aufzublasen, wenn der Partialdruck von Sauerstoff in der
Vorrichtung 2,5 psia (17 kPa) übersteigt, um das Inkre
ment der Differenz, einen Druckverlust von zwischen dem
tatsächlichen Partialdruck von Sauerstoff im Inneren des
Mantels und 2,5 psia (17 kPa) zu verschieben.
Es gibt viele Vorteile aufgrund der wahlweisen Festlegung der Diffu
sionspumprate in aufgeblasenen Elastomervorrichtungen, wie zu fer
tigenden Teilen für Fußbekleidung, Stoßdämpfer, Dämpfungs-
und Pufferelementen für Verpackungs- und Verschiffungszwecke,
Kopfschutzvorrichtungen, Schutzeinrichtungen für
Polsterungen und Kissen für Sportzwecke, Militärstiefel
etc. Ein Vorteil besteht darin, daß das Erzeugnis
einen konstruktiv vorgesehenen Aufblasdruck während längerer
Zeitdauern beibehält. Beispielsweise
sind die meisten derzeit hergestellten Aufblas
fußbekleidungsteile, die überall in der Welt verkauft wer
den, aus Polyurethanfilm auf Esterbasis hergestellt, da
dieser eine niedrigere Permeabilität in bezug auf Supergas
als Polyurethanfilm auf Etherbasis und auf diese Weise eine
annehmbar lange Betriebslebensdauer bei Fußbekleidung auf
weist. Film auf Esterbasis hat jedoch den Nachteil, daß er
stärker durch Feuchtigkeit nachteilig beeinträchtigt wird
(Hydrolyseinstabilität) als das Gegenstück auf Etherbasis.
Bei der herkömmlich handelsüblichen Form von Fußbekleidung
wird ein Schutz gegen Feuchtigkeit dadurch erzielt, daß das
gasgefüllte Teil in einer geschäumten Mittelsohle verkapselt
wird. Dieser Vorgang ist kostspielig und der Schaum der Mit
telsohle neigt dazu, sich von der vorteilhaften Dämpfungsanordnung
abzulösen. Der Schaum beeinträchtigt die Energierückführungseigenschaften
des gasgefüllten Erzeugnisses, während er die Lebensdauer
des Verbunderzeugnisses erhöht, und stark zum Gewicht
des Schuhs beiträgt. Dadurch, daß dem Barrierefilm, z. B. dem Film
auf Etherbasis, eine kristalline Eigenschaft verliehen wird,
kann der Film bei Schuhen verwendet werden, wobei er
eine lange Betriebslebensdauer aufweist und das Problem der
Feuchtigkeitsverschlechterung weitgehend ausgeschaltet ist.
Ein weiteres Beispiel der Vorteile des erfindungsgemäßen
Barrierefilmmaterials ist das sogenannte "Kaltreiß"-Problem.
Wenn sie niedrigen Umgebungstemperaturen unterhalb von etwa
10°F (-12°C) ausgesetzt werden, neigen die bekannten super
gasgefüllten Erzeugnisse dazu, Ermüdungsrisse und -sprünge
im Elastomerfilm zu bilden und sie werden flach. Es können
spezielle Filmmaterialien zur Reduzierung des Kaltreiß
problems entwickelt werden. Diese mehr für niedrige Tempera
turen geeigneten Filmmaterialien neigen indessen dazu, bei
Raumtemperatur stärker permeabel für Druckgas zu werden. Die
Permeabilität kann erfindungsgemäß dadurch herabgesetzt wer
den, daß kristalline Bestandteile oder Molekularsegmente
oder -abschnitte in den Elastomerfilm eingebaut werden, um
den Permeabilitätsverlust wieder zur Ausgangslage zurückzu
bringen, der durch den Versuch der Herabsetzungen der Kalt
reißwirkungen herbeigeführt wurde und der ebenfalls zu einer
größeren Gaspermeabilität führen kann.
Einer der praktischen Vorteile der Kontrolle der Permeabili
tät und des Diffusionspumpens steht in Beziehung dazu, daß
die Zugrelaxationseigenschaften des Erzeugnisses an die
Druckänderungen aufgrund des Beibehaltens bzw. Zurückhaltens
des Haltegases und der Diffusion des beweglichen Gases ange
paßt werden. Beispielsweise ist es bei einigen Erzeugnissen
erwünscht, einen Film mit entweder einem niedrigeren Elasti
zitätsmodul oder einem dünneren Maß (Abmessung) zu verwen
den, um ein weicheres Gefühl für die Dämpfungsvorrichtung
vorzusehen. Bei einer geringeren Abmessung oder einem
niedrigeren Elastizitätsmodul besteht eine stärkere Tendenz,
daß das Haltegas durch den Film hindurch diffundiert. Um
einen derartigen Verlust zu kompensieren, kann die Vorrich
tung etwas stärker bzw. über das Normalmaß hinaus aufgebla
sen werden. Aufgrund der Dünnheit oder des Elastizitäts
moduls des Films neigt der Mantel indessen dazu, sich in
einem stärkeren Ausmaß zu vergrößern, als dies bei dickeren
Filmen oder solchen Filmen mit höherem Elastizitätsmodul der
Fall wäre. Dieser vergrößerte Zuwachs, die Zugrelaxation
oder das Kriechen, führt zu einem Erzeugnis, dessen Geo
metrie nicht ganz so wie erwünscht ist oder sich mit der
Zeit ändert. Indem zum Filmmaterial kristallines Material
hinzugefügt wird, wird der Elastizitätsmodul erhöht und auch
das Strömen des Haltegases wird herabgesetzt und das Erzeug
nis ist in der Lage, den Aufblasdruck bei einer vergleichs
weise kleinen Änderung in der Konfiguration beizubehalten,
ohne daß ein Erfordernis besteht, das Erzeugnis stärker als
normal aufzublasen.
Andererseits gibt es bestimmte Arten von Erzeugnissen,
die dazu neigen,
sich während der ersten 3 bis 6 Monate des Aufblasens bzw.
Gasfüllens übermäßig aufzublasen, da die Eigenschaft des
Teils derart ist, daß es eine sehr geringe Vergrößerung des
Mantels gibt. Da sich das Innenvolumen des Erzeugnisses
nicht wie bei anderen Erzeugnissen ändern kann, bewirkt die
Diffusion von Luft in den elastomeren und nichtkristallinen
Mantel, daß ein Überdruck aufgebaut wird. Während man diese
Erzeugnisse während 3 bis 12 Monaten lagern könnte, um einen
stationären Fülldruck zu erzielen, ist dies von einem kauf
männischen Gesichtspunkt her nicht praktisch. Wenn kristal
line Molekularsegmente in dem zur Bildung der Zugtyp-Erzeug
nisse verwendeten Material enthalten sind oder diesem zuge
fügt werden, können weniger kostspielige Haltegase und
Mantelmaterialien mit geringem Gewicht, die außerdem weniger
kostspielig sind, verwendet werden. In der nachfolgenden
Tabelle werden zwei Supergase mit weniger kostspieligen
Haltegasen verglichen, die wirksam als Supergase gemäß der
Erfindung wirken.
Ein ft³ (0,03 m³) Gas oder Dampf bei 25 psig (172 kPa)
und 70°F (21°C).
Obwohl sie nicht als Supergase klassifiziert werden, sind
Luft und Stickstoff in die Tabelle mitaufgenommen worden, da
sie vom Gesichtspunkt der Verfügbarkeit, Kosten und des
Gewichts ausgezeichnete Füllgaskandidaten sind. Um diese
Gase vollkommen zu verwenden, können mehr als 70 Gewichts
prozent des Mantelfilms kristallin sein. Somit wäre das
Gewicht des thermoplastischen Grundmaterials proportional
herabgesetzt. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Verwendung
von sehr niedrigen Prozentsätzen von kristallographischem
Material von der Erfindung mitumfaßt sind, um die Diffusion
von Sauerstoff- und Stickstoffgas zu kontrollieren, da beide
bewegliche Gase sind. Die Hinzufügung von kristallinen Mate
rialien zu den kostspieligen Elastomermaterialien kann zur
Erzeugung eines Verbundmaterials führen, wobei wesentliche
Kostenersparnisse gegenüber der Verwendung von beispielsweise
100% Elastomerpolyurethan erzielt werden.
Eine gute Art und Weise der Vergegenwärtigung einiger der
obigen Konzepte, ein Verbundmaterial mit elastomerem und
kristallinem Bestandteil oder Segmenten zu verwenden, be
steht darin, sich das Elastomermaterial als die Matrix vor
zustellen, die die kristallinen Elemente zusammenbindet. Das
Elastomermaterial ergibt eine gute Dauerfestigkeit und die
erwünschten physikalischen Eigenschaften des Elastizitäts
moduls, der Dehnung, der Herstellbarkeit und der Heißsiegel
barkeit. Die kristallinen Bestandteile ergeben die verbes
serte Gasdiffusionsbarriere. Auf diese Weise bestehen die
elastomeren Eigenschaften der Verbundkonstruktion bis zu den
Grenzen zwischen den elastomer-kristallinen Elementen der
Konstruktion. Somit müssen sich die kristallinen Materialien
nicht bis zu irgendeinem signifikanten Ausmaß biegen und
nachgeben und unterliegen keinen Ermüdungsbeanspruchungen.
Die Heißsiegelbarkeit wird innerhalb des elastomeren Be
reichs des Verbundmaterials bewerkstelligt.
Als nächstes sollen die Fig. 8 bis 16F betrachtet werden,
die verschiedene gasgefüllte Erzeugnisse gemäß der Erfindung
veranschaulichen. In Fig. 8 bis 8E ist ein Absatzkeil 50
veranschaulicht, wenn dieser aus der Form entfernt ist, in
der ein Mantel 53 anfangs gebildet wird. Der Keil 50 enthält
eine gebogene Rückwand 54, die mit Deck- und Bodenwänden 56
und 57 integral ausgebildet ist, wobei die letztere dünner
als die Rückwand für eine verstärkte Dämpfung und Biegsam
keit ist. Mit den Deck-, Boden- und Rückwänden sind Seiten
wände 58 und 59 integral ausgebildet, wobei die letzteren
Bereiche 58A und 59A enthalten, die dicker als die Deck- und
Bodenwände sind. Wie veranschaulicht ist, sind die dickeren
Bereiche des Mantels mit den dünneren Bereichen mittels
Übergangsabschnitten verbunden. Bereiche 58B und 59B der
Seitenwände sind dünner als die Bereiche 58A und 59A. Wie
dargestellt ist, ist die Rückwand 54 etwas längs ihrer peri
pheren Außenfläche 54A winkelmäßig angeordnet zwecks Festig
keit, Hinterefußstütze und Stabilität. Die Sichtbarkeit des
Dämpfungserzeugnisses ist auch eine wichtige Vermarktungs
erwägung. Wenn es aus der Form entfernt ist, ist das vordere
Ende 62 des Keils offen. Selbstverständlich enthält das Man
telmaterial sowohl elastomere als auch kristalline Materia
lien, wie beschrieben.
Bei dem nächsten in Fig. 9 bis 9D veranschaulichten Vorgang
wird der Mantel 50 so verarbeitet, daß er Mehrfachkammern
bildet, die mit einem Haltegas gefüllt und abgedichtet sind.
Wie aus Fig. 9 und 9A ersichtlich ist, erstrecken sich Kam
mern 61 bis 66 zwischen den Seitenwänden und sind mit Kam
mern 67 und 68 verbunden (vgl. Fig. 9C), die sich längs der
Seitenwände erstrecken. Die verschiedenen Kammern sind durch
HF-Schweißen gebildet, um Stege 70 zwischen den benachbarten
Kammern zu bilden. Selbstverständlich können jedoch auch
andere Formen des Heißsiegelns verwendet werden, wie sie aus
dem Stand der Technik bekannt sind. Das HF-Schweißen ist be
vorzugt.
In einigen Fällen ist es auch erwünscht (wie beim Blas
formen ), den separaten HF-Schweißschritt zu eliminieren.
Dies wird dadurch erzielt, daß bewirkt wird, daß die Seiten
abschnitte der Form sich während des Formprozesses nach
innen bewegen, um die Stege 70 zu bilden. Somit wird das
Mantelmaterial von entgegengesetzten Seiten der Dämpfungs
vorrichtungen geformt und zusammengedrückt, während das
Mantelmaterial halb geschmolzen, viskos oder klebend ist.
Die sauberen, halb geschmolzenen klebenden oder klebrigen
elastomeren Innenflächen sind unter Druck in Kontakt gehal
ten, bis die Materialien schmelzen und sich abkühlen. Diese
Vorgehensweise ersetzt somit den zuvor beschriebenen HF-
Schweißschritt. Es hat sich herausgestellt, daß die Zuver
lässigkeit dieser Verschweißungen wesentlich verbessert wer
den können, wenn die zu verbindenden Flächen grundiert sind,
wie durch Einspritzen eines "Bindemittels" wie DoW-Silan® X
16106 als Dampf in das beim Blasformverfahren verwendete
Druckgas eingespritzt wird. Für bestimmte Anwendungen mit
starker Ermüdung kann ein zweiter HF-Schweißschritt beim
Herstellungsprozeß durchgefügt werden, um eine Ver
schweißung zu erzielen, die die Haltbarkeit des benachbarten
Grundfilms überschreitet.
Das vordere Ende ist ebenfalls HF-geschweißt, um ein abge
dichtetes Vorderende 72 und Bereiche 72A und 72B
zu bilden. An die Kammer 66 kann ein nichtdarge
stelltes Aufblasrohr zum Füllen mit einem Haltegas, wie be
schrieben, angebracht sein und dann abgedichtet sein, wie
dies vom Stand der Technik her bekannt ist. Die Kammern kön
nen sich sämtlich in Fluidverbindung miteinander befinden,
um einen gasgefüllten gedämpften oder gefederten Absatzkeil
zur Verwendung bei Fußbekleidung vorzusehen. Die Kammern
können jedoch auch unabhängige Kammern sein, die bei unter
schiedlichen Druckpegeln unter Druck gesetzt sind. Während
der nächsten wenigen Monate nach dem anfänglichen Aufblasen
diffundiert dann Sauerstoffgas aus der Umgebungsluft in den
abgedichteten Mantel, um den Druck bzw. die Drücke um etwa
2,5 psi (17 kPa) zu erhöhen. Der Anfangsdruckpegel ist
weitgehend durch den erwünschten Dämpfungspegel bestimmt.
Üblicherweise ist ein stationärer Enddruck zwischen 20 und
30 psig (138 und 207 kPa) zufriedenstellend. In eini
gen Fällen kann es erwünscht sein, anfangs auf einen höheren
oder niedrigeren Druck aufzublasen, wobei der stationäre
Enddruck etwa bei 2,5 psi (17 kPa) über dem Anfangsdruck
liegt.
Einer der wichtigen Vorteile der Erfindung ergibt sich bei
der Vorrichtung von Fig. 9. Wie festgestellt, tritt keine
wesentliche Expansion des Mantels während der Dauer des
Diffusionspumpens auf. Die Gesamtabmessungen des Mantels
bleiben innerhalb von etwa 3 bis 5% der ursprünglichen Ab
messungen. Somit bleiben die Form und Geometrie des Teils
während der Zeitdauer ausgehend vom anfänglichen Aufblasen
durch Diffusionspumpen und während der nutzbaren Lebens
dauer des Erzeugnisses hindurch ziemlich konstant.
In Fig. 10 und 10A ist eine Änderung der beschriebenen
Absatzkeile dahingehend veranschaulicht, daß ein Keil 75 im
wesentlichen aus drei Teilen gebildet ist, wobei der dritte
Teil 78 ein Filmmaterial der beschriebenen Art ist und mit
Bereichen von dünnen Lagen 79 und 80 heißversiegelt ist. Die
dritte oder dünne Zwischenlage 78 des Elastomermaterials ist
zwischen Barrieregliedern 79 und 80 des vorher gebildeten
Teils vor dem Verschweißen angeordnet. Bei dieser Ausfüh
rungsform befinden sich einige der Schweißstellen 81, 81a,
82, 83, 84 und 85 am oberen Bereich, während andere Schweiß
stellen 81, 86, 87, 88 sich am unteren Teil befinden. Es
gibt auch eine periphere Kammer und sämtliche Kammern sind
miteinander verbunden. Diese besondere Ausführungsform der
Erfindung zeigt auch die relativ komplizierten Teile und
Erzeugnisse, die erfindungsgemäß hergestellt werden können.
Bei der Herstellung des soeben beschriebenen Teils ist es
erforderlich, entweder die Schweißstellen 81a, 82, 83, 84
und 85 sequentiell vorzuformen oder ein Freisetzmittel an
zweckmäßigen Stellen so einzuführen, daß sich lediglich zwei
von drei dünnen Lagen miteinander verbinden.
In Fig. 11 bis 11D ist ein Absatzkeil 90 vom Zugtyp veran
schaulicht, der eine einzige Kammer enthält, in der jedoch
ein Zugelement 92 eingebaut ist.
Das Zugelement
92 kann aus Nylon oder Polyester sein, wobei es einen ersten
und zweiten Oberflächenbereich 94, 95 mit Zugfilamenten 96
aufweist, die sich zwischen den beiden Oberflächenbereichen
erstrecken. Charakteristische Textilerzeugnisse, die verwen
det werden können, sind dreidimensionale Steppstich-,
gewebte oder Doppelnadelleisten-Raschel-Strick- oder Wirk
erzeugnisse. Ein Außenmantel 98 kann aus einem beliebigen
der beschriebenen erfindungsgemäßen Barrierematerialien
sein, und mit Abstand angeordnete Oberflächenbereiche 94 und
95 sind an der Deck- und Bodenwand des Mantels befestigt.
Ein vorderes Ende 99 ist abgedichtet und der Mantel ist
anfangs mit einem Haltegas gefüllt, das irgendeines der
oben erwähnten Gase ist. Die Zugelemente 92 halten die Deck-
und Bodenwände des gasgefüllten Erzeugnisses in im wesent
lichen paralleler oder konturierter Beziehung. Während des
Diffusionspumpens diffundiert Sauerstoffgas durch den Man
tel, um den Innendruck um etwa 2,5 psi (17 kPa) zu erhö
hen, aber die Deck- und Bodenwände bleiben parallel oder
konturiert. Der Vorteil, den das erfindungsgemäße dehnbare
Erzeugnis gegenüber den oben beschriebenen Erzeugnissen auf
weist, ist, daß die Wirkung der Zugrelaxation weitgehend
kontrolliert ist. Die Abmessungstoleranzen des Teils sind
sehr stabil und das Erzeugnis wird nicht so stark aufgeblasen.
Dieses Erzeugnis ist gegenüber den weiteren beschriebenen
Erzeugnissen dahingehend einzigartig, daß es eine 100% Pneu
matikstütze erzielt mit nichtstützenden Schweißstellen,
die die oberen und unteren Barriereflächen in den
Laststützbereichen miteinander verbinden.
Die Aufblasabmessung, -form und -geometrie dieses dehnbaren
Erzeugnisses sind sehr genau einstellbar und es kann nicht
signifikant größer werden oder sich ausdehnen, selbst wenn
es auf ungewöhnlich hohe Drücke, zum Beispiel 100 bis 200
psig (690 bis 1400 kPa), unter Druck gesetzt wird.
Ebenso ist das Diffusionspumpen genau einstellbar. Das
fertiggestellte Erzeugnis kann dann daher auf sehr einfache
Weise an mit Hochgeschwindigkeit ablaufende,
automatisierte Herstellungsprozesse angepaßt werden.
Das Erzeugnis ist auch in der Lage, besser extremen Herstel
lungsumgebungen zu widerstehen, als dies bei herkömmlichen
Erzeugnissen möglich war. Des weiteren behält dieses dehnbare
Erzeugnis präzise den gewünschten Grad
an Dämpfung, Steifigkeit und Elastizität während
seiner signifikant verlängerten Lebensdauer bei.
Ein stationärer Innendruck wird im Verlauf von wenigen Mona
ten und bei einem Pegel erzielt, der etwa 2,5 psi (17
kPa) oberhalb des Anfangsdrucks liegt, unter der Annahme, daß
Supergas oder Stickstoff anfänglich als aufblasendes Füll
haltegas verwendet wird. Wenn Luft als anfängliches Füllgas
verwendet wird, neigt der Druck zum Abfall, wie vorher erör
tert wurde. Die wesentliche Tatsache ist, daß das Erzeugnis
seine Konfiguration oder Abmessung nicht signifikant ändert
und den gewünschten stationären Fülldruck in einer relativ
kurzen Zeit erreicht. Das letztere ist bei der Herstellung
von Schuhen auf kommerzieller Basis und durch die Ver
wendung automatischer Anlagen wichtig.
In Fig. 12 bis 12E ist ein sich über die gesamte Länge er
streckendes und gasgefülltes Schuhsohlenelement 100 gemäß
der Erfindung nach der Entfernung aus der Form dargestellt.
Eine Rückwand 102 ist gebogen und schräg ausgebildet, wie
bereits beschrieben, und etwas dicker als Deck- und Boden
wände 103 und 105. Bereiche von Seitenwänden 106 und 107
längs des Mittelabschnittes sind dicker als der vordere
Bereich, wie aus Fig. 12D ersichtlich ist. Überdies ist ein
Seitenwandabschnitt 109 auf der Innenseite des Fußes dicker
als ein Seitenwandabschnitt 110 auf der Außenseite des
Fußes, wie aus Fig. 12C ersichtlich ist. Das vordere Ende
112 ist offen und die Gesamtkonstruktion ist wesentlich
ebener, im Gegensatz zu einer verjüngten Ausbildung. Ein
offenes Ende 112 ist, wie in Fig. 12E dargestellt, von der
Form her trompetenförmig, um ein Zurückziehen eines Form
kerns zu gestatten, wenn Spritzformen verwendet wird. Wenn
das Teil jedoch blasgeformt wird, wäre dies nicht erforder
lich.
In Fig. 13 und 13A sind die Endbearbeitungsvorgänge veran
schaulicht, die Heißsiegeln zur Bildung einer Anzahl von mit
Abstand angeordneten Kammern 113 enthalten, die durch eine
Anzahl von Stegen 114 getrennt sind. Das vordere Ende ist
ebenfalls peripher versiegelt bzw. abgedichtet, und Teile
115A und 115B sind weggefräst oder -geschnitten, um ein
abgerundetes vorderes Ende vorzusehen. Der Mantel wird dann,
wie beschrieben, anfänglich mit einem Haltegas aufgeblasen
und der Füllabschnitt wird versiegelt. Wenn es in einem Schuh
integriert ist, kann das Ganzsohlenelement
durch die Seitenwand hindurch gesehen werden,
d. h. es handelt sich um ein sichtbares gasgefülltes
Dämpfungselement.
Selbstverständlich können diese Vorrichtungen in jeder
beliebigen Anordnung mit Abteilungen bzw. Kammern versehen
werden, wobei jede separate Kammer auf denselben oder auf
unterschiedlichen Überdruckpegel unter
Druck gesetzt werden kann. Entgegengesetzt dazu können
einige oder sämtliche der Kammern durch enge Schallventuris
oder ähnliche Strömungsdrosselkanäle miteinander verbunden sein.
In Fig. 14 bis 14D ist ein Ganzsohlenerzeugnis 125 ver
anschaulicht, das anfangs durch Spritz- oder Blasformen gebildet
sein kann. Im allgemeinen ist das Erzeugnis ähnlich
demjenigen von Fig. 13, abgesehen davon, daß sich ein
Durchbiegungsbereich 127 zwischen den Seitenwänden (vgl.
Fig. 14A) befindet und die Schuhsohle eine sich verjüngende
Konfiguration aufweist. Der Durchbiegungsbereich bewegt sich
aus dem Weg, um ein Herausziehen des Formkerns zu gestatten.
Nach der Anfangsausbildung wird dann das Erzeugnis verarbei
tet, um eine Dämpfungsvorrichtung zu liefern, wie sie in
Fig. 15 bis 15D veranschaulicht ist.
Das fertigbearbeitete Erzeugnis wird aufgeblasen und enthält
ein Profil mit sich ändernder Dicke, wobei sich ein dickster
Bereich 130 im Absatzabschnitt befindet und der dünnste
Bereich ein Vorderfußbereich 135 ist und diese durch einen
geneigten Übergangsabschnitt 137 miteinander verbunden sind.
Die verschiedenen Figuren veranschaulichen auch eine Anzahl
von Kammern 138 mit Stegen 139, die sich in Querrichtung
erstrecken und mit peripheren Kammern 140 und 141 in Verbin
dung stehen.
In Fig. 16 bis 16F ist ein erfindungsgemäßes Erzeugnis ver
anschaulicht, das durch Blasform- oder Vakuumformtechnik
oder aus separat gebildeten dünnlagigen Materialien gebildet
werden kann. Blasformen ist jedoch die bevorzugte Technik.
Die Filmdicke dieser Ausführungsform der Erfindung kann un
geachtet der Art der Bildung dieses Erzeugnisses wie die
dünnste Filmdicke bei den anderen Ausführungsformen von 5
bis 50 mil (0,13 bis 1,27 mm) sein, aber es werden Film
dicken im Bereich von 20 bis 25 mil (0,51 bis 0,64 mm) bevor
zugt.
Die sich über die gesamte Länge erstreckende gasgefüllte
Sohle 150 enthält im allgemeinen querverlaufende Kammern 151
und auch im allgemeinen längsverlaufende Kammern 153 im
Absatzbereich 155. Der Absatzbereich ist dicker als der Vor
derfußbereich 156, wobei die beiden Bereiche durch einen
sich verjüngenden Übergangsabschnitt 158 verbunden sind. Wie
bereits beschrieben, sind die verschiedenen Kammern durch
Schweißbänder 160 getrennt. In einigen Fällen sind die
Schweißabschnitte relativ kurze Abschnitte 162 (vgl. Fig.
16D). Die allgemeine Querorientierung der Schweißstellen und
Kammern im Vorderfußbereich begünstigt die Abbiegbarkeit,
während der Absatzbereich keine derartige
Abbiegbarkeit benötigt. Um die Vorderfuß- und seitliche
Biegbarkeit zu unterstützen, sind Seitenwandstrangeinkerbungen
165 in der Form kvon abgestumpften Öffnungen vorgesehen,
wobei die kleinen Durchmesser, wie in Fig. 16F gezeigt, benachbart
zueinander enden. Die beiden obigen Maßnahmen setzen das Quer
schnittsträgheitsmoment der Mittelsohle herab, um zu bewir
ken, daß sich der Schuh während der Zehenabhebephase beim
Laufen leicht biegt.
Wie bei den übrigen Ausführungsformen der Erfindung wird das
aufgeblasene Erzeugnis aus einem Mantel hergestellt, der
eine verbesserte Barriere für Haltegase und eine permeable
Barriere für die erwähnten beweglichen Gase darstellt. Wie
bei den anderen Ausführungsformen gibt es eine periphere
Kammer auf der mittleren und seitlichen Seite und die ver
schiedenen Kammern sind sämtlich miteinander verbunden.
Während die verschiedenen dargestellten Ausführungsfor
men miteinander in Verbindung stehende Kammern mit einer im
wesentlichen freien Strömung des Haltegases und des beweg
lichen Gases zwischen den Kammern zeigen, können selbst
verständlich die verschiedenen Abteilungen teilweise mit
Strömungsdrosselkanälen verbunden sein oder das Erzeugnis
kann aus Kammern gebildet sein, die völlig unabhängig von
anderen Kammern sind, auf verschiedene Druckpegel aufgebla
sen sind, und aufgeblasenen Dämpfungsteilen, die wie das
dehnbare Erzeugnis von Fig. 11 lediglich eine einzige Kammer
aufweisen.
Die beschriebenen dargestellen Erzeugnisse sind so konstru
iert, daß sie als Mittelsohlen von Fußbekleidungsartikeln
verwendet werden können, hauptsächlich von Sport- und Frei
zeitschuhen. Bei einem solchen Anwendungsfall können die
aufgeblasenen Erzeugnisse in jeder beliebigen von mehreren
unterschiedlichen Ausführungsbeispielen verwendet werden: 1)
vollständig in einem geeigneten Mittelsohlenschaum eingekap
selt, 2) lediglich im oberen Bereich der Einheit eingekap
selt, um die unebenen Oberflächen auszufüllen und auszuglät
ten, zwecks eines gesteigerten Komforts unter dem Fuß, 3) am
Bodenbereich eingekapselt, um eine Befestigung der Außen
sohle zu unterstützen, 4) an den Deck- und Bodenbereichen
eingekapselt, aber an den Umfangsseiten aus optischen und
Vermarktungsgründen frei, 5) ebenso wie bei 4), wobei
lediglich ausgewählte Bereiche der Seiten der Einheit frei
sind, 6) am oberen Bereich durch ein geformtes
"Fußbett" eingekapselt, 7) ohne Einkapselschaum.
Zusätzlich zum Zusatz kristalliner Materialien zu einem
Grundelastomer können mittels anderer Techniken kristalline
Eigenschaften übermittelt werden. Eine Technik besteht
darin, verschiedene Materialien zusammenzulaminieren, aber
dies muß sorgfältig geschehen, um eine Delamination der
Bestandteile zu vermeiden. Beispielsweise sind laminierte
Erzeugnisse in der Verpackungsindustrie verwendet worden, um
das Durchtreten von Sauerstoffgas in eine versiegelte bzw.
abgedichtete Packung zu verhindern. Diese Verpackungs
laminate sind für die vorliegende Erfindung im allgemeinen
nicht zufriedenstellend, da die Verbundstoffe bzw. -teile
unzulängliche Heißsiegeleigenschaften aufweisen oder auf
grund von Reißen rasch ausfallen bzw. defekt werden, das
durch Ermüdungsbelastung verursacht worden ist.
Ein Verfahren, daß zufriedenstellend gearbeitet hat, ist die
Colamination von Polyvinyl Vinylidenchlorid-Copolymerisat
und Urethan-Elastomerfilm. Die aus einem derartigen
Material hergestellten Aufblasdämpfungselemente hatten
annehmbare Barriereeigenschaften, aber das Verbundteil
delaminierte unter Druck. Es wurde festgestellt, daß unter
Verwendung eines Zwischenklebstoffs, wie Silicon Q16106 oder
PAPI 50, und Beachtung einer geeigneten Zeittemperatur
beziehung während des Laminierungsprozesses die Ergebnisse
verbessert werden konnten. Eine derartige Zeit- und
Temperatursteuerung ermöglichte die Verwendung einer aufgeheizten
Plattenpresse, die mit einer kalten Presse verbunden
ist, die die verschiedenen Materialien unter Druck
zusammenfrieren kann.
Zusätzlich zu den beschriebenen Verfahren zur Erhöhung des
kristallinen Anteils des Grundelastomerfilms durch zwischen
von kristallinem Partikelmaterial oder
durch Verbinden des Elastomermaterials mit Konstruktions
elementen von kristallinem Material gibt es weitere Lösungs
ansätze. Ein oben erwähnter Lösungsweg ist in molekularem
Maßstab. Dieser Lösungsweg bringt ein Vermischen oder Co
polymerisieren des elastomeren Grundpolymerisats mit stark
kristallinen Polymerisaten wie beispielsweise Polyethylen
terephtalat (PET), Acrylcopolymerisaten, Polyvinyliden-
Chlorid-Copolymerisaten, Polyester-Copolymerisatelastomeren,
ultradünnen Flüssigkristallen, die dicht mit faserigen Mole
külketten gepackt sind, Polyurethan-Nylonmischungen und
weiteren Polyurethanmischungen. Weitere Lösungswege haben
zur Folge die Verwendung von: im Vakuum abgesetztem Glas,
weniger als 500 Å dick, auf einer ultradünnen flexiblen Lage
von Polyethylenterephtalat (PET) in Kombination mit einem
Polyurethan-Elastomerfilmmaterial; ultradünne Flüssig
kristallpolymerisatlage(n) in der Elastomermatrix, bestehend
aus dicht gepackten faserigen Molekülketten; Acrylpolymeri
sate mit Urethanen; Elastomer- und kristalline Legierungen;
glasgefüllte thermoplastische Urethane wie "Elastollon®" (von
der BASF Corp.); glasfasergefüllte oder -verstärkte thermo
plastische Urethane; Copolyester der harten kristallinen
Segmente von thermoplastischen Polyurethanen und thermo
plastischen Elastomeren; thermoplastische Elastomere, die
geeignete Anteile von weichen gummiartigen Bestandtei
len in Kombination mit harten glasartigen kristallinen
Materialen aufweisen, wie (1) thermoplastische Copoly
merisate von Polyethern und Estern, wie abwechselnde bzw.
alternierende Blockpolymerisate von weichen gummiartigen
Polymersegmenten mit harten glasartigen kristallinen (PET)-
Polymersegmenten, (2) Styrol (kristallin)/Butadien (gummi
artig)/Styrol (kristallin)-Blockpolymerisate; thermoplasti
sche Polyolefinelastomere, einschließlich Mischungen von
Ethylen-Propylengummi mit kristallinen Polypropoxylen (engl. polypropoxylene); chlo
riertes Polyethylen (kristallin) und Ethylenvinylacetat-
Copolymerisat (EVA) (gummiartig); Chlorbutylgummi (gummi
artig) und Polypropylen (kristallin); Copolymerisate von
Polyethern und Aminen; Polyurethan-Hypermischungen wie
Polyurethane und Nylons; Styrol-Blockcopolymerisate in
Kombination mit verschiedenen Elastomer-Mittsegmenten, wie
(1) Polybutadienen (2), Polyisopropenen, (3) Ethylenbuta
dienen, (4) Ethylenpropylenen wie Kraton D und Kraton G.
Weitere Materialien umfassen Polyester, Rayon® (Chemiefasern
aus regenerierter Zellulose oder Zelluloseestern), Kevlar®,
Acrylmaterialien, Nylons® der verschiedenen Typen, Polypropy
len, Polyester sämtlicher Typen, Baumwolle, Wolle und
Mischungen davon.
Außerdem besteht ein weiterer Lösungsweg zur Erzielung eines
verbesserten Barrieremantels zur Steuerung oder Kontrolle
des Diffusionspumpens in der Verwendung von Aufdampfen oder
im Vakuum Ablagern einer dünnen Metallage auf einer oder
beiden Oberflächen des Elastomerelementes. Eine derartige
Metallage muß lediglich eine Dicke von einigen Millionstel
Inch (254 Å) aufweisen, um wirksam zu sein. Die Metallab
lagerung kann sich entweder auf der Augen- oder auf der
Innenfläche des Films befinden, wobei die Innenfläche
bevorzugt ist. Sie kann auch als Laminat zwischen zwei
Elastomerlagen verwendet werden. Gute Verklebungen oder
Verbindungen können zwischen zusammenpassenden Elastomer
lagen unter Verwendung herkömmlicher Klebeprozesse erzielt
werden, bei denen es sich nicht um HF-Verbindungstechniken
handelt.
Im frühen Stadium der erfindungsgemäßen Entwicklung wurden
Mischungen aus kristallinen und Elastomermaterialien zusam
mengesetzt, um die Diffusion eines gasgefüllten Erzeugnisses
zu kontrollieren. Diese Versuche, kristalline Eigenschaften
durch Molekülverbindung zu verleihen, war nicht völlig
erfolgreich, dahingehend, daß die sich ergebenden Erzeug
nisse einige der zur Ausführung der Erfindung als wichtig
erachteten Eigenschaften nicht besaßen. Beispielsweise
erzeugten Mischungen von Polyvinylchlorid und Elastomer
urethan Fasern oder Filamente, die für das HF-Schweißen gute
dielektrische Eigenschaften und eine gute Dauerfestigkeit
aufwiesen. Die Diffusionsrate der Gase war niedriger als
diejeniger von Urethan allein. Die Schwierigkeit war eine
Zugrelaxation oder Kriechen, so daß die gasgefüllten Erzeug
nisse unter Druck allmählich von den Abmessungen her größer
werden und ggf. explodieren. Dies war insbesondere in warmen
Klimazonen der Fall.
Polyethylen wurde als gutes Barrierematerial angesehen,
wirkte jedoch als Schmierstoff, wenn es mit Polyurethan ver
mischt wurde. Es waren Gleitebenen zwischen dem Polyethylen
und dem Elastomerurethan vorhanden. Offensichtlich gab es
eine unzureichende Vernetzung zwischen den kristallinen und
Elastomerbestandteilen. Das Ergebnis war wiederum eine
unkontrollierte und übermäßige Dehnung aufgrund von Zug
relaxation. Spätere Versuche zeigten, daß wenigstens 10%
Vernetzung erforderlich war, um diese Probleme zu vermeiden
und um Materialen vorzusehen, die bei gasgefüllten
Dämpfungselementen verwendbar sind, wobei Diffusionspumpen
zur Beibehaltung des Drucks wichtig ist. Somit sind nun neu
artige Materialien verfügbar, die gemäß der Erfindung ver
wendet werden können.
Polyurethan erwies sich als ausgezeichneter thermoplasti
scher Elastomerfilm zur Verwendung in Hunderten von Mil
lionen Aufblas- bzw. gasgefüllten Erzeugnissen, die während
der letzten 10 Jahre von der Nike Shoe Co. hergestellt und
weltweit verkauft wurden. Es ist daher eine ausgezeichnete
Wahl zum Mischen oder Copolymerisieren mit einem kristal
linen Polymerisat wie PET. Die physikalischen Eigenschaften
dieses Polyurethans sind folgende:
Polyurethan ist ein thermoplastisches Elastomer mit abwech
selnden Blockcopolymerisaten, die Segmente (20%) aus einem
harten, sehr stark polaren oder kristallinem Material auf
weisen, das durch Segmente (80%) von amorphen elastomeren
Materialen (Polyester oder Polyether) verbunden ist, die bei
normalen Betriebstemperaturen gummiartig sind. Die harten
und weichen Segmente wechseln sich längs der Polymerkette
ab. Die harten Blöcke bestehen gewöhnlich aus einer Mischung
von 2,4- und 2,6-Toluoldiisocyanat, kettengereckt mit Butan
diol. Bei Aufheizen schmelzen die harten Segmente und das
Material wird fluid. Bei Abkühlung werden die Segmente wie
der hart und verbinden die weichen Segmente, so daß sich
eine Festkörperstruktur ähnlich thermoplastischem Gummi
ergibt. Da diese Polymerisate in der Schmelze eine Phasen
trennung oder -struktur nicht beibehalten, werden sie leicht
verarbeitet. Da die weichen Elastomersegmente polar sind,
sind sie sehr rasch heißsiegelbar, insbesondere bei dielek
trischem HF-Heißsiegeln. Ihre überlegenen Biegeermüdungs
eigenschaften sind in Zehntausenden von harten, gründlichen
Untersuchungen unter Verwendung von Dauerermüdungsmaschinen
im Labor sowie in Zigmillionen von Paaren von Sport- und
Freizeitschuhen demonstriert worden.
Um die oben festgestellten wesentlichen mechanischen Eigen
schaften und Fertigungsvorteile beizubehalten, während die
Permeabilität des Films gegenüber Supergas und Stickstoff
herabgesetzt wird, müssen die Polymerisate mit anderen
polaren Polymerisaten vermischt werden. Von besonderem
Interesse sind Mischungen mit Polyethylenterephtalat (PET)-
Polyester. Dies ist ein Kondensationspolymerisat, das durch
Reagieren von Dimethylterephtalat mit Ethylenglykol herge
stellt worden ist. Ein biaxial orientierter PET-Film findet
in weitem Ausmaß Anwendung. Aufgrund der außerordentlich
niedrigen Feuchtigkeitsabsorption von PET sind die mechani
schen Eigenschaften durch Feuchtigkeit praktisch nicht
beeinträchtigt. Eine größere Schlagfestigkeit ist mit neuen
zäh gemachten Klassen von PET erhältlich. Diese Materialien
basieren auf PET/Elastomerlegierungen. Verstärkte PET-Poly
merisate sind ebenfalls erhältlich und nützlich.
Ein anderes thermoplastisches Elastomer-Grundmaterial, das
mit kristallinen Elementen gemischt oder copolymerisiert
werden kann, ist "HYTREL®", ein Produkt der Du Pont Co.
Hytrel® kann auch mittels herkömmlicher thermoplastischer
Techniken verarbeitet werden. Mehrere Formulierungen be
sitzen die erforderlichen physikalischen Eigenschaften in
bezug auf den Schmelzpunkt, Zugfestigkeit, Dehnung, Biege
modul, Dauerfestigkeit und Reißfestigkeit. Hytrel® weist 40
bis 80% harte Segmente und 60 bis 20% weiche Segmente auf.
Obwohl eine hydrolytische Instabilität ein Problem darstel
len kann, ist diese durch den Zusatz von Stiboxol auf an
nehmbare Pegel herabgesetzt. Die härteren Hytrel-Formulie
rungen weisen ausgezeichnete niedrige Gasdiffusionsraten
auf, sind jedoch für Luftkissenanwendungen zu steif. Die
weicheren Formulierungen (40D Shore-Härtemesser, beispiels
weise Hytrel 4056) weisen gute Biegeeigenschaften auf, wobei
ihnen jedoch die Eigenschaften niedriger Permeabilität feh
len. Bei den in der Anmeldung umrissenen Näherungen und
Lösungswegen kann dies durch Vermischen oder Copolymerisie
ren mit kristallinen Polymerisaten richtiggestellt werden.
Ein weiteres gutes thermoplastisches Material ist
"RITEFLEX®", ein Produkt der Fa. Cellanese Corp. Riteflex 540
und Tieflex® 547 mit Härte von 40D und 47D sind typi
sche Kandidaten, die mit herkömmlichen Spritzgieß- und
Extrusionsanlagen verarbeitet werden können, und die Mate
rialien sind zu 30 bis 40% kristallin. Die Schmelztempera
turen liegen etwas niedriger als bei den Hytrelmaterialien
und liegen im Bereich von 380 bis 420°F (193 bis 216°C).
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die thermo
plastischen Elastomerformulierungen beschränkt, die in der
Anmeldung als Mantelgrundmaterialien erörtert wurden, son
dern sie umfassen auch derartige Materialien im allgemeinen
Sinn. Die thermoplastischen Materialien können entweder
thermoplastisch oder ausgehärtet sein. Dieselbe Generalisie
rung trifft auch auf die stärker kristallinen Elemente zu,
die mit dem Grundpolymerisat gemischt oder polymerisiert
sind, um die gewünschte Kontrolle der Diffusionspumpraten
und der Permeabilität zu erzielen.
Um die Unterschiede zwischen der Erfindung und der bekannten
Diffusionspumptechnik und die Vorteile der Erfindung besser
zu verstehen, wird auf Fig. 17 bis 19 Bezug genommen. Eine
Kurve A in Fig. 17 veranschaulicht den Druckverlauf mit der
Zeit, der in einem idealisierten Grenzfall vorliegen würde,
d. h. bei einem verschlossenen Mantel, der ein konstantes
Volumen aufweist (das Mantelmaterial dehnt sich nicht) und
der bei 20 psi (137 kPa) mit einem Supergas (Freon 116)
aufgeblasen wird, das einen konstanten Partialdruck im
Mantel aufweist. Wie ersichtlich ist, steigt der Innendruck
fortgesetzt an, bis er bei einem Druckpegel von 34,7 psig
(240 kPa) stabilisiert wird. Dieser Druckanstieg beruht
auf dem Diffusionspumpen von Stickstoffgas (Kurve C in Fig.
17) und von Sauerstoffgas (Kurve D von Fig. 17) aus der
Umgebungsluft. Kurve A ist die Summe der Kurven C und D,
zusätzlich zum anfänglichen 20 psi-Aufblasen, wie durch die
Kurve A dargestellt. Beispielsweise nach 6 Monaten ist dann
ausreichend Stickstoffgas in den Mantel diffundiert, um
einen Partialdruck von Stickstoffgas von 10,8 psi (74
kPa) zu erzeugen. Ebenso ist der Partialdruck von Sauerstoff
gas dann 3,1 psi (21 kPa). Die Summe dieser beiden zur
Anfangsdruckbeaufschlagung addierten Drücke ergibt einen
Wert von 33,9 psig (233 kPa) in der Kurve A nach 6
Monaten.
Die Kurve A von Fig. 17 stellt jedoch einen idealisierten
Fall dar, der eine zweckmäßige Art und Weise der Beschrei
bung der bekannten Diffusionspumptechnik liefert, wenn ein
Bezug zu den Kurven C und D vorgenommen wird. Ein tatsäch
licher Fall des Diffusionspumpens einer aufgeblasenen last
tragenden Vorrichtung ist in der Kurve D von Fig. 17 veran
schaulicht. Diese Kurve ist mit der Kurve A von Fig. 9 der
US-PS 4 340 626 und Fig. 13 der US-PS 4 287 250 zu vergleichen, die sich
auf den Fall einer tatsächlichen Luftsohle bezieht, bei der
ein Polyurethanfilm verwendet wird und ein Überdruck mit
F116-Supergas erzielt worden ist. Aus dem Vergleich der
idealisierten Kurve A mit der tatsächlichen Vorrichtung,
Kurve B, ist ersichtlich, daß der Druck in der Kurve B
beträchtlich niedriger als im idealisierten Fall ist. Die
Druckdifferenz beruht auf der Zugrelaxation des Films oder
dessen Dehnung und dem Auswärtsdiffusionsverlust eines Teils
des Supergases. Wie ersichtlich ist, steigt die Kurve B
rasch an, wenn das Sauerstoff- und Stickstoffgas während der
ersten 4 bis 6 Monate des Aufblasens nach innen diffusions
gepumpt werden.
In Fig. 18 sind wieder Daten als Druckverlauf gegenüber der
Zeit für erfindungsgemäße Erzeugnisse dargestellt. Die Kur
ven E, F, G und H entsprechen jeweils den Kurven A, B, C und
D von Fig. 17. Die Kurve E ist ein idealisierter Fall gemäß
der Erfindung (konstantes Volumen und konstanter Super
gas-Innenpartialdruck). Die Kurve G ist der Partialdruck von
Stickstoffgas, das in die Vorrichtung diffusionsgepumpt wor
den ist, während die Kurve H der Partialdruck von Sauer
stoffgas ist, das in die Vorrichtung diffusionsgepumpt wor
den ist. Aus dem Vergleich der Kurven G und H mit den Kurven
C und D ist ersichtlich, daß bei dem erfindungsgemäßen
Barrierefilm die Diffusion von Sauerstoff- und Stickstoffgas
langsamer vor sich geht. Beispielsweise ist der Partialdruck
von Stickstoffgas nach 6 Monaten lediglich 3,1 psi (21
kPa) während der Partialdruck von Sauerstoff 2,9 psi (20
kPa) ist. Sauerstoffdiffusion pumpt rascher als Stickstoff.
Diese Partialdrücke ergeben bei Hinzufügung zu dem anfäng
lichen Aufblasdruck von 20 psi (138 kPa) den Gesamtdruck
von 26 psi (179 kPa) der Kurve E.
Es ist wieder ersichtlich, daß die Kurve F, die die tatsäch
lichen Daten für eine erfindungsgemäße lasttragende Vorrich
tung darstellt, einen niedrigeren Druck als die idealisierte
Kurve E aufweist. Die Differenz zwischen der tatsächlichen
und der idealisierten Kurve gem 14607 00070 552 001000280000000200012000285911449600040 0002004001542 00004 14488äß der Erfindung ist jedoch
geringer als bei den Daten von Fig. 17. Dies beruht darauf,
daß das erfindungsgemäße verbesserte Barrierefilmmaterial
die normalerweise langsame Auswärtsdiffusion von Supergas
herabsetzt und das erfindungsgemäße verbesserte Filmmaterial
eine herabgesetzte Zugrelaxation aufweist. Das Ergebnis ist,
daß das aufgeblasene Volumen von Produkten gemäß der Erfin
dung mit dem Zeitverlauf relativ konstant bleibt. Die
Differenz zwischen den Kurven E und F beruht hauptsächlich
auf der Zugrelaxation des Films, da ein Verlust des Super
gasdrucks über die lange Zeitdauer sehr gering ist.
In Fig. 19 sind die Daten aus Fig. 17 und 18 überlagert und
der Maßstab ist von 2½ Jahre auf 14 Jahre verlängert, um
das verbesserte Druckhaltevermögen gemäß der Erfindung zu
veranschaulichen. Beim Vergleich der Kurven B und F wird
ersichtlich, daß der Druck der Kurve B nach den ersten 4
Monaten beginnt, drastisch abzufallen, wobei während dieser
Zeit der Druck in der Tat aufgrund des raschen Diffusions
pumpens von Sauerstoff- und Stickstoffgasen (Kurven C und D)
in den Mantel ziemlich rasch angestiegen ist. Mit dem Zeit
verlauf setzt sich der Druckabfall fort, so daß der Druck
nach 2 ½ Jahren wieder auf den anfänglichen Aufblasdruck von
20 psi (138 kPa) abgenommen hat. Nach 4 Jahren ist der
Druck auf 17 psig (117 kPa) abgefallen und fällt weiter
ab.
Im Gegensatz dazu erfährt die die Erfindung darstellende
Kurve F nie einen Druckabfall, sondern zeigt in der Tat
einen fortgesetzten allmählichen Druckanstieg, bis sich der
Druck nach 7 Jahren auf eine konstanten Wert
von 28 psig (193 kPa) einstellt. Daten aus den Kurven
B und F für die beiden tatsächlichen lasttragenden Vorrich
tungen können wie folgt in Tabellenform dargestellt werden,
um die Vorteile der Erfindung wirksamer zu zeigen:
Diese Daten zeigen die Verbesserung des Langzeitüberdrucks,
die gemäß der Erfindung erhalten werden kann. Langzeitunter
suchungen bestätigen die neuartigen und einzigartigen Lang
zeitergebnisse bei der Verwendung von F116, Luft und Stick
stoffgas, wie in den Diagrammen dargestellt ist. Es kann
daher eine annehmbare Druckbeaufschlagung mit weniger und
weniger kostspieligen Supergasen oder im Grenzfall ein Auf
blasen mit Luft oder Stickstoff erzielt werden.
Die Kurve F von Fig. 19 stellt den Fall eines erfindungs
gemäßen Barrierematerials dar, wobei Sauerstoffgas das
bewegliche Gas ist und einen vollen Partialdruck von 3,1 psi
(21 kPa) in einem Jahr erreicht, und Stickstoff ist das
halbbewegliche Gas, das einen vollen Partialdruck von
11,6 psi (80 kPa) in 12 Jahren erreicht. Wie sich aus der
Kurve F ergibt, ist es möglich, einen Überdruck über
lange Zeit in einem Mantel gemäß der Erfindung zu erhalten.
Ein möglicher Nachteil besteht jedoch darin, daß der Druck
nach einer Reihe von Jahren auf 27 psi (186 kPa) an
steigt, d. h. um 7 psi (48 kPa) höher (etwa 1/3 höher) als
der anfängliche Fülldruck. Dies kann durch ein anfängliches
Füllen mit einer Mischung von Luft und Supergas oder durch
Füllen mit einem der weniger ausgeprägten Supergase, d. h.
einem Gas, das rascher diffundiert, abgeschwächt bzw. gemil
dert werden.
Eine bessere und bevorzugtere Lösung gemäß der Erfindung
besteht darin, am Anfang mit 100% Stickstoffgas aufzublasen.
Die Kurve K in Fig. 20 stellt die Druck-Zeitbeziehung für
ein Erzeugnis gemäß der Erfindung dar, das am Anfang mit
100% Stickstoffgas unter Druck gesetzt wurde. Die Kurve I
zeigt die umgekehrte Diffusion anhand des Partialdrucks des
beweglichen Sauerstoffgases in den Mantel, während die Kurve
J den Partialdruck von Stickstoffgas im Mantel darstellt.
Die Kurve K ist die Summe der Kurven I und J. Wie aus Fig.
20 ersichtlich ist, ist das Druck-"Überschießen" der Kurve K
lediglich 10% des anfänglichen Aufblasdrucks, was ziemlich
akzeptabel ist. Der anfängliche Druck beginnt auch nicht,
unter die 20 psi (137 kPa) des anfänglichen Aufblas- bzw.
Fülldrucks abzufallen, bevor etwa 5½ Jahre verstrichen
sind. Dies wird als ausgezeichnetes Langzeitdruckhalten
angesehen und mit einem gut verfügbaren,
kostengünstigen und harmlosen Gas, Stickstoffgas erzielt.
Fig. 21 ist eine Kombination der drei Typen des bereits
in den vorhergehenden Diagrammen beschriebenen Diffusions
pumpens. Kurve B ist das bekannte Diffusionspumpen mit einem
Supergas. Kurve F ist das erfindungsgemäße Diffusionspumpen,
bei dem Supergas und bewegliche Sauerstoff- und Haltestick
stoffgase verwendet werden. Kurve K ist dieselbe wie die
Kurve F, aber bei einem anfänglichen Aufblasen bei 20 psig
(138 kPa), wobei reines Stickstoffgas anstelle von Super
gas verwendet wird.
In Fig. 22 bis 24 sind verschiedene Strukturen gemäß der
Erfindung veranschaulicht, um das Verständnis der beschriebenen
Diffusionsphänomene zu erleichtern. In Fig. 22 sind
die etwa 1000fach vergrößert dargestellten kristallinen Elemente
sicher mit dem Elastomermaterial der verbesserten
Barrierelage bzw. -schicht verbunden oder verklebt.
Das kristalline Material
kann kristallines Maschenmaterial oder faseriges Gewebematerial
sein, das sicher mit dem Elastomermaterial, wie z. B.
durch Klebstoff, mechanische oder Molekülbefestigung ver
bunden ist. Die kleinen Pfeile veranschaulichen den Flug
bzw. die Strömung (aktivierte Diffusion) des Füllmediums
oder die umgekehrte Diffusion von Umgebungsluft durch das
Barrierematerial. Bei der aktivierten Diffusion kondensieren
die Füllgase zunächst auf den Außenflächen des Barriere
films, wandern dann im flüssigen Zustand durch den Film, um
auf der gegenüberliegenden Seite des Films auszutreten und
dann als Gas wieder zu verdampfen. Wie in Fig. 22 darge
stellt ist, bilden die kristallinen Elemente auf wirksame
Weise eine Blockierung oder Strömungsdrosselung für die
Bewegung des Füllmediums durch den Barrieremantel und die
nach innen gerichtete Umkehrdiffusion von Luft. Dies ist
schematisch durch die auf die Oberflächen des kristallinen
Materials auftreffenden gebogenen Pfeile veranschaulicht,
wodurch die Strömung bzw. der Fluß um die kristallinen
Elemente herum umgelenkt wird und nachfolgend die Strömung
in den engen Kanälen zwischen benachbarten Bereichen der
kristallinen Elemente zusammengedrängt oder gequetscht wird,
wenn sich das Füllmedium weiter durch das das kristalline
Material einschließende Elastomermaterial bewegt.
Bei der in Fig. 22 veranschaulichten Ausführungsform ist ein
großer Bereich des Barrierefilmquerschnitts vom kristallinen
Material belegt, das im wesentlichen Null Strömung von Auf
blasmedium gestattet. Kombiniert mit der Tatsache, daß das
Elastomermaterial im wesentlichen eine ziemlich gute
Barriere in bezug auf die Supergasdiffusion darstellt, führt
dies zu einem sehr wirksamen Mechanismus zur Kontrolle des
Diffusionspumpens, um genauere und stabilere Fülldrücke über
eine wesentlich größere Zeitdauer zu erzielen, wodurch ein
sehr stark verbessertes und überlegenes Erzeugnis geschaffen
wird.
Die in Fig. 23 veranschaulichte Ausführungsform ist ähnlich
derjenigen von Fig. 22, außer daß die kristallinen Elemente
lediglich im Elastomermaterial eingebettet und weniger fest
an diesem wie in Fig. 22 angebracht sind, durch die Verwen
dung einer geeigneten Verbindung oder von Koppelverfahren,
einschließlich der Temperatur, des Drucks und der Zeit, die
zur Erzielung einer guten mechanischen oder chemischen Ver
bindung benötigt werden. Wenn keine gute Verbindung erzielt
wird, wie in Fig. 23 veranschaulicht ist, gibt es Hohlräume
um die kristallinen Elemente oder die Struktur herum. Diese
Hohlräume sind in Fig. 23 als konzentrische Ringe oder
Zwischenräume um die zu Erläuterungszwecken veranschaulich
ten, idealisierten kristallinen Elemente herum dargestellt.
Die Pfeile, die die Bewegung des Füllmediums zeigen, sind so
dargestellt, daß sie sich in die Hohlräume bewegen und
selektiv sehr einfach und rasch durch den durch die Hohl
räume erzeugten Pfad mit dem geringsten Widerstand laufen.
Die größere Länge der Pfeile im Vergleich zu
derjenigen von Fig. 22 bedeutet einen vergleichsweise einfacheren
Transport des Füllmediums mit herabgesetzter
Zusammendrängung und Strömungsdrosselung bei den engen Kanä
len zwischen benachbarten Bereichen des kristallinen Materi
als. Es ist somit wichtig, eine wirksame Verbundstruktur zur
Kontrolle des Diffusionspumpens zu erzeugen, d. h. eine gute
Verbindung zwischen dem Elastomermaterial und dem kristalli
nen Material oder den Elementen zu erzielen. Dies ist auch
wichtig, um eine annehmbare Langzeitbiegedauerfestigkeit und
Haltbarkeit zu erzielen.
Die in Fig. 24 veranschaulichte Ausführungsform enthält kri
stalline Elemente in der Form von dünnwandigen, hohlen,
sphärischen Glasmikrokügelchen mit unregelmäßig verteilten
Durchmessern im Bereich von 50 bis 200 µm oder mehr. Kügel
chen mit so verschiedenen Durchmessern sind kostengünstiger
als diejenigen mit gleichmäßigen Durchmessern, obwohl auch die
letzteren verwendet werden können. Wie im Fall der Fig. 22
und 23 ist der Transport des Füllmediums durch das verbes
serte Barriereverbundmaterial durch Pfeile dargestellt. Die
Vergrößerung dieser Ansicht ist etwa 100 000fach. Die abge
stumpften und verzerrten Pfeile zeigen die auf die Ober
fläche der Kügelchen auftreffende Strömung, die so um
die Kügelchen in die strömungsdrosselnden Kanäle zwischen
den benachbarten Kügelchen umgelenkt wird. Selbstverständlich
können die kristallinen Kügelchen auch größere Abmessungen
aufweisen, eher massiv als hohl sein und aus einem anderen
kristallinen Material als Glas sein.
Es wird nun auf Fig. 25 Bezug genommen, die eine Ausfüh
rungsform der Erfindung darstellt, bei der ein verbesserter
Barrierefilm 200 zur Bildung des unter Druck zu setzenden
Mantels verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform liegt der
Barrierefilm in der Form eines zusammengesetzten kristallo
graphisch-amorphen Elastomerbarrierematerials vor, bei dem
das Grundmaterial 202 ein amorphes Elastomermaterial ist,
dessen kristalline Eigenschaften durch das Vorhandensein von
harten kristallinen Segmenten oder Elementen 203 erhöht ist,
die stark verwunden oder deformiert, gereckt oder abge
plattet sein können. Die harten kristallinen Segmente oder
Elemente sind vorzugsweise gleichförmig durch das Grundmate
rial verteilt. Dies kann durch zweckmäßiges Vernetzen,
Pfropfen oder Graften oder andere Polymerisationstechniken
erzielt werden. Die Verzerrung wird durch Recken oder Pres
sen des Materials bewirkt, während sich die Kristalle in Bil
dung befinden. Die Verzerrung setzt die Kristallstruktur der
Elemente 203 im Grundmaterial wirksam unter Spannung, was
zur Folge hat, daß sich eine Zunahme in der kohäsiven Ener
giedichte ergibt und die kristallinen Elemente weitaus
effektiver als die nicht verzerrten sind. Die Seite 204 ist
die Innenwand des Mantels und die Seite 205 ist die Außen-
bzw. Umgebungsluftseite des Mantels.
Bei dieser Ausführungsform ist das Barrierematerial perme
abel für bewegliche Gase, semipermeabel zur Auswahl von
Haltegasen und im wesentlichen impermeabel für Supergase.
Der veranschaulichte Maßstab ist derjenige, der in einem
Elektronenmikroskop zu sehen wäre. Wiederum zeigen die
Pfeile die Strömung des beweglichen Gases durch den Bar
rierefilm. Bei dieser Ausführungsform besteht das Grund
material aus weichen Elastomersegmenten oder -bereichen,
während die kristallinen Segmente oder Bereiche aus hartem
kristallinem Material bestehen.
Wie für den Fachmann ersichtlich ist, können die erfindungs
gemäßen Erzeugnisse bei einer großen Vielzahl von Produkten
verwendet werden, obwohl die Erfindung im Beispielsfall auf Schuhe
gerichtet war. Beispielsweise könnten die
erfindungsgemäßen Erzeugnisse in Kopfschutzvorrichtungen wie
Helmen für den Sport, das Militär, das Baugewerbe, die Indu
strie, das Motorradfahren, Fahrräder und für andere Helme
verwendet werden; in Sätteln und Sitzpolsterungen und
-dämpfungselementen; in Handschuhen oder Schutzvorrichtun
gen; in Dichtungen für Türen, Fenster, Flugzeuge, Raumfahr
zeuge, in gewerblichen und Ölfelddichtungen; Matratzen und
Kissen; Verpackungserzeugnissen; Schwimmvorrichtungen ver
schiedener Arten; Haltern und Handgriffen für Tennisschlä
ger, Bohrhämmer, Leistungssägen; schlagdämpfenden oder
schlagerzeugenden Vorrichtungen verschiedener Arten; und
beliebige der verschiedenen Vorrichtungen oder Anwendungen,
die sich für den Fachmann ergeben, der mit Energie absorbie
renden und Energie zurückführenden Vorrichtungen und mit
Dämpfungs- und elastischen Vorrichtungen vertraut ist.
Zusammengefaßt bezieht sich die Erfindung somit auf ein
Erzeugnis in der Form einer Dämpfungsvorrichtung, die aus
einem thermoplastischen Film hergestellt ist, der kristalli
nes Material enthält, das auf einen relativ hohen Druck auf
geblasen ist und zur Zeit der Herstellung verschlossen bzw.
abgedichtet und versiegelt wird. Das Erzeugnis hält den
inneren Aufblasdruck während langer Zeiträume bei, indem durch
Diffusionspumpen ein Selbstaufblasen auftritt,
bei dem das bewegliche Gas die Gasbestand
teile von Luft außer Stickstoff sind. Bei verbesserten und
neuartigen Dämpfungsvorrichtungen gemäß der Erfindung werden
neuartige Materialien für den Film des Hüllmantels verwen
det, zur wahlweisen Einstellung der Diffusionspumprate,
wodurch eine größere Breitenflexibilität und eine größere
Konstruktionsgenauigkeit der neuartigen Dämpfungsvorrichtung
erzielt werden und auf diese Weise die Funktion verbessert
und die Kosten derartiger Vorrichtungen herabgesetzt werden,
bei Ausschalten einiger der Nachteile bekannter Erzeugnisse.
Es ist auf diese Weise möglich, bestimmte Arten der neuen
Vorrichtungen auf Dauer aufzublasen, wobei leicht verfügbare
Gase wie Stickstoff oder Luft verwendet werden, wobei in
diesem Fall Stickstoff das Halte- bzw. eingeschlossene Gas
bildet.
Claims (48)
1. Lasttragende, gasdruckbeaufschlagte Dämpfungsvorrichtung,
umfassend
- - einen Mantel aus filmartigem Material, der wenigstens eine geschlossene Kammer umgibt;
- - wobei das filmartige Material aus Kunststoff, polar und elastomer ist und durch die Fähigkeit gekennzeichnet ist, daß es eine Auswärtsdiffusion von Gasen mit relativ großen Moleküldurchmessern aus der geschlosse nen Kammer verhindert, um die Dämpfungsvorrichtung wenigstens teilweise auf Überdruck zu halten und gleichzeitig eine Diffusion eines Gases der Umgebungs luft mit relativ kleinem Moleküldurchmesser ins Innere der geschlossenen Kammer zum Zweck einer weiteren Druckerhöhung zu gestatten;
- - wobei das filmartige Material zusätzliche Einlagerungen oder wenigstens eine Lage aus kristallinem Material aufweist, die einen zusätzlichen Anteil der Diffusions wege blockieren bzw. blockiert und somit auch Stick stoff an der Auswärtsdiffusion hindern bzw. hindert, und
- - sich der Innendruck der geschlossenen Kammer aus der Summe der Partialdrücke der zurückgehaltenen Gase und der durch den Mantel diffundierenden Gase zusammen setzt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gas in der Kammer wenigstens ein Supergas enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das kristalline Material ein faseriges Material ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das kristalline Material (32) ein kristallines Plätt
chenmaterial ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das filmartige Material ein elastomeres
Polyurethanpolymerisat ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung ein Teil einer
Fußbekleidung ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dämpfungsvorrichtung ein Absatzbasis- oder Unterlegteil (10,
12, 14, 50, 90) ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Dämpfungsvorrichtung ein sich über die gesamte Länge er
streckendes Sohlenteil (100, 125, 150) ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung eine Länge
aufweist, die geringer als die Länge des Fußbekleidungs
erzeugnisses ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das kristalline Material ein
stark kristallines Gaze- oder Gewebematerial ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung wenigstens
teilweise schaumgekapselt ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die geschlossene Kammer aus wenigstens
zwei Lagen von Filmmaterial (78, 79, 80) gebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das kristalline Material ein Metall oder
eine Metallegierung ist in Form von Filamenten, Puder,
Plättchen, Stoff oder Tuch, Kügelchen oder Mikrokügelchen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß das kristalline Material ein
steppstichgenähtes Material ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß der Mantel (50) aus einer Anzahl von
getrennt abgedichteten Kammern (61 bis 66) besteht.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß der Mantel aus wenigstens zwei mitein
ander verbundenen Kammern besteht.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß der Mantel wenigstens eine periphere Naht
enthält.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eine Seite des Filmmaterials
mit einer Lage aus kristallinem Material versehen ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lage eine dünne Metallage ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß das kristalline Material ein kristallines
Polymermaterial ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, daß das filmartige Material eine Mischung aus
Polymermaterialien ist, von denen wenigstens eines ein
kristallines Material ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die kristallinen Eigenschaften durch ein
Polyethylenterephtalat-Polymermaterial vorgesehen sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß das filmartige Material wenigstens
teilweise aus einem thermoplastischen Elastomer besteht.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, daß das filmartige Material wenigstens
teilweise aus einem thermoplastischen Polyesterelastomer
besteht.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß das bewegliche Gas wenigstens einen
Gasbestandteil von Luft enthält, der nicht Stickstoffgas ist.
26. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die harten kristallinen Einlagerungen
oder Lage aus kristallinem Material so verzerrt sind, daß sie
die aktivierten Diffusionseigenschaften des Barrierematerials
verstärken.
27. Verfahren zur Herstellung einer lasttragenden, gasdruckbeauf
schlagten und elastischen Dämpfungsvorrichtung, aufweisend
die Schritte, daß
- - ein Mantel aus filmartigem Material vorgesehen wird, der wenigstens eine geschlossene Kammer umgibt,
- - wobei das filmartige Material aus Kunststoff, polar und elastomer ist und durch die Fähigkeit gekennzeichnet ist, daß es eine Auswärtsdiffusion von Gasen mit relativ großen Moleküldurchmessern aus der geschlosse nen Kammer verhindert, um die Dämpfungsvorrichtung wenigstens teilweise auf Überdruck zu halten und gleichzeitig eine Diffusion eines Gases der Umgebungs luft mit relativ kleinem Moleküldurchmesser ins Innere der geschlossenen Kammer zum Zweck einer weiteren Druckerhöhung zu gestatten;
- - wobei das filmartige Material zusätzliche Einlagerungen oder wenigstens eine Lage aus kristallinem Material aufweist, die einen zusätzlichen Anteil der Diffusions wege blockieren bzw. blockiert und somit auch Stick stoff an der Auswärtsdiffusion hindern bzw. hindert,
- - am Anfang die Kammer auf einen vorbestimmten Druck durch wenigstens ein Gas mit relativ großem Molekül durchmesser und/oder Stickstoff druckbeaufschlagt wird,
- - die Kammer verschlossen wird, so daß sie das eine Gas enthält, und
- - die verschlossene Kammer der Umgebungsluft ausgesetzt wird, wodurch ein bewegliches Gas aus der Umgebungsluft in den verschlossenen Mantel diffundiert, und
- - sich der Innendruck der geschlossenen Kammer aus der Summe der Partialdrücke der zurückgehaltenen Gase und der durch den Mantel diffundierenden Gase zusammen setzt.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gas in der Kammer ein Supergas umfaßt.
29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet,
daß der Mantel aus einem flachen lagenartigen Material
vorgesehen wird.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch
gekennzeichnet, daß der Mantel durch Blasformen, Spritzgie
ßen, Sturz-/Eintauchgießen, Vakuumformen, Rotationsformen,
Spritzpressen oder Druckformen oder durch eine Kombination
dieser Verfahren gebildet wird.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch
gekennzeichnet, daß der Mantel aus einem thermoplastischen
Material gebildet wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch
gekennzeichnet, daß der Mantel aus einem wärmehärtenden
Material gebildet wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 32, dadurch
gekennzeichnet, daß der Mantel durch Zusammenschweißen des
filmartigen Materials gebildet wird, wobei die Innenflächen
des filmartigen Materials vor dem Schweißen mit einem
Grundiermittel behandelt werden.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 33, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung an einem
Fußbekleidungsartikel angebracht wird.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 34, dadurch
gekennzeichnet, daß das bewegliche Gas wenigstens einen
Gasbestandteil von Luft enthält, der nicht Stickstoffgas ist.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 35, dadurch
gekennzeichnet, daß am Anfang der Druck in der Kammer auf
einen Druck oberhalb des Atmosphärendrucks gebracht wird.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 36, dadurch
gekennzeichnet, daß als kristallines Material ein faseriges
Material verwendet wird.
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß das
faserige Material ein Steppstichmaterial ist.
39. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß das
kristalline Material ein kristallines Plättchenmaterial ist.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 39, dadurch
gekennzeichnet, daß das kristalline Material ein stark
kristallines Gaze- oder Gewebematerial ist.
41. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 40, dadurch
gekennzeichnet, daß das kristalline Material ein Metall oder
eine Metallegierung in einer Form ausgewählt aus der Gruppe
ist, die aus Filamenten, Pulver, Plättchen, Stoff oder Tuch,
Kügelchen und Mikrokügelchen besteht.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 41, dadurch
gekennzeichnet, daß der Mantel eine Anzahl separater Kammern
umfaßt und jede der Kammern druckbeaufschlagt und anschlie
ßend verschlossen wird.
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 41, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eine Seite des Filmmaterials
mit einer Lage aus kristallinem Material verbunden ist.
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß das
kristalline Material eine dünne Metallage ist.
45. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß das
kristalline Material ein kristallines Polymermaterial ist.
46. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 45, dadurch
gekennzeichnet, daß das filmartige Material eine Mischung von
Polymermaterialien ist, von denen wenigstens eines ein
kristallines Material ist.
47. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 46, dadurch
gekennzeichnet, daß die kristallinen Eigenschaften durch ein
Polyethylentherephtalat-Polymermaterial vorgesehen werden.
48. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 47, dadurch
gekennzeichnet, daß das filmartige Material ein Polyurethan
material ist.
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