Körper mit hoher Wärmedämmwirkung

Die Erfindung richtet sich auf einen Körper mit hoher Wärmedämmwirkung, bspw. in Form einer Schuheinlegesohle, umfassend einen flächigen, von einer Folie luftdicht umhüllten und evakuierten Kern, wobei der Querschnitt des Kerns entlang wenigstens einer Linie verjüngt ist, so dass dort seine Biegefähigkeit erhöht ist.

Evakuierte, folienumhüllte Dämmkörper, vorzugsweise mit einem flächig, insbesondere plattenförmig vorgeformten Kern, ermöglichen eine extrem gute

Wärmeisolation bei geringstem Platzbedarf. Neben Anwendungen im Bausektor wäre eine weitere, mögliche Anwendung bspw. die Dämmung von Kleidungsstücken, insbesondere in Form von Schuheinlegesohlen bei Schuhen, die vorwiegend in einem kalten Klimabereich getragen werden, z. B. Skischuhe, Wanderschuhe und Arbeitsschuhe. Die Dicke einer evakuierten Wärmedämmplatte kann zwischen 2 und

6 mm betragen. Die Wärmeleitfähigkeit einer evakuierten Dämmplatte liegt in einem

Bereich zwischen 0,003 W/mK und 0,01 W/mK, typischerweise bei etwa 0,005

W/mK. Beispielsweise würde die Isolationswirkung einer 3 mm dicken evakuierten

Sohlendämmung einer konventionellen Wärmedämmung mit einer Stärke um 30 mm entsprechen, wenn für diese eine Wärmeleitfähigkeit von 0,05 W/mK angesetzt wird.

Mit einer solchen, vakuumgedämmten Sohleneinlage würden sich demnach die Wärmeverluste des Fußes gegenüber einer konventionellen Einlage wesentlich verringern. Dies könnte zu einer wesentlich höheren und angenehmeren Temperatur des Fußes führen, und der Tragekomfort des Schuhs würde sich damit erheblich verbessern, insbesondere unter kalten Klimabedingungen.

Ein Problem dabei ist jedoch, dass sich Schuhe und Stiefel beim Gehen ständig bewegen und verformen. Eine Sonderstellung hierbei nehmen Skischuhe mit einer festen Außenschale ein; diese haben meist ausschließlich definierte Gelenkstellen, wo eine Bewegung möglich ist, sind ansonsten jedoch starr. Einen solchen Skischuh offenbart die DE 43 03 969 B4. Dieser besteht aus einer festen Außenschale und einem Innenschuh aus flexiblen, vakuumdicht ausgebildeten und mit einem Ventil versehenen Flachkissen, in denen eine Vielzahl von relativ zueinander beweglichen

Füllkörpern vorgesehen ist. Bei diesen Füllkörpern handelt es sich jedoch nicht um vorgeformte, plattenförmige oder zumindest flächige Kerne, sondern um schüttfähige Körner nach Art eines Granulats. Außerdem sind diese Flachkissen nicht prall gefüllt, damit das Granulat in belüftetem Zustand formbar ist, und sie werden erst nach dem Anprobieren des Schuhs evakuiert, um die dabei entstandene, von dem Granulat angenommene Form des Innenschuhs zu fixieren. Da der Innenschuh überdies mehrteilig ausgebildet ist, wobei jeweils ein Teil des Innenschuhs an einem starren Teil der Außenschale anliegt, müssen sich die Flachkissen nach ihrem Fixieren nicht mehr bewegen. An den beweglichen Bereichen des Schuhs werden dagegen anstelle von evakuierbaren Flachkissen flexible und leicht verformbare Schaumteile eingesetzt. Diese haben jedoch nur einen geringen, wärmedämmenden Effekt. Auch ist diese Technik nicht auf andere Schuhe ohne eine starre Außenschale übertragbar, weil der einmal fixierte Innenschuh nicht mehr beweglich ist und sich somit der bspw. beim Gehen ständig ändernden Form eines (Leder-) Schuhs nicht anpassen kann.

Andererseits könnte eine Vakuumdämmung, z. B. in Form einer Schuheinlage, bestehend aus einem offenporigen Kernmaterial und einer umhüllenden, luftdichten Folie, die Wärmedämmung des Fußes in jedem beliebigen Schuh verbessern, insbesondere bei kalten Umgebungsbedingungen, wenn es gelänge, das Füllmaterial trotz des evakuierten Zustands beweglich zu gestalten. Problematisch ist dabei außerdem die ständige Beanspruchung der vakuumdichten Umhüllungsfolie während der Benutzung. Insbesondere wären dadurch Knickstellen, an denen die Einlagefläche ständig in einem kleinen Winkel hin und her gebogen würde, besonders gefährdet. Sobald diese Umhüllung auch nur einen minimalen Riß oder eine sonstige, undichte Stelle erhält, kann sie das innere Vakuum nicht mehr aufrechterhalten, und damit wäre auch die ehemals gute Wärmedämmwirkung zerstört.

Auch bei anderen Anwendungen von Vakuumdämmplatten kann es zu Problemen mit Knickstellen kommen. Z. B. können bei der Herstellung von Vakuumdämmplatten, welche zu Zylindern geformt werden sollen, auf der später innen liegenden Seite parallel verlaufende Nuten in die Kernplatte eingefräst werden. Nach dem Umhüllen und Evakuieren der Platte zieht der äußere Luftdruck die

Umhüllungsfolie in diese Nuten hinein, so dass sich die Folienfläche verkürzt und die Vakuumdämmplatte sich in Richtung der mit Nuten versehenen Seite biegt. Allerdings treten dort, wo die Nuten auf den Rand der Dämmplatte auftreffen, Undefinierte Faltungen der Folie auf, welche die Folie sehr strapazieren und leicht zu Undichtigkeiten der Folien führen können. Dabei ist diese Problematik sogar noch weniger problematisch als bspw. bei Schuheinlegesohlen, welche bei jedem Schritt verformt, sozusagen durchgewalkt, werden.

Aus diesen Nachteilen des beschriebenen Standes der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, flächige, vorzugsweise plattenförmige

Vakuumdämmkörper, insbesondere mit einem vorgeformten Kern, an potentiellen

Knick- oder Biegestellen so zu verbessern, dass dort trotz der mechanischen

Belastung der Folie durch Faltungen und Zugkräfte die hohe Dichtigkeit der

Barrierefolie erhalten bleibt und Fehlstellen und Leckagen an den beanspruchten Stellen vermieden werden.

Die Lösung dieses Problems gelingt dadurch, dass bei einem gattungsgemäßen Körper mit hoher Wärmedämmwirkung wenigstens entlang des gesamten, verjüngten Kernbereichs zwischen dem Kern und der luftdichten Umhüllungsfolie eine zusätzliche Innenfolie eingelegt ist, die mit der äußeren Umhüllungsfolie versiegelt ist.

Erfindungsgemäße Vakuumdämmplatten können in der Weise hergestellt werden, dass aus einer dünnen Kernplatte entsprechende Formen ausgestanzt oder ausgeschnitten werden.

Die Vakuumdämmung enthält einen plattenförmigen, vorzugsweise vorgeformten Kern, insbesondere aus gepresstem, pyrogenen Kieselsäurepulver und ist mit einer äußeren Hochbarrierefolie vakuumdicht verpackt. Die äußere Hochbarrierefolie selbst besteht üblicherweise aus mehreren einzelnen Folienschichten, z. B. aus einer Polyesterlage und einer Polyethylenlage, wobei einzelne Schichten zusätzlich mit einer metallischen Schicht bedampft sind, um eine hohe Diffusionssperre gegen das Eindringen von Gasen und Wasserdampf zu erreichen.

An den exponierten Knickstellen wird eine zusätzliche Folie innerhalb der äußeren Umhüllungsfolie eingelegt und diese zusätzliche Folie mit der Umhüllungsfolie versiegelt wird, ergibt sich an diesen kritischen Stellen ein größerer Querschnitt und damit eine höhere, mechanische Belastbarkeit der aneinanderliegenden Folien. Durch die Verbindung können die beiden Folien nicht gegeneinander verrutschen. Die Festigkeit der Folienschichten erhöht sich, während ihre Elastizität gesenkt wird und daher bspw. eine Durchwölbung evtl. kleiner ausfällt als bei einer einlagigen Hülle.

Die Zusatzfolie besteht vorzugsweise ebenfalls aus einer Hochbarrierefolie mit wenigstens einer Siegelschicht. Dadurch ergibt sich eine doppelte Lage von Hochbarrierenfolien, und die Gefahr des Undichtwertens ist mindestens etwa auf die Hälfte vermindert.

Dabei wird eine vorzugsweise metallisch bedampfte Hochbarrierefolie (jeweils) unter und/oder über die so vorbereitete Kernplatte gelegt. Vorzugsweise wird die Zusatzfolie in Form einer Banderole um den Plattenkern gelegt. Die Siegelschicht der Zusatzfolie ist dabei nach außen gerichtet, so dass sie mit der Siegelschicht der Hüllfolie in Kontakt tritt.

Mit einer Siegelvorrichtung, die der äußeren Form der Einlage angepasst ist, werden die beiden Folien an den Rändern der Dämmplatte versiegelt, wobei ein kleiner, gerader Bereich von wenigen Zentimeter unversiegelt und damit offen bleibt. Der mit der Hochbarrierefolie umhüllte Kern wird in eine Vakuumkammer gelegt und evakuiert. Am Ende des Evakuierungsvorgangs sollte der Gasdruck in der Dämmplatte unter 10 mbar liegen. Anschließend wird in der Vakuumkammer der noch offengelassene Bereich der Umhüllung, über den die Evakuierung erfolgte, mit Hilfe einer Siegelvorrichtung verschlossen. Nach dem Belüften der Vakuumkammer werden gegebenenfalls die Ränder der evakuierten Wärmedämmplatte auf die richtige Breite und Form nachgeschnitten. Die versiegelten Randlaschen können dann noch um einen Winkel von 90° gebogen werden oder gar auf die Unterseite um 180° herumgebogen werden.

Nach der Entnahme aus der Vakuumkammer drückt der äußere Luftdruck die beiden Siegelschichten der Hüllfolie und Zusatzfolie flächig aufeinander, so dass beide durch eine äußere thermische Einwirkung verklebt werden können.

Die so gefertigte evakuierte Wärmedämmplatte ist prinzipiell schon für den Einsatz in Schuhen, nicht nur in Skischuhen, geeignet. Während bisher in Schuhen, in denen, im Gegensatz z. B. zu den starren Skischuhen, die Sohlenfläche in einem gewissen Winkel hin- und herbewegt, also leicht geknickt wird, es oft zu einer Beschädigung der Umhüllungsfolie kommt, ist die Hülle der erfindungsgemäßen Wärmedämmplatte derart ausgeführt, dass eine Biegebeanspruchung an Knickstellen der Platte zu wesentlich geringeren Ausfallraten, d. h. Belüftung der Platte, führt.

Indem an einer Knickstelle das Material der Dämmplatte ganz oder teilweise ausgespart wird, können sich die auf der Ober- und der Unterseite der Kernplatte liegenden Folienabschnitte berühren und können an den Berührungsbereichen miteinander versiegelt werden.

Entsprechende Aussparungen oder Ausschnitte können querschnittlich abgerundete Kanten aufweisen, damit die Folie(n) nicht an scharfen Kanten verletzt werden können. Ggf. kann der Querschnitt - insbesondere bei nicht durchgehenden Ausnehmungen - möglichst knickfrei gestaltet werden, bspw. entlang eines Abschnittes einer Kosinuskurve oder entlang eines Abschnittes einer sin ² -Kurve, so dass sich Bereiche mit einer konvexen Wölbung zu beiden Seiten eines konkav gewölbten Bereichs am Grund der Nut anschließen und auch ohne Knick in die angrenzenden, ebenen Oberflächenbereiche der Kernplatte übergehen. Im Bereich von die Kernplatte vollständig durchsetzender Ausschnitte könnte der daran entlang laufende Abschnitt des Plattenrandes bspw. einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt haben.

Zur Verstärkung kann eine Zusatzfolie dabei aber sowohl über einer solchen Aussparung als auch über den angrenzenden Teilen der Platte platziert werden. Dies kann in der Form einer Banderole geschehen, die in diesem Fall beidseitig mit einer Siegelschicht ausgestattet ist, bzw. durchgehend aus einem siegelfähigen Material wie Polyethylen besteht. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Vorgehensweise ist,

dass die beiden an die Knickstelle angrenzenden Teile der Platte durch die Banderole aneinander fixiert sind und dadurch besser verarbeitet werden können. In der Aussparung berühren sich die einander gegenüberliegenden Teile der Banderole. Da vorzugsweise die innere Seite der Banderole auch mit einem siegelfähigen Medium ausgestattet ist, verkleben bei der thermischen Behandlung auch diese Schichten miteinander. Erstreckt sich eine solche, durchgehende Aussparung über die gesamte Breite einer Kernplatte, so wird nicht nur die Kernplatte volsltändig geteilt, sondern es können für derartige, getrennte Plattenteile auch getrennt evakuierte Bereiche entstehen, welche nicht miteinander kommunizieren. Eine mögliche Belüftung des einen Teils beeinflußt dann nicht mehr den Unterdruck in dem anderen Teil jenseits der Knickstelle.

In bevorzugter Weise besteht die Hochbarrierefolie für die Banderole aus einem aus mehreren metallisierten Schichten aufgebauten Laminat. Im Gegensatz zu einer Aluminiumverbundfolie bildet die Banderole aus metallisierter Hochbarrierefolie und/oder aus einer siegelbaren Polyolefinfolie dann keine Wärmebrücken am Rand.

Die Einschnitte können im Rahmen der Erfindung ggf. auch nur so weit geführt werden, dass eine Verbindung zwischen den beiden Plattenteilen erhalten bleibt. Dies hat bspw. bei Schuhsohlen den Vorteil, dass die beiden Schuhsohlenteile während der Verarbeitung miteinander verbunden bleiben und dadurch die Produktion vereinfacht wird.

Die Breite eines Einschnittes beträgt dabei beispielsweise zwischen 2 mm und 10 mm, bevorzugt von 3 mm bis 5 mm. Es kann ein Steg in der Mitte belassen werden oder es können zwei Stege mit drei Einschnitten kombiniert werden. Wichtig dabei ist, dass ein Einschnitt mit einer Mindestlänge von etwa 3 mm bis 5 mm jeweils außen liegen sollte. Bei der Lage der beiden Stege sollte darauf geachtet werden, dass sie mindestens etwa 3 mm bis 5 mm vom Rand entfernt liegen und der Einschnitt zwischen den beiden Stegen mindestens 5 mm groß ist, bevorzugt mindestens 10 mm.

Die an den Einschnitten aneinander liegenden Hüllfolien werden unter Hitzeeinwirkung, z. B. mit einer Siegeleinrichtung, miteinander versiegelt. Dies kann

vor dem Evakuieren erfolgen, wobei beim späteren Evakuieren die Luft aus dem der Absaugöffnung gegenüberliegenden Teil der folienumhüllte Vakuumdämmplatte über den oder die Stege zu der öffnung gelangt. Eine Versiegelung der Folien in den Einschnitten nach dem Evakuierungsvorgang außerhalb der Vakuumkammer ist jedoch ebenfalls möglich.

überraschenderweise wurde gefunden, dass mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren die Anzahl der Durchbiegungen und/oder Knickungen wesentlich erhöht werden kann, bevor ein Belüften der Einlage eintritt. Erst damit kann die notwendige Lebensdauer der evakuierten Wärmedämmplatten erreicht werden, so dass sie vom Träger über viele Jahre hinweg mit hohem Tragekomfort genutzt werden können.

Bei erfindungsgemäß ausgestalteten Schuhinnensohlen bzw. Schuheinlegesohlen lassen sich über die gesamte Platte verteilt mehrere quer zu deren Längsrichtung verlaufende Knickstellen anordnen; vorzugsweise konzentrieren sich derartige Knickbereiche jedoch besonders im Bereich des Fußballens; auch an der Ferse können mehrere solche Knickbereiche vorgesehen sein.

Neben vakuumgedämmten Sohleneinlagen findet die Erfindung auch für Bekleidungsteile Verwendung wie auch in anderen Fällen, bei denen Vakuumdämmplatten gebogen oder geknickt werden. Gerade bei Gegenständen bzw. Objekten mit ständigen, dynamischen Verformungen wie bspw. Kleidungsstücken aller Art wird durch die Erfindung der Einsatz von Vakuumdämmplatten oder -körpern erst ermöglicht.

Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Schuheinlegesohle;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Fig. 1 entlang der Linie Il - II; sowie

Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Objekt handelt es sich um eine evakuierte Schuheinlegesohle 1 , die - bei minimaler Dicke - einen besonders hohen

Wärmedämmwert hat. Die Sohle 1 hat einen harten, plattenförmigen Kern 2, etwa mit dem Umriß 3 der späteren Einlegesohle 1. Diese Kernplatte 1 ist eingeschweißt zwischen zwei luftdichten Folien 4, so dass sie evakuiert werden kann. Die

Verschweißungsnaht befindet sich in einer am Umfang 3 der Kernplatte 2 entlang laufenden Lasche 5.

Damit die Sohle 1 ausreichend flexibel wird, um auch in normalen Straßenschuhen, Stiefeln, etc. verwendet werden zu können, ist bspw. im Ballenbereich 6 eine Knickstelle 7 vorgesehen (Schnittlinie H-Il in Fig. 1). Dort hat die Kernplatte 1 zwei seitliche Ausstanzungen 8. Diese Ausstanzungen 8 reichen vom Umfangsrand der Sohle 1 etwa 5 bis 15 mm in die Kernplatte 2 der Sohle 1 hinein, und zwar in Richtung zu der jeweils gegenüberliegenden Ausstanzung 8. Die beiden Ausstanzungen 8 werden jeweils an ihrem Grund durch eine konkave Kreislinie, vorzugsweise einen Halbkreis, begrenzt. Vorzugsweise geht diese konkave Kreislinie an ihren beiden Enden über in je eine konvexe Kreislinie und über diese schließlich in den Umfang 3 der Kernplatte 2.

Damit die Umhüllungsfolien 4 an der Knickstelle 7 nicht reißt, ist an ihrer Innenseite (der Kernplatte zugewandt) eine Banderole 9 eingelegt. Diese besteht aus einem Streifen, der eine Breite von etwa 10 bis 30 mm hat. Die beiden stirnseitigen Enden der Banderole 9 sind miteinander verbunden zu einem endlosen Band, und zwar so, dass das Band zwei voneinander getrennte Oberflächen aufweist. Die Umfangslänge dieses endlosen Bandes entspricht der doppelten Breite der (ursprünglichen, d.h. nicht durch die Ausstanzungen 8 verjüngten) Kernplatte 2 an der Knickstelle 7 zuzüglich der doppelten Stärke der Kernplatte 2. Die Banderole 9 wird vor dem Einschweißen in die Umhüllungsfolie 4 an der (linienförmigen) Knickstelle 7 platziert, wie in Fig. 1 angedeutet, derart, dass sie sich etwa symmetrisch zu der Knicklinie 7 erstreckt.

Diese Banderole 9 besteht in der dargestellten Ausführungsforrn aus 2 Schichten: Die eigentliche Banderolenfolie 10 einerseits, bspw. aus Polyolefin, sowie an deren Außenseite eine Klebeschicht 11 , bspw. aus Polyethylen, andererseits.

Die äußere Umhüllungsfolie 4 hat ebenfalls 2 Schichten: Außen die metallisierte Hochbarrierefolie 12, an deren Innenseite sich dagegen eine klebende Schicht 13 befindet, bspw. aus Polyethylen.

Vor oder nach dem Verschweißen der beiden äußeren Umhüllungsfolien 4 an der rundumlaufenden Lasche 5 kann die gesamte Sohle 1 bspw. in einem Ofen erhitzt werden, so dass die beiden Klebeschichten 11 , 13 der innen liegenden

Banderolenfolie 10 einerseits und der äußeren, umhüllenden Hochbarrierefolie 12 andererseits flächig miteinander verkleben (verschweißen). Dadurch können sich im

Bereich des Ballens 6 die beiden Folien 4, 9 bzw. 10, 12 nicht mehr gegeneinander verschieben, sonder versteifen sich gegenseitig.

Wird die Sohle 1 in einem Schuh verwendet und beim Gehen bewegt, so definieren die beiden Ausstanzungen 8 zwischen sich die Knicklinie 7, und eben an dieser Knicklinie 7 ist die Umhüllungsfolie 4 durch die Banderole 9 geschützt.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Diese unterscheidet sich von der vorangehenden jedoch nur dadurch, dass hier anstelle zweier stumpf endender Ausstanzungen 8 eine komplette Trennung der Kernplatte 1 ¹ in zwei Teile 14, 15 stattgefunden hat, mit einem Spalt 16 dazwischen. Im Bereich der Knicklinie T existiert daher überhaupt kein Kern, der verformt werden müßte. Stattdessen liegen dort vier reine Folienlagen - zwei Lagen 10 der Banderole 9 sowie zwei Lagen 12 der Umhüllungsfolie 4 aneinander. Natürlich besteht jede Fclienlage 4, 9 tatsächlich aus mehreren Schichten, nämlich der eigenden Folie 10, 12, sowie jeweils aus einer oder zwei klebenden Schichten 11 , 13. Wenn hierbei für die Banderolenfolie 9 ein dreischichtiger Aufbau gewählt wird - mit je einer Klebeschicht an beiden Seiten - so werden alle Folienlagen 4, 9 in diesem Bereich großflächig miteinander verbunden, d.h. verklebt bzw. verschweißt, und es gibt sich trotz des an dieser Stelle fehlenden Kerns eine hohe Steifigkeit und Stabilität.