CN1064826C

CN1064826C - 非金属安全鞋衬板制法

Info

Publication number: CN1064826C
Application number: CN 95116687
Authority: CN
Inventors: 王家锦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 2001-04-25
Anticipated expiration: 2015-08-24
Also published as: CN1143482A

Abstract

本发明涉及一种非金属安全鞋衬板制法，其主要是将一种具有绝缘性的高强度非金属衬板，分别置设于安全鞋的头部与底部内，藉以防止重物撞击及地上异物的贯穿伤害，构成一质轻舒适且保护周全的安全鞋，而该衬板是将数种纤维经由织板工程、静置、结构设计、积层、入模、硬化成型、开模、粗磨等程序制成。

Description

非金属安全鞋衬板制法

本发明涉及一种非金属安全鞋衬板制法，尤指一种涉及鞋的部件，该安全鞋的头部与底部内，各套设一层高强度且具绝缘性的非金属衬板，使安全鞋除了安全性以外，同时具有质轻与穿着舒适等优异特性。

随着经济的起飞，制造业、营造业亦蓬勃发展，而如何避免工作人员于工作场所中受到伤害，已经是业者与劳工共同关心与重视的问题，因此安全帽、安全衣及安全鞋等保护装备的设计使用一应俱全；然这些安全装备设计皆首重安全考虑，而穿着时的舒适感及方便性往往被忽视，当整套笨重的安全装备套着于工作人员身上时，不仅穿着舒适感相当不良，并且对活动的灵活性与方便性皆大打折扣，少数人甚至甘冒危险也不愿穿着笨重的安全装备，因此现有安全保护装备实有加以改良的必要。

就现有安全鞋结构而言，其多以金属片成型包覆于安全鞋鞋头内，当重物掉下撞击或踢到物品时，藉以避免脚部受伤，此外，部份业者基于增加安全鞋保护性的考虑，在鞋垫内加垫一层金属片，以防止异物穿入，达到保护脚部的目的。

然由于现有以金属形态制成安全鞋的结构设计不尽完善，故在穿着使用上衍生下述缺点：

1．安全鞋以金属片为保护层，使鞋体的重量相当重，造成行走上的莫大不便，又由于安全鞋重量分布不平均，使重心不稳而造成行动迟缓与工作不顺畅，而长时间的穿着更会造成脚部病变。

2．现有安全鞋的保护层是为定型且不具柔软性的金属片，不仅造成穿着行动不便，当重物撞击金属片时，金属片的接缝处容易裂开而无法继续穿着使用，又若撞击力量大到使金属片变形时，金属片便卡夹脚掌前部，不仅不易将安全鞋退出脱掉，而造成穿着者脚部的伤害，甚至因延误医疗时间而使伤者受到第二次伤害。

3．一般鞋体在经常穿着使用后，在鞋面、鞋底及各接合处便会有裂缝产生，更因而容易因受潮而渗湿，使鞋体内的金属片有导电的虞虑，而具相当高的危险。

4．以金属片压制成鞋头或鞋底内的保护层，其金属片的压制成型手续极为繁杂困难，而且压制的损耗不良率相当高，造成制造成本增加，对制造者与消费者而言皆相当不便。

因此，为改善上述现有以金属片包覆于鞋头的安全鞋各项缺点，本发明的主要目的在于：提供一种非金属安全鞋衬板制法，其具有质轻舒适且安全性高的特性，主要是在安全鞋鞋头及鞋底内套设一种具有绝缘性的高强度非金属衬板，而可防止重物撞击或地上异物贯穿，并达到质轻穿着舒适的安全鞋，以供产业利用。

本发明的另一目的在于：提供一种非金属安全鞋衬板制法，是藉由非金属衬板成型加工容易且耗损率低等诸多特性，大幅降低制造成本，提升业者市场竞争力，并进而造福广大的消费使用。

为达到上述目的，本发明提供一种非金属安全鞋衬板制法，其主要是在安全鞋体的鞋面与内里间及鞋垫与鞋底间垫设一保护层而构成，其特征在于：

于鞋的头部及底部分别衬有鞋头衬板及鞋垫衬板，而该鞋头衬板下缘端面向内延伸弯底板，且衬板都是由非金属的复合材料制成，该复合材料是由纤维与树脂预浸混合，经织板工程、静置、结构设计、积层、入模、硬化成型、开模、粗磨等程序制成，其中

(1)织板工程：是先将纤维与树脂，及甲基乙基酮(M．E．K)予以预浸混合，使树脂能均匀的分布在纤维上，

(2)静置：将前述的预浸材，置于室温下，使甲基乙基酮(M．E．K)自然挥发，

(3)结构设计：将前述处理后的各独立纤维束，予以做成必要且适当的排列组合结构，依产品特性，变化纤维排列织向，

(4)积层：将织向排列适当的纤维结构，依工作鞋头特性为数层不同织向的积层叠制处理，

(5)入模：将上述排列好的结构体，依鞋头展开面积裁成各独立小块体，左、右脚分别放入不同模具内，

(6)硬化成型：将上述入模后的材料块体，闭模加热、加压成型，

(7)开模：于成型后，取出成品毛胚，

(8)粗磨：磨除成品毛胚上的毛边及做表面光滑的处理，以成一完整成品。

所述织板工程是由50％～80％的纤维与20％～50％的树脂预浸混合。

所述织板工程的纤维，可以玻璃纤维、克维拉纤维(KEVLARFIBER)等长纤维为基材。

所述织板工程中的树脂，是以环氧树脂(EPOXY RESIN)、聚酯树脂(POLYESTER RESIN)、聚酯-醚酮(POLYESTER ETHERKETONE)简称：P．E．E．K、聚亚苯基-硫醚(POLY (PHENYLENESULFIDE))简称：P．P．S、聚醚酮(POLYETHER KETONE)简称：P．P．K等材料为预浸材。

所述的非金属安全鞋衬板制法，其特征在于：静置是在不超过45℃的室温下，将M．E．K挥发至含量2％以下。

所述积层的纤维可设由0度、+45度、-45度、90度等不同向度的纤维层。

所述积层的纤维设由七层，而以0度／+45度／-45度／90度／-45度／+45度／0度依序排列构成为佳。

所述硬化成型时，依不同使用的树脂选用不同的控制要件，以环氧树脂预浸材的加热温度为130～160℃，压力为5～20kg／cm²，时间以1～2小时为佳；若以聚酯树脂(POLYSTERRESIN)使用时，其加热温度为30～80℃，以5～20kg／cm²压力压合1～3小时；若使用聚酯-醚酮时，加热温度为300～350℃，以20～50kg／cm的压力，压合40～60秒；若以聚亚苯基-硫醚或聚醚酮等材料使用时，其所须使用的加热温度为215～230℃，压力为20～50kg／cm²，压合40～60秒为佳。

实施上述的技术构思以后，本发明具有如后的优点：

1．鞋体内主要的保护层，皆是由复合材料制成的衬板构成，而衬板的抗压变形强度在1000kg／cm²以上，且防止贯穿能力亦有40kg／cm²以上，使本发明所具有的防止贯穿能力，足够在脚部踩踏到尖锐物时不会受伤，更重要的是保护衬板是为一耐腐蚀不导电的非金属材料构成，因而具有绝佳的抗蚀性与绝缘能力，达到保护更为周全的效果。

2．本发明皆是由非金属材料制成，不仅整体重量相当轻盈，且具有柔软舒适的优异特性，可供穿着者穿着时更为舒适，具较佳的活动力，并可增加工作的方便性，进而提高工作者穿着使用的意愿。

3．本发明的保护衬板，是由平板状的复合材料压裁制成，不仅加工容易且耗损率相当低，而且鞋体组合困难度亦较现有产品容易，大幅降低制造使用成本，提高业者市场竞争力，另，本发明亦可为各种工作用途而灵活变化使用，并配合鞋体外观由使用需求而变化设计，使安全鞋的经济效益，符合消费者的使用需求。

以下结合附图进一步说明本发明的结构特征及目的。

附图简要说明：

图1为本发明较佳实施例的侧面剖视图，用以说明本发明的结构形态与构件组装结合关系。

图2为本发明较佳实施例的正面剖视图，用以辅助说明本发明的结构形态及相对关系。

图3为本发明非金属衬板制成的鞋头外观实施例图。

图4为本发明的制作流程简图。

图5为本发明的织板制作流程图。

图6为本发明的积层叠制分布图。

图7为样品试验表。

请配合参看图1、2所示，安全鞋鞋体10主要包括鞋面12、内里14、鞋垫16、鞋底18、鞋头衬板20、鞋垫衬板22及鞋后跟衬板24等构件；其中，鞋面12是由数块皮质材料件裁断车合构成，其内面设有一软质布层内里14，而两衬板20、22皆是以碳纤复合材料经压裁构成(其制造方法容后再述)，鞋头状的鞋头衬板20，对应组合叠合的考虑，其下缘端面向内延伸一弧片状的弯底板202，而鞋垫衬板22则是与鞋垫16形态相同的平板结构、鞋后跟衬板24则依脚后跟形状弧形设计。

组合时，首先是于鞋头衬板20、鞋后跟衬板24上、下表面涂布一层粘胶，并将其塞入鞋面12与内里14间，使鞋面12、鞋头衬板20与内里14贴合成一体；其次，将鞋垫衬板22靠合于鞋模底部，并将鞋面12由上向下套罩于鞋模上，使内里14下缘拉帮贴合于鞋垫衬板22周缘，而鞋头衬板20的叠合部202则套叠于鞋垫衬板22的前缘周边，最后，将鞋底18贴合于鞋体10底部；成型退模后，将一软质鞋垫16垫设于鞋体10内部底面，构成如图1、2所示的本发明较佳实施例；另一方面，其亦可将鞋面上的配件全部改以非金属材料制造，使安全鞋体具有更良好的安全绝缘性。

而为使本发明达到所称的质轻、柔软及高强度等效果，其关键性构件即是由复合材料制成的非金属鞋头衬板20及鞋垫衬板22，其材料与制法述明如下：

如图3为以非金属衬板制成的鞋头外观图，由附图不难看出其是由数层纤维堆叠而成，经由预浸处理(请同时参阅图4所示)，浸泡后进行静置使其挥发，达一定的干燥硬度时，将数层纤维依不同的织向角度堆叠以成结构设计，再依序叠制、裁剪、入模后加压加热使其硬化成型，即为成品初胚，经修饰后即成为一非金属衬板，而其各制造流程的详细内容则说明如下：

1．织板工程：如图5所示，是由50％～80％的纤维如玻璃纤维、克维拉纤维(KEVLAR FIBER)等，与20％～50％的树脂，如环氧树脂、聚酯树脂、聚酯-醚酮、聚亚苯基-硫醚、聚醚酮等予以预浸混合；其作法上先将补强的纤维3经过张力调节器31，由导纱眼32导引，并由张力微调节杆33的控制调整而进入预浸槽34中加入前述的树脂及甲基乙基酮(简称M．E．K)预先浸在一起，增加纤维和树脂的结性，而加上M．E．K是将树脂粘度调好，使树脂能均匀的分布在纤维床内；当预浸完后纤维再经过刮杆35刮除表面多余的树脂后，即由卷取滚筒36予以卷取：值得注意的是，若其中树脂含有率(R．C)太低，其强度和抗冲击能力都会下降，但若太高则太浪费原料成本；同时纤维需均匀分布不能太集中或展不开，避免降低产品强度。

2．静置：将前述已浸过树脂的纤维即预浸材，置于室温下(不高于45℃)，使M．E．K自然挥发，使其含量保持在2％以下，防止成品有空孔(VOID)产生，因空孔容易降低物品具有的特性、强度等物性。

3．结构设计：将各独立的纤维束予以做必要且适当的排列组合结构，依不同产品的物性要求，将纤维的排列角度做必要的变化排列，比如须加强弯曲强度的那一面，则增加0度向的纤维，欲耐冲击(IMPACT)则须使用格子状结构，即将不同织向的纤维如0度／+45度／-45度／90度等不同向的纤维，予以编织或做叠制处理，使具强韧性。

4．积层：依工作鞋头所须的耐冲、压、防蚀等特性，将预织好的各种不同设计角度的层层纤维编织，以本实施例而言，如图6所示依表面层40为0度向，依序将中间层401、402、403、404、405等分别为+45度／-45度／90度／-45度／+45度／等织向，再将0度向的底层406封底叠制一体，共七层设计，以设计好的织向，按序叠制成一体的结构，另针对各种不同用途的安全鞋(如登山鞋、雪鞋、化工鞋、伞兵鞋、镇暴鞋)可随时调整纤维组织的排列角度。

5．入模：将上述叠制好的结构体，先依鞋头展开面积大小裁制成独立的小块体，将裁好的小块体放入左、右脚不同的模具内，模具可为一组相同多个的设计，同时入模且左、右脚独立分开制作。

6．硬化成型：依使用不同的树脂为预浸材时，分别有不同的控制要件，以环氧树脂为预浸材时，将放好材料块体的模具予以闭模，并使模具加热达130℃～160℃的温度，加压5～20kg／cm²，使各间层接着良好密接，并且持续此加压、加热适当时间1～2小时，使树脂完全硬化；而预浸材若以聚酯树脂使用时，其加热温度为30～80℃，以5～20kgw／cm压合1～3小时；若使用聚酯-醚酮(P．E．E．K)时，加热温度为300～350℃，以20～50kg／cm²的压力，压合40～60秒；若以聚亚苯基-硫醚(P．P．S)或聚醚酮(P．E．K)等质使用时，其所须使用的加热温度为215～230℃，压力为20～50kg／cm²，压合40～60秒，使树脂完全硬化。

7．开模：当加热、加压硬化烘焙成型后，予以开模，取出成品毛胚。

8．粗磨：刚成型的成品毛胚，经验视磨削除毛边或做表面的光滑处理，使成具有弯折与鞋头相同具两底边的弯底板202的完整鞋头衬板20，即可将其置入鞋头内包覆，使达轻巧安全的目的。

又因本发明的复合材料结构设计，是针对工作鞋的特殊需求，为不同角度织向的积层叠制，再经适当的压力、温度、时间控制，使本复合材料能达1000Kg／mm以上的高耐压程度，按德国DIN标准一般机械用鞋头须耐压达600Kg／mm以上，(本发明曾以相同制程经制取由环氧树酯制成样品10个，委由在台湾的大学以材料试验机(M．T．S)作过定压试验，所得的试验表请见图7，其耐压强度已超过DIN标准，故安全性没有疑虑。

Claims

1．一种非金属安全鞋衬板制法，其主要是在安全鞋体的鞋面与内里间及鞋垫与鞋底间垫设一保护层构成，其特征在于：

于鞋的头部及底部分别衬有鞋头衬板及鞋垫衬板，而该鞋头衬板下缘端面向内延伸弯底板，且衬板皆是由非金属的复合材料制成，而该复合材料是由纤维与树脂预浸混合，经织板工程、静置、结构设计、积层、入模、硬化成型、开模、粗磨程序制成，其中：

(1)织板工程：是先将纤维与树脂，及甲基乙基酮予以预浸混合，使树脂能均匀的分布在纤维上，具良好的结合性，

(2)静置：将前述的预浸材，置于室温下，使甲基乙基酮自然挥发，

(3)结构设计：将前述处理后的各独立纤维束，予以做必要且适当的排列组合结构，依产品特性，变化纤维排列织向，

(7)开模：于成型后，取出成品毛胚，

2．根据权利要求1所述的非金属安全鞋衬板制法，其特征在于：织板工程是由50％～80％的纤维与20％～50％的树脂预浸混合。

3．根据权利要求1或2所述的非金属安全鞋衬板制法，其特征在于：织板工程的纤维，可以是玻璃纤维、克维拉纤维长纤维为基材。

4．根据权利要求1或2所述的非金属安全鞋衬板制法，其特征在于：织板工程中的树脂，是以环氧树脂、聚酯树脂、聚酯-醚酮、聚亚苯基-硫醚、聚醚酮材料为预浸材。

5．根据权利要求1所述的非金属安全鞋衬板制法，其特征在于：静置是在不超过45℃的室温下，将甲基乙基酮挥发至含量2％以下。

6．根据权利要求1所述的非金属安全鞋衬板制法，其特征在于：积层的纤维可设由0度、+45度、-45度、90度等不同向度的纤维层。

7．根据权利要求1所述的非金属安全鞋衬板制法，其特征在于：积层的纤维设由七层，而以0度／+45度／-45度／90度／-45度／+45度／0度依序排列构成。

8．根据权利要求1所述的非金属安全鞋衬板制法，其特征在于：硬化成型时，若以环氧树脂为预浸材，其加热温度为130～160℃，压力为5～20kgw／cm，时间以1～2小时。

9．根据权利要求1所述的非金属安全鞋衬板制法，其特征在于：硬化成型时，若以聚酯树脂使用时，其加热温度为30～80℃，以5～20kg／cm²压力压合1～3小时；

10．根据权利要求1所述的非金属安全鞋衬板制法，其特征在于：硬化成型时，若使用聚酯-醚酮时，加热温度为300～350℃，以20～50kg／cm²的压力，压合40～60秒；

11．根据权利要求1所述的非金属安全鞋衬板制法，其特征在于：硬化成型时，若以聚亚苯基-硫醚或聚醚酮材料使用时，其所须使用的加热温度为215～230℃，压力为20～50kg／cm，压合40～60秒。