JP2003052409A - 長繊維強化熱可塑性樹脂からなる安全靴先芯及びその製造方法 - Google Patents
長繊維強化熱可塑性樹脂からなる安全靴先芯及びその製造方法Info
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- B29L2031/50—Footwear, e.g. shoes or parts thereof
Abstract
(57)【要約】
【課題】 成形品の強度のバラツキや外観不良を生ずる
ことがなく、軽量、均質でしかも高強度の安全靴先芯、
それを高歩留りで生産性良く製造できる方法を提供す
る。 【解決手段】 長繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレット材
を擬似先芯成形型１１ａ内に入れ、これを加熱下に圧縮
することにより擬似先芯１を一次成形し、得られた擬似
先芯を安全靴先芯成形型１１ｂ内に配し、加熱・加圧し
て安全靴先芯を圧縮成形することを特徴とする安全靴先
芯の製造方法が提供される。この方法より、長繊維強化
熱可塑性樹脂からなり、本体部に対するスカート部の強
化繊維含有率が７０〜１００％であることを特徴とする
安全靴先芯が得られる。
ことがなく、軽量、均質でしかも高強度の安全靴先芯、
それを高歩留りで生産性良く製造できる方法を提供す
る。 【解決手段】 長繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレット材
を擬似先芯成形型１１ａ内に入れ、これを加熱下に圧縮
することにより擬似先芯１を一次成形し、得られた擬似
先芯を安全靴先芯成形型１１ｂ内に配し、加熱・加圧し
て安全靴先芯を圧縮成形することを特徴とする安全靴先
芯の製造方法が提供される。この方法より、長繊維強化
熱可塑性樹脂からなり、本体部に対するスカート部の強
化繊維含有率が７０〜１００％であることを特徴とする
安全靴先芯が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、靴、ブーツなどに
適用して靴先を構造的に補強し、靴の安全性を高める安
全靴先芯及びその製造方法に関する。
適用して靴先を構造的に補強し、靴の安全性を高める安
全靴先芯及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、安全靴における先芯は、重量物の
落下に対する保護のために靴の甲の部分の強度がきわめ
て重要視されているため、鋼製のものが実用化されてい
た。しかしながら、鋼製の先芯を用いた安全靴は重量が
大きくなるため、着用者の作業性が問題となる。そのた
め、近年、安全靴の軽量化を図るため、ガラス繊維等の
補強用繊維で補強した熱可塑性樹脂製のものが開発され
ている。
落下に対する保護のために靴の甲の部分の強度がきわめ
て重要視されているため、鋼製のものが実用化されてい
た。しかしながら、鋼製の先芯を用いた安全靴は重量が
大きくなるため、着用者の作業性が問題となる。そのた
め、近年、安全靴の軽量化を図るため、ガラス繊維等の
補強用繊維で補強した熱可塑性樹脂製のものが開発され
ている。
【０００３】従来、強化繊維含有熱可塑性樹脂製の安全
靴先芯は、強化繊維含有熱可塑性樹脂のシート材料から
シート成形法により作製されている。すなわち、強化繊
維含有熱可塑性樹脂のシート材料を先芯に応じた台形状
に切断し、計量を行なう。この際、一定重量にシート切
断することは困難であり、重量調整の為に一般に適当な
形状に切断した端材を適当な個所に当て、例えば遠赤外
炉により加熱して溶融軟化させる。この軟化した状態の
シート材料１０を、図９に示すように、成形型１１ｂの
キャビティ１２内に配し、図３に示すように、上方から
コア１３を降下させ、加圧して加熱下に圧縮成形し、そ
の後、バリ取り等の二次加工を行なって安全靴先芯を製
造している。なお、符号１５はエジェクタである。
靴先芯は、強化繊維含有熱可塑性樹脂のシート材料から
シート成形法により作製されている。すなわち、強化繊
維含有熱可塑性樹脂のシート材料を先芯に応じた台形状
に切断し、計量を行なう。この際、一定重量にシート切
断することは困難であり、重量調整の為に一般に適当な
形状に切断した端材を適当な個所に当て、例えば遠赤外
炉により加熱して溶融軟化させる。この軟化した状態の
シート材料１０を、図９に示すように、成形型１１ｂの
キャビティ１２内に配し、図３に示すように、上方から
コア１３を降下させ、加圧して加熱下に圧縮成形し、そ
の後、バリ取り等の二次加工を行なって安全靴先芯を製
造している。なお、符号１５はエジェクタである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようなシート成形
法によりシート材料を深絞り成形すると、シート材料に
大きく引き伸ばされる部分が生じ、その部分では補強材
も引き伸ばされるため、強度が低下し、特にスカート部
先端中央部に亀裂が発生し易い問題の他、以下のような
問題がある。 （１）材料が樹脂と強化繊維によるシート材料のため、
コストが高い。 （２）シート化したものを再度、熱溶融による可塑化を
しなければならないので、材料の酸化、熱劣化が発生し
易い。 （３）シート切断後、熱溶融して成形型へ投入する場
合、強制的に折り曲げて入れなければならないので、自
動化・合理化が困難である。 （４）シート切断により、材料の歩留まりが低くなり、
また熱溶融後、成形型への投入時における位置ズレで製
品の不良率が高くなる傾向にあった。 （５）成形型のコア（凸型）、キャビティ（凹型）の形
状の違いにより（特に湾曲部）デザイン性が取りにくい
ことと、型製作や数値データの困難性と工数の増大化に
より型コストが高くなる。また、図３に示すＺ部でのバ
リが発生し易い。 （６）シート材料の重量調整のために端材を用いるた
め、成形品にウエルドの発生が見られたり、先芯の強度
の低下やバラツキを生ずるといった問題がある。
法によりシート材料を深絞り成形すると、シート材料に
大きく引き伸ばされる部分が生じ、その部分では補強材
も引き伸ばされるため、強度が低下し、特にスカート部
先端中央部に亀裂が発生し易い問題の他、以下のような
問題がある。 （１）材料が樹脂と強化繊維によるシート材料のため、
コストが高い。 （２）シート化したものを再度、熱溶融による可塑化を
しなければならないので、材料の酸化、熱劣化が発生し
易い。 （３）シート切断後、熱溶融して成形型へ投入する場
合、強制的に折り曲げて入れなければならないので、自
動化・合理化が困難である。 （４）シート切断により、材料の歩留まりが低くなり、
また熱溶融後、成形型への投入時における位置ズレで製
品の不良率が高くなる傾向にあった。 （５）成形型のコア（凸型）、キャビティ（凹型）の形
状の違いにより（特に湾曲部）デザイン性が取りにくい
ことと、型製作や数値データの困難性と工数の増大化に
より型コストが高くなる。また、図３に示すＺ部でのバ
リが発生し易い。 （６）シート材料の重量調整のために端材を用いるた
め、成形品にウエルドの発生が見られたり、先芯の強度
の低下やバラツキを生ずるといった問題がある。
【０００５】従って、本発明の目的は、前記したような
問題がなく、成形品の強度のバラツキや外観不良を生ず
ることがなく、軽量、均質でしかも高強度の安全靴先芯
を提供することにある。さらに本発明の目的は、従来の
シート切断工程が不要で、自動軽量が容易になり、材料
の投入ミスや位置ズレによる不良率の低減化、成形性の
向上が図れ、強度のバラツキが少ない高強度の安全靴先
芯を高歩留りで製造できる方法を提供することにある。
問題がなく、成形品の強度のバラツキや外観不良を生ず
ることがなく、軽量、均質でしかも高強度の安全靴先芯
を提供することにある。さらに本発明の目的は、従来の
シート切断工程が不要で、自動軽量が容易になり、材料
の投入ミスや位置ズレによる不良率の低減化、成形性の
向上が図れ、強度のバラツキが少ない高強度の安全靴先
芯を高歩留りで製造できる方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明によれば、長繊維強化熱可塑性樹脂からな
り、本体部に対するスカート部の強化繊維含有率が７０
〜１００％であることを特徴とする安全靴先芯が提供さ
れる。好適な態様によれば、先芯の肉厚が２〜６ｍｍの
範囲内にある。なお、先芯の先端厚みは３．５〜６ｍｍ
の範囲内にあることが好ましい。また、強化繊維がガラ
ス繊維であり、その含有率が本体部３０〜６０ｖｏｌ．
％、スカート部２１〜６０ｖｏｌ．％であることが好ま
しい。さらに、作製される安全靴先芯の特性を考慮した
場合、本体部に対するスカート部の強化繊維含有率が８
０〜１００％であることがより好ましい。
に、本発明によれば、長繊維強化熱可塑性樹脂からな
り、本体部に対するスカート部の強化繊維含有率が７０
〜１００％であることを特徴とする安全靴先芯が提供さ
れる。好適な態様によれば、先芯の肉厚が２〜６ｍｍの
範囲内にある。なお、先芯の先端厚みは３．５〜６ｍｍ
の範囲内にあることが好ましい。また、強化繊維がガラ
ス繊維であり、その含有率が本体部３０〜６０ｖｏｌ．
％、スカート部２１〜６０ｖｏｌ．％であることが好ま
しい。さらに、作製される安全靴先芯の特性を考慮した
場合、本体部に対するスカート部の強化繊維含有率が８
０〜１００％であることがより好ましい。
【０００７】さらに本発明によれば、長繊維強化熱可塑
性樹脂繊維ペレット材を擬似成形型内に入れ、これを加
熱下に圧縮することにより擬似先芯を一次成形し、得ら
れた擬似先芯を安全靴先芯成形型内に配し、加熱・加圧
して安全靴先芯を圧縮成形することを特徴とする安全靴
先芯の製造方法が提供される。好適な態様においては、
擬似成形型内において熱風、ヒーター等による加熱によ
り長繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレット材を可塑化し、
曲面部を備えてなる擬似先芯を作製する。より好適に
は、擬似成形型内における一次成形を０．５〜１０ｋｇ
／ｃｍ2の加圧下、１９０〜２７０℃で行ない、安全靴
先芯成形型内における圧縮成形を３００〜８００ｋｇ／
ｃｍ2の加圧下、７０〜１６０℃で行なう。また、長繊
維強化熱可塑性樹脂繊維ペレット材は線径０．２〜５ｍ
ｍ、長さ７〜５５ｍｍであることが好ましく、また、長
繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレット材中の強化繊維がガ
ラス繊維であり、その含有率が３０〜６０ｖｏｌ．％で
あることが好ましい。
性樹脂繊維ペレット材を擬似成形型内に入れ、これを加
熱下に圧縮することにより擬似先芯を一次成形し、得ら
れた擬似先芯を安全靴先芯成形型内に配し、加熱・加圧
して安全靴先芯を圧縮成形することを特徴とする安全靴
先芯の製造方法が提供される。好適な態様においては、
擬似成形型内において熱風、ヒーター等による加熱によ
り長繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレット材を可塑化し、
曲面部を備えてなる擬似先芯を作製する。より好適に
は、擬似成形型内における一次成形を０．５〜１０ｋｇ
／ｃｍ2の加圧下、１９０〜２７０℃で行ない、安全靴
先芯成形型内における圧縮成形を３００〜８００ｋｇ／
ｃｍ2の加圧下、７０〜１６０℃で行なう。また、長繊
維強化熱可塑性樹脂繊維ペレット材は線径０．２〜５ｍ
ｍ、長さ７〜５５ｍｍであることが好ましく、また、長
繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレット材中の強化繊維がガ
ラス繊維であり、その含有率が３０〜６０ｖｏｌ．％で
あることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の安全靴先芯は、長繊維強
化熱可塑性樹脂から作製されており、特に好適な製造方
法によれば、長繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレット材を
擬似成形型内に入れ、これを加熱下に圧縮することによ
り擬似先芯を一次成形し、得られた擬似先芯を安全靴先
芯成形型内に配し、加熱・加圧して安全靴先芯を圧縮成
形することを基本的な特徴としている。
化熱可塑性樹脂から作製されており、特に好適な製造方
法によれば、長繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレット材を
擬似成形型内に入れ、これを加熱下に圧縮することによ
り擬似先芯を一次成形し、得られた擬似先芯を安全靴先
芯成形型内に配し、加熱・加圧して安全靴先芯を圧縮成
形することを基本的な特徴としている。
【０００９】すなわち、本発明の安全靴先芯の製造方法
は、先芯の製造コストの中で大きなウェートを占める材
料を、従来用いられている高価なシート材料から、長繊
維強化熱可塑性樹脂繊維ペレットにした点に第一の特徴
がある。長繊維熱可塑性樹脂繊維ペレット材を用いるこ
とにより、従来のシート成形法におけるシートカット工
程とシートの端材による重量調整を省き、材料の計量を
自動化することができる。次に、第二の特徴は、材料の
可塑化において、従来のシート材の溶融軟化と異なり、
ペレット材を用いて本型への投入性のベターな擬似先芯
成形体を一次成形し、次いで二次成形する点にあり、こ
れによって成形性を格段に向上させることができる。シ
ート材料の可塑化は、一般的に遠赤外線方式の装置を用
いて行なうので高価であり、またシート材料の可塑化に
時間がかかった。これに対し、長繊維強化熱可塑性樹脂
繊維ペレット材は細く、熱伝導が良好であるため短時間
に可塑し、擬似先芯成形体を短時間に一次成形できる。
また、材料の投入及び重量調整を自動化・機械化できる
ことにより、正確にコントロール可能となり、二次加工
においてバリ除去が低減化できる。
は、先芯の製造コストの中で大きなウェートを占める材
料を、従来用いられている高価なシート材料から、長繊
維強化熱可塑性樹脂繊維ペレットにした点に第一の特徴
がある。長繊維熱可塑性樹脂繊維ペレット材を用いるこ
とにより、従来のシート成形法におけるシートカット工
程とシートの端材による重量調整を省き、材料の計量を
自動化することができる。次に、第二の特徴は、材料の
可塑化において、従来のシート材の溶融軟化と異なり、
ペレット材を用いて本型への投入性のベターな擬似先芯
成形体を一次成形し、次いで二次成形する点にあり、こ
れによって成形性を格段に向上させることができる。シ
ート材料の可塑化は、一般的に遠赤外線方式の装置を用
いて行なうので高価であり、またシート材料の可塑化に
時間がかかった。これに対し、長繊維強化熱可塑性樹脂
繊維ペレット材は細く、熱伝導が良好であるため短時間
に可塑し、擬似先芯成形体を短時間に一次成形できる。
また、材料の投入及び重量調整を自動化・機械化できる
ことにより、正確にコントロール可能となり、二次加工
においてバリ除去が低減化できる。
【００１０】このように、長繊維強化熱可塑性樹脂繊維
ペレット材を用いて先芯を製造することにより、成形時
の流動性に優れるため、成形品に外観不良、強度の低下
やバラツキを生ずることがなく、また、スカート部にお
いても強化繊維の含有率が高いため、成形後にも均一な
高い強度を保持し、軽量でＪＩＳ Ｔ８１０１革製安全
靴Ｓ級及びＬ級に規定する圧迫強度に耐える安全靴先芯
を製造することができる。
ペレット材を用いて先芯を製造することにより、成形時
の流動性に優れるため、成形品に外観不良、強度の低下
やバラツキを生ずることがなく、また、スカート部にお
いても強化繊維の含有率が高いため、成形後にも均一な
高い強度を保持し、軽量でＪＩＳ Ｔ８１０１革製安全
靴Ｓ級及びＬ級に規定する圧迫強度に耐える安全靴先芯
を製造することができる。
【００１１】以下、添付図面を参照しながら本発明につ
いてさらに詳細に説明する。本発明の安全靴先芯の製造
に当たっては、まず後述するような長繊維強化熱可塑性
樹脂ペレット材を自動計量して、図２に示すように擬似
先芯成形型１１ａ内に投入し、保形圧力０．５〜１０ｋ
ｇ／ｃｍ2で樹脂の溶融・軟化温度、好ましくは約１９０
〜２７０℃に加熱し、図１に示すような擬似先芯１（ス
カート部がない形状で、多数のペレット同士が部分的に
接合した状態）を成形する。加熱源としては熱風やヒー
ターなどが使用でき、また簡易金型を用いて低圧プレス
機により成形することができる。なお、保形圧力が１０
ｋｇ／ｃｍ2を超えて高圧になると、ペレット中の強化
繊維が破断し易くなるので好ましくない。
いてさらに詳細に説明する。本発明の安全靴先芯の製造
に当たっては、まず後述するような長繊維強化熱可塑性
樹脂ペレット材を自動計量して、図２に示すように擬似
先芯成形型１１ａ内に投入し、保形圧力０．５〜１０ｋ
ｇ／ｃｍ2で樹脂の溶融・軟化温度、好ましくは約１９０
〜２７０℃に加熱し、図１に示すような擬似先芯１（ス
カート部がない形状で、多数のペレット同士が部分的に
接合した状態）を成形する。加熱源としては熱風やヒー
ターなどが使用でき、また簡易金型を用いて低圧プレス
機により成形することができる。なお、保形圧力が１０
ｋｇ／ｃｍ2を超えて高圧になると、ペレット中の強化
繊維が破断し易くなるので好ましくない。
【００１２】次に、得られた擬似先芯１を、図３及び図
４に示すように、成形型１１ｂのキャビティ１２内に配
し、図３に示すようにコア１３を降下させ、加熱下に加
圧して先芯２を圧縮成形した後、エジェクタ１５により
図４に示すように成形された先芯２を取り出す。この際
の加圧力としては約３００〜８００ｋｇ／ｃｍ2で充分
であり、従来の成形圧力１２００ｋｇ／ｃｍ2よりも大
巾に低減できる。また、型温度としては７０〜１６０℃
が適当である。その後、必要に応じてバリ取り等の二次
加工を行ない、先芯が得られる。なお、成形型のキャビ
ティ側面が勾配を持っている場合、バリ等の発生が少な
くなり、好ましい。
４に示すように、成形型１１ｂのキャビティ１２内に配
し、図３に示すようにコア１３を降下させ、加熱下に加
圧して先芯２を圧縮成形した後、エジェクタ１５により
図４に示すように成形された先芯２を取り出す。この際
の加圧力としては約３００〜８００ｋｇ／ｃｍ2で充分
であり、従来の成形圧力１２００ｋｇ／ｃｍ2よりも大
巾に低減できる。また、型温度としては７０〜１６０℃
が適当である。その後、必要に応じてバリ取り等の二次
加工を行ない、先芯が得られる。なお、成形型のキャビ
ティ側面が勾配を持っている場合、バリ等の発生が少な
くなり、好ましい。
【００１３】図５及び図６は、本発明の長繊維強化熱可
塑性樹脂繊維ペレットを用いて成形した安全靴先芯の一
例を示している。先芯２は、使用に際して爪先を覆うよ
うに安全靴の爪先部に合ったドーム状の形状を有する。
先芯２のドーム状部３の下端縁には内側に向けられたス
カート部４が一体に成形されている。先芯の立ち上がり
部Ｘと湾曲部Ｙの肉厚は、立ち上がり部Ｘから先端に向
けて多少減少した実質的にほぼ同一厚であり、かつ、２
〜６ｍｍの範囲内にある。なお、先芯の先端厚みは３．
５〜６ｍｍの範囲内にあることが好ましい。先端厚みが
３．５ｍｍ未満では強度不足となり、一方、６ｍｍを超
えると得られる先芯が重くなるので好ましくない。この
ように先芯２の立上がり部Ｘと湾曲部Ｙの肉厚寸法をほ
ぼ同等に近い形状にしたことにより、凸部と凹部の曲線
部分が相似形状になり、モデル化、図面化及びデザイン
化が容易になる。
塑性樹脂繊維ペレットを用いて成形した安全靴先芯の一
例を示している。先芯２は、使用に際して爪先を覆うよ
うに安全靴の爪先部に合ったドーム状の形状を有する。
先芯２のドーム状部３の下端縁には内側に向けられたス
カート部４が一体に成形されている。先芯の立ち上がり
部Ｘと湾曲部Ｙの肉厚は、立ち上がり部Ｘから先端に向
けて多少減少した実質的にほぼ同一厚であり、かつ、２
〜６ｍｍの範囲内にある。なお、先芯の先端厚みは３．
５〜６ｍｍの範囲内にあることが好ましい。先端厚みが
３．５ｍｍ未満では強度不足となり、一方、６ｍｍを超
えると得られる先芯が重くなるので好ましくない。この
ように先芯２の立上がり部Ｘと湾曲部Ｙの肉厚寸法をほ
ぼ同等に近い形状にしたことにより、凸部と凹部の曲線
部分が相似形状になり、モデル化、図面化及びデザイン
化が容易になる。
【００１４】本発明に用いる長繊維強化熱可塑性樹脂繊
維ペレツトは、連続強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸さ
せ、一所定長さに切断してなるものであって、好ましく
は前記連続強化繊維として、繊維径６〜２５μｍで、か
つ、１本当たりの強化繊維集束本数が１２００本以下の
強化繊維ストランドを複数本含有させたものである。長
繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレットに用いる熱可塑性樹
脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ナイロン、ボリエチレンテレフタ
レート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、
ＡＳ（アクリロニトリルスチレン）樹脂、ＡＢＳ（アク
リロニトリルブタジエンスチレン）樹脂、ＰＰＳ（ポリ
フェニレンサルファイト）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミ
ド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等が好
適に用いられる。これらの熱可塑性樹脂には、必要に応
じて、着色剤、改質剤、ガラス繊維以外の充填材等、公
知の添加剤を適宜含有させることができ、これらは常法
に従い混練使用される。
維ペレツトは、連続強化繊維束に熱可塑性樹脂を含浸さ
せ、一所定長さに切断してなるものであって、好ましく
は前記連続強化繊維として、繊維径６〜２５μｍで、か
つ、１本当たりの強化繊維集束本数が１２００本以下の
強化繊維ストランドを複数本含有させたものである。長
繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレットに用いる熱可塑性樹
脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ナイロン、ボリエチレンテレフタ
レート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、
ＡＳ（アクリロニトリルスチレン）樹脂、ＡＢＳ（アク
リロニトリルブタジエンスチレン）樹脂、ＰＰＳ（ポリ
フェニレンサルファイト）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミ
ド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等が好
適に用いられる。これらの熱可塑性樹脂には、必要に応
じて、着色剤、改質剤、ガラス繊維以外の充填材等、公
知の添加剤を適宜含有させることができ、これらは常法
に従い混練使用される。
【００１５】連続強化繊維としては、繊維径６〜２５μ
ｍで、かつ、１本当たりの繊維集束本数が１２００本以
下の繊維ストランド、特にガラス繊維ストランドが複数
本用いられる。ここで、繊維径が６μｍ未満では、強化
繊維の生産性が低く、コスト高となるため、実用的では
ない。一方、繊維径が２５μｍを超えると、強化繊維の
剛直性が増して脆くなるため、長繊維強化熱可塑性樹脂
繊維ペレット製造装置の樹脂含浸用金型を通過する際の
金型−強化繊維間、あるいは強化繊維同志の摩擦によっ
て繊維が切断され易くなり、製造装置内にも毛羽が発生
して生産性に悪影響を及ぼし易い。
ｍで、かつ、１本当たりの繊維集束本数が１２００本以
下の繊維ストランド、特にガラス繊維ストランドが複数
本用いられる。ここで、繊維径が６μｍ未満では、強化
繊維の生産性が低く、コスト高となるため、実用的では
ない。一方、繊維径が２５μｍを超えると、強化繊維の
剛直性が増して脆くなるため、長繊維強化熱可塑性樹脂
繊維ペレット製造装置の樹脂含浸用金型を通過する際の
金型−強化繊維間、あるいは強化繊維同志の摩擦によっ
て繊維が切断され易くなり、製造装置内にも毛羽が発生
して生産性に悪影響を及ぼし易い。
【００１６】また、強化繊維ストランド１本当たりのガ
ラス繊維集束本数が１２００本を超えると、強化繊維ス
トランド内部へ樹脂が浸透するのに時間がかかり、樹脂
の含浸が不良になり易く、樹脂の含浸を良好にしようと
すると、含浸用金型内における樹脂との接触時間を長く
保つ必要があり、生産性が著しく低下する。また、含浸
用金型に長大なものが必要となり、樹脂加熱時間も長く
なって樹脂の熱劣化を誘起し易く、最終成形品の外観
（特に色調）に悪影響を及ぼし易い。なお、強化繊維ス
トランド１本当たりの繊維集束本数は、１００〜１００
０本であることが好ましく、より好ましくは２００〜８
００本である。
ラス繊維集束本数が１２００本を超えると、強化繊維ス
トランド内部へ樹脂が浸透するのに時間がかかり、樹脂
の含浸が不良になり易く、樹脂の含浸を良好にしようと
すると、含浸用金型内における樹脂との接触時間を長く
保つ必要があり、生産性が著しく低下する。また、含浸
用金型に長大なものが必要となり、樹脂加熱時間も長く
なって樹脂の熱劣化を誘起し易く、最終成形品の外観
（特に色調）に悪影響を及ぼし易い。なお、強化繊維ス
トランド１本当たりの繊維集束本数は、１００〜１００
０本であることが好ましく、より好ましくは２００〜８
００本である。
【００１７】１つの繊維ペレツトに含まれる上記強化繊
維ストランドの本数は、含浸用金型の大きさ、さらに言
えばペレットの直径に合わせて適宜選択すればよいが、
一般的には、２〜４０本が好ましく、７〜３５本がさら
に好ましい。強化繊維ストランドの本数が４本未満で
は、樹脂との配合割合の関係でペレツトが小径となるの
で生産効率が低下し、一方、４０本を超えると、ストラ
ンド同志の密着性が不充分となり、ストランド間に空隙
を生じ易く、最終成形品にボイド等を生じ易くなる。
維ストランドの本数は、含浸用金型の大きさ、さらに言
えばペレットの直径に合わせて適宜選択すればよいが、
一般的には、２〜４０本が好ましく、７〜３５本がさら
に好ましい。強化繊維ストランドの本数が４本未満で
は、樹脂との配合割合の関係でペレツトが小径となるの
で生産効率が低下し、一方、４０本を超えると、ストラ
ンド同志の密着性が不充分となり、ストランド間に空隙
を生じ易く、最終成形品にボイド等を生じ易くなる。
【００１８】さらに、長繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレ
ツト中における連続強化繊維の含有率は、３０〜６０ｖ
ｏｌ．％が好ましい。ＪＩＳ Ｔ８１０１革製安全靴Ｓ
級で規定される先芯の場合は、４０〜６０ｖｏｌ．％が
特に好ましい。連続強化繊維の含有率が３０ｖｏｌ．％
未満では、成形に用いるマスターペレツトとしての強化
繊維含有率が不足し、一方、６０ｖｏｌ．％を越える
と、強化繊維量に対する樹脂量が少なすぎて、強化繊維
束への含浸が不充分になり易い。
ツト中における連続強化繊維の含有率は、３０〜６０ｖ
ｏｌ．％が好ましい。ＪＩＳ Ｔ８１０１革製安全靴Ｓ
級で規定される先芯の場合は、４０〜６０ｖｏｌ．％が
特に好ましい。連続強化繊維の含有率が３０ｖｏｌ．％
未満では、成形に用いるマスターペレツトとしての強化
繊維含有率が不足し、一方、６０ｖｏｌ．％を越える
と、強化繊維量に対する樹脂量が少なすぎて、強化繊維
束への含浸が不充分になり易い。
【００１９】本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレ
ットは、例えば、複数のロービングから引き出される強
化繊維ストランドを予熱炉を通過せしめ、樹脂含浸用金
型に導入し、この樹脂含浸用金型に押出機より加熱混練
された溶融樹脂を送り込み、金型の中で強化繊維ストラ
ンドに熱可塑性樹脂を含浸させ、冷却後、ペレタイザー
によって所定長さに切断して得られる。なお、ペレツト
の線径及び長さについては、特に限定されるものではな
いが、自動計量化及び可塑化の点からは、線径は０．２
〜５ｍｍが適当であり、長さは７〜５５ｍｍが適当であ
る。線径が０．２ｍｍ未満の場合、ペレット自体が軽く
なり、自動計量が困難になるので好ましくない。一方、
線径が５ｍｍを超えると可塑化時間が長くなる。
ットは、例えば、複数のロービングから引き出される強
化繊維ストランドを予熱炉を通過せしめ、樹脂含浸用金
型に導入し、この樹脂含浸用金型に押出機より加熱混練
された溶融樹脂を送り込み、金型の中で強化繊維ストラ
ンドに熱可塑性樹脂を含浸させ、冷却後、ペレタイザー
によって所定長さに切断して得られる。なお、ペレツト
の線径及び長さについては、特に限定されるものではな
いが、自動計量化及び可塑化の点からは、線径は０．２
〜５ｍｍが適当であり、長さは７〜５５ｍｍが適当であ
る。線径が０．２ｍｍ未満の場合、ペレット自体が軽く
なり、自動計量が困難になるので好ましくない。一方、
線径が５ｍｍを超えると可塑化時間が長くなる。
【００２０】こうして得られた長繊維強化熱可塑性樹脂
繊維ペレットは、複数本の強化繊維ストランドが長手方
向に沿って引き揃えられ、熱可塑性樹脂で覆われて一体
化されており、この熱可塑性樹脂は、強化繊維ストラン
ドの個々の繊維間隙に至るまで均一に含浸され、個々の
強化繊維表面が熱可塑性樹脂によって極めて均一に濡れ
た状態となっている。このため、その後に圧縮成形して
得られる成形品中での樹脂−強化繊維の界面接着が良好
となり、かつ、強化繊維分布もより均一となることによ
り、スカート部先端まで強化繊維が均一に行き渡り、良
好な強度、外観を持つ安全靴先芯を得ることができる
繊維ペレットは、複数本の強化繊維ストランドが長手方
向に沿って引き揃えられ、熱可塑性樹脂で覆われて一体
化されており、この熱可塑性樹脂は、強化繊維ストラン
ドの個々の繊維間隙に至るまで均一に含浸され、個々の
強化繊維表面が熱可塑性樹脂によって極めて均一に濡れ
た状態となっている。このため、その後に圧縮成形して
得られる成形品中での樹脂−強化繊維の界面接着が良好
となり、かつ、強化繊維分布もより均一となることによ
り、スカート部先端まで強化繊維が均一に行き渡り、良
好な強度、外観を持つ安全靴先芯を得ることができる
【００２１】
【実施例】以下、本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂繊維
ペレットを用いて安全靴の先芯を作製し、物性、強度等
の効果を具体的に確認した幾つかの例を実施例として示
すが、本発明が下記実施例に限定されるものでないこと
はもとよりである。
ペレットを用いて安全靴の先芯を作製し、物性、強度等
の効果を具体的に確認した幾つかの例を実施例として示
すが、本発明が下記実施例に限定されるものでないこと
はもとよりである。
【００２２】実施例
２０ｍｍ長さにカットした線径約０．５ｍｍの長繊維強
化熱可塑性樹脂繊維ペレット（ポリプロピレン（ＰＰ）
中、ガラス繊維を５０ｖｏｌ．％含有）を計量し、擬似
成形型内において加熱により可塑化（０．５ｋｇ／ｃｍ
2の加圧下、２１０℃で０．５分）する一次成形を行な
い、曲面部を備えてなる擬似先芯を作製した。これを、
先芯成形型（本型）内に配置し、４００ｋｇ／ｃｍ2の
加圧下、１３５℃で圧縮成形を行ない、先芯を製造し
た。
化熱可塑性樹脂繊維ペレット（ポリプロピレン（ＰＰ）
中、ガラス繊維を５０ｖｏｌ．％含有）を計量し、擬似
成形型内において加熱により可塑化（０．５ｋｇ／ｃｍ
2の加圧下、２１０℃で０．５分）する一次成形を行な
い、曲面部を備えてなる擬似先芯を作製した。これを、
先芯成形型（本型）内に配置し、４００ｋｇ／ｃｍ2の
加圧下、１３５℃で圧縮成形を行ない、先芯を製造し
た。
【００２３】比較例
ＰＰ中、２０ｍｍ長さのガラス繊維を４６ｖｏｌ．％含
有するガラス繊維強化熱可塑性樹脂の台形状のシート材
料（厚さ３．３ｍｍ）を用い、従来のシート成形法（溶
融軟化；約３５０℃で３分、圧縮成形；１，２００ｋｇ
／ｃｍ2、１２０℃）により、先芯を製造した。
有するガラス繊維強化熱可塑性樹脂の台形状のシート材
料（厚さ３．３ｍｍ）を用い、従来のシート成形法（溶
融軟化；約３５０℃で３分、圧縮成形；１，２００ｋｇ
／ｃｍ2、１２０℃）により、先芯を製造した。
【００２４】前記実施例における本型への投入時間は約
１〜２秒、不良率は２％以下であったのに対し、比較例
のシート成形法の場合、本型への投入時間は約４〜６
秒、不良率は４〜８％であった。次に、成形した先芯に
ついて、ＪＩＳ Ｔ８１０１革製安全靴Ｓ級の規定に準
じる方法ですき間高さ２２ｍｍ時の強度を測定した（Ｊ
ＩＳ基準値は１０２０ｋｇである）。その結果を表１及
び図７に示す。
１〜２秒、不良率は２％以下であったのに対し、比較例
のシート成形法の場合、本型への投入時間は約４〜６
秒、不良率は４〜８％であった。次に、成形した先芯に
ついて、ＪＩＳ Ｔ８１０１革製安全靴Ｓ級の規定に準
じる方法ですき間高さ２２ｍｍ時の強度を測定した（Ｊ
ＩＳ基準値は１０２０ｋｇである）。その結果を表１及
び図７に示す。
【表１】
表１及び図７に示す結果から明らかなように、比較例の
場合には強度が低くバラツキが生じたが、本発明の方法
によって得られた先芯は、バラツキもなく安定した高い
圧迫強度を示した。
場合には強度が低くバラツキが生じたが、本発明の方法
によって得られた先芯は、バラツキもなく安定した高い
圧迫強度を示した。
【００２５】次に、成形した先芯について、図８に示す
サンプル採取位置でサンプルを採取し、強化繊維の分布
状態を調査した。その結果、本発明の方法によって得ら
れた先芯ではＡ，Ｂ，Ｃの全ての位置でガラス繊維含有
量は５０ｖｏｌ．％で変化なかった。これに対し、比較
例の場合、Ａ，Ｂ，Ｃの全ての位置でガラス繊維含有量
に変化を生じた。その結果を、下記表２に示す。なお、
成形前にこのように強化繊維の分布にバラツキがある
と、圧迫強度のバラツキや低下の要因になる。
サンプル採取位置でサンプルを採取し、強化繊維の分布
状態を調査した。その結果、本発明の方法によって得ら
れた先芯ではＡ，Ｂ，Ｃの全ての位置でガラス繊維含有
量は５０ｖｏｌ．％で変化なかった。これに対し、比較
例の場合、Ａ，Ｂ，Ｃの全ての位置でガラス繊維含有量
に変化を生じた。その結果を、下記表２に示す。なお、
成形前にこのように強化繊維の分布にバラツキがある
と、圧迫強度のバラツキや低下の要因になる。
【表２】
【００２６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、強度の
バラツキが少なく、軽量、均質でしかも高強度の安全靴
先芯を提供でき、さらに、以下のような効果が得られ
る。 （１）長繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレットを使用する
ことにより、材料コストの低減化が図れ、従来のシート
成形法によるシートカット工程が不要となり、且つ、自
動計量が容易になり、材料の歩留まりが大幅に改善でき
る。 （２）計量したペレット材料は擬似先芯成形型で一次成
形後、直ちに溶融状態のまま、本成形金型で成形するの
で、材料の投入ミスや位置ズレによる不良率の低減化、
成形性の向上を図れ、また強度のバラツキが少なくな
る。 （３）先芯の肉厚寸法をほぼ同等に近くすることによ
り、凸部と凹部の曲線部分が相似形状になり、モデル
化、図面化及びデザイン化が容易になる。
バラツキが少なく、軽量、均質でしかも高強度の安全靴
先芯を提供でき、さらに、以下のような効果が得られ
る。 （１）長繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレットを使用する
ことにより、材料コストの低減化が図れ、従来のシート
成形法によるシートカット工程が不要となり、且つ、自
動計量が容易になり、材料の歩留まりが大幅に改善でき
る。 （２）計量したペレット材料は擬似先芯成形型で一次成
形後、直ちに溶融状態のまま、本成形金型で成形するの
で、材料の投入ミスや位置ズレによる不良率の低減化、
成形性の向上を図れ、また強度のバラツキが少なくな
る。 （３）先芯の肉厚寸法をほぼ同等に近くすることによ
り、凸部と凹部の曲線部分が相似形状になり、モデル
化、図面化及びデザイン化が容易になる。
【図１】本発明で用いる擬似先芯の一例を示す概略斜視
図である。
図である。
【図２】本発明の擬似先芯成形工程例を示す圧縮成形前
の概略部分断面図である。
の概略部分断面図である。
【図３】本発明の先芯成形工程例を示す圧縮成形時の概
略部分断面図である。
略部分断面図である。
【図４】本発明の先芯成形工程例を示す圧縮成形後の概
略部分断面図である。
略部分断面図である。
【図５】本発明の安全靴先芯の一例を示す概略斜視図で
ある。
ある。
【図６】図５のVI−VI線断面図である。
【図７】実施例及び比較例で作製した先芯の圧迫強度を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図８】実施例及び比較例で作製した先芯のサンプル採
取位置を示す裏面から見た概略図である。
取位置を示す裏面から見た概略図である。
【図９】成形用シート材料を用いて先芯成形工程例を示
す圧縮成形前の概略部分断面図である。
す圧縮成形前の概略部分断面図である。
【符号の説明】
１ 擬似先芯
２ 先芯
４ スカート部
１１ａ 擬似先芯成形型
１１ｂ 成形型
１２ キャビティ
１３ コア
Claims (9)
- 【請求項１】 長繊維強化熱可塑性樹脂からなり、本体
部に対するスカート部の強化繊維含有率が７０〜１００
％であることを特徴とする安全靴先芯。 - 【請求項２】 先芯の肉厚が２〜６ｍｍの範囲内にある
ことを特徴とする請求項１に記載の安全靴先芯。 - 【請求項３】 強化繊維がガラス繊維であり、その含有
率が本体部３０〜６０ｖｏｌ．％、スカート部２１〜６
０ｖｏｌ．％であることを特徴とする請求項１又は２に
記載の安全靴先芯。 - 【請求項４】 本体部に対するスカート部の強化繊維含
有率が８０〜１００％であることを特徴とする請求項１
乃至３のいずれか一項に記載の安全靴先芯。 - 【請求項５】 長繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレット材
を擬似成形型内に入れ、これを加熱下に圧縮することに
より擬似先芯を一次成形し、得られた擬似先芯を安全靴
先芯成形型内に配し、加熱・加圧して安全靴先芯を圧縮
成形することを特徴とする安全靴先芯の製造方法。 - 【請求項６】 擬似成形型内において加熱により長繊維
強化熱可塑性樹脂繊維ペレット材を可塑化し、曲面部を
備えてなる擬似先芯を作製することを特徴とする請求項
５に記載の方法。 - 【請求項７】 擬似成形型内における一次成形を０．５
〜１０ｋｇ／ｃｍ2の加圧下、１９０〜２７０℃で行な
い、安全靴先芯成形型内における圧縮成形を３００〜８
００ｋｇ／ｃｍ2の加圧下、７０〜１６０℃で行なうこ
とを特徴とする請求項５又は６に記載の方法。 - 【請求項８】 長繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレット材
が線径０．２〜５ｍｍ、長さ７〜５５ｍｍであることを
特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の方
法。 - 【請求項９】 長繊維強化熱可塑性樹脂繊維ペレット材
中の強化繊維がガラス繊維であり、含有率が３０〜６０
ｖｏｌ．％であることを特徴とする請求項５乃至８のい
ずれか一項に記載の方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001244232A JP3862978B2 (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | 長繊維強化熱可塑性樹脂からなる安全靴先芯の製造方法 |
| US10/206,774 US20030037462A1 (en) | 2001-08-10 | 2002-07-29 | Toe cap made of long fiber-reinforced thermoplastic resin for safety shoe and method for the production thereof |
| DE60220221T DE60220221T2 (de) | 2001-08-10 | 2002-07-30 | Zehenkappe aus langfaserverstärktem thermoplastischem Kunststoff für Sicherheitsschuhe und Verfahren zu dessen Herstellung |
| EP02255336A EP1284109B1 (en) | 2001-08-10 | 2002-07-30 | Toe cap made of long fiber-reinforced thermoplastic resin for safety shoe and method for the production thereof |
| TW091117055A TW537871B (en) | 2001-08-10 | 2002-07-30 | Toe cap made of long fiber-reinforced thermoplastic resin for safety shoe and method for the production thereof |
| KR1020020046972A KR100844624B1 (ko) | 2001-08-10 | 2002-08-09 | 안전 슈즈용 장섬유 강화 열가소성 수지로 이루어진 토우캡 및 그의 제조 방법 |
| CNB021297320A CN1309326C (zh) | 2001-08-10 | 2002-08-09 | 由长纤维加强型热塑树脂制成的防护鞋鞋头及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001244232A JP3862978B2 (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | 長繊維強化熱可塑性樹脂からなる安全靴先芯の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003052409A true JP2003052409A (ja) | 2003-02-25 |
| JP3862978B2 JP3862978B2 (ja) | 2006-12-27 |
Family
ID=19074199
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001244232A Expired - Fee Related JP3862978B2 (ja) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | 長繊維強化熱可塑性樹脂からなる安全靴先芯の製造方法 |
Country Status (7)
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|---|---|
| US (1) | US20030037462A1 (ja) |
| EP (1) | EP1284109B1 (ja) |
| JP (1) | JP3862978B2 (ja) |
| KR (1) | KR100844624B1 (ja) |
| CN (1) | CN1309326C (ja) |
| DE (1) | DE60220221T2 (ja) |
| TW (1) | TW537871B (ja) |
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