DE69225017T2

DE69225017T2 - Plattenförmiges Formmaterial und Schuhspitze für Sicherheitsschuhe

Info

Publication number: DE69225017T2
Application number: DE69225017T
Authority: DE
Inventors: Hideji Ikehara; Hirokazu Inoguchi; Yoshihiro Kanzaka; Tomohiro Mori; Ryuji Saiki; Minoru Senna; Yoshiharu Tanaka; Shoichi Watanabe; Nobukatsu Yamato
Original assignee: Nitto Boseki Co Ltd; YKK Corp
Current assignee: Nitto Boseki Co Ltd; YKK Corp
Priority date: 1991-04-03
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2012-04-04
Also published as: DE69225017D1; EP0507322A2; EP0507322A3; US5560985A; JP2567828B2; US5667857A; JPH05147146A; EP0507322B1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein formbares Flächenmaterial aus einen faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, das bein Heißprägen oder einer Hochgeschwindigkeitsdruckverformung benutzt wird, insbesondere ein formbares Flächenmaterial, das zum Formen eines Gegenstandes geeignet ist, der eine verhältnismäßig große Dicke und einen tiefgezogenen dreidimensionalen Aufbau aufweist, und das zur Verwendung auf dem Gebiet geeignet ist, wo eine mechanische Festigkeit erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Zehenkappe für einen Schuh, die durch Formen des vorstehend beschriebenen formbaren Flächenmaterials hergestellt wird, insbesondere eine Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh, die bei Schuhen, wie z. B. Halbschuhe und Stiefel, benutzt werden kann, um den Aufbau der Zehenkappe zu verstärken und dadurch die Sicherheit der Schuhe zu erhöhen.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Ein formbares Flächenmaterial für einen faserverstärkten Kunststoff, das bisher beim Heißprägen oder bei einer Hochgeschwindigkeitsdruckverformung benutzt wurde, umfaßt einen faserverstärkten Kunststoff, der mit einer Verstärkung, wie z. B. eine Häckselfasermatte, eine Fadenmatte oder ein nicht- gewebtes Gespinst verstärkt ist, die jeweils einzeln benutzt wird. In der jüngeren Vergangenheit wurde auch ein Flächenmaterial zum Prägen entwickelt, das mit einer aus verzwirnten Verstärkungsfasern bestehenden unidirektionellen Verstärkung verstärkt ist.
Bei einer Zehenkappe eines Sicherheitsschuhs wurde bisher der Festigkeit der Oberseite eines Schuhs große Bedeutung beigemessen zum Schutz gegen das Herunterfallen eines schweren Gegenstandes, und es hat lediglich eine Zehenkappe aus Stahl praktische Verwendung gefunden. Da die Zehenkappe aus Stahl jedoch ein großes Gewicht hat, tritt ein Problem hinsichtlich der Leistungsfähigkeit einer diese Schuhe tragenden Person auf. Aus diesem Grund wurde in der jüngeren Vergangenheit eine Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh vorgeschlagen, bestehend aus einem thermoplastischen Kunststoff, der mit einem Verstärkungsfilament verstärkt ist, wie z. B. Glasfaser, um das Gewicht der Zehenkappe zu verringern. In der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 42402/1986 wird beispielsweise eine Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh vorgeschlagen, die erzeugt wird, indem ein Basismaterial unter Druck und Wärme verformt wird, das aus in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingelagerten Glasfilamenten besteht, und in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 64304/1987 wird eine Zehenkappe für einen Schuh vorgeschlagen, die unter Verwendung eines Filaments in der Form eines Textilerzeugnisses, eines Garns, einer Litze, einer Matte oder dergleichen durch Preßformen, Spritzgußformen oder dergleichen hergestellt wird.
Gegossene Gegenstände, die aus einem formbaren Flächenmaterial hergestellt sind, das mit der herkömmlichen Matte oder einem nicht gewebten Gespinst verstärkt ist, haben aber eine geringe Festigkeit, was die geformten Gegenstände für Anwendungen ungeeignet macht, wo eine große Festigkeit erforderlich ist. Wenn das vorstehend beschriebene Flächenmaterial tiefgezogen wird, dann wird es teilweise stark gedehnt. In dem übermäßig gedehnten Bereich wird die Verstärkung gleichfalls gedehnt. Dies verringert in nachteilhafter Weise die Festigkeit und die Dicke. Auch in dieser Hinsicht ist das Flächenmaterial als Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh ungeeignet. Andererseits kommt es bei einem Flächenmaterial, das mit einer unidirektionellen Verstärkung verstärkt ist, darauf an, daß die Ausrichtung in der Belastung des geformten Gegenstandes erfolgt, was ein solches Flächenmaterial für die Herstellung eines geformten Gegenstandes unbrauchbar macht, wo eine hohe Festigkeit unabhängig von der Ausrichtung erforderlich ist, wie z. B. eine Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh.
Wenn ein gewebtes Textilerzeugnis oder eine gewirkte Bahn als Verstärkung für das geformte Flächenmaterial benutzt wird, ist anzunehmen, daß der erhaltene Gegenstand sowohl hinsichtlich der Festigkeit als auch der Ausrichtung zufriedenstellend ist. Da das formbare Flächenmaterial, in dem das gewebte Textilerzeugnis oder die gewirkte Bahn als Verstärkung benutzt wird, jedoch schwer zu dehnen und zu biegen ist, kommt es zu einer Wellen- oder Faltenbildung in der Biegung, wenn das Flächenmaterial in eine dreidimensionale Form gebracht wird, so daß keine gute Formgebung ausgeführt werden kann. Aus diesen Grund wird ein solches formbares Flächenmaterial derzeit in der Praxis nicht verwendet.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung entstand in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Probleme des Standes der Technik, und es war eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein formbares Flächenmaterial zu schaffen, das ein gewebtes Textilerzeugnis oder eine gewirkte Bahn als Verstärkung hat und das bei der Formung einer dreidimensionalen Anordnung durch Heißprägen oder Hochgeschwindigkeitsdruckverformung ohne das Auftreten von Wellen oder Falten in einen Gegenstand mit hoher Festigkeit geformt werden kann.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer neuartigen Zehenkappe aus thermoplastischem Kunststoff für einen Sicherheitsschuh, die eine große Festigkeit entsprechend den Auflagen für Zehenkappen von Sicherheitsschuhen (JIS [Japanische Industrie Norm] T 8101 Sicherheitsschuhe aus Leder, Klasse L) hat.
Die Erfinder haben zur Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgaben ausführliche und gründliche Untersuchungen durchgeführt, und sie haben als Ergebnis festgestellt, daß eine sehr gute Formbarkeit und eine Verbesserung der Festigkeit erreicht werden kann durch Hinzufügen einer faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffschicht, die mit einer Matte mit willkürlicher Verteilung oder einer Bahn aus einer Verstärkungsfaser verstärkt ist, wie z. B. ein nicht-gewebtes Gespinst, eine Fadenmatte, eine Häckselfasermatte oder eine fortlaufende Fasermatte, d. h. eine Matte mit willkürlicher Verteilung, zu einer faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffschicht, die mit einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungsfaser verstärkt ist, um einen Sandwichaufbau zu bilden, was zu der Vervollständigung der vorliegenden Erfindung geführt hat.
Mit der Erfindung werden formbare Flächenmaterialien vorgeschlagen, die einen Sandwichaufbau haben, wie er nachfolgend bezeichnet ist:
Ein formbares Flächenmaterial mit Sandwichaufbau, bestehend aus einer Kernschicht aus einen faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einem gewebten Gespinst oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungsfaser verstärkt ist, und mit beiden Seiten der Kernschicht verbundenen Außenschichten aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einer Matte aus willkürlich verteilten Verstärkungsfasern verstärkt ist.
Ein formbares Flächenmaterial mit Sandwichaufbau, bestehend aus einer Kernschicht aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einer Matte aus willkürlich verteilten Verstärkungsfasern verstärkt ist, und mit beiden Seiten der Kernschicht verbundenen Außenschichten aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einem gewebten Gespinst oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungsfaser verstärkt ist.
Bei den vorstehend beschriebenen formbaren Flächenmaterialen kann die Kernschicht oder die Außenschicht, die aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff besteht, der mit einem gewebten Textilerzeugnis oder einer aus einer Verstärkungsfaser gewirkten Bahn verstärkt ist, durch ein allein aus einer Verstärkungsfaser gewebtes Textilerzeugnis oder eine gewirkte Bahn ersetzt werden.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ferner eine Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh geschaffen, die erzeugt wird, indem das vorstehende formbare Flächenmaterial unter Hitze und Druck verformt wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 (a) ist ein schematischer Querschnitt durch den Aufbau eines im Anspruch 1 beschriebenen formbaren Flächenmaterials, und Fig. 1 (b) ist ein schematischer Querschnitt durch den Aufbau eines im Anspruch 2 beschriebenen formbaren Flächenmaterials,
Fig. 2 (a) ist ein schematischer Querschnitt durch den Aufbau eines in Anspruch 3 beschriebenen formbaren Flächenmaterials und Fig. 2 (b) ist ein schematischer Querschnitt durch den Aufbau eines im Anspruch 4 beschriebenen formbaren Flächenmaterials,
Fig. 3 ist eine Darstellung einer bei der vorliegenden Erfindung benutzten Satin-Bindung,
Fig. 4 ist ein Fließdiagram, das eine Ausführungsform des Verfahrens zur Formung einer in den Ansprüchen 9 bis 12 beschriebenen Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh veranschaulicht,
Fig. 5 ist eine Darstellung, die eine andere Ausführungsform des Verfahrens zur Formung einer Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh veranschaulicht,
Fig. 6 ist ein Querschnitt nach der Linie A-A in Fig. 5,
Fig. 7 ist eine Diagram, das die Beziehung zwischen dem Glasfasergehalt und der Belastung einer Zehenkappe eines Sicherheitsschuhs veranschaulicht,
Fig. 8 ist ein Diagram, das die Beziehung zwischen dem Filamentdurchmesser einer Glasfaser und der Belastung einer Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh veranschaulicht,
Fig. 9 ist eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer beim Heißprägen benutzten Formvorrichtung,
Fig. 10 ist eine schematische Draufsicht auf ein formbares Flächenmaterial des Beispiels 1 nach der Verformung mit der Fig. 9 gezeigten Formvorrichtung.

Ausführliche Beschreibung

Wie dies in Fig. 1 (a) gezeigt ist, besteht die im Anspruch 1 beschriebene vorliegende Erfindung in einem formbaren Flächenmaterial, das durch einen Sandwichaufbau gekennzeichnet ist, umfassend eine Kernschicht 2 aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungsfaser verstärkt ist, und mit beiden Seiten der Kernschicht 2 verbundenen Außenschichten 3 aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einer Matte aus willkürlich verteilten Verstärkungsfasern verstärkt ist.
Wie in Fig. 1 (b) gezeigt, besteht die im Anspruch 2 beschriebene vorliegende Erfindung in einem formbaren Flächenmaterial 4, das durch einen Sandwichbaufbau gekennzeichnet ist, umfassend eine Kernschicht 5 aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einer Matte aus willkürlich verteilten Verstärkungsfasern verstärkt ist, und mit beiden Seiten der Kernschicht verbundene Außenschichten 6 aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungsfaser verstärkt ist.
Bei den formbaren Flächenmaterialien 1 und 4 gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen Beispiele der Verstärkungsfaser, die das in der Kernschicht 2 und der Außenschicht 6 zur Verstärkung benutzte gewebte Textilerzeugnis oder die gewirkte Bahn bilden, eine Glasfaser, eine Karbonfaser, eine Aramidfaser und eine Metallfaser (beispielsweise eine Stahlfaser). Beispiele für die Bindung im Fall der Verwendung des gewebten Textilerzeugnisses umfassen Satinbindung, eine Köperbindung und eine Tuchbindung. Unter diesen sind die Satinbindung und die Köperbindung bevorzugt. Bei der Satinbindung ist ein Kettfaden abgebunden, und sodann sind zwei oder drei Kettfäden zusammen mit dem Schußfaden abgebunden. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel ist der Kettfaden 8 in der Reihenfolge, einfach, doppelt, einfach, doppelt mit dem Schußfaden 9 abgebunden. In diesem Fall kann die Faser leichter bewegt werden als in dem Fall, wo der Kettfaden immer einzeln abgebunden ist. Aus diesem Grund bewegt sich die Faser beim Preßformen in eine dreidimensionale Anordnung in einem gewissen Maß entlang der dreidimensionalen Anordnung, wodurch das Aufbringen übermäßiger Zugkräfte verhindert wird, so daß ein gleichförmiger Gegenstand geschaffen werden kann. Der Gehalt der Verstärkungsfaser in der Kernschicht 2 und in der Außenschicht 6 liegt üblicherweise im Bereich von 30 bis 70 Gew.%, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 65 Gew.%.
Die sowohl in der Außenschicht 3 als auch in der Kernschicht 5 benutzte Verstärkungsmatte mit willkürlicher Verteilung kann ein nicht-gewebtes Gespinst, wie z. B. Glaspapier, eine Häckselfasermatte, eine Fadenmatte oder eine fortlaufende Fasermatte sein. Beispiele für das diese Matten mit willkürlicher Teilung bildende Verstärkungsfasermaterial umfassen Glasfasern, Karbonfasern, Aramidfasern und Metallfasern. Der Gehalt dieser Verstärkungsfaser in der Außenschicht 3 und in der Kernschicht 5 liegt üblicherweise in dem Bereich von 30 bis 50 Gew.% vorzugsweise ungefähr 40 Gew.%. Die hierbei benutzte Verstärkungsfaser ist willkürlich angeordnet, und es kann ein Stapelgarn oder ein Filament benutzt werden. Da der Verstärkungseffekt jedoch abnimmt, wenn die Faserlänge gering ist, sollte die Faserlänge vorzugsweise groß sein. Wenn eine Häckselfasermatte als Matte mit willkürlicher Verteilung benutzt wird, dann sollte die Länge der die Hatte bildenden gehäckselten Fasern vorzugsweise im Bereich von 1,25 bis 10 cm liegen. Wenn die Länge der gehäckselten Fasern unter diesem Bereich liegt, dann nimmt die Verstärkungswirkung ab, während eine gleichmäßige Verteilung schwer zu erreichen ist, wenn die Länge über diesem Bereich liegt.
Beispiele für die die Kernschicht und die Außenschicht bildende Kunststoffmatrix umfassen Polyamid (z. B. Nylon 6, Nylon 66 oder Nylon 12, Polypropylen, Polycarbonat (PC), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyphenylensulfid, Polyesterätherketon und PBT/PC Legierungen. Unter diesen werden Nylon 6, Polybutylenterephthalat und Polyphenylensulfid bevorzugt, weil sie wegen ihrer geringen Zähigkeit leicht verformt werden können. Sowohl für die Kernschicht als auch für die Außenschicht, die das Flächenmaterial bilden, wird die gleiche Art eines Matrixkunststoffes benutzt. Falls nötig, kann von verschiedenartigen Matrixkunststoffen Gebrauch gemacht werden.
Die Dicke des Flächenmaterials 1 wie auch des Flächenmaterials 4 wird jeweils bestimmt, indem die Dicke und die Formbarkeit in Betracht gezogen wird, die bei dem durch die Verformung dieser Flächenmaterialien herbestellten Enderzeugnis erforderlich ist, und sie liegt üblicherweise in dem Bereich 1 bis 3 mm vorzugsweise 2 mm. Wenngleich das Verhältnis der Dicke der Außenschicht 3, der Kernschicht 2 und der Außenschicht 3 des Flächenmaterials 1 keinen besonderen Beschränkungen unterliegt, beträgt das Verhältnis vorzugsweise ungefähr 2 : 1 : 2. Wenngleich das Verhältnis der Dicke der Außenschicht 6, der Kernschicht 5 und der Außenschicht 6 in dem Flächenmaterial 4 keinen besonderen Beschränkungen unterliegt, beträgt dieses Verhältnis vorzugsweise ungefähr 1 : 2 : 1.
Das Flächenmaterial 1 und das Flächenmaterial 4 gemäß der vorliegenden Erfindung können üblicherweise vorbereitet werden, indem ein Flächenmaterial zur Bildung jeder Kernschicht und ein Flächenmaterial zur Bildung jeder Außenschicht getrennt hergestellt wird und diese Flächenmaterialien mit einer Presse oder dergleichen miteinander verbunden werden. In diesem Fall kann das Flächenmaterial, das zuvor zur Bildung jeder Kernschicht oder jeder Außenschicht geformt wurde, ein Flächenmaterial sein, bestehend aus einem Verstärkungsmaterial das vollständig mit einem Kunststoff getränkt und im wesentlichen blasenfrei ist, oder ein Flächenmaterial sein, bei dem ein Verstärkungsmaterial und ein Matrixkunststoff in geeigneter Weise miteinander verklebt sind und im Inneren desselben eine Anzahl von Leerstellen verbleibt. Wenn von dem letztgenannten Flächenmaterial Gebrauch gemacht wird, dann kann der Kunststoff bei dem Verbindungsvorgang unter Hitze und Druck in das Verstärkungsmaterial hinreichend eindringen.
Beispiele für die Form des Matrixkunststoffes, der bei der Ausbildung des Flächenmaterials benutzt wird, das in der Kernschicht 2 oder der Außenschicht 6 des faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffes benutzt wird, der mit einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewirkten Bahn verstärkt ist, umfassen eine Folie, ein Pulver und eine Faser. Unter diesen ist die Folie unter dem Gesichtspunkt der Kosten und der Handhabung geeignet. Das gewebte Textilerzeugnis oder die gewirkte Bahn zur Verstärkung wird einer für die Matrix geeigneten Oberflächenbehandlung unterzogen. Im Fall einer Glasfaseü wird die Behandlung beispielsweise mit dem herkömmlichen Verfahren unter Verwendung eines Silanbindemittels, wie z. B. Aminosilan, Epoxysilan, Methacrylsilan oder Chlorosilan durchgeführt. Ein Matrixkunststoff in Form einer Folie oder dergleichen wird auf das gewebte Textilerzeugnis oder die gewebte Bahn aufgelegt, die der vorstehend beschriebenen Behandlung unterzogen wurde, und die Anordnung wird unter Hitze in ein Flächenmaterial gebracht, bestehend aus einer gewebten oder gewirkten Verstärkungsbahn und einem Matrixkunststoff. Das erhaltene Flächenmaterial kann als Kernschicht 2 oder als Außenschicht 6 benutzt werden.
Beispiele für die Form des bei der Ausbildung des Flächenmaterials benutzten Matrixkunststoffs, das als Außenschicht 3 oder als Kernschicht 5 des faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffes benutzt wird, der mit einer Matte willkürlicher Verteilung verstärkt ist, umfassen eine Folie, ein Pulver und eine Faser. Unter diesen ist die Faser unter dem Gesichtspunkt der Kosten und der Handhabung geeignet. Wenn von dem faserigen Matrixkunststoff Gebrauch gemacht wird, dann werden beispielsweise die Verstärkungsfaser und die Kunststoffaser verzwimt, gehäckselt und in die Form einer Matte gebracht, und die gesamte Matte wird heißgepreßt, um ein Flächenmaterial zu bilden, das aus einer Häckselfasermatte und aus einem Matrixkunststoff besteht. Ein Flächenmaterial, das aus einer Filamentmatte gebildet ist, die aus einer Verstärkungsfaser und aus einem Matrixkunststoff besteht, kann vorbereitet werden, indem eine gehäckselte Litze als Verstärkungsfaser zusammen mit einer gehäckselten Litze als Matrixkunststoffaser kardiert werden, um eine Filamentmatte zu bilden, und indem Filamentmatte heißgepreßt wird. Das auf diese Weise vorbereitete Flächenmaterial kann als Außenschicht 3 oder als Kernschicht 5 benutzt werden.
Wenn eine Glasfaser als Verstärkungsfaser in Form eines Gemischs mit einer Kunststoffaser benutzt wird, dann wird vorzugsweise ein Bindemittel benutzt, das die Haftung an dem Kunststoff und die Eindringfähigkeit des Kunststoffs verbessert. Bevorzugte Beispiele des Bindemittels umfassen eines mit der folgenden Zusammensetzung:
Folienbildende Bestandteile:
Epicot 828 (hergestellt von Yukashell Epoxy K.K.) Ethylenoxidzusatz 3,00 %
Silanbindemittel: γ-Aminopropyltriethoxysilan 0,5 %
Schmiermittel: Tetraethylenpentamindistearat 0,05 %
Polyethylenemulsion mit niedrigem Molekulargewicht 0,1 %
Die prozentuale Adhäsion des Bindemittels beträgt vorzugsweise 0,2 bis 1,0 %.
Zur Herstellung des Flächenmaterials 1 und des Flächenmaterials 4 kann anstelle des Verfahrens, welches das getrennte Formen eines Flächenmaterials zur Bildung jeder Kernschicht und eines Flächenmaterials zur Bildung jeder Außenschicht und das Verbinden dieser Flächenmaterialen miteinander mittels einer Presse oder dergleichen umfaßt, von einem Verfahren Gebrauch gemacht werden, umfassend Häckseln einer Verstärkungsfaser und eines Matrixkunststoffes zur Bildung einer Kernschicht und einer Verstärkungsfaser und eines Matrixkunststoffes zur Bildung einer Außenschicht und Verformen der gesamten Anordnung unter Hitze und Druck zur Ausbildung einer Kernschicht und einer Außenschicht und zum gleichzeitigen Verbinden der gesamten Anordnung, wodurch ein Flächenmaterial 1 und ein Flächenmaterial 4 gebildet wird.
Bei den vorstehend beschriebenen formbaren Flächenmaterialien 1 und 4 besteht die Kernschicht 2 oder die Außenschicht 6 aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungsfaser verstärkt ist. Die Kernschicht oder die Außenschicht kann alternativ allein aus einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewebten Bahn aus einer Verstärkungsfaser bestehen. Wie in Fig. 2 (a) gezeigt, besteht die im Anspruch 3 beschriebene Erfindung in einem formbaren Flächenmaterial 1A, gekennzeichnet durch einen Sandwichaufbau, umfassend eine Kernschicht 2A aus einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungsfaser und mit beiden Seiten der Kernschicht verbundene Außenschichten 3 aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einer Matte aus willkürlich verteilten Verstärkungsfasern verstärkt ist.
Wie in Fig. 2 (b) gezeigt, besteht die im Anspruch 4 beschriebene Erfindung in einem formbaren Flächenmaterial 4A, gekennzeichnet durch einen Sandwichaufbau, umfassend eine Kernschicht 5 aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einer Hatte aus willkürlich verteilten Verstärkungsfasern verstärkt ist, und mit beiden Seiten der Kernschicht 5 verbundene Außenschichten 6A aus einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungsfaser. Die hierbei verwendete Außenschicht 3 und die Kernschicht 5 sind mit der in Fig. 1 gezeigten Außenschicht 3 und der Kernschicht 5 identisch.
Das Flächenmaterial gemäß der Erfindung wird bei der Formgebung eines geformten Gegenstandes aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff verwendet. Der Gehalt an Verstärkungsfasern des gesamten Flächenmaterials liegt üblicherweise im Bereich von 30 bis 60 Gew.%. Der Gehalt an Verstärkungsfasern wird besonders bestimmt, indem die Festigkeit, die Härte, die Elastizität, die Verformbarkeit u.s.w. berücksichtigt wird, die für den Gegenstand (geformter Gegenstand) erforderlich ist. Wenn der Gehalt übermäßig gering ist, dann ist die Festigkeit unzureichend, wenngleich die Verformbarkeit gut ist. Wenn andererseits der Gehalt übermäßig hoch ist, dann wird die Elastizität verringert, und der geformte Gegenstand wird zerbrechlich, wenngleich die Härte zunimmt. Da in diesem Fall die Eindringfähigkeit des Kunststoffes abnimmt, wird ferner die Formgebung schwierig. Aus diesem Grund liegt der Gehalt vorzugsweise in dem Bereich von 40 bis 50 Gew.%.
Es gibt keine besondere Beschränkung hinsichtlich der Verwendung der geformten Gegenstände, die aus dem Flächenmaterialien gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, und die geformten Gegenstände können auf jedem Gebiet verwendet werden, und sie sind besonders für solche Gebiete geeignet, wo Tiefziehen und eine hohe Festigkeit erforderlich ist. Typische Beispiele des Flächenmaterials umfassen eine Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh. Die in den Ansprüchen 9 bis 12 beschriebene Erfindung besteht in einer Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh, die hergestellt wird, indem ein Flächenmaterial mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau unter Hitze und Druck verformt wird.
Fig. 4 ist ein Fließdiagramm, das eine Ausführungsform der Verformung unter Druck zur Herstellung einer Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh unter Verwendung des in den Fig. 1 oder 2 gezeigten Flächenmaterials 1, 4, 1A oder 4A zeigt. Zunächst wird eine Zehenkappenform 12 in einer Form 11 verschoben, und ein Material A wird in die Form eingebracht, das durch Zerschneiden des Flächenmaterials 1, 4, 1A oder 4A in eine Form entsprechend der Abwicklung eines Enderzeugnisses gebildet wurde. Die Anordnung wird in der Form unter Hitze und Druck verformt. Dabei lagert sich überschüssiges Material in einem Kunststoff-Vorratsraum ab. Nach dem Aushärten wird das überschüssige Material in dem Vorratsraum beseitigt, um eine Zehenkappe 15 für einen Sicherheitsschuh als Enderzeugnis zu erhalten.
Die Fig. 5 und 6 sind jeweils eine erläuternde Darstellung, die eine andere Ausführungsform des Formverfahrens unter Druck zur Herstellung einer Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh unter Verwendung des in den Fig. 1 oder 2 gezeigten Flächenmaterials zeigen. Zuerst wird das Flächenmaterial in eine Form entsprechend der Abwicklung eines Endproduktes zerschnitten und zur Vorbereitung in einem Infrarotofen erhitzt, um die Form zu erweichen und dadurch ein Ausgangsmaterial M zu erzeugen. Das Ausgangsmaterial M wird in eine Form 17 entlang der Innenwand der Form 17 eingesetzt, und ein Kern 18 wird zwangsweise nach unten bewegt, um eine Preßformgebung durchzuführen. Nach Beendigung der Formgebung wird der geformte Gegenstand mit einem Auswurfstift 19 aus der Form 18 ausgeworfen.
Die Kraft, mit der gegen die Zehenkappe für einen Schuh gedrückt wird, ist wichtig als die für die Zehenkappe eines Sicherheitsschuhs erforderliche Festigkeit. Fig. 7 ist eine Darstellung, welche die Beziehung zwischen dem Gehalt an Glasfasern in einer Matrix aus thermoplastischem Kunststoff und der Druckbelastung in dem Fall zeigt, wo eine Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh unter Verwendung eines Flächenmaterials 4 mit dem in Fig. 1 (b) gezeigten Aufbau, bei dem eine Glasfaser als Verstärkungsfaser benutzt wird, geformt wird. Die für diese Darstellung verwendeten Versuchsbedingungen sind die folgenden.
Daten des formbaren Flächenmaterials 4:
benutzte Verstärkungsfaser: Glasfaser (Filamentdurchmesser: 9 PIA)
Art der Verstärkungsfaser für die Außenschicht 6: Glasfasergewebe
Art der Verstärkungsfaser für die Kernschicht 5: Häckselfasermatte (Litzenlänge: 5 cm)
Matrixkunststoff: Nylon 6
Dickenverhältnis:
Außenschicht : Kernschicht : Außenschicht = 1:2:1
Gesamtdicke: 2 mm
Der Glasgesamtgehalt wurde durch eine Kombination einer Kernschicht und einer Außenschicht überwacht, die im Glasgehalt voneinander abweichen.
Formbedingungen der Zehnkappe für einen Schuh:
Materialvorwärmung: 325 ºC x 60 sec.
Formtemperatur: 120 ºC
Formdruck: 500 kg/cm²
Wie aus Fig. 7 hervorgeht, erreicht die Festigkeit ihren Höhepunkt, wenn der Gehalt an Glasfasern im Bereich von 40 bis 50 Gew.% liegt. Da gemäß der vorstehend erwähnten JIS eine Preßkraft von 45 kg ausreicht, um die Anforderung der Klasse L zu erfüllen, ist die in Fig. 7 als Firmenstandard bezeichnete Preßkraft, d. h. 550 kg ein numerischer Wert, der einen ausreichenden Spielraum für den Sicherheitsfaktor hat. Aus diesem Grund liegt der Glasfasergehalt bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise in dem Bereich von 40 bis 50 Gew.%.
Fig. 8 ist eine Darstellung, die das Verhältnis zwischen den Filamentdurchmesser und der Belastung zeigt, wobei der Filamentdurchmesser der Glasfaser verändert wird und der Gehalt an Glasfasern bei 45 Gew.% (konstant) gehalten wird, für den Fall, wo eine Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh aus einem formbaren Flächenmaterial geformt wird, das dem gleichen Aufbau hat wie das zur Erzielung der in Fig. 7 gezeigten Daten benutzte Flächenmaterial. In Fig. 8 erreicht die Belastung den Höchstwert, wenn der Filamentdurchmesser im Bereich von 9 bis 13 um liegt.
Dies hat vermutlich folgenden Grund. Wenn der Filamentdurchmesser der Glasfaser kleiner als 9 um ist, dann nimmt die Oberfläche der Glasfasern zu, weil der Filamentdurchmesser klein ist. Dies macht es erforderlich, die Menge des Kunststoffes zu erhöhen, um die Benetzbarkeit der gesamten Faseroberfläche zu verbessern. Wenn der Filamentdurchmesser abnimmt, dann dringt der Kunststoff auch ungenügend in die Litze ein, so daß in dem geformten Gegenstand Leerstellen verbleiben können. Demzufolge wird durch eine Verringerung des Glasgehalts und eine Zunahme der verbleibenden Leerstellen die Festigkeit des geformten Gegenstandes verringert. Wenn andererseits der Filamentdurchmesser der Glasfaser 13 um übersteigt, dann nimmt die Flexibilität der Faser an sich und die Fließfähigkeit ab, und die Zerbrechlichkeit nimmt zu. Im Falle einer Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh wird die Verteilung der Glasfasern in dem gebogenen Bereich der Zehenkappe für einen Schuh so gering, daß die Menge des Kunststoffes in diesem Bereich groß wird, so daß sich die erforderliche Festigkeit schwer erreichen läßt. Demzufolge kann eine bestimmte Festigkeit stabiler erhalten werden durch eine zusätzliche Beschränkung des Filamentdurchmessers der Glasfasern zusätzlich zu der Beschränkung des Gehalts an Glasfasern.
Da die in Fig. 1 gezeigten Flächenmaterialien 1 und 4 und die in den Fig. 2 gezeigten Flächenmaterialien 1A und 4A jeweils ein Flächenmaterial aus einem faserverstärkten thermoplastischem Kunststoff umfassen, können sie beim Heißprägen oder bei der Hochgeschwindigkeitsdruckverformung verwendet werden. Da die erhaltenen geformten Gegenstände eine Verstärkungsfaser in Form eines gewebten Textilerzeugnisses oder einer gewirkten Bahn enthalten, haben sie ferner eine große Festigkeit, die frei ist von Anisotropie.
Bei der Verformung des Flächenmaterials 1 oder 1A in eine dreidimensionale Anordnung hat die mit einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewirkten Bahn verstärkte Kernschicht 2 oder die aus einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewirkten Bahn allein bestehende Kernschicht 2A eine verbesserte Anpassungsfähigkeit an die Form wegen der Fließfähigkeit der Außenschichten 3, die auf beiden Seiten der Kernschicht 2 oder 2A vorgesehen und mit einer Hatte willkürlicher Verteilung verstärkt sind, wie z. B. ein nichtgewebtes Vlies oder eine Hatte, und die auf beiden Seiten der Kernschicht 2 oder 2A vorgesehenen Außenschichten 3 sind weich und schützen die Kernschicht 2 oder 2A, so daß selbst bei einem beträchtlichen Tiefziehen keine Knitter- oder Faltenbildung auftritt. Da die Kernschicht 2 oder 2A während der Formgebung einer Zugbelastung ausgesetzt ist, werden die Außenschichten 3 während der Formgebung nicht gedehnt, so daß kein Bereich mit einer deutlich geringen Dicke auftritt. Demzufolge kann ein geformter Gegenstand erzeugt werden, der eine dreidimensionale Ausbildung und ein gutes Aussehen hat.
Bei der Verformung des Flächenmaterials 4 oder 4A in eine dreidimensionale Ausbildung dient die Kernschicht 5, die mit einer Matte beliebiger Verteilung, wie z. B. ein nicht-gewebtes Vlies oder eine Hatte, verstärkt ist, als Polstermaterial, um die Außenschichten 6 flexibel zu machen, die auf beiden Seiten der Kernschicht 5 angeordnet und mit einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewirkten Bahn verstärkt sind, oder die Außenschichten 6A, die aus einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewirkten Bahn allein bestehen, beim Tiefziehen, so daß die Anpassungsfähigkeit an die Form verbessert wird, wodurch es möglich wird, die Verformung selbst bei einem beträchtlichen Tiefziehen ohne Knitter- oder Faltenbildung durchzuführen. Da die Außenschichten 6 oder 6A während der Verformung einer Zugbeanspruchung ausgesetzt sind, wird die Kernschicht 5 auch in diesem Fall während der Verformung nicht gedehnt, so daß kein Bereich mit einer deutlich geringen Dicke entsteht. Es kann daher ein geformter Gegenstand mit einer dreidimensionalen Ausbildung und mit einem guten Aussehen erzeugt werden. Wenn die Flächenmaterialien 1 und 1A mit den Flächenmaterialien 4 und 4A verglichen werden, dann haben die aus den Flächenmaterialien 1 und 1A geformten Gegenstände, weil jede Außenschicht 3 eine mit einer Hatte beliebiger Verteilung verstärkte Oberseite hat, glattere und besser aussehende Oberflächen als die aus den Flächenmaterialien 4 und 4A geformten Gegenstände. Die aus Flächenmaterialien 4 und 4A geformten Gegenstände sind jedoch hinsichtlich der Festigkeit überlegen. Diese Flächenmaterialien können in Abhängigkeit vom Einsatz der geformten Gegenstände optimal verwendet werden.
Da die zehenkappe für einen Sicherheitsschuh gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, indem das vorstehend beschriebene Flächenmaterial unter Hitze und Druck verformt wird, hat sie ein gutes Aussehen und eine hohe Festigkeit trotz des Tiefziehens.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Ein in Fig. 1 (a) gezeigtes Flächenmaterial 1 wurde mit folgendem Verfahren vorbereitet.

(1) Vorbereitung des Flächenmaterials für die Kernschicht:

Das folgende Glasfasergewebe und eine Folie aus Nylon 6 wurden aufeinandergelegt, um ein Laminat zu bilden, bestehend aus vier Folienbahnen / einer Bahn aus Glasfasergewebe 1 zwei Folienbahnen / eine Bahn aus Glasfasergewebe / vier Folienbahnen, das heißgepreßt wurde, um die Folie aus Nylon 6 zu schmelzen, wodurch ein Flächenmaterial gebildet wurde, bei dem das Glasfasergewebe in den Kunststoff eingebettet war. Der Glasgehalt des Flächenmaterials betrug 60 Gew.%. Dieses Flächenmaterial wurde als Flächenmaterial für die Kernschicht benutzt.
Glasfasergewebe:
benutztes Garn: ECG7S 1/0 (Filamentdurchmesser: 9 um)
Garnnummer: Kette 44 Garne/25 mm Schuß 33 Garne/25 mm
Webart: vier Webgeschirre mit Satinbindung
Gewicht: 209 g/m²
Oberflächenbehandlung: γ-Aminopropyltriethoxysilan 0,5 %
Dicke der Folie aus Nylon 6: 30 um

(2) Vorbereitung des Flächenmaterials für die Außenschicht:

Ein zuvor entschlichtetes Nylon 6 Garn und ein Glasgarn (Filamentdurchmesser: 9 um), das im Einklang mit einem hauptsächlich aus einem Epoxyharz bestehenden Kunststoff bemessen wurde, wurden in einem Gewichtsverhältnis 60 : 40 verzwimt und gleichzeitig in eine Größe von 5 cm zerschnitten, um eine gehäckselte Litze (nachfolgend wyhäcksel genannt) zu bilden. Das erhaltene Häcksel bestand aus dem Glasgarn und aus dem mit diesem gut vermischten Nylon 6 Garn. Das Häcksel wurde auf 1400 g/m² eingestellt und bei einer Temperatur von 250ºC wärmefixiert, um das Nylon 6 Garn zu schmelzen, wodurch ein Flächenmaterial geschaffen wurde, bei dem das Glashäcksel in den Kunststoff eingebettet war. Das Flächenmaterial wurde als Flächenmaterial für die Außenschicht benutzt.

(3) Verformen des formbaren Flächenmaterials:

Das vorstehend beschriebene Flächenmaterial für die Kernschicht und das Flächenmaterial für die Außenschicht wurden jeweils in eine Größe von 45 cm x 45 cm zerschnitten und in der Reihenfolge Flächenmaterial für die Außenschicht / Flächenmaterial für die Kernschicht / Flächenmaterial für die Außenschicht in einem Rahmen mit der Innengröße 45 cm x 45 cm und einer Dicke von 2,1 mm angeordnet. Diese Anordnung wurde zwischen oberen und unteren Spiegelplatten bei einer Temperatur von 260ºC und einem Druck von 10 kg/cm² gepreßt, um ein vollständig durchtränktes formbares Flächenmaterial 1 zu bilden, das eine Dicke von 2,1 mm und den in Fig. 1 (a) gezeigten Aufbau hat.

(4) Heißprägeversuch:

Das auf diese Weise zubereitete formbare Flächenmaterial 1 wurde in einem mit einen Förderer versehenen Infrarotofen angeordnet und bei einer Temperatur von 400ºC, einer Fördergeschwindigkeit von 20 m/min und einer Heizdauer von 40 sec. erweicht. Das aus dem Ofen abgezogene formbare Flächenmaterial 1 wurde mit einer Formvorrichtung verformt, die mit einem halbkugelförmigen Fomstempel 21 und mit Klemmbacken 22 ausgerüstet war, wie in Fig. 9 gezeigt. Der Durchmesser D des Formstempels 21 betrug 250 mm. Die Klemmbacke 22 war so ausgebildet, daß der Umfang des formbaren Flächenmaterials 1 mit einer geeigneten Kraft eingeklemmt werden konnte, und die Formöffnung hatte einen Durchmesser von 255 mm. Die Temperatur des Formstempels 21 und der Klemmbacken 22 betrug 80ºC bzw. 220ºC. Das aus dem Infrarotofen abgezogene formbare Flächenmaterial 1 wurde rasch zwischen den Klemmbacken 22 angeordnet, und der Formstempel 21 wurde mit einer Geschwindigkeit von 10 mm/min abgesenkt, um das Flächenmaterial 1 zu pressen und zu formen.
Wie in Fig. 10 gezeigt, hatte das Material 1 nach der Verformung in dem kritischen halbkugelförmigen Bereich 1a keine Knitter oder Falten, und es wurden sehr gute Ergebnisse erzielt. Nachdem der halbkugelförmige Bereich 1a herausgeschnitten und einem Biegeversuch unterzogen wurde, wurden keine wesentlichen Schwankungen der Festigkeit beobachtet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 wiedergegeben.

Beispiel 2

Ein in Fig. 1 (b) gezeigtes formbares Flächenmaterial 4 wurde mit folgendem Verfahren vorbereitet.

(1) Vorbereitung des Flächenmaterials für die Kernschicht:

Gemischter Häcksel, bestehend aus dem Glasgarn und dem Nylongarn, das bei der Vorbereitung des Flächenmaterials für die Außenschicht im Beispiel 1 benutzt wurde, wurde auf 2100 g/m² eingestellt und wärmefixiert, um eine Flächenmaterial vorzubereiten.

(2) Vorbereitung des Flächenmaterials für die Außenschicht:

Das gleiche Flächenmaterial für die Kernschicht, das im Beispiel 1 benutzt wurde, wurde vorbereitet und als Flächenmaterial für die Außenschicht benutzt.

(3) Verformen des förmbaren Flächenmaterials:

Das vorstehend beschriebene Flächenmaterial für die Kernschicht und das Flächenmaterial für die Außenschicht wurde jeweils übereinander angeordnet und auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 gepreßt, um ein vollständig durchtränktes formbares Flächenmaterial 4 mit einer Dicke von 2,1 mm zu schaffen, wie in Fig. 1 (b) gezeigt.

(4) Heißprägeversuch:

Das Heißprägen wurde auf die gleiche Weise durchgeführt wie im Beispiel 1. Der erhaltene geformte Gegenstand wies weder Falten noch Knitter auf, und es wurde kein wesentlicher Unterschied in der Biegefestigkeit zwischen jedem der Verstärkungsmaterialien und dem gewebten Textilerzeugnis beobachtet. Die Eigenschaften des geformten Gegenstandes wurden gemessen, und die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 wiedergegeben.

Vergleichsbeispiel 1

Zum Vergleich wurde ein formbares Flächenmaterial, bei dem das Glasfasergewebe allein als Verstärkungsmaterial benutzt wurde, vorbereitet und einer Heißprägung unterzogen. Die Formbedingungen, die Formversuchsbedingungen und die Ergebnisse waren wie folgt.

(1) Benutztes formbares Material:

Glasfasergewebe (GC) der gleichen Art wie beim Beispiel 1 10 Bahnen
Nylon 6 Folie (PA6) der gleichen Art wie beim Beispiel 1 41 Bahnen

(2) Anzahl der Bahnen und Reihenfolge der Laminierung:

4PA6/GC/4PA6/GC/3PA6/GC/3PA6/GC/4PA6/GC/5PA6/GC/4PA6/GC/3P A6/GC/3PA6/GC/4PA6/GC/4PA6

(3) Prägebedingungen:

Das Prägen wurde in der gleichen Weise wie beim Beispiel 1 durchgeführt, um ein formbares Flächenmaterial mit einer Dicke von 2,05 mm vorzubereiten.

(4) Heißprägeversuch:

Die Verformung wurde unter den gleichen Bedingungen wie beim Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das vorstehend beschriebene formbare Flächenmaterial benutzt wurde. Der geformte Gegenstand hatte eine Falte im Boden des halbkugelförmigen Bereichs, und es konnte kein vollständig geformter Gegenstand erhalten werden. Die Eigenschaften des geformten Gegenstandes wurden gemessen und die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 wiedergegeben.

Vergleichsbeispiel 2

Zum Vergleich wurde ein formbares Flächenmaterial, bei dem eine Häckselfasermatte allein als Verstärkungsmaterial benutzt wurde, dem Heißprägeversuch unterworfen. Die Formbedingungen, die Formversuchsbedingungen und die Ergebnisse waren wie folgt.

(1) Formmaterial:

Gemischter Häcksel, bestehend aus dem Glasgarn und dem Nylon 6 Garn, das zur Vorbereitung des Flächenmaterials für die Außenschicht in Beispiel 1 benutzt wurde, wurde auf 1600 g/m² eingestellt und vorab bei 250ºC wärmefixiert, um ein Flächenmaterial vorzubereiten.

(2) Laminieren und Pressen

Das Flächenmaterial wurde auf eine Größe von 45 cm x 45 cm zugeschnitten, und zwei Bahnen des zugeschnittenen Materials wurden auf die gleiche Weise wie beim Beispiel 1 gepreßt, um ein formbares Flächenmaterial mit einer Dicke von 2,1 mm vorzubereiten.

(4) Heißprägeversuch:

Das Formen wurde unter den gleichen Bedingungen wie beim Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das vorstehend beschriebene formbare Flächenmaterial benutzt wurde. Der erhaltene geformte Gegenstand hatte ein gutes Aussehen. Wenn jedoch ein halbkugelförmiger Bereich von dem geformten Gegenstand abgeschnitten und seine Biegefestigkeit gemessen wurde, dann zeigte er eine geringe Festigkeit und eine große Schwankung der Festigkeit.
Die Versuchsergebnisse bei den Beispielen und den Vergleichsbeispielen sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt. Tabelle 1
Wie aus den in Tabelle 1 wiedergegebenen Ergebnissen hervorgeht, hatte der geformte Gegenstand nach dem Beispiel 2 im wesentlichen die gleichen Festigkeitseigenschaften wie beim Vergleichsbeispiel 1, bei dem ein Gewebe allein als Verstärkungsmaterial verwendet wurde, und die Formbarkeit war hervorragend. Beim Beispiel 1 konnten die Schwankungen der Eigenschaften im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 2 beträchtlich verbessert werden, bei dem Häcksel allein als Verstärkungsmaterial benutzt wurde.

Beispiel 3

Eine Verformung unter Hitze und Druck wurde gemäß dem in Fig. 4 gezeigten Verfahren durchgeführt, wobei das gemäß Beispiel 1 vorbereitete Flächenmaterial benutzt wurde, um eine Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh vorzubereiten. Die Formbedingungen waren wie folgt:
Bahnvorbereitungsbedingungen: 325ºC x 60 sec.
Formtemperatur: 120ºC
Formdruck: 500 kg/cm²
Der erhaltene geformte Gegenstand hatte ein gutes Aussehen frei von irgendwelchen Falten, Knittern u.s.w.. Seine Preßbelastung wurde mit 650 kg ermittelt.

Vergleichsbeispiel 3

Es wurde ein formbares Flächenmaterial (Glasgehalt: 45 %, Dicke: 2 mm) vorbereitet, bestehend aus Nylon 6 als thermoplastischer Kunststoff, der mit einer Häckselfasermatte (Glasfaserlänge: 5 cm, Filamentdurchmesser: 9 um) verstärkt war, und das formbare Flächenmaterial wurde auf die gleiche Weise wie bei dem Versuch 3 unter Wärme und Druck verformt. Die Preßbelastung des erhaltenen geformten Gegenstandes betrug 370 kg, d.h. sie erfüllte nicht die in der JIS genannte Bedingung.

Beispiel 4

Es wurde ein Flächenmaterial für die Außenschicht vorbereitet, umfassend Nylon 6 als thermoplastischen Kunststoff und mit diesem vermischt 38 Gew.% Glasfaser mit einem Filamentdurchmesser von 9 um (Länge: 50 mm), und zwei Bahnen aus dem gleichen Glasgewebe mit Satinbindung, wie sie bei dem Beispiel 1 benutzt wurde, wurden zwischen den Flächenmaterialien für die Außenschicht an deren mittleren Teilen sandwichartig angeordnet. Das Laminat wurde zu einer Dicke von 2,2 mm einstückig geformt, wodurch ein Flächenmaterial 1A (Gesamtglasgehalt: 45 %) vorbereitet wurde, wie in Fig. 2 (a) gezeigt. Das Flächenmaterial wurde in eine Form entsprechend der Abwicklung eines Enderzeugnisses geschnitten, vorgewärmt und in die Form 17 entlang der Innenwand der Form 17 eingebracht, wie in Fig. 5 gezeigt, und der Kern 18 wurde nach unten gedrückt, um die Verformung durchzuführen und eine Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh zu schaffen. Die Preßbelastung des geformten Gegenstandes überschritt den Firmenstandard ausreichend.
Wie dies vorstehend erläutert wurde, bei dem im Anspruch 1 oder 2 der vorliegenden Anmeldung beschriebenen formbaren Flächenmaterial trotz der Anordnung einer mit einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewirkten Bahn verstärkten thermoplastischen Kunststoffschicht, weil es einen Sandwichaufbau hat, bestehend aus der thermoplastischen Kunststoffschicht als Kernschicht und auf beiden Seiten derselben mit Außenschichten versehen, die mit einer Hatte willkürlicher Verteilung verstärkt sind, wie z. B. ein gewebtes Textilerzeugnis oder eine Hatte (Anspruch 1), oder einen Sandwichaufbau hat, bestehend aus der thermoplastischen Kunststoffschicht als Außenschicht, die mit einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewebten Bahn verstärkt ist, wobei die Außenschichten auf beiden Seiten einer Kernschicht vorgesehen sind, die mit einer Hatte willkürlicher Verteilung, wie z. B. ein Vlies oder eine gewirkte Bahn verstärkt ist (Anspruch 2), hat das formbare Flächenmaterial solche Wirkungen, daß die Formgebung ohne das Auftreten von Falten, Knittern oder dergleichen durchgeführt werden kann, selbst für den Fall der Formgebung einer beträchtlich tiefgezogenen dreidimensionalen Anordnung, und ein geformter Gegenstand mit einer dreidimensionalen Ausbildung, der eine hohe Festigkeit und ein gutes Aussehen hat, kann ohne richtungsabhängige Festigkeit hergestellt werden.
Ferner bei dem in den Fig. 3 oder 4 der vorliegenden Anmeldung beschriebenen formbaren Flächenmaterial trotz der Verwendung eines gewebten Textilerzeugnisses oder einer gewirkten Bahn als Verstärkungsmaterial, da es einen Sandwichaufbau hat, umfassend eine Kernschicht aus einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewirkten Bahn und auf beiden Seiten derselben angeordnete Außenschichten, die mit einer Hatte beliebiger Verteilung, wie z. B. ein Vlies oder eine Hatte (Anspruch 3), oder einen Sandwichaufbau hat, umfassend eine Außenschicht aus einem gewebten Textilerzeugnis oder einer gewirkten Bahn, wobei die Außenschichten auf beiden Seiten einer Kernschicht angeordnet sind, die mit einer Hatte willkürlicher Verteilung verstärkt ist, wie z. B. ein Vlies oder eine Hatte (Anspruch 4), hat das formbare Flächenmaterial solche Wirkungen, daß die Formgebung ohne das Auftreten von Falten, Knittern oder dergleichen durchgeführt werden kann, selbst in Fall der Ausbildung einer beträchtlich tiefgezogenen dreidimensionalen Anordnung, und ein geformter Gegenstand mit einer dreidimensionalen Anordnung, der eine hohe Festigkeit und ein gutes Aussehen hat, kann ohne richtungsabhängige Festigkeit erzeugt werden.
Da ferner die Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, indem das vorstehend beschriebene formbare Flächenmaterial unter Hitze und Druck verformt wird, hat sie ein gutes Aussehen und die erforderliche Festigkeit und ein geringeres Gewicht als die herkömmliche Zehenkappe aus Stahl für einen Sicherheitsschuh. Insbesondere kann die Verstärkungswirkung noch weiter gesteigert werden, wenn eine Glasfaser als Verstärkungsfaser mit einem Anteil in dem Bereich von 40 bis 50 Gew.% benutzt wird, die einen Filamentdurchmesser in dem Bereich von 9 bis 13 um hat.

Claims

1. Formbares Flächenmaterial mit Sandwichaufbau, bestehend aus einer Kernschicht aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einem gewebten Gespinst oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungsfaser verstärkt ist, und mit beiden Seiten der Kernschicht verbundenen Außenschichten aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einer Hatte aus willkürlich verteilten Verstärkungsfasern verstärkt ist.

2. Formbares Flächenmaterial mit Sandwichaufbau, bestehend aus einer Kernschicht aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einer Hatte aus willkürlich verteilten Verstärkungsfasern verstärkt ist, und mit beiden Seiten der Kernschicht verbundenen Außenschichten aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einem gewebten Gespinst oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungsfaser verstärkt ist.

3. Formbares Flächenmaterial mit Sandwichaufbau, bestehend aus einer Kernschicht aus einem gewebten Gespinst oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungsfaser und mit beiden Seiten der Kernschicht verbundenen Außenschichten aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einer Hatte aus willkürlich verteilten Verstärkungsfasern verstärkt ist.

4. Formbares Flächenmaterial mit Sandwichaufbau, bestehend aus einer Kernschicht aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einer Hatte aus willkürlich verteilten Verstärkungsfasern verstärkt ist, und mit beiden Seiten der Kernschicht verbundenen Außenschichten aus einem gewebten Gespinst oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungsfaser.

5. Formbares Flächenmaterial nach Anspruch 1, wobei die Hatte mit willkürlicher Verteilung aus einem nicht-gewebten Gespinst, einer Fadenmatte, einer Häckselfasermatte, einer fortlaufenden Fasermatte oder einer Kombination hiervon besteht.

6. Formbares Flächenmaterial nach Anspruch 2, wobei die Matte mit willkürlicher Verteilung aus einem nicht-gewebten Gespinst, einer Fadenmatte, einer Häckselfasermatte, einer fortlaufenden Fasermatte oder einer Kombination hiervon besteht.

7. Formbares Flächenmaterial nach Anspruch 3, wobei die Hatte mit willkürlicher Verteilung aus einem nicht-gewebten Gespinst, einer Fadenmatte, einer Häckselfasermatte, einer fortlaufenden Fasermatte oder einer Kombination hiervon besteht.

8. Formbares Flächenmaterial nach Anspruch 4, wobei die Hatte mit willkürlicher Verteilung aus einem nicht-gewebten Gespinst, einer Fadenmatte, einer Häckselfasermatte, einer fortlaufenden Fasermatte oder einer Kombination hiervon besteht.

9. Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh, die durch eine Warmverformung unter Druck eines formbaren Flächenmaterials hergestellt wird, wobei das formbare Material einen Sandwichaufbau hat, bestehend aus einer Kernschicht aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einem gewebten Gespinst oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungsfaser verstärkt ist, und mit beiden Seiten der Kernschicht verbundenen Außenschichten aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einer Hatte aus willkürlich verteilten Verstärkungsfasern verstärkt ist.

10. Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh, die durch eine Warmverformung unter Druck eines formbaren Flächenmaterials hergestellt wird, wobei das formbare Material einen Sandwichaufbau hat, bestehend aus einer Kernschicht aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einer Hatte aus willkürlich verteilten Verstärkungsfasern verstärkt ist, und mit beiden Seiten der Kernschicht verbundenen Außenschichten aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einem gewebten Gespinst oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungsfaser verstärkt ist.

11. Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh, die durch eine Warmverformung unter Druck eines formbaren Flächenmaterials hergestellt wird, wobei das formbare Material einen Sandwichaufbau hat, bestehend aus einer Kernschicht aus einem gewebten Gespinst oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungsfaser und mit beiden Seiten der Kernschicht verbundenen Außenschichten aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einer Hatte aus willkürlich verteilten Verstärkungsfasern verstärkt ist.

12. Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh, die durch eine Warmverformung unter Druck eines formbaren Flächenmaterials hergestellt wird, wobei das formbare Material einen Sandwichaufbau hat, bestehend aus einer Kernschicht aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff, der mit einer Hatte aus willkürlich verteilten Verstärkungsfasern verstärkt ist, und mit beiden Seiten der Kernschicht verbundenen Außenschichten aus einem gewebten Gespinst oder einer gewirkten Bahn aus einer Verstärkungs faser.

13. Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh nach Anspruch 9, wobei die Verstärkungsfaser eine Glasfaser ist und der Gehalt an Glasfasern im Bereich von 40 bis 50 Gew.% liegt.

14. Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh nach Anspruch 10, wobei die Verstärkungsfaser eine Glasfaser ist und der Gehalt an Glasfasern im Bereich von 40 bis 50 Gew.% liegt.

15. Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh nach Anspruch 11, wobei die Verstärkungsfaser eine Glasfaser ist und der Gehalt an Glasfasern im Bereich von 40 bis 50 Gew.% liegt.

16. Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh nach Anspruch 12, wobei die Verstärkungsfaser eine Glasfaser ist und der Gehalt an Glasfasern im Bereich von 40 bis 50 Gew.% liegt.

17. Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh nach Anspruch 13, wobei der Filamentdurchmesser der Glasfaser im Bereich von 9 bis 13 um liegt.

18. Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh nach Anspruch 14, wobei der Filamentdurchmesser der Glasfaser im Bereich von 9 bis 13 um liegt.

19. Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh nach Anspruch 15, wobei der Filamentdurchmesser der Glasfaser im Bereich von 9 bis 13 um liegt.

20. Zehenkappe für einen Sicherheitsschuh nach Anspruch 16, wobei der Filamentdurchmesser der Glasfaser im Bereich von 9 bis 13 um liegt.