JP2004041406A

JP2004041406A - 樹脂製安全靴先芯

Info

Publication number: JP2004041406A
Application number: JP2002202357A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Tanaka; 田中　嘉治; Mutsuo Hirota; 広田　睦夫; Tomohisa Ishida; 石田　智久
Original assignee: YKK Corp
Current assignee: YKK Corp
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2004-02-12
Also published as: CN1471875A; TWI248792B; CN1230107C; AU2003207040A1; TW200400799A; KR100700243B1; AU2003207040B2; US20040009337A1; US6907681B2; KR20040007261A; EP1380221A1; HK1058888A1

Abstract

【課題】ＪＩＳ　Ｔ８１０１　Ｌ級及びＳ級の性能を満足することは無論、ＪＩＳ　Ｔ８１０１　Ｈ級、さらにはＣＥＮ規格における安全靴の規格に規定される耐衝撃性及び耐圧迫性の性能を満足する安全靴先芯を提供する。更には、靴及び足とのフィット性を損なうことなく、前記強度的に有用な安全靴先芯を提供する。
【解決手段】ＪＩＳ　Ｔ　８１０１における重作業用Ｈ種の規格、さらには欧州統一規格　ＣＥＮ規格における安全靴の規格に規定される耐衝撃性及び耐圧迫性の性能を満足する樹脂製安全靴先芯であって、先端立上り部１、親指側立上り部２、小指側立上り部３からなる立上り部と、頂部６及び底部５とから構成され、前記親指側立上り部２の肉厚を小指側立上り部３の肉厚より大きくしたものである。また、各立上り部は異なる曲率の曲面部によって連結されており、さらには、各立上り部は底部５に対しほぼ垂直に立上がって形成されている。
【選択図】　　図１

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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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極めて重要視されるため、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としては、使用される材料の点から例えば特開２０００−２３８１４２公報に開示されたものが知られている。特開２０００−２３８１４２公報には、ＪＩＳ　Ｌ級及びＳ級の強度を満足する安全靴先芯が開示されている。しかしながら、上記公報に記載の先芯においては、ＪＩＳ　Ｔ　８１０１　Ｌ級及びＳ級の強度という面では充分であるが、より高い強度が求められるＪＩＳ　Ｔ　８１０１　Ｈ級、更にはＣＥＮ規格における安全靴（Ｓａｆｅｔｙ　Ｓｈｏｅｓ）の規格（２００Ｊ対応）に対しては強化繊維の含有量に限界が生じるため、材料のみの対応では満足することができないといった問題がある。
【０００４】
一方、安全靴先芯は、実用新案登録第２５７４８６０号公報図１、２及び５に開示されるように装着される足とのフィットを良くし、また、取り付けられる靴の外観形状との関係から先芯の先端部頂点が親指側に変位した形状となっている。しかしながら、より大きな強度負荷がかかった場合、上記先芯の形状が強度との関係から強度バランスに不均一性を生じさせ、すなわち親指側に大きな負荷が加わり、親指側立上り部の破損を招いている。
【０００５】
さらに、安全靴先芯は、実用新案登録第２５９８２０９号公報図３に開示されるように装着される足とのフィットを良くし、また、取り付けられる靴の外観形状との関係から頂部が底部に対し先端側から後端側に向かって拡張するように形成されている。しかしながら、より大きな強度負荷がかかった場合、上記先芯の形状が先端立上り部と頂部との連結部分に大きな負荷がかかり、連結部分での破損を招いている。この点を改善するため、上記連結部分を他の部分（先端立上り部、頂部）より肉厚とする改善策が取られているが、靴及び足とのフィットを考慮した場合、それにも限界がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記に鑑み、ＪＩＳ　Ｔ　８１０１　Ｌ級及びＳ級の性能を満足することは無論、ＪＩＳ　Ｔ　８１０１　Ｈ級、さらにはＣＥＮ規格における安全靴（Ｓａｆｅｔｙ　Ｓｈｏｅｓ）の規格に規定される耐衝撃性及び耐圧迫性の性能を満足する安全靴先芯を提供することを目的とする。さらには、靴及び足とのフィット性を損なうことなく、前記強度的に有用な安全靴先芯を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は下記の構成よりなる。
（１）　繊維強化熱可塑性樹脂からなる樹脂製安全靴先芯において、ＪＩＳ　Ｔ８１０１における重作業用Ｈ種の規格に規定される耐衝撃性及び耐圧迫性の性能を満足することを特徴とする樹脂製安全靴先芯。
（２）　繊維強化熱可塑性樹脂からなる樹脂製安全靴先芯において、欧州統一規格　ＣＥＮ規格における安全靴（Ｓａｆｅｔｙ　Ｓｈｏｅｓ）の規格に規定される耐衝撃性及び耐圧迫性の性能を満足することを特徴とする樹脂製安全靴先芯。
【０００８】
（３）　樹脂製安全靴先芯は、先端立上り部、親指側立上り部、小指側立上り部からなる立上り部と頂部及び底部とから構成され、前記親指側立上り部の肉厚を小指側立上り部の肉厚より大きくしてなる上記（１）又は（２）記載の樹脂製安全靴先芯。
（４）　先端立上り部と親指側立上り部、小指側立上り部は異なる曲率の曲面部によって連結されており、少なくとも前記曲面部の親指側立上り部、小指側立上り部の肉厚が異なる上記（３）記載の樹脂製安全靴先芯。
【０００９】
（５）　樹脂製安全靴先芯は、先端立上り部、親指側立上り部、小指側立上り部からなる立上り部と頂部及び底部とから構成され、先端立上り部、親指側立上り部、小指側立上り部からなる立上り部が底部に対しほぼ垂直に立上って形成されてなる上記（１）又は（２）記載の樹脂製安全靴先芯。
（６）　樹脂製安全靴先芯は、先端立上り部、親指側立上り部、小指側立上り部からなる立上り部と頂部及び底部とから構成され、底部に対する頂部の高さの変化量が７ｍｍ以内である上記（１）又は（２）記載の樹脂製安全靴先芯。
【００１０】
（７）　強化繊維がガラス繊維であり、熱可塑性樹脂がナイロン、ポリプロピレンあるいは熱可塑性ポリウレタンである上記（１）又は（２）記載の樹脂製安全靴先芯。
（８）　強化繊維は、線径が０．２〜５ｍｍ、長さが１０〜８０ｍｍであり、繊維強化熱可塑性樹脂における強化繊維の重量含有率が４５〜７５％である上記（１）又は（２）記載の樹脂製安全靴先芯。
【００１１】
このように、強化繊維を配合した熱可塑性樹脂を用いて、耐襲撃性及び耐圧迫性を満足させ、靴、ブーツなどに適用して靴先を構造的に保護し、靴の安全性を高めるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂からなる樹脂製安全靴先芯において、ＪＩＳＴ　８１０１における重作業用Ｈ種の規格に規定される耐衝撃性及び耐圧迫性の性能を満足、又は、欧州統一規格　ＣＥＮ規格における安全靴（Ｓａｆｅｔｙ　Ｓｈｏｅｓ）の規格に規定される耐衝撃性及び耐圧迫性の性能を満足することを特徴としている。ここで、ＪＩＳ　Ｔ　８１０１における重作業用Ｈ種の規格には、先芯に１００Ｊ（１０．２ｋｇｆ・ｍ）の衝撃エネルギーを与えた時に、隙間高さが所定の値以上であり、光を通す割れが存在しないことが耐衝撃性能として求められ、さらに、先芯に１５３１ｋｇｆの圧迫荷重を与えた時に、隙間高さが所定の値以上であり、光を通す割れが存在しないことが耐圧迫性能として求められている。一方、欧州統一規格　ＣＥＮ規格における安全靴（Ｓａｆｅｔｙ　Ｓｈｏｅｓ）の規格には、先芯に２００Ｊ（２０．４ｋｇｆ・ｍ）の衝撃エネルギーを与えた時に、隙間高さが所定の値以上であり、光を通す割れが存在しないことが耐衝撃性能として求められ、さらに、先芯に１５３０ｋｇｆの圧迫荷重を与えた時に、隙間高さが所定の値以上であり、光を通す割れが存在しないことが耐圧迫性能として求められている。なお、上記において、隙間高さが所定の値以上とは、安全靴のサイズによって規定されている隙間高さが異なっており、規定によれば、例えば、安全靴のサイズが２３．５〜２４．５ｃｍの場合、隙間高さは１３ｃｍ以上、２５〜２５．５ｃｍの場合、隙間高さは１３．５ｃｍ以上、２６〜２７ｃｍの場合、隙間高さは１４ｃｍ以上となる。
【００１３】
さらに、本発明は、親指側立上り部の肉厚を小指側立上り部の肉厚より大きくすることにより、装着される足とのフィットが良く、また、取り付けられる靴の外観形状と類似した形状の先芯であって、その先端部頂点が親指側に変位したものであっても、その形状に起因する強度バランスの不均一性を解消し、本発明の目的である靴及び足とのフィット性を損なうことなく、より現状の先芯に比べ強度的に有用な安全靴先芯を提供することができる。
【００１４】
さらに、特に強度負荷を受けた場合、先芯後端側（開口部分）の変形しようとする力を先芯先端側で堪えようとするため、少なくとも曲面部の親指側立上り部の肉厚を小指側立上り部の肉厚より大きくすることが好ましく、前記肉厚の変化をもたせるため、また、先端立上り部の頂部近傍への先芯後端側（開口部分）の変形による集中荷重を緩和するため、先端立上り部と親指側立上り部、小指側立上り部は単一曲面でなく、それぞれに曲面部を形成し、さらにはその曲率を異なるようにすることが好ましい。
【００１５】
また、本発明において、先端立上り部、親指側立上り部、小指側立上り部からなる立上り部が底部に対しほぼ垂直に立上って形成されることにより、先芯上方からの荷重を先端立上り部、親指側立上り部及び小指側立上り部で直接受けることになり、強度面で特に有用な先芯を提供することができる。
【００１６】
さらに、底部に対する頂部の高さの変化量が７ｍｍ以内とすることにより、先芯後端側（開口部分）の変形を小さくでき、変形初期の段階で先端立上り部、さらには、親指側立上り部、小指側立上り部で荷重を受けることになり、強度面で有用な先芯を提供できる。上記において、変化量は頂部の後端と頂部の先端との差を示しており、頂部の先端は、頂部と先端立上り部との間に形成される曲面部と頂部とが連結されている頂部側の部位である。さらには、頂部の最高高さ部位と最低高さ部位との変化量が７ｍｍ以内であることが、特に好ましい。
【００１７】
本発明の樹脂製安全靴先芯は繊維強化熱可塑性樹脂、繊維強化熱硬化性樹脂とが現状存在するが、成形性等の面で繊維強化熱可塑性樹脂であることが好ましい。本発明に使用する繊維強化熱可塑性樹脂は、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなり、強化繊維としては特に限定されないが、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等をあげることができるが、コスト面等を考慮した場合、ガラス繊維を用いることが特に好ましい。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、ポ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）、熱可塑性ポリウレタン等が好適に用いられる。
【００１８】
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剤等、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。上記において、成形性、コスト等の面を考慮するとナイロン、ポリプロピレン、熱可塑性ポリウレタンを用いることが特に好ましい。
【００１９】
本発明の樹脂製安全靴先芯の製造方法としては、強化繊維含有熱可塑性樹脂シート材を作製し、このシート材を作製する先芯に応じた形状に切断し、これを例えば遠赤外線炉により加熱して溶融軟化させ、成形型内に配し、加圧して加熱下に圧縮成形して作製することができる。また、繊維強化熱可塑性樹脂ペレット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によっても作製することができる。前者の方法に比べ後者の方法が製品的には強度バラッキが少ないものが得られ、方法的にはシート切断、シートの溶融軟化が不要となり効率的に作製できるため、好ましい。以後の方法に関する説明は後者の製造方法をもとに記載する。
【００２０】
本発明の繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、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、樹脂含有用金型に導入し、この樹脂含有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、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０．２〜５ｍｍが適当であり、長さは１０〜８０ｍｍが適当である。線径が０．２ｍｍ未満の場合、ペレット自体軽くなり、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。長さについては、上記シート材の場合も同様であるが製品との関係上、１０ｍｍ未満の場合、その補強効果が得られず、強度的に優れた先芯を得ることができず、８０ｍｍを超えると成形が容易に行えなくなるため、上記の範囲が好ましい。
【００２１】
繊維強化熱可塑性樹脂ペレット中における強化繊維の含有量は重量率で４５〜７５ｗｔ％（体積率で２７〜５８ｖｏｌ．％）であることが好ましく、強化繊維の含有量が重量率で４５ｗｔ％未満では、強化繊維含有量が不足し、高強度な先芯を提供することが難しく、７５ｗｔ％を越えると、強化繊維量に対する樹脂量が少なくなりすぎ、不均一性が生じ強度の低下を招くとともに成形が困難になる。
なお、作製される安全靴先芯の重量は、安全靴のサイズによっても異なるが、２０〜１２０ｇとなる。
【００２２】
以下、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明が以下の実施例に限定されるものでないことはもとよりである。
実施例１
２０ｍｍ長さのカットした線径約０．５ｍｍの繊維強化熱可塑性樹脂ペレット（ポリウレタン中、ガラス繊維を６０ｗｔ％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）する一次成形を行い、擬似先芯を作製した。これを、先芯成形型内に配し４００ｋｇ／ｃｍ^２の加圧下、１３５℃で圧縮成形を行い安全靴のサイズ２６ｃｍ用の先芯を製造した。
【００２３】
製造された先芯の形態は図１〜図４に示される形態であり、図２に示すように親指側が半径１８ｍｍ、小指側が半径２２ｍｍの合成曲面からなる先端立上り部１、親指側立上り部２、小指側立上り部３の形態であり、図２に示すように曲面部４を含め、親指側立上り部２の肉厚が小指側立上り部肉厚３より大きく、さらに、図３に示すように親指側立上り部２、小指側立上り部３が底部５よりほぼ垂直に立上った形態である。さらに、図４に示すように底部５に対する頂部６の高さ変化量がほぼ０に近い形態である。
【００２４】
実施例２
ナイロン６中、ガラス繊維を６０ｗｔ％含有の繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを用いた以外は上記実施例１と同様の方法に基づき先芯を製造した。製造された先芯の形態も実施例１と同様である。
【００２５】
実施例３
ポリプロピレン中、ガラス繊維を７５ｗｔ％含有の繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを用いた以外は上記実施例１と同様の方法に基づき先芯を製造した。製造された先芯の形態も実施例１と同様である。
【００２６】
上記実施例１〜３について、２００Ｊ（ジュール）衝撃時の隙間高さを測定した。測定はＣＥＮ規格の測定方法に準じて行った。また、規格で定める基準値は２００Ｊ（２０ｋｇ×１００ｃｍ）衝撃時の隙間高さが１４ｍｍであり、光を通す割れが存在しないことである。結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
本発明の先芯においては、実施例１〜３の各々５種類の測定を行ったが、全てにおいて規格で定める基準値を越えるとともに割れの発生がなく、ＣＥＮ規格安全靴先芯の衝撃強度を満足するものであった。
【００２９】
実施例４
ポリウレタン中、ガラス繊維の含有量を変化させた繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを用いた以外は上記実施例１と同様の方法に基づき先芯を製造した。製造された先芯の形態も実施例１と同様である。
【００３０】
実施例４について、ガラス繊維含有量と圧迫強度との関係を調べた。強度の測定はＣＥＮ規格の測定方法に準じて行った。また、規格で定める基準値は１５３０ｋｇの圧迫荷重を加えた際に、隙間高さが１４ｍｍであり、光を通す割れが存在しないことである。
測定の結果、表２に示すように、ガラス繊維含有量が４５〜７５ｗｔ％の範囲で、規格で定める圧迫荷重以上の荷重を加えても規格で定める基準値を越えるとともに割れの発生がなく、ＣＥＮ規格　安全靴先芯の圧迫強度を満足するものであった。
【００３１】
【表２】

【００３２】
比較例１
上記実施例１と同様の方法に基づき先芯を製造した。使用する材料も実施例１と同様である。実施例１とは作製される先芯の形態と異なっており、先芯の形態は図６の通りである。すなわち、図６に示される先芯は、先端立上り部１１の先端部が親指側に変位しており、外観形状は半径３２．５ｍｍの単純曲面であり、肉厚は親指側立上り部１２と小指側立上り部１３が均等なものである。
【００３３】
実施例１と比較例１とについて、２００Ｊ（ジュール）衝撃時の隙間高さを測定した結果、本発明の先芯においては、規格で定める基準値を越え、ＣＥＮ規格安全靴先芯の衝撃強度を満足するものであったのに対し、比較例１の先芯は、規格で定める基準値を下回り、先芯に割れが生じた。結果を表３に示す。
【００３４】
【表３】

【００３５】
実施例５
上記実施例１と同様の方法に基づき先芯を製造した。なお、使用する材料も実施例１と同様である。本実施例においては、先芯断面形状を図５に示される形態のものを作製するとともに底部に対する頂部の高さ変化量（Ｈ）を変化させた複数個の先芯を作製した。
【００３６】
これらの作製した先芯について、２００Ｊ（ジュール）衝撃時の隙間高さを測定した結果、高さ変化量が７ｍｍ以下の先芯において、規格で定める基準値を越え、ＣＥＮ規格２００Ｊの衝撃強度を満足するものであったのに対し、高さ変化量が８ｍｍの先芯については、規格で定める基準値を下回った。結果を表４に示す。
【００３７】
【表４】

【００３８】
【発明の効果】
本発明の樹脂製安全靴先芯によれば、ＪＩＳ　Ｔ　８１０１　Ｌ級及びＳ級の性能を満足することは無論、ＪＩＳ　Ｔ　８１０１　Ｈ級、さらにはＣＥＮ規格における安全靴（Ｓａｆｅｔｙ　Ｓｈｏｅｓ）の規格に規定される耐衝撃性及び耐圧迫性の性能を満足する安全靴先芯を提供することができる。さらには、靴及び足とのフィット性を損なうことなく、ＪＩＳ　Ｔ　８１０１　Ｈ級、さらにはＣＥＮ規格における安全靴（Ｓａｆｅｔｙ　Ｓｈｏｅｓ）の規格に規定される耐衝撃性及び耐圧迫性の性能を満足する安全靴先芯を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の斜視図である。
【図２】同じく横断面図である。
【図３】同じく背面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ面図である。
【図５】実施例５の説明のための縦断面図である。
【図６】比較例の横断面図である。
【符号の説明】
１　　　　先端立上り部
２　　　　親指側立上り部
３　　　　小指側立上り部
４　　　　曲面部
５　　　　底部
６　　　　頂部

Claims

繊維強化熱可塑性樹脂からなる樹脂製安全靴先芯において、ＪＩＳ　Ｔ　８１０１における重作業用Ｈ種の規格に規定される耐衝撃性及び耐圧迫性の性能を満足することを特徴とする樹脂製安全靴先芯。
繊維強化熱可塑性樹脂からなる樹脂製安全靴先芯において、欧州統一規格　ＣＥＮ規格における安全靴（Ｓａｆｅｔｙ　Ｓｈｏｅｓ）の規格に規定される耐衝撃性及び耐圧迫性の性能を満足することを特徴とする樹脂製安全靴先芯。
樹脂製安全靴先芯は、先端立上り部、親指側立上り部、小指側立上り部からなる立上り部と頂部及び底部とから構成され、前記親指側立上り部の肉厚を小指側立上り部の肉厚より大きくしてなる請求項１又は２記載の樹脂製安全靴先芯。
先端立上り部と親指側立上り部、小指側立上り部は異なる曲率の曲面部によって連結されており、少なくとも前記曲面部の親指側立上り部、小指側立上り部の肉厚が異なる請求項３記載の樹脂製安全靴先芯。
樹脂製安全靴先芯は、先端立上り部、親指側立上り部、小指側立上り部からなる立上り部と頂部及び底部とから構成され、先端立上り部、親指側立上り部、小指側立上り部からなる立上り部が底部に対しほぼ垂直に立上って形成されてなる請求項１又は２記載の樹脂製安全靴先芯。
樹脂製安全靴先芯は、先端立上り部、親指側立上り部、小指側立上り部からなる立上り部と頂部及び底部とから構成され、底部に対する頂部の高さの変化量が７ｍｍ以内である請求項１又は２記載の樹脂製安全靴先芯。
強化繊維がガラス繊維であり、熱可塑性樹脂がナイロン、ポリプロピレンあるいは熱可塑性ポリウレタンである請求項１又は２記載の樹脂製安全靴先芯。
強化繊維は、線径が０．２〜５ｍｍ、長さが１０〜８０ｍｍであり、繊維強化熱可塑性樹脂における強化繊維の重量含有率が４５〜７５％である請求項１又は２記載の樹脂製安全靴先芯。