JP2005103116A - 安全靴用先芯及びそれを用いた安全靴 - Google Patents

Abstract

【課題】ＪＩＳ Ｔ８１０１規格のＳ級を満たすことのできる樹脂製安全靴用先芯構造を提供する。
【解決手段】
立ち上がり部（Ｂ）と、立ち上がり部（Ｂ）の上端に連なる上碗部（Ａ）と、立ち上がり部（Ｂ）の下端内側面より延設された鍔部（Ｃ）と、を有する安全靴用先芯において、鍔部（Ｃ）の底面１０１が、前記立ち上がり部（Ｃ）の最下端を包含する仮想平面２に対して、３〜２０度の傾斜角度で下方に傾斜しており、前記鍔部（Ｃ）の底面先端が、立ち上がり部（Ｂ）の最下端よりも下方に位置する構造を採用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、安全靴用の先芯及びそれを用いた安全靴に関する。

安全靴の先芯は、重量物の落下等から足先を保護するものであり、ＪＩＳ Ｔ８１０１によって、作業用途別に耐衝撃性、耐圧迫性が規定されている。このため、安全靴用先芯の材料としては、従来、強度に優れる鋼材が用いられていた。しかし、鋼製の先芯は、重い、保温性が悪い、焼却廃棄できないという欠点を有しているため、近年では、先芯の材料として、樹脂にガラス繊維や炭素繊維等の強化用繊維を配合した強化プラスチック材料が用いられるようになってきた。

強化プラスチックは、一般に繊維長の長い繊維を配合したものの方が高強度となる。他方、強化プラスチックを用いた先芯の成型方法としては、射出成型法、コンプレッション成型法、押出成型法、トランスファ成型法等があり、この中で射出成型法が生産性に優れるものの、射出成型法は、射出成型機内で樹脂と強化用繊維との混練りを行い樹脂と強化用繊維とに剪断力を加えるので、強化用繊維が切断される。よって、射出成型法によると、十分な強度が得られ難いという問題がある。

これに対して、樹脂と強化用繊維とを含む繊維樹脂シートを作製し、このシートを成型金型内に入れて加熱加圧成型するコンプレッション成型法は、剪断力が加わらないので繊維の切断がない。よって、高強度の先芯を作製し易い。しかし、繊維樹脂シートは加熱加圧成型時にその組成分が成型金型内を移動・流動しないため、コンプレッション成型法によると、成型金型内に繊維樹脂シートを過剰気味に配置する必要があるとともに、加圧ムラが生じ易いので強度が不均一になるという問題がある。また、コンプレッション成型法は、加圧成型ごとに繊維樹脂シートを成型金型内に配置する必要があり、また加圧成形後に余剰な部分を切断し成型物の形状を整える必要があるため、生産効率が悪いという問題がある。

そこで、近年、予めガラス繊維を熱可塑性樹脂で濡らし、これを射出成型材料とする射出成型技術が提案されている（特許文献１参照。）。

特開２００３−１０２５０９号公報（第２頁−第４頁）

この技術によると、射出成形によるガラス繊維の折損・破壊を少なくできるので、質量平均繊維長が０．６ｍｍ以上の長いガラス繊維を射出成形品中に残存させることができ、これによりＪＩＳ Ｔ８１０１のＳ級（普通作業用）規格を満たす安全靴用先芯が得られるとされる。

しかしながら、この技術は、予め熱可塑性樹脂をガラス繊維に含浸させる工程、樹脂とガラス繊維とを混合、射出してペレットとなす工程、ペレットを射出成形機に入れて射出成型する工程等を必要とし、各々の工程が独立しているので生産効率が悪い。

本発明は、上述に鑑みなされたものであって、生産性を低下させることなく、耐衝撃性、耐圧迫性を高めることのできる先芯構造を提供し、もってＪＩＳ Ｔ８１０１（Ｓ級）規格を満たす樹脂製の安全靴用先芯およびそれを用いた安全靴を低コストで提供することを目的とする。

上記目的を達成するための安全靴用先芯にかかる本発明は、立ち上がり部（Ｂ）と、前記立ち上がり部（Ｂ）の上端に連なる上碗部（Ａ）と、前記立ち上がり部（Ｂ）の下端内側面より延設された鍔部（Ｃ）と、を有する安全靴用先芯において、前記鍔部（Ｃ）が、前記立ち上がり部（Ｂ）の下端内側面から鍔部先端に向かって下方に傾斜しており、前記鍔部（Ｃ）の先端底面が、前記立ち上がり部（Ｂ）の最下端よりも下方に位置していることを特徴とする。

上記本発明構成において、前記鍔部（Ｃ）の底面は、前記立ち上がり部（Ｃ）の最下端を包含する仮想平面に対して３〜２０度の傾斜角度で下方に傾斜している構成とすることができる。

また、前記鍔部（Ｃ）の幅長は、前記立ち上がり部（Ｂ）の肉厚Ｌ２の１〜１０倍である構成とすることができる。

また、前記先芯は、強化用繊維と樹脂とを混練り機構を備えた射出成型機により直接射出成型されてなるものである構成とすることができる。

上記目的を達成するための安全靴にかかる本発明は、上記本発明にかかる安全靴用先芯を靴先に組み込んだ安全靴である。

図２、３に基づいて本発明の作用効果を説明する。図２（ａ）は本発明に係る安全靴用先芯の縦断面図であり、図２（ｂ）は本発明に係る安全靴用先芯に上方より圧力が加わったときの形状変化を示す縦断面図である。また、図３（ａ）は従来技術に係る安全靴用先芯の縦断面図であり、図３（ｂ）は従来技術に係る安全靴用先芯に上方より圧力が加わったときの形状変化を示す縦断面図である。

先芯は足先を保護するために靴の先端側に設置されるものであり、靴底面は平坦であるので、従来技術にかかる先芯は、図３（ａ）に示すように、鍔部２ｃの底全面が靴底に接するように形成されている。すなわち、鍔部２ｃの底面２０１が、先芯の横断面形状における立ち上がり部２ｂの最下端２０２を包含する仮想平面２２に接するように（靴底に平行になるように）形成されている。この構造の先芯は、上部から圧迫や衝撃を受けると、図３（ｂ）に示すように、鍔部２ｃが上方へ押し上げられるように変形する。このため、立ち上がり部２ｂの最下端面２０２でのみ上部からの圧迫等を支えることになる。

これに対して、本発明にかかる安全靴用先芯は、図２（ａ）に示すように、鍔部１ｃの底面１０１が前方に傾斜しており、前方端１０３が前記立ち上がり部１ｂの最下端１０２よりも下方に位置するように形成されている。したがって、図２（ｂ）に示すように、先芯が上方から圧迫されて鍔部１ｃが上方へ押し上げられるように変形したときでも、鍔部１ｃの底面１０１が、最下端１０２を包含する仮想平面２内に存在して、鍔部１ｃ全体で圧迫等を支える。また、本発明先芯では、鍔部１ｃの底面１０１の先端が立ち上がり部１ｂの最下端１０２よりも下方に突出しているので、通常時には上記最下端１０２がやや浮いた状態になっている。このため、上方より先芯に衝撃力が加わったとき、先ず鍔部１ｃの先端側で衝撃を受け止め、徐徐に鍔部１ｃ全体が靴底面に接するようになるので、強い衝撃力が吸収緩和されることになる。よって、本発明構造であると、従来構造に比べて耐圧迫性、耐衝撃性が向上する。

ここで、本明細書における立ち上がり部と鍔部との関係を説明する。
本発明においては、図１（ａ）の先芯１を上碗部Ａを上にして平坦面に置き、鍔部Ｃが延設されていないものと仮定し、立ち上がり部Ｂの内側面に沿ってそのまま上記平坦面にまで輪郭面を下ろしたときに形成される仮想輪郭面が、立ち上がり部と鍔部との境界面（図１ｃにおける仮想境界線３となり、当該仮想輪郭面から内方に突出した部分、すなわち立ち上がり部の下端内側面より延設された部分が鍔部Ｃ（図１（ｂ）における符号１ｃ）である。言い換えると、立ち上がり部Ｂの外面を画する外側輪郭面と当該仮想輪郭面とで挟まれる部分は立ち上がり部の一部を構成する部分であって、鍔部の一部ではない。そして、立ち上がり部の最下端とは、外側輪郭面と当該仮想輪郭面とで挟まれる肉部のうち最も下方にまで達した部分（図１（ｃ）における１０２）をいう。

上記「最下端」は一点を概念した用語ではなく、縦断面形状における最下端点を連ねた線または線分状の連なり面を意味する。また、上記仮想平面２は傾斜角θを規定するための便宜的な仮想平面に過ぎない。そして、現実の製品（先芯）には製造誤差を伴うので最下端点位置に一定程度のバラツキがあり、全ての最下端点位置が完全に揃うことはない。つまり、全ての最下端点が厳密な意味において同一平面内に包含されることはない。またその必要もないので、上記仮想平面２は、より多くの最下端点を包含する平面であればよく、例えば最下端点の平均的位置を連ねた最下端を包含する平面であればよい。

上記立ち上がり部１ｂの最下端１０２の上下方向位置のバラツキ程度については、設置安定性や耐圧迫性、耐衝撃性の面からして、好ましくは全最下端点の平均値の±１ｍｍの範囲内に留めるのがよい。

なお、本発明にかかる先芯は、通常、射出成型法で作製されるので立ち上がり部１ｂと鍔部１ｃとが一体的で境目がない。よって、この場合には立ち上がり部１ｂと鍔部の付け根部分の境界面を視覚的に識別することができない。

上記仮想平面２と鍔部１ｃの底面１０１とのなす傾斜角θとしては、３〜２０度とするのが好ましく、より好ましくは５〜１８度とし、更に好ましくは１０〜１５度とする。この範囲であると、耐圧迫性や耐衝撃性が高まるという作用効果が得られる。これに対して、傾斜角θが３度未満であると、ＪＩＳ Ｔ８１０１規格Ｓ級に規定された圧迫力（１１００ｋｇｆ）が加わったとき、鍔部１ｃが上記仮想平面２よりも上方に押し上げられるようになるため、鍔部を下方に傾斜させた作用効果が十分に得られない。他方、前記θを２０度よりも大きくすると、１１００ｋｇｆという強い圧迫力が加わっても鍔部１ｃの底面先端が上記仮想平面２よりも下方に位置したままとなり、この場合には鍔部先端１０３にのみ過大な力が加わるので、鍔部が破損する恐れが生じるので好ましくない。

また、前記鍔部の幅長を前記立ち上がり部の肉厚Ｌ２の１〜１０倍とすると、耐圧迫性や耐衝撃性を十分に高めることができるので好ましい。これに対して、鍔部１ｃの幅長が立ち上がり部１ｂの肉厚よりも短いと、十分に圧迫力や衝撃力を支えることができない。また、鍔部１ｃの幅Ｌ１を立ち上がり部１ｂの幅Ｌ２の１０倍よりも長くしても、更なる作用効果の向上が期待できないことに加えて、より多くの材料を必要としその分コスト高になるので好ましくない。このようなことから、より好ましくは鍔部１ｃの幅長を立ち上がり部１ｂの肉厚の２〜８倍とし、更に好ましく３〜６倍とするのがよい。

また、前記先芯は、射出成型法、コンプレッション成型法、押出成型法、トランスファ成型法等によっても作製することができるが、強化用繊維と樹脂とを混練り機構を備えた射出成型機により直接射出成型する方法によると、耐圧迫性や耐衝撃性に優れた安全靴用先芯を生産性よく実現することができるので好ましい。

本発明にかかる安全靴は、前記先芯を靴の先頭部分に配置することにより容易に作製できる。本発明にかかる安全靴は、軽量で安全性に優れ、しかも低コストとできる。

本発明を実施するための最良の形態を、実施例を用いて以下に詳細に説明する。
（実施例１）
ナイロン（三菱エンプラ製１００７ＦＰ）４６質量部と、強化用繊維としてのガラス繊維（繊維径１０μｍ、繊維長３ｍｍ）５４質量部とを用意し、図４に示すような射出成形機を用いて、図１に示すような先芯を作製した。この実施例１にかかる先芯は、仮想平面２と鍔部１cの底面１０１とがなす傾斜角θ（図１ｃ参照）が１０度であり、鍔部の幅長が立ち上がり部の肉厚の３倍であった。

上記で用いた射出成型機は、加熱筒２０と回転スクリュー３０により、熱可塑性樹脂とガラス繊維等の強化材、充填材等を溶融混練し、射出成形品を製造する射出成形機であって、上記スクリュー３０の軸径を段階的に変えることにより、軸径の小さい原料供給ゾーン３０１と、徐徐に軸径が大きくなる圧縮ゾーン３０２と、他のゾーンよりも軸径を大きくして原料の通過を抑制した計量ゾーン３０３とが構成されている点に特徴を有する装置であり、この装置を用いると、繊維と樹脂との混練が十分になされる。

なお、図５における符号１２は、原料を投入するためのホッパーであり、３２はフライト、３５は逆流防止弁、４０は先端ノズルある。更に符号３１は、ブリスターリングであり、この外周は平坦であり、近傍のフライトのある部分の軸よりも直径が大きくなるようにしてある。ブリスターリング３１を設けることにより、溶融した樹脂とガラス繊維等の混合物がブリスターリングと加熱筒内周との間に形成された狭い隙間を通過するとき、急圧縮されるので、各成分の混合、分散が更に促進されるという効果が得られる。

（実施例２）
ガラス繊維に代えて、炭素繊維（繊維径１３μｍ、繊維長６ｍｍ）を用い、傾斜角θが１５度で、鍔部の幅長が立ち上がり部の肉厚の２倍としたこと以外は、上記実施例１と同様にして、実施例２に係る先芯を作製した。

（実施例３）
ナイロン（宇部製２０２０）４５質量部と、ガラス繊維（繊維径１０μｍ、繊維長６ｍｍ）５５質量部と混合したこと以外は、上記実施例１と同様にして、実施例３に係る先芯を作製した。

（実施例４）
ナイロン（宇部製２０２０）４０質量部と、耐衝撃ナイロン（デュポン製ザイテルＴ８０１）５質量部と、ガラス繊維（繊維径１０μｍ、繊維長３ｍｍ）５５質量部と混合したこと以外は、上記実施例１と同様にして、実施例４に係る先芯を作製した。

（比較例１）
図２（ｃ）に示すように、傾斜角θを０度としたこと以外は、上記実施例１と同様にして、比較例１に係る先芯を作製した。

（比較例２）
図２（ｃ）に示すように、傾斜角θを０度としたこと以外は、上記実施例２と同様にして、比較例２に係る先芯を作製した。

〔性能試験〕
以上で作製した先芯を、ＪＩＳ Ｔ８１０１規格に基づいて、耐衝撃性、耐圧迫性を測定した。この結果、実施例１〜４に係る先芯は、Ｓ級（普通作業用）を満たしていた。これに対して比較例１及び２に係る先芯は、Ｌ級（軽作業用）を満たしていたものの、Ｓ級を満たしていなかった。

このことは、以下の理由によると考えられる。実施例１、２では、圧迫や衝撃によって鍔部１ｃが上方へと押し上げられ、図２（ｂ）に示すように鍔部１ｃの底面１０１が、接地面（最下端１０２を包含する仮想平面２）内に含まれるように変形する。よって、鍔部１ｃ全体で衝撃や圧迫を受け止めることができるので、耐衝撃性、耐圧迫性が向上する。

これに対して、比較例１、２では、圧迫等によって鍔部２ｃが上方へと押し上げられ、図３（ｂ）に示すように鍔部２ｃが接地面から浮き上がった状態となり、立ち上がり部２ｂの下端部２０２のみで衝撃や圧迫を受け止めることになるので、耐衝撃性、耐圧迫性が実施例よりも低いものとなる。

ここで、本発明にかかる先芯に用いるプラスチックとしてはナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド系樹脂が例示されるが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＳプラスチック、ＡＢＳプラスチックのような汎用プラスチックや、ポリカーボネート、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＰＰＳのようなエンジニアリングプラスチックも使用することができる。また、上述したプラスチック材料を混合したポリマーアロイであってもよい。また、酸化防止剤、可塑剤、熱安定剤、光安定剤、滑剤、消臭剤、着色剤、顔料、帯電防止剤等の添加剤が含まれていてもよい。

また、上記実施例では、先芯の作製を直接射出成型法によったが、本発明は射出成型法に限定されるものではない。例えば、コンプレッション成型法、押出成型法、トランスファ成型法などの成型法を用いることもできる。

また、上記実施例では、強化用繊維としてガラス繊維、炭素繊維を用いたが、これ以外に金属繊維等を用いることもできる。

また、上記実施例では、図１（ｂ）のように、立ち上がり部の下端外側が角張った形状であったが、図５に示すように、丸い形状としてもよく、また角落ち形状としてもよいことは勿論である。

以上で説明したように、本発明によると、ＪＩＳ Ｔ８１０１規格のＳ級を満たす安全靴用先芯を生産性よく提供することができるので、その産業上利用性は大きい。

図１は、実施例に係る先芯を示す図であって、図１（ａ）は全体斜視図、図１（ｂ）は先芯設置面に垂直に切断した縦断面図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＸで示す領域の拡大説明図である。 図２は、実施例に係る先芯の状態変化を示す縦断面図であり、図２（ａ）は無荷重状態、図２（ｂ）は上方から圧迫されたときの状態を示す。 図３は、比較例に係る先芯の状態変化を示す縦断面図であり、図３（ａ）は無荷重状態、図３（ｂ）は上方から圧迫された場合における状態を示す。 実施例および比較例で用いた射出成形機の構造を説明するための断面模式図である。 立ち上がり部の下端外側が丸まっている形状を示す部分断面図である。

符号の説明

１ 先芯
Ａ 上碗部
Ｂ 立ち上がり部
Ｃ 鍔部
１ａ 縦断面における上碗部
１ｂ 縦断面における立ち上がり部
１ｃ 縦断面における鍔部
２ 立ち上がり部最下端を包含する仮想平面
３ 立ち上がり部と鍔部との仮想境界線
１０１ 鍔部底面
１０２ 立ち上がり部最下端
１０３ 鍔部先端

Claims (5)

1. 立ち上がり部（Ｂ）と、前記立ち上がり部（Ｂ）の上端に連なる上碗部（Ａ）と、前記立ち上がり部（Ｂ）の下端内側面より延設された鍔部（Ｃ）と、を有する安全靴用先芯において、
   前記鍔部（Ｃ）は、前記立ち上がり部（Ｂ）の下端内側面から鍔部先端に向かって下方に傾斜しており、
   前記鍔部（Ｃ）の先端底面は、前記立ち上がり部（Ｂ）の最下端よりも下方に位置している、
   ことを特徴とする安全靴用先芯。
2. 請求項１記載の安全靴用先芯において、
   前記鍔部（Ｃ）の底面は、前記立ち上がり部（Ｃ）の最下端を包含する仮想平面に対して、３〜２０度の傾斜角度で下方に傾斜している、
   ことを特徴とする安全靴用先芯。
3. 請求項１記載の安全靴用先芯において、
   前記鍔部（Ｃ）の幅長は、前記立ち上がり部（Ｂ）の肉厚Ｌ２の１〜１０倍である、
   ことを特徴とする安全靴用先芯。
4. 請求項１記載の安全靴用先芯において、
   前記先芯は、強化用繊維と樹脂とを混練り機構を備えた射出成型機により直接射出成型されてなるものである、
   ことを特徴とする安全靴用先芯。
5. 請求項１、２、３または４に記載の安全靴用先芯を用いたことを特徴とする安全靴。
   
   

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