KR20030014143A

KR20030014143A - 안전 슈즈용 장섬유 강화 열가소성 수지로 이루어진 토우캡 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20030014143A
Application number: KR1020020046972A
Authority: KR
Inventors: 다나까요시하루; 히로따무쯔오
Original assignee: 와이케이케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2003-02-15
Also published as: EP1284109A3; EP1284109A2; DE60220221T2; CN1406534A; JP3862978B2; DE60220221D1; US20030037462A1; KR100844624B1; EP1284109B1; TW537871B; CN1309326C; JP2003052409A

Abstract

안전 슈즈용 토우 캡을 제조하는 방법은 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료를 모조 형성 몰드(11a)에 위치시키는 단계와, 모조 토우 캡(1)을 주로 형성하기 위해 열의 인가 하에 그 내부에서 섬유 펠렛 재료를 압축하는 단계와, 안전 슈즈용 토우 캡을 형성하기 위해 합성의 모조 토우 캡을 몰드(11b) 내의 위치에 설정하는 단계와, 안전 슈즈용 토우 캡을 압축 몰드하기 위해 모조 토우 캡에 압력 및 열을 인가하는 단계를 포함한다. 이러한 방법으로, 본체 부분에 대한 스커트 부분(4)의 강화 섬유의 함유량의 비율이 70 내지 100%의 범위 내에 있는 장섬유 강화 열가소성 수지로 이루어진 토우 캡(2)이 얻어진다.

Description

안전 슈즈용 장섬유 강화 열가소성 수지로 이루어진 토우 캡 및 그의 제조 방법 {TOE CAP MADE OF LONG FIBER-REINFORCED THERMOPLASTIC RESIN FOR SAFETY SHOE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 슈즈의 토우를 구조적으로 강화하고 그의 안전을 향상시키기 위한 슈즈 및 부츠와 같은 안전 신발류에 사용되는 토우 캡 또는 박스토우(boxtoe) 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

안전 슈즈의 토우 캡에 대해, 우연적인 무거운 충격에 대해 사용자의 토우를보호하기 위한 슈즈의 상부의 강도가 현재 매우 중요해 졌다. 따라서, 강철로 형성된 토우 캡은 실제 용도로 현재까지 사용되고 있다. 그러나, 강철로 형성된 토우 캡은 토우 캡용 재료로서 강철을 사용하기 때문에 안전 슈즈의 중량의 필연적 증가에 의해 사용자의 이동성을 방해하는 문제를 수반한다. 이러한 이유로, 최근에 유리 섬유와 같은 강화 섬유로 강화된 열가소성 수지로 이루어진 토우 캡이 안전 슈즈의 중량을 감소시키기 위해 개발되고 있다.

현재까지, 안전 슈즈용 강화 섬유-함유 열가소성 수지로 이루어진 토우 캡은 강화 섬유 함유 열가소성 수지의 시트 재료로부터 시트 형성 기술에 의해 제조된다. 특히, 강화 섬유-함유 열가소성 수지의 시트 재료는 토우 캡에 상응하는 사다리꼴 형상으로 절단되고 중량측정된다. 이때, 시트 재료를 고정된 무게로 절단하는 것은 어렵다. 따라서, 절단 시트의 중량을 조절하기 위해, 일반적으로 적절한 형상의 시트 피스가 시트 재료의 적절한 위치에 가해지고 그 합성 시트 재료는 예를 들어 재료의 용융 및 연성화를 위해 원적외선 로(far-infrared furnace)에 의해 가열된다. 이러한 연성화 상태의 시트 재료(10)는 도1에 도시된 바와 같이 형성 몰드 또는 공구(11b)의 공동(12) 내에 위치되고, 도4에 도시된 바와 같이 상부 부분으로부터 코어(13)를 하강시킴으로써 압력 및 열의 인가하에 압축 몰딩된다. 따라서, 디플래싱(deflashing)과 같은 제조방법이 안전 슈즈용 토우 캡을 제조하는데 사용된다. 임의로, 도면 번호(15)는 배출기를 나타낸다.

강철 재료가 상술된 시트 형성 기술에 의해 디프드로잉 될 때 시트 재료는 크게 연장된 부분을 갖는다. 이러한 연장된 부분에서, 강화 재료도 또한 연장된다. 이것은 강도의 감소, 특히 스커트 부분의 선단 중심부에 상대적으로 쉬운 균열의 발생과 같은 문제를 야기하고, 후술되는 문제를 더 야기한다.

(1) 재료가 수지 및 강화 섬유로 구성된 시트 재료이기 때문에, 제조비가 증가한다.

(2) 시트 형상으로 형성된 재료가 열융합에 의해 다시 가소화되어야 하기 때문에, 재료가 산화 및 가열 열화되기 쉽다.

(3) 시트가 절단 및 열융합 후에 형성 몰드에 공급될 때 몰드 내에서 강압식으로 만곡되어야 한다. 따라서, 자동화 및 합리화를 실현하는 것이 어렵다.

(4) 재료의 수율(yield)은 시트 절단 단계에 의해 낮아진다. 더욱이, 불량 제조품의 백분율은 시트 재료를 열융합 후 형성 몰드에 위치시킬 때 위치 부정합(misregister)으로 인해 증가한다.

(5) 코어(볼록 형상)와 형성 몰드의 공동(오목 형상) 사이의 형상 차이로 인해 토우 캡 특히, 만곡부를 임의로 설계하는 것이 어렵다. 몰드의 제조 및 디지털 데이터의 수집의 어려움과 처리 단계의 증가는 몰드의 제조비를 상승시킨다. 더욱이, 도4에 도시된 "Z" 부분의 주물귀(flash)의 발생이 성장한다.

(6) 시트 재료의 중량 조절을 위한 시트 피스의 사용은 형성된 품목에서 용융의 발생과 토우 캡의 강도에서의 감소 또는 변화와 같은 문제들을 수반한다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술된 바와 같은 그러한 문제들을 방지하고 경량이고 균일하고 고강도를 나타내고 강도의 임의의 변화 또는 외관의 임의의 손상을견딜수 있는 형성된 품목의 제조를 허용한다.

본 발명의 다른 목적은 높은 수율과 강도에서 낮은 변화를 갖는 안전 슈즈용 고강도 토우 캡을 제조, 종래의 시트 절단 단계를 제거, 자동 중량화의 용이한 적용, 몰드 내로의 재료의 오충전 또는 부정합으로 인한 불량 제조품의 백분율의 감소 및 주형성의 향상을 허용할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상술된 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 안전 슈즈용 토우 캡을 제공하고, 이것은 본체 부분에 대한 스커트 부분의 강화 섬유의 함유량의 비가 70 내지 100% 의 범위에 있는 장섬유 강화 열가소성 수지로 이루어진다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 토우 캡은 2 내지 6 mm의 범위에 있는 벽 두께를 갖는다. 더하여, 토우 캡의 선단부의 두께는 3.5 내지 6 mm의 범위에 있는 것이 바람직하다. 바람직하게, 강화 섬유는 유리 섬유이고 그의 함유량은 본체 부분에서의 부피가 30 내지 60 %의 범위에 있고 스커트 부분의 부피가 21 내지 60 %의 범위에 있다. 제조되는 안전 슈즈용 토우 캡의 특성을 고려할 때, 본체 부분에 대한 스커트 부분의 강화 섬유의 함유량의 비율은 80 내지 100 %의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다.

상술된 바와 같이 본 발명의 토우 캡은 경량이고 균질이며 고강도를 나타낸다.

본 발명은 안전 슈즈용 토우 캡의 제조를 위한 방법을 제공하고, 이 방법은 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛(pellet) 재료를 모조-형성 몰드에 위치시키는 단계와, 모조-토우 캡을 형성하도록 열의 인가하에 그 안에서 섬유 펠렛 재료를 압축하는 단계와, 안전 슈즈용 토우 캡을 형성하기 위해 합성의 모조-토우 캡을 몰드 내의 위치에 설정하는 단계와, 안전 슈즈용 토우 캡을 압축 몰딩하기 위해 모조-토우 캡에 압력 및 열을 인가하는 단계를 포함한다.

양호한 실시예에서, 모조-형성 몰드에 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료는 만곡부를 갖는 모조 토우 캡을 준비하기 위해 가열된 공기, 가열기 등에 의한 열의 인가에 의해 가소화된다. 더욱 바람직하게는, 모조 형성 몰드에서 모조-토우 캡을 우선 형성하는 것은 0.5 내지 10 kg/cm²의 압력 및 190 내지 270 ℃의 온도의 인가에 의해 수행되고, 안전 슈즈용 토우 캡을 형성하기 위해 몰드에서 압축 몰딩하는 것은 300 내지 800 kg/cm²의 압력 및 70 내지 160 ℃의 온도의 인가로 수행된다. 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료는 0.2 내지 5 mm의 범위의 직경과 7 내지 55 mm 범위의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 양호하게는, 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료 내에 함유된 강화 섬유는 유리 섬유이고 그 함유량은 30 내지 60 %의 부피 범위에 있다.

본 발명의 방법이 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료를 사용하기 때문에, 재료비의 감소, 종래 시트 형성 기술에 사용된 시트 절단 단계의 제거, 자동 중량측정의 용이한 적용, 및 이에 따른 재료적 효율성에서의 상당한 향상을 허용한다. 더욱이, 중량측정된 펠렛 재료가 모조 토우 캡을 우선 형성하는 모조 토우 캡 형성 몰드 내에 충전되고 그 용융 상태를 유지하는 합성의 모조 토우 캡이 형성 몰드에서 즉시 압축되어 형성되기 때문에, 몰드 또는 부정합에서의 재료의 오충전에 기인한 불량 제조품의 백분율을 감소시키고, 주형성을 향상시키고, 강도의 변화를 낮추는 것이 가능하다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점이 도면과 함께 취한 다음의 설명으로부터 명백해진다.

도1은 압축 몰딩 전의 상태를 도시하는 몰딩 시트 재료를 사용함으로써 토우 캡을 형성하기 위한 종래 단계의 예를 개략적으로 도시한 부분 단면도.

도2는 본 발명에 사용되는 모조 토우 캡의 예를 개략적으로 도시하는 사시도.

도3은 압축 몰딩 전의 상태를 도시하는 본 발명의 모조 토우 캡을 형성하는 단계의 예를 개략적으로 설명하는 부분 단면도.

도4는 압축 몰딩 시간에 본 발명의 토우 캡을 형성하기 위한 단계의 예를 개략적으로 설명하는 부분 반면도.

도5는 압축 몰딩 후의 상태를 도시하는 본 발명의 모조 토우 캡을 형성하는 단계의 예를 개략적으로 설명하는 부분 단면도.

도6은 본 발명에 따른 안전 슈즈용 토우 캡의 일예를 개략적으로 설명하는 사시도.

도7은 도6의 Ⅶ-Ⅶ 선을 따라 취한 단면도.

도8은 예로써 구비된 토우 캡 상의 압축 하중을 도시한 그래프 및 비교 예.

도9는 예로써 구비된 토우 캡의 샘플링 위치를 도시한 개략도 및 후방측면으로부터 본 비교예.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 모조 토우 캡

2 : 토우 캡

3 : 돔형상 부분

4 : 스커트 부분

10 : 시트재료

11a : 모조 토우 캡 형성 몰드

11b : 형성 몰드

12 : 공동

13 : 코어

15 : 배출기

본 발명에 따른 안전 슈즈용 토우 캡은 장섬유 강화 열가소성 수지로 이루어진다. 토우 캡을 제조하는 양호한 방법으로, 기본적 특성적 특징은 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료를 모조 형성 몰드에 위치시키는 것과, 모조 토우 캡을 먼저 형성하기 위해 열의 인가 하에 그 내부에서 섬유 펠렛 재료를 압축하는 것과, 안전 슈즈용 토우 캡을 형성하기 위해 합성의 모조 토우 캡을 몰드 내의 위치에 설정하는 것과, 안전 슈즈용 토우 캡을 압축 몰드하기 위해 모조 토우 캡에 압력 및 열을 인가하는 것을 포함한다.

특히, 본 발명에 따른 토우 캡의 제조 방법의 제1 특성적 특징은 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료가 종래 사용된 비싼 시트 재료 대신에 토우 캡의 제조비의 큰 부분을 차지하는 재료로서 사용되는 것이다.

장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료의 사용은 시트 절단 단계를 제거하고 종래 시트 형성 기술에서 시트 피스를 구비한 시트의 중량 조절과 재료의 중량측정의 자동화를 형성하는 것이 가능하다.

제2 특성적 특징은 재료를 가소화할 때 종래 시트 재료를 용융하고 연성하는 것과는 달리, 주 몰드에서 더 우수한 충전 특성을 갖는 모조 토우 캡이 펠렛 재료를 사용함으로써 처음 형성되고 다음 두 번째로 토우 캡 안으로 형성된다. 이러한 방법은 주형성의 현저한 향상을 허용한다.

종래의 방법에서, 시트 재료의 가소화는 원적외선 시스템의 장치를 사용함으로써 일반적으로 영향을 받고, 이것은 제조비를 상승시키고 재료의 가소화를 위해 많은 시간이 걸리게 한다. 반대로, 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료가 얇고 우수한 열전도성을 가지므로 짧은 시간에 이것을 가소화하는 것이 가능하다. 따라서, 모조 토우 캡은 짧은 시간에 먼저 형성될 수 있다. 더욱이, 정확한 제어로 재료의 중량 제어 및 충전의 자동화와 기계화를 실현하고 제2 공정에서 디플래쉬 단계를 감소시키는 것이 가능하다.

장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료가 상술된 바와 같이 토우 캡을 제조하기 위해 사용될 때 형성된 품목은 손상된 외관을 갖지 않거나 또는 이것이 몰딩 공정동안 우수한 유동성을 나타내기 때문에 강도의 비균형 또는 감소를 나타내지 않는다. 더욱이, 스커트 부분 또한 강화 섬유의 높은 함유량으로 인해 몰딩 후에 균일한 고강도를 유지하는 안전 슈즈용 토우 캡을 제조하고, 경량의 혜택을 받을 수 있고 가죽으로 형성된 안전 슈즈, 분류 S 및 분류 L 즉 JIS(일본 산업 표준) T8101에 특정화된 압축 하중을 견디는 것이 가능하다.

이제, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 아래에 상세히 설명된다.

본 발명에 따른 안전 슈즈용 토우 캡을 제조할 때, 후술되는 바와 같이 장섬유 강화 열가소성 수지의 제1 섬유 펠렛 재료는 자동으로 무게측정되고, 도3에 도시된 바와 같이 모조 토우 캡 형성 몰드(11a)에 위치되고, 도2(스커트 부분을 구비하지 않는 형상부 및 서로 부분적으로 연결된 많은 펠렛의 상태)에 도시된 바와 같이 모조 토우 캡(1)을 형성하기 위해 0.5 내지 10 kg/cm²의 형상 유지 압력 하에서 수지의 용융 및 연성 온도, 바람직하게는 대략 190 내지 270 ℃ 로 가열된다. 가열원으로서, 가열된 공기, 가열기 등이 사용될 수 있다. 몰딩은 편리한 몰드를 구비한 저압 프레스 기계에 의해 수행될 수 있다. 만약 형상 유지 압력이 10 kg/cm²을 초과하는 것과 같은 고압으로 증가한다면, 그 펠렛 내의 강화 섬유가 파손되는 경향이 있다.

다음, 합성의 모조 토우 캡(1)은 도4 및 도5에 도시된 바와 같이 형성 몰드(11b)의 공동(12)에 위치되고, 토우 캡(2)의 압축 몰딩은 도4에 도시된 바와 같이 코어(13)를 하강하여 모조 토우 캡에 압력 및 열을 인가함으로써 효과적이고, 형성된 토우 캡(2)은 도5에 도시된 바와 같이 배출기(15)에 의해 몰드로부터 인출된다. 대략 300 내지 800 kg/cm²압력 인가가 이러한 단계에서 충분하기 때문에, 본 발명은 1,200 kg/cm²의 종래의 형성 압력과 비교해서 압력에서의 상당한 감소를 허용한다. 적절한 몰드 온도는 70 내지 160 ℃의 범위에 있다. 따라서, 필요한 경우 토우 캡을 얻도록 디플래쉬와 같은 그러한 작업이 수행된다. 부수적으로, 형성 몰드는 이러한 몰드가 주물귀의 발생을 감소시키기 때문에 적어도 하나의 경사진 공동 측면을 갖는 것이 바람직하다.

도6 및 도7은 본 발명의 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료를 사용함으로써 형성된 안전 슈즈용 토우 캡의 일예를 나타낸다. 토우 캡(2)은 사용자 발의 토우를 덮는 안전 슈즈의 토우 부분과 일치하는 돔 형상을 갖는다. 토우 캡(2)은 돔형상 부분(3)의 하부 엣지를 따라 일체형으로 형성된 내향으로 만곡된 스커트 부분(4)을 갖는다. 토우 캡의 직립부 "X"와 만곡부 "Y"는 2 내지 6 mm의 범위의 사실상 동일한 벽 두께를 갖지만, 직립부 "X"에서 선단부로의 방향으로 점차적으로 약간 감소된다. 토우 캡의 선단부의 벽 두께가 3.5 내지 6 mm 의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 3.5 mm 보다 작은 선단부의 벽 두께는 불충분한 강도를 가져온다. 역으로, 6mm를 초과하는 두께는 합성 토우 캡이 무거운지기 때문에 바람직하지 않다. 사실상 동일한 벽 두께를 갖도록 토우 캡(2)의 직립부 "X"와 만곡부 "Y"를 형성함으로써, 볼록 부분과 오목 부분의 만곡부는 유사하게 되고, 이것은 용이한 모델링, 도면 및 디자인을 허용한다.

본 발명에 사용되는 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛은 한 다발의 연속 강화 섬유를 열가소성 수지에 주입시키고 소정의 길이로 절단함으로써 얻는다. 양호하게, 섬유 펠렛은 연속 강화 섬유로서 상술된 복수의 강화 섬유 가닥(strand)을 함유하고, 각각은 1,200개 이하의 연속 섬유 다발을 포함하고 각각의 연속 섬유가 6 내지 25 ㎛ 범위의 직경을 갖는다.

장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛에 사용된 열가소성 수지가 특정 수지에 제한되지 않고, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 (AS) 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 (ABS) 수지, 폴리페닐렌 황화물(PPS),폴리에테르 이미드(PEI), 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK)이 장점적으로 사용될 수 있다. 열가소성 수지는 필요한 경우 착색제, 변경제, 유리 섬유 이외의 충전제와 같은 임의의 공지된 첨가물을 그 내부에 함유할 수 있다. 열가소성 수지는 종래의 방법에 따라 그러한 첨가물을 혼합한 후 사용된다.

연속 강화 섬유로서, 복수의 강화 섬유 가닥, 특히 유리 섬유 가닥이 사용된다. 각각의 가닥은 1,200 이하의 연속 섬유 다발을 포함하고 각각의 연속 섬유는 6 내지 25 ㎛ 범위의 직경을 갖는다.

6 ㎛이하의 섬유의 직경은 강화 섬유의 제조성이 고제조비로 인해 낮아지기 때문에 실용적이지 않다. 역으로, 만약 섬유의 직경이 25㎛를 초과하면, 강화 섬유는 증가된 강성을 얻어 깨지게 된다. 결과적으로, 섬유는 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛의 제조를 위한 장치에서 수지를 주입하기 위한 몰드를 통해 관통하는 동안 몰드와 강화 섬유 사이 또는 강화 섬유 그들 사이의 마찰 때문에 파손되는 경향이 있어서 보풀(fuzz)이 제조 장치에 발생하고 제조성에서 역효과를 가져온다.

더욱이, 만약 하나의 강화 섬유 가닥 당 다발로 이루어진 유리 섬유의 수가 1200개를 초과하면, 강화 섬유 가닥 내로 수지의 관통에 대해 많은 시간이 걸리고 수지의 주입이 열악하게 된다. 역으로, 만약 수지를 충분히 주입하려고 하면 주입용 몰드에서 수지와의 접촉 시간을 오래 유지하는 것이 필요하고, 반대로 이것은 제조성을 현저히 감소시킨다. 더욱이, 주입을 위해 긴 몰드 및 수지의 긴 가열시간의 사용이 요구되고, 이것은 불가피하게 수지의 가열 열화를 야기하고 외관 상,특히최종 형성된 품목의 색조의 역효과를 가져온다. 하나의 강화 섬유 가닥 당 다발로 된 섬유의 수는 100 내지 1,000개, 특히 양호하게는 200 내지 800개가 바람직하다.

하나의 섬유 펠렛에 함유된 강화 섬유 가닥의 수는 주입용 몰드의 크기, 특히 펠렛의 직경에 의존해서 적절하게 선택될 수 있다. 일반적으로, 그 수는 2 내지 40개의 범위, 더욱 바람직하게는 7 내지 35개의 범위에 있는 것이 바람직하다. 만약 강화 섬유 가닥들의 수가 2개 이하이면, 펠렛 직경은 불가피하게 수지의 합성 비율에 관련해 작게 되고, 이것은 제조 효율을 낮출 것이다. 역으로, 만약 그 수가 40개를 초과하면, 가닥들 서로의 접착은 불충분하여 가닥들 사이의 간극을 발생시켜 빈틈과 같은 그러한 결점이 최종 형성된 품목에 발생될 수 있다.

장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛에서 연속적인 강화 섬유의 함유량은 30 내지 60%의 부피 범위에 있는 것이 바람직하다. JIS T8101에 규정된 압축 하중을 만족시키는 토우 캡의 경우에, 40 내지 60%의 부피 범위의 함유량을 갖는 분류 S인 가죽으로 형성된 안전 슈즈가 바람직하다. 30% 이하 부피의 연속 강화 섬유의 함유량은 몰딩용으로 사용되는 마스터 펠렛에서 강화 섬유의 함유량으로서 불충분하다. 역으로, 만약 그 함유량이 60% 부피를 초과하면, 강화 섬유의 양에 대한 수지의 양은 부당하게 낮고 강화 섬유의 다발은 수지와 만족스럽게 주입되지 않는다.

장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛은 예를 들어, 복수의 조방사(rovings)로부터 인출된 강화 섬유 가닥을 예열 오븐 안으로 통과시키고, 그들을 수지 주입용 몰드 안으로 주입시키고, 압출기 안에서 혼합되고 가열된 용융수지를 수지 주입용 몰드 안으로 공급하고, 열가소성 수지를 구비한 강화 섬유 가닥을 몰드 안으로 주입하고, 그 가닥을 냉각하고, 다음에 그 가닥을 펠렛타이저(pelletizer)에 의해 소정의 길이로 절단함으로써 얻어진다. 펠렛의 직경 및 길이가 특정하게 제한되지 않지만, 그것의 자동 중량화 및 가소화의 면에서 직경은 0.2 내지 5mm의 범위에 있는 것이 적절하고 길이는 7 내지 55mm의 범위에 있는 것이 적절하다. 0.2mm 보다 작은 직경은 펠렛 그 자체가 너무 경량이어서 자동 중량화를 이루는 것이 어렵기 때문에 바람직하지 않다. 역으로, 만약 직경이 5mm를 초과하면 가소화에 대해 많은 시간이 필요하다.

상술된 방법에 의해 얻어진 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛은 종축 방향으로 서로 평행하게 배열되고 열가소성 수지로 일체형으로 덮이는 복수의 강화 섬유 가닥을 함유한다. 이러한 열가소성 수지는 강화 섬유 가닥의 섬유들 사이의 각각의 간극 안으로 균일하게 스며들고 각각의 강화 섬유는 열가소성 수지로 매우 균일하게 습식된 표면을 갖는다. 이러한 이유로, 수지와 강화 섬유 사이의 우수한 계면 접착 및 강화 섬유의 균일한 분배는 후속 압축 몰딩에 의해 얻어지는 형성된 품목에 도달한다. 결과적으로, 본 발명은 스커트 부분의 선단부 안으로 강화 섬유의 균일한 분배를 갖고 충분한 강도와 우수한 외관을 나타내는 안전 슈즈용 토우 캡의 제조를 허용한다.

이제, 안전 슈즈용 토우 캡이 본 발명의 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛을 사용함으로써 형성되고 합성의 토우 캡에 의해 명백해진 강도와 다른 특성을 포함하는 물리적 특성을 확인시키는 몇몇 예들이 아래 설명에서 언급된다.

예

20mm의 길이로 절단된 약 0.5mm 직경의 (폴리프로필렌에서 50%의 유리 섬유 부피를 함유한) 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛은 중량측정되고 만곡부를 갖는 모조 토우 캡을 준비하기 위해 (0.5 kg/cm²및 210℃의 온도의 조건하에 0.5분동안) 가열하여 모조 형성 몰드에서 펠렛을 가소화함으로써 우선 형성된다. 다음, 합성의 모조 토우 캡은 토우 캡 형성 몰드(주몰드)에 위치되고 토우 캡을 형성하기 위해 400 kg/cm²의 압력하에 135℃의 온도에서 압축 몰드된다.

비교예

폴리프로필렌에서 길이 20mm의 유리 섬유 46% 부피를 함유한 장섬유 강화 열가소성 수지로 이루어진 3.3 mm 두께의 사다리꼴 시트 재료를 사용함으로써, 토우 캡은 종래 시트 형성 기술(350℃에서 3분동안 용융 연성화되고, 120℃에서 1,200 kg/cm²으로 압축 몰딩)에 의해 준비된다.

상술된 예에서, 주 몰드 안으로의 충전 시간은 약 1 내지 2 초이고, 결점비율은 2% 이하이다. 반면, 비교예의 시트 형성 방법의 경우에, 주 몰드 안으로 충전 시간은 약 4 내지 6 초이고 결점 비율은 4 내지 8%이다.

다음, 상술된 바와 같이 형성된 토우 캡은 토우 캡에서 간극 높이가 분류 S(JIS에서 특정된 기준은 1020kg)인 가죽으로 형성된 안전 슈즈용 JIS T8101에서 특정된 방법에 따라 22mm로 압축될 때 그 압축 하중을 테스트하였다. 이러한 테스트의 결과가 표1 및 도8에 도시된다.

표1

샘플 수	예	비교예
1	1,700	1,460
2	1,800	1,500
3	1,650	1,140
4	1,850	1,530
5	1,750	1,620
최대	1,850	1,620
최소	1,650	1,140
평균	1,750	1,450

표1 및 도8에 도시된 결과로부터 분명해지듯이, 비교예에서 얻어진 토우 캡이 더 낮게 도시되었고 명백하게 강도를 분산시켰다. 반면, 본 발명의 방법에 의해 얻어진 토우 캡은 분산없이 안정적으로 높은 압축 하중을 나타냈다.

다음, 몇몇 샘플은 도9에 도시된 샘플링 위치에서 형성된 토우 캡으로부터 취해졌으며 강화 섬유의 분배가 조사되었다.

결과적으로, 본 발명의 방법에 의해 얻어진 토우 캡에서, 유리 섬유 함유량은 A, B, C 모든 위치에서 50%의 부피였고 어떤 식별할만한 변화를 나타내지 않았다.

반면, 비교예에서 얻어진 토우 캡은 A,B,C 모든 위치에서 유리 섬유(GF) 함유량의 변화를 나타냈다. 부수적으로, 몰드된 품목에서 강화 섬유의 분배의 분산은 압축 하중의 감소 또는 분산의 중요한 인자이다.

표2

샘플 위치	샘플 크기	몰딩 전 유리섬유 함유량	샘플 위치	몰딩 후 유리섬유 함유량
A	12x5x1.8-2.3t	46 부피%	스커트 부분의 중심 위치	28 부피%
B	12x5x3.1t	46 부피%	몰딩의 원형 재료 부분	41 부피%
C	12x5x4.5t	46 부피%	시트 피스 및 원형 재료의 중첩 부분	50 부피%

임의의 특정 실시예 및 가공 예들이 본 명세서에서 설명되었지만, 본 발명은 본 발명의 기술 사상 또는 필수적 특징 내에서 다른 특정 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 상술된 실시예 및 예들은 예시적이지만 제한적이지 않는 모든 면에서 고려되고 본 발명의 범위는 전술된 설명보다는 첨부된 청구범위에 의해 지시되어 상기 청구범위와 동일한 의미 및 범위 내의 모든 변화가 본 발명에 포함될 수 있다.

본 발명의 안전 슈즈는 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료를 사용함으로 재료비의 감소, 종래 시트 형성 기술에 사용된 시트 절단 단계의 제거, 자동 중량측정의 용이한 적용, 및 이에 따른 재료적 효율성에서의 상당한 향상을 허용한다. 더욱이, 중량측정된 펠렛 재료가 모조 토우 캡을 우선 형성하는 모조 토우 캡 형성 몰드 내에 충전되고 그 용융 상태를 유지하는 합성의 모조 토우 캡이 형성 몰드에서 즉시 압축되어 형성되기 때문에 몰드 또는 부정합에서의 재료의 오충전에 기인한 불량 제조품의 백분율을 감소시키고, 주형성을 향상시키고, 강도의 변화를 낮추는 것이 가능한 효과가 있다.

Claims

장섬유 강화 열가소성 수지로 이루어지고, 본체 부분에 대한 스커트 부분의 강화 섬유의 함유량의 비율이 70 내지 100%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 안전 슈즈용 토우 캡.
제1항에 있어서, 상기 토우 캡은 2 내지 6 mm 범위 내의 벽 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 안전 슈즈용 토우 캡.
제1항에 있어서, 상기 토우 캡의 선단부는 3.5 내지 6 mm 범위의 벽 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 안전 슈즈용 토우 캡.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강화 섬유는 유리 섬유이고 그 함유량은 상기 본체 부분의 부피의 30 내지 60 %의 범위 및 상기 스커트 부분의 부피의 21 내지 60%의 범위인 것을 특징으로 하는 안전 슈즈용 토우 캡.
제4항에 있어서, 상기 본체 부분에 대한 상기 스커트 부분의 강화 섬유의 함유량의 비율은 80 내지 100% 범위 내인 것을 특징으로 하는 안전 슈즈용 토우 캡.
장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료를 모조 형성 몰드에 위치시키는 단계와,

모조 토우 캡을 우선 형성하기 위해 열의 인가하에 상기 섬유 펠렛 재료를 내부에서 압축하는 단계와,

안전 슈즈용 토우 캡을 형성하기 위해 몰드의 위치에 합성 모조 토우 캡을 설치하는 단계와,

안전 슈즈용 토우 캡을 압축 몰드하기 위해 압력과 열을 상기 모조 토우 캡에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 슈즈용 토우 캡 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료는 만곡부를 구비한 모조 토우 캡을 마련하기 위해 상기 모조 형성 몰드에 열을 인가함으로써 가소화되는 것을 특징으로 하는 안전 슈즈용 토우 캡 제조 방법.
제6항에 있어서, 모조 형성 몰드에 모조 토우 캡을 우선 형성하는 것은 0.5 내지 10 kg/cm²의 압력 및 190 내지 270 ℃의 온도의 인가에 의해 수행되고 안전 슈즈용 토우 캡을 형성하기 위해 몰드에서 압축 몰딩하는 것은 300 내지 800 kg/cm²의 압력 및 70 내지 160 ℃ 온도의 인가에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 안전 슈즈용 토우 캡 제조 방법.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료는 0.2 내지 5mm 범위의 직경 및 7 내지 55 mm 범위의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 안전 슈즈용 토우 캡 제조 방법.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장섬유 강화 열가소성 수지의 섬유 펠렛 재료 내에 함유된 상기 강화 섬유는 유리 섬유이고 그 함유량은 부피면에서 30 내지 60 % 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 안전 슈즈용 토우 캡 제조 방법.