(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
安全靴等のつま先部に装着される先芯であって、天井部、肩部、先端壁部、側壁部、底部から構成されてなる構造をもち、天井部および肩部は先芯底面に対して上部に湾曲するようなアーチ形状をなしており、先端壁部および側壁部は底部から上方に立ち上がる壁をなしている先芯において、先芯後端部の所定の範囲の内形が外側に広がるようなテーパー形状をなしており、さらに前記内形の先端壁部は底面に対して略垂直もしくは所定の範囲で内側に傾斜する面として形成され、前記内形の前記テーパー形状をなす後端部以外の側壁部分は底面に対して所定の角度範囲で内側に傾斜する面として形成されていることを特徴とする安全靴等に用いられる樹脂製先芯。
【請求項２】
前記先芯は外形形状と内形形状とが非相似形で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の安全靴等に用いられる樹脂製先芯。
【請求項３】
前記テーパー形状の範囲とは、先芯後端から先端方向に向かって５〜１５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の安全靴等に用いられる樹脂製先芯。
【請求項４】
前記内形の先端壁部の傾斜面は底面に対して略垂直もしくは６０°から９０°の範囲であり、前記内形の側壁部のテーパー形状をなす後端部以外の部分の傾斜面は、底面に対して６０°から９０°の範囲であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の安全靴等に用いられる樹脂製先芯。
【請求項５】
前記内形の側壁部のうちテーパー形状をなす後端部以外の傾斜面が先芯後端に近づくほど先芯の内側に倒れ込むように変化していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の安全靴等に用いられる樹脂製先芯。
【請求項６】
先芯外形の後端最高部の高さをａとしたときに、３３ｍｍ≦ａ≦４５ｍｍ、同先芯の水平距離の１／２のところで測定した高さをｂとしたときに、（ａ−５ｍｍ）≦ｂ≦ａ、かつ先端壁部の最薄部の肉厚をｃとしたときに３ｍｍ≦ｃ≦１２ｍｍであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の安全靴等に用いられる樹脂製先芯。
【請求項７】
外形と内形との間に構成された樹脂製先芯の実肉部に空隙が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の安全靴等に用いられる樹脂製先芯。
【請求項８】
前記先芯は射出成形により得られたものであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の安全靴等に用いられる樹脂製先芯。
【請求項９】
樹脂製先芯が、ＰＣ（ポリカーボネート）あるいはＰＣアロイ（ポリカーボネートアロイ）からなることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の安全靴等に用いられる樹脂製先芯。
【請求項１０】
前記ＰＣアロイがＰＣ／ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）、ＰＣ／ポリエステル、ＰＣ／ＭＢＳ（メタクリル酸エステル−ブタジエン−スチレン共重合体）、ＰＣ／ＡＳＡ（アクリロニトリル−スチレン−アクリル酸エチレン共重合体）、ＰＣ／ＳＡＳ（シリコン系複合ゴム−アクリロニトリル−スチレン共重合体）、ＰＣ／ＨＩＰＳ（ハイインパクトポリスチレン）のいずれかであることを特徴とする請求項９に記載の安全靴等に用いられる樹脂製先芯。
【請求項１１】
１個当たりの重量が４０ｇ以下であり、１０．８ｋＮの圧迫荷重において日本工業規格ＪＩＳ  Ｔ８１０１−１９８７の７．２（２）の規定を満足する請求項１から１０のいずれかに記載の安全靴等に用いられる樹脂製先芯。
【請求項１２】
１個当たりの重量が４０ｇ以下であり、欧州規格ＥＮ  １２５６８：１９９８の４．１．３および４．１．４に規定される保護靴（ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  ｆｏｏｔｗｅａｒ）用先芯としての性能を満足する請求項１から１０のいずれかに記載の安全靴等に用いられる樹脂製先芯。
【請求項１３】
１個当たりの重量が５０ｇ以下であり、欧州規格ＥＮ  １２５６８：１９９８の４．１．３および４．１．４に規定される安全靴（Ｓａｆｅｔｙ  ｆｏｏｔｗｅａｒ）用先芯としての性能を満足する請求項１から１０のいずれかに記載の樹脂製先芯。
【請求項１４】
請求項１１に記載の樹脂製先芯が装着され、つま先部の耐衝撃性および耐圧迫性が日本工業規格ＪＩＳ  Ｔ８１０１：１９９７における安全靴の普通作業用Ｓ種に要求される性能を満足することを特徴とする靴。
【請求項１５】
請求項１２に記載の樹脂製先芯が装着され、つま先部の耐衝撃性および耐圧迫性が欧州規格ＥＮ  ３４４：１９９２における保護靴（ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  ｆｏｏｔｗｅａｒ）に要求される性能を満足することを特徴とする靴。
【請求項１６】
請求項１３に記載の樹脂製先芯が装着され、つま先部の耐衝撃性および耐圧迫性が欧州規格ＥＮ  ３４４：１９９２における安全靴（Ｓａｆｅｔｙ  ｆｏｏｔｗｅａｒ）に要求される性能を満足することを特徴とする靴。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製先芯およびそれをつま先部に装着した安全靴等に関するものである。ここで「安全靴等」とは、広く着用者のつま先を先芯により保護する靴の意であり、日本工業規格の規定外のもの（例えば、甲被に合成皮革を使用するもの等）をも含めるものとする。
【背景技術】
【０００２】
従来の先芯としては、一般に鋼製のものが使われており、日本工業規格のＪＩＳ  Ｔ８１０１の普通作業用Ｓ種またはＨ種の性能を満足するもの、欧州規格であるＥＮ  １２５６８に適合するもの等が使用されている。また、ＥＮ  ３４４におけるＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  ｆｏｏｔｗｅａｒまたはＳａｆｅｔｙ  ｆｏｏｔｗｅａｒとしても一般的には、先芯として鋼製のものが用いられている。
上記の鋼製先芯の形状は、規格によりそれぞれの肉厚は異なるものの、基本的に均一肉厚の鋼材をしぼり加工してつくられており、その外形と内形はほぼ相似形をなしている。  このようにして得られた鋼製の先芯は重量が重く、靴に組み込んだ場合の重量バランスが悪いため、疲れやすい等の問題があった。
また、日本工業規格のＪＩＳ  Ｔ８１０１の普通作業用Ｓ種の性能を満足する従来の先芯としては、鋼製以外にも特許文献１に記載されているような長繊維強化された熱可塑性樹脂製のもの（特許文献１：特開平１１−０５６４１０）が用いられている。このような長繊維強化熱可塑性樹脂製先芯は、鋼製先芯における重量が重いという問題を解決すべく提案されたものであり、比較的軽量な長繊維強化の複合材料を採用することで軽量化を実現している。
この長繊維強化された樹脂製先芯の形状においては、より軽量化するために肉厚を緩やかに変化させた偏肉構造をとっているが、その外形と内形はやはり概相似形をなしている。
ところで、上記の長繊維強化された樹脂製先芯においては、性能を維持するために、成形品中の強化繊維の長さを十分に長く保つ必要があるが、汎用の射出成形という成形手法で成形した場合、残存繊維長が短くなってしまうため、もっぱら圧縮成形を用いて成形していた。
このため、成形に人手がかかるとともに、製法上どうしてもバリが発生するため、これを後で除去しなくてはならず手間とコストがかかっていた。また、履き古した安全靴を焼却処分するにあたっても、強化繊維としてガラス繊維が用いられることが多いため、ガラス繊維が残渣として残ってしまい灰としての処分量が増えてしまうという問題があった。
これら従来用いられている先芯の有する問題を解決するために、これまで幾つかの提案がなされたきた。例えば、形状面の工夫により軽量化および低コスト化を図ったものとして特許文献２（特開２０００−１９７５０５）が、繊維強化樹脂先芯に関するものとして特許文献３（特開２００２−０８５１０９）や特許文献４（特開２００４−０４１４０６）が開示されている。
特許文献２に記載された先芯は、頂部に加えられた力を周囲の立ち上がり部が略同時に受け止めることができるように上記立ち上がり部が形成されていることを特徴とし、従来の先芯に比べてより薄い肉厚で所望する強度を得られることにより、軽量化および低コスト化を実現するものである。しかしながら、特許文献２の実施例に示された先芯は、いずれも直線的もしくは若干湾曲させた面の組合せからなっており、その結果、外形が靴のつま先としては不自然な形状となっており、靴に組み込んだ場合には外観デザインを著しく損ねてしまうという問題があった。また、特許文献２では先芯が外部から受ける力として圧迫負荷しか考慮されていない。そのため、衝撃負荷が加わった場合において、有効に着用者の足を保護し得るか否かは不明であり、ＪＩＳ又は欧州規格等に規定される保護靴／安全靴の規格に適合する先芯になり得ない可能性もある。
特許文献３に記載の先芯は、長繊維強化樹脂材料をペレット状とし、射出成形等の生産性の高い成形方法を採用することにより、低コスト化を実現しようとしている。しかしながら、用いる材料が割高になると予測され、また、繊維長を長く残すためには特殊なスクリューを用いたりするなど、成形条件が限定されてしまう。その結果として、大幅なコスト低減は困難と考えられる。また、特許文献３では先芯肩部の平均曲率ｒを２０以下とすることにより、先芯の形状を箱型に近づけ機械的強度を増すことを提案している。しかしこのことは、靴に組み込んだ場合の外観デザインを損ねてしまう結果につながる。
さらに、強化繊維としてガラス繊維が用いられ、その含有量が４０ないし６０重量％であるとするならば、依然として焼却処分時の残渣の問題が残る。
他方、特許文献４に記載の先芯は、ＪＩＳ  Ｔ８１０１の重作業用Ｈ種や欧州規格に適合する安全靴等に用いることのできる長繊維強化された樹脂先芯を提供しようとするものであるが、ＪＩＳ  Ｔ８１０１の普通作業用Ｓ種の安全靴に用いられているものと同じく、製法に伴うコストの問題や焼却処分時の残渣の問題がある。また、その機械的強度を増すために箱型に近い形状を採用しているため、靴に組み込んだ場合に外観デザインを損ねてしまう問題がある。
以上述べてきたように、これまで提案されてきた従来の先芯は、先芯に要求される強度、重量、コスト、デザイン、処分時残渣等の課題に対して、総合的に満足できるものはなかった。
本発明の目的は、上記の従来からの問題点を解決し、従来の先芯に比べて大幅な軽量化および低コスト化を実現でき、デザイン性に優れ、焼却処分時の残渣もほとんどなく、かつ１０．８ｋＮの圧迫荷重において日本工業規格ＪＩＳ  Ｔ８１０１−１９８７の７．２（２）の規定を満足する樹脂製先芯を提供することにある。また、そのような先芯を装着することにより、疲れにくく且つつま先部の耐衝撃性および耐圧迫性が日本工業規格ＪＩＳ  Ｔ８１０１：１９９７における安全靴の普通作業用Ｓ種に要求される性能を満足する靴を提供することにある。ここで発行年度の異なる２種類の版のＪＩＳ  Ｔ８１０１を用いる理由は、基本的には現行版（ＪＩＳ  Ｔ８１０１：１９９７）によるべきであるが、現行版には先芯単体の性能は規定されていないため、先芯単体の性能を把握する方法として旧版（ＪＩＳ  Ｔ８１０１−１９８７）に記載されている先芯に関する規定を用いたものである。
さらに、本発明の目的は、上記の従来からの問題点を解決し、従来の先芯に比べて大幅な軽量化および低コスト化を実現でき、デザイン性に優れ、焼却処分時の残渣もほとんどなく、かつ耐圧迫性および耐衝撃性においてＥＮ  １２５６８に適合する先芯を提供することにある。また、そのような先芯を装着することにより、疲れにくく且つつま先部の耐衝撃性および耐圧迫性がＥＮ  ３４４におけるＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  ｆｏｏｔｗｅａｒまたはＳａｆｅｔｙ  ｆｏｏｔｗｅａｒに要求される性能を満足する靴を提供することにある。
本発明者は上記背景のもと、先芯について鋭意検討した結果、デザイン性と機械的強度を両立させ、重量を軽減することが可能な先芯形状を見出し、本発明に到達した。また、本発明の樹脂製先芯を射出成形して得ることにより、低コスト化を実現できる。さらに、ガラス繊維等を含有しない樹脂材料を用いることにより、さらなる軽量化を達成できるとともに焼却処分時の残渣の問題が解決できる。
【発明の開示】
【０００３】
本発明が採用した技術解決手段は、
安全靴等のつま先部に装着される先芯であって、天井部、肩部、先端壁部、側壁部、底部から構成されてなる構造をもち、天井部および肩部は先芯底面に対して上部に湾曲するようなアーチ形状をなしており、先端壁部および側壁部は底部から上方に立ち上がる壁をなしている先芯において、先芯後端部の所定の範囲の内形が後端に近いほど外側に広がるようなテーパー形状をなしており、さらに前記内形の先端壁部は底面に対して略垂直もしくは所定の範囲で内側に傾斜する面として形成され、前記内形の前記テーパー形状をなす後端部以外の側壁部分は底面に対して所定の角度範囲で内側に傾斜する面として形成されていることを特徴とする安全靴等に用いられる樹脂製先芯であり、さらに、前記先芯は外形形状と内形形状とが非相似形で形成されていることを特徴とする安全靴等に用いられる樹脂製先芯である。
本発明によれば、１０．８ｋＮの圧迫荷重において日本工業規格ＪＩＳ  Ｔ８１０１−１９８７の７．２（２）の規定を満足することのできる樹脂製先芯を、軽量かつデザイン性の優れたものとして提供することが可能となった。また、耐衝撃性および耐圧迫性においてＥＮ  １２５６８に適合する先芯を、軽量かつデザイン性の優れたものとして提供することが可能となった。その結果、疲れにくく且つつま先部の耐衝撃性および耐圧迫性が日本工業規格ＪＩＳ  Ｔ８１０１：１９９７における安全靴の普通作業用Ｓ種に要求される性能を満足する靴を提供することが可能となった。また、疲れにくく且つつま先部の耐衝撃性および耐圧迫性がＥＮ  ３４４におけるＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  ｆｏｏｔｗｅａｒまたはＳａｆｅｔｙ  ｆｏｏｔｗｅａｒに要求される性能を満足する靴を提供可能となった。
また、本発明の樹脂製先芯は、繊維強化されていない汎用の樹脂材料を射出成形することにより得ることが可能であるため、大幅な低コスト化が実現できるとともにさらなる軽量化を達成することができ焼却処分時の残渣の問題も解決できる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は本発明の一実施形態に係る樹脂製先芯の全体斜視図である。
図２は同樹脂製先芯を別方向から見た全体斜視図である。
図３は同樹脂製先芯について底部下面の両後端を結ぶ軸に対して垂直な面であり且つ先芯先端（最も突出した部分）を通る面での先芯の断面図である。
図４は同樹脂製先芯についての底面に平行で先端壁最厚部を通る面での断面図である。
図５は図４中のＢ−Ｂ断面図であり、同樹脂製先芯についての先端から（１／２）ｅの距離で前後方向に垂直な面での概略断面図である。
図６は図４中のＣ−Ｃ断面図であり、同樹脂製先芯についての先端から（３／４）ｅの距離で前後方向に垂直な面での概略断面図である。
図７は実施例１、２と比較例１、２との実験データを比較する表である。
図８は実施例３、４と比較例３、４との実験データを比較する表である。
図９は実施例５、６と比較例５、６との実験データを比較する表である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
安全靴等の先芯に要求される特性とは、耐圧迫性に関しては材料の弾性率が重要であり、耐衝撃性に関しては材料の耐衝撃性が重要である。また、これと並行して先芯の形状デザインが重要な要素である。従来の先芯の形状としては鋼製のものを始めとして、外形と内形が概相似形のものしか知られていない。また、前記ＪＩＳ規格やＥＮ規格に規定されている衝撃試験に当たっては、そのストライカー形状から先芯先端部の肉厚がエネルギー吸収の面から重要な要素となるとともに、先芯自体の初期高さも重要な要素である。材料的には性能の低いものを使用して、前記ＪＩＳ規格やＥＮ規格に規定する強度性能を満たす先芯を作ること及び／または前記ＪＩＳ規格やＥＮ規格において要求されるつま先保護性能を有する靴を作ることは可能であるが、先芯先端壁部の肉厚を相当大きくしなければならなかったり、先芯自体の初期高さを相当高いものにしなければならない。先芯は靴にはめ込んで使用する物であり、デザイン的にも事実上制約があるため、上記のような性能の低いものを使用したのでは、つま先保護性能を有する靴（安全靴、保護靴）として実用に適さないものとなってしまう。
本発明者はこれらについて鋭意検討した結果、安全靴等に使用される先芯としては、外形的にはデザイン性に優れ、内形的には要求される耐衝撃性あるいは耐圧迫性に優れた形状をもつことが重要であることを見出し本発明に至った。すなわち、本発明の樹脂製先芯は、従来の先芯がそうであったような外形と内形が概相似形ではない。また先芯の材料として、長繊維強化されていない熱可塑性樹脂であっても十分に先芯強度に耐え得る樹脂があることを見出し、さらに熱可塑性樹脂としては、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＣアロイ（ポリカーボネートアロイ）の何れか一つの材料が一層有効であることを見いだした。なお、前記熱可塑性樹脂が、曲げ弾性率が２０００ＭＰａ以上で、且つシャルピーＶ付き衝撃強度が３０ｋＪ／ｍ２以上のものであれば、強度上十分であり、先芯材料として一層好ましい。
より好ましい先芯を成形する熱可塑性樹脂としては、曲げ弾性率が２２００ＭＰａ以上で、且つシャルピーＶ付き衝撃強度が５０ｋＪ／ｍ２以上の材料を選択することが好ましい。
ＰＣアロイとしては、ＰＣ／ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）、ＰＣ／ポリエステル、ＰＣ／ＭＢＳ（メタクリル酸エステル−ブタジエン−スチレン共重合体）、ＰＣ／ＡＳＡ（アクリロニトリル−スチレン−アクリル酸エチレン共重合体）、ＰＣ／ＳＡＳ（シリコン系複合ゴム−アクリロニトリル−スチレン共重合体）、ＰＣ／ＨＩＰＳ（ハイインパクトポリスチレン）が挙げられ、中でも汎用的であるＰＣ／ＡＢＳを選択することが特に好ましい。
上記に記載した熱可塑性樹脂には、性能を阻害しない範囲で、耐衝撃改良材、ゴム、エラストマー、着色剤、酸化防止剤、フィラー、耐候剤等の添加剤を加えることも可能である。
先芯の形態としては、天井部、肩部、先端壁部、側壁部、底部から構成されてなる構造をもち、天井部および肩部は先芯底面に対して上部に湾曲するような概アーチ形状をなしており、先端壁部および側壁部は底部から上方に立ち上がる壁をなしている。そして、当該先芯の外形は靴のデザインに合わせた形状であり、内形は機械的強度の保持に対応した形状であって、内形と外形が必ずしも概相似形をなしていない。
なお、先芯の後端に近い部分では、機械的強度よりも足入れ性の問題を重視して、先芯で覆われる空間が広がるように内形の勾配が変化していること、すなわち、先芯後端から５〜１５ｍｍの範囲において内形が後端に近いほど外側に広がるようなテーパー形状をなしていることが好ましい。また、その結果として先芯の肉厚が後端で２ｍｍ以内となっていることが好ましい。先芯の後端肉厚が２ｍｍを超えると、いわゆる足あたりの問題が生じやすくなり、且つ、靴に組み込んだ場合に先芯後端部にくびれが現れ外観を損ねるという問題が生じやすくなる。
また、先芯内形の先端壁部は底面に対して略垂直もしくは６０°から９０°の範囲で内側に傾斜する面であり、側壁部のうちテーパー形状をなす後端部以外の部分は底面に対して６０°から９０°の範囲で内側に傾斜する面であることが必要である。より好ましくは、内形の先端壁部および側壁部は内側に７０°から９０°の傾斜である。さらに好ましくは、先芯後端に近づくほど内側に倒れ込んでいくような変化をもたせた傾斜であり、そのような変化をテーパー形状をなす後端部以外の部分において持たせることが、なおいっそう好ましい。上記のような内形形状を採用することにより、外形が箱型に近いものでなくとも必要な機械的強度を得ることができ、靴のデザインに合わせた外形形状を採用することが可能となる。
内形の側壁部および／または先端壁部と底面のなす角度が６０°より小さいと、耐圧迫性において側壁部および先端壁部で十分に荷重に耐えることが困難となる。
また、先芯外形の後端最高部の高さをａとしたときに、３３ｍｍ≦ａ≦４５ｍｍであることが必要である。ａが３３ｍｍ未満では前記各ＪＩＳ規格および／またはＥＮ規格に規定される強度性能を満たすことが困難となり、４５ｍｍより高いと先芯としての頂上部の位置がかなり高くなるため安全靴等の外観デザイン上好ましくないものとなる。より好ましい高さは３７ｍｍ以上４３ｍｍ以下である。
また、同先芯の水平距離の１／２のところで測定した高さをｂとしたときに、（ａ−５ｍｍ）≦ｂ≦ａであることが必要である。ｂが（ａ−５ｍｍ）より小さい場合には、先芯外形の天井部の先端と後端の高低差が大きくなり、耐圧迫性において側壁部の変形量が大きくなり、座屈しやすくなるため好ましくない。またｂがａよりも大きい場合には、先芯外形の天井部の中央付近が後端より高い構造となり、安全靴等の外観デザイン上好ましくない。
さらに先端壁部の最薄部の肉厚をｃとしたときに３ｍｍ≦ｃ≦１２ｍｍであることが必要である。ｃが３ｍｍ未満であると耐衝撃性を維持するのが困難となり、１２ｍｍより厚いと極端に肉厚となるため、重量増になるとともに形状的に安全靴等として実用に適さないものとなってしまう。
また、軽量化を目的に、外形と内形との間に構成された樹脂製先芯の実肉部に強度が維持できる範囲内で空隙を設けてもよい。
以下、具体的な先芯形状としての例を図１〜図６を参照して説明する。
図３は、底部下面の両後端を結ぶ軸に対して垂直な面であり且つ先芯先端（最も突出した部分）を通る面での先芯の断面図であり、
図中
ａは先芯の底面から先芯の後端最高部までの高さ
ｂは先芯の当該断面において、先端部から最後部までの長さｅの１／２の部分での高さ、
ｃは先芯の先端部の最薄部肉厚
ｄは先芯の先端部の最厚肉厚
ｅは先芯の当該断面において、先端部から後部最高端までの長さ
である。また、各寸法関係は図３、図４（図３中のＡ−Ａ断面）に示すようになっている。
先芯１個の重量としては、ＪＩＳ  Ｔ８１０１−１９８７の７．２（２）の規定を満足する先芯および／またはＪＩＳ  Ｔ８１０１：１９９７における安全靴の普通作業用Ｓ種に要求される性能を満足する靴に使用される先芯においては、軽量化して疲れにくくするには４０ｇ以下にすることが必要である。より好ましくは２０ｇ以上３８ｇ以下の範囲である。２０ｇ未満である場合、耐衝撃性および耐圧迫性を維持することが困難となる。ＥＮ  １２５６８のＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  ｆｏｏｔｗｅａｒ用先芯および／またはＥＮ  ３４４のＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  ｆｏｏｔｗｅａｒに使用される先芯においても同様である。
また、ＥＮ  １２５６８のＳａｆｅｔｙ  ｆｏｏｔｗｅａｒ用先芯および／またはＥＮ  ３４４のＳａｆｅｔｙ  ｆｏｏｔｗｅａｒに使用される先芯においては、先芯１個の重量としては５０ｇ以下にすることが必要である。より好ましくは３０ｇ以上４８ｇ以下の範囲である。３０ｇ未満である場合、耐衝撃性および耐圧迫性を維持することが困難となる。
本発明の樹脂製先芯の成形方法としては、圧縮成形、押出し圧縮成形も可能であるが、自動化しやすくバリの発生がほとんどない射出成形が好ましい。これにより、従来の圧縮成形で必要であったバリ取り工程が削減されるとともに、省力化することができ低コストで先芯が得られ、軽量でデザイン性に優れたつま先保護性能を有する靴（安全靴、保護靴）を提供することができる。
また、本発明の樹脂製先芯で使用される材料は特に制限はないが、好ましくは熱可塑性樹脂がほぼ１００％であることが好ましい。この場合、安全靴等を履き古して焼却処分される際にも残渣を出さず、環境にもやさしいものとなり、さらに材料コストの面でも軽量化の面でも有利である。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、材料の曲げ弾性率はＩＳＯ  １７８、シャルピーＶ付き衝撃強度はＩＳＯ  １７９に基づいた値である。また、実施例、比較例で述べられる圧迫試験および衝撃試験結果は、測定した残存粘土高さを表す。
後述する実施例および比較例に挙げた先芯の概略形状は以下で説明する図１〜図６のものとすべて同じである。
以下先芯の形状を図１ないし図６を参照して説明する。
図１および図２は先芯の外観を示す斜視図であり、図上の線は部位を分けるために表したものであり、実際にはなだらかに各部位が連結されているため、明確に見える境界線はない。図２は図１とは異なる別の方向から見た斜視図である。図３は先芯底面の両後端を結ぶ軸に対して垂直な面であり且つ先芯先端（最も突出した部分）を通る面での先芯の断面図である。図３中ａは後端最高部の高さ、ｂは先芯の水平距離の１／２のところで測定した高さ、ｃは先端壁部の最薄部の肉厚、ｄは先端壁部の最厚部の肉厚である。なお、水平距離はｅで示した距離である。図４は先芯底面に平行で先端壁最厚部を通る面での先芯の断面図である。図５ないし図６は底面の前後方向に対して垂直な面における先芯の断面図であって、図５は先端から（１／２）ｅのところでの断面図、図６は先端から（３／４）ｅのところでの断面図である。
図１ないし図６により示したように、先芯の底部５は先芯下端全周における内側に向けた折り曲げ部（フランジ）として形成されている。また、先端壁部３および側壁部４は底部５から上方に立ち上がる壁をなしており、その上に天井部１および肩部２が概アーチ形状（半ドーム形状）の屋根として形成されている。この概アーチ形状の湾曲の大部分は肩部２においてなされており、天井部１の湾曲はわずかとなっている。
この形状の外形につき観察すると、先端壁部３および側壁部４は底部５から底面に対して略垂直に立ち上がりつつも若干外側に湾曲しており、天井部１は底面５にほぼ平行かつ若干上方に湾曲しており、これらをつなぐ湾曲部である肩部２は曲率が極端に小さくならぬようデザインされており、外形全体としては靴のつま先に合わせた形状となっている。
一方、内形について観察すると、先端壁部３は底面に対してほぼ垂直な面をなし、側壁部４は後端に近づくほど内側に傾斜する面となっており、天井部１および肩部２は外形と同様の概アーチ形状である。ただし、天井部１、肩部２および側壁部４に属する後端部、すなわち後端から１０ｍｍ前後の範囲においては、一転して外側に広がるようなテーパー形状４ａ（図４参照）となっている。その結果、底部５を除いた先芯の後端での肉厚は約１ｍｍとなっている。
また、先端壁部３の肉厚については、先端壁部の内形がほぼ垂直に立ち上がる面であるのに対し外形が若干外側に湾曲する面である結果、先端壁部の最薄部は底部５からの立ち上がり部であり、最厚部ｄは底面から約２０ｍｍ高さの部分となっている。
また、以下に述べる実施例先芯は、曲げ弾性率２０００ＭＰａ以上、かつシャルピーＶ付き衝撃強度３０ｋＪ／ｍ２以上の性能を有する熱可塑性樹脂の中から選んだＰＣ（商品名：パンライトＫ−１３００Ｙ）およびＰＣ／ＡＢＳ（商品名：ユーピロンＭＢ２２１４Ｒ）を使用しており、また比較例先芯は、前述の条件（曲げ弾性率２０００ＭＰａ以上、かつシャルピーＶ付き衝撃強度３０ｋＪ／ｍ２以上）を満足していない熱可塑性樹脂材料の中から選んだ、ＰＯＭ（商品名：ジュラコンＭ２５−４４）、ＨＤＰＥ（商品名：ハイゼックス８２００Ｂ）を使用して成形している。
なお、これらの樹脂の成形温度及び成形収縮率がそれぞれ異なることから、同一金型で成形しても、でき上がり寸法には若干の違いが生じる。
【実施例１】
【０００６】
熱可塑性樹脂材料としてＰＣ（商品名：パンライトＫ−１３００Ｙ）を使用し、さらに、射出成形機に（株）日本製鋼所製Ｊ１１０ＡＤ（シリンダーサイズφ３５）を使用し、樹脂温度２９０℃、金型温度８０℃にて樹脂先芯を射出成形した。この先芯は後端最高部の高さが４１ｍｍであり、水平距離１／２のところで測定した高さが４０ｍｍであり、先端壁部の最薄肉厚が４．８ｍｍであり、同部の最厚肉厚が５．４ｍｍであり、かつ水平距離が４４ｍｍである。この先芯につきＪＩＳ  Ｔ８１０１−１９８７の記載にもとづき、１０．８ｋＮの圧迫荷重での先芯の圧迫試験を実施した。また、同一条件で成形した先芯を装着した安全靴につきＪＩＳ  Ｔ  ８１０１：１９９７に規定する方法及びＳ種の条件で衝撃試験（７０Ｊ）および圧迫試験（１０ｋＮ）を行なった。これらの結果を図７に示したが、それぞれの規格を満足する性能を示した。
【実施例２】
【０００７】
熱可塑性樹脂材料としてＰＣ／ＡＢＳ（商品名：ユーピロンＭＢ２２１４Ｒ）を使用し、樹脂温度を２６０℃に変更したほかは、実施例１と同金型にて同様にして成形および試験を実施した。結果を図７に示したが、それぞれの規格を満足する性能を示した。
「比較例１」
熱可塑性樹脂材料としてＰＯＭ（商品名：ジュラコンＭ２５−４４）を使用し、樹脂温度を１９５℃に変更したほかは、実施例１と同金型にて同様にして成形および試験を実施した。結果を図７に示したが、衝撃試験後の先芯の状態を確認したところ光を通すような割れが生じていたことから、不合格と判定した。
「比較例２」
熱可塑性樹脂材料としてＨＤＰＥ（商品名：ハイゼックス８２００Ｂ）を使用し、樹脂温度を２２０℃に、金型温度を５０℃に変更したほかは、実施例１と同金型にて同様にして成形および試験を実施した。結果を図７に示したが、圧迫試験において１０ｋＮ未満の加圧力で降伏を生じ測定不可能となったことから、不合格と判定した。
【実施例３】
【０００８】
（実施例１、２と金型を変えてある）
熱可塑性樹脂材料としてＰＣ（商品名：パンライトＫ−１３００Ｙ）を使用し、射出成形機に（株）日本製鋼所製Ｊ１１０ＡＤ（シリンダーサイズφ３５）を使用し、樹脂温度２９０℃、金型温度８０℃にて樹脂製先芯を射出成形した。金型は実施例１のものとは異なる。この先芯は実施例１の肉厚を増した形状となっており、後端最高部の高さが４１ｍｍであり、水平距離の１／２のところで測定した高さが４０ｍｍであり、先端壁部の最薄肉厚が５．２ｍｍであり、同部の最厚肉厚が５．８ｍｍであり、かつ水平距離が４４ｍｍである。この先芯につきＥＮ  １２５６８の規定に準じ１００Ｊの衝撃試験および１０ｋＮの圧迫試験を行ない、Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  ｆｏｏｔｗｅａｒ用のＩｎｔｅｒｎａｌ  ｔｏｅｃａｐとして評価した。また、同一条件で成形した先芯を装着した保護靴につきＥＮ  ３４４におけるＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  ｆｏｏｔｗｅａｒの規定に準じ１００Ｊの衝撃試験および１０ｋＮの圧迫試験を行なった。これらの結果を図８に示したが、それぞれの規格を満足する性能を示した。
【実施例４】
【０００９】
（実施例１、２と金型を変えてある）
熱可塑性樹脂材料としてＰＣ／ＡＢＳ（商品名：ユーピロンＭＢ２２１４Ｒ）を使用し、樹脂温度を２６０℃に変更したほかは、実施例３と同金型にて同様にして成形および試験を実施した。結果を図８に示したが、それぞれの規格を満足する性能を示した。
「比較例３」
熱可塑性樹脂材料としてＰＯＭ（商品名：ジュラコンＭ２５−４４）を使用し、樹脂温度を１９５℃に変更したほかは、実施例３と同金型にて同様にして成形および試験を実施した。結果を図８に示したが、衝撃試験後の先芯の状態を確認したところ光を通すような割れが生じていたことから、不合格と判定した。
「比較例４」
熱可塑性樹脂材料としてＨＤＰＥ（商品名：ハイゼックス８２００Ｂ）を使用し、樹脂温度を２２０℃に、金型温度を５０℃に変更したほかは、実施例３と同金型にて同様にして成形および試験を実施した。結果を図８に示したが、圧迫試験において１０ｋＮ未満の加圧力で降伏を生じ測定不可能となったことから、不合格と判定した。
【実施例５】
【００１０】
（実施例１、２および実施例３、４と金型を変えてある）
熱可塑性樹脂材料としてＰＣ（商品名：パンライトＫ−１３００Ｙ）を使用し、射出成形機に（株）日本製鋼所製Ｊ１１０ＡＤ（シリンダーサイズφ３５）を使用し、樹脂温度２９０℃、金型温度８０℃にて樹脂製先芯を射出成形した。金型は上記各実施例および比較例で使用したものとは異なる。この先芯は実施例３をさらに肉厚を厚くした形状となっており、後端最高部の高さが４１ｍｍであり、水平距離の１／２のところで測定した高さが４０ｍｍであり、先端壁部の最薄肉厚が７．４ｍｍであり、同部の最厚肉厚が８．０ｍｍであり、かつ水平距離が４６ｍｍである。この先芯につきＥＮ  １２５６８の規定に準じ２００Ｊの衝撃試験および１５ｋＮの圧迫試験を行ない、Ｓａｆｅｔｙ  ｆｏｏｔｗｅａｒ用のＩｎｔｅｒｎａｌ  ｔｏｅｃａｐとして評価した。また、同一条件で成形した先芯を装着した安全靴につきＥＮ  ３４４におけるＳａｆｅｔｙ  ｆｏｏｔｗｅａｒの規定に準じ２００Ｊの衝撃試験および１５ｋＮの圧迫試験を行なった。これらの結果を図９に示したが、それぞれの規格を満足する性能を示した。
【実施例６】
【００１１】
（実施例１、２および実施例３、４と金型を変えてある）
熱可塑性樹脂材料としてＰＣ／ＡＢＳ（商品名：ユーピロンＭＢ２２１４Ｒ）を使用し、樹脂温度を２６０℃に変更したほかは、実施例５と同金型にて同様にして成形および試験を実施した。結果を図９に示したが、それぞれの規格を満足する性能を示した。
「比較例５」
熱可塑性樹脂材料としてＰＯＭ（商品名：ジュラコンＭ２５−４４）を使用し、樹脂温度を１９５℃に変更したほかは、実施例５と同金型にて同様にして成形および試験を実施した。結果を図９に示したが、衝撃試験後の先芯の状態を確認したところ光を通すような割れが生じていたことから、不合格と判定した。
「比較例６」
熱可塑性樹脂材料としてＨＤＰＥ（商品名：ハイゼックス８２００Ｂ）を使用し、樹脂温度を２２０℃に、金型温度を５０℃に変更したほかは、実施例５と同金型にて同様にして成形および試験を実施した。結果を図９に示したが、圧迫試験において規定荷重（１５ｋＮ）未満の加圧力で降伏を生じ測定不可能となったことから、不合格と判定した。
以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内にて、種々の形状、材料を採用することができることは当然であり、また、本発明は上記実施形態に限定することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
本発明は、従来の先芯に比べて大幅な軽量化および低コスト化を実現でき、デザイン性に優れ、焼却処分時の残渣もほとんどなく、かつ耐圧迫性および耐衝撃性においてＥＮ  １２５６８に適合する先芯を提供することができため、各種の靴の先芯として利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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