[发明专利]纤维增强模塑片材、其制法及由其制成的安全鞋鞋包头

说明书

本发明涉及一种用于制备模塑片材的方法，通过该方法制备的纤维增强模塑片材，以及由其制成的完全鞋的鞋包头。

长短玻璃纤维二者已经被作为增强纤维用于合成树脂的模塑制品。作为充填长玻璃纤维的模塑制品的例子有：已知的不规则编绕型模塑制品，其中长玻璃纤维随机地散布在合成树脂基体中；织物型模塑制品，其中长玻璃纤维以编织的状态包含在合成树脂基体中；以及单向编绕型模塑制品，其中长玻璃纤维以单向布置的状态包含在其中。例如，欧洲专利公开0 507 322提出一种有夹层结构的模塑片材，由用增强纤维织造织物或针织基布增强的热塑性树脂和用增强纤维无规毡片增强的热塑性树脂构成。

在这些模塑制品中，充填有短纤维的模塑制品和长纤维增强的不规则编绕型模塑制品在耐冲击强度方面太差而不能满足安全鞋的鞋包头的要求例如在日本工业标准(JIS)中的规定。另一方面，织物型和单向编绕型的长纤维增强模塑制品具有以下问题：由于复合材料差的流动性所以它在模塑性上也差，这样，即使这种材料能够模塑，但为了得到最终产品，常常不能省去导致生产成本提高的二次加工。

例如，在JIS中认可的并经常使用的用于树脂造安全鞋鞋包头的材料具有如图4所示的完整结构，其包括两个作为芯层的纤维层1和作为面层的不规则层(皮层)2用于达到所希望的模塑性和流动性。

(i)这里所用的L级(用于轻体力劳动)的鞋包头具有450kg或以上的抗压强度和S级(用于正常劳动)的鞋包头具有1100kg或以上的抗压强度。在生产树脂造安全鞋鞋包头中，所用材料必须根据最终鞋包头的级别进行正确选择，更精确地讲，在生产L级鞋包头中，必须使用上面所描述的含有2或3层纤维层的材料，而在生产S级的鞋包头中必须使用含有4或8层纤维层的材料。用于S级鞋包头的材料含有较多的纤维层，因此它的填模性能差和在模塑性和流动性方面不如用于L级鞋包头的材料以及表现出次品的比例提高，尽管材料本身的硬度有所提高。

(ii)必须根据最终鞋包头的级别是否是L或S正确选择用于生产鞋包头的材料。当然，用于S级鞋包头的材料比用于L级鞋包头的材料昂贵，因为它含有较多的增强纤维层。

(iii)如果显示出吸水性能和对于增强纤维有极好粘性的聚酰胺被用作基体；增强纤维含量高达48～54％；以及作为材料的填模原坯布不能被准确固定时，在模塑中会失去芯层和皮层之间的流动平衡性而使模塑产品具有焊接痕，而该焊接痕导致鞋包头制品的强度低。由于鞋包头的吸水性或不均匀的强度，在鞋包头的强度方面出现降低的形态。

本发明的目的在于提供一种可用于安全鞋鞋包头或诸如此类的模塑片材的生产方法、一种模塑片材以及使用该片材制成的安全鞋鞋包头，其中模塑片材具有极好的模塑性和能够使模型制品具有高的强度。

正如在权利要求中所限定的一样，解决上述问题的本发明涉及一种生产模塑片材的方法、一种通过该方法生产的纤维增强模塑片材和一种安全鞋的鞋包头。

换句话说，根据本发明生产模塑片材的方法包括组合含有在特定方向布置的增强纤维的复合模塑材料的切片，和在加热下压制所得到的切片以形成模塑片材，例如，通过切割用合成树脂浸渍单向布置的增强纤维而制备的复合材料从而生产粒料或通过切割用合成树脂浸渍的纤维织物从而得到片料。在上述方法中，切割复合材料得到的片料的长为3-50mm，宽为1-40mm和厚度为0.1-10mm。

通过上述方法生产的模塑片材含有55～80％(重量)的增强纤维。另外，要求构成该材料的树脂的分子量为10,000～25,000。树脂最好是从聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二酯和聚对苯撑硫所组成的组中选择的至少一种热塑性树脂以及增强纤维最好是从玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤维和金属纤维所组成的组中选择的至少一种。

图1是用于图解说明本发明的模塑片材的生产步骤的视图。

图2是表示在安全鞋鞋包头中测量的吸水率和强度(抗压强度)之间关系的图。

图3是鞋包头的玻璃纤维含量和它的强度(抗压强度)之间的关系图。

图4是一种安全鞋鞋包头中所用模塑片材的例子的剖面图。

现在将通过参照图1详细地描述本发明的生产模塑片材的方法。单向布置的增强纤维1的纤维束或纤维网用合成树脂浸渍以形成一块单向网状片材2或一根单向方棒或圆柱棒2(图1A)。

将棒或片材2根据预定的尺寸切割成粒料或片料3，例如它们的长(L)为3～50mm、宽(W)为1～40mm和厚度(φ)为0.1～10mm(图1B)。

将这些粒料或片料3收集起来并按预定的厚度进行排列(图1C)。