強化繊維で強化されたスパイクソール

本発明は強化繊維で強化されたスパイクソールに関する。

マトリクス樹脂で被覆された強化繊維、つまり、プリプレグの層でソールを形成することにより、ソールの剛性が高まると共に、ソールの軽量化が図られる。 かかるスパイクソールの軽量化は陸上スパイクの他にフットボール競技等において重要である。

スパイクピンを有するソールにおいて前記強化繊維のシートの層でソールを形成することは周知である。 （特許文献１、２）

スパイクを設けたソールの部位は、走行時の大きな脚力がスパイクを介して負荷される。 そのため、一般に前足部のソールの曲げ剛性は大きくなりがちである。

しかし、ソールの前足部は走行時に屈曲するので、中足部に比べ曲げ剛性を小さくするべきである。 にもかかわらず、前記先行技術ではかかる点については何ら開示していない。

したがって、本発明の目的の１つは強化繊維で強化されたスパイクソールにおいて、中足部の曲げ剛性よりも前足部のそれの方が小さいソールを容易に実現することである。

また、前記各先行技術においては、スパイクピンの部位を前記シートによって局部的に強化する必要性については何ら開示されていない。

たとえば、ＪＰ２０００−１０２４０２Ａにおいては、スパイクピンを支持する円錐台状の突起を設けている。 しかし、かかる突起はソールの重量を著しく増大させ、ソールの軽量化を妨げる。

したがって、本発明の別の目的は強化繊維で強化されたスパイクソールにおけるソールの強度を維持しつつ、ソールの軽量化を図ることである。

本発明のある態様は、少なくとも前足部に複数のスパイク４を有するスパイクソールであって、前記前足部の前端から中足部の後端にわたって配置されマトリクス樹脂で被覆された強化繊維からなる少なくとも１以上の主補強シート１の層と、少なくとも前記前足部の前端の近傍の部位が欠損し、かつ、前記中足部に配置されマトリクス樹脂で被覆された強化繊維からなる第１欠損シート２１の層とが、互いに積層され、前記第１欠損シート２１の前端が母趾の基節骨Ｂ３１の前端よりも後方で、かつ、母趾の中足骨Ｂ４１の骨底よりも前方に位置している。

前記主補強シート１や第１欠損シート２１は、マトリクス樹脂を強化繊維で強化したプリプレグで構成される。
なお、強化繊維とはマトリクス樹脂よりもヤング率の大きい繊維状のものをいう。
マトリクス樹脂とは繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）において、強化材である前記繊維と複合する母材をいう。

前足部の剛性が中足部に比べ小さいソールを容易に実現できる。

この態様の好ましい実施例においては、少なくとも前記前足部の前端の近傍の部位が欠損し、かつ、前記中足部に配置されマトリクス樹脂で被覆された強化繊維からなる第２欠損シート２２が、前記主補強シート１および１欠損シート２１に積層され、前記第２欠損シート２２の前端が前記母趾の基節骨Ｂ３１の骨頭よりも後方で、かつ、前記母趾の中足骨Ｂ４１の骨底よりも前方に位置し、前記第２欠損シート２２の前端が前記第１欠損シート２１の前端よりも後方に配置されている。

この場合、前方に行くに従い剛性が小さいソールを容易に実現する事ができる。

ここで、プリプレグを構成する繊維は当該繊維の配向に沿った引張荷重には極めて大きな抗力を発揮し、また、曲げ荷重やネジレにも大きな抗力を発揮する。 その一方で、プリプレグを構成するマトリクス樹脂の被膜はプリプレグ相互の面接合強度に必要な最小限の厚さに設定されている。 そのため、前記被膜は薄く、したがって、プリプレグとスパイクピンの天面との接合強度が不足するおそれがある。

かかる観点から、この態様の更に好ましい実施例においては、前記主補強シート１が前記スパイク４の平板状のベース４０の天面４２の上方を覆う位置に配置され、前記天面４２と前記主補強シート１との間に、前記複数のスパイクのうちの少なくとも１以上について、前記各マトリクス樹脂の皮膜の厚さよりも厚い少なくとも１枚の合成樹脂のシート６の層が設けられている。

前記合成樹脂のシート６は熱硬化性樹脂からなるフィルム状の接着材シートで構成してもよい。

この場合、合成樹脂のシート６の層によりスパイク４のベース４０と前記合成樹脂のシート６に接する主補強シート１などのプリプレグのシートとの接合力が高まる。 そのため、ベース４０がソールからが剥がれるのを防止できる。

この態様の更に好ましい実施例においては、前記合成樹脂のシート６の層が前記スパイク４を設けた領域の少なくとも一部に設けられ、かつ、第５趾の中足骨Ｂ４５の骨底よりも後方には延びていない。

この場合、合成樹脂のシート６は主補強シート１に比べ剛性が小さく、そのため、前足部の剛性が中足部のそれに比べ小さいソールを容易に実現できると共に、中足部の軽量化を図り得る。

この態様の別の好ましい実施例においては、前記第１欠損シート２１の前端よりも前方に前記合成樹脂のシート６のうちの少なくとも一部が配置され、前記合成樹脂のシート６の少なくとも一部が前記第１欠損シート２１に覆われておらず、かつ、前記主補強シート１に覆われている。

この場合、前足部の剛性の小さい部分において、合成樹脂のシート６が前記接合の強度を上げスパイク４の天面４２の剥がれを抑制する。

この態様の更に別の好ましい実施例においては、前記合成樹脂のシート６が互いに足の前後方向に離間して島状に複数枚設けられている。

この場合、複数枚の合成樹脂のシート６が前後方向に分離して設けられていることで、前足部の曲げ剛性が不必要に大きくなるのを抑制でき、当該分離された部位でソールが屈曲し易くなる。 また、合成樹脂のシート６の面積が小さいので、製造時にシート６がよじれたりしにくく、シート６を配置し易くなる。

この態様の更に別の好ましい実施例においては、前記合成樹脂のシート６が複数のスパイク４の２以上について各スパイク４ごとに互いに分離して設けられている。

この場合、前足部の曲げ剛性を更に小さくすることができる。

本発明にかかるスパイクソールの一例を示す斜視図である。

プリプレグおよびフィルム状の接着材シートの積層状態の一例（実施例１）を示す分解した平面図である。

プリプレグおよびフィルム状の接着材シートの積層状態の一例（実施例１）を示す分解した断面図である。

実施例２にかかるプリプレグの積層状態を示す分解した平面図である。

実施例３にかかるプリプレグの積層状態を示す分解した平面図である。 である。

プリプレグの積層状態の他の例を示す分解した断面図である。

プリプレグおよびフィルム状の接着材シートの積層状態の他の例を示す分解した平面図である。

プリプレグおよびフィルム状の接着材シートの積層状態の更に他の例を示す分解した平面図である。

本発明方法の別のある態様では少なくとも前足部に複数のスパイク４を有するスパイクソールであって、前記前足部の前端から中足部の後端にわたって配置されマトリクス樹脂で被覆された強化繊維からなる少なくとも１枚の主補強シート１の層と、前記各スパイク４の部位に島状に互いに分離して配置され、前記各スパイク４の天面４２よりも大きい面積を持ちマトリクス樹脂で被覆された強化繊維からなる複数の島状シート３の層とが、互いに積層されている。

この態様では、島状シート３は各スパイク４においてソール本体５の強度をアップさせる。
その一方で、島状に分離されており、そのため、前足部の曲げ剛性が不必要に大きくなるおそれがなく、しかも、ソールの重量が軽くなる。

この態様の好ましい実施例においては、前記島状シート３が複数のスパイク４の２以上について足の前後方向に互いに分離して設けられている。

この場合、前足部の曲げ剛性を更に小さくすることができる。

この態様の更に好ましい実施例においては、少なくとも前記前足部の前端の近傍の部位が欠損し、かつ、前記中足部に配置され、マトリクス樹脂で被覆された強化繊維からなる少なくとも１つの欠損シート２の層が更に積層されている。

この場合、欠損シート２において欠損された前端の近傍の部位の剛性が中足部よりも小さい。 そのため、前方に行くに従いソールの剛性が小さい。

この態様の更に好ましい実施例においては、前記欠損シート２の前端よりも前方に前記島状シート３のうちの少なくとも１つが配置され、前記少なくとも１つの島状シート３が前記欠損シート２に覆われておらず、かつ、前記主補強シート１に覆われている。

この場合、前足の剛性の小さい部分において、島状シート３がソールの強度を上げスパイク４における剥がれを抑制する。

この態様の更に好ましい実施例においては、前記主補強シート１が下方の下補強シート１１と下補強シート１１を上方から覆う上補強シート１２とを包含し、かつ、前記欠損シート２が前記下補強シート１１と上補強シート１２との間に挟まれて配置されている。

このように前記欠損シート２を前記下補強シート１１と上補強シート１２とで挟んだ場合、前記欠損シート２の前端が主補強シート１から剥離しにくい。

この態様の更に好ましい実施例においては、前記島状シート３が前記下補強シート１１と上補強シート１２の間に挟まれて配置されている。

この場合、スパイク４においてスパイクの天面がソールから剥がれにくい。

この態様の更に好ましい実施例においては、前記スパイクは、前記天面４２を有する平板状のベース４０と、前記ベース４０から下方に向かって突出するピン４１とを包含し、
前記ベース４０が前記下補強シート１１と上補強シート１２との間に挟まれている。

この場合、ベース４０が直接的または間接的に下補強シート１１と上補強シート１２の双方に接合される。 そのため、接合強度が大きい。

この態様の更に好ましい実施例においては、前記島状シート３が配置された複数の前記スパイクについて前記強化繊維と前記天面４２との接合力を高めるために、前記天面４２と前記強化繊維との間に前記マトリクス樹脂の被膜の厚さよりも厚い複数の合成樹脂のシート６の層が互いに分離して設けられている。

この場合、合成樹脂のシート６はベース４０がソールから剥がれるのを防止する。

本発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施例の説明からより明瞭に理解されるであろう。 しかしながら、実施例および図面は単なる図示および説明のためのものであり、本発明の範囲を定めるために利用されるべきではない。 本発明の範囲は請求の範囲によってのみ定まる。 添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一または相当部分を示す。

以下、本発明の実施例が図面にしたがって説明される。
図１〜図３は実施例１を示す。

図１に示す本スパイクソールは、たとえば陸上競技のためのスパイクソールであって、強化繊維で強化されたＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製のソール本体５に多数のスパイク４を有する。 スパイク４はソール本体５の少なくとも前足部５Ｆに複数本設けられ、更に、中足部５Ｍの前半部分にも複数本設けられている。

図３の拡大された断面図に示すように、前記各スパイク４は、前記天面４２および下面４３を有する円形平板状のベース４０と、前記ベース４０から下方に向かって突出するピン４１とが、一体に形成されている。 なお、スパイク４は金属製で、前記天面４２および下面４３を粗面にするのが好ましい。

前記ソール本体５は複数枚のプリプレグのシート１〜３と複数枚の接着材のフィルム（合成樹脂のシートの一例）６とが、互いに積層された積層体で形成されている。 図２に示すように、前記接着材のフィルム６には網点が施されている。

図３の前記ベース４０は、前記各シート１〜３によって上下に挟まれていると共に、フィルム６によって上下に挟まれている。 前記ベース４０の下方に配置されたシート１，２，およびフィルム６にはピン４１が挿通する貫通孔Ｈが形成されている。

図２において、各シート１〜３およびフィルム６は、（ａ）〜（ｈ）の順に下から上に向かって積層されている。 図２（ｃ）の前記フィルム６と図２（ｄ）のフィルム６との間にスパイク４のベース４０が配置される。 なお、他の例においても、つまり、図４、図５、図７および図８においても（ｃ）と（ｄ）との間にベース４０が配置される。

ここで、プリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）とは、繊維強化材に複合用の熱硬化性又は熱可塑性のマトリクス樹脂を含浸し、手作業で容易に積層できる程度に硬化反応を進めた周知のＢ状態の成形材料で、たとえば炭素繊維、ボロン繊維、アラミド繊維などの繊維強化材と、母材であるエポキシ樹脂とで構成される。 前記プリプレグを構成する繊維は織構造であることが好ましく、たとえば平織りのクロスを採用することができる。

Ｂ状態（Ｂ ｓｔａｇｅ）とは、初期反応段階の周知のＡ状態を過ぎ加熱によって軟化するが溶融せず、溶剤に膨潤するが溶解しない状態をいう。
マトリクス（ｍａｔｒｉｘ）樹脂とは、複合材料において、強化材と複合する母材を構成する樹脂をいう。

前記接着材のフィルム６としては、常温で前記Ｂ状態となり、前記マトリクス樹脂、強化材および前記金属製のスパイク４の天面４２および下面４３との親和性の良い材料を用いることができる。 前記フィルム６の厚さとしては、一般に、０．０５ｍｍ〜０．４ｍｍ程度のものを用いることができ、０．０７ｍｍ〜０．３ｍｍ程度が好ましく、０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍ程度が最も好ましい。

図２において、大きな主補強シート１および欠損シート２を示す図にはＭＰ関節（中足趾節関節）ＭＰや、母趾の基節骨Ｂ３１，母趾の中足骨Ｂ４１および第５趾の中足骨Ｂ４５などが二点鎖線で描かれている。 前記各骨Ｂ３１，Ｂ４１，Ｂ４５は、それぞれ、骨底、骨体および骨頭からなる。

骨底とは各骨における後方の関節に近い部位で若干太く膨らんだ部位をいい、近位骨頭とも呼ばれており、一方、骨頭とは各骨における前方の関節に近い部位で若干太く膨らんだ部位をいい、遠位骨頭とも呼ばれている。 また、骨体とは前記骨底と骨頭との間の細い部位をいい、一般に滑らかに太さが変化している。

つぎに、図２の各シート１〜３およびフィルム６の配置について説明する。
本実施例においては、ソール本体５の概ね全面にわたって、最下層と最上層に主補強シート１が配置されている。 すなわち、本実施例の場合、前記主補強シート１が下方の下補強シート１１と下補強シート１１を上方から覆う上補強シート１２とを包含する。 図２（ｂ），（ｇ）の第１および第２欠損シート２１，２２は前記下補強シート１１と上補強シート１２との間に挟まれた状態で積層されている。

前記主補強シート１は、前記前足部の前端から中足部の後端にわたって配置されていればよく、後足部の一部や全部において欠損していてもよい。
一方、第１および第２欠損シート２１，２２は少なくとも前記前足部の前端の近傍の部位が欠損し、かつ、前記中足部に配置されていればよい。

本実施例の場合、前記第１欠損シート２１の前端が母趾の基節骨Ｂ３１の前端よりも後方で、かつ、母趾の中足骨Ｂ４１の骨底よりも前方に位置している。 前記第２欠損シート２２の前端は前記第１欠損シート２１の前端よりも後方に配置されている。
より好ましくは、第１および第２欠損シート２１，２２の前端はＭＰ関節ＭＰよりも前方に位置している。

図２（ｂ），（ｇ）に示すように、各欠損シート２の前端よりも前方には、円形島状の小さな複数の島状シート３がスパイク４ごとに互いに分離して配置されている。 これらの島状シート３，３は前足部においてスパイク４のベース４０（図３）を上方または下方から覆う。

図２（ｅ），（ｆ）に示すように、各スパイク４の位置には、別の島状シート３が配置されている。 すなわち、図２（ｂ），（ｅ），（ｆ），（ｇ）の各層において、島状シート３は前記各スパイク４の部位に島状に互いに足の前後方向および幅方向に分離して配置され、前記スパイク４の天面４２よりも大きい面積を持ち、図３に示すように、スパイク４の天面４２の全域または下面４３の全周縁部を覆う。
なお、前記島状シート３は前記下補強シート１１と上補強シート１２の間に挟まれて配置されている。

図２（ｃ），（ｄ）に示すフィルム６は、前記島状シート３と概ね同形同大で、好ましくは島状シート３よりも大きく、島状シート３の全域を覆う。 前記フィルム６は各プリプレグのシート１，２もしくは３の前記強化繊維と前記天面４２または下面４３との接合力を高めるために、前記複数の各スパイク４について、前記天面４２または下面４３とプリプレグのシート１〜３との間に配置され、マトリクス樹脂の被膜の厚さよりも厚い。

すなわち、前記図２（ｄ）の層のフィルム６は天面４２に接し、天面４２を上方から覆い、前記図２（ｃ）の層のフィルム６は前記貫通孔Ｈを有し、ピン４１の部分を除く下面４３の部位に接し、下面４３を下方から覆う。
なお、各層のフィルム６は互いに前後方向および幅方向に分離して島状に配置されている。

本スパイクソールにおいては、図１のソール本体５の接地面には、前記マトリクス樹脂よりも耐摩耗性の高い樹脂（たとえばウレタン樹脂）が積層される。 また、かかるウレタン樹脂で中足部５Ｍに前後に延びるリブが形成されてもよい。
また、前記ウレタン樹脂でソール本体５の周縁部が厚肉に形成されてもよい。 この場合、いわゆる巻上げが不必要になり、ソール本体５を成形し易くなる。

図４は実施例２を示す。
なお、以下の実施例において、前記実施例１と同一部分または相当部分に同一符号を付して、その詳しい説明を省略し前記実施例１と異なる構成について説明する。
図４（ａ），（ｂ），（ｇ），（ｈ）に示すように、下補強シート１１および上補強シート１２は、それぞれ、複数層に設けられてもよし、あるいは、主補強シート１は1枚のみ設けられてもよい。 主補強シート１を複数枚設ける場合、繊維の方向が互いに交差するように、繊維の配向方向が設定されるのが好ましい。

図４（ｃ）〜（ｆ）に示すように、第１および第２欠損シート２１，２２の他に、前足部の前端が欠損した第３および第４欠損シート２３，２４が設けられてもよい。 第３欠損シート２３の前端は第２欠損シート２２の前端よりも後方のＭＰ関節の近傍に位置し、一方、第４欠損シート２４の前端は第１欠損シート２１のそれよりも前方であって母趾の未節骨の後端よりも前方に位置する。 この場合、ＭＰ関節ＭＰおよびそれよりも前方の前足部において、ソール本体５の曲げ剛性が前方に行くに従い滑らかに（徐々）に小さくなる。

なお、主補強シート１および／または欠損シート２は１層であってもよい。
また、本実施例ではフィルム６が設けられていないが、フィルム６を設ける場合には図４（ｃ）と図４（ｄ）の間に１層または複数層設けられてもよい。

図５は実施例３を示す。
図５（ｂ），（ｃ）および（ｆ）に示すように、第１欠損シート２１は互いに同形同大のシートが複数層設けられてもよい。
同様に、図５（ｄ），（ｅ）に示すように、第２欠損シート２２は互いに同形同大のシートが複数層設けられてもよい。

本実施例の場合、第２欠損シート２２の前端はＭＰ関節ＭＰよりも後で、かつ、母趾の中足骨Ｂ４１および第５趾の中足骨Ｂ４５の骨底よりも前方に位置する。 一方、第２欠損シート２２の後端は後足部５Ｒの前端まで延びているが後足部５Ｒの後半部分を覆ってない。 つまり、第２欠損シート２２は前足部５Ｆの後端から後足部５Ｒの前端まで延び本質的に中足部５Ｍを覆う。 これにより足のアーチを形成する中足部５Ｍが強化化される。

図６Ａのように島状シート３を有していない場合に比べ、図６Ｂの島状シート３をピン４１の下に２枚配置した場合には、スパイク４の保持強度が２０〜３０％程度増大し、図６Ｃの島状シート３を天面４２の上に２枚配置した場合は５０％以上増大することが期待できる。

更に、図６Ｄのように、天面４２の上にフィルム６および島状シート３を配置し、かつ、ピン４１の下にフィルム６および島状シート３を配置した場合は、スパイクの保持強度が前記図６Ａの場合に比べ１００％以上増大することが期待できる。

図７はフィルム６の他の例を示す。
図７（ｃ），（ｄ）に示すように、フィルム６は足の前後方向に互いに離間しているのが好ましく、たとえば１枚のフィルム６が２個以上のスパイク４の天面４２を覆ってもよい。 また、フィルム６は欠損シート２に重ねて設けられてもよい。

図８はフィルム６および島状シート３の他の例を示す。
図８（ｄ）に示すように、前記フィルム６は、１枚で全てのスパイク４を覆う大きさ及び形状であってもよい。

図８（ｅ）および（ｆ）に示すように、島状シート３は１個または複数個のスパイク４に対応して設けられていればよく、島状シート３同士が互いに前後方向及び／又は幅方向に互いに離間しているのが好ましい。

以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施例を説明したが、当業者であれば本明細書を見て、自明な範囲で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。
たとえば、スパイク４が前足部に加え後足部に設けられていてもよい。
また、島状シート３や欠損シート２は２枚の主補強シート１の間に挟まれる必要はない。 更に、主補強シート１がフィルム６を介して天面４２や下面４３に接するように設けられ、島状シート３や欠損シート２が上補強シート１２の上方に配置されたり、あるいは、下補強シート１１の下方に配置されてもよい。
したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる本発明の範囲内のものと解釈される。

本発明は陸上競技用の他にフットボールなどの他のスパイクソールに利用できる。

１：主補強シート１１：下補強シート１２：上補強シート２：欠損シート
２１：第１欠損シート２２：第２欠損シート２３：第３欠損シート２４：第４欠損シート
３：島状シート
４：スパイク４０：ベース４１：ピン
４２：天面４３：下面
５：ソール本体５Ｆ：前足部５Ｍ：中足部５Ｒ：後足部６：合成樹脂のシート（接着材のフィルム）
Ｂ３１：母趾の基節骨Ｂ４１：母趾の中足骨Ｂ４５：第５趾の中足骨