KR101664282B1

KR101664282B1 - 충격흡수 성능이 우수한 신발창용 우레탄 발포시트 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101664282B1
Application number: KR1020150050332A
Authority: KR
Inventors: 김호현; 유해수
Original assignee: 주식회사 무크
Priority date: 2015-04-09
Filing date: 2015-04-09
Publication date: 2016-10-10

Abstract

본 발명은 첨가물과 함께 우레탄을 발포한 후 소정시간 숙성시켜 충격 흡수 성능을 크게 향상시킨 신발창용 우레탄 발포시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 우레탄 발포 시트 제조방법은 옥가루, 당귀, 인삼, 단삼, 단향 분말을 상온에서 물과 반죽하는 제 1 단계(S21)와, 반죽을 상온에서 1 주일간 숙성시키는 제 2 단계(S22)와, 숙성된 반죽을 우레탄 원액과 혼합한 후 수 발포하여 발포 시트를 성형하는 제 3 단계(S33)와, 발포 시트를 80℃ 내지 90℃의 열실에서 24시간 1차 숙성시키는 제 4 단계(S24)와, 열실에서 숙성된 발포시트를 24시간 자연 건조시키는 제 5 단계(S25)와, 발포 시트를 80℃ 내지 90℃의 열실에서 24시간 2차 숙성시키는 제 6 단계(S26), 2차 숙성된 발포시트를 열싱에서 꺼내 자연상태에서 냉각 및 건조시킨 후 출고하는 제 7 단계(S27)로 구성된다.
본 발명에 따른 폴리 우레탄 발포시트는 숙성에 의해 부피가 커지지 않으면서도 탄성이 크게 향상되어 충격 흡수 성능이 우수하고, 신발의 중창이나 안창으로 사용할 경우 충격 흡수에 의해 신발 착용자에게 편안함과 경량감을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

충격흡수 성능이 우수한 신발창용 우레탄 발포시트 및 그 제조 방법{ METHOD OF MAKING URETHANE FOAM SHEET FOR SOLE OF SHOES }

본 발명은 우레탄 폼 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 첨가물과 함께 우레탄을 발포한 후 소정시간 숙성시켜 충격 흡수 성능을 크게 향상시킨 신발창용 우레탄 발포시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 들어 신발의 디자인이 화려해지고 기능성이 강조되면서 기계적 강도 및 성형성이 우수하면서 생산에 따른 경제적 장점이 있는 폴리 우레탄 수발포(水發泡) 시트가 신발의 중창(midsole)이나 안창용(insole)으로 널리 사용되고 있다. 또한 최근의 신발 경량화 추세에 의해 가벼운 중창이나 안창이 요구되는데, 이를 위해 중창이나 안창에 사용되는 폴리 우레탄 발포시트의 저밀도화가 필요하다.

폴리 우레탄 발포시트의 저밀도화를 달성하기 위한 방법으로 발포제인 물의 양을 증가시켜 발포량을 늘리는 방법이 있으나 발포량의 증가와 함께 폼(foam) 내부 셀(cell)의 크기가 불규칙하게 커지면서 기계적 물성이 저하되는 문제점이 함께 수반된다.

또한 고기능성 및 고품질의 신발을 위해서는 충격 흡수 성능이 우수한 신발창(중창, 안창 등)이 요구되는데, 이와 같이 충격 흠수 성능을 향상시키기 위해 중창이나 안창용 발포시트를 두껍게 할 경우에는 신발의 경량화에 반할 뿐만 아니라 부피가 커지는 문제점이 있다.

KR

10-0581663

B1

KR

10-1453333

B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 우레탄을 발포한 후 소정시간 숙성시켜 발포시트의 두께를 증가시키지 않으면서도 충격 흡수 성능을 크게 향상시킬 수 있는 신발창용 우레탄 발포시트 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 인체에 유익한 옥가루, 당귀, 인삼, 단삼, 단향 분말을 반죽한 후 숙성시켜 우레탄 원액과 혼합하여 수 발포함으로써 신진대사 촉진, 향균, 탈취 특성이 향상된 신발창용 우레탄 발포시트 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은, 옥가루, 당귀, 인삼, 단삼, 단향 분말을 상온에서 물과 반죽하는 제 1 단계; 반죽을 상온에서 제1 소정 기간 동안 숙성시키는 제 2 단계; 숙성된 반죽을 우레탄 원액과 혼합한 후 발포하여 발포 시트를 성형하는 제 3 단계; 상기 발포 시트를 소정 온도범위의 열실에서 제1 소정 시간 숙성시키는 제 4 단계; 및 상기 열실에서 숙성된 발포시트를 제2 소정시간 자연 건조시켜 출고하는 제 5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 4 단계는, 80℃ 내지 90℃의 온도범위에서 48 시간동안 숙성시키는 것이거나 상기 제 4 단계는 상기 발포 시트를 80℃ 내지 90℃의 열실에서 24시간 1차 숙성시키는 제4-1단계; 상기 열실에서 1차 숙성된 발포 시트를 24시간 자연 건조시키는 제4-2단계; 건조된 발포 시트를 80℃ 내지 90℃의 열실에서 24시간 2차 숙성시키는 제4-3단계로 이루어진 것이다.

상기 우레탄 원액은 다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트(MDI) 타입의 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate prepolymer)와, 폴리에테르 폴리올(polyether polyol), 체인 익스텐더(chain extender), 발포제(blowing agent), 실리콘(silicone), 촉매(catalyst)가 혼합된 폴리올 혼합물인 것이고, 상기 제1단계는 옥가루, 당귀 분말, 인삼 분말, 단삼 분말, 단향 분말을 동일 비율로 혼합하여 물로 반죽하는 것이다. 제2단계는 반죽을 상온상태에서 1주일간 숙성시키는 것이고, 제3단계는 수 발포하는 것이다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 발포시트는 옥가루, 당귀, 인삼, 단삼, 단향 분말을 상온에서 물과 반죽한 후 1주일간 숙성시키고, 숙성된 반죽을 우레탄 원액과 혼합한 후 수발포하여 발포 시트를 성형한 후 열실에서 48시간 숙성시켜 제조된 것이다.

본 발명에 따른 폴리 우레탄 발포시트는 숙성에 의해 부피가 커지지 않으면서도 탄성이 크게 향상되어 충격 흡수 성능이 우수하고, 신발의 중창이나 안창으로 사용할 경우 충격 흡수에 의해 신발 착용자에게 편안함과 경량감을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 충격 흡수 성능이 우수한 신발창용 우레탄 발포시트 제조 절차를 도시한 순서도,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 충격 흡수 성능이 우수한 신발창용 우레탄 발포시트 제조 절차를 도시한 순서도이다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 충격흡수 성능이 우수한 신발창용 우레탄 발포시트 제조 절차를 도시한 순서도이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 신발창용 우레탄 발포시트 제조절차는 도 1에 도시된 바와 같이, 옥가루, 당귀, 인삼, 단삼, 단향 분말을 상온에서 물과 반죽하는 제 1 단계(S11)와, 반죽을 상온에서 1 주일간 숙성시키는 제 2 단계(S12)와, 숙성된 반죽을 우레탄 원액과 혼합한 후 수 발포하여 발포 시트를 성형하는 제 3 단계(S13)와, 발포 시트를 80℃ 내지 90℃의 열실에서 48시간 숙성시키는 제 4 단계(S14)와, 열실에서 숙성된 발포시트를 24시간 자연 건조시켜 출고하는 제 5 단계(S15,S16)로 구성된다.

도 1을 참조하면, 먼저 다음 표 1과 같이 우레탄 원액에 첨가할 첨가제를 분말 형태로 준비한다(S11).

구분	옥가루	당귀	인삼	단삼	단향
특성	신진대사 촉진	혈액순환촉진	보양	향균	향료

이와 같이 준비된 각 첨가제 분말은 다음과 같은 특성이 있다.

[옥가루]

옥은 연옥과 경옥으로 구분되는데, 광물학적으로 연옥은 각섬석의 일종이며, 경옥은 알칼리휘석의 일종이다. 연옥은 유백색인 것이 많으며, 녹색 ·황색 ·홍색 등도 있고, 경옥은 녹색 ·백색이다. 옥의 신비함과 그 효능은 고대 중국의 본초강목이나 신농본초에 수록되어 있으며 만병의 근원을 퇴치하고 온몸에 기를 보충해 준다고 하였다. 또한 동의보감에는 옥은 몸속의 노폐물을 배출하고 오장육부를 윤택하고 튼튼하게 하는 효능이 있다고 수록되어 있다. 이러한 옥은 예로부터 옥좌나 옥쇄 반지, 비녀, 공예품 등의 소재로도 널리 애용되어 왔는데, 여름에는 시원함을, 겨울에는 보온성이 오래 지속되어 신진대사와 혈액순환을 도와 질병을 예방하고 건강한 젊음을 유지시키는 효능이 있다.

옥의 성분은 인체에 필수 광물인 미네랄(M, Ca, Fe, Al)을 다량 함유하고 있으며 특히 마그네슘(38%)은 우리 인체의 세포를 구성하고 있는 성분과 상호 공명증진작용을 하며 옥에서 나오는 생체에너지(氣)는 조직의 부활, 혈액순환증진, 혈액의 약 알칼리성, 체내의 유해물질 배설등을 통하여 건강을 유시켜주는 효능을 갖고 있다. 연옥(軟玉)에서 파생되는 기(氣)는 고혈압, 당뇨병, 심장병, 순환기장애, 심신장애 등에 효과가 있다.

[당귀]

대한약전에 나오는 당귀의 약성은 '특이한 냄새가 나고 맛은 약간 쓰면서 달다'고 되어 있으나, 이는 중국당귀와 왜당귀에서만 느낄 수 있다. 참당귀는 단맛은 나지 않고 약간 쓴맛만 난다. 당귀의 효능은 피가 부족할 때 피를 생성해 주는 보혈작용(補血作用)이다. 중국당귀나 왜당귀의 뿌리로 만든 당귀는 보혈작용이 뛰어나다. 하지만 참당귀의 뿌리로 만든 당귀는 보혈작용보다는 피를 원활히 순환하게 해주는 활혈작용(活血作用)이 더 뛰어나며, 항암효과 및 혈압강하작용이 강하다.

약리학적으로 당귀는 관상동맥의 혈류량을 촉진시키고, 적혈구 생성을 왕성하게 한다. 대한약전에는 껍질이 황갈색 내지 흑갈색을 띠고 안쪽 껍질은 황백색이며 횡단면을 현미경으로 보면 내용물이 들어 있는 분비도 및 대용섬유군이 군데군데 섞여 있다라고 기록되어 있다. 그러나 이는 왜당귀나 중국당귀에 대한 특징이고, 참당귀는 껍질이 황백색을 띄며 현미경적 특징이 나타나지 않는다. 참당귀는 토당귀(土當歸), 숭검초, 조선당귀라고도 하고, 중국당귀는 당귀(當歸), 문귀(文歸), 건귀(乾歸), 대근(大芹), 상마(象馬), 지선원(地仙圓)이라고도 하며, 왜당귀는 일당귀(日當歸)라고도 한다.

[인삼]

인삼은 독성이 거의 없고, 만병에 효과가 있다고 알려져 있는데, 사포닌(Saponin), 진세노사이드(Ginsenoside) 등의 성분을 함유한 인삼은 심장 등 오장(五臟)을 보호하고 정신을 안정시키며, 눈을 밝게 하고, 또 오래 복용하면 몸이 가벼워지고 오래 살 수 있다고 알려져 왔다. 실제로 인삼의 신진대사 촉진 작용, 진정작용, 혈당강하, 혈압강하, 면역력 향상, 암세포 억제, 피로 회복, 노화 방지 등 다양한 효능은 현대 의학으로도 입증되고 있다.

중국에서 가장 오래된 본초학서(本草學書)인 ≪신농본초경≫에서는 365종의 약물을 상중하의 3품으로 분류하여, 상품 약 120종, 중품 약 120종, 하품 약 125종으로 구별하였다. 인삼은 상품약에 들어 있으며, 인삼의 약효에 대해서 “오장을 보호하고, 정신을 안정시키며 눈을 밝게 하고, 오래 복용하면 몸이 가벼워지고 오래 살 수 있다.”는 등의 표현을 하고 있어, 오늘날의 과학으로 밝혀진 인삼의 효능과 잘 부합된다. 한방에서 인정되는 인삼의 약효를 요약하면, 강장·강심·건위보정(健胃補精)·진정약으로 널리 상용되고, 위장기능 쇠약에 의한 신진대사기능의 저하에 진흥약(振興藥)으로 사용되며, 병약자의 위부정체감(胃部停滯感)·소화불량·구토·흉통(胸痛)·이완성하리(弛緩性下痢)·식욕부진 등에도 응용된다.

[단삼]

인삼의 형태를 닮고 빛깔이 붉어서 단삼이라고 하였고, 약성(藥性)은 약간 차고 맛이 쓴데, 포도상구균·대장균·티푸스균·결핵균에 항균작용을 한다. 심근경색증에는 단향·축사 등을 배합해서 사용하고, 신경쇠약으로 인한 불면·불안증상에는 용골·모려 등을 같이 써서 치료한다. 부인들의 월경통·생리불순 및 산후의 하복부 통증이 심할 때나 만성간염, 간기능 장애, 간경변증의 초기 증상에도 효능이 인정된다.

[단향]

줄기는 높이가 3∼10m이고 지름이 25∼30cm이며 나무 껍질은 갈색이다. 반기생식물로 발아 후 얼마 동안은 자기 혼자 힘으로 살아가다가 곧 다른 식물의 뿌리에 기생하여 양분을 얻는다. 목재의 바깥 부분은 향기가 없지만 가운데 부분은 향기가 있다. 목재는 불상·미술 조각·가구 등의 재료로 이용한다. 목재의 가운데 부분과 뿌리 부분을 수증기 증류해서 얻은 단향유(sandal oil)는 비누와 화장품의 향료로 쓴다.

다시 도 1을 참조하면, 이와 같이 약리 효과가 있는 옥가루, 당귀 분말, 인삼 분말, 단삼 분말, 단향 분말을 대략 동일 비율로 섞은 후 소량의 물을 붓고 밀가루 반죽을 하듯 반죽한 후 이 반죽을 상온에서 대략 1주일 정도 숙성시킨다(S12).

그리고 우레탄 원액에 숙성된 반죽을 혼합하여 수 발포하여 발포 시트를 성형하는데(S13), 본 발명의 실시예에서 우레탄 원액은 다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트(MDI) 타입의 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate prepolymer)와, 폴리에테르 폴리올(polyether polyol), 체인 익스텐더(chain extender), 발포제(blowing agent), 실리콘(silicone), 촉매(catalyst)가 혼합된 폴리올 혼합물이다. 특히, 폴리 우레탄 원액에는 오픈 셀을 형성하는 실리콘이 사용되어 충격 흡수가 뛰어나고, 착용감을 좋게 하기 위해 고 관능기의 폴리올을 사용하며, 셀 사이즈(cell size)는 물을 발포제로 사용해서 작고 균일하게 한 것이다.

이와 같이 본 발명에 사용되는 폴리우레탄 반응식은 다음 화학식 1과 같고, 물(H₂O)를 사용한 발포반응은 화학식 2와 같으며, 우레탄 결합은 화학식 3과 같다.

이어 우레탄 발포기에서 수 발포를 통해 성형된 폴리 우레탄 발포시트를 열실에 넣고, 80℃ 내지 90℃ 온도를 유지하면서 48시간 숙성시킨다(S14). 이때 우레탄 발포 시트의 숙성시간이 48시간 이내로 빨라지면 경도가 높아져 탄성이 저하되는 경향이 있다.

이어 우레탄 발포시트를 열실에서 꺼내 자연 상태에서 24시간 동안 냉각 및 건조시켜 신발창용 우레탄 발포 시트를 완성한다(S15,S16).

[실험예 1]

실험예1에서는 첨가제를 다음 표 2와 같이 준비한 후, 혼합 반죽하여 1주일간 숙성시키고, 숙성시킨 반죽 8Kg을 100Kg의 우레탄 원액에 혼합함과 아울러 수 발포하여 발포시트를 성형하였다.

구분	옥가루	당귀	인삼	단삼	단향
입도(메쉬)	250~350	250~350	250~350	250~350	250~350
중량	1.6Kg	1.6Kg	1.6Kg	1.6Kg	1.6Kg

이와 같이 성형된 발포시트를 85℃ 의 열실에서 48시간 숙성시킨 후 24시간 자연냉각 및 건조시켜 다음 표 3과 같은 특성의 발포시트를 얻었다.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 충격흡수 성능이 우수한 신발창용 우레탄 발포시트 제조 절차를 도시한 순서도이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 신발창용 우레탄 발포시트 제조절차는 도 2에 도시된 바와 같이, 옥가루, 당귀, 인삼, 단삼, 단향 분말을 상온에서 물과 반죽하는 제 1 단계(S21)와, 반죽을 상온에서 1 주일간 숙성시키는 제 2 단계(S22)와, 숙성된 반죽을 우레탄 원액과 혼합한 후 수 발포하여 발포 시트를 성형하는 제 3 단계(S33)와, 발포 시트를 80℃ 내지 90℃의 열실에서 24시간 1차 숙성시키는 제 4 단계(S24)와, 열실에서 숙성된 발포시트를 24시간 자연 건조시키는 제 5 단계(S25)와, 발포 시트를 80℃ 내지 90℃의 열실에서 24시간 2차 숙성시키는 제 6 단계(S26), 2차 숙성된 발포시트를 열싱에서 꺼내 자연상태에서 냉각 및 건조시킨 후 출고하는 제 7 단계(S27)로 구성된다.

본 발명의 제 1 실시예와 제 2 실시예를 비교하면, 제 1 실시예는 열실에서 48시간 연속하여 1회 숙성시키는 것이나, 제 2 실시예는 열실에서 24시간 1차 숙성시킨 후 꺼내 자연상태에서 24시간 냉각 및 건조시킨 후 다시 열실에서 24시간 2차 숙성시키는 점에서 차이가 있고, 니머지는 동일한 것을 알 수 있다.

이와 같이 24시간 숙성 후 건조시키고 다시 24시간 숙성시키는 경우에는 건조과정에서 수분이 모두 제거되면서 첨가물의 효능이 발포 시트에서 활성화되어 탄성특성이 더욱 향상되는 것을 알 수 있다.

[실험예 2]

실험예 2에서는 첨가제를 다음 표 4와 같이 준비한 후 혼합 반죽하여 1주일간 숙성시키고, 숙성시킨 반죽 8Kg을 100Kg의 우레탄 원액에 혼합함과 아울러 수 발포하여 발포시트를 성형하였다.

이와 같이 성형된 발포 시트를 85℃ 의 열실에서 24시간 숙성시킨 후 24시간 자연냉각 및 건조시키고, 다시 85℃ 의 열실에서 24시간 숙성시켜 다음 표 5와 같은 특성의 발포시트를 얻을 수 있었다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

Claims

옥가루, 당귀, 인삼, 단삼, 단향 분말을 상온에서 물과 반죽하는 제 1 단계;
반죽을 상온에서 제1 소정 기간 동안 숙성시키는 제 2 단계;
숙성된 반죽을 우레탄 원액과 혼합한 후 발포하여 발포 시트를 성형하는 제 3 단계;
상기 발포 시트를 소정 온도범위의 열실에서 제1 소정 시간 숙성시키는 제 4 단계; 및
상기 열실에서 숙성된 발포시트를 제2 소정시간 자연 건조시켜 출고하는 제 5 단계를 포함하며,
상기 제 4 단계는 80℃ 내지 90℃의 온도범위에서 48 시간동안 숙성시키되,
상기 발포 시트를 80℃ 내지 90℃의 열실에서 24시간 1차 숙성시키는 제4-1단계;
상기 열실에서 1차 숙성된 발포 시트를 24시간 자연 건조시키는 제4-2단계; 및
건조된 발포 시트를 80℃ 내지 90℃의 열실에서 24시간 2차 숙성시키는 제4-3단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 충격흡수 성능이 우수한 신발창용 우레탄 발포시트 제조 방법.
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제1항에 있어서, 상기 우레탄 원액은
다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트(MDI) 타입의 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate prepolymer)와, 폴리에테르 폴리올(polyether polyol), 체인 익스텐더(chain extender), 발포제(blowing agent), 실리콘(silicone), 촉매(catalyst)가 혼합된 폴리올 혼합물인 것을 특징으로 하는 충격흡수 성능이 우수한 신발창용 우레탄 발포시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1단계는
옥가루, 당귀 분말, 인삼 분말, 단삼 분말, 단향 분말을 동일 비율로 혼합하여 물로 반죽하는 것을 특징으로 하는 충격흡수 성능이 우수한 신발창용 우레탄 발포시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2단계는
반죽을 상온상태에서 1주일간 숙성시키는 것을 특징으로 하는 충격흡수 성능이 우수한 신발창용 우레탄 발포시트 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 제3단계는
수 발포하는 것을 특징으로 하는 충격흡수 성능이 우수한 신발창용 우레탄 발포시트 제조 방법.
제1항 및 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 충격흡수 성능이 우수한 신발창용 우레탄 발포시트 제조 방법에 따른 발포시트로서, 옥가루, 당귀, 인삼, 단삼, 단향 분말을 상온에서 물과 반죽한 후 1주일간 숙성시키고, 숙성된 반죽을 우레탄 원액과 혼합한 후 수발포하여 발포 시트를 성형한 후 열실에서 48시간 숙성시켜 제조되되, 상기 발포 시트를 80℃ 내지 90℃의 열실에서 24시간 1차 숙성시키며, 상기 열실에서 1차 숙성된 발포 시트를 24시간 자연 건조시키며, 건조된 발포 시트를 80℃ 내지 90℃의 열실에서 24시간 2차 숙성시킨 충격흡수 성능이 우수한 신발창용 우레탄 발포시트.