KR102223789B1 - 에어버블 시스템이 적용된 미드솔의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에어버블 시스템이 적용된 미드솔의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 쿠션성을 위해 미드솔 내부에 별도의 부가적인 장치를 장착하는 종래기술과 달리, 미드솔 내부에 에어버블을 직접 형성시킬 수 있는 제조방법을 제공함으로써, 제품 단가, 제조 공정 및 불량률 등을 감소시키면서도 에어쿠션과 같은 우수한 쿠션성을 부여할 수 있도록 하며, 또한, 상기와 같이 에어버블의 적용에 적합한 미드솔용 조성물을 제공함으로써, 규칙적인 형태로 에어버블의 형성이 가능하도록 하고 이로 인해 쿠션성을 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있도록 하는, 에어버블 시스템이 적용된 미드솔의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 쿠션성을 위해 미드솔 내부에 별도의 부가적인 장치를 장착하는 종래기술과 달리, 미드솔 내부에 에어버블을 직접 형성시킬 수 있는 제조방법 및 이에 적합한 조성물을 제공함으로써, 제품 단가, 제조 공정 및 불량률 등을 감소시키면서도 에어쿠션과 같은 우수한 쿠션성을 부여할 수 있도록 하는, 에어버블 시스템이 적용된 미드솔의 제조방법에 관한 것이다.
현대인들은 다양한 직업과 취미 생활을 즐기고 있으며 트레킹, 등산, 워킹, 해양 스포츠 그리고 건설 및 산업현장과 같은 생활환경에 적합한 신발을 착용하고 있다. 과거의 신발은 발을 보호해주는 역할 만을 중요하게 생각하였으나 의식과 생활의 변화에 따라서 발의 충격을 분산시키고 제거시켜주며 쿠션역할을 해주는 신발을 선호하게 되었다.
일반적으로 신발의 구조는 갑피, 인솔, 미드솔, 아웃솔로 구성되어 있으며 미드솔은 가장 두껍고 발의 착화감과 쿠션을 담당하는 중요한 기능을 가지고 있다.
이를 위해서 미드솔의 구조나 형태를 디자인하고 소재의 기능성을 향상시키거나 쿠셔닝을 담당하는 별도의 장치를 인서트하는 방식으로 쿠션특성을 높이기 위한 다양한 노력들이 지속되고 있으며, 관련 선행기술로써 특허문헌 1 내지 3 등이 있다.
하지만 쿠셔닝을 향상시키기 위해서 장착되는 별도의 장치 인서트 방식은 수려한 디자인과 뛰어난 쿠션성을 가지고 있으나 새로운 장치를 접착하는 방식을 취하기 때문에 접착 불량 문제가 지속적으로 일어나고 있으며 열가소성 폴리우레탄 소재의 사용으로 시간이 경과됨에 따라 변색되는 문제를 갖고 있다.
또한 이런 성능을 갖는 제품들은 소재의 단가가 비싸고 공정이 어렵기 때문에 고가 제품군을 형성하고 있다는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 쿠션성을 위해 미드솔 내부에 별도의 부가적인 장치를 장착하는 종래기술과 달리, 미드솔 내부에 에어버블을 직접 형성시킬 수 있는 제조방법을 제공함으로써, 제품 단가, 제조 공정 및 불량률 등을 감소시키면서도 에어쿠션과 같은 우수한 쿠션성을 부여할 수 있도록 함을 과제로 한다.
또한, 상기와 같이 에어버블의 적용에 적합한 미드솔용 조성물을 제공함으로써, 규칙적인 형태로 에어버블의 형성이 가능하도록 하고 이로 인해 쿠션성을 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있도록 함을 다른 과제로 한다.
본 발명은 에어버블 시스템이 적용된 미드솔의 제조방법에 있어서, 제 1단 조성물 및 제 2단 조성물을 각각 제조하는 단계(S100); 상기 제 1단 조성물 및 제 2단 조성물을 각각 60 ~ 80℃ 온도에서 1차 프레스하여 제 1단 성형물과 제 2단 성형물을 각각 제조하는 단계(S200); 및 상기 제 1단 성형물과 제 2단 성형물에서 에어버블을 형성시키고자 하는 부분에 이형제를 도포한 후, 상기 제 1단 성형물과 제 2단 성형물을 상호 적층하고 160 ~ 170℃ 온도의 2차 프레스하여 가교 접착 및 발포성형하는 단계(S300);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 에어버블 시스템이 적용된 미드솔의 제조방법을 과제의 해결 수단으로 한다.
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본 발명은 쿠션성을 위해 미드솔 내부에 별도의 부가적인 장치를 장착하는 종래기술과 달리, 미드솔 내부에 에어버블을 직접 형성시킬 수 있는 제조방법을 제공함으로써, 제품 단가, 제조 공정 및 불량률 등을 감소시키면서도 에어쿠션과 같은 우수한 쿠션성을 부여할 수 있으며, 더욱이 상기와 같이 에어버블의 적용에 적합한 미드솔용 조성물을 제공함으로써, 규칙적인 형태로 에어버블의 형성이 가능하도록 하고 이로 인해 쿠션성을 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 에어버블 시스템이 적용된 미드솔의 제조방법을 나타낸 공정 흐름도
도 2는 본 발명에 따른 에어버블 시스템이 적용된 미드솔의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도
도 2는 본 발명에 따른 에어버블 시스템이 적용된 미드솔의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 에어버블 시스템이 적용된 미드솔의 제조방법에 관한 것으로써, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 에어버블 시스템이 적용된 미드솔의 제조방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 에어버블 시스템이 적용된 미드솔의 제조방법은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1단 조성물 및 제 2단 조성물을 각각 제조하는 단계(S100)와, 상기 제 1단 조성물 및 제 2단 조성물을 각각 60 ~ 80℃ 온도에서 1차 프레스하여 제 1단 성형물과 제 2단 성형물을 각각 제조하는 단계(S200)와, 상기 제 1단 성형물과 제 2단 성형물에서 에어버블을 형성시키고자 하는 부분에 이형제를 도포한 후, 상기 제 1단 성형물과 제 2단 성형물을 상호 적층하고 160 ~ 170℃ 온도의 2차 프레스하여 가교 접착 및 발포성형하는 단계(S300)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 에어버블(Air-bubble)은 쿠션성 등을 목적으로 신발 내부에 형성되는 공기 충전 공간을 의미한다. 한편, 상기 이형제는 오일, 실리콘 오일, 계면활성제, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌클리콜 또는 폴리에틸렌왁스 등을 사용할 수 있으나, 여기에 반드시 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 이형제의 사용이 가능하다. 그리고 프레스 금형은 원하는 형태의 에어버블과 대응되는 음각 또는 양각 무늬가 형성된 금형을 사용하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 쿠션성을 위해 미드솔 내부에 별도의 부가적인 장치를 장착하는 종래기술과 달리, 미드솔 내부에 에어버블을 직접 형성시킬 수 있는 제조방법을 제공함으로써, 제품 단가, 제조 공정 및 불량률 등을 감소시키면서도 에어쿠션과 같은 우수한 쿠션성을 부여할 수 있다.
여기서, 상기 제조방법 및 조건이 상기 범위를 벗어날 경우 에어버블이 제대로 형성되지 못할 우려가 있다.
다음으로 본 발명에 따른 에어버블 시스템이 적용된 미드솔에 적합한 미드솔용 조성물에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 미드솔용 조성물은 상기 제 1단 조성물로써, 제 1폴리머 40 ~ 70 중량% 및 제 2폴리머 30 ~ 60 중량%를 혼합한 열가소성 폴리머 혼합물 100 중량부에 대하여, 금속산화물 3 ~ 5 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 1.0 중량부, 충진제 10 ~ 20 중량부, 점착부여제 10 ~ 20 중량부, 발포제 3 ~ 5 중량부 및 가교제 1 ~ 3 중량부를 혼합하여 사용한다.
그리고 상기 제 2단 조성물로써, 열가소성 폴리머 100 중량부에 대하여, 금속산화물 3 ~ 5 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 1.0 중량부, 충진제 10 ~ 30 중량부, 발포제 3 ~ 5 중량부 및 가교제 1 ~ 3 중량부를 혼합하여 사용한다.
보다 구체적으로 상기 제 1단 조성물의 제 1폴리머는, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌 옥텐 공중합체 또는 에틸렌 부텐 공중합체 중에서 단독 또는 2종 이상 선택하여 사용하고, 상기 제 2폴리머는, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 또는 올레핀 블록 공중합체 중에서 단독 또는 2종 이상 선택하여 사용한다.
여기서 상기 제 1폴리머와 제 2폴리머의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 에어버블이 불규칙적인 형태로 형성되어 쿠션성 등이 저하될 우려가 있다.
그리고 상기 제 2단 조성물의 열가소성 폴리머는, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌 옥텐 공중합체 또는 에틸렌 부텐 공중합체 중에서 단독 또는 2종 이상 선택하여 사용한다.
상기 금속산화물은 가교속도 조절과 발포제 분해를 촉진시키기 위하여 첨가되는 것으로 산화 아연, 산화마그네슘, 산화티타늄 또는 산화칼슘 등을 사용할 수 있으나 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 금속산화물의 적용이 가능하다. 한편, 금속산화물의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 가교속도 및 발포속도가 저하되거나 또는 발포체의 밀도가 과도하게 증가할 우려가 있다.
상기 스테아린산은 저장안정성 및 가공성을 개선하기 위하여 첨가되는 것으로, 스테아린산의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 가공성 조절이 용이하지 않을 우려가 있다.
상기 충진제는 기계적 강도를 향상시킴과 동시에 발을 지지하는 미드솔 발포체의 내구성을 향상시키는 역할을 하며, 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 실리카, 카본 블랙, 탈크 및 클레이 등을 사용할 수 있지만 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 충진제의 적용이 가능하다. 한편, 충진제의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 기계적인 물성이 저하되거나 또는 충진제의 뭉침 현상이 발생하여 분산성이 저하되어 발포 및 가교 불량 문제가 발생하여 제품 성형이 용이하지 못한 문제가 있을 수 있다.
상기 점착부여제는 조성물이 다른 제 1단 및 제 2단 성형물의 열 프레스 성형 및 이에 따른 가교 접착 시, 내부 에어버블의 형태가 규칙적으로 형성될 수 있도록 하는 것으로, 구마론-인덴수지, 테르펜-페놀수지, 폴리부텐 또는 수소첨가 로진에스테르 등을 사용할 수 있지만 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 점착부여제의 적용이 가능하다. 한편, 점착부여제의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 제 1단 및 제 2단 성형물 간의 가교 접착력이 저하되거나 또는 내부에 에어버블이 형성되지 않고 막힐 우려가 있다.
상기 발포제는 본 발명의 열가소성 폴리머 혼합물과 배합하여 기포를 만들어 내는 물질로써 아조디카본아미드(ADCA)계, 니트로소펜타메틸렌 테트라민(DPT)계, 톨루엔 설포닐 하이드라지드(TSH)계, 무기계 또는 캡슐형 발포제 등을 사용할 수 있지만 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 발포제의 적용이 가능하다. 한편, 발포제의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 발포가 제대로 이루어지지 못할 우려가 있다.
상기 가교제는 각 조성물의 가교 역할을 하는 것으로 2,5-비스(터트부틸퍼옥시)-2,5-디메틸-3-헥엔, 디터트부틸퍼옥사이드, 2,5-비스(터트부틸퍼옥시)-2,5-디메틸-헥엔, 디벤조일퍼옥사이드, 비스(터트부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 부틸 4,4-비스(터트부틸퍼옥시)발러레이트, 1,1-비스(터트부틸퍼옥시)3,3,5-트리메틸클로로헥산, 터트부틸퍼옥시벤조에이트, 라우릴퍼옥사이드 또는 디큐밀퍼옥사이드 등을 사용할 수 있지만 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 가교제의 적용이 가능하다. 한편, 가교제의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 발포가 제대로 형성되지 못하거나 발포 셀이 터질 우려가 있다.
한편, 본 발명 상술한 물질 외에 가교조제 등 이 기술분야에서 사용되는 통상의 발포체용 첨가제를 더 사용할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 들면서 상세히 설명하는 바, 본 발명이 다음의 실시예에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니다.
1. 미드솔의 제조
(실시예 1 ~ 3 / 비교예 1 ~ 3)
제 1단 조성물 및 제 2단 조성물을 각각 제조한 후(S100), 상기 제 1단 조성물 및 제 2단 조성물을 각각 60 ~ 80℃ 온도에서 1차 프레스하여 제 1단 성형물과 제 2단 성형물을 각각 제조하고(S200), 상기 제 1단 성형물과 제 2단 성형물에서 에어버블을 형성시키고자 하는 부분에 이형제를 도포한 후, 상기 제 1단 성형물과 제 2단 성형물을 상호 적층하고 160 ~ 170℃ 온도의 2차 프레스하여 가교 접착 및 발포성형하여 제조(S300)하였다. 여기서 상기 각 조성물의 배합비는 아래 [표 1]과 같다.
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | |
| 제 1단 조성물 |
제 1폴리머 (에틸렌비닐아세테이트) |
40 | 60 | 70 | 80 | 60 | 60 |
| 제 2폴리머 (저밀도 폴리에틸렌) |
60 | 40 | 30 | 20 | 40 | 40 | |
| 금속산화물(산화아연) | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
| 스테아린산 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 충진제(실리카) | 10 | 20 | 10 | 10 | 5 | 10 | |
| 점착부여제 (쿠마론 인덴수지) |
10 | 20 | 10 | 10 | 10 | 5 | |
| 가교제 (디큐밀퍼옥사이드) |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 발포제 (아조디카본아미드) |
4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | |
| 제 2단 조성물 |
에틸렌비닐아세테이트 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 금속산화물(산화아연) | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
| 스테아린산 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 충진제(탄산칼슘) | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | |
| 가교제 (디큐밀퍼옥사이드) |
1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 발포제 (아조디카본아미드) |
4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | |
2. 미드솔의 평가
상기 실시예 및 비교예에 따른 미드솔에 대하여 비중, 경도, 인장강도, 신장률, 탄성 및 에어버블 형상을 아래와 같은 시험방법으로 측정하였으며, 그 결과는 아래 [표 2]에 나타내었다.
(1) 비중 : KS M 6519에 준하여 측정하였다.
(2) 경도 : KS M 6518에 준하여 아스커 (Asker) C형 경도계를 사용하여 측정하였다.
(3) 인장강도 및 신장률 : 두께가 약 3mm 인 시험편을 사용하여 KS M 6518에 규정된 방법으로 측정하였다. 이때 동일 시험에 사용한 시험편은 3개로 하였으며, 측정값의 중간 값에서 20% 이상 벗어날 경우 1회 이상 추가 측정하여 평균값으로 계산하였다.
(4) 탄성 : ASTM D 3574에 준하여 측정하기 위하여 볼 드롭 방식의 반발탄성 시험기 (Rebound resilience tester, TT502A))를 사용하여 아래의 조건으로 측정하였다.
볼 무게 : 16.31g, 낙하 높이 : 500mm, Foam 두께 : 10~15mm
(5) 에어버블 형상 : 상기 실시예 및 비교예를 통해 제조한 제 1단 및 제 2단 컴파운드를 각각 60 ~ 80℃ 조건의 1차 열 프레스를 통해 1차 몰딩을 한 뒤 160 ~ 170℃ 온도 조건의 2차 열 프레스로 최종 성형한 경우, 미드솔 내부 에어버블 형태가 불규칙 하거나 형성되지 않고 막히는 현상 등을 관측하였다. 미드솔 내부 에어버블이 형성되는 구역은 6개로 모든 구역에 에어버블이 규칙적으로 나타난 경우 ◎, 5개 구역으로 다소 불규칙적으로 나타난 경우 ○, 4개 이상의 구역에서 Air-bubble이 형성되지 않고 막힌 경우 ×로 나타내었다.
| 구분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | |
| 제 1단 |
비중 (g/cc) | 0.212 | 0.215 | 0.210 | 0.201 | 0.205 | 0.203 |
| 경도(Type C, 22.5℃) | 60 | 59 | 58 | 52 | 57 | 57 | |
| 인장강도(kgf/cm2) | 18.5 | 17.9 | 17.0 | 16.8 | 13.5 | 17.1 | |
| 신장률(%) | 240 | 250 | 260 | 280 | 270 | 260 | |
| 탄성(%, 22.5℃) | 40 | 41 | 42 | 45 | 43 | 42 | |
| 제 2단 | 비중(g/cc) | 0.198 | 0.198 | 0.198 | 0.198 | 0.198 | 0.198 |
| 경도(Type C, 22.5℃) | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | |
| 인장강도(kgf/cm2) | 12.5 | 12.5 | 12.5 | 12.5 | 12.5 | 12.5 | |
| 신장률(%) | 280 | 280 | 280 | 280 | 280 | 280 | |
| 탄성(%, 22.5℃) | 46 | 46 | 46 | 46 | 46 | 46 | |
| 에어버블 형상 | ◎ | ◎ | ◎ | × | ○ | × | |
상기 [표 2]의 경과에 의하면, 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 제조된 미드솔의 에어버블 형상을 비교한 결과, 제 1단 조성물에서 저밀도 폴리에틸렌이 30 내지 60 중량% 함유한 실시예 1 내지 3에서 제조된 미드솔의 에어버블 형상이 규칙적으로 나타났다. 비교예 1의 경우 제 1단 조성물에서 저밀도 폴리에틸렌이 20 중량% 함유하였을 때 제 1단과 제 2단 사이의에어버블이 형성되지 못하고 막힌 것으로 판단되며 상기 저밀도 폴리에틸렌의 함량은 임계적 의의를 갖는다.
비교예 2의 경우 제 1단 조성물에서 열가소성 폴리머 혼합물 100 중량부에 대하여 충진제인 실리카의 함량이 5 중량부일 때 기계적 강도가 20% 이상 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 또한 제 1단과 제 2단 사이의 에어버블을 유지할 정도의 내구성을 가지고 있지 않아 에어버블 형상의 규칙성이 떨어진 것으로 판단되며 상기 충진제 함량은 임계적 의의를 갖는다.
비교예 3의 경우 제 1단 조성물에서 열가소성 폴리머 혼합물 100 중량부에 대하여 점착부여제의 함량이 5 중량부일 때 2차 열 프레스 성형 시 제 1단 및 제 2단 사이의 가교 접착이 효과적으로 이루어지지 않아 내부의 에어버블 공간이 형성되지 못하고 무너져 내린 것으로 판단되며 상기 점착부여제 함량은 임계적 의의를 갖는다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 에어버블 시스템이 적용된 미드솔의 제조방법을 상기의 바람직한 실시 예와 비교 예를 통해 설명하고, 그 우수성을 확인하였지만 해당 기술분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (3)
- 에어버블 시스템이 적용된 미드솔의 제조방법에 있어서,
제 1단 조성물 및 제 2단 조성물을 각각 제조하는 단계(S100);
상기 제 1단 조성물 및 제 2단 조성물을 각각 60 ~ 80℃ 온도에서 1차 프레스하여 제 1단 성형물과 제 2단 성형물을 각각 제조하는 단계(S200); 및
상기 제 1단 성형물과 제 2단 성형물에서 에어버블을 형성시키고자 하는 부분에 이형제를 도포한 후, 상기 제 1단 성형물과 제 2단 성형물을 상호 적층하고 160 ~ 170℃ 온도의 2차 프레스하여 가교 접착 및 발포성형하는 단계(S300);를 포함하여 이루어지되,
상기 제 1단 조성물은, 제 1폴리머 40 ~ 70 중량% 및 제 2폴리머 30 ~ 60 중량%를 혼합한 열가소성 폴리머 혼합물 100 중량부에 대하여, 금속산화물 3 ~ 5 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 1.0 중량부, 충진제 10 ~ 20 중량부, 점착부여제 10 ~ 20 중량부, 발포제 3 ~ 5 중량부 및 가교제 1 ~ 3 중량부를 혼합하여 이루어지며,
상기 제 2단 조성물은, 열가소성 폴리머 100 중량부에 대하여, 금속산화물 3 ~ 5 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 1.0 중량부, 충진제 10 ~ 30 중량부, 발포제 3 ~ 5 중량부 및 가교제 1 ~ 3 중량부를 혼합하여 이루어지고,
상기 제 1단 조성물의 제 1폴리머는, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌 옥텐 공중합체 또는 에틸렌 부텐 공중합체 중에서 단독 또는 2종 이상 선택하여 사용하고,
상기 제 1단 조성물의 제 2폴리머는, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 또는 올레핀 블록 공중합체 중에서 단독 또는 2종 이상 선택하여 사용하며,
상기 제 2단 조성물의 열가소성 폴리머는, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌 옥텐 공중합체 또는 에틸렌 부텐 공중합체 중에서 단독 또는 2종 이상 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 에어버블 시스템이 적용된 미드솔의 제조방법. - 삭제
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2019
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