KR20180124347A - 생산성이 향상된 고무시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생산성이 향상된 고무시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성고무와 원단을 접착하는 데에 있어서, 공정 개선효과로 생산성이 향상된 고무시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 열가소성 고무로 이루어진 고무베이스층; 고무베이스층의 상면에 접착제를 도포하여 형성되는 접착층; 접착층의 상면에 형성되는 원단;을 포함하는 것으로, 원단은, 고무베이스층에 무광 효과를 부여하는 무광피혁층과, 무광피혁층의 하면에 형성되어 무광피혁층과 고무베이스층이 일체화되도록 접착층에 함침되는 부직포층을 포함하는 것을 특징으로 하는 생산성이 향상된 고무시트 및 이의 제조방법을 기술적 요지로 한다.

Description

생산성이 향상된 고무시트 및 이의 제조방법{Rubber sheet improved productivity and manufacturing method of the same}

본 발명은 생산성이 향상된 고무시트 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성고무와 원단을 접착하는 데에 있어서, 공정 개선효과로 생산성이 향상된 고무시트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 신발, 가방 및 의류 등의 표면에 장식 또는 로고 형성을 위하여 다양한 형태의 시트가 접착되어 사용되고 있다. 최근 장식 또는 로고의 디자인이 중요해짐에 따라, 다양한 패턴을 가지는 모양 또는 형상의 부여는 제품 자체의 이미지를 상승시키므로 그 중요성이 더해 지고 있다.

근래에는 환경오염 규제로 인하여 친환경소재 및 기능성소재의 사용이 중요시되고 있으나, 이는 역설적으로 제품의 가격상승을 초래한다. 예컨대, 신발의 경우 인건비 상승을 최대한 억제하기 위하여 무재봉의 no-sewing 제품으로 트랜드가 변화되어가고 있다.

특히 no-sewing 제품의 표면에 색상 부여가 용이하고 작업이 편리하여 널리 이용되는 폴리염화비닐계 시트를 장식 또는 로고로 접착하여 사용되고 있으나, 폴리염화비닐계는 인체에 해로운 가소제를 사용하여 환경오염을 야기할 뿐만 아니라, 인체에도 해로워 최근 규제 대상이 되고 있어 거의 사용되지 않고 있다.

이러한 이유로, 최근에는 다양한 경도범위와 적정두께를 가지고, 가소제 사용없이도 자유롭게 성형 가능할 뿐만 아니라, 저온에서도 우수한 탄성 및 내구성을 유지할 수 있는 열가소성 고무로 시트를 제조하여 사용되고 있다.

도 1은 종래의 시트 제조공정도이다. 도 1을 참조하면, 앞서 기술된 종래의 열가소성 고무를 이용하여 시트를 제조하는 과정을 확인할 수 있다. 즉 금형(M)에 열가소성 고무를 투입하여 장식 또는 로고용으로 사용되는 시트 형태의 제품(P)이 제조됨을 알 수 있다.

하지만 열가소성 고무만을 가지고 시트를 제조하는 경우, 시트의 표면에 광택이 발생함으로 인하여 시인성이 좋지 못해 그 표면에 무광택제를 도포하여 무광처리를 하는 경우가 많았다.

그러나 시트 표면의 광택을 무광처리하기 위해서는 별도의 무광택제를 제조해야 하기 때문에 제조시간이 많이 소요됨에 따른 번거로운 문제점과, 시트 표면에 무광택제가 균일하게 도포되지 않을 우려가 있어 제품성이 없게 되는 문제점과, 실상 시트 표면에 무광처리를 하게 되면 오히려 제품의 물성이 저하되는 문제점이 있었다.

예를 들어, 무광택제는 아크릴수지 입자, 스티렌수지 입자, 스티렌-아크릴수지 입자, 페놀수지 입자, 멜라민수지 입자, 아크릴-폴리우레탄수지 입자, 폴리우레탄수지 입자, 폴리에스테르수지 입자, 나일론수지 입자, 실리콘수지 입자, 폴리에틸렌수지 입자로 이어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유기계 미분말이나, 탈크, 마이카, 탄산칼슘, 황산바륨, 탄산마그네슘, 진흙, 알루미나, 실리카, 탄소섬유, 유리섬유, 금속섬유, 카본블랙, 산화티탄, 몰리브덴, 수산화마그네슘, 벤토나이트, 흑연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 무기계 미분말을 사용하여 제조해왔다.

특히 무광택제를 제조할 때 디메틸포름아미드 등의 유기용매가 필수적으로 필요한데, 대부분의 유기용매는 공기 중 휘발되는 과정에서 휘발성 유기화합물을 방출하면서 인체에 해로운 유독성 물질 또한 대량 방출하므로, 유기용매의 유독성은 작업환경의 악화 및 환경문제를 유발하기에 충분하므로, 무광택제를 사용하지 않고도, 무광처리를 할 수 있는 기술개발 연구가 절실히 요구되는 시점이다.

국내 공개특허공보 제10-2015-0101320호, 2015.09.03.자 공개.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성고무와 원단을 접착하는 데에 있어서, 공정 개선효과로 생산성이 향상된 고무시트 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 열가소성 고무로 이루어진 고무베이스층; 상기 고무베이스층의 상면에 접착제를 도포하여 형성되는 접착층; 및 상기 접착층의 상면에 형성되는 원단;을 포함하는 것으로, 상기 원단은, 상기 고무베이스층에 무광 효과를 부여하는 무광피혁층과, 상기 무광피혁층의 하면에 형성되어 상기 무광피혁층과 상기 고무베이스층이 일체화되도록 상기 접착층에 함침되는 부직포층을 포함하는 것을 특징으로 하는 생산성이 향상된 고무시트를 기술적 요지로 한다.

바람직하게는 상기 원단은, 기포가 배출되는 통로가 형성되도록, 상기 부직포층에서 상기 무광피혁층 방향으로 뚫어 관통되게 형성되는 미세기공을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 금형에 열가소성 고무를 투입하여 가열한 후 냉각시켜 고무베이스층을 형성하는 제1단계; 상기 고무베이스층의 상면에 접착제를 도포하여 접착층을 형성하는 제2단계; 및 상기 접착층의 상면에 원단을 위치시킨 후 가열가압하여 상기 고무베이스층과 상기 원단을 일체화시키는 제3단계;를 포함하는 것으로, 상기 제3단계의 원단은, 상기 고무베이스층에 무광 효과를 부여하는 무광피혁층과, 상기 무광피혁층의 하면에 형성되어 상기 무광피혁층과 상기 고무베이스층이 일체화되도록 상기 접착층에 함침되는 부직포층을 포함하는 것을 특징으로 하는 생산성이 향상된 고무시트의 제조방법을 기술적 요지로 한다.

바람직하게는 상기 제3단계의 원단은, 기포가 배출되는 통로가 형성되도록, 상기 부직포층에서 상기 무광피혁층 방향으로 뚫어 관통되게 형성되는 미세타공을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따른 생산성이 향상된 고무시트 및 이의 제조방법은, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 열가소성 고무만으로 이루어진 고무베이스층은 그 표면의 광택으로 인해 미관상 좋지 않으므로, 고무베이스층의 표면에 접착제를 도포한 후 무광피혁층과 부직포층으로 이루어진 원단을 그 표면에 밀착시켜 접착함으로써, 별도의 무광택제 없이도 고무베이스층에 무광 효과를 나타내어 시인성이 좋은 제품을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 유기용매가 함유된 별도의 무광택제를 사용할 필요가 없으므로 친환경적인 효과가 있다.

둘째, 부직포층에서 무광피혁층 방향으로 미세타공을 관통되게 뚫어 기포가 배출되는 통로를 형성함으로써, 원단과 고무베이스층이 접착되는 경계면에서 발생되는 기포를 용이하게 빼줌으로써, 제품의 표면을 매끄럽게 나타낼 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 시트 제조공정도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제품 예시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 순서도.
도 4는 도 3의 상세 사진.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제품 예시도이다. 도 2는 본 발명에 따른 고무시트를 예시적으로 도시한 것으로, 도 2-(a)는 갑피(100)와 밑창(200)으로 이루어진 슬리퍼를 예시적으로 도시하였고, 도 2-(b)는 도 2-(a)의 슬리퍼 구성인 갑피(100)로 사용 가능한 본 발명의 고무시트를 정면에서 바라본 실사도를 나타내었다.

즉 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고무시트는 열가소성 고무로 이루어진 고무베이스층(10)과, 고무베이스층(10)의 상면에 접착제를 도포하여 형성되는 접착층(20)과, 접착층(20)의 상면에 형성되는 원단(30)으로 이루어질 수 있다.

여기서 원단(30)은 고무베이스층(10)에 무광 효과를 부여하는 무광피혁층(34)과, 무광피혁층(34)의 하면에 형성되어 무광피혁층(34)과 고무베이스층(10)이 일체화되도록 접착층(20)에 함침되는 부직포층(32)을 포함하여 이루어질 수 있다.

특히 원단(30)에는 기포가 배출되는 통로가 형성되도록, 부직포층(32)에서 무광피혁층(34) 방향으로 타공기를 이용해 뚫어 관통되게 형성되는 미세타공(36)을 더 포함하는 것이 특징이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 순서도이고, 도 4는 도 3의 상세 사진이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고무시트는 제1단계, 제2단계 및 제3단계를 통해 제조될 수 있으며, 이에 대한 더욱 상세한 설명은 하기에서 하기로 한다.

먼저, 제1단계는 금형(M)에 열가소성 고무(TPR, thermoplastic rubber)를 투입하여 가열한 후 냉각시켜 고무베이스층(10)을 형성하는 단계이다.

고무시트의 기본이 되는 고무베이스층(10)을 준비하기 위하여, 우선 오픈(open) 상태의 금형(M)을 준비한 후 금형(M)을 280~320℃로 예열한 다음, 도 4-(a)에 도시된 것처럼 금형(M)의 성형공간에 열가소성 고무 원액을 투입하여 도 4-(b)에 도시된 바와 같이 350~380℃ 하에서 1~5분 동안 가열시킨다.

이때 280~320℃로 예열된 금형(M)을 350~380℃ 온도 조건으로 급속하게 올려 반응이 신속하게 일어나도록 함으로써, 고무베이스층(10)을 빠른 시간 내에 성형할 수 있도록 하였다.

고무베이스층(10) 성형시, 350℃ 미만이거나 1분 미만으로 가열시키면 고무베이스층(10)이 견고하게 형성되지 않는 문제점이 발생하고, 380℃ 초과하거나 5분 초과하여 가열시키면 열가소성 고무의 성형성이 좋지 않은 문제점이 발생하므로, 350~380℃(더욱 바람직하게는, 360~370℃) 온도 조건으로 1~5분(더욱 바람직하게는, 2분~2분30초) 동안 가열하여 열가소성 고무를 구워내는 것이 바람직하다.

이어서 열가소성 고무가 금형(M)의 성형공간 안에서 일정 형상의 고무베이스층(10)이 만들어진 후, 도 4-(c)에 도시된 것처럼 수냉(water cooling) 방식으로 급랭시켜 고무베이스층(10)의 형상이 변형되지 않도록 유지해준다.

본 발명의 발명자가 무수한 실험을 해본 결과, 가열받은 열가소성 고무를 수냉 방식으로 급랭시켜 주지 않으면 완성된 고무베이스층(10)의 기계적 물성이 저하되면서 고무베이스층(10) 모양이 일그러지는 현상이 발생함을 확인할 수 있었다.

참고로, 제1단계에서 열가소성 고무로는 에틸렌-프로필렌 고무(EPR), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM), 에틸렌-부텐 고무(EBR), 에틸렌-옥텐 고무(EOR) 및 스티렌-부타디엔 고무(SBR)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 선택적으로 사용할 수 있으나, 반드시 이러한 종류에 한정되는 것은 아니고 고무베이스층(10)을 이룰 수 있는 열가소성 고무라면 어느 것을 사용하여도 무방하다.

다음으로, 제2단계는 고무베이스층(10)의 상면에 접착제를 도포하여 접착층(20)을 형성하는 단계이다.

즉 도 3에 도시된 바와 같이, 제2단계에서는 금형(M) 내에서 완성된 고무베이스층(10)의 상면에 접착제를 도포하여 접착층(20)을 형성하는 것으로, 이러한 접착층(20)에는 부직포층(32)이 함침되고, 부직포층(32)을 중심으로 고무베이스층(10)과 무광피혁층(34)을 일체로 접착시키기 위한 준비단계라 할 수 있다.

특히 제2단계에서 형성되는 접착층(20)은, 제3단계에서 원단(30)을 고무베이스층(10)과 일체화시키는 과정에서 고무시트 바깥으로 삐져나오는 현상이 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 추후 제3단계에서의 미세타공(36)은 중요하다 할 수 있다.

단, 접착층(20)을 이루는 접착제로는 어느 하나의 종류에만 국한되는 것만은 아니고, 고무베이스층(10)과 원단(30)을 상호 접착가능 하되, 부직포층(32)이 자연스럽게 함침될 수 있도록 하는 접착제라면 어느 것을 사용하여도 무방하다. 예컨대, 핫멜트 성질의 에틸렌비닐아세테이트(EVA)가 사용될 수도 있다.

마지막으로, 제3단계는 접착층(20)의 상면에 도 4-(d)에 도시된 것처럼 원단(30)을 위치시킨 후, 도 4-(e)에 도시된 것처럼 가열가압하여 고무베이스층(10)과 원단(30)을 일체화시키는 단계이다.

말하자면, 제3단계는 접착층(20)의 상면에 부직포층(32)이 대응되도록 위치시킨 후, 130~170℃에서 10~50초 동안 가열가압하여 접착층(20)을 중심으로 원단(30)과 고무베이스층(10)을 일체로 접합시키기 위한 단계이다.

실험 결과, 제3단계에서 130℃ 미만이거나 10초 미만으로 가열가압한다면 접착층(20)을 이루는 접착제가 덜 녹아 부직포층(32)이 접착층(20)에 균일하게 함침되지 못함으로 인하여 원단(30)과 고무베이스층(10) 간의 원활한 접착이 이루어지지 않고, 170℃를 초과하거나 50초를 초과하여 가열가압한다면 접착층(20)을 이루고 있던 접착제가 너무 빨리 녹으면서 고무시트의 바깥쪽으로 흘러나와 제품성이 없게 되므로, 130~170℃(더욱 바람직하게는, 150℃) 온도 조건 하에서 10~50초(더욱 바람직하게는, 22~23초) 동안 가열가압하여 원단(30)과 고무베이스층(10)을 일체로 접착시키는 것이 바람직함을 알 수 있었다.

이때 제3단계의 원단(30)은 고무베이스층(10)에 무광 효과를 부여하는 무광피혁층(34)과, 무광피혁층(34)의 하면에 형성되어 무광피혁층(34)과 고무베이스층(10)이 일체화되도록 접착층(20)에 함침되는 부직포층(32)과, 원단(30)의 하부에서 상부 방향으로 타공기를 이용해 뚫어 관통 형성되는 미세타공(36)으로 이루어질 수 있다.

이러한 원단(30)은 고무베이스층(10)의 표면 광택을 제거하기 위해 유기용매를 포함하는 무광택제를 제조할 필요가 없으므로, 친환경적인 작업분위기를 형성할 수 있다.

첫째, 무광피혁층(34)은 인조피혁을 일컫는 것으로, 고무베이스층(10)의 표면을 무광처리하기 위한 역할을 한다.

이에 앞서, 금형(M)의 성형공간 내부에서 성형이 완료된 고무베이스층(10)의 하면은 무광이지만, 반대로 고무베이스층(10)의 상면은 유광을 나타내게 된다. 이러한 고무베이스층(10)의 상면에 발현되는 유광은 시인성을 나쁘게 하여 제품의 질을 낮추게 되므로, 무광피혁층(34)으로 고무베이스층(10) 표면을 무광처리하는 것은 중요하다.

이처럼 고무베이스층(10)의 상면에 무광피혁층(34)이 형성되어야 하는 이유는, 고무베이스층(10)의 상면에 별도의 무늬층을 형성하는 것이 아니기 때문에, 고무베이스층(10) 표면을 무광처리하는 것은 중요하기 때문이다.

만약 고무베이스층(10) 상면에 별도의 무늬층이 들어가는 경우라면, 굳이 무광피혁층(34) 없이 고무베이스층(10) 상면에 무늬층을 바로 올려 고무베이스층(10) 표면을 처리하면 되기 때문이다.

오히려 고무베이스층(10) 상면에 무광피혁층(34)을 형성한 후 무광피혁층(34) 상면에 별도의 무늬층을 올리려고 한다면, 제조단가가 높아지는 단점이 있으므로, 이를 주의해야할 필요성이 있다.

단, 무광피혁층(34)은 고무베이스층(10)의 표면에 무광 효과를 부여할 수 있는 폴리우레탄(PU, polyurethane)을 사용하는 것이 바람직하나, 고무베이스층(10)에 무광 효과를 부여할 수 있는 소재라면 어느 것을 적용하여도 무방하다.

둘째, 부직포층(32)은 무광피혁층(34)의 하면에 형성되어 접착층(20)에 함침됨으로써, 무광피혁층(34)과 고무베이스층(10)의 접착을 견고하게 해주는 역할을 한다.

이러한 부직포층(32)을 이루는 부직포는 장섬유형의 고밀도 극세사 부직포인 것으로, 폴리아미드(PA, polyamide)나 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate)로 엉키게 만든 직물을 의미한다.

이때 부직포는 반드시 상술된 종류에 한정되는 것만은 아니고, 부직포로 사용될 수 있는 소재라면 어느 것이든 적용 가능하다.

셋째, 미세타공(36)은 부직포층(32)에서 무광피혁층(34) 방향으로 관통되게 뚫려 형성되는 것으로, 무광피혁층(34)과 고무베이스층(10) 간의 접착이 이루어질 때 기포가 배출되도록 통로를 형성하는 역할을 한다.

통상 폴리우레탄으로 이루어진 인조피혁을 만드는데 있어서, 폴리우레탄을 제조할 때 무수망초 등의 첨가제를 첨가하여 폴리우레탄 내부에 미세한 기공을 형성하는 경우는 종종 있었으나, 폴리우레탄 자체의 하부에서 상부로 관통되게 뚫어 열가소성 고무 소재의 고무베이스층(10)과 원단(30)을 접착하는 과정에서 발생하는 기포를 빼주도록 하는 구성은 적용된 바 없었다. 이처럼 통상적인 폴리우레탄 내부에 단지 기공을 형성하는 것으로는, 원단(30)과 고무베이스층(10)과 접착되는 경계면에서의 일그러짐을 원천적으로 막을 수 없다.

만약 본 발명에서와 같이 부직포층(32)에서 무광피혁층(34) 방향으로 미세타공(36)이 관통되게 형성되지 않는다면, 원단(30)과 고무베이스층(10)이 접착되는 과정에서 그 경계면에 발생하는 기포가 빠져나갈 공간이 없게 되어 무광피혁층(34)의 표면이 일그러져 제품성이 없게 되는 문제점이 있으므로, 부직포층(32)에서 무광피혁층(34) 방향으로 미세타공(36)을 뚫는 것이 바람직하다.

미세타공(36)이 부직포층(32)에서 무광피혁층(34) 방향으로 뚫린 것과는 반대로, 무광피혁층(34)에서 부직포층(32) 방향으로 미세타공(36)이 뚫린다면, 무광피혁층(34)과 고무베이스층(10) 사이의 경계면에서 발생하는 기포가 용이하게 빠져나가지 못하는 경향이 있다.

이에 따라, 부직포층(32)에서 무광피혁층(34) 방향으로 타공기를 이용해 미세타공(36)을 관통되게 뚫음으로써, 기포로 인해 무광피혁층(34) 표면이 일그러지는 현상을 없애 공정 개선효과로 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다.

본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

M: 금형 P: 제품
10: 고무베이스층 20: 접착층
30: 원단 32: 부직포층
34: 무광피혁층 36: 미세타공
100: 갑피 200: 밑창

Claims (4)

1. 열가소성 고무로 이루어진 고무베이스층;
   상기 고무베이스층의 상면에 접착제를 도포하여 형성되는 접착층; 및
   상기 접착층의 상면에 형성되는 원단;을 포함하는 것으로,
   상기 원단은,
   상기 고무베이스층에 무광 효과를 부여하는 무광피혁층과, 상기 무광피혁층의 하면에 형성되어 상기 무광피혁층과 상기 고무베이스층이 일체화되도록 상기 접착층에 함침되는 부직포층을 포함하는 것을 특징으로 하는 생산성이 향상된 고무시트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 원단은,
   기포가 배출되는 통로가 형성되도록, 상기 부직포층에서 상기 무광피혁층 방향으로 뚫어 관통되게 형성되는 미세기공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생산성이 향상된 고무시트.
3. 금형에 열가소성 고무를 투입하여 가열한 후 냉각시켜 고무베이스층을 형성하는 제1단계;
   상기 고무베이스층의 상면에 접착제를 도포하여 접착층을 형성하는 제2단계; 및
   상기 접착층의 상면에 원단을 위치시킨 후 가열가압하여 상기 고무베이스층과 상기 원단을 일체화시키는 제3단계;를 포함하는 것으로,
   상기 제3단계의 원단은,
   상기 고무베이스층에 무광 효과를 부여하는 무광피혁층과, 상기 무광피혁층의 하면에 형성되어 상기 무광피혁층과 상기 고무베이스층이 일체화되도록 상기 접착층에 함침되는 부직포층을 포함하는 것을 특징으로 하는 생산성이 향상된 고무시트의 제조방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제3단계의 원단은,
   기포가 배출되는 통로가 형성되도록, 상기 부직포층에서 상기 무광피혁층 방향으로 뚫어 관통되게 형성되는 미세타공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생산성이 향상된 고무시트의 제조방법.

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