WO2018124385A1 - 신발용 폴리우레탄 미드솔 및 그 제조방법 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a polyurethane midsole for shoes and a method of manufacturing the same, and more particularly, to reduce the specific gravity of the polyurethane foam to the specific gravity of the EVA foam to equal or less than to realize a lightweight, as well as the existing polyurethane foam It relates to a polyurethane midsole for shoes and a method of manufacturing the same to maintain the elastic force and cushioning as it has.
- shoes are largely composed of a sole and an upper that is coupled to the top of the sole.
- the sole also consists of an outsole that forms the sole of the shoe and a midsole that forms the midsole of the shoe.
- the outsole is molded of rubber to satisfy the functions of wear resistance and slippage.
- the midsole is made of synthetic resin that is foamed and expanded to absorb the impact and restore the light when impact is applied, while reducing the weight of the entire shoe. Doing.
- the method for manufacturing shoe midsole with EVA foam is a method of injecting EVA and other additives, and then directly injecting them into a conventional injection molding machine (Injection Phylon), and mixing EVA and other additives, followed by free foam. Compression Molding
- the weight of the product can be realized as a low specific gravity ( ⁇ 0.20 g / cc), but elasticity and other physical properties (specifically, cushioning, restoring force, etc.) are inferior to polyurethane foam.
- a method of manufacturing a shoe midsole with a polyurethane foam is a method of forming a two-component polyurethane stock solution into a conventional foaming machine and then mixing and injecting it into a mold (foam) to foam molding.
- the polyurethane foam has an advantage of excellent elasticity and resilience, but because the specific gravity (> 0.3g / cc) is high, if a lot of foaming to lower the specific gravity, the surface of the skin is not good, the physical properties and appearance is bad.
- Patent Document 1 Published Patent Publication No. 10-2016-0114274 (name of the invention: a midsole molding apparatus and a midsole manufactured by the molding apparatus. Publication date: October 05, 2016)
- Patent Document 2 Published Patent Publication No. 10-2011-0115195 (Invention name: Midsole manufactured from synthetic resin foam beads. Publication date: October 21, 2011)
- Patent Document 3 Published Patent Publication No. 10-2013-0096660 (Invention name: shoe midsole manufacturing method and shoe midsole using the same. Publication date: August 30, 2013)
- Patent Document 4 Published Patent Publication No. 10-2016-0061463 (Invention name: Midsole having a shock-absorbing and rebound elasticity function and a manufacturing method thereof. Publication date: June 01, 2016)
- the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, to provide a polyurethane midsole for shoes and a method of manufacturing the same so that the weight of the shoe can be implemented while maintaining the elasticity and cushioning feeling when manufacturing the midsole with polyurethane foam
- the purpose is.
- Polyurethane midsole for shoes according to the present invention is composed of a low specific gravity polyurethane foam, the bottom surface and the circumferential surface of the midsole or optionally the upper surface of the midsole frozen with a polymer compatible with polyurethane or polyurethane It is characterized in that the film made of Roy resin is wrapped.
- Polyurethane midsole for shoes according to the present invention is composed of a low specific gravity polyurethane foam, the bottom and circumferential surface of the midsole or optionally the upper surface of the midsole is a film made by compounding silica or inorganic material that is wrapped It features.
- Polyurethane midsole for shoes according to the present invention is composed of a low specific gravity polyurethane foam, characterized in that the bottom surface and the circumferential surface of the midsole or optionally the upper surface of the midsole is made of TPU yarn wrapped. .
- Method for producing a polyurethane midsole for shoes is a film made of a polymer compatible with polyurethane or polyurethane and alloy or silica or inorganic material in the form of a midsole through vacuum forming, and then the midsole It is put into a mold for manufacturing, put a PU preform (Free Foam) of the semi-finished form of the block mold PU foam 3D cut molded thereon, it is characterized by consisting of a process of manufacturing a midsole by compression molding it.
- PU preform Free Foam
- Method for producing a polyurethane midsole for shoes according to the present invention is made of a TPU yarn woven fabric in the form of a midsole through vacuum molding, and then put it in a mold for manufacturing the midsole, and the semi-finished product 3D cut molding a block mold PU foam thereon After placing the PU preform (Free Foam) of the form, it is characterized by consisting of a process of manufacturing a midsole by compression molding.
- Method for producing a shoe polyurethane polyurethane comprises the steps of preparing a fabric made of a film or TPU yarn made by compounding a polymer compatible with polyurethane or polyurethane and alloy or silica or inorganic material; 3) cutting the PU foam made of low specific gravity polyurethane to produce a midsole-shaped semi-finished PU preform; wrapping the film or fabric on the outside of the PU preform by vacuum molding; Put the PU preform into a compression molding mold, it is characterized in that consisting of a step of producing a polyurethane midsole by compression molding.
- the present invention is a method of manufacturing a polyurethane midsole for shoes, the inside is composed of a low specific gravity polyurethane foam and the outside is a method of wrapping with a film made of a polymer and alloy resin compatible with polyurethane or polyurethane By molding, it is possible to realize the lightweight of the shoes as well as to maintain the elasticity and cushioning of the polyurethane foam as it is.
- the present invention when manufacturing a shoe polyurethane midsole, the inside is composed of a low specific weight polyurethane foam and the outside is formed by the method of wrapping by a film made by compounding silica or inorganic material to realize the above-described effect
- a film made by compounding silica or inorganic material to realize the above-described effect
- the present invention when manufacturing the shoe polyurethane midsole, the inside is made of a low specific gravity polyurethane foam and the outside is molded by a method of wrapping with a fabric made of TPU yarn, the molding of the above-described effect, of course, molding When the air escapes during the bubble (bubble) can be prevented, and when weaving into a variety of shapes when making a fabric from TPU yarns, there is an effect that can be wrapped in a variety of patterns.
- FIG. 1 is a view sequentially showing a method of manufacturing a polyurethane midsole for shoes according to an embodiment of the present invention.
- Figure 2 is a view showing in detail the process to manufacture a PU preform (Free Foam) shown in Figure 1 in detail.
- FIG. 3 is a view illustrating a method of processing a film or fabric shown in FIG. 1 in a midsole form by a vacuum forming method and a method of manufacturing a polyurethane midsole by compression molding with a PU preform using the same;
- FIG. 4 is a view showing a film in the form of a midsole made by the vacuum forming method shown in FIG.
- Figure 5 is a view showing a cross-section of the polyurethane midsole for shoes produced by the method shown in FIG.
- Figure 6 is a view showing sequentially a manufacturing method of a shoe polyurethane midsole according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is a view showing the shape of the PU preform 70 made in the PU preform manufacturing step (S204) shown in FIG.
- FIG. 8 schematically shows the configuration of the vacuum molding machine 50 used when the vacuum forming wrapping step S206 shown in FIG. 6 is performed.
- 15 and 16 are views illustrating a state in which the film 80 is wrapped along the upper surface and the rim surface of the PU preform 70 according to the vacuum forming wrapping step S206 shown in FIGS. 9 to 14. .
- FIG. 25 is a view showing the compression molding step (S208) and PU midsole manufacturing step (S210) shown in FIG.
- 26 and 27 are views showing the shape of the polyurethane midsole for shoes manufactured by the method shown in FIG.
- the present invention constitutes a low specific gravity (preferably low specific gravity of about 0.1 g / cc) polyurethane foam inside, and the polymer is compatible with a thin film or fabric, preferably polyurethane or polyurethane, outside And a method of manufacturing a shoe midsole and a method of manufacturing the midsole by wrapping with a film made of an alloy (alloy) or a fabric made of TPU yarn, and then foaming it.
- a low specific gravity preferably low specific gravity of about 0.1 g / cc
- the shoe midsole (Midsole) in the polyurethane foam
- a specific gravity equal to or less than the EVA foam
- the present invention constitutes a polyurethane foam having a low specific gravity (preferably, a low specific gravity of about 0.1 g / cc) in place of the conventional integral polyurethane foam midsole, and the outside is a thin film, preferably Technical composition of a shoe midsole and a method of manufacturing the midsole by wrapping with a film made of polyurethane or a polymer compatible with polyurethane and an alloy of an alloy, and then foaming the same Suggesting.
- a low specific gravity preferably, a low specific gravity of about 0.1 g / cc
- the present invention when manufacturing a shoe polyurethane midsole, the inside is composed of a low specific weight polyurethane foam and the outside is wrapped with a film prepared by compounding (compound) silica or inorganic materials in addition to the above-mentioned resin
- the present invention proposes a technical configuration that can prevent the film from flowing down or melting even at a high temperature and pressure during press molding.
- the present invention is to produce a polyurethane midsole for shoes, the inside is composed of a low specific weight polyurethane foam and the outside is wrapped with a fabric made of TPU yarn (preferably, the inventors patented TPU yarn)
- TPU yarn preferably, the inventors patented TPU yarn
- FIG. 1 is a method for manufacturing a polyurethane midsole for shoes according to an embodiment of the present invention, specifically, low specific gravity polyurethane foam inside, wrapped outside the yarn made using a thin film or TPU yarn ( The drawing shows how to prepare a polyurethane midsole by wrapping and compression molding it.
- Method for producing a polyurethane midsole comprises the steps of mixing the polyol and isocyanate (S100), mixing them and molding into a PU foam (S102), aging the PU foam (S104), aging 3D cutting of the molded PU foam (Block Molding Foam) to PU refining (hereinafter referred to as "PU Free Foam") (S106), in addition to forming a film by a vacuum molding machine
- Step (S108) comprises a step of making a film in the shape of a midsole, and the film and PU preforms are sequentially put into a compression molding mold and then compression molded to produce a polyurethane midsole (S110), S112.
- FIG. 2 is a view sequentially showing a process of manufacturing polyurethane foam block (Block Molding), preferably PU preform (Free Foam) in the method of manufacturing a polyurethane midsole for shoes according to the present invention
- FIG. 3 is a view illustrating a process of manufacturing a film in a midsole shape by using a conventional vacuum forming method and compressing the same using a conventional compression molding mold together with a PU preform.
- a polyol and an isocyanate are mixed in a conventional method and a compounding ratio (S100), and then mixed for 10 to 15 seconds to prepare a two-component polyurethane, and then the two-component polyurethane stock solution To put in a mold, it is foam molded to prepare a PU foam (S102).
- the foamed PU foam has a specific gravity of 0.1 g / cc and belongs to a low specific gravity.
- the PU foam in the mold 30 is aged for 24 hours (S104).
- the matured PU foam (Block Molding Foam) using a conventional 3D cutting machine to make a semi-finished product in a desired form of free foam, preferably midsole shape (S106).
- the semi-finished product made by the 3D cutting machine is called PU preform (Free Foam, 10a) in the present invention.
- the film is molded into a midsole shape using a vacuum molding machine.
- the film of the polyurethane material is vacuum-molded in order to protect the outer surface of the polyurethane midsole. It is molded into the shape of midsole like 4 (hereinafter referred to as 'film 20').
- the film 20 is a film made of a resin (Alloy) and a polymer compatible with polyurethane or polyurethane.
- the alloy alloyed with a polymer compatible with polyurethane is made of an alloy made of polyurethane resin with engineered plastics such as ABS, POM, SBS, and SEBS, and synthetic rubber such as SBS, SEBS, NBR, and BR.
- the resin alloy serves to reduce the elasticity of the film 20 so that the angle is well formed in the midsole shape as shown in FIG.
- the film 20 when the film 20 is manufactured in the press molding by compounding (compound) the silica or inorganic materials in addition to the resins shown above, specifically in the production of the midsole using an extrusion molding mold for producing midsole At high temperatures and pressures, the film 20 easily flows out of the PU preform 10a to prevent it from collapsing or melting. That is, when the film 20 is manufactured, an inorganic material such as silica, calcium carbonate, and talc is used as a reinforcing agent in combination with polyurethane to achieve the above effects.
- Example 2 shows the progress of the test when using the silica as a reinforcing agent when manufacturing the film 20, it will be described in detail.
- silica content and test results to be presented below can be equally applied to the first and second films 80 and 90 described in Example 2 will be omitted in Example 2 below .
- Base TPU film WP-TPU (TPU / ABS Ally)
- Testgrade MFI 200 ° C, 2.16 kg
- Tfb Melt viscosity Nano Silica Masterbatch Content PU foam and compression molding after skin condition (g / 10min) (°C) (Pa.s) 180 °C 185 °C WP-TPU-1 15.82 162.3 34580 10010 0phr Skin melts and collapses, causing skin surface to boil.
- WP-TPU-2 13.22 164.4 36860 11440 3phr Skin melts and collapses WP-TPU-3 10.45 166.8 41950 12530 5phr Skin does not collapse and is good WP-TPU-4 7.35 168.2 43380 14230 10phr Skin does not collapse and is good WP-TPU-5 4.23 175.4 56570 17930 20phr Skin is not broken and good, adhesion is not good.
- the appropriate input content of the silica masterbatch (30% concentrated content) is preferably 5phr ⁇ 10phr, when 20phr is added, the product Tfb is high, the skin does not melt well during the molding press does not adhere well Did.
- the polyurethane midsole of the present invention by wrapping the PU preform (10a) with a fabric made using a TPU yarn in addition to the film 20 prepared by adding the resin alloy and silica or inorganic materials ( 30) can be prepared.
- a fabric made of TPU yarns as described above, air can flow out between the spaces (holes) formed in the fabric itself during press molding, thereby preventing bubbles from being generated between the PU preform 10a and the fabric.
- the fabric is made of the TPU yarn can be woven in various shapes, which has the advantage of forming a variety of patterns when wrapping the fabric on the PU preform (10a),
- the TPU yarn used in the present invention is preferably to apply the technology patented by the present inventor, it is also possible to use a fabric made using a general TPU yarn.
- the TPU yarn patented by the inventors of the present application No. 10-1341055, No. 10-1341054, No. 10-1318135, No. 10-1530149, No. 10-1561890 It is preferable to use a TPU yarn manufactured with the technical construction disclosed in the above, and in particular, a TPU yarn prepared by compounding silica or nanosilica.
- the film 20 made in the shape of the midsole as shown in FIG. 4 is placed in the lower mold of the conventional compression molding mold for producing a midsole, and a low specific weight of the PU preform (10a) is put thereon to be implemented in the present invention by The polyurethane midsole 30 is prepared.
- a low specific gravity (0.1 g / cc) polyurethane foam 10 is formed therein, and includes a bottom surface and an outer circumferential surface or an upper surface of the polyurethane foam 10. The entire surface is wrapped with a film (20). At this time, the film 20 can be replaced with a fabric made using a TPU yarn as seen above.
- the polyurethane foam 10 is made of 3D cutting (PU preform: Free Foam, 10a) made by 3D cutting (PU) foam block (foam block) processed in a block mold (block mold) in a desired form It is made by compression molding.
- the polyurethane midsole 30 of the present invention can realize the lightweight of the shoes as a low specific gravity of the EVA level with elasticity and resilience, as well as wrap the fabric made using a film or TPU yarn on the outside
- film decoration is possible and various patterns can be formed in the midsole.
- the foam to enter the inside of the polyurethane midsole according to the present invention is not necessarily PU foam, EVA foam or polyolefin foam (Polyolefin foam) is also possible. In this case, however, physical properties may be degraded.
- FIG. 6 is a method for manufacturing a polyurethane midsole for shoes according to another preferred embodiment of the present invention, specifically, a low specific gravity polyurethane foam inside and wrapped with a fabric made using a thin film or TPU yarn on the outside (wrapping) and compression molding it is a view showing a method for producing a polyurethane midsole.
- the method of manufacturing a polyurethane midsole according to the present invention may include forming a PU foam in a conventional method (S200), and processing the PU foam into a PU preform by 3D cutting.
- Step S204 in addition to manufacturing the film shown in Example 1 described above, or manufacturing a fabric using a TPU yarn (200), the film (or fabric made of TPU yarn) and PU preform
- the vacuum molding step (S206) the wrapped PU preform is put into a conventional compression molding mold and compression molding to produce a polyurethane midsole to be implemented in the present invention (S208, S210).
- Polyol and isocyanate are mixed to prepare a two-component polyurethane, which is then poured into a mold, foamed, and then matured to have a low specific gravity (preferably, a low specific gravity of about 0.1 g / cc). ).
- the PU foam is processed into a desired shape using a conventional 3D cutting machine, preferably in a midsole shape as shown in FIG. 7.
- the semi-finished product is referred to as a PU preform (Free Foam: 70).
- the present invention when manufacturing the polyurethane midsole 300 as shown in Figure 26 and 27, for the purpose of protecting the outer surface of the midsole 300 to produce a film (80,90) or fabric and the polyurethane The entire bottom or circumferential surface or upper surface of the midsole 300 is wrapped.
- the film (80,90) or the fabric is to maintain the elasticity and cushioning of the polyurethane foam while maintaining the weight of the shoe as seen above when manufacturing the polyurethane midsole (300).
- Such films 80 and 90 are made of polyurethane or a resin that is alloyed with a polymer compatible with the polyurethane.
- the polyurethane resin is engineered to ABS, POM, SBS, SEBS, etc. It is made of plastic, synthetic rubber such as SBS, SEBS, NBR and BR and alloyed resin.
- Such a composition reduces the elasticity of the films 80 and 90 so that the films 80 and 90 are in close contact with the PU preform 70 as shown in FIGS. .
- the films 80 and 90 may be manufactured by using a reinforcing agent in addition to the resin alloy.
- a reinforcing agent for example, silica or an inorganic material (for example, inorganic materials such as calcium carbonate and talc) may be used. This reinforcement prevents the film 80,90 from flowing down easily, even at high temperatures and pressures, and collapse or melt away (i.e., the film does not come out of contact with the PU preform).
- the PU preform 70 may be wrapped with a fabric made using TPU yarns in addition to the films 80 and 90 manufactured using a resin alloy, silica, or an inorganic material. Wrapping using a fabric made of such TPU yarns prevents air from escaping between the spaces (or holes) formed in the fabric itself during press molding, so that bubbles do not occur between the PU preform 70 and the wrapped fabric. It is also possible to wrap various patterns.
- the TPU yarn may use the patented technology of the present inventors as described above, or may use a general TPU yarn.
- the vacuum forming wrapping step S206 is a step of wrapping the film or fabric made in the film or fabric manufacturing step S22 on the PU preform 70 made in the above-described PU preform manufacturing step S204.
- Lapping method proposed in the present invention is 1) a method of lapping the film only on the bottom surface and the rim surface of the PU preform, 2) a method of wrapping with a fabric made of TPU yarn only on the bottom and rim surface of the PU preform, 3) PU preform Wrapping the entire surface of the film with the film (ie, wrapping the entire surface over the top surface, including the bottom and edge), 4) wrap the entire surface of the PU preform with a fabric made of TPU yarn.
- the vacuum molding machine 50 when wrapping the film on the entire surface of the PU preform 70, that is, when wrapping the first film 80 and the second film 90 on the entire surface of the PU preform 70, respectively,
- the vacuum molding machine 50 is used, and the technical configuration of the vacuum molding machine 50 is as shown in FIG. Referring to FIG. 8, the vacuum molding machine 50 is generally provided with a wooden mold 52 and a vacuum suction duct 56 while maintaining a constant interval to simultaneously wrap a pair of PU preforms 70.
- a fixing frame 54 for fixing the first and second films 80 and 90 elastically and flatly above the die 52 is provided.
- a vacuum suction duct 56 is connected to the bottom of the die 52, and the vacuum suction duct 56 is connected to a general vacuum device (not shown).
- the PU preform 70 is placed on the wooden mold 52 of the vacuum molding machine 50, and the first film 80 is fixed to the fixing frame 54.
- the first film 80 is preferably fixed to the fixing frame 54 while having a tension.
- the wooden mold 52 on which the PU preform 70 is placed is lifted up to be in contact with the first film 80, and the PU preform 70 pushes the first film 80 upward. As it rises, the first film 80 is convexly expanded.
- the PU preform 70 sags downward with the first film 80 adhered thereto. It becomes. Subsequently, after separating the PU preform 70 from the fixing frame 54 and removing the remaining first film 80 that is not adhered to the PU preform 70 (finishing process), the PU as shown in FIGS. 15 and 16. The first film 80 is adhered only to the upper surface and the edge surface of the preform 70.
- the PU preform 70 is placed on the wooden mold 52 of the vacuum molding machine 50 as shown in FIG. 17.
- the upper surface of the PU preform 70 that is, the portion to which the first film 80 is attached, faces downward.
- the PU preform 70 is placed on the die 52.
- the fixing frame 54 is fixed to the second film 90 flat to have a tension.
- the wooden mold 52 on which the PU preform 70 is placed is lifted up to be in contact with the second film 90, and the PU preform 70 pushes the second film 90 upward. Climb up to allow the second film 90 to expand.
- the second film 90 forms a bottom surface and an edge surface of the PU preform 70. Accordingly.
- the PU preform 70 sags downward with the second film 90 bonded thereto. It becomes. Subsequently, after separating the PU preform 70 from the fixing frame 54 and removing the remaining second film 90 which is not adhered to the PU preform 70 (finishing treatment), the PU preform 70 is shown in FIG. 23.
- the second film 90 is bonded to the bottom surface and the edge surface of the). That is, as shown in FIG. 24, the first film 80 is adhered to the upper surface and the edge of the PU preform 70, and the second film 90 is adhered to the bottom and the edge of the PU preform 70.
- the first and second films 80 and 90 are wrapped on the entire surface of the PU preform 70.
- the edge surfaces of the PU preform 70 may be overlapped and wrapped with the first and second films 80 and 90, and the first and second films 80 and 90 do not overlap with each other to form a boundary surface and the PU preform 70. It can be wrapped on the edge surface of the).
- the PU preform 70 having the first and second films 80 and 90 wrapped thereon is placed on the lower mold 64 of the compression molding mold 60 for manufacturing a midsole. ) And then compression molding it to produce a polyurethane midsole 300 to be implemented in the present invention.
- the polyurethane midsole 300 of the present invention manufactured by the above-described method has a low specific gravity (0.1 g / g) as shown in FIGS. 26 and 27.
- cc) of PU preform (70: polyurethane foam) the entire surface including the bottom surface, the circumferential surface, and the upper surface of the PU preform 70 is wrapped with the first and second films (80, 90) have.
- the first and second films 80 and 90 may be wrapped only on the bottom surface and the edge surface of the PU preform 70 (polyurethane foam).
- the polyurethane midsole 300 illustrated in FIG. 26 has a pattern formed along a circumferential surface because a pattern is formed on the lower mold 64 of the compression molding mold 60.
- polyurethane midsole of the present invention prepared by the method of Examples 1 and 2 as described above can be seen that the physical properties are superior to the conventional EVA midsole and polyurethane midsole is shown in Table 2 specifically. .
- TYPE Wrapper Midsole (PU base) of the present invention Conventional EVA Midsole Conventional PU Midsole Product Compression processing
- EVA Injection processing EVA Ether Type Hardness (Asker C) 42-47 50-55 51-55 38-42
- Tensile (kgf / cm2) Min 15 Min 20 Min 20 Min 10 Elongation (%) Min 200 Min 250 Min 250 Min 175 Split Tear (kg / cm) Min 2.0 Min 2.5 Min 2.5 Min 0.8 Tear (kg / cm) Min 10 Min 10 Min 5 Shrinkage (%) Max 1.0 Max 2.0 Max 2.0 Max 1.0 Specific Gravity (g / cc) 0.20-0.23 0.22-0.25 0.20-0.23 0.34-0.38 Compression set (%) Max 20 Max 80 Max 60 Max 20 Ball rebound Min 55 Min 50 Min 50 Min 55
- the polyurethane midsole of the present invention has a specific gravity similar to that of the conventional EVA midsole, but shows excellent compression set results compared to the high compression set, which is a weak point of the EVA midsole. You can see that it has only advantages.
- the polyurethane midsole 300 of the present invention can realize the weight of the shoe as a low specific gravity of the EVA level with elasticity and resilience, because the fabric made of a film or TPU yarn is wrapped (wrapping) on the outside Decoration is possible and various patterns can be formed on the midsole.
- an EVA foam or a polyolefin foam may be used even if the foam is not necessarily a PU foam. In this case, however, physical properties may be degraded.
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Abstract
본 발명은 종래의 일체형 폴리우레탄 폼 미드솔 대신에 내부에는 저비중(바람직하게는, 0.1g/cc 정도의 저비중)의 폴리우레탄 폼을 구성하고, 외부는 얇은 필름 또는 원단, 바람직하게는 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이(alloy)한 수지로 제조된 필름 또는 TPU 원사로 만들어진 원단으로 래핑(wrapping)한 다음, 이를 발포 성형하여 만들어진 신발용 미드솔 및 상기 미드솔을 제조하는 방법을 제시한다.
Description
본 발명은 신발용 폴리우레탄 미드솔 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리우레탄 폼의 비중을 EVA 폼과 동등 또는 그 이하의 비중으로 떨어뜨려 경량화를 구현함은 물론 기존의 폴리우레탄 폼이 가지고 있는 탄성력과 쿠션감을 그대로 유지할 수 있도록 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔 및 그 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 신발은 크게 밑창과, 밑창의 상부에 결합되는 갑피로 구성된다. 또한 밑창은 신발의 바닥창을 이루는 아웃솔(outsole)과 신발의 중창을 이루는 미드솔(midsole)로 구성된다. 아웃솔은 내마모성과 미끄럼 방지를 위한 기능을 충족시킬 수 있도록 고무 재질로 성형되며, 미드솔은 전체 신발의 무게를 줄여 가벼우면서도 충격이 가해질 때 충격을 흡수하고 복원력을 가지도록 발포 팽창시킨 합성수지제를 주로 이용하고 있다.
이와 같은 신발용 미드솔을 제조함에 있어서, 이전에는 우수한 탄성과 쿠션감을 바탕으로 한 폴리우레탄 폼(Polyurethane Foam)을 주로 사용하였으나, 최근에서는 경량화를 최우선으로 하는 트랜드(trend)에 맞추어 EVA 폼(Etylene Vinyl Acetate Foam)으로 대체가 되어버린 실정이다. 상기 EVA 폼은 미드솔의 제조 공정상 최종 제품의 비중이 낮기 때문에 폴리우레탄 폼이 나타내지 못하는 경량화를 구현함으로써 신발 업계에서는 거의 대부분이 신발용 미드솔의 원재료로 사용되고 있다.
한편, EVA 폼으로 신발용 미드솔을 제조하는 방법으로는 EVA와 기타 첨가제들을 배합한 후 통상의 사출기로 직접 사출하는 방법(Injection Phylon)과, EVA와 기타 첨가제를 배합한 후 반제(Free Foam)를 만들고 이를 압축 성형하여 만드는 방법(Compression Molding)이 있다. 하지만, EVA 폼의 경우 저비중(<0.20g/cc)으로서 제품의 경량화를 구현할 수 있지만 탄성이나 기타 물성(구체적으로는, 쿠션감, 복원력 등)이 폴리우레탄 폼에 비해 떨어지는 단점이 있다.
또한, 폴리우레탄 폼으로 신발용 미드솔을 제조하는 방법으로는 2액형 폴리우레탄 원액을 통상의 발포기에 투입한 후 이를 몰드(mold)에 혼합ㆍ주입하여 발포 성형하는 방법이 있다. 그러나 폴리우레탄 폼은 탄성 및 복원력이 뛰어난 장점이 있지만, 비중(>0.3g/cc)이 높기 때문에 비중을 낮추기 위해 발포를 많이 시키면 스킨 표면이 좋지 않아 물성 및 외관이 나빠지는 단점이 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 공개특허공보 공개번호 제10-2016-0114274호(발명의 명칭: 미드솔 성형장치 및 그 성형장치에 의하여 제작된 미드솔. 공개일자: 2016년 10월 05일)
(특허문헌 2) 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0115195호(발명의 명칭: 합성수지발포비즈를 원료로 하여 제조된 미드솔. 공개일자: 2011년 10월 21일)
(특허문헌 3) 공개특허공보 공개번호 제10-2013-0096660호(발명의 명칭: 신발의 미드솔 제조 방법 및 이를 이용한 신발의 미드솔. 공개일자: 2013년 08월 30일)
(특허문헌 4) 공개특허공보 공개번호 제10-2016-0061463호(발명의 명칭: 충격흡수 및 반발탄성 기능을 가지는 미드솔 및 이의 제조방법. 공개일자: 2016년 06월 01일)
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폴리우레탄 폼으로 미드솔을 제조할 때 탄성과 쿠션감을 유지하면서도 신발의 경량화를 구현할 수 있도록 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔은 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성되며, 상기 미드솔의 바닥면과 둘레면 또는 선택적으로 미드솔의 상면에는 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머로 얼로이한 수지로 만들어진 필름이 래핑(wrapping)되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔은 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성되며, 상기 미드솔의 바닥면과 둘레면 또는 선택적으로 미드솔의 상면에는 실리카 또는 무기물을 컴파운드하여 만들어진 필름이 래핑되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔은 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성되며, 상기 미드솔의 바닥면과 둘레면 또는 선택적으로 미드솔의 상면에는 TPU 원사로 만들어진 원단이 래핑되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법은 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이한 수지 혹은 실리카 또는 무기물로 만들어진 필름을 진공 성형을 통해 미드솔 형태로 만든 후, 이를 미드솔 제조용 몰드에 넣고, 그 위에 블록 몰드 PU 폼을 3D 커팅 성형한 반제품 형태의 PU 프리폼(Free Foam)을 올려놓은 후, 이를 압축 성형하여 미드솔을 제조하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법은 TPU 원사로 직조된 원단을 진공 성형을 통해 미드솔 형태로 만든 후, 이를 미드솔 제조용 몰드에 넣고, 그 위에 블록 몰드 PU 폼을 3D 커팅 성형한 반제품 형태의 PU 프리폼(Free Foam)을 올려놓은 후, 이를 압축 성형하여 미드솔을 제조하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미솔을 제조하는 방법은 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이한 수지 또는 실리카 또는 무기물을 컴파운드하여 만든 필름 혹은 TPU 원사로 만들어진 원단을 준비하는 단계와, 저비중의 폴리우레탄으로 제조된 PU 폼을 3D 커팅 성형하여 미드솔 형상의 반제품인 PU 프리폼을 제조하는 단계와, 상기 필름 또는 원단을 진공성형법으로 상기 PU 프리폼의 외부에 래핑하는 단계와, 상기 래핑된 PU 프리폼을 압축성형몰드에 넣고, 이를 압축 성형하여 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조할 때, 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성하고 외부는 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이한 수지로 만들어진 필름으로 래핑하는 방법으로 성형함으로써 신발의 경량화를 구현함은 물론 폴리우레탄 폼이 가지고 있는 탄성과 쿠션감을 그대로 유지할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명은 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조할 때, 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성하고 외부는 실리카 또는 무기물을 컴파운드하여 만들어진 필름으로 래핑하는 방법으로 성형함으로써 위에서 제시한 효과를 구현함은 물론 성형시에 높은 온도와 압력에서도 필름이 무너지거나 녹아 없어지는 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조할 때, 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성하고 외부는 TPU 원사로 만들어진 원단으로 래핑하는 방법으로 성형함으로써 위에서 제시한 효과를 구현함은 물론 성형시 공기가 빠져나와 버블(bubble)이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 TPU 원사로 원단을 만들 때 다양한 모양으로 직조하게 되면 다양한 패턴의 래핑이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔의 제조방법을 순차적으로 보여주고 있는 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 PU 프리폼(Free Foam)을 제조하기까지의 과정을 구체적으로 보여주고 있는 도면.
도 3은 도 1에서 도시하고 있는 필름 또는 원단을 진공 성형법으로 미드솔 형태로 가공하는 방법 및 이를 이용하여 PU 프리폼과 압축 성형하여 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법을 구체적으로 보여주고 있는 도면,
도 4는 도 3에서 도시하고 있는 진공 성형방법으로 만들어진 미드솔 형태의 필름을 보여주고 있는 도면.
도 5는 도 1에서 도시하고 있는 방법으로 제조된 신발용 폴리우레탄 미드솔의 단면을 보여주고 있는 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔의 제조방법을 순차적으로 보여주고 있는 도면.
도 7은 도 6에서 도시하고 있는 PU 프리폼 제조단계(S204)에서 만들어진 PU 프리폼(70)의 형상을 보여주고 있는 도면.
도 8은 도 6에서 도시하고 있는 진공성형 래핑단계(S206)를 진행할 때 사용되는 진공성형기(50)의 구성을 개략적으로 보여주고 있는 도면.
도 9 내지 도 14는 도 6에서 도시하고 있는 진공성형 래핑단계(S206)에서 PU 프리롬(70)의 상면과 테두리면을 따라 필름(또는 TPU 원사로 만들어진 원단)을 래핑하는 과정을 순차적으로 보여주고 있는 각 도면.
도 15 및 도 16은 도 9 내지 도 14에서 도시하고 있는 진공성형 래핑단계(S206)에 따라 PU 프리폼(70)의 상면과 테두리면을 따라 필름(80)이 래핑된 상태를 보여주고 있는 각 도면.
도 17 내지 도 22는 도 6에서 도시하고 있는 진공성형 래핑단계(S206)에서 PU 프리롬(70)의 바닥면과 테두리면을 따라 필름(또는 TPU 원사로 만들어진 원단)을 래핑하는 과정을 순차적으로 보여주고 있는 각 도면.
도 23 및 도 24는 도 17 내지 도 22에서 도시하고 있는 진공성형 래핑단계(S206)에 따라 PU 프리폼(70)의 전체면에 필름(80,90)이 래핑된 상태를 보여주고 있는 도면.
도 25는 도 6에서 도시하고 있는 압축 성형단계(S208) 및 PU 미드솔 제조단계(S210)를 보여주고 있는 도면.
도 26 및 도 27은 도 6에서 도시하고 있는 방법으로 제조된 신발용 폴리우레탄 미드솔의 형상을 보여주고 있는 각 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10: 폴리우레탄 폼 10a, 70: PU 프리폼
20: 필름 30, 300: 폴리우레탄 미드솔
50: 진공성형기 60: 압축성형몰드
80: 제1 필름 90: 제2 필름
본 발명은 내부에는 저비중(바람직하게는, 0.1g/cc 정도의 저비중)의 폴리우레탄 폼을 구성하고, 외부는 얇은 필름 또는 원단, 바람직하게는 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이(alloy)한 수지로 제조된 필름 또는 TPU 원사로 만들어진 원단으로 래핑(wrapping)한 다음, 이를 발포 성형하여 만들어진 신발용 미드솔 및 상기 미드솔을 제조하는 방법에 관한 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.
본 발명에서는 폴리우레탄 폼으로 신발용 미드솔(Midsole)을 제조할 때, 폴리우레탄 폼을 EVA 폼과 동등한 비중 또는 그 이하의 비중으로 떨어뜨려 제품의 경량화 목표를 달성함은 물론 기존의 폴리우레탄 폼이 가지고 있던 우수한 탄성과 쿠션감을 그대로 유지할 수 있도록 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔 및 그 제조방법을 구현하고자 한다.
구체적으로는, 본 발명은 종래의 일체형 폴리우레탄 폼 미드솔 대신에 내부에는 저비중(바람직하게는, 0.1g/cc 정도의 저비중)의 폴리우레탄 폼을 구성하고, 외부는 얇은 필름, 바람직하게는 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이(alloy)한 수지로 제조된 필름으로 래핑(wrapping)한 다음, 이를 발포 성형하여 만들어진 신발용 미드솔 및 상기 미드솔을 제조하는 방법을 기술구성으로 제시하고 있다.
또한, 본 발명은 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조할 때, 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성하고 외부는 위에서 제시한 수지 이외에 실리카 또는 무기물 등을 컴파운드(compound)하여 제조된 필름으로 래핑한 다음, 이를 발포 성형하여 미드솔을 제조함으로써 프레스 성형시에 높은 온도와 압력에서도 쉽게 필름이 흘러내리거나 녹아 없어지는 현상을 방지할 수 있는 기술구성을 제시한다.
또한, 본 발명은 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조할 때, 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성하고 외부는 TPU 원사(바람직하게는, 본 발명자가 특허출원한 TPU 원사)로 만들어진 원단으로 래핑한 다음, 이를 발포 성형하여 미드솔을 제조함으로써 프레스 성형 과정에서 에어 버블(air bubble)이 발생하는 것을 방지할 수 있고 다양한 패턴의 래핑(wrapping)이 가능한 기술구성을 제시한다.
아래의 각 실시 예에서는 본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법을 구체적으로 설명하고자 한다.
{실시 예 1}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법, 구체적으로는 내부에는 저비중의 폴리우레탄 폼을, 외부에는 얇은 필름 또는 TPU 원사를 사용하여 만들어진 원사로 래핑(wrapping)하고 이를 압축 성형하여 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법을 보여주고 있는 도면이다.
본 발명에 따른 폴리우레탄 미드솔의 제조방법은 폴리올과 이소시아네이트를 혼합하는 단계(S100), 이를 믹싱하고 금형에 투입하여 PU 폼으로 성형하는 단계(S102), PU 폼을 숙성하는 단계(S104), 숙성된 PU 폼(Block Molding Foam)을 3D 커팅(cutting)하여 PU 반제(이하 "PU 프리폼(Free Foam)"이라 함)으로 가공하는 단계(S106)로 이루어지며, 여기에 더하여 필름을 진공성형기로 성형하여 미드솔 형상으로 필름을 만드는 단계(S108)를 포함하며, 상기 필름과 PU 프리폼을 압축성형몰드에 순차적으로 투입한 후 이를 압축 성형시켜 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 단계(S110), S112)로 이루어진다.
하기에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명에서 구현하고자 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔의 제조방법에 있어서, 폴리우레탄 폼 반제(Block Molding)를, 바람직하게는 PU 프리폼(Free Foam)을 제조하는 공정을 순차적으로 보여주고 있는 도면이며, 도 3은 통상적인 진공 성형법으로 필름을 가공하여 미드솔 형상으로 제조하고 이를 PU 프리폼과 함께 통상의 압축성형몰드를 사용하여 압축 성형하는 과정을 보여주고 있는 도면이다.
상기 도 2를 참조하면, 본 발명에서는 통상적인 방법과 배합비로 폴리올과 이소시아네이트를 혼합시킨 다음(S100), 이를 10~15초 동안 믹싱하여 2액형 폴리우레탄을 제조한 후, 상기 2액형 폴리우레탄 원액을 몰드에 투입한 다음, 이를 발포 성형하여 PU 폼으로 제조한다(S102). 이때, 발포 성형된 PU 폼은 비중이 0.1g/cc로서 저비중에 속한다.
이후, 상기 몰드에서 30~45분 후에 PU 폼을 탈형한 다음, 이를 24시간 동안 숙성시킨다(S104). 이어서 상기 숙성된 PU 폼(Block Molding Foam)을 통상의 3D 커팅기를 사용하여 원하는 형태의 반제(Free Foam), 바람직하게는 미드솔 형상으로 반제품을 만든다(S106). 이때, 상기 3D 커팅기에 의해 만들어진 반제품을 본 발명에서는 PU 프리폼(Free Foam, 10a)이라 한다.
다음, 본 발명에서는 도 3에서 도시한 바와 같이 필름을 진공성형기를 사용하여 미드솔 형상으로 성형하게 되는데, 구체적으로는 폴리우레탄 미드솔의 바깥면을 보호할 목적으로 폴리우레탄 소재의 필름을 진공 성형법으로 도 4와 같은 미드솔 모양으로 성형(이하 '필름(20)'이라 함)한다. 이때, 상기 필름(20)은 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이(Alloy)된 수지로 제조된 필름이다. 또한 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머로 얼로이(alloy)한 수지는 폴리우레탄 수지에 ABS, POM, SBS, SEBS 등의 엔지니어 플라스틱과 SBS, SEBS, NBR, BR 등의 합성 고무와 얼로이한 것을 말한다. 이때 상기 수지 얼로이는 필름(20)의 탄성을 줄여서 진공 성형시에 도 4와 같이 미드솔 형상으로 각이 잘 잡히게 하는 역할을 한다.
한편, 본 발명에서는 필름(20)을 제조할 때 위에서 제시한 수지 이외에 실리카 또는 무기물을 컴파운드(compound)하여 성형함으로써 프레스 성형시에, 구체적으로는 미드솔 제조용 압출성형몰드를 사용하여 미드솔을 제조시에 높은 온도와 압력에서 쉽게 필름(20)이 PU 프리폼(10a)에서 흘러내려서 무너지거나 녹아 없어지는 현상을 방지한다. 즉, 상기 필름(20)을 제조할 때 보강제로서 실리카, 탄산칼슘, 탈크 등의 무기물을 폴리우레탄과 함께 컴파운드하여 사용함으로써 위와 같은 효과를 발휘하게 된다.
이때, 본 발명에서는 위에서 보았듯이 필름(20)을 제조할 때 수지 얼로이를 사용하거나 또는 보강제를 사용하는데, 폴리우레탄과 수지 얼로이 및 보강제를 함께 컴파운드하여 사용할 수도 있다.
특히, 아래에서는 상기 필름(20)을 제조할 때 보강제로서 실리카를 사용할 때의 테스트 진행 사항을 제시하고 있는데, 이를 구체적으로 설명한다. 한편, 아래에서 제시할 실리카 함량별 시험 및 테스트 결과는 실시 예 2에서 기술하고 있는 제1,2 필름(80,90)에도 동일하게 적용할 수 있기 때문에 하기의 실시 예 2에서는 이를 생략하기로 한다.
1. 보강제로서 실리카를 사용할 때의 테스트(Test) 진행 사항
가. 실리카 함량별 시험
▶ 실리카 마스트배치(Masterbatch: 30% 농축 함량) 함량 결정 시험
▶ 0phr, 3phr, 5phr, 10phr, 20phr 컴파운드(compound) 진행 아래 평가 항목 시험
▶ 미드솔 프레스(press) 후 스킨 변화 여부 및 접착 상태 확인
▶ 베이스 TPU 필름(base TPU film) : WP-TPU(TPU/ABS Ally)
나. 테스트(Test) 결과
TestGrade | MFI(200℃, 2.16kg) | Tfb | Melt Viscosity | 나노실리카Masterbatch함량 | PU Foam과 압축 성형 후스킨 상태 | |
(g/10min) | (℃) | (Pa.s) | ||||
180℃ | 185℃ | |||||
WP-TPU-1 | 15.82 | 162.3 | 34580 | 10010 | 0phr | 스킨이 녹아 흘러 무너짐.스킨 표면이 끓는 현상 발생. |
WP-TPU-2 | 13.22 | 164.4 | 36860 | 11440 | 3phr | 스킨이 녹아 흘러 무너짐 |
WP-TPU-3 | 10.45 | 166.8 | 41950 | 12530 | 5phr | 스킨이 무너지지 않고 양호 |
WP-TPU-4 | 7.35 | 168.2 | 43380 | 14230 | 10phr | 스킨이 무너지지 않고 양호 |
WP-TPU-5 | 4.23 | 175.4 | 56570 | 17930 | 20phr | 스킨이 무너지지 않고 양호.접착이 잘 되지 않음. |
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실리카 마스터배치(30% 농축 함량)의 적정 투입 함량은 5phr~10phr가 바람직하며, 20phr를 투입시에는 제품 Tfb가 높아 몰딩 프레스시 스킨이 잘 녹지 않아 접착이 잘되지 않았다.
또 한편으로, 본 발명에서는 수지 얼로이 및 실리카 또는 무기물을 투입하여 제조된 필름(20) 이외에 TPU 원사를 사용하여 만들어진 원단으로 PU 프리폼(10a)을 래핑(wrapping)하여 본 발명의 폴리우레탄 미드솔(30)을 제조할 수 있다. 이와 같이 TPU 원사로 만들어진 원단을 사용하게 되면 프레스 성형시에 원단 자체에 형성된 공간(구멍) 사이로 공기가 빠져나와서 PU 프리폼(10a)과 원단 사이에 버블(bubble)이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 상기 TPU 원사로 원단을 만들 때 다양한 모양으로 직조할 수 있는데 이는 PU 프리폼(10a)에 원단을 래핑시 다양한 패턴을 형성할 수 있는 이점이 있다,
이때, 본 발명에서 사용되는 TPU 원사는 본 발명자가 특허출원한 기술을 적용하는 것이 바람직하지만, 일반적인 TPU 원사를 사용하여 만들어진 원단도 사용할 수 있다. 부가적으로 본 발명자가 특허출원한 TPU 원사는 등록번호 제10-1341055호, 등록번호 제10-1341054호, 등록번호 제10-1318135호, 등록번호 제10-1530149호, 등록번호 제10-1561890호에 개시된 기술구성으로 제조된 TPU 원사이며, 특히 실리카 또는 나노실리카를 컴파운드하여 제조된 TPU 원사를 사용하는 것이 바람직하다.
이후, 도 4와 같이 미드솔 모양으로 만들어진 필름(20)을 통상적인 미드솔 제조용 압축성형몰드의 하부금형에 놓고, 그 위에 저비중의 PU 프리폼(10a)을 투입하여 압축 성형함으로써 본 발명에서 구현하고자 하는 폴리우레탄 미드솔(30)을 제조한다.
구체적으로는, 도 5에서 도시한 바와 같이 내부에는 저비중(0.1g/cc)의 폴리우레탄 폼(10)을 구성하고, 상기 폴리우레탄 폼(10)의 바닥면과 외부 둘레면 또는 상면을 포함하여 전체면에는 필름(20)으로 감싸여져 있다. 이때, 상기 필름(20)은 위에서 보았듯이 TPU 원사를 사용하여 만들어진 원단으로 대체할 수 있다. 또한, 상기 폴리우레탄 폼(10)은 블록 몰드(block mold) 방식으로 가공한 PU 폼 블록(foam block)을 원하는 형태로 3D 커팅(cutting)하여 만든 반제(PU 프리폼: Free Foam, 10a)을 사용하여 이를 압축 성형하여 만든 것이다.
이와 같은 기술구성에 따라서, 본 발명의 폴리우레탄 미드솔(30)은 탄성 및 복원력이 있는 EVA 수준의 저비중으로서 신발의 경량화를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 외부에 필름 또는 TPU 원사를 사용하여 만들어진 원단이 래핑되어 있어 필름 데코레이션(film decoration)이 가능할 뿐만 아니라 미드솔에 다양한 패턴을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 폴리우레탄 미드솔의 내부에 들어가는 폼의 경우 반드시 PU 폼이 아니더라도 EVA 폼 또는 폴리올레핀 폼(Polyolefin foam)도 가능하다. 하지만 이 경우에는 물성이 떨어질 수 있다.
{실시 예 2}
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법, 구체적으로는 내부에는 저비중의 폴리우레탄 폼을 구성하고 외부에는 얇은 필름 또는 TPU 원사를 사용하여 만들어진 원단으로 래핑(wrapping)하고 이를 압축 성형하여 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법을 보여주고 있는 도면이다.
상기 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 폴리우레탄 미드솔의 제조방법은 통상적인 방법으로 PU 폼을 성형하는 단계(S200), PU 폼을 3D 커팅(cutting)하여 PU 프리폼(Free Foam)으로 가공하는 단계(S204), 여기에 더하여 전술한 실시 예 1에서 제시한 필름을 제조하거나 TPU 원사를 사용하여 원단을 제조하는 단계(200)를 포함하며, 상기 필름(또는 TPU 원사로 만들어진 원단)과 PU 프리폼을 진공성형 래핑하는 단계(S206), 래핑된 PU 프리폼을 통상의 압축성형몰드에 투입하여 압축 성형하여 본 발명에서 구현하고자 하는 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 단계(S208,S210)로 이루어진다.
아래에서는 도 6에서 제시한 폴리우레탄 미드솔의 제조방법을 각 단계별(S200~S210)로 제시할 것이며, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 도 7 내지 도 27을 참조하여 구체적으로 설명하고자 한다.
1. PU 폼 성형 단계(S200)
폴리올과 이소시아네이트를 혼합하여 2액형 폴리우레탄으로 제조한 다음, 이를 몰드에 투입하고 발포 성형한 후, 숙성시켜 저비중(바람직하게는, 0.1g/cc 정도의 저비중)의 PU 폼(Block Molding Foam)을 제조한다.
2. PU 프리폼 제조 단계(S204)
상기 PU 폼을 통상의 3D 커팅기를 사용하여 원하는 형태로, 바람직하게는 도 7과 같은 미드솔 형상으로 반제품을 가공하는데, 본 발명에서는 상기 반제품을 PU 프리폼(Free Foam: 70)으로 명명한다.
3. 필름 또는 원단 제조 단계(S202)
한편, 본 발명에서는 도 26 및 도 27과 같은 폴리우레탄 미드솔(300)을 제조할 때, 미드솔(300)의 바깥면을 보호할 목적으로 필름(80,90)이나 원단을 제조하고 이를 상기 폴리우레탄 미드솔(300)의 바닥면이나 둘레면 또는 상면 전체를 래핑하게 된다. 상기 필름(80,90)이나 원단은 폴리우레탄 미드솔(300)을 제조할 때 위에서 보았듯이 신발의 경량화를 구현하면서도 폴리우레탄 폼이 가지고 있는 탄성과 쿠션감을 그대로 유지할 수 있도록 하기 위함이다.
이와 같은 필름(80,90)은 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이(alloy)된 수지로 제조된 것으로, 바람직하게는 폴리우레탄 수지에 ABS, POM, SBS, SEBS 등의 엔지니어 플리스틱과 SBS, SEBS, NBR, BR 등의 합성고무와 얼로이한 수지로 제조된다. 이러한 조성물은 필름(80,90)의 탄성을 줄여서 진공 성형시에 도 15 및 도 23과 같이 필름(80,90)이 PU 프리폼(70)에 밀착이 잘 되도록 하여 미드솔 형상으로 각이 잘 잡히게 한다.
또한, 상기 필름(80,90)은 수지 얼로이 이외에 보강제를 사용하여 제조할 수 있는데, 구체적으로는 실리카 또는 무기물(예를 들어, 탄산칼슘, 탈크 등의 무기물)을 컴파운드하여 사용한다. 이러한 보강제는 프레스 성형시에 높은 온도와 압력에서도 쉽게 필름(80,90)이 흘러내려서 무너지거나 녹아 없어지는 현상(즉, PU 프리폼에서 필름이 접촉되지 않고 떨어져 나가는 현상)을 방지한다.
그리고, 본 발명에서는 수지 얼로이 및 실리카 또는 무기물을 사용하여 제조된 필름(80,90) 이외에 TPU 원사를 사용하여 만들어진 원단으로 PU 프리폼(70)을 래핑(wrapping)할 수 있다. 이러한 TPU 원사로 만들어진 원단을 사용하여 래핑하게 되면 프레스 성형시에 공기가 원단 자체에 형성된 공간(또는 구멍) 사이로 빠져나와서 PU 프리폼(70)과 래핑된 원단 사이에 버블(bubble)이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 다양한 패턴의 래핑이 가능하다. 이때 상기 TPU 원사는 상기에서 제시한 바와 같이 본 발명자가 특허출원한 기술을 사용하거나 또는 일반적인 TPU 원사를 사용할 수 있다.
4. 진공성형 래핑 단계(S206)
진공성형 래핑 단계(S206)는 전술한 PU 프리폼 제조단계(S204)에서 만들어진 PU 프리폼(70)에 필름 또는 원단 제조단계(S22)에서 만들어진 필름이나 원단을 래핑(wrapping)하는 단계이다.
본 발명에서 제시하는 래핑 방법은 1) PU 프리폼의 바닥면과 테두리면에만 필름으로 래핑하는 방법, 2) PU 프리폼의 바닥면과 테두리면에만 TPU 원사로 만들어진 원단으로 래핑하는 방법, 3) PU 프리폼의 전체면에 필름으로 래핑하는 방법(즉, 바닥면과 테두리면을 비롯하여 상면에 걸쳐 전체적으로 래핑하는 방법), 4) PU 프리폼의 전체면에 TPU 원사로 만들어진 원단으로 래핑하는 방법이 있다.
이러한 방법들은 래핑 작업순서 및 래핑 소재에 차이만 있을 뿐 전체적인 래핑 방법은 동일하다. 따라서 하기에서는 상기의 래핑 방법 중에서 세 번째 방법, 즉 PU 프리폼의 전체면에 필름으로 래핑하는 방법을 구체적으로 설명한다. 하지만 본 발명이 상기의 세 번째 래핑 방법에 한정되는 것이 아니라 나머지 래핑 방법에도 본 발명의 기술사상이 동일하게 적용된다.
한편, 본 발명에서는 PU 프리폼(70)의 전체면에 필름을 래핑할 때, 즉 제1 필름(80)과 제2 필름(90)을 PU 프리폼(70)의 전체면에 각각 래핑할 때 통상적인 진공성형기(50)를 사용하는데, 상기 진공성형기(50)의 기술구성은 도 8과 같다. 상기 도 8을 참조하면, 진공성형기(50)는 통상 한쌍의 PU 프리폼(70)을 동시에 래핑하기 위해 일정한 간격을 유지하면서 목형(52)과 진공흡입덕트(56)가 각각 설치되어 있다. 그리고 상기 목형(52)의 위쪽에는 제1,2 필름(80,90)을 탄력적으로 평평하게 고정하기 위한 고정틀(54)이 마련되어 있다. 이때 상기 목형(52)의 아래쪽에는 진공흡입덕트(56)가 연결되며, 상기 진공흡입덕트(56)는 도시하지 않은 일반적인 진공장치와 연결되어 있다.
아래에서는 상기와 같이 구성된 진공성형기(50)를 사용하여 본 발명에서 구현하고자 하는 진공성형 래핑단계(S206)를 도 9 내지 도 24를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 9를 참조하면, 진공성형기(50)의 목형(52) 위에 PU 프리폼(70)을 올려놓고, 고정틀(54)에는 제1 필름(80)을 고정시킨다. 이때, 상기 제1 필름(80)은 텐션을 가지면서 평평하게 고정틀(54)에 고정시키는 것이 바람직하다.
다음, 도 10 및 도 11과 같이 PU 프리폼(70)이 놓여진 목형(52)을 위로 상승시켜 제1 필름(80)과 접촉시키는데, 상기 PU 프리폼(70)이 제1 필름(80)을 위로 밀고 올라가기 때문에 상기 제1 필름(80)은 볼록하게 팽창되어진다.
이후, 도 12 및 도 13과 같이 목형(52)의 아래에 설치된 진공흡입덕트(56)를 통해 공기를 흡입하게 되면, 제1 필름(80)은 PU 프리폼(70)의 상면과 테두리면을 따라 완전히 밀착된다.
다음, 도 14와 같이 진공흡입덕트(56)로부터 공기 흡입을 중지시키고, 목형(52)을 아래로 하강시키게 되면, PU 프리폼(70)은 제1 필름(80)이 접착된 상태로 아래로 처지게 된다. 이후, 고정틀(54)로부터 PU 프리폼(70)을 분리시킨 후, 상기 PU 프리폼(70)에 접착되지 않은 나머지 제1 필름(80)을 제거하면(마감 처리하면) 도 15 및 도 16과 같이 PU 프리폼(70)의 상면과 테두리면에만 제1 필름(80)이 접착된다.
이후, 도 17과 같이 진공성형기(50)의 목형(52) 위에 PU 프리폼(70)을 올려놓는데, 상기 PU 프리폼(70)의 상면, 즉 제1 필름(80)이 접착된 부분이 아래쪽을 향하도록 PU 프리폼(70)을 목형(52) 위에 올려놓는다. 그리고 고정틀(54)에는 제2 필름(90)을 텐션을 가지도록 평평하게 고정시킨다.
다음, 도 18 및 도 19와 같이 PU 프리폼(70)이 놓여진 목형(52)을 위로 상승시켜 제2 필름(90)과 접촉시키는데, 상기 PU 프리폼(70)이 제2 필름(90)을 위로 밀고 올라가 상기 제2 필름(90)이 팽창되게 한다.
이후, 도 20 및 도 21과 같이 목형(52)의 아래에 설치된 진공흡입덕트(56)를 통해 공기를 흡입하게 되면, 제2 필름(90)은 PU 프리폼(70)의 바닥면과 테두리면을 따라 완전히 밀착된다.
다음, 도 22와 같이 진공흡입덕트(56)로부터 공기 흡입을 중지시키고, 목형(52)을 아래로 하강시키게 되면, PU 프리폼(70)은 제2 필름(90)이 접착된 상태로 아래로 처지게 된다. 이후, 고정틀(54)로부터 PU 프리폼(70)을 분리시킨 후, 상기 PU 프리폼(70)에 접착되지 않은 나머지 제2 필름(90)을 제거하면(마감 처리하면) 도 23과 같이 PU 프리폼(70)의 바닥면과 테두리면에 제2 필름(90)이 접착된다. 즉, 도 24에서 보는 바와 같이 PU 프리폼(70)의 상면과 테두리면에는 제1 필름(80)이 접착되고, 상기 PU 프리폼(70)의 바닥면과 테두리면에는 제2 필름(90)이 접착되어, 결국 PU 프리폼(70)의 전체면에는 제1,2 필름(80,90)이 래핑(wrapping)되어진다. 이때 상기 PU 프리폼(70)의 테두리면에는 제1,2 필름(80,90)이 겹쳐서 래핑될 수 있고 또한 상기 제1,2 필름(80,90)이 서로 겹치지 않고 경계면을 이루면서 PU 프리폼(70)의 테두리면에 래핑될 수 있다.
5. 압축 성형 단계(S208) 및 PU 미드솔 제조(S210)
도 25에서 도시한 바와 같이, 제1,2 필름(80,90)이 래핑된 PU 프리폼(70)을 통상적인 미드솔 제조용 압축성형몰드(60)의 하부금형(64)에 올려놓고 상부금형(62)을 닫은 다음, 이를 압축 성형함으로써 본 발명에서 구현하고자 하는 폴리우레탄 미드솔(300)을 제조한다.
이와 같이 전술한 방법(구체적으로는, 도 6에 도시한 S200~S210 단계의 방법)으로 제조된 본 발명의 폴리우레탄 미드솔(300)은 도 26 및 도 27과 같이 내부에는 저비중(0.1g/cc)의 PU 프리폼(70: 폴리우레탄 폼)을 구성하고, 상기 PU 프리폼(70)의 바닥면과 둘레면, 그리고 상면을 포함하여 전체면에는 제1,2 필름(80,90)으로 래핑되어 있다. 이때, 상기 제1,2 필름(80,90)은 PU 프리폼(70: 폴리우레탄 폼)의 바닥면과 테두리면에만 래핑될 수 있다. 도 26에서 도시한 폴리우레탄 미드솔(300)은 둘레면을 따라 패턴이 형성되어 있는데, 이는 압축성형몰드(60)의 하부금형(64)에 무늬를 형성하였기 때문이다.
한편, 상기와 같은 실시 예 1 및 실시 예 2의 방법으로 제조된 본 발명의 폴리우레탄 미드솔은 종래의 EVA 미드솔과 폴리우레탄 미드솔에 비해 물성이 뛰어남을 알 수 있는 이는 표 2에서 구체적으로 제시하고 있다.
TYPE | 본 발명의 미드솔(Wrapping Midsole)(PU base) | 종래의 EVA 미드솔 | 종래의 PU 미드솔 | |
Product | 압축가공 EVA | 사출가공 EVA | Ether Type | |
Hardness(Asker C) | 42~47 | 50~55 | 51~55 | 38~42 |
Tensile(kgf/㎠) | Min 15 | Min 20 | Min 20 | Min 10 |
Elongation(%) | Min 200 | Min 250 | Min 250 | Min 175 |
Split Tear(kg/cm) | Min 2.0 | Min 2.5 | Min 2.5 | Min 0.8 |
Tear(kg/cm) | Min 10 | Min 10 | Min 10 | Min 5 |
Shrinkage(%) | Max 1.0 | Max 2.0 | Max 2.0 | Max 1.0 |
Specific Gravity(g/cc) | 0.20~0.23 | 0.22~0.25 | 0.20~0.23 | 0.34~0.38 |
Compression set(%) | Max 20 | Max 80 | Max 60 | Max 20 |
Ball Rebound | Min 55 | Min 50 | Min 50 | Min 55 |
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 폴리우레탄 미드솔의 경우 종래의 EVA 미드솔와 유사한 비중을 가지지만 상기 EVA 미드솔의 약점인 높은 Compression set 대비 우수한 compression set 결과를 나타내고 있어 종래의 EVA 미드솔과 PU 미드솔의 장점만을 가지고 있음을 확인할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 폴리우레탄 미드솔(300)은 탄성 및 복원력이 있는 EVA 수준의 저비중으로서 신발의 경량화를 구현할 수 있으며, 외부에 필름 또는 TPU 원사로 만들어진 원단이 래핑(wrapping)되어 있기 때문에 데코레이션이 가능하고 미드솔에 다양한 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 위에서 보았듯이 본 발명의 실시 예 2에 따른 폴리우레탄 미드솔의 내부에 삽입되는 폼의 경우 반드시 PU 폼이 아니더라도 EVA 폼 또는 폴리올레핀 폼도 가능하다. 하지만 이 경우에는 물성이 떨어질 수 있다.
Claims (8)
- 신발용 폴리우레탄 미드솔에 있어서,상기 미드솔의 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성되며, 상기 폴리우레탄 폼의 외부는 필름으로 래핑하되;상기 필름은 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머로 얼로이한 수지 또는 폴리우레탄과 보강제를 컴파운드하여 제조된 것을 특징으로 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔.
- 제1항에 있어서,상기 상용성이 있는 폴리머는 ABS, POM, SAN 등의 엔지니어 플라스틱과 SBS, SEBS, NBR, BR 등의 합성고무와 얼로이한 것임을 특징으로 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔.
- 제1항에 있어서,상기 보강제는 실리카 또는 무기물임을 특징으로 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔.
- 제3항에 있어서,상기 무기물은 탄산칼슘 또는 탈크임을 특징으로 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔.
- 신발용 폴리우레탄 미드솔에 있어서,상기 미드솔의 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성되며, 상기 폴리우레탄 폼의 외부는 원단으로 래핑하되;상기 원단은 TPU 원사로 만들어진 원단임을 특징으로 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔.
- 제5항에 있어서,상기 TPU 원사는 실리카 또는 나노실리카를 배합하여 만들어진 원사임을 특징으로 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔.
- 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법에 있어서,폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이한 수지 또는 실리카 또는 무기물을 컴파운드하여 만든 필름 혹은 TPU 원사로 만들어진 원단을 진공 성형을 통해 미드솔 형태로 만드는 단계와;저비중의 폴리우레탄으로 제조된 PU 폼을 3D 커팅 성형하여 미드솔 형상의 반제품인 PU 프리폼을 제조하는 단계와;미드솔 제조용 압축성형몰드에 상기 미드솔 형태의 필름 또는 원단을 놓고, 그 위에 상기 PU 프리폼을 올려놓은 후, 이를 압축 성형하여 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔의 제조방법.
- 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법에 있어서,폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이한 수지 또는 실리카 또는 무기물을 컴파운드하여 만든 필름 혹은 TPU 원사로 만들어진 원단을 준비하는 단계와;저비중의 폴리우레탄으로 제조된 PU 폼을 3D 커팅 성형하여 미드솔 형상의 반제품인 PU 프리폼을 제조하는 단계와;상기 필름 또는 원단을 진공성형법으로 상기 PU 프리폼의 외부에 래핑하는 단계와;상기 래핑된 PU 프리폼을 압축성형몰드에 넣고, 이를 압축 성형하여 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔의 제조방법.
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