KR100468431B1 - 신발용 겉창과 중창의 제조방법 - Google Patents

신발용 겉창과 중창의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신발용 겉창과 중창의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발포체용 혼련물을 사출성형 또는 압축성형에 의해 원하는 창의 크기보다 작은 1차 프리폼을 제조한 후, 상기 프리폼을 요구되는 크기의 금형에 투입하여 2차 압축성형으로 가교와 발포를 다시 한번 진행시키고 냉각성형으로 창의 외관을 완성하여 원료의 손실이 적고 접착특성이 우수하고 창의 부위에 따른 물성의 편차가 크지 않고 제품의 고급화를 가능케 하며 무광특성이 우수한 신발용 겉창과 중창을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

신발용 겉창과 중창의 제조방법{Manufacturing method of outsole or midsole for sports shoes}
본 발명은 신발용 겉창과 중창의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발포체용 혼련물을 사출성형 또는 압축성형에 의해 원하는 창의 크기보다 작은 1차 프리폼을 제조한 후, 상기 프리폼을 요구되는 크기의 금형에 투입하여 2차 압축성형으로 가교와 발포를 다시 한번 진행시키고 냉각성형으로 창의 외관을 완성하여 원료의 손실이 적고 접착특성이 우수하고 창의 부위에 따른 물성의 편차가 크지 않고 제품의 고급화를 가능케 하며 무광특성이 우수한 신발용 겉창과 중창을 제조하는 방법에 관한 것이다.
신발산업의 경우 노동집약적 산업으로 평가되어 우리 나라도 한때 저임금과 우수한 노동력을 앞세워 세계 최고의 신발 생산 기지로 국내 수출 산업을 주도하였다. 그러나, 노동 임금의 상승에 따른 가격경쟁력의 저하가 나타남과 동시에 노동집약적이고 부가가치가 낮은 산업이라는 인식이 팽배해져 신발에 대한 개발의 의지가 약해짐에 따라 점차적으로 경쟁력을 잃고 있는 현실이다. 이러한 현실에서 기존의 신발용 중창 및 겉창 제조방법을 적용할 경우 많은 양의 원료 손실이 발생되어 가격경쟁력을 보다 약화시키고, 또한 현재 사회 전반적으로 강조되고 있는 환경친화라는 관점에서도 시대를 역행하고 있는 것도 사실이다.
따라서, 국내 신발 산업이 신발 생산 기지로서의 역할을 하기 위하여 또한 현재의 고임금 체계에서 신발 제품의 가격 경쟁력을 유지하기 위해서는 기술력 우위를 점하고 있는 신발용 부품 중심의 기술 개발과 더불어 생산성 향상이나 공정 단축 등의 기술 우위의 생산 체제를 유지하는 것이 바람직하리라 사료된다. 이를 위한 하나의 방법으로 신발용 발포체 성형방법의 개선에 따른 경쟁력을 확보하고자 하였다. 기존의 열재성형법의 경우 1차 프리폼을 제조한 후 재단 및 그라인딩을 통하여 대략적인 창모양으로 만든 후 이것을 금형에 투입하여 2차 압축성형하여 신발의 중창이나 겉창으로 제조하였다[Phylon 법]. 이러한 방법을 사용할 경우 재단 및 그라인딩 과정을 거쳐야 하므로 작업공정이 복잡하고 많은 양의 원료 손실도 발생됨과 동시에 압축성형을 통하여 창을 제조하므로 창의 두께에 따른 비중의 차이가 발생이 되어 전체적으로 창의 물성이 부위별로 다르게 나타난다는 문제점이 발생이 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 새로운 열재성형법이 개발되었는데 기존의 열재성형법과 다르게 1차 프리폼의 형태를 창의 형태로 직접적으로 제조하여 재단 및 그라인딩의 공정을 거치지 않고 바로 2차 압축성형을 통해 신발의 중창이나 겉창을 제조하였다[CMP 법]. 이렇게 새로운 열재성형법을 이용할 경우 기존의 열재형법에서 문제시되는 원료의 손실 및 작업공정 개선이라는 측면에서는 상당히 효율성이 있지만 여전히 압축공정에 따른 창의 부위별 물성이다르게 나타난다는 문제점이 발생이 되고 있다. 또한, 1차 프리폼을 그대로 사용하여 2차 압축성형을 하기 때문에 이렇게 제조되어진 중창 및 겉창의 경우 스킨(skin)층의 두께가 두꺼워져서 접착성에 문제가 발생되고 창에 나타나는 광택 또한 크게 나타나므로 신발의 고급화가 어렵게 된다. 이러한 열재성형법에서 나타나는 문제점의 해결을 위해 사출성형법이 도입되었지만 사출성형의 경우 혼련물의 흐름성이 큰 문제가 되어 사용되어지는 고분자 및 첨가제의 사용범위의 한계가 발생되었다[Injection 법].
이에, 본 발명자들은 환경친화 및 가격경쟁력 향상이라는 관점에서 원료의 손실 및 작업공정의 개선과 아울러 제품의 고급화 및 고기능성화가 가능토록 하기 위해 발포체용 혼련물을 사출성형 또는 압축성형에 의해 원하는 창의 크기보다 작은 1차 프리폼을 제조한 후, 상기 프리폼을 요구되는 크기의 금형에 투입하여 2차 압축성형에 의해 가교와 발포를 다시 한번 진행시키고 냉각성형에 의해 신발용 겉창 또는 중창을 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 원료의 손실 및 작업공정의 개선과 아울러 제품의 고급화 및 고기능성화가 가능한 신발용 겉창 또는 중창의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 발포체용 혼련물을 사출성형 또는 압축성형에 의해 1차 프리폼을 제조한 후 상기 프리폼을 금형에 투입하여 2차 압축성형으로 다시 가교와 발포를 진행시키고 냉각성형으로 창의 외관을 완성하는 신발용 겉창 또는 중창의 제조방법을 그 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 먼저 발포체용 혼련물을 제조하기 위해 일반적인 발포체용 소재로 사용되어지는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 또는 에틸렌-알파-올레핀 공중합체를 기재로 사용하여 혼련물을 제조한다. 이때, 가교제 및 발포제를 사용하여야 하는데 가교제의 경우 퍼옥사이드계 화합물, 바람직하게는 1분 반감기 온도가 130 ∼ 200 ℃인 것으로 t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, 벤조일퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시아세테이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디-t-부틸디퍼옥시프탈레이트, t-부틸퍼옥시말레인산, 시클로헥사논퍼옥사이드, t-부틸큐밀퍼옥사이드, t-부틸히드로퍼옥사이드, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-스리메틸시크로헥산, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디큐밀퍼옥사이드, 2,2-비스(t-부틸퍼옥시)부탄, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-(t-부틸퍼옥시)헥신-3, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥신-3, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산-3, 디-t-부틸퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트, 2,2'-비스(부틸퍼옥시이소프로필)벤젠 등을 기재 100 중량부에 대하여 0.3 ∼ 1.5 중량부를 사용한다. 이때 가교제의 사용량이 0.3 중량부 미만일 경우 불완전가교로 인하여 발포체의 외관이 불안정하거나 역학적 물성이 떨어지는 문제점이 있으며, 1.5 중량부 초과 사용시에는 발포체의 과가교 현상이 나타나서 발포체가 찢어지는 문제가 발생된다.
그리고, 가교제의 가교효율을 높이기 위해 가교조제의 사용도 가능한데 황, 트리알릴시아누레이트, 트리알릴이소시아누레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 부틸렌글리콜아크릴레이트, 부틸렌글리콜디메타크릴레이트, 금속-아크릴레이트, 금속-메타크릴레이트 및 1,2-폴리부타디엔 등을 기재 100 중량부에 대하여 0.1 ∼ 2.0 중량부를 사용한다.
발포제로는 분해온도가 130 ∼ 200 ℃인 아조디카본아미드(ADCA), 아조비스이소부티로니트릴, 디아조아미노아조벤젠 등의 아조계 화합물, N,N'- 디니트로소펜타메틸렌테트라아민(DPT) 등의 니트로소계 화합물, p-톨루엔술포닐히드라지드(TSH), p,p'옥시비스(벤젠술포닐히드라지드)(OBSH), 벤젠술포닐히드라지드 등의 술포닐히드라지드계 화합물, p-톨루엔 술포닐 세미카바자이드(TSS) 등을 단독 또는 병용하여 기재 100 중량부에 대하여 1 ∼ 7 중량부 사용한다. 이때, 1 중량부 미만 사용하면 발포체의 비중이 높게 되어 경량화라는 관점에서 문제점이 있으며, 7 중량부 초과 사용하면 발포체의 저비중화에 따른 물성 저하 및 수지의 고온점탄성의 한계를 넘는 급작스런 팽창으로 균일한 기포의 발포체를 얻을 수 없는 문제점이있다.
이렇게 제조되어진 다양한 물성 및 발포배율을 나타낼 수 있는 혼련물을 사용하여 발포체용 창을 제조한다. 먼저, 1차 프리폼의 창을 제조하기 위하여 사출성형이나 압축성형을 이용하는데, 1차 프리폼의 크기가 2차 압축성형에 사용되어지는 금형의 30 ∼ 80% 정도 차지할 수 있도록 설계한다. 따라서, 2차 프레스에 사용되어지는 금형의 크기에 따라 1차 프리폼의 크기가 달라져야 하며, 이것은 발포제양을 조절하거나 1차 프리폼 제조에 사용되어지는 금형의 크기를 조절해서 결정한다. 1차 프리폼의 제조 조건은 압축성형의 경우 130 ∼ 190 ℃, 바람직하게는 170 ℃, 120 ∼ 170 kg/cm2, 바람직하게는 150 kg/cm2의 조건에서 3 ∼ 4분 정도 압축성형하고, 사출성형의 경우에도 130 ∼ 190 ℃, 바람직하게는 170 ℃에서 3 ∼ 4분 정도 성형하여 가교와 발포가 진행되어진 1차 프리폼을 제조한다. 이렇게 제조되어진 1차 프리폼을 사용하여 요구되는 크기의 금형에 투입하여 2차 압축성형을 150 ∼ 180 ℃, 바람직하게는 170 ℃, 120 ∼ 170 kg/cm2, 바람직하게는 150 kg/cm2의 조건에서 8 ∼ 10분 정도 실시하여 금형내에서 가열하여 다시 한번 가교와 발포에 의해 팽창시키고 금형내에서 그대로 냉각하여 창의 외관을 갖추도록 성형한다. 이렇게 제조되어진 중창 또는 겉창의 경우 열재성형법에 비해 원료손실의 절감 및 작업공정의 단순화가 가능하며 압축을 통해 재성형하지 않으므로 창의 부위별에 따른 물성의 차이가 크지 않고, 또한 제조되어진 창의 스킨층의 두께가 얇게 되어 접착성 및 무광효과가 우수한 발포체 제조를 제조할 수 있어 고기능성 및 고급화가 가능한 창의 제조가 가능하다.
이하, 본 발명을 다음 실시예에 의거하여 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 이에 의거하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
EVA 360 단독의 100 중량부에 대하여 산화아연 3 중량부, 스테아린산 1 중량부를 사용하여 95 ℃의 니이더에서 약 10분 동안 혼합한 후, 표면 온도가 85 ℃인 롤밀에서 EVA 기재 100 중량부에 대하여 가교제로 디큐밀퍼옥사이드 0.6 중량부, 발포제로 아조디카본아미드(ACDA)계인 (주)금양의 CELLCOM-JTR 3 중량부를 사용하여 혼련물을 제조하였다. 이렇게 제조된 혼련물을 크기가 작은 창모양의 금형에 투입하고 170 ℃, 150 kg/cm2의 조건에서 3분간 압축성형하여 1차 프리폼을 제조한 후, 이를 요구되어지는 창과 동일한 크기의 금형에 투입하고 170 ℃, 150 kg/cm2의 조건에서 10분간 압축성형을 한 후 냉각성형을 통해 창을 제조하였다. 이렇게 2차 압축성형에 의해 전체적인 물성이 균일하고 무광효과도 뛰어나고, 또한 접착특성도 우수한 신발용 중창을 제조하였다.
실시예 2
EVA 360 단독의 100 중량부에 대하여 산화아연 3 중량부, 스테아린산 1 중량부를 사용하여 95 ℃의 니이더에서 약 10분 동안 정도 혼합한 후, 표면 온도가 85 ℃인 롤밀에서 EVA 기재 100 중량부에 대해서 가교제로 비스-(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠 0.7 중량부, 발포제로 술포닐히드라지드계인 (주)금양의 CELLCOM-OHSH 3.2 중량부를 사용하여 혼련물을 제조하였다. 이렇게 제조된 혼련물을 크기가 작은 창모양의 금형에 170 ℃의 조건에서 3분간 사출성형하여 프리폼을 제조한 후 이를 요구되어지는 창과 동일한 크기의 금형에 투입하고 170 ℃, 150 kg/cm2의 조건에서 8분간 압축성형을 한 후 냉각성형을 통해 창을 제조하였다. 이렇게 2차 압축성형에 의해 전체적인 물성이 균일하고 무광효과도 뛰어나고 또한 접착특성도 우수한 신발용 중창을 제조하였다.
실시예 3
EVA 460과 에틸렌-알파-올레핀 공중합체의 혼련물 기재 100 중량부에 대하여 산화아연 3 중량부, 스테아린산 1 중량부를 사용하여 105 ℃의 니이더에서 약 10분 동안 정도 혼합한 후, 표면 온도가 95 ℃인 롤밀에서 EVA 460과 에틸렌-알파-올레핀 공중합체의 혼련물 기재 100 중량부에 대하여 가교제로 t-부틸큐밀퍼옥사이드 0.8 중량부, 발포제로 이조디카본아미드계(ADCA)인 (주)금양의 CELLCOM-AC3000 2.8 중량부를 사용하여 혼련물을 제조하였다. 이렇게 제조된 혼련물을 크기가 작은 창모양의 금형에 170 ℃의 조건에서 3분간 압축성형하여 프리폼을 제조한 후 이를 요구되어지는 창과 동일한 크기의 금형에 투입하고 170 ℃, 150 kg/cm2의 조건에서 9분간 압축성형한 후 냉각성형을 통해 창을 제조하였다. 이렇게 2차 압축성형에 의해 영구압축줄임율이 우수하고 무광효과도 뛰어나고, 또한 접착특성도 우수한신발용 겉창을 제조하였다.
비교예 1
현재 통상적으로 사용되고 있는 Phylon법으로 제조된 신발용 겉창(또는 중창)을 상기 실시예들과 물성 비교를 하였다.
시험예
1. 경도(Hardness) : 발포체의 중간부분을 절단하여 Asker C 타입의 경도계로 ASTM D-2240에 준하여 측정하였다.
2. 영구압축줄음율(Compression set) : 발포체를 두께가 10 mm 되도록 커내어 지름이 30 ±0.05 mm인 원기둥 형태로 제조하여 측정하였다. 2장의 평행금속판 사이에 시험편을 넣고, 시험편 두께의 50%에 해당하는 스페이서(spacer)를 끼운 후 압축시켜 50 ±0.1 ℃가 유지되는 공기순환식 오븐에서 6시간 열처리한 후 압축장치에서 시험편을 꺼내어 실온에서 30분간 냉각시킨 후 두께를 측정하였다. 동일 시험에 사용된 시험편은 3개로 하였고, 압축영구줄음율(Cs)은 다음 수학식 1에 의해 계산하였다.
t0: 시험편의 초기두께
tf: 열처리 후 냉각되었을 때의 시험편의 두께
ts: 스페이서의 두께
3. 무광효과 : 반사광 측정기를 사용하여 발포체 표면의 광택을 측정하였다.
4. 파열인열강도(Split tear strength) : 10 ×20 ×120 mm크기로 제조한 후 길이방향으로 25 mm로 절단하여 시편을 제조하였고, 측정속도는 50 mm/분으로 5회 측정하여 평균값을 취하였다.
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1(C company)
경도 (C 형) 60 62 62 63
비중 0.251 0.244 0.238 0.263
영구압축줄음율 (%) 52 45 40 62
광택 (gloss) 6.4 5.9 7.8 19.3
파열인열강도 (kgf/cm) 3.0 3.1 3.2 2.2
비교예의 경우 원료의 손실이 많고 부위별 경도 차이가 크게 나타나며 EVA를 많이 사용하지 않는 경우 접착성의 문제가 나타나고 제품의 광택이 크게 나타나서 제품의 고급화가 불가능한 상태였다. 반면, 실시예의 경우 원료의 손실이 적고 접착특성이 우수하고 창의 부위에 따른 물성의 편차가 크지 않고 제품의 고급화를 가능케 하며 무광특성이 우수하였다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다양한 특성을 나타내는 발포체용 혼련물을 사출성형 또는 압축성형에 의해 원하는 창의 크기보다 작은 1차 프리폼으로제조한 후, 제조되어진 프리폼을 요구되는 크기의 금형에 투입한 후 재차 가열함으로서 금형내에서 가교와 발포를 다시 한번 진행시키고 냉각고정하는 2차 성형을 통해 창의 외관을 완성하여 원료의 손실이 적고 접착특성이 우수하고 창의 부위에 따른 물성의 편차가 크지 않고 제품의 고급화를 가능케 하며 무광특성이 우수한 신발용 겉창 또는 중창의 제조방법에 관한 것이다.

Claims (5)

  1. 발포체용 혼련물을 1차 사출성형 또는 압축성형에 의해 최종 제품 크기보다 작은 1차 프리폼을 제조한 후, 상기 프리폼을 금형에 투입하여 재차 가열함으로써 금형내에서 가교와 발포를 진행시키고 냉각하는 2차 압축성형을 통하여 창의 외관을 완성하는 것을 특징으로 하는 신발용 겉창 또는 중창의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가교는 퍼옥사이드계 가교제를 사용하여 수행하고, 상기 발포는 분해온도가 130 ∼ 200 ℃인 아조계 화합물, 니트로소계 화합물, 술포닐히드라지드계 화합물 및 p-톨루엔 술포닐 세미카바자이드(TSS) 중에서 1종 또는 2종 이상의 발포제를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 신발용 겉창 또는 중창의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 발포체용 혼련물은 에틸렌-비닐아세테이트(EVA) 또는 에틸렌-알파-올레핀 공중합체를 기재로 사용하는 것을 특징으로 하는 신발용 겉창 또는 중창의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 사출성형 또는 압축성형은 130 ∼ 190 ℃, 120∼ 170 kg/cm2,3 ∼ 4분의 조건에서 성형하고, 상기 2차 압축성형은 150 ∼ 180 ℃, 120 ∼ 170 kg/cm2, 8 ∼ 10분 조건에서 성형하는 것을 특징으로 하는 신발용 겉창 또는 중창의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 프리폼 제조시 프리폼의 크기는 금형의 30 ∼ 80%인 것을 특징으로 하는 신발용 겉창 또는 중창의 제조방법.
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