KR100560466B1

KR100560466B1 - 이브이에이 분말을 이용한 이브이에이 가교발포체 및 이의제조방법

Info

Publication number: KR100560466B1
Application number: KR1020030070766A
Authority: KR
Inventors: 박형준
Original assignee: 박형준
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2006-03-13
Also published as: KR20050034973A

Abstract

본 발명은 단일공정으로서 다양한 물성 및 형태가 구현될 수 있는 EVA계 발포체 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다. 이를 위하여 위하여 본 발명은 EVA 분말을 이용한 발포체의 제조방법에 있어서, 물성 및 색상이 다른 일 이상의 EVA 필름, 단섬유, 직물, 부직포 또는 고무류를 진공흡착 성형, 냉각 프레스, 고주파 등의 공정을 통하여 소정의 형상으로 성형하는 선성형단계; 물성 및 색상이 다른 일 이상의 EVA 분말을 상기 선성형된 적층 필름층에 충진하는 충진단계; 상기 EVA 필름 및 분말을 동시에 가교발포하는 발포단계를 포함하며, 거시적 기공구조를 발포체에 형성하는 EVA 분말을 이용한 발포체의 제조방법을 제공한다.

EVA 분말, EVA 필름, 가교발포

Description

이브이에이 분말을 이용한 이브이에이 가교발포체 및 이의 제조방법{EVA CROSS-LINKED FOAM USING EVA POWER AND PREPARING THEREOF}

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 가교발포체의 공정흐름도.

도 2a 내지 도 2c는 상기 공정을 나타내는 개략도.

도 3a 내지 도 3c는 PVA 분말과 혼합된 분말형 재료와 필름형 재료가 사용된 공정의 개략도.

도 4a 내지 도 4d는 관형펠릿을 이용한 발포체에 기공구조를 도입하는 공정의 개략도.

도 5는 상하면이 서로 다른 입자구조를 갖는 발포체의 개략도.

도 6은 단일표면에 서로 다른 입자구조를 갖는 발포체의 개략도.

도 7은 단일표면에 서로 다른 입자구조를 갖는 신발발포체의 단면도.

도 8은 단일표면에 서로 다른 입자구조를 갖는 신발발포체의 단면도.

도 9a 내지 도 9e는 표면장식용 입체로고를 제작하는 개략도.

본 발명은 EVA 필름과 EVA 분말 및 선택적으로 분해성 재질을 이용하여 이를 성형 발포함으로서 다양한 물성과 형태가 하나의 발포체에 구현되며 그 형상의 제어가 용이하고 제조방법이 간단한 다중형상 EVA 발포체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

EVA는 고압법 폴리에틸렌 중합장치로부터 제조되는 폴리올레핀계 수지의 일종으로서, 다른 종류의 PE계 수지에 비하여 상온상태에서의 유연성이 탁월하고, 탄력성이 우수하여 고무와 가장 유사한 특성을 나타내므로 이들 특성을 이용해 광범위한 분야에 적용되고 있다. 특히 EVA는 가교발포성형에 적용시 발포제, 가교제 및 기타 첨가제와의 혼련성과 성형성이 우수하며, 또한 EVA 발포체는 미세 균일한 독립기포구조를 형성하므로 고무에 비하여 가볍고 착색과 2차 성형이 용이한 특성이 있어 종래에는 신발중창용 소재로 널리 사용되고 있다.

EVA 발포체를 제조하는 상용화된 공정으로는 가교발포법, 압축발포법, 비드(Bead)발포법, 구조발포법 등이 제안되고 있다. 특히 가교발포법에서 EVA는 융점이상의 온도에서 점탄성이 급격히 저하되어 가공적정영역의 온도범위가 매우 좁기 때문에 고밀도의 발포체 밖에 얻을 수 없다. 그러나 수지를 가교시키면 점탄성 거동을 변화시킬 수 있어 저밀도의 발포체 제조에 적당한 점탄성을 갖는 온도범위를 넓힐 수 있다.

하나의 발포체에서 다양한 물성과 패턴을 구현하는 방법으로 3.0 내지 4.0mm의 직경을 갖는 펠릿, 2.5 내지 3.0mm의 불균일한 두께와 표면을 갖는 시트형 재료 를 1차 발포시킨 후(압축 발포 또는 사출발포성형 공정) EVA 재료를 원하는 제품 형상에 맞춰 재단 연마한 후 소정 형상의 금형에 삽입하고 다른 물성을 나타내는 스폰지형 재료를 재단 접착한 후 가열, 가압, 냉각하여 제품을 성형하는 방법(압축 재성형 공정)이 이루어졌다. 또한 2이상의 형상을 각각 개별 성형한 후 이를 접착하는 방식도 사용되었다.

이러한 방법들은 기본적으로 압축발포 후 가열 가압등 다단의 단계를 거쳐야 하고 특히 전자의 경우 완제품에서 2이상의 형상이 접합되는 분할선이 일률적으로 제어될 수 없다는 점에서 문제가 있고 후자의 경우는 완제품의 분할선이 일률적이긴 하나 제조단가가 상승하는 문제점이 있었다. 결국 각각의 발포체 부위별 입자구조, 물성, 색상의 제어가 효과적이지 못했다.

또한, 종래의 다양한 형상과 용도로 제조되는 잡화류 제품 가운데 특히 사용자의 신체에 직간접적으로 밀착되어 사용되는 경우(신발, 의류, 모자, 장갑, 가방 등), 종래 망상구조의 EVA계 발포체의 대표적 특성에 해당되는 밀폐형 입자구조로 인하여, 통기성 기능이 부여되지 못하고 있고 가능하다고 하여도 거시적 구조로서 기공구조가 도입되지 못하는 문제가 있었다. 더욱이 거시적인 기공구조와 부위별 입자구조 및 물성, 색상을 차별화하여 단일공정에서 발포성형하기는 불가능하였다.

또한 대한민국 등록특허 제328508호에서는 수지발포체를 이용하여 다색 스폰지 신발창을 제조함에 있어서, E.V.A., 폴리에틸렌 등의 열가소성 합성수지 원료와 발포체, 가교제 및 색상 안료를 혼합한 혼합물을 홉합기로 혼합하여 판상의 생지 또는 분발 상태의 혼합물을 원하는 색상별로 각각 제조하고, 상기 판상의 생지 또 는 분말상태의 혼합물을 최종적으로 원하는 신발창의 형태에 따라 형성된 각각의 개별금형에 투입하여 사출기 또는 프레스장치에서 발포제의 분해와 가교제의 반응이 일어나지 않는 온도로 가열가압함으로 신발창 및 무늬 문자와 색상에 따라 각각의 생지제편을 제조하고, 상기 각각의 생지세편을 최종적으로 신발창 또는 동일한 형태의 발포금형에 용적 및 형태가 정확히 일치하도록 주입하고, 발포제의 발포와 가교제의 반응이 일어나도록 일정 시간동안 가열 가압하여 발포체를 제조하고, 상기 발포체를 그라인더로 정리 가공하여 다색무늬 발포신발창을 제조하는 다색무늬 발포신발창의 제조방법이 제안되었다. 이러한 방법은 신발창을 구성하는 각각의 생지세편을 제조하기 위해 많은 개별 금형이 필요하고 이들을 정확히 적층하는 것도 용이한 것이 아니다.

상기 문제점들을 개선하고자 본 발명자는 대한민국 특허출원 제2001-24455호에서 0.01 내지 2mm 두께를 갖는 가교발포용 EVA 기초 화합물 필름을 재단하는 재단공정과 상기 재단공정을 거친 필름을 금형 공동(cavity)에 적층 및/또는 조합하는 적층-조합공정과 상기 금형의 덮개를 덮고, 가열 및 가압하는 가열-가압공정과 상기 금형의 가압을 해제한 후, 덮개를 제거하여 발포시키는 발포 성형공정과 상기 발포공정을 거친 필름을 완성품용 금형에 넣고 압축/재성형하는 압축 재성형공정을 포함하여 이루어지는 신발 부품의 제조방법을 제안하였다. 제안된 방법은 종래의 문제점을 일거에 해결하면서 간략화된 공정을 통하여 발의 특정 부위가 닿는 신발부품 부분에 필요한 물성을 차등설계/제조함과 아울러, 일개의 최종 성형체 상에서 제반 기계적 물성의 다양화를 통한 기능성 및 제품 내구성 또한 안정성을 높일 수 있도록 하고 신발부품에 부위별로 다양한 색상 및 디자인을 가능케하여 종래의 한계를 해결하고, 그 장식공정을 간소화함과 동시에 내구성을 향상시켜 제품의 상품성을 증대시키는 효과가 있다. 그러나 상기 방식에 의해서도 통기성 구조의 실현은 어려움이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고 본 발명자가 제안한 EVA 필름을 이용한 발포기술을 진보하게 개량하여 다음과 같은 목적을 구현한다.

본 발명의 목적은 단일공정으로서 다양한 물성 및 형태가 구현될 수 있는 EVA계 발포체 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적으로 단일공정으로 발포 성형된 가교구조의 EVA계 발포체의 입자구조에 밀폐구조와 기공구조로 이원화되어 일체로 성형된 EVA계 발포체 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기공구조로 인한 통기성 기능과 밀폐입자구조로 인한 비통기성 기능을 일체로 갖는 EVA계 발포체를 동일 금형 및 발포성형 공정을 통하여 동시에 실현할 수 있는 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다른 종류의 발포성 재료(예 고무류, 열가소성 수지류 등)를 EVA계 조성물에 첨가, 혼련 배합하여 동일의 재료형상으로 제조하여 사용하거나, 비발포성 재료(예 직물, 부직포 등)를 상기 재료와 혼합하여, 부분적 기능 및 물성을 다중화시킨 발포체 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법과 더불어 분해성 재료를 조합하여 발포체에 기공구조를 형성하여 다양한 형태 구현은 물론 통기성 기능을 가진 EVA계 발포체를 제조함으로서 신발류, 가방류, 모자류, 의류 등 다양한 용도의 제품에 적용될 수 있는 발포체 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 EVA 분말을 이용한 발포체의 제조방법에 있어서, 물성 및 색상이 다른 일 이상의 EVA 필름, 단섬유, 직물, 부직포 또는 고무류를 진공흡착 성형, 냉각 프레스, 고주파 등의 공정을 통하여 소정의 형상으로 성형하는 선성형단계; 물성 및 색상이 다른 일 이상의 EVA 분말을 상기 선성형된 적층 필름층에 충진하는 충진단계; 상기 EVA 필름 및 분말을 동시에 가교발포하는 발포단계를 포함하며, 거시적 기공구조를 발포체에 형성하는 EVA 분말을 이용한 발포체의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 EVA 분말을 이용한 발포체의 제조방법에 있어서, 물성 및 색상이 다른 일 이상의 EVA 분말을 미리 예정된 금형내에 투입하는 충진단계; 물성 및 색상이 다른 일 이상의 EVA 필름, 단섬유, 직물, 부직포 또는 고무류를 진공흡착 성형, 냉각 프레스, 고주파 등의 공정을 통하여 소정의 형상으로 성형하여 상기 충진된 EVA 분말의 상부에 적층하는 단계; 상기 EVA 분말 또는 선택적으로 EVA 필름을 동시에 가교발포하는 발포단계를 포함하며, 거시적 기공구조를 발포체에 형성하는 EVA 분말을 이용한 발포체의 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 선성형단계 후에 적층된 EVA 필름층을 금형에 투입하는 단계를 더 포함하는 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 충진단계 후에 적층된 EVA 필름층과 충진된 EVA 분말을 금형에 투입하는 단계를 더 포함하는 단계를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 충진단계에서 필름층에 분해성 재료로 이루어진 분말이 추가적으로 충진되며, 상기 재료를 발포단계 후에 물 또는 용매로서 제거하는 단계를 더 포함하는 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 분해성 재료가 PVA인 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 EVA 분말의 50%이상을 구성하는 입자의 입도가 0.01 내지 3.0mm인 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 EVA 분말의 의 50%이상을 구성하는 입자의 입도가 0.1 내지 1.0mm인 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 EVA 분말이 재료의 입자내에 분산 배합시 함유된 발포제가 열에 의해 분해되지 않도록 파쇄 및 분쇄시 EVA계 재료 상에 미치는 온도가 섭씨 50 내지 80도 이내에서 실시되는 분말형성단계를 통하여 제조됨되는 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 발포체의 표면 마모도를 향상시키기 위하여 상기 EVA 필름의 표면에 인쇄 또는 나염을 하거나 안료가 배합되는 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 EVA 발포체에 있어서, 물성 및 색상이 다른 일 이상의 EVA 필름, 단섬유, 직물, 부직포 또는 고무류를 진공흡착 성형, 냉각 프레스, 고주파 등의 공정을 통하여 소정의 형상으로 성형되고 물성 및 색상이 다른 일 이상의 EVA 분말이 상기 EVA 필름들과 함께 일정 금형의 형상에 투입되어 가교발포됨으로서 EVA 필름에서 발포된 부분은 미시적 폐쇄구조를 형성하고 EVA 분말에서 발포된 부분은 거시적 기공구조가 형성됨을 특징으로 하는 EVA 분말을 이용하여 제조된 EVA 발포체를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 금형내에서 분해성 재료로 이루어진 분말이 추가적으로 충진되며, 상기 재료를 발포시킨 후에 물 또는 용매로서 제거함으로서 거시적으로 기공구조가 형성되는 발포체를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 분해성 재료가 PVA인 발포체를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 방법들에 의해 제조된 EVA 분말을 이용하여 제조된 EVA 발포체를 제공한다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 발명은 종래에 사용되는 일정 두께의 시트(통상 2.5 내지 3.0mm) 또는 펠릿(통상 직경 3.0 내지 4.0mm, 높이 4.0 내지 5.0mm) 형상의 가교발포용 EVA계 조성물을 사용하는 것이 아니라, 발포성형 이전의 재료상태에서 파쇄 또는 분쇄하여, 상기 재료의 50%이상을 구성하는 입자의 입도가 0.01 내지 3.0mm 이하, 바람직하게 는 0.1 내지 1.0mm 의 가교발포 EVA계 조성물을 미세분말 또는 세립자화한 재료(이하, EVA 분말이라 함)를 재료로서 사용할 수 있다. 상기 입도 이하에서는 거시적 미세기공형성이 어려우며 상기 입도 이상에서는 종래 펠릿제품을 사용한 것과 유사한 문제점이 노출되었다.

또한, 본 발명자가 기 개발한 0.01 내지 2.0mm, 바람직하게는 0.1 내지 1.0mm의 두께를 갖는 가교발포 EVA 필름(이하, EVA 필름이라 함)을 재료로서 사용할 수 있으며, 상기 재료는 물 또는 여러 다양한 용매에 용해될 수 있는 분해성 수지로 이루어지는 것이 바람직하며, 특히 수용성 폴리비닐알코올(PVA)로 이루어지는 다양한 섬도의 단섬유 또는 다양한 입도의 분말, 또는 세립자화한 분말을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 발포용 재료들을 즉 EVA 분말과 EVA 필름을 조합하여 가교발포시킨 후 성형제품을 얻을 수 있다.

또한 EVA 분말, EVA 필름 및 분해성 재료를 혼합하여 가교발포시킨 후 이를 적정온도의 물 또는 용매에 일정시간 함침시켜 발포 성형 후 잔존한 분해성 재료를 제거함으로 추가적 기공구조를 최종제품에 형성시킬 수 있다.

상기 방법들은 모두 일회의 발포성형 공정으로 EVA계 발포체를 제조할 수 있다는 점에서 특징이 있으며 발포체의 입자구조에서 미시적 밀폐구조와 거시적 기공구조가 형성될 수 있는 제조방법이다.

이하 본 발명의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명에 사용되는 EVA계 조성물은 특히 EVA 분말용 재료의 조성비는 사용자의 제품별 용도 및 기능에 따라 선택한 VA(vinyl acetate)와 가교제, 발포 제, 색소, 충진재 및 첨가제가 혼합되고 선택에 따라 고무류, 수지류(예 에틸렌계 공중합체)등을 최종제품 및 제조공정의 특성과 요구에 맞게 첨가, 조성한다. EVA계 조성물의 배합의 일예는 다음과 같고 이는 배합재료의 성질, 목적, 입도 등에 따라 EVA계 조성물의 비닐아세테이트 함량 및 그에 따른 첨가재료 및 함량이 조절된다.

예 1)

EVA 조성물(MI 3.0g/10min, VA 함량 22 내지 23중량%) : 100phr

가교제로서 DCP(Dicumyl peroxide) 순도 98% : 0.66 phr

발포제로서 JTR-M : 1 phr

스테아르산 : 1 phr

ZnO₂: 1 phr

75Ca-St : 1 phr

MgCO₂: 8 phr

착색재로서 TiO₂ : 1 phr

예 2) EVA 공중합체 및 고무류를 첨가한 예

EVA 공중합체 (MI 2.0g/10min, VA 함량 21중량%) ; 50 phr

에틸렌-부텐 공중합체 1 (Tafmer 940) ;15 phr

에틸렌-부텐 공중합체 2 (Tafmer 610) ; 30 phr

이소프렌 고무 (IR2200) ; 5 phr

가교제로서 DCP(dicumyl peroxide) ; purity 98% ; 0.78 phr

발포제로서 ACDC ; 2 phr

이중결합제로서 TAC ; 0.2 phr

스테아르산 ; 1 phr

ZiO₂ ; 3 phr

CaCO₃; 5 phr

착색제로서 TiO₂; 4.5 phr

예 3) EVA 공중합체 와 타 중합체를 첨가, 이를 배합의 주요재료로 한 경우

EVA 공중합체 (MI 2.2g/10min, VA함량 15중량%) ; 75 phr

포화 에틸렌-옥텐 공중합체 1 (Engage CL 8003) ; 25 phr

가교제로서 DCP(dicumyl peroxide) 순도 98% ; 0.8 phr

발포제로서 ACDC ; 2 phr

충진재로서 MgCO2 ; 15 phr

스테아르산 ; 1 phr

ZiO₂; 2 phr

CaCO₃; 5 phr

착색제로서 TiO₂; 4.5 phr

본 발명의 EVA 분말재료를 조성하기 이전의 단계에서 선행되는 EVA계 조성물의 조성은 원재료들을 대량생산의 환경하에서 효율적으로 각 재료별 특성을 감안하여 효과적인 원재료간의 상호배합과 혼련공정을 시행할 수 있는 반바리(Bumbury), 니이더(Kneader)기 등을 사용하여 일차적으로 혼련시킨 후, 이를 각 작업장의 여건에 맞게 선정된 규격의 통상 2본롤로 구성된 개방형 롤 배합기를 통하여 상기 재료를 이차적으로 정밀 혼련함과 동시에 안료 또는 색상용 마스터배치 또는 기타 첨가물 등을 추가적으로 첨가하여 각 재료를 원재료 속으로 충분히 분산시킨다.

종래의 가교발포용 EVA계 시트 및 펠릿 재료는 상기의 배합 및 재료조성 공정만으로도 충분히 상기 1차적 발포성형법 즉 압축발포 또는 사출발포 성형법을 거쳐 상기 참조 설명한 통상의 가교발포용 EVA 성형체 정도로 제조하고 필요에 따라 2차 재압축 성형 하여 필요로 하는 부품 및 제품을 제조하였으며, 그 표면이 불균일하고 상기 불균일성의 정도가 촉각, 시각적으로 쉽게 판별하기 가능한 정도의 두께를 가지며 상온 냉각 후 경질화 되어지는 종래의 시트형 재료인 경우 통상 수회의 상기 개방형 롤 배합기 공정의 반복시행 만으로도 EVA계 조성물을 제조하였다. 펠릿형 재료의 경우, 상기 배합, 혼련의 말단에 있는 롤 배합기(Roll Mixing Milling)와 연계하여 이를 압출 성형법과 연계시켜 재료성형 후 냉각, 절단, 건조 등의 공정으로 통상 제조하여 그 재료의 형상을 조성하고 이를 재료주입기내에 투입, 사출식 발포성형을 가능케 하였다.

본 발명에 의한 EVA 분말재료는 EVA계 화합물을 상기와 같이 혼련 배합하여 이를 일정크기의 판형 또는 칩형을 가공 후 이를 상온 경화하여 그 재료가 약 Shore A 경도 70 이상의 경도 정도로 경질화 되면, 그 재료를 파쇄(crushing), 분쇄(grinding)하여, 그 재료의 50%이상을 구성하는 입자의 입도(granularity)가 0.01 내지 3.0mm, 바람직하게는 0.1 내지 1.0mm 이하로 분쇄한다. 이때 재료의 입자내에 분산 배합시 함유된 발포제가 열에 의해 분해되지 않도록 파쇄 및 분쇄공정의 전반에 걸쳐 EVA계 재료상에 미치는 온도가 섭씨 50 내지 80도 이내에서 시행하는 것이 바람직하며, EVA계 화합물 분쇄방법은 그 배합재료의 성질, 목적, 입도 등에 따라 다르나, 그 재료에 외력은 통상 압축, 전단(剪斷)력 중의 하나 또는 이것들을 조합한 기계적 공정을 통하여 저속으로 분쇄되는 것이 바람직하고 미분형으로 분쇄하는 경우 원통 속에 강으로 만든 다수의 볼(강구)을 재료와 함께 넣어 회전시켜 강구운동에 의한 충격으로 재료를 분쇄 볼밀(ball mill) 방식의 분쇄기 또는 이를 위한 예비적 단계로써 강봉을 분쇄매체로 사용하는 회전식 분쇄 방식인 로드밀(rod mill)방식 혹은 칼날방식등의 분쇄기를 사용하는 것이 바람직하다. EVA계 화합물 재료상태에서 파쇄, 분쇄하여 그 재료의 50%이상을 구성하는 입자의 입도가 0.01 내지 3.0mm 이하로 구성되게 하는 기계적 선택은 그 배합재료의 성질, 목적, 입도 등에 따라 다양하게 선택 가능하다. 본 발명의 분말형 재료는 그 입도가 바람직하게는 0.1 내지 1.0 mm의 EVA계 화합물로 종래형 재료에 비하여, 그 형상이 매우 차별화 되며, 각 입도 규격을 구성하는 입자간의 입도 편차는 시각적, 촉각적으로는 일반적 판별이 어려운 정도로 균일하게 가공됨이 바람직하다. 또한 경도 및/또는 색상 등의 차이를 갖는 분말형 재료는 주성분과 부성분의 조성비등을 달리하여 제조하고, 색소 등을 첨가하여 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공정흐름도를 나타낸 것으로서 상기 선택된 EVA 조성물은 필름형으로 가공되어 발포이전의 상태에서 EVA 필름을 진공흡착 성형, 냉각 프레스, 고주파 등의 공정을 통하여 재단하여 소정의 형상으로 성형 및 적층하는 선성형(pre-forming)단계를 거친다. EVA 분말 및/또는 분해성 재료를 첨가혼합한 분말형 재료를 상기 선성형된 적층 필름층에 충진하는 단계를 거치고 이를 동시에 가교발포하는 단계를 거치면 발포체로서 사용이 가능하다. 또한 선택적으로 분해성 재료를 첨가한 경우 상기 재료를 가교발포 후에 물 또는 용매로서 제거하는 단계를 수행한다. 상기 방법에 의한 발포체는 EVA 분말 입자 사이의 공간 또는 제거된 분해성 재료가 차지하던 공간이 발포성형 후 기공구조를 형성하여 그 부위는 통기성이 가능한 구조가 되며 상기 각 필름들과 분말재료의 물성과 색상 등을 차별화함으로서 하나의 성형발포체에 다양한 물성과 형태의 구현이 가능해지는 것이다. 또한 선택적으로 선성형된 형상이 EVA 분말재료를 수용할 수 있는 디자인인 경우 선성형 적층된 필름층에 분말재료를 충진시킨 후 금형에 삽입할 수 도 있다.

실시예 1

도 2a 내지 도 2c는 상기 설명된 공정을 나타내는 개략도로서 선성형된 필름층(210)의 빈 공간에 소정의 색상이나 물성의 EVA 분말(220)을 충진시킨 후 금형에 삽입되어 가교발포된 발포체(200)에는 미세기공부(230)가 형성됨을 알 수 있다.

실시예 2

도 3a 내지 도 3c는 EVA 분말과 PVC 분말입자가 혼합된 분말재료가 EVA 필름 과 함께 가교발포된 발포체에 관한 것으로 선성형된 필름층(310)의 빈 공간에 소정의 색상이나 물성의 EVA 분말(320)과 PVC 분말(330)이 혼합된 분말입자가 충진되고 금형에 삽입되어 가교발포된 발포체(340)에는 EVA 분말의 발포전 분말간 미세간극이 기공구조(350)로서 형성되고 더욱이 PVA 분말이 발포 후 용출되어 거시적으로 실시예 1에서 설명된 기공구조보다 많은 양의 거시적 기공세포(360)들을 형성할 수 있다.

실시예 3

본 발명의 상기 실시예들은 EVA 분말을 기준으로 설명되고 있으나 본 실시예는 EVA 조성물을 도 4a 내지 도 4d에 나타난 바와 같이 관형 펠릿으로 성형하여 기공구조를 실현하는 예를 나타낸 것이다. 관형 펠릿(400)은 적층시 다수의 공간이 확보될 수 있는 외부 형상을 구비하여야 하며 내부는 관통됨이 바람직하다. 관형 펠릿은 랜덤한 형태로 적층되어 그 내부와 외부 접촉공간이 기공형성부(410)로서 작용하여 발포 후에 발포체(420)에서 랜덤한 형상의 기공구조(430)로 구현된다. 본 실시예에 의한 관형 펠릿은 쿠션, 의자, 매트 등 대형발포체의 제작에 보다 바람직할 수 있다.

실시예 4

도 5는 상,하면이 서로 다른 입자구조를 갖는 EVA 필름과 EVA 분말이 순차로 적층되어 발포된 형태를 나타낸 것이다. 발포체의 하부(510)는 적층된 EVA 필름층이 발포된 것이고, 발포체의 상부(520)는 충진된 EVA 분말 및/또는 분해성 재료가 발포 후 제거된 것으로 상부(520)에만 미세기공(530)이 형성되었음을 알 수 있다.

실시예 5

도 6은 단일표면이 서로 다른 입자 구조를 EVA 필름과 EVA 분말 및/또는 분해성재료가 발포 후 발포체의 구조를 나타낸 것이다. 본 실시예는 기공구조의 크기가 제어될 수 있음을 나타낸 것으로 이는 분말입도를 제어함으로서 가능할 수 있다.

실시예 6

도 7은 상하면이 서로 다른 입자구조를 가지면 동일 평면상에서도 서로 다른 입자구조와 색상 및 물성이 구현된 발포체의 구조를 나타낸 것이다. 본 실시예에서 안창과 중창은 서로 다른 입도, 색상 및 물성의 EVA 분말이 사용됨으로서 발포 후 서로 다른 구조와 기공크기를 구현할 수 있다.

실시예 7

도 8은 실시예 6의 변형예로서 본 발명에 의한 EVA 분말이 기공구조를 구현하는 수단일 뿐만 아니라 특히 신발의 안창 및 중창에서 기공에 의한 반발탄성과 쿠션을 구현할 수 있는 수단임을 나타낸 것이다. 실시예 6과는 달리 신발에 관통된 내측에 형성되는 EVA 분말의 기공구조(810)는 통기성을 확보하고, 외측에는 EVA 필름에 둘려쌓여 적층 발포된 기공구조(820)는 기공에 확보된 공기에의 반발 탄성과 쿠션의 효과가 얻어진다.

실시예 8

도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 또 다른 적용예를 나타낸 것으로 실시예 5를 응용하여 서로 다른 입자구조, 색상 및 물성을 갖는 EVA 분말을 사용하여 EVA 발포 체를 의류의 표면장식용 입체로고를 제작하는 예이다.

도 9b와 같이 본 발명에 의한 EVA 분말(930)은 미리 예정된 금형(940)의 형상에 충진된 후 원단 또는 EVA 필름(910)과 합포 후 발포 성형된다. 도 9a는 발포 후 완성된 제품의 예를 나타낸 것이다. 본 방식은 미리 재료를 선성형할 필요없이 소정의 부위에 원하는 색상의 분말재료를 충진하고 미세공간에도 삽입가능하다는 장점이 있다.

도 9c는 EVA 분말(930)을 금형(940)에 충진하기 전에 미리 원단 또는 EVA 필름(910)을 금형의 형상으로 적층한 후 EVA 분말(930)을 금형내에 충진시키고 발포시키는 방식을 나타낸 것이다. 본 방법에 의해 발포된 제품은 원단이 돌출되는 효과를 갖게 된다. 또한 EVA 필름에 필요에 따라 인쇄, 나염을 시키거나 안료를 배합시켜 다양한 무늬 및 색상의 입체 성형체를 제작할 수 있다. 상기의 필름이 표면에 놓이는 경우 시각적인 효과이외에도 표면마모도가 향상되는 장점이 있다.

도 9d는 본 실시예에 의한 방법이 미세 성형형상을 제작함에 있어서 종래 방식에 비해 용이함을 나타낸 것으로 폭이 1.0mm 내지 1.5mm 정도의 돌기형로고를 형성하고자 하는 경우 종래 일반 수지형태의 액상재료를 좁은 금형에 투입하는 경우 금형의 모서리부에서 기포가 발생할 가능성이 크고 이는 제품의 불량으로 이어질 수 있다. 그러나 본 발명에 의한 방식은 분말형 재료가 금형내로 투입되므로 미세한 부분이라도 기포가 발생될 염려가 없다는 점에서 보다 유리한 효과가 있는 것이다.

도 9e는 본 실시예에 의한 방법이 다색작업시 용이함을 나타낸 것으로 도 9d 를 설명하는 것과 마찬가지로 액상재료의 경우 다른 공간으로 넘친 재료를 제거하기 위해서는 재료를 어느 정도 가류시켜 과분량을 제거해야 하므로 5색이 투입되는 경우 5번의 가류시간이 필요하고 이는 생산성 저하와 직결되는 것이다. 그러나 본 발명에 의한 방식에 의하면 분말형 재료는 가류시간없이 과량을 즉시 제거할 수 있으므로 불필요한 가류시간을 최소화하여 생산성을 극대화할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 의한 EVA 발포체는 EVA 분말 및 필름을 이용함으로서 금형내에서 단일공정으로 다양한 물성 및 형태가 구현될 수 있고 생산성이 우수한 제조방법이 얻어진다.

또한 본 발명은 단일공정에서 발포 성형된 가교구조의 EVA계 발포체의 입자구조가 밀폐구조와 기공구조로 이원화되어 일체로 성형된 EVA계 발포체 및 이의 제조방법을 제공하며, 상기 기공구조의 위치와 크기를 제어할 수 있어 통기성 기능만이 아니라 충진재 및 완충재로서 역할을 할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 기공구조로 인한 통기성 기능과 밀폐입자구조로 인한 비통기성 기능을 일체로 갖는 EVA계 발포체를 동일 금형 및 발포성형 공정을 통하여 동시에 실현할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 다른 종류의 발포성 재료를 EVA계 조성물에 첨가, 혼련 배합하여 동일의 재료형상으로 제조하여 사용하거나, 비발포성 재료를 상기 재료와 혼합하여, 부분적 기능 및 물성을 다중화시킬 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 분해성 재료를 조합하여 발포시킴으로서 기공구조를 형성하여 다양한 형태 구현은 물론 통기성 기능을 가진 EVA계 발포체를 제조함으로서 신발류, 가방류, 모자류, 의류 등 다양한 용도의 제품에 적용될 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명은 미세한 발포크기 및 형태에도 적용될 수 있어 의류의 발포장식물에도 적용될 수 있고 표면마모도가 우수하며 제조가 용이하고 생산성이 우수한 가교발포체를 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims

EVA 분말을 이용한 발포체의 제조방법에 있어서,

물성 및 색상이 서로 상이한 하나 이상의 EVA 필름, 단섬유, 직물, 부직포 또는 고무류를 진공흡착 성형, 냉각 프레스, 고주파 등의 공정을 통하여 소정의 형상으로 성형 및 적층시키는 선성형단계와;

물성 및 색상이 서로 상이한 하나 이상의 EVA 분말을 상기 선성형 단계를 거친 재료에 충진시키는 충진단계와;

상기 선성형된 재료 및 상기 선성형된 재료에 충진된 EVA 분말을 동시에 가교발포시키는 발포단계를;

포함하여 거시적 기공구조를 발포체에 형성함을 특징으로 하는 EVA 분말을 이용한 EVA 발포체의 제조방법.
EVA 분말을 이용한 발포체의 제조방법에 있어서,

물성 및 색상이 서로 상이한 하나 이상의 EVA 분말을 미리 예정된 금형내에 투입하는 충진단계와;

물성 및 색상이 서로 상이한 하나 이상의 EVA 필름, 단섬유, 직물, 부직포 또는 고무류를 진공흡착 성형, 냉각 프레스, 고주파 등의 공정을 통하여 소정의 형상으로 선성형하고, 상기 선성형된 재료를 상기 금형내에 충진된 EVA 분말의 상부에 적층하는 단계와;

상기 금형 내부에 충진된 EVA 분말 및 상기 EVA 분말 상부에 적층된 재료를 동시에 발포시키거나, 또는 선택적으로 발포시키는 가교발포단계를;

포함하여 거시적 기공구조를 발포체에 형성함을 특징으로 하는 EVA 분말을 이용한 EVA 발포체의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 선성형단계 이후에, 상기 선성형된 재료를 금형에 투입시키는 단계가 더욱 부가되는 것을 특징으로 하는 EVA 분말을 이용한 EVA 발포체의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 충진단계 이후에, 상기 선성형된 재료 및 충진된 EVA 분말을 금형에 투입시키는 단계가 더욱 부가되는 것을 특징으로 하는 EVA 분말을 이용한 EVA 발포체의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 충진단계에는 물 또는 용매에 용해될 수 있는 분해성 수지를 상기 선성형된 재료에 추가적으로 충진되는 단계가 더욱 부가되며, 상기 가료발포단계 이후에 물 또는 용매로서 상기 분해성 수지를 제거하는 단계가 더욱 부가되는 것을 특징으로 하는 EVA 분말을 이용한 EVA 발포체의 제조방법.
제5항에 있어서,

상기 분해성 수지는 특히 PVA로 이루어지는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 EVA 분말을 이용한 EVA 발포체의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 충진단계에서 투입되는 EVA 분말을 구성하는 입자의 50 중량% 이상은 입도가 0.01 내지 3.0mm 임을 특징으로 하는 EVA 분말을 이용한 EVA 발포체의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 EVA 분말은 재료의 입자내에 분산 배합시 함유된 발포제가 열에 의해 분해되지 않도록 파쇄 및 분쇄시 EVA계 재료 상에 미치는 온도가 섭씨 50 내지 80도 이내에서 실시되는 분말형성단계를 통하여 제조됨을 특징으로 하는 EVA 분말을 이용한 EVA 발포체의 제조방법.
제2항에 있어서,

발포체의 표면 마모도를 향상시키기 위하여 상기 EVA 필름의 표면에 인쇄 또는 나염을 하거나 안료가 배합됨을 특징으로 하는 EVA 분말을 이용한 EVA 발포체의 제조방법.
EVA 발포체에 있어서,

물성 및 색상이 서로 상이한 하나 이상의 EVA 필름, 단섬유, 직물, 부직포 또는 고무류를 진공흡착 성형, 냉각 프레스, 고주파 등의 공정을 통하여 소정의 형상으로 선성형되고, 물성 및 색상이 서로 상이한 하나 이상의 EVA 분말을 상기 선성형된 재료들과 함께 일정 금형의 형상에 투입되어 가교발포됨으로서 선성형된 재료에서 발포된 부분은 미시적 폐쇄구조를 형성하고 EVA 분말에서 발포된 부분은 거시적 기공구조가 형성됨을 특징으로 하는 EVA 분말을 이용한 EVA 발포체.
제10항에 있어서,

상기 금형내에는 물 또는 용매에 용해될 수 있는 분해성 수지로 이루어진 분말이 추가적으로 충진되며, 상기 선성형된 재료를 가교발포시킨 후에 물 또는 용매로서 상기 분해성 수지를 제거함으로서 거시적으로 기공구조가 더 형성됨을 특징으로 하는 발포체.
제11항에 있어서,

상기 분해성 수지는 특히 PVA로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발포체.
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