KR100609406B1 - 장화의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가벼우면서 보온효과가 우수하고 착용감이 양호하며, 인체에 무해한 폴리올레핀(polyolefin)계 장화의 제조방법을 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 EVA 수지 100중량부, 분산제로 스테아릭 엑시드 1.0중량부, DCP 1.2중량부, 발포제로 Azodicarbonamide 3.2중량부를 혼합하여 니더(kneader)에서 혼련하는 공정과, 상기 혼련된 재료를 압출기를 사용하여 압출 pelletixed compound를 제조하는 공정과, 장화 성형용 몰드의 발포배율을 150~170%로 하고, 프레스 온도 150~190℃, 큐어 타임 150~900sec, 냉각 40℃×10~30min 조건에서 장화를 가교 및 발포시켜 한번에 장화를 제조하는 것을 특징으로 하는 바,
본 발명에서 제공하는 장화의 제조방법은 환경친화적인 폴리올레핀(polyolefin)계 소재를 사용하여 기존 PVC와 동일한 유연성을 가지는 장화를 제공할 수 있으며, 제품이 매우 경량이라 보행 시에 편의성을 극대화 할 수 있으며, 표면 질감이 부드러우며, 보온성이 우수한 것이다.
장화의 제조방법, EVA 수지, 폴레올레핀계 소재, 인젝션 프레스 발포

Description

장화의 제조방법{Manufacturing methods of boots}
도 1은 본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 장화의 일실시예를 보인 사시도
도 2는 본 발명의 제조방법을 적용한 몰드의 개략적인 종단면도
도 3은 본 발명의 제조방법을 적용한 몰드의 개략적인 횡단면도
■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■
1: 장화 2: 몰드
본 발명은 장화의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 가벼우면서 보온효과가 우수하고 착용감이 양호하며, 인체에 무해한 폴리올레핀(polyolefin)계 장화의 제조방법을 제공코자 하는 것이다.
현재 사용되고 있는 장화를 제조할 시에는 로터리 타입 인젝션 몰딩 머시인 을 사용하여 가소성, 안정제, 무기물이 혼합된 PVC 조성물을 고온으로 사출시키고, 냉각, 탈고시켜 제조하는 방법과,
고무를 카렌다 시트로 제작하여 장화틀 형태대로 오려 붙인 다음 고온 숙성가마에서 쪄서 고무를 가황시키는 방법을 사용하고 있다.
이들 방법으로 제조한 장화는 외관은 수려하지만, 대부분 무겁고, 열전도율이 높아 외기가 그대로 전달되므로 동절기에 차갑거나 발이 시린 단점이 있고, 가소제나 PVC 성분으로 인해 인체에 접촉 시 유해성이 있으며 소각 시 다이옥신이 발생하여 환경오염 문제가 항상 이슈화되고 있다.
즉, 현재의 장화는 저렴한 가격, 유연성, 우수한 성형성의 장점으로 인하여 가소화 PVC 재료를 대부분 사용하고 있으나, 무게가 무겁고 환경 유해성이며, 가소제 사용으로 인한 끈적거림이 있고, 차가운 감촉으로 인하여 소비자의 사용에 불편함이 있어 왔던 것이다.
이에 본 발명에서는 상기한 바와 같은 기존 장화 제조방법이 갖는 제반 문제점을 일소할 수 있는 새로운 장화의 제조방법을 제공코자 하는 것으로서,
본 발명은 특히 환경친화적인 소재를 사용하면서 가볍고, 경제적이며, 착용감이 좋은 장화 제조방법을 제공코자 한다.
이에 환경친화적인 폴리올레핀(polyolefin)계 소재로 PVC와 동일한 유연성을 가지는 장화를 제공하기 위해 연구해 온 결과 인젝션(injection) 가교 발포 공법을 이용하여 폴리올레핀(polyolefin)계 재료를 가교 발포시킴으로써 가볍고 부드러우며, 보온성이 우수한 장화를 한번에 제조할 수 있는 장화의 제조방법을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.
도 1은 본 발명에서 제조방법에 의하여 제공하는 장화(1)를 보인 사시도이며, 도 2,3은 본 발명의 장화를 제조하기 위한 몰드(2)를 보인 종단면도 및 횡단면도 등으로서, 이들 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명토록 한다.
즉, 본 발명은 장화(1)를 제조함에 있어서, 폴리올레핀(polyolefin)계 수지의 하나인 EVA를 주성분으로 하여 재료를 사출 인젝터에서 프레스에 장착된 몰드(2)로 주입시키고, 고온, 고압하에서 일정 시간 가교 및 발포시켜 한번에 기존 장화와 외관이 동일한 형태의 장화를 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
인젝션 프레스 발포에 의한 장화 제조방법은 EVA 단독 또는 그 블랜드(blend)로 이루어진 재료를 몰드 내부로 사출하여 해당 재료가 크로스링킹(crosslinking) 및 발포가 될 수 있는 온도에서 일정 시간을 가압한 후에 몰드를 개폐할 때 포집된 발포 가스가 확산되면서 한번에 장화가 만들어지도록 한다.
인젝션 프레스 발포는 균일하게 온도 및 압력을 제어할 수 있으므로, 몰드 개폐 시 발포가스가 균일하게 확산되며 완전한 형태의 장화가 한번에 얻어질 수 있는 것이다.
기존 로터리 인젝션 머시인에 의한 PVC장화 제조방법은 파우더 상의 PVC혼합 물을 고온의 인젝터에서 사출시켜 냉각된 프레스 몰드 안으로 주입시키고, 바로 냉각, 탈고시키는 방식으로써 PVC의 가교나 발포가 없이 몰드 크기 및 형태대로 장화가 얻어지므로 그 제품이 무겁고 차가운 감촉을 주는 반면에, 본 발명의 인젝션 프레스 포밍(injection press foaming) 방식으로 제조하는 장화는 EVA, 발포제, 가교제, 기타첨가제로 이루어진 조성물을 콤파운딩(compounding)하여 가교 및 발포가 일어나지 않는 120℃ 이하의 온도에서 콤파운드를 녹이면서 발포배율 150~160% 정도로 제조된 몰드 내로 사출시켜 가교 및 발포반응이 일어날 수 있는 160~190℃의 온도에서 200~600sec 정도로 일정 시간 가온, 가압시켜 프레스를 개봉시키면서 발포 장화가 얻어지는 것이다.
이와 같은 본 발명의 인젝션 프레스 발포에 의해 장화를 제조하는 방법은 아래와 같이 몰드 디자인, 재료 콤파운딩, 인젝션 워킹과 같은 3단계를 거쳐 제조된다.
(1) 몰드 디자인(mold design)
재료가 발포되었을 때 실제 장화와 동일한 모양 및 사이즈를 가질 수 있도록 먼저 일정한 크기로 축소시킨 몰드를 디자인한다.
즉, 장화에 요구하는 특성인 무게, 강도, 경도, 그리고 작업성 등을 고려하여 제품의 발포배율이 결정되어야 한다.
발포배율이 너무 클 경우 장화의 강도가 약해지고 경도가 낮아지며, 성형 시 제품 손상이 발생할 수 있다.
발포배율이 역으로 너무 작으면 발포에 시간이 많이 걸려 생산성이 낮아지고 장화의 경도가 높아지며 몰드 사이즈가 커져야 한다.
몰드 사이즈가 너무 커지면 일반적인 인젝션 포밍 머시인의 프레스 사이즈인 480×479mm 또는 580×470mm 열판에 장착이 어려워지는 문제점이 있다.
이러한 점을 고려할 때 장화의 발포배율은 120~190% 범위에서 제조될 수 있으며, 바람직하기로는 150~170%가 제품의 물성, 몰드제조, 인젝션 머시인에 장착성, 생산성의 측면에서 적당하다.
본 발명의 장화 몰딩 디자인은 장화 1족을 몰드 하나에 넣기는 부족하므로 좌우발 각 한편을 몰드에 넣은 것으로 설정한다.
또한 몰드 두께가 높아지는 것을 피하고 열전도율을 높이기 위하여 장화 1편을 눕히는 형태로 설계하였다.
즉, 장화의 몰드 디자인은 몰드 상판에 장화 한편의 반이 차지하고 하판에 장화 1편의 나머지 반이 차지하는 형태로써 몰드 상하면의 파팅라인이 눕힌 장화의 아래위로 대칭을 이루는 구조로 설계하여 재료의 열전도율을 높이고 몰드 두께를 줄일 수 있는 특징이 있다.
(2) 재료 콤파운딩(material compounding)
본 발명에서 사용되는 재료의 베이스 폴리머(base polymer)는 EVA 및 그 유도체를 기본으로 하고 여기에 폴리올레핀 레진(polyolefin resin) 또는 엘라스토머(elastomer), 폴리스트레닉 엘라스토머(polystyrenic elastomer), 네츄럴 러버 (natural rubber), 그리고 SBR, BR, NBR, IR 과 같은 합성 고무 등을 블랜드하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 조성물은 베이스폴리머 외에 발포제, 가교제, 분산제가 첨가되며 무기 필러도 첨가하여 사용할 수 있다.
발포제로는 아조디카보나마이드(azodicabonamide)계가 일반적으로 사용되며, 이외에 설포닐 하이드라지드(sulfonyl hydrazide)계 및 우레아(urea)계 발포제도 사용될 수 있다.
가교제로는 페록시드 타입(peroxide type)이 일반적이며, 분산제로는 스테아릭 엑시드(stearic acid)와 왁스(wax)류가 사용된다. 무기 필러는 CaCo3, MgCO3, Talc, Mica 등이 사용될 수 있다.
본 발명은 조성물 중에 원적외선 방사기능을 지닌 무기물이나 항균제를 첨가하여 항균성 및 발냄새가 없는 장화를 만드는 것도 가능하다.
조성물은 kneader, banbury mixer, 또는 single or twin screw 압출기를 사용하여 균일하게 분산되며, 인젝션 머시인에서 사용될 수 있도록 palletized chip 형태로 만들어진다. 또한 발포제와 가교제의 M/B를 제조하여 EVA 레진과 MB를 인젝터 호퍼 내에서 일정 비율로 섞으면서 사출하는 방법도 가능하다.
(3) 인젝션 워킹(injection working)
본 발명의 장화 제조에 사용되는 인젝션 포밍 프레스 머시인은 인젝터 파트 와 프레스 파트로 구성되며, 인젝터는 하나 또는 2개로 구성되어 있고, 프레스 파트는 제품의 경화시간(cure time)에 따라서 3-station, 6-station, 또는 10-station으로 나뉘어 인젝터가 이동하면서 각 스테이션에 사출하는 구조로 이루어져 있다.
그러므로 PLC 프로그램 제어에 의하여 각 스테이션 이송 시 정확한 인젝터의 위치선정과 몰드 오프닝, 재료의 계량, 사출이 이루어진다.
적정 배율로 제조된 몰드를 인젝션 프레스 포밍 머시인에 장착시키고, 프레스 온도, 인젝터 온도, 큐어 타임, 사출량을 설정한다. 재료를 인젝터 실린더에 이송하여 사출작업을 실시한다.
설정된 프레스 조건에서 일정시간 큐링(curing) 된 후에 몰드가 개방되면서 한번에 장화가 얻어진다. 이때 제조된 장화는 발포가스의 확장 만큼이나 커지지만 열이 남아 있으므로 냉각시키면서 수축되고 완전히 식으면서 제품의 사이즈가 정해진다.
발포된 장화의 균일한 냉각(cooling)이 균일한 장화를 얻을 수 있으므로 쿨링 챔버를 설치하여 작업하는 것이 바람직하다. 또한 장화 last를 만들어 발포되어 나온 장화의 내부에 끼우고 냉각시키면 주름 및 정확한 형태의 장화를 얻는데 도움이 된다.
사출작업조건은 재료의 성질에 따라서 달라질 수 있지만, 일반적인 조건은 다음과 같다.
-인젝터 온도: 80~100℃
-프레스 플레이트 온도: 150~190℃
-큐링 타임: 150~900sec
-냉각: 40℃×10~30min
이상에서 인젝션 프레스 발포에 의한 EVA장화 제조방법을 구체적으로 서술하였지만, 본 발명에 의한 장화의 제조방법은 인젝션 머시인을 이용한 프레스 발포에만 국한되는 것은 아니며, 본 발명에서 주장하는 재료를 사용하여 일반 스팀 프레스 머시인으로도 제조가 가능한 것이다.
스팀 프레스기에 의한 EVA 장화의 제조는 인젝션 머시인에 의한 장화 제조방법에 비하여 정밀성이나 균일성이 떨어지지만 기기 설치비용이 적은 이점은 있다.
본 발명에 의한 장화 제조방법은 재료의 선정에 따라서 소프트(soft) 장화에서 하드(hard) 장화까지 다양한 경도의 장화를 만들 수가 있고, 재료 제조 시 칼라를 조색하여 다양한 색상의 장화를 만들 수 있는 장점이 있다. 이에 비하여 기존의 장화 제조방법에서는 제조된 장화를 색소용액에 딥핑(dipping) 시키고 건조하는 공정을 거쳐야 하므로 인건비가 앙등되고 생산성이 저하된다.
이하 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.
(실시예 1)
EVA를 베이스 레진으로 하는 표 1의 조성물을 니더(kneader)에서 혼련한 다음, 압출기를 사용하여 압출 팰릭스드 콤파운드(pelletixed compound)를 제조한다. 몰드는 발포배율이 150%가 되도록 설계하며, 하기 조건으로 사출 프레스 발포시켜 일체형의 장화를 한번에 얻을 수 있었다.
-프레스 온도: 180℃
-큐어 타임: 500sec
-냉각: 40℃×20min
실시예 1에 의해 제조된 장화는 높이 350mm, 발 부위 길이 270mm, 무릎 부위 폭 150mm, 무게 250g의 특성을 지녔다. 동일한 사이즈의 PVC 장화에 비하여 무게가 반 정도로 가볍고, 착용감이 편하며, 보온성능이 매우 우수하였다.
(실시예 2)
EVA 수지에 폴리올레핀(polyolefin)계 엘라스토마를 혼합하고, 무기 필러를 20PHR 첨가하여 실시예 1과 동일한 방법으로 장화를 제조하였다.
실시예 2에 의해 제조된 장화는 실시예 1과 동일한 사이즈를 지녔으며, 무게가 10g 정도 가벼운 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 특성을 나타내었다.
Chemicals 실시예 1 실시예 2 기존 PVC 장화
EVA(VA21%) 한화석유화학 EVA1317 100 60
Ethylene-Octene copolyme Dow polymer Engage8003 - 40
Stearic acid 1.0 -
Polyethylene wax - 1.0
DCP 1.2 1.0
Azodicarbonamide 동진 DX-74H 3.2 3.6
MgCO3(Vol-TT) - 20
물성 및 제품 특성
인장강도(kg/cm2) 35 30 250
인열강도(kg/cm2) 13 11 20
경도(shore A) 30 31 50
제품무게(g) 250 280 700
열전도성 0.065 0.07 0.14
Traction 0.6 0.6 0.6
이상에서 상세히 살펴 본 바와 같이 본 발명에서 제공하는 장화의 제조방법은 환경친화적인 폴리올레핀(polyolefin)계 소재를 사용하여 기존 PVC와 동일한 유연성을 가지는 장화를 제공할 수 있으며, 제품이 매우 경량이라 보행 시에 편의성을 극대화 할 수 있으며, 표면 질감이 부드러우며, 보온성이 우수한 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.

Claims (2)

  1. 장화를 제조함에 있어서;
    EVA 수지 100중량부, 분산제로 스테아릭 엑시드 1.0중량부, DCP 1.2중량부, 발포제로 Azodicarbonamide 3.2중량부를 혼합하여 니더(kneader)에서 혼련하는 공정과,
    상기 혼련된 재료를 압출기를 사용하여 압출 펠릿화된 컴파운드(pelletixed compound)를 제조하는 공정과,
    상기 펠릿화된 컴파운드를 이용하여 장화 성형용 몰드의 발포배율을 150~170%로 하고, 프레스 온도 150~190℃, 큐어 타임 150~900sec, 냉각 40℃×10~30min 조건에서 장화를 가교 및 발포시켜 한번에 장화를 제조하는 것을 특징으로 하는 장화의 제조방법.
  2. 장화를 제조함에 있어서;
    EVA 수지 60중량부, 폴리올레핀계 엘라스토마 40중량부, 분산제로 폴리에틸렌 왁스 1.0중량부, DCP 1.0중량부, 발포제로 Azodicarbonamide 3.6중량부, 무기필러로 MgCO3 20중량부를 혼합하여 니더(kneader)에서 혼련하는 공정과,
    상기 혼련된 재료를 압출기를 사용하여 압출 펠릿화된 컴파운드(pelletixed compound)를 제조하는 공정과,
    상기 펠렛화된 컴파운드를 이용하여 장화 성형용 몰드의 발포배율을 150~170%로 하고, 프레스 온도 150~190℃, 큐어 타임 150~900sec, 냉각 40℃×10~30min 조건에서 장화를 가교 및 발포시켜 한번에 장화를 제조하는 것을 특징으로 하는 장화의 제조방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102096516B1 (ko) 2019-07-15 2020-04-03 (주)대신인더스 경찰 장화 제조방법

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