KR101093348B1 - 접착용 다기능 처리제 및 이를 이용한 신발의 제조방법 - Google Patents

접착용 다기능 처리제 및 이를 이용한 신발의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 15∼55중량부의 천연고무 및 750∼1350중량부의 유기용매로 구성된 제1용액, 상기 제1용액 100중량부 및 폴리우레탄 분산물 45∼90중량부을 포함하는 제2용액, 및 상기 제2용액 100중량부, 및 50∼200중량부의 부타디엔계 고무와 800∼950중량부의 유기용매로 구성된 부타디엔계 고무 용해물 100∼250중량부로 구성된 제3용액인 접착용 다기능 처리제와 이를 전사시트에 도포시킨 필름형태의 다기능 처리제를 사용하여 높은 생산성과 친환경적으로 신발을 제조하는 방법에 관한 것이다.
다기능, 처리제, 전사, 이형성, 접착제, 신발

Description

접착용 다기능 처리제 및 이를 이용한 신발의 제조방법{Multi-functional treating composition for adhesives and method for preparing shoes using the same}
본 발명은 접착용 다기능 처리제 및 이를 이용한 신발의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 필름형태의 다기능 처리제를 사용하여 높은 생산성과 친환경적으로 신발을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 신발의 고무창(outsole)은 평면 또는 입체형으로 재단된 미가류 고무를 가류공정을 통하여 제조된다. 이와 관련된 선행기술로서, 예를 들어, 특허문헌 1 또는 특허문헌 2 등이 있다.
특허문헌 1에서는 상단 전체 테두리에 걸쳐 띠편 형상의 돌출부를 갖는 일정한 폭의 설치면을 돌출성형하고, 표면에는 그물망 형태의 돌기가 형성되도록 고무겉창을 성형하는 과정과, 상기 고무겉창 표면이 40∼50℃가 되도록 열처리하는 과정, 및 상기 열처리된 고무겉창의 표면에 폴리우레탄 원액을 쏘아넣어 중창을 일체 로 성형하는 과정으로 이루어진 신발 고무겉창과 폴리우레탄 중창의 일체 성형방법을 개시하고 있다. 또한, 특허문헌 2에서는 신발용 겉창과 중창을 단일 공정에서 성형하면서 동시에 접착이 이루어진 신발 밑창 및 그의 제조방법을 개시하고 있다.
이러한 방법들에서는 고무창의 제조시에 액상 고무창 처리제를 사용하여 신발을 제조하므로, 상기 고무창은 세척 및 고무창 처리공정을 거친다. 따라서, 고무창 제조 후, 세척을 위하여는 별도의 세척기기 및 세척용액 등이 사용된다. 아울러, 고무창 처리공정을 위하여는 염소계 화합물을 주성분으로 하는 파우더(powder)와 유기용매로 구성된 2액형 고무창 처리제(프라이머)가 사용되며 작업자들이 수작업으로 고무창(outsole)의 접착면에 직접 도포한다. 이때, 이를 취급하는 작업자는 안전을 위하여 개인보호장구의 착용이 요구된다. 이렇게 준비된 고무창(outsole)에 접착제를 도포 및 건조한 후 중창, 갑피 및 각종 신발 부품들과 접착하여 신발을 제조한다.
다시 말하면, 종래에는 프레스(press) 공정 시 완성된 고무창(outsole)이 몰드 표면에 붙지않도록 몰드에 이형제 처리를 하며, 이 이형제는 고무창을 다른 피접착물과 접착시 방해물질로 작용하므로 세척과정을 통해 이 이형물질을 제거하여야 하는 것입니다.
특허문헌 1: 한국 등록특허 제10-0191275호
특허문헌 2: 한국 공개특허 제2000-0063527호
이에 본 발명에서는 세척이 불가피한 기존의 2액형 고무창 처리제를 대체하고, 복잡한 신발 제조공정의 단순화를 통한 비용절감을 이루고자 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 기존의 2액형 고무창 처리제를 대체하여 세척과정이 필요없을 뿐만 아니라 고무창과 피접착물과의 접착력을 향상시킬 수 있는 접착용 다기능 처리제를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 평면형 및 입체형의 신발용 고무창(outsole) 제조 시 상기 다기능 처리제를 전사시키는 간단하고 효율적인 방법으로 별도의 세척 및 고무창 처리공정 없이 신발을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 접착용 다기능 처리제는:
15∼55중량부의 천연고무 및 750∼1350중량부의 유기용매로 구성된 제1용액; 상기 제1용액 100중량부 및 폴리우레탄 분산물 45∼90중량부을 포함하는 제2용액; 상기 제2용액 100중량부와, 50∼200중량부의 부타디엔계 고무 및 800∼950중량부의 유기용매로 구성된 부타디엔계 고무 용해물 100∼250중량부로 구성된 제3용액인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 접착용 다기능 처리제에 있어서, 상기 제2용액은 10∼20중량부의 계면활성제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 접착용 다기능 처리제에 있어서, 상기 부타디엔계 고무는 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔-고무 또는 스티렌-부타디엔-스티렌 고무인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 접착용 다기능 처리제를 이용한 신발의 제조방법은:
전사시트(sheet)에 상기 다기능 처리제를 도포하는 단계; 상기 다기능 처리제가 도포된 전사시트를 미가류 고무로 구성된 신발의 고무창(outsole)의 접착면에 부착하는 단계; 상기 미가류 고무의 가류공정을 통하여 상기 다기능 처리제를 상기 고무창에 전사시키는 단계; 상기 다기능 처리제가 전사된 고무창을 열활성화시킨 다음, 접착제를 도포하고 건조시키는 단계; 및 상기 고무창을 신발의 중창(midsole), 갑피 또는 각종 부품과 접착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제조방법에 있어서, 상기 전사시트는 실리콘 페이퍼(Silicon paper), PET 필름 또는 고밀도 PP 필름인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 기존의 신발의 제조방법과는 달리 세척 및 고무창(outsole) 처리제 공정의 생략이 가능하게 되어 생산성이 향상되는 효과가 있다. 즉, 상기 공정의 생략에 따른 인원 및 제반 설비감소를 통한 비용 절감 효과가 있을 뿐만 아니라 세척공정의 생략에 따라 친환경적으로 공정을 수행할 수 있다.
이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 다기능 처리제를 전사 시트(sheet)에 합포한 후 평면 또는 입체형으로 재단된 미가류 고무의 접착면에 부착하여 상기 다기능 처리제를 전사시키는 과정과, 상기 다기능 처리제가 전사된 고무창(outsole)을 별도의 세척 및 고무창 처리공정을 생략하고 기존 고무창 처리제의 활성 온도에서 열활성시킨 다음, 접착제를 도포 및 건조한 후 신발의 중창(midsole), 갑피 또는 각종 부품과 접착시키는 과정을 포함하는 신발의 제조방법과, 이를 가능하게 하는 접착용 다기능 처리제로 구성된다.
본 발명에 있어서, 접착용 다기능 처리제는 전혀 다른 성질을 갖는 두 물질인 가류 고무창(outsole)과 폴리우레탄 접착제와의 상용성을 확보되도록 구성된다. 상기 다기능 처리제의 각 성분의 혼합 비율은 수차례의 실험을 통하여 두 재질에 동시에 최적의 상용성를 나타낸다. 따라서, 상기 비율을 벗어나 특정 성분이 더 많거나 적으면 그 영향으로 피접착물 등에 대한 상용성이 떨어지면서 제품의 안정성 또한 낮아진다.
상기 접착용 다기능 처리제는 천연고무 용액과, 폴리우레탄 분산물, 및 부타디엔계 고무 용해물 등 3가지 주요 성분의 혼합으로 구성된다.
상기 천연고무 용액은 15∼55중량부의 천연고무 및 750∼1350중량부의 유기 용매로 구성된다(이하 "제1용액"이라고도 함). 상기 천연고무의 사용량이 15중량부 미만이면 고무창(outsole)과의 상용성이 떨어지고, 55중량부를 초과하면 폴리우레탄계 접착제와의 상용성 떨어진다. 이때 사용되는 유기용매는 나프타계 용제, 석유계 용제 또는 이들의 혼합 용제 등이 바람직하지만, 특별히 제한받는 것은 아니다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리우레탄 분산물은 상기 제1용액 100중량부에 대하여 45∼90중량부로 사용되며, 상기 제1용액 100중량부 및 폴리우레탄 분산물 45∼90중량부을 포함하는 용액을 제2용액이라 한다. 상기 폴리우레탄 분산물의 사용량이 45중량부 미만이면 폴리우레탄계 접착제와의 상용성 떨어지고, 90중량부을 초과하면 고무창(outsole)과의 접착력이 떨어진다. 이때, 상기 제2용액은 10∼20중량부의 계면활성제를 선택적으로 더욱 포함하여 두 성분의 균질성을 확보할 수 있다.
이렇게 제조된 상기 제2용액 100중량부에 대하여 50∼200중량부의 부타디엔계 고무와 800∼950중량부의 유기용매로 구성된 부타디엔계 고무 용해물 100∼250중량부를 혼합시켜 제3용액을 제조한다. 상기 부타디엔계 고무로는 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔-고무 또는 스티렌-부타디엔-스티렌 고무 등이 있으며, 이의 사용량이 50중량부 미만이면 고무창(outsole)과의 상용성이 떨어지고, 200중량부를 초과하면 폴리우레탄계 접착제와의 상용성 떨어진다. 상기 유기용매는 톨루엔 등이 바람직하나, 특별히 제한받는 것은 아니다.
본 발명에 따른 접착용 다기능 처리제는 상기 제2용액 100중량부에 대하여 상기 부타디엔계 고무 용해물 100∼250중량부로 구성된다. 상기 부타디엔계 고무 용해물의 사용량이 100중량부 미만이면 고무창(outsole)과의 접착력이 떨어지고, 250중량부를 초과하면 폴리우레탄계 접착제와의 상용성 떨어진다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 접착용 다기능 처리제를 구성하는 천연고무 용액과, 폴리우레탄 분산물, 및 부타디엔계 고무 용해물 등의 3가지 주요 성분의 혼합 제법은 다음과 같다.
1. 부타디엔계 고무 용해물의 제조
용질 부타디엔계 고무를 혼합용제인 용매에 투입한다. 투입 후 용질이 완전히 용해될 때까지 혼합한다.
2. 천연고무 용해물 제조
용질 천연고무를 혼합용제인 용매에 투입한다. 투입 후 용질이 완전히 용해될 때까지 혼합한다.
3. 다기능 처리제 제조
먼저, 준비된 천연고무 용해물과 폴리우레탄분산물(Polyurethane dispersion)을 혼합한다. 약 10분 정도 혼합 후 이 혼합물을 부타디엔계 고무 용해물에 천천히 투입하며 투입완료 후 약 30분간 추가로 혼합한다.
이렇게 제조된 본 발명에 따른 접착용 다기능 처리제는 신발의 고무창 뿐만 아니라 타이어, 부직포, 직물 등을 접착시키는데도 바람직하게 사용될 수 있다.
한편, 본 발명의 접착용 다기능 처리제는 이형성이 있는 재질로 구성된 전사 시트에 도포하는데, 이때 도포량은 접착력과 경제성 측면에서 0.1㎜이상이 바람직 하다. 상기 전사시트는 사용하는 다기능 처리제에 대한 이형성을 가지는 것을 사용하며, 구체적으로 예를 들면, 실리콘 페이퍼, PET 필름, 또는 고밀도 PP 필름 등이 있다. 도포는 다양한 도포기를 이용할 수 있으며 전체적으로 균일한 두께의 도포 작업이 가능하다면 도포기에는 특별히 제한을 두지 않는다.
도포완료 후, 롤(roll) 상태로 보관가능하며 사용 시, 재단된 미가류고무(피전사체)보다 5∼10㎜더 크게 재단한 후, 피전사체의 접착면에 밀착시킨 채로 고무창 가류공정을 거치면, 다기능 처리제가 피전사체로 모두 전사되어 가류 고무창(outsole)이 된다. 가류공정이 완료되면 표면의 전사 시트는 제거해도 무방하다.
상기 가류 고무창(outsole)을 기존 고무처리제 건조조건(예를 들어, 45∼55℃에서 90∼120초)에서 열활성화시킨 다음, 접착제를 도포 및 건조한 후 신발의 중창, 갑피 및 각종 부품과 접착한다.
이하 본 발명을 실시 예를 통하여 좀 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
실시 예 1
1. 부타디엔계 용해물의 제조
부타디엔 고무(UBE Industries LTD, UBE150) 150중량부를 톨루엔 850중량부에 투입한 다음, 완전히 용해될 때까지 혼합하였다.
2. 천연고무 용해물 제조
천연고무(Asia Rubber Indo., SIR3L) 40중량부를 나프타용제(Honasol) 560중량부, 시클로헥산 240중량부 및 석유계 용제(HS-120) 160중량부로 구성된 혼합용제에 투입한다. 투입 후 용질이 완전히 용해될 때까지 혼합하였다.
3. 다기능 처리제 제조
천연고무 용해물 100중량부와 폴리우레탄 분산물(Bayer, U-54) 49중량부 및 계면활성제(OP-1050) 10중량부를 혼합한다. 약 10분 정도 혼합 후 이 혼합물 333중량부에 대하여 상기 부타디엔 고무 용해물 667중량부를 천천히 투입하며 투입완료 후 약 30분간 추가로 혼합하여 다기능 처리제를 제조하였다.
실시 예 2
전사 시트로서 실리콘 페이퍼(Silicone paper)를 사용하여 상기 실시 예 1에 따른 다기능 처리제를 바 코팅기법(bar coating)을 사용하여 약 0.1㎜두께로 도포한 후 미가류고무(피전사체)의 접착면에 밀착시킨 후 고무 가류공정을 진행하였다. 조건은 160℃×115㎏/㎠×420sec이다.
상기 다기능 처리제가 전사된 가류 고무창(outsole)을 45∼55℃로 조절된 열 챔버(heating chamber)에서 약 100초동안 열활성시킨 후 접착제(AQUQCE W-01, 수성, PT.Dongsung NSC 공급)를 도포하고, 열건조(55∼65℃에서 약 170초)후, 중창(midsole) 및 갑피와 접착(Attaching: 사람이 직접 손으로 가접착시키는 공정)한 후, 사방 압착기를 이용하여 신발을 제조하였다.
비교 예 1
다기능 처리제를 사용한 상기 실시 예 2와 비교하기 위하여 기존의 신발의 제조방법을 진행하였다.
미가류 고무 성형을 위한 몰드(mold) 내부 표면에 이형제를 도포하고, 상기 미가류 고무를 몰드에 삽입한 후, 고무 가류공정을 통하여 가류 고무창(outsole)을 제조한다. 가류조건은 160℃×115㎏/㎠×420sec이다. 가류공정이 완료된 고무창(outsole)은 세척 공정을 통과한다. 15∼20m의 세척기계에 3가지의 각기 다른 세척용제가 준비되어 있으며 이를 통과한 후 별도로 열건조를 하였다.
열건조 처리를 통하여 완전히 건조된 고무창(outsole)에는 미리 준비된 2액형 고무처리제(AQUACE PR-505, 수성, PT.Dongsung NSC 공급)가 작업자에 의해 접착면에 도포된다. 2액형 고무처리제는 용매에 파우더상의 용질을 혼합하며, 용질의 완전용해 후 사용한다. 2액형 고무처리제를 사용하는 작업자는 별도의 개인보호장구 착용이 의무화된다. 고무 처리제 도포 후 별도로 열건조를 하였다.
완전히 건조된 고무창(outsole)은 접착제 (AQUQCE W-01, 수성, PT.Dongsung NSC 공급)를 도포하고, (55∼65℃에서 약 170초)후, 중창(midsole) 및 갑피와 접착(Attaching: 사람이 직접 손으로 가접착시키는 공정)한 후, 사방 압착기를 이용하여 신발을 제조하였다.
실험 예
갑피 및 중창(Injection phylon)에 대해 상기 실시 1에 따른 다기능 처리제를 사용한 접착을 진행한 후, 24시간 경과 후, 인장기(INSTRON 4443)를 이용하여 박리(Peeling TEST)를 실시하여 접착성을 측정하였다. 아울러, 비교 예 1에서 얻은 시편을 이용하여 접착성을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
구 분 실시 예 1 비교 예 1
접착력1 )
(㎏f/㎝)		 고무창과 갑피와의 접착력 4.0∼6.0
(갑피재질파괴)		 3.5∼5.5
(갑피재질파괴)
고무창과 중창과의 접착력 4.0∼6.0 3.5∼5.5
상기 표 1에서 알 수 바와 같이, 본 발명에 따른 다기능 처리제로 접착한 시편이 기존의 시편(비교 예 1)보다 대등하거나 우수한 접착력을 나타내었다.

Claims (5)

15∼55중량부의 천연고무 및 750∼1350중량부의 유기용매로 구성된 제1용액;
상기 제1용액 100중량부 및 폴리우레탄 분산물 45∼90중량부을 포함하는 제2용액;
상기 제2용액 100중량부와, 50∼200중량부의 부타디엔계 고무 및 800∼950중량부의 유기용매로 구성된 부타디엔계 고무 용해물 100∼250중량부로 구성된 제3용액인 것을 특징으로 하는 접착용 다기능 처리제.
청구항 1에 있어서,
상기 제2용액은 10∼20중량부의 계면활성제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 접착용 다기능 처리제.
청구항 1에 있어서,
상기 부타디엔계 고무는 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔-고무 또는 스티렌-부타디엔-스티렌 고무인 것을 특징으로 하는 접착용 다기능 처리제.
신발의 제조방법에 있어서,
전사시트에 청구항 1 내지 3중 어느 한 항에 따른 다기능 처리제를 도포하는 단계;
상기 다기능 처리제가 도포된 전사시트를 미가류 고무로 구성된 신발의 고무창의 접착면에 부착하는 단계;
상기 미가류 고무의 가류공정을 통하여 상기 다기능 처리제를 상기 고무창에 전사시키는 단계;
상기 다기능 처리제가 전사된 고무창을 열활성화시킨 다음, 접착제 도포하고 건조시키는 단계; 및
상기 고무창을 신발의 중창(midsole), 갑피 또는 각종 부품과 접착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착용 다기능 처리제를 이용한 신발의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 전사시트는 실리콘 페이퍼, PET 필름 또는 고밀도 PP 필름인 것을 특징으로 하는 접착용 다기능 처리제를 이용한 신발의 제조방법.
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