KR101116485B1 - 2중 삽입 구조물의 미드솔을 갖는 건강신발 및 제조방법 - Google Patents

2중 삽입 구조물의 미드솔을 갖는 건강신발 및 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신발의 중창을 구성하는 미드솔을 저경도 폴리우레탄과 중경도 폴리우레탄을 발포과정을 통해 상호 접합시켜 제조함으로서 가수분해를 방지하고 쿠션감이 뛰어난 신발을 제공하는 것을 특징으로 하는 2중 삽입 구조물의 미드솔을 갖는 건강신발 및 제조방법에 관한 것으로, 상기 미드솔은, 통상의 경질의 나일론 사출피스층(21)과, 상기 통상의 사출시스층의 외각을 감싸는 저경도(30C) 폴리우레탄층(22)과, 상기 저경도 폴리우레탄층의 외각을 감싸는 중경도(55 - 60C) 폴리우레탄층(23)으로 이루어지므로 접합이 없으며, 가수분해를 방지할 수 있고, 다른 폴리우레탄에 비해 2/3 정도 가벼워지는 것을 특징으로 하며; 상기 구성에 의한 본 발명은, 신발 미드솔을 저경도 폴리우레탄 및 중경도 폴리우레탄으로 이루어지는 이종 경도로 형성하여 접지시 지면으로부터 충격을 완전히 흡수하여 발목관절이나 무릎관절에 충격이 전달되지 않는 효과가 있으며, 같은 재질이면서 경도만 다른 저경도 폴리우레탄과 중경도 폴리우레탄을 접합하므로 별도의 접착성분이 필요치 않아서 가수분해되는 현상을 방지할 수 있어 신발의 수명을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
미드솔, 저경도 폴리우레탄, 중경도 폴리우레탄, 건강신발

Description

2중 삽입 구조물의 미드솔을 갖는 건강신발 및 제조방법{A Shoe and Midsole Manufacturing Method Having 2-State Insert Structure}
본 발명은 2중 삽입 구조물의 미드솔을 갖는 건강신발 및 제조방법에 관한 것으로, 특히 신발의 중창을 구성하는 미드솔을 저경도 폴리우레탄과 중경도 폴리우레탄을 발포과정을 통해 상호 접합시켜 제조함으로서 가수분해를 방지하고 쿠션감이 뛰어난 신발을 제공하는 것을 특징으로 하는 2중 삽입 구조물의 미드솔을 갖는 건강신발 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 신발에 있어서 지면과의 접지시 충격을 최소화하기 위해 소정 두께로 형성되고 비교적 저경도인 미드솔과, 상기 미드솔 하면에 상기 미드솔보다 고경도인 아웃솔로 형성된 신발 밑창이 형성되어 있다.
상기 미드솔은 일반적으로 충격흡수를 위해 폴리우레탄폼 또는 EVA(에틸렌비닐아세테이트)폼으로 형성되며, 아웃솔은 일반적으로 지면과의 마찰 및 내구성을 고려하여 고무(rubber)재로 형성되어 있다.
그러나 상기 종래의 신발에 있어서 신발 밑창은 발과 지면과의 접지시 충격을 흡수할 수 있는 부분이 미드솔에 주로 의존하므로, 지면이 딱딱하거나 울퉁불퉁 한 경우 지면으로부터 충격이 제대로 흡수되지 않아 발바닥 및 무릎으로 충격이 직접적으로 전달되는 경향이 있어 발목관절이나 무릎관절에 무리를 주게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 에어백이나 에어젤과 같은 충격흡수기능을 하는 부재를 상기 미드솔에 다양한 형상으로 삽입하여 일체로 형성시키거나, 미드솔에 다수의 중공부를 형성시켜 지면으로부터 충격을 흡수하고자 하였다.
그러나 상기의 방법은 그 제조방법이 까다로울 뿐만 아니라, 에어백이나 에어젤의 제조를 위한 별도의 제조과정 및 비용이 소요되고, 오랜 사용에 의해 상기 미드솔이나 에어백 및 에어젤이 그 형태가 변형되어 원래의 충격흡수기능을 제대로 하지 못하는 문제점이 있었다.
한편, 신발 중창용 폴리우레탄 제품의 제조 방법으로서는 폴리우레탄 원료를 금형의 내부에 붓고 금형을 밀폐시킨 후, 폴리우레탄 성형기의 상/하 열판을 사용하여 금형의 상/하판을 가열하면 폴리우레탄 원료가 발포 성형된 후, 금형을 개방하여 폴리우레탄 제품을 금형으로부터 탈형하여 제조하고 있다.
그러나, 폴리우레탄을 다른 재질의 구조물과 접합하여 신발을 완성시에 시간이 지나면 상기 접합을 위한 접착제 구성물질로 인하여 폴리우레탄이 가수분해되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로,
폴리우레탄을 2개의 층으로 형성하되 내측은 저경도 폴리우레탄을 적용하고 외측은 중경도 폴리우레탄을 적용하여 별도의 접합성분이 없더라도 상기 2개의 폴리우레탄을 쉽게 접합토록 함으로서 가수분해 문제를 미연에 방지하고 쿠션감이 좋은 신발을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,
본 발명은 상기 미드솔은, 통상의 경질의 나일론 사출피스층(21)과, 상기 통상의 사출시스층의 외각을 감싸는 저경도(30C) 폴리우레탄층(22)과, 상기 저경도 폴리우레탄층의 외각을 감싸는 중경도(55 - 60C) 폴리우레탄층(23)으로 이루어지므로 접합이 없으며, 가수분해를 방지할 수 있고, 다른 폴리우레탄에 비해 2/3 정도 가벼워지는 것을 특징으로 한다.
또한, 경질의 나일론 사출피스층, 경질의 나일론 사출피스층의 외각을 감싸는 폴리우레탄층, 폴리우레탄의 외각을 감싸는 EVA층으로 이루어지는 구성된 미드솔(20)을 포함하는 신발을 제조하는 방법에 있어서, 상기와 같이 통상의 경질 나일론 사출피스를 제작(S10)하고, 제작된 상기 경질의 나일로 사출피스를 금형에 삽입한 후 폴리우레탄 재료를 투입하여 온도와 압력을 통해 저경도인 30C로 발포하여 제조하며, 상기 나일론 사출피스를 감싼 저경도의 폴리우레탄을 다시 금형에 삽입하고 폴리우레탄 재료를 투입한 후 온도와 압력을 이용하여 중경도인 55~60C로 발포하여 제조(S30)하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의한 본 발명은, 신발 미드솔을 저경도 폴리우레탄 및 중경도 폴리우레탄으로 이루어지는 이종 경도로 형성하여 접지시 지면으로부터 충격을 완전히 흡수하여 발목관절이나 무릎관절에 충격이 전달되지 않는 효과가 있다.
또한, 같은 재질이면서 경도만 다른 저경도 폴리우레탄과 중경도 폴리우레탄을 접합하므로 별도의 접착성분이 필요치 않아서 가수분해되는 현상을 방지할 수 있어 신발의 수명을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, 비록 본 발명이 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어지지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 적용되는 신발 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 미드솔 구조도.
도 3은 본 발명의 미드솔중 나일론 사출피스층 단면도.
도 4는 본 발명의 미드솔중 저경도 폴리우레탄 단면도.
도 5는 본 발명의 미드솔중 중경도 폴리우레탄 단면도.
도 6은 본 발명의 미드솔 제작 순서도로서,
도시한 바와 같이 본 발명의 신발은 통상의 신발구조와 마찬가지로 신발의 상부를 구성하는 외피(10)와, 신발의 쿠션부를 이루는 미드솔(20)과, 상기 미드솔을 감싸며 신발의 바닥면을 이루는 아웃솔(30)로 이루어진다.
또한, 본 발명의 미드솔(20)은 총 3개의 층으로 이루어지는바, 경질(30C)의 나일론 사출피스층(21)과, 상기 나일론 사출피스층의 외각을 감싸는 저경도 폴리우레탄층(22)과, 상기 저경도 폴리우레탄층의 외각을 감싸는 중경도(55 - 60C) 폴리우레탄층(23)으로 이루어진다.
아울러, 본 발명의 제작단계를 간단히 정리하면,
경질의 나일론 사출피스를 제작하는 단계(S10)와;
상기 경질의 나일로 사출피스를 금형에 삽입하고 저경도의 폴리우레탄 재료를 투입에 발포하는 단계(S20)와;
상기 나일론 사출피스를 감싼 저경도의 폴리우레탄을 다시 금형에 삽입하고 중경도 폴리우레탄 재료를 투입후 발포하는 단계(S30)로 이루어진다.
상기 기술은 경질의 나일론 사출피스를 저경도 폴리우레탄 금형에 인서트 시켜 발포 작업한 다음 이를 다시 중경도 폴리우레탄 금형에 삽입하여 중경도 폴리우레탄 재료를 투입후 발포시켜 신발의 미드솔을 제작하므로 착지 및 신체의 불연속적인 충격을 유발하지 않는 효과를 제공한다.
본 발명의 신발 미드솔 제조과정을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
1차 경질의 나일론 사출피스층(21)을 저경도 폴리우레탄용 금형에 삽입하고 이후 저경도 폴리우레탄(22)을 삽입후 저경도 30C 폴리우레탄 성형 발포작업을 한다.
즉, 경질의 나일론 사출피스층(21)을 삽입하고 동시에 저경도의 미발포 폴리우레탄 재료를 금형 내부에 투입하고 일정 온도와 압력하에서 발포하여 성형시킨다.
이러한 재료의 경도 조절은 상기 금형 온도와 압력을 변화시켜 발포정도의 조절에 의한다. 본 발명에 있어서 저경도라 함은 Shore C Type 경도계에서 30 정도되는 것을 말한다.
이후, 발포작업이 완료된 저경도 폴리우레탄(22)을 중경도 폴리우레탄용 금형에 삽입하고 중경도 폴리우레탄(23) 재료를 투입후 발포 시킨다.
상기 중경도 폴리우레탄폼은, 금형 내부에 삽입하고 일정 온도와 압력하에서 발포하여 성형시킨다. 본 발명에 있어서 중경도라 함은 Shore C Type 경도계 55~60 정도되는 것을 말한다.
상기와 같이 신발의 미드솔을 제작하게 되면 탄성과 복원력이 우수하고 겉부분은 가볍고 쿠션이 매우 좋으며, 안쪽에 존재하는 저경도 30C 폴리우레탄(22)과 바깥쪽에 존재하는 중경도 55 - 60C 중경도 폴리우레탄(23)의 접합이 없어 가수분해를 방지할 수 있고, 다른 폴리우레탄에 비해 2/3 정도 가벼운 효과를 제공할 수 있다.
또한, 걷는 동작 중에 신발이 지면에 닿으면, 발바닥면 중 어느 특정한 부위 가 상기 미드솔의 중경도 폴리우레탄(23)을 부분적으로 가압하게 되고, 이때 상기 저경도 폴리우레탄(22)이 받는 충격량은 발 부위의 면적에 반비례하고 인체의 하중과 접지될 때의 충격력에 비례하여 증가하게 된다.
이와 같이 상기 중경도 폴리우레탄(23)에 가해진 충격량은 저경도 폴리우레탄(22)에 분산되어 쿠션감이 좋아지게 된다.
결국, 걷는 동작중에 발생하는 충격량이 골고루 분산되어 지면으로부터 인체가 받는 충격량을 감소시키게 된다.
본 발명에 적용되는 폴리우레탄 제조방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 폴리우레탄(Polyurethane)이란, 우레탄결합(Urethane Bond)은 활성 수산기(-OH)를 갖고 있는 알코올과 이소시아네이트기(Isocyanate Group, -N=C=O)를 갖고 있는 이소시아네이트(Isocyanate)가 부가 중합반응 (Addition Polymerization Reaction)에 의해 반응열을 발생시키면 형성된다. 그리고, 1개 이상의 이소시아네이트기 (NCO Group)를 갖고 있는 이소시아네이트류와 1개 이상의 수산기(-OH)를 갖는 알코올류를 다관능기(Polyfunctional)라고하며 관능기가 적정조건하에서 고온의 열을 발산시키면서, [-NHCoo-]n의 구조를 가진 화합물질을 생성시키는데 이것을 우레탄 결합(Urethane Bond)이라고 하며, 1000이상의 분자가 결합된 것을 폴리우레탄(Polyurethane)이라고 한다.
폴리우레탄의 부가반응(Side Reaction)
폴리우레아 반응 (Polyurea Reaction); 다관능 알코올과 반응한 Isocyanate 는 동시에 물(H2O)과 반응하여 우레아(Urea)와 이산화탄소(CO2)를 생성한다.
알로파네이트 반응과 뷰렛반응 (Allophanate & Biuret Reaction)생성된 우레탄과 우레아에 남아있는 활성수소는 적절한 조건 하에서 과잉의 이소시 아네이트와 반응하여 알로파네이트와 뷰렛을 생성시키는 가교반응 (Crosslinking Reaction) 진행된다.
우레티딘디온 및 이소시아누레이트반응 (Uretidinedion & Isocyanurate Reaction); 이소시아네이트들은 염기성 촉매 하에서 반응하여 Dimer라는 우레티딘디온과 Trimer라는 이소시아누레이트가 만들어진다. Dimer는 방향족 이소시아네이트(Aromatic Isocyanate)에서 생성되며, 예로 Monomeric MDI인 4, 4' -디페닐메탄 디이소시아네이트( 4, 4' -Diphenlymethane Diisocyanate)는 상온에서 방치시 천천히 Dimer화되어 고온에서도 불용성인 고분자(Polymer) 물질이 형성된다.
이소시아누레이트(Isocyanurate)는 지방족(Aliphatic) 및 방향족(Aromatic) 이소시아네이트를 가열함으로써 생성되며, 이 반응은 염기성 촉매에 의해 가속화된다.
폴리우레탄 원료 (Polyurethane Raw Materials)
이소시아네이트(Isocyanate)
디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4' -Diphenylmethane diisocyanate (MDI))아날린(Aniline)과 포름알데히드(Formaldehyde)가 축합(COndensation)되어 생성된 디페닐메탄디아민(MDA, Diphenylmethane Diamine)에 포스겐(Phosgene,COCl2)을 처리( 포스겐화, Phosgenation)하여 얻어지는 물질이 MDI이다. 반응 생성물은 여러종류의 이성체 및 다핵체를 포함하지만, 이것을 정제하면 Pure MDI (혹은 Crude MDI)로 분리된다. Monomeric MDI는 상온에서 백색 고체이기 때문에 카르보디이미드(Carbodiimide)변성 MDI 혹은 우레톤이민(Uretonimine) 변성 MDI와 같은 액상(Liquid)으로 변성시켜 사용한다.
Polymeric MDI는 상온에서 액체이며, 제품의 평균관능기수는 2.3~3.0 수준이고 점도(Viscosity)와 반응성, NCO%함량에 의해 특성화 된다. 제품의 점도는 제품의 평균분자량 및 NCO%함량에 의해 좌우된다.
Monomeric MDI는 스판덱스(Spandex), 합성피혁(Leather) 엘라스토머(Elastomer),코팅(Coating) 및 실란트(Sealant) 등 주로 무발포 폴리우레탄에 사용된다.
Polymeric MDI는 냉장고, 컨테이너, 스프레이(Spray), 건축용 단열재 제조 및 자동차의 내장재 제조등 주로 발포 폴리우레탄 폼 제조에 널리 사용된다.
도 1은 본 발명에 적용되는 신발 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 미드솔 구조도.
도 3은 본 발명의 미드솔중 나일론 사출피스층 단면도.
도 4는 본 발명의 미드솔중 저경도 폴리우레탄 단면도.
도 5는 본 발명의 미드솔중 중경도 폴리우레탄 단면도.
도 6은 본 발명의 미드솔 제작 순서도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 외피
20: 미드솔
21: 나일론 사출피스층
22: 저경도 폴리우레탄층
23: 중경도 폴리우레탄층
30: 아웃솔

Claims (2)

  1. 경질의 나일론, 폴리우레탄으로 이루어지는 통상의 미드솔을 포함하는 신발에 있어서,
    상기 미드솔은, 통상의 경질의 나일론 사출피스층(21)과,
    상기 통상의 사출시스층의 외각을 감싸는 저경도(30C) 폴리우레탄층(22)과,
    상기 저경도 폴리우레탄층의 외각을 감싸는 중경도(55 - 60C) 폴리우레탄층(23)으로 이루어지므로 접합이 없으며, 가수분해를 방지할 수 있고, 다른 폴리우레탄에 비해 2/3 정도 가벼워지는 것을 특징으로 하는 2중 삽입 구조물의 미드솔을 갖는 건강신발.
  2. 경질의 나일론, 폴리우레탄으로 이루어지는 통상의 미드솔을 포함하는 신발을 제조하는 방법에 있어서,
    상기와 같이 통상의 경질 나일론 사출피스를 제작(S10)하고, 제작된 상기 경질의 나일로 사출피스를 금형에 삽입한 후 폴리우레탄 재료를 투입하여 온도와 압력을 통해 저경도인 30C로 발포하여 제조하며,
    상기 나일론 사출피스를 감싼 저경도의 폴리우레탄을 다시 금형에 삽입하고 폴리우레탄 재료를 투입한 후 온도와 압력을 이용하여 중경도인 55~60C로 발포하여 제조(S30)하는 것을 특징으로 하는 2중 삽입 구조물의 미드솔을 갖는 건강신발 제조방법.
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