KR101593423B1 - 신발창의 제조방법 - Google Patents

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KR101593423B1
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Abstract

신발창 금형에 고무 겉창과 미드솔 프리폼을 적층시켜 신발창을 제조함에 있어서, 상기 고무 겉창의 미드솔 접착면을 예열한 다음 상기 미드솔 프리폼의 적층온도를 제어하고 냉각 가압시켜 상기 고무 겉창과 미드솔간 브릿지 구조를 형성하는, 신발창의 제조방법을 제공한다.

Description

신발창의 제조방법 {Method for preparing shoes sole}
본 명세서에 개시된 기술은 신발창의 제조방법에 관한 것이다.
신발은 경량화를 위하여 지면에 닿는 바닥의 겉창(이하 ‘고무 겉창’이라 칭함)으로 천연고무와 합성고무로 구성된 고무창을 사용하고, 고무창과 갑피 사이의 중창(이하,‘미드솔(midsole)’이라 칭함)으로 쿠션이 좋은 EVA 폼과 같은 에틸렌 공중합체 발포폼을 사용하는 것이 일반적이다.
상기 고무 겉창은 내마모성과 내슬립성 구현을 위해 천연고무와 합성고무에 보강재로서 실리카(SiO2) 및 가황제를 혼합하고 가류시켜 제조하며, 상기 에틸렌 공중합체 발포폼 미드솔은 EVA 등의 에틸렌 공중합체에 가교제와 발포제를 배합한 다음 하기 4가지 공법을 거쳐 통상 제조된다:
첫째, 배합물을 적당한 배율로 발포시킨 다음 스카이빙-캇팅-버핑 (Skiving-cutting-Buffing)의 공정을 거쳐 미드솔 형태로 성형하는 방식.
이 방식은 간단하면서 값싼 장점이 있으나 미드솔 표면형태가 단순하고 발포폼의 셀(cell) 노출로 외관이 미려하지 못한 단점이 있어 일부 저가품에 적용되고 있다.
둘째, 배합물을 압출기로 펠릿화하고 사출발포기에 구비된 금형에서 사출 및 가온(160-180℃)가압시켜 가교발포를 수행한 다음 금형에서 제품을 취출시켜 150∼170% 정도의 소정 발포배율을 갖는 미드솔로 제품화하는 방식.
이 방식은 비교적 간단하면서 제품 원가가 저렴한 장점이 있으나 금형에서 제품이 발포되므로 치수 안정성이 불량하거나 제품의 표면상태가 불량할 수 있어 외관상 깔끔한 제품을 얻기 어려울 수 있다.
셋째, Phylon 공정에 따른 것으로, 우선 상기 첫째 방식을 거쳐 미드솔 성형품(이하 '미드솔 프리폼(Midsole Preform)'이라 칭함)을 준비한 다음 최종제품 금형에 금형 내용적 대비 1.5∼2배의 미드솔 프리폼을 넣고 10∼20분간 가온(150-170℃)가압(이하,‘가온가압'이라 칭함)한 다음 15∼30℃까지 감온하면서 10∼20분간 가압(이하,‘냉각가압'이라 칭함)하고 제품이 완전히 냉각된 다음 탈형하는 방식.
이 방식은 제품과 금형의 크기가 동일하므로 외관이 미려한 고급 제품을 얻을 수는 있으나 제조 공정이 번거롭고 공장면적, 원가 등에 단점이 있다.
넷째, 상기 셋째 방식의 변형인 CMP-Phylon 공정에 따른 것으로, 상기 배합물을 금형에 재치하고 가가압하에 가교발포시켜 미드솔 금형 내용적 대비 1.5∼2배 큰 압축 성형 프리폼(CMP: Compression molded preform)을 제조한 다음 최종제품 금형에 금형 내용적 대비 1.5∼2배의 미드솔 프리폼(CMP)을 넣고 10∼20분간 가온가압(150∼170℃)한 다음 15∼30℃까지 감온하면서 10∼20분간 가압하고 제품이 완전히 냉각된 다음 탈형하는 방식.
이 방식은 제품과 금형의 크기가 동일하므로 외관이 미려한 고급 제품을 얻을 수 있고 제조 공정 또한 상기 셋째 Phylon 공정보다 단축될 뿐 아니라, 스카이빙-캇팅-버핑 공정이 생략되어 재료 손실 또한 셋째 Phylon 공정보다 20∼30% 절감되는 잇점을 바탕으로 현재 보편화되고 있다.
결과 수득된 미드솔은 그 자체로 신발 바닥으로 사용할 수 없어 접착제 등을 사용하여 고무 겉창 상에 접착시켜 완성창으로 사용하는데, 상술한 첫째 공정에 따른 미드솔은 상온 버핑이 최종 공정이고, 둘째 공정에 따른 미드솔은 금형으로부터 탈형시 발포되어 나오므로 그 후 공정인 접착 공정을 거쳐야만 완성창이 될 수 있다.
반면, 상기 셋째 공정과 넷째 공정 등에서는 제품 탈형시 제품과 금형의 크기가 동일하므로 미드솔용 압착성형(Phylon) 금형 하부에 가류된 고무 겉창을 삽입하고 금형 내용적보다 1.5∼2.0배 큰 미드솔 프리폼을 그 상부에 순차 적층하면서 성형과 동시에 접착할 수 있는데, 이같이 하면 접착 공정에 따른 인력과 원가 부담을 줄일 수 있을 것이며, 일례로, 한국특허 등록 제1214673호 등에 따르면, 금형에 고무 겉창을 재치한 다음 에폭시계와 같은 접착성 필름과 EVA 폼을 적층하고 가온가압 및 냉각 가압을 거쳐 냉각 후 탈형하는 방법을 제공하고 있다. 그러나 이 방식은 2매 이상의 접착성 필름을 필요로 하고 가온가압 냉각가압이라는 긴 공정과 에너지 다소비라는 단점을 또한 갖는다.
이에 본 발명자는 고무 겉창과 미드솔간 접착제를 사용한 접착 공정, 혹은 접착제 대신 2매 이상의 접착성 필름을 사용하며 가온가압 냉각가압이라는 긴공정을 거치는 접착에 대체할 수 있는 새로운 신발창 제조방법에 착안하여 본 명세서에 개시된 기술을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 명세서에 개시된 기술의 목적은 고무 겉창과 미드솔간 최적화된 브릿지 구조를 다단계로 구현함으로써 고무 겉창과 미드솔간 접착 강도와 내열성이 개선된 신발창 제조방법을 제공하는데 있다.
본 명세서에 개시된 기술에 따르면, 신발창 금형에 고무 겉창과 미드솔 프리폼을 적층시켜 신발창을 제조함에 있어서, 상기 고무 겉창의 미드솔 접착면을 예열한 다음 상기 미드솔 프리폼의 적층온도를 제어하고 적층한 뒤 냉각 가압시켜 상기 고무 겉창과 미드솔간 브릿지 구조를 형성하는, 신발창의 제조방법을 제공한다.
본 명세서에 개시된 기술에 따르면, 상술한 제조방법으로 제조되고, 상기 고무 겉창과 미드솔간 브릿지 구조에 의해 일체화된 신발창을 제공하다.
본 명세서에 개시된 기술에 따르면, 고무 겉창과 미드솔간 브릿지 구조를 최적화된 다단계로 구현해냄으로써 종래 필요로 하던 고무겉창과 미드솔간 접착제를 사용한 접착 공정, 혹은 종래의 동시 접착공정의 금형 가열공정을 생략하고도 접착 강도와 내열성이 개선된 신발창을 제조하는 효과가 있다.
이하, 본 명세서에 개시된 기술에 대해 상세히 설명하고자 한다.
통상의 신발창 제조공정은 고무 겉창과 미드솔간 접착제를 사용한 접착 공정과, 동시 성형 공정이더라도 최종제품 금형에서의 가열 공정을 포함하는데, 이러한 공정들의 생략으로 엄청난 에너지 절감과 공정시간의 단축을 도모할 필요성이 증대된다.
따라서 본 명세서에 개시된 기술에 따르면, 종래 필요로 하던 고무겉창과 미드솔간 접착제를 사용한 접착 공정, 혹은 종래의 동시 접착공정의 금형 가열공정을 생략하고도 접착 강도와 내열성이 개선된 신발창을 제조하는 효과가 있도록, 상기 고무 겉창의 미드솔 접촉면을 예열하고, 상기 미드솔 프리폼의 적층온도를 제어하는 방법을 제공한다.
본 명세서에 개시된 기술의 일 구현예에 따른 신발창의 제조방법은, 신발창 금형에 고무 겉창과 미드솔 프리폼을 적층시켜 신발창을 제조함에 있어서, 상기 고무 겉창의 미드솔 접착면을 예열한 다음 상기 미드솔 프리폼의 적층온도를 제어하고 적층한 뒤 냉각 가압시켜 상기 고무 겉창과 미드솔간 브릿지 구조를 형성하는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "고무 겉창의 미드솔 접착면"은 달리 특정하지 않는 한, 고무겉창의 최상층에 미드솔 프리폼이 적층시 접착되는 면을 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어 “브릿지 구조”는 달리 특정하지 않는 한, 고무 겉창의 최상층(미드솔과의 접착면쪽)에 얇은 판상으로 형성되어, 고무겉창과 미드솔이 접착이 되었을 때, 중간매개체가 없을 경우 접착이 되지 않는 고무 겉창과 미드솔 소재 사이에서 고무 겉창과도 접착이 될 수 있고 미드솔과도 접착이 될 수 있는 중간 매개층을 넣은 구조를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 신발창 금형은 다양한 타입의 금형일 수 있고, 일례로 파일론(Phylon) 성형용 금형을 들 수 있다.
상기 고무 겉창은 브릿지 보조층을 최상층으로 포함하는 이층 이상의 다층 구조를 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 “브릿지 보조층”은 달리 특정하지 않는 한, 상술한 브릿지 구조를 견고하게 일체화된 구조로서 구현해내기 위해 고무 겉창의 미드솔 접착면 상에 형성된 최상위층을 지칭한다.
상기 예열은 고무 겉창 중 미드솔 접착면인 상부면을 얇고 넓게 용융할 수 있는 수단이라면 특정하지 않으며, 일례로 근적외선, 원적외선, 니크롬선, 초음파, 및 고주파로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 예열은 50℃ 이상, 구체적으로 50∼150℃ 온도 조건으로 고무 겉창의 미드솔 접착면을 가열시킴으로써 상기 미드솔 접착면, 혹은 상술한 브릿지 보조층 내에 포함된 에틸렌 공중합체의 용융을 극대화시켜 효율적인 브릿지 구조를 구현해낼 수 있다.
또한 신발창 금형에 미리 재치된 고무 겉창의 미드솔 접착면에 대해서는 예열이 용이하지 않으므로, 미리 재치된 고무 겉창의 미드솔 접착면까지 도달할 수 있고, 나아가 자동화 작업을 고려하여 가열수단이 구비된 로봇팔을 필요에 따라 사용할 수 있다. 여기서 가열수단은 상술한 예열수단을 포함하는 의미이다.
본 명세서에 개시된 기술에 따르면, 상기 적층온도는 상기 미드솔 프리폼을 성형금형으로부터 취출시킨 표면 고온을 적층에 이용하는 것에 의해 제어되는 것으로, 가급적 50℃ 이하, 바람직하게는 70℃ 이하로 감온되기 전까지 적층에 이용할 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술에 따르면, 상기 냉각 가압은 해당 단계 이전까지 다단계로 최적화된 브릿지 구조의 형성으로 인하여, 최종 제품 금형의 가온가압 공정없이 상온에서 단시간 가압을 수행하는 것으로 동등 이상의 효과를 제공할 수 있다.
이하에서는 상기 고무 겉창 상부에 형성된 브릿지 보조층에 대하여 구체적으로 살펴본다.
우선, 브릿지 보조층은 고무 겉창 재질과 DSC 융점이 35 내지 90℃인 에틸렌 공중합체의 혼합물을 포함하는 브릿지 보조층 조성물에 의해 제공될 수 있다.
상기 에틸렌 공중합체는 가격이 저렴하면서 일반 에틸렌 고분자에 비해 경도가 낮고 고무 겉창 재질과의 혼화성이 우수하며, 미드솔 프리폼이 압착성형 금형에서 취출되고 최종제품 금형에 투입되어 고무 겉창의 브릿지 보조층과 접촉시 용융되어 고무 겉창과 미드솔간 접착이 가능함으로써 브릿지를 형성하는 역할을 한다
특히 고무 겉창과 미드솔간 접착 브릿지 역할에 적합하도록 상기 에틸렌 공중합체의 융점은 상기 취출 표면 온도에서 용융될 수 있는 범위 내일 수 있고, 일례로, 35∼90℃, 혹은 38∼88℃일 수 있다. 상기 범위 내에서 외부 환경(특히 온도) 변화에 따른 신발창의 변형, 수축을 방지할 수 있고, 또한 미드솔 프리폼과의 접촉시 미드솔 프리폼의 성형 금형으로부터 취출된 발포 미드솔 프리폼의 표면 온도가 취출 즉시 120∼150℃에서 공정 중 50~70℃로 식더라도 쉽게 용융되어 충분한 접착 브릿지 효과를 제공할 수 있다.
참고로 여름 가장 더운 때의 외기 온도는 35℃ 전후까지 상승할 수 있는데 거기에 신발창을 노출시킬 경우, 상기 에틸렌 공중합체의 융점이 35℃ 미만에서는 브릿지 보조층에 포함된 에틸렌 중합체가 용융되어 신발 착용도중 접착이 떨어질 수 있다. 상기 에틸렌 공중합체의 융점이 90℃를 초과하면, 프리폼의 성형 금형으로부터 취출된 프리폼의 표면온도가 취출 즉시는 120∼150℃이지만 공정 중 식어갈 수 있으므로 발포 프리폼이 금형 하부에 재치한 고무 겉창의 브릿지 보조층에 함유된 에틸렌 공중합체를 용융시키기에 불충분하므로 접착력이 약하여 실용화하기 어려울 수 있다.
상기 융점은 달리 특정하지 않는 한, 시차주사열량계(DSC) 열분석에 의해 측정한 융점 피크 온도를 지칭한다.
상기 에틸렌 공중합체는 일례로, i) 에틸렌, 및 ii) C3-C10알파 올레핀, C3-C20모노카르복시산의 C1-C12알킬 에스테르, 불포화 C3-C20모노 또는 디카르복시산, 불포화 C4-C8디카르복시산의 무수물 및 포화 C2-C18카르복시산의 비닐에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체이거나 그 공중합체의 이오노머(ionomer)일 수 있다.
상기 에틸렌 공중합체는 구체적인 예로, 에틸렌 비닐아세테이트,(Ethylene Vinylacetate, EVA), 에틸렌 부틸아크릴레이트(Ethylene Butylacrylate, EBA), 에틸렌 메틸아크릴레이트(Ethylene Methylacrylate, EMA), 에틸렌 에틸아크릴레이트(Ethylene Ethylacrylate, EEA), 에틸렌 메틸메타크릴레이트((Ethylene Methylmethacrylate, EMMA), 에틸렌 부텐 공중합체(Ethylene Butene Copolymer, EB-Co), 에틸렌 옥텐 공중합체(Ethylene Octene Copolymer, EO-Co) 등을 들 수 있다.
상기 에틸렌 공중합체에 있어서 바람직하게는, 에틸렌은 전체 중합체의 주요 몰분율을 차지하는데, 통상 에틸렌은 전체 중합체의 약 50 몰% 이상을 차지한다. 더욱 바람직하게는, 에틸렌은 약 60 몰% 이상, 약 70 몰% 이상, 또는 약 80 몰% 이상을 차지한다.
고탄성의 면에서 상기 에틸렌 공중합체는 에틸렌과 알파올레핀의 공중합체일 수 있다. 여기서 상기 알파 올레핀은 말단에 이중결합을 갖는 탄소수 2 이상의 올레핀이다. 전체 에틸렌 알파올레핀 공중합체에서 에틸렌을 제외한 실질적인 나머지는 바람직하게는 3개 이상의 탄소 원자를 갖는 알파 올레핀인 하나 이상의 기타 공단량체를 포함한다. 특히 상품화되어 입수용이성 측면에서 바람직하게는 상기 알파 올레핀은 부텐, 헥센 또는 옥텐이다. 예를 들어 에틸렌 옥텐 공중합체의 경우, 바람직한 조성물은 전체 중합체의 약 80 몰% 이상의 에틸렌 함량, 및 전체 중합체의 약 10 내지 약 15 몰%, 바람직하게는 약 15 내지 약 20 몰%의 옥텐 함량을 포함한다.
상기 에틸렌과 알파 올레핀 공중합체는 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체일 수 있다. 상용화된 제품으로 Dow Chemical의 Engage 및 Infuse, Mitsui의 Tafmer, Exxon Mobile의 Exact, LG화학의 LG-POE 등이 있는데, 특히 본 명세서에 개시된 기술의 저비용 공정에 적합하게는 에틸렌과 알파 올레핀의 랜덤 공중합체가 바람직하다. 상기 에틸렌 랜덤 공중합체의 경우, 에틸렌 함량은 약 60 몰% 내지 약 99.5 몰%, 일부 실시양태에서는 약 80 몰% 내지 약 99 몰%, 일부 실시양태에서는 약 85 몰% 내지 약 98 몰%일 수 있다. 마찬가지로, α-올레핀 함량은 약 0.5 몰% 내지 약 40 몰%, 일부 실시양태에서는 약 1 몰% 내지 약 20 몰%, 일부 실시양태에서는 약 2 몰% 내지 약 15 몰%의 범위일 수 있다. α-올레핀 공단량체의 분포는 대표적으로 랜덤하고, 에틸렌 공중합체를 형성하는 상이한 분자량 분율에 걸쳐서 균일하다.
상기 고무 겉창재질은 이 기술 분야에서 공지된 것이라면 적절히 선택하여 사용가능한 것으로, 상기 고무 겉창재질 중 고무는, 일례로, 천연고무, 및 합성고무로부터 1종 이상 선택할 수 있고, 구체적인 예로, 천연고무와 합성고무가 10:90 내지 90:10의 중량비, 혹은 20:80 내지 80:20의 중량비 범위 내일 수 있다. 특히, 상기 합성고무는 하이 시스(high cis) 1,4-부타디엔 러버일 수 있고, 무니점도(Mooney Viscosity; ML1+4100℃)가 40 내지 50인 하이 시스(high cis) 1,4-부타디엔 러버를 사용할 수 있다.
상기 고무 겉창 재질은 필요에 따라 실리카, 카본 블랙 등의 보강제; 스테아린산, 에틸렌비스스테아라미드 등의 연화제; 폴리에틸렌글리콜 등의 고무 보조제; 가황촉진제; 활성제; 안료 등을 반응에 악영향을 끼치지 않는 범위 내로 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 고무 겉창 시트용 조성물은 상기 고무기재 100 중량부에 대하여, 보강제를 5 내지 80 중량부 범위 내로, 연화제를 0.5 내지 10 중량부 범위 내로, 고무 보조제를 0.5 내지 10 중량부 범위 내로, 가황촉진제를 0.5 내지 3 중량부 범위 내로 포함할 수 있다.
또 다른 예로, 상기 고무 겉창재질은 천연고무 0~80 중량부, 스티렌-부타디엔 러버(SBR) 0~80 중량부, 부타디엔 러버(BR) 20~80 중량부의 고무 100중량부 기준으로, 유황 1.0~2.5 중량부, 가황촉진제 1.0~4.0 중량부, 스테아린산 0.5~2.0 중량부, 산화아연 2.0~10.0 중량부, 실리카 30~50 중량부가 필수로 혼합되고 필요에 따라 적정량의 연화제, 충진제, 활성제, 가공조제, 안료 등이 혼합된 것일 수 있다.
상기 DSC 융점이 35 내지 90℃인 에틸렌 공중합체는 일례로 브릿지 보조층 조성물의 20~80 중량%, 30~70 중량%, 혹은 40~60 중량% 범위 내일 수 있고, 이 범위 내에서 브릿지 보조층과 고무 겉창간 접착 강도, 상기 고무 겉창과 브릿지 보조층과 미드솔간 접착 강도 및 내열성이 현저하게 개선된 효과를 제공할 수 있다.
참고로, 고무 겉창용 고무의 함량이 불충분하면 고무 겉창과 브릿지 보조층간 접착력이 불량할 수 있고, 에틸렌 공중합체의 함량이 부족하면 브릿지 보조층과 미드솔간 접착력이 불량할 수 있다.
상기 브릿지 보조층은 상기 고무 겉창 상부에 적층한 다음 필요에 따라 150∼160℃ 온도조건하에 5∼20분간 일체화 공정을 수행할 수 있는 것으로, 상기 범위 내에서 효과적인 적층 및 일체화 구조를 제공할 수 있다.
상기 브릿지 보조층을 제외한 고무 겉창과 브릿지 보조층의 두께는 70:30 내지 95:5의 두께비, 혹은 75:25 내지 90:10의 두께비를 가질 수 있다. 브릿지 보조층의 두께 상한치가 30(70:30)보다 두꺼우면 고무겉창과 브릿지 보조층을 적층하여 성형시 고무겉창 조성물 층과 브릿지 보조층 조성물 층간의 사이에 에어버블이 생기거나 제품의 취출시 브릿지 보조층의 흐름성 과잉으로 인한 양부족이 생길 수가 있고, 브릿지 보조층의 두께 하한치가 5(95:5)보다 얇을 시는 브릿지 보조층과 고무 겉창 간의 접착력 및 브릿지 보조층과 미드솔과의 접착력이 약해질 수 있다.
상기 미드솔 프리폼은 발포배율(선팽창율)이 170∼190% 범위 내일 수 있다. 또한 상기 미드솔 프리폼을 압착성형 금형과 같은 통상의 프리폼 성형 금형에서 취출시 표면 온도는 120~150℃이지만 공정 중 그 표면이 식어가는데 브릿지 보조층과의 적층 후 압착 시까지 최고 100℃까지 유지할 수 있다고 볼 때 에칠렌 공중합체의 융점이 90℃ 이하이면 에칠렌 공중합체가 녹을 수 있고, 만약 그 표면이 50℃까지 식는다면 융점이 50℃ 이하인 에칠렌 공중합체를 사용해야 하는 것인데, 신발의 특성상 하절기의 기온인 35℃에서 접착이 떨어지지 않으려면 그 융점이 35℃ 이상이어야 하므로 그 전체적인 에칠렌 공중합체의 융점의 범위는 35 내지 90℃임이 바람직하다.
특히, 본 명세서에서 구체화되는 기술에 따르면 종래 신발창 최종제품 금형 내에서 고무 겉창과 미드솔간 결합을 위하여 가온가압 후 냉각가압시키던 것을 최종제품 금형의 가온가압 단계가 없이 상온에서 3∼10분, 혹은 5∼6분과 같은 단시간 동안 상온에서 냉각가압공정만 제공하고도 제조 가능한 잇점을 추가로 제공할 수 있다.
상기 미드솔 프리폼용 조성물은 이 기술분야에서 공지된 것이라면 적절히 선택하여 사용가능한 것으로, 일례로 에틸렌 공중합체, 및 상기 에틸렌 공중합체 100 중량부 기준으로 아조디카본아마이드와 같은 발포제 1 내지 15 중량부, 혹은 1 내지 10 중량부 범위 내로 포함하는 발포 조성물일 수 있고, 상기 미드솔 프리폼용 조성물을 오픈 밀 등으로 혼합하고 압축성형 금형(CMP 금형)에 재치하고 가온(160~180℃) 가압 하에 발포시켜 압축 성형 방식으로 미드솔 프리폼을 제조할 수 있다.
상기 에틸렌 공중합체는 일례로, i) 에틸렌, 및 ii) C3-C10알파 올레핀, C3-C20모노카르복시산의 C1-C12알킬 에스테르, 불포화 C3-C20모노 또는 디카르복시산, 불포화 C4-C8디카르복시산의 무수물 및 포화 C2-C18카르복시산의 비닐에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 에틸렌성 불포화 단량체의 공중합체이거나 그 공중합체의 이오노머(ionomer)일 수 있다.
상기 에틸렌 공중합체의 구체적인 예로서, 에틸렌 비닐아세테이트,(Ethylene Vinylacetate, EVA), 에틸렌 부틸아크릴레이트(Ethylene Butylacrylate, EBA), 에틸렌 메틸아크릴레이트(Ethylene Methylacrylate, EMA), 에틸렌 에틸아크릴레이트(Ethylene Ethylacrylate, EEA), 에틸렌 메틸메타크릴레이트((Ethylene Methylmethacrylate, EMMA), 에틸렌 부텐 공중합체(Ethylene Butene Copolymer, EB-Co), 에틸렌 옥텐 공중합체(Ethylene Octene Copolymer, EO-Co) 등을 들 수 있다.
상기 에틸렌 공중합체의 또 다른 예로, 에틸렌과 비닐아세테이트가 50:50 내지 85:15의 중량비 혹은 60:40 내지 80:20의 중량비인 에틸렌 비닐아세테이트일 수 있다.
상기 미드솔 프리폼용 조성물은 나아가 상기 에틸렌 공중합체 100 중량부 기준으로, 디큐밀 퍼옥사이드와 같은 가교제를 0.1 내지 5 중량부, 혹은 0.5 내지 3 중량부 범위 내로 포함하는 발포 조성물일 수 있다.
본 명세서에 개시된 기술의 다른 구현예에 따른 신발창은, 상술한 제조방법으로 제조되고, 상기 고무 겉창과 미드솔간 브릿지 구조에 의해 일체화된 것일 수 있다.
상기 신발창은, 최종 제품 신발창 금형의 가열 공정(가온가압 단계)을 생략하고 별도의 접착성 필름 혹은 접착 공정을 적용하지 않고도 개선된 접착력을 제공하는 것으로, 일례로 상기 고무 겉창과 브릿지 보조층간 접착강도는 3kg/cm2 이상이고, 상기 브릿지 보조층과 미드솔간 접착강도가 3.0 kg/cm2 이상일 수 있다.
이하 본 명세서에 개시된 기술을 다양한 실시예를 통하여 설명하고자 하나 본 명세서에 개시된 기술의 기술적 사상이 하기 실시예에 의해 국한되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
<재료 준비>
1)고무 겉창 준비:
천연고무 SMR-L 30중량부, 합성고무 BR1208 70중량부, 스테아린산 1중량부, 산화아연 5중량부, 실리카(SiO2) 40중량부, 폴리에틸렌글리콜 2중량부, 유황 2중량부, 가황촉진제(촉진제M) 1.5중량부를 오픈 밀에서 혼합하고 두께 4.0mm의 고무 겉창 재질 시트를 제작하였다.
2)브릿지 보조층 준비:
에틸렌 공중합체(Engage 8842, DOW제, Ethylene Octene Copolymer, DSC 융점: 38℃)와 상기 1)고무 겉창 재질을 50:50 중량비로 오픈 밀에서 혼합하고 두께 1.0mm의 브릿지 보조층 조성물 시트를 제작하였다.
2- 1)브릿지 보조층 : 2)에서 에칠렌 공중합체가 Engage 7467(DOW제, Ethylene Butene Copolymer, DSC 융점:34℃)인 것 외에는 2)와 같다.
2- 2)브릿지 보조층 : 2)에서 에칠렌 공중합체가 EVA 1315(한화제, VA함량 15%, DSC 융점:88℃)인 것 외에는 2)와 같다.
2- 3)브릿지 보조층 : 2)에서 에칠렌 공중합체가 Engage 8440(DOW제, Ethylene Octene Copolymer, DSC융점: 93℃)인 것 외에는 2)와 같다.
2- 4)브릿지 보조층: 2)에서 에칠렌 공중합체와 상기 1) 고무 겉창 재질을 18:82의 중량비로 대체한 것을 제외하고는 2)와 같다
2- 5)브릿지 보조층: 2)에서 에칠렌 공중합체와 상기 1) 고무 겉창 재질을 23:77의 중량비로 대체한 것을 제외하고는 2)와 같다.
2-6) 브릿지 보조층: 2)에서 에칠렌 공중합체와 상기 1) 고무 겉창 재질을 77:23 중량비로 대체한 것을 제외하고는 2)와 같다
2- 7)브릿지 보조층: 2)에서 에칠렌 공중합체와 상기 1) 고무 겉창 재질을 83:17 중량비로 대체한 것을 제외하고는 2)와 같다.
3)브릿지 보조층을 갖는 고무 겉창 준비:
내용적 100x200x5mm의 금형 하단에 상기 1) 항목을 통하여 수득된 고무 겉창 기재 시트(100x200x4mm)를 재치하고, 상단에 상기 2)브릿지 보조층 조성물 시트(100x200x1mm)를 적층한 다음 160℃ 하에 5분간 가온가압한 뒤 탈형하여 사이즈 100x200x5mm의 브릿지 보조층을 갖는 가류된 고무 겉창을 제작하였다.
4)미드솔 프리폼 준비:
EVA(VA 21wt%) 100중량부, 스테아린산 1중량부, 산화아연 2중량부, 가교제 DCP 0.9중량부, 발포제 ADCA 4.0중량부를 오픈 밀에서 혼합하여 압착성형 금형(CMP 금형)에 재치하고 가온가압(160 ℃/100 kg/cm2) 조건하에 발포시켜 발포배율(선팽창율) 190%인 100x200x20mm의 발포 미드솔 프리폼을 수득하였으며, 압착성형 금형으로부터 취출 즉시 적외선 온도계로 표면 온도를 측정한 결과, 125℃인 것을 확인하였다.
< 실시예 1-8 및 비교예 1-6>
내용적 100x200x15mm의 파일론(Phylon) 금형 하단에 미리 준비해놓은 상기 3)브릿지 보조층을 갖는 고무 겉창(100x200x5mm)을 재치하고, 상기 3)고무 겉창의 미드솔 접착면을 근적외선 조사기가 구비된 로봇팔을 사용하여 하기 표 1의 각각의 온도(표 1 내 겉창조사후 표면온도에 해당)로 예열하였다.
그 상단에 상기 4)의 프리폼 성형 금형으로부터의 취출 표면온도가 125℃인 미드솔 프리폼(100x200x20mm)이 취출되어 하기 표 1의 각각의 온도(표 1 내 투입직전 프리폼 표면온도에 해당)로 식었을 때 파일론 금형에 투입한 뒤 파일론 금형을 밀폐하고 가압한 채 금형온도를 상온으로 10분 유지시킨 뒤 탈형하여 100x200x15mm의 고무 겉창-미드솔이 브릿지 구조로 일체화된 완성품 신발창을 수득하였다.
수득된 완성품 신발창에 대하여 하기 시험 항목으로 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 함께 정리하였다.
<시험 항목>
*고무 겉창과 브릿지 보조층간 접착강도:
완성품 신발창에서 고무 겉창과 브릿지 보조층간 접착된 부위를 칼로 분리한 뒤 Instron Tester를 사용하여 접착강도를 측정하였다. 참고로, 접착강도가 3.0kg/cm2 이상이면 양호, 3.0kg/cm2 미만이면 불량으로 판단하였다.
*브릿지 보조층과 미드솔간 접착강도:
브릿지 보조층이 적층된 미드솔 에서 브릿지 보조층과 발포 미드솔간 접착된 부위를 칼로 분리한 뒤 Instron Tester를 사용하여 접착강도를 측정하였다. 참고로, 접착강도가 3.0kg/cm2 이상이면 양호, 3.0kg/cm2 미만이면 불량으로 판단하였다.
*내열성:
고무 겉창과 미드솔이 일체화된 신발창을 폭 20mm로 자르고 고무 겉창과 미드솔 접착면을 겉창과 벌린 뒤 미드솔 쪽을 상부 클립에 걸고 고무 겉창에 줄을 걸어 1Kg 추를 매달고 35℃ 실내에 24시간 방치하였다. 24시간 뒤 접착면에 변화가 없으면 양호, 접착면이 더 벌어져 있으면 불량으로 판단한다.
구분 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 실시예4 실시예5 비교예2 비교예3 실시예6 비교예4 비교예5 실시예7 실시예8 비교예6
브릿지 보조층2) O O O O O O O
“ 2-1) O
“ 2-2) O
“ 2-3) O
“ 2-4) O
“ 2-5) O
“ 2-6) O
“ 2-7) O
겉창조사 후 표면 온도(℃) 90 90 90 90 70 52 48 90 120 120 90 90 90 90
투입직전 프리폼 표면온도
(℃)		 120 90 53 47 90 90 90 90 120 120 90 90 90 90
물성
고무겉창/브릿지 보조층간 접착강도 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 불량
브릿지 보조층/미
드솔간 접착강도		 양호 양호 양호 불량 양호 양호 불량 양호 양호 불량 불량 양호 양호 양호
내열성 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 불량 양호 양호 양호 양호 양호 양호
상기 표 1에서 보듯이, 본 명세서에 개시된 기재에 따르면, 고무 겉창과 브릿지 보조층간 접착강도, 브릿지 보조층과 미드솔간 접착강도 및 내열성이 모두 양호한 결과를 제공하는 것을 확인할 수 있었다.
< 실시예 9-11, 비교예 7-8: 브릿지 보조층의 두께가 미치는 영향 실험>
상기 실시예 1에서 상기 브릿지 보조층을 제외한 고무 겉창과 브릿지 보조층의 50:50 두께비를 하기 표 2와 같이 대체한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정을 반복하고 신발창을 제조하였다.
상술한 시험 항목에 추가로 고무겉창 성형성을 다음과 같이 측정하고, 측정 결과를 하기 표 2에 함께 정리하였다.
* 고무겉창 성형성:
100x200x5mm의 고무 겉창금형에 상기 실시예 비교예의 두께로 고무겉창 조성물과 브릿지 보조층 조성물을 투입하고 160℃에서 5분간 가류시켰을 때 외관이 양호한 제품이 취출되었을 때는 양호, 고무겉창 조성물 층과 브릿지 보조층 조성물 층간의 사이에 에어버블이 생기거나 제품의 취출시 브릿지 보조층의 흐름성 과잉으로 인한 함량 부족이 생겼을 경우는 불량으로 표시하였다.
구분 실시예9 실시예10 비교예7 실시예11 비교예8
겉창 고무 두께 (mm/길이비) 4.5 (90) 4.7 (94) 4.8 (96) 3.7 (74) 3.3 (66)
브릿지 보조층 두께 (mm/길이비) 0.5 (10) 0.3 (6) 0.2 (4) 1.3 (26) 1.7 (34)
물성
고무 겉창 성형성 양호 양호 양호 양호 불량
고무겉창/브릿지 보조층간 접착강도 양호 양호 불량 양호 양호
브릿지 보조층/미드솔간 접착강도 양호 양호 불량 양호 양호
내열성 양호 양호 양호 양호 양호
상기 표 2에서 보듯이, 본 명세서에 개시된 기재에 따르면, 고무 겉창과 브릿지 보조층간 접착강도, 브릿지 보조층과 미드솔간 접착강도 및 내열성이 모두 양호한 결과를 제공하는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (13)

  1. 신발창 금형에 고무 겉창과 미드솔 프리폼을 적층시켜 신발창을 제조함에 있어서, 상기 고무 겉창의 미드솔 접착면을 예열한 다음 상기 미드솔 프리폼의 적층온도를 제어하고 적층한 뒤 냉각 가압시켜 상기 고무 겉창과 미드솔간 브릿지 구조를 형성하되, 상기 고무 겉창은 브릿지 보조층을 최상층으로 포함하는 다층 구조를 갖고, 상기 브릿지 보조층은 고무 겉창 재질과 DSC 융점이 35 내지 90℃인 에틸렌 공중합체의 혼합물을 포함하는 브릿지 보조층 조성물로 제공되는 것인 신발창의 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 신발창 금형은 파일론(Phylon) 성형용 금형을 사용한 신발창의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서, 상기 예열은 근적외선, 원적외선, 니크롬선, 초음파, 및 고주파로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 수단으로 수행된 신발창의 제조방법.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 예열은 50∼150℃ 범위 내로 수행된 신발창의 제조방법.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 예열은 가열수단이 구비된 로봇팔을 사용하는 신발창의 제조방법.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 적층온도는 상기 미드솔 프리폼을 성형금형으로부터 취출시킨 표면 고온을 이용하되, 50℃ 이하로 감온되기 전에 적층에 이용하도록 제어되는 것인 신발창의 제조방법.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 냉각 가압은 상온 하에 가압을 수행한 것인 신발창의 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제1 항에 있어서, 상기 DSC 융점이 35 내지 90℃인 에틸렌 공중합체는 브릿지 보조층 조성물의 20~80중량%인 신발창의 제조방법.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 브릿지 보조층을 제외한 고무 겉창과 브릿지 보조층의 두께는 70:30 내지 95:5의 두께비를 갖는 것인 신발창의 제조방법.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 신발창의 제조방법은 신발창 금형의 가온가압 단계를 포함하지 않는 것인 신발창의 제조방법.
  13. 제1 항, 제2 항, 제4 항 내지 제8 항, 및 제10 항 내지 제11 항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되고, 상기 고무 겉창과 미드솔간 브릿지 구조에 의해 일체화된 신발창.
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