KR101893205B1 - 흡열 기능부를 가지는 신발창 및 신발 - Google Patents

Abstract

홀이나 홈이 일부 영역에 형성되는 중창, 홀이나 홈에 삽입되어 착용자의 발바닥에 닿도록 이루어지는 열 기능부, 중창의 하부에 놓이는 밑창을 구비하여 이루어지는 열 기능부를 가지는 신발창 및 이를 이용한 신발이 개시된다. 이런 신발창에서 열 기능부는 홀이나 홈에 삽입되는 부분에서 상변화물질이 합성수지 커버로 감싸져서 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면 상전환물질을 내장한 열 기능부를 신발창에 결합하여 사용하므로 착용시의 열기능층의 냉기나 온기가 착용자의 발바닥에 효율적으로 전달될 수 있고, 간단한 구조를 통해 열 기능부를 신발창에 설치하여 사용할 수 있다.

Description

흡열 기능부를 가지는 신발창 및 신발{shoe sole having thermal function part and shoe having the same}

본 발명은 신발에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상전환물질층과 같은 열 기능부를 가지는 신발창 및 이를 구비한 신발에 관한 것이다.

신발은 발을 외부의 열이나 냉기, 외부 물체와의 접촉으로 인한 손상으로부터 보호하고, 이동시 발에 미치는 충격을 완화시키는 긍정적인 기능을 하게 된다. 따라서, 신발을 제작할 때 이런 기능들에 대한 고려가 이루어지게 된다.

신발이 닿는 지면이나 지상의 눈, 비, 공기로부터의 열이나 냉기를 차단하고, 내부적으로 발의 온도를 쾌적한 일정 범위로 유지하기 위해 신발의 창이나 갑피에 열차단을 위한 단열층을 설치할 수 있다.

대한민국 등록특허 제10-1366100호 및 대한민국 등록특허 제10-1643568호에는 신발 겉창에 단열층의 하나인 에어로겔을 설치하는 예가 개시되어 있다.

이들 선행기술에서는 신발 겉창을 제작할 때 사출공정을 이용하면서 에어로겔로 이루어진 부분을 몰드에 준비하여 신발 겉창을 인서트 사출 방식으로 제작하는 예가 개시되거나, 허니컴 구조의 고무시트의 셀에 에어로겔을 충진하고 부직포 등으로 마감하여 만들어진 패드를 제작하고, 이 패드를 신발 겉창에 삽입하여 사용하는 예가 개시되어 있다.

가령, 신발을 만들 때 통상의 신발 제조 과정에서와 같이 중창, 갑피, 밑창본체 및 밑창 바닥을 준비하고, 중창과 갑피를 결합시켜 신발 상부를 형성하고, 밑창 본체와 밑창 바닥을 결합하여 밑창을 준비하고, 이 밑창과 신발 상부를 접착제 등을 이용하여 혹은 다른 기계적인 방법으로 결합시켜 신발을 제작하게 된다.

그러므로 이렇게 에어로겔이 포함된 밑창을 신발의 다른 부품들 가령 밑창 바닥이나 신발 상부의 중창 부분과 결합하여 신발을 만들 경우, 사용자가 신발을 착용하고 움직임에 따라 신발창은 구부러지고 펴고를 반복하게 되어 신발창을 이루는 각 부품 사이에 층분리가 일어날 위험이 커지게 된다.

또한, 에어로겔의 경우, 우수한 단열성능을 발휘할 수 있지만 에어로겔을 신발창에 고르게 분포시키고 유지시키기 위해서는 에어로겔을 다른 재료에 함침시키거나 다른 재료로 셀 공간을 형성하고 셀에 충진시키며, 그 분포를 유지시키기 위해 그 다른 재료의 외부를, 에어로겔 미세 분말이 통과하여 누출되지 않도록 이루어진 천이나 시트로 감싸는 작업이 필요하였다.

물론, 이런 경우들에서 신발창을 이루는 부품들에서의 층분리나 에어로겔의 미분화를 방지하기 위해 신발창이나 에어로겔 형태 유지에 사용되는 접착제를 우수한 것을 사용하는 등의 방법을 사용할 수 있지만 층분리나 미분화를 근본적으로 방지하기는 어렵다는 한계가 있었다.

또한, 이런 에어로겔과 같은 단열층은 열이나 냉기를 차단하는 작용은 할 수 있지만 자체가 열이나 냉기를 공급하여 신발 내 공간을 사용시간 동안 쾌적한 온도로 적극적으로 조성하는 기능은 하기 어렵다는 한계가 있다.

등록특허 제10-1366100호 : 에어로겔을 적용한 신발 겉창 및 이의 제조방법. 등록특허 제10-1643568호 : 사출공정을 이용한 에어로겔 적용 신발 겉창의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 신발 겉창. 특허출원 제10-2016-0165860호 : 상변환식 보온재 원단, 그 제조방법 및 제조에 적합한 장치,

본 발명은 상술한 종래의 단열 기능 신발의 한계를 극복하기 위한 것으로, 흡열 기능부를 신발창에 설치하여 사용중에 직접적으로 사용자에게 냉기를 느낄 수 있도록 할 수 있는 신발창 및 신발을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 제작이 용이하고, 사용자의 체감도를 높일 수 있으며, 사용에 편리한 구성을 가지는 흡열 기능부를 포함하는 신발창 및 신발을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 신발창은 중창에 홀이나 홈이 형성되고, 이 홀이나 홈에 흡열 기능부가 삽입되어 착용자 발바닥에 닿도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 중창에 형성되는 홈이나 홀은 하나 혹은 복수개로 이루어질 수 있다.

본 발명에서 흡열 기능부는 상변화물질을 합성수지 커버로 감싸서 이루어질 수 있다.

이때, 합성수지 커버는 하부 커버층과 상부 커버층 사이에 상변화물질이 위치하는 영역의 주변부를 접착이나 융착의 방법으로 실링(sealing)하여 형성할 수 있고, 이때, 상부 커버층은 신발 착용자의 발바닥에 닿게 될 수 있다.

이때, 주변부는 측방으로 연장되어 일종의 까레층이나 깔창과 같이 신발창의 한 층의 역할을 할 수 있고, 이때, 홀이나 홈 주변을 덮는 커버 부분에는 중창과 마주보는 면에 점착층이나 벨크로 기타 착탈수단이 설치되어 중창의 상면에 흡열 기능부가 착탈되도록 이루어질 수 있다.

본 발명에서 흡열 기능부는 상전환물질이 채워진 부분 주변으로 확장된 주변부가 전반적으로 중창 위쪽에 놓일 수 있고, 반대로 전반적으로 중창 아래쪽이면서 밑창 위쪽에 위치하는 것일 수 있다.

본 발명에서 합성수지 커버는 사용자의 발에 전달되는 냉기를 조절하고 지속시간을 연장시키기 위해 얇은 우레탄폼이나 기타 단열성을 가지는 재질로 이루어질 수 있다.

본 발명의 신발은 본 발명의 신발창을 구비하여 이루어진다.

본 발명의 신발은 특히 갑피가 띠 형태로 발의 일부만을 덮는 샌들일 수 있고, 방열화일 수 있다.

본 발명에 따르면 상전환물질을 내장한 흡열 기능층을 신발창에 결합하여 사용하므로 착용시의 흡열 기능층의 냉기가 착용자의 발바닥에 효율적으로 전달될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 신발창에 흡열 기능층을 착탈 가능한 구성으로 하여 상전환물질에 냉기를 용이하게 축적하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 외부 열기가 심한 환경에서 온도에 민감한 착용자의 발바닥을 통해 냉기를 느끼게 함으로써 그 환경에서 견딜 수 있는 시간을 늘리거나, 쾌적도를 높일 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예인 신발창의 개략적 구성을 나타내는 평면도,
도2는 도1의 AA'선에 따라 절단한 정단면도,
도3은 도2의 열 기능부의 보다 구체적 구성을 나타내는 확대단면도,
도4는 본 발명의 다른 실시예인 신발창에 포함되는 열 기능부를 나타내는 평면도,
도5는 도4의 BB'선에 따라 절단한 정단면도,
도6은 도5의 열 기능부를 신발창의 나머지 부분에서 분리시킨 상태를 나타낸 분해정단면도,
도7은 본 발명의 또 다른 실시예의 신발창에 포함되는 각 부분을 상하로 분해하여 나타낸 분해정단면도,
도8은 본 발명의 일 실시예인 샌들을 나타내는 사시도,
도9는 본 발명 신발창의 열 기능부의 형성 단계를 설명하기 위한 공정 설명도이다.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도1 및 도2는 본 발명의 일 실시예인 신발창의 개략적 구성을 나타내는 평면도 및 그 AA' 라인에 따라 절단한 단면을 나타내는 정단면도이다. 여기서는 평면도상의 신발창의 중족부 해당 부분에 원형에 가까운 커다란 영역을 열 기능부(20)가 커버하고 있다. 점선으로된 작은 원은 정단면도의 중창(10)에 형성된 홀(11) 영역을 표시하며, 실선으로된 큰 원은 중창(10) 위로 놓이는 열 기능부(20)의 최외곽선을 표시한다.

도3을 함께 참조하여 설명하면, 열 기능부(20)는 합성수지의 일종인 폴리우레탄으로 이루어진 상부커버(21)와 하부커버(23) 및 이들 사이에 놓이는 상전환물질(25)을 구비하여 이루어진다. 상전환물질(25: PCM:phase change material)은 상변화시 흡수하거나 방출하는 열량이 커서 열이나 냉기를 저장하기에 적합한 물질을 통칭하며, 기존에 많은 상전환물질 및 그 사용온도대 및 잠열과 변환 조건이 알려져 있으므로 그 상세한 설명은 여기서는 생략하기로 한다.

상부커버(21)와 하부커버(23)의 주변부는 직접 접착제(29)를 통해 접착되어 내부에 상전환물질(25)이 채워진 공간을 밀봉(실링)하고 있다. 상전환물질은 하부커버(23)의 오목한 컵 부분(27)에 채워지고, 컵 부분(27)은 중창(10)의 홀(11) 영역에 삽입되어 있다.

상부커버(21)를 이루는 폴리우레탄층은 너무 두껍지 않아 상전환물질(25)에서 발생되는 열이나 냉기를 사용자의 발바닥에 쉽게 전달할 수 있어야 하며, 발과 직접 닿게 되므로 외부물질이나 발과의 접촉에 의해 쉽게 손상되지 않을 정도의 기계적 강도를 가지는 것이 바람직하다.

여기서는 밑창(30)에는 별도의 홀이나 홈이 형성되지 않지만 중창(10)의 두께가 충분히 두껍지 않아 중창 두께만으로 상전환물질을 충분히 포함할 공간을 형성할 수 없다면 밑창의 해당부에도 밑창 홈(미도시)이 형성되고 열 기능부(특히 컵 부분)는 밑창 홈에 일부 두께가 삽입되도록 할 수 있다.

열 기능부(20)는 중창(10)의 홀(11)에 압입되는 방식으로 신발창에 결합, 고정될 수 있지만 그런 방식으로 충분히 강하게 고정되지 못할 수 있으므로 열 기능부(20)의 주변부 하면이 접착제를 이용하여 그와 마주보는 중창의 영역에 강하게 고정될 수 있고, 열 기능부(20)에서 상전환물질이 담기는 컵 부분(27)의 하면도 접착제를 이용하여 그와 마주보는 밑창(30)의 영역에 강하게 고정될 수 있다.

단, 이런 경우, 열 기능부(20)는 신발창에 영구적으로 고정되는 것이므로 상전환물질에 열이나 냉기를 축적하기 위해서는 이 신발창을 포함하여 이루어지는 신발 전체를 가열하거나 냉각시킬 필요가 있고, 이는 신발 부피 및 무게로 인해 번거로운 일이 될 수 있고, 경우에 따라서는 신발창이나 갑피의 재질을 열화시켜 내구성을 떨어뜨리는 문제를 발생시킬 수 있다.

이런 문제를 해결하기 위해 열 기능부(20)를 신발창의 나머지 부분에서 쉽게 착탈할 수 있도록 만드는 것이 바람직하며, 이를 위해 열 기능부와 여기에 닿는 신발창 부분을 접착제로 접착하는 대신 점착층이나 벨크로 등의 결합부재(40)를 설치하여 착탈가능하게 결합시킬 수 있다.

도4는 본 발명의 다른 실시예인 신발창에 포함되는 열 기능부(120)를 나타내는 평면도이고, 도5는 도4의 BB'선에 따라 절단한 정단면도이며, 도6은 도5의 열 기능부(120)를 신발창의 나머지 부분에서 분리시킨 상태를 나타낸 분해정단면도이다.

여기서는 중창(110)에 형성된 홀(111) 및 그에 삽입되는 열 기능부(120)의 상전환물질(125)이 담긴 컵 부분(127)이 하나로 이루어지지 않고 복수 개가 행렬을 이루면서 분산 배치된다는 점에서 도 1의 실시예와 차이를 가진다.

아울러, 이 실시예에서는 열 기능부의 상부커버(121)가 중창(110) 상면을 전반적으로 커버하여 일반적인 신발의 까레층 혹은 깔창의 형태를 이루게 된다.

여기서도 열 기능부(120)는 각각의 컵 부분(127)이 중창(110)의 홀(111)에 압입되는 방식으로 신발창에 결합, 고정되고, 깔창 형태를 이루면서 중창(110) 위에 놓이는 주변부 하면이 점착제나 벨크로와 같은 착탈 가능한 결합부재(미도시)를 이용하여 그와 마주보는 중창(110)의 영역에 고정된다.

따라서, 상전환물질(125)을 가열하거나 냉각할 때에는 신발창의 나머지 부분에서 열 기능부(120)를 분리시켜 열 기능부(120)만 가열하거나 냉각하고, 상전환물질이 충분히 상변환을 통해 상변환에너지를 잠열이나 냉기 형태로 축적하면 다시 신발창에 결합시켜 신발을 착용하게 된다.

도7은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 신발창의 분해정단면도이다.

여기서는 앞선 도5의 실시예와 비교할 때 열 기능부(220)의 주변부가 중창(210) 위쪽에 놓이는 대신 중창(210) 아래쪽이면서 밑창(230) 위쪽에 놓이게 된다.

따라서, 이런 경우는 신발창의 안정성, 내구성을 위해 각 요소를 강한 접착제로 접착하거나 열융착하는 방법을 사용하게 된다. 따라서, 열 기능부(220)를 신발창의 다른 부분에서 분리하기는 매우 어렵게 되고, 신발창이 매우 안정적으로 내구성을 유지할 수는 있지만 상전환물질(225)을 가열하가나 냉각하기 위해서는 신발 전체를 가열하거나 냉각하는 방법을 사용하게 된다.

여기서도 도시되지는 않지만 밑창 해당 영역에 밑창 홈이 설치되고, 열 기능부의 합성수지 재질의 상부 커버와 하부 커버가 모두 컵 부분을 가져 하부 커버의 컵 부분은 밑창 홈에 상부 커버의 컵 부분은 중창의 홀에 삽입 고정될 수 있다.

이런 신발창들에서 상전환물질이 닿게 되는 아래쪽의 밑창이나 측방(홀 측면에 해당)의 중창은 폴리우레탄폼과 같은 단열재로 이루어지는 경우가 많아 자연스럽게 열은 아래쪽으로 누출되는 것이 방지되고 위쪽의 발바닥으로만 열이나 냉기가 흐르게 된다.

그리고, 열 기능부에서 상전환물질을 덮고 있는 하부 커버와 상부 커버도 얇지만 단열성을 가지는 폴리우레탄 등의 재질로 형성할 경우, 강도도 유지되어 훼손을 방비할 수 있고, 착용자의 발바닥이 상전환물질의 냉기나 열에 의해 매우 차거나 뜨거운 상태가 되는 것을 방지하는 효과도 거둘 수 있다.

도8은 본 발명의 신발창으로 형성한 신발의 일 실시예로서 샌들을 나타내는 사시도이다.

여기서 신발창 구성은 대략 도1의 실시예와 비슷하여, 밑창(30) 위에 중창(10)이 있고, 중창의 홀(11)에는 열 기능부(20)의 컵 부분이 위에서 아래로 압입되어 결합된다. 컵 부분에는 상변환물질이 채워져 사용중에 냉기를 착용자의 발바닥에 전달할 수 있다. 중창 위에는 별도의 까레층은 없고, 열 기능부(20)의 상부 커버가 드러나 있어 발바닥과 접하게 된다. 상부 커버의 상면에는 착용자의 발바닥의 미끄러짐을 방지하기 위한 선형 돌기 복수 개가 상호 평행하게 좌우 방향으로 형성되거나, 지압용 돌기가 형성되는 것도 가능하다. 또한, 도4와 같이 열 기능부의 상부 커버가 중창 전반을 덮으면서 까레층의 역할을 할 수도 있다.

이런 샌들에서는 갑피 부분(50)이 최소화되고 발의 일부를 위에서 가로지르는 띠 형태가 되므로 신발창의 도1 및 도4와 같은 상태에서 열 기능부(20)를 탈착할 때 갑피 부분(50)이 탈착을 방해하는 문제가 최소화된다.

또한, 신발창의 도7과 같은 열 기능부 결합 구성에서도 샌들에서는 갑피 부분이 최소화되고 무게 및 부피가 줄어 상전환물질을 가열하거나 냉각할 때 샌들 전체를 가열, 냉각하는 경우에도 필요없는 열 소모의 가능성을 줄일 수 있고, 갑피 부분이 중요성이 덜하게 되므로 밑창이나 갑피 부분의 역할을 하는 띠를 열이나 냉기에 강한 재질로 하여 재료의 열화도 큰 문제가 되지 않도록 할 수 있다.

도시되지 않지만 극지와 같은 추운 지방이나 냉동 창고에서 사용되는 방한화와 제철소의 용광로 부근이나, 화재 현장에서 사용되는 방열화의 신발창을 형성할 때에도 본원 발명과 같은 열 기능부를 결합시킨 신발창을 형성하여 사용함으로써 극한 환경에서의 작업시간을 늘리고 쾌적도를 개선하는 데 사용할 수 있다.

도9는 본 발명의 도4의 실시예의 열 기능부를 형성하는 개념을 설명하기 위한 공정순서도이다.

먼저 하부 커버를 형성하기 위해 액상 폴리우레탄 수지(123)를 컵 부분과 같은 굴곡이 포함된 하부 몰드(310) 위에 붓고(a) 몰드를 기울여 여분을 제거하여 하부 몰드(310) 표면에만 폴리우레탄 수지가 얇게 입혀지도록 한다. 이 상태로 폴리우레탄 수지를 굳혀 폴리우레탄 재질의 하부 커버(123)가 만들어진다(b).

상부 커버(121)는 하부 커버(123)와 같은 방식으로 만들거나, 혹은 폴리우레탄수지로 만든 얇은 플레이트 혹은 시트를 필요한 모양(도1의 실시예에서는 원형, 도4의 실시예에서는 발바닥과 같은 중창 모양)으로 재단하여 바로 제작할 수 있다.

실링을 위해 하부 몰드(310)에 놓인 하부 커버(123)에는 오목한 컵 부분에 상전환물질(125)을 공급하여 채운다. 상전환물질은 고상이나 액상의 어느 형태도 가능하다. 하부 커버(123)와 대향된 상부 커버(121)의 하면에는 접착제(129)를 도포하여 상부 커버(121)를 아래로 눌러 하부 커버(123)와 밀착시킨다.

실시예에 따라서는 상부 커버(121)와 하부 커버(123)를 밀착시키기 위해 압력을 가하는 상부 몰드(320)를 사용할 수 있고, 상하부 커버가 쉽게 융착 가능한 재질이라면 접착제(129) 도포 과정 없이 몰드로 상부 커버를 하부 커버에 밀착시킨 상태로 가열을 하여 상부 커버와 하부 커버를 융착시킬 수 있다.

이후 필요에 따라 중창과의 결합을 위한 점착층이나 벨크로와 같은 결합부재를 열 기능부의 중창과 접촉이 되는 필요한 부분에 설치할 수 있다.

이상에서는 비록 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10, 110, 210: 중창 11, 111, 211: 홀(hole: 중창 홀)
20, 120, 220: 열 기능부 21, 121, 221: 상부 커버
23, 123, 223: 하부 커버 25, 125, 225: 상전환물질(PCM)
27, 127, 227: 컵 부분 29, 129: 접착제
30, 130, 230: 밑창 40: 결합부재

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 홀이나 홈이 일부 영역에 형성되는 중창,
   상기 홀이나 홈에 삽입되어 착용자의 발바닥에 닿도록 이루어지는 흡열 기능부,
   상기 중창의 하부에 놓이는 밑창을 구비하여 이루어지며,
   상기 홀이나 홈은 하나 이상의 갯수로 형성되고,
   상기 흡열 기능부는 상기 홀이나 홈에 삽입되는 부분에 한정되어 존재하는 상변화물질이 합성수지 커버로 감싸져서 이루어지고,
   상기 합성수지 커버는 하부 커버와 상부 커버 사이에 상기 상변화물질을 위치시키고, 상기 홈이나 홀의 주변영역에 해당하는 주변부에서 상기 하부 커버와 상기 상부 커버를 접착이나 융착의 방법으로 밀봉 혹은 실링(sealing)하여 형성되는 것이며,
   상기 주변부는 측방으로 확장되어 상기 흡열 기능부에서 일체를 이루면서 상기 중창의 적어도 일부를 위에서 덮도록 이루어지고,
   상기 주변부 하면과 상기 중창의 상면이 접촉되는 영역에 결합부재가 설치되어 착탈가능하게 결합되는 것임을 특징으로 하는 흡열 기능부를 가지는 신발창.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 주변부는 측방으로 확장되어 상기 중창의 전면을 덮는 신발창의 한 층을 이루는 것임을 특징으로 하는 흡열 기능부를 가지는 신발창.
5. 제 4 항에 있어서,
   착용자의 발바닥과 닿는 상기 흡열 기능부의 상면에는 돌기나 미끄럼 방지용 굴곡이 형성된 것을 특징으로 하는 흡열 기능부를 가지는 신발창.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 합성수지 커버는 상변환물질의 상변환과정에서 사용자의 발에 전달되는 냉기를 조절하고 냉기의 지속시간을 연장시키기 위해 단열재로 이루어지고,
   상기 밑창 및 상기 중창은 하방이나 측방으로 상기 상변환물질의 냉기가 누출되는 것을 방지하기 위해 단열재로 이루어진 것을 특징으로 하는 흡열 기능부를 가지는 신발창.
7. 삭제

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