KR101987766B1

KR101987766B1 - 앵커링 특성이 향상된 대나무 섬유 함유 고무 패드

Info

Publication number: KR101987766B1
Application number: KR1020170160544A
Authority: KR
Inventors: 박은영; 임성욱; 윤태영
Original assignee: 한국신발피혁연구원
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2019-06-12
Also published as: KR20190061802A

Abstract

본 발명은 앵커링 특성이 향상된 대나무 섬유 함유 고무 패드에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 신발 겉창 등으로 사용되는 고무 패드에 대나무 섬유를 적용하여 고무의 물성 및 바닥면과의 마찰계수를 증가시키되, 대나무 섬유가 고무 표면으로 돌출되도록 배향하여 적용함으로써, 각종 바닥면이나 수막, 유막 또는 이물질에 대한 내슬립성 뿐만 아니라 특히 빙판에 대한 앵커링 효과 및 이로 인한 내슬립성을 매우 향상시킬 수 있도록 하는, 앵커링 특성이 향상된 대나무 섬유 함유 고무 패드에 관한 것이다.

Description

앵커링 특성이 향상된 대나무 섬유 함유 고무 패드{RUBBER PAD HAVING BAMBOO FIBER WITH ENHANCED ANCHORING FUNCTION}

본 발명은 신발 겉창 등으로 사용되는 고무 패드에 대나무 섬유를 적용하되, 대나무 섬유가 고무 표면으로 돌출되도록 배향하여 적용함으로써, 각종 바닥면이나 수막, 유막 또는 이물질에 대한 내슬립성 뿐만 아니라 특히 빙판에 대한 앵커링(anchoring) 효과 및 이로 인한 내슬립성을 매우 향상시킬 수 있도록 하는 고무 패드에 관한 것이다.

최근 생활수준의 급격한 향상으로 사람들이 생활하는 모든 공간, 즉 빌딩, 지하도 등과 같은 각종 건축물의 복도나 계단 등이 대리석 또는 각종 타일을 사용하여 시공됨에 따라 일반적인 일상생활 중에 빈번하게 미끄러져 골절상 등을 입는 사고가 빈번하게 발생하고 있으며, 또한 얼음이 얼어붙은 빙판 또는 얼음이 녹아 수막이 형성된 바닥면에서도 사람들이 미끄러져 골절되는 부상의 안전사고들이 빈번하게 발생하고 있다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 방안으로 미끄럼을 방지하기 위한 수단들이 다양하게 개발되고 있으며, 관련 선행기술로써 특허문헌 1에서는 밑창에 횡방향으로 형성된 하나 이상의 안내 홈을 가지고, 이 안내 홈에는 미끄럼 방지부재가 끼워져 사용되며, 미사용시에는 미끄럼 방지부재를 굽에 형성된 하나 이상의 보관구멍에 보관할 수 있도록 한 구조를 갖는 미끄럼 방지부재가 구비된 신발이 제시되어 있지만, 상기와같은 구조를 갖는 신발의 경우에는 동절기 눈길이나 빙판 등이 있는 야외에서 보행 후 건물의 실내로 들어올 경우에는 반드시 미끄럼 방지부재(21)를 제거해야 하는 불편함이 있었다. 즉, 상기와 같은 신발 창은 눈길이나 빙판 등이 있는 바닥면에는 미끄럼 방지기능이 일부 구현될 수 있으나, 그 외 지역에서는 미끄럼 방지부재가 오히려 보행을 방해하는 요소로 작용하는 문제점이 있었다.

아울러, 신발 분야 이외에도 특허문헌 2에서는 소정의 두께를 가진 발포체(foam), 상기 발포체의 하나 이상의 면에 형성된 직물층 및 상기 직물층 표면의 소정 영역에 고정 분포된 하나 이상의 연성 수지 부재를 포함하는 미끄럼 방지 운동 매트를 제안하였지만, 이는 직물층이 발포체에 단순 적층되는 구조로써 직물층의 박리 시, 내슬립 특성이 전혀 발현되지 않으며 특히 바닥면에 물기가 많은 주방, 욕실이나 저유장 등과 같은 장소에서 사용할 경우 바닥면에 형성된 수막이나 유막 등에 의해 미끄럼 효과를 나타내는데는 한계가 있으며, 또한 겨울철 빙판길이나 대리석 바닥면과 같이 바닥 면이 미끄러운 빌딩의 실내 공간에서는 자유롭게 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-0631151호 "미끄럼 방지부재가 구비된 신발" 특허문헌 2 : 대한민국 공개실용신안공보 제20-2009-0004083호 "미끄럼 방지 운동 매트"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 신발 겉창 등으로 사용되는 고무 패드에 대나무 섬유를 적용하여 고무의 물성 및 바닥면과의 마찰계수를 증가시키되, 대나무 섬유가 고무 표면으로 돌출되도록 배향하여 적용함으로써, 각종 바닥면이나 수막, 유막 또는 이물질에 대한 내슬립성 뿐만 아니라 특히 빙판에 대한 앵커링 효과 및 이로 인한 내슬립성을 매우 향상시킬 수 있도록 함을 과제로 한다.

본 발명은 고무 패드에 있어서, 기재 표면으로 대나무 섬유가 돌출되도록 배향되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 앵커링 특성이 향상된 대나무 섬유 함유 고무 패드를 과제의 해결 수단으로 한다.

보다 구체적으로 상기 앵커링 특성이 향상된 대나무 섬유 함유 고무 패드는, 기재 100 중량부에 대하여, 대나무 섬유 5 ~ 30 중량부가 배향되어 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 기재는 천연고무 또는 합성고무인 것이 바람직하지만 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 고무 기재의 사용이 가능하다.

또한, 상기 대나무 섬유는 표면개질하여 사용되되, 개질제는 비닐메톡시 실란, 비닐트리메톡시 실란, 비닐에폭시 실란, 3-아미노프로필트리에톡시 실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시 실란 또는 N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시 실란인 것이 바람직하지만 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 개질제의 사용이 가능하다.

아울러, 상기 대나무 섬유는, 1 ~ 100 mm의 길이로 절단되어 사용되는 것이 바람직하지만 여기에 한정되는 것은 아니고 고무의 사용 용도 및 사용 환경 등에 따라 가변적으로 적용할 수 있다.

본 발명은 신발 겉창 등으로 사용되는 고무 패드에 대나무 섬유를 적용하여 고무의 물성 및 바닥면과의 마찰계수를 증가시키되, 대나무 섬유가 고무 표면으로 돌출되도록 배향하여 적용함으로써, 각종 바닥면이나 수막, 유막 또는 이물질에 대한 내슬립성 뿐만 아니라 특히 빙판에 대한 앵커링 효과 및 이로 인한 내슬립성을 매우 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 앵커링 특성이 향상된 대나무 섬유 함유 고무 패드에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하, 본 발명에 따른 앵커링 특성이 향상된 대나무 섬유 함유 고무 패드를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 앵커링 특성이 향상된 대나무 섬유 함유 고무 패드는 기재 표면으로 대나무 섬유가 돌출되도록 배향되어 이루어지는 것을 특징으로 한다. 즉 대나무 섬유를 적용하여 고무의 물성 및 바닥면과의 마찰계수를 증가시키되, 대나무 섬유가 고무 표면으로 돌출되도록 배향하여 적용함으로써, 각종 바닥면이나 수막, 유막 또는 이물질에 대한 내슬립성 뿐만 아니라 특히 빙판에 대한 앵커링 효과 및 이로 인한 내슬립성을 향상시키는 것이다.

한편, 상기 대나무 섬유의 배향은 이미 공지된 다양한 방법을 적용할 수 있으나, 일 예로 고무의 조성을 먼저 배합하고(1단계), 추가로 대나무 섬유를 압출기나 카렌다 등으로 상기 고무 조성물에 배향한 후(2단계), 이를 압축 성형하여 제조될 수 있으나, 상술한 바와 같이 상기 방법에 한정되는 것은 아니며 이미 공지된 다양한 방법의 적용이 가능하다.

여기서 상기 고무 패드는, 기재 100 중량부에 대하여, 대나무 섬유 5 ~ 30 중량부가 배향되어 이루어진다.

상기 기재는 천연고무 또는 합성고무 등 이미 공지된 다양한 기재를 적용할 수 있으며, 일 예로 천연고무 또는, 스티렌부타디엔 고무, 부틸 고무 등의 합성고무 등을 적용할 수 있다.

그리고 상기 대나무 섬유는 대나무를 습식 방사하여 추출한 섬유로써 이미 공지된 물질이며, 이러한 대나무 섬유는 유리섬유에 비해 경량의 이점이 있고, 가격이 높은 아리미드 등에 비해 분산성 및 경제성이 양호하며 또한 표면에 요철로 작용하여 빙판에서의 내슬립성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 가진다. 한편, 상기 대나무 섬유의 함량이 5 중량부 미만일 경우 물성향상 및 내슬립성 향상 효과가 미비해질 우려가 있으며, 30 중량부를 초과할 경우 고무 조성물을 이용한 성형성이 저하될 우려가 있다.

한편, 상기 대나무 섬유는 비닐메톡시 실란, 비닐트리메톡시 실란, 비닐에폭시 실란, 3-아미노프로필트리에톡시 실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시 실란 또는 N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시 실란 등의 개질제를 이용하여 표면을 개질한 후 적용함으로써, 기재에 대한 분산성을 더욱 향상시킬 수 있다. 여기서 개질방법은 대나무 섬유에 개질제를 단순 도포하거나 또는 대나무 섬유를 개질제에 함침하거나 또는 개질제를 분사하는 등 다양한 방법을 적용할 수 있다.

아울러, 상기 대나무 섬유는 1 ~ 100 mm의의 길이로 절단되어 사용함으로써, 기재에 대한 분산성, 고무의 물성향상 및 내슬립성을 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.

아울러, 상기 기재 및 대나무 섬유 이외에 통상적인 고무용 첨가제(예를 들면, 가교제, 촉진제, 산화방지제, 충전제, 실란커플링제 등)를 적용할 수 있다.

일 예로 기재 100 중량부에 대하여, 가교제는 황 가교제 또는 유기과산화물 가교제(디큐밀퍼옥사이드 등) 등을 1 ~ 5 중량부, 촉진제는 트리알릴시아누르산염(TAC), 메르캅토벤조티아졸(MBT), 디벤조티아졸디술피드(MBTS), 디펜타메틸렌티우람테프라설파이드(DPTT) 등을 1 ~ 5 중량부, 산화방지제는 페놀계, 아릴아민계, 포스파이트계 및 티오에스터계 산화방지제 등을 1 ~ 5 중량부, 충전제는 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 산화티타늄, 실리카 등을 30 ~ 60 중량부, 실란 커플링제는 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리클로로실란, 비닐트리(2-메톡시에톡시)실란, 3-아미노프로필에톡시실란, 머캅토프로필트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란, 3-글리시딜옥시프로필메틸디에톡시실란 및 비스-(3-(트리에톡시실릴)-프로필)테트라설파이드 등을 1 ~ 6 중량부로 사용할 수 있으며, 성형 조건은 150 ~ 200℃, 100 ~ 150kg/cm²의 조건하에서 5 ~ 20분간 성형하여 제조할 수 있지만, 상술한 바와 같이 여기에 한정되는 것은 아니고, 고무 조성물의 사용 용도나 사용 환경에 대응하여 이미 공지된 다양한 종류의 고무용 첨가제를 목적에 맞게 적용할 수 있으며, 그 함량 역시 이미 공지된 범위 내에서 제한없이 사용할 수 있다. 아울러 제조 조건 역시 고무 조성물의 사용 용도나 사용 환경에 따라 가변적이므로 특정 조건에 한정하지는 않고 이미 공지된 다양한 조건 범위를 적용할 수 있다.

아울러, 상기 기본적인 첨가제 이외에도 특정온도에서 색상이 발현되는 시안안료 등을 추가로 첨가할 수도 있다.

이하, 본 발명을 아래 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

1. 고무 조성물의 제조

(실시예 1)

부틸고무 100 중량부에 대하여, 황 가교제 1.0 중량부, 2-메르캅토벤조티아졸 촉진제 0.5 중량부, 포스파이트계 산화방지제 1.5 중량부, 실리카 45 중량부 및 비닐트리메톡시실란 3 중량부를 투입하여 충분히 혼련시켜 혼련물 쉬트를 제조하였다. 그리고 압출기를 이용하여 비닐메톡시 실란이 도포되어 표면개질된 대나무 섬유(길이 1mm) 5 중량부를 배향한 후, 이를 160℃, 120kg/cm²의 조건하에서 7분간 성형하여 제조하였다.

(실시예 2)

부틸고무 100 중량부에 대하여, 황 가교제 1.0 중량부, 2-메르캅토벤조티아졸 촉진제 0.5 중량부, 포스파이트계 산화방지제 1.5 중량부, 실리카 45 중량부 및 비닐트리메톡시실란 3 중량부를 투입하여 충분히 혼련시켜 혼련물 쉬트를 제조하였다. 그리고 압출기를 이용하여 비닐메톡시 실란이 도포되어 표면개질된 대나무 섬유(길이 1mm) 30 중량부를 배향한 후, 이를 160℃, 120kg/cm²의 조건하에서 7분간 성형하여 제조하였다.

(비교예 1)

실시예 1과 동일하게 제조하되, 대나무 섬유를 압출기에서 배향하지 않고 고무 기재와 함께 혼련시켰다.

(비교예 2)

실시예 2와 동일하게 제조하되, 대나무 섬유를 첨가하지 않았다.

2. 고무 조성물의 평가

(1) 비중

KS M6519에 준하여 우에시마(Ueshima)사의 자동비중 측정 장치인 모델DMA-3을 이용하여 측정하였다.

(2) 경도

KS M6518에 준하여 아스커(Asker) A형 경도계를 사용하여 측정하였다.

(3) 인장강도

시편을 약 3mm 두께로 만든 후 KS M6518에 따른 3호형을 커터(cutter)로 시험편을 제작하여 KS M6518에 준하여 인장강도를 측정하였다.

(4) 인열강도

KS M6518에 따라 측정을 하였다.

(5) 내마모성(abrasion resistance)

제조된 시험편의 내마모 특성을 측정하기 위해 NBS 마모시험을 하고, 아래 [수학식 1]로 계산하였다. 이때 규격화된 시편을 5개 시험한 후 최대, 최소값을 제외하고 평균을 내어 내마모 시험 값으로 하였다.

(6) 내슬립 특성(ice)

ASTM D1894 규격에 따라 얼음판 위에 물을 분무한 상태에서, 제조된 고무시편을 일정한 속도로 이동시켰을 때의 동적마찰계수를 측정하여 내슬립성을 평가하였다.

구분	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
비중(Sp.Gr.)	1.12	1.12	1.12	1.11
경도(Asker A)	75	75	75	70
인장강도 (kg/cm²)	106	107	106	102
인열강도 (kg/cm)	52	54	52	50
내마모성(NBS, %)	120	120	120	100
내슬립특성(ice) (동적마찰계수, Dynamic friction coefficient)	0.32	0.34	0.12	0.09

상기 [표 1]에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 고무 조성물은 비교예에 따른 고무 조성물에 비하여 대나무 섬유가 배향됨에 따라 고무의 물성, 내슬립성, 특히 빙판에서의 내슬립성이 매우 우수함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 앵커링 특성이 향상된 대나무 섬유 함유 고무 패드는 상기의 바람직한 실시 예를 통해 설명하고, 그 우수성을 확인하였지만 해당 기술 분야의 당업자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

고무 패드에 있어서,
기재 100 중량부에 대하여 가교제 1 ~ 5 중량부, 촉진제 1 ~ 5 중량부, 산화방지제 1 ~ 5 중량부, 충전제 30 ~ 60 중량부, 실란 커플링제 1 ~ 6 중량부 및 대나무 섬유 5 ~ 30 중량부로 이루어지되,
기재 표면으로 상기 대나무 섬유가 돌출되도록 배향되어 이루어지며,
상기 기재는 천연고무, 스티렌부타디엔 고무 또는 부틸 고무이고,
상기 대나무 섬유는 표면개질하여 사용되되, 개질제는 비닐메톡시 실란, 비닐트리메톡시 실란, 비닐에폭시 실란, 3-아미노프로필트리에톡시 실란, N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시 실란 또는 N-(β-아미노에틸)-γ-아미노프로필메틸디메톡시 실란이며,
상기 대나무 섬유는 1 ~ 100 mm의 길이로 절단되어 사용되는 것을 특징으로 하는, 앵커링 특성이 향상된 대나무 섬유 함유 고무 패드.
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