KR102075716B1 - 낮은 경도 및 탄성을 가지는 발포체용 조성물 - Google Patents

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Abstract

낮은 경도 및 탄성을 가지는 발포체용 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 경도(Shore A) 70 이하인 충격흡수소재와 VA 함량이 40 ~ 70 중량%인 EVA로 이루어지는 기재에 발포체용 첨가제를 혼합하여 발포체 조성물을 제조함으로써 낮은 경도와 탄성을 동시에 가져 발의 피로 회복력을 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라, 사출성형을 통해 편하게 신을 수 있는 신발용(예를 들면, 샌들 등) 발포체를 제조할 수 있도록 하는, 낮은 경도 및 탄성을 가지는 발포체용 조성물에 관한 것이다.

Description

낮은 경도 및 탄성을 가지는 발포체용 조성물{FOAM COMPOSITIONS WITH LOW HARDNESS AND RESILIENCE}
본 발명은 경도(Shore A) 70 이하인 충격흡수소재를 사용하여 낮은 경도 및 탄성을 동시에 가질 수 있도록 할 뿐만 아니라 사출성형이 가능하도록 하는 발포체용 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 바닥이 딱딱한 구두를 착용하고 장시간 서서 일을 하거나 또는 오랜 보행을 하는 경우 발에 피로가 축적되어 몸 전체에 대한 각종 부상을 유발하는 문제점이 있다.
따라서 이를 해결하기 위해 특허문헌 1 내지 3에서와 같이 단순히 경도를 낮추는 방법을 적용할 수 있는데, 경도를 낮추기 위해서는 연질 특성의 소재로 발포체를 제조해야 되지만 연질 특성의 소재로 발포체 제조시 탄성이 높아지는 문제점이 있다.
즉, 일 예로 고탄성 발포창을 사용하는 스포츠화를 착용하고 운동을 할 경우 초기 감성과 운동성능을 높일 수 있지만 장시간 착용 시 외부 충격이 그대로 발에 전달되어 피로감을 높이는 문제점이 있다.
따라서, 발에 축적된 피로도를 빠르게 낮추기 위해서는 경도와 탄성을 동시에 낮출 수 있어야 하며, 이로 인해 착화감이 우수하면서도 외부 충격을 낮출 수 있는 편안한 신발이 필요하다.
이에 대하여, 본 발명의 발명자는 탄성을 낮출 수 있는 충격흡수특성의 엘라스토머를 기반으로 경도가 낮은 발포체용 조성물을 개발하고 이를 이용하여 편하게 신을 수 있는 신발용(예를 들면, 샌들 등) 발포체를 제조하여 발에 쌓인 피로를 빠르게 풀 수 있도록 함으로써 본 발명을 완성하였다.
특허문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0097915호 "고탄성 연질 폴리우레탄 발포체" 특허문헌 2 : 대한민국 공개특허공보 제10-2000-0053116호 "연질 폴리우레탄 발포체의 제조 방법" 특허문헌 3 : 대한민국 등록특허공보 제10-0543850호 "연질 내지 반경질의 일체형 폴리우레탄 발포체의 제조 방법"
따라서, 본 발명은 경도(Shore A) 70 이하인 충격흡수소재와 VA 함량이 40 ~ 70 중량%인 EVA로 이루어지는 기재에 발포체용 첨가제를 혼합하여 발포체 조성물을 제조함으로써 낮은 경도와 탄성을 동시에 가져 발의 피로 회복력을 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라, 사출성형을 통해 편하게 신을 수 있는 신발용(예를 들면, 샌들 등) 발포체를 제조할 수 있도록 함을 과제로 한다.
발포체용 조성물에 있어서, 충격흡수소재 30 ~ 70 중량%와 EVA 30 ~ 70 중량%로 이루어지는 기재 100 중량부에 대하여, 산화아연 2 ~ 10 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 5 중량부, 경질 탄산칼슘 5 ~ 30 중량부, 가교제 0.4 ~ 2.0 중량부, TAC(triallyl cyanurate) 0.1 ~ 0.5 중량부 및 발포제 4 ~ 10 중량부가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 낮은 경도 및 탄성을 가지는 발포체용 조성물을 과제의 해결 수단으로 한다.
한편, 상기 충격흡수소재는, 경도(Shore A) 1 ~ 70인 수소화된 스티렌-부타디엔 블록 공중합체(hydrogenated styrene butadiene block copolymer) 또는 스티렌-이소부틸렌-스티렌 삼블럭 공중합체(styrene isobutylene styrene triblock copolymer)인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 EVA는 VA 함량이 40 ~ 70 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명은 낮은 경도와 탄성을 동시에 가져 발의 피로 회복력을 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라, 사출성형을 통해 편하게 신을 수 있는 신발용(예를 들면, 샌들 등) 발포체를 제조할 수 있도록 하는 효과가 있다.
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 낮은 경도 및 탄성을 가지는 발포체용 조성물에 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 낮은 경도 및 탄성을 가지는 발포체용 조성물을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 낮은 경도 및 탄성을 가지는 발포체용 조성물은, 충격흡수소재 30 ~ 70 중량%와 EVA 30 ~ 70 중량%로 이루어지는 기재 100 중량부에 대하여, 산화아연 2 ~ 10 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 5 중량부, 경질 탄산칼슘 5 ~ 30 중량부, 가교제 0.4 ~ 2.0 중량부, TAC 0.1 ~ 0.5 중량부 및 발포제 4 ~ 10 중량부가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 충격흡수소재는, 탄성을 낮출 수 있는 소재로써 경도(Shore A) 1 ~ 70인 수소화된 스티렌-부타디엔 블록 공중합체(hydrogenated styrene butadiene block copolymer) 또는 스티렌-이소부틸렌-스티렌 삼블럭 공중합체(styrene isobutylene styrene triblock copolymer)인 것을 사용하며, 상기 이외의 소재는 경도가 높아서 발포체 제조시 딱딱해지며 분자량이 높아 사출성형에 적합하지 않게될 우려가 있다.
한편, 상기 충격흡수소재의 경도가 70을 초과할 경우 상술한 바와 같이 딱딱한 발포체가 제조되고 또한 사출성형이 불가능하게 될 우려가 있다. 그리고 상기 충격흡수소재의 사용량이 30 중량% 미만일 경우 탄성을 낮추지 못할 우려가 있으며, 70 중량%를 초과할 경우 사출성형이 불가능하게 될 우려가 있다.
아울러 상기 EVA는, 경도와 사출성형시 흐름성을 부여할 수 있는 소재로써 VA 함량이 40 ~ 70 중량%인 것을 사용하며, 상기 이외의 소재는 경도가 높아서 발포체 제조시 딱딱해질 우려가 있다.
상기 EVA(ethylene vinyl acetate)는 신발 등의 발포체용 소재로 이미 널리 사용되는 소재이고, 상기 산화아연, 스테아린산, 탄산칼슘, 가교제(펄옥사이드계 가교제 등), TAC(triallyl cyanurate), 발포제(아조디카르본아미드계 발포제 등)는 이 기술분야에서 통상적으로 사용되는 발포체용 첨가제로써 이러한 기재나 발포체용 첨가제의 종류 및 함량은 해당 조성물의 사용 목적, 용도, 환경 등에 따라 매우 가변적일 수 있고 또한 이미 널리 사용되고 있으므로 특정 종류나 함량으로 한정하지는 않는다. 즉, 이미 공지된 다양한 기재 및 발포에용 첨가제를 선택적으로 사용할 수 있다.
즉, 본 발명의 특징은 탄성을 낮출 수 있는 충격흡수소재를 기반으로 경도가 낮은 발포체용 조성물을 제조하고 이를 이용하여 편하게 신을 수 있는 신발용(예를 들면, 샌들 등) 발포체를 제조하여 발에 쌓인 피로를 빠르게 풀 수 있도록 함에 있다.
이하, 본 발명을 아래 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
2. 발포 샌들의 제조
(실시예 1)
충격흡수소재로써 수소화된 스티렌-부타디엔 블록 공중합체(S.O.E. S1611, Asahi-kasei elastomer) 30 중량%와 EVA(EVA 1540, 한화석유화학) 70 중량%로 이루어지는 기재 100 중량부에 대하여, 산화아연 5.0 중량부, 스테아린산 1.0 중량부, 경질 탄산칼슘 20 중량부를 100℃ 미만의 밀폐형 혼합기(니더)에서 혼합 후 롤밀에서 가교제(dicumylperoxide) 0.6 중량부, TAC 0.2 중량부 및 발포제(azodicarbonamide) 2.5 중량부를 투입한 후 압출기에서 압출 후 컷팅하여 펠렛형 조성물을 제조하고, 이를 냉각시킨 후 IP 사출성형기에서 70~100℃ 온도의 인젝터를 통과한 후 150~180℃로 가열된 금형에 사출 후 120~180kgf/cm2의 압력으로 5~15분간 프레스한 후 압력을 제거하여 발포 샌들을 제조하였다.
(실시예 2)
충격흡수소재로써 스티렌-이소부틸렌-스티렌 삼블럭 공중합체(SIBSTAR 062T 및 SIBSTAR 072T, 일본 Kaneka) 70 중량%(SIBSTAR 062T 35중량% + SIBSTAR 072T 35 중량%)와 EVA(EVA 1540, 한화석유화학) 30 중량%로 이루어지는 기재 100 중량부에 대하여, 산화아연 2.0 중량부, 스테아린산 1.0 중량부, 경질 탄산칼슘 20 중량부를 100℃ 미만의 밀폐형 혼합기(니더)에서 혼합 후 롤밀에서 가교제(dicumylperoxide) 0.8 중량부, TAC 0.2 중량부 및 발포제(azodicarbonamide) 3.5 중량부를 투입한 후 압출기에서 압출 후 컷팅하여 펠렛형 조성물을 제조하고, 이를 냉각시킨 후 IP 사출성형기에서 70~100℃ 온도의 인젝터를 통과한 후 150~180℃로 가열된 금형에 사출 후 120~180kgf/cm2의 압력으로 5~15분간 프레스한 후 압력을 제거하여 발포 샌들을 제조하였다.
(비교예 1)
충격흡수소재로써 수소화된 스티렌-부타디엔 블록 공중합체(S.O.E. S1609, Asahi-kasei elastomer) 30 중량%와 EVA(EVA 1540, 한화석유화학) 70 중량%로 이루어지는 기재 100 중량부에 대하여, 산화아연 5.0 중량부, 스테아린산 1.0 중량부, 경질 탄산칼슘 20 중량부를 100℃ 미만의 밀폐형 혼합기(니더)에서 혼합 후 롤밀에서 가교제(dicumylperoxide) 0.6 중량부, TAC 0.2 중량부 및 발포제(azodicarbonamide) 2.5 중량부를 투입한 후 압출기에서 압출 후 컷팅하여 펠렛형 조성물을 제조하고, 이를 냉각시킨 후 IP 사출성형기에서 70~100℃ 온도의 인젝터를 통과한 후 150~180℃로 가열된 금형에 사출 후 120~180kgf/cm2의 압력으로 5~15분간 프레스한 후 압력을 제거하여 발포 샌들을 제조하였다.
(비교예 2)
EVA(EVA 1540, 한화석유화학) 100 중량부에 대하여, 산화아연 5.0 중량부, 스테아린산 1.0 중량부, 경질 탄산칼슘 20 중량부를 100℃ 미만의 밀폐형 혼합기(니더)에서 혼합 후 롤밀에서 가교제(dicumylperoxide) 0.6 중량부, TAC 0.2 중량부 및 발포제(azodicarbonamide) 2.5 중량부를 투입한 후 압출기에서 압출 후 컷팅하여 펠렛형 조성물을 제조하고, 이를 냉각시킨 후 IP 사출성형기에서 70~100℃ 온도의 인젝터를 통과한 후 150~180℃로 가열된 금형에 사출 후 120~180kgf/cm2의 압력으로 5~15분간 프레스한 후 압력을 제거하여 발포 샌들을 제조하였다.
2. 발포체의 평가
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1,2에 따른 발포체의 경도, 비중, 인장강도, 영구압축줄음율 및 반발탄성을 아래와 같은 방법으로 평가하였고, 그 결과를 아래 [표 1]에 나타내었다.
(1) 경도
KS M6660에 준하여 쇼어(shore) C형 경도계를 사용하여 측정하였다.
(2) 비중
KS M6519에 준하여 우에시마(Ueshima)사의 자동비중 측정 장치인 모델DMA-3을 이용하여 측정하였다.
(3) 인장강도
시편을 약 3mm 두께로 만든 후 KS M6518에 따른 2호형을 커터(cutter)로 시험편을 제작하여 KS M6518에 준하여 인장강도를 측정하였다.
(4) 영구압축줄음율
발포체를 두께가 10mm가 되도록 절단한 후, 지름이 30±0.05mm인 원기둥 형태로 제조한 시험편을 KS M6660에 준하여 측정하였다. 2장의 평행금속판 사이에 시험편을 넣고, 시험편 두께의 50%에 해당하는 스페이서를 끼운 후 압축시켜 50±0.1℃로 유지되는 오픈에서 6시간 열처리한 후 압축상태를 해제하고 실온에서 30분간 방치한 후 시험편의 두께를 측정하였으며, 영구압축줄음율은 다음 수학식 1에 의하여 계산하였다.
(수학식 1)
Figure 112017047525713-pat00001
t0 : 시험편의 초기 두께
tf : 열처리 후 냉각되었을 때 시험편의 두께
tx : 스페이서의 두께
(5) 반발탄성
KS M ISO8307에 준하여 측정하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
경도(skin off, shore C) 33 30 57 35
비중(Sp.Gr.) 0.23 0.24 0.23 0.25
인장강도 (kgf/cm2) 20 18 24 20
영구압축줄음율
(C/set, %)		 55 48 53 59
반발탄성(%) 20 14 20 65
상기 [표 1]에서와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2는 낮은 경도와 탄성을 동시에 가져 발의 피로 회복력을 향상시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라, 사출성형을 통해 편하게 신을 수 있는 신발용(예를 들면, 샌들 등) 발포체를 제조할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 낮은 경도 및 탄성을 가지는 발포체용 조성물은 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 (4)

  1. 발포체용 조성물에 있어서,
    충격흡수소재 30 ~ 70 중량%와 EVA 30 ~ 70 중량%로 이루어지는 기재 100 중량부에 대하여, 산화아연 2 ~ 10 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 5 중량부, 경질 탄산칼슘 5 ~ 30 중량부, 가교제인 디큐밀펄옥사이드(dicumylperoxide) 0.4 ~ 2.0 중량부, TAC 0.1 ~ 0.5 중량부 및 발포제인 아조디카르본아미드(azodicarbonamide) 4 ~ 10 중량부가 혼합되어 이루어지되,
    상기 충격흡수소재는, 경도(Shore A) 1 ~ 70인 수소화된 스티렌-부타디엔 블록 공중합체(hydrogenated styrene butadiene block copolymer) 또는 스티렌-이소부틸렌-스티렌 삼블럭 공중합체(styrene isobutylene styrene triblock copolymer)이며,
    상기 EVA는, VA 함량이 40 ~ 70 중량%인 것을 특징으로 하는, 낮은 경도 및 탄성을 가지는 발포체용 조성물.
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