KR102144774B1 - 고접착성 신발 겉창용 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고접착성 신발 겉창용 고무 조성물에 관한 것으로, 신발 겉창용 고무 조성물에 극성 핫멜트 수지를 첨가하여 일반적인 극성 접착제 성분과 우수한 상용성을 갖도록 함으로써, 신발 겉창이 갖는 기본적인 물성(경도, 내마모성 등) 특성을 만족시키면서도, 버핑과 선처리 공정 없이 각종 부품과의 우수한 접착성을 구현할 수 있도록 하며, 더욱이 본 발명은 상기와 같이 극성 핫멜트 수지를 적용함에 있어, 이의 분산 특성을 개선하기 위해 극성 고무를 도입하거나 또는 극성 고무와 함께 마그네슘계 첨가제를 첨가함으로써 접착성을 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있도록 하는, 고접착성 신발 겉창용 고무 조성물에 관한 것이다.

Description

고접착성 신발 겉창용 고무 조성물{COMPOSITE OF RUBBER HAVING EXCELLENT ADHESION STRENGTH FOR OUTSOLE}
본 발명은 신발 겉창이 갖는 기본적인 물성(경도, 내마모성 등) 특성을 만족시키면서도, 버핑과 선처리 공정 없이 각종 부품과의 우수한 접착성을 구현할 수 있도록 하는 고접착성 신발 겉창용 고무 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 신발 제조 공정은 신발에 필요한 부품들을 제조하고 이들 부품을 접착제로 조립하는 형태이며, 신발 제조 공정 중에서 접착조립하는 공정이 대부분을 차지한다.
이들 중 겉창부품의 접착조립공정은 성형이 끝난 겉창을 세척하거나 표면을 갈아낸 후(버핑), 선처리제를 1차 도포하고 다시 접착제로 2차 도포하기 때문에 이 과정에 투입되는 부자재비, 인력, 시간, 공간적인 측면에서 문제점으로 나타나서 접착공정의 간소화가 가능한 고접착성 겉창 소재가 요구되고 있다.
특히, 작업환경 유해성의 문제로 상대적으로 접착력이 약한 수성타입 접착제가 사용됨에 따라 고접착성 겉창 소재의 필요성이 더욱 커지고 있는 실정이다.
한편, 특허문헌 1에서는 열가소성 폴리우레탄 수지에 염화폴리올레핀 수지, 접착증진제, 실란 커플링제, 저독성 용제를 사용하여 프라이머를 제조함으로써, 신발소재에 대한 접착력을 향상시키고자 하였다.
즉, 프라이머 자체의 개선 등에 대한 기술 개발은 활발히 이루어지고 있으나, 겉창 자체에 대한 접착특성을 향상시키고자 하는 기술 개발은 전무한 실정이다.
특히, 겉창 자체에 대한 접착특성이 향상될 경우 버핑이나 프라이머 처리와 같은 전처리 공정을 생략할 수 있고, 이로 인해 생산 공정의 간소화를 이룰 수 있음에 따라, 접착특성이 향상된 겉창에 대한 기술개발이 요구되고 있다.
특허문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0078473호 "접착보강용 프라이머 조성물"
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 신발 겉창용 고무 조성물에 극성 핫멜트 수지를 첨가하여 일반적인 극성 접착제 성분과 우수한 상용성을 갖도록 함으로써, 신발 겉창이 갖는 기본적인 물성(경도, 내마모성 등) 특성을 만족시키면서도, 버핑과 선처리 공정 없이 각종 부품과의 우수한 접착성을 구현할 수 있도록 함을 과제로 한다.
더욱이 본 발명은 상기와 같이 극성 핫멜트 수지를 적용함에 있어, 이의 분산 특성을 개선하기 위해 극성 고무를 도입하거나 또는 극성 고무와 함께 마그네슘계 첨가제를 첨가함으로써 접착성을 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있도록 함을 다른 과제로 한다.
본 발명은 신발용 고무 조성물에 있어서, 고무기재 100 중량부에 대하여, 핫멜트 수지 10 ~ 40 중량부, 보강성 첨가제 15 ~ 40 중량부, 가황제 1.5 ~ 3.0 중량부 및 가황조제 1.0 ~ 2.5 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 고접착성 신발 겉창용 고무 조성물을 과제의 해결 수단으로 한다.
그리고 상기 고무기재는, 일반고무 단독 또는, 일반고무와 극성고무를 2 : 1 ~ 3 : 2 중량비로 혼합하여 사용하되, 상기 일반고무는, 천연고무, 부타디엔고무 또는 스티렌 부타디엔 고무를 사용하고, 상기 극성고무는, 니트릴부타디엔고무, 아크릴 고무 또는 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 중에서 단독 또는 병용하여 사용할 수도 있다.
또한 상기 고접착성 신발용 고무 조성물은, 마그네슘계 첨가제 5 ~ 30 중량부를 더 포함하되, 상기 마그네슘계 첨가제는, 탄산마그네슘, 산화마그네슘 또는 염화마그네슘 중에서 단독 또는 병용하여 사용 할 수도 있다.
본 발명은 신발 겉창용 고무 조성물에 극성 핫멜트 수지를 첨가하여 일반적인 극성 접착제 성분과 우수한 상용성을 갖도록 함으로써, 신발 겉창이 갖는 기본적인 물성(경도, 내마모성 등) 특성을 만족시키면서도, 버핑과 선처리 공정 없이 각종 부품과의 우수한 접착성을 구현할 수 있도록 하며, 더욱이 본 발명은 상기와 같이 극성 핫멜트 수지를 적용함에 있어, 이의 분산 특성을 개선하기 위해 극성 고무를 도입하거나 또는 극성 고무와 함께 마그네슘계 첨가제를 첨가함으로써 접착성을 더욱 효율적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 고접착성 신발 겉창용 고무 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 고접착성 신발 겉창용 고무 조성물을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 고접착성 신발 겉창용 고무 조성물은, 고무기재 100 중량부에 대하여, 핫멜트 수지 10 ~ 40 중량부, 보강성 첨가제 15 ~ 40 중량부, 가황제 1.5 ~ 3.0 중량부 및 가황조제 1.0 ~ 2.5 중량부로 이루어진다.
상기 고무기재는 천연고무, 부타디엔고무 또는 스티렌 부타디엔 고무 등의 일반고무를 단독으로 사용할 수도 있고, 또는 핫멜트 수지의 분산성을 향상시키기 위해 니트릴부타디엔고무, 아크릴 고무 또는 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무 등의 극성고무를 병용하여 사용할 수도 있다. 한편 상기 일반고무 및 극성고무는 반드시 상기 종류에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 일반고무 및 극성고무의 적용이 가능하다.
여기서, 상기 일반고무와 극성고무의 혼합비는 일반고무와 극성고무를 2 : 1 ~ 1 : 3 중량비로 혼합하는 것이 바람직하며, 해당 혼합비를 벗어날 경우 오히려 기계적 물성이 저하될 우려가 있다.
한편, 본 발명에서는 상기 극성고무의 도입 시 마그네슘계 첨가제 5 ~ 30 중량부를 병용하여 사용할 수 있으며 상기 마그네슘계 첨가제는, 탄산마그네슘, 산화마그네슘 또는 염화마그네슘 중에서 단독 또는 병용하여 사용할 수 있으나 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 마그네슘계 첨가제의 사용이 가능하다. 한편 상기 마그네슘계 첨가제의 함량이 5 중량부 미만일 경우 접착력 향상 효율이 미비해질 우려가 있으며, 30 중량부를 초과할 경우 기계적 물성이 저하될 우려가 있다.
상기 핫멜트 수지는 일반적인 극성 접착제 성분과 우수한 상용성을 갖도록 하여 신발 겉창이 갖는 기본적인 물성 특성을 만족시키면서도, 버핑과 선처리 공정 없이 각종 부품과의 우수한 접착성을 구현하기 위해 첨가되는 것으로, 핫멜트 TPU, 핫멜트 SBS 또는 핫멜트 EVA 중에서 단독 또는 병용하여 사용할 수 있으나 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 핫멜트 수지의 사용이 가능하다. 한편 상기 핫멜트 수지의 함량이 10 중량부 미만일 경우 접착성 향상 효과가 미비해질 우려가 있으며, 40 중량부를 초과할 경우 겉창의 성형성 및 작업성이 저하될 우려가 있다.
상기 보강성 첨가제는 겉창의 물성을 보완하기 위해 첨가되는 것으로,실리카, 카본블랙, 탄산칼슘 또는 탈크 중에서 단독 또는 병용하여 사용할 수 있으나 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 보강성 첨가제의 사용이 가능하다. 한편 상기 보강성 첨가제의 함량이 15 중량부 미만일 경우 물성 보완 효과가 미비해질 우려가 있으며, 40 중량부를 초과할 경우 탄성 등이 미비해질 우려가 있다.
상기 가황제와 가황조제는 겉창의 가교를 위해 첨가되는 것으로 상기 가황제는 황을 사용하며, 가황조제는 메르캅토벤조티아졸, 벤조티아졸디술피드, 테트라메틸티우람모노설파이드 또는 테트라메틸티우람디설파이드 중에서 단독 또는 병용하여 사용할 수 있으나 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 가황제 및 가황조제의 사용이 가능하다. 한편 상기 가황제와 가황조제의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 겉창이 제대로 성형되지 않거나 물성 등이 저하될 우려가 있다.
이하, 본 발명을 아래 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 겉창의 제조
(실시예 1)
고무기재(천연고무) 100 중량부에 대하여, 핫멜트 수지(TPU) 10 중량부, 보강성 첨가제(실리카) 15 중량부, 가황제(황) 2.5 중량부 및 가황조제(메르캅토벤조티아졸) 1.5 중량부를 혼합하고 150℃에서 200kg/cm2의 압력으로 10분간 성형하여 겉창을 제조하였다.
(실시예 2)
고무기재(부타디엔고무와 니트릴부타디엔고무를 2 : 1 중량비로 혼합) 100 중량부에 대하여, 핫멜트 수지(SBS) 25 중량부, 보강성 첨가제(실리카) 20 중량부, 가황제(황) 2.5 중량부 및 가황조제(메르캅토벤조티아졸) 1.5 중량부를 혼합하고 150℃에서 200kg/cm2의 압력으로 10분간 성형하여 겉창을 제조하였다.
(실시예 3)
고무기재(부타디엔고무와 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무를 1 : 3 중량비로 혼합) 100 중량부에 대하여, 핫멜트 수지(EVA) 40 중량부, 마그네슘계 첨가제(탄산마그네슘) 15 중량부, 보강성 첨가제(실리카) 40 중량부, 가황제(황) 2.5 중량부 및 가황조제(메르캅토벤조티아졸) 1.5 중량부를 혼합하고 150℃에서 200kg/cm2의 압력으로 10분간 성형하여 겉창을 제조하였다.
(비교예 1)
고무기재(천연고무) 100 중량부에 대하여, 보강성 첨가제(실리카) 30 중량부, 가황제(황) 2.5 중량부 및 가황조제(2-머캅토 벤조 티아졸) 1.5 중량부를 혼합하고 150℃에서 200kg/cm2의 압력으로 10분간 성형하여 겉창을 제조하였다.
(비교예 2)
고무기재(부타디엔고무와 니트릴부타디엔고무를 2 : 1 중량비로 혼합) 100 중량부에 대하여, 보강성 첨가제(실리카) 25 중량부, 가황제(황) 2.5 중량부 및 가황조제(2-머캅토 벤조 티아졸) 1.5 중량부를 혼합하고 150℃에서 200kg/cm2의 압력으로 10분간 성형하여 겉창을 제조하였다.
2. 겉창의 평가
상기 실시예 및 비교예에 따른 겉창의 경도, 내마모성 및 접착강도를 아래 시험방법에 의해 측정하였으며, 그 결과는 아래 [표 1]에 나타내었다.
(1) 경도
경도는 ASTM D2240에 따라 A type의 경도계를 사용하여 측정하였다. 측정은 시편의 임의 지점을 열 번 이상 측정하여 그 평균값을 사용하였다.
(2) NBS 마모
가황물의 마모 특성은 KSM6625에 따라 NBS 마모시험기(Deasung Tester, NBS abrasion)로 측정하였다. 시편은 25mm x 25mm x 3mm 으로 절단하여 측정하였으며 아래 식 (1)을 적용하여 계산하였다.
Figure 112019035597610-pat00001
(1)
여기서 R1은 시험편이 2.54mm 마모되는데 필요한 회전수이고 R2는 마모용 기준 시험편(RMA)이 2.54mm 마모되는데 필요한 회전수이다.
(3) 접착강도
접착강도를 평가하기 위하여 실시예 및 비교예에 따른 고무 시편과 피착재인 EVA 폼을 접착하였다. 고무 시편과 EVA 폼 시편의 규격은 20mm x 100mm 로 하였으며 고무 접착면은 일반적으로 적용되는 버핑 및 고무 프라이머를 바르는 선처리 없이 물 또는 MEK(Methyl-Ethyl-Ketone)로 세척만 하여 60℃에서 5min 건조하였다. EVA 폼은 MEK(Methyl-Ethyl-Ketone)로 세척 후 60℃ 오븐에서 3min 건조, 이후 UV프라이머 도포 후 60℃오븐에서 3min 건조 후 UV를 조사였다. 이 후 고무시편과 EVA 폼에 수성경화제가 첨가된 수성접착제를 각각 도포하여 60℃에서 5min 건조 후 각각 붙여 Roller를 이용하여 접착시편의 총 두께 대비 50%로 압착하여 접착하였다. 접착 후 만능시험기(Universal Testing Machine, Instron, UTM3345)를 사용하여 실온에서 30분 후 초기 접착 특성을 보았고, 24hr 후 상태 접착 특성을 평가 하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
경도(A type) 64 66 66 65 64
NBS 마모(%) 285 300 288 300 200
접착강도(kgf/cm) 1.8 2.5 3.0
(피착재
파괴)		 0.2 0.4
상기 [표 1]에서와 같이 본 발명에 따른 신발 겉창용 고무 조성물 신발 겉창이 갖는 기본적인 물성(경도, 내마모성 등) 특성을 만족시키면서도, 버핑과 선처리 공정 없이도 매우 우수한 접착성을 구현함을 알 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고접착성 신발 겉창용 고무 조성물을 상기한 설명 및 도면에 따라 설명하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 신발용 고무 조성물에 있어서,
    고무기재 100 중량부에 대하여, 핫멜트(hotmelt) 수지 10 ~ 40 중량부, 보강성 첨가제 15 ~ 40 중량부, 가황제 1.5 ~ 3.0 중량부, 가황조제 1.0 ~ 2.5 중량부 및 마그네슘계 첨가제 5 ~ 30 중량부로 이루어지되,
    상기 고무기재는 일반고무와 극성고무를 2 : 1 ~ 1 : 3 중량비로 혼합하여 사용하며, 상기 일반고무는 천연고무(natural rubber, NR), 부타디엔고무(butadiene rubber, BR) 또는 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene reubber, SBR)를 사용하고, 상기 극성고무는 니트릴부타디엔고무(nitrile butadiene rubber, NBR), 아크릴 고무(Acryl rubber, ACM) 또는 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무(chlorosulfonated polyethlene, CSM) 중에서 단독 또는 병용하여 사용하며,
    상기 핫멜트 수지는 핫멜트 TPU(thermoplastic polyurethane), 핫멜트 SBS(styren butadiene styren) 또는 핫멜트 EVA(ethylene vinyl acetate) 중에서 단독 또는 병용하여 사용하고,
    상기 보강성 첨가제는 실리카(silica), 카본블랙(carbon black), 탄산칼슘(calcium carbonate) 또는 탈크(talc) 중에서 단독 또는 병용하여 사용하고,
    상기 가황제는 황을 사용하며,
    상기 가황조제는 메르캅토벤조티아졸(2-mercaptobenzothiazole, MBT), 벤조티아졸디술피드(benzothiazole disulfide, MBTS), 테트라메틸티우람모노설파이드(tetra methyl thiurammonosulfide, TMTM) 또는 테트라메틸티우람디설파이드(tetra methyl thiuramdisulfide , TMTD) 중에서 단독 또는 병용하여 사용하고,
    상기 마그네슘계 첨가제는 탄산마그네슘(MgCO3), 산화마그네슘(MgO) 또는 염화마그네슘(MgCl2) 중에서 단독 또는 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 고접착성 신발 겉창용 고무 조성물.
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