KR102246160B1 - 경량 신발 겉창용 조성물 및 이를 이용한 경량 신발 겉창의 제조방법 - Google Patents

경량 신발 겉창용 조성물 및 이를 이용한 경량 신발 겉창의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경량 신발 겉창용 조성물 및 이를 이용한 경량 신발 겉창의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 TPU의 냉각 특성을 개선시키기 위해 스타이렌 함량이 68% 이상인 SBR을 혼합하여 사출 소재의 냉각특성 개선시키되, VA 함량 28% 이상인 EVA를 혼용하여 TPU와 SBR의 상용성 개선시킴으로써, TPU의 냉각 특성을 개선시켜 사출 발포 성형에 적합하도록 하는, 경량 신발 겉창용 조성물 및 이를 이용한 경량 신발 겉창의 제조방법에 관한 것이다.

Description

경량 신발 겉창용 조성물 및 이를 이용한 경량 신발 겉창의 제조방법{COMPOSITION FOR OUTSOLE OF LIGHTWEIGHT SHOES AND MANUFACTURING METHOD OF OUTSOLE OF LIGHTWEIGHT SHOES USING THE SAME}
본 발명은 TPU의 냉각 특성을 개선시켜 사출 발포 성형에 적합하도록 하는, 경량 신발 겉창용 조성물 및 이를 이용한 경량 신발 겉창의 제조방법에 관한 것이다.
종래 인력 중심의 복잡한 공정으로 제조되던 신발 부품은 최근 단순화와 자동화로 변화하고 있다. 신발 겉창의 경우도 프레스에 의한 열경화성 고무 겉창에서 사출기에 의한 열가소성 탄성체 겉창에 제조에 관한 소재와 공정 연구가 최근 많이 이루어지고 있다.
이와 더불어 신발 겉창의 경우 미끄러짐 방지 등의 기능성과 경량화에 대한 요구가 많아지고 있어 사출 발포 겉창 개발이 필요한 실정이다.
관련 선행기술로써 특허문헌 1은 신발 겉창용 열가소성폴리우레탄 복합 조성물에 관한 것으로, 열가소성폴리우레탄 60 ~ 90 중량% 및 폴리염화비닐 10 ~ 40 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 가소제 5 ~ 40 중량부, 열안정제 0.1 ~ 2 중량부, 실리카에 담지 시킨 내부 이형제 3 ~ 10 중량부, 실란 처리된 탄산칼슘 2 ~ 10 중량부, 실란 처리된 탈크 2 ~ 10 중량부 및 실란 처리된 마이카 2 ~ 10 중량부를 사용하여 내마모성 등을 개선한 신발 겉창용 열가소성폴리우레탄 복합 조성물을 제안하였다.
하지만, 상기와 같이 내마모성 등의 강도 확보를 위해 TPU를 기반으로 한 소재는 TPU의 우수한 기계적 강도를 가지고 있지만 열에 대한 변화(내열성이 약함)가 커서 흐름성이 일정하지 않고 냉각이 느린 특성 문제로 사출 발포시 불량이 발생되는 문제가 있었다.
특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1508638호 "신발 겉창용 열가소성폴리우레탄 복합 조성물"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, TPU의 냉각 특성을 개선시켜 사출 발포 성형에 적합한 경량 신발 겉창용 조성물 및 이를 이용한 경량 신발 겉창의 제조방법을 제공함을 과제로 한다.
본 발명은 TPU의 냉각 특성을 개선시키기 위해 스타이렌 함량이 68% 이상인 SBR을 혼합하여 사출 소재의 냉각특성 개선시키되, VA 함량 28% 이상인 EVA를 혼용하여 TPU와 SBR의 상용성 개선시킴으로써, TPU의 냉각 특성을 효율적으로 개선시켜 사출 발포 성형에 적합하도록 함을 과제의 해결 수단으로 한다.
본 발명은 TPU의 냉각 특성을 개선시켜 사출 발포 성형에 적합한 경량 신발 겉창용 조성물 및 이를 이용한 경량 신발 겉창의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 경량 신발 겉창용 조성물 및 이를 이용한 경량 신발 겉창의 제조방법에 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 경량 신발 겉창용 조성물 및 이를 이용한 경량 신발 겉창의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 경량 신발 겉창용 조성물은, TPU(thermoplastic polyurethane) 70 ~ 85 중량%, SBR(styrene butadiene rubber) 10 ~ 20 중량% 및 EVA(ethylene vinyl acetate) 5 ~ 10 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 칼슘스테아레이트(calcium stearate) 0.5 ~ 5 중량부, 산화방지제 0.1 ~ 1.0 중량부, UV(ultraviole) 안정제 0.1 ~ 1.0 중량부 및 무기충전제 1 ~ 5 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 TPU는 경도가 75 ~ 85A(asker A type)인 것을 사용하고, 상기 SBR은 스타이렌(styrene) 함량이 68 ~ 90 중량%인 것을 사용하며, 상기 EVA는 VA(vinyl acetate) 함량이 28 ~ 50 중량%인 것을 사용한다.
즉, 상기 TPU와 SBR을 혼용하여 TPU 사출소재의 냉각 특성을 개선할 수 있으며, 이때 EVA를 혼합하여 TPU와 SBR의 상용성을 개선하므로써 냉각 특성 개선 효율을 더욱 향상시킨다.
이때, SBR의 함량이 10 중량% 미만일 경우 냉각특성 개선효율이 저하될 우려가 있으며, 20중량%를 초과할 경우에는 겉창의 물성이 저하될 우려가 있다. 아울러, 상기 SBR의 스타이렌 함량이 68 중량% 미만일 경우 물성이 저하될 우려가 있다.
또한, EVA의 함량이 5 중량% 미만일 경우 상용성 개선 효과가 미비해질 우려가 있으며, 10 중량%를 초과할 경우 겉창의 물성이 저하될 우려가 있다. 아울러, 상기 VA 함량이 28 중량% 미만일 경우 물성이 저하될 우려가 있다.
그리고, 상기 TPU의 경도가 85A 미만일 경우 최종 제품의 경도가 높아 신발 겉창에 적합하지 않을 우려가 있다.
한편, 상기 칼슘스테아레이트(calcium stearate), 산화방지제, UV(ultraviole) 안정제 및 무기충전제는 성형 용이성, 산화방지, UV에 의한 변질 방지 및 물성보강, 발포 기핵제 기능 등을 위해 첨가되는 공지된 첨가제로써, 산화방지제의 경우 아릴아민(arylamine), 포스파이트(phosphite), 티오에스터(thioester), UV 안정제의 경우 벤조트리아졸(Benzotriazole), 벤조페논(benzophenone), 트리아진(triazine), 무기충전제의 경우 경탄, 탄산칼슘 또는 탈크 등을 사용할 수 있지만, 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 종류의 사용이 가능하다. 아울러 그 함량 역시 상기 범위에 한정되는 것은 아니며, 신발의 종류나 사용환경 등에 따라 가변적으로 적용할 수 있다.
단, 본 발명에서는 분산성 및 균일한 발포 셀 등을 고려하여 상기 무기충전제를 실란커플링제로 표면처리하여 사용하며, 보다 구체적으로는 경탄, 탄산칼슘 또는 탈크 등의 무기충전제 100 중량부에 대하여 실란 커플링제 1 ~ 2 중량부를 혼합하여 표면처리하며, 상기 실란 커플링제는 비닐트리에톡시실란(Vinyltriethoxysilane), 비닐트리메톡시실란(Vinyltrimethoxysilane) 또는 비닐트리(2-메톡시에톡시)실란(Vinyltri(2-methoxyethoxy)silane) 중에서 단독 또는 병용하여 사용한다. 여기서 상기 실란커플링제의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 무기충전제의 분산성이 저하될 우려가 있다.
본 발명에 따른 경량 신발 겉창용 조성물을 이용한 경량 신발 겉창의 제조방법은 상기와 같은 경량 신발 겉창용 조성물 100 중량부에 대하여, 탄산수소나트륨 마스터배치 0.5 ~ 5 중량부 및 구연산 마스터 배치를 혼합한 후, 사출성형기의 캐비티 내에 70 ~ 75 부피%로 투입하고, 160 ~ 200℃에서 사출성형하여 제조한다.
여기서, 상기 마스터배치의 함량 및 사출 조건이 상기 범위를 벗어날 경우 발포가 제대로 이루어지 않는 등 성형성이 저하될 우려가 있다.
한편, 상기 탄산수소나트륨 마스터배치와 구연산 마스터 배치는 발포제 유효성분이 15 ~ 60 중량%가 되도록 하는 것이 바람직하며, 이를 위해 탄산수소나트륨 마스터배치는 탄산수소나트륨 40 ~ 85 중량% 및 아조디카본아마이드(dicarbonamide) 등의 발포제 15 ~ 60 중량%가 혼합되어 이루어지며, 상기 구연산 마스터 배치는 구연산 40 ~ 85 중량% 및 발포제 15 ~ 60 중량%가 혼합되어 이루어진다.
이때, 상기 각 마스터배치의 유효성분비가 상기 범위를 벗어날 경우 사출성형이 제대로 이루어지지 못할 우려가 있다.
이하, 본 발명을 아래 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 신발 겉창용 조성물의 제조
(제조예 1)
TPU(경도 75A) 85 중량%, SBR(스타이렌 함량 68%) 10 중량% 및 EVA(VA 함량 28%) 5 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 칼슘스테아레이트 1 중량부, 산화방지제(Songnox-1076, 송원화학) 0.5 중량부, UV 안정제(Zikozor, 지코사) 0.2 중량부 및 무기충전제 5를 밀폐형 혼련기인 니더(kneader)에서 180℃까지 혼합한 후 압출기에서 압출하여 펠렛형태로 제조하였다. 여기서 무기충전제는 경탄 100 중량부에 대하여, 비닐트리에톡시실란 1 중량부를 혼합하여 표면처리한 것을 사용하였다.
(제조예 2)
TPU(경도 75A) 70 중량%, SBR(스타이렌 함량 68%) 20 중량% 및 EVA(VA 함량 28%) 10 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 칼슘스테아레이트 1 중량부, 산화방지제(Songnox-1076, 송원화학) 0.5 중량부, UV 안정제(Zikozor, 지코사) 0.2 중량부 및 무기충전제 5 중량부를 밀폐형 혼련기인 니더(kneader)에서 180℃까지 혼합한 후 압출기에서 압출하여 펠렛형태로 제조하였다. 여기서 무기충전제는 경탄 100 중량부에 대하여, 비닐트리메톡시실란 2 중량부를 혼합하여 표면처리한 것을 사용하였다.
(제조예 3)
TPU(경도 75A) 85 중량%, SBR(스타이렌 함량 68%) 10 중량% 및 EVA(VA 함량 28%) 5 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 칼슘스테아레이트 0.5 중량부, 산화방지제(Songnox-1076, 송원화학) 0.1 중량부, UV 안정제(Zikozor, 지코사) 0.1 중량부 및 무기충전제 1 중량부를 밀폐형 혼련기인 니더(kneader)에서 180℃까지 혼합한 후 압출기에서 압출하여 펠렛형태로 제조하였다. 여기서 무기충전제는 경탄 100 중량부에 대하여, 비닐트리에톡시실란 1 중량부를 혼합하여 표면처리한 것을 사용하였다.
(제조예 4)
TPU(경도 85A) 70 중량%, SBR(스타이렌 함량 90%) 20 중량% 및 EVA(VA 함량 50%) 10 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 칼슘스테아레이트 5 중량부, 산화방지제(Songnox-1076, 송원화학) 1.0 중량부, UV 안정제(Zikozor, 지코사) 1.0 중량부 및 무기충전제 5 중량부를 밀폐형 혼련기인 니더(kneader)에서 180℃까지 혼합한 후 압출기에서 압출하여 펠렛형태로 제조하였다. 여기서 무기충전제는 경탄산칼슘 100 중량부에 대하여, 비닐트리메톡시실란 2 중량부를 혼합하여 표면처리한 것을 사용하였다.
2. 신발 겉창의 제조
(실시예 1)
상기 제조예 1 에 따른 경량 신발 겉창용 조성물 100 중량부에 대하여, 탄산수소나트륨 마스터배치 3 중량부 및 구연산 마스터 배치 1 중량부를 혼합한 후, 사출성형기의 캐비티 내에 75 부피%로 투입하고, 190℃에서 사출성형하여 제조하였다.
여기서 상기 탄산수소나트륨 마스터배치는 탄산수소나트륨 50 중량% 및 발포제(아조디카본아마이드) 50 중량%가 혼합한 것을 사용하고, 상기 구연산 마스터 배치는 구연산 75 중량% 및 발포제(아조디카본아마이드) 25 중량%를 혼합한 것을 사용하였다.
(실시예 2)
상기 제조예 2에 따른 경량 신발 겉창용 조성물 100 중량부에 대하여, 탄산수소나트륨 마스터배치 4 중량부 및 구연산 마스터 배치 2 중량부를 혼합한 후, 사출성형기의 캐비티 내에 75 부피%로 투입하고, 190℃에서 사출성형하여 제조하였다.
여기서 상기 탄산수소나트륨 마스터배치는 탄산수소나트륨 50 중량% 및 발포제(아조디카본아마이드) 50 중량%가 혼합한 것을 사용하고, 상기 구연산 마스터 배치는 구연산 75 중량% 및 발포제(아조디카본아마이드) 25 중량%를 혼합한 것을 사용하였다.
(실시예 3)
상기 제조예 3에 따른 경량 신발 겉창용 조성물 100 중량부에 대하여, 탄산수소나트륨 마스터배치 0.5 중량부 및 구연산 마스터 배치 0.5 중량부를 혼합한 후, 사출성형기의 캐비티 내에 70 부피%로 투입하고, 160℃에서 사출성형하여 제조하였다.
여기서 상기 탄산수소나트륨 마스터배치는 탄산수소나트륨 40 중량% 및 발포제(아조디카본아마이드) 60 중량%가 혼합한 것을 사용하고, 상기 구연산 마스터 배치는 구연산 40 중량% 및 발포제(아조디카본아마이드) 60 중량%를 혼합한 것을 사용하였다.
(실시예 4)
상기 제조예 4에 따른 경량 신발 겉창용 조성물 100 중량부에 대하여, 탄산수소나트륨 마스터배치 5 중량부 및 구연산 마스터 배치 5 중량부를 혼합한 후, 사출성형기의 캐비티 내에 75 부피%로 투입하고, 200℃에서 사출성형하여 제조하였다.
여기서 상기 탄산수소나트륨 마스터배치는 탄산수소나트륨 85 중량% 및 발포제(아조디카본아마이드) 15 중량%가 혼합한 것을 사용하고, 상기 구연산 마스터 배치는 구연산 85 중량% 및 발포제(아조디카본아마이드) 15 중량%를 혼합한 것을 사용하였다.
(비교예 1)
실시예 1과 동일하게 제조하되, TPU를 단독으로 사용하였고, 프레스 성형하여 제조하였다.
(비교예 2)
실시예 2와 동일하게 제조하되, TPU를 단독으로 사용하였고, 사출 성형하여 제조하였다.
3. 신발 겉창의 평가
상기 실시예 및 비교예에 신발 겉창에 대한, 비중, 경도 내마모성 및 마찰계수를 측정하였으며, 그 결과는 아래 [표 1]에 나타내었다.
(1) 비중 : Ueshima사의 자동 비중 측정장치인 model DMA-3을 사용하여 KS M 6519에 준하여 측정하였다
(2) 경도 : Asker A type 경도계로 ASTM D-2240에 준하여 측정하였다
(3) 내마모성 : KSM 6624에 준하여 아크론(Akron) 마모시험을 실시하였다.
(4) 마찰계수 : ASTM D 1894에 준하여 DAVANPORT사의 마찰시험기를 사용하여 측정하였다.
구분 비교예 1 비교예 2 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
비중 1.10 1.13 0.80 0.75 0.75 0.72
경도
(A type)		 65 68 68 65 67 63
Akron
내마모성
(cc loss)		 0.25 0.10 0.15 0.15 0.20 0.20
마찰계수
(μ, Dry)		 1.00 1.20 1.25 1.30 1.40 1.50
마찰계수
(μ, Wet)		 0.54 0.60 0.68 0.72 0.75 0.84
상기 [표 1]에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 신발 겉창은 사출 성형을 하면서도 우수한 물성과 경량성을 나타내는 등 사출 발포 성형에 적합함을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 경량 신발 겉창용 조성물 및 이를 이용한 경량 신발 겉창의 제조방법은 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. 신발 겉창용 조성물에 있어서,
    TPU 70 ~ 85 중량%, SBR 10 ~ 20 중량% 및 EVA 5 ~ 10 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 칼슘스테아레이트 0.5 ~ 5 중량부, 산화방지제 0.1 ~ 1.0 중량부, UV 안정제 0.1 ~ 1.0 중량부 및 무기충전제 1 ~ 5 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 경량 신발 겉창용 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 TPU는 경도가 75 ~ 85A인 것을 사용하고,
    상기 SBR은 스타이렌 함량이 68 ~ 90 중량%인 것을 사용하며,
    상기 EVA는 VA 함량이 28 ~ 50 중량%인 것을 사용하고,
    상기 무기충전제는 경탄, 탄산칼슘 또는 탈크를 실란커플링제로 표면처리하여 사용하되, 무기충전제 100 중량부에 대하여 실란 커플링제 1 ~ 2 중량부를 혼합하여 표면처리하며,
    상기 실란 커플링제는 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란 또는 비닐트리(2-메톡시에톡시)실란 중에서 단독 또는 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 경량 신발 겉창용 조성물.
  3. 제 1항에 따른 경량 신발 겉창용 조성물을 이용한 경량 신발 겉창의 제조방법에 있어서,
    제 1항에 따른 경량 신발 겉창용 조성물 100 중량부에 대하여, 탄산수소나트륨 마스터배치 0.5 ~ 5 중량부 및 구연산 마스터 배치 0.5 ~ 5 중량부를 혼합한 후, 사출성형기의 캐비티 내에 70 ~ 75 부피%로 투입하고, 160 ~ 200℃에서 사출성형하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 경량 신발 겉창의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 탄산수소나트륨 마스터배치는, 탄산수소나트륨 40 ~ 85 중량% 및 발포제 15 ~ 60 중량%가 혼합되어 이루어지며,
    상기 구연산 마스터 배치는, 구연산 40 ~ 85 중량% 및 발포제 15 ~ 60 중량%가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는, 경량 신발 겉창의 제조방법.
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