KR102455698B1 - 바이오매스를 이용한 신발 중창용 발포체 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바이오매스를 이용한 신발 중창용 발포체 조성물에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 발포체 조성물에 있어서, 에틸렌비닐아세테이트 50~90중량부, 바이오매스 10~50중량부, 실란계 커플링제 1~5중량부, 식물성 오일 1~10중량부, 발포제 1~3중량부 및 가교제 1~3중량부를 포함하여 발포를 통해 형성되고, 실란계 커플링제에 바이오매스와 에틸렌비닐아세테이트가 각각 반응됨으로써 바이오매스와 에틸렌비닐아세테이트가 계면 결합되는 것을 특징으로 하는, 바이오매스를 이용한 신발 중창용 발포체 조성물을 기술적 요지로 한다.

Description

바이오매스를 이용한 신발 중창용 발포체 조성물{BIOMASS-BASED MIDSOLE FOAM COMPOSITION}
본 발명은 바이오매스를 이용한 신발 중창용 발포체 조성물에 관한 것이다.
신발 밑창은 보행 시 인체의 하중을 탄력적으로 분산시키고 지지할 수 있도록 완충력이 우수한 고무나 발포수지 또는 스펀지 재질 등으로 제조되는 중창과, 중창의 하부에 부착되어 보행 시 마찰력을 부여하기 위해 고무 재질로 제조되는 겉창으로 이루어진다.
중창은 보통 에틸렌비닐아세테이트(etylene vinyl acetate, EVA), 폴리우레탄(polyurethane, PU) 등을 주 원료로 하여 제조된다. 그중 에틸렌비닐아세테이트가 대부분으로 중창 시장의 80% 이상을 차지하고 있다.
종래 중창을 제조하는 과정은 다음과 같다. 에틸렌비닐아세테이트 단독 블렌드된 수지에 가교제, 발포제 및 기타 다른 첨가제들을 배합한 컴파운드를 시트 상으로 제조하여 밀폐된 금형 안에 투입한 후 프레스를 이용하여 고온 가압 하에서 가공하여 가교제와 발포제를 분해시킨다. 이후, 금형을 순간적으로 열어 압력을 제거함으로써 압력 차이를 이용하여 급팽창시키는 1차 압축 공정을 거쳐 연질의 독립 기포 구조를 갖는 1차 발포체를 얻는다. 1차 발포체를 스카이빙기(skiving machine)와 커터(cutter)를 사용하여 일정한 두께와 크기로 한 다음, 트리밍(trimming)과 그라인딩(grinding) 공정을 거친다. 이어서 제품 형태를 갖는 금형에 투입하여 고온 압축하고, 다시 금형을 닫은 상태로 냉각시켜 제품을 탈형하는 재압축(repress) 공정을 거쳐 원하는 형태로 얻는다.
예컨대 '생분해성 신발중창 발포체 조성물 및 이의 제조방법(등록번호: 10-0575604)'에서는 에틸렌비닐아세테이트, 1,2-폴리부타디엔 및 전분계 수지를 이용하여 발포될 수 있는 신발 중창 발포체 조성물을 제시한 바 있다.
하지만 가교 지연을 초래하는 전분계 수지를 보완하기 위해 1,2-폴리부타디엔을 첨가하여 발포체의 물성 저하를 방지하고자 하였으나, 오히려 에틸렌비닐아세테이트와 전분계 수지 간의 결합을 견고히 하기 어려워 1,2-폴리부타디엔이 제 역할을 하지 못하는 문제점이 있다.
한편, 석유유래 자원 사용을 줄이기 위한 차원에서 바이오매스를 이용해 보고자 하는 사례가 점차 증가하고 있는데, 바이오매스 자체로는 가공성이 좋지 않아 발포가 잘 되지 않는 문제점과 물성이 현저히 저하되는 문제점이 존재하므로, 이를 개선하기 위한 기술개발 연구가 절실히 요구되고 있는 시점이다.
국내 등록특허공보 제10-0575604호, 2006.04.25.자 등록.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 폐기되고 있는 바이오매스를 이용하여 에틸렌비닐아세테이트에 적용함으로써, 친환경적이고 발포가 안정적으로 이루어져 우수한 가공성을 가질 수 있도록 하는 신발 중창용 발포체 조성물을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 발포체 조성물에 있어서, 에틸렌비닐아세테이트 50~90중량부, 바이오매스 10~50중량부, 실란계 커플링제 1~5중량부, 식물성 오일 1~10중량부, 발포제 1~3중량부 및 가교제 1~3중량부를 포함하여 발포를 통해 형성되고, 상기 실란계 커플링제에 상기 바이오매스와 상기 에틸렌비닐아세테이트가 각각 반응됨으로써 상기 바이오매스와 상기 에틸렌비닐아세테이트가 계면 결합되되, 상기 발포체 조성물은 상기 식물성 오일에 의해 유동성이 증가되어 발포가 안정적으로 이루어져, 비중이 0.246 ~ 0.268 g/cc, 경도(Shore C)가 48 ~ 53, 인장강도가 25 ~ 28 kgf/cm2, 영구압축줄음률이 52 ~ 59 %, 반발탄성이 43 ~ 45 %인 것을 특징으로 하는, 바이오매스를 이용한 신발 중창용 발포체 조성물을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 바이오매스는, 곡물 껍질, 볏짚, 옥수수대, 보리대, 왕겨, 목분 및 전분으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 분쇄하여 형성되는 분말인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 식물성 오일은, 올리브유, 마카다미아 오일, 해바라기씨 오일, 동백유, 피마자유, 호호바유, 아몬드유, 살구씨유, 녹차유, 메도폼 씨드 오일, 아르간유 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 실란계 커플링제는, 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물인 것을 특징으로 한다.
[화학식 1]
Figure 112020114148881-pat00001
단, R1, R2 및 R3는 하이드록시기, C1-C10 알킬기, 또는 C1-C10 알콕시기이고, X는 단일 결합 또는 C1-C10 알킬렌기이며, Y는 머캅토기, 아미노기, 비닐기, 메타아크릴기, 메타아크릴옥시기, 에폭시기 또는 글리시독시이다.
상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명의 바이오매스를 이용한 신발 중창용 발포체 조성물에 따르면, 바이오매스를 이용하여 석유유래 자원 사용을 줄임으로써 저탄소 및 친환경 정책에 부합하고, 실란계 커플링제에 의해 바이오매스와 에틸렌비닐아세테이트 간의 결합력을 향상시킬 수 있고, 식물성 오일에 의한 조성물의 유동성 제어로 발포가 안정적으로 이루어져 물성이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 식물성 오일 첨가 여부에 따른 전단율(shear rate) 대비 전단 점성률(shear viscosity) 변화를 나타낸 그래프.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 바이오매스를 이용한 신발 중창용 발포체 조성물에 관한 것으로, 에틸렌비닐아세테이트 50~90중량부, 바이오매스 10~50중량부, 실란계 커플링제 1~5중량부, 식물성 오일 1~10중량부, 발포제 1~3중량부 및 가교제 1~3중량부를 포함하여 발포를 통해 형성되고, 특히 실란계 커플링제에 의하여 바이오매스와 에틸렌비닐아세테이트가 상호 결합되는 것을 특징으로 한다. 이때 첨가제로, 금속산화물 1~5중량부와 스테아린산 1~5중량부를 더 추가할 수 있는데, 본 발명에서는 첨가제의 종류와 양에 제한을 두지 않기로 하며, 본 발명의 발포체 조성물을 이루는 구성은 아래에서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
에틸렌비닐아세테이트는 발포체 조성물의 기재가 되는 구성이다.
알려진 바와 같이, 에틸렌비닐아세테이트는 경량성이 우수하고 가격이 저렴하면서 부드럽고 쿠션감이 우수하여 중창으로 제조될 때 많이 사용되는 것으로, 50중량부 미만으로 첨가되면 발포제를 사용하더라도 중창으로의 발포 성형이 균일하게 잘 이루어지지 않으며, 90중량부를 초과하여 첨가되면 그 이하의 양을 첨가한 경우와 비교하여 더 나은 물성 향상을 기대할 수 없다. 이 때문에, 에틸렌비닐아세테이트는 50~90중량부 범위로 사용되는 것이 바람직하다.
바이오매스는 태양에너지를 이용하는 광합성에 의하여 물과 이산화탄소로부터 생성되는 지속가능한 자원으로 이루어진 구성이다.
바이오매스를 연소할 때 방출되는 이산화탄소는 생물의 성장과정에서 광합성에 의해 대기로 흡수되는 이산화탄소와 동일한 것이기 때문에, 바이오매스는 라이프사이클 속에서 대기 중의 이산화탄소 농도를 증가시키지 않는 탄소중립적(carbon neutral) 특성을 갖는다.
이러한 바이오매스는 식물, 나무 등에서 얻을 수 있으며, 예컨대 곡물 껍질, 볏짚, 옥수수대, 보리대, 왕겨, 목분 및 전분으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 분쇄하여 분말 형태로 형성될 수 있다.
바이오매스가 10중량부 미만이면 에틸렌비닐아세테이트와 완전히 결합될 수 있을 정도의 양이 되지 않아 실란계 커플링제가 제 역할을 하지 못하게 하는 단점이 있다. 반대로, 바이오매스가 50중량부를 초과하면 발포체 조성물의 배합 점도가 높아져버려 발포가 안정적으로 이루어지지 못하여 결국, 물성이 저하되는 단점이 있다.
실란계 커플링제는 분자 내에 서로 다른 양쪽성 반응기를 갖는 구조로 이루어져, 에틸렌비닐아세테이트와 바이오매스 간의 결합력을 향상시켜 발포체 조성물의 기계적 물성을 향상시키는 구성이다.
실란계 커플링제는 고분자 기재인 에틸렌비닐아세테이트와 표면에 하이드록시기(-OH)를 갖는 바이오매스의 결합을 위해 중간에서 접점의 역할을 하는 것으로, 에틸렌비닐아세테이트와 바이오매스 간 결합강도를 강화시켜 결합이 풀리지 않도록 하는 특성이 있다. 이러한 특성은 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물로 이루어진 실란계 커플링제의 구조에 의해 확인된다.
[화학식 1]
Figure 112020114148881-pat00002
단, R1, R2 및 R3는 하이드록시기, C1-C10 알킬기, 또는 C1-C10 알콕시기이고, X는 단일 결합 또는 C1-C10 알킬렌기이며, Y는 유기 관능기로써 머캅토기, 아미노기, 비닐기, 메타아크릴기, 메타아크릴옥시기, 에폭시기 또는 글리시독시이다.
화학식 1로 표시되는 실란계 커플링제의 한 쪽 말단기에는 바이오매스와 결합할 수 있는 작용기를 가지고, 다른 쪽 말단기에는 에틸렌비닐아세테이트와 결합할 수 있는 작용기를 가진다. 이로써, Y 반응기 쪽에서 에틸렌비닐아세테이트와 반응하고, R1, R2 및 R3 반응기 쪽에서 바이오매스와 반응하게 됨으로써, 에틸렌비닐아세테이트와 바이오매스 간의 결합을 견고하게 할 수 있게 되는 것이다. 이처럼 실란계 커플링제에 의해 에틸렌비닐아세테이트와 바이오매스 간의 계면이 결합되기 때문에 발포체 조성물의 기계적 물성이 개선될 수 있게 된다.
실란계 커플링제의 예로는, 비스[3-(트리에톡시실릴)프로필]테트라설파이드 비닐트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란, 메르캅토프로필 트리메톡시실란 및 3-3-아미노프로필트리에톡시실란으로 이루어진 군에서 1종 이상이 선택될 수 있다. 단, 상술한 종류에 한정되는 것만은 아니고 바이오매스와 에틸렌비닐아세테이트가 결합될 수 있도록 하는 실란계 커플링제라면 다양하게 사용 가능하다.
실란계 커플링제의 경우 1~5중량부 범위로 혼합될 수 있는데, 1중량부 미만이면 에틸렌비닐아세테이트와 바이오매스 간 결합을 유도하지 못하여 발포체 조성물의 기계적 물성 개선을 기대할 수 없다. 이와 달리, 5중량부를 초과하면 에틸렌비닐아세테이트과 바이오매스 사이에서 미반응된 실란계 커플링제가 가소화 작용을 하여 물성을 저하시킬 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.
상술한 바와 같이, 실란계 커플링제를 1~5중량부로 사용함에 따라 바이오매스와 에틸렌비닐아세테이트를 상호 결합시킴에 따라 발포체 조성물의 기계적 물성 하락을 방지할 수 있다.
식물성 오일은 바이오매스 첨가에 따른 발포체 조성물의 배합 점도를 낮추어 발포가 용이하게 될 수 있게 하는 구성이다.
이에 앞서, 다른 석유계 오일은 지속 가능성 측면에서 바람직하지 않으므로, 식물성 오일을 사용하는 것이 바람직하다. 식물성 오일은 예컨대 올리브유, 마카다미아 오일, 해바라기씨 오일, 동백유, 피마자유, 호호바유, 아몬드유, 살구씨유, 녹차유, 메도폼 씨드 오일, 아르간유 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나일 수 있다.
식물성 오일이 1중량부 미만이면 발포체 조성물의 점도를 낮춰주기엔 양이 적어 발포가 안정적으로 생성되지 못하는 단점이 있다. 식물성 오일이 10중량부를 초과하면 발포체 조성물의 질감이 과도하게 미끈거려 가공성이 저하되는 단점이 있다. 이런 이유로, 식물성 오일은 1~10중량부의 범위로 혼합되는 것이 바람직하다.
발포제는 발포체 조성물 내에서 기포를 발생시켜 주는 물질로써, 팽창제 또는 기포제로 불리는 구성이다.
발포제의 경우, 분해온도가 130~190℃인 아조디카본아미드(azodicarbonamide) 등의 아조계 화합물, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라민 등의 니트로소계 화합물, p-톨루엔술포닐히드라지드 및 p,p'-옥시비스(벤젠술포닐히드라지드) 등의 술포닐히드라지드계 화합물, p-톨루엔술포닐 세미카바, 아조비스이소부티로니트릴, 디아조아미노아조벤젠 중에서 어느 하나 이상을 선택하여 사용될 수 있으며, 에틸렌비닐아세테이트용 발포제로 공지된 것이라면 다양하게 사용 가능하다.
발포제는 1~3중량부로 첨가될 수 있는데, 발포제 함량이 1중량부 미만이면 발포 배율이 낮아 발포체 조성물의 경도 및 비중이 너무 높아져버리는 문제점이 발생할 수 있고, 3중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 과도한 발포에 의해 안정한 발포 셀 구조를 얻을 수 없고, 제조되는 중창의 기계적 물성이 급격히 저하되는 단점이 있다.
가교제는 과산화물계로 이루어진 구성이다.
이러한 가교제는 1~3중량부 범위로 혼합될 수 있는데, 1중량부 미만으로 첨가되면 발포체 조성물의 가교도가 낮아져 기계적 강도가 떨어질 뿐만 아니라 발포 가스의 손실이 많아지기 때문에 발포체를 형성하는데 어려움이 있다. 3중량부를 초과하여 혼합되면 가교도가 높아져서 팽창을 억제하여 오히려 발포 셀들이 터지는 문제점이 발생한다.
경우에 따라 가교조제가 추가로 혼합될 수 있으며, 가교조제는 에틸렌비닐아세테이트의 과도한 분해를 방지하기 위한 것으로, 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 이용할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 발포체 조성물을 발포 팽창시키고 프레스를 이용하여 시트 형태로 제작한 후, 요구되는 크기로 절단하여 프레스 금형에 넣어 고온고압으로 가압하고 냉각하여 중창으로 제조될 수 있다. 이를 프레스 공법이라 한다.
또는 상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 발포제 조성물을 압출기를 통해 펠릿 형태의 컴파운드로 제조하고, 이를 사출 금형 내테 투입하여 가열 상태를 유지하면서 가교와 발포를 진행시키는 사출 성형으로 중창을 제조할 수 있다. 이를 사출 공법이라 한다.
정리하면, 본 발명은 에틸렌비닐아세테이트 50~90중량부, 바이오매스 10~50중량부, 실란계 커플링제 1~5중량부, 식물성 오일 1~10중량부, 발포제 1~3중량부 및 가교제 1~3중량부를 포함하여 발포 형성되되, 실란계 커플링제를 통하여 바이오매스와 에틸렌비닐아세테이트의 상호 간 계면 결합이 이루어지므로, 안정적으로 발포될 수 있어 발포체의 표면을 균일하게 만들 수 있으며, 기계적 물성이 향상되는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 단, 이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
온도 조절이 가능한 반바리 믹서 혹은 니더 믹서를 이용하여 80~100℃의 온도에서 50~75rpm의 속도를 유지하면서 EVA 80중량부, 바이오매스 20중량부, 실란계 커플링제 2중량부, 식물성 오일 3중량부 및 가교조제를 투입하여 10분 간 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
다시 80℃로 유지된 오픈 롤밀에서 40~60rpm의 속도를 유지하면서, 혼합물에 가교제 1.5중량부, 발포제 3중량부를 투입하고 5분 간 더 혼합하여 발포체 조성물을 제조하였다.
<실시예 2>
온도 조절이 가능한 반바리 믹서 혹은 니더 믹서를 이용하여 80~100℃의 온도에서 50~75rpm의 속도를 유지하면서 EVA 70중량부, 바이오매스 30중량부, 실란계 커플링제 3중량부, 식물성 오일 3중량부 및 가교조제를 투입하여 10분 간 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
다시 80℃로 유지된 오픈 롤밀에서 40~60rpm의 속도를 유지하면서, 혼합물에 가교제 1.5중량부, 발포제 3중량부를 투입하고 5분 간 더 혼합하여 발포체 조성물을 제조하였다.
<실시예 3>
온도 조절이 가능한 반바리 믹서 혹은 니더 믹서를 이용하여 80~100℃의 온도에서 50~75rpm의 속도를 유지하면서 EVA 70중량부, 바이오매스 30중량부, 실란계 커플링제 3중량부, 식물성 오일 5중량부 및 가교조제를 투입하여 10분 간 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
다시 80℃로 유지된 오픈 롤밀에서 40~60rpm의 속도를 유지하면서, 혼합물에 가교제 1.5중량부, 발포제 3중량부를 투입하고 5분 간 더 혼합하여 발포체 조성물을 제조하였다.
<실시예 4>
온도 조절이 가능한 반바리 믹서 혹은 니더 믹서를 이용하여 80~100℃의 온도에서 50~75rpm의 속도를 유지하면서 EVA 60중량부, 바이오매스 40중량부, 실란계 커플링제 4중량부, 식물성 오일 5중량부 및 가교조제를 투입하여 10분 간 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
다시 80℃로 유지된 오픈 롤밀에서 40~60rpm의 속도를 유지하면서, 혼합물에 가교제 1.5중량부, 발포제 3중량부를 투입하고 5분 간 더 혼합하여 발포체 조성물을 제조하였다.
<비교예 1>
온도 조절이 가능한 반바리 믹서 혹은 니더 믹서를 이용하여 80~100℃의 온도에서 50~75rpm의 속도를 유지하면서 EVA 80중량부, 바이오매스 20중량부, 실란계 커플링제 2중량부 및 가교조제를 투입하여 10분 간 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
다시 80℃로 유지된 오픈 롤밀에서 40~60rpm의 속도를 유지하면서, 혼합물에 가교제 1.5중량부, 발포제 3중량부를 투입하고 5분 간 더 혼합하여 발포체 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
온도 조절이 가능한 반바리 믹서 혹은 니더 믹서를 이용하여 80~100℃의 온도에서 50~75rpm의 속도를 유지하면서 EVA 70중량부, 바이오매스 30중량부, 식물성 오일 3중량부 및 가교조제를 투입하여 10분 간 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
다시 80℃로 유지된 오픈 롤밀에서 40~60rpm의 속도를 유지하면서, 혼합물에 가교제 1.5중량부, 발포제 3중량부를 투입하고 5분 간 더 혼합하여 발포체 조성물을 제조하였다.
<비교예 3>
온도 조절이 가능한 반바리 믹서 혹은 니더 믹서를 이용하여 80~100℃의 온도에서 50~75rpm의 속도를 유지하면서 EVA 70중량부, 바이오매스 30중량부 및 가교조제를 투입하여 10분 간 혼합하여 혼합물을 제조하였다.
다시 80℃로 유지된 오픈 롤밀에서 40~60rpm의 속도를 유지하면서, 혼합물에 가교제 1.5중량부, 발포제 3중량부를 투입하고 5분 간 더 혼합하여 발포체 조성물을 제조하였다.
상술한 실시예 1 내지 실시예 4와, 비교예 1 내지 비교예 3에 따른 발포체 조성물을 이루는 함량을 하기 표 1에서와 같이, 정리하였다.
실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3
EVA 80 70 70 60 80 70 70
바이오매스1) 20 30 30 40 20 30 30
식물성 오일2) 3 3 5 5 - 3 -
금속산화물 3 3 3 3 3 3 3
스테아린산 1 1 1 1 1 1 1
실란계 커플링제3) 2 3 3 4 2 - -
가교제 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
발포제4) 3 3 3 3 3 3 3
1) Cone Starch, 대정화금
2) Castor Oil, 대정화금
3) Si-69, Evonik
4) JTR, 금양
표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 4는 식물성 오일과 실란계 커플링제를 사용하여 발포체 조성물을 제조한 반면, 비교예 1에서는 실시예 1에 대비하기 위한 비교예로써 식물성 오일을 사용하지 않은 발포체 조성물을 제조하였다. 비교예 2는 실시예 2에 대비하기 위한 비교예로써 실란계 커플링제를 사용하지 않고 발포체 조성물을 제조하였다. 비교예 3에서는 실시예 1 내지 실시예 4와 대비하기 위한 비교예로써 식물성 오일과 실란계 커플링제를 사용하지 않고 발포체 조성물을 제조하였다.
<시험예 1>
본 시험예에서는 실시예 1 내지 실시예 4와, 비교예 1 내지 비교예 3에 의해 제조된 발포체 조성물 시편을 다음과 같은 방법으로 물성을 측정하였으며, 그 결과는 표 2에 나타내었다.
1) 비중: KS M 6519 규격에 준하여, 발포체 조성물 시편의 밀도를 측정하였다. 이때 동일 시험에 사용된 시험편은 5개로 하였다.
2) 경도: KS M ISO 7619-1 규격에 준하여, 발포 고무용 경도계를 이용하여 압입경도를 측정하였다. 이때 동일 시험에 사용된 시험편은 5개로 하였다.
3) 인장강도: KS M ISO 1798 규격에 준하여, 규격 시편을 200mm/min의 속도로 인장강도를 측정하였다. 이때 동일 시험에 사용된 시험편은 5개로 하였다.
4) 영구압축줄음률: KS M 6518 규격에 준하여, 50% 압축 상태에서 50℃에서 6시간 방치, 압력 제거 후 상온 30분 방치 후 시편의 두께변화를 측정하였다. 이때 동일 시험에 사용된 시험편은 5개로 하였다.
5) 반발탄성: KS M ISO 8307 규격에 준하여, 볼 반발탄성을 규정된 높이에서 시험편에 쇠구슬을 떨어뜨리고, 반발높이를 측정하였다. 이때 동일 시험에 사용된 시험편은 5개로 하였다.
시험항목 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3
비중
(g/cc)		 0.256 0.263 0.246 0.268 0.374 0.267 0.876
경도
(Shore C)		 48 52 50 53 67 53 -
인장강도
(kgf/cm2)		 28 25 25 27 26 15 -
영구압축줄음률
(%)		 58 55 52 59 61 72 -
반발탄성
(%)		 43 43 45 43 35 43 -
표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 4에 따라 식물성 오일과 실란계 커플링제 및 적정량의 가교제, 발포제의 조합을 통해 바이오매스를 이용하여 신발 중창용 발포체 조성물을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 즉 실시예 1 내지 실시예 4의 물성 결과에 따르면, 실란계 커플링제에 의해 바이오매스와 EVA 간의 결합 강도가 증가함에 의한 것임을 알 수 있다.
반면, 비교예 1에서와 같이 식물성 오일을 사용하지 않으면 발포 배율이 낮아 비중 및 경도가 증가하는 것으로 나타났다. 비교예 2에서 처럼 실란계 커플링제를 사용하지 않으면 인장강도, 영구압축줄음률 등의 기계적 물성이 저하되는 것으로 나타났다. 또한 비교예 3을 참조하면, 식물성 오일과 실란계 커플링제를 사용하지 않아 발포가 제대로 되지 않는 것으로 확인되었다.
한편, 도 1은 본 발명의 식물성 오일 첨가 여부에 따른 전단율(shear rate) 대비 전단 점성률(shear viscosity) 변화를 그래프로 나타낸 것으로, EVA 70중량부와 바이오매스 30중량부를 기준으로, 식물성 오일이 5중량부 첨가된 경우와 첨가되지 않은 경우의 전단 점도 변화를 확인할 수 있다.
도 1의 그래프에서, Biomass는 식물성 오일인 피마자유가 첨가되지 않은 경우의 전단율에 따른 전단 점성률 변화를 나타낸 것이고, Biomass + Castor Oil은 피마자유가 첨가된 경우의 전단율에 따른 전단 점성률 변화를 나타낸 것이다. 이러한 도 1을 참조하면, 피마자유를 첨가하지 않은 경우보다 피마자유를 첨가한 경우에 유동성이 더 증가됨을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 바이오매스를 이용한 신발 중창용 발포체 조성물에 관한 것으로, 에틸렌비닐아세테이트 50~90중량부, 바이오매스 10~50중량부, 실란계 커플링제 1~5중량부, 식물성 오일 1~10중량부, 발포제 1~3중량부 및 가교제 1~3중량부를 포함하여 발포를 통해 형성되되, 실란계 커플링제에 의하여 바이오매스와 에틸렌비닐아세테이트가 상호 결합될 수 있는 특징이 있다.
이러한 특징에 따르면, 바이오매스를 이용하여 석유유래 자원 사용을 줄임으로써 저탄소 및 친환경 정책에 부합하고, 실란계 커플링제에 의해 바이오매스와 에틸렌비닐아세테이트 간의 결합력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 식물성 오일에 의한 조성물의 유동성 제어로 발포가 안정적으로 이루어져 우수한 기계적 물성을 갖는 발포체 조성물을 얻을 수 있다는 점에 큰 의미가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 발포체 조성물에 있어서,
    에틸렌비닐아세테이트 50~90중량부, 바이오매스 10~50중량부, 실란계 커플링제 1~5중량부, 식물성 오일 1~10중량부, 발포제 1~3중량부 및 가교제 1~3중량부를 포함하여 발포를 통해 형성되고,
    상기 실란계 커플링제에 상기 바이오매스와 상기 에틸렌비닐아세테이트가 각각 반응됨으로써 상기 바이오매스와 상기 에틸렌비닐아세테이트가 계면 결합되되,
    상기 발포체 조성물은 상기 식물성 오일에 의해 유동성이 증가되어 발포가 안정적으로 이루어져,
    비중이 0.246 ~ 0.268 g/cc, 경도(Shore C)가 48 ~ 53, 인장강도가 25 ~ 28 kgf/cm2, 영구압축줄음률이 52 ~ 59 %, 반발탄성이 43 ~ 45 %인 것을 특징으로 하는, 바이오매스를 이용한 신발 중창용 발포체 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바이오매스는,
    곡물 껍질, 볏짚, 옥수수대, 보리대, 왕겨, 목분 및 전분으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 분쇄하여 형성되는 분말인 것을 특징으로 하는, 바이오매스를 이용한 신발 중창용 발포체 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 식물성 오일은,
    올리브유, 마카다미아 오일, 해바라기씨 오일, 동백유, 피마자유, 호호바유, 아몬드유, 살구씨유, 녹차유, 메도폼 씨드 오일, 아르간유 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는, 바이오매스를 이용한 신발 중창용 발포체 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실란계 커플링제는,
    하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물인 것을 특징으로 하는, 바이오매스를 이용한 신발 중창용 발포체 조성물.
    [화학식 1]
    Figure 112020114148881-pat00003

    (단, R1, R2 및 R3는 하이드록시기, C1-C10 알킬기, 또는 C1-C10 알콕시기이고, X는 단일 결합 또는 C1-C10 알킬렌기이며, Y는 머캅토기, 아미노기, 비닐기, 메타아크릴기, 메타아크릴옥시기, 에폭시기 또는 글리시독시이다.)
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