KR102577712B1 - 유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상면층, 중간층 및 하면층을 모두 같은 재질의 종이를 이용함으로써, 폐기되는 신발깔창의 재활용이 가능하도록 지원하고, 탈취기능과 세균증식의 방지기능을 유지하면서도 사용의 편리성과 착용감의 개선 효과를 기대할 수 있는 유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창 및 그 제조방법에 관한 것이다. 특정 종이시트를 회전하는 실린더에 공급하고 그 인출부에 설치된 닥터블레이드를 통해 실린더 표면으로부터 종이시트를 분리하면서 주름종이로 가공하되, 그 주름종이에 형성된 굴곡의 높이와 피치를 다르게 설정하여 상면층, 중간층 및 하면층의 주름종이를 각각 가공하고, 각 층을 합지한 시트를 가공하여 최종적으로 신발깔창을 완성하는 것이 특징이다.
본 발명에 의하면, 검증된 특허공법을 이용하여 제조한 종이시트의 친환경 특성을 최대한 활용할 수 있고, 신발깔창으로서의 내구성과 보풀이 발생하지 않는 효과를 기대할 수 있으며, 기존 크레이핑(Creping) 공정의 설비에 단순한 제어기능을 부가하는 것만으로 신발깔창의 유연성(가요성)이 보강되어 신발 속에 쉽게 안착시킬 수 있고 착용감이 향상되는 효과가 있다.

Description

유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창 및 그 제조방법{Eco-friendly shoe insoles having a reinforced flexibility, and its manufacturing method}

본 발명은 유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신발깔창의 상면층, 중간층 및 하면층을 모두 같은 재질의 종이를 이용함으로써, 폐기되는 신발깔창을 갱지(신문지) 생산 등에 재활용이 가능하도록 지원하고, 탈취와 세균증식 방지 등의 고유기능을 유지하면서도 사용의 편리성과 착용감의 개선 효과를 기대할 수 있는 유연성이 보강된 종이 재질의 신발깔창 및 그 제조방법에 관한 것이다.

신발은 장시간 신고 있으면 땀에 의해 신발 내부가 습해져 세균번식에 의한 악취가 발생하고, 더 나아가 물집이나 무좀 및 습진 등의 피부 트러블을 유발하여 사용자의 불편을 초래하는 경우가 많다. 이 때문에 하루 종일 신고 있어야 하는 작업화나 군화 등은 의도적으로 “신발깔창”이라는 보조도구를 신발 속에 안착시켜 착용하고 있으며, 일반적으로 신발깔창은 신발내부의 위생관리를 지원하고 착용자의 체중을 적절히 분산시키면서 통증이 없는 보행을 지원하는 순기능들에 초점을 맞춰 설계와 제작이 이루어지고 있다.

그런데, 지금까지는 신발깔창에서 요구되는 발의 미끄러짐 방지, 충격완화(쿠션), 제습(땀 흡수) 및 통기성 요건 등에 개별 대응하는 방식으로 특수한 재질을 선택하거나 기존 재질에 특정한 기능을 보강하는 기술개발에만 치중한 나머지, 지구환경을 중시하는 시대변화에 부응하여 제조→사용→폐기→재활용으로 이어지는 신발깔창의 전체 라이프 사이클에 맞춰 특정 원자재를 선택하거나 그 선택한 특정 원자재를 이용한 최적의 제조방법을 제시하는 기술개발은 여전히 미흡한 실정이었다.

이에 따라 최근에는 신발깔창을 친환경 소재로 제작하는 기술개발이 이어지고 있는데, 그중에서도 발 냄새 제거와 세균증식의 방지라는 고유기능을 강화하면서도 사용의 편리성과 착용감까지 쉽게 개선할 수 있는 종이재질의 신발깔창에 대한 기술개발이 큰 관심을 끌고 있다.

대표적으로, 도 1의 공개특허 제10-2009-0124452호(선행특허 1)에는 종이재질의 표면층(12)과 골판지의 쿠션층(15) 및 이면층(13)을 구비한 신발깔창이 예시되어 있는데, 그 표면층(12)에는 음이온석을 믹싱하여 코팅처리하고, 쿠션층을 골판지로 제조하며, 본체(10)에는 통풍구(17)를 추가로 형성한 구조의 신발깔창이 개시되어 있다. 또한, 도 2의 등록실용신안 제20-0308056호(선행특허 2)에는 부직포층(220), 천연펄프층(222), 고흡수성 수지층(224) 및 완충부재층(226)을 순차적으로 적층한 구조의 일회용 신발깔창이 개시되어 있다.

그러나 상기 종래기술의 신발깔창은 상면층, 중간층 및 하면층을 각각 별개의 재질과 공정을 이용하여 제작한 후에 상기 각 층을 합지하는 방식이기 때문에, 그 각각의 공정에 대응하는 별도의 제조설비를 갖출 수밖에 없으며, 이는 곧 제조공정의 복잡성을 증가시키면서 제조단가의 상승으로 이어지는 문제를 야기하고, 더욱이 신발깔창의 원자재를 재활용하기 위해서는 사용 후 폐기처리 과정에서 그 원자재에 포함된 각종 유해성 물질들을 제거해야 하는 등의 환경오염 방지대책을 더 수행해야 하는 문제를 안고 있었다.

공개특허 제10-2009-0124452호 등록실용신안 제20-0308056호

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 극복하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 신발깔창의 상면층, 중간층 및 하면층을 동일특성을 갖는 친환경 종이재질로 제작함으로써, 제조공정의 단순화와 대량생산을 통한 제조단가의 절감이 가능하고, 별도의 환경오염 방지대책이 없어도 갱지(신문지) 생산 등에 재활용이 가능한 신발깔창을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 탈취기능과 세균증식의 방지기능은 그대로 유지하면서도 신발 속 안착의 편리성과 착용감을 향상시킬 수 있도록 유연성이 보강된 신발깔창을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 신발깔창의 상면층, 중간층 및 하면층을 동일한 제조설비에서 가공할 수 있도록 설계하여 설비투자 비용과 제조단가를 크게 줄일 수 있는 신발깔창의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창의 제조방법은 일정기간 인장강도와 내구성이 유지되고 자연분해가 가능한 종이시트를 선택하는 단계, 수분을 머금은 상기 종이시트를 회전하는 실린더의 인입부로 공급하는 단계, 상기 회전하는 실린더에 열풍을 분사하여 상기 실린더의 표면에 부착된 종이시트를 적절한 수준으로 건조시키는 단계, 상기 회전하는 실린더의 인출부에 설치된 닥터블레이드를 통해 종이시트를 실린더의 표면으로부터 분리하면서 주름이 형성된 주름종이로 가공하되, 공정조건의 제어를 통해 상기 주름종이에 형성된 굴곡의 높이와 피치가 서로 다르게 상면층, 중간층 및 하면층을 각각 제작하고, 그 3개층을 중첩·결합하여 합지시트로 만드는 단계 및 상기 합지시트를 가공하여 최종적으로 신발깔창을 완성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 친환경 신발깔창의 제조방법은 함침공정과 급속가열 및 압착공정을 필수적으로 포함시켜 제조한 종이시트가 상기 신발깔창의 원자재로 선택되도록 설계한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 실린더의 표면에 부착된 종이시트(110)가 완전건조를 기준으로 70~80% 수준의 건조상태가 유지되도록 설정한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창의 제조방법은 주름종이에 구비된 굴곡의 높이와 피치를 조절함에 있어 닥터블레이드의 접촉각(A)을 제어하거나 실린더의 인출부로부터 권취 롤러 사이의 구간에서 상기 주름종이에 인장력이 가해지도록 권취 롤러의 회전속도를 제어하도록 설계한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 신발깔창 제조방법은 주름종이에 구비된 굴곡의 높이가 상면층, 하면층, 중간층의 순서로 낮아지도록 설계하고, 상기 굴곡의 피치는 중간층, 상면층, 하면층의 순서로 좁아지도록 설계한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 친환경 신발깔창의 제조방법은 신발깔창의 상면층에 미끄럼 방지를 위한 친환경의 기능성 물질이나 천연착색제 등을 스프레이 코팅하는 공정이 더 포함된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기의 제조방법 중 어느 하나를 이용하여 제조한 유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 이미 검증된 본 발명자의 특허공법을 이용하여 제조한 종이시트의 친환경 특성을 최대한 활용할 수 있고, 신발깔창에 요구되는 적정 시간의 내구성 유지와 보풀이 발생하지 않는 효과를 기대할 수 있다.

또한. 본 발명의 제조방법은 신발깔창의 상부층, 중간층 및 하부층을 가공하는데 동일한 원자재와 동일한 설비를 이용하기 때문에, 그 신발깔창의 제조비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 기존 크레이핑(Creping) 공정의 설비에 단순한 제어기능을 부가하는 것만으로 쉽게 신발깔창에 유연성(가요성)과 통기성의 기능보강이 가능하다는 점에서, 신발깔창을 편리하게 신발 속에 안착시킬 수 있을 뿐만 아니라 그 착용감이 크게 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명의 신발깔창은 그 원자재가 친환경 종이재질이기 때문에, 제작과정에서 발생하는 잔여물(부스러기)과 사용 후 폐기물을 재활용할 수 있어 자원의 낭비나 환경오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술로서 선행특허 1에 개시된 신발깔창의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 종래기술로서 선행특허 2에 개시된 신발깔창의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 본 발명 신발깔창의 전체적인 구조를 보여주는 예시도이다.
도 4는 본 발명 신발깔창의 상면층, 중간층 및 하면층의 각각에 대응하는 종이시트의 주름형태를 대비하여 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명에서 채택한 크레이핑(Creping) 공정을 개괄적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명 신발깔창의 상면층, 중간층 및 하면층을 가공하는 크레이핑(Creping) 공정에서 그 공정제어의 차별성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 합지공정에 이용되는 합지설비의 설명도이다.
도 8은 본 발명의 신발깔창 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

참고로, 본 발명을 설명함에 있어, 공지의 구성이나 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우에는 그에 대한 상세한 설명이 생략되어 있다는 점을 밝혀둔다. 그리고 본 발명에서 사용한 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것일 뿐, 본 발명을 그 실시예로만 한정하려는 표현이 아니라는 점도 밝혀둔다.

일반적으로 인체(발)와 지면 사이에 위치하는 신발의 하부구조는 충격흡수와 운동조절 기능 및 접지(接地)의 안정성에 영향을 미친다. 그중에서 충격의 흡수와 접지의 안정성은 신발 하부구조의 재질과 관련이 깊고, 운동조절 기능은 신발 하부구조의 형태와 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다.

그 때문에 제화업계는 신발의 하부구조를 어떤 재질로 제작하고 어떤 형태로 가공하면, 신발의 고유기능인 충격흡수와 운동조절 기능 및 접지의 안정성을 개선할 수 있는지에 대한 지속적인 연구를 진행하고 있다.

그동안의 연구결과를 바탕으로 신발 자체의 밑창이나 안창과 같은 하부구조 부분에 다양한 기술혁신이 이루어져 왔지만, 아직은 신발 자체의 하부구조만으로는 그 착용환경에 따른 각양각색의 요구조건을 충족시키는 데는 한계가 있어, 여전히 “신발깔창”이라는 보조부재가 널리 활용되고 있다.

그에 따라 보조부재로서의 신발깔창에 대한 기술개발도 관심을 끌고 있는데, 최근에는 신발깔창의 고유기능, 즉 탈취, 미끄러짐 방지, 완충, 땀 흡수 및 통기성 등을 개선하기 위한 기술들이 다양하게 발표되고 있다. 예컨대, 원자재에 특별한 기능성 물질을 첨가하여 고유기능을 강화하거나, 재가공을 통해 원자재의 구조와 형태를 변경하여 필요기능을 보강하는 것들이 그 대표적인 기술이라 할 수 있다.

그러나 하루종일 신발을 신고 있어야 하는 특수한 환경에 효과적으로 대처할 수 있고, 제조원가를 줄이면서 사용 후 원자재의 재활용까지 고려하여 효율적으로 신발깔창을 제조하는 기술개발은 여전히 미흡한 실정이었다.

이에 본 발명자는 신발의 착용환경에 따라 신발깔창에 요구되는 조건이 다를 수밖에 없다는 점을 인식하고, 신발깔창의 고유기능은 최대한 유지하면서도 착용환경에 따른 맞춤형 구조의 신발깔창이 없을까를 고심하던 중에, 신발깔창의 제작과정에서 발생하는 원자재의 잔류물(부스러기)과 착용 후 폐기되는 원자재의 재활용까지 고려하여 신발깔창의 상부층, 중간층 및 하부층을 동일한 재질 및 동일한 설비를 이용하여 가공하되, 그 원자재로는 내습성이 강해 보풀이 쉽게 일어나지 않는 최적의 종이를 선택하고, 그 원자재의 구조를 무정형의 주름이 형성된 종이시트(Creped Paper Sheet)로 가공하여 이용하면, 신발깔창의 유연성(가요성)과 통기성을 보강할 수 있으면서 기존 범용설비를 활용할 수 있다는 점에 착안하여 본 발명을 완성하게 된 것이다.

도 3에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신발깔창의 전체적인 구조가 예시되어 있다. 도 3의 신발깔창은 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)으로 구성되고, 이들 3개 층은 동일 특성의 종이재질로 제작하여 중간층(162)에 도포된 접착제를 매개로 합지되어 있는 구조이다.

여기에서 본 발명자가 주목하는 것은 종이재질로 만든 신발깔창의 특성상, 신발 속에 안착시키는 과정에서 쉽게 부러지지 않을 정도의 유연성(가요성)이 필요하고, 특히 상면층(161)은 땀을 흡수하더라도 쉽게 보풀이 일어나지 않으면서도 발의 미끄러짐을 방지할 수 있을 정도의 적절한 마찰력을 유지할 수 있는 구조여야 한다는 점이다. 그리고 중간층(162)의 형태는 접착제의 소모량을 최대한 줄일 수 있는 구조여야 하고, 하면층(163)은 신발의 바닥면과 밀착되어 한쪽으로 쏠리거나 밀리지 않도록 충분한 마찰력과 내구성이 필요하다는 점이다.

그러한 관점에서, 본 발명의 신발깔창은 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)의 원자재를 모두 본 발명자가 특허를 출원하여 등록받은 특허공법(10-2516465호, 친환경 종이멀칭재의 제조방법)으로 제조한 종이시트의 사용을 전제로 한다. 상기 본 발명자의 특허공법은 소정의 원지(base Paper)에 함침공정과 급속가열 및 압착공정을 필수적으로 포함하는 것이 특징인데, 그러한 특허공법으로 제조한 원자재를 채택한 이유는 그 종이시트가 인장강도와 분해속도, 내구성 및 통기성 측면에서 신발깔창의 요구조건을 충족시키는데, 매우 유리한 장점들을 보유하고 있기 때문이다.

실제로 상기 특허공법을 이용하여 제조한 종이시트는 습윤상태에서도 일정기간의 내구성이 유지되고, 자연분해도 가능하다는 점에서 친환경적이며, 특히, 습윤상태에서 그 표면에 보풀이 거의 일어나지 않는다는 장점이 있는데, 그러한 장점들은 본 발명에서 제안하는 신발깔창의 기능개선을 뒷받침하는 중요한 기술요소로 작용하고 있음을 확인할 수 있었다.

한편, 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)의 원자재로는 모두 “앞서 언급한 특허공법으로 제조한 종이시트”라는 동일재질을 이용하지만, 각 층에 대응하는 종이시트를 가공할 때는 그 표면에 형성된 주름의 형태가 차별성을 갖도록 그 가공조건을 다르게 제어하고 있다. 여기에서 상기 종이시트의 표면에 형성된 주름은 불규칙하게 산과 골을 이루는 요철문양의 형태인데, 그 주름은 후술하는 크레이핑(Creping) 공정을 이용하여 형성하게 된다.

본 발명은 상기 각 층의 양면에 무정형의 요철문양이 형성되도록 가공하는데, 이때 상면층(161)은 발의 미끄러짐이 방지될 수 있도록 상대적으로 굴곡(주름의 산과 골 사이의 높이)을 크게 설정하고, 중간층(162)은 접착제의 소모량을 줄이기 위해 피치(산과 산 사이 또는 골과 골 사이의 길이)는 넓히고 굴곡(주름의 산과 골 사이의 높이)은 작게 설정하며, 하면층(163)은 신발 바닥면과의 밀착력이 강화되도록 불규칙한 주름의 피치를 상면층(161)과 중간층(162)에 비해 상대적으로 좁게 설정하는 것을 특징으로 한다.

도 4는 상기의 설계원칙에 따라 제작한 시제품의 각 층에 대한 주름형태를 촬영한 사진으로, 도 4(a)는 상면층, 도 4(b)는 중간층, 도 4(c)는 하면층에 형성된 각 주름이 서로 다른 형태라는 것을 보여주고 있다.

도 4와 같이 상기 각 층의 주름형태를 서로 다르게 설계하는 이유는 종이재질 자체의 물성적 한계를 극복하기 위한 것이다. 이는 종이재질의 신발깔창이 기존에 흔히 쓰이던 우레탄이나 인조피혁의 신발깔창과 비교할 때, 수분(땀) 흡수기능과 발을 시원하게 해주는 청량감에서 우수성이 인정되지만, 두께가 얇으면 내구성이 떨어져 신발 안에서 접히거나 쏠림현상이 발생할 수 있고, 반대로 두께를 늘려 내구성을 높이면 경도(딱딱함)가 증가하여 쉽게 부러지거나 피부 트러블을 유발하게 되는 상충관계의 문제를 해소하려는 것이라 할 수 있다.

그러한 상충관계의 문제를 극복하기 위하여, 본 발명은 신발깔창의 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)에 대응하는 종이시트의 유연성(가요성)을 특별히 보강하고 있는데, 그러한 유연성의 보강은 크레이핑(Creping) 공정을 이용하여 해결하고 있다.

도 5는 본 발명에서 채택한 크레이핑(Creping) 공정을 개괄적으로 설명하기 위한 개념도이다. 크레이핑(Creping) 공정은 평판시트 형상의 원자재에 무정형의 굴곡(주름)을 형성시키기 위한 기술로 잘 알려져 있으며, 티슈나 필름 및 그래핀 제조분야에서는 이미 상용화되어 있으나, 그 기술을 신발깔창의 제조분야에서 원자재(종이시트)의 주름가공에 적용한 사례는 아직 없었다.

본 발명에서 크레이핑(Creping) 공정을 채택한 이유는 신발깔창의 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)에 요구되는 주름형태(요철문양)를 비교적 용이하게 형성할 수 있다는 장점 때문이다. 이러한 크레이핑(Creping) 공정을 활용하면, 평판형태의 종이시트(110)를 무정형의 주름이 형성된 종이(Creped Paper)로 쉽게 가공할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 상용화된 크레이핑(Creping) 공정설비를 그대로 최대한 활용할 수 있고, 더욱이 동일한 공정설비를 이용하더라도 가동조건만을 달리 설정하면, 신발깔창의 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)에 요구되는 주름형태를 동일한 장비에서 순차적으로 가공하는 것이 가능해지게 될 것이다.

이에 따라, 본 발명은 신발깔창의 제조를 위해 별도의 신규설비를 도입하거나 새로운 생산라인을 구축하지 않고도 기존 생산설비를 최대한 활용할 수 있다는 점에서, 설비투자와 제조비용의 절감뿐만 아니라 대량생산도 가능하여 그 제조단가를 대폭으로 줄이는 효과를 기대할 수 있을 것이다.

여기에서, 도 5를 이용하여 본 발명에서 채택한 크레이핑(Creping) 공정을 개괄적으로 설명하면, 종이시트(110)는 안내롤러(120)를 통해 실린더(140)의 인입부 쪽으로 공급되어 회전하는 실린더(140)의 표면에 부착되고, 그 상태로 실린더(140)의 인출부 쪽으로 이동하게 된다. 이때, 종이시트(110)는 실린더(140)의 표면에 접착되도록 반건조 상태를 유지하고, 실린더(140)의 표면에는 박리제 분사장치(130)를 통해 종이시트 박리제가 공급된다. 또한, 실린더(140)의 상반부에는 열풍 공급장치(170)가 설치되어 이동하는 종이시트(110)가 완전건조를 기준으로 약 70~80%의 건조상태가 유지되도록 제어된다. 종이시트(110)를 약 70~80% 정도의 건조상태로 유지하는 것은 종이시트(110)를 실린더(140)의 표면에서 분리·가공하는 공정의 원활한 진행을 돕기 위함이다. 이때의 열풍 공급장치(170)는 도 5의 형태와 달리 실린더(140)의 내부공간에 설치된 스팀 가열장치를 이용하는 구조로 대체하는 것도 얼마든지 가능하다.

그리고 실린더(140)의 인출부 쪽에 도달한 종이시트(110)는 닥터블레이드( Doctor blade, 150)에 의해 실린더(140)의 표면으로부터 분리되는데, 그 과정에서 종이시트(110)는 닥터블레이드(150)의 저항력에 의해 무정형의 주름이 생성되어 이른바 주름종이(Creped Paper, 160)로 변형되어 인출되게 된다.

본 발명은 상기 크레이핑(Creping) 공정을 거쳐 가공·건조된 주름종이(160)를 원자재로 활용하여 신발깔창을 제조하는데, 그 주름종이(160)에 형성된 무정형의 주름특성을 신발깔창의 고유기능과 접목시켜 새로운 구조의 신발깔창과 그 제조방법을 제안하는 것이 그 기술적 특징이라 할 수 있다.

본 발명에서 특히 주목하는 것은 신발깔창의 상면층(161)은 발의 미끄러짐을 방지할 수 있도록 가급적 큰 굴곡(주름의 산과 골 사이의 높이)을 갖도록 가공하고, 중간층(162)은 접착제의 소모량을 줄이기 위해 피치(산과 산 사이 또는 골과 골 사이의 길이)는 넓히고 굴곡은 낮아지도록 가공하며, 하면층(163)은 신발 바닥면과의 밀착력을 보강하기 위해 상대적으로 조밀한 피치의 굴곡이 생성되도록 가공한다는 점이다.

그러한 관점에서, 본 발명은 동일한 제조설비를 이용하여 신발깔창의 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)을 각각 순차적으로 제조하되, 각 층에 대응하는 주름종이(160)는 해당 제조설비의 가동조건만 다르게 제어하여 가공하도록 설계하고 있다. 이때 가동조건은 상면층(161), 하면층(163), 중간층(162)의 순으로 굴곡의 높이가 낮아지도록 제어하고, 상기 굴곡의 피치는 중간층(162), 상면층(161), 하면층(163)의 순으로 좁아지도록 제어하면, 본 발명신발깔창의 필요조건에 맞는 각 층의 굴곡 형태를 얻을 수 있을 것이다.

도 6은 본 발명 신발깔창의 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)을 가공하는 크레이핑(Creping) 설비의 가동조건을 설명하기 위한 예시도이다.

도 6에서 보면, 주름종이(160)에 형성된 굴곡의 높이와 피치는 닥터블레이드(150)의 접촉각(A)과 날각도(B) 및 날두께(C)의 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 즉, 접촉각(A)이 클수록 굴곡의 높이와 피치가 증가하며, 접촉각(A)을 고정하더라도 날각도(B)와 날두께(C)가 클수록 굴곡의 높이와 피치가 증가한다는 것은 실험적으로 규명되어 잘 알려진 사실이다. 물론, 종이시트의 두께에 따라 굴곡의 높이와 피치를 변동시킬 수도 있지만, 본 발명은 동일한 종이시트(110)로 신발깔창의 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)을 가공한다는 전제에서 출발하고 있기 때문에, 종이시트(110)의 두께는 크레이핑(Creping) 공정의 제어변수가 아닌 고정변수로 취급하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는 주름종이(160)에 형성된 굴곡의 높이와 피치에 영향을 미치는 요인들을 제어변수로 채택하여 신발깔창의 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)의 가공조건을 서로 다르게 설계하고 있다.

따라서 본 실시예는 종이시트(110)의 두께는 고정변수로 하고. 닥터블레이드(150)의 접촉각(A)과 날각도(B) 및 날두께(C)를 제어변수로 채택하여 상기 3개 층의 필요조건에 맞는 형태의 주름종이(160)를 가공하도록 설계한다. 그중에서도 상기 날각도(B)와 날두께(C)는 닥터블레이드(150)의 임의교체를 통해서만 제어가 가능하기 때문에, 본 실시예의 제어변수로는 닥터블레이드(150)의 접촉각(A)을 우선하여 채택하는 것이 가장 바람직할 것이다.

그러나 상기 닥터블레이드(150)의 접촉각(A)을 제어변수로 채택하더라도 그 제어범위에는 한계가 있다는 점에 주의해야 하는데, 그 때문에 본 실시예에서는 상기 접촉각(A)을 20도 내지 30도 범위에서 제어하도록 제한하고 있다. 이는 상기 접촉각(A)이 20도 이하이면, 실린더(140)로부터 종이시트(110)를 분리시키는 기능이 약화되거나 종이시트(110)의 우회현상(Bypass)을 유발할 수 있고, 다른 한편으로 상기 접촉각(A)이 30도를 넘으면, 실린더(140)의 표면에 너무 큰 마찰력이 작용하여 고가의 실린더 표면이 마모되거나 손상되는 문제를 방지하기 위해 의도적으로 제한범위를 설정한 것이다.

위와 같은 제반여건을 고려하여, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 크레이핑(Creping) 설비의 제어변수로 닥터블레이드(150)의 접촉각(A)을 선택한 상태에서, 상면층(161)을 제조할 때는 상기 접촉각(A)을 상한인 30도에 가깝게 설정하여 상대적으로 큰 굴곡과 피치를 갖는 무정형 주름이 형성되도록 제어하고, 하면층(163)을 가공할 때는 상기 접촉각(A)을 하한인 20도에 가깝게 설정하여 상대적으로 작은 굴곡과 피치를 갖는 조밀한 형태의 무정형 주름이 형성되도록 제어한다. 그리고 중간층(162)을 제조할 때는 닥터브레이드(150)의 접촉각(A)을 25도 근처로 설정하되, 실린더(140)로부터 인출 롤러까지 주름종이(160)가 이동하는 과정에서 그 인출 롤러의 회전속도를 미세하게 증가시켜 그 주름종이(160)에 인장력이 가해지도록 제어하여 그 인장력에 의해 주름이 펼쳐지면서 주름종이(160)의 굴곡 높이는 줄어들고 피치는 늘어나는 형태로 중간층(162)을 가공하게 된다.

그렇다고 하여, 본 발명이 상기의 바람직한 실시예로만 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 닥터블레이드(150)의 날각도(B) 또는 날두께(C)를 제어변수로 채택하고, 그 나머지 변수는 고정값으로 설정하여 신발깔창의 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)의 제조공정을 차별화시키는 것도 얼마든지 가능할 것이다. 이때 날두께(C)를 제어변수로 채택하는 경우에는 날두께(C)를 1~2㎜의 범위로 제한하는 것이 바람직하다. 이는 날두께(C)가 2㎜를 초과하면 날(Blade) 자체의 제조비용이 상승할 뿐만 아니라 실린더(140)로부터 종이시트(110)를 분리하는 기능이 약화될 수 있으며, 날두께(C)가 1㎜ 미만이면 종이시트(110)의 이동방향에 대한 저지력(대항력)이 약화되어 적절한 주름형태로 가공하는 것이 어려워지기 때문이다. 따라서 크레이핑 공정의 제어변수로 날두께(C)를 채택할 경우에는 신발깔창에 필요한 고유기능과의 접목을 최대한 고려하여 그 두께를 1~2㎜의 범위로 제한하는 것이 바람직할 것이다.

이하, 도 8에 나타낸 본 발명의 신발깔창 제조방법을 구체적으로 설명하면, 본 발명 신발깔창의 제조방법은 준비단계, 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)에 대응하는 주름종이(160)를 순차적으로 가공하는 단계, 상기 가공된 주름종이(160)를 합지하는 단계, 최종 건조단계 및 신발깔창의 완제품 제조단계를 포함한다.

우선, 준비단계에서는 신발깔창에 적합한 종이시트(110)를 선택한다. 이때는 본 발명자의 등록특허(10-2516465호, 친환경 종이멀칭재의 제조방법)에서 제시한 특허공법으로 제조된 종이시트(110)의 선택을 전제로 한다. 이는 상기 특허공법을 이용하여 제조한 종이시트가 인장강도와 내구성 및 통기성 측면에서 신발깔창에 요구되는 필요기능들을 모두 충족시킬 수 있고, 특히 습윤상태에서도 보풀이 거의 일어나지 않는 특성을 최대한 활용할 수 있다는 장점 때문이다.

이때는 신발을 신고 있는 시간이나 착용환경 등을 고려하여 최적의 두께를 갖는 종이시트(110)를 선택하는 것이 바람직할 것이다. 특히, 종이시트의 두께는 그 유연성과 반비례 관계에 있기 때문에, 종이시트의 두께를 증가시키면 유연성이 저하된다는 점도 고려해야 할 것이다. 예컨대, 비교적 착용시간이 긴 산업현장의 작업화나 안전화, 그리고 군인들의 군화나 훈련화 등은 상대적으로 두꺼운 종이시트를 선택하고, 간헐적으로 신는데 불과한 주부들의 부츠나 운동화 등은 상대적으로 얇은 두께를 갖는 종이시트를 선택하는 방식으로, 착용자의 특성이나 착용환경을 고려하여 용도에 맞는 두께의 종이시트를 선택할 수 있을 것이다.

그다음 단계는 본 발명의 핵심적 기술요소라 할 수 있는 신발깔창의 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)을 가공하기 위한 크레이핑(Creping) 공정을 진행하는 단계이다. 본 발명에서는 크레이핑(Creping) 공정의 제어변수로 닥터블레이드(150)의 접촉각(A)을 선택하는 것이 바람직하다. 물론, 닥터블레이드의 날각도(B)와 날두께(C)를 제어변수로 채택하는 것도 가능하지만, 날각도(B)와 날두께(C)를 제어변수로 채택하면, 다양한 규격의 닥터블레이드를 준비한 상태에서 필요에 따라 수시로 교체하는 방식으로 제어할 수밖에 없고, 그러한 교체를 위해서는 공정설비의 일시중단이 필요하여 공정의 연속성이 저해되기 때문에, 제조비용의 절감을 위해서는 제어변수로 접촉각(A)을 선택하는 것이 가장 유리할 것이다. 따라서 본 발명의 크레이핑(Creping) 공정을 진행할 때, 상면층(161) 제조용 종이시트에 대하여는 상대적으로 접촉각(A)을 크게 설정하고, 하면층(163) 제조용 종이시트에 대하여는 상대적으로 접촉각(A)을 작게 설정하되, 증간층(162) 제조용 종이시트에 대하여는 그 중간 정도의 접촉각(A)을 설정하여 가공하면, 본 발명의 신발깔창에 필요한 3개 층의 주름종이(160)를 충분히 제조할 수 있을 것이다. 다만, 실린더(140)로부터 종이시트(110)를 분리시키는 기능의 약화나 고가의 실린더(140) 표면의 급격한 마모 또는 손상을 방지하기 위해서는 접촉각(A)을 20도 내지 30도의 범위에서 제한해야 한다는 점은 특히 주의해야 할 것이다.

그리고, 중간층(162)을 가공할 때는 접촉각(A)의 제어와 함께 주름종이(160)가 실린더(140)로부터 완전 건조장치로 안내되는 과정에서 그 주름종이(160)에 인장력이 가해지도록 안내 롤의 회전속도를 제어하여 주름종이(160)에 형성된 굴곡의 높이는 낮아지고 피치는 늘어나도록 변형을 유도하면, 요구되는 주름형태를 가진 중간층(162)을 충분히 얻을 수 있을 것이다.

다음으로, 주름종이(160)의 공급단계는 상기의 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)에 대응하는 주름종이(160)를 합지설비의 탑재용 릴(Reel)에 장착하는 과정이다. 이때 상기 3개 층에 대응하는 주름종이(160)는 크레이핑(Creping) 공정을 활용하여 제조한 후 완전 건조과정을 거쳐 각자의 릴(Reel)에 권취되어 두루마리 형태로 보관된 것을 이용한다.

그 다음에는 합지공정을 진행하는 단계인데, 본 발명은 도 7에 예시된 합지설비를 이용하고 있다. 도 7은 크레이핑(Creping) 공정을 적용하여 가공한상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)의 각 주름종이(160)가 두루마리 형태로 각자의 릴(Reel)에 장착되어 있는 상태를 보여주고 있다. 도 7에는 구체적으로 나타나 있지 않지만, 본 발명의 합지설비에서 중간층(162)은 그 양면에 접착제가 도포된 상태로 합지롤러(164)에 공급되고, 그 중간층(162)의 접착제를 매개로 상면층(161)과 하면층(163)이 적층·결합되도록 설계되어 있다.

그 다음에는 도 7의 합지설비를 이용하여 제조한 상기 합지시트(165)가 건조장치(180)에서 최종적으로 건조된 후 합지시트 릴(190)에 권취하게 된다.

마지막으로는 상기 권취된 합지시트(165)를 이용하여 신발깔창으로 완성하는 단계를 진행하는데, 이때는 이미 잘 알려진 기존의 펀칭방식이나 설계규격에 맞춰 재단하는 방식을 적용하여 특별한 기술적 어려움 없이 신발깔창을 완성할 수 있을 것이다. 더욱이 신발깔창에 요구되는 필요기능을 강화하기 위해 부가적으로 상면층(161)에 미끄럼 방지를 위한 기능성 물질이나 착색제 등을 스프레이 코팅하는 것도 얼마든지 가능할 것이다. 다만, 이들 기능성 물질이나 착색제가 신발깔창 원자재의 재활용을 방해하는 환경오염원으로 작용하지 않도록 기능성 물질의 선택에 주의가 필요할 것이다.

이와 같은 본 발명의 제조방법에 의하면, 검증된 특허공법을 이용하여 제조한 종이시트의 친환경 특성을 최대한 활용할 수 있고, 신발깔창에 요구되는 내습성과 보풀이 발생하지 않는 효과를 기대할 수 있다.

또한. 본 발명은 신발깔창의 상부층(161), 중간층(162) 및 하부층(163)을 동일한 원자재와 동일한 설비로 제조하는 것이 가능하기 때문에, 그 신발깔창의 제조비용을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 기존 크레이핑(Creping) 공정의 설비에 단순한 제어기능을 부가하는 것만으로 유연성(가요성)이 보강된 주름종이로 가공하여 신발깔창을 제조할 수 있기 때문에, 그 신발깔창을 신발 속에 안착시키기 편리하고 착용감이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 발명은 종이재질의 신발깔창이기 때문에, 제작과정에서 발생하는 잔여물(부스러기)과 사용 후 폐기물을 재활용하여 자원낭비와 환경오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 신발깔창 및 그 제조방법은 상기의 명시적 기재나 설명에만 한정되는 것이 아니며, 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형실시가 가능할 것이다.

110 : 종이시트 120 : 안내 롤러 130 : 박리제 분사장치 140 : 실린더
150 : 닥터블레이드 160 : 주름종이 170 : 열풍 공급장치 152 : 접촉부
153 : 블레이드 날면 161 : 상면층 162 : 중간층 163 : 하면층
164 : 합지 롤러 165 : 합지시트 180 : 건조장치 190 : 권취 릴
A : 접촉각 B : 날각도 C : 날두께

Claims (10)

1. 유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창의 제조방법에 있어서,
   일정기간 인장강도와 내구성이 유지되고 자연분해가 가능하며, 순차적으로 진행되는 함침, 건조, 급속가열 및 압착공정이 필수적으로 포함되는 공법을 이용하여 제조된 종이시트(110)를 선택하는 단계,
   수분을 머금은 상태의 상기 종이시트(110)를 회전하는 실린더(140)의 인입부로 공급하는 단계,
   상기 회전하는 실린더(140)에 열풍을 분사하여 상기 실린더(140)의 표면에 부착된 상기 종이시트(110)가 완전건조를 기준으로 70~80% 수준의 건조상태를 유지하도록 건조시키는 단계,
   상기 회전하는 실린더(140)의 인출부에 설치된 닥터블레이드(150)를 통해 상기 종이시트(110)를 상기 실린더(140)의 표면으로부터 분리하면서 주름을 형성시켜 주름종이(160)로 가공하되,
   상기 주름종이(160)에 형성된 굴곡의 높이와 피치가 서로 다르게 신발깔창의 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)을 가공하여 각층의 전용 릴(Reel)에 권취하는 단계,
   상기 각 층의 권취 릴(Reel)로부터 상기 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)의 주름종이(160)를 인출하여 합지롤러(164)에 공급하고, 상기 합지롤러(164)를 통해 합지시트(165)를 제조하는 단계,
   상기 합지시트(165)를 건조장치(180)에 의해 최종 건조시키는 단계,
   상기 최종 건조된 합지시트(165)를 펀칭방식 또는 재단방식으로 가공하여 소정 규격의 신발깔창으로 완성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창의 제조방법
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 주름종이(160)에 형성된 굴곡의 높이와 피치가 서로 다르게 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)을 가공하는 공정은 상기 닥터블레이드(150)의 접촉각(A)을 20~30도 범위에서 조절하여 이루어지도록 설계한 것을 특징으로 하는 유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창의 제조방법
5. 제1항에 있어서,
   상기 상면층(161), 중간층(162) 및 하면층(163)의 주름종이(160)에 형성된 굴곡의 높이는 상면층(161), 하면층(163), 중간층(162)의 순으로 낮아지도록 가공하고, 상기 굴곡의 피치는 중간층(162), 상면층(161), 하면층(163)의 순으로 좁아지도록 가공되는 것을 특징으로 하는 유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창의 제조방법
6. 제5항에 있어서,
   상기 중간층(162)에 형성된 상기 굴곡은 상기 실린더(140)의 인출부로부터 안내 롤러 사이의 구간에서 상기 안내 롤러의 회전속도를 통해 상기 중간층(162)의 주름종이(160)에 인장력이 가해지도록 제어하고, 상기 인장력에 의해 상기 중간층(162)의 굴곡 높이와 피치가 조절될 수 있도록 설계한 것이 특징인 유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창의 제조방법
7. 제1항에 있어서,
   상기 신발깔창의 상면층(161)에는 미끄럼 방지를 위해 친환경의 기능성 물질이나 천연착색제 등을 스프레이 코팅하는 공정을 더 포함하되, 상기 스프레이 코팅은 사용 후 재활용을 방해하지 않는 물질로 수행하도록 설계된 것을 특징으로 하는 유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창의 제조방법
8. 제1항에 있어서,
   상기 닥터블레이드(150)의 날두께(C)는 1~2㎜의 범위에서 선택할 수 있도록 설계한 것이 특징인 유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창의 제조방법
9. 삭제
10. 상기 제1항, 제4항 내지 제8항 중 어느 하나의 제조방법을 이용하여 제조된 유연성이 보강된 종이 재질의 친환경 신발깔창