KR102636007B1 - 한지를 이용한 신발용 갑피 제조 방법 및 이에 따라 제조된 신발용 갑피 - Google Patents

한지를 이용한 신발용 갑피 제조 방법 및 이에 따라 제조된 신발용 갑피 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 한지 원사가 포함된 원사를 편직하여 편직물을 제조하는 단계; 상기 편직물을 가열하며 수평방향으로 인장시켜 치수와 형태를 보정하는 단계;를 포함하는 한지를 이용한 신발용 갑피의 제조 방법에 관한 것으로, 한지를 이용함으로써 친환경적일 뿐만 아니라, 이종 원사를 함께 포함함으로써 신발용 갑피로써의 강도를 확보할 수 있다.

Description

한지를 이용한 신발용 갑피 제조 방법 및 이에 따라 제조된 신발용 갑피{Manufacturing method of shoes upper fabric using Korean paper and shoes upper fabrid majufactured by the same}
본 발명은 한지를 이용하여 친환경적인 신발용 갑피를 제조할 수 있는 방법 및 이에 따라 제조된 신발용 갑피에 관한 것이다.
일반적으로 신발은 크게 갑피와 밑창 구조체로 구성된다. 밑창 구조체는 중창, 바깥창 및 밑창으로 구성되는데, 이 중 중창은 걷기, 달리기 및 기타 보행 활동 중에 발과 다리에 가해지는 응력을 완화하도록 지면 반력을 감쇠시키는 폴리머 발포체 재료를 포함하며, 힘을 추가로 감쇠시키거나, 안정성을 높이거나, 발의 움직임에 영향을 주는 유체 충전식 챔버, 플레이트, 모더레이터(moderator), 또는 다른 요소를 포함할 수 있다.
바깥창은 중창의 하부면에 고정되어 고무 등의 내구성 및 내마모성 재료로 형성되는 밑창 구조체의 지면 맞물림부를 제공한다. 밑창 구조체는 또한 신발류의 편안함을 향상시키기 위해 공동 내에 그리고 발의 하부면에 가깝게 위치 설정되는 삭라이너(sockliner)를 포함할 수 있다.
갑피는 대체로 발의 발등과 발가락 영역 위에서, 발의 안쪽 측부와 바깥쪽 측부를 따라서, 발 아래에서, 그리고 발의 뒤꿈치 영역 둘레에서 연장된다. 농구화 및 부츠 등의 몇몇 신발류 물품에서, 갑피는 발목에 대한 지지 또는 보호를 제공하기 위해 발목 위로 그리고 발목 둘레에서 연장될 수 있다. 갑피 내부의 공동에 대한 접근은 일반적으로 신발류의 뒤꿈치 구역에 있는 발목 개구에 의해 제공된다.
갑피를 제조하는 데에 다양한 재료 요소들이 통상적으로 사용되는데, 운동화류의 갑피는 다양한 결합형 재료 요소들을 포함하는 다층 구조로 형성된다. 갑피는 의류에 사용되는 의류 원단과 달리 발이 신발 내부에 안정적으로 고정되도록 잡아줄 수 있는 기능과, 마찰이나 접힘에 쉽게 찢어지거나 마모되지 않도록 우수한 내구성이 요구된다. 이를 위해 갑피를 구성하는 각 재료 요소는 내신축성, 내마모성, 가요성, 통기성, 압축성, 편안함 및 속건성(moisture-wicking)을 부여하도록 선택될 수 있다.
기존의 갑피 제조 기술은, 갑피의 경량성, 패션성 및 생산성을 높이기 위한 방향으로 발전되어 왔으나, 주로 합성고분자 소재를 이용하여 제조되어 왔기 때문에 환경 오염을 야기하는 문제가 있어, 보다 친환경적인 소재의 신발 갑피를 제조하는 기술의 개발이 필요한 실정이다.
등록특허 제10-2248233호(2021.04.28. 등록)
본 발명에서는 한지를 이용하여 친환경적인 신발용 갑피를 제조할 수 있는 방법 및 이에 따라 제조된 한지가 포함된 신발용 갑피를 제공하고자 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 한지 원사가 포함된 원사를 편직하여 편직물을 제조하는 단계; 상기 편직물을 가열하며 수평방향으로 인장시켜 치수와 형태를 보정하는 단계;를 포함하는 한지를 이용한 신발용 갑피의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 원사는, 한지 원사, 폴리에스테르 원사 및 스판덱스 원사를 포함할 수 있다.
상기 편직물을 제조하는 단계 이전에, 원사를 염색하는 염색 단계;가 수행될 수 있다.
상기 한지 원사는 100~300 데니아의 섬도를 가질 수 있다.
상기 폴리에스테르 원사는 500~800 데니아의 섬도를 가질 수 있다.
상기 스판덱스 원사는 85~120 데니아의 섬도를 가질 수 있다.
상기 원사는, 한지 원사 44~55 wt%, 폴리에스테르 원사 35~49 wt% 및 스판덱스 원사 5~15 wt%를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 상기 방법에 따라 제조된 한지가 포함된 신발용 갑피를 포함한다.
본 발명의 한지를 이용한 신발용 갑피 제조 방법은, 친환경적이고 강도가 우수하며, 신발 내부의 습기 조절이 용이하여 위생성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 신발용 갑피 원단의 사진이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서 전체에서, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 “%”는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량)%, 고체/액체는 (중량/부피)%, 그리고 액체/액체는 (부피/부피)% 를 의미한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예를 살펴본다. 그러나 본 발명의 범주가 이하의 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있다.
본 발명은 한지를 이용한 신발용 갑피의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따라 제조된 신발용 갑피는 한지를 포함하기 때문에 친환경적인 장점이 있다. 뿐만 아니라, 이종 원사를 함께 사용함으로써 한지를 단독으로 사용하는 경우에 발생할 수 있는 강도나 내구성 저하를 방지하고, 신발용 갑피로써 요구되는 강도를 만족할 수 있는 장점이 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 한지를 이용한 신발용 갑피의 제조 방법은, 한지 원사가 포함된 원사를 편직하여 편직물을 제조하는 단계; 상기 편직물을 가열하며 수평방향으로 인장시켜 치수와 형태를 보정하는 단계;를 포함한다.
상기 편직물을 제조하는 단계는, 한지 원사가 포함된 원사를 편직하여 편직물을 제조하는 단계이다. 이 단계를 통해 제조된 편직물은 미리 설정된 패턴에 따라 편직되어, 그물눈이나 메쉬 형태를 갖는다. 이러한 형태를 가짐으로써 구조적인 내구성 및 유연성 확보가 가능하여 신발 갑피로써의 기능성이 갖춰지며, 메쉬를 형성하는 각 공극들에 의해 통풍이 이루어지므로 신발 내부의 습기나 오염된 공기가 외부의 공기와 빠르게 교환되어 신발 내부의 위생 성능을 향상시킬 수 있다.
편직물 제조 단계는 한지 원사가 포함된 원사를 환편기 또는 횡편기에 공급하여 편직물을 제조하는 단계일 수 있다. 이때, 상기 한지 원사가 포함된 원사는 한지 원사, 폴리에스테르 원사 및 스판덱스 원사를 포함한다.
이들 이종 원사들은 별도의 합사 단계를 거치지 않고 환편기나 횡편기에 함께 공급되어 편직물을 형성할 수 있다. 이와 같이 합사 공정이 생략되므로 공정 단계 감축, 이에 따른 생산성 향상 효과를 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 이종 원사들이 합사되지 않아, 모두 외부에 노출된 형태로 편직물을 형성하므로, 각 이종 원사의 기능이 모두 고르게 나타나는 장점이 있다.
편직물을 형성하는 원사는 한지 원사 44~55 wt%, 폴리에스테르 원사 35~49 wt% 및 스판덱스 원사 5~15 wt%를 포함한다.
상기 한지 원사는 닥나무를 원료로 하여 제조된 원사로, 소정 강도 형성이 가능하며 자연 소재로부터 얻어지는 재료이므로, 종래의 합성섬유만으로 제조된 신발 갑피와 달리, 신발 갑피에 친환경 특성을 부여할 수 있는 장점이 있다. 뿐만 아니라, 신발 갑피에 한지 원사가 포함되는 경우, 신발 내부 습도 조절에 용이하여 신발 내부 위생 환경을 개선시킬 수 있고, 천연 소재이기 때문에 피부에 직접 닿는 경우에도 피부 자극을 감소시킬 수 있으며, 정전기를 예방할 수 있는 장점이 있다.
상기 한지 원사는 44~55 wt%의 중량 범위로 포함될 수 있는데, 44 wt% 미만으로 포함되는 경우에는 상대적으로 합성 섬유의 함량이 증가하여 친환경적인 특성이 저하되고, 상술한 효과를 얻기 어려우며, 55 wt%를 초과하는 경우에는 신발 갑피의 물성 확보가 곤란한 문제가 있다.
상기 한지 원사는 100~300 데니아의 섬도를 가질 수 있다. 이러한 섬도를 가질 때 한지 원사 고유의 낮은 물성을 일정 부분 상쇄하면서 소정 강도를 발현할 수 있다. 한지 원사의 섬도가 100 데니아 미만인 경우에는 원사의 직경이 너무 작아서 편직물의 강도 저하나 원사 손상이 발생하는 문제가 있고, 300 데니아를 초과하는 경우에는 직경이 증가되더라도 추가적인 물성 향상 효과가 얻어지지 않기 ‹š문에 상술한 범위의 섬도를 갖는 것이 바람직하다.
상기 폴리에스테르 원사는 한지 원사의 부족한 강도 및 내구성을 보강하기 위해 첨가되는 섬유이다. 폴리에스테르 원사는 내구성 및 신축성이 뛰어나고, 마른 상태나 물에 젖은 상태에서 동일 혹은 매우 유사한 강도를 나타내므로 신발 갑피로 적용되는 경우에는 우천시에도 일정한 내구성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
폴리에스테르 원사는 합성 섬유이기 때문에 땀 흡수나 수분 배출이 어려워 신발 내부의 위생성이 나빠지는 문제가 있으나, 한지 원사에 의해 이러한 단점이 보완될 수 있다.
상기 폴리에스테르 원사는 35~49 wt%로 포함될 수 있으며, 35 wt% 미만으로 포함되는 경우에는 강도 향상 효과가 미미하고, 49 wt%를 초과하는 경우에는 상대적으로 한지 원사의 함량이 낮아지므로, 신발 갑피의 친환경적 특성이나 습도 조절 효과가 저하되므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
폴리에스테르 원사의 섬도는 500~800 데니아인 것이 바람직하며, 이와 같이 폴리에스테르 원사의 섬도가 한지 원사의 섬도보다 높게 형성되므로, 폴리에스테르 원사에 의한 강도, 내구성 확보 및 한지 원사에 의한 습도 조절 효과가 효율적으로 이루어질 수 있다. 즉, 주 내구성을 발현하는 폴리에스테르 원사의 섬도가 크게 형성되어 기본적인 신발 갑피의 강도가 확보되면서, 이와 함께 한지 원사가 편직되어 한지 원사에 의한 습도 조절, 친환경 성능이 구현되는 동시에 한지 원사의 낮은 내구성이 보완되는 효과가 얻어질 수 있다. 이와 반대로, 폴리에스테르 원사의 섬도보다 한지 원사의 섬도가 높게 형성되는 경우에는, 충분한 강도 확보가 곤란한 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 폴리에스테르 원사의 가닥수는 160~220 F일 수 있으며, 가닥수가 160F 미만인 경우에는 촉감이 저하되는 문제가 있고, 220 F를 초과하는 경우에는 견뢰도가 떨어져 염색이 곤란한 문제가 있으므로, 상술한 규격의 폴리에스테르 원사를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 스판덱스 원사는 신축성이 매우 뛰어난 특성이 있어, 신발을 착용하는 사람의 발 모양에 따라 신발 갑피의 형상이 유연하게 변경되므로 좋은 착화감을 제공할 수 있다. 뿐만 아니라 내구성이 좋고 발한성 및 건조성이 뛰어나 신발 내부의 위생성 향상에 기여할 수 있다.
스판덱스 원사는 5~15 wt%로 포함될 수 있으며, 5 wt% 미만으로 포함되는 경우에는 신발 착용자의 발 모양에 맞게 신발이 충분히 유연하게 변화하지 않으므로 착화감이 저하되는 문제가 있고, 15 wt%를 초과하는 경우에는 신발 갑피의 신축성이 과도하게 커서 발을 강하게 잡아주지 못해 오히려 착화감이 저하되는 문제가 있으므로, 상술한 중량 범위 내에서 포함되는 것이 바람직하다.
스판덱스 원사는 85~120 데니아의 섬도를 가질 수 있으며, 이러한 섬도 범위를 가질 때 충분한 강도 및 신축성을 확보할 수 있으므로 상술한 섬도 범위를 갖는 스판덱스 원사를 사용하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 한지 원사를 포함하는 이종 원사로 편직된 편직물은 형태와 치수가 불규칙적이기 때문에, 텐타 단계를 거쳐 일정한 크기와 형태로 규격화될 수 있다.
구체적으로, 상기 편직물을 가열하며 수평방향 또는 길이방향으로 인장시켜 인장된 형태의 규격으로 유지되도록한다. 이 단계를 통해 편직물의 단위 중량이 일정하게 형성되고, 균일한 내구성, 인장 성능 및 회복 성능이 확보될 수 있다.
이때, 가열 온도는 150~180℃일 수 있으며, 가열 온도가 상기 온도보다 낮은 경우에는 텐타 공정의 효율성이 떨어져 일정한 규격으로 형성이 곤란하며, 상기 온도보다 높은 경우에는 원사가 녹아서 편직물의 특성이 저하되는 문제가 있으므로, 상술한 온도 범위에서 공정이 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 편직물의 외관을 변화시키기 위한 염색 단계가 수행될 수 있는데, 편직된 이후, 즉 편직물 상태에서 염색 공정이 이루어지는 경우에는 치수 변경, 이종 원사간의 서로 다른 염색 특성으로 인한 균일한 염색 불가 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 염색 단계는 편직물 제조 단계 이전에 원사 상태에서 사염 방식으로 수행되는 것이 바람직하다.
이러한 사염 방식은 통상적으로 수행되는 원사 염색 방법이 사용될 수 있으며, 일 예로, 원사를 염료가 포함된 염색조에 침지시키고 건져내어 열처리나 UV 처리를 통해 염료를 원사에 고착시키는 방식으로 원사 염색이 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이러한 사염은 한지 원사, 폴리에스테르 원사 또는 스판텍스 원사 각각에 이루어질 수 있으며, 이들 중 하나의 원사에만 염색 처리가 이루어질 수도 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 한지를 이용한 신발용 갑피의 제조 방법은, 신발용 갑피를 제조할 때 한지 원사를 포함한 이종 원사로 제조하기 때문에 신발용 갑피에 친환경적 특성을 부여할 수 있고, 신발 내부 습도 조절이 용이하며, 신발 갑피로써 요구되는 물리적 강도를 충분히 부여할 수 있는 특징이 있다.
본 발명은 상술한 한지를 이용한 신발용 갑피의 제조 방법에 따라 제조된 신발용 갑피를 포함하며, 이러한 신발용 갑피는 다양한 종류의 신발에 적용되어 신발에 친환경 특성을 부여할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명의 구체적인 작용과 효과를 설명하고자 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로서 제시된 것으로, 실시예에 따라 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
[제조예]
먼저, 200D의 한지사, 300D/96F의 폴리에스테르사(PE사), 600D/192F의 폴리에스테르사, 105D의 스판덱스사를 준비하고, 폴리에스테르사는 각각 검정색으로 염색한 염색사와 염색되지 않은 비염색사를 개별적으로 준비하였다.
다음으로, 각 원사를 표 1에 기재된 함량에 맞추어 단독으로 환편하거나 함께 환편하여 각각의 편직물을 준비하고, 각 편직물을 170℃ 온도로 텐타 처리하여 규격 최적화를 진행하여 각 원단 샘플을 제조하였다.
　 함량비(wt%)
원사 종류 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3		 실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 비교예
4
한지사(200D) 100 50 43 45 45 53 57
PE사(300D/96F) - 50 - - - - -
PE사_염색(300D/96F) - - 57 - - - -
PE사(600D/192F) - - - 45 - 38 35
PE사_염색(600D/192F) - - - - 45 - -
스판덱스사(105D) - - - 10 10 9 8
　 100 100 100 100 100 100 100
[실험예 1]
상기 제조예에서 제조된 각 원단 샘플의 무게, 두께, 인장강도(tensile), 신율(elongation), 인열강도(tongue tear), 파열강도(mullen burst), 마도강도(abrasion stoll)를 측정하여 그 결과를 표 2에 기재하였다.
　 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3		 실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 비교예
4
무게(g/m2) 280 273 257 343 333 356 377
두께(mm) 1.00 0.96 1.14 1.28 1.30 1.32 1.35
인장강도(kgf/inch) 13.3 30.4 14.1 21.8 34.1 33.0 28.9
신율(%) 94 95 77 122 158 110 104
인열강도(kgf) 4.3 7.9 5.7 10.7 10.8 10.2 8.3
파열강도(kgf/cm2) 8 16 11 21 21 21 17
마도강도(cycles) 15 20 6 70 60 58 32
상기 표 2의 결과 를 참조하면, 한지 원사가 단독으로 사용되는 경우(비교예 1)에 비해 한지 원사와 폴리에스테르 원사를 함께 사용하는 경우(비교예 2 및 비교예 3)에 더 우수한 강도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 2나 비교예 3에 비해 스판덱스 원사를 추가로 더 포함한 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 4가 더 우수한 물성값을 갖는 것을 확인할 수 있다.
특히, 한지 원사, 폴리에스테르 원사 및 스판덱스 원사가 모두 사용된 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 4를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 3의 경우에는 유사한 물성을 나타내는 반면, 비교예 4의 경우에는 강도 저하가 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이러한 실험 결과로부터 한지 원사의 함량이 과도한 경우에는 원단의 강도가 현저히 저하되는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 실험 결과로부터 한지 원사를 포함하는 신발용 갑피에 한지 원사, 폴리에스테르 원사 및 스판덱스 원사가 모두 함께 사용되는 것이 바람직함을 확인할 수 있었으며, 특히 한지 원사의 함량이 44~55 wt%인 경우에 더욱 향상된 강도 및 내구성을 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.
[실험예 2]
실시예 2와 동일한 방법으로 신발용 갑피 원단을 제조하되, 서로 다른 패턴으로 편직된 원단(샘플 1 내지 샘플 5)을 제조하여, 그 결과를 도 1에 도시하였다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

Claims (8)

  1. 한지 원사, 폴리에스테르 원사 및 스판덱스 원사를 염색하는 염색 단계;
    염색된 한지 원사, 폴리에스테르 원사 및 스판덱스 원사들을 별도의 합사 단계를 거치지 않고 환편기나 횡편기에 함께 공급하여 편직함으로써 편직물을 형성하는 단계; 및
    상기 편직물을 150~180℃의 온도로 가열하면서 수평방향으로 인장시켜 치수와 형태를 보정하는 단계;를 포함하고,
    상기 편직물을 형성하는 원사는, 한지 원사 44~55 wt%, 폴리에스테르 원사 35~49 wt% 및 스판덱스 원사 5~15 wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 한지를 이용한 신발용 갑피의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 한지 원사는 100~300 데니아의 섬도를 갖는 것을 특징으로 하는, 한지를 이용한 신발용 갑피의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 원사는 500~800 데니아의 섬도를 갖는 것을 특징으로 하는, 한지를 이용한 신발용 갑피의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스판덱스 원사는 85~120 데니아의 섬도를 갖는 것을 특징으로 하는, 한지를 이용한 신발용 갑피의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항 및 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 한지가 포함된 신발용 갑피.
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