KR19990063571A - 성형된 탄성중합체 제품의 이음새없는 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상이한 색상, 경도 및/또는 다른 재료 특성을 갖는 탄성중합체를 갈라지는 일이 없도록 화학적으로 상호 접합시키는 방법에 관한 것이다. 상이한 재료 특성을 갖는 라텍스계 액상 탄성중합체 용액을 가열된 주형에 연속 도포하여 물체 상에 일련의 층을 형성하고, 각 도포 단계 사이에 신속한 부분 경화를 수행하며, 이 부분 경화 단계에서 상이한 용액이 상호 혼합되는 것은 방지하지만 재료의 최종 경화 단계에서는 화학적으로 접합되게 하는 박막을 각 층 상에 형성하는 것이다. 본 방법은 침지 성형 및 편평 성형 물품에도 마찬가지로 적용될 수 있다. 편평 성형 물품과 관련한 본 발명의 예로는 운동화 바닥이 있으며, 침지 성형 물품과 관련한 예로는 지퍼없이도 사람의 발에 착용될 수 있는 탄성의 단품 수중 스포츠 부츠가 있다.

Description

성형된 탄성중합체 제품의 이음새없는 제작 방법

본 출원은 "이음새없는 방수 제품" 명칭으로 1990년 10월 16일 출원된 미국 출원 제07/598,156호의 일부 연속 출원으로서 1991년 3월 12일 출원된 미국 출원 제07/667,882호의 일부 연속 출원으로서 1992년 5월 4일 출원된 미국 출원 제07/878,199호의 연속 출원으로서 1994년 4월 4일 출원된 미국 출원 제08/222,331호의 연속 출원으로서 1994년 12월 30일 출원된 미국 출원 제08/367,673호의 연속 출원으로서 "이음새없는 방수 제품" 제하의 1996년 8월 30일 출원된 미국 출원 제08/706,444호의 일부 연속 출원이다.

본 발명은 성형된 탄성중합체 제품의 제작 방법에 관한 것이고, 특히 색상 및/또는 경도(durometer)와 같은 특성이 서로 상이한 다수의 층이 있고, 층들의 박리 가능성을 제거하기 위하여 성형 공정의 결과로서 화학적으로 함께 결합되는 탄성중합체 제품의 제작 공정에 관한 것이다.

본 발명은 기본적으로는 유동성 탄성중합체 재료의 경화에 의해 제작된 편평 성형되고 폼 성형된(예를 들어, 침지 성형된) 탄성중합체 제품에 관한 것이고, 기능성 및/또는 미감 때문에, 제품의 상이한 부분, 영역, 구역 또는 층들이 상이한 경도, 색상 및/또는 다른 재료 특성을 갖는 탄성중합체 재료로 제작되는 것이 중요하다.

이 형태의 편평 성형된 제품의 탁월한 예는 내구성에 적합한 높은 경도를 구비한 소정 영역과 쿠션닝에 적합한 낮은 경도를 구비한 다른 영역을 갖는 것이 바람직한 신발과, 물품의 상이한 영역이 독특하고 종종 밝은 색상으로 제작되는 것이 중요한 미적 옷감 상의 로고를 포함한다. 폼 성형된 제품의 예는 제품의 소정 영역이 물품의 기능 및 외관을 향상시키기 위하여 상이한 경도, 색상 또는 다른 특징을 갖는 재료로 제작되는 것이 종종 중요한 장갑 및 부츠를 포함하고, 예를 들어 장갑 또는 부츠의 일 부분은 매우 탄력있고 신축성있는 반면에 다른 부분은 매우 강성이고 천공에 내성을 갖는 반면에 다른 부분은 마찰 또는 쿠션닝에 적합하게 특별히 형상화될 수 있다.

종래 실행에서, 이러한 물품은 보통 사출 성형 또는 압축 성형 공정을 사용하여 제조되었다. 종래 사출 성형 공정은 동시에 단지 하나의 색상/경도의 재료만을 사용할 수 있었고, 둘 이상의 색상이 요구되는 제품에서 이들은 사출 성형된 부분의 표면 상에 실크 스크린되거나 또는 다른 방식으로 페인팅되고 피복되어야만 했고 따라서 사용 시에 빠르게 마모되는 경향이 있었다. 다중 경도 및 다중 색상 부분은 특정 색상 또는 경도의 각각의 부분이 개별적으로 성형된 후 접착제를 사용하고 가압하여 조립되는 것을 요구하는 압축 성형 공정을 통해 제작될 수도 있지만, 이것은 노동 집약적이고 고가인 기술이고 단편들은 종종 사용 시에 적층분리 또는 다른 방식으로 분리되는 경향이 있다.

사출 및 압축 성형과 관련한 다른 공통 문제점은 이들 공정들에 요구되는 성형 제작에 필수적인 필요비(예를 들어, 제품 성형은 거의 US$50,000 이상의 비용일 수 있다)이고, 예를 들어 계절 스타일 변화를 상당히 비싸게 한다. 또한, 이들 제품 및 공정에 전통적으로 사용되는 재료가 특성상 상대적으로 비탄성이기 때문에, 다중 성형은 제품 각각의 상이한 크기 예를 들어, 신발의 경우에 개별적으로 특정 성형이 발의 각각의 크기 및 폭에 요구된다.

상술된 문제점에 부가하여, 몸에 꽉끼는 성형된 탄성중합체 제품 예를 들어 스쿠버 다이빙, 설상/수상 스키, 서핑/윈드서핑 등과 같은 운동/경기 활동에 널리 사용되는 방수 부츠 및 장갑의 경우에 다른 어려움도 종종 발생한다. 이 종류의 방수 부츠 및 장갑은 함께 꿰매어지는 형상화된 고무-천 단편으로 종래 방식으로 제작되고, 따라서 이음새는 이들을 방수시키도록 고무/밀봉제로 피복된다. 이 공정은 불충분하고 노동 집약적일 뿐만 아니라 사용 동안 이음새가 신장되는 것이 일반적이므로, 물품은 누출되어지고 물에 적어 무거워진다. 그 결과, 이러한 부츠/장갑은 (특히 격렬한 사용 하에서) 물로 충진되고 팽창되어 이들은 착용자의 발/손에 적절하게 적합하지 않고, 임시 변통의 수단으로서, 이러한 물품은 부츠 또는 장갑이 발목 또는 손목에 팽팽하게 부착하는 형태로 착용되고, 제거를 위해 지퍼(누출의 다른 원인을 제공할 수 있음)로 끼워맞춤된다. 또한, 이음새 및 지퍼는 사용자의 발에 상당히 불편하고 마모될 수 있다.

상이한 구역 또는 영역에서 다중 특성(예를 들어, 상이한 경도 및/또는 색상)을 합체하지만 접착제 또는 이음새의 사용을 요구하지 않는 일단품 부츠, 장갑 또는 다른 성형 제품은 이러한 문제점을 해결할 것이다. 그러나, 이들 라인을 따라 용액을 제공하는 종래 기술의 시도는 적어도 상업적 관점에서 적절하지 않는다. 예를 들어, 하기 세개의 미국 특허에는 신체의 다양한 부분에 끼워맞춤하기에 적합한 다양한 방수, 탄성 물품이 개시되어 있지만, 여기에 개시되어 있는 공정은 상술된 제품의 형태와 관련하여 사용하기에 전체적으로 만족스럽지 않는다.

예를 들어, 풍크에게 허여된 미국 특허 제2,666,208호에는 보철 스타킹의 제작 공정이 개시되어 있다. 스타킹은 고무형 및 필러 재료의 교번 층으로 일측면 상에 피복되는 시어 섬유 기부로 구성되어 스타킹을 불투명하게 만든다. 그러나, 푼크는 다양한 영역 또는 구역에서 상이한 재료 특성(예를 들어, 상이한 색상 또는 경도)를 갖는 이음새없는 탄성중합체 제품을 제작할 수 있는 상업적으로 적합한 배치 또는 연속 공정을 개시하지 않고 있다.

숀볼츠에게 허여된 미국 특허 제3,633,216호는 최대 촉감과 용이한 조작을 제공하기 위하여 상대적으로 얇은 재료로 구성되는 외과용 고무 장갑이 개시되어 있다. 장갑은 바늘찔림과 그를 통한 오염물의 통과를 방지하도록 이중 두께로 제작되는 적어도 하나의 손가락 부분을 갖는다. 숀볼츠의 특허는 상이한 색상, 경도 또는 다른 특성을 갖는 탄성중합체를 결합시키기 위한 공정을 개시하고 있지 않는다.

헤브너 등에게 허여된 미국 특허 제4,133,624호는 손 및 손목 부분을 갖는 성형된 장갑을 기재하고 있다. 손목 부분은 손목 부분의 원주 둘레에 있는 복수개의 길이방향 채널과, 손 부분에 대향한 단부에 있는 복수개의 원주방향 채널을 포함한다. 채널들은 서로 교차하고, 채널을 따른 장갑의 두께는 인접 영역에서의 두께보다 크며, 채널의 목적은 길이방향 홈/채널 또는 비드 형성 커프(beaded cuff)만을 갖는 장갑과 비교하여 착용하는 동안 굴러 떨어지는 것에 대한 향상된 내성을 커프에 제공하는 것이다. 인용 문헌은 상이한 색상, 경도 또는 다른 특성을 갖는 탄성중합체를 접합하는 어떠한 공정도 기재하고 있지 않다.

다른 공지의 종래 기술에는 다음의 것이 포함된다.

스톡클리에게 허여된 캐나다 특허 제1,077,263호는 수상 활동용 장화를 기재하고 있다. 발가락 부분, 발꿈치 부분 및 앞갑피 부분을 포함하는 비다공질의 제위치에서 경화된 구두창에 다공질의 탄성중합체 바닥(sock)이 접합된다. 바닥은 나일론 등의 직물로 피복될 수 있다. 구두창의 접합은 직물을 관통하여 스며드는 네오프렌 접합제의 제1 층과, 천연 고무 접합제의 제2 층을 인가함으로써 보조될 수 있다. 구두창의 경화는 가열되고 가압된 환경에서 수행된다. 스톡클리의 특허는 상이한 색상, 경도 또는 다른 특성을 갖는 탄성중합체들이 성형 공정 자체에서 영구 접합되는 방법을 기재하고 있지 않다.

프리치에게 허여된 프랑스 특허 제2,454,280호는 가변 벽 두께를 갖는 탄성 밀착 신발을 생산하도록 중공 금형을 라텍스 내로 침지함으로써 제조된 비치 신발을 기재하고 있다. 밑창에서 그리고 상단 영역, 발가락 영역 및 발꿈치 영역에서의 더 큰 벽 두께는 이들 영역에서 두꺼운 벽을 갖는 금형을 사용함으로써 생산되어, 이들 영역에서의 금형의 더욱 큰 국부적인 열용량이 겔 형태의 라텍스 재료가 더욱 많이 생성되게 한다. 프리치의 특허는 상이한 재료 특성을 갖는 탄성중합체를 접합하는 어떠한 방법도 기재하고 있지 않다.

본 발명은 상기 인용된 문제점을 해결하였고 침지 성형 또는 편평 성형에 의해 형성된 다중 특성(특히 다중 경도 및/또는 다중 색상)의 제작용 공정이다. 침지 성형된 물품의 일예는 가열된 주형을 폴리비닐 클로라이드 플라스티졸과 같은 탄성의 경화가능한 탄성중합체의 액상 용액에 침지시킴으로써 형성된 수중용 부츠이다. 편평 성형된 제품의 예는 한편, 이러한 탄성중합체 용액을 가열된 개방 상부 주형 내의 하나 이상의 공동으로 공급함으로써 형성되는 운동화용 외출 신발이다.

도1은 본 발명의 공정에 따라 형성된 예시적인 하이-탑 수중 스포츠 부츠의 정면도.

도2는 본 발명의 공정에 따라 형성된 다른 로우-탑 수중 스포츠 신발의 정면도.

도3은 도1-2의 신발을 형성하는 본 발명의 공정에 사용될 수 있는 주형의 정면도.

도4는 탄성중합체의 부분 경화가 특정 침지 위상들 사이에서 발생하도록 탄성중합체 용액에 가열된 주형을 침지시킴으로써 본 발명에 따른 부츠 또는 다른 물품을 형성하는 공정의 연속 단계를 도시한 도면.

도5는 예시적 탄성중합체 수중 스포츠 부츠가 외면 상에 형성되고 탄성중합체의 상부 및 하부 신발창이 부츠의 바닥에 성형되는 것을 도시한 도3의 주형을 수직으로 관통하여 취해진 단면의 정면도.

도6은 탄성중합체의 부분 경화가 특정 분배 위상들 사이에서 발생하도록 액상의 탄성중합체를 뚜껑이 없는 주형 내의 벽이 있는 공동으로 분배시킴으로써 본 발명에 따른 편평 성형된 물품을 형성하는 공정의 연속 단계를 도시한 도4에 약간 유사한 도면.

도7은 상이한 액상용 공동을 분리시키지만 분리 공동 내에서 층들의 상부 위로 부어질 수 있도록 탄성중합체 용액의 하나 이상의 부가적인 층에 적합한 여유 공간을 남기기 위하여 주형의 상부 뚜껑 아래에서 종단하는 벽 또는 댐을 갖는 예시적인 다중 공동 주형을 도시한 사시도.

도8은 도6에 도시된 공정을 사용하는 도7에 도시된 주형 내에서 제작된 예시적인 다중 특성의 단편의 이음새없는 물품을 도시한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2, 20 : 부츠

10, 22 : 목부

12, 24 : 몸체부

14, 26 : 윗창부

16, 28 : 밑창부

30 : 주형

31 : 유지 로드

32 : 오븐

34 : 탱크

36 : 제1 탄성중합체 용액

37 : 제2 탄성중합체 용액

39 : 제3 탄성중합체 용액

따라서, 본 발명의 일 특징은 (a) 제1 탄성중합체의 층이 그 위에 겔화하도록 제1 재료 특성을 갖는 라텍스 기저 탄성중합체의 가열된 용액으로 물품의 내부에 대응하는 형상을 갖는 가열된 주형을 침지시키는 단계와, (b) 제1 탄성중합체의 층으로 피복된 주형을 회수하는 단계와, (c) 제1 탄성중합체의 층을 (예를 들어, 소정 시간 동안 오븐 내에 탄성중합체로 피복된 주형을 배치시킴으로써) 부분적으로 경화시키는 단계와, (d) 제1 탄성중합체의 층이 제1 탄성중합체의 층의 적어도 일부 상에서 겔화하도록 제2 재료 특성을 갖는 제2 라텍스 기저 탄성중합체의 가열된 용액에 주형의 적어도 일부를 침지시키는 단계와, (e) 제1 및 제2 탄성중합체의 층으로 피복된 주형을 회수하는 단계와, (f) 영구적인 화학 결합이 두개 층의 계면에서 형성하도록 제1 및 제2 탄성중합체의 층들을 완전 경화시키는 단계로 이루어짐으로써 다중 재료 특성(예를 들어, 다중 경도, 다중 색상, 탄성/비탄성 및/또는 기포/비기포 구역)을 갖는 부츠와 같은 이음새없는 단품 탄성중합체 물품의 제작용 방법에 관한 것이다. 주형과 피복은 물품의 말단부 상에서 드립/런(drip/run)이 형성되는 것을 방지하기 위하여 역전 상태로 경화될 수 있다. 물품의 설계에 따라, 탄성중합체 재료의 하나 이상의 추가 층들이 사용될 수 있다.

물품의 정확한 두께와 높이는 (a) 주형을 물품의 완전 설계 높이까지 제1 탄성중합체에 침지시키고, (b) 제1 탄성중합체의 층이 소정 두께까지 주형에 부착하도록 허용하고, (c) 주형을 제거하고 제1 층을 부분 경화시키고, (d) 탄성중합체로 피복된 주형을 물품의 최대 설계 높이 또는 그 아래인 소정 침지 라인까지 제2 탄성중합체 용액에 침지시키고, (e) 제2 탄성중합체의 층이 소정 두께까지 제1 층에 부착하도록 허용하여 제1 층의 두께와 결합하여 설계 두께에 거의 동일한 전체 두께를 물품의 그 부분에 제공하고, (f) 제2 탄성중합체 용액으로부터 주형을 회수하고, (g) 영구적인 화학 결합이 두개 사이에 형성되도록 제1 및 제2 탄성중합체 재료의 층들을 완전히 경화시킴으로써 달성될 수 있다.

두꺼운 밑창 또는 기부는 탄성중합체로 피복된 주형을 탄성중합체의 제1의 두개 층들이 완전히 경화하기 전에 제3 탄성중합체 용액에 침지시킴으로써 물품 상에 형성될 수 있다. 이 세번째 탄성중합체는 개방 또는 밀폐된 셀 재료일 수 있고 다른 하나 또는 두개와 화학 결합을 형성한다. 대안으로, 편평 성형 제품으로서 제작된 외부밑창 또는 다른 외부/바닥 층은 주형 상의 탄성중합체 피복이 완전히 경화하기 전에 물품 상에 이것을 놓음으로써 물품에 결합될 수 있고, 편평 성형층은 상승된 온도로 가열할 때 침지 성형된 층에 화학적으로 결합될 수 있다.

일 실시예에서, 주형은 약 148.9 ℃ 내지 약 232.2 ℃(약 300 ℉ 내지 약 450 ℉) 온도까지 가열된 후 제1 탄성중합체 용액에 약 1초 내지 약 180초 동안 침지된다. 이 후에, 주형 및 제1 탄성중합체 층은 주형 및 제1 탄성중합체 피복을 제2 탄성중합체 용액에 침지시키기 전에 대기 온도가 약 87.8 ℃ 내지 약 371.1 ℃(약 190 ℉ 내지 약 700 ℉)인 오븐에 약 10초 내지 약 5분 동안 배치되고 상기 단계들을 반복한다.

제3 층이 존재하는 경우에, 주형 및 탄성중합체 피복은 제1의 두개 층 또는 그 일부 위에 제3 층을 형성하기 위하여 제3 탄성중합체 용액에 약 1초 내지 약 240초 동안 침지된다. 이 후에, 주형 및 탄성중합체 피복은 경화 및 층들 사이의 화학 결합을 수행하도록 대기 온도가 약 87.8 ℃ 내지 약 371.1 ℃(약 190 ℉ 내지 약 700 ℉)인 오븐에 약 1초 내지 약 5분 동안 배치된다. 이 후에, 주형 및 탄성중합체 피복은 경화 오븐으로부터 제거된 후 상온의 물욕에 잠겨질 수 있다.

본 발명의 공정에 사용된 탄성중합체는 이 목적을 위해 부분적으로 적합한 라텍스 기저 탄성중합체 용액을 갖는 폴리비닐 클로라이드 플라스티졸을 포함한다. 전형적으로 약 40 내지 약 120의 범위에 있는 적합한 경도가 사용될 수 있다.

패턴(예를 들어, 나사식 패턴)은 탄성중합체가 적어도 부분적으로 경화된 후 재료가 여전히 부드러운 동안 주형 상의 층에 가압되고/새겨질 수 있다.

섬유층은 주형 위에 배치될 수 있고 적어도 섬유의 일부는 탄성중합체 층이 섬유 층 위에 형성되어 물품에 라이닝을 형성하도록 주형과 함께 탄성중합체 용액에 침지될 수 있다. 섬유 및 탄성중합체는 경화 과정을 수행하도록 상승된 온도의 오븐에 배치된다.

본 발명은 또한 예를 들어, 운동화용 외부창과 같은 화학적으로 결합된 다중 특성의 편평 성형된 탄성중합체 물품을 제작하기 위한 방법을 제공한다. 방법은 (a) 물품의 적어도 일부에 대응하는 형상을 갖는 면에 형성된 적어도 하나의 공동을 갖는 주형을 제공하는 단계와, (b) 주형을 바람직하게는 적외선 오븐에서 상승 온도까지 가열하는 단계와, (c) 제1 물질 특성을 갖는 제1 액상의 라텍스 기저 탄성중합체 용액을 약 뚜껑까지 공동으로 공급하는 단계와, (d) 주형에서 제1 탄성중합체 용액을 적어도 부분적으로 경화시키기 위하여 주형과 제1 탄성중합체 용액을 상승 온도까지 가열하는 단계와, (e) 제2 탄성중합체 용액의 층이 공동 내에서 제2 탄성중합체 용액 재료의 적어도 일부 위에서 연장하도록 제2 재료 특성을 갖는 제2 액상의 라텍스 기저 탄성중합체 용액을 주형으로 공급하는 단계와, (f) 영구 화학 결합이 두개 층의 계면에서 형성하도록 제1 및 제2 탄성중합체 재료의 층들을 완전히 경화시키는 단계와, (g) 물품을 주형으로 제거하는 단계로 이루어진다.

주형에서 벽 또는 댐에 의해 분리되는 편평 주형의 면에 다수의 공동이 존재하고, 각각의 공동은 상이한 재료 특성을 갖는 탄성중합체 용액으로 개별적으로 충진된다. 이 후에, 제2 탄성중합체 재료의 층은 단일, 이음새없는 물품에서 탄성중합체 층들 모두가 함께 결합하기 위하여 이들 공동의 두개 이상의 상부 위에 공급된다.

일 실시예에서, 편평 주형은 약 상온과 약 148.9 ℃(약 300 ℉) 사이의 온도까지 적외선 오븐에서 예열될 수 있다. 제1 탄성중합체가 공동으로 공급된 후에, 주형은 제1 탄성중합체가 적어도 부분적으로 경화할 때까지 대기 온도가 약 87.8 ℃ 내지 약 371.1 ℃(약 190 ℉ 내지 700 ℉)인 오븐에 1초 내지 5분 동안 배치될 수 있다. 제2 탄성중합체가 부분적으로 경화된 제1 탄성중합체의 상부 상의 주형으로 공급된 후, 주형은 충분한 시간동안 상기 온도의 오븐에 배치되어 제1 탄성중합체 재료 위에서 새로운 층이 적어도 부분적으로 경화하도록 한다.

제3 탄성중합체 층이 존재하는 경우에, 앞선 두개의 층들은 단지 부분적으로만 경화된 후 제3 층은 다른 탄성중합체의 상부 상에 공급될 수 있고 상술된 온도 범위의 오븐에 소정 시간 동안 배치되어 모든 층들이 완전히 경화되고 결합하도록 한다.

함께 결합된 층들은 개방 셀 형상화가 신발의 특정 영역 또는 구역에서 고려되는 쿠션닝을 제공하는 개방 및 폐쇄 셀 형상화로 구성될 수 있다.

도1 내지 도8에는 침지 성형(도1 내지 도5)과 편평 성형(도6 내지 도8)을 포함하는 본 발명의 특정 실시예가 도시되어 있다. 두 경우에서, 기본 공정 단계들은 유사하고, 주요 차이는 침지 성형에서는 탄성중합체 재료의 상이한 층들이 용액으로 침지되는 수형 주형의 외부면 상에 적층되는 반면에 편평 성형에서는 탄성중합체 재료가 암형 주형의 내부면으로 분배된다는 것이다.

a. 침지 성형

i. 공정 단계들

본 발명의 침지 성형 실시예는 공정 단계들이 "고무" 장갑과 같은 암형 주형 위에 형성하기에 적합한 형상을 갖는 다른 형태의 성형된 탄성중합체 제품의 제작에 동일하게 적용할 수 있다는 것을 이해할 것이지만, 상술된 것들과 같이 수중 스포츠에 사용하기 위한 예시적인 부츠를 참조하여 여기에 설명될 것이다.

본 발명에 따라 침지 성형된 부츠 또는 유사한 제품을 형성하는 여러 장점들 중 하나는 물품의 분리식으로 성형된 단품들을 결합시키는 이음새에 대한 필요성을 제거하여 이음새를 갖는 종래 제품에 의해 나타나는 단점을 극복하는 것이다. 예를 들어, 본 발명은 지퍼를 필요로 하지 않지만 발에 꽉끼게 일치하는 탄성중합체의 일단편 부츠의 구조를 가능하게 하고, 또한 부츠는 (예를 들어, 발목 주위와 같은) 특정 영역에서 사용의 편리함을 위해 탄성중합체 재료가 더욱 탄력있거나 또는 "신축성"있는 반면에 (신발창에서와 같은) 다른 영역에서 재료는 더욱 강인하고 탁월한 내마모와 침투 내성에 적합한 높은 경도를 갖는다. 또한, 네오프렌 피복 직물과 같은 라이너는 최적으로 포함될 수 있다.

부츠 또는 다른 제품의 침지 성형은 상이한 특정 특성을 갖는 화학적으로 결합된 층을 제공하도록 중간의 부분 경화 상태(본 명세서에 사용된 용어 "부분 경화"는 표피 피복이 탄성중합체가 흐르지 않거나 또는 제1 층 상에 적층된 액상 탄성중합체의 새로운 층과 혼합하지 않을 정도로 탄성중합체의 상부 상에 형성되는 것을 의미함)로 동일하거나 또는 상이한 공식의 가열된 탄성중합체 리듀서(reducer) 용액으로 조절된 깊이까지의 가열된 주형의 단계적 침지(dip)에 의해 배치 또는 연속 공정에서 수행된다.

따라서, 도1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제작된 예시적인 하이 탑 부츠(2)는 목부(10)와, 몸체부(12)와, 윗창부(14)와, 하부의 밑창부(16)를 포함하고, 이들 모두는 성형 공정의 과정에서 함께 결합된다. 도2에는 약간 낮은 목부(22)와, 몸체부(24)와, 윗창부(26)와, 밑창부(28)를 갖는 유사한 신발 형태의 부츠(20)의 측면도가 도시되어 있다. 한편, 도3에는 도1의 부츠와 도2의 부츠의 내부를 형성하도록 사용된 중공형 금속 주형(30)의 단면도가 도시되어 있다. 목부, 몸체부 및 창부의 외형, 지지 및 두께는 주형이 탄성중합체 용액에 침지되는 깊이와 시간에 따라 형성된다.

침지 성형 공정은 도1의 하이 탑 부츠(2)에 관련하여 도4에 도시된다. 도시된 바와 같이, 테프론(상표명) 또는 유사한 재료로 피복된 중공형 금속(예를 들어, 알루미늄) 본체인 주형(30)은 소정 온도가 도달될 때(전형적으로, 1분 내지 20분 사이)까지 적외선 오븐(32)에서 가열된다.

주형의 구조, 테플론(상표명)(또는 그와 유사한) 피복 및 적외선 오븐의 사용 모두는 종래 공정과 비교하여 탄성중합체 재료가 경화되는 매우 짧은 싸이클 시간을 달성하도록 본 발명의 공정을 가능하게 하는데 작용한다. 탄성중합체 플라스티졸을 사용하는 종래 성형 공정의 경우에, 경화 시간은 15분 내지 20분 및 그 이상이다. 그러나, 이러한 긴 경화 시간은 플라스티졸 재료 내의 오일의 소정량을 "번 오프"시켜, 최종 제품에 색상 열화, 경도 변화 및 다른 문제점을 야기시킨다. 본 발명은 경화 싸이클 시간을 약 3분 미만으로 유지시킴으로써 이들 문제점을 회피시킨다. 특히, (고"광택" 마무리와 반대되는) 알루미늄 주형 상의 매우 무딘 (일 예로, 모래 분사식) 외부 마무리를 이용함으로서 적외선 에너지는 주형에 반사되지 않고, 또한 상표명 테프론 (또는 동등 제품) 마무리는 주형이 열을 매우 신속히 우선적으로 흡수할 수 있도록 하고 그후 재료 내에서 열을 신속히 식히도록 매우 신속히 냉각될 수 있음을 알 수 있다.

가열된 주형은 규정 시간 동안(일반적으로, 1 내지 180초의 범위 내에서) 목부(10)의 상부까지 (희석제 또는 감속기로서 원하는 만큼 희석되지 않거나 얇게 될 수 있는) 특정 탄성 탄성중합체 용액(36)의 탱크(34) 내의 유지 로드(31)에 의해 물속에 넣어지게 되어, 주형의 외부 상의 탄성중합체 용액 겔은 소정의 두께를 갖는 코팅을 형성한다. 목부(10) 및 본체부(12)를 형성하는 층과 함께 주형(30)은 그 후 침지 상태로부터 제거되고, 전도되며, 탄성중합체 층은 가열된 주형 및 오븐(32) 내에서 [대개 0.5분 내지 5분 동안 약 87.8 ℃ 내지 약 371.1 ℃(190 내지 700 ℉ 범위)의 대기 온도에서] 부분 경화되게 된다. 연기로 보이는 볼 수 있는 가스가 경화 중에 부츠로부터 배출된다. 경화는 연기가 실험에 의해 결정되는 일정 시간 동안 지속될 때 충분한 단계로 완성된다. 만족스런 부분 경화 시간은 오븐 효율, 형성물, 온도 및 다른 관련 프로세스 인자에 의해 제어된다.

주형은 그후 후방 직립으로 방향이 전환되고 [제1 용액(36)의 형성물과 동일하거나 상이한 형성물을 갖게 되는] 제2 용액(37) 내로 상부 바닥 부분의 상부까지 시간 그리고 (대개 1초 내지 240초까지의) 추가 규정 시간 동안 침지되어, 본체부(12) 및 부츠의 단 하나의 상부(14) 사이에서 외형선을 형성하게 된다. 주형(30)은 그후 탄성중합체 리듀서 용액(37)으로부터 회수되어 전도되고, 제1 및 제2 코팅을 부분 경화하도록 오븐(32) 내에 배치된다.

하부 바닥 이동부(16)는 그후 오븐으로부터 주형(30)을 제거하고, 주형을 직립시키고, (도4의 공정 단계 (g)에 도시된) 두꺼운 내구성있는 침투 방지 이동 바닥을 형성하도록 하부 바닥부(16)의 상부까지 주형을 또 다른 탄성중합체 형성물(39) 내로 침지시킨다. 대안으로, 하부 바닥부는 상부 바닥(14) 상에 배치된 (일 예로, 편평-성형된)별도의 주형 내에 형성될 수 있고, 접착제 또는 열에 의해 접착될 수 있다.

제1 탄성중합체 용액(36), 제2 용액(37) 및 제3 용액(39)은 그 의도된 목적에 부합되는 상이한 재료의 특성/성질을 각각의 층에 제공하도록 상이한 화학식이 될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 부츠(2)를 제조함에 있어서, 제1 용액(36)은 부츠가 발에서 또는 발로부터 떨어져서 쉽게 당겨질 수 있도록 용이하게 신장될 수 있는 연성 탄성 탄성중합체 층들을 제공하여야 한다. 제2 용액(37)은 양호한 마모성을 위해 보다 견고하고 내구성이 있는 코팅을 제공하도록 형성될 수 있다. 제3 용액(39)은 스커핑(scuffing)에 견디고 견인 및 내마모성을 제공하도록 형성될 수 있다. 그러나, 임의의 적합한 화학식 조합이 이용될 수 있다. 또한, 필요하다면 공정 중에 추가적인 침지 용액들이 포함될 수도 있다.

각각의 침지 후에, 탄성중합체 층들이 완전히 경화될 때까지 부츠 및 주형(30)이 오븐 내에서 전화되어 배치된다[전형적으로 87.8 ℃ 내지 371.1 ℃(190°내지 700。F) 범위의 대기 온도 및 1분 내지 5분]. 부츠(2)는 그 다음에 오븐(3)으로부터 제거되고 실온으로 냉각될 때까지 주형(30) 상에 남겨져 있다. 냉각은 도4의 단계 (k)에 도시된 바와 같이 물 탱크(38) 내에서 주형(30) 및 부츠(2)를 침지시킴으로써 가속화될 수 있다. 주형(30)으로부터 벗겨지면, 부츠(2)는 최종 경화 및 충분한 강도가 얻어지도록 실온에서 추가적인 24시간 동안 경화될 수 있다.

도4의 단계 (j)는 부츠의 바닥층(16) 상에서 로고를 갖고 또는 로고 없이 그리드 또는 트레드 형태를 형성하도록 수행될 수 있는 선택적인 중간 단계를 도시한다. 로고를 갖거나 혹은 로고 없이 역패턴으로 견인, 트레드 또는 그리드 형태를 상부에 형성할 수 있는 암형 주형(40)은 물 탱크(28) 내에서 부츠를 침지시키기 전에 그 형태를 바닥부로 찍어내기 위해 연성의 상태로 남아 있는 동안 바닥부의 바닥에 대해 가압된다.

도5는 주형(30) 상에 형성된 부츠(2)의 측면 단면도를 도시한다. 도5는 예를 들어 하부 바닥부(16)가 상부 바닥부(14)보다 더 두꺼운 상이한 두께의 다양한 부분들을 도시한다. 본체부(12)는 얇고, 부츠를 발에 착용하거나 벗을 수 있도록 신장 가능하고 탄성적인 등급의 탄성중합체로 형성된다. 상부 바닥부는 착용자의 발에 쿠션 지지감을 제공하도록 다소 더 높은 경도의 보다 내구성이 있는 재료로 형성되고, 또한 부가적인 심미감을 제공하기 위해 대조 색상으로 형성될 수도 있다. 차례로, 하부 바닥부(16)는 견인 및 내마모성을 제공하는 코팅으로 형성된다. 또한, 도5는 주형(30) 내에 형성된 대응 홈(44)에 의해 목부(10)의 상부에 형성될 수 있는 림부(42)를 도시한다. 림부는 발에 착용할 때 목부가 신장되지 않도록 억제하는 데 도움을 준다.

도6은 탄성중합체 상부 바닥부(14)와 탄성중합체 하부 바닥부(16)를 갖는 네오프렌 및 나일론의 발목 안창부(46)가 형성된 부츠의 측단면도이다. 전술된 공정 단계에 있어서, 발목 안창부(46)는 상부 및 하부 바닥부들을 형성하도록 탄성중합체 용액에서 특정 깊이로 침지된다.

ii. 장비 및 재료

알려진 바와 같이, 본 발명에 따른 연속적인 단계식 침지 공정에서 사용하기 위한 수형 주형은 주조 알루미늄이 이 목적을 위해 특히 적당하게 되면서 열 전도성 금속 재료로 적당하게 형성된다. 이 주형은, 예를 들어 파리(paris)의 석고 또는 스캔캐스트(scancast) 주형을 사용하는 종래의 주조/단조 기술에 따라 마무리된 물품의 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

물품의 형태를 따라 형성된 중실 금속 맨드렐이 일반적으로 과도한 열용량을 가지기 때문에, 일반적으로 중공의 금속 주형은 중실-코어 주형에 바람직하며, 그 결과 이것들은 효율적으로 및 충분히 짧은 순환 시간으로 수행되도록 침지 및 부분적 경화를 위해 상당히 긴 시간 동안 열을 유지하며; 중실 주형의 낮은 온도를 사용하면 물품의 세팅 시간을 허용 가능한 한계를 넘어 연장시키는 경향이 있으며; 다시 열 전달 및 경화 시간은 과도하게 되는 경향이 있다.

중공의 금속 주형은 일반적으로 세라믹 주형보다 우수한데, 세라믹 주형이 만족스런 결과를 제공하기에는 구멍이 많기 때문이며: 가스가 세라믹 주형 내에 흡수 및 내포되는 경향이 있으며, 다음 주형이 탄성중합체 리듀서 용재 내에 침지된 후 이들 가스는 탄성 중합체 층으로 빠져 나와 코팅에 바람직하지 않은 기공을 형성한다. 더욱이, 세라믹 주형 내의 열은 만족스럽게 전달되지 않으며, 그 결과 부분적으로 경화된 덮개(boot)가 용이하게 얻어지지 않는다.

본 명세서에 기재된 예시적인 각각의 공정에서 사용하기에 적당한 액체 탄성 중합체 플라스틱 재료는 큐씨엠 캄파니[QCM company, 미국 98032 워싱턴주 켄트센트럴 930 에스에 소재]로부터 구입 가능한 라텍스계 용제이며, 적당한 예로서는 큐씨엠의 일괄 번호 P7002, P6721, P6957, P8109, P6940, P5963, P6027, P5608, P5957, P5029를 들 수 있다. 그러나, 공정은 이들 특정 형식에 제한되지 않는다. 혼합물은 바람직하지 않은 혼입된 기포가 용제로부터 빠져 나오는 것을 허용하기 위해서 사용하기 전에 24시간 동안 대기하여야 한다.

이하의 예에서 사용된 적외선 오븐은 6 입방 피트 내지 1800 입방 피트인 것이 바람직하며, 87.8 ℃와 371.1 ℃(190°와 700 ℉) 사이의 공기 온도를 통상 유지한다.

ⅲ 공정례 - 침지 성형

소망하는 다양한 특징을 구비하는 소정의 제품을 제작하기 위해서 다수의 다른 공정 및 단계가 본 발명의 원리에 따라 사용될 수 있다. 예들은 전술한 침지 성형 공정에 사용될 수 있는 어떠한 재료 및 변수를 나타내기 위해서 예시적인 것이지 제한적인 것은 아니다. 예를 들어, 탄성중합체 침지 시간 및 시간 곡선은 사용되는 탄성중합체 리듀서와, 사용되는 주형의 열용량의 형태 및 형성되는 성형 제품의 형태 및 두께 및 다른 공정 변수에 따라 변한다.

공정례 1

전술한 예시적인 수용성 부츠를 형성하기 위해서, 사람의 발모양이고 약 1 ㎝ 두께의 벽으로 만들어진 중공 알루미늄 주형이 다음의 조건하에서 잘 작용한다는 것이 발견되었다.

주형은 1분에서 20분까지 87.7 ℃(190 ℉)와 371.1 ℃(700 ℉) 사이에서 적외선 오븐에서 가열된다. 주형은 사용자의 발 위로 밀릴 수 있는 충분한 탄성을 구비하고 거친 탄성 방수 제품 QCM 6957호 등의 탄성중합체 용액으로 침지된다. 예비 실험에서, 리듀서 없이 순수한 탄성중합체를 사용할 때, 최종 제품은 스트레치가 거의 없거나 아예 없기 때문에 비실용적이다. 사양에 따른 탄성중합체 용액은 약 15.6 ℃(60 ℉)에서 약 48.9 ℃(120 ℉)의 범위에서 욕 탱크에 유지될 수 있다.

처음에는, 가열된 주형이 일반적으로 용액이 교질화되고 주형의 가열된 외부 표면에 대해 층으로 축적되는 시간인 1 초와 180 초 사이의 시간동안 탄성중합체 용액(P6957)으로 침지되고, 축적률이 침지 시간에 비례하기 때문에 침지 시간 및 주형 온도는 제품의 특정 층 또는 구역에 대해 예정된 두께로 선택된다. 주형 및 탄성중합체 코팅은 용액으로부터 떠오르고, 전화되며, 주형에 함유된 열로 인해 부분적으로 경화된다. 주형은 그 다음에 오븐으로 이동하여 소망하는 정도로 부분 경화가 이루어질 때까지 경화가 계속된다.

그 후, 더 두꺼운 부분이나 다른 재료 특성(예를 들어, 다른 경도 또는 색상)이 필요하다면, 제1 코팅된 주형은 제2 용액으로 부분적 또는 완전히 침지되고, 제2 용액에서 제2 탄성중합체가 제1 층에 접착되기에 충분한 시간, 소망하는 두께에 따라 다르지만 일반적으로 1 초 및 240 초 사이의 시간 동안 머물러있다. 제2 탄성중합체 용액이 코팅된 주형은 제2 용액으로부터 제거되고, 전화되고, 적어도 부분적으로는 탄성중합체의 외부층을 경화시키기에 충분한 시간동안 87.8 ℃(190 ℉)와 371.1 ℃(700 ℉) 사이의 대기 온도에서 오븐에 유지된다. 또 다른 특성이 제품에서 요구된다면, 이중층 제품은 다시 한번 제2 탄성중합체 용액이 침지될 수 있다.

현재 적어도 일부에 두 겹의 상이한 탄성중합체가 고착된 주물은 제3 탄성중합체를 코팅하는 데 충분한 시간동안 제3 탄성중합체 용액에 남아 있으므로 대체로 1초 내지 5분 사이에 제1 및 제2 탄성중합체 또는 그 일부에 고착된다.

각 상태에서 침지되는 주물의 일부인 주물이 침지되는 깊이는 제품의 설계에 따라 좌우된다. 예컨대, 최종 탄성중합체 용액은 개방 셀 재료가 될 수 있고 상대적으로 두꺼운 코팅을 제공하기에 충분히 오래 침지될 수도 있다. 앞서 기술한 바와 같이, 두께는 침지되는 시간의 길이와 주물의 열에 의해 결정된다. 만일 필요하다면 일부 경화 공정 중에 제품이 취해질 수 있지만 여전히 탄성중합체는 연성이고 주물에 맞닿아 있으므로 적당한 형태로 탄성중합체를 압압한다. 예컨대, 이러한 실시예에서 부츠의 저부를 형성하는 마지막층은 질감 표면 패턴을 구비한 채 압압됨으로써 미관을 개선시킨다.

경화 공정 후 주물과 그 위에서 성형된 탄성중합체 제품은 오븐으로부터 제거되어 주물 성형 제품을 냉각시키기 위해 바람직하게는 약 10 ℃(50 ℉) 내지 약 32.2 ℃(90 ℉) 사이에서 유지되는 물이 내장된 냉각 탱크에 침지된다. 주물 및 탄성중합체는 이러한 식으로 신속하고 효과적으로 냉각된다. 그 후 주물 및 탄성중합체 제품은 냉각 탱크로부터 제거되어 주물로부터 박리 해제된다.

또는, 예컨대 탄성중합체 외층이 완전히 경화되기 전에 주물에 씌워진 탄성중합체에 대고 (이하에서 기술되는 바와 같이 구성될 수 있는) 별도의 납작한 성형 탄성중합체 제품을 배치함으로써 주제품과 별도로 또다른 접합부를 성형하여 접착할 수 있다. 또한, 최종 경화 오븐에 이들을 배치시켜 접착시킨다. 또는, 탄성중합체가 여전히 뜨거운 상태로 최종 경화 오븐으로부터 제거된 후 물로 급냉되기 전에 주물에 씌워진 탄성중합체 상에 별도의 납작한 성형 제품을 배치함으로써 주제품과 별도로 접합부를 형성시켜 접착할 수 있다.

공정예 2

전술한 제1 공정 예에 기재된 중공 주형은 주형 위로 뒤집어진(pull over) 네오프렌 코팅 나일론 직물로 형성된 삭(sock)에 끼워진다. 이어서, 이러한 주형 및 직물은 대략 30초 내지 18분 동안 대략 121.1 ℃(250 ℉) 내지 232.2 ℃(450 ℉) 사이로 가열된다.

이어서, 이러한 주형과 네오프렌 및 나일론 직물은 탄성중합체가 직물에 부착될 수 있기에 충분한 시간 동안 소정의 높이로 탄성중합체 욕 내로 침지된다. 전형적으로는 1 내지 180초 동안 3번 침지하는데, 코팅의 전체적인 소정의 두께를 얻을 수 있도록 그 첫 번째는 초벌의 얇은 코팅을 제공하는 것이고, 그 두 번째는 중간 층을 제공하는 것이고, 그 세 번째는 외부 층을 제공하는 것이다.(이들 모두는 동일한 탄성중합체로 형성됨.) 최종 침지 후에, 주형 및 탄성중합체 코팅 직물은 다양한 층의 결합을 보장하기 위해 뒤집어진 상태로 대략 1 내지 5분 동안 대략 87.8℃(190℉) 내지 371.1℃(700℉) 사이의 대기 온도로 오븐 내에 위치된다. 이와 같이 뒤집음으로써 돌출 런 및 드립이 제품의 하부에 형성되는 것을 방지한다.

탄성중합체의 제1 층이 적어도 부분적으로 경화되어 제품의 상부 층을 형성한 후, 주형, 직물 및 상부 층은 제2 형성체가 제1 층 또는 부분에 부착되기에 충분한 시간 동안, 즉 대략 1초 내지 6분 동안 제2 탄성중합체 용액 내로 침지된다. 주형이 침지되는 깊이는 제품 설계에 의해 지배된다.

제2 탄성중합체 형성체 내로의 침지 후에, 주형, 직물 및 성층화된 탄성중합체는 뒤집어진 상태로 전형적으로는 대략 1초 내지 5분 동안 대략 87.8℃(190℉) 내지 371.1℃(700℉) 사이의 공기 온도로 오븐 내에 위치된다. 주형이 침지되는 깊이는 역시 제품 설계에 지배된다. 최종 탄성중합체 용액은 소정의 두께를 얻기 위하여 경화 기간 중에 간헐적으로 3번까지(몇몇 실시예에서는 그 이상으로) 침지될 수도 있다. 이어서, 주형, 직물 및 탄성중합체 층은 탄성중합체의 모든 층을 완전 경화시키기에 충분한 시간 동안, 전형적으로는 10초 내지 8분 동안 오븐 내에 위치한다.

필요하다면, 제품은 탄성중합체가 여전히 연질인 상태로 경화 공정의 일정 부분 중에 얻어질 수 있으며, 탄성중합체가 적절한 패턴으로 각인(imprint)될 수도 있도록 주형에 대항하게 위치될 수 있다.

이러한 공정을 이용함으로써, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 등급화된 두께에 따라 경화된 탄성중합체로 형성된 네오프렌 및 나일론 직물의 내부 층 및 하나 또는 그 이상의 외부 코팅을 갖는 제품을 형성할 수 있다. 선택적으로는, 완전한 침지에 의해, 네오프렌 및 나일론 직물은 탄성중합체로 전체적으로 코팅될 수 있다.

b. 편평 성형

매우 다른 특성의 영역을 갖는 편평한 제품은 하나 이상의 별개의 공동을 형성하도록 1 mm 내지 50 mm의 통상의 깊이로 통상 압연 또는 주조/단조되는 철 또는 비철 주형을 제조함으로써 달성될 수 있다. 상술된 이유 때문에, 주형은 가장 양호하게는 테프론(상표명)으로 피막된 매트마무리(matt-finish) 알루미늄으로 형성된다.

주형은 예를 들어 운동화 밑창 또는 로고와 같이 임의의 대체로 편평 물품의 형상일 수 있다. 제품이 공통의 기부 또는 "지지" 층에 접착되는 하나 이상의 형상(예를 들어 도시된 예에서의 돌출 문자)을 갖는 경우, 주형은 여러 가지 형상에 대한 다른 액체 탄성중합체가 서로 흐르지 않도록 공동을 분리하는 하나 이상의 벽 또는 댐을 갖는다. 물품의 디자인에 따라, 이들 댐은 주형의 립까지 연장될 수도 있으며 연장되지 않을 수도 있다.

도6은 통상 약 15.5℃(60℉)(대략 상온)와 약 148.9℃(300℉) 사이의 온도 범위로 오븐(52)에서 가열된 [도7의 단계(m)] 테프론(상표) 피막 금속 암형 주형(50)을 사용하여 편평한 성형 물품(40, 66)(도4)을 제조하기 위한 프로세스를 개략적으로 도시한다. 상술된 프로세스에 따르면, 주형은 약 87.8 ℃(190℉)에서 약 371.1℃(700℉)의 대략적인 범위의 공기 온도로 양호하게는 적외선 오븐에서 가열된다. 후술되는 예시적인 프로세스에서, 적외선 오븐은 튜브로서 성형되며 양호하게는 약 15 cm(6 in) 내지 약 61cm(24 in) 높이이며, 약 0.3 m(1 ft) 내지 약 2.40 m(8 ft) 폭이며, 약 1.8 m(6 ft) 내지 3.0 m(100 ft) 길이이다.

가열된 주형은 오븐으로부터, 댐(70)의 레벨까지 주형 공동(54, 56, 58, 60) 내로 다른 특성(예를 들어, 다른 밀도, 경도 및/또는 색상)을 갖는 탄성중합체(80, 81, 82, 83)를 분배하는 액체 탄성중합체 분배기(74) 아래로 이동된다. 상술된 바와 같이, 경화된 탄성중합체 재질의 경도는 통상 약 40 내지 약 120의 범위이며, 적절한 형태의 탄성중합체 조성은 상술되어 있다. 그 후, 주형은 탄성중합체가 부분적으로 경화되는 오븐(52)으로 이동된다[도7 단계(p)].

부분적인 경화후, 주형은 탄성중합체 용액(62)이 분리 주형 공동부에 부분적으로 경화된 탄성중합체(80, 81, 82, 83)의 상단부 위로 흐르도록 전체 노즐로부터 분배되는 또다른 액체 탄성중합체 분배기(78)[도7의 단계 (t)] 하에 반송된다. 이 액체 탄성중합체(62)는 다른 탄성중합체부(80, 81, 82, 83)와 접착 및 결합하는 연속층을 형성하고 상부 가장자리로의 범위 내에 주형을 채울 수 있거나 채우지 않을 수 있다. 댐 위로 주형을 채우는데 사용된 탄성중합체는 공동부내에 처음부터 놓여져 있는 각각의 다른 탄성중합체 공식 계열로 화학 결합을 형성하고, 개방 또는 폐쇄 셀 탄성중합체 모두와 결합하도록 공동부를 가진다.

주형 및 탄성중합체는 오븐(52)으로 다시 한번 이동되고[도7에서의 단계 (s)], 여기에서 탄성중합체는 적어도 부분적으로 경화된다[2개의 층만이 완성된 물품에 요구된다면, 단계 (f)는 완전 경화가 될 것이다]. 물품의 제3 층은 분배기(76)로부터 개방 셀 공식 계열일 수 있거나 그렇지 않을 수 있는(개방 셀 공식 계열은 종종 신발류에 발견되는 완충물을 제공한다) 또다른 탄성중합체 용액(64)을 분배함으로써 형성된다.(도7의 단계 (r)) 분배기(76)는 요구되는 만큼의 다수의 노즐 밖으로 공식 계열(64)을 분배한다. 주형을 채운 탄성중합체는 다음에 오븐(52)로 이동되고[도7의 단계 (q)], 여기에서 탄성중합체의 전체 층들이 완전히 경화되고 결합된다.

공정에 있어서의 최종 단계로서, 주형 및 경화 탄성중합체는 완성된 물품(66)이 주형으로부터 제거되기 전에[도7의 단계 (v)] 공기 냉각실(68)을 통해 이동된다[도7의 단계 (u)].

물품의 각각의 크기 및 폭(예를 들면, 신발 밑창의 각 크기 및 폭)을 위해 분리 주형을 요구하는 사출 성형 공정에서의 종래 기술의 단점은 고도의 탄성을 보이는 탄성중합체 용액의 상부 또는 "백킹(backing)" 층 또는 층들을 형성함으로써 본 발명에서 극복될 수 있다. 단일의 또는 다른 물품의 바닥상의 개개의 형상/영역들이 생산품에 만족스러운 성능 및 착용 특성을 제공하도록 높은 경도 및 낮은 탄성으로 형성될 수 있는 한편, 탄성 백킹 층(들)은 필요시 "신장"할 것이므로 탄성은 하나 이상의 크기 및 폭에 맞도록 하나의 주형 크기를 허용할 것이다.

더욱이, 종래의 기술 공정에서 겪는 박층 균열의 문제는 부분적으로 경화된 액체 탄성중합체가 화학적으로 하나의 비분리 단체로 결합하도록 허용한다. 본 공정은 또한 자동화 공정에서 고용적의 시간당 출력으로 운용될 수 있기 때문에 비용이 효율적이다.

상술한 설명의 견지에서 본 기술에서의 당업자에게는 명백한 바와 같이, 본 발명의 정신 또는 범위로부터 일탈됨이 없이 다수의 변경 및 수정이 본 발명의 실시에서 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위에 한정된 내용에 따라 해석될 수 있다.

Claims (20)

1. 단일편 탄성 중합성 물품을 성형하는 방법에 있어서,

   소정의 상승 온도로 주형 부재를 가열하는 단계와,

   상기 가열된 주형 부재에 제1 액체 탄성중합체를 도포하여 상기 액체 탄성중합체를 상기 주형 부재 상에서 굳혀 제1 탄성중합체 층을 형성하는 단계와,

   상기 주형 부재 상에서 상기 제1 탄성중합체 층을 부분적으로 경화시켜서 상기 층의 외면 상에 얇은 표피층이 형성되도록 하는 단계와,

   상기 제1 탄성중합체 층의 적어도 일부 상의 상기 주형 부재에 제2 액체 탄성중합체를 도포하여 상기 표피 피복이 제1 및 제2 액체 탄성중합체의 혼합을 방지하면서 상기 제2 액체 탄성중합체를 굳혀 상기 제1 탄성중합체 층 상의 제2 탄성중합체 층을 형성하는 단계와,

   상기 제1 탄성중합체 층 상의 상기 제2 탄성중합체 층을 적어도 부분적으로 경화시켜 상기 제1 및 제2 층의 박리를 방지하는 영구 화학 접합을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 제1 재료 특성을 갖는 제1 탄성중합체 층을 형성하도록 상기 제1 액체 탄성중합체를 선택하는 단계와,

   상기 제1 탄성중합체 층의 상기 재료 특성과 다른 제2 재료 특성을 갖는 제2 탄성중합체 층을 형성하도록 상기 제2 액체 탄성중합체를 선택하는 단계도 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 재료 특성은 제1 경도이고 상기 제2 재료 특성은 상기 제1 경도와 다른 제2 경도인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 제1 재료 특성은 제1의 구별가능한 색상이고 상기 제2 재료 특성은 상기 제1 색상과는 다른 제2의 구별가능한 색상인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제2항에 있어서, 상기 주형 부재에 상기 제1 액체 탄성중합체를 가하는 단계는, 상기 제1 액체 탄성중합체에 수형의 주형 부재를 적어도 부분적으로 침지시켜서 상기 제1 탄성중합체 층이 상기 주형 부재의 외면의 적어도 일부 상에 형성되도록 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 제2 액체 탄성중합체를 주형 부재에 가하는 단계는 제2 탄성중합체 층이 제1 탄성중합체 층의 적어도 일부의 외부 표면 상에 형성되도록 제1 탄성중합체 층이 위에 있는 상기 수형의 주형 부재를 제2 액체 탄성중합체 내에 적어도 부분적으로 침지되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 제1 소정의 두께를 갖는 제1 탄성중합체 층이 상기 주형 부재 상에 형성되기 충분한 소정의 시간 동안 상기 주형 부재에 제1 액체 탄성중합체를 가하는 단계와, 제2 소정의 두께를 갖는 제2 탄성중합체 층이 상기 주형 부재 상의 제1 탄성중합체 층 상에 형성되기 충분한 소정의 시간 동안 상기 주형 부재에 제2 액체 탄성중합체를 가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제5항에 있어서, 중공의 수형인 주형 부재를 열전도성 금속 재료로 성형하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제8항에 있어서, 중공의 수형인 주형 부재를 성형하는 단계는 적외선 열의 향상된 흡수를 위하여 금속 주형 부재에 광택을 지우는 마무리 작업을 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 중공의 수형인 주형 부재를 성형하는 단계는 중공의 수형인 주형 부재를 약 6.35 ㎜의 평균 두께를 갖는 알루미늄 금속으로 성형하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 수형인 주형 부재를 성형하는 단계는 향상된 열전달 특성을 위하여 테프론(상표명)의 외부 표면 코팅을 중공의 금속 주형 부재에 구비하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 주형 부재를 소정의 고온으로 가열하는 단계는 상기 중공 수형 주형 부재를 적외선 오븐 내에서 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제2항에 있어서, 상기 제1 액체 탄성중합체를 상기 주형에 인가하는 단계는 암형 주형 부재 내에서 적어도 하나의 공동을 적어도 부분적으로 충전함으로써 상기 제1 탄성중합체 층이 상기 공동의 적어도 일부에 형성되도록 상기 제1 액체 탄성중합체를 암형 주형 부재 내에서 피복시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 제2 액체 탄성중합체를 상기 주형 부재에 인가하는 단계는 상기 제2 탄성중합체 층이 상기 제1 탄성중합체 층의 적어도 일부의 상부 표면 상에 형성되도록 상기 암형 주형 부재 내의 상기 제2 액체 탄성중합체를 상기 공동 내의 상기 제1 액체 탄성중합체의 적어도 일부 위에 피복시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 주 리셉터클 영역과, 상기 주 리셉터클 영역의 하부 부분을 상이한 재료 특성을 갖는 각각의 탄성중합체 층을 형성하도록 선택된 복수개의 액체 탄성중합체를 수용하기 위한 복수개의 별도의 공동으로 분할하는 적어도 하나의 댐 부분을 구비한 암형 주형 부재를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 액체 탄성중합체를 상기 암형 주형 부재 내에서 피복시키는 단계는 상기 제2 액체 탄성중합체가 상기 복수개의 별도의 공동 위로 흐름으로써 상기 제2 탄성중합체 층이 상기 공동 내에서 상기 탄성중합체 층들을 접합시키는 배면 층을 형성하도록 상기 제2 액체 탄성중합체 층을 상기 주 리셉터클 영역 내에서 피복시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제2항에 있어서, 폴리비닐 염화물 플라스티졸로 구성된 그룹으로부터 상기 제1 및 제2 액체 탄성중합체를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 제1 및 제2 액상 탄성중합체를 선택하는 단계는,

    제1 및 제2 액상 탄성중합체를 라텍스계 플라스티졸로 구성된 군으로부터 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제18항에 있어서, 성형 부재를 소정 온도로 가열하는 단계는,

    성형 부재를 약 15.6 ℃ 내지 약 232.2 ℃(약 60 ℉ 내지 약 450 ℉)의 소정 온도로 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제19항에 있어서, 성형 부재를 소정 온도로 가열하는 단계는,

    성형 부재를 약 148.9 ℃(약 300 ℉)의 온도로 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.