KR19990084552A - 이질재료영역을 갖는 발포제품의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이질재료영역을 갖는 발포제품의 제조방법에 관한 것이다. 본 제조방법은, 발포제를 함유한 주수지재료를 마련하고, 상기 주수지재료와 가교반응이 가능한 부수지재료를 발포온도 이하에서 성형하여 만들어진 고형체의 삽입편을 사출금형의 사출캐비티 내에 마련된 삽입편수용부에 삽입하고, 상기 사출캐비티 내에 상기 주수지재료를 충진시켜 사출품을 얻는 다음에, 상기 사출품을 수용할 수 있는 발포캐비티와 상기 발포캐비티의 내부를 가열하기 위한 히터를 가진 발포금형의 발포캐비티 내에 수용하고 소정의 발포온도로 소정의 숙성시간동안 유지한 다음 상기 발포금형을 개방하여 발포제품을 얻는 것이다. 본 발명에 의하여, 물성이나 형태 혹은 색상이 상이한 이질재료영역을 가지고 폭넓은 디자인의 적용이 가능한 발포제품을 저렴하고 용이하게 얻을 수 있다.

Description

이질재료영역을 갖는 발포제품의 제조방법

본 발명은 적어도 하나의 이질재료영역을 갖는 발포제품의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 적어도 하나의 이질재료영역을 갖는 사출품을 제조한 후 이 사출품을 발포금형에서 발포시켜 발포제품을 얻는 방법에 관한 것이다.

사출발포기법은, 금형내에 형성되어 있는 소정형상의 캐비티내에 EVA 등의 수지재료와 발포제의 혼합물을 충전한 다음, 170도 내지 190도의 온도에서 6 내지 10분동안 숙성시킨 후 금형을 개방하면, 발포제 가스의 팽창에 의해 캐비티보다 약 30%이상 팽창된 제품 즉 사출발포제품이 얻어지게 되는 공법을 말한다. 이러한 사출발포기법은, 최근에 개발된 발포기술로서, 아직 범용화의 단계에 이르지는 못하였지만, 다양한 형상과 물성의 발포제품을 신속하고 용이하게 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있으므로, 장래 그 적용범위가 폭넓게 확장될 것으로 예상된다.

이러한 사출발포제품은, 신발 특히 스포츠화의 미드솔(mid-sole)이나 아웃솔(out-sole)등과 같은 신발부품에 적극적으로 채용되고 있으며, 근래에는 미드솔과 아웃솔을 단일의 사출발포제품로서 일체화한 제품이 개발되고 있다.

종래의 스포츠화에서는, 미국특허 US 4,245,406호에서 볼 수 있는 바와 같이, 폴리우레탄 등의 발포물로 만들어진 미드솔의 하부면에 고무로 된 아웃솔을 부착하여 신발의 밑창을 제조하였다. 그러나 전술한 사출발포법에 의하면, 이러한 미드솔과 아웃솔을 일체로 제조할 수 있으므로 제품의 중량을 감소시킬 수 있고 제조비용을 현저히 절감할 수 있는 동시에 생산성도 현저히 높일 수 있다는 장점이 있다.

그런데, 상기 종래의 사출발포제품은, 단일의 캐비티내에 유동성있는 재료를 주입하고 소정의 숙성시간동안의 가교과정을 거쳐 제조되었기 때문에, 불가피하게 단일의 재료에 의해 성형되었다. 그래서, 종래의 제품은 전체적으로 그 색상이나 밀도 등의 물성이 전체적으로 균일하게 될 수 밖에 없다는 한계를 가지고 있었다. 이러한 한계에 기인하여 다양한 창작적 색상디자인이 적용될 수 없으므로, 수요자의 다양한 취향에 적절히 대응할 수 없다는 문제가 있었다. 또한, 종래의 사출발포제품은 그 자체가 발포제품이기 때문에 다른 사출품이나 고무 등에 비해 내마모성이 비교적 낮다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은, 전술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 밀도, 내마모성, 경도, 탄성 등의 물성이나 색상이 상이한 이질재료영역을 갖는 발포제품의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 발포제품의 일예인 신발용 아웃솔의 사시도,

도 2는 도 1의 I-I선에 따른 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 사출금형의 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 하부다이의 평면도,

도 5 및 도 6은 사출과정을 순차적으로 나타낸 사출금형의 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 발포금형의 단면도,

도 8 및 도 9는 발포과정을 순차적으로 나타낸 발포금형의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 아웃솔 2 : 주수지재료영역

3 : 제 1부수지재료영역 4 : 제 2부수지재료영역

5 : 임계영역 10 : 사출금형

12 : 사출금형의 하부다이 13 : 사출캐비티

14 : 사출금형의 상부다이 15 : 제 1부수지재료캐비티영역

16 : 제 1격리리브 17 : 제 2부수지재료캐비티영역

18 : 제 2격리리브 20 : 주수지재료주입구

21 : 주수지재료런너 22 : 사출성형물

30 : 발포금형 32 : 발포금형의 하부다이

33 : 발포캐비티 34 : 발포금형의 상부다이

상기 목적은 본 발명에 의하여 달성된다. 본 발명의 이질재료영역을 갖는 발포제품의 제조방법은, 발포제를 함유한 주수지재료를 마련하는 단계, 상기 주수지재료와 가교반응이 가능한 부수지재료를 발포온도 이하에서 성형하여 만들어진 고형체의 삽입편을 마련하는 단계, 상기 주수지재료를 수용하는 사출캐비티와 상기 사출캐비티 내에 형성되는 삽입편수용부를 갖는 사출금형을 마련하는 단계, 상기 삽입편수용부에 상기 삽입편을 삽입하고 상기 사출캐비티 내에 상기 주수지재료를 충진시켜 사출품을 얻는 단계, 상기 사출품을 수용할 수 있는 발포캐비티와 상기 발포캐비티의 내부를 가열하기 위한 히터를 가진 발포금형을 마련하는 단계 및 상기 사출품을 상기 발포캐비티 내에 수용하여 소정의 발포온도로 소정의 숙성시간동안 유지한 다음 상기 발포금형을 개방하여 발포제품을 얻는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 주수지재료 및 부수지재료로는 서로 상이한 재료가 사용되어 최종적인 발포제품에서 이질재료영역을 형성한다. 상기 주수지재료와 부수지재료는 상호 가교반응이 가능한 물질을 포함하며, 상호 가교반응성을 높이기 위해 동일한 수지 예를 들어 EVA를 주성분으로 포함하는 것이 바람직하며, 다만 서로 상이한 발색제를 첨가하거나 발포제 등의 첨가제의 종류 및 양을 다르게 첨가하여 그 발포밀도, 내마모성, 경도 등의 물성과 색상중 적어도 어느 하나를 상이하게 함으로써 이질재료로 구성할 수 있다.

본 발명에서 부수지재료는 발포제를 포함할 수 있으며, 미리 성형하여 만들어진 고형체의 삽입편으로 사출금형의 사출캐비티 내의 삽입편수용부에 삽입된다.상기 부수지재료가 발포제를 함유하는 경우에는 부수지재료의 사전 성형시 발포온도 이하에서 성형을 하여야 한다.

또한, 본 발명은 사출성형과 발포성형을 분리하여 생산성을 향상시킨 것으로서, 상기 발포금형은 소정의 발포온도에서 발포캐비티 내에 수용되는 사출품을 숙성시키기 위한 히터를 가진다.

이하에서 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 이질영역을 갖는 발포제품의 일예인 신발용 아웃솔의 사시도이고, 도 2는 도 1의 I-I선에 따른 단면도이다. 이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 아웃솔(1)은, 전체적으로 신발 특히 스포츠화의 밑창형태를 가지며, 종래 스포츠화에 있어서 상호 분리되어 있었던 발포제품인 미드솔과 고무제인 아웃솔이 일체화되어 있는 형상을 가진다.

아웃솔(1)은, 거의 대부분의 영역을 점하는 주수지재료영역(2)과, 바닥면의 일부영역에 형성되어 있는 제 1부수지재료영역(3) 및 제 2부수지재료영역(4)을 가진다. 주수지재료영역(2)과 부수지재료영역(3, 4)의 수지로서는 각 영역의 수지가 상호 접촉하여 소정의 조건에서 반응할 때 상호 가교반응이 가능한 것으로 선택되며, 이들은 서로 동일한 것이 바람직하다. 주수지재료영역(2)와 부수지재료영역(3, 4)의 발포용 수지로서는, 폴리우레탄, 폴리스틸렌, EVA(Ethyl Vinyl Acetate), PVC, TPR(Thermoplastic Rubber) 등을 사용할 수 있으며, 가장 바람직한 것은 EVA이다.

부재료영역(3, 4)은 사출금형 내에 미리 성형된 고형체의 삽입편이 삽입되어 형성된 것이고, 주재료영역(2)은 사출금형 내에 유동성있는 액상상태로 충전, 성형되어 형성된 것이다. 상기 주재료영역(2)과 부재료영역(3, 4)은 상호 인접한 접경부인 임계영역(5)에서 후술하는 사출과정에서 서로 접합되고, 발포과정에서 숙성될 때 상호 가교반응하여 공고하게 결합된다.

주수지재료영역(2)과 부수지재료영역(3, 4)은, 해당 수지에 배합되는 발포제나 첨가제의 함량이나 종류를 달리 함으로써 완성제품에서의 발포밀도, 경도, 탄성도 혹은 색상이 상호 상이하도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 내마모성이 요구되는 부분에 발포밀도나 경도가 높은 물성을 가진 부수지재료영역(3, 4)을 형성할 수 있으며, 경우에 따라서는 다양한 색상디자인의 적용 예를 들면 컬러심볼마크등의 형성이 가능하도록 상이한 색상을 갖는 부수지재료영역들을 형성하여 투톤컬러 혹은 다중톤컬러의 제품을 얻을 수 있다.

본 발명에서는 상기 이질영역을 갖는 발포제품인 신발용 아웃솔을 먼저 사출성형하여 이질영역을 갖는 사출성형물을 얻은 후 이를 발포성형함으로써 제조한다. 이하에서는 본 발명에 따른 사출성형과정 및 발포성형과정을 설명한다. 먼저 사출성형을 위한 사출금형의 구조 및 사출성형과정은 다음과 같다.

도 3은 상기 부수지재료영역을 갖는 아웃솔의 성형을 위한 사출금형의 단면도이다. 본 도면에서는 설명 및 도시의 편리를 위해 사출금형(10)내의 사출캐비티(13)가 도 1의 제품과는 다소 상이하게 간략화되어 있다.

사출금형(10)은, 상면에 사출캐비티(13)가 형성되어 있는 하부다이(12), 및 캐비티(13)의 상부를 밀폐하는 상부다이(14)을 가진다. 이들 다이(12, 14)들은 도시않은 구동수단에 의해 상하방향으로 상대이동하여 상호 접촉 및 분리되며, 이에 의해 캐비티(13)를 폐쇄 및 개방한다.

도 4는 하부다이(12)의 평면도로서, 도 3과 함께 참조하면, 하부다이(12)의 캐비티(13)내에는 아웃솔(1)의 부수지재료영역(3, 4)을 형성하기 위한 제 1부수지재료 캐비티영역(15)과 제 2부수지재료 캐비티영역(17)이 마련되어 있다. 이들 부수지재료 캐비티영역(15, 17)은 캐비티(13)의 저면으로부터 소정 높이만큼 돌출되도록 형성된 격리리브(16, 18)에 의해 나머지 주수지재료 캐비티영역과 구획된다. 하부다이(12)에는 또한, 주수지재료 주입구(20)로부터 이어지는 주수지재료 런너(21)가 마련되어 있으며, 상부다이(14)에 형성된 연통로를 통해 캐비티(13)내부로 연결된다. 이에 의해 주수지재료 주입구(20)로부터 공급되는 주수지재료는 주수지재료 런너(21)를 통해 캐비티(13)에 공급되게 된다.

제 5도 및 제 6도는 이질재료영역을 갖는 아웃솔의 사출성형 공정을 순차적으로 나타낸 것이다.

먼저, 도 3과 같은 상태의 사출금형(10)에서, 도시않은 구동수단에 의해 상부다이(14)를 상승시켜 캐비티(13)를 개방하고, 개방된 캐비티(13)내의 부수지재료 캐비티영역(15, 17)에 미리 성형되어 있는 부수지재료의 삽입편(3a, 4a)을 각각 삽입한다. 그런 다음, 상부다이(14)와 하부다이(12)를 상대이동시켜 도 5와 같이 캐비티(13)를 폐쇄한다. 캐비티(13)가 폐쇄되면, 주수지재료 주입구(20)를 통해 주수지재료를 액상 형태로 주입하며, 이에 의해 도 6에 도시된 바와 같이, 주수지재료(2a)가 캐비티(13)내에 충전된다.

여기서 주수지재료(2a)는 폴리우레탄, 폴리스틸렌, EVA, PVC, TPR 등의 수지를 주성분으로 하며 발포제를 함유하고, 유동가능한 액상의 상태로 캐비티(13)내에 사출주입된다. 부수지재료의 삽입편(3a, 4a)은 주수지재료와 가교반응이 가능한 수지 바람직하게는 주수지재료의 수지와 동일한 수지를 주성분으로 가지며, 사출, 압출등의 성형 방법에 의해 미리 성형된 고형체로서 부수지재료 캐비티영역(15, 17)내에 삽입된다. 주수지재료(2a)와 부수지재료의 삽입편(3a, 4a)의 주성분을 이루는 수지로서는 실무에서 EVA가 가장 바람직한 것으로 확인된 바 있다. 여기서, 부수지재료의 삽입편(3a, 4a)도 발포제를 함유할 수 있다. 부수지재료의 삽입편(3a, 4a)이 발포제를 함유할 경우, 부수지재료의 삽입편(3a, 4a)은 발포제의 활성온도 이하에서 성형되어 미발포상태로 캐비티(13)내에 삽입되며, 주수지재료(2a)와 함께 사출성형된다. 주수지재료(2a)와 부수지재료의 삽입편(3a, 4a)은 발포제의 양이나 첨가제의 종류를 달리 하며, 이에 따라 사출성형 및 발포성형의 완료후 상이한 밀도, 경도 혹은 색상을 나타낼 수 있다.

도 6에서와 같이 주수지재료가 충전된 상태에서, 사출금형(10)은 소정의 발포온도 이하에서 소정의 시간동안 유지한다. 그런 후 도시않은 구동수단에 의해 상부다이(14)을 상향이동시켜서 사출성형물(22)을 얻는다.

다음으로 본 발명은 상기와 같이 얻은 사출성형물을 발포성형함으로써 원하는 발포성형제품인 신발용 아웃솔을 제조할 수 있다. 발포성형을 위한 발포금형의 구조 및 발포성형 과정은 다음과 같다.

도 7은 상기의 사출성형물을 발포시키기 위한 발포금형의 단면도를 나타낸 것이다. 이 발포금형(30)은 도 3의 사출금형(10)과 마찬가지로 상부다이(34)와 상면에 발포캐비티(33)가 형성되어 있는 하부다이(32)로 구성되며, 상부다이(34)와 하부다이(32)의 결합에 의하여 발포캐비티(33)가 폐쇄된다. 또한, 상기 상부다이(34)와 하부다이(32)에는 발포캐비티(33)의 내부를 가열하기 위한 히터(39, 40)가 각각 설치되어 있다. 발포금형(30)은 도 3의 사출금형(10)과는 달리 수지주입구, 런너 및 연통로를 갖지 않는다. 상기 발포캐비티(33)는 상기의 사출성형물(22)(사출금형의 수지주입구, 런너 및 연통로에 의하여 형성된 부분이 제거된)을 수용할 수 있도록 형성되어 있으며, 상기의 사출성형물(22)을 맞춤수용할 수 있도록 형성되어 있다. 상기 발포캐비티(33)는 상기 사출성형물을 정확하게 맞춤수용하는 형상을 가지는 것이 바람직하나 어느 정도 마진을 가지는 것은 무방하다. 그러나 상기 발포캐비티가 상기 사출성형물의 모양과 전혀 다르게 형성된 경우에는 발포성형 공정의 숙성과정에서 발포캐비티 내에서 발포가 발생하므로 의도한 형상과는 다른 발포제품을 얻게 되므로 바람직하지 않다.

도 8 및 도 9는 상기 사출성형물을 발포시키는 공정을 나타내는 발포금형의 단면도이다.

먼저, 도 7과 같은 상태의 발포금형(30)에서, 도시않은 구동수단에 의해 상부다이(34)를 상승시켜 발포캐비티(33)를 개방하고, 개방된 발포캐비티(33)내에 상기 사출공정에서 얻은 사출성형물(22)을 삽입한다. 그런 다음, 상부다이(34)와 하부다이(32)를 상대이동시켜 도 8과 같이 발포캐비티(33)를 폐쇄한다. 발포캐비티(33)가 폐쇄되면, 발포금형(30)의 히터(39, 40)를 작동시켜서 발포캐비티(33) 내의 사출성형물(22)을 소정의 발포온도, 예를 들어 EVA의 경우 약 170 내지 190도의 온도로 약 6 내지 10분간의 숙성시간동안 유지한다. 이러한 온도조건에서의 숙성시간동안 수지재료들(2a, 3a, 4a)은 자체적으로 활발한 가교반응을 진행하는 한편, 주수지재료(2a)와 부수지재료(3a, 4a)는 상호 접촉한 영역에서 상호 가교반응하여 그 결합이 더욱 공고하게 된다.

충분한 숙성시간이 지나면, 도시않은 구동수단에 의해 상부다이(34)을 상향이동시킨다. 이때, 발포캐비티(33)가 개방되면서 발포가스의 팽창에 의해 발포캐비티(33)내에서 충분한 가교과정을 겪은 재료는 도 9에 도시된 바와 같이 급격히 팽창하면서 발포캐비티(33)로부터 이탈된다. 발포캐비티(33)로부터 이탈된 제품인 아웃솔(1)은 부수지재료(3a, 4a)에 의해 주수지재료영역(2)내에 섬형상으로 형성되는 부수지재료영역(3, 4)을 가지며, 이후의 트리밍등과 같은 후가공절차를 거쳐 완성품으로 출하되게 된다. 부수지재료영역(3, 4)은 부수지재료(3a, 4a)의 조성에 따라 주수지재료영역(2)과 상이한 색상이나 경도를 가진다.

이상 설명한 바와 같이, 사출금형과 발포금형을 순차적으로 사용하여 이질영역을 갖는 아웃솔을 용이하게 제조할 수 있다. 상기에서 본 발명의 일례로 신발용 아웃솔의 제조방법에 대하여 기술하였으나, 이러한 제조방법은 아웃솔 뿐만아니라, 다양한 형상이나 기능을 갖는 사출발포제품에 폭넓게 적용할 수 있음은 물론이다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 물성이나 형태 혹은 색상이 상이한 이질재료영역을 가지고 폭넓은 디자인의 적용이 가능한 사출발포제품을 저렴하고 용이하게 얻을 수 있다.

Claims (4)

1. 발포제를 함유한 주수지재료를 마련하는 단계,

   상기 주수지재료와 가교반응이 가능한 부수지재료를 발포온도 이하에서 성형하여 만들어진 고형체의 삽입편을 마련하는 단계,

   상기 주수지재료를 수용하는 사출캐비티와 상기 사출캐비티 내에 형성되는 삽입편수용부를 갖는 사출금형을 마련하는 단계,

   상기 삽입편수용부에 상기 삽입편을 삽입하고 상기 사출캐비티 내에 상기 주수지재료를 충진시켜 사출품을 얻는 단계,

   상기 사출품을 수용할 수 있는 발포캐비티와 상기 발포캐비티의 내부를 가열하기 위한 히터를 가진 발포금형을 마련하는 단계 및

   상기 사출품을 상기 발포캐비티 내에 수용하여 소정의 발포온도로 소정의 숙성시간동안 유지한 다음 상기 발포금형을 개방하여 발포제품을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이질재료영역을 갖는 발포제품의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 주수지재료와 상기 부수지재료는 동일한 수지를 주성분으로 하며, 색상과 발포밀도중 적어도 어느 하나가 상이한 것을 특징으로 하는 이질재료영역을 갖는 발포제품의 제조방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 공동의 수지는 EVA인 것을 특징으로 하는 이질재료영역을 갖는 발포제품의 제조방법.
4. 제 1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 부수지재료의 삽입편은 발포제를 함유하며, 상기 발포제의 발포온도 이하에서 성형된 것을 특징으로 하는 이질재료영역을 갖는 발포제품의 제조방법.