KR20010084070A - Method for bonding sole by plasma surface treatment - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for adhering a sole by plasma surface treatment is provided, to improve the adhering power between soles and an adhesive by an automatic single process without using an organic solvent. CONSTITUTION: The method comprises the steps of burping the midsole and outsole mechanically and inserting them into a low temperature plasma apparatus; inserting an inert gas into the apparatus under vacuum to wash the midsole and outsole; modifying the both sides of the midsole and the one side of the outsole by plasma treatment; and pasting an aqueous adhesive onto the soles and adhering them together. Preferably the washing process is carried out by inserting 40-200 sccm of Ar at a pressure of 150-600 mTorr, and the midsole is made of ethylene acetic acid vinyl copolymer or polyurethane, and the outsole is made of rubber. The modification of soles is carried out by inserting an inert gas and a reactive gas at a pressure of 150-650 mTorr, in the range of 20-100 kHz and 20-275 V or 13.56 MHz and 60-500 V. Preferably the inert gas is argon gas and the reactive gas is hydrogen, oxygen, nitrogen, ammonia or their mixtures.

Description

플라즈마 표면처리에 의한 신발창의 접착방법{Method for bonding sole by plasma surface treatment}Method for bonding sole by plasma surface treatment {Method for bonding sole by plasma surface treatment}

본 발명은 신발창(sole)의 표면을 플라즈마로 개질시켜 이를 접착시키는 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 저온 플라즈마 장치를 사용하여 플라즈마 분위기에서 불활성 및 반응성 가스들을 주입하여 스퍼터 에칭, 물리적 에칭, 화학적 활성화 및 화학 결합 효과들을 복합시켜 신발창과 접착제간의 접착력을 증진시킬 수 있고, 모든 종류의 신발창 및 접착제에 범용적으로 실시할 수 있는 자동화된 단일 공정으로서 환경 및 인간 친화적 신발창의 접착방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of bonding a surface of a sole to a plasma and bonding the surface of the sole, and more particularly, by injecting inert and reactive gases in a plasma atmosphere using a low temperature plasma apparatus. The present invention relates to a method for bonding environmental and human-friendly soles as a single automated process that can combine the activation and chemical bonding effects to promote adhesion between the sole and the adhesive, and can be universally performed on all kinds of soles and adhesives.

2000년대는 지식고도화 사회로서 첨단기술이 모든 산업분야를 이끌어 갈 것으로 예상된다. 이들 기술개발과 함께 필연적으로 수반되는 인간의 생체기능 및 면역성의 저하, 지구자원의 고갈, 환경오염 문제 등은 반드시 해결하여야할 과제들이다. 그러므로 환경친화성 및 인간친화성 신소재를 이용한 공정들이 기존의 소재 및 공정을 대신하게 될 것이다.In the 2000s, a high-tech society is expected to lead all industries. With the development of these technologies, inevitably the deterioration of human biological function and immunity, depletion of global resources, environmental pollution, etc. must be solved. Therefore, processes using environmentally friendly and human-friendly new materials will replace existing materials and processes.

신발 산업은 대표적인 수공업산업으로서 대부분의 제조공정이 사람의 손에 의해 수행되며, 생체에 유독한 유기용제를 많이 사용하므로 수작업시 인체에 상당히 유해할 뿐만 아니라 환경오염을 야기시키는 문제점을 수반하게 된다. 또한 신발 제조공정이 복잡하며, 아울러 작업동작이 자유롭지 못하여 생산에 인력과 시간이 많이 소요되며, 자동화가 이루어지지 않아 재연성이 나쁘기 때문에 제조공정 단가가 높고 균일한 품질의 제품을 생산하기가 매우 어려운 산업이다.The shoe industry is a representative handicraft industry, most of the manufacturing process is carried out by human hands, and because it uses a lot of organic solvents that are toxic to the living body, it is not only harmful to the human body at the time of manual work, but also causes problems with environmental pollution. In addition, the manufacturing process of shoes is complicated, and the operation process is not free and the labor and time are required for production, and the reproducibility is bad due to the lack of automation, so the manufacturing cost is high and it is very difficult to produce products of uniform quality. to be.

신발과 관련된 선행기술로서 한국 특허등록 제70332호에서는 운동화 등에 바닥창과 중간창의 접착을 위한 접착방법과 상기 접착방법에 이용되는 장치를 제공하여, 신발의 바닥창과 중간창의 접착상태를 우수하게 하고, 측면부에 대한 접착상태가 양호하여 접착상태에 따른 불량율이 전혀 발생하지 않도록 한다. 또한, 한국 공개특허 제95-23346호에서는 진공압에 의한 신발의 갑피의 접착방법을 개시하고 있으며, 한국 공개실용신안 제91-019436호에서는 구두나 운동화와 같은 신발의 밑창과 중창 사이를 접착제로 접착시킴에 있어서, 상기 접착제에 원적외선방출분말을 7:3∼8:2로 혼합하고, 이 접착제로 밑창과 중창 사이를 접착시킨 원적외선방출재를 이용한 신발중창접착구조를 개시하고 있다.As a prior art related to shoes, Korean Patent Registration No. 70232 provides a method for bonding soles and midsoles to sneakers and the like, and the device used in the above bonding method, which provides excellent adhesion between soles and midsoles of shoes, and The adhesion state is good so that no defect rate occurs according to the adhesion state. In addition, Korean Laid-Open Patent Publication No. 95-23346 discloses a method of adhering an upper of a shoe by vacuum pressure. In adhering, a midsole bonding structure using a far-infrared emitting material in which a far infrared ray emitting powder is mixed with the adhesive in a range of 7: 3 to 8: 2 and bonded between the sole and the midsole with the adhesive is disclosed.

그러나, 상기 특허들은 신발의 중창(midsole)과 밑창(outsole)의 접착력을향상시키려는 하나의 노력일뿐 접착공정에 발생되는 유기용제에 의한 근본적인 문제를 해결하지 못하고 있다. 또한, 새로운 소재를 사용하여 신발의 중창이나 밑창의 재질 및 성형공정에 따라 전처리 공정, 접착제 종류, 접착제 도포방법 및 표면처리 방법 등을 개선시킬 수는 있더라도 기존의 공정으로는 유기용제를 다량 사용하는 접착제의 대체가 곤란하기 때문에 신발의 재질이나 성형공정에 구애받지 않는 새로운 방식의 첨단 신발제조공정을 필요로 한다.However, these patents are only one effort to improve the adhesion between the midsole and the outsole of the shoe, and do not solve the fundamental problem caused by the organic solvent generated in the bonding process. In addition, although the new material can be used to improve the pretreatment process, adhesive type, adhesive application method and surface treatment method according to the material and molding process of the shoe sole or sole, the existing process uses a large amount of organic solvent. Since it is difficult to replace the adhesive, a new type of advanced shoe manufacturing process is required regardless of the material or molding process of the shoe.

신발제조는 신발창 제조, 가피(upper) 제조 및 조립으로 이루어지며 신발창 제조공정은 다시 밑창 제조, 중창 제조 및 접착으로 구성되어 있다. 밑창과 중창이 성형된 후 일반적으로 버핑세척, 용제처리 및 접착의 세부공정을 통하여 신발의 완성창이 제조되는데, 이들 세부공정은 도 1에 나타내었다. 도 1에 나타난 세부공정중에서 접착증진을 위한 전처리공정들은 제조된 신발의 품질을 결정하는 중요한 공정이며, 향후 환경 및 인간친화성 신소재로 기존신발의 개념을 초월한 새로운 용도의 신발을 제조할 경우에도 이들 공정들은 신발 제조공정 중에서 핵심적인 공정으로 남게 될 것이다.Shoe manufacturing consists of sole manufacturing, upper manufacturing and assembly, and the sole manufacturing process is composed of sole manufacturing, midsole manufacturing and bonding. After the sole and the midsole is molded, the finished window of the shoe is generally manufactured through a detailed process of buffing washing, solvent treatment, and bonding, and these detailed processes are shown in FIG. 1. Pretreatment process for adhesion promotion in the detailed process shown in Figure 1 is an important process to determine the quality of the manufactured shoes, even when manufacturing shoes for a new use beyond the concept of existing shoes with environmental and human-friendly new materials in the future Processes will remain a key part of the shoe manufacturing process.

도 1에 나타낸 신발접착을 위한 전처리공정에서 알 수 있듯이, 종래의 신발접착공정은 세척 및 전처리 공정중에서 인체에 해로운 유기용제를 사용하며, 제조공정의 대부분이 수작업으로 진행되어 많은 인력과 시간의 소비 및 재연성이 나쁘며, 신발창의 재질 및 성형공정에 따라 후속공정인 접착전처리공정들이 영향을 받으므로 상호호환성이 없어 공정의 효율성이 매우 낮아 신소재를 사용한다해도 기존의 접착 전처리공정으로 대체가 곤란하며, 또한 제조공정이 복잡하며 자동화에 의해 대량생산이 불가능하기 때문에 제조능률이 현저히 낮다는 등의 문제점을 갖고 있다.As can be seen in the pretreatment process for shoe adhesion shown in Figure 1, the conventional shoe adhesion process uses an organic solvent harmful to the human body during the cleaning and pretreatment process, the majority of the manufacturing process is carried out by hand and consume a lot of manpower and time It is difficult to replace the existing adhesive pretreatment process even if new materials are used because the efficiency of the process is very low because there is no mutual compatibility due to poor reproducibility and subsequent process of the adhesive pretreatment process depending on the material and molding process of the sole. In addition, the manufacturing process is complicated, and mass production is impossible due to automation, and thus, manufacturing efficiency is remarkably low.

이러한 문제점을 감안하여 본 발명에서는 기존의 복잡한 신발창의 접착 전처리 공정들을 플라즈마에 의한 표면 개질 공정으로 대체하여 신발창 제조공정과 접착공정사이에 접착 전처리 중간공정들을 단일공정으로 단순화시킬 수 있었고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.In view of the above problems, the present invention could simplify the intermediate process of adhesion pretreatment between the sole manufacturing process and the adhesion process in a single process by replacing the conventional complex pretreatment of the sole with a surface modification process by plasma. Completed on this basis.

따라서, 본 발명의 목적은 저온 플라즈마장치를 이용한 불활성가스인 Ar과 반응성 가스인 O2, N2, H2, NH3및 이들의 혼합가스들을 주입하여 플라즈마에 의한 활성화된 가스이온들에 의해 신발창의 표면을 개질함으로써 신발창간의 접착력을 증진시키는 환경 친화적이며 인간 친화적인 신발창의 접착방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to inject the sole by the activated gas ions by the plasma by injecting Ar and inert gas O 2 , N 2 , H 2 , NH 3 and mixtures thereof using a low temperature plasma apparatus The present invention provides an environmentally friendly and human-friendly method for adhering soles by modifying the surface of the sole.

본 발명의 다른 목적은 첨단 플라즈마 처리에 의한 공정 단순화 및 자동화로 대량생산, 제조능률의 향상, 재연성의 우수 및 원가절감 등을 통하여 낮은 공정단가를 갖는 경제성 있는 신발창의 접착방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an economical shoe sole bonding method having a low process cost through mass production, improved manufacturing efficiency, excellent reproducibility, and cost reduction by advanced process simplification and automation.

본 발명의 또 다른 목적은 플라즈마 표면 개질 공정의 특성인 스퍼터 에칭효과에 의한 접착력 증진 효과, 물리적 에칭에 의한 접착력 증진효과, 화학적활성화 및 화학결합에 의한 접착력 증진효과들을 복합시켜 신발창과 접착제의 재질 및 성형공정에 구애받지 않는 균일화 및 범용화 공정으로서 저온플라즈마 장치에 의해 모든 종류의 신발창 표면을 개질시킬 수 있는 신발창 접착방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to combine the material of the sole and the adhesive by combining the adhesion enhancement effect by the sputter etching effect, the adhesion enhancement effect by physical etching, the adhesion activation effect by chemical activation and chemical bonding. As a homogenization and generalization process irrespective of the molding process, it is to provide a shoe sole bonding method that can modify all kinds of sole surface by low temperature plasma device.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 접착방법은 신발의 중창 및 밑창을 기계적으로 버핑시킨 다음, 저온 플라즈마 장치에 주입시키는 단계; 상기 장치를 진공으로 유지하면서 불화성가스를 주입하여 상기 신발의 중창 및 밑창을 세척하는 단계; 상기 중창의 양면과 밑창의 일면을 플라즈마로 처리에 의하여 신발창의 표면을 개질시키는 단계; 및 상기 신발창의 표면에 수용성 접착제를 도포한 다음, 중창 및 밑창을 일체로 접착시키는 단계를 포함한다.Adhesive method of the present invention for achieving the above object is the step of mechanically buffing the sole and the sole of the shoe, and then injecting into the low-temperature plasma apparatus; Cleaning the midsole and the sole of the shoe by injecting a fluorinated gas while maintaining the device in a vacuum; Modifying the surface of the sole by treating both sides of the midsole and one surface of the sole with plasma; And applying a water soluble adhesive to the surface of the sole, and then integrally bonding the midsole and the sole.

도 1은 종래에 신발의 중창 및 밑창을 접착시키기 위한 전처리 공정을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a pretreatment process for bonding the midsole and the sole of a shoe in the prior art.

도 2는 본 발명에 따라 신발의 중창과 밑창을 접착시키기 위한 공정을 나타낸 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing a process for bonding the sole and the sole of the shoe in accordance with the present invention.

도 3은 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자를 사용하여 제조된 신발 중창의 적외선 분광기 스팩트럼이다.3 is an infrared spectrometer spectrum of a shoe midsole made using ethylene vinyl acetate copolymer polymer.

도 4a는 플라즈마 표면처리를 하지 않은 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자의 재질을 사용하여 압축성형 방법으로 제조된 신발 중창의 X선 광전자 분석기 스팩트럼이다.4A is an X-ray photoelectron analyzer spectrum of a shoe sole manufactured by a compression molding method using a material of an ethylene vinyl acetate copolymer polymer without plasma surface treatment.

도 4b는 본 발명에 따라 플라즈마 표면처리된 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자의 재질을 사용하여 압축성형 방법으로 제조된 신발 중창의 X선 광전자 분석기 스팩트럼이다.4B is an X-ray photoelectron analyzer spectrum of a shoe sole manufactured by a compression molding method using a material of a plasma-treated ethylene vinyl acetate copolymer polymer according to the present invention.

도 5a는 플라즈마 표면처리를 하지 않은 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자의 재질을 사용하여 압축성형 방법으로 제조된 신발 중창 표면의 SEM(주사 전자현미경) 미세구조 사진이다.FIG. 5A is a SEM (scanning electron microscope) microstructure photograph of a shoe sole surface prepared by a compression molding method using a material of an ethylene vinyl acetate copolymer polymer not subjected to plasma surface treatment.

도 5b는 본 발명에 따라 플라즈마 표면처리된 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자의 재질을 사용하여 압축성형 방법으로 제조된 신발 중창 표면의 SEM(주사 전자현미경) 미세구조 사진이다.Figure 5b is a SEM (scanning electron microscope) microstructure photograph of the surface of the shoe midsole manufactured by the compression molding method using the material of the plasma surface treated ethylene vinyl acetate copolymer polymer according to the present invention.

도 6a는 플라즈마 표면처리를 하지 않은 신발 중창의 표면주사 전자현미경 사진이다.Figure 6a is a surface scanning electron micrograph of the shoe midsole without plasma surface treatment.

도 6b는 기계적인 버핑처리된 신발 중창의 표면주사 전자현미경 사진이다.6B is a surface scanning electron micrograph of a mechanical buffed shoe midsole.

도 6c는 본 발명에 따라 플라즈마 표면처리된 신발 중창의 표면주사 전자현미경 사진이다.Figure 6c is a surface scanning electron micrograph of the shoe midsole plasma treated in accordance with the present invention.

도 7a∼c는 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자의 재질을 사용하여 사출성형 방법으로 제조된 신발 중창의 X선 광전자 분석기 스펙트럼이다.7a to c are X-ray photoelectron analyzer spectra of shoe soles made by injection molding using a material of ethylene vinyl acetate copolymer polymer.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 2를 참조하면, 본 발명은 신발 중창 및 밑창의 전처리 공정(또는 기계적인 버핑공정), 플라즈마 표면처리공정, 및 접착공정으로 구분할 수 있다. 다시말하면, 플라즈마 표면 처리의 전처리 공정으로서 사출성형방법으로 제조된 에틸렌 초산비닐 공중합체 고분자(EVA)의 경우에서는 피착재 표면이 치밀하며 단단하므로 일차적으로 버핑처리(스크레이퍼처리, 모래처리, 및/또는 수세처리)한 후, 세척공정을 걸쳐 플라즈마 장치에 장입시키며, 압축성형방법으로 제조된 EVA의 경우는 세척공정만을 진행하여 피착재를 플라즈마 장치에 장입시킨 다음, 피착재를 저온 플라즈마 표면처리장치에 장입하여 다음과 같은 진공 및 세척공정, 플라즈마 표면 처리 공정, 접착공정을 연속적으로 진행시킨다.Referring to FIG. 2, the present invention may be divided into a shoe midsole and a sole pretreatment process (or a mechanical buffing process), a plasma surface treatment process, and an adhesion process. In other words, in the case of the ethylene vinyl acetate copolymer polymer (EVA) prepared by injection molding as a pretreatment step for plasma surface treatment, the surface of the adherend is dense and hard, and thus, primarily buffing treatment (scraper treatment, sand treatment, and / or After washing with water), the process is charged to a plasma apparatus through a washing process. In the case of EVA manufactured by the compression molding process, only the washing process is carried out, the adherend is charged into the plasma apparatus, and the adherend is then transferred to a low temperature plasma surface treatment apparatus. After charging, the vacuum and cleaning process, the plasma surface treatment process, and the bonding process are continuously performed.

진공 및 세척공정Vacuum and Cleaning Process

플라즈마 장치에 장입된 피착재는 150∼600mTorr의 진공도를 유지하면서 40∼200sccm정도의 Ar를 주입하여 수 차례 가스 세척을 반복하여 실시한다.The adherend loaded into the plasma apparatus is repeatedly injected with gas about several times by injecting Ar of about 40 to 200 sccm while maintaining a vacuum degree of 150 to 600 mTorr.

플라즈마 표면처리 공정Plasma surface treatment process

MF 전원공급장치를 사용할시에는 20∼100kHz의 주파수대역 범위를 사용하여 20∼275V 범위와 RF 전원공급장치를 사용할시에는 13.56MHz 주파수대역 범위를 사용하여 60∼500V 범위의 직류전압 범위 내에서 전원을 켠 후 불활성가스와 반응성 가스를 주입하여 150∼650mTorr의 진공도를 유지하면서 이온전류밀도를 극대화시킨다.Power supply within the DC voltage range of 60 to 500 V using the 20 to 275 V range using the MF power supply with a frequency range of 20 to 100 kHz and 13.56 MHz frequency band when using the RF power supply. After turning on, inert gas and reactive gas are injected to maximize ion current density while maintaining a vacuum degree of 150-650 mTorr.

예를 들어, 사출성형된 EVA 피착재의 경우는 NH3대 Ar 가스 조성비(sccm)를 20∼40 : 60∼80으로 유지하여 스퍼터 에칭 및 물리적 에칭 공정을 20∼60초 동안 실시한 후, 연속적으로 혼합가스 조성비를 50∼90 : 50∼10으로 유지하여 피착재의 화학적 활성화 및 화학적 결합 효과들이 발생하도록 1∼15분 동안 플라즈마 표면처리공정을 실시한다. 또한, 압축 성형된 EVA의 피착재의 경우는 O2대 Ar 가스 조성비(sccm)를 40∼70 : 30으로 유지하여 스퍼터 에칭 및 물리적 에칭 공정을 20∼60초 동안 실시한 후, 연속적으로 20∼200sccm의 O2가스만을 사용하여 피착재의 화학적 활성화 및 화학적 결합효과들이 발생하도록 30초∼10분 동안 플라즈마 표면처리공정을 실시한다. 그 다음, Ar가스로 가스 세척을 한 다음, 신발창의 피착재를 저온 플라즈마 장치에서 꺼내서 접착 공정을 진행시킨다.For example, in the case of injection molded EVA substrate, the sputter etching and physical etching processes are performed for 20 to 60 seconds while maintaining the NH 3 to Ar gas composition ratio (sccm) of 20 to 40:60 to 80, followed by continuous mixing. Plasma surface treatment is performed for 1 to 15 minutes so that the gas composition ratio is maintained at 50 to 90:50 to 10 so that chemical activation and chemical bonding effects of the adherend occur. In addition, in the case of the compression-molded EVA adherend, the sputter etching and physical etching processes were performed for 20 to 60 seconds while maintaining the O 2 to Ar gas composition ratio (sccm) of 40 to 70:30, followed by continuous 20 to 200 sccm Plasma surface treatment is performed for 30 seconds to 10 minutes using only O 2 gas to generate chemical activation and chemical bonding effects of the adherend. Then, the gas is washed with Ar gas, and then the adherend of the shoe sole is taken out of the low temperature plasma apparatus to proceed with the bonding process.

접착공정Bonding process

상기와 같은 플라즈마 표면처리 장치에 의해 신발중창을 표면개질시키고 나서 후에 수용성 접착제, 예를 들어, 폴리우레탄계의 접착제, 에폭시계 접착제 또는그라프트 클로로프렌계 접착제를 도포하여 신발밑창인 고무와 접착시킨다.After the surface modification of the shoe sole by the plasma surface treatment apparatus as described above, a water-soluble adhesive, for example, a polyurethane-based adhesive, an epoxy-based adhesive or a graft chloroprene-based adhesive is applied to adhere the rubber to the sole of the shoe.

한편, 본 발명에서는 저온플라즈마 장치를 이용하여 스퍼터 에칭, 물리적 에칭, 화학적 활성화 및 화학 결합들의 우수한 특성들을 복합시켜 신발창의 표면을 개질시킴으로써 신발창과 접착제와의 접착력을 증진시킬 수 있다. 상기 장치는 자동화 및 대량생산이 가능한 장치로서 제품의 기능성, 재연성, 균일성 및 경제성을 극대화 되도록 구성되어 있다. 이 장치에 의해 얻어지는 표면 개질의 3가지 효과들을 상세히 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the present invention can improve the adhesion of the sole and the adhesive by modifying the surface of the sole by combining the excellent properties of sputter etching, physical etching, chemical activation and chemical bonds using a low temperature plasma device. The device is a device capable of automation and mass production, and is configured to maximize product functionality, reproducibility, uniformity and economy. The three effects of surface modification obtained by this apparatus are explained in detail as follows.

첫째, 저온 플라즈마 장치를 사용하여 표면 개질 공정을 시행할 경우에는 신발창 표면에 존재하는 표면 불순물들을 제거하는 스퍼터 에칭 효과를 지니고 있어, 신발창 제조에 사용되는 충진제, 발포제 및 이형제들에 의해 생성되는 표면화합물 뿐만 아니라 대기 중에 노출되어 야기되는 표면 불순물들을 제거시키는 표면 세정효과에 의해 신발창과 접착제와의 접착력을 증진시킨다.First, when the surface modification process using a low temperature plasma apparatus has a sputter etching effect to remove the surface impurities present on the sole surface, the surface compound produced by the fillers, foaming agents and release agents used in the shoe sole manufacturing In addition, the surface cleaning effect to remove surface impurities caused by exposure to the atmosphere enhances the adhesion between the sole and the adhesive.

신발중창의 재질은 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자(EVA), 폴리우레탄(PU)등을 사용하며, 압축(press)이나 사출(injection) 성형제조시에 발포제, 충진제, 이형제 및 천연 혹은 합성 고무 등을 첨가한다. 중창으로 가장 많이 사용되는 재질인 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자의 FT-IR(적외선 분광기) 스펙트럼을 도 3에 도시하였는데, 도 3에서 알 수 있듯이 에틸렌과 초산비닐의 공중합체로 구성되며 이들의 조합비에 따라 첨가제 종류와 양 뿐만 아니라 성형제조 방법을 다르게 하여 신발 중창의 특성을 변화시킨다. 이와 같은 성형 방법으로 제조된 중창은 표면에 첨가제의 화합물이나 대기중으로부터 흡착된 불순물들이 존재하여 접착제와의 접착력을 열화시키는 특성을 나타내는데 접착력 향상을 위해서는 이들 표면 불순물들을 반드시 제거하여야 한다.The shoe sole is made of ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), polyurethane (PU), etc., and it is suitable for blowing, filling, releasing agent and natural or synthetic rubber during press or injection molding. Add. The FT-IR (Infrared Spectroscopy) spectrum of the ethylene vinyl acetate copolymer polymer, which is a material used most as a midsole, is shown in FIG. 3, and as shown in FIG. 3, it is composed of a copolymer of ethylene and vinyl acetate, Depending on the type and amount of additives as well as the manufacturing method of the shoe changes the characteristics of the shoe midsole. The midsole manufactured by such a molding method exhibits a property of adsorbent compounds or impurities adsorbed from the atmosphere due to deterioration of adhesive strength with the adhesive. The surface impurities must be removed to improve the adhesive strength.

도 4는 플라즈마 장치에 의해 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자의 재질을 사용하여 압축이나 사출 성형방법으로 제조된 신발 중창 표면에 대한 플라즈마 처리 전과 후에 분석된 XPS (X선 광전자 분석기)스펙트럼 결과로서 플라즈마 표면처리 전에는 첨가제에 의해 형성되는 Si, Al, Mg, Zn 등의 산화물들 뿐만 아니라 또한 대기 중에서 오염된 탄소 및 산소 불순물들이 존재하고 있으나, NH3/Ar 혼합가스를 사용하여 플라즈마 표면 처리한 경우에는 첨가제에 의한 표면 불순물들이 거의 존재하지 않으며 또한 대기중의 노출 시에 형성된 표면 불순들이 제거되었음을 알 수 있다. 이와 같이 표면을 플라즈마 장치에 의해 스퍼터 에칭을 하게 되면 신발창의 벌크 성질에는 변화를 주지 않으면서 표면에 존재하는 불순물들만을 제거하는 표면 세정효과를 나타내어 신발 중창과 접착제와의 접착력을 증진시키는 효과를 가져온다. 이 특성은 플라즈마 처리에 의한 표면 개질 공정의 초기에 발생되는 현상으로서 불활성/ 반응성 가스의 비와 이온 전류 밀도가 높을수록 표면 세정효과를 극대화시킬 수 있다.4 is a plasma surface treatment as a result of XPS (X-ray photoelectron analyzer) spectrum analysis before and after plasma treatment on the surface of the shoe midsole manufactured by the compression or injection molding method using the material of the ethylene vinyl acetate copolymer polymer by the plasma apparatus in the prior case of using, as well as oxides such as Si, Al, Mg, Zn formed by the additive addition. However, there are a carbon and oxygen impurity contamination in the atmosphere, using NH 3 / Ar mixed gas plasma surface treatment, the additive It can be seen that there are almost no surface impurities due to and that surface impurities formed upon exposure to the atmosphere have been removed. As such, sputter etching of the surface by the plasma device produces a surface cleaning effect that removes only impurities present on the surface without changing the bulk properties of the sole, thereby improving the adhesion between the shoe midsole and the adhesive. . This characteristic is a phenomenon occurring early in the surface modification process by the plasma treatment, the higher the ratio of the inert / reactive gas and the ion current density can maximize the surface cleaning effect.

둘째, 저온 플라즈마 장치를 사용하여 표면 개질 공정을 시행 할 경우에는 신발창 표면을 물리적으로 에칭하는 버핑 특성을 지니고 있어, 신발창 표면의 접착 면적을 증가시킬 뿐만 아니라 투묘 효과를 나타내어 접착제를 도포시에는 역학적으로 상호 맞물리어 탄성적으로 조이는 효과에 의해 신발창과 접착제와의 접착력을 증가시킨다. 또한 고무나 가죽등의 일반적인 버핑에 비하여 플라즈마 표면 개질공정을 사용할 경우에는 표면의 적당한 깊이로 형상에 관계없이 균일하게 버핑되며, 버핑과 동시에 주입된 반응성 가스에 의해 신발창 표면의 작용기들 사이에서 화학적 결합이 발생하여 버핑 표면에 대한 보강 효과에 의해 시간이 오래 경과되어도 재버핑 할 필요가 없다. 또한, 물리적 에칭에 의하여 신발창의 표면에 존재하는 고분자사슬들을 절단하여 저분자 물질로 전환하며, 이들에 의하여 고분자 사슬의 유동성을 증가시켜 상호확산이 용이해지기 때문에 접착력을 증가시킨다.Secondly, when performing surface modification process using low temperature plasma device, it has buffing property to physically etch the sole surface, which not only increases the adhesion area of the sole surface but also shows the effect of anchoring, and it is mechanically effective when applying the adhesive. The interlocking and elastic tightening effect increases the adhesion between the sole and the adhesive. In addition, when using plasma surface modification process compared to general buffing such as rubber or leather, it is uniformly buffed regardless of the shape to proper depth of surface, and chemical bonding between functional groups on sole surface by reactive gas injected at the same time as buffing Because of this, the reinforcing effect on the buffing surface eliminates the need for rebuffing even after a long time. In addition, by cutting the polymer chain present on the surface of the sole by physical etching to convert to a low molecular weight material, by increasing the fluidity of the polymer chain by these to facilitate the mutual diffusion to increase the adhesion.

도 5는 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자의 재질을 사용하여 압축성형 방법으로 제조된 신발 중창 표면의 SEM(주사 전자현미경) 미세구조 사진으로서 플라즈마 표면처리를 하기 전과 플라즈마 표면처리 공정을 시행한 경우의 각각에 대하여 나타내었다. 도 5의 미세구조사진에서 관찰되듯이 플라즈마 표면처리 공정을 시행한 경우에는 신발창 표면이 물리적으로 에칭되어 버핑 효과가 있음을 알 수 있다. 도 6은 에틸렌 초산 비닐 재질을 사용하여 사출성형 방법으로 제조된 신발 중창표면의 주사전자현미경 미세구조사진으로서, 플라즈마 표면 처리하기 전(도 6a), 버핑 처리만 한 경우(도 6b), 버핑처리 후 플라즈마 표면처리 한 경우(도 6c)의 각각에 대하여 도시하였다. 도 5와 도 6의 미세구조사진을 비교하여 관찰하면 사출 성형방법으로 제조된 신발중창 표면이 압축 성형방법으로 제조된 표면에 비하여 조직이 치밀하며 단단한 것으로 나타났으며 이와 같이 치밀하며 단단한 조직을 갖는 표면 층은 기계적인 버핑(스크레이퍼 처리, 모래처리, 수세처리)을 일차적으로 선진행시킨 후 플라즈마 표면처리에 의한 물리적 에칭을 시행함으로써 버핑 효과의 극대화를 꾀할 수 있다. 즉, 도 6의 미세구조사진에서 관찰되듯이 기계적인 버핑과 플라즈마 표면처리를 복합한 경우가 기계적인 버핑만 한 경우에 비하여 버핑 효과가 우수함을 알 수 있다.FIG. 5 is a SEM (scanning electron microscope) microstructure photograph of a shoe midsole surface manufactured by a compression molding method using a material of an ethylene vinyl acetate copolymer polymer before and after plasma surface treatment. It is shown against. As observed in the microstructure photograph of FIG. 5, when the plasma surface treatment process is performed, the sole surface is physically etched to have a buffing effect. FIG. 6 is a scanning electron microscope microstructure photograph of a shoe midsole surface manufactured by an injection molding method using an ethylene vinyl acetate material. Before the plasma surface treatment (FIG. 6A), only the buffing treatment (FIG. 6B), the buffing treatment is performed. It was shown for each of the post-plasma surface treatment (FIG. 6C). When the microstructure photographs of FIG. 5 and FIG. 6 are compared to each other, the surface of the shoe sole manufactured by the injection molding method is dense and hard compared to the surface prepared by the compression molding method. The surface layer may be subjected to mechanical buffing (scraper treatment, sand treatment, water washing treatment) first and then physical etching by plasma surface treatment to maximize the buffing effect. That is, as can be seen in the microstructure photograph of FIG. 6, it can be seen that the combination of mechanical buffing and plasma surface treatment is superior in the buffing effect compared to the mechanical buffing alone.

이와 같은 물리적 에칭에 의한 버핑 특성은 플라즈마 처리에 의한 표면 개질 공정의 초기에 나타나는 현상으로서 스퍼터 에칭현상과 거의 동시에 발생되며 불활성 가스와 반응성 가스의 혼합가스조성 비와 이온 전류밀도가 높을수록 버핑효과를 극대화시킬 수 있다.The buffing characteristic by physical etching is a phenomenon that occurs early in the surface modification process by plasma treatment, and occurs almost simultaneously with the sputter etching phenomenon, and the higher the ionic current density and the mixed gas composition ratio of the inert gas and the reactive gas, the higher the buffing effect. It can be maximized.

셋째, 저온 플라즈마 장치를 사용하여 표면 개질 공정을 시행할 경우에는 활성화된 불활성 및 반응성 가스 이온들에 의하여 피착재의 폴리머 표면을 화학적으로 활성화시켜 친화성을 향상시키며, 하이드록시(OH)기, 카르복실(COOH)기, 카르보닐(C=O)기, 아민(NH)기 및 니트릴(CN)기 등의 새로운 작용기들이 피착재 표면에 형성되어 접착제를 도포시에는 접착제의 작용기와의 화학적 반응에 의한 강한 공유결합이 발생되며, 극성기의 형성으로 표면자유에너지가 증가하여 고분자 표면의 젖음성이 향상되며, 표면의 약한경계층(weak boundary layer: WBL)가 플라즈마 처리에 의해 저분자물질들이 가교 결합되어 WBL이 강화됨으로써 이들 효과들이 복합되어 신발창과 접착제간의 접착력을 증진시킬 수 있다.Third, in the case of performing the surface modification process using a low temperature plasma apparatus, the polymer surface of the adherend is chemically activated by the activated inert and reactive gas ions to improve the affinity, and the hydroxy (OH) group and the carboxyl group. New functional groups such as (COOH) group, carbonyl (C = O) group, amine (NH) group, and nitrile (CN) group are formed on the surface of the adherend. Strong covalent bonds are generated, surface free energy increases due to the formation of polar groups, and the wettability of the surface of the polymer is improved, and the weak boundary layer (WBL) of the surface is cross-linked with low molecular materials by plasma treatment to strengthen WBL. These effects can then be combined to enhance the adhesion between the sole and the adhesive.

또한 플라즈마 표면 개질 방법은 신발창 재질이나 성형 제조 공정 및 접착제 재질에 구애받지 않는 신발창 접착 공정으로 신발창과 접착제의 재질 및 성형공정들이 정해지면 피착재 표면의 친화성 상태나 새로운 작용기들이 생성될 수 있도록 이들에 적합한 불활성 가스 및 반응성 가스들을 선택하여 플라즈마 표면 처리 공정변수인 주파 대역, 전압, 처리시간 및 가스 조성비를 조절함으로써 신발창과 접착제간의 접착력을 증진시킬 수 있다.In addition, the plasma surface modification method is sole bonding process independent of sole material, molding manufacturing process, and adhesive material, so that the affinity state of the adherend surface or new functional groups can be generated when the sole and adhesive material and molding process are determined. The adhesion between the sole and the adhesive can be improved by selecting inert and reactive gases suitable for the control of plasma surface treatment process parameters such as frequency band, voltage, treatment time and gas composition ratio.

또한, 신발형태에 구애받지 않으면서 균일하게 플라즈마 처리가 가능하며, 인체에 해로운 유기용제를 전혀 사용하지 않고 무해한 가스들만을 주입하여 접착력을 증진 시길 수 있는 환경 및 인간 친화적 첨단공정이다.In addition, it is possible to process the plasma uniformly regardless of shoe type, and it is an environmentally and human-friendly advanced process that can enhance adhesion by injecting only harmless gases without using any organic solvents harmful to human body.

도 7은 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자 재질을 사용하여 사출 성형방법으로 제조된 신발 중창 표면의 X선 광전자 분석기 스펙트럼으로서 플라즈마 표면처리를 하기 전과 NH3/Ar 혼합가스를 사용하여 플라즈마 표면처리 공정을 한 경우의 각각에 대한 C, N 및 O 성분들의 화학결합과 활성화 상태를 나타내고 있다. 도 7a에서 관찰되듯이 탄소의 경우에는 플라즈마 표면처리와 관계없이 C-H 및 C-C 화학결합들이 주종을 이루며, 플라즈마 표면처리를 시행함으로써 탄소의 농도는 감소하며, 결합 에너지 피크의 영역이 넓혀진 것으로 보와 표면에 많은 작용기들이 생성되어 신발창의 표면을 화학적으로 활성화시켜 친화성을 향상시킨다. 피착재 표면에 생성된 작용기들 중에서 하이드록실기와 카르복실기들은 폴리우레탄계 접착제의 -NCO 작용기와 화학적 반응에 의한 강한 공유결합을 형성하여 접착력을 증진시킨다.7 is an X-ray photoelectron spectrum of a shoe midsole manufactured using an injection molding method using an ethylene vinyl acetate copolymer polymer material before plasma surface treatment and plasma surface treatment using NH 3 / Ar mixed gas. The chemical bonding and activation states of the C, N and O components for each case are shown. As observed in FIG. 7A, in the case of carbon, CH and CC chemical bonds dominate irrespective of plasma surface treatment, and the concentration of carbon decreases by performing plasma surface treatment. Many functional groups are created on the surface to chemically activate the surface of the sole to improve affinity. Among the functional groups formed on the surface of the adherend, hydroxyl groups and carboxyl groups form strong covalent bonds by chemical reaction with -NCO functional groups of the polyurethane-based adhesive to enhance adhesion.

질소의 경우에는 도 7b에 나타내었는데, X선 광전자 분석기 스펙트럼에서 알 수 있듯이 플라즈마 표면처리를 시행함으로써 질소의 농도는 증가하며, 결합에너지 피크의 영역이 넓혀져 신발창 표면을 화학적으로 활성화시켜 친화성을 향상시킨다. 피착재 표면에 생성된 작용기들 중에서 아민기와 니트릴기들은 접착제의 -NCO 반응기와 강한 수소 결합 및 공유결합들을 형성하여 접착력을 증진시킨다.In the case of nitrogen, it is shown in FIG. 7B. As can be seen from the X-ray photoelectron spectrometer spectrum, the concentration of nitrogen is increased by performing plasma surface treatment, and the area of the binding energy peak is widened, thereby chemically activating the surface of the sole and affinity. Improve. Among the functional groups produced on the surface of the adherend, amine groups and nitrile groups form strong hydrogen bonds and covalent bonds with the -NCO reactor of the adhesive to promote adhesion.

도 7c의 경우에는 산소의 X선 광전자 분석기 스펙트럼을 나타낸 것으로 플라즈마 표면처리를 하기 전에는 첨가물에 의한 금속 산화물들과 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자의 구성요소인 C-O-C와 C=O 화학 결합 형태를 나타내고 있으며, NH3/Ar 혼합 가스를 사용하여 플라즈마 표면처리를 한 경우에는 플라즈마 표면처리 전에 비하여 표면 산소의 농도는 감소하며, 접착력을 저하시키는 금속산화물의 양도 감소하고 있으며, 피착재 표면에는 하이드록실기의 작용기들이 생성되어 폴리우레탄계 접착제의 -NCO 반응기와 강한 화학적 결합을 형성하여 접착력을 증진시킨다. 도 7c의 경우에는 사출성형 방법으로 제조된 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자의 신발 중창 표면 개질에 대한 것으로서 피착재의 표면의 화학적 상태는 탄소/ 산소 농도비가 대략 3 : 1 이면서 금속첨가물 들이 많이 함유되어 있는 것으로 나타났으며, 폴리우레탄계의 접착제를 사용하여 신발중창과 접착 시켰을 경우에는 NH3/Ar 혼합가스를 사용하여 플라즈마 처리를 함으로써 접착력 증진 효과가 매우 크게 나타났음을 알 수 있다.In the case of Figure 7c shows the X-ray photoelectron spectrum of the oxygen, before the plasma surface treatment shows the COC and C = O chemical bond form of the metal oxides and ethylene vinyl acetate copolymer polymer component by the additive, In the case of plasma surface treatment using NH 3 / Ar mixed gas, the concentration of surface oxygen is decreased and the amount of metal oxides that decrease adhesion is decreased as compared to before plasma surface treatment, and the functional group of hydroxyl group on the surface of the adherend. Are formed to form a strong chemical bond with the -NCO reactor of the polyurethane-based adhesive to promote adhesion. In the case of Figure 7c to the surface modification of the shoe sole of the ethylene vinyl acetate copolymer polymer prepared by the injection molding method, the chemical state of the surface of the adherend is a carbon / oxygen ratio of about 3: 1 and contains a lot of metal additives When the polyurethane adhesive is used to bond with the shoe sole, it can be seen that the adhesion enhancement effect is very large by plasma treatment using NH 3 / Ar mixed gas.

또한 현재 양산용으로 많이 사용되는 압축성형방법으로 제조된 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자의 신발 중창을 X선 광전자 분석기로 화학적 상태를 관찰하여 보면 피착재의 표면은 사출성형 방법으로 제조된 신발 중창에 비하여 탄소/ 산소 농도비가 대략 5 : 1으로서 산소농도가 적으며 금속 첨가물들도 적게 함유되어 있다. 이 같은 피착재 표면에 폴리우레탄계의 접착제를 도포하여 접착시키기 위해서는 플라즈마 처리할 때에 질소와 수소의 가스를 주입시키는 것보다는 산소 가스를사용하여 플라즈마 표면처리를 함으로써 도 7c에서 설명된 바와 같이 피착재의 표면에 새로운 작용기들의 형성과 친화성을 갖게 하여 접착력을 증진시킬 수 있다.In addition, when the chemical state of the shoe midsole of the ethylene vinyl acetate copolymer polymer manufactured by the compression molding method, which is widely used for mass production, is observed by X-ray photoelectron analyzer, the surface of the adherend is carbon compared to the shoe midsole manufactured by the injection molding method. Oxygen concentration ratio is about 5: 1, low oxygen concentration and low metal additives. In order to apply and adhere a polyurethane-based adhesive to the surface of the adherend, plasma surface treatment is performed using oxygen gas, rather than injection of nitrogen and hydrogen gas during plasma treatment, so that the surface of the adherend is described as shown in FIG. 7C. Adhesion can be enhanced by forming and affinity for new functional groups.

따라서 본 발명인 플라즈마 표면 처리에 의한 신발창의 표면 개질 방법은 신발창의 재질이나 성형제조 공정 및 접착제 재질에 구애받지 않는 첨단 방식의 접착 공정으로 스퍼터 에칭에 의한 접착력 증진효과, 물리적 에칭에 의한 접착력 증진 효과, 화학적 활성화 및 화학결합에 의한 접착력 증진 효과들이 복합되도록 불활성 가스 및 반응성 가스들을 선정하여 플라즈마 표면처리 변수들을 조절함으로써 신발창과 접착제간의 접착력 증진을 극대화시킬 수 있는 단일공정의 환경 및 인간 친화적 신발 제조 공정이다Therefore, the surface modification method of the sole by the plasma surface treatment of the present invention is a state-of-the-art adhesion process irrespective of the sole material, the molding manufacturing process and the adhesive material, the adhesion enhancement effect by sputter etching, the adhesion enhancement effect by physical etching, It is a one-step environmental and human-friendly shoe manufacturing process that can maximize the adhesion between the sole and the adhesive by adjusting the inert gas and reactive gases to adjust the adhesion effect by chemical activation and chemical bonding.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1Example 1

중창이 압축 EVA의 경우Midsole Compression EVA

신발의 중창으로 압축 EVA의 사용하고, 밑창은 고무를 사용하였다. 상기 중창을 공기로 세척하여 피착재를 플라즈마 장치에 장입시킨다. 플라즈마 장치에 장입된 피착재는 210mTorr의 진공도를 유지하면서 100sccm정도의 Ar를 주입하여 수 차례 가스 세척을 반복하였다. MF 전원공급장치를 이용하여 22kHz의 주파수대역 및 80V의 직류전압에서 전원을 켠 후, O2대 Ar 가스 조성비(sccm)를 70 : 30으로 유지하여 스퍼터 에칭 및 물리적 에칭 공정을 약 30초 동안 실시한 후, 연속적으로 80sccm의 O2가스만을 사용하여 피착재의 화학적 활성화 및 화학적 결합효과들이 발생하도록 약 5분 동안 플라즈마 표면처리공정을 실시하였다. 이렇게 표면 개질을 실시한 후에는 Ar가스로 가스 세척을 한 다음 신발창의 피착재를 저온 플라즈마 장치에서 꺼내서 폴리우레탄 계의 접착제를 도포하여 신발밑창인 고무와 접착하였다.Compression EVA was used as the sole of the shoe, and rubber was used as the sole. The midsole is washed with air to deposit the adherend into the plasma apparatus. In the adherend loaded into the plasma apparatus, 100 sccm of Ar was injected while maintaining a vacuum degree of 210 mTorr, and gas washing was repeated several times. MF after the power is turned on at the DC voltage of the 22kHz frequency and 80V using a power supply, O 2 vs. Ar gas composition ratio (sccm) 70: by keeping it at 30 subjected to sputter etching and physical etching process for about 30 seconds, Subsequently, plasma surface treatment was performed for about 5 minutes to continuously generate chemical activation and chemical bonding effects of the adherend using only 80 sccm of O 2 gas. After surface modification, gas was washed with Ar gas, and the adherend of the shoe sole was taken out of the low temperature plasma apparatus, and the polyurethane-based adhesive was applied to bond the rubber with the sole of the shoe.

실시예 2Example 2

중창이 사출 EVA의 경우Midsole is injection EVA

먼저, 버핑처리(스크레이퍼처리, 모래처리, 및 수세처리)한 후, 공기로 세척공정을 걸쳐 플라즈마 장치에 장입시킨다. 플라즈마 장치에 장입된 피착재는 590mTorr의 진공도를 유지하면서 100sccm정도의 Ar를 주입하여 수 차례 가스 세척을 반복하였다. RF 전원공급장치를 이용하여 13.56MHz 주파수대역 및 340V의 직류전압에서 전원을 켠 후 NH3대 Ar 가스 조성비(sccm)를 50 : 50으로 유지하여 스퍼터 에칭 및 물리적 에칭 공정을 약 30초 동안 실시한 후, 연속적으로 혼합가스 조성비를 80 : 20으로 유지하여 피착재의 화학적 활성화 및 화학적 결합 효과들이 발생하도록 약 4분 동안 플라즈마 표면처리공정을 실시하였다. 이하 공정은 실시예 1과 동일하게 실시하였다.First, buffing treatment (scraper treatment, sand treatment, and water washing treatment) is carried out, followed by washing with air, and charged into a plasma apparatus. In the adherend loaded in the plasma apparatus, 100 sccm of Ar was injected while maintaining a vacuum of 590 mTorr, and gas washing was repeated several times. After turning on the power at 13.56MHz frequency band and DC voltage of 340V by using RF power supply, sputter etching and physical etching process were performed for about 30 seconds by maintaining NH 3 to Ar gas composition ratio (sccm) of 50: 50 In addition, the plasma surface treatment process was performed for about 4 minutes so that the mixed gas composition ratio was continuously maintained at 80:20 to generate chemical activation and chemical bonding effects of the adherend. The following steps were carried out in the same manner as in Example 1.

상기 실시예 1과 2에 따른 신발창과 접착제와의 접착강도를 하기 표 1 및 표 2에 각각 나타내었다.Adhesive strengths of the soles and the adhesives according to Examples 1 and 2 are shown in Tables 1 and 2, respectively.

종류Kinds 표면처리 않된신발창Untreated shoe sole 버핑처리된신발창Buffed shoe sole 플라즈마 처리된신발창Plasma Treated Shoe 기존 제품기준치Existing product standard 접착강도(kg/cm)Adhesive Strength (kg / cm) 〈0.1〈0.1 〈0.1〈0.1 측정부위에 따라 3.3∼5.53.3 to 5.5 depending on measurement area 2.5∼3.02.5 to 3.0

종류Kinds 표면처리 않된신발창Untreated shoe sole 버핑처리된신발창Buffed shoe sole 플라즈마 처리된신발창Plasma Treated Shoe 버핑 및 플라즈마 처리된 신발창Buffing and plasma treated sole 기존 제품기준치Existing product standard 접착강도(kg/cm)Adhesive Strength (kg / cm) 〈0.1〈0.1 〈0.1〈0.1 측정부위에 따라 4.5∼5.54.5 to 5.5 depending on measurement area 측정부위에 따라 5.5∼6.55.5 to 6.5 depending on measurement area 2.5∼3.02.5 to 3.0

상기 표 1과 표 2의 결과에서 알 수 있듯이 성형제조 방법에 관계없이 플라즈마 표면처리를 시행한 신발창의 접착강도는 기존 제품의 기준치보다 높게 측정되어 실용화가 가능한 정도로 접착력 증진이 이루어졌음을 확인할 수 있다. 또한 사출 및 압축 성형방법으로 제조된 EVA재질의 신발중창을 플라즈마 표면처리에 의해 표면개질시키고 나서 폴리우레탄계 접착제를 도포하여 신발밑창인 고무와 접착한 후 이들 창들을 기계적으로 분리시켜 신발창의 파괴형태를 살펴본 결과, 성형제조 방법에 관계없이 플라즈마 표면처리를 시행한 신발창의 파괴 형태는 재질파괴를 나타내어 가장 이상적인 파괴 양상을 보이고 있다. 따라서 신발중창을 플라즈마 표면처리함으로써 표면 개질이 이루어져 신발창과 접착제 사이의 접착력이 증진됨을 알 수 있다.As can be seen from the results of Table 1 and Table 2, regardless of the molding manufacturing method, the adhesive strength of the shoe sole subjected to the plasma surface treatment was measured to be higher than the standard value of the existing product, and it can be confirmed that the adhesion was improved to the extent that it can be put to practical use. . In addition, the EVA sole manufactured by injection and compression molding method is surface-modified by plasma surface treatment, and then a polyurethane-based adhesive is applied to the sole of the shoe to bond with the rubber, and then these windows are mechanically separated to break the form of the sole. As a result, regardless of the molding manufacturing method, the fracture form of the shoe sole subjected to the plasma surface treatment shows the material fracture, which shows the most ideal fracture mode. Therefore, it can be seen that the surface modification is made by the plasma surface treatment of the shoe sole is improved adhesion between the sole and the adhesive.

상기와 같은 플라즈마 표면처리 기술은 균일화 및 범용화 공정으로서 신발창과 접착제의 재질 및 성형제조 공정에 관계없이 저온 플라즈마 장치에 의해 모든 종류의 신발창 표면을 개질시켜 신발창과 접착제간의 접착력을 증진시킬 수 있는획기적인 신발 제조 공정이다. 또한, 종래의 신발창 제조공정은 세척 및 전처리 공정에서 인체에 해로운 유기용제를 사용하는데 반해 플라즈마 표면처리 공정은 전혀 유기용제를 사용하지 않고 인체에 무해한 불활성 및 반응성 가스들만을 사용하는 플라즈마 응용기술로서 환경 및 인간 친화적 신발 제조공정이다. 그리고, 본 발명은 기존의 복잡한 신발 접착 전처리 제조공정들을 플라즈마 표면 개질의 단일 공정으로 단순화시켰으며, 기존의 복잡한 수작업 공정들을 자동화 및 대량생산에 의한 표면 개질 공정으로 대체하여 기존의 공정에 비해 훨씬 낮은 공정단가를 갖는 경제성 있는 신발 제조공정이다.Plasma surface treatment technology as described above is a homogenizing and generalizing process that can improve the adhesion between the sole and the adhesive by modifying the surface of all kinds of sole by the low temperature plasma device regardless of the material of the sole and the adhesive and the molding manufacturing process. Manufacturing process. In addition, the conventional shoe manufacturing process uses organic solvents that are harmful to the human body in the cleaning and pretreatment process, whereas the plasma surface treatment process does not use any organic solvents and uses only inert and reactive gases that are harmless to the human environment. And human friendly shoe manufacturing process. In addition, the present invention simplifies the existing complex shoe adhesion pretreatment manufacturing process into a single process of plasma surface modification, and replaces the existing complex manual processes with the surface modification process by automated and mass production, which is much lower than the conventional process. Economical shoe manufacturing process with process cost.

Claims (9)

신발의 중창 및 밑창을 기계적으로 버핑시킨 다음, 저온 플라즈마 장치에 주입시키는 단계;Mechanically buffing the midsole and the sole of the shoe and then injecting it into the cold plasma apparatus; 상기 장치를 진공으로 유지하면서 불화성가스를 주입하여 상기 신발의 중창 및 밑창을 세척하는 단계;Cleaning the midsole and the sole of the shoe by injecting a fluorinated gas while maintaining the device in a vacuum; 상기 중창의 양면과 밑창의 일면을 플라즈마로 처리에 의하여 신발창의 표면을 개질시키는 단계; 및Modifying the surface of the sole by treating both sides of the midsole and one surface of the sole with plasma; And 상기 신발창의 표면에 수용성 접착제를 도포한 다음, 중창 및 밑창을 일체로 접착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표면처리에 의한 신발창의 접착방법.And applying the water-soluble adhesive on the surface of the sole, and then adhering the midsole and the sole integrally. 제1항에 있어서, 상기 버핑공정이 스크레이퍼처리, 모래처리 및/또는 수세처리인 것을 특징으로 하는 플라즈마 표면처리에 의한 신발창의 접착방법.The method of claim 1, wherein the buffing step is a scraper treatment, sand treatment and / or water washing treatment. 제1항에 있어서, 상기 세척단계는 150∼600mTorr의 진공도를 유지하면서 40∼200sccm으로 Ar을 주입하여 수행됨을 특징으로 하는 플라즈마 표면처리에 의한 신발창의 접착방법.The method of claim 1, wherein the cleaning step is performed by injecting Ar at 40 to 200 sccm while maintaining a vacuum degree of 150 to 600 mTorr. 제1항에 있어서, 상기 중창의 재질은 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자 또는 폴리우레탄이고, 밑창의 재질은 고무임을 특징으로 하는 플라즈마 표면처리에 의한 신발창의 접착방법.The method of claim 1, wherein the midsole is made of ethylene vinyl acetate copolymer polymer or polyurethane, and the sole is made of rubber. 제1항에 있어서, 상기 중창 및 밑창의 개질단계가 20∼100kHz의 주파수대역 범위 및 20∼275V 범위, 또는 13.56MHz 주파수대역 범위 및 60∼500V 의 직류전압 범위 내에서 불활성 가스와 반응성 가스를 주입하여 150∼650mTorr의 진공도를 유지하면서 수행됨을 특징으로 하는 플라즈마 표면처리에 의한 신발창의 접착방법.The method of claim 1, wherein the modification of the midsole and the sole is injected with an inert gas and a reactive gas within the frequency range of 20 to 100kHz and 20 to 275V, or the 13.56MHz frequency range and 60 to 500V DC voltage range. How to bond the shoe sole by plasma surface treatment, characterized in that carried out while maintaining a vacuum degree of 150 ~ 650mTorr. 제5항에 있어서, 상기 불활성 가스가 Ar이고, 반응성 가스가 H2, N2, O2, NH3및 이들의 혼합가스임을 특징으로 하는 플라즈마 표면처리에 의한 신발창의 접착방법.The method of claim 5, wherein the inert gas is Ar, and the reactive gas is H 2 , N 2 , O 2 , NH 3, and a mixture thereof. 제5항에 있어서, 상기 중창이 사출성형된 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자인 경우, NH3대 Ar 가스 조성비(sccm)를 20∼40 : 60∼80으로 유지하여 스퍼터 에칭 및 물리적 에칭 공정을 20∼60초 동안 실시한 후, 연속적으로 혼합가스 조성비를 50∼90 : 50∼10으로 유지하여 피착재의 화학적 활성화 및 화학적 결합 효과들이 발생하도록 1∼15분 동안 플라즈마 표면처리됨을 특징으로 하는 플라즈마 표면처리에 의한 신발창의 접착방법.6. The method of claim 5, wherein when the midsole is an injection-molded ethylene vinyl acetate copolymer polymer, the NH 3 to Ar gas composition ratio (sccm) is maintained at 20 to 40: 60 to 80, and the sputter etching and physical etching processes are performed at 20 to 20. After 60 seconds, the plasma surface treatment was performed for 1 to 15 minutes to continuously maintain the mixed gas composition ratio of 50 to 90:50 to 10 so as to generate chemical activation and chemical bonding effects of the adherend. How to attach the sole. 제5항에 있어서, 상기 중창이 압축성형된 에틸렌 초산 비닐 공중합체 고분자인 경우, O2대 Ar 가스 조성비(sccm)를 40∼70 : 30으로 유지하여 스퍼터 에칭 및 물리적 에칭 공정을 20∼60초 동안 실시한 후, 연속적으로 O2가스만을 20∼200sccm으로 유지하여 피착재의 화학적 활성화 및 화학적 결합 효과들이 발생하도록 30초∼10분 동안 플라즈마 표면처리됨을 특징으로 하는 플라즈마 표면처리에 의한 신발창의 접착방법.The method of claim 5, wherein the midsole is a compression molded ethylene vinyl acetate copolymer polymer, the sputter etching and physical etching process for 20 to 60 seconds by maintaining the O 2 to Ar gas composition ratio (sccm) of 40 to 70: 30 And then performing plasma surface treatment for 30 seconds to 10 minutes to continuously maintain only O 2 gas at 20 to 200 sccm to generate chemical activation and chemical bonding effects of the adherend. 제1항에 있어서, 상기 수용성 접착제가 폴리우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제 또는 그라프트 클로로프렌계 접착제임을 특징으로 하는 플라즈마 표면처리에 의한 신발창의 접착방법.The method of claim 1, wherein the water-soluble adhesive is a polyurethane adhesive, an epoxy adhesive, or a graft chloroprene adhesive.
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