KR200170475Y1 - 신발의 중창제조용 금형장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 신발의 중창제조용 금형장치에 관한 것으로, 신발의 중창을 열간가공 및 냉간가공을 동시에 수행하며 금형표면에 부착하여 신발 중창의 제조시간을 단축시켜 제조생산성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다. 이를 위해, 신발의 중창제조용 금형장치는, 내부에 형성된 단일의 상부유로(106)를 통해 스팀이 유동하여 신발중창성형물을 열간가공시키고 열간가공이 완료된 후에 상부유로(106)를 통해 냉각수가 유동하여 열간가공된 신발중창성형물을 냉간가공시킬 수 있도록 되어 있는 상부금형(101); 및 상부금형(101)의 하부에 장착되어 상부금형(101)과 함께 신발중창성형물을 성형하고, 내부에 형성된 단일의 하부유로(107)를 통해 스팀이 유동하여 신발중창성형물을 열간가공시키고 열간가공이 완료된 후에 하부통로를 통해 냉각수가 유동하여 열간가공된 신발중창성형물을 냉간가공시킬 수 있도록 되어 있는 하부금형(102)을 포함하여, 상부유로(106) 및 하부유로(107) 내부를 스팀이 통과하면서 상부금형(101) 및 하부금형(102) 사이에서 신발중창성형물을 열간가공하고, 열간가공 종료후 상부유로(106) 및 하부유로(107)로부터 스팀이 제거되고 상부유로(106) 및 하부유로(107) 내부를 다시 냉각수가 통과함으로써 열간가공된 신발중창성형물을 냉간가공하는 것을 특징으로 한다.

Description

신발의 중창제조용 금형장치{molding device for manufacturing middle-sole of shoe}

본 고안은 신발의 중창제조용 금형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신발의 중창을 열간가공 및 냉간가공을 동시에 수행하며 금형표면에 부착하여 신발 중창의 제조시간을 단축시켜 제조생산성을 향상시킬 수 있는 신발의 중창제조용 금형장치에 관한 것이다.

최근에는 생활수준의 향상과 수요자의 다양한 욕구에 의해 다양한 디자인을 가진 수많은 종류의 신발이 제조되고 있으며, 또한, 각 기능에 따른 특수신발 역시 다양하게 출시되고 있다. 다양한 종류로 출시되는 신발을 그 구조적인 측면에서 살펴보면, 대동소이함을 알 수 있다. 즉, 일반적으로 사용되는 신발은, 크게 밑창과, 밑창의 상부에 결합된 갑피로 구성된다. 밑창은, 신발의 바닥창을 이루는 아웃솔과, 대개 신발의 중창을 이루는 미드솔로 구성된다.

그리고, 밑창과 갑피의 구조 및 재질에 따라 다양한 종류의 신발이 제작되는 것이다. 일예를 들어, 조깅화로 사용되기 위해서는 밑창 및 갑피를 이루는 재질은 충격흡수력이 있으면서 가벼운 재료를 사용하여 제작하게 되고, 또한, 내마모성과 미끄럼 방지를 위한 기능이 요구되는 신발에서는 밑창의 저면에 부착되는 아웃솔은 고무재질을 이용하여 신발을 제작하게 되는 것이다. 이와 같이, 신발에서는 밑창을 이루는 미드솔과 아웃솔의 구조, 형상 및 재질을 어떻게 구성하느냐에 따라 신발의 종류 및 기능뿐만 아니라 신발의 가격이 결정되게 된다.

상기와 같이 밑창은, 아웃솔과 미드솔은 대개 따로 따로 제작하여 미드솔의 저면에 아웃솔이 부착되도록 하여 제작하거나, 또는 미드솔 단독으로 구성되는 밑창을 제작하게 되는데, 이러한 차이는 밑창을 이루는 재질에 따라 달라지게 되는데 이하에서는 신발의 밑창을 이루는 재질을 설명하고, 각 재질에 따른 밑창의 제조과정을 설명하기로 한다.

먼저, 아웃솔은 그 재질이 대개 고무로 이루어지는데, 이는 아웃솔의 주 기능이 미끄럼방지, 내마모성 및 지면과의 착지력 향상을 위해서이다. 그러나, 미드솔은 그 재질이 다양하게 구성되는데, 일반적으로 널리 사용되는 미드솔의 재질은 크게 세가지로 이루어진다. 첫째, 발포 성형되는 액상의 우레탄수지를 이용하거나, 둘째, 액상의 P.V.C 또는 T.P.R등의 합성수지재를 이용하여 발포성형하기도 하여 제작하기도 한다. 그리고, 셋째, 또 다른 미드솔의 재질로는 E.V.A의 기초화합물로 구성되어 발포 성형된 판상의 합성수지재를 이용하기도 한다. 이하에서는 아웃솔의 제조과정 및 다양한 종류로 이루어지는 미드솔의 각 제조과정을 설명하기로 한다.

먼저, 아웃솔의 제조과정을 설명하면, 일정한 크기로 재단된 판상의 고무재료를 철금속 재질로 이루어진 아웃솔금형 내부에 주입하여 아웃솔을 제작하게 된다. 아웃솔금형 내부에는 일정치수 및 무늬가 조각된 아웃솔형성부가 성형되어 있으므로 금형 내부의 아웃솔형성부에 아웃솔재료로 사용되는 판상의 고무재료를 주입하고, 일정한 압력과 고온을 가함으로서 판상의 고무재료의 저면에는 일정한 무늬가 조각되어 아웃솔이 제작되게 된다.

다음 미드솔의 제작과정을 설명하면, 액상의 우레탄수지를 사용하는 우레탄미드솔은, 우레탄수지가 발포 성형되는 성질을 이용하여 일정한 형상 및 무늬가 조각된 우레탄미드솔금형 내부에 우레탄발포액을 주입하여 상부덮개를 덮고서 약간의 예열을 가한다. 시간이 경과함에 따라 금형 내부에서 우레탄수지가 발포 성형되어 원하는 우레탄미드솔을 제작하게 되는 것이다. 이러한 우레탄수지를 이용한 우레탄미드솔은, 금형제작의 가공성형성이 비교적 간단하고, 재료구입이 쉬운 반면에, 우레탄수지로 제작된 미드솔은 무게가 무거울뿐만 아니라 시간에 따라 변색되는 단점과 재료로 사용되는 우레탄이 타 재질에 비해 고가이므로 널리 보급되지 못하고 있다.

그리고, P.V.C 또는 T.P.R등의 합성수지를 이용하는 미드솔은 고온사출기를 통한 액상의 재료를 이용하게 된다. 즉, P.V.C 또는 T.P.R등의 고상의 합성수지원료를 혼련한 후, 고온사출기의 내부에서 액상으로 만들어 상기 액상의 원료를 금형에 주입하게 된다. 좀 더 자세히 설명하면, 원하는 치수 및 형상이 조각된 미드솔금형이 형성된 하부금형에 상부금형이 덮혀진다. 상부금형의 상면에는 하부금형과 연통되는 액주입공이 형성되고, 상기 액주입공을 통해 고온사출기 내에서 액상으로 변한 P.V.C 또는 T.P.R의 합성수지원료가 주입되도록 한다. 상기 고온의 사출액은 상하부금형체 내부에서 발포성형되어 소정시간 경과후 고화되어 미드솔을 형성하게 되는 것이다. 상기와 같이 형성된 미드솔은 그 재질이 비교적 무거워 저가의 신발에 주로 사용하게되는 단점이 있다.

다음, EVA 미드솔이라고 불리우는 E.V.A기초화합물로 이루어진 미드솔의 제작과정을 설명하기로 한다. 상술한 우레탄재질과 P.V.C 또는 T.P.R 합성수지는 액상의 수지물을 사용한다. 그러나, 상기 파이론미드솔은 미리 발포성형된 고상의 판상수지재를 사용하는 것이다. 즉, E.V.A기초화합물을 이용하여 미리 발포성형시켜 판상의 미드솔재료를 규격 재단한 후, 상기 재료를 알루미늄금형 내부에 주입하여 고온, 고압으로 가한 후 냉각시켜 미드솔을 형성하게 된다. EVA 미드솔은 고상의 판상수지재를 고온,고압으로 유지한 후, 냉각시켜야 하므로 상기 금형은 고압에 견딜 수 있으며, 또한 고온가열 및 냉각되어야 하므로 열전달이 잘 이루어질 수 있는 재질로 구성되어야 하기 때문에 통상적으로 알루미늄금형을 사용하여 제작하게 되는 것이다.

좀 더 자세히 설명하면, E.V.A기초화합물로 구성되어 발포성형된 판상을 재단하되, 재단되는 미드솔재료의 크기는 원하는 치수보다 조금 크게 형성되도록 한다. 재단된 미드솔재료를 가볍고 열전도가 양호한 구조로 이루어진 알루미늄주조 하부금형 내부에 강제로 밀어넣는다. 상기의 상태에서 상부금형을 덮고서 금형전체에 높은 압력과 고온을 가하였다가 압력이 해지되지 않은 상태에서 또 다시 급냉각 시킨다. 상기의 과정에 의해 금형 내부에 위치한 미드솔재료는 발포 팽창된 판상의 미드솔재료가 고열을 받아 더욱 팽창하여 금형의 내부공간을 틈새없이 꽉 채우면서 압축되어 금형 내부공간에 성형된 형상대로 재가공 성형된다. 상기의 상태에서 압력을 유지한 채로 급냉각함에 따라 미드솔이 제작되게 되는 것이다.

이러한 과정으로 형성되는 EVA 미드솔은 그 재질면에서 여타 재질보다 가볍고 또한 변색될 염려가 없을뿐만 아니라 탄성이 우수한 재료이나, 후술하겠지만 금형제작이 까다롭고 금형제작비용이 비싼관계로 고가의 신발 또는 기능성신발에 주로 많이 사용되고 있는 실정이다.

상기한 바와 같이, 현재의 미드솔 EVA 파이론 제작은 두가지 방법을 사용하고 있다.

첫째 방법은 사출성형방법으로서, 기계장비비가 고가이고 금형제작 비용이 많이 소요되는 편이다. 일반 프레스금형과 비교하면, 알미늄 프레스금형은 1면당 약 60만원에서 120만원 정도이나, 사출성형용 금형은 400만원에서 1000만원 정도의 고가이면서 제작과정에서 시간이 2개월 이상 소요되는 불편함이 있다.

또한, 사출성형용 금형은 발포성 재질을 사용하기 때문에, 냉각장치가 없어 EVA미드솔 제품에 신축성이 많이 생겨 불량율이 많은 단점이 있다. 사출성형용 금형의 장점은, 프레스금형보다 프레스제작 설치비용과 금형제작 비용이 사출형에 비교하여 저렴한 편이나 많은 인력과 생산성에 문제가 있다.

생산성은 제품에 따라 차이가 있으나 알미늄 금형 1면당 24시간 작업에 있어 40족(足)에서 50족(足) 정도 밖에 생산할 수가 없다. 그 이유는 기존의 프레스 방법은 프레스 열판에서 평균 가로 25 cm 세로 30 cm 두께가 60 mm 에서 80 mm 정도의 알미늄금형을 외부에서부터 열을 전달하므로 제품이 있는 중앙부분까지 전달되는 시간이 많이 소요된다.

냉각방법도 위의 열방법과 마찬가지로 외부에서 내부로 냉각이 전달되므로 많은 시간이 소요된다. 냉각시간은 제품두께에 따라 차이가 있으나, 열간가공용 스팀(steam)이 약 10분 내지 15분 동안 제품에 작용하게 되고, 냉간가공용 냉기는 약 10분 내지 15분 동안 제품에 작용하게 된다. 그래서, 연료손실도 많이 발생하게 된다.

기존의 EVA스폰지가 성형되는 시간은 온도가 100°에서 120°사이로 약 3분 정도면 스폰지의 성형이 완료된다. 냉각도 약 15°정도의 냉각수로서 3분 정도면 변형이 오지 않는다. 또한, 기존의 방법을 사용하면 15 kg 에서 20 kg 정도의 무게를 갖는 뜨거운 금형을 냉각수 프레스로 옮겨야 하는 불편함과 안전에도 문제점이 많이 있다. 또한, 생산성이 떨어지므로해서 생산성에 차질을 막기 위해 같은 사이즈의 금형을 여러번 중복해서 제작을 한다.

따라서 본 고안의 목적은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 신발의 중창을 열간가공 및 냉간가공을 동시에 수행하여 신발 중창의 제조시간을 단축시켜 제조생산성을 향상시킬 수 있고 작업안전성을 향상시킬 수 있는 신발의 중창제조용 금형장치를 제공하는 것이다.

도 1 - 본 고안에 따른 신발의 중창제조용 금형장치의 사시도.

도 2 - 도 1의 조립단면도.

＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101 : 상부금형 102 : 하부금형

103 : 신발성형홈 104 : 돌기부

106 : 상부유로 107 : 하부유로

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따른 신발의 중창제조용 금형장치는, 내부에 형성된 단일의 상부유로를 통해 스팀이 유동하여 신발중창성형물을 열간가공시키고 열간가공이 완료된 후에 상부유로를 통해 냉각수가 유동하여 열간가공된 신발중창성형물을 냉간가공시킬 수 있도록 되어 있는 상부금형; 및 상부금형의 하부에 장착되어 상부금형과 함께 신발중창성형물을 성형하고, 내부에 형성된 단일의 하부유로를 통해 스팀이 유동하여 신발중창성형물을 열간가공시키고 열간가공이 완료된 후에 하부통로를 통해 냉각수가 유동하여 열간가공된 신발중창성형물을 냉간가공시킬 수 있도록 되어 있는 하부금형을 포함하여, 상부유로 및 하부유로 내부를 스팀이 통과하면서 상부금형 및 하부금형 사이에서 신발중창성형물을 열간가공하고, 열간가공 종료후 상부유로 및 하부유로로부터 스팀이 제거되고 상부유로 및 하부유로 내부를 다시 냉각수가 통과함으로써 열간가공된 신발중창성형물을 냉간가공하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상부금형의 상부유로와 하부금형의 하부유로는 상호 연통되도록 하여, 단일의 스팀 및 냉각수가 상부금형 및 하부유로를 순환할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 신발의 중창을 열간가공 및 냉간가공을 동시에 수행하여 신발 중창의 제조시간을 단축시켜 제조생산성을 향상시킬 수 있고 작업안전성을 향상시킬 수 있게 된다.

이하 첨부도면을 참조로 하여 본 고안을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 금형장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 신발의 중창제조용 금형장치는, 상부금형(101)과 하부금형(102)으로 구성되어 있고, 상부금형(101)의 하부면 상에는 신발중창을 성형하기 위한 돌기부(104)가 형성되어 있고, 하부금형(102)의 상부면 상에는 상부금형(101)의 돌기부(104)를 수용하면서 신발중창을 성형하기 위한 신발성형홈(103)이 형성되어 있다.

상부금형(101)의 내부는 단일의 상부유로(106)가 형성되어 있고, 스팀이 상부유로(106)를 유동하여 신발중창성형물을 열간가공시키고 열간가공이 완료된 후에 상부유로(106)를 통해 냉각수가 유동하여 열간가공된 신발중창성형물을 냉간가공시킬 수 있도록 되어 있다.

또한, 하부금형(102)은 상부금형(101)의 하부에 장착되어 상부금형(101)과 함께 신발중창성형물을 성형할 수 있도록 되어 있다. 하부금형(102)의 내부에는 단일의 하부유로(107)가 형성되어 있고, 스팀이 하부유로(107) 내부를 유동하면서 신발중창성형물을 열간가공시키고 열간가공이 완료된 후에 하부통로를 통해 냉각수가 유동하여 열간가공된 신발중창성형물을 냉간가공시킬 수 있도록 되어 있다.

그래서, 상부유로(106) 및 하부유로(107) 내부를 스팀이 통과하면서 상부금형(101) 및 하부금형(102) 사이에서 신발중창성형물을 열간가공하고, 열간가공 종료후 상부유로(106) 및 하부유로(107)로부터 스팀이 제거되고 상부유로(106) 및 하부유로(107) 내부를 다시 냉각수가 통과함으로써 열간가공된 신발중창성형물을 냉간가공하게 된다.

그리고, 상부금형(101)의 상부유로(106)와 하부금형(102)의 하부유로(107)는 상호 연통되도록 하여, 단일의 스팀 및 냉각수가 상부금형(101) 및 하부유로(107)를 순환할 수 있도록 되어 있다.

상기한 금형은, 폐기처분되는 알미늄 금형을 사용하는 방법으로 속의 금형을 원하는 만큼 파내어 전주도금을 이용한(니켈 동 신주)방법이다. 1차로 원하는 모양의 사이즈를 정하여 목형을 제작한 후 일반적으로 주물공법에서 사용하는 실리콘으로 원형을 복사하여(목형 제품 실리콘 전부 가능함) 원하는 제품에다 전기를 이용하여 금형을 제작한다. (통상 전주금형이라 일컬음) 원하는 두께의 금형을 평균 3 mm 내지 5 mm 정도 제작한 후에 금형이면에 원하는 스팀과 냉각수가 흐를 수 있도록 파라핀이나 저온금속으로 통로의 모양을 만들어 다시 2차로 파라핀이나 저온 금속 위에다 전주도금을 입힌다. 어느정도 압력에 견딜 수 있는 두께가 형성되면 속의 내용물인 파라핀이나 저온금속으로 통로의 모양을 만들어 다시 2차로 파라핀이나 저온금속 위에다 전주도금을 입힌다. 어느정도 압력에 견딜 수 있는 두께가 형성되면 속의 내용물인 파라핀이나 저온금속을 열에 녹여서 뽑아 내면 통로가 형성된다. 금형통로의 입구를 자동밸브호스와 연결하여 금형의 좌,우 뚜껑의 좌우와 연결되어 압력을 이용해 외부통로로 분사를 하면 3 mm 내지 5 mm 의 두께를 유지하고 있는 금형 내부는 10초만 지나면 순식간에 열이 전달되어 밸브에서 나오는 스팀 또는 냉각수와 온도 차이가 나지 않는다. 또한 금형을 열프레스와 냉각프레스로 옮기지 않아도 작업이 용이하므로 안전성에도 문제가 없다.

자동밸브에 작동시간을 입력시켜 놓으면 스팀 3분 공기 3초 냉각 3분 공기 3초순으로 자동으로 작동되므로 금형을 옮겨 놓을 필요성이 없다.

생산성은 기존 프레스 작업보다 3배이상 인력감축 열손실도 3배 이상 줄일 수 있다.

이에 따라, 신발의 중창을 열간가공 및 냉간가공을 동시에 수행하여 신발 중창의 제조시간을 단축시켜 제조생산성을 향상시킬 수 있고 작업안전성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 신발의 중창제조용 금형장치에 의하면, 신발의 중창을 열간가공 및 냉간가공을 동시에 수행하며 금형표면에 부착하여 신발 중창의 제조시간을 단축시켜 제조생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 신발의 중창제조용 금형장치에 있어서,

   내부에 형성된 단일의 상부유로(106)를 통해 스팀이 유동하여 신발중창성형물을 열간가공시키고 열간가공이 완료된 후에 상기 상부유로(106)를 통해 냉각수가 유동하여 열간가공된 상기 신발중창성형물을 냉간가공시킬 수 있도록 되어 있는 상부금형(101); 및

   상기 상부금형(101)의 하부에 장착되어 상기 상부금형(101)과 함께 상기 신발중창성형물을 성형하고, 내부에 형성된 단일의 하부유로(107)를 통해 스팀이 유동하여 상기 신발중창성형물을 열간가공시키고 열간가공이 완료된 후에 상기 하부통로를 통해 냉각수가 유동하여 열간가공된 상기 신발중창성형물을 냉간가공시킬 수 있도록 되어 있는 하부금형(102)을 포함하여,

   상기 상부유로(106) 및 상기 하부유로(107) 내부를 상기 스팀이 통과하면서 상기 상부금형(101) 및 상기 하부금형(102) 사이에서 상기 신발중창성형물을 열간가공하고, 열간가공 종료후 상기 상부유로(106) 및 상기 하부유로(107)로부터 상기 스팀이 제거되고 상기 상부유로(106) 및 상기 하부유로(107) 내부를 다시 상기 냉각수가 통과함으로써 열간가공된 상기 신발중창성형물을 냉간가공하는 것을 특징으로 하는 신발의 중창제조용 금형장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 상부금형(101)의 상기 상부유로(106)와 상기 하부금형(102)의 상기 하부유로(107)는 상호 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 신발의 중창제조용 금형장치.