KR20020046112A - 신발중창용 생크보드와 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신발중창용 생크보드(shank board)와 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 섬유공장에서 발생되는 폐섬유와 면에다 폴리에스터와 폴리프로필렌을 혼합하고 여기에다 바인더로서 아크릴-스틸렌계의 폴리머를 기능성 에멀젼으로 첨가하여 열압착시키는 방법으로 신발 중창용 생크보드를 제조함으로써, 종래에 버려지던 폐자원을 활용하여 환경을 개선시킴과 동시에 효율적인 성분의 배합 사용으로 인해 제품의 접착강도와 밀도를 향상시켜서 신발중창의 강도를 크게 개선시키고, 제품의 경량화와 가공성이 우수하며 내마모성, 접착성, 내수성 등 각종 물성에서도 우수한 특성을 나타내는 새로운 신발중창용 생크보드에 관한 것이다.

Description

신발중창용 생크보드와 그의 제조방법{Shank board for mid-sole and its preparing method}

본 발명은 신발중창용 생크보드(Shank board)와 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 섬유공장에서 발생되는 폐섬유와 면에다 폴리에스터와 폴리프로필렌을 혼합하고 여기에다 바인더로서 아크릴-스틸렌계의 폴리머를 기능성 에멀젼으로 첨가하여 열압착시키는 방법으로 신발 중창용 생크보드를 제조함으로써, 종래에 버려지던 폐자원을 활용하여 환경을 개선시킴과 동시에 효율적인 성분의 배합 사용으로 인해 제품의 접착강도와 밀도를 향상시켜서 생크보드의 강도를 크게 개선시키고, 제품의 경량화와 가공성이 우수하며 내마모성, 내수성, 접착성 등 각종 물성에서도 우수한 특성을 나타내는 새로운 신발중창용 생크보드에 관한 것이다.

종래 사용되고 있는 신발용 중창이나 겉창은 주로 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 단독으로 사용하거나, 소량의 고무와 블렌드한 수지를 기재로 하여 프레스몰딩법에 의해 성형된 독립기포 구조를 갖는 발포체가 많이 사용되고 있다. 그러나 이들을 기재로 하여 프레스 성형된 중창은 우레탄을 기재로 하여 제조된 중창에 비교하여 비중이 작아 가볍고 변색이 되지 않는다는 장점은 있으나, 인열강도, 압축영구줄음 특성 및 접착성 등과 같은 제반 물성이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 이러한 종래의 신발창의 단점을 다소 개량한 것으로서, 한국특허공개 제95-28690호에서는 특정의 에틸렌비닐아세테이트 공중합체를 가수분해시키거나, 또는 유기 과산화물 존재 하에 각종 모노머, 산 무수물, 수지 및 고무를 그라프트시킨 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 등의 개질된 에틸렌비닐아세테이트 공중합체를 기재로 하고 여기에 기타 첨가제를 첨가하여 혼련시킨 혼련물을 사출기에 투입하여 고온의 금형 내부로 사출시킨 후 가온·가압 상태에서 유기과산화물의 가교반응과 발포제의 분해반응을 동시에 실시한 후 급격히 금형을 열어 3차원적으로 팽창시켜 신발 중창용 발포체를 연속적으로 제조하는 기술이 제안되어 있다.

그러나, 이 경우는 재성형이나 다른 복잡한 가공공정 없이 단 한단계의 공정만을 거치면서도 비중이 작고, 인열강도, 압축 영구줄음 특성 및 접착성을 비롯한 제반 물성을 개선하기는 하였으나, 아직도 물성에서 그다지 우수한 효과를 나타낸다고 단정하기 어려운 문제가 있다.

또한, 일부에서는 폐섬유인 면과 합성수지를 첨가하여 고압으로 성형 신발중창이 제안되기도 하였으나, 이런 제품은 보행시 딱딱하고 전혀 통풍이 되지 않으며, 특히 겨울철 발에 땀이 많은 경우는 합성수지인 깔창과 중창사이에 습기가 많이 차서 무좀이 생기고 신발에 냄새가 발생 할 뿐만 아니라, 장시간 노출시에는 동상에 걸리는 등의 문제점이 있었다. 그리고, 이러한 섬유중창은 면과 합성수지로 만들어져 내구성이 약하여 잘 파손되고 휨발생시 복원력이 없으며 다습한 상태에서박리가 잘되고 탄력을 흡수하지 못하므로 비교적 열악한 환경에서 사용하는 레져 및 스포츠용 신발이나 군화, 작업화 등에 깔아서 오래 사용하는 경우 틈이 생기고 갈라지는 심각한 문제점이 있었다.

이런 문제를 해결하기 위하여, 한국특허공개 제97-25470호에서는 수세미와 야자수 등의 식물과 같이 섬유질이 우수한 제품의 특성을 활용하여 섬유질을 추출한 다음, 이 소재에 에멀젼(Emulsion Resin) 또는 멜라민수지(Melamin Resin)와 고탄력성 고무수지인 에스비알수지(Styrene Butadiene Resin)를 결합제로 첨가하여 혼합하고, 건조, 절단, 가압, 성형한 천연 소재 통풍 중창을 생산하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 방법은 물성 개선 효과는 있으나 섬유질 제품의 수거와 가공등이 용이하지 않고 제조비용이 고가이며 제조과정이 까다로워서 일반적으로 상용화하기에는 어려운 문제가 있다.

본 발명에서는 상기와 같은 종래 기술에서의 문제점은 해소하고 장점을 살려서 새로운 방법으로 신발 중창을 제조하기 위하여 보다 환경 친화적이고 인체에 매우 효과적인 물성을 나타내며, 신발중창이 가져야하는 내구성 등을 고루 갖춘 새로운 개념의 신발 중창을 개발하기 위하여 다각도로 연구 검토한 결과, 신발중창에 적용되는 생크보드의 물성을 개선하는 것이 필요하다고 판단하고, 이를 위하여 섬유공장에서 발생되는 폐섬유와 면에다 폴리에스터와 폴리프로필렌을 혼합한 다음, 여기에다 바인더로서 특정 조성을 가지는 아크릴-스틸렌계의 폴리머를 기능성 에멀젼으로 첨가하여 열압착시키는 방법으로 신발중창용 생크보드를 제조하고 이를 신발중창에 적용하면 우수한 품질의 환경 친화적인 제품을 얻을 수 있다는 사실을 알게 되었다.

따라서, 본 발명은 종래에 버려지던 폐자원을 활용하여 환경을 개선시킴과 동시에 효율적으로 제조한 바인더 성분 등의 배합 사용으로 인해 제품의 접착강도와 밀도를 향상시켜서 신발중창용 생크보드의 강도를 크게 개선시키고, 제품의 경량화와 가공성이 우수하며 내마모성, 접착성, 내수성 등 각종 물성에서도 우수한 특성을 나타내는 새로운 신발중창을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 폐섬유와 면에 폴리에스터 및 폴리프로필렌과 통상의 첨가제가 혼합된 혼합물이 열압착되어 이루어진 신발중창용 생크보드에 있어서, 바인더로서 아크릴로니트릴 20 ~ 40 중량%, 스틸렌 모노머 0 ~ 40 중량%, 메틸메타아크릴레이트 0 ~ 40 중량%, 아크릴아미드 0.2 ~ 3 중량%, 에틸아크릴레이트 5 ~ 10 중량%, n-부틸아크릴레이트 1 ~ 10 중량%, 에틸렌 티오글리콜 0.05 ~ 2 중량%, 글리시딜 메타아크릴레이트(GMA) 1 ~ 10 중량% 및 물 50 ~ 70 중량%가 함유되어 있고, 촉매 및 유화제 중에서 선택된 하나이상의 성분 0 ~ 3.0 중량%를 함유하는 아크릴-스틸렌계의 기능성 에멀젼 폴리머가 상기 혼합물 100중량부에 대하여 5 ~ 30 중량부로 첨가되어 열압착된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 그 제조과정을 중심으로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

일반적인 신발중창을 제조하는 과정을 간단히 설명하면 다음과 같은 바, 먼저 에틸렌비닐아세테이트 수지 단독 또는 고무가 블렌드된 수지에 가교제, 발포제 및 기타 다른 첨가제들을 배합한 컴파운드를 쉬트(sheet) 상으로 제조하여 밀폐된 금형안에 투입한 후 프레스기를 이용하여 고온·가압 하에서 20∼30분간 가공하여 가교제와 발포제를 분해시킨 다음, 금형을 순간적으로 열어 압력을 제거하므로써 압력차이를 이용하여 급팽창시키는 1차 프레스 공정을 거쳐 연질의 독립기포 구조를 갖는 1차 발포체를 얻는다. 이것을 스카이빙기(skiving machine)와 커터를 사용하여 일정한 두께와 크기로 켜낸 다음 숙달된 작업자의 트리밍(trimming)과 그라인딩(grinding)의 공정을 거친 후 제품형태를 갖는 금형에 재차 넣어 150∼160℃에서 5∼20분간 고온 프레스(hot press)하고, 다시 금형을 닫은 채로 10∼20℃정도의 저온에서 10∼20분간 냉각시켜 제품을 탈형하는 리프레스(repress) 공정을 거쳐 원하는 형태의 제품을 얻게된다.

본 발명에서는 상기한 일반적인 신발중창의 제조방법을 대체적으로는 그대로 이용하되, 특히 신발 중창에 적용하는 생크보드를 제조하기 위하여 원료물질로서 종래 일부에서 사용되어 왔던 폐섬유와 면을 사용하고 여기에 통상의 수지 성분 중에서도 특히 폴리에스터와 폴리프로필렌을 혼합하고, 특히 본 발명에 따른 특정 조성의 바인더 성분을 혼합한다. 이때, 사용되는 폴리에스터와 폴리프로필렌은 예컨대 내수내한성의 저융점 고분자 수지 중에서 선택된 통상의 폴리에스터 섬유 또는 폴리프로필렌 섬유 성분으로서 폐섬유와 면 100중량부에 대하여 10 ~ 30 중량부의 비율로 혼합하는 것이 물성면에서 바람직하다.

그 다음에는 상기 혼합물을 절단, 파쇄하여 비타(beating)작업을 수행한 후, 초지공정을 거쳐서 판지 형태로 성형한 다음, 상기 조성의 바인더 수지를 스프레이(또는 침적)하여 예비 건조하고, 이를 150 ~ 250℃온도, 100 ~ 310Kg/㎠의 압력에서 3 ∼ 10분 정도 열압착시켜서 신발중창용 생크보드를 생산할 수 있다.

본 발명에 따르면, 폐섬유를 면과 혼합하거나 단독으로 하고 저융점 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 화이버 또는 얀을 첨가하여 절단하고 파쇄한 다음, 집합 저장탱크에서 물과 혼합하고 나서 초지 상태로 만든 후, 이를 건조하고 본 발명에서 특별히 제조하여 사용하는 기능성 에멀젼 폴리머인 아크릴-스틸렌계의 바인더 성분을 첨가하도록 한다. 이때 바인더 성분은 수지성분이 혼합된 원료 혼합물 100 중량부에 대하여 5 ~ 30 중량부의 비율로 혼합할 수 있다.

이렇게 바인더가 혼합된 후에는 상기한 공정과 동일한 방법으로 건조, 열압착하고 가공하여 신발 중창용 생크보드를 제조할 수 있는 것이다.

본 발명에 따르면 무엇보다도 바인더 성분의 조성에 큰 특징이 있다고 할 수 있는데, 이러한 본 발명의 바인더 조성은 상기한 바와 같이 여러 가지 성분을 효율적으로 조합하여 제조한 것을 사용한다.

본 발명에 따른 바인더는 아크릴로니트릴 20 ~ 40 중량%, 스틸렌 모노머 0 ~ 40 중량%, 메틸메타아크릴레이트 0 ~ 40 중량%, 아크릴아미드, N-메틸올 아크릴아미드 등과 같은 아크릴아미드 0.2 ~ 3 중량%, 에틸아크릴레이트 5 ~ 10 중량%, n-부틸아크릴레이트 1 ~ 10 중량%, 에틸렌 티오글리콜 0.05 ~ 2 중량%, 글리시딜-메타아크릴레이트 1 ~ 10 중량% 및 물 50 ~ 70 중량%가 함유되어 있고, 여기에 필요에 따라서 기타 포타슘 피로포스페이트, 암모늄설페이트 등의 촉매와, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 소디움 라우릴설페이트 등의 유화제 중에서 선택된 하나이상의 성분이 0 ~ 3 중량%로 함유된 것을 바람직하게 사용할 수 있다.

이러한 바인더의 구성 성분 중에서 아크릴로니트릴, 스틸렌 모노머, 메틸메타아크릴레이트 및 아크릴아미드는 사용된 수지의 표면 마찰 견뢰도 향상과 내수성 및 섬유성분과의 효과적인 결합성 유지와 적절한 흡습성 유지를 가지면서도 적절한 물성을 유지하도록 하기 위하여 첨가 사용하는 것으로, 이 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우 수지형성 및 보존성에 문제가 발생할 수 있다.

에틸아크릴레이트는 수지의 표면 마찰견뢰도 및 접착성을 강화하기 위하여 첨가 사용하는 것으로, 그 사용량이 상기범위를 벗어나는 경우 고화 접착 후에 마찰견뢰도에 문제가 있으며, n-부틸아크릴레이트도 상기 범위를 벗어나는 경우 수지의 경도가 너무 높아 제품의 균열이 발생하거나 경도가 너무 낮아서 신축이 많아져서 상품성에 문제가 발생할 수 있어서 바람직하지 못하다.

또한, 본 발명의 바인더 조성에는 글리시딜 메타크릴레이트(G.M.A)가 함유되어 있는 바, 그 함량이 특히 과소한 경우 수지의 개질 및 내수성을 저하시키는 문제가 발생될 수 있다.

이밖에도, 본 발명에 따른 바인더에는 필요에 따라 포타슘 퍼포스페이트, 소디움 비설페이트 및 암모늄 퍼설페이트 중에서 선택된 촉매 1 중량% 미만과 폴리옥시 에틸렌 노닐페닐 에테르 및 소듐 라우릴 설페이트 중에서 선택된 유화제 2 중량% 미만을 함유하고, 이들 두 성분의 합이 전체 바인더 조성의 중에서 0.5∼3.0중량% 범위를 유지하도록 하는 것이 여러 가지 물성면에서 바람직하다.

위와 같이, 조성된 바인더 성분을 상기와 같은 적당한 비율로 사용하는 경우 섬유성분의 사용으로 무게를 경량화시킴과 동시에 저흡습성을 유지하고, 내수성, 접착성, 가공성, 내구성이 우수한 신발중창용 생크보드를 얻을 수가 있는 것이며, 만일 바인더 성분의 함량비가 상기 범위에 못 미치는 경우 위 여러 가지 물성을 목적하는 정도로 얻을 수가 없고, 강도저하 등과 같은 물성 저하의 요인이 되며, 또한 이를 초과하는 경우에도 오히려 본래의 목적에 부합되지 않아 바람직하지 못하다.

이와 같이, 본 발명에 따라 제조한 신발중창용 생크보드는 종래의 신발중창용 생크보드에 비하여 여러 가지 물성이 우수한 특성을 나타내는 바, 종래의 신발중창의 경우 강도가 10 ~ 20Kg/㎠ 내외이지만 본 발명의 제품은 열압프레스와 상기와 같은 특정 조성의 바인더를 사용함으로써 밀도와 접착강도를 크게 향상시켜서 강도가 90Kg/㎠ 이상으로 월등하게 향상된 효과를 나타낸다.

또한, 각종 폐섬유를 효과적으로 활용할 수가 있어서 환경개선 효과와 경제적인 효과를 가지면서도 기존 제품의 단점을 보완할 수 있는 것으로서, 종래의 신발중창은 펄프(목재)를 주로 사용하기 때문에 비중이 너무 높아서 무겁고 내수성이 약하며, 내구성과 가공성에 한계가 있었던 것이 비하여, 본 발명의 제품은 무게가 매우 가볍고 내수성이 우수하며, 형타(型打)와 접착성이 우수하여 신발중창에 적용하는 경우 가공성이 크게 향상되었고, 내마모성, 내수성, 층간 내박리성, 종횡비틀림 내성 등과 같은 내구성이 우수한 특성을 나타낸다.

이와 같이, 본 발명은 현재 해외에서 수입사용하고 있는 제품에 비하여 폐섬유를 이용하고 기능성 에멀젼을 바인더로 사용하여 일반적으로 신발중창에서 요구되는 물성인 대철(허리쇠)과 중창용 프레스 보드를 합포하였을 때 균열이 없으며 높은 강도에 충분히 견디고 중창의 보강재와의 접착력도 양호할 뿐만 아니라 경도가 높고 흡수율이 적절하며 무게가 매우 가벼운 특징을 갖는다. 특히, 본 발명의 제품은 종래의 제품에 비하여 약 30 ~ 40% 정도 가벼운 특징과 접착성 및 균열현상이 없다는 점에서는 기존 제품에서는 도저히 달성할 수 없는 매우 우수한 특성을 나타낸다.

따라서, 본 발명의 신발중창은 보다 가볍고 우수한 물성을 가지는 고급 신발제품과 격렬한 조건에서 사용되는 특수 신발 등에 효과적으로 적용할 수 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명에서의 각 성분 조성은 일부 변경하여도 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위내에서 본 발명의 범위에 포함된다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 반드시 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1 ~ 2>

폐섬유 40Kg과 폴리프로필렌 5Kg, 저융점 섬유인 폴리에틸렌 10Kg, 폐면섬유40Kg을 혼합하여 입도크기가 10mm정도가 되도록 잘게 절단하고 파쇄하여 비타(beating)작업을 수행하고, 이를 원료로 하여 초지공정을 거친 후 판지 형태로 성형을 완성하였다.

판지로 성형된 초지에 다음의 표 1의 조성으로 제조한 바인더 수지를 충분히 적셔지도록 스프레이(또는 침적)하여 판지에 섬유의 접착밀도를 증가시키고 예비 건조하였다.

상기와 같이 제조한 판지를 200℃ 내외의 온도를 유지하는 열판에 각각 150Kg/㎠, 300Kg/㎠의 압력을 각각 8분과 5분 정도 가함으로써 밀도와 강도가 우수한 경량화된 신발중창을 생산하였다.

상기한 공정 중에서 초지 원료에 대한 입도의 크기, 비타작업공정의 변화, 압차공정의 온도, 압력, 시간 등을 적절히 조절함으로써 신발중창 최종제품에 대한 물성 변화를 꾀할 수 있었다.

<실험예>

상기 실시예와 같이 제조된 신발중창용 생크보드는 다음 표 2에서와 같이 현재 유통되고 있는 신발중창인 일본의 PASCO(상품명)제품인 RK(연성, 시판제품1), FK(강성, 시판제품2)의 2종류 제품과 물성을 비교하여 본 결과, 수입제품들에 비하여 적어도 30 ~ 40% 이상 경량화가 가능하였고, 흡수율은 3 ~ 4배 양호하여 내수성이 우수한 특성을 나타내고, 강도는 95Kg/㎠로서 비슷한 수준을 나타내어 최적의 신발중창을 제조할 수 있었다. 또한, 수입 시판제품은 초지시 작업관계로 인해 층간의 박리가 일어나지만, 본 발명의 실시예 제품은 층간 박리현상이 일어나지 않았다.

상기 표2에서 인장강도에서 A와 B는 측정조건을 달리한 경우의 대비를 위해 실험한 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 신발중창용 생크보드는 섬유공장에서 발생되는 폐섬유와 면에다 수지를 혼합하고 여기에다 바인더로서 특정한 조성을 가지는 아크릴-스틸렌계의 폴리머를 기능성 에멀젼으로 첨가하여 소정의 조건에서 열압착시켜서 제조함으로써, 종래에 버려지던 폐자원을 효과적으로 활용하여 환경을 개선시킴과 동시에 효율적인 바인더 성분 등을 배합 사용함으로 인해 제품의 접착강도와 밀도를 향상시켜서 신발중창의 강도를 크게 개선시키고, 제품의 경량화와 가공성이 우수하며 내마모성, 내습성 등 각종 물성에서도 종래의 수입제품 등과 비교하여 우수한 특성을 나타내는 신발중창을 제조할 수 있어서, 고급 제품의 신발과 기능성 신발은 물론 격렬한 조건에서 착용하는 특수화 등에 효과적으로 적용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 폐섬유와 면에 폴리에스터 및 폴리프로필렌과 통상의 첨가제가 혼합된 혼합물이 열압착되어 이루어진 신발중창에 있어서,

   바인더로서 아크릴로니트릴 20 ~ 40 중량%, 스틸렌 모노머 0 ~ 40 중량%, 메틸메타아크릴레이트 0 ~ 40 중량%, 아크릴아미드 0.2 ~ 3 중량%, 에틸아크릴레이트 5 ~ 10 중량%, n-부틸아크릴레이트 1 ~ 10 중량%, 에틸렌 티오글리콜 0.05 ~ 2 중량%, 글리시딜 메타아크릴레이트 1 ~ 10 중량% 및 물 50 ~ 70 중량%가 함유되어 있고, 촉매 및 유화제 중에서 선택된 하나이상의 성분 0 ~ 3.0 중량%를 함유하는 아크릴-스틸렌계의기능성 에멀젼 폴리머가 상기 혼합물 100중량부에 대하여 5 ~ 30 중량부로 첨가되어 열압착된 것을 특징으로 하는 신발중창용 생크보드.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 촉매 및 유화제 성분으로서는 포타슘 퍼포스페이트, 소디움 비설페이트 및 암모늄 퍼설페이트 중에서 선택된 촉매 1 중량% 미만과 폴리 옥시 에틸렌 노닐페닐 에테르 및 소듐 라우릴 설페이트 중에서 선택된 유화제 2 중량% 미만을 함유하고, 이들 두 성분의 합이 전체 바인더 조성의 중에서 0.5∼3.0 중량% 범위인 것을 특징으로 하는 신발중창용 생크보드.
3. 폐섬유와 면에 수지에 통상의 첨가제를 혼합시키고 이 혼합물을 열압착시켜서 신발중창을 제조함에 있어서,

   폐섬유와 면을 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌과 혼합하고 절단, 파쇄하여 비타(beating)작업을 수행한 후, 초지공정을 거쳐서 판지 형태로 성형한 다음, 바인더로서 아크릴로니트릴 20 ~ 40 중량%, 스틸렌 모노머 0 ~ 40 중량%, 메틸메타아크릴레이트 0 ~ 40 중량%, 아크릴아미드 0.2 ~ 3 중량%, 에틸아크릴레이트 5 ~ 10 중량%, n-부틸아크릴레이트 1 ~ 10 중량%, 에틸렌 티오글리콜 0.05 ~ 2 중량%, 글리시딜 메타아크릴레이트 1 ~ 10 중량% 및 물 50 ~ 70 중량%가 함유되어 있고, 촉매 및 유화제 중에서 선택된 하나이상의 성분 0 ~ 3.0 중량%를 함유하는 아크릴-스틸렌계의 기능성 에멀젼 폴리머를 상기 혼합물 100중량부에 대하여 5 ~ 30 중량부로 스프레이 또는 침적하여 적용시키고 나서 예비 건조하고, 이를 150 ~ 250℃온도, 100 ~ 310Kg/㎠의 압력에서 3 ~ 10분 정도 열압착시켜서 제조하는 것을 특징으로 하는 신발중창용 생크보드의 제조방법.