KR20020090938A - 폐섬유로 제조되는 고강도 통기성 신발중창과 그 제조법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐섬유로 제조되는 고강도 통기성 신발중창에 관한 것으로 더욱 상세하게는 폐섬유를 개면한 후 소면하여 균일하게 배열된 폐섬유 슬라이버를 제조한 후 적정 두께로 적층시킨 후 2회 이상의 다단 니들펀칭공정을 거쳐 물리적인 물성과 보온성, 흡음성을 극대화시킨 폐섬유시트를 제조한 후 반응성 바인더 또는 수지용액과 첨가물이 함유된 가공제에 침적 후 예비건조, 열건조 및 성형을 거쳐 냉각하여 제조되는 통기성의 재생섬유판재를 재단하고 성형하여 제조되는 것으로 통기성을 가져 인체건강에 유익하며 비교적 강도가 우수한 섬유질로 구성되어 물리적인 물성이 우수하며 수분에 대한 내성이 우수한 폐섬유로 제조되는 고강도 통기성 신발중창에 관한 것이다.

본 발명의 폐섬유로 제조되는 고강도 통기성 신발중창은 최초 수거된 폐섬유를 그대로 활용함으로써 셀룰로오스계, 단백질계, 폴리에스테르계, 아크릴계, 나일론계, 폴리프로릴렌계, 폴리우레탄계의 한 가지 폐섬유 또는 두 가지 이상 혼합된 모든 폐섬유를 구분 없이 활용할 수 있어 자연보호와 자원절약의 파급효과를 극대화시킬 수 있으며 섬유질로 구성되어 중창의 내외부에 무한히 많은 수로 존재하는 공극을 통한 통기성이 우수하여 무좀 및 발건강의 증진에 도움이 되며 길이가 불균일한 폐섬유 집합체의 충격완화효과가 우수하여 척추 및 관절의 보호에 우수한 신발중창이 제공되는 것이다.

Description

폐섬유로 제조되는 고강도 통기성 신발중창과 그 제조법{High performance airing insole made of textile waste and process therefor}

발의 건강과 보호를 위해 착용되는 신발은 크게 겉창과 깔창, 중창, 안창, 깔창 및 힐로 구성되며 이중 신발의 바닥재가 여러 개로 세분화되어 분류되는 이유는 인체의 건강과 가장 밀접한 관계가 있기 때문이다. 이는 신발의 바닥제가 보행 중 인체로부터 부여되는 하중과 충격을 흡수하여 인체의 관절 및 척추를 보호하는 역할을 수행하기 때문인데 과거 천연고무를 주축으로 한 신발의 바닥제로 주로 활용되었으며 근래에 접어들어 폴리우레탄계열의 폼이 많이 활용되고 있는데 이는 폴리우레탄 소재 자체의 고유한 탄성과 폼구조에서 기인된 높은 충격흡수능력 때문이다. 하지만 이러한 고분자 폼구조체는 통기성이 전혀 없어 신발 내부에서 축적되는 수분의 흡수와 제거에 많은 문제점이 있어 현재 통기성을 가지는 신발 바닥제의 개발을 위한 연구가 심도 있게 진행되고 있다. 한편 인류의 문명과 함께 필수 불가결한 의복의 원료물질인 섬유는 최초 자연에서 얻어지는 천연섬유만이 사용되었으나 20세기 이후 화학공업의 발달과 더불어 여러 가지 합성섬유가 개발되어 인류의 생활을 풍요롭게 하였으나 이들은 대부분 자연분해가 되지 않는 성질을 가지고 있어 현재 인류는 폐섬유로 인한 심각한 환경오염의 문제에 직면해 있다.

최근 폐섬유로 인한 환경오염문제가 인식되며 이를 재활용하려는 연구가 폭넓게 진행되고 있다. 미국특허 제603782호에서는 폐섬유를 기계적으로 분해하여 혼합 후 부직포를 형성시켜 사용하는 기술을 소개하고 있으며 미국특허 제3978179호에서는 열가소성수지를 폐섬유와 혼합하여 바인더로 사용하여 형태안정성이 개선된 부직포의 제조가 가능하다는 기술을 소개하고 있다. 하지만 이들은 모두 폐섬유를 이용하는 것 이외에 아무런 특징이 없으며 이를 재활용하여 인체에 직접 적용할 수 있는 제품 또한 전혀 개발된 바 없으며 아직 폐섬유를 이용하여 제조되는 고강도 통기성 신발중창에 관한 내용은 없다.

본 발명은 폐섬유를 이용하여 제조되는 고강도 통기성 신발중창을 제공하는 것으로 폐섬유의 물리적인 결속을 극대화시켜 물리적인 물성을 향상시키고 적절한 경화제를 첨가할 때 형태안정성 및 수분에 의한 물성저하를 최소로 하며 통기성을 극대화시켜 신발의 내부에 유발되는 수분의 제거와 공기순환을 촉진할 수 있는 신발중창을 제공하는 것이다.

본 발명은 폐섬유를 개면처리 및 소면처리 하여 물리화학적으로 결속된 섬유제품을 각각의 단섬유로 완벽하게 분리시켜 얻어지는 비교적 섬유장이 짧은 폐섬유를 2회 이상의 니들펀칭공정을 적용하여 폐섬유 간 물리적인 결합을 극대화시켜 강도를 증진시킨 후 반응성 유기화합물, 수지용액 또는 수지용융액을 이용하여 형태안정성을 극대화시킨 폐섬유로 제조되는 통기성 재생섬유판재를 재단하고 가공하여 제조되는 것으로 종래의 기술에서 달성할 수 없었던 폐섬유소재의 비교적 짧은 섬유장, 일정하지 못한 길이 및 균일하지 못한 섬유의 화학적 조성을 효과적으로 활용하여 중창의 보온성과 탄성, 충격완화작용을 극대화시켰으며 2회 이상의 니들펀칭공정에서 기인된 치밀한 조직을 형성하고 있으며 적절한 바인더가 첨가되어 형태안정성 및 강도가 매우 우수한 신발중창이 제공된다.

이와 같이 본 발명은 지금까지 제조된 적 없는 폐섬유로 구성되는 새로운 형태의 물질구성과 새로운 공정설계에 의해 이루어지는 신 고강도 통기성 신발중창을 제공하는 진보된 기술을 제시하고 있다.

도면1은 본 발명의 고강도 통기성 신발중창을 보여주는 사진으로 신발중창의 제조 이후 전사처리를 거쳐 무늬를 부여하는 것이 가능하다는 사실을 보여주고 있다.

도면2는 본 발명의 고강도 통기성 신발중창의 단면을 관찰한 전자현미경 사진으로 폐섬유가 치밀한 조직을 가지고 있어 형태안정성, 강도가 우수하며 충분히 존재하는 공극으로 통기성이 부여되며 충격완화작용이 우수할 수 있는 구조적인 특징을 가진다는 사실을 잘 보여주고 있다.

본 발명의 폐섬유로 제조되는 고강도 통기성 신발중창은 폐섬유를 정재하고 니들펀징하여 제조되는 유연성시트를 경화제를 이용하여 형태안정성과 수분내성을 극대화시킨 섬유판재를 제조한 후 적절한 형태와 크기로 재단한 후 성형하여 제조되는 것으로 본 발명의 신발중창은 망상구조로 존재하는 폐섬유가 무게비로 50wt% 내지 98wt% 사이이고 형태를 유지시키는 가공제의 고형분이 무게비로 0.2wt% 내지 50wt% 사이로 조성되며 수분 및 잔류물이 0.1wt% 내지 20wt% 사이로 존재하는 것으로 밀도가 0.2g/cm3 내지 3g/cm3 사이이며 통기성을 갖는 것이다.

또한 강도향상, 기능성 부여, 촉감 개선 등의 필요에 따라 폐섬유가 무게비로 1wt% 내지 98wt%, 신제인 섬유가 1wt% 내지 98wt% 사이로 존재하며 형태를 유지시키는 가공제의 고형분이 무게비로 0.2wt% 내지 50wt%, 수분 및 잔류물이 0.1wt% 내지 20wt%, 항균성, 원적외선 방사성, 온열성, 음이온 방출성, 소취성, 난연성, 전자파차단성 등의 기능성 중 한 가지 또는 두 가지 이상의 기능성을 부여시키기 위한 첨가물이 무게비로 0wt% 내지 10wt% 사이로 조성되는 것이다.

본 발명에서 사용되는 폐섬유와 섬유는 에스테르, 아마이드, 아크릴, 모다크릴, 비닐알콜, 프로필렌, 사카라이드, 콜라겐, 단백질, 글리콜라이드, 글리콜산, 락타이드, 젖산, 카프로락톤, 디옥사논, 트리메틸렌 카보네이트, 또는 디메틸 트리메틸렌 카보네이트 등으로 이루어진 군에서 이루어진 단독 중합체, 이들의 공중합체, 혼합물 또는 브렌드물이 인위적으로 방사된 것과 천연에서 얻어진 것이 한 가지 또는 두 가지 이상 혼합된 것이 유용하다.

본 발명의 폐섬유로 제조되는 고강도 통기성 신발중창은 폐섬유를 개면, 소면, 니들펀칭, 수지가공 및 건조 성형시켜 제조된다. 폐섬유는 개면 및 소면공정을 거쳐 웹(web)으로 성형되며 중창의 균일성을 배가시켜 주기 위해 필요에 따라 혼면공정을 부수적으로 적용할 수 있다. 폐섬유로 구성된 웹은 2회 이상의 니들펀칭으로 적절하게 치밀한 웹결속을 이룬 유연성 폐섬유시트가 제조된다. 제조된 폐섬유시트는 가공제와 건조과정을 통하여 강도의 증진 및 경화처리되어 고강도 통기성 재생 섬유판재가 제조되며 이를 적절한 크기와 형태로 재단하여 최종적으로 본 발명의 고강도 통기성 신발중창이 제조된다. 본 발명에서 사용되는 가공제는 바인더, 유연제, 유제, 기능성 첨가물 및 물 중 한 가지 또는 임의 선택된 2가지 이상 혼용 또는 개별적으로 부과시킬 수 있다.

본 발명에서 바인더로는 비닐계, 우레탄계, 에폭시계 등의 반응성 유기화합물과 에스테르, 아마이드, 아크릴, 모다크릴, 비닐알콜, 프로필렌, 사카라이드, 콜라겐, 단백질, 글리콜라이드, 글리콜산, 락타이드, 젖산, 카프로락톤, 디옥사논, 트리메틸렌 카보네이트, 또는 디메틸 트리메틸렌 카보네이트 등으로 이루어진 군에서 이루어진 단독 중합체, 이들의 공중합체, 혼합물 또는 브렌드물의 수지용액 중 한 가지 또는 두 가지 이상 임의 선택된 것이 사용될 수 있다. 또한 기능성 첨가물로는 액상 및 고상으로 존재하는 4급 암모늄염, 키토산 등의 항균제, 황토, 규석, 실리콘 등의 원적외선 방사체, 페라이트 등의 온열제, 활성탄소 또는 대나무 숯 등의 음이온 방출제, 숯과 같은 탈취제, 불소와 같은 난연제, 전도성 필러 및 탄소섬유와 같은 전도체 등이 한 가지 또는 두 가지 이상 선택되어 사용될 수 있다.

본 발명의 폐섬유로 제조되는 고강도 통기성 신발중창은 섬유를 이용하여 신발중창을 제조하는 과정에 있어서 폐섬유를 활용할 때 통기성을 유지하며 소재의 불균일성에서 기인된 보온성과 흡음성이 향상되며 다단 니들펀칭과 바인더를 이용할 때 강도가 뛰어나며 탄성이 우수하여 충격완화효과가 뛰어난 신발중창의 제조가 가능하다는 사실이 밝혀져서 이 기술이 제조방법에 적용되어 얻어진 것이다.

이하, 본 발명의 실시예는 본발명의 일부분을 보다 구체적으로 설명하고 있으나 본발명의 내용이 이에 국한된 것이 아니다.

실시예

폐섬유 유연성 시트의 제조

봉제공장 및 부직포제조공정에서 얻어진 면과 폴리프로필렌, 나일론으로 구성된 폐섬유 50kg을 개면기를 이용하여 개면하여 개개의 단섬유로 분해한 후 소면기를 이용하여 웹을 형성시켰으며 형성된 웹은 5번 적층하여 두께 10cm의 폐섬유 웹을 제조하였다.

이후 니들펀칭기를 이용하여 3회에 걸쳐 니들펀칭하여 두께 2cm의 유연성 시트를 제조하였다.

가공제 처리

아크릴 바인더 20kg과 참숯가루 2kg을 물 78kg에 첨가하여 제조된 가공제에 폐섬유 유연성 시트를 침지하고 멩글처리하여 가공제가 시트의 외부와 내부에 균일하게 도포시켰다.

섬유판재의 제조

가공제처리된 폐섬유 시트를 열롤러를 통하여 예비건조 시킨 후 온도 150℃에서 30분간 열건조한 후 냉각하여 통기성을 유지하며 강도가 향상된 재생 섬유판재를 제조하였다.

고강도 통기성 신발중창의 제조

재생 섬유판재를 신발의 외피 및 바닥제의 형상에 맞게 재단한 후 발바닥의 형상에 부합될 수 있는 형태로 열프레스를 이용 성형하여 고강도 통기성 신발중창을 제조하였다.

기능성 부여

제조된 신발중창에 폴리스타이렌 수지용융액에 옥가루가 무게비로 5wt% 첨가된 수지용액을 이용하여 신발중창의 표면에 엠보싱처리하여 옥가루가 첨가된 신발중창을 제조하였다.

본 발명의 고강도 통기성 신발중창은 비교적 짧은 섬유장, 일정하지 못한 길이 및 균일하지 못한 섬유의 화학적 조성을 가지는 폐섬유의 특징을 적절한 니들펀칭의 방법으로 성형할 때 신발중창의 용도로 사용되기에 적절한 섬유시트가 제조되며 이를 적절한 양의 바인더를 이용하여 압축경화시켜 제조되는 섬유판재를 재단하고 성형하며 신발중창을 제조할 때 탄성과 충격완화작용이 뛰어나며 통기성이 우수하여 발의 위생과 인체의 척추와 관절을 보호하는 신규의 건강 신발중창이 제공된다.

또한 최초 수거된 폐섬유를 그대로 활용함으로써 셀룰로오스계, 단백질계, 폴리에스테르계, 아크릴계, 나일론계, 폴리프로릴렌계, 폴리우레탄계의 한 가지 폐섬유 또는 두 가지 이상 혼합된 모든 폐섬유를 구분 없이 활용할 수 있어 자연보호와 자원절약의 파급효과를 극대화시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 폐섬유가 무게비로 50wt% 내지 98wt% 사이이고 형태를 유지시키는 가공제의 고형분이 무게비로 0.2wt% 내지 50wt% 사이로 조성되며 수분 및 잔류물이 0.1wt% 내지 20wt% 사이로 존재하는 것으로 밀도가 0.5g/cm³내지 3g/cm³사이이며 통기성을 갖는 신발중창
2. 제1항에 있어서 보다 바람직하게는 폐섬유가 무게비로 1wt% 내지 98wt%, 신제인 섬유가 1wt% 내지 98wt% 사이로 존재하며 형태를 유지시키는 가공제의 고형분이 무게비로 0.2wt% 내지 50wt%, 수분 및 잔류물이 0.1wt% 내지 20wt%, 첨가물이 무게비로 0wt% 내지 10wt% 사이로 조성되는 것을 특징으로 하는 신발중창
3. 제1항과 제2항에 있어서 폐섬유와 제2항에 있어서 신제인 섬유가 에스테르, 아마이드, 아크릴, 모다크릴, 비닐알콜, 프로필렌, 사카라이드, 콜라겐, 단백질, 글리콜라이드, 글리콜산, 락타이드, 젖산, 카프로락톤, 디옥사논, 트리메틸렌 카보네이트, 또는 디메틸 트리메틸렌 카보네이트 등으로 이루어진 군에서 이루어진 단독 중합체, 이들의 공중합체, 혼합물 또는 브렌드물이 인위적으로 합성되어 방사된 섬유와 천연에서 얻어진 섬유가 한 가지 또는 두 가지 이상 혼합된 것을 특징으로 하는신발중창
4. 제1항과 제2항에 있어서 가공제의 고형분이 비닐계, 우레탄계, 에폭시계 등의 반응성 유기화합물과 에스테르, 아마이드, 아크릴, 모다크릴, 비닐알콜, 프로필렌, 사카라이드, 콜라겐, 단백질, 글리콜라이드, 글리콜산, 락타이드, 젖산, 카프로락톤, 디옥사논, 트리메틸렌 카보네이트, 또는 디메틸 트리메틸렌 카보네이트 등으로 이루어진 군에서 이루어진 단독 중합체, 이들의 공중합체, 혼합물 또는 브렌드물의 수지용액 중 한 가지 또는 두 가지 이상 임의 선택된 것임을 특징으로 하는 신발중창
5. 제2항에 있어서 첨가물이 액상 및 고상으로 존재하는 4급 암모늄염, 키토산 등의 항균제, 황토, 규석, 옥, 실리콘 등의 원적외선 방사체, 페라이트와 게르마늄 등의 온열제, 활성탄소 또는 대나무숯 등의 음이온 방출제, 숯과 활성탄소와 같은 탈취제, 불소와 같은 난연제, 전도성 필러 및 탄소섬유와 같은 전도체 등이 한 가지 또는 두 가지 이상 선택되어 사용된 것을 특징으로 하는 신발중창
6. 폐섬유를 개면한 후 소면하여 균일하게 배열된 폐섬유 웹을 제조한 후 적정 두께로적층시킨 후 2회 이상의 다단 니들펀칭공정을 거쳐 물리적인 물성과 보온성, 흡음성을 극대화시킨 폐섬유시트를 제조한 후 반응성 바인더 또는 수지용액과 첨가물이 함유된 가공제에 침적 후 예비건조, 열건조 및 성형을 거쳐 제조되는 섬유판재를 재단하고 성형하여 제조되는 고강도 통기성 신발중창의 제조방법