KR20020093166A - 신발창용 충격흡수부재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신발창용 충격흡수부재에 관한 것으로, 가해지는 외력에 따른 유동성을 가지는 반 고체상태의 겔상 물질이 내부에 함유되어 충격흡수력이 우수하고 온도에 의한 물성변화가 이루어지지 않아 파괴특성이 우수한 신발창용 쿳션부재 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 신발창용 쿳션부재에 있어서, 내부에 빈 공간이 형성되고, 폴리우레탄 재질로 이루어지는 커버와; 상기 커버내의 빈공간에 주입되고, 점도가 800 내지 1200 Cp를 가지는 실리콘겔;로 이루어지는 신발창용 쿳션부재를 제공하는데 그 기술적 요지가 있다. 그리고, 바람직 하기로는 상기 실리콘겔은 말단기에 비닐기를 가지는 실록산 폴리머와 수소기를 가지는 실록산 폴리머를 1 : 1 혼합하여 가교반응에 의해 형성되도록 하고, 상기 실리콘겔은 축광 또는 발광을 나타내는 고체안료입자를 더 포함하여 이루어지도록 한다.

Description

신발창용 충격흡수부재 및 그 제조방법{ airbag for shoes plate and its processing method}

본 발명은 신발창용 충격흡수부재에 관한 것으로, 더욱 상게하게는 가해지는 외력에 따른 유동성을 가지는 반 고체상태의 겔상 물질이 내부에 함유되어 충격흡수력이 우수하고 온도에 의한 물성변화가 이루어지지 않아 파괴특성이 우수한 신발창용 쿳션부재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 최근에는 생활수준의 향상과 수요자의 다양한 욕구에 의해 다양한 디자인을 가진 수많은 종류의 신발이 제조되고 있으며, 또한 각 기능에 따른 특수신발 역시 다양하게 출시되고 있다. 그러나, 이와 같이 다양한 종류로 출시되는 신발은 그 구조에서 살펴보면 대동소이함을 알 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 사용되는 신발(1)은, 크게 밑창(2)과, 상기 밑창(2)의 상부에 결합된 갑피(3)로 구성된다. 상기 밑창(2)은, 신발의 바닥창을 이루는 아웃솔(2a)과, 대개 신발의 중창을 이루는 미드솔(2b)로 구성된다. 상기 아웃솔(2a)은 내마모성과 미끄럼 방지를 위한 기능을 충족시킬 수 있도록 고무재질로 이루어지고, 미드솔(2b)은 다양한 재질의 합성수지재가 발포 성형된 구조로 이루어진다.

한편, 나날이 발전해가는 시대의 변화에 따라 신발의 종류도 다양해지고, 고유한 기능을 수행하기 위하여 다양한 소재가 개발되고 있다. 그 일예로 중간창인 미드솔(2b)은, 지면과의 착지시 인체에 전달되는 충격을 감소시키기 위하여 충격흡수기능 및 복원력이 뛰어나야 할 뿐만 아니라, 장시간 착용시 발에 미치는 피로를 덜기 위하여 자체 무게가 가벼워야 한다. 따라서 이러한 기능을 수행할 수 있는 다양한 소재 개발이 이루어지고 있을 뿐만 아니라 별도의 부재를 삽입하여 이러한 기능을 수행하도록 하고 있다. 대표적인 경우가 에어백이 내장된 경우를 알 수 있으며, 이러한 에어백과 같은 다양한 부재는 고기능을 요구하는 신발에 있어서는 필수적인 사항이 되었다.

상기 에어백은 내부 빈 공간에 공기가 주입된 백 형태로 이루어져 신발창의내부에 설치되어 가해지는 외력에 따른 충격흡수가 이루어지도록 하고 있다. 그러나, 현재 사용되는 이러한 에어백은 다음과 같은 문제점이 있다.

무엇보다도 충격흡수력이 뛰어나지 못하다는 것이다. 즉, 운동도중에 가해지는 충격을 원만하게 분산흡수하기 위해서는 가해지는 외력에 충분히 지탱할 수 있어야 한다. 이를 위해서는 충격에 따른 에어백의 터짐을 방지하기 위하여 에어백의 재질 자체를 비교적 고경도를 가지는 재질을 사용하고 약 1mm 이상의 두께를 가지도록 제작한다. 따라서 이러한 에어백의 자체 경도 및 두께하에서는 가해지는 외력에 의한 터짐이 방지되는 대신에 충격흡수력이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 이와 반대로 충격흡수력을 향상시키게 되면 가해지는 외력에 대한 저항성이 약해 쉽게 터짐이 발생되어 장시간 사용되지 못한다는 문제점이 있다.

그리고, 현재 시판중인 에어백은 내부에 기체상태의 가스가 들어 있으므로 여름철의 고온 및 겨울철의 저온에 따른 분자운동 상태가 달라 충격흡수력 및 외력에 대한 저항성이 다를 뿐 아니라 추운 겨울에는 실지 충격흡수력이 매우 취약할 뿐만 아니라 쉽게 터짐이 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 충격흡수력은 보다 향상되고, 가해지는 외력에 대한 저항성은 보다 향상된 신발창용 쿳션부재 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 고온과 저온에 대한 온도편차에 상관없이 항상 일정한 충격흡수력 및 외력 저항상을 가지는 신발창용 쿳션부재를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.보다 간단하고 저렴한 비용으로 폴리우레탄 폼내에 아스팔트가 고르게 분산되도록 하는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 - 일반적인 신발의 사시도.

도 2 - 본 발명에 의한 신발창용 쿳션부재의 제조공정도.

도 3 - 본 발명에 의한 쿳션부재 제조공정중의 블로우성형에 의해 제조된 쿳션부재의 사시도.

도 4 - 본 발명에 의한 신발창용 쿳션부재의 모습을 나타낸 도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 쿳션부재모형 10a: 통로입구

20 : 쿳션부재 20a: 쿳션부재입구

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 신발창용 쿳션부재에 있어서, 내부에 빈 공간이 형성되고, 폴리우레탄 재질로 이루어지는 커버와; 상기 커버내의 빈공간에 주입되고, 점도가 800 내지 1200 Cp를 가지는 실리콘겔;로 이루어지는 신발창용 쿳션부재를 제공하는데 그 기술적 요지가 있다.

그리고, 바람직 하기로는 상기 실리콘겔은 말단기에 비닐기를 가지는 실록산 폴리머와 수소기를 가지는 실록산 폴리머를 1 : 1 혼합하여 가교반응에 의해 형성되도록 하고, 상기 실리콘겔은 축광 또는 발광을 나타내는 고체안료입자를 더 포함하여 이루어지도록 한다.

한편, 본 발명의 제2 특징에 따르면, 폴리우레탄 원액을 일정한 형상의 금형내에 주입하고, 공기 취입에 의한 블로우성형으로 내부에 빈 공간이 형성되는 쿳션부재모양을 형성하는 과정과; 상기 쿳션부재모양이 형성된 금형에 열을 가하여 경화반응에 의해 쿳션부재를 고형화시키는 과정; 상기 고형화된 쿳션부재 내의 빈공간에 잔존하는 에어를 외부로 배출하여 진공상태로 만드는 과정; 상기 내부 빈공간에 액상 상태인 말단에 비닐기를 가지는 실록산폴리머와 수소기를 가지는 실록산폴리머를 1 : 1의 비율로 주입하는 과정; 상기 주입된 원료의 반응에 의해 점도가 800 내지 1200Cp 인 실리콘겔이 형성되도록 상온 가교경화시키는 과정; 그리고 내부에 실리콘겔이 형성된 쿳션부재의 입구를 고주파 처리하여 실리콘겔이 쿳션부재내부에 완전 밀봉되도록 하는 과정;으로 이루어지는 신발창용 쿳션부재 제조방법을 제공하는 것이다.

이하에서는 상기와 같은 특징을 가지는 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 가장 큰 특징은 광범위한 온도차에도 일정한 물성을 유지하고, 가해지는 외력에 따른 분산력이 우수한 반고체상태인 겔상의 점성유체를 쿳션부재의 내부에 함유하도록 하는 것이다. 상기와 같이 하는 이유는 종래에는 신발창에 사용되는 충격흡수용 쿳션부재는 에어백 형태로 내부에 기체상태의 가스가 채워져 있다. 이러한 가스가 채워진 상태에서는 상술한 바와 같이, 가해지는 외력이 일정이상경우 기체압에 의해 터져 버릴뿐만 아니라 고온과 저온의 온도변화에 일정한 상태를 유지 못한다는 것이다. 따라서 본 발명에서는 점성상태의 유체를 사용하되, 고온과 저온의 높은 온도변화에도 항상 일정한 상태의 점성을 유지함으로써 동일한 충격흡수계수 및 터짐이 방지되도록 하는 것이다.

본 발명에 사용되는 점성유체는 다음과 같은 특징을 구비하여야 한다.

첫째, 고온에서 견딜 수 있는 내열성과 저온에서 견딜수 있는 내한성을 가져야 한다. 이는 신발창이 사용되는 조건을 고려한 것이다. 더운 열대지방에서 신발창의 장시간 착용시 열의 축적에 의하여 약 100℃에서도 변화없이 견딜 수 있어야 하며,또한 추운 겨울날의 영하 약 - 30℃에서도 변화없이 견딜 수 있어야 한다.

진동흡수 능력이 우수해야 한다. 이는 쿳션부재의 최소한의 기능으로써 가해지는 외력에 의해 발생되는 진동을 자체 흡수능을 가져야 사용자에게 최소한의충격을 전달하게 되므로 점성유체 자체의 진동흡수능력이 우수해야 하는 것이다.

또한, 변형성이 용이해야 한다. 즉, 점성유체 자체의 성질이 부드러워 작은 하중응력에도 쉽게 변형되어야 하고 유동성이 우수하여 형태변형이 용이하여야 충격흡수능이 좋아질 수 있다. 그리고 저탄성율을 갖고 있어 열팽창등에 의한 응력이 최소화되어야 한다.

상기와 같은 특성을 가지는 점성유체를 연구하든 중 본 발명자는 유기규소 고분자 즉, 실리콘겔이 상기와 같은 특성을 만족함을 알 수 있었다. 공지된 바와 같이 실리콘고분자는 점성액체 상태에서 부터 고무, 플라스틱 등의 그 물성의 변화가 다양하게 이루어 질 수 있다. 상기 실리콘 고분자중 본 발명에 의한 신발창용 쿳션부재에 사용되기 위한 실리콘고분자는 부드러운 유동성을 가지기 위해서는 일정한 점도 약 800 내지 1200Cp의 범위를 가져야 하며, 또한, 내열, 내한성의 기본조건이외에 온도변화에 따른 체적팽창계수가 1보다 적어야 한다. 그리고, 탄성율 역기 10⁶이하가 되어야 한다.

상기와 같은 기본 조건을 갖추어야 하는 실리콘겔은 오르가노폴리실록산으로써 저가교밀도를 형성하는 구조가 바람직하며, 단량체에 의한 고분자 형성은 실리콘의 고분자 결합구조중 부가반응에 의한 2액형타입으로 이루어져야 한다. 이러한 반응을 위한 기본 구조는 아래와 같다.

상기 식에서 나타난 바와 같이, 비닐기능성 폴리머와 수소기능성폴리머간의 반응에 의하여 가교결합이 이루어지도록 하는것이 바람직하다. 그리고, 이러한 가교에 의한 경화는 상온경화가 이루어지도록 하는 것이 작업성에 있어서 좋다. 그리고, 후술하겠지만 쿳션부재의 제조를 위해서는 경화가 미리 이루어진 실리콘겔을 사용하는 것이 아니라 미 반응 상태인 비닐기능성 폴리머와 수소기능성 폴리머를 에어백 내에 주입하고, 상기 에어백 내에서 가교반응이 이루어지도록 한다.

상기와 같이 하는 이유는 본 발명에서 사용되는 점성유체의 점도는 약 1000Cp 정도이며, 끈적한 겔 상태이다. 상기 겔상태로 에어백 내에 주입하기가 용이하지 않다. 따라서 미반응상태의 각 원료는 액상 상태이므로 유동성이 좋아 상기 미반응 원료를 주입하여 에어백 내부에서 가교반응에 의해 겔상태로 변하게 된다.

다음은, 상기와 같은 본 발명에 의한 실리콘겔이 내장된 쿳션부재의 제조방법을 도시한 도면을 참고하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 신발창용 쿳션부재의 제조공정도이고, 도 3은 본 발명이 쿳션부재의 제조공정중 사상공정에 의해 제조된 에어백의 사시도이다. 그리고, 도 4는 본 발명에 의해 제조된 쿳션부재의 사시도이다.

도시된 바와 같이, 먼저, 쿳션부재용 에어백 제조를 위한 원료를 준비한다. 상기 원료는 합성수지재 중 폴리우레탄을 이용한다. 폴리우레탄은 물성 특성상 투명성, 내열성, 내한성이 우수하고, 고강도를 유지할 뿐만 아니라 반복적인 사용에 따른 내충격성이 우수할뿐만 아니라 고 탄성을 나타낸다. 그리고, 상온에서 액상 상태로 존재하므로 취급하기가 용이하고, 범용적으로 사용되는 재료이다.

상기 폴리우레탄 원액을 쿳션부재 형상이 조각된 금형에 주입함과 동시에 공기를 불어넣어 블로우 성형을 수행한다. 상기 블로우성형에 의해 내부에 빈공간이 형성된 쿳션부재모형(10)이 완성되게 된다. 상기의 모형(10)이 형성된 후, 열를 가하여 폴리우레탄을 사상 경화시켜 완전한 형상을 제조하게 된다.

상기 상태에서는 폴리우레탄으로 쿳션부재 모형(10)이 경화 성형된 상태이므로 진공펌프를 작동시켜 내부에 주입된 공기를 외부로 배출시킨다. 그 이후, 상기 빈 공간에 실리콘겔(a)을 채워넣는다. 이하에서는 상기 실리콘겔(a)을 채워넣는 과정을 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

상술한 바와 같이, 점성을 나타내는 상태에서는 쿳션부재모형(10) 내부에 실리콘겔(a)을 채워넣기가 용이하지 않다. 따라서 반응에 의하여 실리콘겔(a)이 형성되는 원료를 각각 주입하고, 쿳션부재모형(10) 내부에서 가교 경화에 의해 실리콘겔(a)이 형성되도록 한다. 이를 위해 상술한 바와 같은 말단기에 비닐기를 가진 규소 폴리머와, 상기 비닐기에 부가 반응 할수 있는 수소기를 가진 규소 폴리머를 원료로 사용한다. 상기 원료는 상온에서 액상 상태로 존재하므로 유동성이 뛰어나 쿳션부재모형(10) 내부에 쉽게 주입된다. 상기 각 원료를 1 : 1의 비율로 통로를 통해 쿳션부재모형(10) 내부로 주입하고, 상기 쿳션부재모형(10) 내부에서 비닐기에 수소첨가가 이루어져 화학 결합에 의한 가교 경화가 이루어지도록 한다. 물론 이러한 가교 경화는 상온 경화형이므로 별도의 온도 조작이 불필요하며, 반응을 촉진시키기 위하여 쿳션부재모형(10) 내부에 주입되는 원료에 소량의 촉매가 함께 주입되도록 한다. 이러한 촉매는 백금, 주석 등의 금속으로 실리콘 경화에 사용되는 촉매이면 족하다.

한편, 상기 쿳션부재모형(10) 내부에 원료의 주입시 축광안료 또는 발광안료 등의 특수도료를 함께 주입함으로써 종래 에어백에서는 발현 할 수 없는 여러가지 기능성을 구현시킬 수가 있다. 즉, 종래에는 내부에 에어가 채워지므로 고체입자 상태인 별도의 발광안료 축광안료 등을 주입할 수 없었다. 그러나, 본 발명에서는 쿳션부재모형(10) 내부에 점성유체가 구비되므로 상기 미세한 고체입자인 축광안료 및 발광안료 등의 안료입자를 함께 섞이도록 하여 안료가 나타내는 기능을 구현할 수 있다 따라서 본 발명에서는 쿳션부재에 여러가지 기능을 구현할 수 있는 잇점이 있다.

다음, 상기와 같이 액상 상태의 원료가 쿳션부재모형(10) 내부에 주입된 상태에서 상기 원료의 가교 경화에 의한 실리콘겔(a)이 형성되도록 한다. 상기 경화반응은 상온경화가 이루어지도록 하며, 약 10 내지 24시간 정도 방치함으로써 이루어 진다. 상기와 같이 가교 경화가 이루어진 상태에서는 저가교밀도에 의한 점성유체인 실리콘겔(a)이 형성된다.

상기와 같이 쿳션부재모형(10) 내부에서 경화가 이루어진 상태에서 통로(12)와 연결된 쿳션부재 입구(20a) 부분을 고주파 처리하여 밀봉함으로써 쿳션부재(20)가 완성되게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 신발창용 쿳션부재로써 유동성을 가지는 점성유체를 내부에 주입함으로써 충격흡수력이 뛰어나고 보다 파괴강도가 향상되는 효과가 있다.

그리고, 점성유체에 축광안료 및 발광안료 등과 같은 고체입자상의 기능성 안료를 혼합하여 안료가 나타내는 부가기능을 발현시킬 수 있는 다른 효과도 있다.

Claims (5)

1. 신발창용 쿳션부재에 있어서,

   내부에 빈 공간이 형성되고, 폴리우레탄 재질로 이루어지는 커버와;

   상기 커버내의 빈공간에 주입되고, 점도가 800 내지 1200 Cp를 가지는 실리콘겔;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신발창용 쿳션부재.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 실리콘겔은 말단기에 비닐기를 가지는 실록산 폴리머와 수소기를 가지는 실록산 폴리머를 1 : 1 혼합하여 가교반응에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 신발창용 쿳션부재.
3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 실리콘겔은 축광 또는 발광을 나타내는 고체안료입자를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 신발창용 쿳션부재.
4. 폴리우레탄 원액을 일정한 형상의 금형내에 주입하고, 공기 취입에 의한 블로우성형으로 내부에 빈 공간이 형성되는 쿳션부재모양을 형성하는 과정과;

   상기 쿳션부재모양이 형성된 금형에 열을 가하여 경화반응에 의해 쿳션부재를 고형화시키는 과정;

   상기 고형화된 쿳션부재 내의 빈공간에 잔존하는 에어를 외부로 배출하여 진공상태로 만드는 과정;

   상기 내부 빈공간에 액상 상태인 말단에 비닐기를 가지는 실록산폴리머와 수소기를 가지는 실록산폴리머를 1 : 1의 비율로 주입하는 과정;

   상기 주입된 원료의 반응에 의해 점도가 800 내지 1200Cp 인 실리콘겔이 형성되도록 상온 가교경화시키는 과정; 그리고

   내부에 실리콘겔이 형성된 쿳션부재의 입구를 고주파 처리하여 실리콘겔이 쿳션부재 내부에 완전 밀봉되도록 하는 과정;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신발창용 쿳션부재 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 실리콘겔 형성을 위해 실록산폴리머의 주입과정에는 고체안료입자가 더 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 신발창용 쿳션부재 제조방법.