KR20090086791A - 고밀도 폴리우레탄 폼을 이용한 접착식 구두 쿠션 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고밀도 폴리우레탄 폼을 이용한 접착식 구두 쿠션 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 0.8∼1.0g/㎤의 밀도를 갖는 고밀도 폴리우레탄 폼을 열처리한 후, 냉각프레스로 가압하여 신발 쿠션의 형상으로 절편, 성형하여 이루어지는 쿠션층과; 상기 쿠션층의 피착물에 부착되는 표면에 폴리아크릴레이트, 천연고무 또는 합성고무 점착제, 열용융형 점착제가 코팅되어 있는 점착층; 및 상기 점착층을 보호하는 이형지층;이 순차적으로 적층되어 이루어지는 접착식 신발 쿠션 및 그 제조방법을 기술적 요지로 하여, 하루종일 발을 지지해주는 24시간 지속되는 편안함으로 구두에서 지치고 피곤한 발을 보호해 주는 패드로서, 외부로부터 충격을 흡수하여 관절과 허리의 통증을 감소시켜 줄 수 있으며, 쿠션의 변형과 눌려짐을 막는 원상 회복력을 가지고 있어 신발의 수명보다 훨씬 더 오래 사용가능하며, 신발 쿠션의 제작공정이 간단해져 인건비 및 제조원가 절감의 효과가 있다.

구두, 쿠션, 깔창, 고밀도 폴리우레탄 폼, 복원력, 프레스

Description

고밀도 폴리우레탄 폼을 이용한 접착식 구두 쿠션 및 그 제조방법{ADHESION-TYPE SHOES CUSHIN USING HIGH DENSITY POLYURETHANE FOAM aAND MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 고밀도 폴리우레탄 폼을 이용한 접착식 구두 쿠션 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구두의 바닥면에 부착시켜 발이 미끄러지는 것을 예방해주고 우수한 충격흡수성 및 복원력을 갖는 고밀도 폴리우레탄 폼을 이용한 접착식 구두 쿠션 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 새 구두를 신을 때 처음에는 구두의 가죽이 매우 딱딱하기 때문에 구두의 형태(단화, 목이 높은 구두, 부츠, 하이힐), 개인의 발 모양에 따라 구두의 특정부분이 발에 계속 압박을 가하게 되는데, 압박을 가하는 구두의 어느 부위에나 내측에 쉽게 부착하여 통증을 줄여줄 수 있도록 고안된, 국내등록실용신안 제20-0180518호의 스펀지 형태의 쿠션이 내장되어 있는 구두의 통증 방지용 접착식 보호대가 개시되어 있다.

상기 종래의 선 등록된 고안에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 구두의 압박부에 의한 통증을 줄이기 위한 접착식 보호대에 있어 스펀지와 같은 쿠션(2)을 내설시키고, 쿠션보다 넓게 둘러싸는 면 재질의 쿠션커버(4)가 있으며 쿠션과 쿠션커버는 양면 접착층(6)의 상부에 의해 일체가 되고 하부의 이형지(8)로 구성되어 있어, 사용할 때 이형지(8)를 제거하여 압박을 가하는 구두의 어느 곳이나 내측에 쉽게 장착 및 탈거할 수 있도록 되어 있으며, 면 재질의 쿠션커버로 발과의 접촉이 부드럽고 테두리 부분의 접착이 견고하며 쿠션커버의 색상과 디자인을 다양하게 할 수 있는 접착식 발 보호대가 개시되어 있다.

이러한 종래의 고안에서도 쿠션(2)의 복원력이 매우 중요하다. 이는 쿠션에 충격이 가해졌을 때 그 충격이 얼마나 빨리 흡수하여 완화시켜 주느냐에 따라서 그 특성이 좌우되며, 쿠션의 충격에 대한 회복 속도가 천천히 일어날수록 그 흡수력이 우수한 것이다.

그러나, 종래의 폴리우레탄 폼을 구두나 스포츠 슈즈 등의 신발 바닥 등의 쿠션재 등으로서 사용하는 경우, 그 압축특성(Compression Set, ASTM D 395에 규정)이 중요하므로, 압축특성과 강도의 양립이 요구되고 있다. 그러나, 실제로는 양자를 양립시키는 것은 곤란하다. 예컨대, 그 강도를 높이기 위해 폴리우레탄 폼의 가교밀도를 높이면, 그 반면 압축특성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 폴리우레탄 폼으로 쿠션 제작 방법은 프레스의 열압착 성형방식으로 이루어진 것으로, 먼저 150℃ 내외로 가열된 프레스와 금형을 이용하여 7분 ~ 10분 정도 압축 성형하여 신발 쿠션의 형상으로 제작되었다. 따라서, 이러한 프레스의 과도한 열처리는 폴리우레탄 폼의 변색(황변)이나 열변형을 발생시키는 문제점이 있었다.

또한, 프레스 압착·절단공정에 의해 폴리우레탄 폼이 절단되는 과정에서 고온의 프레스에 의해 팽창·발포된 상태로 절단되어 쿠션제품이 완성되기 때문에 절단면이 직선일 뿐만 아니라 부풀려진 상태 그대로 형성되어 끝마무리가 얇게 형성되지 못하는 미흡함이 있어 다시 끝마무리를 깎아내는 마감공정이 더 필요한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 고밀도 폴리우레탄 폼을 이용한 우수한 충격흡수성 및 복원력을 갖는 접착식 구두 쿠션을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 고밀도 폴리우레탄 폼을 이용한 우수한 충격흡수성 및 복원력을 가지며 제작공정이 간단한 접착식 구두 쿠션의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 고밀도 폴리우레탄 폼을 이용한 접착식 구두 쿠션은, 0.8∼1.0g/㎤의 밀도를 갖는 고밀도 폴리우레탄 폼을 열처리한 후, 냉각프레스로 가압하여 신발 쿠션의 형상으로 절편, 성형하여 이루어지는 쿠션층과; 상기 쿠션층의 피착물에 부착되는 표면에 폴리아크릴레이트, 천연고무 또는 합성고무 점착제, 열용융형 점착제가 코팅되어 있는 점착층; 및 상기 점착층을 보호하는 이형지층;이 순차적으로 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 쿠션층은, 고밀도 폴리우레탄 폼을 120∼200℃의 온도로 열처리한 후 냉각프레스로 20∼100㎏/㎠의 압력으로 가압하여 성형되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 고밀도 폴리우레탄 폼을 이용 한 접착식 구두 쿠션의 제조방법은, 저밀도 폴리우레탄 폼을 가열하는 가열공정과; 냉각프레스로 가압하여 신발 쿠션의 형상으로 절편, 성형하는 쿠션 성형공정과; 성형된 쿠션의 피착물이 부착되는 표면에 폴리아크릴레이트, 천연고무 또는 합성고무 점착제, 열용융형 점착제가 코팅되는 점착층을 형성하는 점착제 도포공정; 및 상기 점착층에 이형지를 접착하는 이형지 접착공정;을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 가열공정은, 저밀도 폴리우레탄 폼을 120 ~ 200℃의 온도로 2~10분 동안 가열하여 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 쿠션 성형공정은, 냉각프레스로 20 ~ 100㎏/㎠의 압력으로 가압하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 하루종일 발을 지지해주는 24시간 지속되는 편안함으로 구두에서 지치고 피곤한 발을 보호해 주는 패드로서, 외부로부터 충격을 흡수하여 관절과 허리의 통증을 감소시켜 줄 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따르면 굳은살이 생기는 것을 막아주고, 뼈와 관절을 보호하며, 구두에서 발이 미끄러지는 것을 예방해 줄 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따르면 쿠션의 변형과 눌려짐을 막는 원상 회복력을 가지고 있어 신발의 수명보다 훨씬 더 오래 사용가능한 효과가 있다.

그리고, 본 발명에 따르면 신발 쿠션의 제작공정이 간단해져 인건비 및 제조원가 절감의 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 한편, 후술될 본 발명의 실시예에 따른 접착식 구두 쿠션 및 그 제조방법은 고밀도 폴리우레탄 폼에 한정하여 적용하고 있는 구두 쿠션 및 그 제조방법을 제안할 것이나 본 발명에서 제안하고 있는 바가 고밀도 폴리우레탄 폼을 사용하는 모든 산업분야에 균등하게 적용할 수 있음은 자명하다.

도 2는 본 발명에 따른 구두 쿠션의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 구두 쿠션의 제조방법에 따른 제조공정도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 고밀도 폴리우레탄 폼을 이용한 접착식 구두 쿠션은, 쿠션층(10)과, 점착층(20) 및 이형지층(30)이 순차적으로 적층되어 이루어진다.

상기 쿠션층(10)은, 신발의 쿠션재로서 사용하는 것을 고려하여 0.8∼1.0g/㎤의 밀도를 갖는 고밀도 폴리우레탄 폼으로 제작되는 것으로, 종래 냉각프레스의 열압착 성형방식으로 제작되는 것을 고밀도 폴리우레탄 폼에 먼저 120∼200℃의 온도에서 열처리한 후 냉각프레스 작업을 실시하는 방법을 제안한다.

즉, 고밀도 폴리우레탄 폼에 열처리를 먼저 실시함으로써 성형체의 인장강도 및 인열강도가 향상되고 압축특성도 더욱 향상되는 우수한 효과가 발현되며, 중부가반응을 효과적으로 촉진시키고, 폴리우레탄 폼의 고분자량화를 촉진시킨다. 이때, 열처리의 온도는 성형체가 열변형하지 않도록 하는 관점에서 120∼200℃, 바람직하게는 140∼180℃이다. 그러나, 과도한 열처리는 고밀도 폴리우레탄 폼의 변 색(황변)이나 열변형을 발생시키므로, 상기 문제점의 발생을 억제하고 작업성(생산성)을 향상시키는 것을 고려하여 고밀도 폴리우레탄 폼이 변색 또는 열변형 하지 않을 정도로 고분자량화를 촉진시키는 시간과 열처리의 온도에서 열처리하는 것이 바람직하다. 예컨대, 바람직한 열처리의 온도와 시간은 200℃에서는 2분 ~ 3분간, 160℃에서는 4분 ~ 6분간, 120℃에서는 8분 ~ 10분간이다.

그리고, 상기와 같이 열처리를 한 고밀도 폴리우레탄 폼에 냉각프레스로 가압하여 사용자가 원하는 신발 쿠션의 형상으로 절편하여 쿠션층(10)을 성형한다. 이때, 냉각프레스의 작업조건은 온도는 8℃∼10℃에서, 압력은 20∼100㎏/㎠, 바람직하게는 40∼80㎏/㎠의 압력으로 2초간 가압한다. 냉각프레스에 가압 및 절편된 쿠션층(10)의 형상은 신발의 깔창에 부착될 수 있는 크기로 형성되며, 원형, 사각형, 다각형, 구름 모양 등 그 형태에 제한되지는 않는다.

이와 같이 성형되는 쿠션층(10)은 종래와 같은 고온의 프레스에 의한 변색(황변)이나 열변형을 발생시키지 않는다. 또한 먼저 전체적으로 가열된 고밀도 폴리우레탄 폼이 팽창된 상태에서 끝마무리 부분만 차가운 냉각프레스에 2초 동안 닿아 절단과 동시에 수축되기 때문에 절단면만 수축되어 두께가 얇게 되며, 도 2의 'A' 부분에 도시된 바와 같이, 냉각프레스에 쿠션층(10)의 상하 표면 부분이 접촉되기 때문에 쿠션층(10)의 내부보다 외부가 순간적으로 더 많이 수축되어 부드럽게 굴곡진 형태로 제작될 수 있게 된다. 따라서, 종래에서와 같은 마감 공정이 불필요하게 되는 것이다.

상기 점착층(20)은 여러 종류의 구두 밑창 표면에 쿠션을 부착하기 위한 목 적으로 형성된 것으로, 상기 쿠션층(10)의 이면상에 점착제를 갖는다. 상기 점착제는 바람직하게는 신발 바닥면의 굴곡이 있는 부위나 미끄러지려는 발바닥에 안착성을 충분히 확보하기 위해 점착력이 강한 점착제를 사용해야 하며, 이러한 점착제의 성분으로는 폴리아크릴레이트(Polyacrylate) 혹은 천연의 고무나 합성고무 점착제, 열용융형(Hot Melt형) 점착제를 각각의 용도에 맞도록 선택하여 코팅하여 제작된다. 이러한 점착층(20)은 사람의 피부자극을 최소화시킬 수 있는 점착제를 이용하는 것이 바람직하다.

상기 이형지층(30)은 점착층(20)에 부착되어 점착제가 원하지 않는 부분에 부착되는 것을 방지하고 위 점착층(20)을 보호하는 기능을 수행하는데, 이형지층(30)은 통상적으로 사용되는 것이므로 그 종류에 특별한 제한은 없으나, 이형 코팅을 갖는 종이나 플라스틱 필름 재료 등을 포함한다. 바람직한 구체적인 예는 이형처리가 된 중량 50~150g/㎡ 종이 혹은 두께 25~100㎛의 폴리에스테르 필름이나 폴리프로필렌 필름이 사용될 수 있으며, 이형지의 한쪽 면(점착층(20)과 접촉하는 면)을 실리콘(Silicon)으로 코팅하여 점착제의 오염을 방지하고 제품 사용시 사용자가 이형지를 쉽게 떼어낼 수 있도록 제작된다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 고밀도 폴리우레탄 폼을 이용한 접착식 구두 쿠션의 제조방법을 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 접착식 구두 쿠션의 제조방법은, 가열공정(S100)과, 쿠션 성형공정(S200)과, 점착제 도포공정(S300) 및 이형지 접착공정(S400)을 포함하여 이루어진다.

먼저, 상기 가열공정(S100)은 고밀도 폴리우레탄 폼을 가열하는 공정으로, 120 ~ 200℃의 온도로 2~10분 동안 가열한다. 이후, 고밀도 폴리우레탄 폼이 충분히 가열되어지면 해당 금형을 냉각용 프레스로 이동하여 쿠션 성형공정을 행한다.

상기 쿠션 성형공정(S200)은 냉각프레스의 작업조건이 8℃∼10℃ 온도, 20 ~ 100㎏/㎠의 압력으로 가압하여 이루어지는 것이 바람직하다. 가압시간은 2초 정도가 적당하다.

상기 점착제 도포공정(S300)은 성형된 쿠션의 뒷면에 점착층(20)을 형성하는 공정으로, 상기 점착층(20)의 형성방법은 성형된 쿠션 제품의 바닥면에 건조 후의 두께가 30~50㎛가 되도록 점착제를 바코팅 혹은 콤마코팅 등의 방법으로 형성시켜 100℃에서 2분 정도 건조한다.

상기 이형지 접착공정(S400)은 점착층(20)의 이면에 이형지층(30)을 부착하는 공정으로, 상기 점착층(20)이 형성된 쿠션층(10)과 오븐 후미에서 이형지층(30)을 압착하여 부착한다.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 다음 실시예에 의하여 제한되지는 않는다.

[실시예 1 및 비교예 1~3]

실시예 1은 본 발명에 따른 0.95g/㎠의 밀도를 갖는 고밀도 폴리우레탄 폼을 100mm×100mm×10mm 크기로 절단하여 160℃의 온도로 5분간 열처리한 후, 10℃의 냉각프레스로 50㎏/㎠의 압력으로 가압하여 제작된 신발 쿠션이고, 비교예 1은 0.6g/㎠의 밀도를 갖는 저밀도 폴리우레탄 폼, 비교예 2는 일반 우레탄, 비교예 3는 EVA를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 열처리 및 절편하여 신발 쿠션을 제조하였다.

다음, 얻어진 신발 쿠션의 복원력 및 회복속도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 하기에서 사용되는 측정방법은 다음과 같다.

복원력( Resilience ) : ASTM D2632-92의 방법에 의하여 시험하였으며, 낮을수록 충격흡수가 양호한 것이다.

회복속도 : 쿠션 제품을 5kgf의 힘으로 누른 후, 원상태로 회복되는데 소요되는 시간을 측정하였다.

복원력 및 회복속도 측정결과

구 분		복원력	회복속도
실시예	1	5	0.2
비교예	1	19	2.0
	2	49	3.0
	3	55	3.7

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 실시예 1의 0.95g/㎠의 고밀도 폴리우레탄 폼을 사용하여 제작된 쿠션이 복원력 및 회복 속도가 우수한 신발 쿠션을 제조할 수 있음을 확인하였다.

[실시예 2~4 및 비교예 4~5]

상기 실시예 2는 0.95g/㎠의 고밀도 폴리우레탄 폼의 열처리 온도를 120℃에서 5분간 실시하였고, 실시예 3은 160℃, 실시예 4는 200℃, 비교예 4는 100℃, 비교예 5는 220℃로 동일한 시간으로 열처리하였다.

다음, 얻어진 신발 쿠션의 복원력 및 회복속도를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.

열처리 온도에 따른 복원력 및 회복속도 측정결과

구분		복원력	회복속도
실시예	2	6	0.5
	3	5	0.2
	4	9	0.7
비교예	4	12	2.0
	5	14	2.2

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 실시예 2~4의 경우가 사용되는 신발의 쿠션으로서 복원력 및 회복 속도가 우수한 신발 쿠션을 제조할 수 있음을 확인하였다.

지금까지 본 발명에 따른 일 실시예를 상세히 살펴보았다. 본 발명의 범위는 위에서 예시한 실시예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상이 적용된 경우라면 모두 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

도 1은 종래의 구두의 통증 방지용 접착식 보호대의 도며

도 2는 본 발명에 따른 구두 쿠션의 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 구두 쿠션의 제조방법에 따른 제조공정도

*도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명*

10. 쿠션층 20. 점착층

30. 이형지층

Claims (5)

1. 0.8∼1.0g/㎤의 밀도를 갖는 고밀도 폴리우레탄 폼을 열처리한 후, 냉각프레스로 가압하여 신발 쿠션의 형상으로 절편, 성형하여 이루어지는 쿠션층(10)과;

   상기 쿠션층(10)이 피착물에 부착되는 표면에 폴리아크릴레이트, 천연고무 또는 합성고무 점착제, 열용융형 점착제가 코팅되어 있는 점착층(20); 및

   상기 점착층(20)을 보호하는 이형지층(30);이 순차적으로 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리우레탄 폼을 이용한 접착식 구두 쿠션.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 쿠션층(10)은,

   고밀도 폴리우레탄 폼을 120∼200℃의 온도로 열처리한 후 냉각프레스로 20∼100㎏/㎠의 압력으로 가압하여 성형되는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리우레탄 폼을 이용한 접착식 구두 쿠션.
3. 0.8∼1.0g/㎤의 밀도를 갖는 고밀도 폴리우레탄 폼을 가열하는 가열공정(S100)과;

   냉각프레스로 가압하여 신발 쿠션의 형상으로 절편, 성형하는 쿠션 성형공정(S200)과;

   성형된 쿠션의 피착물이 부착되는 표면에 폴리아크릴레이트, 천연고무 또는 합성고무 점착제, 열용융형 점착제가 코팅되는 점착층을 형성하는 점착제 도포공 정(S300); 및

   상기 점착층에 이형지를 접착하는 이형지 접착공정(S400);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리우레탄 폼을 이용한 접착식 구두 쿠션의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 가열공정(S100)은,

   고밀도 폴리우레탄 폼을 120∼200℃의 온도로 열처리하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리우레탄 폼을 이용한 접착식 구두 쿠션의 제조방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 쿠션 성형공정(S200)은,

   냉각프레스로 20∼100㎏/㎠의 압력으로 가압하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리우레탄 폼을 이용한 접착식 구두 쿠션의 제조방법.

Images