KR20110134813A - 발포체중창 성형장치 및 이를 이용하는 발포체중창의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운동화 등 신발의 충격흡수용으로 폭 넓게 사용되는 발포체중창을 성형하기 위한 성형장치 및 이를 이용하는 발포체중창의 제조방법에 관한 것으로서, 가압을 위한 프레스의 상반에 고정되는 상판; 프레스의 하반에 고정되는 하판; 상기 상판과 하판 사이에 개재되어 상기 상판 및 하판과 함께 금형상자의 내부에 금형수용공간을 형성하는 금형상자; 상기 상판, 상기 하판 또는 상기 금형상자들 중 어느 하나에 고정되며, 상기 금형상자와 상기 상판 또는 하판 사이에 개재되어 상기 금형수용공간의 기밀을 형성하는 가변고무패킹; 상기 상판, 상기 하판 또는 상기 금형상자들 중 어느 하나에 형성되어 상기 가변고무패킹을 수용하는 패킹수용홈; 상기 하판에 형성되어 상기 금형상자의 금형수용공간 내로 열원 또는 냉원을 도입시키기 위한 주입구; 상기 상판에 형성되어 상기 금형수용공간으로 공급되는 열원 또는 냉원을 외부로 배출시키기 위한 제1배출구; 및 상기 하판에 형성되어 상기 금형수용공간 내에서 열원으로서의 고온의 수증기에 의해 중창성형용 금형을 가열할 때 발생하는 응축수를 배출시키기 위한 제2배출구;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 발포체중창 성형장치가 개시된다.

Description

발포체중창 성형장치 및 이를 이용하는 발포체중창의 제조방법 {Forming apparatus for a foam type midsole and manufacturing method using the same}

본 발명은 발포체중창(파이론) 성형장치 및 이를 이용하는 발포체중창의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 운동화 등 신발의 충격흡수용으로 폭 넓게 사용되는 발포체중창을 성형하기 위한 성형장치 및 이를 이용하는 발포체중창의 제조방법에 관한 것이다.

공지의 신발들에는 여러 형태가 있으며, 각 형태에 따라 그 구성 및 제조방법이 상이하기는 하나, 운동화 등과 같은 신발의 경우, 지면 및 착용자의 발바닥 사이에 위치하는 밑창과, 상기 밑창에 결합되며, 착용자의 발등을 덮는 외피(또는 갑피라고도 함)를 포함하여 이루어진다.

상기 밑창은 다시 안창(insole), 중창(midsole) 및 외창(outsole)들이 적층되어 이루어진다.

상기 안창은 착용자의 발바닥과 접촉하는 부분으로, 땀의 흡수가 잘 이루어지며, 부드러운 소재로 만들어진다. 특히, 착용자의 발바닥과 접하는 부분이므로, 항균성이 부여되는 경우가 많으며, 대개의 경우, 신발의 규격 및 제조업자의 표식 등이 인쇄되기도 한다.

상기 외창은 대개 고무로 이루어지는데, 이는 외창의 주 기능이 미끄럼방지, 내마모성 및 지면과의 착지력 향상을 위해서이다.

상기 중창은 그 재질이 다양하게 구성될 수 있으나, 특히 충격흡수를 위하여 발포성형될 수 있는 소재들로 이루어지며, 일반적으로 널리 사용되는 중창의 재질로는 주로 발포성형이 가능한 합성수지들이 개발 및 상용화되어 있다. 이들 중 대표적으로 널리 사용되는 것들로는 첫째, 발포성형이 가능한 액상의 우레탄수지, 둘째, 발포성형이 가능한 액상의 PVC(Polyvinylchloride ; 폴리염화비닐)또는 TPR(Thermoplastic rubber ; 열가소성 고무) 등의 합성수지 및 셋째, 역시 발포성형이 가능한 EVA 발포화합물(Ethylene Vinyl Acetate ; 에틸렌비닐아세테이트) 들로 크게 대별될 수 있다.

상기 발포성형이 가능한 액상의 우레탄수지로 이루어지는 우레탄 중창의 경우, 우레탄수지가 발포 성형되는 성질을 이용하여 일정한 형상 및 무늬가 조각된 우레탄중창 금형 내부에 우레탄발포액을 주입하고, 상부덮개를 덮고서 약간의 예열을 가한 후, 시간의 경과에 따라 상기 금형 내부에서 우레탄수지가 발포 성형되어 원하는 형상의 우레탄중창으로 제조되게 된다. 이러한 우레탄수지를 이용한 우레탄 발포중창은 금형제작 및 가공성형성이 비교적 간단하고, 재료 구입이 쉬운 반면에, 무게가 무거울 뿐만 아니라, 시간에 따라 변색되는 점, 가수분해되어 표면이 부스러지는 점, 연속 기포로 구성되어 물이 스며드는 점 등 재료로써의 단점을 가지고 있고, 재료로 사용되는 우레탄이 타 재질에 비해 고가이므로 널리 보급되지 못하고 있다는 단점이 있다.

상기 발포성형이 가능한 액상의 PVC 또는 TPR 등의 합성수지를 이용하는 중창은 고온 사출기를 통한 액상의 재료를 이용하게 된다. 즉, PVC 또는 TPR 등의 고상의 합성수지원료를 혼련한 후, 고온 사출기의 내부에서 액상으로 만들어 상기 액상의 원료를 금형에 주입하게 된다. 좀 더 자세히 설명하면, 원하는 치수 및 형상이 조각된 중창성형용 금형이 형성된 하부금형에 상부금형이 덮여지고, 상기 상부금형의 상면에는 하부금형과 연통되는 액 주입공이 형성되고, 상기 액 주입공을 통해 고온 사출기 내에서 액상으로 변한 PVC 또는 TPR 등의 합성수지 원료가 주입되도록 한다. 상기 고온의 사출액은 상하부금형체 내부에서 발포 성형되어 소정시간 경과 후, 고화되어 중창을 형성하게 되는 것이다. 상기와 같이 형성된 중창은 그 재질이 비교적 무겁다는 단점이 있다.

마지막으로, '파이론'이라는 상품명으로 불리우기도 하는 발포 성형이 가능한 EVA 발포화합물의 중창에 대하여 설명한다. 에틸렌 공중합체(Ethylene Copolymer) 가운데 하나인 EVA는 유연성(부드러움), 내충격성(충격흡수성), 질감성, 단열성, 보온성 등을 고루 갖추고 있으며, 사출성형제품에 많이 쓰인다. 생활에서 가장 접하기 쉬운 EVA 제품 중 한가지가 바로 신발류이다. EVA 수지의 중창발포체는 신발 밑창(Shoe Outsole)과 결합하여 신발의 충격흡수성 및 복원성을 향상시켜 신발의 기능화와 고급화에 큰 기여를 하고 있다. 또한 EVA의 경도와 발포를 달리하여 여러 종류의 EVA 발포시트(sheet)의 생산이 가능한데, 그러한 제품들은 매트, 층간 소음 방지제 등 여러 다양한 제품들로 가공되어 사용되고 있으며, 사용 범위가 계속 광범위하게 증가하고 있다. 상기 발포성형이 가능한 EVA 발포화합물은 상술한 바와 같은 발포가능한 우레탄재질, 또는 발포가능한 PVC, TPR 합성수지가 액상에서 출발하여 성형되는 것과 같이, EVA 수지도 직접 발포하여 원하는 성형 제품을 얻을 수도 있고, 또는 미리 발포 성형된 탄성이 있는 고상의 판상의 대형 발포체를 사용하여 이를 재가공하여 원하는 제품을 얻을 수도 있다. 즉, EVA 발포화합물을 이용하여 미리 발포하여 판상의 대형발포체를 만들고 판상의 대형발포체를 중창 제조에 적합한 규격으로 절단, 재단, 중창형태로 1차 가공하여 반제품(프리폼)을 만들거나, 또는 중창형태의 1차 금형을 만들고 EVA 발포화합물을 1차 금형에서 발포하여 중창형태의 반제품(프리폼)을 만든다. 1차 가공한 상기 반제품을 알루미늄제의 중창성형용 금형 내부에 투입하고, 가열 가압시킨 후, 냉각시켜 발포체중창으로 형성되도록 한다. 상기 EVA 발포체를 사용하여 제조한 발포체중창(파이론)은 탄성이 있는 고상의 발포체를 고온, 고압 하에서 가열 가압에 의하여 성형한 후, 냉각시켜야 하므로 상기 금형은 고압에 견딜 수 있어야 하며, 또한 고온 가열 및 저온 냉각이 이루어져야 하므로 열전달이 잘 이루어질 수 있는 재질로 구성되어야 하기 때문에 통상적으로 알루미늄 금형을 사용하여 제작하게 된다.

EVA 수지 발포체로 중창을 성형하는 종래의 기술에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, EVA 발포화합물로 구성되어 발포 제조된 탄성이 있는대형의 판상발포체를, 이를 제조할 발포체중창의 규격에 적합하도록 절단, 재단, 가공하여 중창형태로 1차 반제품(프리폼)을 제조하거나, 또는 중창형태의 1차 금형을 만들고, 1차 금형에 EVA 수지 발포화합물을 넣어 고온 고압에서 발포하여 중창형태의 1차 반제품(프리폼)을 만든다. 1차로 제조된 중창형태의 반제품의 크기는 원하는 발포체중창 제품의 부피보다 통상으로 110 ~ 130% 정도 크게 형성되도록 제조한다. 이와 같이 중창형태로 1차 제조된 반제품을 프리폼(Preform)이라 한다. 상기 프리폼을 열전도도가 우수한 구조로 이루어진 알루미늄으로 제작된 발포체중창 성형용의 금형의 하부 내부에 투입하고, 그 상태에서 상부금형을 덮고서 금형 전체에 유압프레스에서 높은 압력에서 고온으로 일정시간 가열한 후 압력을 해지하고, 이를 다시 고압 냉각 유압프레스로 이송하여 압력을 가압한 상태에서 이를 일정시간 저온의 냉각수로 냉각하여 발포체를 금형 내부에서 가열된 발포체를 냉각하여 굳혀 발포체중창을 만든다. 상기의 과정에 의해 중창성형용 금형 내부에 위치한 중창재료는 발포체중창 반제품 재료가 중창금형내에서 고열을 받아 가열팽창하여 금형의 내부공간을 빈틈없이 꽉 채우면서 압축되어 중창성형용 금형의 내부공간에서 금형의 형상대로 성형되며, 상기의 상태에서 압력을 유지한 채로 냉각시킴에 따라 발포체중창이 제조되게 되는 것이다. 이러한 과정으로 형성되는 EVA 발포체중창은 그 재질 면에서 여타 재질보다 가볍고, 변색될 염려가 없을 뿐만 아니라 탄성이 우수한 재료이나, 후술하겠지만 생산성이 낮고 금형제작이 까다로워 금형제작비용이 비싼 관계로 고가의 신발 또는 기능성 신발에 주로 많이 사용되고 있는 실정이다. 이때 사용하는 가열, 냉각프레스는 일반적인 평면형태의 열판과 냉판을 사용하기 때문에 가열과 냉각 시, 열판 또는 냉판의 면과 금형의 상, 하면들만 접면되고, 접면되는 면의 밀착성이 100% 완전히 접면하지 못하므로, 열 교환 효율이 낮아, 금형의 가열과 냉각에 많은 시간이 소요된다. 따라서, 상기한 바와 같이 EVA 발포체중창의 제조의 경우, 가압 된 상태에서 가열 및 냉각이 이루어져야 하므로, 프레스 역시 가열과 냉각 기능을 하는 프레스를 각각 별도로 설치하여야 하므로, 프레스 설치 비용도 많이 들고, 또한 생산성이 비능률적이기 때문에 금형제작 비용도 많이 소요된다. 또한 고압으로 가압된 상태에서 가열 및 냉각이 이루어져야 하므로, 생산성이 제품에 따라 차이가 있기는 하나, 알루미늄제의 중창성형용 금형 1면당 22.5시간 작업에 있어 40 ~ 50족(足) 정도 밖에 생산할 수가 없다. 그 이유는 기존의 금형을 이용한 성형 방법은 프레스 열판에서 제품 간의 차이는 있지만 평균 가로 32cm ~ 35㎝ * 세로 35cm ~ 38㎝ * 두께 60 ~ 100㎜ 정도의 알루미늄 금형을 외부에서부터 열을 전달하므로 제품이 있는 중앙부분까지 전달되는 시간이 많이 소요된다. 냉각방법도 위의 가열방법과 마찬가지로 외부에서 내부로 냉각이 전달되므로 많은 시간이 소요될 수밖에 없다. 구체적으로 분석해보면, 종래의 금형 및 성형방법에 따르면, 가열온도 140 ~ 170℃에서 금형 가열 시간이 12 ~ 15분 동안 중창성형용 금형에 적용되어야 하고, 냉각온도 8 ~ 15℃에서 금형냉각 시간 역시 13 ~ 16분 동안 상기 금형에 적용되어야 하므로, 1족의 생산을 위해서는 최소 25분 ~ 최대 31분 정도의 시간이 소요되게 되어 생산성이 저하될 수 밖에 없다는 단점 및 그에 따른 연료손실이 높다는 단점들이 있는 것이다. 또한, 종래의 금형 및 성형방법에 따르면, 가열용 프레스에서 가압과 동시에 가열을 하고, 가열이 완료된 후, 다시 금형을 냉각용 프레스로 옮겨 가압 된 상태에서 냉각하도록 하는 2단계의 작업으로 이루어질 수밖에 없으며, 이는 고온의 금형을 하나의 프레스에서 다른 하나의 프레스로 옮기는 작업이 수반되어야 하며, 이는 시간, 노력 및 에너지의 모든 면에서 손실을 발생할 수 밖에 없으며, 생산성의 저하는 물론 작업 동안의 안전에도 문제가 발생할 소지가 높다는 단점이 있는 것이다.

한편, 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0170475호에 개시된 신발의 중창제조용 금형장치 등과 같은 종래의 중창제조용 금형의 경우, 중창제조용 금형의 내부로 열매체가 통과하여 가열할 수 있도록 하는 구조가 개시되어 있으나, 이러한 구조의 금형의 경우, 반복되는 가압된 상태에서의 가열 및/또는 냉각이 이루어지므로, 금형의 내구성이 현저하게 저하되고, 그에 따라 금형의 교체에 따른 시간적, 비용적인 문제의 증가로 인한 생산성의 저하라는 문제점이 있었으며, 또한 열매체가 통과할 수 있는 금형 내부의 유로의 구조 등에 따라서는 균일한 가열 및 냉각이 이루어지지 않고, 유로의 구조에 따른 온도차가 발생하여 균일한 성형이 이루어지지 않아 불량품의 발생 빈도가 높다는 단점이 있고, 또한 금형제작비용이 높아 실재적으로 실용화가 되지 못하고 있는 실정이다.

앞서 기술한 바와 같은 종래의 금형 및 성형방법에 따르면 성형시간의 장기화로 인하여 중창의 생산성이 떨어지고, 제조비용이 올라가므로, 금형의 가열과 냉각시간을 최대한 단축하여, 생산성을 높여 중창의 생산비용을 낮게 하는 것이 중요하며, 이를 해결하고자 하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명에 따른 발포체중창 성형장치는, 가압을 위한 프레스의 상반에 고정되는 상판; 프레스의 하반에 고정되는 하판; 상기 상판과 하판 사이에 개재되어 상기 상판 및 하판과 함께 내부에 금형수용공간을 형성하는 금형상자; 상기 상판, 상기 하판 또는 상기 금형상자들 중 어느 하나에 고정되며, 상기 금형상자와 상기 상판 또는 하판 사이에 개재되어 상기 금형수용공간의 기밀을 형성하는 가변고무패킹; 상기 상판, 상기 하판 또는 상기 금형상자들 중 어느 하나에 형성되어 상기 가변고무패킹을 수용하는 패킹수용홈; 상기 하판, 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형상자의 금형수용공간 내로 열원 또는 냉원을 도입시키기 위한 주입구; 상기 상판, 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형수용공간으로 공급되는 열원 또는 냉원을 외부로 배출시키기 위한 제1배출구; 및 상기 하판, 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형수용공간 내에서 열원으로서의 고온의 수증기에 의해 중창성형용 금형을 가열할 때 발생하는 응축수를 배출시키기 위한 제2배출구;를 포함하여 이루어진다.

상기 금형상자는 상기 상판 또는 상기 하판과 접촉하는 바닥면을 더 포함하며, 상기 바닥면의 내면 및 외면들에는 다수의 돌기(요철)들이 형성될 수 있다.

상기 금형상자에는 그 내부에 수용되는 중창성형용 금형을 고정시키기 위한 금형고정나사들이 결합되는 나사관통홀들이 형성되되, 상기 나사관통홀들을 통하여 상기 금형상자 내부에 주입된 열원 및 냉원이 누출되지 않도록 형성될 수 있다.

상기 금형상자의 외부에 상기 금형상자를 단열 및 보강하기 위한 단열상자가 더 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 발포체중창의 제조방법은, (1) 가압을 위한 프레스의 상반에 고정되는 상판; 프레스의 하반에 고정되는 하판; 상기 상판과 하판 사이에 개재되어 상기 상판 및 하판과 함께 내부에 중창금형을 수용할 수 있는 공간을 형성하는 금형상자; 상기 상판, 상기 하판 또는 상기 금형상자들 중 어느 하나에 고정되며, 상기 금형상자와 상기 상판 또는 하판 사이에 개재되어 상기 금형수용공간의 기밀을 형성하는 가변고무패킹; 상기 상판, 상기 하판 또는 상기 금형상자들 중 어느 하나에 형성되어 상기 가변고무패킹을 수용하는 패킹수용홈; 상기 상판, 상기하판 또는 상기 금형상자들 중 어느 하나에 형성되어 상기 금형상자의 금형수용공간 내로 열원 또는 냉원을 도입시키기 위한 주입구; 상기 상판, 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형수용공간으로 공급되는 열원 또는 냉원을 외부로 배출시키기 위한 제1배출구; 및 상기 하판, 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형수용공간 내에서 열원으로서의 고온의 수증기에 의해 중창성형용 금형을 가열할 때 발생하는 응축수를 배출시키기 위한 제2배출구;를 포함하여 이루어지는 발포체중창 성형용 금형상자의 준비 및 이를 프레스에 부착하는 금형상자 부착단계; (2) 상기 상판과 상기 하판 사이를 이격시켜 상기 금형상자 내에 중창성형용 금형을 장착시키는 중창금형장착단계; (3) 상기 하판을 인출한 후, 상기 중창성형용 하부금형 내로 성형될 프리폼을 투입하는 프리폼 투입단계; (4) 상기 하판을 원위치한 후, 상기 상판과 상기 하판 사이를 접근시켜 상기 중창금형 수용공간을 밀폐시킴과 동시에 상기 중창성형용 금형이 가압되도록 하는 중창금형 가압단계; (5) 상기 주입구 및 상기 제1배출구를 통하여 열원으로서 고온의 수증기를 공급하여 상기 열원이 상기 금형수용공간 내를 통과하도록 하면서, 상기 중창성형용 금형의 가열로 발생하는 응축수를 상기 제2배출구를 통하여 배출시키는 것에 의하여 상기 금형수용공간 내의 상기 중창성형용 금형을 3 ~ 10분간 140 ~ 170℃로 가열시키는 중창금형 가열단계; (6) 상기 가열단계의 종료 후, 상기 금형상자 내부 압력을 상압으로 하여 일정시간(0.5 ~ 2분) 정체한 후, 상기 주입구 및 상기 제1배출구를 통하여 냉원으로서 8 ~ 15℃ 저온의 냉각수를 공급하여 상기 냉원이 상기 금형수용공간 내를 통과하도록 하는 것에 의하여 상기 금형수용공간 내의 상기 중창성형용 금형을 3 ~ 10분간 25℃ ~ 35℃로 냉각시키는 중창금형 냉각단계; 및 (7) 상기 냉각단계의 완료 후, 상기 금형상자 내부의 잔류냉각수를 공기로 완전히 배출한 후, 상기 프레스의 압력을 해제하고, 상기 중창성형용 금형이 장착된 금형상자를 분리한 후, 상기 하판을 인출한 후, 상기 중창성형용 금형에서 성형이 완료된 발포체중창을 취득하는 발포체중창 취득 단계;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 가열단계 및 상기 냉각단계는 하나의 프레스에서 순차적으로 수행될 수 있다.

본 발명에 따르면 운동화 등 신발의 충격흡수용으로 폭 넓게 사용되는 발포체중창을 성형하기 위한 성형장치 및 이를 이용하는 발포체중창의 제조방법을 제공하는 효과가 있으며, 특히, 가열 및 냉각시간을 단축하여 시간당 금형의 회전수 즉 시간당 중창성형 개수에 있어서 종래의 공지기술에 비해 약 3배 이상 더 빠른 개선된 중창의 제조를 가능하게 하여 생산성을 기존 방법보다 300% 이상 향상시킬 수 있고, 이로 인한 에너지 절감과 소요 금형의 수량을 1/3 이하로 줄일 수 있어 중창의 생산원가를 획기적으로 개선할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 발포체중창 성형장치가 개방된 상태를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 도 1의 발포체중창 성형장치가 폐쇄된 상태를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 발포체중창 성형장치가 개방된 상태를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 도 3의 발포체중창 성형장치의 금형상자 내에 중창성형용 금형이 고정되는 상태를 개략적으로 도시한 분해사시도이다.
도 5는 도 3의 발포체중창 성형장치가 폐쇄된 상태를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 발포체중창 성형장치가 개방된 상태를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 7은 도 6의 발포체중창 성형장치가 폐쇄된 상태를 개략적으로 도시한 구성도이다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 발포체중창 성형장치는, 가압을 위한 프레스의 상반에 고정되는 상판(1); 프레스의 하반에 고정되는 하판(2); 상기 상판(1)과 하판(2) 사이에 개재되어 상기 상판(1) 및 하판(2)과 함께 금형수용공간을 형성하는 금형상자(3, 31); 상기 상판(1), 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자(3, 31)들 중 어느 하나에 고정되며, 상기 금형상자(3, 31)와 상기 상판(1) 또는 하판(2) 사이에 개재되어 상기 금형수용공간의 기밀을 형성하는 가변고무패킹(4); 상기 상판(1), 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자(3, 31)들 중 어느 하나에 형성되어 상기 가변고무패킹(4)을 수용하는 패킹수용홈(5); 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형상자(3, 31)의 금형수용공간 내로 열원 또는 냉원을 도입시키기 위한 주입구(6); 상기 상판(1) 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형수용공간으로 공급되는 열원 또는 냉원을 외부로 배출시키기 위한 제1배출구(7); 및 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형수용공간 내에서 열원으로서의 고온의 수증기에 의해 중창성형용 금형(9)을 가열할 때 발생하는 응축수를 배출시키기 위한 제2배출구(8);를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 발포체중창 성형장치의 제1실시 예를 도시한 도 1은 프레스, 바람직하게는 가열용 열판 및 냉각용 냉판이 취부된 유압프레스에서 사용될 수 있는 발포체중창 성형장치를 나타내고 있다. 상기 프레스의 가열용 열판 및 냉각용 냉판은 상기 가압을 위한 프레스의 상반 및 하반에 고정되거나 또는 상기 상반 및 하반을 변형시켜 상반 및 하반 자체가 가열용 열판 및 냉각용 냉판으로 기능하도록 할 수 있다.

상기 상판(1)은 가압을 위한 프레스의 상반(또는 가열용 열판으로 기능하는 상반)에 고정되고, 상기 하판(2)은 가압을 위한 프레스의 하반(또는 가열용 열판으로 기능하는 하반)에 고정된다. 상기 상반 및 하반은 도면의 단순화를 위하여 도시하지 않았으나, 당업자에게는 국내외 유수의 제조업자들에 의해 상용적으로 공급되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있는 것이다.

본 발명의 제1실시 예에 따른 상기 금형상자(3)는 육면체의 형상의 외형을 갖도록 형성되되, 상기 육면체의 형상에서 상면과 하면이 개방되고, 단지 4면이 측벽들로 이루어지도록 하여 형성되며, 이는 상기 상판(1)과 하판(2) 사이에 개재되도록 고정된다. 도 1에서는 상기 금형상자(3)는 상기 상판(1)에 고정된 것으로 도시되어 있으나, 도면과는 달리 상기 하판(2)에 고정될 수도 있다. 상기 금형상자(3)는 상기 상판(1) 및 하판(2)과 함께 금형수용공간을 형성하는 기능을 하며, 상기 금형수용공간은 그 안에 수용되는 상기 중창성형용 금형(9)이 가열 또는 냉각되도록 하는 기능을 수행한다. 상기 금형상자(3)는 바람직하게는 알루미늄(A)으로 제조될 수도 있다.

상기 가변고무패킹(4)은 상기 상판(1), 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자(3)들 중 어느 하나에 고정되며, 상기 금형상자(3)와 상기 상판(1) 또는 하판(2) 사이에 개재되어 상기 금형수용공간의 기밀을 형성하는 기능을 한다. 도 1에는 상기 가변고무패킹(4)이 상기 금형상자(3)의 하단에 고정되며, 상기 하판(2), 특히 상기 하판(2)에 형성되는 패킹수용홈(5) 내로 삽입되도록 하여 상기 패킹수용홈(5)과의 접촉에 의하여 상기 금형수용공간이 기밀을 형성하도록 도시되어 있다. 그러나, 상기 가변고무패킹(4)이 상기 하판(2)에 고정되어 상방, 즉 상기 상판(1) 쪽을 향하여 돌출되도록 구성될 수 있으며, 이 경우, 상기 가변고무패킹(4)을 수용하기 위한 패킹수용홈(5)은 상기 금형상자(3)의 하단에 형성될 수 있다. 즉, 상기 가변고무패킹(4)과 상기 패킹수용홈(5)은 서로 짝을 이루어 기능하므로, 위치적으로도 서로에 대해 대응되는 위치에 설치될 수 있다. 상기 가변고무페킹(4)과 패킹수용홈(5)들은 상기 상판(1), 상기 하판(2) 또는 금형상자(3)의 가장자리 쪽에서 내부 중심부 쪽으로 기울어지도록 외측에서 내측으로 경사지도록 하여 상기 가변고무페킹(4)과 페킹수용홈(5)과의 밀착력을 증대하여 상기 금형상자(3) 내부의 밀폐력을 향상하도록 형성될 수 있다. 이러한 경사진 구조의 상기 가변고무패킹(4)과 상기 패킹수용홈(5)들은 이들 사이의 밀봉이 용이하게 그리고 긴밀하게 형성되도록 하는 데 도움을 주어 상기 금형수용공간의 형성 및 기밀의 유지를 용이하게 할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 주입구(6)는 상기 하판(2)에 형성되어 상기 금형수용공간 내로 고온의 수증기 또는 저온의 냉각수를 도입시키는 기능을 한다. 도 1에서는 상기 주입구(6)가 상기 하판(2)에 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 상기 주입구(6)는 달리 상기 상판(1), 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자(3)들 중 어느 하나에 형성될 수도 있다. 그러나, 상기 금형수용공간 내에 수용되는 중창성형용 금형(9)을 냉각시키기 위하여 냉각수를 도입하는 경우, 냉각수가 상기 금형 수용공간을 중심으로 하방에서 상방으로 공급되어야 상기 금형수용공간을 충분히 채워서 효율적인 냉각이 이루어지도록 할 수 있으므로, 상기 주입구(6)는 앞서와 같이 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자에 형성되는 것이 바람직하다. 여기에서 상기 열원 및 냉원은 고온의 수증기와 냉각된 저온의 냉각수를 사용한다.

상기 제1배출구(7)는 상기 상판(1) 또는 상기 금형상자(3)에 형성되어 상기 주입구(6)를 통하여 주입되는 열원 또는 냉원이 상기 금형수용공간을 거쳐 지속적으로 유통될 수 있도록 상기 열원 또는 냉원을 배출하는 기능을 한다. 도 1에서는 상기 제1배출구(7)는 상기 상판(1)에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 상기 제1배출구(7)는 달리 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자(3) 등에도 형성될 수 있다. 그러나, 상기 금형수용공간 내에 수용되는 중창성형용 금형(9)을 냉각시키기 위하여 냉각수를 도입하는 경우, 냉각수가 상기 금형수용공간을 중심으로 하방에서 상방으로 공급되어야 상기 금형수용공간을 충분히 채워서 효율적인 냉각이 이루어지도록 할 수 있기 때문에 상기 제1배출구(7)는 앞서와 같이 상기 상판(1) 또는 상기 금형상자에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2배출구(8)는 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자에 형성되며, 상기 금형수용공간 내에서의 상기 중창성형용 금형의 가열 동안에 상기 금형수용공간 내에서 형성되는 응축수를 배출하도록 하는 기능을 한다. 상기 제2배출구(8)는 또한 상기 금형수용공간 내에 잔류하는 냉각수를 배출하는 기능도 수행할 수 있다.

상기 주입구(6), 상기 제1배출구(7) 및 상기 제2배출구(8)들은 자동밸브, 정량밸브, 유량제어밸브 등 상용화된 밸브에 의해 개폐될 수 있음은 당업자에게는 이해될 수 있는 것이다.

즉, 중창성형용 금형(9)을 가압된 상태에서 가열시키고자 하는 경우에는 상기 열원으로 고온의 수증기를 상기 중창금형 수용공간 내로 공급되도록 하여 상기 중창금형 수용공간 내에 수용된 상기 중창성형용 금형(9)이 상기 열원에 의해 그리고 그에 더해 가열용 열판으로 기능하는 상판(1) 및 하판(2)에 의하여 중창금형 전체의 외면을 통하여 고르게 가열될 수 있도록 하는 특징이 있는 것이다.

여기에서, 상기 중창성형용 금형(9)의 외면들에는 중창성형용 금형 자체가 상기 열원 또는 냉원에 의해 가열 및/또는 냉각이 잘 이루어지도록 하기 위한 수단으로서, 상기 중창성형용 금형의 외면들에 접촉면적을 증대시키기 위한 열전도 돌기(요철)들이 더 형성될 수 있으며, 상기 열전도 돌기(요철)들은 판상( plate shape ), 반구 형상( hemispherical shape ), 바늘 형상( needle shape ), 육면체 형상(rectangular shape) 또는 부정 형상( irregular shape ) 등과 같은 임의의 형상의 돌기(요철)들이 될 수 있다.

마찬가지로, 상기 중창성형용 금형(9)을 가압된 상태에서 냉각시키고자 하는 경우에는 상기 냉원으로서 냉각된 저온의 냉각수를 상기 금형수용공간 내로 공급되도록 하여 상기 금형수용공간 내에 수용된 상기 중창성형용 금형(9)이 상기 냉원에 의해 그리고 그에 더해 냉각용 냉판으로 기능하는 상판(1) 및 하판(2)에 의하여 중창금형 전체의 외면을 통하여 고르게 냉각될 수 있도록 하는 특징이 있는 것이다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 프레스를 사용하여 발포체중창을 성형하는 경우, 가압 상태에서 중창성형용 금형(9)을 가열하기 위한 가열용 프레스와 가압 상태에서 중창성형용 금형을 냉각시키기 위한 냉각용 프레스가 구분되어 사용되는 것이 작업절차상의 번거로움은 있을 수 있으나, 에너지 효율을 높일 수 있다는 장점을 가질 수 있다.

이때, 상기 금형수용공간에서 중창성형용 금형(9)에 가해지는 압력은 바람직하게는 30 내지 100㎏/㎠의 가압상태에서, 그리고 가열은 3 ~ 10분간 140 ~ 170℃의 온도범위로, 그리고 냉각은 3 ~ 10분간 8 ~ 15℃의 범위가 되도록 하여 가압 가열과 가압 가냉하여 중창성형용 금형(9)의 냉각이 이루어지도록 할 수 있다. 이러한 온도, 압력 및 시간의 조건은 특히 운동화 등 신발의 중창용으로 '파이론'이라는 상품명으로 상용적으로 공급되는 EVA 발포배합물의 발포체의 성형조건에 적합하도록 선택된 조건이다. 상기 유압프레스의 압력이 30kg/㎠ 미만으로 되는 경우, 상기 중창성형용 금형(9)에 충분한 압력이 가해지지 않아 상기 중창성형용 금형(9) 내에 형성되는 성형공간을 벗어나는 이상 팽창에 따른 불량품의 발생빈도가 높아지는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 상기 압력이 100kg/㎠ 를 초과하는 경우, 상기 중창성형용 금형(9)의 손상이 심해져서 금형의 수명이 단축되어 역시 생산성을 저하시키는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 상기 가열온도가 140 ~ 170℃의 범위를 벗어나거나 또는 가열시간이 3 ~ 10분의 범위를 벗어나는 경우, 저온의 단시간의 경우 발포체의 팽창상태가 충분하지 못하여 성형상태가 좋지 못하고, 고온 장시간의 경우 발포체가 수축할 확률이 높아지므로, 충분한 성형제품을 생산할 수가 없고, 또한 상기 냉각온도가 8 ~ 15℃의 범위를 벗어나거나 또는 냉각시간이 3 ~ 10분의 범위를 벗어나는 경우, 충분한 냉각이 이루어지지 않은 상태에서 금형을 취급하는 경우에 따른 성형품의 변형을 야기할 수 있다. 그러므로 과도한 가열이나 냉각은 생산성을 감소시키는 원인이 될 수 있기 때문에 정하여진 규정에 준하여 작업하는 것이 품질향상과 생산성에 중요한 이유가 된다.

상기 파이론은 바람직하게는 12㎏/㎠의 인장강도; 300%의 신장율; 2.0㎏/㎝의 내부강도; 5.0㎏/㎝의 인열강도; 1.0%의 수축율; 0.120 ~ 0.130gg/㏄의 비중; 80%의 압축율의 물성을 갖는 것이 될 수 있으나, 상기 물성들은 여러 종류의 중창성형용의 파이론의 물성들 중에서 하나의 예로 제시한 것이며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니고, 신발의 용도에 따른 중창의 물성의 조절을 위하여 적절한 물성조건을 갖는 적합한 EVA 수지를 상용적으로 구입하여 이를 배합, 발포하여 사용할 수 있음은 당업자에게는 당연히 이해될 수 있는 것이다.

특히, 본 발명에 따르면, 상기 가변고무패킹(4)과 상기 패킹수용홈(5)에 의하여 상기 금형상자(3) 내부의 공간이 밀폐됨과 동시에, 상기 가변고무패킹(4)이 상기 패킹수용홈(5)의 측벽과 면접촉하게 됨에 따라 상기 금형수용공간의 기밀을 유지할 수 있는 높이의 조절이 가능하며, 따라서 상기 금형수용공간 내에 수용되어 가열 가압되는 중창성형용 금형(9)으로 제조하고자 하는 중창의 규격 등에 따른 제품의 다양화에 의해 서로 다른 높이를 갖는 금형을 사용하는 경우에도 이들을 그 금형의 높낮이에 불구하고, 상기 금형수용공간이 상기 가변고무패킹(4)과 상기 패킹수용홈(5)에 의하여 기밀을 유지할 수 있는 범위 이내라면 모두 수용하여 발포체중창의 성형작업을 수행할 수 있도록 하는 것을 가능하게 한다. 이를 도 1 을 기준으로 설명하면, 상기 상판(1)에는 사용하는 중창성형용 금형(9)의 두께에 따라 유연하게 상기 금형상자(3)의 내부와 외부를 밀폐하는 바람직하게는 고무제의 밀폐용 가변고무패킹(4)이 부착된 금형상자(3)를 장착하고, 상기 하판(2)에는 상기 상판(1)에 장착된 상기 금형상자(3)에 부착된 상기 가변고무패킹(4)을 수용하여 상기 금형상자(3)의 내부와 외부를 차단하여 중창 성형작업 시, 상기 금형상자(3) 내부에 주입되는 열원 즉, 대개의 경우, 고온의 수증기 또는 냉원 즉, 대개의 경우, 저온의 냉각수의 누출을 방지하는 역할을 하는 상기 가변고무패킹(4)을 수용하는 패킹수용홈(5)이 형성된다. 상기 중창성형용 금형(9) 내에 형성된 성형공간은 제조하고자 하는 중창과 동일한 크기 및 형상을 가지며, 상기 성형공간 내에는 성형될 EVA 수지 발포체로 1차 제조된 프리폼이 투입된다. 그리고, 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 상판(1)과 상기 하판(2)이 서로에 대해 이격된 상태에서 상기 금형상자(3)의 상기 상판(1), 상기 하판(2) 및 상기 금형상자(3)들에 의해 형성되는 상기 금형수용공간 안으로 들어가도록 하여 상기 하판(2)의 상면에 프리폼이 내재된 중창성형용 금형(9)을 올려놓는다. 이후, 상기 상판(1)과 상기 하판(2)을 서로에 대해 접근시키면, 상기 상판(1) 및 이에 고정된 상기 금형상자(3) 쪽으로 상기 하판(2)이 상승하게 되고, 상기 상판(1)의 저면이 상기 중창성형용 금형(9)의 상면에 접촉하기 전에 먼저 상기 상판(1)에 고정된 상기 금형상자(3)의 하단에 취부된 상기 가변고무패킹(4)이 상기 패킹수용홈(5) 내로 삽입되면서 상기 상판(1)과 상기 하판(2) 그리고 상기 금형상자(3)들에 의해 둘러 싸여지는 금형수용공간이 형성되고, 그 안에 상기 중창성형용 금형(9)이 위치되게 된다. 이후, 계속해서 상기 하판(2)을 상승시키면, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 상판(1)의 저면이 상기 중창성형용 금형(9)의 상면에 접촉하게 되고, 계속되는 상기 하판(2)의 상승에 의해 상기 중창성형용 금형(9)에 성형에 필요한 압력이 가해지게 된다. 상기한 바와 같은 성형을 위한 압력조건에 도달하게 되면, 더 이상의 상기 하판(2)의 상승은 자동으로 중단되고, 가압된 상태에서 상기 주입구(6)를 통하여 열원을 주입하여 상기 금형수용공간 내의 상기 중창성형용 금형(9)을 가열하도록 한다. 이때, 상기한 바와 같이, 가압 상태에서 중창성형용 금형(9)을 가열하기 위한 가열용 프레스와 가압 상태에서 중창성형용 금형(9)을 냉각시키기 위한 냉각용 프레스가 구분되어 사용되는 경우에는 상기 중창성형용 금형(9)은 상부금형과 하부금형이 서로에 대해 힌지(91)로 결합되어 개폐가 가능하도록 구성되며, 특히 작업 중, 특히 가열용 프레스에서 냉각용 프레스로 옮길 때 상기 중창성형용 금형(9)이 임의로 개방되는 것을 방지하도록 하기 위한 금형 고정키(92)로 고정될 수 있다.

상기한 바와 같은 구성에 의하여, 본 발명에 따르면, 열원으로서 고온의 수증기 또는 저온의 냉각수를 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 구성에 의해 형성되는 상기 금형수용공간 내로 주입하면, 상기 금형수용공간 내에 투입되는 중창성형용 금형(9)의 6면 전체에 상기 열원과 직접 접촉할 수 있게 되며, 또한 가열용 프레스에서는 가열용 열판과 함께 가열공정을 수행할 수 있고, 냉각용 프레스에서는 냉각용 냉판과 함께 냉각공정을 수행할 수 있게 되어 열전도도의 향상, 열교환 효율의 증대를 기대할 수 있으며, 그에 따라 가열 또는 냉각효과가 대단히 양호하여 가열과 냉각시간이 대폭 단축될 수 있어 중창의 생산성을 향상시킬 수 있는 장점을 갖게 되며, 동시에 기존의 중창성형용 금형(9)의 대부분을 그대로 수용하여 사용할 수 있으며, 또한 다양한 규격의 중창성형용 금형(9)들을 모두 수용하여 사용할 수 있다는 장점을 제공할 수 있다. 여기에서, 상기 도 1 및 도 2에 나타낸 구성은 가열용 프레스와 냉각용 프레스를 구분하여 사용하는 경우에 특히 적절한 구성이다.

본 발명의 제2실시 예에 따르면, 도 3 내지 도 5들에 나타낸 바와 같이, 측벽(32)과 바닥면(33)으로 이루어지는 제2금형상자(31)의 구성을 가질 수 있다. 상기 제2금형상자(31)는 본 발명의 제1실시 예에 따른 상기 금형상자(3)의 측벽에 대응하는 측벽(32)들; 상기 상판(1) 또는 상기 하판(2)과 접촉하는 바닥면(33); 및 상기 바닥면(33)으로부터 돌출되도록 형성된 다수의 돌기(요철)(34)들을 더 포함하여 이루어진다. 상기 제2금형상자(31)는 바람직하게는 알루미늄으로 제조될 수 있다. 따라서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 중창성형용 금형(9)이 상기 제2금형상자(31) 내에 수용되고, 상기 상판(1)과 상기 하판(2)이 서로에 대해 접근하여 상기 제2금형상자(31)를 중심으로 하여 금형수용공간이 형성되는 경우, 상기 중창성형용 금형(9)이 상기 금형수용공간의 중심부에 위치할 수 있게 되며, 마찬가지로 상기 주입구(6)를 통하여 상기 금형수용공간 내로 열원을 주입하는 경우, 상기 열원는 상기 중창성형용 금형(9)의 6면 전체에 고르게 적용될 수 있게 된다. 예시적으로, 도 3 내지 도 5에 도시된 본 발명의 제2실시 예에 따른 발포체중창 성형장치에서는, 상기 상판(1) 및 상기 하판(2) 각각에 서로 대칭되는 구조의 형상을 갖는 상기 제2금형상자(31)가 취부되고, 상기 하판(2)에 취부된 상기 제2금형상자(31)의 상단에 상기 금형수용공간의 기밀을 위한 가변고무패킹(4)이 취부되고, 이에 대응하는 위치의 상기 상판(1)에 취부된 상기 제2금형상자(31)의 하단에 패킹수용홈(5)이 형성된다. 또한, 상기 주입구(6)는 상기 하판(2) 상에 취부된 상기 제2금형상자(31)에 형성되고, 상기 제1배출구(7)는 상기 상판(1) 상에 취부된 상기 제2금형상자(31)에, 그리고 상기 금형수용공간에 장착된 중창성형용 금형(9)을 가열함에 따라 발생된 수증기의 응축수는 상기 하판(2)에 취부된 상기 제2금형상자(31)에 형성된 상기 제2배출구(8)를 통하여 배출된다. 또한, 상기한 바의 구성을 갖는 상기 제2금형상자(31)의 사용에 의하여 상기 한 쌍의 제2금형상자(31)들에 형성되는 금형수용공간 내로 열원의 주입에 의하여 상기 중창성형용 금형(9)의 저면 및 상면을 포함 6면이 가열 및/또는 냉각될 수 있기 때문에, 앞서의 본 발명의 제1실시 예에 따른 상기 금형상자(3)를 사용하는 경우에서와 같이 가열용 프레스와 냉각용 프레스를 구분하여 사용할 필요가 없고, 또한 가열용 프레스에서 냉각용 프레스로 상기 중창성형용 금형(9)을 옮길 필요도 없이 하나의 프레스 내에서 가압 상태에서 가열 및 냉각을 순차적으로 수행할 수 있다. 따라서, 상기 상판(1)에 고정된 상기 제2금형상자(31) 내에는 상기 중창성형용 금형(9)의 상부금형이, 그리고 상기 하판(2)에 고정된 상기 제2금형상자(31) 내에는 상기 중창성형용 금형(9)의 하부금형이 각각 고정된 채로 작동되어 하나의 프레스 내에서 성형이 이루어지도록 일관화된 작업을 수행할 수 있다. 따라서, 상기 한 쌍의 제2금형상자(31)들에는 상기 금형상자에는 그 내부에 수용되는 중창성형용 금형(9)을 고정시키기 위한 금형고정나사(13)들이 결합되는 나사관통홀(35)들이 형성되되, 상기 나사관통홀(35)들을 통하여 상기 금형상자 내부에 주입된 열원 및 냉원이 누출되지 않도록 형성될 수 있다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제2실시 예에 따른 발포체중창 성형장치는, 먼저 한 쌍의 제2금형상자(31)들 중 하나를 상기 상판(1)에 고정시키고, 다른 하나를 상기 하판(2)에 고정시킨 후, 상기 한 쌍의 제2금형상자(31)들 내부에는 각각 상기 중창성형용 금형(9)의 상부금형과 하부금형이 상기 금형고정나사(13)들에 의해 고정되되, 상기 상부금형이 상기 상판(1)에 고정된 상기 제2금형상자(31) 내에 그리고 상기 하부금형이 상기 하판(2)에 고정된 상기 제2금형상자(31) 내에 각각 고정되도록 한다. 이때, 상기 제2금형상자(31)의 바닥면(33)과 상기 상판(1) 사이 및 상기 제2금형상자(31)의 바닥면(33)과 상기 하판(2) 사이에는 단열재(11)가 더 개재될 수 있다. 이 단열재(11)는 상기 한 쌍의 제2금형상자(31)들이 서로 접촉하여 닫혀진 상태를 유지할 때 형성되는 금형수용공간 내로 열원이 주입되는 경우, 열원의 열이 상기 금형수용공간 내에 수용되는 상기 중창성형용 금형(9)을 가열 및/또는 냉각시키는 데 사용되도록 하고, 상기 상판(1) 또는 하판(2) 쪽으로 유실되는 것을 방지하는 기능을 한다. 이후, 상기 상판(1)과 상기 하판(2)이 서로에 대해 프레스에서 압력을 해제하여 상판(1) 및 하판(2)이 이격된 상태가 되도록 조작하면, 상기 한 쌍의 제2금형상자(31)들 내에 고정 장착된 상기 중창성형용 금형(9)이 분리되어 그 내부의 성형공간이 노출되게 된다. 이 성형공간 내에 상기 프리폼을 투입하고, 그 후, 상기 상판(1)과 상기 하판(2)을 서로에 대해 프레스를 가압하여 접근시키면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 상판(1) 및 상기 하판(2)에 고정된 상기 한 쌍의 제2금형상자(31)들이 폐쇄되고, 그에 따라 그 내에 고정 장착된 상기 중창성형용 금형(9)이 폐쇄되고 후속되는 프레스의 작동에 의해 가압된 상태를 유지하게 된다. 이 상태에서, 상기 주입구(6)를 통하여 열원을 주입하여 상기 금형수용공간 내의 상기 중창성형용 금형(9)을 가열하도록 한다. 이 경우, 상기 한 쌍의 제2금형상자(31)들에 의해 형성되는 상기 금형수용공간 내의 상기 중창성형용 금형(9)은 6면 전체에서 상기 열원 및 냉원에 의해 직접접촉하여 가열 및/또는 냉각될 수 있으므로, 앞서의 본 발명의 제1실시 예에서와 같이 가압 상태에서 중창성형용 금형(9)을 가열하기 위한 가열용 프레스와 가압 상태에서 중창성형용 금형(9)을 냉각시키기 위한 냉각용 프레스가 구분되어 사용될 필요가 없게 되며, 따라서 하나의 프레스 내에서 단지 열원과 냉원들을 교환하는 것에 의하여 가열 및/또는 냉각을 수행할 수 있다. 따라서, 상기 중창성형용 금형(9)은 상부금형과 하부금형이 서로에 대해 힌지(91)로 결합될 필요가 없으며, 또한 작업 중, 특히 가열용 프레스에서 냉각용 프레스로 옮길 때 상기 중창성형용 금형(9)이 임의로 개방되는 것을 방지하도록 하기 위한 금형고정키(92)를 사용할 필요도 없다.

상기한 바와 같은 구성에 의하여, 본 발명에 따르면, 열원으로서 고온의 수증기를 그리고 냉원으로서 저온의 냉각수를 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 구성에 의해 형성되는 상기 금형수용공간 내로 주입하면, 상기 금형수용공간 내에 취부되는 중창성형용 금형(9)이 상기 열원 및 냉원과 직접 접촉할 수 있게 되며, 하나의 프레스에서 단지 열원과 냉원 만을 교환하는 것에 의하여 가열 및/또는 냉각이 수행될 수 있어 하나의 프레스에서 다른 프레스로 옮기면서 작업할 필요도 없게 되어 작업공정을 단순화하고, 작업환경을 안전하게 도모할 수 있게 되며, 동시에 열전도도의 향상, 열교환 효율의 증대를 기대할 수 있으며, 그에 따라 가열 또는 냉각효과가 대단히 양호하여 가열과 냉각시간이 대폭 단축될 수 있어 발포체중창의 생산성을 향상시킬 수 있는 장점을 갖게 되며, 동시에 기존의 중창성형용 금형(9)의 대부분을 그대로 수용하여 사용할 수 있으며, 또한 다양한 규격의 중창성형용 금형(9)들을 모두 수용하여 사용할 수 있다는 장점을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 제3실시 예에 따르면, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 제2금형상자(31)들의 외부에 상기 제2금형상자(31)로부터의 열손실을 방지하기 위한 단열상자(36)들이 더 형성될 수 있다. 상기 단열상자(36)는 바람직하게는 철(Fe)로 제조될 수 있다. 상기 단열상자(36)는 상기 제2금형상자(31)의 외부에 장착하며, 장착된 상기 단열상자(36)는 상기 단열상자의 측벽과 상기 제2금형상자(31)들의 측벽(32)들과의 사이 및 프레스의 상판(1)과 하판(2)들과 상기 제2금형상자(31)의 바닥면(33)들 사이를 단열재(11)로 단열처리하여 가열 및 냉각 시 열원이나 냉원이 상기 제2금형상자(31)들로부터 외부로 전도되어 열손실이 발생하는 것을 최소화하는 기능을 함으로써 반복되는 중창의 성형작업 상태에서도 가열 또는 냉각에 의하여 열손실의 발생을 최대한 방지하며, 최소한의 가열 및 냉각으로써 발포체중창을 능률적으로 생산할 수 있도록 하여 에너지를 절약할 수 있도록 한다.

또한, 상기 단열상자(36) 내에 얹혀지는 상기 제2금형상자(31)의 가장자리와 상기 단열상자(36)의 가장자리의 겹쳐지는 사이에는 역시 기밀을 위한 고무패킹(12)이 개재될 수 있다. 상기 고무패킹(12)의 주위에도 단열재(11)가 개재될 수 있음은 이해될 수 있다. 이때에 가변고무패킹(4) 및 패킹수용홈(5)은 단열상자(36)에 형성될 수 있다.

이와 같이 상기 금형상자들의 내부에 열손실을 최소화하기 위하여 중창성형용 금형(9)을 수용하여 장착할 수 있는 제2금형상자(31)의 단열처리를 위한 상기 단열상자(36)를 더 설치하고, 설치된 상기 제2금형상자(31) 주위를 단열재로 단열처리하여 외부로의 열손실을 최대한 방지한 이중의 구조로 구성된 금형상자를 복합금형 단열상자라 한다.

또한, 상기 단열상자(36)를 구성하는 상부 단열상자 및 하부 단열상자 중 어느 하나에 상기 가변고무패킹(4)이 취부되고 그리고 이 가변고무패킹(4)을 수용하기 위한 패킹수용홈(5)이 상기 가변고무패킹(4)에 대향하여 설치될 수도 있다. 상기 단열상자(36)에 취부 및 형성되는 상기 가변고무패킹 및 패킹수용홈들은 상기한 바의 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예의 금형상자에 취부 및 형성되는 것과 동일 또는 유사한 것으로 이해될 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 발포체중창의 제조방법은, (1) 가압을 위한 프레스의 상반에 고정되는 상판(1); 프레스의 하반에 고정되는 하판(2); 상기 상판(1)과 하판(2) 사이에 개재되어 상기 상판(1) 및 하판(2)과 함께 금형수용공간을 형성하는 금형상자(3, 31); 상기 상판(1), 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자(3, 31)들 중 어느 하나에 고정되며, 상기 금형상자(3, 31)와 상기 상판(1) 또는 하판(2) 사이에 개재되어 상기 금형수용공간의 기밀을 형성하는 가변고무패킹(4); 상기 상판(1), 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자(3, 31)들 중 어느 하나에 형성되어 상기 가변고무패킹(4)을 수용하는 패킹수용홈(5); 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형상자(3, 31)의 금형수용공간 내로 열원 또는 냉원을 도입시키기 위한 주입구(6); 상기 상판(1) 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형수용공간으로 공급되는 열원 또는 냉원을 외부로 배출시키기 위한 제1배출구(7); 및 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형수용공간 내에서 열원으로서의 고온의 수증기에 의해 중창성형용 금형(9)을 가열할 때 발생하는 응축수를 배출시키기 위한 제2배출구(8);를 포함하여 이루어지는 발포체중창 성형용 금형상자의 준비 및 이를 프레스에 부착하는 금형상자 부착단계; (2) 상기 상판(1)과 상기 하판(2) 사이를 이격시켜 상기 금형상자(3, 31) 내에 중창성형용 금형(9)을 장착시키는 금형장착단계; (3) 상기 하판(2)을 인출한 후, 상기 중창성형용 금형(9) 내로 성형될 프리폼을 투입하는 프리폼 투입단계; (4) 상기 하판(2)을 원위치한 후, 상기 상판(1)과 상기 하판(2) 사이를 접근시켜 상기 금형수용공간을 밀폐시킴과 동시에 상기 중창성형용 금형(9)이 가압되도록 하는 가압단계; (5) 상기 주입구(6) 및 상기 제1배출구(7)를 통하여 열원으로서 고온의 수증기를 공급하여 상기 열원이 상기 금형수용공간 내를 통과하도록 하면서, 상기 중창성형용 금형(9)의 가열로 발생하는 응축수를 상기 제2배출구(8)를 통하여 배출시키는 것에 의하여 상기 금형수용공간 내의 상기 중창성형용 금형(9)을 3 ~ 10분간 140 ~ 170℃로 가열시키는 가열단계; (6) 상기 가열단계의 종료 후, 상기 금형상자 내부압력을 상압으로 하여 일정시간(0.5 ~ 3분) 정체한 후, 상기 주입구(6) 및 상기 제1배출구(7)를 통하여 냉원으로서 8 ~ 15℃ 저온의 냉각수를 공급하여 상기 냉원이 상기 금형수용공간 내를 통과하도록 하는 것에 의하여 상기 금형수용공간 내의 상기 중창성형용 금형(9)을 3 ~ 10분간 25℃ ~ 35℃로 냉각시키는 냉각단계; 및 (7) 상기 냉각단계의 완료 후, 상기 금형상자 내부의 잔류냉각수를 공기로 완전히 배출한 후, 상기 프레스의 압력을 해제하고, 상기 중창성형용 금형(9)이 장착된 금형상자(3, 31)를 분리한 후, 상기 하판(2)을 인출한 후, 상기 중창성형용 금형(9)에서 성형완료된 발포체중창을 취득하는 발포체중창 취득 단계;를 포함하여 이루어진다.

상기 (1)의 발포체중창 성형용 금형상자의 준비 및 이를 프레스에 부착하는 금형상자 부착단계는 상기한 바와 같은 본 발명의 제1실시 예 내지 제3실시 예들 중의 어느 하나와 동일 또는 유사한 발포체중창 성형장치를 준비하는 단계로서, 가압을 위한 프레스의 상반에 고정되는 상판(1); 프레스의 하반에 고정되는 하판(2); 상기 상판(1)과 하판(2) 사이에 개재되어 상기 상판(1) 및 하판(2)과 함께 금형수용공간을 형성하는 금형상자(3, 31); 상기 상판(1), 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자(3)들 중 어느 하나에 고정되며, 상기 금형상자(3, 31)와 상기 상판(1) 또는 하판(2) 사이에 개재되어 상기 금형수용공간의 기밀을 형성하는 가변고무패킹(4); 상기 상판(1), 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자(3, 31)들 중 어느 하나에 형성되어 상기 가변고무패킹(4)을 수용하는 패킹수용홈(5); 상기 하판(2) 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형상자(3, 31)의 금형수용공간 내로 열원 또는 냉원을 도입시키기 위한 주입구(6); 상기 상판(1) 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형수용공간으로 공급되는 열원 또는 냉원을 외부로 배출시키기 위한 제1배출구(7); 및 상기 하판(2)또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형수용공간 내에서 열원으로서의 고온의 수증기에 의해 중창성형용 금형(9)을 가열할 때 발생하는 응축수를 배출시키기 위한 제2배출구(8);를 포함하여 이루어지는 발포체중창 성형을 위한 금형상자를 프레스에 부착하는 것으로 이루어진다.

상기 (2)의 금형장착단계는 상기 상판(1)과 상기 하판(2) 사이를 이격시켜 상기 금형상자(3, 31) 내에 중창성형용 금형(9)을 장착시키는 것으로 이루어진다.

상기 (3)의 프리폼 투입단계는 상기 하판(2)을 인출한 후, 상기 중창성형용 금형(9) 내로 성형될 프리폼을 투입하는 것으로 이루어진다.

상기 (4)의 가압단계는 상기 하판(2)을 원위치한 후, 상기 상판(1)과 상기 하판(2) 사이를 접근시켜 상기 금형수용공간을 밀폐시킴과 동시에 상기 중창성형용 금형(9)이 가압되도록 하는 것으로 이루어진다. 이때 상기 가압단계에서 중창성형용 금형(9)에 가해지는 압력은 바람직하게는 30 내지 100㎏/㎠의 범위 이내가 될 수 있으며, 상기 압력이 30kg/㎠ 미만으로 되는 경우, 상기 중창성형용 금형(9)에 충분한 압력이 가해지지 않아 상기 중창성형용 금형(9) 내에 형성되는 성형공간을 벗어나는 이상 팽창에 따른 불량품의 발생빈도가 높아지는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 상기 압력이 100kg/㎠ 를 초과하는 경우, 상기 중창성형용 금형(9)의 손상이 심해져서 금형의 수명이 단축되어 역시 생산성을 저하시키는 문제점이 있을 수 있다.

상기 (5)의 가열단계는 상기 주입구(6) 및 상기 제1배출구(7)를 통하여 열원으로서 고온의 수증기를 공급하여 상기 열원이 상기 금형수용공간 내를 통과하도록 하면서, 상기 중창성형용 금형(9)의 가열로 발생하는 응축수를 상기 제2배출구(8)를 통하여 배출시키는 것에 의하여 상기 금형수용공간 내의 상기 중창성형용 금형(9)을 3 ~ 10분간 140 ~ 170℃로 가열시키는 것으로 이루어진다. 이때, 상기 가열온도가 140 ~ 170℃의 범위를 벗어나거나 또는 가열시간이 3 ~ 10분의 범위를 벗어나는 경우, 저온의 단시간의 경우 발포체의 팽창상태가 충분하지 못하여 성형상태가 좋지 못하고, 고온 장시간의 경우 발포체가 수축할 확률이 높아지므로, 충분한 성형제품을 생산할 수가 없게 되는 문제점이 있을 수 있다.

상기 (6)의 냉각단계는 상기 가열단계의 종료 후, 상기 금형상자 내부압력을 상압으로 하여 일정시간(0,5 ~ 3분) 정체한 후, 상기 주입구(6) 및 상기 제1배출구(7)를 통하여 냉원으로서 8 ~ 15℃ 저온의 냉각수를 공급하여 상기 냉원이 상기 금형수용공간 내를 통과하도록 하는 것에 의하여 상기 금형수용공간 내의 상기 중창성형용 금형(9)을 3 ~ 10분간 25℃ ~ 35℃로 냉각시키는 것으로 이루어진다. 이때, 상기 냉각단계에서 냉각온도가 8 ~ 15℃의 범위를 벗어나거나 또는 냉각시간이 3 ~ 10분의 범위를 벗어나는 경우, 충분한 냉각이 이루어지지 않은 상태에서 금형을 취급하는 경우에 따른 성형품의 변형을 야기할 수 있다.

또한, 상기 (7)의 발포체중창 취득 단계는 상기 냉각단계의 완료 후, 상기 금형상자 내부의 잔류냉각수를 공기로 완전 배출한 후, 상기 프레스의 압력을 해제하고, 상기 중창성형용 금형(9)이 장착된 금형상자(3, 31)를 분리한 후, 상기 하판(2)을 인출한 후, 상기 중창성형용 금형(9)에서 성형완료된 발포체중창을 취득하는 것으로 이루어진다.

상기 가열단계 및 상기 냉각단계는 하나의 프레스에서 순차적으로 수행될 수 있다. 상기한 바와 같이 상기 가열단계와 상기 냉각단계가 하나의 프레스에서 순차적으로 수행되는 것은 상기 가열단계 및 상기 냉각단계를 수행하는 본 발명에 따른 발포체중창 성형장치에서 상기 금형상자가 본 발명의 상기 제2실시 예 및 제3실시 예에 따른 금형상자인 경우에 적절하며, 이와는 달리 상기 금형상자가 본 발명의 상기 제1실시 예에 따른 금형상자인 경우에는 가열용 프레스와 냉각용 프레스를 각각 사용하여 먼저 가열용 프레스에서 상기 중창성형용 금형(9)을 가열시킨 후, 이를 상기 냉각용 프레스로 옮겨서 상기 중창성형용 금형(9)을 냉각시키는 방법으로 중창을 생산할 수 있다.

상기한 바와 같은 구성에 의하여, 본 발명에 따르면, 열원으로서 고온의 수증기 또는 저온의 냉각수를 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 구성에 의해 형성되는 상기 금형수용공간 내로 주입하면, 상기 금형수용공간 내에 장착되는 중창성형용 금형(9)이 상기 열원과 직접 접촉할 수 있게 되며, 하나의 프레스에서 단지 열원과 냉원 만을 교환하는 것에 의하여 가열 및/또는 냉각이 수행될 수 있어 하나의 프레스에서 다른 프레스로 옮기면서 작업할 필요도 없게 되어 작업공정을 단순화하고, 작업환경을 안전하게 도모할 수 있게 되며, 동시에 열전도도의 향상, 열교환 효율의 증대를 기대할 수 있으며, 그에 따라 가열 또는 냉각효과가 대단히 양호하여 가열과 냉각시간이 대폭 단축될 수 있어 중창의 생산성을 향상시킬 수 있는 장점을 갖게 되며, 동시에 기존의 사용하는 중창성형용 금형(9)의 대부분을 그대로 수용하여 사용할 수 있으며, 또한 다양한 규격의 중창성형용 금형(9)들을 모두 수용하여 사용할 수 있다는 장점을 제공할 수 있다.

본 발명은 신발을 제조하는 산업, 특히 신발의 밑창을 구성하는 일 요소인 발포체중창(파이론)을 제조하는 산업에서 폭넓게 이용될 수 있다.

1 : 상면 2 : 하면
3 : 금형상자(제1실시예) 4 : 가변고무패킹
5 : 패킹수용홈 6 : 주입구
7 : 제1배출구 8 : 제2배출구
9 : 중창성형용 금형 91 : 힌지
92 : 금형결합키
11 : 단열재 12 : 단열패킹
13 : 금형고정나사 31 : 금형상자(제2실시예)
32 : 금형상자측벽 33 : 바닥면
34: 돌기(요철) 35 : 나사관통홀
36: 단열상자(제3실시예)

Claims (7)

1. 가압을 위한 프레스의 상반에 고정되는 상판;
   프레스의 하반에 고정되는 하판;
   상기 상판과 하판 사이에 개재되어 상기 상판 및 하판과 함께 금형상자의 내부에 금형수용공간을 형성하는 금형상자;
   상기 상판, 상기 하판 또는 상기 금형상자들 중 어느 하나에 고정되며, 상기 금형상자와 상기 상판 또는 하판 사이에 개재되어 상기 금형수용공간의 기밀을 형성하는 가변고무패킹;
   상기 상판, 상기 하판 또는 상기 금형상자들 중 어느 하나에 형성되어 상기 가변고무패킹을 수용하는 패킹수용홈;
   상기 하판 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형상자의 금형수용공간 내로 열원 또는 냉원을 도입시키기 위한 주입구;
   상기 상판 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형수용공간으로 공급되는 열원 또는 냉원을 외부로 배출시키기 위한 제1배출구; 및
   상기 하판 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형수용공간 내에서 열원으로서의 고온의 수증기에 의해 중창성형용 금형을 가열할 때 발생하는 응축수를 배출시키기 위한 제2배출구;
   를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 발포체중창 성형장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 금형상자가 상기 상판 또는 상기 하판과 접촉하는 바닥면을 더 포함하며, 상기 바닥면의 내면 및 외면들에는 다수의 돌기(요철)들이 형성됨을 특징으로 하는 발포체중창 성형장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 금형상자에는 그 내부에 수용되는 중창성형용 금형을 고정시키기 위한 금형고정나사들이 결합되는 나사관통홀들이 형성되되, 상기 나사관통홀들을 통하여 상기 금형상자 내부에 주입된 열원 및 냉원이 누출되지 않도록 형성됨을 특징으로 하는 발포체중창 성형장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 금형상자의 외부에 상기 금형상자를 단열 및 보강하기 위한 단열상자가 더 형성됨을 특징으로 하는 발포체중창 성형장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 중창성형용 금형(9)의 외면들 접촉면적을 증대시키기 위한 열전도 돌기(요철)들이 상기 중창성형용 금형(9)의 외면들에 더 형성됨을 특징으로 하는 발포체중창 성형장치.
6. (1) 가압을 위한 프레스의 상반에 고정되는 상판; 프레스의 하반에 고정되는 하판; 상기 상판과 하판 사이에 개재되어 상기 상판 및 하판과 함께 금형상자의 내부에 금형수용공간을 형성하는 금형상자; 상기 상판, 상기 하판 또는 상기 금형상자들 중 어느 하나에 고정되며, 상기 금형상자와 상기 상판 또는 하판 사이에 개재되어 상기 금형수용공간의 기밀을 형성하는 가변고무패킹; 상기 상판, 상기 하판 또는 상기 금형상자들 중 어느 하나에 형성되어 상기 가변고무패킹을 수용하는 패킹수용홈; 상기 하판 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형상자의 금형수용공간 내로 열원 또는 냉원을 도입시키기 위한 주입구; 상기 상판 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형수용공간으로 공급되는 열원 또는 냉원을 외부로 배출시키기 위한 제1배출구; 및 상기 하판 또는 상기 금형상자에 형성되어 상기 금형수용공간 내에서 열원으로서의 고온의 수증기에 의해 중창성형용 금형을 가열할 때 발생하는 응축수를 배출시키기 위한 제2배출구;를 포함하여 이루어지는 발포체중창 성형용 금형상자의 준비 및 이를 프레스에 부착하는 금형상자 부착단계;
   (2) 상기 상판과 상기 하판 사이를 이격시켜 상기 금형상자 내부공간에 중창성형용 금형을 장착시키는 금형장착단계;
   (3) 상기 하판을 인출한 후, 상기 중창성형용 금형 내로 성형될 프리폼을 투입하는 프리폼 투입단계;
   (4) 상기 하판을 원위치한 후, 상기 상판과 상기 하판 사이를 접근시켜 상기 금형수용공간을 밀폐시킴과 동시에 상기 중창성형용 금형이 가압되도록 하는 가압단계;
   (5) 상기 주입구 및 상기 제1배출구를 통하여 열원으로서 고온의 수증기를 공급하여 상기 열원이 상기 금형수용공간 내를 통과하도록 하면서, 상기 중창성형용 금형의 가열로 발생하는 응축수를 상기 제2배출구를 통하여 배출시키는 것에 의하여 상기 금형수용공간 내의 상기 중창성형용 금형을 3 ~ 10분간 140 ~ 170℃로 가열시키는 가열단계;
   (6) 상기 가열단계의 종료 후, 금형상자 내부 압력을 상압으로 하여 일정시간(0.5 ~ 3분) 정체한 후, 상기 주입구 및 상기 제1배출구를 통하여 냉원으로서 8 ~ 15℃ 저온의 냉각수를 공급하여 상기 냉원이 상기 금형수용공간 내를 통과하도록 하는 것에 의하여 상기 금형수용공간 내의 상기 중창성형용 금형을 3 ~ 10분간 25℃ ~ 35℃로 냉각시키는 냉각단계; 및
   (7) 상기 냉각단계의 완료 후, 상기 금형상자 내부의 잔류냉각수를 공기로 완전 배출한 후, 상기 프레스의 압력을 해제하고, 상기 중창성형용 금형이 장착된 금형상자를 분리한 후, 상기 하판을 인출하여, 상기 중창성형용 금형에서 성형완료된 발포체중창을 취득하는 발포체중창 취득 단계;
   를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 발포체중창의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 가열단계 및 상기 냉각단계는 하나의 프레스에서 순차적으로 수행됨을 특징으로 하는 발포체중창의 제조방법.

Images