KR20180076987A - 신발용 폴리우레탄 미드솔 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 일체형 폴리우레탄 폼 미드솔 대신에 내부에는 저비중(바람직하게는, 0.1g/cc 정도의 저비중)의 폴리우레탄 폼을 구성하고, 외부는 얇은 필름 또는 원단, 바람직하게는 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이(alloy)한 수지로 제조된 필름 또는 TPU 원사로 만들어진 원단으로 래핑(wrapping)한 다음, 이를 발포 성형하여 만들어진 신발용 미드솔 및 상기 미드솔을 제조하는 방법을 제시한다.

Description

신발용 폴리우레탄 미드솔 및 그 제조방법{Midsole manufacturing methods for footwear}

본 발명은 신발용 폴리우레탄 미드솔 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리우레탄 폼의 비중을 EVA 폼과 동등 또는 그 이하의 비중으로 떨어뜨려 경량화를 구현함은 물론 기존의 폴리우레탄 폼이 가지고 있는 탄성력과 쿠션감을 그대로 유지할 수 있도록 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔 및 그 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로, 신발은 크게 밑창과, 밑창의 상부에 결합되는 갑피로 구성된다. 또한 밑창은 신발의 바닥창을 이루는 아웃솔(outsole)과 신발의 중창을 이루는 미드솔(midsole)로 구성된다. 아웃솔은 내마모성과 미끄럼 방지를 위한 기능을 충족시킬 수 있도록 고무 재질로 성형되며, 미드솔은 전체 신발의 무게를 줄여 가벼우면서도 충격이 가해질 때 충격을 흡수하고 복원력을 가지도록 발포 팽창시킨 합성수지제를 주로 이용하고 있다.

이와 같은 신발용 미드솔을 제조함에 있어서, 이전에는 우수한 탄성과 쿠션감을 바탕으로 한 폴리우레탄 폼(Polyurethane Foam)을 주로 사용하였으나, 최근에서는 경량화를 최우선으로 하는 트랜드(trend)에 맞추어 EVA 폼(Etylene Vinyl Acetate Foam)으로 대체가 되어버린 실정이다. 상기 EVA 폼은 미드솔의 제조 공정상 최종 제품의 비중이 낮기 때문에 폴리우레탄 폼이 나타내지 못하는 경량화를 구현함으로써 신발 업계에서는 거의 대부분이 신발용 미드솔의 원재료로 사용되고 있다.

한편, EVA 폼으로 신발용 미드솔을 제조하는 방법으로는 EVA와 기타 첨가제들을 배합한 후 통상의 사출기로 직접 사출하는 방법(Injection Phylon)과, EVA와 기타 첨가제를 배합한 후 반제(Free Foam)를 만들고 이를 압축 성형하여 만드는 방법(Compression Molding)이 있다. 하지만, EVA 폼의 경우 저비중(<0.20g/cc)으로서 제품의 경량화를 구현할 수 있지만 탄성이나 기타 물성(구체적으로는, 쿠션감, 복원력 등)이 폴리우레탄 폼에 비해 떨어지는 단점이 있다.

또한, 폴리우레탄 폼으로 신발용 미드솔을 제조하는 방법으로는 2액형 폴리우레탄 원액을 통상의 발포기에 투입한 후 이를 몰드(mold)에 혼합ㆍ주입하여 발포 성형하는 방법이 있다. 그러나 폴리우레탄 폼은 탄성 및 복원력이 뛰어난 장점이 있지만, 비중(>0.3g/cc)이 높기 때문에 비중을 낮추기 위해 발포를 많이 시키면 스킨 표면이 좋지 않아 물성 및 외관이 나빠지는 단점이 있다.

공개특허공보 공개번호 제10-2016-0114274호(발명의 명칭: 미드솔 성형장치 및 그 성형장치에 의하여 제작된 미드솔. 공개일자: 2016년 10월 05일) 공개특허공보 공개번호 제10-2011-0115195호(발명의 명칭: 합성수지발포비즈를 원료로 하여 제조된 미드솔. 공개일자: 2011년 10월 21일) 공개특허공보 공개번호 제10-2013-0096660호(발명의 명칭: 신발의 미드솔 제조 방법 및 이를 이용한 신발의 미드솔. 공개일자: 2013년 08월 30일) 공개특허공보 공개번호 제10-2016-0061463호(발명의 명칭: 충격흡수 및 반발탄성 기능을 가지는 미드솔 및 이의 제조방법. 공개일자: 2016년 06월 01일)

본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폴리우레탄 폼으로 미드솔을 제조할 때 탄성과 쿠션감을 유지하면서도 신발의 경량화를 구현할 수 있도록 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔은 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성되며, 상기 미드솔의 바닥면과 둘레면 또는 선택적으로 미드솔의 상면에는 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머로 얼로이한 수지로 만들어진 필름이 래핑(wrapping)되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔은 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성되며, 상기 미드솔의 바닥면과 둘레면 또는 선택적으로 미드솔의 상면에는 실리카 또는 무기물을 컴파운드하여 만들어진 필름이 래핑되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔은 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성되며, 상기 미드솔의 바닥면과 둘레면 또는 선택적으로 미드솔의 상면에는 TPU 원사로 만들어진 원단이 래핑되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법은 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이한 수지 혹은 실리카 또는 무기물로 만들어진 필름을 진공 성형을 통해 미드솔 형태로 만든 후, 이를 미드솔 제조용 몰드에 넣고, 그 위에 블록 몰드 PU 폼을 3D 커팅 성형한 반제품 형태의 PU 프리폼(Free Foam)을 올려놓은 후, 이를 압축 성형하여 미드솔을 제조하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법은 TPU 원사로 직조된 원단을 진공 성형을 통해 미드솔 형태로 만든 후, 이를 미드솔 제조용 몰드에 넣고, 그 위에 블록 몰드 PU 폼을 3D 커팅 성형한 반제품 형태의 PU 프리폼(Free Foam)을 올려놓은 후, 이를 압축 성형하여 미드솔을 제조하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미솔을 제조하는 방법은 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이한 수지 또는 실리카 또는 무기물을 컴파운드하여 만든 필름 혹은 TPU 원사로 만들어진 원단을 준비하는 단계와, 저비중의 폴리우레탄으로 제조된 PU 폼을 3D 커팅 성형하여 미드솔 형상의 반제품인 PU 프리폼을 제조하는 단계와, 상기 필름 또는 원단을 진공성형법으로 상기 PU 프리폼의 외부에 래핑하는 단계와, 상기 래핑된 PU 프리폼을 압축성형몰드에 넣고, 이를 압축 성형하여 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조할 때, 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성하고 외부는 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이한 수지로 만들어진 필름으로 래핑하는 방법으로 성형함으로써 신발의 경량화를 구현함은 물론 폴리우레탄 폼이 가지고 있는 탄성과 쿠션감을 그대로 유지할 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명은 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조할 때, 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성하고 외부는 실리카 또는 무기물을 컴파운드하여 만들어진 필름으로 래핑하는 방법으로 성형함으로써 위에서 제시한 효과를 구현함은 물론 성형시에 높은 온도와 압력에서도 필름이 무너지거나 녹아 없어지는 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조할 때, 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성하고 외부는 TPU 원사로 만들어진 원단으로 래핑하는 방법으로 성형함으로써 위에서 제시한 효과를 구현함은 물론 성형시 공기가 빠져나와 버블(bubble)이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 TPU 원사로 원단을 만들 때 다양한 모양으로 직조하게 되면 다양한 패턴의 래핑이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔의 제조방법을 순차적으로 보여주고 있는 도면.
도 2는 도 1에서 도시하고 있는 PU 프리폼(Free Foam)을 제조하기까지의 과정을 구체적으로 보여주고 있는 도면.
도 3은 도 1에서 도시하고 있는 필름 또는 원단을 진공 성형법으로 미드솔 형태로 가공하는 방법 및 이를 이용하여 PU 프리폼과 압축 성형하여 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법을 구체적으로 보여주고 있는 도면,
도 4는 도 3에서 도시하고 있는 진공 성형방법으로 만들어진 미드솔 형태의 필름을 보여주고 있는 도면.
도 5는 도 1에서 도시하고 있는 방법으로 제조된 신발용 폴리우레탄 미드솔의 단면을 보여주고 있는 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔의 제조방법을 순차적으로 보여주고 있는 도면.
도 7은 도 6에서 도시하고 있는 PU 프리폼 제조단계(S204)에서 만들어진 PU 프리폼(70)의 형상을 보여주고 있는 도면.
도 8은 도 6에서 도시하고 있는 진공성형 래핑단계(S206)를 진행할 때 사용되는 진공성형기(50)의 구성을 개략적으로 보여주고 있는 도면.
도 9 내지 도 14는 도 6에서 도시하고 있는 진공성형 래핑단계(S206)에서 PU 프리롬(70)의 상면과 테두리면을 따라 필름(또는 TPU 원사로 만들어진 원단)을 래핑하는 과정을 순차적으로 보여주고 있는 각 도면.
도 15 및 도 16은 도 9 내지 도 14에서 도시하고 있는 진공성형 래핑단계(S206)에 따라 PU 프리폼(70)의 상면과 테두리면을 따라 필름(80)이 래핑된 상태를 보여주고 있는 각 도면.
도 17 내지 도 22는 도 6에서 도시하고 있는 진공성형 래핑단계(S206)에서 PU 프리롬(70)의 바닥면과 테두리면을 따라 필름(또는 TPU 원사로 만들어진 원단)을 래핑하는 과정을 순차적으로 보여주고 있는 각 도면.
도 23 및 도 24는 도 17 내지 도 22에서 도시하고 있는 진공성형 래핑단계(S206)에 따라 PU 프리폼(70)의 전체면에 필름(80,90)이 래핑된 상태를 보여주고 있는 도면.
도 25는 도 6에서 도시하고 있는 압축 성형단계(S208) 및 PU 미드솔 제조단계(S210)를 보여주고 있는 도면.
도 26 및 도 27은 도 6에서 도시하고 있는 방법으로 제조된 신발용 폴리우레탄 미드솔의 형상을 보여주고 있는 각 도면.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.

본 발명에서는 폴리우레탄 폼으로 신발용 미드솔(Midsole)을 제조할 때, 폴리우레탄 폼을 EVA 폼과 동등한 비중 또는 그 이하의 비중으로 떨어뜨려 제품의 경량화 목표를 달성함은 물론 기존의 폴리우레탄 폼이 가지고 있던 우수한 탄성과 쿠션감을 그대로 유지할 수 있도록 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔 및 그 제조방법을 구현하고자 한다.

구체적으로는, 본 발명은 종래의 일체형 폴리우레탄 폼 미드솔 대신에 내부에는 저비중(바람직하게는, 0.1g/cc 정도의 저비중)의 폴리우레탄 폼을 구성하고, 외부는 얇은 필름, 바람직하게는 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이(alloy)한 수지로 제조된 필름으로 래핑(wrapping)한 다음, 이를 발포 성형하여 만들어진 신발용 미드솔 및 상기 미드솔을 제조하는 방법을 기술구성으로 제시하고 있다.

또한, 본 발명은 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조할 때, 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성하고 외부는 위에서 제시한 수지 이외에 실리카 또는 무기물 등을 컴파운드(compound)하여 제조된 필름으로 래핑한 다음, 이를 발포 성형하여 미드솔을 제조함으로써 프레스 성형시에 높은 온도와 압력에서도 쉽게 필름이 흘러내리거나 녹아 없어지는 현상을 방지할 수 있는 기술구성을 제시한다.

또한, 본 발명은 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조할 때, 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성하고 외부는 TPU 원사(바람직하게는, 본 발명자가 특허출원한 TPU 원사)로 만들어진 원단으로 래핑한 다음, 이를 발포 성형하여 미드솔을 제조함으로써 프레스 성형 과정에서 에어 버블(air bubble)이 발생하는 것을 방지할 수 있고 다양한 패턴의 래핑(wrapping)이 가능한 기술구성을 제시한다.

아래의 각 실시 예에서는 본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법을 구체적으로 설명하고자 한다.

{실시 예 1}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법, 구체적으로는 내부에는 저비중의 폴리우레탄 폼을, 외부에는 얇은 필름 또는 TPU 원사를 사용하여 만들어진 원사로 래핑(wrapping)하고 이를 압축 성형하여 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법을 보여주고 있는 도면이다.

본 발명에 따른 폴리우레탄 미드솔의 제조방법은 폴리올과 이소시아네이트를 혼합하는 단계(S100), 이를 믹싱하고 금형에 투입하여 PU 폼으로 성형하는 단계(S102), PU 폼을 숙성하는 단계(S104), 숙성된 PU 폼(Block Molding Foam)을 3D 커팅(cutting)하여 PU 반제(이하 "PU 프리폼(Free Foam)"이라 함)으로 가공하는 단계(S106)로 이루어지며, 여기에 더하여 필름을 진공성형기로 성형하여 미드솔 형상으로 필름을 만드는 단계(S108)를 포함하며, 상기 필름과 PU 프리폼을 압축성형몰드에 순차적으로 투입한 후 이를 압축 성형시켜 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 단계(S110), S112)로 이루어진다.

하기에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명에서 구현하고자 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔의 제조방법을 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔의 제조방법에 있어서, 폴리우레탄 폼 반제(Block Molding)를, 바람직하게는 PU 프리폼(Free Foam)을 제조하는 공정을 순차적으로 보여주고 있는 도면이며, 도 3은 통상적인 진공 성형법으로 필름을 가공하여 미드솔 형상으로 제조하고 이를 PU 프리폼과 함께 통상의 압축성형몰드를 사용하여 압축 성형하는 과정을 보여주고 있는 도면이다.

상기 도 2를 참조하면, 본 발명에서는 통상적인 방법과 배합비로 폴리올과 이소시아네이트를 혼합시킨 다음(S100), 이를 10~15초 동안 믹싱하여 2액형 폴리우레탄을 제조한 후, 상기 2액형 폴리우레탄 원액을 몰드에 투입한 다음, 이를 발포 성형하여 PU 폼으로 제조한다(S102). 이때, 발포 성형된 PU 폼은 비중이 0.1g/cc로서 저비중에 속한다.

이후, 상기 몰드에서 30~45분 후에 PU 폼을 탈형한 다음, 이를 24시간 동안 숙성시킨다(S104). 이어서 상기 숙성된 PU 폼(Block Molding Foam)을 통상의 3D 커팅기를 사용하여 원하는 형태의 반제(Free Foam), 바람직하게는 미드솔 형상으로 반제품을 만든다(S106). 이때, 상기 3D 커팅기에 의해 만들어진 반제품을 본 발명에서는 PU 프리폼(Free Foam, 10a)이라 한다.

다음, 본 발명에서는 도 3에서 도시한 바와 같이 필름을 진공성형기를 사용하여 미드솔 형상으로 성형하게 되는데, 구체적으로는 폴리우레탄 미드솔의 바깥면을 보호할 목적으로 폴리우레탄 소재의 필름을 진공 성형법으로 도 4와 같은 미드솔 모양으로 성형(이하 '필름(20)'이라 함)한다. 이때, 상기 필름(20)은 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이(Alloy)된 수지로 제조된 필름이다. 또한 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머로 얼로이(alloy)한 수지는 폴리우레탄 수지에 ABS, POM, SBS, SEBS 등의 엔지니어 플라스틱과 SBS, SEBS, NBR, BR 등의 합성 고무와 얼로이한 것을 말한다. 이때 상기 수지 얼로이는 필름(20)의 탄성을 줄여서 진공 성형시에 도 4와 같이 미드솔 형상으로 각이 잘 잡히게 하는 역할을 한다.

한편, 본 발명에서는 필름(20)을 제조할 때 위에서 제시한 수지 이외에 실리카 또는 무기물을 컴파운드(compound)하여 성형함으로써 프레스 성형시에, 구체적으로는 미드솔 제조용 압출성형몰드를 사용하여 미드솔을 제조시에 높은 온도와 압력에서 쉽게 필름(20)이 PU 프리폼(10a)에서 흘러내려서 무너지거나 녹아 없어지는 현상을 방지한다. 즉, 상기 필름(20)을 제조할 때 보강제로서 실리카, 탄산칼슘, 탈크 등의 무기물을 폴리우레탄과 함께 컴파운드하여 사용함으로써 위와 같은 효과를 발휘하게 된다.

이때, 본 발명에서는 위에서 보았듯이 필름(20)을 제조할 때 수지 얼로이를 사용하거나 또는 보강제를 사용하는데, 폴리우레탄과 수지 얼로이 및 보강제를 함께 컴파운드하여 사용할 수도 있다.

특히, 아래에서는 상기 필름(20)을 제조할 때 보강제로서 실리카를 사용할 때의 테스트 진행 사항을 제시하고 있는데, 이를 구체적으로 설명한다. 한편, 아래에서 제시할 실리카 함량별 시험 및 테스트 결과는 실시 예 2에서 기술하고 있는 제1,2 필름(80,90)에도 동일하게 적용할 수 있기 때문에 하기의 실시 예 2에서는 이를 생략하기로 한다.

1. 보강제로서 실리카를 사용할 때의 테스트(Test) 진행 사항

가. 실리카 함량별 시험

▶ 실리카 마스트배치(Masterbatch: 30% 농축 함량) 함량 결정 시험

▶ 0phr, 3phr, 5phr, 10phr, 20phr 컴파운드(compound) 진행 아래 평가 항목 시험

▶ 미드솔 프레스(press) 후 스킨 변화 여부 및 접착 상태 확인

▶ 베이스 TPU 필름(base TPU film) : WP-TPU(TPU/ABS Ally)

나. 테스트(Test) 결과

Test Grade	MFI(200℃, 2.16kg)	Tfb	Melt Viscosity		나노실리카 Masterbatch 함량	PU Foam과 압축 성형 후 스킨 상태
	(g/10min)	(℃)	(Pa.s)
			180℃	185℃
WP-TPU-1	15.82	162.3	34580	10010	0phr	스킨이 녹아 흘러 무너짐. 스킨 표면이 끓는 현상 발생.
WP-TPU-2	13.22	164.4	36860	11440	3phr	스킨이 녹아 흘러 무너짐
WP-TPU-3	10.45	166.8	41950	12530	5phr	스킨이 무너지지 않고 양호
WP-TPU-4	7.35	168.2	43380	14230	10phr	스킨이 무너지지 않고 양호
WP-TPU-5	4.23	175.4	56570	17930	20phr	스킨이 무너지지 않고 양호. 접착이 잘 되지 않음.

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실리카 마스터배치(30% 농축 함량)의 적정 투입 함량은 5phr~10phr가 바람직하며, 20phr를 투입시에는 제품 Tfb가 높아 몰딩 프레스시 스킨이 잘 녹지 않아 접착이 잘되지 않았다.

또 한편으로, 본 발명에서는 수지 얼로이 및 실리카 또는 무기물을 투입하여 제조된 필름(20) 이외에 TPU 원사를 사용하여 만들어진 원단으로 PU 프리폼(10a)을 래핑(wrapping)하여 본 발명의 폴리우레탄 미드솔(30)을 제조할 수 있다. 이와 같이 TPU 원사로 만들어진 원단을 사용하게 되면 프레스 성형시에 원단 자체에 형성된 공간(구멍) 사이로 공기가 빠져나와서 PU 프리폼(10a)과 원단 사이에 버블(bubble)이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 상기 TPU 원사로 원단을 만들 때 다양한 모양으로 직조할 수 있는데 이는 PU 프리폼(10a)에 원단을 래핑시 다양한 패턴을 형성할 수 있는 이점이 있다,

이때, 본 발명에서 사용되는 TPU 원사는 본 발명자가 특허출원한 기술을 적용하는 것이 바람직하지만, 일반적인 TPU 원사를 사용하여 만들어진 원단도 사용할 수 있다. 부가적으로 본 발명자가 특허출원한 TPU 원사는 등록번호 제10-1341055호, 등록번호 제10-1341054호, 등록번호 제10-1318135호, 등록번호 제10-1530149호, 등록번호 제10-1561890호에 개시된 기술구성으로 제조된 TPU 원사이며, 특히 실리카 또는 나노실리카를 컴파운드하여 제조된 TPU 원사를 사용하는 것이 바람직하다.

이후, 도 4와 같이 미드솔 모양으로 만들어진 필름(20)을 통상적인 미드솔 제조용 압축성형몰드의 하부금형에 놓고, 그 위에 저비중의 PU 프리폼(10a)을 투입하여 압축 성형함으로써 본 발명에서 구현하고자 하는 폴리우레탄 미드솔(30)을 제조한다.

구체적으로는, 도 5에서 도시한 바와 같이 내부에는 저비중(0.1g/cc)의 폴리우레탄 폼(10)을 구성하고, 상기 폴리우레탄 폼(10)의 바닥면과 외부 둘레면 또는 상면을 포함하여 전체면에는 필름(20)으로 감싸여져 있다. 이때, 상기 필름(20)은 위에서 보았듯이 TPU 원사를 사용하여 만들어진 원단으로 대체할 수 있다. 또한, 상기 폴리우레탄 폼(10)은 블록 몰드(block mold) 방식으로 가공한 PU 폼 블록(foam block)을 원하는 형태로 3D 커팅(cutting)하여 만든 반제(PU 프리폼: Free Foam, 10a)을 사용하여 이를 압축 성형하여 만든 것이다.

이와 같은 기술구성에 따라서, 본 발명의 폴리우레탄 미드솔(30)은 탄성 및 복원력이 있는 EVA 수준의 저비중으로서 신발의 경량화를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 외부에 필름 또는 TPU 원사를 사용하여 만들어진 원단이 래핑되어 있어 필름 데코레이션(film decoration)이 가능할 뿐만 아니라 미드솔에 다양한 패턴을 형성할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 폴리우레탄 미드솔의 내부에 들어가는 폼의 경우 반드시 PU 폼이 아니더라도 EVA 폼 또는 폴리올레핀 폼(Polyolefin foam)도 가능하다. 하지만 이 경우에는 물성이 떨어질 수 있다.

{실시 예 2}

도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법, 구체적으로는 내부에는 저비중의 폴리우레탄 폼을 구성하고 외부에는 얇은 필름 또는 TPU 원사를 사용하여 만들어진 원단으로 래핑(wrapping)하고 이를 압축 성형하여 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법을 보여주고 있는 도면이다.

상기 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 폴리우레탄 미드솔의 제조방법은 통상적인 방법으로 PU 폼을 성형하는 단계(S200), PU 폼을 3D 커팅(cutting)하여 PU 프리폼(Free Foam)으로 가공하는 단계(S204), 여기에 더하여 전술한 실시 예 1에서 제시한 필름을 제조하거나 TPU 원사를 사용하여 원단을 제조하는 단계(200)를 포함하며, 상기 필름(또는 TPU 원사로 만들어진 원단)과 PU 프리폼을 진공성형 래핑하는 단계(S206), 래핑된 PU 프리폼을 통상의 압축성형몰드에 투입하여 압축 성형하여 본 발명에서 구현하고자 하는 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 단계(S208,S210)로 이루어진다.

아래에서는 도 6에서 제시한 폴리우레탄 미드솔의 제조방법을 각 단계별(S200~S210)로 제시할 것이며, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 도 7 내지 도 27을 참조하여 구체적으로 설명하고자 한다.

1. PU 폼 성형 단계(S200)

폴리올과 이소시아네이트를 혼합하여 2액형 폴리우레탄으로 제조한 다음, 이를 몰드에 투입하고 발포 성형한 후, 숙성시켜 저비중(바람직하게는, 0.1g/cc 정도의 저비중)의 PU 폼(Block Molding Foam)을 제조한다.

2. PU 프리폼 제조 단계(S204)

상기 PU 폼을 통상의 3D 커팅기를 사용하여 원하는 형태로, 바람직하게는 도 7과 같은 미드솔 형상으로 반제품을 가공하는데, 본 발명에서는 상기 반제품을 PU 프리폼(Free Foam: 70)으로 명명한다.

3. 필름 또는 원단 제조 단계(S202)

한편, 본 발명에서는 도 26 및 도 27과 같은 폴리우레탄 미드솔(300)을 제조할 때, 미드솔(300)의 바깥면을 보호할 목적으로 필름(80,90)이나 원단을 제조하고 이를 상기 폴리우레탄 미드솔(300)의 바닥면이나 둘레면 또는 상면 전체를 래핑하게 된다. 상기 필름(80,90)이나 원단은 폴리우레탄 미드솔(300)을 제조할 때 위에서 보았듯이 신발의 경량화를 구현하면서도 폴리우레탄 폼이 가지고 있는 탄성과 쿠션감을 그대로 유지할 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같은 필름(80,90)은 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이(alloy)된 수지로 제조된 것으로, 바람직하게는 폴리우레탄 수지에 ABS, POM, SBS, SEBS 등의 엔지니어 플리스틱과 SBS, SEBS, NBR, BR 등의 합성고무와 얼로이한 수지로 제조된다. 이러한 조성물은 필름(80,90)의 탄성을 줄여서 진공 성형시에 도 15 및 도 23과 같이 필름(80,90)이 PU 프리폼(70)에 밀착이 잘 되도록 하여 미드솔 형상으로 각이 잘 잡히게 한다.

또한, 상기 필름(80,90)은 수지 얼로이 이외에 보강제를 사용하여 제조할 수 있는데, 구체적으로는 실리카 또는 무기물(예를 들어, 탄산칼슘, 탈크 등의 무기물)을 컴파운드하여 사용한다. 이러한 보강제는 프레스 성형시에 높은 온도와 압력에서도 쉽게 필름(80,90)이 흘러내려서 무너지거나 녹아 없어지는 현상(즉, PU 프리폼에서 필름이 접촉되지 않고 떨어져 나가는 현상)을 방지한다.

그리고, 본 발명에서는 수지 얼로이 및 실리카 또는 무기물을 사용하여 제조된 필름(80,90) 이외에 TPU 원사를 사용하여 만들어진 원단으로 PU 프리폼(70)을 래핑(wrapping)할 수 있다. 이러한 TPU 원사로 만들어진 원단을 사용하여 래핑하게 되면 프레스 성형시에 공기가 원단 자체에 형성된 공간(또는 구멍) 사이로 빠져나와서 PU 프리폼(70)과 래핑된 원단 사이에 버블(bubble)이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 또한 다양한 패턴의 래핑이 가능하다. 이때 상기 TPU 원사는 상기에서 제시한 바와 같이 본 발명자가 특허출원한 기술을 사용하거나 또는 일반적인 TPU 원사를 사용할 수 있다.

4. 진공성형 래핑 단계(S206)

진공성형 래핑 단계(S206)는 전술한 PU 프리폼 제조단계(S204)에서 만들어진 PU 프리폼(70)에 필름 또는 원단 제조단계(S22)에서 만들어진 필름이나 원단을 래핑(wrapping)하는 단계이다.

본 발명에서 제시하는 래핑 방법은 1) PU 프리폼의 바닥면과 테두리면에만 필름으로 래핑하는 방법, 2) PU 프리폼의 바닥면과 테두리면에만 TPU 원사로 만들어진 원단으로 래핑하는 방법, 3) PU 프리폼의 전체면에 필름으로 래핑하는 방법(즉, 바닥면과 테두리면을 비롯하여 상면에 걸쳐 전체적으로 래핑하는 방법), 4) PU 프리폼의 전체면에 TPU 원사로 만들어진 원단으로 래핑하는 방법이 있다.

이러한 방법들은 래핑 작업순서 및 래핑 소재에 차이만 있을 뿐 전체적인 래핑 방법은 동일하다. 따라서 하기에서는 상기의 래핑 방법 중에서 세 번째 방법, 즉 PU 프리폼의 전체면에 필름으로 래핑하는 방법을 구체적으로 설명한다. 하지만 본 발명이 상기의 세 번째 래핑 방법에 한정되는 것이 아니라 나머지 래핑 방법에도 본 발명의 기술사상이 동일하게 적용된다.

한편, 본 발명에서는 PU 프리폼(70)의 전체면에 필름을 래핑할 때, 즉 제1 필름(80)과 제2 필름(90)을 PU 프리폼(70)의 전체면에 각각 래핑할 때 통상적인 진공성형기(50)를 사용하는데, 상기 진공성형기(50)의 기술구성은 도 8과 같다. 상기 도 8을 참조하면, 진공성형기(50)는 통상 한쌍의 PU 프리폼(70)을 동시에 래핑하기 위해 일정한 간격을 유지하면서 목형(52)과 진공흡입덕트(56)가 각각 설치되어 있다. 그리고 상기 목형(52)의 위쪽에는 제1,2 필름(80,90)을 탄력적으로 평평하게 고정하기 위한 고정틀(54)이 마련되어 있다. 이때 상기 목형(52)의 아래쪽에는 진공흡입덕트(56)가 연결되며, 상기 진공흡입덕트(56)는 도시하지 않은 일반적인 진공장치와 연결되어 있다.

아래에서는 상기와 같이 구성된 진공성형기(50)를 사용하여 본 발명에서 구현하고자 하는 진공성형 래핑단계(S206)를 도 9 내지 도 24를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 9를 참조하면, 진공성형기(50)의 목형(52) 위에 PU 프리폼(70)을 올려놓고, 고정틀(54)에는 제1 필름(80)을 고정시킨다. 이때, 상기 제1 필름(80)은 텐션을 가지면서 평평하게 고정틀(54)에 고정시키는 것이 바람직하다.

다음, 도 10 및 도 11과 같이 PU 프리폼(70)이 놓여진 목형(52)을 위로 상승시켜 제1 필름(80)과 접촉시키는데, 상기 PU 프리폼(70)이 제1 필름(80)을 위로 밀고 올라가기 때문에 상기 제1 필름(80)은 볼록하게 팽창되어진다.

이후, 도 12 및 도 13과 같이 목형(52)의 아래에 설치된 진공흡입덕트(56)를 통해 공기를 흡입하게 되면, 제1 필름(80)은 PU 프리폼(70)의 상면과 테두리면을 따라 완전히 밀착된다.

다음, 도 14와 같이 진공흡입덕트(56)로부터 공기 흡입을 중지시키고, 목형(52)을 아래로 하강시키게 되면, PU 프리폼(70)은 제1 필름(80)이 접착된 상태로 아래로 처지게 된다. 이후, 고정틀(54)로부터 PU 프리폼(70)을 분리시킨 후, 상기 PU 프리폼(70)에 접착되지 않은 나머지 제1 필름(80)을 제거하면(마감 처리하면) 도 15 및 도 16과 같이 PU 프리폼(70)의 상면과 테두리면에만 제1 필름(80)이 접착된다.

이후, 도 17과 같이 진공성형기(50)의 목형(52) 위에 PU 프리폼(70)을 올려놓는데, 상기 PU 프리폼(70)의 상면, 즉 제1 필름(80)이 접착된 부분이 아래쪽을 향하도록 PU 프리폼(70)을 목형(52) 위에 올려놓는다. 그리고 고정틀(54)에는 제2 필름(90)을 텐션을 가지도록 평평하게 고정시킨다.

다음, 도 18 및 도 19와 같이 PU 프리폼(70)이 놓여진 목형(52)을 위로 상승시켜 제2 필름(90)과 접촉시키는데, 상기 PU 프리폼(70)이 제2 필름(90)을 위로 밀고 올라가 상기 제2 필름(90)이 팽창되게 한다.

이후, 도 20 및 도 21과 같이 목형(52)의 아래에 설치된 진공흡입덕트(56)를 통해 공기를 흡입하게 되면, 제2 필름(90)은 PU 프리폼(70)의 바닥면과 테두리면을 따라 완전히 밀착된다.

다음, 도 22와 같이 진공흡입덕트(56)로부터 공기 흡입을 중지시키고, 목형(52)을 아래로 하강시키게 되면, PU 프리폼(70)은 제2 필름(90)이 접착된 상태로 아래로 처지게 된다. 이후, 고정틀(54)로부터 PU 프리폼(70)을 분리시킨 후, 상기 PU 프리폼(70)에 접착되지 않은 나머지 제2 필름(90)을 제거하면(마감 처리하면) 도 23과 같이 PU 프리폼(70)의 바닥면과 테두리면에 제2 필름(90)이 접착된다. 즉, 도 24에서 보는 바와 같이 PU 프리폼(70)의 상면과 테두리면에는 제1 필름(80)이 접착되고, 상기 PU 프리폼(70)의 바닥면과 테두리면에는 제2 필름(90)이 접착되어, 결국 PU 프리폼(70)의 전체면에는 제1,2 필름(80,90)이 래핑(wrapping)되어진다. 이때 상기 PU 프리폼(70)의 테두리면에는 제1,2 필름(80,90)이 겹쳐서 래핑될 수 있고 또한 상기 제1,2 필름(80,90)이 서로 겹치지 않고 경계면을 이루면서 PU 프리폼(70)의 테두리면에 래핑될 수 있다.

5. 압축 성형 단계(S208) 및 PU 미드솔 제조(S210)

도 25에서 도시한 바와 같이, 제1,2 필름(80,90)이 래핑된 PU 프리폼(70)을 통상적인 미드솔 제조용 압축성형몰드(60)의 하부금형(64)에 올려놓고 상부금형(62)을 닫은 다음, 이를 압축 성형함으로써 본 발명에서 구현하고자 하는 폴리우레탄 미드솔(300)을 제조한다.

이와 같이 전술한 방법(구체적으로는, 도 6에 도시한 S200~S210 단계의 방법)으로 제조된 본 발명의 폴리우레탄 미드솔(300)은 도 26 및 도 27과 같이 내부에는 저비중(0.1g/cc)의 PU 프리폼(70: 폴리우레탄 폼)을 구성하고, 상기 PU 프리폼(70)의 바닥면과 둘레면, 그리고 상면을 포함하여 전체면에는 제1,2 필름(80,90)으로 래핑되어 있다. 이때, 상기 제1,2 필름(80,90)은 PU 프리폼(70: 폴리우레탄 폼)의 바닥면과 테두리면에만 래핑될 수 있다. 도 26에서 도시한 폴리우레탄 미드솔(300)은 둘레면을 따라 패턴이 형성되어 있는데, 이는 압축성형몰드(60)의 하부금형(64)에 무늬를 형성하였기 때문이다.

한편, 상기와 같은 실시 예 1 및 실시 예 2의 방법으로 제조된 본 발명의 폴리우레탄 미드솔은 종래의 EVA 미드솔과 폴리우레탄 미드솔에 비해 물성이 뛰어남을 알 수 있는 이는 표 2에서 구체적으로 제시하고 있다.

TYPE	본 발명의 미드솔(Wrapping Midsole) (PU base)	종래의 EVA 미드솔		종래의 PU 미드솔
Product		압축가공 EVA	사출가공 EVA	Ether Type
Hardness(Asker C)	42~47	50~55	51~55	38~42
Tensile(kgf/㎠)	Min 15	Min 20	Min 20	Min 10
Elongation(%)	Min 200	Min 250	Min 250	Min 175
Split Tear(kg/cm)	Min 2.0	Min 2.5	Min 2.5	Min 0.8
Tear(kg/cm)	Min 10	Min 10	Min 10	Min 5
Shrinkage(%)	Max 1.0	Max 2.0	Max 2.0	Max 1.0
Specific Gravity (g/cc)	0.20~0.23	0.22~0.25	0.20~0.23	0.34~0.38
Compression set(%)	Max 20	Max 80	Max 60	Max 20
Ball Rebound	Min 55	Min 50	Min 50	Min 55

상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 폴리우레탄 미드솔의 경우 종래의 EVA 미드솔와 유사한 비중을 가지지만 상기 EVA 미드솔의 약점인 높은 Compression set 대비 우수한 compression set 결과를 나타내고 있어 종래의 EVA 미드솔과 PU 미드솔의 장점만을 가지고 있음을 확인할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 폴리우레탄 미드솔(300)은 탄성 및 복원력이 있는 EVA 수준의 저비중으로서 신발의 경량화를 구현할 수 있으며, 외부에 필름 또는 TPU 원사로 만들어진 원단이 래핑(wrapping)되어 있기 때문에 데코레이션이 가능하고 미드솔에 다양한 패턴을 형성할 수 있다.

또한, 위에서 보았듯이 본 발명의 실시 예 2에 따른 폴리우레탄 미드솔의 내부에 삽입되는 폼의 경우 반드시 PU 폼이 아니더라도 EVA 폼 또는 폴리올레핀 폼도 가능하다. 하지만 이 경우에는 물성이 떨어질 수 있다.

10: 폴리우레탄 폼 10a, 70: PU 프리폼
20: 필름 30, 300: 폴리우레탄 미드솔
50: 진공성형기 60: 압축성형몰드
80: 제1 필름 90: 제2 필름

Claims (8)

1. 신발용 폴리우레탄 미드솔에 있어서,
   상기 미드솔의 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성되며, 상기 폴리우레탄 폼의 외부는 필름으로 래핑하되;
   상기 필름은 폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머로 얼로이한 수지 또는 폴리우레탄과 보강제를 컴파운드하여 제조된 것을 특징으로 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 상용성이 있는 폴리머는 ABS, POM, SAN 등의 엔지니어 플라스틱과 SBS, SEBS, NBR, BR 등의 합성고무와 얼로이한 것임을 특징으로 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 보강제는 실리카 또는 무기물임을 특징으로 하는 신발용 폴리우래탄 미드솔.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 무기물은 탄산칼슘 또는 탈크임을 특징으로 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔.
   
5. 신발용 폴리우레탄 미드솔에 있어서,
   상기 미드솔의 내부는 저비중의 폴리우레탄 폼으로 구성되며, 상기 폴리우레탄 폼의 외부는 원단으로 래핑하되;
   상기 원단은 TPU 원사로 만들어진 원단임을 특징으로 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 TPU 원사는 실리카 또는 나노실리카를 배합하여 만들어진 원사임을 특징으로 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔.
   
7. 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법에 있어서,
   폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이한 수지 또는 실리카 또는 무기물을 컴파운드하여 만든 필름 혹은 TPU 원사로 만들어진 원단을 진공 성형을 통해 미드솔 형태로 만드는 단계와;
   저비중의 폴리우레탄으로 제조된 PU 폼을 3D 커팅 성형하여 미드솔 형상의 반제품인 PU 프리폼을 제조하는 단계와;
   미드솔 제조용 압축성형몰드에 상기 미드솔 형태의 필름 또는 원단을 놓고, 그 위에 상기 PU 프리폼을 올려놓은 후, 이를 압축 성형하여 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔의 제조방법.
   
8. 신발용 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 방법에 있어서,
   폴리우레탄 또는 폴리우레탄과 상용성이 있는 폴리머와 얼로이한 수지 또는 실리카 또는 무기물을 컴파운드하여 만든 필름 혹은 TPU 원사로 만들어진 원단을 준비하는 단계와;
   저비중의 폴리우레탄으로 제조된 PU 폼을 3D 커팅 성형하여 미드솔 형상의 반제품인 PU 프리폼을 제조하는 단계와;
   상기 필름 또는 원단을 진공성형법으로 상기 PU 프리폼의 외부에 래핑하는 단계와;
   상기 래핑된 PU 프리폼을 압축성형몰드에 넣고, 이를 압축 성형하여 폴리우레탄 미드솔을 제조하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 신발용 폴리우레탄 미드솔의 제조방법.
   

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