KR20230029475A - 발포물과 강화 코어의 결합 방법 및 그 물품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발포물과 강화 코어의 결합물품을 제공한다. 이는 복수의 관통공을 구비한 얇은 시트형 강화 코어를 발포물로 완전히 덮는 동시에 발포물이 상기 관통공에도 존재하도록 하고, 발포물의 내부와 상기 강화 코어 사이에 상기 관통공에 존재하는 일부 발포물을 통해 상기 강화 코어 양측에 위치한 발포물을 연결하여, 발포물을 상기 강화 코어에 밀착시킴으로써, 발포물과 강화 코어 사이가 접착제를 이용한 접합 수단 부재 또는 상호 이질성으로 인해 연결을 통해 서로 결합하기 어려워 상호간 박리가 용이하고 품질이 저하되며 사용 수명이 단축되는 결함을 방지한다.

Description

발포물과 강화 코어의 결합 방법 및 그 물품 {METHOD FOR BONDING FOAM AND REINFORCING CORE AND ARTICLE THEREFOR}

본 발명은 고분자 성형 가공 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발포물과 강화 코어의 결합 방법 및 그 물품에 관한 것이다.

US6032388 특허출원은 비발포재의 시트재를 신발 밑창으로 사용하는 기술적 내용에 관한 것으로, 이는 시트 상에 복수의 관통공을 설치하고 몰드를 이용해 형상을 부여하여 내마모성 재료로 각각 상기 관통공을 관통하며 얇은 시트 양측에 돌출된 복수의 앵커링부(anchoring portion)를 성형한 후, 접착제를 이용하여 시트재를 그 위의 복수의 앵커링부와 부착하여 발포 신발 바닥면에 접착시킴으로써 신발 밑창을 제작한다고 개시하였다.

상기 개시된 기술은 시트재를 통해 발포재와 상이한 물리적 특성을 제공할 수 있으나, 여전히 접착제를 이용해 시트재를 신발 바닥에 결합하는 기술적 내용이므로 개선이 필요하다.

본 발명의 주요 목적은 발포물과 강화 코어의 결합 방법 및 그 물품을 제공하는 데에 있으며, 이는 접착제를 사용하지 않고 발포물과 강화 코어 사이의 결합을 완성하고 이들 사이의 결합 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 발포물과 강화 코어의 결합 방법 및 그 물품을 제공한다. 이는 복수의 관통공을 구비한 얇은 시트형 강화 코어를 발포물로 완전히 덮는 동시에 발포물이 상기 관통공에도 존재하도록 하고, 발포물의 내부와 상기 강화 코어 사이에 상기 관통공에 존재하는 일부 발포물을 통해 상기 강화 코어 양측에 위치한 발포물을 연결하여, 발포물을 상기 강화 코어에 밀착시킴으로써, 발포물과 강화 코어 사이가 접착제를 이용한 접합 수단 부재 또는 상호 이질성으로 인해 연결을 통해 서로 결합하기 어려워 상호간 박리가 용이하고 품질이 저하되며 사용 수명이 단축되는 결함을 방지한다.

다른 일 양상에 있어서, 본 발명에서 제공하는 발포물과 강화 코어의 결합방법은 상기 발포물과 강화 코어의 결합물품을 제조하는 데에 사용되며, 그 주요 기술적 특징은 다음과 같다. 즉, 강화 코어의 둘레측에 발포물이 완전한 코팅을 형성하도록 만들기 위해, 몰드로 몰딩 성형을 수행할 때, 상기 강화 코어를 몰드에 의해 한정되는 몰드 챔버에 위치시키고, 강화 코어의 둘레측과 몰드 챔버의 둘레측 챔버벽 사이를 모두 이격된 상태로 두어야 한다. 또한 발포제를 포함하는 용융 상태의 고분자 원료를 몰드 챔버에 주입하여 발포를 수행하고 몰드 챔버를 통해 몰딩 성형을 수행한다. 고분자 원료가 상기 몰드 챔버에 유입되어 발포되는 과정에서, 고분자 원료는 동시에 강화 코어의 복수의 관통공에서 발포 성형된다. 따라서 성형된 발포물과 상기 강화 코어는 서로 구조적으로 교차하며 긴밀하게 접합되어 우수한 결합 효과를 얻을 수 있다.

상기 강화 코어와 상기 몰드 챔버의 둘레측 챔버벽 사이에 적당한 간격을 유지하기 위해, 상기 몰드는 상기 몰드 챔버에서 중력의 반대 방향으로 챔버벽에 돌출된 복수의 제1 위치결정 돌기를 더 포함하며, 상기 강화 코어를 상기 제1 위치결정 돌기의 자유단 상에 위치시켜 상기 강화 코어와 상기 몰드 챔버의 챔버벽 사이의 거리를 확보한다.

상기 몰드 챔버에서 상기 강화 코어의 위치를 더욱 안정화시키기 위해, 상기 제1 위치결정 돌기에 대향하는 타측 몰드 챔버의 챔버벽 상에 복수의 제2 위치결정 돌기가 돌출될 수 있고, 상기 제1 위치결정 돌기와 상기 제2 위치결정 돌기의 자유단 사이의 이격된 거리는 상기 강화 코어의 시트 두께와 같으므로, 상기 강화 코어를 상기 제1 위치결정 돌기와 상기 제2 위치결정 돌기 사이에 끼울 수 있다.

전술한 제1 위치결정 돌기와 제2 위치결정 돌기는 고정형 또는 신축 가능한 가동형 핀 기둥체일 수 있다.

상술한 강화 코어의 위치결정 기술 외에도, 상기 고분자 원료와 동일한 기질을 갖는 원료로 미리 몰딩 성형된 미발포 엠브리오 바디(embryo body)를 상기 몰드 챔버에 넣고, 상기 엠브리오 바디의 표면으로 상기 강화 코어를 지지하며, 상기 강화 코어가 이에 의해 상기 몰드 챔버의 챔버벽과 이격되어 상술한 위치결정 돌기와 동일한 위치결정 효과를 얻을 수 있다. 또한 상기 고분자 원료에서 성형할 때 동일한 기질 조건 하에서 고분자 원료와 엠브리오 바디 사이에 화학적 결합을 형성하여 우수한 결합 구조를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강화 코어의 입체도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결합물품의 입체도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 3에서 4-4선의 단면도 및 그 일부 확대도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예와 첨부 도면을 통해 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발포물과 강화 코어의 결합 방법(10)에 있어서, 사용된 강화 코어(20)는 도 1에 도시된 바와 같다. 상기 강화 코어(20)는 얇은 시트체(21) 및 상기 시트체(21) 상에 관통 설치된 복수의 관통공(22)을 구비한다. 여기에서 상기 강화 코어(20)는 발포물을 보강하기 위해 발포 구조로 탄성을 부여한 상태에서 일반적으로 강도 저하 문제가 발생하므로, 상기 시트체(21)의 재료는 실제 수요에 따라 예를 들어 열가소성 고분자 재료, 열경화성 고분자 재료, 탄성 고분자 재료 또는 탄소섬유 등 복합 재료로 제작된 비발포, 실질적 비발포 또는 발포 후 여전히 기계적 강도와 탄성을 갖는 물품을 선택하여 이것이 일반 발포물보다 더 높은 경도를 갖도록 함으로써 보강 목적을 달성할 수 있다. 이러한 관통공(22)의 공경 크기는 상기 시트체(21)의 강도에 큰 영향을 미치지 않는 범위로 제한된다. 일반적으로 이러한 관통공(22)은 작은 구멍, 즉 고분자 원료가 들어가기에 충분하기만 하면 본 발명의 수요를 충족시킬 수 있다. 물론 이러한 관통공(22)은 상이한 공경 기공 크기를 가진 크고 작은 구멍으로 설정될 수도 있으며, 원하는 성형물품의 용도에 필요한 강화 코어 특성에 따라 설정할 수 있고, 예를 들어 구조적으로 이를 구부려 변형하거나 가능한 최고 강도를 유지하는 등의 특성에 따라 상기 시트체(21)의 상이한 영역에 배치할 수 있다.

계속해서 도 2를 참조하면, 상기 발포물과 강화 코어의 결합 방법(10)은 하기 단계를 포함하여 구현된다.

먼저 상기 강화 코어(20)를 몰드(30)에 의해 한정된 몰드 챔버(31)에 넣는다.

도 2(A)(B)(C)에 도시된 바와 같이, 상기 몰드(30)는 서로 중첩 또는 분리될 수 있는 상부 몰드 시트(32)와 하부 몰드 시트(33)를 구비한다. 상기 상부 몰드 시트(32)와 상기 하부 몰드 시트(33)가 서로 중첩되어 몰드 체결 위치 상 위치에 있을 때, 상기 상부 몰드 시트(32)와 상기 하부 몰드 시트(33)의 결합 계면에서 밀폐 공간 상태의 상기 몰드 챔버(31)가 한정되고, 상기 상부 몰드 시트(32)와 상기 하부 몰드 시트(33)가 서로 분리된 몰드 개방 위치 상에 있을 때, 상기 몰드 챔버(31)의 밀폐 상태가 상실되고, 상기 상부 몰드 시트(32)와 상기 하부 몰드 시트(33)가 별도로 설치되어, 상기 몰드 챔버(31)의 몰드 캐비티(321)(331)가 개방 상태가 되도록 한정한다. 상기 강화 코어(20)는 상기 몰드(30)가 몰드 개방 위치에 있을 때 상기 하부 몰드 시트(33)의 몰드 캐비티(331)에 배치되며, 그 후 상기 상부 몰드 시트(32)를 상기 하부 몰드 시트(33) 상에 적층하여, 상기 강화 코어(20)를 상기 몰드 챔버(31)에 수용시킨다.

여기에서 몰드 체결 상태 하의 상기 몰드 챔버(31)의 경우, 상기 시트체(21)의 일측 시트면(211), 타측 시트면(212)과 둘레측 시트 가장자리(213)는 모두 대향하는 상기 몰드 챔버(31) 챔버벽(311)과 이격되어 맞닿지 않는다. 상기 강화 코어(20)와 상기 몰드 챔버(31)의 둘레측 챔버벽(311) 사이가 이격된 상태를 유지하도록, 상기 강화 코어(20)와 상기 몰드 챔버(31)는 중력 작용 방향의 챔버벽 사이에 적당한 지지 구조를 제공하며, 상기 강화 코어(20)를 지지한다. 실행 가능한 예시에서 상기 하부 몰드 시트(33)의 몰드 캐비티(331)의 바닥면에는 삼각형으로 배열되며 높이가 소재한 위치의 캐비티 깊이보다 낮은 3개의 핀, 기둥 또는 돌출 블록의 돌기(34)가 돌출되며, 상기 돌기(34)로 상방에 위치한 자유단이 상기 강화 코어(20)의 시트체(21)를 지지하도록 함으로써, 상기 강화 코어(20)와 상기 하부 몰드 시트(33) 몰드 캐비티(331) 바닥면 사이의 분리 상태를 유지한다. 지지 요소로서의 상기 돌기(34)는 상기 하부 몰드 시트(33)에 고정될 수 있으며, 상기 하부 몰드 시트(33) 상에서 이동 가능하도록 신축 또는 변위될 수도 있다. 다른 실행 가능한 예시에서, 미리 성형된, 비발포 또는 발포를 거치지 않은 엠브리오 바디(미도시)를 지지 요소로 사용하여 상기 하부 몰드 시트(33)의 몰드 캐비티(331) 바닥면에 위치시킨 다음, 상기 강화 코어(20)를 상기 엠브리오 바디에 직접 배치할 수 있다. 이를 통해 상기 강화 코어(20)와 상기 하부 몰드 시트(33)의 몰드 캐비티(331) 바닥면이 분리된 효과를 얻을 수 있다.

이어서 초임계 유체와 같은 발포제를 함유하는 용융 상태 고분자 원료(40)를 적당한 러너를 통해 상기 몰드 챔버(31)에 주입하여, 상기 고분자 원료(40)가 적어도 상기 몰드 챔버(31)의 상기 시트체(21)의 일측 시트면(211)과 상기 몰드 챔버(31)의 꼭대기측 챔버벽(311) 사이의 일부 몰드 챔버 공간, 및 상기 관통공(22)의 구멍 공간에 채워지도록 한다. 여기에서 상기 강화 코어(20)에 사용되는 지지 기술이 전술한 상기 돌기(34)인 경우, 정격의 상기 고분자 원료(40)는 상기 몰드 챔버(31)의 전체 공간을 충진 대상으로 한다. 즉, 도 2(D)에 도시된 바와 같으나, 사용된 지지 기술이 상기 엠브리오 바디인 경우, 정격의 상기 고분자 원료(40)는 전술한 일부 몰드 챔버 공간 및 상기 관통공(22)의 구멍 공간에만 채워진다.

상기 고분자 원료(40)을 상기 몰드 챔버(31)로 주입하는 과정이 완료된 후, 상기 몰드 챔버(31)에서 발포되어 상기 몰드 챔버(31)에 의해 발포물(50)로 몰딩 성형되며 도 2(E)와 같이 몰드를 열어 완성품을 꺼낸다. 이때 완성된 발포물은 상기 강화 코어(20)의 전체를 완전히 덮을 수 있을 뿐만 아니라, 상기 관통공(22)에 위치하는 고분자 원료가 발포 성형 후 상기 강화 코어(20) 양측 시트면 밖에 위치하는 발포물의 일부를 연결하는 연결 구조로서, 상기 강화 코어(20)와 상기 발포물(50) 사이에 긴밀한 접합 효과를 얻도록 만들어 양자 간 결합의 안정성을 확보한다. 부분 원료 주입만 수행되는 다른 예시에서 상기 엠브리오 바디는 상기 고분자 원료(40)와 결합될 수 있는 성분을 포함하거나 둘 모두 동일한 기질을 가지므로, 상기 고분자 원료(40)가 상기 관통공(22) 및 상기 강화 코어(20) 둘레측의 원료에 위치하여 상기 엠브리오 바디와 접촉된 상태에서 두 사이에 결합을 형성하여 전술한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 발포물(50)과 상기 강화 코어(20)의 결합물품이 용이하게 회수 및 재활용되어 비교적 우수한 친환경적 효과를 얻기 위하여, 상기 강화 코어(20) 시트체(21)의 재료는 상기 발포물(50)과 동일한 기질을 선택할 수 있다. 예를 들어 상기 고분자 원료(40)와 상기 시트체(21) 재료에 모두 TPU, TPE, PU, EVA 또는 기타 회수 가능한 원료를 포함시킴으로써, 상기 결합물품을 회수할 때 동일한 회수 공정에서 발포물과 강화 코어를 동시에 회수한다. 또한 이 두 가지에 동일한 기질 재료를 사용함으로써, 상기 발포물(50)은 관통공(22)을 통해 구조적 연결을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 발포물(50)과 상기 시트체(21)가 서로 접촉되는 계면이 동일한 기질의 상호 결합에 의해 결합 강도가 더욱 바람직해져 상기 결합물품의 사용 수명을 향상시킬 수 있다.

이에 보완하여 상기 고분자 원료(40)를 상기 몰드 챔버(31)에 주입하는 과정에서 원료를 주입하기 전에 적당한 불활성 기체 또는 이산화탄소 등 기체를 상기 몰드 챔버(31)에 충전하여 배압을 형성하고, 정격의 원료 주입이 완료된 후 다시 순간적으로 충전된 배압 기체를 배출시켜 상기 고분자 원료(40)가 배압이 사라짐과 동시에 발포를 완료하도록 만든다.

계속해서 도 3 및 도 4를 참조하여 상술한 방법으로 제조된 발포물과 강화 코어의 결합물품(11)은 구조적으로 상기 발포물(50)로 상기 강화 코어(20)의 전체를 완전히 덮음과 동시에 각 상기 관통공(22)에 성형된 부분을 브리징 결합 요소로 사용하여, 상기 강화 코어(20) 양측 시트면 밖의 발포 부분을 연결한다. 이를 통해 상기 발포물과 강화 코어의 결합물품(11)이 상기 발포물(50)의 탄성 및 상기 강화 코어(20)의 강성을 겸비하도록 만들어, 신발 바닥에 사용할 때 사용자 착용 편의성 및 밟을 때의 안정성을 대폭 향상시킬 수 있다.

10: 강화 코어의 결합 방법
11: 강화 코어의 결합 물품
20: 강화 코어
21: 시트체
211: 일측 시트면
212: 타측 시트면
213: 시트 가장자리
22: 관통공
30: 몰드
31: 챔버
311: 챔버벽
32: 상부 몰드 시트
33: 하부 몰드 시트
321, 331: 몰드 캐비티
40: 고분자 원료
50: 발포물

Claims (10)

1. 발포물과 강화 코어의 결합 방법에 있어서,
   이하의 단계,
   강화 코어를 취하는 단계 -상기 강화코어는 얇은 시트체를 구비하며, 복수의 관통공이 상기 시트체를 각각 관통함 - ;
   몰드를 취하는 단계 -상기 몰드는 적어도 2개의 몰드 시트를 구비하고, 상기 몰드 시트는 외력의 작용에 의해 몰드 체결 위치 및 몰드 개방 위치 사이에서 상대적으로 이동할 수 있고, 상기 몰드 시트가 몰드 체결 위치에 있는 경우, 상기 몰드 시트 사이는 밀폐 공간인 몰드 챔버가 형성됨 - ;
   상기 강화 코어를 상기 몰드 챔버의 공간에 위치시키고, 상기 강화 코어의 서로 대향하는 일측 시트면과 타측 시트면을 각각 대향하는 상기 몰드 챔버의 양측 챔버벽 사이와 이격시키는 단계; 및
   정격의 발포제를 함유하는 용융 고분자 원료를 상기 몰드 챔버의 일부 공간 및 상기 관통공의 홀 공간에 적어도 채우고, 상기 몰드 챔버에서 발포를 수행하고 몰딩 성형하는 단계에 의해 제조되며, 여기에서 상기 몰드 챔버의 일부 공간은 상기 강화 코어의 일측 시트면 및 그 대향하는 상기 몰드 챔버 일측 챔버벽 사이의 공간을 의미하는 발포물과 강화 코어의 결합 방법.
2. 제1항에 있어서,
   정격의 상기 고분자 원료는 상기 몰드 챔버에서 상기 강화 코어가 있는 공간 이외의 모든 공간을 충전 대상으로 사용하는 발포물과 강화 코어의 결합 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 고분자 원료가 상기 몰드 챔버에 투입되기 전에, 엠브리오 바디를 상기 강화 코어의 타측 시트면 및 그에 대향하는 상기 몰드 챔버의 챔버벽 사이에 더 위치시키는 발포물과 강화 코어의 결합 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 고분자 원료와 상기 엠브리오 바디는 각각 동일한 기질을 포함하는 발포물과 강화 코어의 결합 방법.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 엠브리오 바디는 발포제를 포함하지 않으며 발포를 거치지 않는 발포물과 강화 코어의 결합 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 고분자 원료에 함유된 발포제는 초임계 유체인 발포물과 강화 코어의 결합 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 강화 코어의 둘레 시트단은 상기 몰드 챔버의 둘레측 챔버벽과 이격되는 발포물과 강화 코어의 결합 방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 강화 코어는 열가소성 고분자 재료, 열경화성 고분자 재료, 탄성 고분자 재료 또는 복합 재료로 제조되는 발포물과 강화 코어의 결합 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 발포물과 강화 코어의 결합 방법으로 제조된 발포물과 강화 코어의 결합물품.
10. 제9항에 있어서,
    신발 바닥인 발포물과 강화 코어의 결합물품.

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