다기능 프라이머를 이용한 신발의 제조 방법 {METHOD OF MANUFACTURING SHOE USING MULTI-FUNCTIONAL PRIMER}
본 발명은 다기능 프라이머(primer)를 이용한 신발의 제조 방법, 보다 특히 접착력이 우수한 액체 다기능 프라이머를 사용하여 높은 생산율로 친환경적인 방식으로 신발을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고무 밑창은 평면 또는 입체적 형태로 재단된 미가황 고무를 가황화시켜 제조한다. 상기 고무 밑창 제조 방법과 관련된 통상적인 기술의 예는 한국 특허 등록 번호 제10-0191275호 및 한국 미심사 특허 출원 공보 제2000-0063527호에 개시되어 있다. 한국 특허 등록 번호 제10-0191275호에는 미리 결정된 폭을 갖는 밴드형 돌출부가 전체 외연부에 결쳐 제공되고 그물모양으로 배열된 돌기부가 표면 상에 형성되도록 고무 밑창을 성형하는 단계; 그의 표면 온도가 약 40 내지 50℃이도록 고무 밑창을 열 처리하는 단계; 및 열 처리된 고무 밑창 위에 희석되지 않은 폴리우레탄 용액을 분무하여 고무 밑창 위에 중창을 일체 성형하는 단계를 포함하는, 신발의 고무 밑창 및 폴리우레탄 중창의 일체 성형 방법이 개시되어 있다. 또한, 한국 미심사 특허 출원 공보 제2000-0063527호에는 단일 공정을 통해 밑창 및 중창이 동시에 성형되고 접착된 신발 밑창 및 그의 제조 방법이 개시되어 있다. 통상적으로 공지된 바와 같이, 프레스(press) 공정을 거쳐 성형되는 고무 밑창이 몰드(mold)의 표면에 점착되는 것을 방지하기 위해 고무 밑창을 성형하기 위한 몰드를 이형제로 처리한다. 이형제는 고무 밑창이 다른 접착면에 접착되는 것을 억제하기 때문에, 제거해야만 한다. 상기 방법에서, 신발의 고무 밑창은 액체 고무 프라이머를 사용하여 성형하므로, 고무 밑창은 세척 및 프라이밍(priming) 공정에 의한 추가 가공 이전에 제조하여야 한다. 따라서, 고무 밑창 성형 후, 고무 밑창을 세척하기 위해 세척 공정에서 세척기 및 세척 용액을 추가로 사용한다. 그 후, 프라이밍 공정에서, 고무 밑창을 처리하기 위해 염소 분말 및 유기 용매를 포함하는 2액형(two-pack) 고무 프라이머를 사용하고, 상기 2액형 고무 프라이머를 수동적인 절차를 통해 고무 밑창의 표면에 직접 도포한다. 상기 프라이밍 공정 동안, 작업자들은 안전을 위해 개인보호장구의 착용이 요구된다. 신발을 제조하기 위해, 상기 방식으로 제조된 고무 밑창을 접착제로 코팅하고, 건조시킨 후, 중창, 안창, 갑피 등과 같은 다양한 신발 부품에 접착시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 추가 사용 전에 세척이 요구되었던 통상적인 2액형 고무 프라이머를 대체하고, 복잡한 신발 제조 공정을 단순화함으로써 적은 비용으로 신발을 제조하는 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 고무 밑창과 접착면 사이의 접착력을 향상시키고 추가 사용 전에 프라이머층을 세척할 필요가 없는 다기능 프라이머를 사용하여 신발을 간단하고 효율적으로 제조할 수 있는, 신발의 제조 방법을 제공하는 것이다. 추가로, 통상적인 2액형 고무 프라이머를 대체할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 양태는 미가황 고무로 제조된 고무 밑창을, 폴리우레탄 분산액, 천연 고무 용액 및 부타디엔 고무 용액을 포함하는 액체 다기능 프라이머로 코팅하는 단계; 다기능 프라이머로 코팅된 미가황 고무 밑창을 가황화시키는 단계; 가황화 고무 밑창을 열 활성화시키는 단계; 열 활성화된 고무 밑창을 접착제로 코팅하고, 임의로는 접착제로 코팅된 고무 밑창을 건조시키는 단계; 및 고무 밑창을 중창, 안창, 갑피 등과 같은 다양한 신발 부품에 접착시키는 단계를 포함하는, 다기능 프라이머를 사용하여 신발을 제조하는 방법을 제공한다. 다기능 프라이머를 사용하여 신발을 제조하는 방법은 본 발명에 따라 다기능 프라이머로 코팅된 미가황 고무 밑창 위에 보호용 시트(sheet)를 배치하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 보호용 시트는 상이한 비점착 물질, 특히 실리콘 페이퍼(silicon paper), PET 필름 및 고밀도 PP 필름으로 이루어진 군으로부터 선택되는 임의의 필름 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 또다른 실시양태는 15 내지 55 중량부의 천연 고무 및 750 내지 1350 중량부의 유기 용매를 포함하는 제1 용액; 100 중량부의 상기 제1 용액 및 45 내지 90 중량부의 폴리우레탄 분산액을 포함하는 제2 용액; 및 100 중량부의 상기 제2 용액 및 100 내지 250 중량부의 부타디엔계 고무 용액을 포함하는 다기능 프라이머인 제3 용액으로 제조되며, 상기 부타디엔계 고무 용액은 50 내지 200 중량부의 부타디엔 고무 및 800 내지 950 중량부의 유기 용매를 함유하는 것인 다기능 프라이머의, 본 발명에 따른 방법에서 프라이머층을 제조하기 위한 용도를 포함한다. 프라이머의 조성물은 제2 용액에 첨가된 10 내지 20 중량부의 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시양태를 상세히 기재할 것이다. 상기 기재한 바와 같이, 본 발명은 평면 또는 입체적 형태로 재단된 미가황 고무로 제조된 고무 밑창을, 폴리우레탄 분산액 및 고무 조성물을 포함하는 액체 다기능 프라이머로 코팅하는 단계; 다기능 프라이머로 코팅된 미가황 고무 밑창을 가황화시키는 단계; 가황화 고무 밑창을 열 활성화시키는 단계; 열 활성화된 고무 밑창을 접착제로 코팅한 후 접착제로 코팅된 고무 밑창을 건조시키는 단계; 및 고무 밑창을 중창, 안창, 갑피 등과 같은 다양한 신발 부품에 접착시키는 단계를 포함하는, 다기능 프라이머를 사용하여 신발을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명의 다기능 프라이머는 화학 조성이 서로 다른 가황화 고무 밑창과 폴리우레탄 접착제 사이의 상용성 및 양호한 접착성을 보장할 수 있는 물질인 것으로 관련 업계에 공지되어 있는 한 사용할 수 있다. 바람직하게는, 다기능 프라이머의 성분들의 혼합비는 다기능 프라이머가 두 물질 모두와 최적으로 상용성임을 보장하기 위해 몇몇의 실험을 거쳐 설정한다. 프라이머는 밑창 표면에의 우수한 접촉 및 결합 및 추가로 접착제 물질에의 결합을 제공할 것이다. 이론에 얽매이고자 함 없이, 이는 두 기재 물질 모두의 표면에서 프라이머 중 일부의 침투에 의해 실시될 수 있다. 따라서, 다기능 프라이머가 최적의 비로 혼합되지 않은 경우, 예를 들어, 너무 많거나 너무 적은 특정 성분을 포함할 경우, 다기능 프라이머와 접착제 사이의 상용성은 저하되고, 이에 따라 생성물의 안정성도 또한 저하된다. 본 발명에 사용되는 다기능 프라이머는 천연 고무 용액, 폴리우레탄 분산액 및 부타디엔계 고무 용액과 같은 3가지 종류의 주요 성분을 포함한다. 천연 고무 용액 (이하 "제1 용액"으로 지칭함)은 15 내지 55 중량부의 천연 고무 및 750 내지 1350 중량부의 유기 용매를 포함한다. 천연 고무의 양이 15 중량부 미만인 경우에는, 다기능 프라이머와 고무 밑창 사이의 상용성이 저하된다. 그의 양이 55 중량부 초과인 경우에는, 다기능 프라이머와 폴리우레탄 접착제 사이의 상용성이 저하된다. 유기 용매로서, 천연 고무를 용해시키고, 전형적으로 비극성 용매인 이러한 용매를 사용할 수 있다. 이러한 유기 용매의 예로는, 나프타 용매, 석유 용매 및 이들의 혼합물이 포함될 수 있지만, 이로 제한되지는 않는다. 본 발명에서, 폴리우레탄 분산액은 100 중량부의 제1 용액을 기준으로 45 내지 90 중량부의 양으로 사용된다. 폴리우레탄 분산액 및 천연 고무 용액의 상기 혼합물은 "제2 용액"으로 지칭한다. 폴리우레탄 분산액의 양이 45 중량부 미만인 경우에는, 다기능 프라이머와 폴리우레탄 접착제 사이의 상용성이 저하된다. 그의 양이 90 중량부 초과인 경우에는, 다기능 프라이머와 고무 밑창 사이의 상용성이 저하된다. 이 경우, 두 성분 사이의 균일성을 보장하기 위해 제2 용액은 10 내지 20 중량부의 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 방식으로 제조된 100 중량부의 제2 용액을 100 내지 250 중량부의 부타디엔계 고무 용액과 혼합하여 다기능 프라이머인 제3 용액을 제조하며, 상기 부타디엔계 고무 용액은 50 내지 200 중량부의 부타디엔 고무 및 800 내지 950 중량부의 유기 용매를 함유한다. 부타디엔계 고무의 예로는 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔-스티렌 고무 등이 포함될 수 있다. 부타디엔계 고무의 양이 50 중량부 미만인 경우에는, 다기능 프라이머와 고무 밑창 사이의 상용성이 저하된다. 그의 양이 200 중량부 초과인 경우에는, 다기능 프라이머와 폴리우레탄 접착제 사이의 상용성이 저하된다. 유기 용매의 예로는 탄화수소 용매, 특히 방향족 탄화수소 용매, 예를 들어 톨루엔 등이 포함될 수 있으나, 이로 제한되지는 않는다. 프라이머는 도포 특성을 개질하기 위해 사용되는 첨가제, 예를 들어, 수지, 촉매, 계면활성제, 접착 촉진제 등을 추가로 함유할 수 있다. 당업계의 미숙련자는 이러한 첨가제를 용이하게 선택할 수 있다. 본 발명의 다기능 프라이머는 100 중량부의 제2 용액 및 100 내지 250 중량부의 부타디엔계 고무 용액을 포함한다. 부타디엔계 고무 용액의 양이 100 중량부 미만인 경우에는, 다기능 프라이머와 고무 밑창 사이의 상용성이 저하된다. 그의 양이 250 중량부 초과인 경우에는, 다기능 프라이머와 폴리우레탄 접착제 사이의 상용성이 저하된다. 본 발명의 실시양태에 따라, 천연 고무 용액, 폴리우레탄 분산액 및 부타디엔계 고무 용액과 같은, 다기능 프라이머를 구성하는 3가지 주요 성분을 사용하여 다기능 프라이머를 제조하는 방법을 하기 기재할 것이다. 1. 부타디엔계 고무 용액의 제조 용질인 부타디엔계 고무를 유기 용매와 혼합한 후, 중합체가 유기 용매 중에 완전히 용해될 때까지 혼합물을 교반한다. 2. 천연 고무 용액의 제조 용질인 천연 고무를 유기 용매와 혼합한 후, 중합체가 유기 용매 중에 완전히 용해될 때까지 혼합물을 교반한다. 3. 다기능 프라이머의 제조 폴리우레탄 분산액으로서 열가소성 폴리우레탄, 용매로서의 물 및 임의로는 안정성을 개선할 수 있는 첨가제를 함유하고 이러한 분산액의 제조에 유용한 모든 분산액을 사용할 수 있다. 이러한 폴리우레탄 분산액은 시판된다. 먼저, 제조된 천연 고무 용액을 폴리우레탄 분산액과 혼합한다. 약 10분 후, 상기 혼합물을 제조된 부타디엔계 고무 용액과 서서히 혼합한 후 약 30분 동안 교반하여 다기능 프라이머를 제조한다. 상기 방식으로 제조된 다기능 프라이머는 고무 기재 물질을 다른 기재, 예컨대 타이어, 직물, 텍스타일(textile) 등에, 특히 신발의 고무 밑창을 다른 기재에 접착시키기 위해 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 제1 단계로서, 다기능 프라이머를 미가황 고무 밑창에 도포한 후 몰드에서 가황화시켜, 이에 따라 다기능 프라이머층으로 코팅된 가황화 고무 밑창을 형성한다. 프라이머는 공지된 수단, 예를 들어, 분무, 브러싱(brushing), 페인팅(painting)에 의해 도포할 수 있다. 이는 다른 기재에 결합될 것인 창의 부품 상에 1 mm 이하의 층을 형성할 것이다. 용매는 층의 표면에서 증발할 수 있다. 가황화 단계에서, 다기능 프라이머가 몰드의 내부 표면과 접촉하는 것을 방지하기 위해, 다기능 프라이머층을 보호용 시트로 피복하는 것이 바람직하다. 보호용 필름의 예로는 실리콘 페이퍼, PET 필름, 고밀도 PP 필름 등이 포함될 수 있다. 몰드에서 가황화 고무 부품을 꺼낸 후 이를 저장하거나 즉시 추가 가공할 수 있다. 추가 가공 이전에, 보호용 필름은 창으로부터 분리될 것이다. 그러므로, 본 발명의 방법에 따라, 프라이머층으로 코팅된 고무 밑창의 표면이 제공된다. 깨끗하고 세정이 필요하지 않은 표면이 제공된다. 이어서, 가황화 고무 밑창 상의 다기능 프라이머층을 통상적인 고무 건조 조건하에 (예를 들어, 45 내지 55℃에서 90 내지 120초 동안) 열 활성화시킨다. 이러한 활성화 후, 밑창을 접착제로 코팅한다. 임의로는, 접착제층을 건조시킬 것이다. 이어서, 중창, 안창, 갑피 등과 같은 다양한 신발 부품을 밑창에 접착시킬 수 있다. 접착제 결합의 형성을 개선하기 위해 압력을 가하거나 승온에 의해 접착제를 고정시키는 것이 유용할 수 있다. 이하, 본 발명을 하기 실시예를 통해 보다 상세히 기재할 것이다. 그러나, 본 발명의 범위는 이로 제한되지는 않는다. 실시예 1 1. 부타디엔계 고무 용액의 제조 용질인 150 중량부의 부타디엔계 고무 (우베(UBE)150, 우베 인더스트리즈 리미티드(UBE Industries Ltd.) 제조)를 150 중량부의 톨루엔과 혼합한 후, 용질이 톨루엔 중에 완전히 용해될 때까지 혼합물을 교반하였다. 2. 천연 고무 용액의 제조 용질인 40 중량부의 천연 고무 (SIR3L, 아시아 러버 인더스트리즈 리미티드(Asia Rubber Industries Ltd.) 제조)를 560 중량부의 나프타 용매 (호나솔(Honasol)), 240 중량부의 시클로헥산 및 160 중량부의 석유계 용매 (HS-120)를 포함하는 혼합 용매와 혼합한 후, 용질이 혼합 용매 중에 완전히 용해될 때까지 혼합물을 교반하였다. 3. 다기능 프라이머의 제조 495 중량부의 천연 고무 용액, 495 중량부의 폴리우레탄 분산액 (U-54, 바이엘 인더스트리즈 리미티드(Bayer Industries Ltd.) 제조) 및 10 중량부의 계면활성제 (OP-1050)를 혼합하였다. 약 10분 후, 333 중량부의 상기 혼합물을 333 중량부의 제조된 부타디엔계 고무 용액과 서서히 혼합한 후, 약 30분 동안 교반하여 다기능 프라이머를 제조하였다. 실시예 2 실시예 1에서 제조된 액체 다기능 프라이머를 브러시를 사용하여 미가황 고무 밑창 (접착면) 위에 균일하게 도포하여 두께가 약 0.1 mm이도록 한 후, 고무 가황화 공정을 160℃, 115 kg/cm 2 및 420초의 조건하에 실행하였다. 이 경우, 다기능 프라이머가 몰드의 내부 표면과 접촉하는 것을 방지하기 위해, 다기능 프라이머로 코팅된 미가황 고무 밑창을 보호용 시트로 피복하였다. 다기능 프라이머가 전사된 가황화 고무 밑창을 약 100초 동안 45 내지 55℃의 온도에서 가열 챔버에서 열 활성화시키고, 접착제 (아쿠아스(AQUQCE) W-01, 수성, 피티.동성 엔에스씨(PT.Dongsung NSC)로부터 시판됨)로 코팅한 후, 55 내지 65℃의 온도에서 약 100초 동안 열 건조시켰다. 그 후, 열 건조된 고무 밑창을 중창 및 갑피에 수동으로 접착시킨 후 유압식 폐쇄형 창 접착 기계(hydraulic walled sole attaching machine)를 사용하여 추가로 접착시켜 신발을 제조하였다. 비교예 1 실시예 1의 다기능 프라이머를 사용하여 신발을 제조하는 방법을 통상적인 신발 제조 방법과 비교하기 위해, 통상적인 신발 제조 방법을 하기와 같이 수행하였다. 미가황 고무의 성형을 위한 몰드의 내부 표면 상에 이형제를 도포한 후, 미가황 고무를 몰드에 충전하고, 이어서 160℃, 115 kg/cm 2 및 420초의 가황화 조건하에 고무 가황화 공정을 통해 이를 가황화 고무 밑창으로 성형하였다. 이어서, 3가지 상이한 종류의 세정제가 구비되고 직경이 15 내지 20 m인 세척기를 사용하여 가황화 고무 밑창을 세척한 후 열 건조시켰다. 이어서, 열 건조된 고무 밑창을 사전 제조한 2액형 고무 프라이머 (아쿠아스(AQUACE) PR-505, 수성, 피티.동성 엔에스씨로부터 시판됨)로 수동으로 코팅하였다. 2액형 고무 프라이머는 분말형 용질을 용매 중에 혼합하여 제조하고, 분말형 용질을 용매 중에 완전히 용해시킨 후 사용하였다. 상기 프라이밍 공정 동안, 2액형 고무 프라이머를 사용하는 작업자들은 안전을 위해 개인보호장구의 착용이 요구된다. 이어서, 2액형 고무 프라이머로 코팅된 고무 밑창을 추가로 완전히 열 건조시켰다. 그 후, 완전히 건조된 고무 밑창을 접착제 (아쿠아스(AQUQCE) W-01, 수성, 피티.동성 엔에스씨로부터 시판됨)로 코팅한 후, 55 내지 65℃의 온도에서 약 170초 동안 열 건조시켰다. 이어서, 열 건조된 고무 밑창을 중창 및 갑피에 수동으로 접착시킨 후 유압식 폐쇄형 창 접착 기계를 사용하여 추가로 접착시켜 신발을 제조하였다. 실험용 시험 실시예 1의 다기능 프라이머를 사용하여 고무 밑창을 갑피 및 중창에 접착시켰다. 24시간 후, 인장기 (인스트론(INSTRON) 4443)를 사용하여 박리 시험을 수행하여 고무 밑창과 갑피 사이 및 고무 밑창과 중창 사이의 접착력을 측정하였다. 또한, 접착력의 측정은 비교예 1로부터 얻어진 시험 샘플을 사용하여 수행하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 비교예 1 | 접착력 1)
(kg/cm) | 고무 밑창과 갑피 사이의 접착력 | 4.0 내지 6.0
(갑피 손상됨) | 3.5 내지 5.5
(갑피 손상됨) | | 고무 밑창과 중창 사이의 접착력 | 4.0 내지 6.0 | 3.5 내지 5.5 |
표 1에 주어진 바와 같이, 본 발명에 따른 다기능 프라이머를 사용한 시험예는 통상적인 시험 샘플 (비교예 1)과 동등하거나 보다 큰 접착력을 나타냄을 알 수 있다. 상기 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 신발의 제조 방법은, 통상적인 신발 제조 방법과 비교하여, 고무 밑창의 세척 및 프라이밍 공정을 수행할 필요가 없고, 이에 따라 생산성이 개선된다는 점에서 유리하다. 또한, 본 발명에 따른 신발의 제조 방법은 세척 및 프라이밍 공정의 생략으로 인해 설비 및 작업자의 수를 감소시킴으로써 생산 비용을 감소시킬 수 있고 세척 공정의 생략으로 인해 신발을 환경 친화적인 방식으로 제조할 수 있다는 점에서 유리하다. 본 발명의 바람직한 실시양태를 예시적인 목적을 위해 개시하였지만, 당업자는 수반하는 청구범위에 개시된 본 발명의 범위 및 정신으로부터 벗어나지 않고, 다양한 변경, 부가 및 대체가 가능함을 인지할 것이다. |
