다기능 프라이머 및 이를 이용한 신발의 제조 방법

다기능 프라이머 및 이를 이용한 신발의 제조 방법 {MULTI-FUNCTIONAL PRIMER AND METHOD OF MANUFACTURING SHOE USING THE SAME}

본 발명은 다기능 프라이머(primer) 및 이를 이용한 신발의 제조 방법, 보다 특히 필름 유형의 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 세정하기 위해 세척 공정에서 세척기 및 세척 용액을 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. 그 후, 프라이머를 가온하여 고무 밑창에 강한 결합을 형성하도록 반응시킨다. 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 사용이 요구되었던 통상적인 2액형 고무 프라이머를 대체하고, 복잡한 신발 제조 공정을 단순화함으로써 적은 비용으로 신발을 제조하는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 고무 밑창과 접착제 사이의 접착력을 향상시킬 수 있고 세척할 필요가 없는 다기능 프라이머를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 평면 또는 입체적 신발용 고무 밑창의 제조시 다기능 프라이머를 전사시킴으로써 추가 세척 및 프라이밍 공정을 실행하지 않고 신발을 간단하고 효율적으로 제조할 수 있는, 다기능 프라이머를 사용하여 신발을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 양태는 100 내지 250 중량부의 부타디엔계 고무 용액과 혼합된 100 중량부의 제2 용액을 포함하는 제3 용액인 다기능 프라이머로서, 상기 부타디엔계 고무 용액은 50 내지 200 중량부의 부타디엔 고무 및 800 내지 950 중량부의 유기 용매를 함유하고, 상기 제2 용액은 100 중량부의 제1 용액 및 45 내지 90 중량부의 폴리우레탄 분산액을 포함하고, 상기 제1 용액은 15 내지 55 중량부의 천연 고무 및 750 내지 1350 중량부의 유기 용매를 함유하는 것인 다기능 프라이머를 제공한다.

다기능 프라이머에서, 제2 용액은 약 10 내지 20 중량부의 계면활성제를 추가로 함유할 수 있다.

부타디엔계 고무는 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및 스티렌-부타디엔-스티렌 고무로 이루어진 군으로부터 선택되는 임의의 고무를 포함할 수 있다.

본 발명의 또다른 양태는 - 다기능 프라이머로 전사 시트(sheet)를 코팅하는 단계, - 다기능 프라이머로 코팅된 전사 시트를 미가황 고무로 제조된 고무 밑창에 접착시키는 단계, - 다기능 프라이머를 고무 밑창에 전사시키는 단계, - 미가황 고무를 가황화시키는 단계, - 다기능 프라이머가 전사된 고무 밑창을 열 활성화시키는 단계, - 열 활성화된 고무 밑창에 접착제를 도포한 후 접착제가 도포된 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.

상기 방법에서, 전사 시트는 실리콘 페이퍼(silicon paper), PET 필름 및 고밀도 PP 필름으로 이루어진 군으로부터 선택되는 임의의 필름 재료를 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시양태를 상세히 기재할 것이다.

상기 기재한 바와 같이, 본 발명은 다기능 프라이머를 미가황 고무로 제조된 고무 밑창에 전사시키고, 이러한 층을 가황화시키고, 열 활성화 후 접착제를 프라이머층에 도포하고, 그 후 고무 밑창을 다양한 다른 신발 부품에 접착시키는, 다기능 프라이머를 사용하는 신발의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 다기능 프라이머는 특성이 서로 다른 가황화 고무 밑창과 폴리우레탄 접착제 사이의 우수한 접착성 및 상용성을 보장해야 한다. 다기능 프라이머의 성분들의 혼합비는 다기능 프라이머가 두 기재 물질 모두와 상용성임을 보장하는데 중요하다. 따라서, 다기능 프라이머가 최적의 비로 혼합되지 않은 경우, 프라이머층과 기재 사이의 접착은 저하될 것이고, 이에 따라 생성물의 기계적 안정성도 또한 저하된다.

다기능 프라이머는 천연 고무 용액, 폴리우레탄 분산액 및 부타디엔계 고무 용액과 같은 3가지 종류의 주요 성분을 포함한다. 이들은 도포 이전에 프라이머를 형성하기 위해 혼합될 것이다.

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. 천연 고무로서 시판되는 미가황 고무 유형을 사용할 수 있다. 당업자는 이의 특성에 따라 이를 용이하게 선택할 수 있다. 용매로서, 대부분의 비극성 용매, 바람직하게는 약 30℃ 미만에서 증발할 수 있는 이러한 용매를 사용할 수 있다. 이러한 유기 용매의 예로는, 나프타 용매, 석유 용매 및 이들의 혼합물이 포함될 수 있지만, 이로 제한되지는 않는다. 용액의 고형분 함량은 7 중량% 미만이다.

다기능 프라이머의 제2 성분은 폴리우레탄 분산액을 포함한다. 폴리우레탄 분산액으로서 시판용 PU 분산액을 사용할 수 있다. 이는 비-자가 가교 중합체를 함유하지만, 그러나 상기 중합체는 다수의 극성기, 예컨대 우레탄기, 우레아기, OH기, NH기 및/또는 카르복실기를 함유한다. 중합체는 자가 분산성 수지로서 또는 계면활성제와 함께 물 중에 용해된다. 또한, 소량의 첨가제, 예를 들어, 안정화제, pH 조절 물질, 극성 용매, 소포제, 유화제 등을 이러한 분산액에 혼입할 수 있다. 폴리우레탄 분산액의 고형분 함량은 약 25 내지 65 중량%, 바람직하게는 40 내지 60 중량%이다.

적절한 중간체는 100 중량부의 제1 용액을 45 내지 90 중량부의 폴리우레탄 분산액과 혼합하여 얻어지며, 상기 중간체는 "제2 용액"으로 지칭한다. 용액이라는 용어는 액상 용액, 분산액, 유화액 등을 포함할 것이다. 폴리우레탄 분산액의 양이 45 중량부 미만인 경우에는, 다기능 프라이머와 폴리우레탄 접착제 사이의 접착이 저하된다. 그의 양이 90 중량부 초과인 경우에는, 다기능 프라이머와 고무 밑창 사이의 접착이 저하된다. 본 발명의 또다른 실시양태에서, 용액과 분산액 사이의 균일성을 보장하기 위해 제2 용액은 10 내지 20 중량부의 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다.

부타디엔 고무 용액은 50 내지 200 중량부의 부타디엔 고무 및 800 내지 950 중량부의 유기 용매를 포함한다. 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 접착이 저하된다. 그의 양이 200 중량부 초과인 경우에는, 다기능 프라이머와 폴리우레탄 접착제 사이의 접착이 저하된다. 용매로서 상기 기재된 동일한 비극성 용매를 사용할 수 있다. 적절한 유기 용매의 예로는 지방족 또는 방향족 탄화수소, 특히 톨루엔, 크실렌, 시클로헥산 등이 있다.

100 중량부의 제2 용액에, 100 내지 250 중량부의 부타디엔계 고무 용액을 추가로 혼합하여 액체 다기능 프라이머 (이하 "제3 용액"으로 지칭함)를 형성한다. 부타디엔계 고무 용액의 양이 100 중량부 미만인 경우에는, 다기능 프라이머와 고무 밑창 사이의 접착이 저하된다. 그의 양이 250 중량부 초과인 경우에는, 다기능 프라이머와 폴리우레탄 접착제 사이의 접착이 저하된다. 프라이머 조성물의 총 고형분 함량은 전체 프라이머의 약 10 내지 35 중량%이다.

상기 언급한 중합체에 더하여, 프라이머는 소량의 첨가제, 예컨대 계면활성제, 촉매, 안료, 염료, 접착 촉진제를 최적으로 함유할 수 있고, 이러한 첨가제는 공지되어 있고 일반적인 지식에 따라 선택할 수 있다.

본 발명의 또다른 실시양태는 천연 고무 용액, 폴리우레탄 분산액 및 부타디엔계 고무 용액과 같은, 다기능 프라이머를 구성하는 3가지 주요 성분을 사용하여 다기능 프라이머를 제조하는 방법이다.

1. 부타디엔계 고무 용액의 제조

용질인 부타디엔계 고무를 유기 용매와 혼합한 후, 용질이 유기 용매 중에 완전히 용해될 때까지 혼합물을 교반한다.

2. 천연 고무 용액의 제조

용질인 천연 고무를 유기 용매와 혼합한 후, 용질이 유기 용매 중에 완전히 용해될 때까지 혼합물을 교반한다.

3. 폴리우레탄 분산액의 제조

폴리우레탄을 제조하고 분산액으로 만든다. 이러한 생성물은 시판된다. 단일 용액 또는 분산액은 각각 안정하고 저장할 수 있다.

4. 다기능 프라이머의 제조

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.

프라이머는 48시간 내에 사용 및 도포되어야 하고, 그렇지 않다면 액체 혼합물의 균일성이 저하된다.

상기 방식으로 제조된 다기능 프라이머는 고무로 제조된 부품을 다른 기재, 예를 들어, 타이어, 직물, 텍스타일(textile) 등, 특히 신발의 고무 밑창에 접착시키기 위해 사용할 수 있다.

본 발명의 또다른 실시양태는 신발의 다른 부품에 바깥창을 결합시키는 방법이다. 본 발명은 다기능 프라이머로 전사 시트를 코팅하는 단계, 다기능 프라이머로 코팅된 전사 시트를 평면 또는 입체적 형태로 재단된 미가황 고무로 제조된 고무 밑창에 접착시키는 단계, 미가황 고무를 가황화시켜 다기능 프라이머를 고무 밑창에 전사시키는 단계, 다기능 프라이머가 전사된 고무 밑창을 열 활성화시키는 단계, 열 활성화된 고무 밑창에 접착제를 도포한 후 접착제를 도포한 고무 밑창을 건조시키는 단계, 및 고무 밑창을 다양한 신발 부품에 접착시키는 단계를 포함하는, 다기능 프라이머를 사용하여 신발 창을 결합시키는 방법을 제공한다.

제1단계로서, 본 발명의 다기능 프라이머를 이형성 재료로 제조된 전사 시트 위에 도포한다. 시트는 가요성 필름을 형성하는 공지된 중합체로 구성된다.

이 경우, 두께가 적어도 0.1 mm 이상, 바람직하게는 1 mm 미만이도록 다기능 프라이머를 전사 시트 위에 도포하는 것이 바람직하다. 전사 시트의 재료는 다기능 프라이머층으로부터 경화된 층으로서 이형성이도록 요구된다. 전사 시트의 예로는 비점착 특성을 갖거나 이러한 코팅으로 피복된 모든 필름 또는 시트 유사 재료가 포함될 수 있다. 바람직하게는 실리콘 페이퍼, PET 필름, 고밀도 PP 필름 등을 사용한다. 시트 재료는 고무의 가황화 조건에 대해 안정성이도록 선택한다. 다기능 프라이머는 다양한 종류의 도포기를 사용하여 전사 시트 상에 도포할 수 있다. 도포기의 종류는 도포기가 다기능 프라이머를 두께가 균일하도록 하는 방식으로 전사 시트 상에 도포하는 것을 가능하게 하는 한 특히 제한되지 않는다.

다기능 프라이머를 전사 시트에 도포한 후, 코팅된 시트를 직접 도포할 수 있거나 또는 시트를 저장할 수 있도록, 예를 들어 롤링(rolling)할 수 있도록 이를 건조시켜 용매 및/또는 물의 대부분을 증발시킨다. 프라이머층은 고체이므로 용이하게 가공할 수 있다. 도포 전에 전사 시트를 대략 결합시키고자 하는 창의 형태 및 크기로 조각으로 재단한다. 시트는 기재의 크기보다 5 내지 10 mm 큰 크기로 재단한다. 기재는 바람직하게는 미가황 형태의 창 재료이다. 상기 시트를 코팅된 면을 갖는 기재에 도포하고 함께 고정시키거나 프레스하고 당업계에 공지된 고무창 가황화 공정에 통과시킨다. 이에 다기능 프라이머가 기재에 완전히 결합되고 전사되어, 프라이머층이 한면에 단단히 결합된 가황화 고무 밑창이 형성된다. 고무 밑창 가황화 공정을 완료한 후, 창을 몰드틀에의 점착 없이 몰드로부터 제거할 수 있다. 그 후, 전사 시트를 가황화 고무 밑창의 표면으로부터 제거할 수 있고 이는 오염되지 않은 프라이머층으로 피복된 표면을 제공할 것이다. 상기 코팅된 고무 밑창은 저장 후 가공할 수 있다. 프라이머층은 정상적인 환경 조건하에 1개월보다 오래 저장하는 경우에도 그의 접착 특성을 잃지 않는다. 깨끗한 표면을 유지하기 위해, 보호 필름, 예를 들어 전사 시트로 피복된 창을 저장하는 것이 바람직하다.

추가 가공을 위해 코팅된 가황화 고무 밑창을 통상적인 조건하에 (예를 들어, 45 내지 55℃에서 90 내지 120초 동안) 열 활성화시키고, 접착제로 코팅하고, 건조시킨 후, 중창, 안창, 갑피 등과 같은 다양한 신발 부품에 접착시켜 신발을 제조할 수 있다. 바깥창의 추가적인 제조 또는 세정 공정은 필요하지 않다.

본 발명에 따른 다기능 프라이머는 고무 표면 및 접착제에 대한 우수한 접착성을 나타내는 코팅층을 제공한다. 프라이머는 전사 시트 상의 코팅된 층으로서 저장할 수 있거나 고무 기재의 표면에 결합시킬 수 있다. 이는 프라이머의 유리한 취급을 가능케 한다.

본 발명에 따른 공정은 신발 제조 산업에서의 전구체 물질을 제공하며, 이에 의해 창의 성형틀로부터의 제거가 간단해진다. 추가로, 신발의 다른 부품을 함께 결합시키기 전에 창 기재에 대해 추가 세정 또는 제조 단계가 필요하지 않다. 프라이머의 전사 시트에의 도포, 적절한 크기로의 재단 및 가황화 형태로의 도포는 필요하다면 자동적으로 취급할 수 있다. 이는 제조 공정에서 작업자가 잠재적으로 유해한 물질에 노출되는 것을 감소시킨다.

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 다기능 프라이머를 막대 코팅 방법을 사용하여, 전사 시트로서 기능하는 실리콘 페이퍼 위에 도포하여 두께가 약 0.1 mm이도록 한 후, 다기능 프라이머로 코팅된 실리콘 페이퍼를 미가황 고무의 표면 (접착면)에 점착시키고, 이어서 고무 가황화 공정을 160℃, 115 kg/cm ² 및 420초의 조건하에 실행하였다.

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.

실험예

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, 이들 사이의 접착력의 측정은 비교예 1로부터 얻어진 시험 샘플을 사용하여 수행하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

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.