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KR-20260061919-A - THE STRUCTURE OF ANTISTATIC SHOE SOLE INCLUDING LIGHTWEIGHT MIDSOLE WITH ELECTRICAL RESISTANCE OF 10^3 ~ 10^5 Ω

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Abstract

본 발명은 2024년도 부산광역시 신발피혁연구사업지원에 의해 발생한 성과물로서, 전기 저항이 10 3 ~ 10 5 Ω인 경량 미드솔이 포함된 정전기 방지용 신발창 구조에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 저면에 전도성 돌기가 하방으로 돌출 형성되는 경량 미드솔; 상기 전도성 돌기가 삽입되는 홈이 관통 형성되어 상기 경량 미드솔과 결합되는 비전도성 아웃솔;을 포함하는 것으로, 상기 경량 미드솔은, 에틸렌비닐아세테이트-고무 블렌드 조성물 100 중량부에 대하여, 전도성 필러 40 ~ 60 중량부, 가교제 0.1 ~ 1 중량부, 가교 촉진제 1 ~ 5 중량부 및 발포제 1 ~ 10 중량부를 포함하여 발포되어 형성된 프리폼을 가공하여 제조되며, 전기 저항이 10 3 ~ 10 5 Ω이고, 상기 전도성 돌기가 지면에 접지되면서 정전기가 방출되는 것을 기술적 요지로 한다.

Inventors

  • 최경만
  • 이종환
  • 김태현
  • 정민식

Assignees

  • 한국소재융합연구원
  • 정민식

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (7)

  1. 저면에 전도성 돌기가 하방으로 돌출 형성되는 경량 미드솔; 및 상기 전도성 돌기가 삽입되는 홈이 관통 형성되어 상기 경량 미드솔과 결합되는 비전도성 아웃솔;을 포함하는 것으로, 상기 경량 미드솔은, 에틸렌비닐아세테이트-고무 블렌드 조성물 100 중량부에 대하여, 전도성 필러 40 ~ 60 중량부, 가교제 0.1 ~ 1 중량부, 가교 촉진제 1 ~ 5 중량부 및 발포제 1 ~ 10 중량부를 포함하여 발포되어 형성된 프리폼을 가공하여 제조되며, 상기 전도성 돌기가 지면에 접지되면서 정전기가 방출되는 것을 특징으로 하는, 전기 저항이 10 3 ~ 10 5 Ω인 경량 미드솔이 포함된 정전기 방지용 신발창 구조.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 경량 미드솔은, 전기 저항이 10 3 ~ 10 5 Ω인 것을 특징으로 하는, 전기 저항이 10 3 ~ 10 5 Ω인 경량 미드솔이 포함된 정전기 방지용 신발창 구조.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 프리폼은, 발포배율이 적어도 180 %로 발포되어 형성되는 것을 특징으로 하는, 전기 저항이 10 3 ~ 10 5 Ω인 경량 미드솔이 포함된 정전기 방지용 신발창 구조.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 전도성 돌기는, 상기 경량 미드솔의 저면에 복수 개로 분산 배치되어 지면에 접지되는 것을 특징으로 하는, 전기 저항이 10 3 ~ 10 5 Ω인 경량 미드솔이 포함된 정전기 방지용 신발창 구조.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 지면에 접지되는 전도성 돌기의 면적은, 1 ~ 25 cm 2 인 것을 특징으로 하는, 전기 저항이 10 3 ~ 10 5 Ω인 경량 미드솔이 포함된 정전기 방지용 신발창 구조.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 에틸렌비닐아세테이트-고무 블렌드 조성물은, 상기 에틸렌비닐아세테이트 65 ~ 70 중량부와 천연 고무 30 ~ 35 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 전기 저항이 10 3 ~ 10 5 Ω인 경량 미드솔이 포함된 정전기 방지용 신발창 구조.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 전도성 돌기는, 상기 경량 미드솔 상면에 상방으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는, 전기 저항이 10 3 ~ 10 5 Ω인 경량 미드솔이 포함된 정전기 방지용 신발창 구조.

Description

전기 저항이 10＾3 ~ 10＾5 Ω인 경량 미드솔이 포함된 정전기 방지용 신발창 구조{THE STRUCTURE OF ANTISTATIC SHOE SOLE INCLUDING LIGHTWEIGHT MIDSOLE WITH ELECTRICAL RESISTANCE OF 10＾3 ~ 10＾5 Ω} 본 발명은 전기 저항이 103 ~ 105 Ω인 경량 미드솔이 포함된 정전기 방지용 신발창 구조에 관한 것이다. 제전화는 정전기 방지 기능을 갖는 신발로서, 작업자의 신체에 축적된 정전기를 지면으로 방출시켜, 폭발, 화재 또는 장비의 오작동 등의 위험을 방지하기 위해 착용된다. 제전화의 창 구조는 일반적으로 지면과 접촉하는 아웃솔과, 갑피와 아웃솔의 사이에 위치하는 미드솔로 구성되고, 클린 룸에서의 작업 시 정전기를 효과적으로 방출하기 위하여 아웃솔에 전도성 물질을 첨가하여 제작되는 경우가 많다. 이는 아웃솔이 지면과 직접 접촉하는 부분이기 때문에, 아웃솔에 전도성 물질을 포함시키는 것이 작업자의 신체에 축적된 정전기를 지면으로 효율적으로 방출하는 경로를 제공하기 때문이다. 이로 인해 작업자가 축적된 정전기로 발생할 수 있는 불꽃이나 장비 손상 등의 위험을 방지할 수 있게 되는 것이다. 이처럼 아웃솔은 지속적으로 지면과 접촉하므로, 전도성 물질을 아웃솔에 첨가하는 것이 신체의 정전기를 방출하는 가장 직접적이고 효과적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 아웃솔은 그 특성상 지면과 반복적으로 접촉함에 따라 클린 룸에서 작업 중 마모되는 현상이 발생할 수 있다. 이때, 아웃솔에 포함된 전도성 물질이 마모에 의해 미세한 입자 형태로 탈락될 수 있으며, 이러한 전도성 미립자는 클린 룸 내에서 제조되고 있는 반도체, 전자 장치, 광학 장비 등과 같은 고정밀 제품의 표면에 흡착될 가능성이 있다. 클린 룸은 높은 청정도가 요구되는 환경이므로, 전도성 미립자와 같은 작은 오염 입자라도 제품의 성능에 치명적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 아웃솔의 마모로 인해 발생하는 전도성 미립자의 탈락 및 이로 인한 제품 오염 문제를 해결해야 할 중요한 과제로 남아있다. 종래 제전화의 창 구조를 예시도로 나타낸 도 1을 참조하면, 전도성 아웃솔(10), 미드솔(20), 전도성 텍션보드(30) 및 전도성 인솔(40)이 차례대로 적층 형성된 모습을 확인할 수 있는데, 전도성 와이어(50)가 미드솔(20)을 관통하여 전도성 아웃솔(10)에 연결된 구조가 일반적이었다. 관련 선행기술문헌으로 "정전기 보호용 신발의 제조방법(KR 10-0739470 B1)"에서 전도성 재질의 아웃솔과, 열가소성 스펀지로 제조된 미드솔을 구비하고, 아웃솔과 미드솔을 접합하는 접착제로 용해성 접착제를 사용하되 미드솔의 일부에 전도성 실타래를 아웃솔과 연결시켜 정전기를 보호하기 위한 신발을 개시한 바 있다. 하지만 여전히 아웃솔에 전도성 물질을 함유하고 있어, 클린 룸에서 작업 시 아웃솔의 마모에 따른 전도성 미립자의 탈락 문제는 해결되지 못하고 있으며, 미드솔에 전도성 실타래를 관통 삽입하는 공정을 거쳐야 하기 때문에 제작 공정이 복잡하고 이로 인해 제전화 창의 구조 역시 복잡해지는 단점이 있다. 따라서, 아웃솔의 마모로 인한 전도성 미립자의 탈락 문제를 해결하고, 신발창의 구조를 단순화할 수 있는 새로운 기술적 접근이 요구되고 있다. 이에 본 발명자들은 상기의 기술적 요구에 착안하여 기존 제전화의 전기 저항 범위인 105 ~109 Ω 보다 낮은 전기 저항을 가짐으로서 지면에 부분적으로 작은 부위만 접촉해도 정전기 방출이 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 방안을 연구한 끝에, 전기 저항이 103 ~ 105 Ω인 경량 미드솔이 포함된 정전기 방지용 신발창 구조를 개발하고 본 발명을 완성하였다. 도 1은 종래 제전화의 창 구조를 나타낸 예시도이다. 도 2는 본 발명의 전기 저항이 103 ~ 105 Ω인 경량 미드솔이 포함된 정전기 방지용 신발창의 분해 사시도이다. 도 3은 도 2의 사시도이다. 도 4는 도 2의 단면도이다. 도 5는 도 2의 변형된 구조를 갖는 신발창의 분해 사시도이다. 도 6은 도 5의 사시도이다. 도 7은 도 5의 단면도이다. 도 8a는 실시예 1에 따른 프리폼의 발포 결과 사진이고, 도 8b는 비교예 1에 따른 프리폼의 발포 결과 사진이며, 도 8c는 비교예 2에 따른 프리폼의 발포 결과 사진이다. 도 9는 전기 저항을 평가하는 방법의 모식도이다. 도 10a는 경량 미드솔이 포함된 신발의 전기 저항 평가 사진으로 4.8 × 104 Ω의 전기 저항을 나타내고, 도 10b는 종래 일반적인 신발의 전기 저항 평가 사진으로 부도체이기 때문에 전기 저항이 측정 불가인 상태로 나타난다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 반응, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 반응, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 본 발명은 전기 저항이 103 ~ 105 Ω인 경량 미드솔이 포함된 정전기 방지용 신발창 구조에 관한 것이다. 관련해서 도 2는 본 발명의 경량 미드솔이 포함된 정전기 방지용 신발창의 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 사시도이며, 도 4는 도 2의 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명은 저면에 전도성 돌기(120)가 하방으로 돌출 형성되는 경량 미드솔(100)과, 전도성 돌기(120)가 삽입되는 홈(220)이 관통 형성되어 경량 미드솔(100)과 결합되는 비전도성 아웃솔(200)을 포함하는 정전기 방지용 신발인 제전화의 창 구조에 관한 것이다. 참고로, 제전화의 창에 있어서, 비전도성 아웃솔(200)의 상부에는 경량 미드솔(100), 전도성 보드(300) 및 전도성 인솔(400)이 차례대로 배치된 형태일 수 있다. 본 발명에 있어서, 경량 미드솔(100)은 미드솔 몸체(110)와, 미드솔 몸체(110)의 저면에 하방으로 돌출 형성된 전도성 돌기(120)를 포함하여 구성된다. 도 5는 도 2의 변형된 구조를 갖는 신발창의 분해 사시도이이고, 도 6은 도 5의 사시도이며, 도 7은 도 5의 단면도로서, 경량 미드솔(100)의 상면에 상방으로도 전도성 돌기(120)가 돌출 형성되어 전도성 보드(300)를 관통하는 구조로도 적용 가능하다. 경량 미드솔(100)은 에틸렌비닐아세테이트-고무 블렌드 조성물 100 중량부에 대하여, 전도성 필러 40 ~ 60 중량부, 가교제 0.1 ~ 1 중량부, 가교 촉진제 1 ~ 5 중량부 및 발포제 1 ~ 10 중량부를 포함하는 경량 미드솔용 고분자 조성물이 발포배율 180 % 이상으로 발포되어 프리폼 형태로 제조된 후, 상기 프리폼을 미드솔 형상을 갖는 금형에 투입하여 경량 미드솔로 리몰딩 성형하여 형성될 수 있다. 에틸렌비닐아세테이트-고무 블렌드 조성물은 고분자 수지인 에틸렌비닐아세테이트 65 ~ 70 중량부와 천연 고무 30 ~ 35 중량부를 포함하여 이루어져, 전도성 필러와의 상호작용을 극대화하여 정전기 방지 성능을 향상시킬 수 있도록 베이스 기재가 되는 구성이다. 에틸렌비닐아세테이트는 에틸렌과 비닐아세테이트의 공중합체로 만들어진 것으로, 65 중량부 미만이면 가교/발포 균형이 맞지 않아 발포 불량으로 이어지고 발포 가스가 외부로 방출되면서 프리폼 형태로의 형성이 어렵다. 에틸렌비닐아세테이트가 70 중량부를 초과하면 가교/발포 균형이 맞지 않아 발포 불량이 되고, 프리폼 내부에 큰 기공이 형성되어버린다. 이때 경량 미드솔의 발포배율이 적어도 180 % 가 되도록 하기 위해서는 에틸렌비닐아세테이트의 전체 중량 중에서 비닐아세테이트 함량은 15 중량% 이하가 되어야 하며, 15 중량%를 초과하게 되면 가교 및 발포 밸런스가 무너져 성형이 어려워진다. 천연 고무는 고무나무(Hevea brasiliensis)에서 채취한 라텍스를 가공하여 얻은 것으로, 에틸렌비닐아세테이트와 함께 사용되어 경량 미드솔의 물리적 성질을 보완해줄 수 있다. 천연 고무가 30 중량부 미만이면 프리폼으로 형성 후 미드솔로의 성형이 쉽지 않게 되며, 35 중량부를 초과하면 가교/발포 균형을 맞추기 힘들어 180 % 이상의 프리폼으로 발포시키기 어려워질 수 있다. 전도성 필러는 경량 미드솔에 전기전도성을 부여함으로서, 작업자의 신체에 축적된 정전기를 효과적으로 방출할 수 있도록 하는 역할을 한다. 전도성 필러는 경량 미드솔용 고분자 조성물 내에 균일하게 분포되어, 전도성 돌기가 지면과의 접지 시 정전기 방출 경로를 형성하여 정전기 방지 기능을 강화시킬 수 있게 한다. 전도성 필러로는 탄소 기반의 전도성 필러가 사용될 수 있으며, 예를 들면 카본 블랙이 사용될 수 있다. 카본 블랙 중에서도 아세틸렌을 원료로 하여 결정 구조가 규칙적이고 고전도성인 아세틸렌 블랙(Acetylene black)을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 전도성 필러가 에틸렌비닐아세테이트-고무 블렌드 조성물 100 중량부에 대하여 40 중량