KR101638404B1 - 스포츠용 논슬립 인솔 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스포츠용 논슬립 인솔에 관한 것이다.
본 발명의 스포츠용 논슬립 인솔은, 본 발명의 스포츠용 논슬립 인솔은, 인솔의 표면에는 직경이 10 ~ 100㎛인 상부셀(11)들이 다수 형성되어 있으며, 상기 상부셀(11)의 하부에는 상기 상부셀(11)보다 직경이 크면서 상하로 긴 기둥 형태를 취하고 상부보다 하부 직경이 큰 하부셀(12)들이 다수 형성되어 있고, 상기 상부셀(11) 및 하부셀(12)이 형성되지 아니한 부분에는 상기 상부셀(11) 직경보다 크기가 작은 미세기공(13)이 형성되어 있는 습식우레탄시트(10a)의 상부표면이 제거됨으로써 상부셀(11)이 노출되어 상부 표면에 직경이 10 ~ 100㎛인 논슬립홈(14)이 형성되어 있는 논슬립시트(10)와; 상기 논슬립시트(10)의 하부에 논슬립시트(10)와 일체로 결합되어 있는 다공성의 우레탄폼층(20)과; 상기 우레탄폼층(20)의 하부에 상기 우레탄폼층(20)과 일체로 결합되어 있으며 비통기성 재질로 이루어져 있는 하부시트(30);를 포함하여 구성되되, 상기 논슬립시트(10)와 우레탄폼층(20) 사이에는 부직포 또는 망사 천 중 선택된 어느 하나로 이루어진 보조지지층(40)이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 펜싱, 태권도 등과 같이 자세가 민감하고 민첩한 운동이나, 축구, 배구, 농구 등과 같이 안전한 착지가 중요한 운동, 마라톤, 경보 등과 같이 보행거리가 긴 전문 운동 선수들(프로스포츠 선수들)로 하여금 운동 능력을 충분히 발휘하면서 부상 방지에 도움이 될 수 있게 된다.

Description

스포츠용 논슬립 인솔{Non slip insole for sports}

본 발명은 인솔에 관한 것으로, 축구나 마라톤과 같은 격렬한 보행 운동을 하는 전문 스포츠 선수들로 하여금 부상을 방지하고, 선수들의 기록 단축과 운동 능력을 충분히 발휘할 수 있도록 한, 전문 선수들의 스포츠용 논슬립 인솔에 관한 것이다.

기존 인솔은 구두나 운동화 등 신발의 아웃솔, 미들솔과 함께 신발의 한 구성으로서 발과 닿을 때 딱딱한 느낌과 이물감을 주지 않고 푹신한 느낌과 적당한 충격흡수를 하며 발의 편안함과 색상 등을 다양하게 하여 디자인적 요소를 담당하게 된다.

특히 신발은 기본적으로 외측은 외피와 아웃솔, 내부는 미들솔이 중추적인 역할을 하고 인솔은 보조적인 역할을 해 왔다.

최근에는 인솔의 특별한 기능 즉 항균기능, 충격흡수기능, 냄새 적게 나게 하는 기능, 통풍이 잘 될 수 있게 하는 기능, 자세를 잘 잡아주는 기능 등의 기능성 인솔이 많이 개발되어 인솔 단독으로 판매되기도 한다.

기존 인솔 즉, 신발에 끼워진 인솔이나, 인솔 단독으로 판매되고 있는 인솔 등 모든 인솔을 살펴보면 일반적으로 생활할 때 사용하기에는 아무런 문제가 없다.

오랜 시간 동안 충분히 진화된 최적의 구성으로 편안함을 제공해 신발과 잘 어울려 해당용도에 맞게 사용하는데 큰 불편이 없는 진화된 좋은 인솔임에 틀림이 없다.

그러나 극한운동 즉 8시간 이상의 장거리 산행, 프로 축구선수들의 격렬한 경기, 하프코스 이상의 마라톤, 기타 프로선수들의 장시간 반복되는 연습과 경기, 그리고 매니아들의 강한 운동 등의 경우에는 신발의 외피와 함께 아웃솔, 미들솔, 인솔등은 자기의 역할을 충실이 다 했음에도 불구하고 선수들은 경기나 운동후 무릎이나 발목이 아프거나 많은 체력소모와 함께 지쳐지게 되고 회복하는데도 많은 시간이 걸린다.

이런 현상은 신발이 담당해야 하는 역할을 넘어선 매우 강도 높은 운동으로 인해 발생되는 것이기 때문에 어쩔 수 없는 현상이다.

또한 올림픽 경기 등에서 선수들은 0.1초라도 기록을 단축시키기 위해 많은 노력을 하고 있다.

한 예로 평창 동계 올림픽의 스피드 스케이트 등의 기록을 단축시키기 위하여 선수들이 입는 유니폼의 공기 저항을 줄이기 위해 과학적인 분석과 해외의 우수 기술을 활용하는 등 많은 돈을 투자하며 노력하고 있다.

통상적으로 인솔은 사용자가 신발을 벗거나 신을 때 양말이 벗겨지지 않게 하기 위해서 논슬립 형태로 제조되지 않는다.

만약 인솔 상면이 논슬립 형태로 제조되는 경우 양말과 인솔과의 마찰 때문에 양말이 벗겨지려고 하거나 신발을 쉽게 신기 어렵게 된다.

하지만 근래에 들어 인솔에 있어서도 다양한 목적에 따라 적합한 인솔을 제시하려는 동향이 증가하면서 "발바닥 전면 밀착형 신발의 인솔"(한국 등록특허공보 제10-1301690호, 특허문헌 1)에는 발바닥과 안창(인솔) 사이의 슬립을 방지하려는 기술이 제시되기 시작했다.

상기 특허문헌 1에서는 발바닥과의 접촉부를 하드 소재의 인솔재로 천공시켜 형성하고, 천공솔 상측에 소프트한 평솔을 장착하여 평솔에서 발바닥의 굴곡 부위가 천공솔로 내려감으로써 발바닥 전체가 접촉되도록 하여 발바닥의 굴곡면이 부드럽게 밀착되어 보행시 천공 부분에서의 미끄럼 저항을 통해 보행이 편안해질 수 있게 하였다.

상기 특허문헌 1은 평면상에서의 인솔 구조에 변화를 주어 일반 보행시 발바닥에 밀착될 수 있을 정도가 되어 보행이 편안해질 수 있게 하려는 목적을 갖는다.

또다른 기술로 "각 개인의 발모양 및 운동 특성에 맞는 피팅 인솔 및 그 제조방법"(한국 등록특허공보 제10-0470905호, 특허문헌 2)에는 오픈 셀 타입의 폴리우레탄폼의 일면에 직조층을 형성함으로써 미끄럼 방지 기능을 수행하도록 하였다.

하지만, 직조물 층의 경우 직조물의 경사 및 위사 배치에 따른 단위면적 당 요철 형성에 한계가 있을 수밖에 없으며, 자칫 과도하게 얇은 실로 촘촘히 할 경우 땀이나 수분이 인솔과 양말 사이에 유입될 경우 수막 현상이 발생하여 오히려 미끄럼이 가속화되는 현상이 발생할 수 밖에 없다.

이 경우 일반 보행자와 같은 사용자의 경우 특별한 불편함을 느끼지 못할 수 있을 지 몰라도 격렬한 보행 운동(마라톤, 축구 등)을 하는 전문 스포츠 선수들에게는 커다란 불편함을 발생시키고 부상 위험성을 높이게 된다.

이처럼 기존의 인솔들은 논슬립 기능이 부여되어 오지 않았으며, 최근 몇 가지 유사한 논슬립 기능을 부여하는 기술이 제시되어 있으나, 인솔 상면의 특수한 환경 즉, 양말과의 접촉, 양말을 통한 사용자의 땀이 스며들었을 경우의 수막 현상 등으로 인해 전문 스포츠 선수들이 사용하기에 적합하지 않은 문제점이 있었다.

본 출원의 발명자는 전문 스포츠 선수들을 위한 스포츠용 인솔에 요구되는 필수적인 조건들을 긴 시간의 연구로 알게 되었다.

구체적으로, 인솔의 기능인 충격흡수 및 선수보호의 기능과 힘의 손실방지 및 힘의 극대화를 할 수 있는 기능을 수행 할 수 있으면서 그 두께가 최대한 얇아야 한다.

두께가 두꺼울수록 자세가 불안정 해지고 지면으로 멀어지는 만큼 동작의 민첩성과 정확성도 떨어진다.

가능한 한 얇은 두께로 운동에 최대한 지장을 주지 않아야 한다.

그리고 발과 닿는 인솔 상부표면이 슬립이 일어나지 않아야 한다.

슬립으로 인한 힘의 손실과 슬립으로 인해서 발생하는 자세의 불안정을 막아야 하며 논슬립으로 신발과 양말 즉 발은 하나의 일체로 움직여야 하기 때문이다.

또한 얇은 두께에도 충분한 충격흡수를 가져야 한다 충분한 충격흡수로 선수를 보호해야 하며. 또한 충격흡수와 합께 사용된 에너지의 손실을 최대한 줄이고 다시 돌려주어 힘의 절약과 기록 향상을 도와야 한다.

마지막으로 많은 땀을 흘리거나 비가와서 물을 접해도 물로인해 인솔이 무거워 지거나 상기 기술한 인솔의 고유기능을 잃지 않아야 한다.

KR 10-1301690 (2013.08.23) KR 10-0470905 (2006.01.31)

본 발명의 스포츠용 논슬립 인솔은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하고, 본 출원의 발명자가 연구한 스포츠용 인솔에 요구되는 기능을 만족시키기 위한 것으로, 통상적으로 일반 인솔에게 요구되지 않는 고도의 논슬립 기능을 충족함과 더불어 보행자 양말을 통한 수분이 표면에 묻는 경우에도 수막 현상을 발생시키지 않게 하여 전문 운동 선수들로 하여금 부상을 방지하고 운동 능력을 배가시킬 수 있도록 하려는 것이다.

보다 구체적으로, 인솔의 기본적인 기능인 충격 흡수 및 선수 보호의 기능과 힘의 손실 방지 및 힘을 극대화할 수 있는 기능을 수행할 수 있게 하려는 것이다.

또, 인솔 두께를 얇게 형성하여 착용자의 자세 안정 및 동작의 민첩성과 정확도를 향상시키면서 충격 흡수가 원할하고, 에너지 손실을 줄여 힘의 절약과 기록 향상을 도울 수 있게 하려는 것이다.

더불어, 착용자에서 배출되는 땀이나 우천으로 인한 수분 접촉시에도 인솔의 무게가 무거워지지 않으면서 상기와 같은 기능을 유지할 수 있게 하려는 것이다.

구체적으로, 논슬립 성능을 제공하는 논슬립시트, 방수성의 하부시트 및 논슬립시트와 하부시트 사이에 쿠견 재질의 우레탄폼층으로 제공되되, 인서트 사출 성형 방법을 통해 논슬립시트와 하부시트, 우레탄폼층이 전체가 일체화되며, 특히 논슬립시트는 습식 제조 방식의 우레탄 시트로 이루어지되, 표면 스킨층이 제거됨으로써 상부 표면에 무수히 많은 요철이 형성되도록 함으로써 단위면적 당 요철을 다수 형성할 수 있게 함으로써 논슬립 성능이 높은 인솔을 제공하려는 것이다.

또한, 논슬립시트의 저면에는 부직포나 망사로 이루어진 보조지지층이 형성되어 하중의 집중 및 변환시에도 논슬립시트와 우레탄폼층의 분리가 잘 이루어지지 않게 하려는 것이다.

또한, 논슬립시트는 내부에 다수의 셀이 형성된 구조로 이루어져 있어 보행자의 땀이 내부로 흡수될 수 있도록 되어 있어 수막 현상 발생을 억제할 수 있게 하려는 것이다.

더불어, 논슬립시트의 저면에는 불연속 도막으로 이루어진 발수코팅층이 형성됨으로 인해 중간의 폴리우레탄폼층의 형성 과정에서 발포 과정에서 발생하는 가스의 배출이 원할히 이루어지면서 우레탄 액상은 논슬립시트 내부의 다공 및 셀로 스며들지 않게 함으로써 우레탄폼의 발포에 따른 가스배출 불량 문제를 최소화하고, 논슬립, 수막방지 등의 요구 성능을 만족시킬 수 있게 하려는 것이다.

본 발명의 스포츠용 논슬립 인솔은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 인솔의 표면에는 직경이 10 ~ 100㎛인 상부셀(11)들이 다수 형성되어 있으며, 상기 상부셀(11)의 하부에는 상기 상부셀(11)보다 직경이 크면서 상하로 긴 기둥 형태를 취하고 상부보다 하부 직경이 큰 하부셀(12)들이 다수 형성되어 있고, 상기 상부셀(11) 및 하부셀(12)이 형성되지 아니한 부분에는 상기 상부셀(11) 직경보다 크기가 작은 미세기공(13)이 형성되어 있는 습식우레탄시트(10a)의 상부표면이 제거됨으로써 상부셀(11)이 노출되어 상부 표면에 직경이 10 ~ 100㎛인 논슬립홈(14)이 형성되어 있는 논슬립시트(10)와; 상기 논슬립시트(10)의 하부에 논슬립시트(10)와 일체로 결합되어 있는 다공성의 우레탄폼층(20)과; 상기 우레탄폼층(20)의 하부에 상기 우레탄폼층(20)과 일체로 결합되어 있으며 비통기성 재질로 이루어져 있는 하부시트(30);를 포함하여 구성되되, 상기 논슬립시트(10)와 우레탄폼층(20) 사이에는 부직포 또는 망사 천 중 선택된 어느 하나로 이루어진 보조지지층(40)이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

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또, 논슬립시트(10)의 저면에는 불연속 도막으로 코팅된 발수코팅층(15)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 논슬립시트(10)의 상면에는 일정 패턴의 상부요철(50)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 하부시트(30)는 열가소성 폴리우레탄 수지가 압출 성형된 압출필름으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 논슬립시트(10)는 0.2 ~ 0.8mm의 두께로 이루어져 있고, 상기 하부시트(30)는 0.03 ~ 0.1mm로 이루어져 있으며, 상기 우레탄폼층(20)은 사용자의 발가락 위치에 대응되는 전방부가 1.1 ~ 2.77mm, 사용자의 앞꿈치 위치에 대응되는 중간부가 2.1 ~ 3.77mm, 사용자의 뒤꿈치에 대응되는 후방부가 2.6 ~ 5.27mm의 두께로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 논슬립시트(10) 상면에서 측정된 표면 경도는 쇼아 C 경도계로 45 ~ 65이며, 상기 하부시트(10) 저면에서 측정된 표면 경도는 쇼아 C 경도계로 30 ~ 50인 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 하부시트(30)는 둘레가 상향 절곡되어 우레탄폼층(20) 둘레를 감싸 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 우레탄폼층(20)은 밀도 0.2 ~ 0.45g/㎣, 심부 경도는 쇼아 C 경도계로 30 ~ 45인 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 논슬립시트(10)는 이형 처리된 페브릭 위에 코팅된 습식 우레탄 시트에서 페브릭을 제거하여 제조된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 통상적으로 일반 인솔에게 요구되지 않는 고도의 논슬립 기능을 충족함과 더불어 보행자 양말을 통한 수분이 표면에 묻는 경우에도 수막 현상을 발생시키지 않게 하여 전문 운동 선수들로 하여금 부상을 방지하고 운동 능력을 배가시킬 수 있게 된다.

보다 구체적으로, 인솔의 기본적인 기능인 충격 흡수 및 선수 보호의 기능과 힘의 손실 방지 및 힘을 극대화할 수 있는 기능을 수행할 수 있게 된다.

또, 인솔 두께를 얇게 형성하여 착용자의 자세 안정 및 동작의 민첩성과 정확도를 향상시키면서 충격 흡수가 원할하고, 에너지 손실을 줄여 힘의 절약과 기록 향상을 도울 수 있게 된다.

더불어, 착용자에서 배출되는 땀이나 우천으로 인한 수분 접촉시에도 인솔의 무게가 무거워지지 않으면서 상기와 같은 기능을 유지할 수 있게 된다.

구체적으로, 논슬립 성능을 제공하는 논슬립시트, 방수성의 하부시트 및 논슬립시트와 하부시트 사이에 쿠견 재질의 우레탄폼층으로 제공되되, 인서트 사출 성형 방법을 통해 논슬립시트와 하부시트, 우레탄폼층이 전체가 일체화되며, 특히 논슬립시트는 습식 제조 방식의 우레탄 시트로 이루어지되, 표면 스킨층이 제거됨으로써 상부 표면에 무수히 많은 요철이 형성되도록 함으로써 단위면적 당 요철을 다수 형성할 수 있게 함으로써 논슬립 성능이 높은 인솔이 제공된다.

또한, 논슬립시트의 저면에는 부직포나 망사로 이루어진 보조지지층이 형성되어 하중의 집중 및 변환시에도 논슬립시트와 우레탄폼층의 분리가 잘 이루어지지 않게 된다.

또한, 논슬립시트는 내부에 다수의 셀이 형성된 구조로 이루어져 있어 보행자의 땀이 내부로 흡수될 수 있도록 되어 있어 수막 현상 발생을 억제할 수 있게 된다.

더불어, 논슬립시트의 저면에는 불연속 도막으로 이루어진 발수코팅층이 형성됨으로 인해 중간의 폴리우레탄폼층의 형성 과정에서 발포 과정에서 발생하는 가스의 배출이 원할히 이루어지면서 우레탄 액상은 논슬립시트 내부의 다공 및 셀로 스며들지 않게 함으로써 우레탄폼의 발포에 따른 가스배출 불량 문제를 최소화하고, 논슬립, 수막방지 등의 요구 성능을 만족시킬 수 있게 된다.

상기와 같은 성능에 따라 펜싱, 태권도 등과 같이 자세가 민감하고 민첩한 운동이나, 축구, 배구, 농구 등과 같이 안전한 착지가 중요한 운동, 마라톤, 경보 등과 같이 보행거리가 긴 전문 운동 선수들(프로스포츠 선수들)로 하여금 운동 능력을 충분히 발휘하면서 부상 방지에 도움이 될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에서 습식우레탄시트의 표면을 나타낸 사진.
도 2는 본 발명에서 습식우레탄시트의 단면 구조를 나타낸 현미경 사진.
도 3은 본 발명에서 습식우레탄시트의 상부 표면이 제거된 표면을 나타낸 사진.
도 4는 본 발명에서 논슬립시트의 단면 구조를 나타낸 현미경 사진.
도 5는 본 발명에서 습식우레탄시트의 제조 예를 나타낸 공정도.
도 6은 본 발명에서 우레탄폼층 형성을 위한 금형 구조 및 금형 내에 각 구성요소가 배치된 상태를 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명에서 습식우레탄시트 상부 표면에 요철 형성을 위한 지그의 예를 나타낸 사진.

본 발명의 인솔은 크게 상측에서 하측으로 논슬립시트(10), 우레탄폼층(20), 하부시트(30)의 3층 구조로 이루어져 있다.

본 발명의 구성요소인 논슬립시트(10)는 습식우레탄시트(10a)의 상부 표면이 제거됨으로써 상부 표면에 직경이 10 ~ 100㎛인 논슬립홈(14)이 형성되어 있는 구조를 취한다.

도 1에는 습식우레탄시트(10a)의 표면이 도시되어 있으며, 도 2에는 습식우레탄시트(10a)의 단면 현미경 사진이 도시되어 있다.

도면을 보면 알 수 있듯이 본 발명에서 논슬립시트(10)의 원재료인 습식 우레탄시트(10a)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 표면에는 직경이 10 ~ 100㎛인 상부셀(11)들이 다수 형성되어 있으며, 상기 상부셀(11)의 하부에는 상기 상부셀(11)보다 직경이 크면서 상하로 긴 기둥 형태를 취하고 상부보다 하부 직경이 큰 하부셀(12)들이 다수 형성되어 있다.

또한, 상기 상부셀(11) 및 하부셀(12)이 형성되지 아니한 부분에는 상기 상부셀(11) 직경보다 크기가 작은 미세기공(13)이 형성되어 있다.

도 3은 습식우레탄시트(10a)의 상부 표면이 제거되어 제조된 논슬립시트(10)의 상부 표면이 도시되어 있으며, 도 4는 이러한 습식우레탄시트(10a)의 단면 예가 도시되어 있다.

도면에 나타난 것처럼 습식우레탄시트(10a)의 상부 표면이 제거됨에 따라 상부셀(11)이 노출되어 상부 표면에 직경이 10 ~ 100㎛인 논슬립홈(14)이 형성된 것을 알 수 있다.

즉, 논슬립시트(10)의 논슬립홈(14)은 습식우레탄시트(10a)의 상부 표면 제거에 따라 상부셀(11)의 상부가 노출된 홈이나 홀로 이루어지게 된다.

이때, 제거된 상부셀(11)로 인한 논슬립홈(14)의 수는 1㎟당 적게는 100개에서 많게는 700개까지 형성된다.

습식우레탄시트(10a)는 공지되어 있다시피 폴리우레탄 수지 고형분이 디메틸포름아미드(dimethylyformamide:DMF)계 용제에 용해된 폴리우레탄용액이 디메틸포름아미드와 물이 혼합된 응고액과 접촉하여 응고되어 내부에 다수의 셀이 형성됨으로 제조된다.

도 5에는 습식우레탄시트(10a)의 제조 및 이를 이용한 논슬립시트(10)를 제조하는 공정이 개념적으로 도시되어 있다.

먼저 습식우레탄시트(10a)를 제조하기 위해 폴리우레탄(PU) 수지의 고형분을 디메틸포름아미드(dimethylyformamide:DMF)계 용제에 25 ~ 75%로 용해시켜 폴리우레탄용액을 제조한다.

또, 별도로 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 두께 50~150㎛의 폴리에스테르필름(1) 상측 표면을 페파롤(2)로 길이 방향으로 연마하여 헤어라인과 같은 미세스크레치(1a)를 형성한다.

도면의 미세스크레치(1a)는 이해가 쉽게 하기 위해 크게 도시된 것으로 도면의 크기 및 비례에 한정되지 아니하며, 페파는#50~#200의 범위의 것을 사용하여 깊이 50㎛ 미만의 미세스크레치(1a)를 형성한다.

폴리에스테르필름(1)에 미세스크레치(1a)를 형성하는 것은 습식우레탄시트(10a 제조 과정에서 응고단계와 탈 용제 과정에서 캐리어 역할을 하는 폴리에스테르필름(1)에 도포한 폴리우레탄용액이 제거되는 이탈현상을 막아주게 된다.

특히 폴리에스테르필름(1)을 표면 연마없이 그대로 사용할 경우 폴리우레탄 용액이 응고, 건조되면서 수축현상으로 바닥면에서 접착이 약해져 폴리에스테르필름(1)에서 폴리우레탄 막이 이탈하는 현상이 자주 나타나는 것과 차별화된다.

나아가서는 표면스킨 제거시 페파롤을 이용한 연마공정에서 외부 함이 강하게 작용하므로 보다 높은 접착력을 제공하게 된다.

미세스크레치(1a)가 형성된 폴리에스테르필름(1)의 상측표면에 도 5와 같이 상기 용해된 폴리우레탄용액(3)을 나이프코팅기(4)나 콤마코팅기로 200~700㎛ 두께로 도포한다.

이어 물 60중량%와 디메틸포름아미드(dimethylyformamide:DMF)를 40중량%로 혼합한 응고액(5)이 저장된 채 섭씨 20 ~ 30도로 조절되는 응고조(6)에 상기 폴리우레탄용액(3)이 도포된 폴리에스테르필름(1)을 투입하여 응고시킨다.

응고조(6)에서는 물과 디메틸포름아미드(dimethylyformamide:DMF) 용제와의 치환반응(substitution reaction)으로 잔류 디메틸포름아미드를 제거한다.

그리고 열풍으로 건조시켜 수분과 잔류 용제를 완전히 제거한다.

이러한 공정에 의해 폴리에스테르필름(1) 상측 표면에 습식우레탄시트(10a)가 일체로 결합된 복합필름(8)이 제조된다.

응고조(6)에서 용제와의 응고 과정을 살펴보면 응고조(6) 내부의 액체는 물이 60중량%를 차지하는 바, 폴리우레탄용액(3)의 상부 표면이 물과 접촉하는 순간 도포된 표면에 있는 DMF가 물과 치환되면서 표면층부터 응고가 이루어지면서 도 1과 같은 막 형태의 표면스킨층이 형성된다.

도 1에 도시된 표면스킨층은 그 하부와 실질적으로 재질의 차이가 있는 것은 아니며, 표면의 급속 응고에 따라 응고 속도 차이에 따라 형성되는 막이라 할 것이다.

이 표면스킨층은 DMF가 빠져나간 자리에 수 ㎛ 이하의 미세구멍을 갖게 된다.

이때 표면스킨층 아래에는 용액 상태인데, 표면스킨층의 미세구멍을 통해 물과 DMF의 치환이 계속되면서 표면스킨층처럼 빠른 치환이 이루어지지 못하면서 용매 내의 폴리우레탄용액(3)은 용제인 DMF가 일부 빠져나가면서 비용매인 물이 첨가되며 응력의 작용으로 표면스킨층 바로 아래에는 복수층의 셀들이 형성된다.

도 2에 도시된 습식우레탄시트(10a)의 단면 사진을 보면 이러한 셀들의 형상이 나타나 있다.

즉, 물과 DMF의 치환 속도 및 물의 첨가로 인한 응력 작용으로 인해 전술한 바와 같이 상측으로는 크기가 작은 상부셀(11)이 하부에는 오뚜기(항아리)와 같은 형상을 취하면서 상부셀(11)보다 크기가 큰 하부셀(12)이 형성되며, 셀들 사이의 부분에는 DMF가 물로 치환되어 형성되고 상부셀보다 훨씬 크기가 작은 미세기공(13)이 형성되는 구조를 취하게 된다.

하부셀(12)이 오뚜기와 같은 형상을 취하는 것은 물의 첨가로 인한 응력 작용이 심해지고 중력의 힘이 가해져 아래가 볼록한 형상을 취하게 된다.

이때, 상부셀(11)은 10 ~ 100㎛, 바람직하기로는 10 ~ 50㎛의 크기를 갖도록 함이 바람직하며, 셀과 셀 사이의 외벽 두께는 대략 5 ~20 ㎛ 크기를 갖게 하는 것이 좋다.

한편, 잔류 용제 제거가 끝난 후의 복합 필름(8)의 상부 표면 측 습식우레탄시트(10a)의 상측 표면(표면스킨층)은 페파롤로 연마하여 제거한다.

이때, 상측 표면의 제거는 커터 등을 이용하여 상측 두께를 켜서 제거하는 방법으로 이루어질 수도 있으나, 커터를 이용한 제거의 경우 표면의 상단 높이가 일정해지게 되는 바, 전술한 페퍼롤을 이용한 제거 방법이 보다 바람직하다.

이러한 표면스킨층(논슬립시트의 상부 표면)을 제거하면 습식우레탄시트(10a)의 상부셀(11) 윗부분이 잘려 홈이나 홀 형태로 나타나게 된다.

또한, 홀과 홀 사이에는 DMF가 물로 치환된 미세다공 일부가 역시 홈이나 홀 형태로 노출되게 된다.

즉, 논슬립홈(14)은 커팅된 상부셀(11), 미세기공(13)에 의해 노출된 홈이나 홀로 이루어지게 되며, 이러한 논슬립홈(14)은 양말과 접촉면적을 최대한 넓혀주어 논슬립 역활을 하게 되고, 양말에서 배출된 땀을 흡수하는 역할도 하게 된다.

이후, 복합필름(8)에서 폴리에스테르필름(1)을 박리하여 제거함으로써 논슬립시트(10)가 제조된다.

이때, 폴리에스테르필름(1) 대신 이형 처리된 페브릭 위에 코팅된 습식 우레탄 시트에서 페브릭을 제거하여 제조될 수도 있다.

본 발명의 구성요소인 우레탄폼층(20)은 상기 논슬립시트(10)의 하부에 논슬립시트(10)와 일체로 결합되어 있다.

우레탄폼층(20)의 제조는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 금형상판(41)과 금형하판(42)으로 구성된 인솔금형(40)을 준비하고, 금형상판(41)에 논슬립시트(10)를 고정시키며, 금형하판(42)에 하부시트(30)를 펼쳐 고정시킨다.

이때 논슬립시트(10)의 상면이 금형상판(41) 상측 표면에 닿게 한다.

금형하판(42) 위에 펼쳐 고정시켜진 하부시트(30)위에 폴리올과 이소시아네이트를 잘 혼합하여 투입하고 논슬립시트(10)가 부착된 인솔금형 상판을 닫아 클램프로 잘 잠그고 5분간 섭씨 50도~60도의 온도를 유지하며 발포시킨다.

이때 우레탄 발포체는 밀도는 20% ~ 45%(0.2 ~ 0.45g/㎣)가 되게 한다.

이와 같이 형성된 우레탄폼층(20)은 셀 싸이즈 200 ~ 50㎛ 사이의 마이크로셀을 형성할 수 있도록 하여 충격흡수 기능을 향상시킨다.

그 경도는 쇼야 c경도계로 실물을 측정한 결과 심부 경도가 30 ~ 45 사이가 바람직하다.

또 충격을 가했을 때 그 충격이 바닥에 미치기 전에 폼의 셀이 에어쿠션으로 반발 탄성으로 작용하여 그 힘을 되돌려 보내도록 충분한 반발 탄성을 가지게 한다.

이 쿠션층은 발이 착지하며 인솔의 표면층에 힘이 가해졌을 때 무수이 많은 셀이 받침으로 발이 바닥에 닫지 않게 하여 충격을 방지하며 가해진 힘을 다시 온 곳으로 되돌리는 에너지 리턴을 하는 역할을 한다.

이 쿠션층의 역할로 장시간 격렬한 동작에도 무릎, 발목등이 보호돼고 반발탄성을 받아 몸이 훨신 더 가벼워짐을 느낄수 있는 것이다.

한편, 금형상판(41)에 깊이 0.5mm를 가진 2mmx2mm 크기의 사각혹은 마름모꼴의 모양의 두께 1.5mm 간격을 두고 사방연속으로 배혈한 모양으로 조각하여 표면에 요철을 형성하게 하여 난슬립에 도움을 주도록 할 수도 있다.

도 7은 이러한 마름모꼴 상부요철(50)을 형성하기 위한 지그의 예가 도시되어 있다.

본 발명의 구성요소인 하부시트(30)는 상기 우레탄폼층(20)의 하부에 상기 우레탄폼층(20)과 일체로 결합되어 있으며 비통기성 재질로 이루어져 있다.

하부시트(30)는 열가소성 폴리우레탄 수지(thermoplastic polyurethane)를 압출 성형하여 50㎛ 두께의 압출필름으로 제조하여 구성될 수 있다.

이때 열가소성 폴리우레탄 수지는 쇼야A 경도계로 85~95 의 경도를 가진 것이 바람직하다.

하부시트(30)는 논슬립시트(10)와 함께 인솔 내측의 우레탄폼층(20)을 감싸게 되며, 그 역할은 방수역할과 풍선효과로 힘을 저장하게 된다.

즉, 상기 하부시트(30)는 도 6의 단면도에서 확인할 수 있듯이 둘레가 상향 절곡되어 우레탄폼층(20) 둘레를 감싸 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 형상으로 인한 기술적 의의를 살펴조면, 상기 우레탄폼층(20) 내부의 발포 셀은 세미 오픈 셀로 필터폼처럼 완전한 오픈 셀은 아니지만 완전한 크로스셀도 아닌 셀이 조금 열려있는 구조를 취한다.

이런 폼은 걷거나 될 때 그 힘으로 압력이 가해져 폼이 눌러졌을 때 폼의 셀 속에 있던 공기가 인솔 바깥으로 빠져나가게 된다.

그러나 이러한 우레탄폼층(20)의 하부에 하부시트(30)가 배치되어 있음으로 인해 우레탄폼층(20) 내부의 공기가 외부로 빠져나가지 못하고 내부 다른 셀로 이동해 압력을 받으면서 있다가 압력이 해체될 때 밀어주는 힘을 더하여 주는 역할을 한다. 즉 풍선효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 열가소성 폴리우레탄 수지는 그 자체로 방수 성능을 갖기 때문에 비가 올 때 운동화 속으로 물이 들어와도 인솔 내부로 침투하는 것을 막아주어 인솔이 무거워지지 않게 한다.

상기와 같은 구성에서 상기 논슬립시트(10)와 우레탄폼층(20) 사이에는 부직포 또는 망사 천 중 선택된 어느 하나로 이루어진 보조지지층(40)이 더 형성될 수 있다.

보조지지층(40)은 제조 과정 및 사용 중 논슬립시트(10)와 우레탄폼층(20) 사이의 결합 고정이 견고하게 이루어지도록 하는 역할을 해주게 된다.

도 6에는 보조지지층(40)이 설치된 상태에서 우레탄폼층(20)의 형성이 이루어지는 구성이 도시되어 있다.

보조지지층(40)은 제조가 완료된 논슬립시트(10)의 저부에 접착제를 이용하여 전체 또는 부분 접착되어 형성된다.

이때, 보조지지층(40)이 부직포로 이루어지는 경우는 부분 접착이 바람직하며, 망사로 이루어지는 경우 전체 접착으로 이루어질 수 있다.

이는 논슬립시트(10)에 형성된 하부셀(12), 미세기공(13)이 우레탄폼층(20) 내부의 다공과 서로 연결될 수 있는 구조를 유지하는 상태를 취하면서 보조지지층(40)의 기능을 발휘할 수 있게 해주기 위한 접착 구조이다.

한편, 논슬립시트(10)의 저면에는 불연속 도막으로 코팅된 발수코팅층(15)이 형성될 수 있다.

도 5의 하단 도면에는 논슬립시트(10)의 저면에 발수코팅층(15)이 부분적으로 코팅된 불연속 도막을 형성하는 것이 개념적으로 나타나 있다.

발수코팅층(15)은 첨가제로 0.1 ~ 0.2 중량%의 발수제를 첨가하여 고형분 2 ~ 5 중량%인 수지 코팅액을 제조하여 완성된 논슬립시트(10)의 저면에 도 1에 도시된 것처럼 #100~200의 그라비아롤(7)로 제조된 수지 코팅액을 그라비아 코팅하여 열풍으로 건조하여 형성할 수 있다.

이때 수지코팅액은 유성이나 수성 모두 상관없지만 수성으로 하면 더욱 좋다.

만약 발수코팅층(15)을 형성치 아니할 경우 후술하는 우레탄폼층(20)의 제조 과정에서 액상인 폴리우레탄 원료가 폼으로 형성되며 경화되기 직전 유동성이 있을 때에 활발한 발포현상으로 내부 압력이 걸리는 상태에서 논슬립시트(10)의 하부셀(12) 및 미세기공(13), 그리고 상부셀(11)을 통해 모세관현상과 내부압력으로 액이 논슬립시트 하부로부터 스며들어 상부 표면으로 흘러나오는 현상이 발생할 수 있다.

이미 형성된 하부셀(12) 및 미세기공(13), 그리고 상부셀(11)에 액이 스며들어 상부 표면으로 흘러나오게 되면 논슬립시트(10) 상부 표면에 얼룩과 스민 자국으로 양질의 품질을 얻을 수 없게 된다.

이때, 수지 고형분 5%을 초과하여 두껍게 코팅을 한다면 높아진 점도나 수지의 체적으로 코팅면은 논슬립시트(10) 저부 표면에 있던 홀들이 다 막고 도막은 연속도막이 되어 우레탄폼층(20) 형성을 위한 발포 과정에서 논슬립시트(10)와 하부시트(30) 사이에 잔존하고 있던 공기가 빠져나갈 곳이 없어 제품 내부에 머물러 있게 되어 폼의 셀과 다른 기포로 불량인 제품이 된다.

그래서 하부시트(30)는 공기기 통하지 못하기 때문에 논슬립시트(10)에 공기는 원활이 통할 수 있으면서 즉 내부 액상의 우레탄이 발포하면서 부피를 키을 때 그 힘으로 내부 잔류공가가 빠져 나갈 수 있으면서 액상의 우레탄 액을 빠져나가지 못하도록 하는 홀의 크기조정과 발수성으로 표면장력이 생기도록 하는 기능을 액은 가져야 한다.

여러 차례 실험한 결과 발수제를 첨가된 고형분 2 ~ 5%인 액상으로 #100~200 메쉬 그라비아 롤로 도포하면 소량 도포에 따라 드포량이 연속도막을 이루지 못하도록 불연속 도막이 형성되며, 표면에 나 있는 구멍의 일부만 막아서 구멍을 더 작게 만듬과 동시에 친수성인 우레탄 액상과 도포된 코팅을 소수성을 갖게 하여 서로 밀어내는 힘이 부여되어 상기 기능을 얻을 수 있게 된다.

상기와 같은 구성에 있어서 상기 논슬립시트(10)는 0.2 ~ 0.8mm의 두께로 이루어져 있고, 상기 하부시트(30)는 0.03 ~ 0.1mm로 이루어져 있으며, 상기 우레탄폼층(20)은 사용자의 발가락 위치에 대응되는 전방부가 1.1 ~ 2.77mm, 사용자의 앞꿈치 위치에 대응되는 중간부가 2.1 ~ 3.77mm, 사용자의 뒤꿈치에 대응되는 후방부가 2.6 ~ 5.27mm의 두께로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

종래의 인솔은 보통 앞부분이 5 ~ 8mm, 뒷부분은 6 ~ 10mm로 구성되며, 전체 인솔의 70 ~ 80%는 발포 EVA로 이루어지고 나머지 부분이 우레탄폼이나 PE 폼 등의 소재로 이루어졌다.

그런데, 두께가 두꺼우면 운동선수의 자세가 불안정해지고 지면에서 멀어지게 되어 동작의 민첩성과 정확도를 떨어뜨리게 된다.

이를 방지하기 위해 두께를 얇게 할 경우 자칫 충격 흡수와 같은 인솔이 갖춰야 하는 기본 기능을 만족시키지 못하게 된다.

본 출원인은 상기와 같이 구성된 본 발명의 구조에 적합한 최적의 두께를 살펴본 바, 상기와 같은 두께로 이루어질 때 기본적인 충격 흡수 기능을 만족시키면서 두께를 최소화하여 전문 운동선수에게 적합한 자세 안정성, 동작의 민첩성 등을 확보할 수 있음을 알게 되었다.

한편, 상기와 같이 구성된 본 발명은 논슬립시트(10) 상면에서 측정된 표면 경도는 쇼아 C 경도계로 45 ~ 65이며, 상기 하부시트(10) 저면에서 측정된 표면 경도는 쇼아 C 경도계로 30 ~ 50로 나타났다.

이러한 경도 측정값은 발과 접촉하는 부분인 논슬립시트(10) 부분은 하부시트(30) 부분에 비해 비교적 경질을 갖는 것으로 착용자의 발 하중이 논슬립시트(10)의 인접한 표면으로 비교적 고르게 분산하고, 우레탄폼층(20)을 통해서는 충격이 흡수될 수 있게 됨을 의미하는 것으로 충격 분산에 효과가 있음을 나타낸다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 스포츠용 논슬립 인솔은 기존 인솔에 비해 두께가 얇게 이루어짐에도 불구하고 인솔의 기본 기능인 충격 흡수 및 선수 보호의 조건을 만족시킬 수 있으며, 더불어 얇은 두께를 통해 동작의 민접청 및 정확도를 높일 수 있고 힘의 손실 방지하여 힘의 극대화를 만족시킬 수 있게 된다.

특히, 발과 접촉하는 인솔 상부 표면이 상부셀(11), 미세기공(13) 등을 통한 접촉 면적이 증대되어 슬립이 이루어지지 않게 되어 슬립으로 인한 힘의 손실, 자세 불안정을 방지할 수 있게 된다.

본 발명의 스포츠용 논슬립 인솔은 펜싱, 태권도 등과 같이 자세가 민감하고 민첩한 운동이나, 축구, 배구, 농구 등과 같이 안전한 착지가 중요한 운동, 마라톤, 경보 등과 같이 보행거리가 긴 전문 운동 선수들(프로스포츠 선수들) 등의 신발에 적용될 수 있다 할 것이다.

1 : 폴리에스테르필름 1a : 미세스크레치
2 : 페파롤 3 : 폴리우레탄용액
4 : 나이프코팅기 5 : 응고액
6 : 응고조 7 : 그라비아롤
8 : 복합필름 10 : 논슬립시트
11 : 상부셀 12 : 하부셀
13 : 미세기공 14 : 논슬립홈
15 : 발수코팅층
20 : 우레탄폼층 30 : 하부시트
40 : 인솔금형 41 : 금형상판
42 : 금형하판
50 : 상부요철

Claims (10)

1. 인솔에 있어서,
   인솔의 표면에는 직경이 10 ~ 100㎛인 상부셀(11)들이 다수 형성되어 있으며, 상기 상부셀(11)의 하부에는 상기 상부셀(11)보다 직경이 크면서 상하로 긴 기둥 형태를 취하고 상부보다 하부 직경이 큰 하부셀(12)들이 다수 형성되어 있고, 상기 상부셀(11) 및 하부셀(12)이 형성되지 아니한 부분에는 상기 상부셀(11) 직경보다 크기가 작은 미세기공(13)이 형성되어 있는 습식우레탄시트(10a)의 상부표면이 제거됨으로써 상부셀(11)이 노출되어 상부 표면에 직경이 10 ~ 100㎛인 논슬립홈(14)이 형성되어 있는 논슬립시트(10)와;
   상기 논슬립시트(10)의 하부에 논슬립시트(10)와 일체로 결합되어 있는 다공성의 우레탄폼층(20)과;
   상기 우레탄폼층(20)의 하부에 상기 우레탄폼층(20)과 일체로 결합되어 있으며 비통기성 재질로 이루어져 있는 하부시트(30);를 포함하여 구성되되,
   상기 논슬립시트(10)와 우레탄폼층(20) 사이에는 부직포 또는 망사 천 중 선택된 어느 하나로 이루어진 보조지지층(40)이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
   스포츠용 논슬립 인솔.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   논슬립시트(10)의 저면에는 불연속 도막으로 코팅된 발수코팅층(15)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
   스포츠용 논슬립 인솔.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 논슬립시트(10)의 상면에는 일정 패턴의 상부요철(50)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
   스포츠용 논슬립 인솔.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 하부시트(30)는 열가소성 폴리우레탄 수지가 압출 성형된 압출필름으로 이루어진 것을 특징으로 하는,
   스포츠용 논슬립 인솔.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 논슬립시트(10)는 0.2 ~ 0.8mm의 두께로 이루어져 있고,
   상기 하부시트(30)는 0.03 ~ 0.1mm로 이루어져 있으며,
   상기 우레탄폼층(20)은 사용자의 발가락 위치에 대응되는 전방부가 1.1 ~ 2.77mm, 사용자의 앞꿈치 위치에 대응되는 중간부가 2.1 ~ 3.77mm, 사용자의 뒤꿈치에 대응되는 후방부가 2.6 ~ 5.27mm의 두께로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는,
   스포츠용 논슬립 인솔.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 논슬립시트(10) 상면에서 측정된 표면 경도는 쇼아 C 경도계로 45 ~ 65이며,
   상기 하부시트(30) 저면에서 측정된 표면 경도는 쇼아 C 경도계로 30 ~ 50인 것을 특징으로 하는,
   스포츠용 논슬립 인솔.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 하부시트(30)는 둘레가 상향 절곡되어 우레탄폼층(20) 둘레를 감싸 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
   스포츠용 논슬립 인솔.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 우레탄폼층(20)은 밀도 0.2 ~ 0.45g/㎣, 심부 경도는 쇼아 C 경도계로 30 ~ 45인 것을 특징으로 하는,
   스포츠용 논슬립 인솔.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 논슬립시트(10)는 이형 처리된 페브릭 위에 코팅된 습식 우레탄 시트에서 페브릭을 제거하여 제조된 것을 특징으로 하는,
    스포츠용 논슬립 인솔.

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