다양한 칼라비중을 갖는 중창 개발, injection midsole( ) ( ) 최종 ... ·...

산업기반 기술 개발사업 과제 최종 보고서산업기반 기술 개발사업 과제 최종 보고서산업기반 기술 개발사업 과제 최종 보고서산업기반 기술 개발사업 과제 최종 보고서

다양한 칼라비중을 갖는 중창 개발다양한 칼라비중을 갖는 중창 개발다양한 칼라비중을 갖는 중창 개발다양한 칼라비중을 갖는 중창 개발, Injection Midsole( ), Injection Midsole( ), Injection Midsole( ), Injection Midsole( )

최종 보고서최종 보고서최종 보고서최종 보고서( )( )( )( )

2002 . 12 .2002 . 12 .2002 . 12 .2002 . 12 .

주관기관주관기관주관기관주관기관 :::: 주 성 신 신 소 재주 성 신 신 소 재주 성 신 신 소 재주 성 신 신 소 재( )( )( )( )

참여기관참여기관참여기관참여기관 :::: 주 컴테크케이칼주 컴테크케이칼주 컴테크케이칼주 컴테크케이칼( )( )( )( )

산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부

- 2 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하

본 보고서를 다양한칼라 비중을갖는 중창 개발 에 관한 기술개“ , Injection Midsole( )

발 개발기간 과제 다양한칼라 비중을갖는”( 2000 .12 . 1 ~ 2002 . 11 . 30) ,

중창 개발 의 최종보고서로 제출합니다Injection Midsole( ) .

2002 . 12 . .2002 . 12 . .2002 . 12 . .2002 . 12 . .

개발사업주관기관명 주 성신신소재개발사업주관기관명 주 성신신소재개발사업주관기관명 주 성신신소재개발사업주관기관명 주 성신신소재( )( )( )( )ːːːː

개발사업참여기관명 주 컴테크케미칼개발사업참여기관명 주 컴테크케미칼개발사업참여기관명 주 컴테크케미칼개발사업참여기관명 주 컴테크케미칼( )( )( )( )ːːːː

개발사업총괄 관리 책임자 양 장 식개발사업총괄 관리 책임자 양 장 식개발사업총괄 관리 책임자 양 장 식개발사업총괄 관리 책임자 양 장 식( )( )( )( ) ːːːː

연 구 원 박 병 규연 구 원 박 병 규연 구 원 박 병 규연 구 원 박 병 규ːːːː

안 희 정안 희 정안 희 정안 희 정〃〃〃〃 ːːːː

권 수 진권 수 진권 수 진권 수 진〃〃〃〃 ːːːː

이 환 세이 환 세이 환 세이 환 세〃〃〃〃 ːːːː

김 정 규김 정 규김 정 규김 정 규〃〃〃〃 ːːːː

- 3 -

산업기술개발사업 보고서 초록산업기술개발사업 보고서 초록산업기술개발사업 보고서 초록산업기술개발사업 보고서 초록

관리번호관리번호관리번호관리번호 R00-A05-5408-24

과제명과제명과제명과제명 다양한칼라 비중을갖는 중창 개발, Injection Midsole( )

키워드키워드키워드키워드 다양한칼라 비중 중창/ / / Injection / Midsole

개발목표 및 내용개발목표 및 내용개발목표 및 내용개발목표 및 내용

최종 개발목표최종 개발목표최종 개발목표최종 개발목표1.1.1.1.

사출형 다양한 비중 경도를 갖는 기능성 신발중창 개발- ,

최적 완성- Process

최적 배합의 기술완성-

금형 최적공정 완성-

사용기계 개발-

차년도차년도차년도차년도1) 1 (2000 . 12 . ~ 2001 . 11.)1) 1 (2000 . 12 . ~ 2001 . 11.)1) 1 (2000 . 12 . ~ 2001 . 11.)1) 1 (2000 . 12 . ~ 2001 . 11.)

사용 금형 검토- Process

사용 원료 개발-

기계 개발-

기초 개발- Process

차년도차년도차년도차년도2) 2 (2001 . 12 ~ 2002 . 11.)2) 2 (2001 . 12 ~ 2002 . 11.)2) 2 (2001 . 12 ~ 2002 . 11.)2) 2 (2001 . 12 ~ 2002 . 11.)

기능성 물성을 가진 중창 개발- 2 Color / Density

기계적인 생산방식 개발-

금형 제작 표준화 완성- Process

일반범용 기계를 이용한 다양한 칼라 비중을 갖는 중창개발- ,

사용 개발완성- Compound

최종 개발완성- Process

- 4 -

당해연도 개발내용 및 결과당해연도 개발내용 및 결과당해연도 개발내용 및 결과당해연도 개발내용 및 결과2.2.2.2.

차년도차년도차년도차년도(1) 1 (2000 . 12 . ~ 2001 . 11.)(1) 1 (2000 . 12 . ~ 2001 . 11.)(1) 1 (2000 . 12 . ~ 2001 . 11.)(1) 1 (2000 . 12 . ~ 2001 . 11.)

기초자료조사-

사용 금형 검토- Process

금형 구조 개발 및 선정-

기계의 구조 및 방법 선정-

설계 구조 해석- CAD/CAM

사용원료 개발 고기능 고물성 소재- (Compound) ( / )

발포 사출에 대한 기초자료 조사- E.V.A

차년도차년도차년도차년도(2) 2 (2001 . 12 ~ 2002 . 11.)(2) 2 (2001 . 12 ~ 2002 . 11.)(2) 2 (2001 . 12 ~ 2002 . 11.)(2) 2 (2001 . 12 ~ 2002 . 11.)

기계적인 제작방법 시험-

단축 시험- Cycle Time

고기능 고물성 소재 선정- /

최적 방식 연구- Insert

금형 내구성 연구-

시간에 따른 안정성 연구-

최적 금형 선정- Process

시제품 제작-

기대효과 기술적 및 경제적 효과기대효과 기술적 및 경제적 효과기대효과 기술적 및 경제적 효과기대효과 기술적 및 경제적 효과3. ( )3. ( )3. ( )3. ( )

기존 방식에 비하여 생산성 향상- Phylon 100 %

다양한 패션 및 기능성 소재 첨부된 첨단신발 개발가능-

단순노동에서 전문인력으로 전환-

수출증대 및 세계적 기술우위확보-

적용분야적용분야적용분야적용분야4.4.4.4.

모든 신발중창에 적용가능-

충격흡수용 신발용 중창 겉창에 적용- ,

반발탄성용 신발용 중창 겉창에 적용- ,

기능성 신발 마라톤 신발에 적용-

- 5 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 서론제 장 서론제 장 서론제 장 서론1111

제 절 기술 개발의 필요성 중요성제 절 기술 개발의 필요성 중요성제 절 기술 개발의 필요성 중요성제 절 기술 개발의 필요성 중요성1 ( )1 ( )1 ( )1 ( )

제 절 국내 외 관련기술 현황제 절 국내 외 관련기술 현황제 절 국내 외 관련기술 현황제 절 국내 외 관련기술 현황2 .2 .2 .2 .

제 장 금형 및 가공장비제 장 금형 및 가공장비제 장 금형 및 가공장비제 장 금형 및 가공장비2222

제 절 기초 연구제 절 기초 연구제 절 기초 연구제 절 기초 연구1 Process1 Process1 Process1 Process

제 절 기계특성 연구제 절 기계특성 연구제 절 기계특성 연구제 절 기계특성 연구2222

제 절 금형 설계 연구제 절 금형 설계 연구제 절 금형 설계 연구제 절 금형 설계 연구3333

제 절 금형 방식연구제 절 금형 방식연구제 절 금형 방식연구제 절 금형 방식연구4 Insert4 Insert4 Insert4 Insert

제 장 재료실험제 장 재료실험제 장 재료실험제 장 재료실험3333

제 절 재료제 절 재료제 절 재료제 절 재료1111

제 절 시험기기 및 시험장비제 절 시험기기 및 시험장비제 절 시험기기 및 시험장비제 절 시험기기 및 시험장비2222

제 절 의 제조제 절 의 제조제 절 의 제조제 절 의 제조3 Compound3 Compound3 Compound3 Compound

제 절 특성시험제 절 특성시험제 절 특성시험제 절 특성시험4444

제 장 결과 및 고찰제 장 결과 및 고찰제 장 결과 및 고찰제 장 결과 및 고찰4444

제 절 기본평가제 절 기본평가제 절 기본평가제 절 기본평가1111

제 절 를 통한 발포체 원리의 제조제 절 를 통한 발포체 원리의 제조제 절 를 통한 발포체 원리의 제조제 절 를 통한 발포체 원리의 제조2 TPE Blend2 TPE Blend2 TPE Blend2 TPE Blend

제 절 최적배합제 절 최적배합제 절 최적배합제 절 최적배합3333

제 절 금형구조 및 생산제 절 금형구조 및 생산제 절 금형구조 및 생산제 절 금형구조 및 생산4 Process4 Process4 Process4 Process

- 6 -

제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론1111

현재 국 내외 에서는 소재를 사용한 사출형 공법으로 기술이 주류를 이루고, E.V.A

있으며 이 기술은 아직까지 국내업체가 기술경쟁력을 확보하고 있기 때문에 당분간

은 기술경쟁에서 우위를 확보할 수 있을 것으로 기대된다 그러나 일반적인 단색인.

중창 은 의 요구 기능성 및 다양한 칼라로 디자인을 요구하기(Midsole) buyer Spec

때문에 요구에 충족해주지 못하고있는 실정이다 또한 최근에는 중국 태국 인도buyer . , ,

네시아 베트남 대만 등에서 개발된 사출용 및 중창들이 생산에 투입되, , Compound

고 기술적으로 많이 접근되어 있기 때문에 한국에서만 할 수 있는 기능성 첨부 중

창 즉 다양한 칼라 비중을 갖는 중창을 개발이 시급하였다.

이 기술을 바탕으로 생산성 향상 및 인건비 절감을 바탕으로 가격 경쟁력에서 탁월

하여 점차적으로 늘어날 전망이며 이 기술을 바탕으로 새로운 다양한 칼라 비중을, ,

갖는 중창을 생산할 수 있는 체제를 세계최초로 개발하여 생산할수 있는 체제확보

가 시급하였다.

또한 요즘 신발의 디자인 추세가 다양한 칼라 다양한 기능성을 요구함으로써 이를

충족하기 위하여 새로운 기술 개발이 시급하며 다양한 칼라 비중을 갖는 신발중창,

은 세계적으로 전무하여 이 새로운 기술개발을 이용한 사출형 중창 기술의 진보의

한 단계 앞선 형태로 나타나게된다.

- 7 -

본 연구는 현재 전문적인 기계를 이용한 방법과 일반 적으로 사용되는 범용 사출기

로도 생산이 가능한 방법으로 기술개발을 통한 기술 차별화와 더불어 기술

축적으로 다양한 칼라와 다양한 비중 기능을 가진 신발중창을 개발완성Know-How ,

하여 기술의 우위를 확보하여 고부가가의 창출과 동시에 기존의 프레스방식의 확실

한 차별화에 연구 개발에 박차를 가하였다, .

동시에 화려한 패션을 추구하고 기능성을 첨부한 고급화 신발중창을 만들어 경쟁력

우위의 신발중창 생산화를 추구하고자 한다.

- 8 -

제 절 기술 개발의 필요성 중요성제 절 기술 개발의 필요성 중요성제 절 기술 개발의 필요성 중요성제 절 기술 개발의 필요성 중요성1 ( )1 ( )1 ( )1 ( )

신발산업의 흐름은 년 까지는 한국 경제성장의 주도가 되어 왔으나 인건비1. 1980

및 가격경쟁력의 저하로 인한 중국과 동남아국가로 설비가 이전되고 기술이 이전되

어가고 있다 신발의 소비 경향은 점점 증가하여 년까지는 년 대비 약. 2000 1995 3.8

의 증가를 했으며 계속 증가하는 추세이다% .

이제 신발산업은 과거 운동화에서 벗어나 기능성을 첨부하고 화려한 디자인을 겸비

한 패션신발 인체 공학적으로 설계된 기능을 요구하고 있으며 또한 가공공정도 노

동집약적 산업에서 기술 집약적 산업으로 바뀌어 가고 있다.

도표로 본 신발산업의 변화도표로 본 신발산업의 변화도표로 본 신발산업의 변화도표로 본 신발산업의 변화****

과 거 현 재

신발산업의 흐름년까지 우리 나라 경제성장1980

의 주도 역할

인건비 및 가격 경쟁력 악화

로 기술 및 설비 중국 및 동

남아시아로 이전.

소비경향년까지 연평균1990

증가1.6 %

년까지2000 3.8 %

증가 년대비(1995 )

기능성 단순한 운동화 기능기능성 첨부 패션화 주도/

인체 공학적 기능첨부

기술경향노동 집약적 산업

(PRESS)

기술 집약적 산업

자동 사출형( )

- 9 -

현재 본사가 세계최초로 개발한 자동 사출공법의 신발중창 제조방법은 세계적으2.

로 널리 생산되고 있으며 중국 동남아시아 등에 적용하여 사용량이 크게 증가 하고,

있으며 세계 신발시장의 추세인 다양한 칼라 기능성이 첨부한 신발중창 개발 및 패

션을 추구할수 있는 신발중창 개발을 하지 않으면 안된다.

본 연구는 자동 사출기를 이용한 다양한 칼라 및 기능성을 첨부한 다중 칼라 비중,

의 신발중창 신기술 개발이 절실히 필요성이 대두되고 있다.

도표로 본 신발의 추세변화 비고표도표로 본 신발의 추세변화 비고표도표로 본 신발의 추세변화 비고표도표로 본 신발의 추세변화 비고표****

일반 단색 신발중창다양한 칼라 비중을 갖는,

기능성 신발중창

성형 방법의 진보성 일반 단순한 단색으로만 생산다양한 패션 기능을 겸비,

한 신발중창

기술의 진보성 일반 단색 사출기 사용일반 단색 사출기 및 전문

사출기 사용

패션 및 기능성일반적인 단색 신발중창만 가

능 보통( )

다양한 칼라 및 기능성이

첨부된 신발중창 우수( )

고객 선호도 보통 우수 전문 스포츠화( )

- 10 -

제 절 국내 외 관련기술 현황제 절 국내 외 관련기술 현황제 절 국내 외 관련기술 현황제 절 국내 외 관련기술 현황2 .2 .2 .2 .

현재 국내 외 에서는 소재를 사용하는 공법으로 기술이 주류를 이루고. E.V.A PRESS

있으며 본사가 세계최초로 개발한 자동사출방식 은 생산성 향상, (Injected Midsole)

및 인건비 절감을 바탕으로 가격 경쟁력에서 탁월하여 점차적으로 늘어나는 전망이

며 이 기술을 바탕으로 새로운 다양한 칼라 비중을 갖는 기능성 신발 중창을 생산,

할수 있는 체제를 세계최초로 개발 완성하여 생산할 수 있는 체제를 확보가 시급하

였다.

또한 요즘의 신발 추세는 다양한 기능을 첨부한 다양한 칼라 비중을 갖는 신발중창,

을 많이 요구함에 따라 이를 충족하기 위하여 새로운 기술 개발이 시급하며 다양한

칼라 비중을 갖는 기능성 신발은 세계적으로 기술이 전무하여 이 새로운 기술개발,

을 이용한 사출형 다양한 칼라 비중을 갖는 기능성 신발중창의 기술진보의,

한 단계 앞선 형태로 나타나게 된다.

기술개발 시 예상되는 파급효과 및 활용방안기술개발 시 예상되는 파급효과 및 활용방안기술개발 시 예상되는 파급효과 및 활용방안기술개발 시 예상되는 파급효과 및 활용방안1.1.1.1.

가 기대효과가 기대효과가 기대효과가 기대효과....

기존 에 비해 생산성 향상이 가능하며 자동화 기술 응용이 가능하며Phylon 100 % ,

자동화 기술로써 많은 노동력이 단순노동에서 전문 인력으로 바뀌게되어 국가 경쟁

력이 향상된다.

또한 신소재와 신기술의 선도적인 위치에서 세계적 기술우위를 확보하는 계기가되

며 수출증대에 파급적인 효과를 나타나게 된다, .

- 11 -

기대효과기대효과기대효과기대효과(1)(1)(1)(1)

기 대 효 과

기존 에 비하여 생산성 향상* Phylon 100 %

불량율 저하*

자동화 가능* Process

이 필요 없는 간단한 동시성형 가능* Outsole

수출증대 및 세계적 기술위확보 국가경쟁력 강화*

다양한 패션 및 기능성 신발중창 생산가능*

요구에 충족- Buyer 100 %

매출액 수출증가 및 수입대체 효과매출액 수출증가 및 수입대체 효과매출액 수출증가 및 수입대체 효과매출액 수출증가 및 수입대체 효과(2) ,(2) ,(2) ,(2) ,

년2003 년2004 년2005

예상 매출액

백만원( )

원691,200

만족 월(32 / /$

족 기준1.8/ )

원921,600

만족 월(48 / /$

족 기준1.6/ )

원1,080,000

만족 월(60 / /$

족 기준1.5/ )

수입대체직접적인 수입대체 효과는 없으나 대외적으로 기술력

판매효과 및 사용 원료 금형 기술 판매는 가능함,

- 12 -

제 장 금형 및 가공장비제 장 금형 및 가공장비제 장 금형 및 가공장비제 장 금형 및 가공장비2222

제 절 기초 연구제 절 기초 연구제 절 기초 연구제 절 기초 연구1 Process1 Process1 Process1 Process

사출 에 대한 기초 자료 조사사출 에 대한 기초 자료 조사사출 에 대한 기초 자료 조사사출 에 대한 기초 자료 조사1.Injection( )1.Injection( )1.Injection( )1.Injection( )

가 의 기초제조가 의 기초제조가 의 기초제조가 의 기초제조.Compound.Compound.Compound.Compound

신발중창 에 사용되는 는 정도의 온도와E.V.A Midsole( ) Compound 85°C ~ 110°C

와 을 이용하여 와 각종 첨가제를 혼련하여 제조한Kneader Roll Mill Base Polymer

다 를 먼저 에 투입하여 블랜드시키고 충전제 및 기타 첨가제를 투.Polymer Kneader ,

입하여 약 분간 혼련한 후 이것을 에서서 하면서 가교제10 ~ 20 , Roll Mill Mizing

및 발포제를 넣고 약 분간 혼련후 화된 를 제조하여 사출할 수10 Sheet Compound

있도록 알갱이 기계에 넣어서 알갱이 상태로 만들어 제조한다(Pellet) .

기계적인 생산방식 적용기계적인 생산방식 적용기계적인 생산방식 적용기계적인 생산방식 적용2.2.2.2.

현재까지는 일반 단색으로만 할 수 있는 기계가 주류를 이루고 있으며 다양한 칼라

비중을 갖기 위하여 기계적인 개발을 실험하였다.

우선 자동화 방식으로 금형을 자유자제로 움직일 수 있는 회전 장치와 열Injector

판 및 열 교환 장치가 추가적으로 필요하였다.

다양한 칼라를 사출 하기 위하여 저온 정도의 온도에서 차 사출하고(50 ~ 70°C) 1

순간적으로 열을 올려 발포시키는 방법이다 온도를 올렸다가 내렸다가 하는 공정.

상의 이 길게 나타났다Cycle Time .

- 13 -

이를 개선하기 위하여 금형 내부에 열 냉각이 흐를수 있도록 터널식 금형을 제작하,

여 실험 하였다 이를 시험한 결과 시간을 많이 단축할 수 있었다. .

아래의 상세한 공정과 기계적인 다양한 칼라 비중을 갖는Compounding Process

를 상세하게 기재 하였다.

- 14 -

(1) Compounding Process(1) Compounding Process(1) Compounding Process(1) Compounding Process

일반적인 제조 및 임( Injection Midsole Compounding Molding Process )

- 15 -

(2)2 Color Molding Process by Injection Midsole(2)2 Color Molding Process by Injection Midsole(2)2 Color Molding Process by Injection Midsole(2)2 Color Molding Process by Injection Midsole

- 16 -

상세한 설명상세한 설명상세한 설명상세한 설명(3) 2 Color Molding Process(3) 2 Color Molding Process(3) 2 Color Molding Process(3) 2 Color Molding Process

번 차 칼라 사출1 Injector 1①

첫 번째 칼라와 비중을 갖는 원료로 사출한다 (60 °C / 120 sec)

Open Mold②

차 하판 과 중판과 결합된 중판을 시킨다1 Open .

Cut the Runners③

차 사출시 원료 주입구 게이트에 달려있는 를 제거한다1 Runner .

는 가교가 되지 않았기 때문에 재생이 가능하다Runner .

Exchange to The Second(2nd) Mold④

중판을 제거한 자리에 상판 금형으로 교체한다.

Close Mold⑤

하판 금형과 상판 금형을 닫는다.

번 차 칼라사출2 Injector 2⑥

첫 번째와 다른칼라 다른 비중을 갖는 원료를 사출한다.

- 17 -

Heating up & Cooling Temp.⑦

사출된 원료가 가교 및 발포하기 위한 온도로 급 온 시켜 적정한 가교 온도가 될

때까지 일정 온도로 유지시킨다.

Open Mold⑧

적정 가교와 시간이 흐른 후 금형을 시킨다Open .

Decrease Temp⑨

가교와 발포를 하기 위하여 상승된 온도를 다시 차 사출을 하기 위170 ~175°C 1

하여 정도까지 온도를 내린다50 ~ 60°C .

기계 장치에 설치된 냉각장치를 이용한다( )

Exchange to the First(1st) Color Mold⑩

차 중판과 교체 후 차 사출을 한다1 1 .

- 18 -

기계적인 온도별 시간측정 실험기계적인 온도별 시간측정 실험기계적인 온도별 시간측정 실험기계적인 온도별 시간측정 실험(4)(4)(4)(4)

차1 Injection Time : 129 sec (2Min)

Mold Change Time : 60 sec (1min)

차2 Injection & Heating & Cure Time : 500 sec (8.3min)

Cooling Time : 297 sec

기계적인 I Cycle Time : 977 sec (16'28 min)

- 19 -

개선사항개선사항개선사항개선사항(5) Cycle Time(5) Cycle Time(5) Cycle Time(5) Cycle Time

가 개선 사항( )Heating & Cooling System

근본적인 을 개선하기 위하여 빠른 시간 내 순간적인 온도상승 및 냉각Cycle Time

시스템이 되어야 하기 때문에 보일러를 개선 시켰으며 열 매체는 로Heating Oil

을 개선하였다Heating & Cooling .

또한 빠른 시간 내 가교가 일어나야 하기 때문에 가교 이 빠른 원료를 배합하Time

여 사용하였으며 금형 내부로 열 매체가 흐를 수 있도록 금형Heating & Cooling

내부를 개선하였다.

저온 가교가 가능한 원료 개선①

금형 내부에 열 매체가 흐를 수 있도록 통과시켜 개선②

빠른 시간 내 온도하강을 시키기 위하여 냉각팬을 설치하여 개선③

금형의 내구성 문제를 해결하기 위하여 알루미늄 재질을 사용1075 Fotal④

나( )Heating & Cure Time

온도가 완전히 올라간 후 시 미 가류 현상이 발생함 기존의 제품Mold Mold Open

의 경우에는 온도가 정도에서 사출을 하여 금형온도Injector 85 ~ 95°C 170 ~

에서 약 정도의 시간이 걸린다175 °C 360 ~ 400 sec .

- 20 -

그러나 다양한 칼라 비중을 갖는 은 온도는 이지, 2 Color M/C Injector 85 ~ 95

만 금형 온도는 에 사출하기 때문에 시간이 많이 걸리는 현상과 온도상50 ~ 60°C

승 및 온도 하강시 시간이 많이 걸리는 것으로 나타났다.

따라서 다시 원료가 녹는 시간이 발생하고 금형 온도가 정상적인 까지 상승175°C

하는데 걸리는 시간이 필요하기 때문이다 완전히 까지 상승하였다 하더라도. 175°C

금형을 하면 안 된다 그 이유로는 제품마다 최소의 가교시간이 필요하기 때Open .

문이다 실질적인 원료가 발포가 되는 온도는 정도에서 약 정도의160°C 240 sec

시간이 필요하다.

다( ) Cooling Time (Cooling System)

차 와 비교하였을 경우 냉각팬을 설치 하였을 때 보다 냉각 호스를 이용한 강2 Test

제 냉각방식이 시간을 줄이는데 크게 도움이 되는 것을 알 수 있었다.

차 때에는 온도가 로 하강하였을 때 다음 의 차 사출을 시2 Test Mold 70°C Cycle 1

작하였지만 차 시에는 이하의 온도에서 사출을 하여 약3 Test 70°C 720 Cycle

을 얻을수 있었다Time .

이는 차 와 같은 온도에서 사출을 시작하여도 정상적인 제품이 가능한 것을2 Test

보면 냉각 시스템이 온도를 빠른 시간 내 줄일 수 있음을 알 수가 있었다.

- 21 -

제 절 기계특성 연구제 절 기계특성 연구제 절 기계특성 연구제 절 기계특성 연구2222

기계별 상세한 특성 및 기능연구기계별 상세한 특성 및 기능연구기계별 상세한 특성 및 기능연구기계별 상세한 특성 및 기능연구1.1.1.1.

Injection Machine①

Main MachineMain MachineMain MachineMain Machine

* Heating Plate Size : 500 × 580 mm

* Mold Height : 120 mm

* Closing Pressure : 165 tons

* AVE High Temp : 175 °C

* AVE Low Temp : 50 °C

가 개로 분리 되어있음 중판 회전형* Plate 3 ( )

- 22 -

Air Chiller MC.②

Air ChillerAir ChillerAir ChillerAir Chiller

기계 온도제어 및 열판온도 균일성 역할*

온도 은 까지 가능* Setting 0°c ~ 30°C Setting

냉각수를 이용하여 온도제어 함*

기계 운용시 반드시 필요한 장치*

- 23 -

열 교환기(Oil Tank)③

열 교환장치열 교환장치열 교환장치열 교환장치 (Oil Tank)(Oil Tank)(Oil Tank)(Oil Tank)

* 칼라 작업에 가장 꼭 필요한 장치2

* 온도를 급 상승 시키고 급 냉각 할 수 있는 장치

* 열 매체는 을 사용하고 온도 제어가 정확해야 한다Oil

* 열 매체는 와 금형 내부로 회전 하면서 온도제어Plate

- 24 -

Control Box④

Control BoxControl BoxControl BoxControl Box

* 모든 기계장치를 제어해 주는 장치로써 모든 제어는

방식으로 이루어져 있다PCL .

* 온도 시간 사출량 사출압력 진공 등을 제어한다, , , , ,

- 25 -

제 절 금형 설계 연구제 절 금형 설계 연구제 절 금형 설계 연구제 절 금형 설계 연구3 ( )3 ( )3 ( )3 ( )

설계구조 해석설계구조 해석설계구조 해석설계구조 해석1. CAD/CAM1. CAD/CAM1. CAD/CAM1. CAD/CAM

설계Injection Gauge①

는 발포소재를 이용한 제품을 생산하기 위하여 제품 를Injection Gauge 1 : 1 Data

여러 가지 변화 요인을 고려하여 설계해야 된다.

신발의 특성상 신발중창 두께가 일정치 않기 때문에 부분별로 등분하여 원Profile

료 발포배율을 적용 시켜서 설계하여야 한다.

의 변화요인Injection Gauge②

신발중창 두께Profile

높이 및 두께 길이Side Wall ,

작업조건 열판온도 사용원료 가교시간 등( , , , Stabilization System )

기타 발포에 끼치는 영향 변화를 줄 수 있는 것, .

그림Injection Gauge③

- 26 -

Standard Mold Spec④

금형 연구개발은 일반 사출금형과 달리 빠른 열전도와 강도를 요구하기 때문에 알

루미늄 재질을 선택하여 사용하였으며 열전도율 및 강도에 효과가 있었다FOTAL .

하지만 차 원료를 사출 하는 게이트 부위와 차 원료가 사출 되는 부분을 명확히1 2

구분해주기 위한 부위가 너무 얇아서 내구성에는 문제가 있었다 이를 해결하기 위.

하여 칼라테 부분을 두껍게 설정해 주어야 한다.

따라서 열전도율이 높고 강도가 높은 알루미늄 재질을 사용하는 것이 좋은FOTAL

연구 결과로 돌출 되었다.

또한 설계단계에서 충분한 해석 및 정확한 가공이 필요하기 때문에 가공기로, CNC

가공하는 것이 좋은 결과로 돌출 되었다.

- 27 -

또한 다양한 가공 방법을 적용한 결과 주물 공법 보다는 방전 가(Casting Process)

공이 내구성에 크게 향상 되었다.

특히 중판 가공 완료 후 표면에 산화피막 으로 처리해 주면 내(Anodizing Coating)

구성 및 이형성에 크게 도움이 되었다.

- 28 -

제 절 금형 방식연구제 절 금형 방식연구제 절 금형 방식연구제 절 금형 방식연구4 Insert4 Insert4 Insert4 Insert

개발개요개발개요개발개요개발개요1.1.1.1.

앞에서 설명한 기계적인 방식은 작업은 가능 하지만 새로운 기계 투자비 및 Cycle

이 너무 길기 때문에 대량 생산에 적용 할 경우 가격 상승 요인으로 경쟁력이Time

떨어지게 된다 이를 보완하기 위하여 일반적으로 널리 사용되는 범용. Injection

사출기로 쉽게 생산할 수 있는 새로운 를 연구 개발 하였다Midsole Process , .

연구연구연구연구2, Process2, Process2, Process2, Process

금형제작은 할 수 있는 와 개로 이루어져“ Insert Base Mold Insert Core Mold 2

있으며 상판금형 및 하판 금형으로 이루어져 있다(Base) ”

가 공정가 공정가 공정가 공정. Mold “A” Insert Mold. Mold “A” Insert Mold. Mold “A” Insert Mold. Mold “A” Insert Mold

금형온도 정도에서 작업 할 수 있는(1) 50°C~70°C Cool Insert Mold

일반적인 플라스틱 사출기 및 고무 프레스기 사용가능(2)

금형온도가 이상인 경우에는 순간에 사용원료 가 녹아버리는(3) 80°C Insert (E.V.A)

원인으로 인하여 할 수가 없음Insert .

나 금형나 금형나 금형나 금형. Mold “B” Insert fore Mold Process. Mold “B” Insert fore Mold Process. Mold “B” Insert fore Mold Process. Mold “B” Insert fore Mold Process

금형온도 정도의 온도에서 를 금형에 삽입(1) 50°C~80°C Insert Part

된 금형을 에 삽입(2) Part Insert Insert Core Base Mold

- 29 -

다다다다. Base Mold Process. Base Mold Process. Base Mold Process. Base Mold Process

금형 온도는 사용원료가 가교 발포 할 수 있는 온도 정도의 온도(1) , 170°C~180°C

를 항상 유지하면서 금형 의 를 에 삽입하여 순간“B” Core Insert Mold Base Mold

적으로 온도를 올려 발포 시키는 공정임.

라 사용기계라 사용기계라 사용기계라 사용기계....

일반적으로 사용되는 범용 사출기계 및(1) E.V.A CMP(Compress Molded Phylon)

프레스 방식의 기계에 생산이 가능함.

는 일반적으로 사용되는 플라스틱 사출기 및 사출(2) Cold Part(Insert Part) E.V.A

기로 사출이 가능하다.

- 30 -

상세한 작업 공정정도상세한 작업 공정정도상세한 작업 공정정도상세한 작업 공정정도3.3.3.3.

가 작업가 작업가 작업가 작업. Cold Insert Part. Cold Insert Part. Cold Insert Part. Cold Insert Part

제작Cold Part

(50°C ~ 70°C )

금형온도 정도의 온도에서 작업* 50 ~70 Insert Cold Part

일반적인 플라스틱 사출기 및 사출기로 작업 가능- E.V.A

기능성과 다양한 패션을 추구하기 위한 다양한 칼라 물성을 갖는 원료- ,

사용Compound .

- 31 -

나나나나. Cold Part Core Mold Insert Process. Cold Part Core Mold Insert Process. Cold Part Core Mold Insert Process. Cold Part Core Mold Insert Process

Cold Part Insert

(50°C~70°C)

금형온도 정도의 온도에서 를 에 작업* 50°C~70°C Cold Part Core Mold Insert

Process

되는 부위에 작업- 2 Color Insert

- 32 -

다 하판 에다 하판 에다 하판 에다 하판 에. Cold Core Mold (Base Mold) Insert. Cold Core Mold (Base Mold) Insert. Cold Core Mold (Base Mold) Insert. Cold Core Mold (Base Mold) Insert

Cold Part Mold

Insert Base Mold

에 된 를 금형에* Cold Core Mold Insert Core Mold Base Mold(170°C~180°C)

Insert Process

를 에 하여 칼라 사출작업- Cold Core Mold Base Mold Insert Base .

사출 후 온도 온도와 분정도의 가교시간이 필요함- 170°C~180°C 6 ~ 10

- 33 -

라 제품 탈형 완성라 제품 탈형 완성라 제품 탈형 완성라 제품 탈형 완성. Process( ). Process( ). Process( ). Process( )

Mold Open(Part)

(170°C~180°C)

온도 온도와 가교시간 분 정도의 가교시간이 지나면 금형이* 170°C~180° 6 ~ 10

되면서 제품이 탈형이 이루어진다Open .

- 34 -

제 장 재료실험제 장 재료실험제 장 재료실험제 장 재료실험3333

제 절 재 료제 절 재 료제 절 재 료제 절 재 료1111

1. Polymer1. Polymer1. Polymer1. Polymer

발포체의 물성을 가장 크게 좌우하는 것은 비중과 고분자 인데 여기에서는matrix

고분자 를 형성하는 들의 특성을 나타내었다matrix base polymer .

가가가가. Resin. Resin. Resin. Resin

E.V.A①

에서 생산되는 인 는 기존의 신발용Dupont Ethylene-Vinyl Acetate copolymer E.V.A

에 주로 사용된 소재로써 에 함유된 의 함량과 분자량sole E.V.A vinyl acetate (Melt

에 따라 다양한 특성을 나타낸다Index) .

본 연구에 사용한 의 특성은 아래와 같다EVA .

- 35 -

TAFMER②

에서 생산되는 는 크게MITSUI SEKKA( ) TAFMER ethylene/ -olefin三井石化 α

와 로 나누어진다 여기에서는copolymer propylene/ -olefin copolymer . ethylene/α

계 를 사용하였다 이것들은 강성과 경도가 높으며 인-olefin copolymer Tafmer .α

장강도가 우수한 특성을 지니고 있다.

ENGAGE③

에서 생산되는 포화 인 수지는Dow Plastic Ethylene-Octene Copolymer Engage

점도가 높으면서 가공성이 우수한 특성을 갖는다Mooney .

- 36 -

가교제 및 가교조제가교제 및 가교조제가교제 및 가교조제가교제 및 가교조제2.2.2.2.

발포체에 점탄성의 부여 및 고물성을 주기 위한 의 가교를 위해polymer peroxide

계 가교제를 사용하였고 가교의 촉진을 위해 가교조제를 사용하였다.

가가가가. Dicumyl peroxide (DCP). Dicumyl peroxide (DCP). Dicumyl peroxide (DCP). Dicumyl peroxide (DCP)

분자량- : 270

이론활성산소량- : 5.9%

활성화에너지- : 41kcal/mol

분반감기온도- 1 : 171°C

나나나나. Triallyl cyanurate (TAC). Triallyl cyanurate (TAC). Triallyl cyanurate (TAC). Triallyl cyanurate (TAC)

제조원- : Akzo, Perkalink 300

분자량- : 249

유효성분- : 50%

- Carrier : Silica

형상- : White powder

- m.p. : 27°C

다다다다. RICON 153D. RICON 153D. RICON 153D. RICON 153D

화학적 조성 : 1,2- Polybutadieneㆍ

반응도 : 63~67%ㆍ

- 37 -

발포제발포제발포제발포제3.3.3.3.

발포체를 제조하기 위하여 주 금양의 공업용 발포제를 사용하였다( ) .

가가가가. JTR. JTR. JTR. JTR

성분 변성 계- : ADCA(azodicarbonamide)

외관 황색 미분말- :

분해 온도- : 155±3°C

분해가스량- : 160~170 ml/g

나나나나. AC 3000. AC 3000. AC 3000. AC 3000

성분 계- : ADCA(azodicarbonamide)

외관 등색 미분말- :

분해 온도- : 200~205°C

분해가스량- : 260~2800 ml/g

- 38 -

첨가제첨가제첨가제첨가제4.4.4.4.

발포체의 물성 향상 및 가공성의 향상 또는 가교의 안정화를 위해 아래와 같은 종

류의 첨가제를 사용하였다.

가가가가. ZnO. ZnO. ZnO. ZnO

제조원 주 길천- : ( )

등 급 고무용 호- : 1

외 관- : White powder

나나나나. Stearic acid(St/A). Stearic acid(St/A). Stearic acid(St/A). Stearic acid(St/A)

제조원 화학- : LG

비 중- : 0.84

녹는점- : 70°C

다다다다. TiO. TiO. TiO. TiO2222

- Rutile type

- Grade : R-103

제조원- : DuPont

- Anatase type

Grade : KA-100ㆍ

라 충전제라 충전제라 충전제라 충전제....

- Calcium carbonate (CaCO3)

pH : 8.0~9.0ㆍ

- 39 -

Ave. Particle size : 0.17~0.20ㆍ

Appearance : White powderㆍ

Sp. Gr. : 1.95~2.1ㆍ

- Magnasium carbonate (MgCO3)

․․․․ pH : 10.0~10.5

․․․․ Ave. Particle size : 0.5~1.0

․․․․ Appearance : White powder

․․․․ Sp. Gr. : 2.1~2.2

마마마마. Lubricant. Lubricant. Lubricant. Lubricant

- Zn/st : white powder

- m.p. : 116~125 °C

바바바바. SARTOMER. SARTOMER. SARTOMER. SARTOMER

Metallic coagent : SR 633 (zinc diacrylate)ㆍ

Momomer : SR 368 (multifuctional)ㆍ

- 40 -

제 절 시험기기 및 가공장비제 절 시험기기 및 가공장비제 절 시험기기 및 가공장비제 절 시험기기 및 가공장비2222

시험 기기시험 기기시험 기기시험 기기1.1.1.1.

가가가가. Universal testing machine (UTM). Universal testing machine (UTM). Universal testing machine (UTM). Universal testing machine (UTM)

용 도전성 사출 의 기계적 특성을 시험하기 위하여 독일Mid-sole compound Zwick

사의 을 사용하였다model 1435 UTM .

나나나나. Oscillating Disk Rheometer (ODR). Oscillating Disk Rheometer (ODR). Oscillating Disk Rheometer (ODR). Oscillating Disk Rheometer (ODR)

용 도전성 사출 의 가교특성을 조사하고 적정가교 시간을 측정Mid-sole compound

하기 위하여 독일 사의 을 에 준하여 사용하였Zwick model 4308 ODR ASTM- 2084

다.

다다다다. Densitometer. Densitometer. Densitometer. Densitometer

용 도전성 사출 의 비중을 측정하기 위하여 일본 사의Mid-sole compound Ueshima

자동 비중측정기를 사용하였다model DMA-3 .

라라라라. Hardness tester. Hardness tester. Hardness tester. Hardness tester

용 도전성 사출 의 경도를 측정하기 위하여 일본 사의Mid-sole compound ASKER

를 사용하였다type C .

마마마마. Drying oven. Drying oven. Drying oven. Drying oven

미국 사의 을 사용하여 발포체의Precision model SIN-135 drying oven

특성 칫수 안정성 열안정성 등의 특성을 검토하compression set , , thermal aging

였다.

- 41 -

바 전기저항 측정기바 전기저항 측정기바 전기저항 측정기바 전기저항 측정기....

미국 사의 을 사용하여 발포체의 단위체적당의 저항ACL Statlcide Model ACL 800

치를 측정하여 도전특성을 검토하였다.

가공 장비가공 장비가공 장비가공 장비2.2.2.2.

가가가가. Roll mill. Roll mill. Roll mill. Roll mill

용 도전성 사출 를 제조하기 위하여 일본 사의Mid-sole compound Yasuda Seiki

과 주 대중정밀의model 191-TM 6” open-roll mill ( ) model DJ10-25 10”

을 사용하였다open-roll mill .

나나나나. Kneader. Kneader. Kneader. Kneader

용 도전성 사출 를 제조하기 위하여 일본 사의Mid-sole compound Moriyama model

를 사용하였다D3-10 dispersion mixer .

다다다다. Hot press. Hot press. Hot press. Hot press

용 도전성 사출 를 제조하기 위하여 성형물의 제조에는Mid-sole compound press

미국 사의 와 주 대중정밀의Wabashi model 30-1515-2TMB press ( ) model DJ

를 사용하였다PT150 press .

라라라라. Skiving machine. Skiving machine. Skiving machine. Skiving machine

제조된 발포체의 물성측정을 위하여 공영사에서 제작한 을 사용하skiving machine

였다.

- 42 -

마마마마. Extruder. Extruder. Extruder. Extruder

용 도전성 사축 의 압출물을 제조하기 위하여 주 화인기계에서Mid-sole compound ( )

제조된 의 를 사용하였다FEX-40 model extruder .

바바바바. Injection molding machine. Injection molding machine. Injection molding machine. Injection molding machine

용 도전성 사출 의 사출성형 시험을 위하여 에서 제조된Mid-sole compound NISSEI

의 과 극동기계의 용PS40E12AR model Injection molding machine 2 station EVA

사출기를 사용하였다.

- 43 -

시 험 금 형시 험 금 형시 험 금 형시 험 금 형3.3.3.3.

본 연구에서 사용된 용 금형을 그림 에 나타내었 금형의 부식방지 및 발포press 4 .

체의 이형을 용이하게 하기 위하여 프레스 금형의 표면에 경질 크롬도금을 하였다.

그림그림그림그림 4. Shape of a mold for preparing foams by press molding.4. Shape of a mold for preparing foams by press molding.4. Shape of a mold for preparing foams by press molding.4. Shape of a mold for preparing foams by press molding.

- 44 -

그림그림그림그림 5. Shape of the mold for foam preparing by injection molding5. Shape of the mold for foam preparing by injection molding5. Shape of the mold for foam preparing by injection molding5. Shape of the mold for foam preparing by injection molding

- 45 -

제 절 의 제조제 절 의 제조제 절 의 제조제 절 의 제조3 Compound3 Compound3 Compound3 Compound

는 의 와 을 사용하여 와 각종Compound 100~130 kneader roll mill base polymer

첨가제를 혼련하여 제조하였다 를 먼저 에 투입한 후 블렌드시키. Polymer kneader

고 충전제 및 기타 첨가제를 투여하여 분간 혼련한 후 이것을 에서, 10~20 , roll mill

하면서 가교제 및 발포제를 넣고 약 분간 혼련하여 쉬트화 된mixing 10 compound

를 제조하였다.

숙성된 의 일부는 을 사용하여 가교 및 가교특성을 하고 최적compound ODR test

가황시간을 측정한 후 에서 금형두께와 의 종류에 따라170~175°C Compound

분 동안8~10 150~160kg/cm2의 압력으로 를 프레스하여 를 제compound sponge

조하였다 의 물성과 기계적 강도를 측정하기 위해 각 측정규격에 맞게. Sponge

하였다skiving .

다음 그림에는 발포체를 제조하는 공정을 나타내었다.

- 46 -

그림그림그림그림 5. Flow diagram for preparing sponge sole5. Flow diagram for preparing sponge sole5. Flow diagram for preparing sponge sole5. Flow diagram for preparing sponge sole

- 47 -

제 절 특성시험제 절 특성시험제 절 특성시험제 절 특성시험4444

물리적 특성물리적 특성물리적 특성물리적 특성1.1.1.1.

제조된 발포체의 물리적 기계적 성질을 다음과 같은 항목에서 측정하였다, .

가가가가. Expansion ratio. Expansion ratio. Expansion ratio. Expansion ratio

발포체의 발포배율 은 아래식에 의하여 계산하였다(Expansion ratio) .

ER = fl/ml

발포체의 발포배율ER -

fl 냉각된 발포체의 길이-

ml 의 길이- mold

나나나나. Hardness. Hardness. Hardness. Hardness

는 발포체를 절단하여 상태의 평활한 중간부분을Hardness skin on Asker C type

의 경도계로 에 준하여 측정하였다 시편의 두께 및 측정 간의ASTM D 2240 . point

거리는 각각 이상으로 하였으며 회 반복 측정한 후 평균 값을 발포체10, 6mm 5 ,

의 로 하였다hardness .

- 48 -

다다다다. Specific gravity. Specific gravity. Specific gravity. Specific gravity

발포체의 비중은 상태에서 사의 자동비중 측정장치인skin-off Ueshima model

을 사용하여 측정하였는데 측정한 값의 중간값에서 이상을 벗어나는DMA-3 20%

값은 제외하고 회 측정하여 평균을 취하였다3 .

라라라라. Tensile strength & Elongation. Tensile strength & Elongation. Tensile strength & Elongation. Tensile strength & Elongation

얻어진 발포체를 하여 약 두께로 만든 후 에 준한 형skiving 3mm KS M 6518 B

로 시험편을 제작하여 인장강도와 신장율을 측정하였다 이때 동일시험에 사cutter . ,

용한 시험편은 개로 하였으며 측정조건을 에 나타내었다5 , Table 3 .

표표표표 3. Experimental conditions for measuring tensile strength and elongation3. Experimental conditions for measuring tensile strength and elongation3. Experimental conditions for measuring tensile strength and elongation3. Experimental conditions for measuring tensile strength and elongation

Conditions Description

Method KS M 6518

Die No. 2

Number of specimen (EA) 5

Thickness (mm) 3±0.1

Cross head speed (mm/min) 200

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마마마마. Tear strength. Tear strength. Tear strength. Tear strength

얻어진 발포체를 하여 약 두께로 만든 후 에 준한 형skiving 3mm KS M 6518 B

로 시험편을 절취하여 를 측정였다 동일시험에 사용한 시험편은cutter tear strength .

개로 하였으며 측정조건은 에 준하여 시행하였다5 , KS M 6518 .

바바바바. Compression set. Compression set. Compression set. Compression set

측정은 발포체를 약 의 두께의 지름 인 원Compression set 10 mm 30±0.05 mm

기둥 형태로 제조한 시험편을 에 준하여 행하였다 크롬 도금한 장ASTM D-3754 . 2

의 평행 금속판 사이에 시험편을 넣고 시험편 두께의 에 해당하는 를50% spacer

끼운후 압축시켜 가 유지되는 에서50±0.1°C aRESIN-15 cRESIN-15culation oven

시간 동안 열처리 한 후 압축장치에서 시험편을 꺼내어 실온에서 분간 냉각시6 30

킨 후 두께를 측정하였다 동일 시험에 사용된 시험편은 개로 하였으며. 3 ,

은 아래식에 의하여 계산된다compression set (C) .

Cs (%) = [ (t0-tf) / (t0-ts) ] × 100

t0 시험편의 초기 두께-

tf 열처리 후 냉각되었을 때의 두께-

ts 의 두께- spacer bar

- 50 -

그림그림그림그림 6. Compression set apparatus6. Compression set apparatus6. Compression set apparatus6. Compression set apparatus

사사사사. Split tear strength. Split tear strength. Split tear strength. Split tear strength

그림그림그림그림 7. Size and shape of the specimen for testing split tear strength7. Size and shape of the specimen for testing split tear strength7. Size and shape of the specimen for testing split tear strength7. Size and shape of the specimen for testing split tear strength

- 51 -

발포체의 특성을 측정하기 위해 동일시험에 사용한 시험편은 개로 하였split tear 3

으며 측정시의 중간값에서 이상 벗어나는 것은 제외하고 측정하였다, 20% .

- 52 -

제 장 결과 및 고찰제 장 결과 및 고찰제 장 결과 및 고찰제 장 결과 및 고찰4444

제 절 기본 평가제 절 기본 평가제 절 기본 평가제 절 기본 평가1111

함량에 따른 특성함량에 따른 특성함량에 따른 특성함량에 따른 특성1. CaCO31. CaCO31. CaCO31. CaCO3

함량을 을 사용하였으며 함량 증가에 따른 발포배율을 조CaCO3 5~30phr CaCO3

절하기 위해 발포제를 소량씩 증가시켰다.

함량에 따른 경도 변화 및 발포특성을 고찰하였다CaCO3 .

- 53 -

Table 1. Recipes and properties of foams by various CaCO3Table 1. Recipes and properties of foams by various CaCO3Table 1. Recipes and properties of foams by various CaCO3Table 1. Recipes and properties of foams by various CaCO3

측정조건* : 63±3%RH, 23±2°C

- 54 -

Table 2. Recipes and properties of foams by various CaCO3Table 2. Recipes and properties of foams by various CaCO3Table 2. Recipes and properties of foams by various CaCO3Table 2. Recipes and properties of foams by various CaCO3

측정조건* : 60±3%RH, 20±2°C

- 55 -

함량에 따른 비중과 발포배율의 변화함량에 따른 비중과 발포배율의 변화함량에 따른 비중과 발포배율의 변화함량에 따른 비중과 발포배율의 변화Fig. 1 CaCO3Fig. 1 CaCO3Fig. 1 CaCO3Fig. 1 CaCO3

함량 증가에 따른 비중과 발포 배율의 변화함량 증가에 따른 비중과 발포 배율의 변화함량 증가에 따른 비중과 발포 배율의 변화함량 증가에 따른 비중과 발포 배율의 변화Fig. 2 CaCO3 (II)Fig. 2 CaCO3 (II)Fig. 2 CaCO3 (II)Fig. 2 CaCO3 (II)

- 56 -

함량에 따른 경도 변화함량에 따른 경도 변화함량에 따른 경도 변화함량에 따른 경도 변화Fig. 3 CaCOFig. 3 CaCOFig. 3 CaCOFig. 3 CaCO

함량에 따른 인장강도의 변화함량에 따른 인장강도의 변화함량에 따른 인장강도의 변화함량에 따른 인장강도의 변화Fig. 4 CaCO3Fig. 4 CaCO3Fig. 4 CaCO3Fig. 4 CaCO3

- 57 -

함량에 따른 신장율의 변화함량에 따른 신장율의 변화함량에 따른 신장율의 변화함량에 따른 신장율의 변화Fig. 5 CaCO3Fig. 5 CaCO3Fig. 5 CaCO3Fig. 5 CaCO3

함량에 따른 인열강도의 변화함량에 따른 인열강도의 변화함량에 따른 인열강도의 변화함량에 따른 인열강도의 변화Fig. 6 CaCO3Fig. 6 CaCO3Fig. 6 CaCO3Fig. 6 CaCO3

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함량에 따른 파열 인열강도의 변화함량에 따른 파열 인열강도의 변화함량에 따른 파열 인열강도의 변화함량에 따른 파열 인열강도의 변화Fig. 7 CaCO3Fig. 7 CaCO3Fig. 7 CaCO3Fig. 7 CaCO3

의 사용량이 증가할수록 의 용융 점도가 상승하기 때문에 발포배CaCO compound

율이 현저히 감소하게 된다 발포체를 비슷한 발포배율로 조절하면(Fig. 1). CaCO3

의 함량에 따른 비중 증가는 보다 비중 증가율이 낮다 이는 의 비중TiO2 . CaCO3

이 에 비해 낮기 때문이다 발포체의 경도는 비슷한 발포 배율에서도TiO2 . CaCO3

의 함량 증가에 따라 현저히 증가하였다(Fig. 3).

인장 강도는 의 함유량이 까지는 증가하다가 이후부터 저하되었고CaCO3 15phr (Fig.

신장율은4), CaCO3 함량 증가에 따라 상대적인 고분자 조성비율이 줄어들므로 현

저히 감소하는 것을 알 수 있었다(Fig. 5).

에 나타낸 인열강도는 함량 증가에 따라 서서히 감소하는 경향을 볼Fig. 6 CaCO3

수 있었고 파열인열강도는 인열강도보다 현저히 감소하였다(Fig. 7).

- 59 -

충전제충전제충전제충전제2.2.2.2.

발포체의 경제적인 측면을 고려해서 저가인 응회석과 맥반석을 사용하여 발포체를

제조하였다.

Table 9. Recipes and Properties of foams by various fillerTable 9. Recipes and Properties of foams by various fillerTable 9. Recipes and Properties of foams by various fillerTable 9. Recipes and Properties of foams by various filler

측정조건 : 43±3%RH, 15±2°C

- 60 -

충전제에 따른 발포배율과 비중의 변화충전제에 따른 발포배율과 비중의 변화충전제에 따른 발포배율과 비중의 변화충전제에 따른 발포배율과 비중의 변화Fig. 35Fig. 35Fig. 35Fig. 35

충전제에 따른 인장강도의 변화충전제에 따른 인장강도의 변화충전제에 따른 인장강도의 변화충전제에 따른 인장강도의 변화Fig. 36Fig. 36Fig. 36Fig. 36

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충전제에 따른 인열강도의 변화충전제에 따른 인열강도의 변화충전제에 따른 인열강도의 변화충전제에 따른 인열강도의 변화Fig. 37Fig. 37Fig. 37Fig. 37

충전제 사용량이 증가하면 발포체의 비중이 증가하는 것을 알 수 있는데 그 효과는

매우 미미하였다(Fig. 35).

인장강도는 충전제가 일 때는 약간 상승하였지만 일 때는 오히려 저하되5phr 10phr

었다 이것으로부터 배합 설계시 충전제는 범위에서 사용해야만 보강 효과를. 5phr

기대할 수 있다(Fig. 36).

인열특성은 미미한 차이가 있으나 충전제를 사용하지 않는 경우에 비해 다소 떨어

지는 것을 알 수 있다(Fig. 37).

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제 절 를 통한 발포체 원료의 제조제 절 를 통한 발포체 원료의 제조제 절 를 통한 발포체 원료의 제조제 절 를 통한 발포체 원료의 제조2 TPE Blend2 TPE Blend2 TPE Blend2 TPE Blend

및 충진제를 사용함으로서 발포체의 물리적 특성이 변화하는 것을 제 절CaCO3 1

에서 확인하였다 충진제 사용을 통한 원료의 수축안정성 효과는 이상 사용. 20phr

시 나타나는데 이에 따라 발포체의 경도 상승과 기계적 강도 저하 및 컴파운드의,

흐름성 등의 문제가 발생하게 된다 본 연구에서는 이와 같은 문제를 해결할 수 있.

는 배합 설계 중심으로 검토하였다& .

경도 조절경도 조절경도 조절경도 조절1.1.1.1.

충진제 함량 증가에 따른 경도 상승은 불가피한 것이므로 저경도 특성의 base

도입이 요구된다 따라서 경도를 낮추기 위해서 계 를 도입하여 검polymer . SIS TPE

토하였다.

- 63 -

Table 11. Recipes and properties of foams based on CaCO3 loweringTable 11. Recipes and properties of foams based on CaCO3 loweringTable 11. Recipes and properties of foams based on CaCO3 loweringTable 11. Recipes and properties of foams based on CaCO3 lowering

hardnesshardnesshardnesshardness

측정조건* : 43±3%RH, 18±2°C

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Table 12. Recipes and properties of foams based on CaCO3 and loweringTable 12. Recipes and properties of foams based on CaCO3 and loweringTable 12. Recipes and properties of foams based on CaCO3 and loweringTable 12. Recipes and properties of foams based on CaCO3 and lowering

hardnesshardnesshardnesshardness

측정조건* : 48±3%RH, 21±2°C

- 65 -

함량에 따른 경도의 변화함량에 따른 경도의 변화함량에 따른 경도의 변화함량에 따른 경도의 변화Fig. 39 SISFig. 39 SISFig. 39 SISFig. 39 SIS

함량에 따른 파열인열강도의 변화함량에 따른 파열인열강도의 변화함량에 따른 파열인열강도의 변화함량에 따른 파열인열강도의 변화Fig. 40 SISFig. 40 SISFig. 40 SISFig. 40 SIS

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함량에 따른 의 변화함량에 따른 의 변화함량에 따른 의 변화함량에 따른 의 변화Fig. 41 SIS compression setFig. 41 SIS compression setFig. 41 SIS compression setFig. 41 SIS compression set

계 인 를 도입함으로써 경도를 현저히 저하시킬 수 있으나SIS TPE RESIN-15 (Fig.

상대적으로 가교제 사용량을 줄여야만 외관이 양호한 발포체를 제조할 수 있었39)

다.

발포체의 기계적 강도를 보면 계 함량이 증가할수록 떨어지는 문제가 발생SIS TPE

하였다 신발용 발포체에서 주요한 특성인 파열인열강도가 현저히 떨어지는 것을.

확인하였다 따라서 계 의 도입량에 한계가 있음을 알 수 있었다. , SIS TPE (Fig. 40).

발포체의 외관을 고려하여 가교제 사용량을 줄임에도 불구하고 는 전반적으로Cs

양호하게 나타나는데 이는 계 가 개선에 큰 효과가 있는 것으로 평가된, SIS TPE Cs

다(Fig. 41).

발포체의 전도성은 105 으로 우수한 특성을 나타내었다/sq .Ω

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물리적 특성 개선물리적 특성 개선물리적 특성 개선물리적 특성 개선2.2.2.2.

기능성 첨가제인 를 사용하여 함량 증가에 따른 물Zinc dimethyl acrylate CaCO3

성을 보완하고자 하였다.

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Table 14. Recipes and properties of foams for high conductivity andTable 14. Recipes and properties of foams for high conductivity andTable 14. Recipes and properties of foams for high conductivity andTable 14. Recipes and properties of foams for high conductivity and

mechanical propertlesmechanical propertlesmechanical propertlesmechanical propertles

측정 조건* : 54±3%RH, 25±2°C

는 특성 개선에서 큰 효과가 없는 것으로 나타났다 이는 첨Zinc dimethyl acrylate .

가제가 내에서 결합을 유도해 용융 점도를 증가시켜 오히려 발포체compound ion

의 외관만 불량하게 되었다.

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최 적 화최 적 화최 적 화최 적 화4.4.4.4.

지금까지는 및 충진제의 함량을 변화시키면서 성형성을 연구하였다 신발CaCO3 .

소재로서 요구되는 물성 및 발포 안정성 갖는 발포체를 제조하기 위해 을CaCO3

사용하였고 경도조절과 물성개선에 대한 연구결과를 종합하여 최적25phr , system

을 설계하고자하였다.

가 경도 조절가 경도 조절가 경도 조절가 경도 조절....

발포체의 경도를 근본적으로 조절하기 위해 를 이상 도입하였고 앞RESIN-15 20% ,

에서 가교 조절에 따른 물성개선 효과가 우수하고 외관 특성이 양호한 가System

교조제 를 사용하였다TAC .

에서는 를 사용한 결과 발포체를 제조하는데 대부분 실패Table 31 CaCO3 40phr

하였다 사용할 때와 같이 가교 부족과 용융 점도 증가로 형성에. 30phr site cell

있어 불안정하기 때문이다 가교조제인 을 증량하여 가교효율을 높인 결과. TAC

를 제조할 수 있었다sponge .

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Table 31. Recipes and properties of foams for appearance and molding atTable 31. Recipes and properties of foams for appearance and molding atTable 31. Recipes and properties of foams for appearance and molding atTable 31. Recipes and properties of foams for appearance and molding at

acetylene black 40phracetylene black 40phracetylene black 40phracetylene black 40phr

측정조건* : 59±3%RH, 25±2°C

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Table 32. Recipes and properties of foams for hardness control and optimumTable 32. Recipes and properties of foams for hardness control and optimumTable 32. Recipes and properties of foams for hardness control and optimumTable 32. Recipes and properties of foams for hardness control and optimum

systemsystemsystemsystem

측정조건* : 54±%RH, 24±2°C

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Table 33. Recipes and properties of foams for hardness control and optimumTable 33. Recipes and properties of foams for hardness control and optimumTable 33. Recipes and properties of foams for hardness control and optimumTable 33. Recipes and properties of foams for hardness control and optimum

systemsystemsystemsystem

측정조건* : 69±3%RH, 22±2°C

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가교제인 를 단독으로 사용하면 미가교성으로 발포체 제조가 힘들었지만 가교DCP ,

조제인 도입으로 발포체 제조가 용이하였다 은 경도를 제외하고는 신발TAC . #118

용 중창으로 적합하였다 은 전반적으로 신발용 가교제와 가교조제의 사용비. #120

율에 따라 경도와 기계적 강도면에서 큰 차이를 나타내었다 가교조제가 일. 0.5phr

때 가교제인 는 이 적합하였다 에서는 가공유 사용에 의해 경도DCP 0.45phr . #119

조절을 시도하였으나 기계적 강도가 심하게 저하되었다.

기능성 첨가제인 은 전기저항을 증가시켰고 기계적 강도의 개선에는 효과SR 368

가 없는 것으로 나타났다 경도조절을 도입과 의 증량으로 낮. RESIN-15 RESIN-15

추려고 하였으나 가교 의 불안으로 효과를 찾을 수가 없었다system .

의 결과로부터 가교밀도가 높다고 예상되며 이 때문에 기계적 강Compression set

도가 다소 저하된 것이 아닌가 추정된다.

나 고물성화나 고물성화나 고물성화나 고물성화....

가교 조절로 기계적 강도를 조절할 수 있는데 근본적으로 에system , base polymer

의해 좌우되기 쉽기 때문에 고물성화를 위해 계인a-olefin ethylene-butene

를 블렌드하였다 경도조절을 위해 는 사용하였고copolymer . RESIN-15 20~30% ,

가교조제인 은 상태에서 를 변량하여 가교 를 조절하였다TAC 0.5phr DCP balance .

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Table 34. Recipes and properties of foams for high performanceTable 34. Recipes and properties of foams for high performanceTable 34. Recipes and properties of foams for high performanceTable 34. Recipes and properties of foams for high performance

측정조건* : 64±3%RH, 19±2°C

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경도 낮추는데는 에 의해서 가능하지만 첨가시 큰RESIN-15 RESIN-15 2200 5phr

효과를 나타내었다 기계적 강도도 를 증가시켜 경도를 조절한 경우. RESIN-15 10%

보다 사용한 경우에 우수하였다RESIN-15 2200 5phr .

가교 은 일 때 기 적합하였고 발포제는 비중이system TAC 0.5phr DCP 0.4~0.45

으로 조절할 수 있는 양이면 적합하였다0.18~0.20 .

조기발포를 방지하기 위해 분해온도가 높은 단독만 사용하였지만 분해온AC 3000

도가 낮은 을 병용해도 큰 문제가 없었다JTR .

다 사 출다 사 출다 사 출다 사 출....

제조된 의 최적 사출 조건을 찾아가면서 연구를 진행하기가 힘든 실정이compound

다 따라서 중창으로 적합한 물성과 전도성을 갖는 배합을 선택하여 사출 시간을.

변화시켜 그 특성을 평가하였다.

가교 밀도는 성형 시간에 따라 차이가 있으므로 발포체의 물성에 직접적으로 연관

이 있다 특히 을 이나 첨가하므로 발포 형성에 더욱 중요한 변수. CaCO3 25phr cell

이다 약 에서 성형한 경우 물성이 우수하였다 성형시간 단축에 대. 170 540sec .

한 연구는 성형 온도와 가교 조정으로 가능하다고 생각된다system .

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Table 35. Recipes and properties of foams for testing of injection conditionsTable 35. Recipes and properties of foams for testing of injection conditionsTable 35. Recipes and properties of foams for testing of injection conditionsTable 35. Recipes and properties of foams for testing of injection conditions

측정조건* : 59±3%RH, 15±2°C

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Table 40. Recipes and properties of foams based on Additives-1Table 40. Recipes and properties of foams based on Additives-1Table 40. Recipes and properties of foams based on Additives-1Table 40. Recipes and properties of foams based on Additives-1

측정조건* : 70±3%RH, 25±2°C

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Table 41. Recipes and properties of foams based on Additives-1Table 41. Recipes and properties of foams based on Additives-1Table 41. Recipes and properties of foams based on Additives-1Table 41. Recipes and properties of foams based on Additives-1

측정조건* : 70±3%RH, 25±2°C

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라라라라. TiO. TiO. TiO. TiO2222

기존에는 백색도가 뛰어난 형의rutile TiO2를 발포체 재료로 사용하였으나 본 연구

에는 형보다 도전 특성이 우수한 형rutile anatase TiO2를 도입하였다.

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Table 46. Recipes and properties of foams based on anatase TiOTable 46. Recipes and properties of foams based on anatase TiOTable 46. Recipes and properties of foams based on anatase TiOTable 46. Recipes and properties of foams based on anatase TiO2222

측정조건* : 60%RH, 19°C

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측정조건* : 60%RH, 22°C

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과 에서는 형Table 46 Table 47 anatase TiO2 사용하면서 대전 방지제의 병10phr

용 효과와 발포배율을 조절하였다.

형Anatase TiO2와 을 병용하면서 발포체의 도전성이 현저히 개선되었Additives-1

다 은 병용효과가 없고 만 현저히 저하시켰다. EVAS-73W compression set .

기계적 강도가 떨어져 을 으로 대체한 결과 기계적 강도가 현저RESIN-3 RESIN-4 ,

히 개선되었다 따라서 도전성 부여 물질에 의해 떨어지는 기계적 강도는 base

의 블렌드로 개선이 가능하다는 것을 알수 있었다 그러나 물성 개선에는polymer . ,

발포체의 경도 상승이 동시에 일어나므로 주의해서 를 선정해야 한base polymer

다.

TiO2의 변량 효과를 검토하기 위해 과 에서는 씩Table 48 49 5, 7.5, 10, 20phr

TiO2를 사용하였다.

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측정조건* : 60% RH, 22°C

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측정조건* : 65%RH, 18°C

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고물성화고물성화고물성화고물성화3.3.3.3.

발포체에 기능성을 부여하면 기계적 강도뿐만 아니라 과 같은compression set cell

탄성을 현저히 저하시키는 것이 일반적인 현상이다.

본 연구에서도 발포체에 발포안정성을 부여하기 위해 충진제를 사용한 결과 위에,

서와 같은 현상이 나타났다 따라서 이와 같은 문제를 극복하기 위해서. base

의 다양한 블렌드를 진행하였고 이에 적합한 가교 연구를 진행하였polymer System

다.

가 블렌드가 블렌드가 블렌드가 블렌드....

αααα 중 발포체의 기계적 강도가 우수하다고 알려진-olefin ethylene-butene

를 사용하여 블렌드를 검토하였다copolymer .

특성이 우수한 과 기계적 강도가 우수한 를 단compression set RESIN-8 RESIN-9

독 또는 병용하였다.

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Table 50. Recipes and properties of foams based on blend for highTable 50. Recipes and properties of foams based on blend for highTable 50. Recipes and properties of foams based on blend for highTable 50. Recipes and properties of foams based on blend for high

performanceperformanceperformanceperformance

측정조건* : 65%RH, 21°C

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측정조건* : 65%RH, 19°C

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측정조건* : 60% RH, 18°C

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측정조건* : 58.5%RH, 22°C

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형Anatase TiO2를 씩 사용하였다10phr .

과 를 또는 씩 사용한 결과 경도가 높은 문제가 있으RESIN-8 RESIN-9 20% 30% ,

나 전반적으로 기계적 강도가 향상되어 물성을 조절하는 방법으로 적합하였다.

을 병용한 경우에 비중 증가가 뚜렷하게 나타나는데 이는 발포체 수축Additives-1

을 촉진시키는 역할을 하기 때문이다 따라서 을 대전방지(HP3,8,12). , Additives-1

제로 사용할 경우 발포체의 치수안정성에 대한 문제가 대두될 것이다.

과 를 각각 사용하는 것 보다 병용하는 편이 와RESIN-8 RESIN-9 compression set

파열 인열강도가 균형적으로 나타났다.

경도를 낮추기 위해 을 와 함께 병용하고 을 블렌RESIN-3 RESIN-2 RESIN-8 30%

드한 결과 전반적으로 기계적 강도가 우수하였고, , TiO2는 발포체의 균일한 형cell

성에 도움을 주어 균형적인 기계적 강도를 나타내었다.

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제 절 최적배합제 절 최적배합제 절 최적배합제 절 최적배합3333

지금까지 연구를 통해 용 발포 원료에서 요구되는 사출 안정성과 수축안정2 color

성을 부여하면서 물성이 개선된 기능성 로 를 개발하였다sole compound .

유색 신발 의 도전성 사출 는 사용에 따른 경도 상sole compound acetylene black

승을 방지하기 위해 저경도 수지를 도입하였고 균형적인 파열인열강도와,

을 설계하기 위해 가교 을 조절하였다compression set system .

의 사출 는 충진제 사용에 따라 기계적 강도와 의Sole compound compression set

저하를 방지하기 위해 를 도입하였다ethylene butene copolymer

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최적배합표최적배합표최적배합표최적배합표1.1.1.1.

Table 57. Optimum formulation of black-conductive foamTable 57. Optimum formulation of black-conductive foamTable 57. Optimum formulation of black-conductive foamTable 57. Optimum formulation of black-conductive foam

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Table 58. Properties of black-conductive foamTable 58. Properties of black-conductive foamTable 58. Properties of black-conductive foamTable 58. Properties of black-conductive foam

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제 절 금형구조 및 생산제 절 금형구조 및 생산제 절 금형구조 및 생산제 절 금형구조 및 생산4 Process4 Process4 Process4 Process

기계적인 방법은 복잡한 를 요구 하였으며 기계장비 투자비등으로 인하1. Process ,

여 가격적인 상승 요인의 결과를 얻을 수 있었다.

순간적으로 온도상승 및 온도하강 때문에 이 분 분 정도(1) 1 Cycle Time 15 ~ 20

의 의 결과를 얻을 수 있었음Cycle Time .

일반적인 범용기계로 작업이 가능하고 빠른 시간 내 생산이 이루어질 수 있는2.

방법은 원가 상승요인을 제거하여 경쟁력 있는 의 결과를 얻을 수 있었다Process .

방식과 금형 방식을 접목하여 간단한 화를 돌출(1) Cold Part Insert Insert Process

해 내었으며 누구나 쉽게 생산할 수 있는 방법이 가능하였다.

또한 빠른 가교시간을 돌출해 내기 위하여 가교시간이 빠른 원료를 개발하여(2)

적용한 결과 분 분 정도의 경쟁력 있는 결과를 얻을 수 있었다Cycle Time 6 ~ 10 .

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다양한 칼라비중을 갖는 중창 개발, injection midsole( ) ( ) 최종 ... ·...

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