JP5995996B2 - タイヤインナーライナー用フィルム、タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法及び空気入りタイヤ - Google Patents

タイヤインナーライナー用フィルム、タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法及び空気入りタイヤ Download PDF

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Description

本発明は、タイヤインナーライナー用フィルム、タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法、空気入りタイヤおよび空気入りタイヤの製造方法に関するものであって、より詳細には、タイヤへの適用時、全方向にわたって均一かつ優れた物性を示すことができ、タイヤの製造過程や自動車走行過程においても優れた耐久性および耐疲労特性を確保することができるタイヤインナーライナー用フィルムおよびこのようなタイヤインナーライナー用フィルムの製造方法、前記タイヤインナーライナー用フィルムを適用した空気入りタイヤ、および前記タイヤインナーライナー用フィルムを用いた空気入りタイヤの製造方法に関するものである。
タイヤは、自動車の荷重を支え、路面から受ける衝撃を緩和し、自動車の駆動力または制動力を地面に伝達する役割を果たす。一般に、タイヤは、繊維/鋼鉄/ゴムの複合体であって、図1のような構造を有することが一般的である。
トレッド(Tread)1:路面と接触する部分であり、制動、駆動に必要な摩擦力を与え、耐摩耗性が良好でなければならず、外部衝撃に耐えられなければならず、発熱が少なくなければならない。
ボディプライ(Body Ply)(またはカーカス(Carcass))6:タイヤ内部のコード層であり、荷重を支持し、衝撃に耐え、走行中の屈伸運動に対する耐疲労性が強くなければならない。
ベルト(Belt)5:ボディプライの間に位置しており、ほとんどの場合に鋼線(Steel Wire)で構成され、外部の衝撃を緩和させることはもちろん、トレッドの接地面を広く維持して走行安定性を優れたものとする。
サイドウォール(Side Wall)3:ショルダー2の下部分からビード9の間のゴム層をいい、内部のボディプライ6を保護する役割を果たす。
インナーライナー(Inner Liner)7:チューブの代わりにタイヤの内側に位置しているものであり、空気漏れを防止して空気入りタイヤを可能にする。
ビード(BEAD)9:鋼線にゴムを被覆した四角または六角形状のWire Bundleであり、タイヤをRimに載置し固定させる役割を果たす。
キャッププライ(CAP PLY)4:一部の乗用車用ラジアルタイヤのベルト上に位置した特殊コード紙であり、走行時、ベルトの動きを最小化する。
アペックス(APEX)8:ビードの分散を最少化し、外部の衝撃を緩和してビードを保護し、成形時、空気の流入を防止するために用いる三角形状のゴム充填材である。
最近は、チューブを用いず、かつ、内部には30〜40psi程度の高圧空気が注入されたチューブレス(tube−less)タイヤが通常用いられるが、車両の運行過程で内側の空気が外部に流出するのを防止するために、カーカス内層に気密性の高いインナーライナーが配置される。
従来は、比較的空気透過性が低いブチルゴムまたはハロブチルゴムなどのゴム成分を主要成分とするタイヤインナーライナーが用いられていたが、このようなインナーライナーでは、十分な気密性を得るためにゴムの含有量またはインナーライナーの厚さを増加させなければならなかった。しかし、前記ゴム成分の含有量およびタイヤの厚さが増加すると、タイヤの総重量が増加し、自動車の燃費が低下する問題があった。
また、前記ゴム成分は、相対的に低い耐熱性を有していて、高温条件に繰り返し変形が生じるタイヤの加硫過程または自動車の運行過程でカーカス層の内面ゴムとインナーライナーとの間に空気ポケットが発生したり、インナーライナーの形態や物性が変化する問題があった。そして、前記ゴム成分をタイヤのカーカス層に結合するためには、加硫剤を使用したり、加硫工程を適用しなければならず、これによっても十分な接着力が確保されることは難しかった。
そこで、インナーライナーの厚さおよび重量を減少させて燃費を節減し、タイヤの成形または運行過程などで発生するインナーライナーの形態や物性の変化を低減するために多様な方法が提案された。しかし、従来知られているいずれの方法も、インナーライナーの厚さおよび重量を十分に減少させながら、優れた空気透過性およびタイヤの成形性を維持するには限界があった。また、従来知られている方法で得られたインナーライナーは、高温の繰り返し成形が行われるタイヤの製造過程または繰り返し変形が生じて高い熱が発生する自動車の運行過程などでそれ自体の物性が低下したり、フィルムに亀裂が発生するなどの多くの問題が現れた。
本発明は、タイヤへの適用時、全方向にわたって均一かつ優れた物性を示すことができ、タイヤの製造過程や自動車走行過程においても優れた耐久性および耐疲労特性を確保することができるタイヤインナーライナー用フィルムを提供する。
また、本発明は、前記タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法を提供する。
また、本発明は、前記タイヤインナーライナー用フィルムを用いて製造された空気入りタイヤを提供する。
また、本発明は、前記タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法により得られたタイヤインナーライナー用フィルムを用いた空気入りタイヤの製造方法を提供する。
また、本発明は、インナーライナーフィルムおよびタイヤの内部構造が全方向にわたって均一かつ優れた物性と共に、安定した構造を有するようにし、タイヤの製造過程や自動車走行過程においても優れた機械的物性、耐久性および耐疲労特性を確保することができる空気入りタイヤの製造方法を提供する。
本発明は、第1方向に延伸または配向し、第1方向に垂直な第2方向には未延伸状態の基材フィルムを含み、前記第1方向が空気入りタイヤ製造用タイヤ成形ドラムの軸方向と平行に設定され、前記基材フィルムの第1方向および第2方向の引張強度比が1.1:1〜2:1である、タイヤインナーライナー用フィルムを提供する。
また、本発明は、基材フィルム用原料を溶融および押出して、横方向(TD;Transverse Direction)に1000mm以上の幅を有する基材フィルムを形成する段階と;前記基材フィルムを縦方向(Machine Direction)に全体延伸ドラフト6〜20として配向させる段階とを含む、請求項1に記載のタイヤインナーライナー用フィルムの製造方法を提供する。
また、本発明は、基材フィルム用原料を溶融および押出して基材フィルムを形成する段階と;前記基材フィルムを横方向(Transverse Direction)に5%〜50%延伸する段階と;前記基材フィルムの少なくとも一面に接着層を形成する段階とを含み、前記基材フィルムの縦方向(MD;Machine direction)および横方向(Transverse Direction)の引張強度比が1:1.1〜1:2である、タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法を提供する。
また、本発明は、前記タイヤインナーライナー用フィルムを用いて製造された空気入りタイヤを提供する。
また、本発明は、前記タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法により得られたタイヤインナーライナー用フィルムは、要求されるタイヤの大きさに合わせて裁断して使用されるが、この時、基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)がタイヤの成形時にタイヤのラジアル方向(Radial Direction)となるように、タイヤ成形ドラムの幅方向および水平方向にタイヤ成形ドラム上に載せる段階を含む、空気入りタイヤの製造方法を提供する。
また、本発明は、インナーライナーフィルム用原料を溶融および押出してインナーライナーフィルムを形成する段階と;前記インナーライナーフィルムを、縦方向(MD;Machine Direction)がタイヤ成形ドラムの軸方向と0°以上90°未満の角度をなすように、タイヤ成形ドラム上に配置する段階とを含む、空気入りタイヤの製造方法を提供する。
以下、発明の具体的な実施形態にかかるタイヤインナーライナー用フィルム、タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法、空気入りタイヤおよび空気入りタイヤの製造方法に関してより詳細に説明する。
発明の一実施形態によれば、第1方向に延伸または配向し、第1方向に垂直な第2方向には未延伸状態の基材フィルムを含み、前記第1方向が空気入りタイヤ製造用タイヤ成形ドラムの軸方向と平行に設定され、前記基材フィルムの第1方向および第2方向の引張強度比が1.1:1〜2:1である、タイヤインナーライナー用フィルムが提供できる。
前記基材フィルムの「第1方向」とは、前記タイヤインナーライナー用フィルムが実際に適用されてタイヤ製造用成形ドラム上に載せられる時(あるいは積層されたり巻かれる時)、前記成形ドラムの軸方向に平行な方向を意味する。前記「第2方向」とは、第1方向に垂直な方向を意味する。
前記「未延伸」とは、タイヤインナーライナー用フィルムの製造過程で実質的に延伸が発生しなかったり、延伸した程度がわずかで製造されるフィルムに配向が発生しなかったり、フィルムの形態が実質的に変更されていない状態を意味する。
タイヤの成形および製造過程において、インナーライナーは、空気注入によるタイヤ成形および加硫工程などの諸工程で形態の変形が生じ、特に、タイヤのラジアル方向(Radial Direction)および円周方向(Circumferential Direction)は変形程度の差が特に大きくなる。一般に、タイヤの円周方向(Circumferential Direction)における変形率がタイヤのラジアル方向(Radial Direction)に対比してはるかに高く、結果的に、前記両方向の間にはタイヤ製造工程による変形によって配向差が大きく発生し、これによってインナーライナーの物性不均一を誘発し、相対的に物性が脆弱な部分が発生してしまう。このような物性の脆弱な部分に外部応力が集中することによって、インナーライナーの損傷または破壊などの現象が現れ、タイヤに要求される耐久性および耐疲労特性を確保しにくいことがある。
従来知られているタイヤインナーライナー用フィルムおよびタイヤの製造過程では、インナーライナー用基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)が成形ドラムを囲んでタイヤの円周方向(Circumferential Direction)に適用され、基材フィルムの幅方向(TD;Transverse Directrion)は、成形ドラムの軸と平行に置かれてタイヤのラジアル方向(Radial Direction)に適用された。前記ラジアル方向(Radial Direction)および円周方向(Circumferential Direction)は、図2に示されている通りである。
これに対し、前記発明の一実施形態にかかるタイヤインナーライナー用フィルムは、一定程度の配向または延伸が行われた部分をタイヤのラジアル方向(Radical Direction)に適用し、未延伸部分を円周方向(Circumferential Direction)に適用することで、タイヤ製造工程時に発生するタイヤのラジアル方向(Radial Direction)および円周方向(Circumferential Direction)における変形程度の差による配向不均一に起因する物性不均一の問題を解消することができるため、タイヤインナーライナーの物性が全方向においてすべて均一に発現させることができ、これによって外部応力による破壊現象が生じ得る脆弱部分を除去するため、タイヤにおいて要求される耐久性および耐疲労特性を確保することができる。
具体的には、前記基材フィルムの第1方向および第2方向の引張強度比は、1.1:1〜2:1、好ましくは1.2:1〜1.6:1であってよい。このようなフィルムの第1方向および第2方向の間の引張強度比は、前記フィルムの横方向(TD)の延伸程度によるものであって、このような引張強度比を有することによって、最終製造されるタイヤ内において特定方向への厚さや物性の差がないインナーライナーが形成可能であり、タイヤの製造過程や自動車走行過程において必要な機械的物性、耐久性および耐疲労特性を確保することができる。
一方、後述する製造方法に示されているように、前記タイヤインナーライナー用フィルムは、製造過程において基材フィルムの横方向(TD;Transverse Direction)の幅が一定長さ以上となるようにし、前記基材フィルムを縦方向(Machine Direction)への全体延伸比率(total draft)が6〜20となるように配向して製造できる。
前記のように製造されたタイヤインナーライナー用フィルムは、タイヤの製造過程およびタイヤへの適用時、全方向、特にタイヤのラジアル方向(Radial Direction)および円周方向(Circumferential Direction)の間の物性および形状の差がわずかで均一かつ優れた物性を示すことができ、タイヤの製造過程や自動車走行過程においても優れた耐久性および耐疲労特性を確保することができる。
上述のように、前記基材フィルムの「第1方向」とは、前記タイヤインナーライナー用フィルムが実際に適用されてタイヤ製造用成形ドラム上に載せられる時(あるいは積層されたり巻かれる時)、前記成形ドラムの軸方向に平行な方向であって、タイヤのラジアル方向(Radial Direction;タイヤの幅方向)に平行で、前記基材フィルムを縦方向(Machine Direction)への全体延伸比率(total draft)が6〜20となるように配向して製造されるタイヤインナーライナー用フィルムにおいて、後述する前記タイヤインナーライナー用フィルムの製造過程で基材フィルムが形成されて出る方向である縦方向(MD;Machine Direction)であってよい。
これにより、前記基材フィルムを縦方向(Machine Direction)への全体延伸比率(total draft)が6〜20となるように配向して製造されるタイヤインナーライナー用フィルムにおいて、前記基材フィルムの「第2方向」とは、タイヤインナーライナー用フィルムの製造過程で基材フィルムが形成されて出る方向に垂直な横方向(TD;Transverse Direction)であって、タイヤにおいて円周方向(Circumferential Direction)に適用される。
前記基材フィルムを縦方向(Machine Direction)への全体延伸比率(total draft)が6〜20となるように配向して製造されるタイヤインナーライナー用フィルムは、タイヤの製造過程における縦方向(MD)がタイヤのラジアル方向(Radial Direction)となるように適用され、タイヤの製造過程では、前記インナーライナー用フィルムの縦方向(MD)の長さが適用される成形ドラムの幅に応じて調節できる。例えば、タイヤの製造過程では、前記インナーライナー用フィルムが縦方向(MD)に300〜800mmの長さを有することができ、前記長さの縦方向の方がタイヤのラジアル方向(Radial Direction)と水平に適用可能である。
これにより、前記タイヤインナーライナー用フィルムの基材フィルムの横方向(TD;Transverse Direction)は、タイヤの円周方向(Circumferential Direction)に適用されるが、前記基材フィルムの横方向(TD;Transverse Direction)の幅は、適用されるタイヤおよび成形ドラムの大きさに応じて異なり得るが、例えば、1000mm以上、好ましくは1200mm〜2000mmであってよい。つまり、前記基材フィルムの第2方向の長さが1000mm以上であってよい。
一方、前記基材フィルムを縦方向(Machine Direction)への全体延伸比率(total draft)が6〜20となるように配向させてタイヤインナーライナー用フィルムを製造することによって、前記基材フィルムの第1方向(空気入りタイヤ製造用タイヤ成形ドラムの軸方向と平行に設定される方向)には一定程度の延伸または配向が発生し得、このような第1方向に垂直な第2方向には未延伸状態であってよい。そして、このような基材フィルムは、縦方向(MD)および横方向(TD)の引張強度比が1.1:1〜2:1、好ましくは1.2:1〜1.6:1であってよい。
特に、このような特性を有する基材フィルムを含むタイヤインナーライナー用フィルムは、完成したタイヤ内においては特定方向への厚さや物性の差がない均一な厚さおよび物性を示すことができ、弾性度が大きく低下しないことから、フィルムに結晶が生じたり、一定方向に破れる現象などを防止することができる。つまり、前記タイヤインナーライナー用フィルムは、タイヤの製造過程や自動車走行過程において必要な機械的物性、耐久性または耐疲労特性を確保することができる。
一方、後述する他の製造方法に示されているように、前記タイヤインナーライナー用フィルムは、製造過程においてフィルムの横方向(TD;Transverse Direction)に5%〜50%延伸して製造できる。具体的には、前記基材フィルムを形成した後、前記基材フィルム上に接着層を形成する過程でフィルムの横方向(TD;Transverse Direction)に5%〜50%延伸することによって、前記タイヤインナーライナー用フィルムを製造することができる。これにより、前記タイヤインナーライナー用フィルムの基材フィルムは、第1方向に5%〜50%延伸することができ、前記基材フィルムの少なくとも一面には接着層が形成できる。
前記のようなタイヤインナーライナー用フィルムは、基材フィルムの横方向(TD;Transverse Direction)がタイヤにおいてラジアル方向(Radial Direction;タイヤの幅方向)に適用され、基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)がタイヤにおいて円周方向(Circumferential Direction)に適用されるため、タイヤの製造過程およびタイヤへの適用時、全方向、特にタイヤのラジアル方向(Radial Direction)および円周方向(Circumferential Direction)の間の物性および形状の差がわずかで均一かつ優れた物性を示すことができ、タイヤの製造過程や自動車走行過程においても優れた耐久性および耐疲労特性を確保することができる。
前記基材フィルムをタイヤインナーライナーへ適用する時、基材フィルムの第1方向、つまり、基材フィルムの横方向(TD)は、タイヤのラジアル方向(Radial Direction)に適用され、前記基材フィルムの第1方向の長さは、適用されるタイヤおよび成形ドラムの大きさに応じて異なり得、例えば、1000mm以下、好ましくは300mm〜800mmであってよい。
前記基材フィルムの第2方向、つまり、基材フィルムの縦方向(MD;Machine
Direction)は、タイヤの円周方向(Circumferential Direction)に適用され、第2方向の長さも、タイヤおよび成形ドラムの大きさに応じて異なり得、例えば、1000mm以上、好ましくは1000mm〜2000mmであってよい。
一方、前記発明の一実施形態のタイヤインナーライナー用フィルムの基材フィルムの製造に使用可能な成分としては、従来知られているブチルゴム、合成ゴム、またはポリアミド系樹脂などを使用することができる。ただし、前記タイヤインナーライナー用フィルムが薄い厚さでも優れた気密性を実現することで、タイヤを軽量化し、自動車の燃費を向上させ、優れた成形性および機械的物性を有するようにするために、前記基材フィルムは、ポリアミド系セグメントとポリエーテル(poly−ether)系セグメントとを含む共重合体(i);またはポリアミド系セグメントを含む重合体およびポリエーテル(poly−ether)系セグメントを含む重合体の間の樹脂混合物(ii)を含むことができる。そして、より好ましくは、前記共重合体のポリエーテル系セグメントの含有量、または前記ポリエーテル(poly−ether)系セグメントを含む重合体の含有量が、前記基材フィルムの全体重量中、5〜50重量%、または15〜45重量%であってよい。
前記基材フィルムは、前記ポリアミド系セグメントおよびポリエーテル系セグメントの共重合体を含むため、ゴム系の成分または熱可塑性樹脂類の成分を基材の主な成分とする従来のタイヤインナーライナー用フィルムと区分され、追加の加硫剤(vulcanizer)を必要としない特徴を有することができる。
一方、前記タイヤインナーライナー用フィルムの特性は、前記ポリアミド系セグメントと共に、エラストマー的性質を付与するポリエーテル系セグメントを特定の含有量範囲で含めて得られた基材フィルムを使用することによると見られる。前記ポリアミド系セグメントは、固有の分子鎖特性によって優れた気密性、例えば、同一の厚さにおいてタイヤに一般に使用されるブチルゴムなどに比べて10〜20倍程度の気密性を示し、他の樹脂に比べてそれほど高くないモジュラス特性を示す。
そして、前記ポリアミド系セグメントと共に、ポリエーテル系セグメントが、基材フィルムの全体重量に対して5〜50重量%、または15〜45重量%として使用されるため、前記タイヤインナーライナー用フィルムは、低いモジュラス特性を示すか、特定の伸張条件で発生する荷重が相対的に小さく、特定の熱処理工程の後にもフィルムの物性が大きく変化せず、ポリアミド成分の結晶化などによる構造変化を抑制することができて、タイヤの変形に対する耐久性を向上させることができる。
また、前記基材フィルムがポリアミド系セグメントを含む重合体とポリエーテル(poly−ether)系セグメントを含む重合体との間の樹脂混合物を含む場合にも、上述した気密性およびモジュラスなどの特性を示すことができる。
これにより、前記インナーライナー用フィルムは、タイヤの成形時にそれほど大きくない力が加えられても、タイヤの形態に合わせて伸張または変形できるため、これは、タイヤの優れた成形性の発現を可能にする。
前記ポリアミド系セグメントは、アミドグループ(−CONH−)を含む繰り返し単位を意味し、重合反応に参加するポリアミド系樹脂またはその前駆体から形成できる。
前記ポリアミド系セグメントは、十分な耐熱性および化学的安定性を有するため、タイヤの製造過程で適用される高温条件または添加剤などの化学物質への露出時にインナーライナーフィルムが変形または変性するのを防止することができる。そして、前記ポリアミド系セグメントは、ポリエーテル系セグメントと共重合されることによって、接着剤(例えば、レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤)に対して相対的に高い反応性を有することができて、前記インナーライナー用フィルムがカーカス部分に容易に接着できる。
具体的には、前記ポリアミド系セグメントは、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6/66共重合体、ナイロン6/66/610共重合体、ナイロンMXD6、ナイロン6T、ナイロン6/6T共重合体、ナイロン66/PP共重合体、ナイロン66/PPS共重合体、6−ナイロンのメトキシメチル化物、6−610−ナイロンのメトキシメチル化物、および612−ナイロンのメトキシメチル化物からなる群より選択された1種のポリアミド系樹脂に含まれる主要繰り返し単位であってよい。例えば、ナイロン6の主要繰り返し単位は、下記の化学式1において、Rが炭素数5のアルキレンであるとされており、他のポリアミド系樹脂の主要繰り返し単位も、当業者にとって自明とされている。
前記ポリアミド系セグメントは、下記の化学式1または化学式2の繰り返し単位を含むことができる。
[化学式1]
Figure 0005995996
前記化学式1において、Rは、炭素数1〜20の直鎖もしくは分枝鎖のアルキレン基、または炭素数7〜20の直鎖もしくは分枝鎖のアリールアルキレン基であってよい。
[化学式2]
Figure 0005995996
前記化学式2において、Rは、炭素数1〜20の直鎖もしくは分枝鎖のアルキレン基であり、Rは、炭素数1〜20の直鎖もしくは分枝鎖のアルキレン基、または炭素数7〜20の直鎖もしくは分枝鎖のアリールアルキレン基であってよい。
本明細書において、「アルキレン」は、アルキル(alkyl)基由来の2価の官能基を意味し、「アリールアルキレン」は、アリール(aryl)基の導入されたアルキル(alkyl)基由来の2価の官能基を意味する。
一方、前記ポリエーテル系セグメントは、アルキルオキシド(alkyl oxide、「Akyl−O−」グループを含む繰り返し単位を意味し、重合反応に参加するポリエーテル系樹脂またはその前駆体から形成できる。
前記ポリエーテル系セグメントは、タイヤの製造過程または自動車の運行過程でタイヤインナーライナー用フィルム内に大きな結晶が成長するのを抑制したり、前記フィルムが破れやすくなるのを防止することができる。また、前記ポリエーテル系セグメントは、前記タイヤインナーライナー用フィルムのモジュラスまたは伸張時に発生する荷重をより低くすることができ、これにより、タイヤの成形時にそれほど大きくない力が加えられても、タイヤの形態に合わせて伸張または変形可能にしてタイヤを容易に成形することができる。そして、前記ポリエーテル系セグメントは、低温でフィルムの剛直度が上昇するのを抑制することができ、高温で結晶化されるのを防止することができ、繰り返し変形などによるインナーライナーフィルムの損傷または破れを防止することができ、インナーライナーの変形に対する回復力を向上させ、永久変形によるフィルムのシワの発生を抑制してタイヤまたはインナーライナーの耐久性を向上させることができる。
前記ポリエーテル系セグメントは、ポリアルキレングリコール樹脂またはその誘導体に含まれる主要繰り返し単位であってよく、この時、前記ポリアルキレングリコール誘導体は、ポリアルキレングリコール樹脂の末端が、アミン基、カルボキシル基、またはイソシアネート基などで置換された、好ましくは、アミン基で置換された誘導体であってよい。好ましくは、前記ポリエーテル系セグメントは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリオキシエチレンジアミン、ポリオキシプロピレンジアミン、ポリオキシテトラメチレンジアミン、およびこれらの共重合体からなる群より選択された1種のポリエーテル系樹脂に含まれる主要繰り返し単位であってよい。
具体的には、前記ポリエーテル系セグメントは、下記の化学式5の繰り返し単位を含むことができる。
[化学式5]
Figure 0005995996
前記化学式5において、Rは、炭素数1〜10の直鎖もしくは分枝鎖のアルキレン基であってよく、nは、1〜100の整数であってよい。また、前記RおよびRは、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれ直接結合、−O−、−NH−、−COO−または−CONH−であってよい。
一方、上述した共重合体は、ポリアミド(poly−amide)系セグメントおよびポリエーテル(poly−ether)系セグメントを、7:3〜3:7の重量、または6:4〜3:7の重量比で含むことができる。
また、前記樹脂混合物は、前記ポリアミド系セグメントを含む重合体およびポリエーテル(poly−ether)系セグメントを含む重合体を、7:3〜3:7の重量、または6:4〜3:7の重量比で含むことができる。
一方、前記タイヤインナーライナー用フィルムの基材フィルムは、機械的物性または気密性を向上させるために、ポリアミド系樹脂をさらに含むことができる。このようなポリアミド系樹脂は、上述したポリアミド系セグメントおよびポリエーテル系セグメントの共重合体と混合された状態または共重合された状態でフィルム上に存在し得る。後述する製造方法に示されているように、前記ポリアミド系樹脂は、ポリアミド系セグメントおよびポリエーテル系セグメントの共重合体と混合された後、溶融および押出することによって、前記タイヤインナーライナー用フィルムに含まれるとよい。
また、前記ポリアミド系樹脂は、上述したポリアミド系セグメントを含む重合体、およびポリエーテル(poly−ether)系セグメントを含む重合体の間の樹脂混合物と混合された状態または共重合された状態でフィルム上に存在し得る。
前記追加的に含まれるポリアミド系樹脂は、前記タイヤインナーライナー用フィルムの機械的物性、例えば、耐熱性または化学的安定性などと気密性を向上させるために使用できるが、使用される量が大きすぎると、製造されるタイヤインナーライナー用フィルムの特性を低下させることがある。特に、前記ポリアミド系樹脂が追加的に使用される場合といっても、フィルム内においてポリエーテル系セグメントの含有量は、5〜50重量%、または15〜45重量%に維持されなければならず、これにより、前記ポリアミド系樹脂、前記ポリアミド系セグメント、およびその他追加される添加剤などの含有量の合計は、50〜95重量%でなければならない。
前記追加的に使用可能なポリアミド系樹脂が特に限定されるものではなく、前記共重合体との相溶性を高めるために、前記ポリアミド系セグメントと同一または類似の繰り返し単位を含むポリアミド系樹脂を使用することが好ましい。
前記ポリアミド系樹脂は、3.0〜4.0、好ましくは3.2〜3.7の相対粘度(硫酸96%溶液)を有することができる。このようなポリアミド系樹脂の粘度が3.0未満であれば、靭性(toughness)の低下によって十分な伸び率が確保されず、タイヤの製造時や自動車の運行時に破損が発生することがあり、基材フィルム層がタイヤインナーライナー用フィルムとして有するべき気密性または成形性などの物性を確保しにくいことがある。また、前記このようなポリアミド系樹脂の粘度が4.0を超える場合、製造される基材フィルム層のモジュラスまたは粘度が不要に高くなり得、タイヤインナーライナーが適切な成形性または弾性を有しにくいことがある。
前記ポリアミド系樹脂の相対粘度は、常温で硫酸96%溶液を用いて測定した相対粘度を意味する。具体的には、一定のポリアミド系樹脂の試験片(例えば、0.025gの試験片)を異なる濃度で硫酸96%溶液に溶かして2以上の測定用溶液を製造した後(例えば、ポリアミド系樹脂試験片を0.25g/dL、0.10g/dL、0.05g/dLの濃度となるように96%硫酸に溶かして3つの測定用溶液製作)、25℃で、粘度管を用いて、前記測定用溶液の相対粘度(例えば、硫酸96%溶液の粘度管通過時間に対する前記測定用溶液の平均通過時間の比率)を求めることができる。
前記ポリアミド系樹脂としては、ポリアミド系樹脂、例えば、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン6/66共重合体、ナイロン6/66/610共重合体、ナイロンMXD6、ナイロン6T、ナイロン6/6T共重合体、ナイロン66/PP共重合体、およびナイロン66/PPS共重合体;またはこれらのN−アルコキシアルキル化物、例えば、6−ナイロンのメトキシメチル化物、6−610−ナイロンのメトキシメチル化物、または612−ナイロンのメトキシメチル化物があり、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、またはナイロン612を使用することが好ましい。
そして、前記基材フィルムが前記ポリアミド系樹脂と前記共重合体または混合物を、7:3〜3:7の重量、または6:4〜3:7の重量比で含むことができる。
前記基材フィルム層は、30〜300μm、好ましくは40〜250μm、より好ましくは40〜200μmの厚さを有することができる。これにより、発明の一実施形態のタイヤインナーライナー用フィルムは、従来知られているものに比べて薄い厚さを有しながらも、低い空気透過性、例えば、200cc/(m・24hr・atm)以下の酸素透過度を有することができる。
一方、前記タイヤインナーライナー用フィルムは、前記基材フィルムの少なくとも一面に形成され、レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を含む接着層をさらに含むことができる。前記レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を含む接着層は、前記基材フィルム層およびタイヤのカーカス層に対しても優れた接着力および接着維持性能を有し、これにより、タイヤの製造過程または運行過程などで発生する熱または繰り返し変形によって発生するインナーライナーフィルムとカーカス層との間の界面の破断を防止し、前記インナーライナー用フィルムが十分な耐疲労性を有することができるようにする。
上述した接着層の主な特性は、特定組成を有する特定のレゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を含むことによると見られる。従来のタイヤインナーライナー用接着剤としては、ゴムタイプのタイガムなどが使用され、これにより、追加の加硫工程が必要であった。
これに対し、前記接着層は、特定組成のレゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を含むことで、前記基材フィルムに対して高い反応性および接着力を有するだけでなく、厚さをそれほど増加させなくても、高温加熱条件で圧着して前記基材フィルムとタイヤのカーカス層とを強固に結合させることができる。これにより、タイヤの軽量化および自動車の燃費向上を可能にし、タイヤの製造過程または自動車の運行過程での繰り返される変形などにおいても、カーカス層とインナーライナー層または前記基材フィルムと接着層が分離される現象を防止することができる。
そして、前記接着層は、タイヤの製造過程や自動車の運行過程で加えられる物理/化学的変形に対しても高い耐疲労特性を示すことができるため、高温条件の製造過程や長期間機械的変形が加えられる自動車の運行過程中においても、接着力または他の物性の低下を最小化することができる。
それだけでなく、前記レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤は、ラテックスとゴムとの間の架橋結合が可能で接着性能を発現し、物理的にラテックス重合物であるため、硬化度が低く、ゴムのように柔軟な特性を有することができ、レゾルシノール−ホルマリン重合物のメチロール末端基と基材フィルムとの間の化学結合が可能である。これにより、基材フィルムに前記レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を適用すると、十分な接着性能と共に、高い弾性特性を有するタイヤインナーライナー用フィルムが提供できる。
前記レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤は、レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物2〜32重量%、好ましくは10〜20重量%、およびラテックス68〜98重量%、好ましくは80〜90重量%を含むことができる。
前記レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物は、レゾルシノールとホルムアルデヒドとを、1:0.3〜1:3.0、好ましくは1:0.5〜1:2.5のモル比で混合した後、縮合反応して得られたものであってよい。また、前記レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物は、優れた接着力のための化学反応の面で、全体接着層の総量に対して2重量%以上で含まれるとよく、適正な耐疲労特性を確保するために、32重量%以下で含まれるとよい。
前記ラテックスは、天然ゴムラテックス、スチレン/ブタジエンゴムラテックス、アクリロニトリル/ブタジエンゴムラテックス、クロロプレンゴムラテックス、およびスチレン/ブタジエン/ビニルピリジンゴムラテックスからなる群より選択された1種または2種以上の混合物となってよい。前記ラテックスは、素材の柔軟性とゴムとの効果的な架橋反応のために、全体接着層の総量に対して68重量%以上で含まれるとよく、基材フィルムとの化学反応と接着層の剛性のために、98重量%以下で含まれる。
また、前記接着層は、レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物およびラテックスと共に、表面張力調整剤、耐熱剤、消泡剤、およびフィラーなどの添加剤1種以上を追加的に含むことができる。この時、前記添加剤のうち、表面張力調整剤は、接着層の均一な塗布のために適用するが、過剰投入時、接着力低下の問題を発生させることがあるため、全体接着層の総量に対して2重量%以下または0.0001〜2重量%、好ましくは1.0重量%以下または0.0001〜0.5重量%で含まれるとよい。この時、前記表面張力調整剤は、スルホン酸塩陰イオン性界面活性剤、硫酸エステル塩陰イオン性界面活性剤、カルボン酸塩陰イオン性界面活性剤、リン酸エステル塩陰イオン性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、およびポリシロキサン系界面活性剤からなる群より選択された1種以上となってよい。
前記接着層は、0.1μm〜20μm、好ましくは0.1μm〜10μm、より好ましくは0.2μm〜7μm、さらに好ましくは0.3μm〜5μmの厚さを有することができ、前記基材フィルムの一表面または両表面上に形成されてよい。前記接着層の厚さは薄すぎると、タイヤの膨張時、接着層自体がより薄くなり得、カーカス層および基材フィルムの間の架橋接着力が低下することがあり、接着層の一部に応力が集中して疲労特性が低下することがある。また、前記接着層が厚すぎると、接着層での界面分離が生じて疲労特性が低下することがある。そして、タイヤのカーカス層にインナーライナーフィルムを接着させるために、基材フィルムの一面に接着層を形成することが一般的であるが、多層のインナーライナーフィルムを適用する場合、あるいはインナーライナーフィルムがビード部を囲むなどのタイヤ成形方法および構造設計によって両面にゴムと接着が必要な場合、基材フィルムの両面に接着層を形成することが好ましい。
一方、発明の他の実施形態によれば、基材フィルム用原料を溶融および押出して、横方向(TD;Transverse Direction)に1000mm以上の幅を有する基材フィルムを形成する段階と;前記基材フィルムを縦方向(Machine Direction)への全体延伸比率(total draft)が6〜20となるように配向する段階とを含む、請求項1に記載のタイヤインナーライナー用フィルムの製造方法が提供できる。
本発明者らは、前記基材フィルムの製造過程において、フィルムの横方向(TD;Transverse Direction)は、未延伸状態で幅が一定長さ以上となるようにし、前記基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)には全体延伸比率(total draft)が6〜20となるように配向させて、タイヤインナーライナー用フィルムを製造した。
前記タイヤインナーライナー用フィルムは、実際にタイヤ製造工程へ適用時、製造されたインナーライナーフィルムの基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)がタイヤのラジアル方向(Radial Direction;タイヤの幅方向)に適用され、基材フィルムの横方向(TD;Transverse Direction)がタイヤの円周方向(Circumferential Direction)に適用可能で、タイヤの製造過程および製造されたタイヤにおいてインナーライナーの全方向、特にタイヤのラジアル方向(Radial Direction)および円周方向(Circumferential Direction)の間の物性および形状の差がわずかで均一かつ優れた物性を示すことができ、タイヤの製造過程や自動車走行過程においても優れた耐久性および耐疲労特性を確保することができる点を実験を通して確認して、発明を完成した。
具体的には、前記基材フィルムの縦方向(MD)および横方向(TD)の引張強度比が1.1:1〜2:1、好ましくは1.2:1〜1.6:1であってよい。
前記基材フィルム用原料を溶融および押出して基材フィルムの横方向(TD;Transverse Direction)の長さが1000mm以上の基材フィルムを形成する段階は、エアナイフ(Air knife)、エッジピニング(Edge−pinning)装置を用いて、溶融ポリマーを冷却ロール上で均一固着させて冷却させることによって、エラストマー的な特性の発現による横方向(TD)への幅収縮現象を制御して、1000mm以上の横方向(TD)の幅を有する基材フィルムを製造することができる。
前記基材フィルムを縦方向(Machine Direction)への全体延伸比率(total draft)が6〜20となるように配向する段階は、ダイからの原料の吐出速度を調節することによって押出ダイにおける溶融延伸比率を調節したり、押出ダイの後の延伸倍率、つまり、キャスティングロール(Casting Roll)からワインダ(Winder)に至るまでの、基材フィルムの製造時に存在するすべての駆動ロール(Roll)における延伸倍率(Draw Ratio)、および製造された基材フィルムをコーティングする段階において駆動ロール(Roll)で発生する延伸倍率(Draw Ratio)を調節することによって、基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)の配向を調整することができる。
具体的には、前記縦方向(Machine Direction)への全体延伸比率(total draft)が、下記の一般式1の押出ダイにおける溶融延伸比率(melt draft ratio)および押出ダイの後の延伸倍率(draw ratio)を乗算した値であってよい。
[一般式1]
押出ダイにおける溶融延伸比率(melt draft ratio)
=キャスティングロールの速度(meter/分)/ダイからの原料の吐出速度(meter/分)
前記押出ダイにおける溶融延伸比率は、押出ダイ(die)から吐出される原料の吐出速度(V0)とキャスティングロール速度(Casting−Roll speed;V1)との間の速度差による延伸を意味する。前記ダイからの原料の吐出速度は、下記の一般式2によって求められる。
[一般式2]
ダイからの原料の吐出速度(meter/分)
={ダイからの原料の吐出量(Q)/[原料の密度(ρ)*ダイにおける原料の有効吐出面積(A)]}/100
前記一般式2において、Qはg/min、ρはg/cm、Aはcmの単位を有する。
前記押出ダイの後の延伸倍率(draw ratio)は、キャスティングロール(Casting Roll)からワインダ(Winder)に至るまでの、基材フィルムの製造時に存在するすべての駆動ロール(Roll)における延伸倍率(Draw Ratio)、および製造された基材フィルムをコーティングする段階において駆動ロール(Roll)で発生する延伸倍率(Draw Ratio)を乗算した値であってよい。
前記キャスティングロール(Casting Roll)からワインダ(Winder)に至るまでの、基材フィルムの製造時に存在するすべての駆動ロール(Roll)における延伸倍率(Draw Ratio)は、前記キャスティングロール(Casting
Roll)およびその後に設けられた駆動ロールのうちの互いに隣接するロール(roll)の間で発生した延伸倍率全体を乗算した値であってよい。前記2つの駆動ロール(roll)の間で延伸が発生しなかった場合、当該延伸倍率は1である。
具体的には、前記押出ダイの後の延伸倍率(draw ratio)は、前記基材フィルムの製造段階で発生した延伸倍率と、後述する接着層形成段階で発生した延伸倍率とを乗算した値であってよい。接着層形成段階で延伸が発生しなかった場合、当該延伸倍率は1である。
前記押出ダイの後の延伸倍率(draw ratio)は、下記の一般式3により定義できる。
[一般式3]
押出ダイの後の延伸倍率(draw ratio)
=基材フィルム製造段階で発生した延伸倍率(draw ratio)*接着層形成段階で発生した延伸倍率(draw ratio)
一方、前記基材フィルム用原料は、従来知られているブチルゴム、合成ゴム、またはポリアミド系樹脂などを使用することができる。ただし、前記タイヤインナーライナー用フィルムが薄い厚さでも優れた気密性を実現することで、タイヤを軽量化し、自動車の燃費を向上させ、優れた成形性および機械的物性を有するようにするために、前記基材フィルムは、ポリアミド系セグメントとポリエーテル(poly−ether)系セグメントとを含む共重合体(i)、またはポリアミド系セグメントを含む重合体およびポリエーテル系セグメントを含む重合体の間の樹脂混合物(ii)を含むことができる。
そして、より好ましくは、前記共重合体のポリエーテル系セグメントの含有量、または前記ポリエーテル(poly−ether)系セグメントを含む重合体の含有量が、前記基材フィルムの全体重量中、5〜50重量%、または15〜45重量%であってよい。
具体的には、前記基材フィルムを形成する段階は、上述した共重合体や混合物を230〜300℃で溶融し押出して、30μm〜300μmの厚さを有するフィルムを形成する段階を含むことができる。
前記混合物を溶融および押出する押出ダイは、高分子樹脂の押出に使用できると知られているものであれば特別な制限なく使用することができるが、前記基材フィルムの厚さをより均一にしたり、またはダイ内の滞留時間の均一化を通した粘性特性の均一化のために、T型ダイを用いることが好ましい。
前記基材フィルム層を形成する段階では、前記混合物を溶融および押出して、30〜300μmの厚さを有する基材フィルムを形成することができる。前記製造される基材フィルムの厚さの調節は、押出条件、例えば、押出機の吐出量またはキャスティングロール(Casting Roll;冷却ロール)の速度を調節することによって行われてよい。
前記基材フィルム用原料を溶融および押出して横方向(TD;Transverse Direction)に1000mm以上の幅を有する基材フィルムを形成する段階は、0.3〜1.5mmのダイギャップ(Die Gap)を有する押出ダイで前記基材フィルム用原料を溶融および押出する段階を含むことができる。
前記製造される基材フィルム層の厚さをより均一に調節するために、前記押出ダイのダイギャップ(Die Gap)を0.3〜1.5mmに調節することができる。前記基材フィルムを形成する段階において、前記ダイギャップ(Die Gap)が小さすぎると、溶融押出工程のダイの剪断圧力が過度に高くなり、剪断応力が高くなって押出されるフィルムの均一な形態の形成が難しく、生産性が低下する問題があり得、前記ダイギャップが大きすぎると、溶融押出されるフィルムの延伸が過度に高くなって配向が発生することがあり、製造される基材フィルムの物性が不均一になり得る。
また、前記タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法では、上述した段階によって製造された基材フィルムの厚さを連続的に測定し、測定結果をフィードバックして不均一な厚さが現れる位置に相当する押出ダイの部分、例えば、T−Dieのリップギャップ(lip gap)調節ボルトを調節し、製造される基材フィルムの偏差を低減することによって、より均一な厚さを有するフィルムを得ることができる。また、このようなフィルムの厚さ測定−フィードバック−押出ダイの調節を、自動化されたシステム、例えば、Auto Dieシステムなどを用いることによって、自動化された工程段階を構成することができる。
前記基材フィルムを形成する段階では、上述した特定の段階および条件を除いては、高分子フィルムの製造に通常使用されるフィルムの押出加工条件、例えば、スクリュー直径、スクリュー回転速度、またはライン速度などを適切に選択して使用することができる。
一方、前記タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法は、前記溶融および押出して形成された基材フィルムを、5〜40℃、好ましくは10〜30℃の温度に維持される冷却部のキャスティングロール(Casting Roll)で固化させる段階をさらに含むことができる。
前記溶融および押出して形成された基材フィルム層が前記5〜40℃の温度に維持される冷却部のキャスティングロール(Casting Roll)で固化することによって、より均一な厚さを有するフィルム状に提供できる。溶融および押出して得られた基材フィルム層を、前記適正温度に維持される冷却部のキャスティングロール(Casting
Roll)に接地または密着させることによって、実質的に均一冷却による基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)および横方向(TD;Trnasverse Direction)の物性を均一化させることができ、連続して進行する延伸過程で均一延伸が可能になる。
具体的には、前記固化段階は、エアナイフ、エアノズル、静電気付与装置(Pinning装置)、またはこれらの組み合わせを用いて、前記溶融および押出して形成された基材フィルム層を、5〜40℃の温度に維持される冷却部のキャスティングロール(Casting Roll)に均一に密着させる段階を含むことができる。
前記押出された溶融物をダイの出口から水平距離で10〜150mm、好ましくは20〜120mmに設けられた冷却ロールに付着または接地させて延伸および配向を排除することができる。前記ダイの出口から冷却ロールまでの水平距離は、ダイの出口と排出された溶融物が冷却ロールに接地する地点との間の距離であってよい。
前記固化段階において、エアナイフ、エアノズル、静電気付与装置(Pinning装置)、またはこれらの組み合わせを用いて、前記溶融および押出して形成された基材フィルム層を冷却部のキャスティングロール(Casting Roll)に密着させることによって、前記基材フィルム層が押出後に空気中で飛ばされたり、部分的に不均一に冷却されるなどの現象を防止することができ、これによってより均一な厚さを有するフィルムが形成可能であり、フィルム内において周囲の部分に比べて相対的に厚いか薄い一部領域が実質的に形成されなくて済む。
前記基材フィルム用原料は、ポリアミド系樹脂をさらに含むことができ、好ましくは、前記基材フィルム用原料は、前記ポリアミド系樹脂および前記共重合体または前記樹脂混合物を、7:3〜3:7の重量、または6:4〜3:7の重量比で含むことができる。
上述のように、前記共重合体は、ポリアミド(poly−amide)系セグメントおよびポリエーテル(poly−ether)系セグメントを、7:3〜3:7の重量、または6:4〜3:7の重量比で含むことができる。前記樹脂混合物は、前記ポリアミド系セグメントを含む重合体およびポリエーテル(poly−ether)系セグメントを含む重合体を、7:3〜3:7の重量、または6:4〜3:7の重量比に含むことができる。
前記ポリアミド系樹脂と、前記ポリアミド(poly−amide)系セグメントおよびポリエーテル(poly−ether)系セグメントを含む共重合体、あるいはポリアミド系セグメントを含む重合体とポリエーテル系セグメントを含む重合体との間の樹脂混合物に関する具体的な内容は、上述の通りである。
前記基材フィルムを縦方向(MD;Machine Direction)に配向させるために、一次的にダイから吐出される基材フィルム製造用原料の吐出速度を、ダイギャップ、ダイ幅および吐出量を調整することによって変更させて、冷却部のキャスティングロール(Casting Roll)との速度差によって溶融状態で配向させることができる。この時、適用される一般式1の押出ダイにおける溶融延伸比率(melt draft ratio)は、4〜19.05、または4〜14、好ましくは5〜10であってよい。
前記一般式1の押出ダイにおける溶融延伸比率が低すぎると、基材フィルム製造用原料の吐出状態が不良になり、製造される基材フィルムの均一性が低下することがある。また、前記一般式1の押出ダイにおける溶融延伸比率が高すぎると、製造される基材フィルムの物性が不均一になり得、冷却部のキャスティングロール(Casting Roll)との密着性が低下して均一冷却が困難になり得る。
前記基材フィルムを縦方向(Machine Direction)への全体延伸比率(total draft)が6〜20となるように配向する段階は、前記押出ダイの後の延伸倍率(draw ratio)が1.05〜1.5となるように延伸する段階を含むことができる。
前記基材フィルムの製造過程中、溶融押出された結果物が冷却部のキャスティングロール(Casting Roll)からワインダ(Winder)に至る過程において、一部のロール(Roll)あるいは全体ロール(Roll)の速度を変更させることによって、周速差による基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)への追加配向が発生することができる。
このような押出ダイの後の延伸倍率(draw ratio)は、1.05〜1.5、好ましくは1.1〜1.3であってよい。前記押出ダイの後の延伸倍率(draw ratio)が低すぎると、配向の効果が低下し、高すぎると、ワインダ(Winder)に基材フィルムを巻き取る時に過度に張力が高くて基材フィルムの間にブロッキング(Blocking)現象が発生し、基材フィルムのコーティング段階でフィルムの破断が発生するため、実際に工程への適用が難しい限界がある。
一方、前記タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法は、前記基材フィルム層の少なくとも一表面上に、レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を0.1〜20μmの厚さに塗布する接着層形成段階を含む段階をさらに含むことができる。
このような接着層形成段階は、レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を、前記形成された基材フィルムの一表面または両表面上にコーティングした後、乾燥する方法で進行させることができ、形成される接着層は、0.1〜20μm、好ましくは0.1〜10μmの厚さを有することができる。前記レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤は、レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物2〜32重量%、およびラテックス68〜98重量%、好ましくは80〜90重量%を含むことができる。つまり、前記接着層を形成する段階は、前記基材フィルム層の少なくとも一表面上に、レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物2〜30重量%;およびラテックス68〜98重量%を含む接着剤を0.1〜20μmの厚さに塗布(コーティング)する段階を含むことができる。
前記特定組成のレゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤に関するより具体的な内容は、上述の通りである。
前記接着剤の塗布には、通常使用される塗布またはコーティング方法または装置を特別な制限なく使用することができるが、ナイフ(Knife)コーティング法、バー(Bar)コーティング法、グラビアコーティング法、またはスプレー法や、または浸漬法を使用することができる。ただし、ナイフ(Knife)コーティング法、グラビアコーティング法、またはバー(Bar)コーティング法を使用することが、接着剤の均一な塗布およびコーティングの面で好ましい。
前記基材フィルムの一表面または両表面上に前記接着層を形成した後には、乾燥および接着剤反応を同時に進行させてもよいが、接着剤の反応性の面を考慮して、乾燥段階を経た後、熱処理反応段階に分けて進行させることができ、接着層の厚さあるいは多段の接着剤を適用するために、前記接着層の形成および乾燥と反応段階を数回適用することができる。また、前記基材フィルムに接着剤を塗布した後、100〜150℃で、略30秒〜3分間の熱処理条件で固化および反応させる方法で熱処理反応を行うことができる。
一方、上述のように、基材フィルムのコーティング段階において、コーティングロールからワインダに至るまでの、全体ロール(Roll)あるいは一部のロール(Roll)に周速差を与えて基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)に追加配向させ、この時の延伸倍率(Draw−Ratio)による延伸ドラフトは、1.0〜1.5、好ましくは1.1〜1.3であってよい。
延伸ドラフトが低すぎると、コーティング液の塗布が不均一でゴムとの接着力が低下し、延伸ドラフトが高すぎると、張力の増加によって基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)にコーティング筋が発生してゴムとの接着力が不均一である。
基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)に全体延伸ドラフトを6〜20として配向させる段階において、延伸ドラフトを付加する段階は、基材フィルム層が形成された後にはいずれの段階で行われても特別な制限はない。
一方、発明のさらに他の実施形態によれば、基材フィルム用原料を溶融および押出して基材フィルムを形成する段階と;前記基材フィルムを横方向(Transverse Direction)に5%〜50%延伸する段階と、前記基材フィルムの少なくとも一面に接着層を形成する段階とを含み、前記基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)および横方向(Transverse Direction)の引張強度比が1:1.1〜1:2である、タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法が提供できる。
本発明者らは、前記基材フィルムの製造過程において、フィルムの横方向(TD;Transverse Direction)に5%〜50%延伸して製造されるタイヤインナーライナー用フィルムが、タイヤの製造過程およびタイヤへの適用時、全方向、特にタイヤのラジアル方向(Radial Direction)および円周方向(Circumferential Direction)の間の物性および形状の差がわずかで均一かつ優れた物性を示すことができ、タイヤの製造過程や自動車走行過程においても優れた耐久性および耐疲労特性を確保することができる点を実験を通して確認して、発明を完成した。具体的には、前記基材フィルムの横方向(TD)および縦方向(MD)の引張強度比が1.1:1〜2:1、好ましくは1.2:1〜1.6:1であってよい。
前記基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)とは、タイヤインナーライナー用フィルムの製造過程で基材フィルムが形成されて出る方向を意味し、前記基材フィルムの横方向(TD;Transverse Direction)とは、前記縦方向に垂直な方向を意味する。
前記基材フィルム用原料を溶融および押出した結果物が横方向(Transverse
Direction)に500mm以上の幅を有することができる。
前記基材フィルムを横方向(Transverse Direction)に5%〜50%延伸する段階は、80℃〜250℃、好ましくは100〜200℃で行われてよい。
また、前記基材フィルムを横方向(Transverse Direction)に5%〜50%延伸する段階と、前記基材フィルムの少なくとも一面に接着層を形成する段階が行われる順序は大きく制限されるわけではなく、前記延伸段階が優先してもよく、前記接着層形成段階が優先してもよいが、より容易な延伸および工程効率のために、前記2つの段階が単一の過程または段階により行われることが好ましい。
前記基材フィルムを横方向(TD;Transverse Direction)に5%〜50%延伸する段階は、基材フィルム上に接着層を形成させる段階で同時に行われてよく、接着剤をコーティングした後、油圧式あるいは機械式グリップ装置(Grip)が無限軌道レール上に設けられた、80℃〜250℃の熱処理オーブンを通過させながら、基材フィルムの横方向(TD)に延伸させる段階を含むことができる。
また、前記タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法は、前記延伸段階の前に、前記基材フィルムを100〜180℃の温度で熱処理する段階;または前記延伸段階の後に、前記5%〜50%延伸した基材フィルムを、100〜180℃の温度で熱処理する段階をさらに含むことができる。
具体的には、前記横方向(TD)への延伸は、熱処理オーブン内の全体区間で行われてもよいが、延伸均一性の面で、好ましくは、全体熱処理オーブンの長さを3等分して、初期の第1区間ではフィルムを予熱させる区間として使用し、連続して第2区間でフィルムを横方向に多段延伸させ、第3区間でフィルムの形態固定および接着層の熱処理反応を完成させることが好ましい。この時、熱処理オーブンでの接着剤コーティングおよび延伸滞留時間は、工程性およびフィルムの熱的老化を考慮して、3分以内に完了するのが良く、必要によって、繰り返し接着層コーティングおよび横方向延伸を行ってもよい。
一方、前記基材フィルム用原料は、従来知られているブチルゴム、合成ゴム、またはポリアミド系樹脂などを使用することができる。ただし、前記タイヤインナーライナー用フィルムが薄い厚さでも優れた気密性を実現することで、タイヤを軽量化し、自動車の燃費を向上させ、優れた成形性および機械的物性を有するようにするために、前記基材フィルムは、ポリアミド系セグメントとポリエーテル(poly−ether)系セグメントとを含む共重合体;またはポリアミド系セグメントを含む重合体とポリエーテル(poly−ether)系セグメントを含む重合体との混合物を含むことができる。
そして、より好ましくは、前記共重合体のポリエーテル系セグメントの含有量、または前記ポリエーテル(poly−ether)系セグメントを含む重合体の含有量が、前記基材フィルムの全体重量中、5〜50重量%、または15〜45重量%であってよい。
具体的には、前記基材フィルムを形成する段階は、上述した共重合体や混合物を230〜300℃で溶融し押出して、30μm〜300μmの厚さを有するフィルムを形成する段階を含むことができる。
前記混合物を溶融および押出する押出ダイは、高分子樹脂の押出に使用できると知られているものであれば特別な制限なく使用することができるが、前記基材フィルムの厚さをより均一にしたり、またはダイ内の滞留時間の均一化を通した粘性特性の均一化のために、T型ダイを用いることが好ましい。
前記基材フィルム層を形成する段階では、前記混合物を溶融および押出して、30〜300μmの厚さを有する基材フィルムを形成することができる。前記製造される基材フィルムの厚さの調節は、押出条件、例えば、押出機の吐出量またはキャスティングロール(Casting Roll;冷却ロール)の速度を調節することによって行われてよい。
また、前記タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法では、上述した段階により製造された基材フィルムの厚さを連続的に測定し、測定結果をフィードバックして不均一な厚さが現れる位置に相当する押出ダイの部分、例えば、T−Dieのリップギャップ(lip gap)調節ボルトを調節し、製造される基材フィルムの偏差を低減することによって、より均一な厚さを有するフィルムを得ることができる。さらに、このようなフィルムの厚さ測定−フィードバック−押出ダイの調節を、自動化されたシステム、例えば、Auto Dieシステムなどを用いることによって、自動化された工程段階を構成することができる。
前記基材フィルムを形成する段階では、上述した特定の段階および条件を除いては、高分子フィルムの製造に通常使用されるフィルムの押出加工条件、例えば、スクリュー直径、スクリュー回転速度、またはライン速度などを適切に選択して使用することができる。
一方、前記タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法は、前記溶融および押出して形成された基材フィルムを、5〜40℃、好ましくは10〜30℃の温度に維持される冷却部で固化させる段階をさらに含むことができる。
前記溶融および押出して形成された基材フィルム層が前記5〜40℃の温度に維持される冷却部で固化することによって、より均一な厚さを有するフィルム状に提供できる。溶融および押出して得られた基材フィルム層を、前記適正温度に維持される冷却部に接地または密着させることによって、実質的に延伸が起こらないようにすることができ、前記基材フィルム層は、未延伸フィルムとして提供できる。具体的には、前記固化段階は、エアナイフ、エアノズル、静電気付与装置(Pinning装置)、またはこれらの組み合わせを用いて、前記溶融および押出して形成された基材フィルム層を、5〜40℃の温度に維持される冷却ロールに均一に密着させる段階を含むことができる。
前記固化段階において、エアナイフ、エアノズル、静電気付与装置(Pinning装置)、またはこれらの組み合わせを用いて、前記溶融および押出して形成された基材フィルム層を冷却ロールに密着させることによって、前記基材フィルム層が押出後に空気中で飛ばされたり、部分的に不均一に冷却されるなどの現象を防止することができ、これによってより均一な厚さを有するフィルムが形成可能であり、フィルム内において周囲の部分に比べて相対的に厚いか薄い一部領域が実質的に形成されなくて済む。
前記基材フィルム用原料は、ポリアミド系樹脂をさらに含むことができ、好ましくは、前記基材フィルム用原料は、前記ポリアミド系樹脂および前記共重合体または混合物を、7:3〜3:7、または6:4〜3:7の重量比で含むことができる。
上述のように、前記共重合体は、ポリアミド(poly−amide)系セグメントおよびポリエーテル(poly−ether)系セグメントを、7:3〜3:7、または6:4〜3:7の重量比で含むことができる。また、前記ポリアミド系セグメントを含む重合体とポリエーテル(poly−ether)系セグメントを含む重合体との混合重量比は、7:3〜3:7、または6:4〜3:7であってよい。
前記ポリアミド系樹脂と、前記ポリアミド(poly−amide)系セグメントおよびポリエーテル(poly−ether)系セグメントを含む共重合体、あるいはポリアミド系セグメントを含む重合体とポリエーテル系セグメントを含む重合体との混合物(Compounding)に関する具体的な内容は、上述の通りである。
一方、前記タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法は、前記基材フィルム層の少なくとも一表面上に、レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を0.1〜20μmの厚さに塗布する接着層形成段階を含む段階をさらに含むことができる。
このような接着層の形成段階は、レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を、前記形成された基材フィルムの一表面または両表面上にコーティングした後、乾燥する方法で進行させることができ、形成される接着層は、0.1〜20μm、好ましくは0.1〜10μmの厚さを有することができる。前記レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤は、レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物2〜32重量%、およびラテックス68〜98重量%、好ましくは80〜90重量%を含むことができる。つまり、前記接着層を形成する段階は、前記基材フィルム層の少なくとも一表面上に、レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物2〜30重量%;およびラテックス68〜98重量%を含む接着剤を0.1〜20μmの厚さに塗布(コーティング)する段階を含むことができる。
前記特定組成のレゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤に関するより具体的な内容は、上述の通りである。
前記接着剤の塗布には、通常使用される塗布またはコーティング方法または装置を特別な制限なく使用することができるが、ナイフ(Knife)コーティング法、バー(Bar)コーティング法、グラビアコーティング法、またはスプレー法や、または浸漬法を使用することができる。ただし、ナイフ(Knife)コーティング法、グラビアコーティング法、またはバー(Bar)コーティング法を用いることが、接着剤の均一な塗布およびコーティングの面で好ましい。
前記基材フィルムの一表面または両表面上に前記接着層を形成した後には、乾燥および接着剤反応を同時に進行させてもよいが、接着剤の反応性の面を考慮して、乾燥段階を経た後、熱処理反応段階に分けて進行させることができ、接着層の厚さあるいは多段の接着剤を適用するために、前記接着層の形成および乾燥と反応段階を数回適用することができる。また、前記基材フィルムに接着剤を塗布した後、100〜150℃で、略30秒〜3分間の熱処理条件で固化および反応させる方法で熱処理反応を行うことができる。
一方、発明のさらに他の一実施形態によれば、上述したタイヤインナーライナー用フィルムを用いて製造された空気入りタイヤが提供できる。
上述のように、製造されるタイヤインナーライナー用フィルムの基材フィルムを縦方向(Machine Direction)への全体延伸比率(total draft)が6〜20となるように配向した後に、基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)をタイヤのラジアル方向(Radial Direction;タイヤの幅方向)とし、基材フィルムの横方向(TD;Transverse Direction)をタイヤの円周方向(Circumferential Direction)となるように適用すると、前記タイヤインナーライナー用フィルムがタイヤの内部で全方向にわたって均一かつ優れた物性を示すことができ、タイヤの製造過程や自動車走行過程においても優れた耐久性および耐疲労特性を確保することができる。
また、第1方向に5%〜50%延伸し、第2方向には未延伸状態の一軸延伸基材フィルム;および前記基材フィルムの少なくとも一面に形成された接着層を含み、前記基材フィルムの第1方向および第2方向の引張強度比が1.1:1〜2:1であるタイヤインナーライナー用フィルムは、前記第1方向が空気入りタイヤ製造用タイヤ成形ドラムの軸方向と平行[タイヤのラジアル方向(Radial Direction;タイヤの幅方向)]となるようにタイヤ製造工程に適用可能である。前記特性を有するタイヤインナーライナー用フィルムを前記のような方向に適用してタイヤを製造すると、前記タイヤインナーライナー用フィルムがタイヤの内部で全方向にわたって均一かつ優れた物性を示すことができ、タイヤの製造過程や自動車走行過程においても優れた耐久性および耐疲労特性を確保することができる。
具体的には、前記タイヤインナーライナー用フィルムの基材フィルムの第1方向および第2方向の引張強度比が1.1:1〜2:1であってよい。これにより、前記タイヤインナーライナー用フィルムは、タイヤの製造過程で一定方向への配向が大きくなくて済み、完成したタイヤ内においては全方向に均一な厚さおよび物性を示すことができ、弾性度が大きく低下しないことから、フィルムに結晶が生じたり、一定方向に破れる現象などを防止することができる。
また、前記タイヤインナーライナー用フィルムの基材フィルムの第1方向および第2方向の引張強度比が1.1:1〜2:1、好ましくは1.2:1〜1.6:1であるため、最終製造されるタイヤ内において特定方向への厚さや物性の差がないインナーライナーが形成可能であり、タイヤの製造過程や自動車走行過程において必要な機械的物性、耐久性および耐疲労特性を確保することができる。
一方、発明のさらに他の実施形態によれば、タイヤインナーライナー用フィルムにおいて、隣接する2つの辺(side)のうち、より高い引張強度を有する辺(side)を、タイヤ成形ドラムの幅方向および水平方向にタイヤ成形ドラム上に載せる段階を含む、空気入りタイヤの製造方法が提供できる。
前記タイヤインナーライナー用フィルムは、基材フィルム用原料を溶融および押出して、横方向(TD;Transverse Direction)に1000mm以上の幅を有する基材フィルムを形成する段階と;前記基材フィルムを縦方向(Machine Direction)への全体延伸比率(total draft)が6〜20となるように配向する段階とにより製造できる。この場合、前記タイヤインナーライナー用フィルムの基材フィルムの縦方向(Machine Direction)および横方向(Transverse Direction)の引張強度比が1.1:1〜2:1であってよい。
前記タイヤインナーライナー用フィルムの製造方法により得られたタイヤインナーライナー用フィルムは、要求されるタイヤの大きさに合わせて裁断して使用されるが、この時、基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)がタイヤの成形時にタイヤのラジアル方向(Radial Direction)となるように、タイヤ成形ドラムの幅方向および水平方向にタイヤ成形ドラム上に載せる段階により空気入りタイヤを製造することができる。
また、前記タイヤインナーライナー用フィルムは、基材フィルム用原料を溶融および押出して基材フィルムを形成する段階と;前記基材フィルムを横方向(Transverse Direction)に5%〜50%延伸する段階と;前記基材フィルムの少なくとも一面に接着層を形成する段階とにより製造できる。この場合、前記タイヤインナーライナー用フィルムの基材フィルムの横方向(Transverse Direction)および縦方向(Machine Direction)の引張強度比が1.1:1〜2:1であってよい。
この場合、上述したタイヤインナーライナー用フィルムの製造方法により得られたタイヤインナーライナー用フィルムを、基材フィルムの横方向(Transverse Direction)がタイヤの成形時にタイヤのラジアル方向(Radial Direction)となるように、タイヤ成形ドラムの幅方向および水平方向にタイヤ成形ドラム上に載せる段階により空気入りタイヤを製造することができる。
前記空気入りタイヤの製造方法は、上述したタイヤ製造用積層体から離型フィルムを除去して使用することを除いては、通常の空気入りタイヤの製造過程で使用される方法、条件および装置を特別な制限なく使用することができる。
具体的には、前記空気入りタイヤの製造方法は、前記タイヤ成形ドラム上のインナーライナー用フィルム上にボディプライ層を積層する段階と;前記ボディプライ層の前記成形ドラムの幅方向の終端にビードワイヤを付着させる段階と;前記タイヤ成形ドラムに載せられたボディプライ層上にベルト部を形成する段階と;前記ベルト部上にキャッププライ部を形成する段階と;前記形成されたベルト部上に、トレッド部、ショルダー部およびサイドウォール部形成のためのゴム層を形成する段階とをさらに含むことができる。
一方、本発明のさらに他の実施形態によれば、インナーライナーフィルム用原料を溶融および押出してインナーライナーフィルムを形成する段階と;前記インナーライナーフィルムを、縦方向(MD;Machine Direction)がタイヤ成形ドラムの軸方向と0°以上90°未満の角度をなすように、タイヤ成形ドラム上に配置する段階とを含む、空気入りタイヤの製造方法が提供できる。
本発明者らは、製造されるインナーライナーフィルムの縦方向(MD;Machine
Direction)、つまり、製造機器上において、溶融および押出された原料がフィルムに形成される方向がタイヤ成形ドラムの軸方向と0°以上90°未満の角度をなすようにインナーライナーフィルムを適用すると、インナーライナーフィルムが全方向にわたって均一かつ優れた物性を有し、かつ、安定的にタイヤの内部に位置することができ、このような方法で製造された空気入りタイヤが空気入りタイヤの製造過程や自動車走行過程においても優れた機械的物性、耐久性および耐疲労特性を実現することができる点を確認して、発明を完成した。
空気注入による成形段階や高温の加硫段階などのタイヤ成形および製造工程では、インナーライナーの物性が一定程度変化し、特に高温の伸張および変形過程でタイヤのラジアル方向(Radial Direction)および円周方向(Circumferential Direction)の間の変形程度が大きく異なってくる。つまり、一般に、タイヤの円周方向(Circumferential Direction)における変形率がタイヤのラジアル方向(Radial Direction)に対比してはるかに高く、結果的に、前記両方向の間には形態や物性の変形差が大きく発生するが、これにより、最終製造されたタイヤに含まれているインナーライナーは方向によって厚さや物性が不均一になり得る。
特に、インナーライナーフィルムは、製造過程における押出過程やロール(roll)を用いた移動および巻き取り過程で縦方向(MD)に一定程度の延伸や配向が発生するが、従来は、通常、インナーライナーの縦方向(MD)と成形ドラムの軸とが垂直となるように(つまり、インナーライナーの縦方向(MD)がタイヤの円周方向と重なるように)、インナーライナーを成形ドラムに載せて加工を行い、インナーライナーにおいてタイヤの円周方向およびラジアル方向の間の物性および形態の変形程度がより大きくなる問題があった。
また、タイヤ製造工程における変形や成形段階で縦方向に延伸または配向した部分に外部応力が集中してしまい、インナーライナーの物性が低下したり、フィルム自体が損傷または破壊されることがあり、インナーライナーの縦方向(MD)に沿って割れが発生することがあって、タイヤに要求される耐久性および耐疲労特性を確保しにくい問題があった。
これにより、インナーライナーフィルムの縦方向(MD)に延伸や配向を最少化するために、工程条件の変更や製造工程の設計変更を行う方法も提案されているが、インナーライナーフィルムにおいて一定方向への延伸や配向を実質的に無くすのは容易でない上に、複雑な工程段階を適用しなければならなかった。
これに対し、前記発明の一実施形態の空気入りタイヤの製造方法では、上述のように、製造されるインナーライナーフィルムの縦方向(MD;Machine Direction)がタイヤ成形ドラムの軸方向と0°以上90°未満の角度をなすように配置し、前記インナーライナーフィルムを成形ドラム上に適用する方法により、従来知られている他の方法が解決しにくかった問題をほとんど解決し、より均一かつ優れた機械的物性、耐久性および耐疲労特性を有する空気入りタイヤを提供することができる。
前記インナーライナーフィルムの縦方向(MD;Machine Direction)がタイヤ成形ドラムの軸方向となす角度は、90度未満であってよく、例えば、0度以上90度未満、好ましくは0度以上60度以下、または0度以上50度以下、または0度以上30度以下であってよい。
つまり、前記空気入りタイヤの製造方法では、従来知られている方法とは異なり、インナーライナーフィルムを特定の角度で適用して、製造されたタイヤにおいてインナーライナーフィルムが全方向にわたって均一かつ優れた物性を有し、かつ、安定的に位置できるようにし、このように製造された空気入りタイヤがタイヤの製造過程や自動車走行過程においても優れた機械的物性、耐久性および耐疲労特性を示すことができるようにした。
前記インナーライナーフィルムは、製造される空気入りタイヤの特性や大きさなどによって、縦方向(MD;Machine Direction)および横方向(Transverse Direction)の長さが決定できるが、前記インナーライナーフィルムは、縦方向(MD;Machine Direction)がタイヤ成形ドラムの軸方向と0°以上90°未満の角度をなすように適用されるため、横方向(TD;Transverse Direction)の長さが1000mm以上であってよい。
また、製造されるインナーライナーフィルムを横方向(TD;Transverse Direction)に裁断して、上述の方法でタイヤ成形ドラムに載せることができる。つまり、前記空気入りタイヤの製造方法は、前記インナーライナーフィルムを横方向(TD;Transverse Direction)に裁断する段階をさらに含むことができる。
一方、前記インナーライナーフィルムを形成する段階は、前記インナーライナーフィルム用原料を230〜300℃で溶融し押出して、30μm〜300μmの厚さを有するフィルムを形成する段階を含むことができる。
前記インナーライナーフィルム用原料を溶融および押出する押出ダイは、高分子樹脂の押出に使用できると知られているものであれば特別な制限なく使用することができるが、前記インナーライナーフィルムの厚さをより均一にしたり、またはダイ内の滞留時間の均一化を通した粘性特性の均一化のために、T型ダイを用いることが好ましい。
前記インナーライナーフィルムを形成する段階では、前記原料を溶融および押出して、30〜300μmの厚さを有するインナーライナーフィルムを形成することができる。前記製造されるインナーライナーフィルムの厚さの調節は、押出条件、例えば、押出機の吐出量またはキャスティングロール(Casting Roll;冷却ロール)の速度を調節することによって行われてよい。
また、前記インナーライナーフィルムの製造過程では、製造されるインナーライナーフィルムの厚さを連続的に測定し、測定結果をフィードバックして不均一な厚さが現れる位置に相当する押出ダイの部分、例えば、T−Dieのリップギャップ(lip gap)調節ボルトを調節し、製造されるフィルムの偏差を低減することによって、より均一な厚さを有するフィルムを得ることができる。さらに、このようなフィルムの厚さ測定−フィードバック−押出ダイの調節を、自動化されたシステム、例えば、Auto Dieシステムなどを用いることによって、自動化された工程段階を構成することができる。
前記インナーライナーフィルムを形成する段階では、上述した特定の段階および条件を除いては、高分子フィルムの製造に通常使用されるフィルムの押出加工条件、例えば、スクリュー直径、スクリュー回転速度、またはライン速度などを適切に選択して使用することができる。
一方、前記インナーライナーフィルム用原料は、従来知られているブチルゴム、合成ゴム、またはポリアミド系樹脂などを使用することができる。ただし、前記インナーライナーフィルムが薄い厚さでも優れた気密性を実現することで、タイヤを軽量化し、自動車の燃費を向上させ、優れた成形性および機械的物性を有するようにするために、前記インナーライナーフィルムは、ポリアミド系セグメントとポリエーテル(poly−ether)系セグメントとを含む共重合体;またはポリアミド系セグメントを含む重合体とポリエーテル(poly−ether)系セグメントを含む重合体との混合物を含むことができる。そして、より好ましくは、前記共重合体のポリエーテル系セグメントの含有量、または前記ポリエーテル(poly−ether)系セグメントを含む重合体の含有量が、前記インナーライナーフィルムの全体重量中、5〜50重量%、または15〜45重量%であってよい。
前記ポリアミド系セグメントは、アミドグループ(−CONH−)を含む繰り返し単位を意味し、重合反応に参加するポリアミド系樹脂またはその前駆体から形成できる。
前記ポリアミド系セグメントは、十分な耐熱性および化学的安定性を有するため、タイヤの製造過程で適用される高温条件または添加剤などの化学物質への露出時にインナーライナーフィルムが変形または変性するのを防止することができる。そして、前記ポリアミド系セグメントは、ポリエーテル系セグメントと共重合されることによって、接着剤(例えば、レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤)に対して相対的に高い反応性を有することができて、前記インナーライナーフィルムがカーカス部分に容易に接着できる。
前記ポリアミド系セグメントに関する具体的な内容は、前記他の発明の実施形態において上述した内容を含む。例えば、前記ポリアミド系セグメントは、前記化学式1または化学式2の繰り返し単位を含むことができる。
また、前記ポリエーテル系セグメントに関する具体的な内容は、前記他の発明の実施形態において上述した内容を含む。例えば、前記ポリエーテル系セグメントは、前記化学式5の繰り返し単位を含むことができる。
上述した共重合体は、ポリアミド(poly−amide)系セグメントおよびポリエーテル(poly−ether)系セグメントを、7:3〜3:7、または6:4〜3:7の重量比で含むことができる。
また、前記ポリアミド系セグメントを含む重合体とポリエーテル(poly−ether)系セグメントを含む重合体との混合重量比は、7:3〜3:7、または6:4〜3:7であってよい。
一方、前記インナーライナーフィルムは、機械的物性または気密性を向上させるために、ポリアミド系樹脂をさらに含むことができる。このようなポリアミド系樹脂は、上述したポリアミド系セグメントおよびポリエーテル系セグメントの共重合体、またはポリアミド系セグメントを含む重合体とポリエーテル系セグメントを含む重合体との混合物と混合された状態または共重合された状態でフィルム上に存在し得る。
前記ポリアミド系樹脂に関する具体的な内容は、前記他の発明の実施形態において上述した内容を含む。例えば、前記ポリアミド系樹脂は、3.0〜4.0、好ましくは3.2〜3.7の相対粘度(硫酸96%溶液)を有することができる。
前記インナーライナーフィルムがポリアミド系樹脂をさらに含む場合、前記インナーライナーフィルムは、前記ポリアミド系樹脂および前記共重合体または混合物を、67:3〜3:7、または6:4〜3:7の重量比で含むことができる。
一方、前記インナーライナーフィルムの形成段階は、前記溶融および押出結果物を、5〜40℃、好ましくは10〜30℃の温度に維持される冷却部で固化させる段階をさらに含むことができる。
前記溶融および押出して形成された結果物が前記5〜40℃の温度に維持される冷却部で固化することによって、より均一な厚さを有するフィルム状に提供できる。具体的には、前記固化段階は、エアナイフ、エアノズル、静電気付与装置(Pinning装置)、またはこれらの組み合わせを用いて、前記溶融および押出して形成された結果物を、5〜40℃の温度に維持される冷却ロールに均一に密着させる段階を含むことができる。
前記固化段階において、エアナイフ、エアノズル、静電気付与装置(Pinning装置)、またはこれらの組み合わせを用いて、前記溶融および押出して形成された結果物を冷却ロールに密着させることによって、前記インナーライナーフィルムが押出後に空気中で飛ばされたり、部分的に不均一に冷却されるなどの現象を防止することができ、これによってより均一な厚さを有するフィルムが形成可能であり、フィルム内において周囲の部分に比べて相対的に厚いか薄い一部領域が実質的に形成されなくて済む。
一方、前記空気入りタイヤの製造方法は、前記インナーライナーフィルムの少なくとも一表面上に接着剤を形成する段階をさらに含むことができる。そして、前記接着層は、レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を含み、0.1〜20μmの厚さを有することができる。
前記レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤の組成および前記接着層の形成方法などに関する具体的な内容は、前記他の発明の実施形態において上述した内容を含む。
前記インナーライナーフィルムの一表面または両表面上に前記接着層を形成した後には、乾燥および接着剤反応を同時に進行させてもよいが、接着剤の反応性の面を考慮して、乾燥段階を経た後、熱処理反応段階に分けて進行させることができ、接着層の厚さあるいは多段の接着剤を適用するために、前記接着層の形成および乾燥と反応段階を数回適用することができる。また、前記インナーライナーフィルムに接着剤を塗布した後、100〜150℃で、略30秒〜3分間の熱処理条件で固化および反応させる方法で熱処理反応を行うことができる。
一方、前記空気入りタイヤの製造方法は、上述した内容を除いては、通常の空気入りタイヤの製造過程で使用される方法、条件および装置を特別な制限なく使用することができる。
具体的には、前記空気入りタイヤの製造方法は、前記インナーライナーフィルムを、縦方向(MD;Machine Direction)がタイヤ成形ドラムの軸方向と0°以上90°未満の角度をなすように、タイヤ成形ドラム上に配置する(適用する)段階の後に、前記タイヤ成形ドラム上のインナーライナーフィルム上にボディプライ層を積層する段階と;前記ボディプライ層の前記成形ドラムの幅方向の終端にビードワイヤを付着させる段階と;前記タイヤ成形ドラムに載せられたボディプライ層上にベルト部を形成する段階と;前記ベルト部上にキャッププライ部を形成する段階と;前記形成されたベルト部上に、トレッド部、ショルダー部およびサイドウォール部形成のためのゴム層を形成する段階とをさらに含むことができる。
そして、前記空気入りタイヤの製造方法は、100〜200℃で、前記タイヤ成形ドラム上の積層体、例えば、前記インナーライナーフィルム、ボディプライ層、ビードワイヤ、ベルト部、キャッププライ部、および上述したゴム層を含む積層体を伸張させる段階をさらに含むことができる。
また、前記空気入りタイヤの製造方法は、100〜200℃で伸張した積層体を、外部面、つまり、トレッド部、ショルダー部およびサイドウォール部に一定のパターンを形成する段階をさらに含むことができる。前記トレッド部に形成されるパターンは、タイヤの特性などを決定することができ、ショルダー部およびサイドウォール部には、タイヤの規格または商標などを示すパターンが形成されてよい。
本発明によれば、タイヤへの適用時、全方向にわたって均一かつ優れた物性を示すことができ、タイヤの製造過程や自動車走行過程においても優れた耐久性および耐疲労特性を確保することができるタイヤインナーライナー用フィルムおよびこのようなタイヤインナーライナー用フィルムの製造方法、前記タイヤインナーライナー用フィルムを適用した空気入りタイヤ、および前記タイヤインナーライナー用フィルムを用いた空気入りタイヤの製造方法が提供可能である。
これにより、インナーライナーフィルムおよびタイヤの内部構造が全方向にわたって均一かつ優れた物性と共に、安定した構造を有するようにし、タイヤの製造過程や自動車走行過程においても優れた機械的物性、耐久性および耐疲労特性を確保することができる空気入りタイヤが提供可能である。
タイヤの構造を概略的に示したものである。 空気入りタイヤにおいてラジアル方向および円周方向を示したものである。
発明を下記の実施例でより詳細に説明する。ただし、下記の実施例は、本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるものではない。
[実施例]
[実施例:タイヤインナーライナー用フィルムおよび空気入りタイヤの製造]
<実施例1>
(1)基材フィルムの製造
相対粘度(硫酸96%溶液)3.3のナイロン6樹脂35重量%と、絶対重量平均分子量145,000の共重合体樹脂(ポリアミド系繰り返し単位50重量%およびポリエーテル系繰り返し単位50重量%ずつを含む)65重量%とを混合し、前記供給された混合物を、260℃の温度で、2000mmの幅を有するT型ダイ(ダイギャップ[Die Gap]−1.0mm)を通して均一な溶融樹脂の流れを維持させて押出した。そして、押出された結果物を、25℃に調節される冷却ロールの表面に、Air Knifeを用いて溶融樹脂を均一な厚さのフィルム状[平均厚さ:100um]に冷却固化させた。
(2)接着剤の塗布およびTD方向への延伸
レゾルシノールとホルムアルデヒドとを1:2のモル比で混合した後、縮合反応させて、レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物を得た。前記レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物12重量%と、スチレン/ブタジエン−1,3/ビニルピリジンラテックス88重量%とを混合して、濃度20%のレゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を得た。
そして、このようなレゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を、グラビアコータを用いて1umの厚さで前記基材フィルム上にコーティングした。
前記コーティング過程に連続して、機械式グリップ(Grip)の設けられた無限軌道レールを含む熱風オーブンで前記接着剤がコーティングされた基材フィルムを横方向(TD)に延伸を行った。具体的には、前記熱風オーブンは、3つの区間で構成されており、第1区間での温度は110℃に設定し、第2区間での温度は130℃に設定し、第3区間での温度は150℃に設定し、前記熱風オーブンの第2区間で、機械式グリップを用いて前記基材フィルムを横方向(TD)に20%延伸を行った。
そして、前記接着層がコーティングされた基材フィルムを巻き取るワインダ(Winder)の速度を調整して、前記基材フィルムが熱風オーブン内に滞留する時間を約60秒に維持し、接着層の熱処理反応および横方向(TD)延伸を完成した。
<実施例2>
下記(1)および(2)の過程を異ならせた点を除いて、実施例1と同様の方法でタイヤインナーライナー用フィルムを製造した。
(1)前記熱風オーブンの第1区間での温度は100℃に設定し、第2区間での温度は130℃に設定し、第3区間での温度は140℃に設定し、前記熱風オーブンの第2区間で、機械式グリップを用いて前記基材フィルムを横方向(TD)に40%延伸を行った。
(2)前記接着層がコーティングされた基材フィルムを巻き取るワインダ(Winder)の速度を調整して、前記基材フィルムが熱風オーブン内に滞留する時間を約120秒に維持し、接着層の熱処理反応および横方向(TD)延伸を完成した。
<実施例3>
下記(1)〜(3)の過程を異ならせた点を除いて、実施例1と同様の方法でタイヤインナーライナー用フィルムを製造した。
(1)前記T型ダイのダイギャップ[Die Gap]を0.7mmにした。
(2)前記熱風オーブンの第1区間での温度は120℃に設定し、第2区間での温度は120℃に設定し、第3区間での温度は150℃に設定し、前記熱風オーブンの第1区間および第2区間で、それぞれ機械式グリップを用いて前記基材フィルムを横方向(TD)に5%ずつ延伸を行って全体10%を延伸した。
(3)前記接着層がコーティングされた基材フィルムを巻き取るワインダ(Winder)の速度を調整して、前記基材フィルムが熱風オーブン内に滞留する時間を約120秒に維持し、接着層の熱処理反応および横方向(TD)延伸を完成した。
<実施例4>
下記(1)〜(3)の過程を異ならせた点を除いて、実施例1と同様の方法でタイヤインナーライナー用フィルムを製造した。
(1)前記T型ダイのダイギャップ[Die Gap]を0.7mmにした。
(2)前記熱風オーブンの第1区間での温度は110℃に設定し、第2区間での温度は130℃に設定し、第3区間での温度は140℃に設定し、前記熱風オーブンの第1区間〜第3区間で、それぞれ機械式グリップを用いて前記基材フィルムを横方向(TD)に5%ずつ延伸を行って全体15%を延伸した。
(3)前記接着層がコーティングされた基材フィルムを巻き取るワインダ(Winder)の速度を調整して、前記基材フィルムが熱風オーブン内に滞留する時間を約150秒に維持し、接着層の熱処理反応および横方向(TD)延伸を完成した。
<実施例5>
(1)基材フィルムの製造
前記実施例1と同様の方法で均一な厚さの基材フィルム[平均厚さ:100um]を得た。
(2)接着剤の塗布およびTD方向への延伸
1)TD方向への延伸
機械式グリップ(Grip)の設けられた無限軌道レールを含む第1熱風オーブンで前記得られた基材フィルムを横方向(TD)に延伸した。前記第1熱風オーブンは、3つの区間で構成されており、第1区間〜第3区間はいずれも110℃に設定され、第2区間で基材フィルムの横方向に20%延伸を行い、第3区間で延伸した基材フィルムを安定化させた。この時、前記基材フィルムが第1熱風オーブン内に滞留する時間を約30秒に維持した。
2)接着剤の塗布
前記第1延伸段階で得られた基材フィルム上に、実施例1と同様の方法で、グラビアコータを用いてレゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を1umの厚さにコーティングした。
そして、前記RFL系接着剤が塗布された基材フィルムを、機械式グリップ(Grip)の設けられた無限軌道レールを含む第2熱風オーブンで乾燥および熱処理を通して接着層の熱処理反応を完成させた。
前記第2熱風オーブンは、3つの区間で構成されており、第1区間での温度を130℃に設定し、第2区間での温度は140℃に設定し、第3区間での温度は150℃に設定した。そして、前記接着層がコーティングされた基材フィルムを巻き取るワインダ(Winder)の速度を調整して、前記基材フィルムが第2熱風オーブン内に滞留する時間を約30秒に維持し、接着層の熱処理反応を完成した。
<実施例6>
前記絶対重量平均分子量145,000の共重合体樹脂の代わりに、ポリアミド系重合体50重量%およびポリエーテル系重合体50重量%を含む混合物を使用した点を除いて、実施例1と同様の方法でタイヤインナーライナー用フィルムを製造した。
<実施例7>
(1)基材フィルムの製造
相対粘度(硫酸96%溶液)3.3のナイロン6樹脂35重量%と、絶対重量平均分子量145,000の共重合体樹脂(ポリアミド系繰り返し単位50重量%およびポリエーテル系繰り返し単位50重量%ずつを含む)65重量%とを混合し、前記供給された混合物を、260℃の温度で、1800mmの幅を有するT型ダイ(ダイギャップ[Die Gap]:1.0mm)を通して均一な溶融樹脂の流れを維持させて押出した。
この時、ダイからの原料の吐出量を1550g/minにし、前記押出された溶融樹脂を、Air Knifeを用いて25℃に調節されている冷却部のキャスティングロール(Casting−Roll)の表面にフィルム状[厚さ90μm、幅1700mm、密度1.05g/cm]に冷却固化させた。
前記冷却部のキャスティングロールの速度は9.6m/minであり、押出ダイにおける溶融延伸比率(melt draft ratio)は11.7にして、前記製造された基材フィルムを縦方向(MD;Machine Direction)に配向させた。
(2)基材フィルム製造段階での縦方向(MD;Machine Direction)への延伸
前記得られた基材フィルムを縦方向(MD;Machine Direction)に追加配向させるために、冷却部のキャスティングロール(Casting−Roll)の後段にあるロール(Roll)の速度を10.6m/minに引き上げ、これにより、押出ダイの後の延伸倍率(draw ratio)を1.1にして、最終厚さ85μmおよび幅1632mmを有する基材フィルムを製造した。
(3)接着剤の塗布
レゾルシノールとホルムアルデヒドとを1:2のモル比で混合した後、縮合反応させて、レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物を得た。前記レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物12重量%と、スチレン/ブタジエン−1,3/ビニルピリジンラテックス88重量%とを混合して、濃度20%のレゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を得た。
そして、このようなレゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を、グラビアコータを用いて1umの厚さで前記基材フィルム上にコーティングし、150℃で、1分間乾燥および反応させて接着層を形成した。この時、コーティングロール間の周速差による基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)に対する延伸は付与しなかった。
前記得られたタイヤインナーライナーフィルムは、押出ダイにおける溶融延伸比率(melt draft ratio)11.7と、押出ダイの後の延伸倍率(draw ratio)1.1を適用して、フィルムの縦方向への全体延伸比率を12.9にした。
<実施例8:タイヤインナーライナー用フィルムの製造>
(1)基材フィルムの製造
下記1)および2)の内容を除いて、実施例7と同様の方法で基材フィルムを製造した。
1)ダイからの原料の吐出量を1770g/minにし、前記押出された溶融樹脂を、Air Knifeを用いて25℃に調節されている冷却部のキャスティングロール(Casting−Roll)の表面にフィルム状[厚さ98μm、幅1720mm]に冷却固化させた。
2)前記冷却部のキャスティングロールの速度は10m/minであり、押出ダイにおける溶融延伸比率(melt draft ratio)は10.7にして、前記製造された基材フィルムを縦方向(MD;Machine Direction)に配向させた。
(2)基材フィルム製造段階での縦方向(MD;Machine Direction)への延伸
前記得られた基材フィルムを縦方向(MD;Machine Direction)に追加配向させるために、冷却部のキャスティングロール(Casting−Roll)の後段にあるロール(Roll)の速度を14m/minに引き上げ、これにより、押出ダイの後の延伸倍率(draw ratio)を1.4にして、最終厚さ77μmおよび幅1565mmを有する基材フィルムを製造した。
(3)接着剤の塗布
実施例7と同様の方法で、前記得られた基材フィルム上に1umの厚さでレゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を塗布して接着層を形成した。
前記最終製造されたインナーライナーフィルムの縦方向への全体延伸比率を15.0にした。
<実施例9:タイヤインナーライナー用フィルムの製造>
(1)基材フィルムの製造
基材フィルムの製造段階において縦方向に追加延伸を適用しなかったことを除いて、実施例7と同様の方法で押出ダイにおける溶融延伸比率(melt draft ratio)は11.7にして、配向した基材フィルムを製造した。
(2)接着剤の塗布
レゾルシノールとホルムアルデヒドとを1:2のモル比で混合した後、縮合反応させて、レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物を得た。前記レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物12重量%と、スチレン/ブタジエン−1,3/ビニルピリジンラテックス88重量%とを混合して、濃度20%のレゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を得た。
そして、このようなレゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を、グラビアコータを用いて1umの厚さで前記基材フィルム上にコーティングし、150℃で、1分間乾燥および反応させて接着層を形成した。
前記レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤のコーティング段階で、グラビアコータの前段にアンワインダ(Unwinder)と同様に速度調節されるニッピングロール(Nipping−Roll)を設け、この時、アンワインダ(Unwinder)の速度を20m/minにし、前記接着層を形成させた基材フィルムを巻くワインダ(Winder)の速度を26m/minにして、延伸ドラフトを1.3に設定することによって、前記接着剤がコーティングされた基材フィルムを縦方向(MD;Machine Direction)に配向させた。
前記最終製造されたインナーライナーフィルム[厚さ77μm、幅1530mm]は、縦方向への全体延伸比率を15.2にした。
<実施例10:タイヤインナーライナー用フィルムの製造>
(1)基材フィルムの製造
実施例7と同様の方法で、押出ダイにおける溶融延伸比率(melt draft ratio)は11.7にして、縦方向(MD;Machine Direction)に配向した基材フィルムを製造した。
(2)基材フィルム製造段階での縦方向(MD;Machine Direction)への延伸
前記得られた基材フィルムを縦方向(MD;Machine Direction)に追加配向させるために、冷却部のキャスティングロール(Casting−Roll)の後段にあるロール(Roll)の速度を11.5m/minに引き上げ、基材フィルム製造段階で発生した延伸倍率(draw ratio)を1.2にした。
(3)接着剤の塗布
レゾルシノールとホルムアルデヒドとを1:2のモル比で混合した後、縮合反応させて、レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物を得た。前記レゾルシノールとホルムアルデヒドとの縮合物12重量%と、スチレン/ブタジエン−1,3/ビニルピリジンラテックス88重量%とを混合して、濃度20%のレゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を得た。
そして、このようなレゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を、グラビアコータを用いて1umの厚さで前記基材フィルム上にコーティングし、150℃で、1分間乾燥および反応させて接着層を形成した。
前記レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤のコーティング段階で、グラビアコータの前段に、アンワインダ(Unwinder)と同様に速度調節されるニッピングロール(Nipping−Roll)を設け、この時、アンワインダ(Unwinder)の速度を20m/minにし、前記接着層を形成させた基材フィルムを巻くワインダ(Winder)の速度を24m/minにして、延伸ドラフトを1.2に設定することによって、前記接着剤がコーティングされた基材フィルムを縦方向(MD;Machine Direction)に配向させた。[押出ダイの後の延伸倍率=1.2*1.2]
最終製造されたインナーライナーフィルム[厚さ71μm、幅1510mm]は、縦方向への全体延伸比率を16.9にした。
<実施例11:タイヤインナーライナー用フィルムの製造>
前記絶対重量平均分子量145,000の共重合体樹脂の代わりに、ポリアミド系重合体50重量%およびポリエーテル系重合体50重量%を含む混合物を使用した点を除いて、実施例7と同様の方法でタイヤインナーライナー用フィルムを製造した。この時、基材フィルムの密度は1.05g/cmであった。
<実施例12:空気入りタイヤの製造>
(1)前記実施例1〜6で得られたタイヤインナーライナー用フィルムを用いて、基材フィルムの横方向(TD;Transverse Direction)がタイヤのラジアル方向(Radial Direction、タイヤ成形ドラムの軸方向と平行な方向)となるように、タイヤ成形ドラムの幅方向と水平方向にタイヤ成形ドラム上に載せた。
(2)前記実施例7〜11で得られたタイヤインナーライナー用フィルムを用いて、基材フィルムの縦方向(MD;Machine Direction)がタイヤのラジアル方向(Radial Direction、タイヤ成形ドラムの軸方向と平行な方向)となるように、タイヤ成形ドラムの幅方向と水平方向にタイヤ成形ドラム上に載せた。
そして、前記タイヤインナーライナー用フィルム上にボディプライ層を積層し、前記ボディプライ層の前記成形ドラムの幅方向の終端にビードワイヤを付着させ、前記ボディプライ層上にベルト部を形成し、前記ベルト部上にキャッププライ部を形成し、前記形成されたベルト部上にゴム層を形成して、グリーンタイヤを製造した。
このように製造されたグリーンタイヤを成形枠に入れて、160度、30分間、加硫を通して205R/75R15規格のタイヤを製造した。この時、ボディプライに含まれるコードとしては1300De´/2ply HMLSタイヤコードを適用し、ベルトとしてはSteel Cordを使用し、キャッププライとしてはN66 840De´/2ply製品を適用した。
[比較例]
<比較例1>
前記実施例1において接着剤のコーティング後、基材フィルムの横方向(TD)への延伸過程を省略した点を除いて、実施例1と同様にタイヤインナーライナー用フィルムを製造した。
<比較例2>
熱風オーブンの第2区間で基材フィルムの横方向に60%延伸を行った点を除いて、実施例1と同様にタイヤインナーライナー用フィルムを製造した。
<比較例3>
熱風オーブンの第2区間で基材フィルムの横方向に3%延伸を行った点を除いて、実施例1と同様にタイヤインナーライナー用フィルムを製造した。
<比較例4:タイヤインナーライナー用フィルムの製造>
基材フィルムの製造段階において縦方向(MD;Machine Direction)への延伸過程を省略した点を除いて、前記実施例7と同様にタイヤインナーライナー用フィルムを製造した。
<比較例5:タイヤインナーライナー用フィルムの製造>
(1)基材フィルムの製造
T型ダイのダイギャップ[Die Gap]を0.5mmにし、冷却部のキャスティングロールの速度を7m/minにした点を除いて、実施例7と同様の方法で基材フィルム[厚さ121μm、幅1750mm]を製造した。この時、押出ダイにおける溶融延伸比率(melt draft ratio)は4.3であった。
(2)基材フィルム製造段階での縦方向(MD;Machine Direction)への延伸
前記得られた基材フィルムを縦方向(MD;Machine Direction)に追加配向させるために、冷却部のキャスティングロール(Casting−Roll)の後段にあるロール(Roll)の速度を7.7m/minに引き上げ、これにより、押出ダイの後の延伸倍率(draw ratio)を1.1にして、基材フィルムを製造した。
(3)接着剤の塗布
前記実施例7と同様の方法で、レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を、グラビアコータを用いて1umの厚さで前記製造された基材フィルム上に塗布した。
最終製造されたインナーライナーフィルム[厚さ114μm、幅1680mm]は、縦方向への全体延伸比率を4.7にした。
<比較例6:タイヤインナーライナー用フィルムの製造>
(1)基材フィルムの製造
T型ダイのダイギャップ[Die Gap]を1.3mmにし、冷却部のキャスティングロールの速度を10m/minにした点を除いて、実施例1と同様の方法で基材フィルム[厚さ89μm、幅1650mm]を製造した。この時、押出ダイにおける溶融延伸比率(melt draft ratio)は15.9であった。
(2)基材フィルム製造段階での縦方向(MD;Machine Direction)への延伸
前記得られた基材フィルムを縦方向(MD;Machine Direction)に追加配向させるために、冷却部のキャスティングロール(Casting−Roll)の後段にあるロール(Roll)の速度を14m/minに引き上げ、これにより、押出ダイの後の延伸倍率(draw ratio)を1.4にして、基材フィルムを製造した。
(3)接着剤の塗布
前記実施例7と同様の方法で、レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を、グラビアコータを用いて1umの厚さで前記製造された基材フィルム上に塗布した。
最終製造されたインナーライナーフィルム[厚さ71μm、幅1485mm]は、縦方向への全体延伸比率を22.2にした。
<比較例7:空気入りタイヤの製造>
(1)前記比較例1〜3で得られたタイヤインナーライナー用フィルムを用いて、基材フィルムの横方向(TD;Transverse Direction)がタイヤのラジアル方向(Radial Direction、タイヤ成形ドラムの軸方向および平行な方向)となるように、タイヤ成形ドラムの幅方向および水平方向にタイヤ成形ドラム上に載せたことを除いて、実施例12の製造方法と同様に空気入りタイヤを製造した。
(2)前記比較例4〜6で得られたタイヤインナーライナー用フィルムを用いて、空気入りタイヤを製造するにあたり、基材フィルムの横方向(TD;Transverse Direction)がタイヤのラジアル方向(Radial Direction、タイヤ成形ドラムの軸方向と平行な方向)となるように、タイヤ成形ドラムの幅方向および水平方向にタイヤ成形ドラム上に載せたことを除いて、実施例12の製造方法と同様に空気入りタイヤを製造した。
[実験例]
1.タイヤインナーライナーフィルムの物性測定
(1)タイヤインナーライナーフィルムの縦方向(MD)および横方向(TD)の引張強度比の測定
前記実施例および比較例で得られたタイヤインナーライナーフィルムを、23℃の温度、相対湿度50%の条件で24時間放置した後、長さ30mmおよび幅30mmを有する試験片を製作した。
万能引張試験器(Instron社、Tensile test machine)で引張速度を300mm/minにして、前記製作された試験片の縦方向(MD;Machine Direction)および横方向(TD;Transverse Direction)の引張強度を10回測定し、測定値のうち最大値および最小値を除いた8つの値の平均値を求めた。
(2)酸素透過度実験
前記実施例および比較例で得られたタイヤインナーライナーフィルムの酸素透過度を、ASTM D3895の方法で、Oxygen Permeation Analyzer(Model8000、Illinois Instruments社製品)を用いて、25℃、60RH%の雰囲気下で測定した。
2.タイヤの物性測定
(1)耐久性の測定
FMVSS139タイヤの耐久性測定方法を用いて荷重を増加させ、前記実施例12および比較例7で得られたタイヤの耐久性を実験評価した。このような耐久性の測定は、Step Load方式で荷重を増加させるEndurance Testと、速度を増加させるHigh Speed Testの2つの方法で実施した。
1)比較例1のインナーライナーフィルムを用いたタイヤに対する測定結果を100にして、実施例1〜6および比較例2〜3のインナーライナーフィルムを用いたタイヤに対する測定結果を比較評価した。
2)比較例4のインナーライナーフィルムを用いたタイヤに対する測定結果を100にして、実施例7〜11および比較例5〜6のインナーライナーフィルムを用いたタイヤに対する測定結果を比較評価した。
(2)空気圧維持性能の測定
前記実施例および比較例のタイヤインナーライナーフィルムを適用して製造されたタイヤを、ASTM F1112−06法を用いて、21℃の温度で、101.3kPaの圧力下、90日間空気圧維持率(IPR Internal Pressure Retention)を測定して比較評価した。この時、IPR値が低い場合が、空気維持率が高いと認知することができる。
(3)タイヤ製造工程性
前記実施例12および比較例7で得られたタイヤを最終製造した後に、内部に欠陥、破れ、またはクラックなどが発生しているかを確認して、タイヤ製造工程性を評価した。
前記実施例12および比較例7において前記実施例および比較例のインナーライナーフィルムを適用してそれぞれ100個のタイヤを製造し、製造されたタイヤの内部を肉眼で観察し、内部に結晶などが全くない正常製品の個数を確認して正常製品の生産収率を求めた。
前記実験例で得られた結果を、下記の表1および表2に示した。
Figure 0005995996
前記表1に示されているように、実施例1〜6のタイヤインナーライナー用フィルムは、縦方向(MD)の引張強度に対する横方向(TD)の引張強度の比率が1.31〜1.86を有することが確認されたが、このようなタイヤインナーライナー用フィルムは、適正な酸素透過度および空気圧維持性能を有しながらも、実際にタイヤへの適用時、優れた耐久性を確保することができ、タイヤ製造工程性も、比較例のインナーライナーフィルムを用いたものに比べて優れている。
これに対し、比較例1および比較例3のインナーライナーフィルムを用いた場合、タイヤ製造工程でタイヤの円周方向(Circumferential Direction)およびラジアル方向(Radial Direction)の間の配向性の差が大きく発生し、インナーライナーフィルムの厚さ偏差および部分的な物性不均一を誘発して、タイヤの耐久性、空気圧維持性能および製造工程性が低下する点が確認された。
そして、比較例2のインナーライナーフィルムを用いた場合、基材フィルムの横方向に延伸時、基材フィルム上の接着層が破壊されてカーカス層との接着力が低下し、耐久性、空気圧維持性能およびタイヤ製造工程性が大きく低下する点が確認された。
Figure 0005995996
前記表2に示されているように、実施例7〜11のタイヤインナーライナー用フィルムは、縦方向(MD)の引張強度に対する横方向(TD)の引張強度の比率が1.2〜1.8を有することが確認されたが、このようなタイヤインナーライナー用フィルムは、適正な酸素透過度および空気圧維持性能を有しながらも、実際にタイヤへの適用時、優れた耐久性を確保することができ、タイヤ製造工程性も、比較例のインナーライナーフィルムを用いたものに比べて優れている。
これに対し、比較例4および比較例6のインナーライナーフィルムを用いた場合、タイヤ製造工程でタイヤの円周方向(Circumferential Direction)およびラジアル方向(Radial Direction)の間の配向性の差が大きく発生し、インナーライナーフィルムの厚さ偏差および部分的な物性不均一を誘発して、タイヤの耐久性、空気圧維持性能および製造工程性が低下する点が確認された。
具体的には、比較例4の場合、タイヤ製造工程でタイヤの円周方向(Circumferential Direction)およびラジアル方向(Radial Direction)の間の配向性の差が大きく発生し、インナーライナーフィルムの厚さ偏差および部分的な物性不均一を誘発して、タイヤの耐久性、空気圧維持性能および製造工程性が低下する。
比較例5の場合、比較例1に比べて、タイヤの円周方向(Circumferential Direction)およびラジアル方向(Radial Direction)の間の配向性の差はやや少なく発生したものの、依然としてインナーライナーフィルムの厚さ偏差および部分的な物性不均一が発生し、タイヤの耐久性、空気圧維持性能および製造工程性が低下する。
比較例6の場合、タイヤの円周方向(Circumferential Direction)およびラジアル方向(Radial Direction)の間の配向性の差が大きく現れて、タイヤの製造後、インナーライナーフィルムが破れる現象が頻繁に発生し、タイヤの製造時に正常製品を作ることが難しかった。

Claims (18)

  1. 第1方向に5%〜50%延伸または配向し、第1方向に垂直な第2方向には未延伸状態の基材フィルム及び該基材フィルムの少なくとも一面に形成された接着層を含み、
    前記第1方向は、前記基材フィルムの横方向(TD)と同一であり、前記第2方向は、基材フィルムの縦方向(MD)と同一であり、
    前記第1方向が空気入りタイヤ製造用タイヤ成形ドラムの軸方向と平行に設定され、
    前記基材フィルムの第1方向および第2方向の引張強度比が1.1:1〜2:1であるタイヤインナーライナー用フィルム。
  2. 前記基材フィルムの第1方向の長さが1000mm以下である請求項1に記載のタイヤインナーライナー用フィルム。
  3. 前記基材フィルムがポリアミド系セグメントとポリエーテル系セグメントとを含む共重合体(i);またはポリアミド系セグメントを含む重合体およびポリエーテル系セグメントを含む重合体の間の樹脂混合物(ii)を含み、
    前記共重合体のポリエーテル系セグメントの含有量、または前記ポリエーテル系セグメントを含む重合体の含有量が、前記基材フィルムの全体重量中、5〜50重量%である請求項1に記載のタイヤインナーライナー用フィルム。
  4. 前記共重合体は、ポリアミド系セグメントおよびポリエーテル(poly−ether)系セグメントを、7:3〜3:7の重量比で含む請求項3に記載のタイヤインナーライナー用フィルム。
  5. 前記樹脂混合物は、前記ポリアミド系セグメントを含む重合体およびポリエーテル系セグメントを含む重合体を、7:3〜3:7の重量比で含む請求項3に記載のタイヤインナーライナー用フィルム。
  6. 前記基材フィルムは、3.0〜4.0の相対粘度(硫酸96%溶液)を有するポリアミド系樹脂をさらに含む請求項3に記載のタイヤインナーライナー用フィルム。
  7. 前記基材フィルムが前記ポリアミド系樹脂と前記共重合体(i)または樹脂混合物(ii)を、7:3〜3:7の重量比で含む請求項6に記載のタイヤインナーライナー用フィルム。
  8. 前記基材フィルムの少なくとも一面に形成され、レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を含む接着層をさらに含む請求項1に記載のタイヤインナーライナー用フィルム。
  9. 基材フィルム用原料を溶融および押出して基材フィルムを形成する段階と;
    前記基材フィルムを横方向(TD)に5%〜50%延伸する段階と;
    前記基材フィルムの少なくとも一面に接着層を形成する段階とを含み、
    前記基材フィルムの縦方向(MD)および横方向(TD)の引張強度比が1:1.1〜1:2であるタイヤインナーライナー用フィルムの製造方法。
  10. 前記基材フィルム用原料を溶融および押出した結果物が横方向(TD)に500mm以上の長さを有する請求項9に記載のタイヤインナーライナー用フィルムの製造方法。
  11. 前記基材フィルムを横方向(TD)に5%〜50%延伸する段階を、100〜180℃の温度で行う請求項9に記載のタイヤインナーライナー用フィルムの製造方法。
  12. 前記延伸段階の前に、前記基材フィルムを100〜180℃の温度で熱処理する段階;または
    前記延伸段階の後に、前記5%〜50%延伸した基材フィルムを100〜180℃の温度で熱処理する段階をさらに含む請求項9に記載のタイヤインナーライナー用フィルムの製造方法。
  13. 前記基材フィルムを形成する段階は、i)前記ポリアミド系セグメントとポリエーテル(poly−ether)系セグメントとを含む共重合体、またはii)ポリアミド系セグメントを含む重合体およびポリエーテル系セグメントを含む重合体の間の樹脂混合物を含む基材フィルム用原料を230〜300℃で溶融して押出して、30μm〜300μmの厚さを有するフィルムを形成する段階を含み、
    前記共重合体のポリエーテル系セグメントの含有量、または前記ポリエーテル系セグメントを含む重合体の含有量が、前記基材フィルムの全体重量中、5〜50重量%である請求項9に記載のタイヤインナーライナー用フィルムの製造方法。
  14. 前記基材フィルム用原料は、ポリアミド系樹脂をさらに含む請求項13に記載のタイヤインナーライナー用フィルムの製造方法。
  15. 前記基材フィルム用原料は、前記ポリアミド系樹脂および前記共重合体または樹脂混合物を、7:3〜3:7の重量比で含む請求項13に記載のタイヤインナーライナー用フィルムの製造方法。
  16. 前記共重合体は、ポリアミド系セグメントおよびポリエーテル系セグメントを、7:3〜3:7の重量比で含み、
    前記樹脂混合物は、前記ポリアミド系セグメントを含む重合体およびポリエーテル系セグメントを含む重合体を、7:3〜3:7の重量比で含む請求項13に記載のタイヤインナーライナー用フィルムの製造方法。
  17. 前記接着層は、レゾルシノール−ホルマリン−ラテックス(RFL)系接着剤を含み、0.1μm〜20μmの厚さを有する請求項9に記載のタイヤインナーライナー用フィルムの製造方法。
  18. 請求項1に記載のタイヤインナーライナー用フィルムを用いて製造されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
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