KR101202837B1 - 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름 - Google Patents

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Abstract

본원발명은 접착력이 15 ~ 40kgf인 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름에 관한 것으로서, 상기 접착제층은 레소시놀과 포름알데히드의 축합물 2 ~ 30 중량%, 라텍스 68 ~ 97.999 중량% 및 표면장력 조절제 0.001 ~ 2 중량% 가 포함된 것을 특징으로 한다.
본원발명의 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름은 타이어 이너라이너 필름의 상부면에 접착제층이 균일하게 형성되어, 카카스층의 고무에 대해 우수한 접착력을 발현시킬 수 있다. 그 결과, 공기투과방지 기능을 하는 타이어 이너라이너 필름은 카카스층과 적층 구조를 형성할 수 있어서, 타이어 보강재의 제조에 활용될 수 있다.
레소시놀, 포름알데히드, 라텍스, 타이어 이너라이너 필름, 접착제층

Description

접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름{Tire Innerliner Film With Adherent Layer}
본원발명은 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름에 관한 것으로서, 타이어 이너라이너 필름에 접착제층이 균일하게 형성되어, 카카스층의 고무에 대한 우수한 접착력을 발현시킬 수 있다. 그 결과, 공기투과방지 기능을 하는 타이어 이너라이너 필름과 카카스층의 적층 구조를 형성할 수 있게 하여 타이어 보강재의 제조에 활용될 수 있다.
통상적으로 부틸 고무를 사용하여 타이어 이너라이너 또는 공기투과방지층을 제조하는데, 부틸 고무는 가격이 비싸며, 두껍게 적용해야만 공기투과기능을 발휘할 수 있다. 그런데, 부틸고무의 두께가 증가할수록 최종 타이어의 두께 및 중량을 증가시키기 때문에, 자동차의 연료소비율을 증가시키는 문제점을 야기한다.
따라서, 가격이 저렴하며 두껍지 않으면서도 공기투과방지 기능이 우수한 필름형태의 이너라이너에 대한 기술이 개발되고 있다. 그 일예로서, 한국 특허(등록 번호 : 10-0253631)에서는, 페놀계 수지 또는 이소시아네이트 화합물을 사용하여 제조한 필름 형태의 이너라이너를 제시하였으나, 접착력, 특히 피로접착력에 있어서 한계가 있는 문제점이 있다. 또한, 일본특허(출원공개번호 : 특개평 6-40207)에서는, 폴리올레핀 및 폴리우레탄 필름 등의 열가소성 필름을 접착할 때 라미네이트법을 사용하는 방법을 제시하였으나, 열가소성 필름의 유동이 발생되어, 주름이 생기거나 접착력이 균일하지 않은 문제점이 생긴다.
상기 문제점을 극복하기 위하여, 타이어 이너라이너에 접착제층을 부가하는 방법에 고안되었으나, 통상적으로 접착제로 사용되는 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)는 균일한 박막을 형성하는 것이 어려운 단점이 있다. 또한, 첨가제를 사용하면 균일한 박막을 형성할 수는 있으나, 접착력이 하락하는 경향이 있다. 또한, 한국특허(등록번호 10-0705782)는 코로나 처리를 통해 RFL 접착층을 형성하였으나, 이 경우, 타이어 이너라이너 필름의 인장 물성이 변하고, 피로 특성에 불리하며 제조비용이 상승하는 문제점이 발생한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본원발명은, 카카층의 고무와 타이어 이너라이너 필름간의 접착력이 우수하고 피로특성이 좋은 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본원발명은 접착력이 15 ~ 40kgf인 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름을 제공하며, 상기 접착제층은 레소시놀과 포름알데히드의 축합물 2 ~ 30 중량%, 라텍스 68 ~ 97.999 중량% 및 표면장력 조절제 0.001 ~ 2 중량% 가 포함된 것을 특징으로 한다.
본원발명의 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름은 타이어 이너라이너 필름과 카카스 층의 고무간의 접착력을 향상시켜, 타이어의 내구성을 확보할 뿐만 아니라, 공기투과방지 기능을 발휘할 수 있다.
또한, 본원발명의 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름은 타이너 이너라이너 필름에 어떠한 전처리를 하지 않아도, 균일한 두께의 접착제층을 형성할 수 있다. 그 결과, 본원발명의 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름의 두께가 얇아질 수 있으므로, 최종적으로 제조되는 타이어의 경량화가 가능하여 에너지 절 감 효율을 얻을 수 있다.
또한, 본원발명의 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름은 그 상부면에 카카스층이 적층될 때 밀리거나, 적층부위가 분리되는 현상이 발생되지 않기 때문에, 상기 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름을 이용하여 제조하는 타이어의 제조 공정성을 향상시킬 수 있다.
본원발명은 접착력이 15 ~ 40kgf인 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름에 관한 것으로서, 상기 접착제층은 레소시놀과 포름알데히드의 축합물 2 ~ 30 중량%, 라텍스 68 ~ 97.999중량% 및 표면장력 조절제 0.001 ~ 2 중량%가 포함된 것을 특징한다.
상기 타이어 이너라이너 필름으로 사용될 수 있는 폴리머 조성은, 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리니트릴계 수지, 폴리메타크릴레이트계 수지, 폴리비닐계 수지, 셀룰로스계 수지, 플루오르계 수지, 아미드계 수지 등이 있으며, 국내 특허(출원번호 : 10-2004-0048866)에 제시되어 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 산소투과도가 150 cm3/m2Day 이하인 합성소재 필름이라면 어느 것이나 사용될 수 있다.
상기 폴리아미드계 수지에는 나일론 6, 나일론 66, 나일론 46, 나일론 11, 나일론 12, 나일론 610, 나일론 612, 나일론6/66의 공중합체, 나일론 6/66/610 공 중합체, 나일론 MXD, 나일론 6T, 나일론 6/6T 공중합체, 나일론 66/PP 공중합체 및 나일론 66/PS 공중합체, 이들의 N-알콕시알킬화물, 즉, 6-나일론의 메톡시메틸화물, 6-610-나일론의 메톡시메틸화물, 612-나일론의 메톡시메틸화물 등이 포함된다.
상기 폴리에스테르계 수지에는 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, PET/PEI 공중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 액정 폴리에스테르, 폴리옥시알킬렌디이미도 2산/폴리부틸레이트 테레프탈레이트 공중합체, 기타 방향족 폴리에스테르 등이 포함된다.
상기 폴리니트릴계 수지에는 폴리아크릴로니트릴, 폴리메타크릴로니트릴, 아크릴로니트릴/스티렌 공중합체, 메타크릴로니트릴/스티렌 공중합체, 메타크릴로니트릴/스티렌/부타디엔 공중합체 등이 포함된다.
상기 폴리메타크릴레이트계 수지에는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리비닐계 수지, 아세트산 비닐, 폴리비닐알코올, 비닐알코올/에틸렌 공중합체, 폴리염화비닐리덴, 폴리염화비닐, 폴리비닐/폴리염화비닐리덴 공중합체, 폴리염화비닐리덴/메틸아크릴레이트공중합체, 염화비닐리덴/아크릴로니트릴 공중합체 등이 포함된다.
상기 셀룰로스계 수지에는 아세트산셀룰로스, 아세토부티르산셀룰로스 등이 포함된다.
상기 플루오르계 수지에는 폴리플루오르화비닐리덴, 폴리플루오르화비닐, 폴리클로로플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌/에틸렌 공중합체 등이 포함된다.
상기 아미드계 수지에는 방향족 폴리이미드 등이 포함된다.
상기 접착제층의 두께는 타이어 이너라이너 필름의 두께의 0.001 내지 20%인 것이 바람직하며, 상기의 두께를 갖는 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름은 카카스층과의 접착력이 매우 우수하다.
상기 라텍스는 천연고무 라텍스, 스티렌/부타디엔 고무 라텍스, 아크릴로니트릴/부타디엔 고무라텍스, 클로로프렌 고무라텍스 및 스티렌/부타디엔/비닐피리딘 고무라텍스로 구성된 그룹에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 선택할 수 있다.
상기 표면장력 조절제는 술폰산염 음이온성 계면활성제, 황산에스테르염 음이온성 계면활성제, 카르복시산염 음이온성 계면활성제, 인산에스테르염 음이온성 계면활성제, 플루오르계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제 및 폴리실록산계 계면활성제로 구성된 그룹에서 어느 하나를 선택할 수 있다.
상기 레소시놀과 포름알데히드의 축합물은 레소시놀과 포름알데히드를 1 : 0.3 ~ 3.0의 몰비로 혼합한 후 축합반응한 것을 특징으로 한다.
<제조예 1> : 접착조성물
본원발명의 접착제층을 형성할 접착조성물을 제조하였다.
먼저, 레조시놀과 포름알데히드를 1 : 2의 몰비로 혼합한 후, 축합반응하여 레소시놀과 포름알데히드의 축합물을 얻었다.
상기 레소시놀과 포름알데히드의 축합물과 스티렌/부타디엔-1,3/비닐피리딘 라텍스, 수산화나트륨을 혼합하여 레소시놀/포름알데히드/라텍스의 혼합물을 얻었다.
상기 레소시놀/포름알데히드/라텍스의 혼합물과 폴리실록산계 계면활성제인 BYK348(BYK Chemie社) 또는 실리콘계 계면활성제인 WT250(Tego社)를 혼합하여 접착제층을 형성할 접착조성물을 완성하였다.
상기의 레소시놀과 포름알데히드의 축합물, 스티렌/부타디엔-1,3/비닐피리딘 라텍스, BYK348 또는 WT250의 중량비를 다양하게 하여 6가지 종류의 접착조성물을 형성하여, 하기의 표 1에 나타냈다.
<표 1>
접착조성물 A 접착조성물
B		 접착조성물
C		 접착조성물
D		 접착조성물
E		 접착조성물
F
레소시놀과 포름
알데히드의
축합물
(중량 %)		 22.9 14.8 9.7 3.5 22.5 3.5
스티렌/
부타디엔-
1,3/
비닐피리딘 라텍스
(중량%)		 77 85 90 96 77 96
BYK348
(중량%)		 0.1 0.2 0.3 0.5 0.5 -
WT250
(중량%)		 - - - - - 0.5
<제조예 2> : 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름
폴리아미드로 구성된 타이어 이너라이너 필름(200 × 300 mm, 두께 80 ㎛, 표면장력 20dyne/cm2, (주)코오롱社)의 양면에, 상기 제조예 1에서 제조된 접착조성 물을 도포하되, 메이어 바(Meyer bar)를 이용하였다. 그 다음, 열풍오븐 105℃에서 360초 동안 건조 및 열처리 하였고, 상기 접착조성물은 타이어 이너라이너 필름의 양면에 접착제층을 형성하였다. 그 결과, 본원발명의 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름이 제조되었다. 이때, 도포되는 접착조성물의 양을 조절하여, 접착제층의 두께를 제어할 수 있다.
상기 방법 외에, 접착조성물을 타이어 이너라이너 필름에 도포한 후, 105 ~ 160℃에서 20 ~ 180초동안 건조한 후, 160 ~ 250℃에서 20 ~ 180초동안 열처리하여, 접제착층이 형성된 타이어 이너라이너 필름을 제조할 수도 있다.
이와 같은 방법에 의해 접착제층을 형성할 경우, 이너라이너 필름의 모듈러스 및 강력의 변화를 최소화 할 수 있다.
<비교예 1> : 접착력(Peel-Test)
상기 제조예 2의 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름을 이용하여, 본원발명의 타이어 이너라이너 필름의 접착력을 실험하였다. 이때, 접착제층의 두께를 다양하게 하여 실험하였다.
먼저, 1.6mm의 고무시트, 코오드지, 상기의 접착층이 형성된 타이어 이너라이너 필름, 1.6mm의 고무시트, 코오드지, 1.6mm의 고무시트를 순서대로 적층한 후, 60 kg/cm2 의 압력으로 150℃에서 30분간 가황하였다. 그 후, 가황시킨 시료를 재단하여 폭이 1 인치가 되도록 하였다. 상기 1.6mm의 고무시트, 코오드지, 1.6mm의 고 무시트는 카카스층을 형성하며, 상기 고무 시트는 하기의 표 2에 기재된 성분을 포함하는 고무조성물을 사용하여 제조된 것이다.
<표 2>
성분 중량부
천연 고무 100
산화아연 3
카본블랙 29.8
스테아릭산 2.0
핀 타아르(Pine Tar) 7.0
머캅토벤조티아졸 1.25
황 3.0
디페닐구아니딘 0.15
페닐베타나프탈아민 1.0
합계 147.2
상기 재단된 시료는 인스트론(Instron)으로 25℃에서 300 mm/min 의 속도로 박리하여 접착력(kgf)을 평가하였고, 그 결과는 하기의 표 3에 나타냈다. 또한, 하기의 수학식 1에 의하여 얻은 접착력의 표준편차를 함께 나타냈다.
<수학식 1>
Figure 112009039996447-pat00001
χi=시료의 접착력, m=접착력의 평균, n=시료의 개수
대조군으로서, 표면장력 조절제를 사용하지 않은 타이어 이너라이너 필름용 접착 조성물인, 대조군 1 및 대조군 2를 제조하여 접착력을 평가하였다. 대조군 1은 레소시놀과 포름알데히드의 축합물 23 중량%, 스티렌/부타디엔-1,3/비닐피리딘 라텍스 77 중량%를 혼합하여 제조한 것이며, 대조군 2는 레소시놀과 포름알데히드의 축합물 4 중량%, 스티렌/부타디엔-1,3/비닐피리딘 라텍스 96 중량%를 혼합하여 제조한 것이다.
<표 3>
접착제층의 두께(㎛) 접착력(kgf) 표준편차
접착조성물 A 2 22 1.8
접착조성물 B 5 27 2.0
접착조성물 C 4 25 2.1
접착조성물 D 7 33 1.5
접착조성물 D 15 30 3.0
접착조성물 E 0.5 18 2.0
접착조성물 F 9 27 2.5
대조군 1 7 18 6.0
대조군 2 7 20 6.5
상기 표 3의 결과로부터, 본원발명의 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름은, 접착제층의 두께를 0.5 ~ 15㎛로 하였을 때 우수한 접착력을 보였다. 특히, 접착제층의 두께가 7㎛일 때, 본원발명의 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름의 접착력은 33 kgf에 달하였으나, 대조군 1 및 대조군 2는 각각 18 kgf, 20 kgf에 불과하였다.
따라서, 본원발명의 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름의 카카스층에 대한 접착력은, 대조군에 비해 현저히 우수하다는 것을 알 수 있다.
<비교예 2> : 피로후 접착력
상기 제조예 2의 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름을 이용하여, 본원발명의 타이어 이너라이너 필름의 피로후 접착력을 실험하였다.
ASTM D430 굴곡피로시험 방법에 의해 Shoe-shine 피로시험기를 이용하되, 마 찰 롤러의 지름은 0.5 인치로 하고, 80℃에서 68 kgf, 250 rpm 의 하중으로 8시간동안 처리하였다. 그 후, 인스트론으로 25℃에서 300 mm/min의 속도로 박리하여 피로후 접착력(kfg)을 측정하여, 하기의 표 4에 나타냈다.
또한, 상기 비교예 1에서 사용한 대조군 1 및 대조군 2의 피로후 접착력을 측정하여 비교하였다.
<표 4>
접착제층의 두께(㎛) 피로후 접착력(kgf)
접착조성물 A 2 18
접착조성물 B 5 25
접착조성물 C 4 23
접착조성물 D 7 30
접착조성물 D 15 25
접착조성물 E 0.5 14
접착조성물 F 9 22
대조군 1 7 계면 분리
대조군 2 7 계면 분리
상기 표 4의 결과로부터 알 수 있듯이, 대조군의 경우에는, 타이어 이너라이너 필름과 카카스층 간의 계면분리가 일어난 반면, 본원발명의 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름의 경우에는, 타이어 이너라이너 필름과 카카스층 간의 계면분리가 일어나지 않았다. 이와 같은 결과는, 본원발명의 타이어 이너라이너 필름에 형성된 접착제층의 우수한 접착력으로 인한 것이다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.

Claims (5)

  1. 접착력이 15 ~ 40kgf인 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름에 있어서,
    상기 접착제층은 레소시놀과 포름알데히드의 축합물 2 ~ 30 중량%;
    라텍스 68 ~ 97.999 중량%; 및
    표면장력 조절제 0.001 ~ 2 중량%;가 포함된 것을 특징으로 하는 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착제층의 두께는 타이어 이너라이너 필름의 두께의 0.001 내지 20%인 것을 특징으로 하는 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 라텍스는 천연고무 라텍스, 스티렌/부타디엔 고무 라텍스, 아크릴로니트릴/부타디엔 고무라텍스, 클로로프렌 고무라텍스 및 스티렌/부타디엔/비닐피리딘 고무라텍스로 구성된 그룹에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면장력 조절제는 술폰산염 음이온성 계면활성제, 황산에스테르염 음이온성 계면활성제, 카르복시산염 음이온성 계면활성제, 인산에스테르염 음이온성 계면활성제, 플루오르계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제 및 폴리실록산계 계면활성제로 구성된 그룹에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 레소시놀과 포름알데히드의 축합물은 레소시놀과 포름알데히드를 1 : 0.3 ~ 3.0의 몰비로 혼합한 후 축합반응한 것을 특징으로 하는 접착제층이 형성된 타이어 이너라이너 필름.
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