KR102202591B1 - 공압출 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리아마이드계 수지 35중량% 초과 및 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 적어도 2종류 이상 포함한 제1수지층과 폴리아마이드계 수지 35중량% 이하 및 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 적어도 2종류 이상 포함한 제2수지층을 포함하는 공압출 필름에 관한 것이다.

Description

공압출 필름{COEXTRUSION FILM}
본 발명은 얇은 두께로도 우수한 기밀성을 구현하여 타이어를 경량화하고 자동차의 연비를 향상시킬 수 있으며 타이어 제조 과정이나 자동차 주행 과정에서도 우수한 내구성 및 내피로특성과 함께 높은 탄성을 확보할 수 있는 공압출 필름에 관한 것이다.
타이어는 자동차의 하중을 지탱하고, 노면으로부터 받는 충격을 완화하며, 자동차의 구동력 또는 제동력을 지면에 전달하는 역할을 한다. 일반적으로 타이어는 섬유/강철/고무의 복합체로서, 도 1과 같은 구조를 가지는 것이 일반적이다.
트레드 (Tread) (1): 노면과 접촉하는 부분으로 제동, 구동에 필요한 마찰력을 주고 내마모성이 양호 하여야 하며 외부 충격에 견딜 수 있어야 하고 발열이 적어야 한다.
보디 플라이(Body Ply) (또는 카커스(Carcass)) (6): 타이어 내부의 코오드 층으로, 하중을 지지하고 충격에 견디며 주행 중 굴신 운동에 대한　내피로성이 강해야 한다.
벨트 (Belt) (5): 보디플라이 사이에 위치하고 있으며, 대부분의 경우에 철사(Steel Wire)로 구성되며 외부의 충격을 완화시키는 것은 물론 트레드의 접지면을 넓게 유지하여 주행안정성을 우수하게 한다.
사이드 월(Side Wall) (3): 숄더(2) 아래 부분부터 비드(9) 사이의 고무층을 말하며 내부의 보디 플라이(6)를 보호하는 역할을 한다.
인너라이너(Inner Liner) (7): 튜브 대신 타이어의 안쪽에 위치하고 있는 것으로 공기누출 방지하여 공기입 타이어를 가능케 한다.
비드(BEAD) (9): 철사에 고무를 피복한 사각 또는 육각형태의 Wire Bundle로 타이어를 Rim에 안착하고 고정시키는 역할을 한다.
캡 플라이(CAP PLY) (4): 일부 승용차용 래디얼 타이어의 벨트 위에 위치한 특수 코오드지로서, 주행 시 벨트의 움직임을 최소화 한다.
에이펙스(APEX) (8): 비드의 분산을 최소화하고 외부의 충격을 완화하여 비드를 보호하며 성형시 공기의 유입을 방지하기 위하여 사용하는 삼각형태의 고무 충진재이다.
최근에는 튜브를 사용하지 않으면서 내부에는 30 내지 40 psi 정도의 고압 공기가 주입된 튜브리스(tube-less) 타이어[또는 공기입 타이어]가 통상적으로 사용되는데, 차량 운행 과정에서 내측의 공기가 외부로 유출되는 것을 방지하기 위하여 카커스 내층에 기밀성이 높은 이너라이너가 배치된다.
이전에는 비교적 공기 투과성이 낮은 부틸 고무 또는 할로 부틸 고무 등의 고무 성분들을 주요 성분으로 하는 타이어 이너라이너가 사용되었는데, 이러한 이너라이너에서는 충분한 기밀성을 얻기 위해서 고무의 함량 또는 이너라이너의 두께를 증가시켜야 했다. 그러나, 상기 고무 성분의 함량 및 타이어 두께가 증가하면, 타이어 총중량이 늘어나고 자동차의 연비가 저하되는 문제가 있었다.
또한, 상기 고무 성분들은 상대적으로 낮은 내열성을 가져서, 고온 조건에 반복적인 변형이 일어나는 타이어의 가황 과정 또는 자동차의 운행과정에서 카커스 층의 내면 고무와 이너라이너 사이에 공기 포켓이 생기거나 이너라이너의 형태나 물성이 변하는 문제점이 있었다. 그리고, 상기 고무 성분들을 타이어의 커커스층에 결합하기 위해서는 가황제를 사용하거나 가황 공정을 적용하여야 했으며, 이에 의하여도 충분한 접착력이 확보되기는 어려웠다.
그러나, 이전에 알려진 어떠한 방법도 이너라이너의 두께 및 무게를 충분히 감소시키면서 우수한 공기 투과성 및 타이어의 성형성을 유지하는데 한계가 있었다. 또한, 이전에 알려진 방법으로 얻어진 이너라이너는 고온의 반복적 성형이 이루어지는 타이어의 제조 과정 또는 반복적 변형이 일어나며 높은 열이 발생하는 자동차의 운행 과정 등에서 그 자체의 물성이 저하되거나 필름에 균열이 발생하는 등의 많은 문제점이 나타났다.
최근 유가 상승으로 인하여, 자동차 연비를 향상시킬 수 있는 에코 타이어(친환경 타이어)에 대한 관심이 증대되면서, 타이어 컴파운드의 변경 또는 트레드 디자인의 변화 등을 통하여 타이어의 중량을 줄이거나 접지 면적을 줄이는 시도가 있어왔다. 그러나, 이전에 알려진 방법에 의해서는, 주행 안정성이나 타이어의 형태 안정성을 향상시키면서도 타이어의 중량을 줄이고 자동차 연비를 향상시키기에는 일정한 한계가 있었다.
본 발명은 얇은 두께로도 우수한 기밀성을 구현하여 타이어를 경량화하고 자동차의 연비를 향상시킬 수 있으며 타이어 제조 과정이나 자동차 주행 과정에서도 우수한 내구성 및 내피로특성과 함께 높은 탄성을 확보할 수 있는 공압출 필름을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 공압출 필름을 포함한 공기입 타이어를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서에서는, 폴리아마이드계 수지 35중량% 초과 및 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 적어도 2종류 이상 포함한 제1수지층과, 폴리아마이드계 수지 35중량% 이하 및 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 적어도 2종류 이상 포함한 제2수지층을 포함하는 공압출 필름이 제공된다.
또한, 본 명세서에서는, 공압출 필름을 이너라이너로 포함한 공기입 타이어가 제공된다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 공압출 필름 및 공기입 타이어에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에서, '제1' 및 '제2' 등의 용어는 지칭하는 대상이나 구성 요소를 구분하기 위하여 사용된 것으로서, 일정한 순서나 중요도 등을 특정하기 위한 것으로 제한 해석 되지 않는다.
또한, '세그먼트'는 고분자 또는 화합물 내에서 동일한 화학 구조를 가지고 모여 있는 부분 또는 동일한 물성을 갖는 특정 부분을 의미한다. 예를 들어, 세그먼트는 특정한 반복 단위 또는 이러한 특정 반복 단위가 모여 이루어지는 화학 구조일 수 있고, 또는 최종 반응 결과물에 포함되는 반응물(단량체, 올리고머, 고분자 등) 유래 부분 또는 잔기일 수 있다.
또한, '잔기'는 화학 반응에 참여한 반응물이 최종 결과물 내에 포함되는 형태 또는 화학 구조를 의미하며, 상기 반응물로부터 유래한 화학 구조, 작용기, 반복 단위 등일 수 있다.
또한, 알킬렌(alkylene)은 알케인(alkane)으로부터 유래한 2가의 작용기를 의미하며, 아릴렌(arylene)은 아렌(arene)에서 유래한 2가의 작용기를 의미하며, 아릴알킬렌(aryl alkylene)은 아렌(arene) 및 알케인(alkane)을 포함한 화합물에서 유래한 2가의 작용기를 의미한다.
발명의 일 구현예에 따르면, 폴리아마이드계 수지 35중량% 초과 및 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 적어도 2종류 이상 포함한 제1수지층과, 폴리아마이드계 수지 35중량% 이하 및 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 적어도 2종류 이상 포함한 제2수지층을 포함하는 공압출 필름이 제공될 수 있다.
본 발명자들은 상이한 폴리아마이드계 수지 함량을 갖는 2종 이상의 수지를 공압출하여 얻어지는 공압출 필름을 이너라이너로 사용하면, 얇은 두께로도 우수한 기밀성을 구현하여 타이어를 경량화하고 자동차 연비를 향상시킬 수 있으며 타이어 제조 과정이나 자동차 주행 과정에서도 우수한 내구성 및 내피로특성과 함께 높은 탄성을 확보할 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
상기 공압출 필름은 타이어의 이너라이너로 사용될 수 있으며, 상기 공압출 필름은 타이어 이너라이너용 공압출 고분자 필름일 수 있다.
상기 공압출 필름은 상기 폴리아마이드계 수지를 보다 많이 포함한 제1수지층로부터 구현되는 높은 기밀성과 함께 상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 보다 많이 포함한 포함한 공중합체를 포함한 제2수지층로부터 발현되는 엘라스토머적 성질을 함께 가질 수 있다.
이에 따라, 상기 공압출 필름은 얇은 두께로도 우수한 기밀성을 구현하여 타이어를 경량화하고 자동차의 연비를 향상시킬 수 있으며 타이어 제조 과정이나 자동차 주행 과정에서도 우수한 내구성 및 내피로특성과 함께 높은 탄성을 확보할 수 있다. 구체적으로, 상기 구현예의 공압출 필름은 우수한 기밀성, 예를 들어 동일 두께에서 타이어에 일반적으로 사용 되는 부틸고무 등에 비해 10 내지 20 배 정도의 기밀성을 나타내면서도, 그리 높지 않은 모듈러스를 나타내어 고온에서 필름의 강직도가 상승하는 것을 억제할 수 있고 고온에서 결정화되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 상기 제1수지층 및 제2수지층 각각은 상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체 2 종류 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 2종류 이상의 공중합체는 서로 상이한 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체들을 포함할 수 있다. 즉, 상기 기재 필름에 포함되는 공중합체들은 함유된 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트의 화학 구조에 따라 그 종류가 구분될 수 있다.
상기 기재 필름에 포함되는 상기 제1수지층 및 제2수지층 각각이 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 2종류 이상 사용함에 따라서, 상기 기재 필름에서 내열성 및 기밀성이 상호 보완되고 특정 물성 강화에 따른 트레이드 오프(Trade-Off)현상을 억제하여 물성을 극대화 시킬 수 있다. 또한, 상기 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 2종류 이상 사용함에 따라서, 상기 공중합체들이 폴리아마이드계 수지와의 향상된 혼용성 가지게 되어, 상기 기재 필름의 고분자 매트릭스(Matrix)가 보다 향상된 상(Phase)의 연속성을 가지면서 높은 균일성을 확보하여서 최종 제조되는 고분자 필름의 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 제1수지층 및 제2수지층 각각에 포함되는 상기 공중합체 중 적어도 1종류의 공중합체는 하기 화학식 31의 반복 단위를 포함한 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함할 수 있다.
[화학식 31]
Figure 112020092941078-pat00001
또한, 상기 기재 필름에 포함되는 공중합체들 중 다른 1종류의 공중합체는 하기 화학식 32의 반복 단위를 포함한 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함할 수 있다.
[화학식32]
Figure 112020092941078-pat00002
즉, 상기 제1수지층 및 제2수지층 각각에 포함되는 공중합체는 상기 화학식 31의 반복 단위를 포함한 폴리에테르계 세그먼트 및 폴리아마이드계 세그먼트를 포함한 1종의 공중합체와 상기 화학식 32의 반복 단위를 포함한 폴리에테르계 세그먼트 및 폴리아마이드계 세그먼트를 포함한 다른 1종의 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 화학식 31의 반복 단위를 포함한 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트 및 폴리아마이드계 세그먼트를 포함한 1종의 공중합체를 포함함에 따라서 상기 제1수지층 및 제2수지층 각각은 보다 높은 탄성을 확보하면서도 모듈러스를 낮출 수 있다.
또한, 상기 화학식 32의 반복 단위를 포함한 폴리에테르계 세그먼트 및 폴리아마이드계 세그먼트를 포함한 다른 1종의 공중합체를 포함함에 따라서 상기 제1수지층 및 제2수지층 각각은 보다 높은 내열성과 함께 높은 기밀성을 가질 수 있다.
그리고, 상기 기재 필름이 상기 화학식 31의 반복 단위를 포함한 폴리에테르계 세그먼트 및 상기 화학식 32의 반복 단위를 포함한 폴리에테르계 세그먼트를 각각 포함하는 2종류의 공중합체를 포함함에 따라서 보다 높은 내열 충격 강도를 가질 수 있다.
상기 제1수지층 및 제2수지층 각각에 포함되는 공중합체 중 상기 화학식 31의 반복 단위를 포함한 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트 및 폴리아마이드계 세그먼트를 포함한 1종의 공중합체와 상기 화학식 32의 반복 단위를 포함한 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트 및 폴리아마이드계 세그먼트를 포함한 다른 1종의 공중합체 간의 중량비는 1:9 내지 9:1, 또는 2:8 내지 8:2, 또는 1:1 내지 1:5일 수 있다.
또한, 상기 제1수지층 및 제2수지층 각각에 포함되는 공중합체는 상기 2종류의 공중합체 이외의 공중합체를 더 포함할 수도 있다. 구체적으로, 상기 제1수지층 및 제2수지층 각각은 폴리아마이드계 세그먼트 및 하기 화학식 3의 반복 단위를 포함한 폴리에테르계 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
[화학식3]
Figure 112020092941078-pat00003
상기 화학식3에서, R5는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이고, n은 1 내지 100의 정수이고, R6 및 R7은 서로 같거나 다를수 있고, 각각 직접결합, -O-, -NH-, -COO- 또는 -CONH- 이다. 다만, 상기 화학식3에서 상기 R5는 분지쇄의 프로필렌기 및 직쇄의 부틸렌기를 제외한다.
상기 제1수지층 및 제2수지층 각각에 포함되는 공중합체의 폴리아마이드계 세그먼트는 하기 화학식 1 또는 화학식2의 반복 단위를 포함할 수 있다.
[화학식1]
Figure 112020092941078-pat00004
상기 화학식1에서, R1은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기, 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, 또는 탄소수 7 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 아릴알킬렌기이다.
[화학식2]
Figure 112020092941078-pat00005
상기 화학식2에서, R2은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기이고, R3은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기, 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, 또는 탄소수 7 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 아릴알킬렌기이다.
상기 공중합체의 폴리에테르계 세그먼트에 관한 내용은 상술한 바와 같다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 제1수지층은 폴리아마이드계 수지 35중량% 초과를 포함할 수 있고, 상기 제2수지층은 폴리아마이드계 수지 35중량% 이하를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1수지 중 폴리아마이드계 수지의 함량(wt%) 및 상기 제2수지 중 폴리아마이드계 수지의 함량(wt%) 간의 차이가 5중량% 내지 65중량%일 수 있다. 상기 제1수지층 중 폴리아마이드계 수지의 함량(wt%) 및 상기 제2수지층 중 폴리아마이드계 수지의 함량(wt%) 간의 차이가 상기 범위이면, 상기 구현예의 공압출 필름이 보다 높은 기밀도 및 내구성을 가질 수 있으며, 동시에 상기 제1수지층 및 제2수지층에 포함되는 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트의 함량이 적정 범위로 조절됨에 따라서 상기 공압출 필름이 높은 성형성 및 탄성 등의 특성을 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 제1수지층는 상기 폴리아마이드계 수지 40중량% 내지 70중량% 및 상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 적어도 2종류 이상을 잔량 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2수지층는 상기 폴리아마이드계 수지 5 중량% 내지 35중량% 및 상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 적어도 2종류 이상을 잔량 포함할 수 있다.
상기 기재 필름은 상기 제1수지층과 상기 제1수지층에 비하여 폴리아마이드계 수지를 덜 포함하는 적어도 1종류 이상의 제2수지층을 포함하는 2층 이상의 복층 구조를 가질 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이, 1종류의 제1수지와 상기 제1수지에 비하여 폴리아마이드계 수지를 덜 포함하는(상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함한 공중합체를 더 많이 포함) 적어도 1종류 이상, 또는 2종류 이상의 제2수지를 공합출 함으로서 2층 이상의 복층 구조를 갖는 기재 필름을 형성할 수 있으며, 이에 따라 하나의 제1수지층과 상기 제1수지층에 비하여 폴리아마이드계 수지를 덜 포함하는 1종 이상의 제2수지층을 포함하는 기재 필름이 형성될 수 있다.
한편, 상기 기재 필름 중 폴리에테르계 세그먼트의 총 함량이 2 내지 40중량%, 또는 3내지 30중량%, 또는 4 내지 20중량%일 수 있다. 상기 기재 필름 중 폴리에테르계 세그먼트의 총 함량은 기재 필름 전체 중량에 대한 상기 제2수지층 및 제1수지층에 포함될 수 있는 공중합체 중 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트의 중량의 합의 비율로서 구해질 수 있다.
상기 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 기재 필름 전체 중 2중량%미만이면, 상기 기재 필름 또는 이너라이너용 고분자 필름의 모듈러스가 높아져서 타이어의 성형성이 저하되거나, 반복적인 변형에 따른 물성 저하가 크게 나타날 수 있다. 상기 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 기재 필름 전체 중40중량%를 초과하면, 상기 이너라이너용 고분자 필름의 기밀성이 저하될 수 있고, 접착제에 대한 반응성이 저하되어 이너라이너가 카커스 층에 용이하게 접착하기 어려울 수 있으며, 기재 필름의 탄성이 증가하여 균일한 필름을 제조하기가 용이하지 않을 수 있다.
상기 제1수지층 및 제2수지층 각각이 0.1㎛ 내지 300㎛, 또는 1㎛ 내지 250㎛, 또는 2㎛ 내지 200㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 제1수지층 및 제2수지층을 포함하는 상기 기재 필름은 0.2 ㎛ 내지 3,000㎛, 또는 2 ㎛ 내지 2,500㎛, 또는 4 ㎛ 내지 2,000㎛, 또는40 ㎛ 내지 400㎛ 의 두께를 가질 수 있다.
상기 제1수지층에 포함되거나 또는 제2수지층에 포함되는 폴리아마이드계 수지는 2.5 내지 4.0 또는 3.0 내지 3.8의 상대점도(황산96% 용액)를 가질 수 있다. 상기 폴리아마이드계 수지의 상대점도가 2.5미만일 경우에는 인성(toughness) 저하로 인하여 충분한 신율이 확보되지 않아 타이어 제조시나 자동차 운행시 파손이 발생할 수 있고, 열에 대한 결정화 속도가 빨라져 기재 필름의 강직화(Brittleness) 현상 제어를 통한 결정화 지연의 효과를 충분히 발휘할 수 없다. 상기 폴리아마이드계 수지의 상대 점도가 4.0초과일 경우에는 제조되는 기재 필름의 모듈러스 또는 점도가 불필요하게 높아질 수 있고, 제조 공정의 효율 및 경제성 등을 저하시킬 수 있으며, 타이어 이너라이너가 적절한 성형성 또는 탄성을 갖기 어려울 수 있고, 폴리아마이드계 세그먼트 및 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체와의 혼용성이 저하되어 기재 필름의 물성 불균일을 야기할 수 있다.
상기 폴리아마이드계 수지의 상대 점도는 상온에서 황산 96% 용액을 사용하여 측정한 상대 점도를 의미한다. 구체적으로, 일정한 폴리아마이드계 수지의 시편(예를 들어, 0.025g 의 시편)을 상이한 농도로 황산 96% 용액에 녹여서 2이상의 측정용 용액을 제조한 후(예를 들어, 폴리아마이드계 수지 시편을 0.25g/dL, 0.10g/dL, 0.05 g/dL의 농도가 되도록 96% 황산에 녹여서 3개의 측정용 용액 제작), 25 ℃에서 점도관을 이용하여 상기 측정용 용액의 상대 점도(예를 들어, 황산 96%용액의 점도관 통과시간에 대한 상기 측정용 용액의 평균 통과 시간의 비율)를 구할 수 있다.
상기 제2수지층에 포함되거나 또는 선택적으로 상기 제1수지층에 포함될 수 있는 상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함한 공중합체는 50,000 내지 500,000, 또는 70,000 내지 250,000, 또는 90,000 내지 200,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 공중합체의 중량평균분자량이 50,000미만이면, 제조되는 기재 필름이 이너라이너용 고분자 필름에 사용하기 충분한 기계적 물성을 확보하지 못할 수 있고, 상기 공중합체의 중량평균분자량이 500,000초과이면, 고온으로 가열시 기재 필름의 모듈러스 또는 결정화도가 과하게 증가하여 이너라이너용 고분자 필름으로서 가져야 할 탄성 또는 탄성회복율을 확보하기 어려울 수 있다.
상기 제1수지층 및 제2수지층 각각은 내열제, 가교제 및 산화 방지제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 상기 제1수지층 및 제2수지층 각각에 0.001 중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다.
상기 기재 필름이 실질적으로 연신되지 않은 미연신 필름일 수 있다. 상기 기재 필름이 미연신 필름의 형태인 경우에는, 낮은 모듈러스 및 높은 변형률을 갖게 되어 높은 팽창이 발생하는 타이어 성형공정에 적절하게 적용할 수 있다. 또한, 미연신 필름에서는 결정화 현상이 거의 발생하지 않기 때문에, 반복되는 변형에 의해서도 크랙 등과 같은 손상을 방지할 수 있으며, 특정 방향으로의 배향 및 물성의 편차가 크지 않기 때문에 균일한 물성을 갖는 이너라이너를 얻을 수 있다.
한편, 상기 이너라이너용 공압출 필름은 상기 기재 필름의 적어도 일면에 형성되며 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층은 상기 기재 필름 및 타이어 카커스 층에 대해서도 우수한 접착력 및 접착 유지 성능을 가지며, 이에 따라 타이어의 제조 과정 또는 운행 과정 등에서 발생하는 열 또는 반복적 변형에 의하여 발생하는 이너라이너용 고분자 필름과 카커스 층간 계면의 파단을 방지하여 상기 이너라이너용 고분자 필름이 충분한 내피로성을 가질 수 있게 한다.
상술한 접착층의 주요 특성은 특정한 조성을 갖는 특정의 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함함에 따른 것으로 보인다. 이전의 이너라이너용 접착제로는 고무 타입의 타이검 등이 사용되었고, 이에 따라 추가적인 가황 공정이 필요하였다. 이에 반하여, 상기 접착층은 특정 조성의 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하여, 상기 기재 필름에 대하여 높은 반응성 및 접착력을 가질 뿐만 아니라, 두께를 그리 늘리지 않고도 고온 가열 조건에서 압착하여 상기 기재 필름과 타이어 카커스 층을 견고하게 결합시킬 수 있다. 이에 따라, 타이어의 경량화 및 자동차 연비의 향상을 가능하게 하고, 타이어 제조 과정 또는 자동차 운행 과정에서의 반복되는 변형 등에도 카커스 층과 이너라이너층 또는 상기 기재 필름과 접착층이 분리되는 현상을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 접착층은 타이어 제조 과정이나 자동차 운행 과정에서 가해질 수 있는 물리/화학적 변형에 대해서도 높은 내피로 특성을 나타낼 수 있기 때문에, 고온 조건의 제조 과정이나 장기간 기계적 변형이 가해지는 자동차 운행 과정 중에도 접착력 또는 다른 물성의 저하를 최소화 할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제는 라텍스와 고무간의 가교 결합이 가능하여 접착 성능을 발현하며, 물리적으로 라텍스 중합물이기 때문에 경화도가 낮아 고무와 같이 유연한 특성을 가질 수 있으며, 레소시놀-포르말린 중합물의 메티롤 말단기와 기재 필름간의 화학결합이 가능하다. 이에 따라, 기재 필름에 상기 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 적용하게 되면, 충분한 접착 성능과 함께 높은 성형성 및 탄성을 구현할 수 있다.
상기 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제는 레소시놀과 포름알데히드의 축합물 2 내지 32 중량%, 바람직하게는 10 내지 20 중량% 및 라텍스 68 내지 98 중량%, 바람직하게는 80 내지 90 중량%를 포함할 수 있다.
상기 레소시놀과 포름알데히드의 축합물은 레소시놀과 포름알데히드를 1:0.3 내지 1:3.0, 바람직하게는 1:0.5 내지 1:2.5의 몰비로 혼합한 후 축합 반응하여 얻어진 것일 수 있다. 또한, 상기 레소시놀과 포름알데히드의 축합물은 우수한 접착력을 위한 화학반응 측면에서 전체 접착층 총량에 대하여 2 중량% 이상으로 포함될 수 있으며, 적정한 내피로특성을 확보하기 위하여 32 중량% 이하로 포함될 수 있다.
상기 라텍스는 천연고무 라텍스, 스티렌/부타디엔 고무 라텍스, 아크릴로니트릴/부타디엔 고무라텍스, 클로로프렌 고무라텍스 및 스티렌/부타디엔/비닐피리딘 고무라텍스로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 될 수 있다. 상기 라텍스는 소재의 유연성과 고무와의 효과적인 가교 반응을 위해 전체 접착층 총량에 대하여 68 중량% 이상으로 포함될 수 있으며, 기재필름과의 화학반응과 접착층의 강성을 위해 98 중량% 이하로 포함된다.
또한, 상기 접착층은 레소시놀과 포름알데히드의 축합물 및 라텍스와 함께, 표면장력 조절제, 내열제, 소포제, 및 필러 등의 첨가제 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다. 이때, 상기 첨가제중 표면장력 조절제는 접착층의 균일한 도포를 위해 적용하지만, 과량 투입시 접착력 하락의 문제를 발생시킬 수 있으므로, 전체 접착층 총량에 대하여 2 중량% 이하 또는 0.0001 내지 2 중량%, 바람직하게는 1.0 중량% 이하 또는 0.0001 내지 0.5 중량%로 포함될 수 있다. 이때, 상기 표면장력 조절제는 술폰산염 음이온성 계면활성제, 황산에스테르염 음이온성 계면활성제, 카르복시산염 음이온성 계면활성제, 인산에스테르염 음이온성 계면활성제, 플루오르계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제 및 폴리실록산계 계면활성제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
상기 접착층은 0.1 내지 20 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 10㎛, 보다 바람직하게는 0.2 내지 7 ㎛, 보다 더 바람직하게는 0.3 내지 5 ㎛의 두께를 가질 수 있고, 이너라이너용 공압출 필름의 일 표면 또는 양 표면 상에 형성될 수 있다. 상기 접착층 두께는 너무 얇으면 타이어 팽창시 접착층 자체가 더욱 얇아질 수 있고, 카커스층 및 기재필름 사이의 가교 접착력이 낮아질 수 있으며, 접착층 일부에 응력이 집중되어 피로 특성이 낮아질 수 있다. 또한, 상기 접착층이 너무 두꺼우면 접착층에서의 계면 분리가 일어나 피로 특성이 떨어질 수 있다.
그리고, 타이어의 카커스 층에 이너라이너용 고분자 필름을 접착시키기 위하여 기재 필름의 일면에 접착층을 형성하는 것이 일반적이지만, 다층의 이너라이너용 고분자 필름을 적용하는 경우 혹은 이너라이너용 고분자 필름이 비드부를 감싸는 등의 타이어 성형 방법 및 구조설계에 따라 양면에 고무와 접착이 필요한 경우 기재 필름의 양면에 접착층을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 구현예의 공압출 필름은 폴리아마이드계 수지 35중량% 초과 및 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 적어도 2종류 이상 포함한 제1수지와 폴리아마이드계 수지 35중량% 이하 및 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 적어도 2종류 이상 포함한 제2수지를 공압출하여 얻어질 수 있다.
또한, 상기 1종류 이상의 제1수지와 상기 제1수지에 비하여 폴리아마이드계 수지를 덜 포함하는(상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함한 공중합체를 더 많이 포함) 적어도 1종류 이상, 또는 2종류 이상의 제2수지를 공합출 함으로서 2층 이상의 복층 구조를 갖는 기재 필름을 형성할 수 있다.
상기 제1수지와 상기 제2수지를 공압출 하는 과정은 200 ℃ 내지 300℃, 또는 230℃ 내지 290℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 공압출 온도는 폴리아마이드계 화합물의 융점보다는 높아야 하지만, 너무 높으면 탄화 또는 분해가 일어나 필름의 물성이 저해될 수 있으며 상기 제2수지에 포함되는 폴리에테르계 세그먼트 간의 내부 응집이 일어나거나 배향이 발생하여 미연신 필름을 제조하는데 불리할 수 있다.
상기 공압출 과정에서는 상술한 제1수지 및 제2수지를 사용하는 점을 제외하고 통상적으로 알려진 공압출 방법 및 장치를 큰 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 압출기(extruder) 또는 원료 주입부와 상기 압출기 또는 원료 주입부에서 이송된 원료가 용융 상태에서 복수의 층으로 적층되는 조합부(combining adaptor)를 포함하는 공압출기를 사용할 수 있으며, 상기 공압출기는 상기 기재 필름의 제조에 사용되는 제1수지 및 제2수지의 숫자에 맞추어 2개 이상의 압출기 또는 원료 주입부를 포함할 수 있다.
상기 구현예의 고분자 필름의 제조 방법에서, 상기 공압출은 복층 구조의 기재 필름을 형성할 수 있는 피드 블록을 사용할 수 있다. 이러한 피드 블록을 사용함에 따라서, 상기 압출기 또는 원료 주입부에서 주입되는 상기 제1수지 및 제2수지 또는 이들의 용융물을 복층 구조로 형성할 수 있으며, 이에 따라 제조되는 기재 필름 또한 복층 구조로 형성할 수 있으며, 피드 블록에서 형성된 복층구조가 연속하여 다이를 거쳐 토출됨으로써 복층 구조의 필름을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 피드 블록 내에서는 압출기로부터 폴리머가 유입되는 유입관 및 용융 폴리머들이 개별적인 흐름을 유지할 수 있는 폴리머 유로(Flow-Path)가 있으며, 상기 피드 블록은 일정한 층 두께비로 용융 흐름을 형성한 후 개별 용융흐름을 합쳐주는 역할을 하는 용융흐름 분배기(Melt-Distributor)를 포함할 수 있다. 상기 용융흐름 분배기의 간격을 조정함으로써 각각의 용융 폴리머가 형성되는 층의 두께비를 변화시킬 수 있다.
구체적으로, 압출기로부터 용융된 폴리머들이 개별적인 폴리머 유입관 및 유로(Polymer path)를 통해 피드 블록내로 주입된 후, 용융흐름 분배기(Melt-Distributor)에 의해 일정한 두께비를 가지는 적층구조의 폴리머 흐름을 형성한 후, 다이(Die)를 통해 압출되면서 피드 블록내에서 형성된 층구조의 기재 필름을 형성하게 된다.
다만, 상기 구현예의 고분자 필름의 제조 방법에서 사용 가능한 피드 블록에 관한 구체적인 내용이 상기 내용에 한정되는 것은 아니며, 고분자 수지를 용융하여 성형하는 과정에서 사용될 수 있는 것으로 알려진 피드 블록은 큰 제한 없이 사용 가능하다.
상기 기재 필름 형성 단계는 상기 공압출된 결과물을 적층하여 기재 필름을 다층화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 공압출된 결과물은 2층 이상의 복층 구조를 가질 수 있으며, 이러한 공압출된 결과물을 소정의 두께비로 분할한 이후에 다시 적층함으로서 4층 이상의 복층 구조를 갖도록 다층화 할 수 있다.
상기 공압출된 결과물을 적층하여 기재 필름을 다층화하는 단계에서 사용 가능한 장치나 방법은 크게 한정되는 것은 아니며, 층 분리장치(interfacial surface generator, 또는 계면 발생 장치) 등의 장치를 통하여 공압출된 결과물을 1회 이상 적층하여 다층화 할 수 있다.
상기 층분리 장치는 공압출된 적층물이 유입되는 적층물 도입부(Inlet), 적층물을 분할하는 채널(Channel) 및 분할된 적층물을 다시 적층시키는 적층부(Stacking part)를 포함할 수 있으며, 상기 층분리 장치로 유입된 적층물의 구조가 채널(Channel)에 의해 분할된 후, 적층부에서 다시 적층됨으로 인해 다층화할 수 있게 된다. 상기 층분리 장치에 도입되는 공압출된 적층물의 층수(Layer갯수) 및 채널(Channel)수에 따라 최종 다층화된 적층물의 층수를 조절할 수 있다.
예를 들어, 층분리 장치에 유입되는 공압출된 적층물이 3층 구조이며, 층분리 장치의 채널(Channel)이 2개이면, 상부 채널과 하부 채널로 3층 구조의 적층물이 각각 분리된후, 적층부에서 상부 채널의 3층 적층물과 하부 채널의 3층 적층물이 함께 적층되어 6층 구조의 적층물을 형성하게 되며, 연속하여 층분리 장치를 하나 더 적용하게 하면 최종적으로 12층의 적층물을 형성하게 된다.
다만, 상기 구현예의 고분자 필름의 제조 방법에서 사용 가능한 층분리 장치에 관한 구체적인 내용이 상기 내용에 한정되는 것은 아니며, 고분자 수지를 용융하여 성형하는 과정에서 사용될 수 있는 것으로 알려진 층분리 장치는 큰 제한 없이 사용 가능하다
상기 기재 필름 형성 단계는 상기 공압출된 결과물 또는 상기 다층화된 공압출 결과물을 필름 형태로 압출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 압출 과정에서는, 고분자 수지의 압출에 사용될 수 있는 것으로 알려진 압출 다이는 별 다른 제한 없이 사용할 수 있으나, 상기 기재 필름의 두께를 보다 균일하게 하거나 또는 기재 필름에 배향이 발생하지 않도록 하기 위해서 T형 다이를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 공압출 필름을 이너라이너로 포함하는 공기입 타이어가 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상술한 이너라이너용 공압출 필름은 얇은 두께로도 우수한 기밀성을 구현할 수 있기 때문에, 상기 공기입 타이어는 이전에 알려진 공기입 타이어에 비하여 경량화되어 자동차의 연비를 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 이너라이너용 공압출 필름은 높은 탄성 및 내구성을 확보하여 고온의 조건에서 큰 변형이 이루어지는 타이어 제조 과정이나 반복적인 변형이 계속적으로 가해지는 자동차 주행 과정에서도 필름 자체가 결정화 되거나 필름 내부에 크랙 등의 손상이 발생하는 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라 상기 공기입 타이어는 높은 주행 안정성 및 형태 안정성을 확보할 수 있다.
상기 공기입 타이어는 상술한 이너라이너용 공압출 필름을 포함하는 점을 제외하고 통상적으로 알려진 공기입 타이어의 구조를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 공기입 타이어는 트레드부; 상기 트레드부를 중심으로 양측으로 각각 연속된 한 쌍의 숄더부; 상기 숄더부 각각에 연속된 한 쌍의 사이드월부; 상기 사이드월부 각각에 연속된 한 쌍의 비드부; 상기 트레드부, 숄더부, 사이드월부 및 비드부 내측에 형성되어 있는 바디 플라이부; 상기 트레드부 내측면과 바디 플라이부 사이에 순차적으로 적층된 벨트부 및 캡플라이부; 및 상기 바디 플라이부 내측에 결합된 이너라이너용 공압출 필름을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 얇은 두께로도 우수한 기밀성을 구현하여 타이어를 경량화하고 자동차의 연비를 향상시킬 수 있으며 타이어 제조 과정이나 자동차 주행 과정에서도 우수한 내구성 및 내피로특성과 함께 높은 탄성을 확보할 수 있는 이너라이너용 공압출 필름과, 상기 이너라이너용 공압출 필름을 제공할 수 있는 제조 방법 및 상기 이너라이너용 공압출 필름을 포함한 공기입 타이어가 제공될 수 있다.
상기 이너라이너용 공압출 필름을 사용하면, 타이어 컴파운드의 변경 또는 트레드 디자인의 변화 없이도 타이어 전체 중량을 낮추어서 자동차 연비를 향상시킬 수 있으면서도, 자동차 주행 안정성이나 타이어의 형태 안정성을 향상시킬 수 있다.
도1은 공기입 타이어의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 실시예에서 피드 블록을 사용하여 복층 구조의 필름을 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도3은 실시예에서 사용한 층 분리장치(interfacial surface generator)를 개략적으로 나타낸 것이다.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 : 고분자 필름의 제조]
< 실시예1 >
(1) 기재 필름의 제조
ε-카프로락탐으로부터 제조된 상대 점도(황산 96% 용액) 3.3인 폴리아미드계 수지(나일론 6), 중량평균분자량이 약 105,000인 공중합체 수지(폴리테트라메틸렌 옥사이드를 주쇄로 하는 폴리에테르계 세그먼트 25중량% 및 ε-카프로락탐으로부터 유래한 폴리아마이드계 세그먼트 75중량%를 포함) 및 중량평균분자량이 약 115,000인 공중합체 수지(아민기 말단의 폴리(iso-프로필렌) 옥사이드를 주쇄로 하는 폴리에테르계 세그먼트 25중량% 및 ε-카프로락탐으로부터 유래한 폴리아마이드계 세그먼트 75중량%를 이용하여 합성)를 5:2.5:2.5의 중량비로 혼합하고, 여기에 가교제인 스타이렌 2-이소프로페닐-2-옥사졸린 공중합물(Styrene 2-Isopropenyl-2-Oxazoline Copolymer) 및 내열제[요오드화 구리 및 요오드화 칼륨의 혼합물-혼합물 중 구리(Cu)의 함량 7중량%]를 첨가하여 가교제의 함량은 0.5중량%, 내열제는 0.3중량%이 되도록 혼합하여, 제1수지를 제조하였다.
그리고, 상기 폴리아미드계 수지와 상기 중량평균분자량이 약 105,000인 공중합체 수지 및 상기 중량평균분자량이 약 115,000인 공중합체 수지를 3:3.5:3.5로 하는 제2수지를 제조하였다.
상기 제1수지 및 제2수지를 각각 건조한 후, 2대의 압출기 및 3층 구조의 피드 블럭(Feed Block)을 이용하여 기재 필름을 제조하였으며, 제1압출기에는 제1 수지층(B층)을 구성하는 원료인 상기 제1수지를 투입하여 255 ℃에서 압출하였으며, 제 2압출기에는 제2수지층(A층)을 구성하는 원료인 상기 제2수지를 투입하여 260 ℃에서 압출하였다.
도2에 개략적으로 나타난 바와 같이, 다층 구조를 형성하기 위해 압출 다이 상부에 3층 구조의 피드 블럭(Feed Block)을 설치하였으며, 제1 수지층(B층)이 내층(Core-Layer)을 형성하고, 제 2수지층(A층)이 표층(Skin-Layer)을 형성하는
3층 구조의 다층 필름의 용융수지 흐름[제2 수지층(A층)/제1수지층(B층)/제2수지층(A층)]을 제조하였다.
상기와 같은 구조 및 조성으로 형성된 다층 필름의 용융수지 흐름을 T형 다이(다이 갭[Die Gap]- 1.5 mm) 를 통하여 압출하고, 20 ℃로 조절되는 냉각롤 표면에 Air Knife를 사용하여 용융 수지를 균일한 두께의 필름상으로 냉각 고화시켜 15m/min의 속도로 100㎛의 두께를 갖는 3층 구조의 미연신 기재 필름을 얻었다. 이때, 하나의 제2수지층(A층)이 전체 기재 필름 두께의 10%를 차지하였고, 제1수지층(B층)이 전체 기재필름 두께에 있어서 80%를 차지하였다.
(2) 접착제의 도포
레조시놀과 포름알데히드를 1:2의 몰비로 혼합한 후, 축합 반응시켜 레소시놀과 포름알데히드의 축합물을 얻었다. 상기 레소시놀과 포름알데히드의 축합물 12 중량%와 스티렌/부타디엔-1,3/비닐피리딘 라텍스 88 중량%를 혼합하여 농도 20%인 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 얻었다.
그리고, 이러한 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 그라비아 코터를 이용하여 상기 미연신 기재 필름의 양면에 코팅하고 150 ℃에서 1분간 건조 및 반응시켜 양면에 각각 2 ㎛ 두께의 접착층을 형성하였다.
< 실시예2 >
(1) 기재 필름의 제조
상대 점도(황산 96% 용액) 3.8인 폴리아미드계 공중합체 수지 [ε-카프로 락탐 및 헥사메틸렌디아민(Hexametylene diamine)과 아디프산(Adipic acid)을 94:6의 중량비로 사용하여 합성], 중량평균분자량이 약 130,000인 공중합체 수지(폴리테트라메틸렌 옥사이드를 주쇄로 하는 폴리에테르계 세그먼트 40중량% 및 ε-카프로락탐으로부터 유래한 폴리아마이드계 세그먼트 60중량%를 포함) 및 중량평균분자량이 약 85,000인 공중합체 수지(아민기 말단의 폴리프로필렌 옥사이드를 주쇄로 하는 폴리에테르계 세그먼트 20중량% 및 ε-카프로락탐으로부터 유래한 폴리아마이드계 세그먼트 80중량%를 포함)를 5:2.5:2.5의 중량비로 혼합하고, 여기에 내열제[요오드화 구리 및 요오드화 칼륨의 혼합물-혼합물 중 구리(Cu)의 함량 7중량%]를 첨가하여 내열제의 함량이 0.8중량%가 포함되도록 제1수지를 제조하였다.
그리고, 상기 폴리아미드계 수지와 상기 중량평균분자량이 약 130,000인 공중합체 수지 및 중량평균분자량이 약 85,000인 공중합체 수지를 3:3.5:3.5로 하는 제2수지를 제조하였다.
상기 제1수지 및 제2수지를 실시예 1과 달리 사용한 점을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 100㎛의 두께를 갖는 3층 구조의 미연신 기재 필름을 얻었다.
(2) 접착제의 도포
상기 기재 필름의 양면에 상기 실시예1과 동일한 방법으로 접착층을 형성하였다.
[ 비교예 : 고분자 필름의 제조]
< 비교예 1>
(1) 기재 필름의 제조
상대 점도(황산 96% 용액) 3.3인 나일론 6 수지 85 중량%와 중량평균분자량 45,000인 공중합체 수지 [폴리테트라메틸렌 옥사이드를 주쇄로 하는 폴리에테르계 세그먼트 10중량% 및 ε-카프로락탐으로부터 유래한 폴리아마이드계 세그먼트 90중량%를 이용하여 합성] 15 중량%를 혼합하여 T형 다이(다이 갭[Die Gap]- 1.5 mm) 를 통하여 압출하고, 20 ℃로 조절되는 냉각롤 표면에 Air Knife를 사용하여 용융 수지를 균일한 두께의 필름상으로 냉각 고화시켜 15m/min의 속도로 100㎛의 두께를 갖는 미연신 기재 필름을 얻었다.
(2) 접착제의 도포
상기 기재 필름의 양면에 상기 실시예1과 동일한 방법으로 접착층을 형성하였다.
< 실험예 : 이너라이너용 필름의 물성 측정>
실험예1 : 평형 수분율의 측정
상기 실시예 및 비교예 각각에서 얻어진 기재 필름층의 평균수분율을 23±2℃ 및 상대습도(RH) 65±2 %의 조건에서 PRECISA XM60 장치를 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 상기 기재 필름층의 샘플 0.2g을 Tray에 올린 후 150 ℃에서 샘플의 수분율이 30ppm이하까지 건조시킨 후, 초기 무게 대비 건조 후 샘플의 무게비를 이용하여 평형 수분율을 측정하였다. 그리고, 측정 결과를 하기 표1에 나타내었다.
실험예2 : 신장에 따른 발생 하중 측정
상기 실시예 및 비교예 각각에서 얻어진 기재 필름층을 상온에서 MD(Machine Direction)방향 및 TD(Transverse Direction)방향 각각으로 25% 또는 50% 신장하였을 때 발생하는 하중을 INSTRON 장치를 이용하여 Constant rate of extension mode조건에서 측정하였다.
i) 헤드 스피드(Head Speed) 300 mm/min,
ii) 그립 거리(Grip Distance) 100 mm,
iii) 시료의 폭(Sample Width) 10 mm,
iv) 25 ℃ 및 50 RH% 분위기 하에서 측정
실험예 1 및 2의 결과
구분 평균수분율(%)
(25℃, RH65%)		 MD방향 신장 TD방향 신장
25% stress (MPa) 50% stress
(MPa)		 25% stress (MPa) 50% stress
(MPa)
실시예 1 6.2 23.3 21.45 18.2 18.12
실시예2 4.3 21.6 21.4 18.8 18.5
비교예1 3.7 37.56 36.78 35.54 34.89
상기 표1에 나타난 바와 같이, 실시예에서 제조된 기재 필름을 25 ℃의 온도 및 65%의 상대 습도에서 항온 및 항습 에이징을 하면, 상기 기재 필름층은 6.2% 또는 4.3%의 평형수분율을 갖는다는 점이 확인되었다.
그리고, 이러한 실시예의 기재 필름층을 상온에서 MD(Machine Direction)방향 및 TD(Transverse Direction) 방향 각각으로 25% 또는 50% 신장하여도, 발생하는 하중이 비교예에 비하여 높지 않은 모듈러스 특성과 함께 높은 탄성을 갖는다는 점이 확인할 수 있었다.
이에 반하여, 비교예1 및 2에서 얻어지진 기재 필름은 5% 미만의 평형수분율을 가지며, 상온에서 MD(Machine Direction)방향 및 TD(Transverse Direction) 방향 각각으로 25% 또는 50% 신장하여도 실시예에 비하여 높은 하중이 발생한다는 점이 확인되었다. 즉, 비교예의 이너라이너용 필름은 상대적으로 높은 모듈러스 특성을 가지며, 실시예의 이너라이너용 필름 보다 경직되거나 낮은 탄성을 가져서, 실시예에 비하여 낮은 성형성을 갖게 된다.
실험예 3: 에이징 조건에 따른 물성 유지율 평가
상기 실시예 및 비교예 각각에서 얻어진 기재 필름층에 대하여 하기 일반식1의 신장응력 상승율을 측정하였다.
<일반식1>
신장응력 상승율(%) = [(L1 / L2) * 100] - 100%
상기 일반식1에서, L1은 상기 기재 필름상온에서 특별한 처리없이 24시간 이상 방치한 물성이고, L2는 상기 기재 필름을 에이징 조건하에서 평가한 물성임
실험예3의 결과
구분 MD방향 신장 TD방향 신장
25% stress 50% stress 25% stress 50% stress
실시예 1 -12% -14% -11% -10%
실시예2 -10% -12% -10 -12%
비교예1 52% 69% 49% 76%
실험예 4: 내구성 측정 실험
(1) 공기입 타이어의 제조
상기 실시에 및 비교예의 이너라이너 필름을 가지고205R/75R15 규격의 타이어를 제조하여 평가하였다. 이때 바디플라이에 포함되는 코오드로는 1300De'/2ply HMLS 타이어 코오드를 적용하였고, 벨트로는 Steel Cord를 사용하였으며, 캡플라이로는 N66 840De'/2ply 제품을 적용하였다.
구체적으로, 상기 제조된 이너라이너 필름을 타이어 성형 드럼 위에 감싸고, 상기 이너라이너 필름을 고정하기 위하여 3cm 길이를 중첩하고 중첩 부위를 1mm 두께의 타이검으로 고정하였다. 그리고, 크림프가 형성될 위치에 해당하는 이너라이너의 일 부위에 2mm두께의 쇼율더 보강고무 Sheet를 드럼 중앙으로부터 9cm부터 14cm까지 5cm 폭으로 부착하였다.
그리고, 상기 이너라이너 필름 상에 바디 플라이용 고무를 적층하고, 비드 와이어; 벨트부를; 캡플라이부; 및 트레드부, 숄더부 및 사이드월부 형성을 위한 고무층을 순차적으로 형성하여 그린타이어를 제조 하였다.
이렇게 제조된 그린타이어를 성형틀에 넣고 160도 30분 동안 가류를 통하여 타이어를 제조하였다.
(2) 내구성 측정 실험
미국FMVSS139 타이어 내구성 측정방법을 사용하여 상기 제조된 타이어의 내구성을 실험 평가하였다. 이러한 내구성 측정은 단계별로 하중을 증가시키는 Step Load Endurance Test와 단계별로 속도를 증가시키는 High Speed Test의 2가지 방법으로 실시하였다.
타이어는 실제 사용환경하에서 약 6000만 사이클을 주행하게 되고 이러한 6000만 사이클은FMVSS139 규격하 테스트에서는 약 1200만 사이클에 해당되게 된다. 즉, FMVSS139 Test 하에서 약 1200만 사이클 이상 수행 가능한 타이어는 실제 사용환경에 적합한 내구성을 보인다고 판단할 수 있다.
실험예4의 결과
실시예 1 실시예2 비교예1
Step Load Endurance Test 251% 245% 100%
High Speed Endurance Test 248% 238% 100%
Crack or 주름발생 유무 X X O
상기 표3에 나타난 바와 같이, 실시예의 이너라이너 필름을 적용한 타이어가 비교예의 이너라이너용 필름을 적용한 타이어에 비하여 우수한 내구성을 갖는다는 점이 확인되었다.
이러한 결과는, 실시예의 이너라이너 필름이 상대적으로 낮은 결정성을 가짐에 따라서 보다 낮은 모듈러스 특성 및 높은 탄성 또는 탄성 회복율을 가질 수 있어서, 계속적인 변형 및 외부 압력이 가해지는 자동차 주행 과정에서도 이너라이너 필름이 파손되거나 찢어지는 현상을 방지하여 보다 높은 내구성을 확보함에 따른 것으로 보인다.

Claims (19)

  1. 폴리아마이드계 수지 35중량% 초과 및 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 적어도 2종류 이상 포함한 제1수지층과,
    폴리아마이드계 수지 35중량% 이하 및 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 적어도 2종류 이상 포함한 제2수지층을 포함하고,
    상기 제1수지층 및 제2수지층 각각에 포함되는 상기 2종류 이상의 공중합체는 서로 상이한 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체들을 포함하고,
    상기 제1수지층 및 제2수지층 각각에 포함되는 상기 공중합체 중 적어도 1종류의 공중합체가 하기 화학식 31의 반복 단위를 포함한 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하며,
    상기 제1수지층 및 제2수지층 각각에 포함되는 상기 공중합체 중 적어도 1종류의 공중합체가 하기 화학식 32의 반복 단위를 포함한 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는, 공압출 필름:
    [화학식 31]
    Figure 112020092941078-pat00012

    [화학식32]
    Figure 112020092941078-pat00013
    .
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공압출 필름은 타이어 이너라이너로 사용되는, 공압출 필름.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1수지층 및 제2수지층 각각에서,
    상기 화학식 31의 반복 단위를 포함한 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트 및 폴리아마이드계 세그먼트를 포함한 1종의 공중합체 : 상기 화학식 32의 반복 단위를 포함한 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트 및 폴리아마이드계 세그먼트를 포함한 다른 1종의 공중합체 간의 중량비가 1:1 내지 1:5인, 공압출 필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1수지층 및 제2수지층 각각은 폴리아마이드계 세그먼트 및 하기 화학식 3의 반복 단위를 포함한 폴리에테르계 세그먼트를 더 포함하는, 공압출 필름:
    [화학식3]
    Figure 112020092941078-pat00008

    상기 화학식3에서, R5는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이고, n은 1 내지 100의 정수이고, R6 및 R7은 서로 같거나 다를수 있고, 각각 직접결합, -O-, -NH-, -COO- 또는 -CONH- 이며,
    상기 R5는 분지쇄의 프로필렌기 및 직쇄의 부틸렌기를 제외한다.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1수지층 중 폴리아마이드계 수지의 함량(wt%) 및 상기 제2수지층 중 폴리아마이드계 수지의 함량(wt%) 간의 차이가 5중량% 내지 65중량%인, 공압출 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1수지층는 상기 폴리아마이드계 수지 40중량% 내지 70중량% 및 상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 적어도 2종류 이상을 잔량 포함하는, 공압출 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2수지층는 상기 폴리아마이드계 수지 5 중량% 내지 35중량% 및 상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 적어도 2종류 이상을 잔량 포함하는, 공압출 필름.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 공압출 필름이 상기 제1수지층 및 제2수지층을 각각 1이상 포함하는, 공압출 필름.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 공압출 필름 중 상기 폴리에테르계 세그먼트의 총 함량이 2 내지 40중량%인, 공압출 필름.
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1수지층 및 제2수지층 각각에 포함되는 상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체의 중량평균분자량이 50,000 내지 500,000인, 공압출 필름.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 공압출 필름이 가교제 및 내열제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는, 공압출 필름.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1수지층 및 제2수지층 각각이 0.1㎛ 내지 300㎛의 두께를 갖는, 공압출 필름.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 공압출 필름의 두께가 0.2 ㎛ 내지 3,000㎛인, 공압출 필름.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 공압출 필름의 적어도 일면에 형성되며 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 0.1㎛ 내지 20 ㎛의 두께의 접착층을 더 포함하는, 공압출 필름.
  19. 제1항의 공압출 필름을 이너라이너로 포함한 공기입 타이어.
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