KR20110025597A - 폴리머 적층체 및 그것을 내측 라이너에 사용한 공기 주입 타이어 - Google Patents

폴리머 적층체 및 그것을 내측 라이너에 사용한 공기 주입 타이어 Download PDF

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무츠키 스기모토
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스미토모 고무 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 목적은 두께가 얇고, 내공기 투과성 및 인접 고무와의 접착성이 우수한 폴리머 적층체 및 그것을 내측 라이너에 사용한 공기 주입 타이어를 제공하는 것이다.
폴리머 적층체는, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 트리블록 공중합체로 이루어진 두께 0.05 ㎜∼0.6 ㎜의 제1 층과, 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체 및 스티렌-이소부틸렌 디블록 공중합체 중 적어도 어느 하나를 포함하는 제2 층을 포함하고, 상기 제2 층의 두께가 0.01 ㎜∼0.3 ㎜이다.

Description

폴리머 적층체 및 그것을 내측 라이너에 사용한 공기 주입 타이어{POLYMER LAMINATE AND PNEUMATIC TIRE USING THE SAME AS INNER LINER}
본 발명은 폴리머 적층체 및 그것을 내측 라이너에 사용한 공기 주입 타이어에 관한 것이다.
최근, 자동차의 저연비화에 대한 강한 사회적 요청 때문에 타이어의 경량화가 도모되고 있고, 타이어 부재 중에서도, 타이어의 내부에 배치되며, 공기 주입 타이어 내부에서 외부로 누설되는 공기의 누설량(공기 투과량)을 감소시켜 내공기 투과성을 향상시키는 작용을 갖는 내측 라이너에서도, 경량화 등이 행해지게 되었다.
현재, 내측 라이너용 고무 조성물은, 예를 들어 부틸 고무 70∼100 질량% 및 천연 고무 30∼0 질량%를 포함하는 부틸 고무를 주체로 하는 고무 배합을 사용함으로써, 타이어의 내공기 투과성을 향상시키는 것이 행해지고 있다. 또, 부틸 고무를 주체로 하는 고무 배합은 부틸렌 이외에 약 1 질량%의 이소프렌을 포함하고, 이것이 황ㆍ가황촉진제ㆍ아연화와 함께, 고무 분자간의 가교를 가능하게 하고 있다. 상기 부틸계 고무는, 통상의 배합에서는, 승용차용 타이어에서는 0.6∼1.0 ㎜, 트랙ㆍ버스용 타이어에서는 1.0∼2.0 ㎜ 정도의 두께가 필요하지만, 타이어의 경량화를 도모하기 위해, 부틸계 고무보다 내공기 투과성이 우수하고, 내측 라이너층의 두께를 보다 얇게 할 수 있는 폴리머가 제안되고 있다.
특허문헌 1에는, 공기압 저하의 억제, 내구성의 향상 및 연비의 향상을 동시에 실현하는 것이 가능한 공기 주입 타이어로서, 천연 고무 및/또는 합성 고무로 이루어진 고무 성분 100 질량부에 대하여, 하기의 화학식 1로 표시되는 에틸렌-비닐알콜 공중합체가 15∼30 질량부의 범위내에서 적어도 함유된 내측 라이너용 고무 조성물을 내측 라이너층에 사용하여 이루어진 공기 주입 타이어가 제안되어 있다. 그러나, 특허문헌 1의 기술에서는, 그 고무 조성물을 사용한 고무 시트의 두께는 1 ㎜이므로, 타이어의 경량화라는 점에서 개선의 여지가 있다:
Figure pat00001
(식 중, m 및 n은 각각 독립적으로 1∼100이며, x는 1∼1000임).
특허문헌 2에는, 공기 투과율이 낮은 나일론을 사용하여 내측 라이너층을 형성하여, 고무 조성물인 타이어 내면 또는 카카스층과의 접착성을 향상시킬 수 있는 공기 주입 타이어가 제안되어 있다. 그러나, 특허문헌 2의 기술에서는, 나일론 필름층을 형성하기 위해, 나일론 필름을 RFL 처리한 후, 고무 조성물로 이루어진 고무풀을 접착해야 하므로, 공정이 복잡해진다는 문제가 있다. 또한, 가황 공정에서는 일반적으로, 금형 내에 수용한 미가황 타이어(생타이어) 내에 블래더 본체를 삽입하고, 블래더 본체를 팽창시켜 미가황 타이어의 내측으로부터 금형 내면으로 압박하여 가황 성형을 하는 타이어 가황 방법이 채택되고 있지만, 특허문헌 2의 내측 라이너층에서는, 나일론 필름층과 블래더가 가열 상태로 접촉하게 되어, 나일론 필름층이 블래더에 점착, 접착되어 파괴된다는 문제도 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2007-291256호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 평9-165469호 공보
본 발명은, 두께가 얇고, 내공기 투과성 및 인접 고무와의 접착성이 우수한 폴리머 적층체 및 그것을 내측 라이너에 사용한 공기 주입 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 트리블록 공중합체를 포함하는 두께 0.05 ㎜∼0.6 ㎜의 제1 층과, 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체 및 스티렌-이소부틸렌 디블록 공중합체 중 적어도 어느 하나를 함유하는 제2 층을 포함하고, 제2 층의 두께가 0.01 ㎜∼0.3 ㎜인 폴리머 적층체이다.
본 발명에 따른 폴리머 적층체에서 바람직하게는, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 트리블록 공중합체는 중량 평균 분자량이 50,000∼400,000이고, 스티렌 단위 함유량이 10∼30 질량%이다.
본 발명에 따른 폴리머 적층체에서 바람직하게는, 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체는 중량 평균 분자량이 100,000∼290,000이고, 스티렌 단위 함유량이 10∼30 질량%이다.
본 발명에 따른 폴리머 적층체에서 바람직하게는, 스티렌-이소부틸렌 디블록 공중합체는 직쇄상이고, 중량 평균 분자량이 40,000∼120,000이고, 스티렌 단위 함유량이 10∼35 질량%이다.
본 발명은, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 트리블록 공중합체로 이루어진 두께 0.05 ㎜∼0.6 ㎜의 제1 층과, 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체 및 스티렌-이소부틸렌 디블록 공중합체 중 적어도 어느 하나를 함유하는 제2 층을 포함하고, 상기 제2 층의 두께가 0.01 ㎜∼0.3 ㎜인 폴리머 적층체를 내측 라이너에 사용한 공기 주입 타이어이다.
본 발명에 따른 공기 주입 타이어에서 바람직하게는, 폴리머 적층체는, 제2 층이 타이어 반경 방향 외측을 향해 배치된다.
본 발명에 의하면, 두께가 얇고, 내공기 투과성 및 인접 고무와의 접착성이 우수한 폴리머 적층체 및 그것을 내측 라이너에 사용한 공기 주입 타이어를 얻을 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은 첨부 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에서의 공기 주입 타이어의 우측의 반을 나타내는 모식적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에서의 폴리머 적층체의 모식적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에서의 폴리머 적층체의 모식적 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에서의 폴리머 적층체의 모식적 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에서의 폴리머 적층체의 모식적 단면도이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 폴리머 적층체는, 스티렌-이소부틸렌-스티렌 트리블록 공중합체를 포함하는 두께 0.05 ㎜∼0.6 ㎜의 제1 층과, 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체 및 스티렌-이소부틸렌 디블록 공중합체 중 적어도 어느 하나를 함유하는 제2 층을 포함하고, 상기 제2 층의 두께가 0.01 ㎜∼0.3 ㎜이다.
<제1 층>
본 발명의 일 실시형태에서, 제1 층은 스티렌-이소부틸렌-스티렌 트리블록 공중합체를 포함한다.
SIBS의 이소부틸렌 블록 유래에 의해, SIBS를 포함하는 폴리머 필름은 우수한 내공기 투과성을 갖는다. 따라서, SIBS를 포함하는 폴리머 필름을 내측 라이너에 사용한 경우, 내공기 투과성이 우수한 공기 주입 타이어를 얻을 수 있다.
또한, SIBS는 방향족 이외의 분자 구조가 완전 포화인 것에 의해, 열화 경화가 억제되어, 우수한 내구성을 갖는다. 따라서, SIBS를 포함하는 폴리머 필름을 내측 라이너에 사용한 경우, 내구성이 우수한 공기 주입 타이어를 얻을 수 있다.
SIBS를 포함하는 폴리머 필름을 내측 라이너에 적용하여 공기 주입 타이어를 제조한 경우, SIBS를 함유시킴으로써 내공기 투과성을 확보하기 위해, 예를 들어 할로겐화 부틸 고무 등의, 종래 내공기 투과성을 부여하기 위해서 사용되어 온 고비중의 할로겐화 고무를 사용하지 않거나, 사용하는 경우에도 사용량의 저감이 가능하다. 이것에 의해 타이어의 경량화가 가능하고, 연비의 향상 효과를 얻을 수 있다.
SIBS의 분자량은 특별히 제한되지 않지만, 유동성, 성형화 공정, 고무 탄성 등의 관점에서, GPC 측정에 의한 중량 평균 분자량이 50,000∼400,000인 것이 바람직하다. 중량 평균 분자량이 50,000 미만이면 인장 강도, 인장 신도가 저하될 우려가 있고, 400,000를 넘으면 압출 가공성이 나빠질 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다.
SIBS는 일반적으로 스티렌 단위를 10∼40 질량% 포함한다. 내공기 투과성과 내구성이 보다 양호해진다는 점에서, SIBS 중의 스티렌 단위의 함유량은 10∼30 질량%인 것이 바람직하다.
그 SIBS는, 이소부틸렌 단위와 스티렌 단위의 몰비(이소부틸렌 단위/스티렌 단위)가, 그 공중합체의 고무 탄성의 점에서 40/60∼95/5인 것이 바람직하다. SIBS에서, 각 블록의 중합도는, 고무 탄성과 취급(중합도가 10,000 미만이면 액상이 된다)의 점에서 이소부틸렌에서는 10,000∼150,000 정도, 또 스티렌에서는 5,000∼30,000 정도인 것이 바람직하다.
SIBS는 일반적인 비닐계 화합물의 중합법으로 얻을 수 있고, 예를 들어, 리빙 양이온 중합법으로 얻을 수 있다.
예를 들어, 일본 특허 공개 소 62-48704호 공보 및 일본 특허 공개 소 64-62308호 공보에는, 이소부틸렌과 다른 비닐 화합물과의 리빙 양이온 중합이 가능하고, 비닐 화합물에 이소부틸렌과 다른 화합물을 이용함으로써 폴리이소부틸렌계의 블록 공중합체를 제조할 수 있는 것이 개시되어 있다. 그 밖에도, 리빙 양이온 중합법에 의한 비닐 화합물 중합체의 제조법이, 예를 들어 미국 특허 제4,946,899호, 미국 특허 제5,219,948호, 일본 특허 공개 평3-174403호 공보 등에 기재되어 있다.
그 SIBS는 분자 내에 방향족 이외의 이중 결합을 갖지 않기 때문에, 분자 내에 이중 결합을 갖고 있는 중합체, 예를 들어 폴리부타디엔에 비해 자외선에 대한 안정성이 높고, 따라서 내후성이 양호하다. 또한 분자 내에 이중 결합을 갖지 않아, 포화계의 고무형 폴리머임에도 불구하고, 파장 589 nm의 빛의 20℃에서의 굴절률(nD)은, 폴리머 핸드북(1989년 : 와일리(Polymer Handbook, Willy, 1989))에 의하면 1.506이다. 이것은 다른 포화계의 고무상 폴리머, 예를 들어, 에틸렌-부텐 공중합체에 비해 유의적으로 높다.
SIBS를 포함하는 제1 층의 두께는 0.05∼0.6 ㎜이다. 제1 층의 두께가 0.05 ㎜ 미만이면, 폴리머 적층체를 내측 라이너에 적용한 생타이어의 가황시에, 제1 층이 프레스 압력으로 파괴되어, 얻어진 타이어에서 에어 누설 현상이 생길 우려가 있다. 한편, 제1 층의 두께가 0.6 ㎜을 넘으면 타이어 중량이 증가하여, 저연비 성능이 저하된다. 제1 층의 두께는 0.05∼0.4 ㎜인 것이 더욱 바람직하다.
제1 층은, SIBS를 압출 성형, 캘린더 성형과 같은 열가소성 수지, 열가소성 엘라스토머를 필름화하는 통상의 방법으로 필름화하여 얻을 수 있다.
<제2 층>
본 발명의 일 실시형태에서, 제2 층은, 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체(이하 SIS라고도 함)를 포함하는 SIS층 및 스티렌-이소부틸렌 디블록 공중합체(이하 SIB라고도 함)를 포함하는 SIB층 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
(스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체)
SIS의 이소프렌 블록은 소프트 세그먼트이므로, SIS를 포함하는 폴리머 필름은 고무 성분과 가황 접착되기 쉽다. 따라서, SIS를 포함하는 폴리머 필름을 내측 라이너에 사용한 경우, 그 내측 라이너는, 예를 들어 카카스나 인슐레이션을 형성하는 인접 고무와의 접착성이 우수하기 때문에, 내구성이 우수한 공기 주입 타이어를 얻을 수 있다.
SIS의 분자량은 특별히 제한되지 않지만, 고무 탄성 및 성형성의 관점에서, GPC 측정에 의한 중량 평균 분자량이 100,000∼290,000인 것이 바람직하다. 중량 평균 분자량이 100,000 미만이면 인장 강도가 저하될 우려가 있고, 290,000를 넘으면 압출 가공성이 나빠지기 때문에 바람직하지 않다.
SIS 중의 스티렌 단위의 함유량은, 점착성, 접착성 및 고무 탄성의 관점에서 10∼30 질량%인 것이 바람직하다.
그 SIS는, 이소프렌 단위과 스티렌 단위의 몰비(이소프렌 단위/스티렌 단위)가, 90/10∼70/30인 것이 바람직하다. SIS에서, 각 블록의 중합도는, 고무 탄성과 취급의 관점에서 이소프렌에서는 500∼5,000 정도, 또 스티렌에서는 50∼1,500 정도인 것이 바람직하다.
SIS는, 일반적인 비닐계 화합물의 중합법으로 얻을 수 있고, 예를 들어, 리빙 양이온 중합법으로 얻을 수 있다.
SIS층은, SIS를 압출 성형, 캘린더 성형과 같은 열가소성 수지, 열가소성 엘라스토머를 필름화하는 통상의 방법으로 필름화하여 얻을 수 있다.
(스티렌-이소부틸렌 디블록 공중합체)
SIB의 이소부틸렌 블록은 소프트 세그멘트이므로, SIB를 포함하는 폴리머 필름은 고무 성분과 가황 접착되기 쉽다. 따라서, SIB를 포함하는 폴리머 필름을 내측 라이너에 사용한 경우, 그 내측 라이너는, 예를 들어 카카스나 인슐레이션을 형성하는 인접 고무와의 접착성이 우수하기 때문에, 내구성이 우수한 공기 주입 타이어를 얻을 수 있다.
SIB로는, 직쇄상인 것을 이용하는 것이 고무 탄성 및 접착성의 관점에서 바람직하다.
SIB의 분자량은 특별히 제한되지 않지만, 고무 탄성 및 성형성의 관점에서, GPC 측정에 의한 중량 평균 분자량이 40,000∼120,000인 것이 바람직하다. 중량 평균 분자량이 40,000 미만이면 인장 강도가 저하될 우려가 있고, 120,000를 넘으면 압출 가공성이 나빠질 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다.
SIB 중의 스티렌 단위의 함유량은, 점착성, 접착성 및 고무 탄성의 관점에서 10∼35 질량%인 것이 바람직하다.
그 SIB는, 이소부틸렌 단위와 스티렌 단위의 몰비(이소부틸렌 단위/스티렌 단위)가 90/10∼65/35인 것이 바람직하다. SIB에서, 각 블록의 중합도는, 고무 탄성과 취급의 관점에서 이소부틸렌에서는 300∼3,000 정도, 또 스티렌에서는 10∼1,500 정도인 것이 바람직하다.
SIB는, 일반적인 비닐계 화합물의 중합법으로 얻을 수 있고, 예를 들어 리빙 양이온 중합법으로 얻을 수 있다.
예를 들어, 국제 공개 제2005/033035호에는, 교반기에 메틸시클로헥산, n-부틸클로라이드, 쿠밀클로라이드를 첨가하여 -70℃로 냉각시킨 후 2시간 반응시키고, 그 후 대량의 메탄올을 첨가하여 반응을 정지시키고, 60℃에서 진공 건조시켜 SIB를 얻는 제조 방법이 개시되어 있다.
SIB층은, SIB를 압출 성형, 캘린더 성형과 같은 열가소성 수지, 열가소성 엘라스토머를 필름화하는 통상의 방법으로 필름화하여 얻을 수 있다.
(제2 층의 두께)
제2 층의 두께는 0.01 ㎜∼0.3 ㎜이다. 여기서 제2 층의 두께란, 제2 층이 SIS층만으로 이루어진 경우는 그 SIS층의 두께를, 제2 층이 SIB층만으로 이루어진 경우는 그 SIB층의 두께를, 제2 층이 SIS층 및 SIB층의 2층으로 이루어진 경우는, 그 SIS층 및 그 SIB층의 합계의 두께를 의미한다. 제2 층의 두께가 0.01 ㎜ 미만이면, 폴리머 적층체를 내측 라이너에 적용한 생타이어의 가황시에, 제2 층이 프레스압력으로 파괴되어 가황 접착력이 저하될 우려가 있다. 한편, 제2 층의 두께가 0.3 ㎜을 넘으면 타이어 중량이 증가하여 저연비 성능이 저하된다. 제2 층의 두께는 0.05∼0.2 ㎜인 것이 더욱 바람직하다.
<공기 주입 타이어의 구조>
본 발명의 일 실시형태에서의 공기 주입 타이어(1)에 관해 도 1을 이용하여 설명한다.
공기 주입 타이어(1)는, 승용차용, 트랙ㆍ버스용, 중기용 등으로서 이용할 수 있다. 공기 주입 타이어(1)는 트레드부(2)와 사이드월부(3)와 비드부(4)를 갖고 있다. 또한, 비드부(4)에는 비드 코어(5)가 매설된다. 또, 한쪽 비드부(4)로부터 다른쪽 비드부에 걸쳐 설치되며, 양끝을 접어 비드 코어(5)를 고정하는 카카스(6)와, 그 카카스(6)의 크라운부 외측의 2장의 플라이로 이루어진 벨트층(7)이 배치되어 있다. 카카스(6)의 타이어 반경 방향 내측에는 한쪽 비드부(4)로부터 다른쪽 비드부(4)에 걸친 내측 라이너(9)가 배치되어 있다. 벨트층(7)은, 스틸 코드 또는 아라미드 섬유 등의 코드로 이루어진 플라이의 2장을 타이어 둘레 방향에 대하여, 코드가 통상 5∼30°의 각도가 되도록 플라이 사이에서 서로 교차하도록 배치된다. 또, 카카스는 폴리에스테르, 나일론, 아라미드 등의 유기 섬유 코드가 타이어 둘레 방향으로 거의 90°로 배열되어 있고, 카카스와 그 접음부에 둘러싸인 영역에는, 비드 코어(5)의 상단(上端)으로부터 사이드월 방향으로 연장되는 비드 에이펙스(8)가 배치된다. 또한, 내측 라이너(9)와 카카스(6) 사이에 인슐레이션이 배치되어 있어도 된다.
<폴리머 적층체>
폴리머 적층체의 구조를 도 1∼도 5를 이용하여 설명한다.
(실시형태 1)
본 발명의 일 실시형태에서, 폴리머 적층체(10)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 층으로서의 SIBS층(11) 및 제2 층으로서의 SIS층(12)으로 구성된다.
도 1에서, 그 폴리머 적층체(10)를 공기 주입 타이어(1)의 내측 라이너(9)에 적용하는 경우, SIS층(12)이 존재하는 면을, 예를 들어 카카스(6)에 접하도록 타이어 반경 방향 외측을 향해 설치하면, 타이어의 가황 공정에서, SIS층(12)과 카카스(6)의 접착 강도를 높일 수 있다. 따라서 얻어진 공기 주입 타이어(1)는, 내측 라이너(9)와 카카스(6)의 고무층이 양호하게 접착되어 있기 때문에, 우수한 내공기 투과성 및 내구성을 가질 수 있다.
(실시형태 2)
본 발명의 일 실시형태에서, 폴리머 적층체(10)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 층으로서의 SIBS층(11) 및 제2 층으로서의 SIB층(13)으로 구성된다.
그 폴리머 적층체(10)를 공기 주입 타이어(1)의 내측 라이너(9)에 적용하는 경우, SIB층(13)이 존재하는 면을, 예를 들어 카카스(6)에 접하도록 타이어 반경 방향 외측을 향해 설치하면, 타이어의 가황 공정에서, SIB층(13)과 카카스(6)의 접착 강도를 높일 수 있다. 따라서 얻어진 공기 주입 타이어(1)는, 내측 라이너(9)와 카카스(6)의 고무층이 양호하게 접착되어 있기 때문에, 우수한 내공기 투과성 및 내구성을 가질 수 있다.
(실시형태 3)
본 발명의 일 실시형태에서, 폴리머 적층체(10)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 층으로서의 SIBS층(11), 제2 층으로서의 SIS층(12) 및 SIB층(13)이 상기 순으로 적층되어 구성된다.
그 폴리머 적층체(10)를 공기 주입 타이어(1)의 내측 라이너(9)에 적용하는 경우, SIB층(13)이 존재하는 면을, 예를 들어 카카스(6)에 접하도록 타이어 반경 방향 외측을 향해 설치하면, 타이어의 가황 공정에서, SIB층(13)과 카카스(6)의 접착 강도를 높일 수 있다. 따라서 얻어진 공기 주입 타이어(1)는, 내측 라이너(9)와 카카스(6)의 고무층이 양호하게 접착되어 있기 때문에, 우수한 내공기 투과성 및 내구성을 가질 수 있다.
(실시형태 4)
본 발명의 일 실시형태에서, 폴리머 적층체(10)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 층으로서의 SIBS층(11), 제2 층으로서의 SIB층(13) 및 SIS층(12)이 상기 순으로 적층되어 구성된다.
그 폴리머 적층체(10)를 공기 주입 타이어(1)의 내측 라이너(9)에 적용하는 경우, SIS층(12)이 존재하는 면을, 예를 들어 카카스(6)에 접하도록 타이어 반경 방향 외측을 향해 설치하면, 타이어의 가황 공정에서, SIS층(12)과 카카스(6)의 접착 강도를 높일 수 있다. 따라서 얻어진 공기 주입 타이어(1)는, 내측 라이너(9)와 카카스(6)의 고무층이 양호하게 접착되어 있기 때문에, 우수한 내공기 투과성 및 내구성을 가질 수 있다.
<폴리머 적층체의 제조 방법>
폴리머 적층체(10)는, SIBS와, SIS 및 SIB의 적어도 어느 하나를, 예를 들어 실시형태 1∼4 중 어느 하나에 기재된 순서로 라미네이트 압출이나 공압출 등의 적층 압출을 하여 얻을 수 있다.
<공기 주입 타이어의 제조 방법>
본 발명의 일 실시형태에서, 공기 주입 타이어(1)는, 상기 폴리머 적층체의 제조 방법을 이용하여 제조된 폴리머 적층체(10)를 공기 주입 타이어(1)의 생타이어의 내측 라이너부에 적용하여 다른 부재와 함께 가황 성형함으로써 제조할 수 있다. 폴리머 적층체(10)를 생타이어에 배치할 때에는, 폴리머 적층체(10)의 제2 층인 SIS층(12) 또는 SIB층(13)이, 카카스(6)에 접하도록 타이어 반경 방향 외측을 향해 배치한다. 이와 같이 배치하면, 타이어 가황 공정에서, SIS층(12) 또는 SIB층(13)과 카카스(6)의 접착 강도를 높일 수 있다. 따라서 얻어진 공기 주입 타이어(1)는, 내측 라이너(9)와 카카스(6)의 고무층이 양호하게 접착되어 있기 때문에, 우수한 내공기 투과성 및 내구성을 가질 수 있다.
또, 내측 라이너(9)와 카카스(6) 사이에 인슐레이션이 배치되어 있는 경우도, 폴리머 적층체(10)의 제2 층인 SIS층(12) 또는 SIB층(13)이 인슐레이션에 접하도록 타이어 반경 방향 외측을 향해 배치함으로써, 내측 라이너(9)와 인슐레이션의 접착 강도를 높일 수 있다.
실시예
<실시예 1∼20, 비교예 1∼4>
(SIB의 제조)
교반기가 장착된 2 L 반응 용기에, 메틸시클로헥산(분자체에서 건조시킨 것) 589 ㎖, n-부틸클로라이드(분자체에서 건조시킨 것) 613 ㎖, 쿠밀클로라이드 0.550 g를 첨가했다. 반응 용기를 -70℃로 냉각시킨 후, α-피콜린(2-메틸피리딘) 0.35 ㎖, 이소부틸렌 179 ㎖을 첨가했다. 또한 사염화티탄 9.4 ㎖을 첨가하여 중합을 시작하고, -70℃에서 용액을 교반하면서 2.0 시간 반응시켰다. 다음으로 반응 용기에 스티렌 59 ㎖을 개시하고, 60분간 반응을 계속한 후, 대량의 메탄올을 첨가하여 반응을 정지시켰다. 반응 용액으로부터 용제 등을 제거한 후에, 중합체를 톨루엔에 용해하고 2회 물로 세정했다. 이 톨루엔 용액을 메탄올 혼합물에 첨가하여 중합체를 침전시키고, 얻어진 중합체를 60℃에서 24시간 건조시킴으로써 스티렌-이소부틸렌 디블록 공중합체를 얻었다.
(폴리머 적층체의 제조)
SIBS(카네카(주) 제조의 시브스타 SIBSTAR 102T(쇼어 A 경도 25, 스티렌 단위 함유량 25 질량%))을, 2축 압출기(스크루 직경 : Φ50 ㎜, L/D : 30, 실린더 온도 : 220℃)로 펠릿화했다.
SIS(크레이튼폴리머사 제조의 D1161JP(스티렌 단위 함유량 15 질량%))를, 2축 압출기(스크루 직경 : Φ50 ㎜, L/D : 30, 실린더 온도 : 220℃)로 펠릿화했다.
SIB로서, 상기 SIB의 제조 방법을 이용하여 제조한 SIB를, 2축 압출기(스크루 직경 : Φ50 ㎜, L/D : 30, 실린더 온도 : 220℃)로 펠릿화했다.
얻어진 SIBS, SIS, SIB의 펠릿을 공압출하여, 표 1에 나타내는 두께의 실시예 1∼20 및 비교예 1∼4의 폴리머 적층체를 얻었다. 실시예 17∼20의 폴리머 적층체는, SIBS층 상에 SIS층 및 SIB층이 상기 순으로 적층되어 있다.
또한, 비교예 1에는 클로로부틸(엑슨모빌(주) 제조의 엑슨클로로부틸 1068) 90 질량부, 천연 고무(NR, TSR20) 10 질량부 및 필러(도카이카본(주) 제조의 「시스트 V」(N660, 질소 흡착 비표면적 : 27 ㎡/g)) 50 질량부를 밴버리 믹서로 혼합하고, 캘린더 롤로 시트화하여 두께 1.0 ㎜의 폴리머 필름을 얻었다.
실시예 1∼20 및 비교예 2∼4의 폴리머 적층체 및 비교예 1의 폴리머 필름을 이용하여 이하의 시험을 했다.
<박리 시험>
얻어진 폴리머 적층체 또는 폴리머 시트와, 카카스용 고무 시트(성분 : 천연 고무 및 SBR)를 중첩하여 170℃의 조건하에서 12분간 가압 가열함으로써 박리용 시험편을 제작했다. 또한, 폴리머 적층체는, SIS층 또는 SIB층이 고무 시트와 접촉하도록 중첩했다. 얻어진 시험편을 이용하여, JIS K 6256 「가황 고무 및 열가소성 고무-접착성을 구하는 방법」에 따라서 박리 시험을 하여, 내측 라이너와 카카스의 접착력(IL/카카스 접착력)을 측정했다. 시험편의 크기는 폭 25 ㎜이며, 박리 시험은 23℃의 실온 조건하에서 행했다.
내측 라이너(IL)와 카카스 접착력은 클수록 바람직하다.
<굴곡 피로성 시험>
JIS K 6260 「가황 고무 및 열가소성 고무의 데 마티아(De Mattia) 굴곡 균열 시험 방법」에 준하여, 폴리머 적층체 또는 폴리머 필름을 고무에 접착하여 가황하고, 중앙에 홈이 있는 소정의 시험편을 제작했다. 시험편의 홈의 중심에 미리 슬릿을 넣고, 반복 굴곡 변형을 부여하여 균열 성장을 측정하는 시험을 했다. 분위기 온도 23℃, 변형 30%, 주기 5 Hz에서, 70만회, 140만회, 210만회 했을 때의 균열 길이를 측정하고, 균열이 1 ㎜ 성장하는 데 필요한 굴곡 변형의 반복 횟수를 산출했다. 얻어진 수치를 비교예 1을 기준(100)으로 하여, 실시예 1∼20 및 비교예 2∼4의 폴리머 적층체의 굴곡 피로성에 관해 하기 식에 의해 지수 표시했다. 수치가 큰 쪽이 균열이 성장하기 어려워, 양호하다고 할 수 있다.
(굴곡 피로성 지수)=(실시예 1∼20 및 비교예 2∼4의 굴곡 변형의 반복 횟수)/(비교예 1의 굴곡 변형의 반복 횟수)×100
(공기 주입 타이어의 제작)
상기와 같이 제조한 실시예 1∼16 및 비교예 2∼4의 폴리머 적층체 및 비교예 1의 폴리머 필름을, 각각 타이어의 내측 라이너 부분에 적용하여 생타이어를 제작했다. 폴리머 적층체는, 제2 층이 카카스에 접하도록 배치했다. 다음으로 가황 공정에서 170℃에서 20분간 프레스 성형하여, 195/65R15 사이즈의 공기 주입 타이어를 제작했다. 얻어진 공기 주입 타이어에 관해 정적 공기 저하율 시험을 했다.
<정적 공기압 저하율 시험>
195/65R15 스틸 레이디얼(steel radial) PC 타이어를 JIS 규격 림(15×6JJ)에 장착하고, 초기 공기압 300 Kpa를 넣고, 90일간 실온에 방치하여 공기압의 저하율을 계산했다.
결과를 표 1에 나타낸다.
<평가 결과>
Figure pat00002
실시예 1∼4는, 제1 층으로서 SIBS층(두께 0.30∼0.59 ㎜) 및 제2 층으로서 SIS층(두께 0.01∼0.30 ㎜)을 포함하는 폴리머 적층체를 이용했다. 이들 실시예 모두, 종래의 내측 라이너용 고무 조성물을 포함하는 비교예 1보다 얇지만, 동등한 박리력을 유지하면서, 굴곡 피로성 및 정적 공기 저하율이 우수했다.
실시예 5∼8은, 제1 층으로서 SIBS층(두께 0.30∼0.59 ㎜) 및 제2 층으로서 SIB층(두께 0.01∼0.30 ㎜)을 포함하는 폴리머 적층체를 이용했다. 이들 실시예 모두, 종래의 내측 라이너용 고무 조성물을 포함하는 비교예 1보다 얇지만, 동등한 박리력을 유지하면서, 굴곡 피로성 및 정적 공기 저하율이 우수했다.
실시예 9∼12는, 제1 층으로서 SIBS층(두께 0.05∼0.50 ㎜) 및 제2 층으로서 SIS층(두께 0.01 ㎜)을 포함하는 폴리머 적층체를 이용했다. 실시예 9∼11은 종래의 내측 라이너용 고무 조성물을 포함하는 비교예 1에 비해, 박리력은 약간 떨어지지만, 굴곡 피로성 및 정적 공기 저하율이 우수했다. 실시예 12는 비교예 1보다 박리력은 약간 떨어지지만, 매우 얇은 폴리머 적층체이며, 동등한 굴곡 피로성 및 정적 공기 저하율을 얻을 수 있었다.
실시예 13∼16은, 제1 층으로서 SIBS층(두께 0.05∼0.5 ㎜) 및 제2 층으로서 SIB층(두께 0.01 ㎜)을 포함하는 폴리머 적층체를 이용했다. 실시예 13∼15는 종래의 내측 라이너용 고무 조성물을 포함하는 비교예 1보다 얇고, 박리력은 약간 떨어지지만, 굴곡 피로성 및 정적 공기 저하율이 우수했다. 실시예 16은 비교예 1보다 박리력은 약간 떨어지지만, 매우 얇은 폴리머 적층체이며, 동등한 굴곡 피로성 및 정적 공기 저하율을 얻을 수 있었다.
실시예 17∼20은, 제1 층으로서 SIBS층(두께 0.1∼0.5 ㎜)과, 제2 층으로서 SIS층(두께 0.01∼0.1 ㎜) 및 SIB층(두께 0.01∼0.1 ㎜)을 포함하는 폴리머 적층체를 이용했다. 이들 실시예 모두, 종래의 내측 라이너용 고무 조성물을 포함하는 비교예 1보다 얇지만, 동등한 박리력을 유지하면서, 굴곡 피로성 및 정적 공기 저하율이 우수했다.
비교예 1은 천연 고무 및 부틸 고무를 포함하는 종래의 내측 라이너용 고무 조성물을 이용하여 내측 라이너를 제작한 것으로, 기준으로서 이용했다.
비교예 2는, SIBS층(두께 0.6 ㎜)만으로 이루어진 폴리머 적층체를 이용했다. 굴곡 피로성 및 정적 공기 저하율은 우수하지만, 박리력이 매우 떨어졌다.
비교예 3은, SIS층(두께 0.1 ㎜) 및 SIB층(두께 0.1 ㎜)을 포함하는 폴리머 적층체를 이용했다. 박리력 및 굴곡 피로성은 우수하지만, 정적 공기 저하율이 떨어졌다.
비교예 4는, SIBS층(두께 0.04 ㎜) 및 SIS층(두께 0.05 ㎜)을 포함하는 폴리머 적층체를 이용했다. 박리력, 굴곡 피로성 및 정적 공기 저하율이 모두 비교예 1보다 떨어졌다.
본 발명을 상세히 설명하고 나타내었으나, 이것은 단지 예시를 위한 것으로 제한적인 것으로 간주해서는 안되며, 본 발명의 정신 및 범위는 첨부되는 청구범위에 의해서만 한정된다는 것을 명백히 이해할 것이다.
1 : 공기 주입 타이어
2 : 트레드부
3 : 사이드월부
4 : 비드부
5 : 비드 코어
6 : 카카스
7 : 벨트층
8 : 비드 에이펙스
9 : 내측 라이너
10 : 폴리머 적층체
11 : SIBS층
12 : SIS층
13 : SIB층

Claims (6)

  1. 스티렌-이소부틸렌-스티렌 트리블록 공중합체를 포함하는 두께 0.05 ㎜∼0.6 ㎜의 제1 층과,
    스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체 및 스티렌-이소부틸렌 디블록 공중합체 중 어느 하나 또는 둘다를 포함하는 제2 층
    을 포함하고, 상기 제2 층의 두께가 0.01 ㎜∼0.3 ㎜인 폴리머 적층체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스티렌-이소부틸렌-스티렌 트리블록 공중합체는 중량 평균 분자량이 50,000∼400,000이고, 스티렌 단위 함유량이 10∼30 질량%인 폴리머 적층체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체는 중량 평균 분자량이 100,000∼290,000이고, 스티렌 단위 함유량이 10∼30 질량%인 폴리머 적층체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스티렌-이소부틸렌 디블록 공중합체는 직쇄상이고, 중량 평균 분자량이 40,000∼120,000이고, 스티렌 단위 함유량이 10∼35 질량%인 폴리머 적층체.
  5. 스티렌-이소부틸렌-스티렌 트리블록 공중합체를 포함하는 두께 0.05 ㎜∼0.6 ㎜의 제1 층과,
    스티렌-이소프렌-스티렌 트리블록 공중합체 및 스티렌-이소부틸렌 디블록 공중합체 중 어느 하나 또는 둘다를 포함하는 제2 층
    을 포함하고, 상기 제2 층의 두께가 0.01 ㎜∼0.3 ㎜인 폴리머 적층체를 내측 라이너에 사용한 공기 주입 타이어.
  6. 제5항에 있어서, 상기 폴리머 적층체는, 상기 제2 층이 타이어 반경 방향 외측을 향해 배치되는 공기 주입 타이어.
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