KR20120078640A - 타이어 이너라이너용 필름 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리아미드계 수지 및 폴리에테르계 수지의 공중합체 또는 혼합물을 포함하는 기재 필름층; 및 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층을 포함하고, 고온에서 신상 후 상온으로 냉각시 수축율이 낮은 특성을 갖는 타이어 이너라이너용 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

타이어 이너라이너용 필름 및 이의 제조 방법{FILM FOR TIRE INNER-LINER AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 타이어 이너라이너용 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 얇은 두께로도 우수한 기밀성을 구현할 수 있어서 타이어의 경량화 및 자동차 연비의 향상을 가능하게 할 뿐만 아니라, 타이어 제조 공정에서 보다 용이한 성형을 가능하게 하고, 타이어 카커스 층에 대하여 우수한 접착력을 나타낼 수 있으며, 우수한 형태 안정성을 갖는 이너라이너용 필름 및 이의 제조 방법에 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 양호하여야 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.
이너라이너(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) 타이어가 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.
이에, 이너라이너의 두께 및 무게를 감소시켜 연비를 절감시키고, 타이어의 성형 또는 운행 과정 등에서 발생하는 이너라이너의 형태나 물성의 변화를 줄이기 위해 다양한 방법이 제안되었다. 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 등이 현상이 나타났다.
이에 따라, 보다 얇은 두께를 가져서 타이어를 경량화 시킬 수 있고 우수한 기밀성 및 접착성을 구현할 수 있으며, 용이한 성형을 가능하게 하는 타이너 이너라이너의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 얇은 두께로도 우수한 기밀성(氣密性)을 구현할 수 있어서 타이어의 경량화 및 자동차 연비의 향상을 가능하게 할 뿐만 아니라, 타이어 제조 공정에서 보다 용이한 성형을 가능하게 하고, 타이어 카커스 층에 대하여 우수한 접착력을 나타낼 수 있으며, 우수한 형태 안정성을 갖는 이너라이너용 필름을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 폴리아미드계 수지 50 내지 95 중량% 및 폴리에테르계 수지 5 내지 50중량%의 공중합체 또는 혼합물을 포함하는 기재 필름층; 및 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층을 포함하고, 상기 기재 필름층의 두께가 30 내지 300 ㎛이며, 80 내지 160℃에서 50 내지 150% 신장한 후 상온으로 냉각하였을 때의 수축율이 5% 이하인 타이어 이너라이너용 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 폴리아미드계 수지 50 내지 95 중량% 및 폴리에테르계 수지 5 내지 50중량%의 공중합체 또는 혼합물을, 230 내지 300℃에서 용융하고 압출하여 30 내지 300 ㎛의 두께를 갖는 기재 필름층을 형성하는 단계; 및 상기 기재 필름층의 적어도 일 표면 상에 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함한 접착층을 형성하는 단계를 포함하는, 80 내지 160℃에서 50 내지 150% 신장한 후 상온으로 냉각하였을 때의 수축율이 5% 이하인 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법을 제공한다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 타이어 이너라이너용 필름 및 이의 제조 방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
발명의 일 구현예에 따르면, 폴리아미드계 수지 50 내지 95 중량% 및 폴리에테르계 수지 5 내지 50중량%의 공중합체 또는 혼합물을 포함하는 기재 필름층; 및 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층을 포함하고, 상기 기재 필름층의 두께가 30 내지 300 ㎛이며, 80 내지 160℃에서 50 내지 150% 신장한 후 상온으로 냉각하였을 때의 수축율이 5% 이하인 타이어 이너라이너용 필름이 제공될 수 있다.
본 발명자들은, 폴리아미드계 수지와 폴리에테르계 수지를 특정의 함량으로 공중합하거나 혼합하여 제조되는 기재 필름을 포함하고 특정 조건에서 신장 및 냉각하였을 때 낮은 수축율을 나타내는 타이너 이너라이너용 필름이, 얇은 두께로도 우수한 기밀성 및 높은 공기압 유지 성능을 구현할 수 있으며 그린타이어(green tire) 또는 최종 타이어의 성형성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 타이어 카커스 층에 대하여 우수한 접착력을 나타낼 수 있고 타이어 제조 공정 또는 자동차 운행 과정 등에서 우수한 형태 안정성을 나타낼 수 있음을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
상기 타이어 이너라이너용 필름의 특성은, 폴리아미드계 수지에 엘라스토머적 성질을 부여하는 폴리에테르계 수지를 특정 함량 범위로 사용하는 기재 필름층을 적용함에 따른 것으로 보인다. 즉, 폴리아미드계 수지는 고유의 분자쇄 특성으로 인하여 우수한 기밀성, 예를 들어 동일 두께에서 타이어에 일반적으로 사용 되는 부틸고무 등에 비해 10 내지 20 배 정도의 기밀성을 나타내며, 다른 수지에 비해 그리 높지 않은 모듈러스를 나타낸다. 그리고, 상기 폴리에테르계 수지는 상기 폴리아미드계 수지들 사이에 결합 또는 분산된 상태로 존재하여, 상기 기재 필름층의 모듈러스를 보다 낮출 수 있으며, 상기 기재 필름층의 강직도가 상승하는 것을 억제할 수 있고 고온에서 결정화되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 기재 필름층은 폴리아미드계 수지 50 내지 95 중량% 및 폴리에테르계 수지 5 내지 50중량%의 공중합체를 포함할 수 있고, 폴리아미드계 수지 50 내지 95 중량% 및 폴리에테르계 수지 5 내지 50중량%의 혼합물을 포함할 수 있고, 이러한 공중합체와 혼합물을 둘 다 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 기재 필름층은 폴리아미드계 수지와 폴리에테르계 수지의 공중합체; 및 폴리아미드계 수지의 혼합물, 예를 들어 상기 공중합체가 상기 폴리아미드계 수지 상에 혼합되어 있는 형태의 혼합물을 포함할 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 기재 필름층은 폴리아마이드계 수지; 및 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 엘라스토머 공중합체;를 포함할 수 있으며, 상기 엘라스토머 공중합체의 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 상기 기재 필름층 전체 중량에 대하여 15 내지 50 중량%일 수 있다.
상기 폴리아마이드계 수지는 대체로 우수한 기밀성을 나타내기 때문에 상기 기재 필름층이 얇은 두께를 가지면서도 낮은 공기 투과성을 가질 수 있는 역할을 한다. 또한, 이러한 폴리아마이드계 수지는 다른 수지에 비해 상대적으로 높지 않은 모듈러스를 나타내기 때문에, 상기 특정 함량의 폴리에테르계 세그먼트를 포함한 공중합체와 함께 적용되어도 상대적으로 낮은 모듈러스 특성을 나타내는 이너라이너용 필름을 얻을 수 있고, 이에 따라 타이어의 성형성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 폴리아마이드계 수지는 충분한 내열성 및 화학적 안정성을 갖기 때문에, 타이어 제조 과정에서 적용되는 고온 조건 또는 첨가제 등의 화학 물질에 노출시 이너라이너 필름이 변형 또는 변성되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 폴리아마이드계 수지는 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체와 함께 사용되어, 접착제(예를 들어 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제)에 대하여 상대적으로 높은 반응성을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 상기 이너라이너용 필름이 카커스 부분에 용이하게 접착될 수 있고, 타이어의 제조 과정 또는 운행 과정 등에서 발생하는 열 또는 반복적 변형에 의한 계면의 파단을 방지하여 상기 이너라이너용 필름이 충분한 내피로성을 가질 수 있게 한다.
상기 이너라이너 필름에 사용할 수 있는 폴리아마이드계 수지로는 폴리아마이드계 수지, 예를 들어 나일론 6, 나일론 66, 나일론 46, 나일론 11, 나일론 12, 나일론 610, 나일론 612, 나일론 6/66의 공중합체, 나일론 6/66/610 공중합체, 나일론 MXD6, 나일론 6T, 나일론 6/6T 공중합체, 나일론 66/PP 공중합체 및 나일론 66/PPS 공중합체; 또는 이들의 N-알콕시알킬화물, 예를 들어 6-나일론의 메톡시메틸화물, 6-610-나일론의 메톡시메틸화물 또는 612-나일론의 메톡시메틸화물이 있고, 나일론 6, 나일론 66, 나일론 46, 나일론 11, 나일론 12, 나일론 610 또는 나일론 612를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폴리아마이드계 수지는 3.0 내지 3.5, 바람직하게는 3.2 내지 3.4의 상대점도(황산96% 용액)를 가질 수 있다. 이러한 폴리아마이드계 수지의 점도가 3.0 미만이면 인성(toughness) 저하로 인하여 충분한 신율이 확보되지 않아 타이어 제조시나 자동차 운행시 파손이 발생할 수 있으며, 상기 이너라이너 필름으로서 가져야 할 기밀성 또는 성형성 등의 물성을 확보하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 폴리아마이드계 수지의 점도가 3.5를 초과하는 경우, 제조되는 이너라이너 필름의 모듈러스 또는 점도가 불필요하게 높아질 수 있으며, 이너라이너가 적절한 성형성 또는 탄성을 갖기 어려울 수 있다.
한편, 상기 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 엘라스토머 공중합체는, 폴리아마이드계 수지들 사이에 결합 또는 분산된 상태로 존재하여, 상기 이너라이너용 필름의 모듈러스를 보다 낮출 수 있으며, 상기 이너라이너용 필름의 강직도가 상승하는 것을 억제할 수 있고 고온에서 결정화되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 공중합체를 포함하는 상기 이너라이너용 필름은, 우수한 내구성, 내열성 및 내피로성 등의 기계적 물성을 확보하면서도, 높은 탄성 또는 탄성 회복율을 구현할 수 있다. 이에 따라, 상기 이너라이너용 필름이 우수한 성형성을 나타낼 수 있고, 이를 적용한 타이어는 반복적인 변형 및 높은 열이 계속적으로 발생하는 자동차 주행과정에서도 물리적으로 파손되거나 자체의 물성 또는 성능이 저하되지 않을 수 있다.
상기 엘라스토머 공중합체의 폴리에테르계 세그먼트의 함량은 상기 기재 필름층 전체 중량에 대하여 15 내지 50 중량%, 바람직하게는 20 내지 45 중량%, 보다 바람직하게는 22 내지 40 중량%일 수 있다. 상기 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 기재 필름층 전체 중량 중15중량%미만이면, 타이어 이너라이너 필름의 모듈러스가 높아져서 타이어의 성형성이 저하되거나, 반복적인 변형에 따른 물성 저하가 크게 나타날 수 있다. 상기 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 상기 기재 필름층 전체 중량 중 50중량%를 초과하면, 상기 이너라이너 필름의 기밀성이 저하될 수 있고, 기재 필름층이 갖는 접착제에 대한 반응성이 저하되어 이너라이너가 카커스 층에 용이하게 접착하기 어려울 수 있으며, 상기 이너라이너 필름의 탄성이 증가하여 균일한 필름을 제조하기가 용이하지 않을 수 있다.
상기 폴리아마이드계 세그먼트는 아마이드 그룹(-CONH-)를 포함하는 반복 단위를 의미하며, 중합 반응에 참여하는 폴리아마이드계 수지 또는 이의 전구체로부터 형성될 수 있다. 상기 엘라스토머 공중합체의 폴리아마이드계 세그먼트는 하기 화학식 1 또는 화학식2의 반복 단위를 포함할 수 있다.
[화학식1]
Figure pat00001
상기 화학식1에서, R1은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기 또는 탄소수 7 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 아릴알킬렌기이다.
[화학식2]
Figure pat00002
상기 화학식2에서, R2은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이고, R3은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기 또는 탄소수 7 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 아릴알킬렌기이다.
상기 폴리에테르계 세그먼트는 알킬 옥사이드(alkyl oxide, '-Akyl-O-' 그룹을 포함하는 반복 단위를 의미하며, 중합 반응에 참여하는 폴리에테르계 수지 또는 이의 전구체로부터 형성될 수 있다. 상기 엘라스토머 공중합체의 폴리에테르계 세그먼트는 하기 화학식 3의 반복 단위를 포함할 수 있다.
[화학식3]
Figure 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.
상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체는 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체일 수 있으며, 상기 이너라이너 필름이 보다 균일한 물성을 발현하기 위하여 블록 공중합체인 것이 바람직하다.
상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 엘라스토머 공중합체의 중량평균분자량은 50,000 내지 300,000, 바람직하게는 70,000 내지 150,000일 수 있다. 상기 공중합체의 중량평균분자량이 50,000미만이며, 이너라이너 필름에 사용하기 충분한 기계적 물성을 확보하지 못할 수 없고, 낮은 공기투과성으로 Gas barrier성 물성을 갖기 어렵고, 상기 공중합체의 중량평균분자량이 300,000초과이면, 고온으로 가열시 이너라이너 필름의 모듈러스 또는 결정화도가 과하게 증가하여 충분한 탄성 또는 탄성회복율을 확보하기 어려울 수 있다.
한편, 상기 엘라스토머 공중합체는, 상기 폴리에테르계 세그먼트가 상기 기재 필름층 전체 중량에 대해 15 내지 50 중량%인 범위 내에서, 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트 및 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 6:4 내지 3:7, 바람직하게는 5:5 내지 4:6의 중량비로 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 너무 작으면 이너라이너 필름의 모듈러스가 높아져서 타이어의 성형성이 저하되거나, 반복적인 변형에 따른 물성 저하가 크게 나타날 수 있다. 또한, 상기 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 너무 크면, 상기 이너라이너 필름의 기밀성이 저하될 수 있고, 접착제에 대한 반응성이 저하되어 이너라이너가 카커스 층에 용이하게 접착하기 어려울 수 있으며, 이너라이너 필름의 탄성이 증가하여 균일한 필름을 제조하기 용이하지 않을 수 있다.
또한, 상기 기재 필름층에서, 폴리아마이드계 수지 및 공중합체는 6:4 내지 3:7, 바람직하게는 5:5 내지 4:6의 중량비로 포함될 수 있다. 상기 폴리아마이드계 수지의 함량이 너무 작으면, 상기 이너라이너 필름의 밀도나 기밀성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 폴리아마이드계 수지의 함량이 너무 크면, 상기 이너라이너 필름의 모듈러스가 지나치게 높아지거나 타이어의 성형성이 저하될 수 있으며, 타이어 제조 과정 또는 자동차 운행 과정에서 나타나는 고온 환경에서 폴리아마이드계 수지가 결정화 될 수 있고, 반복적 변형에 의하여 크랙이 발생할 수 있다.
한편, 상기 타이어 이너라이너용 필름을 80 내지 160℃에서 50 내지 150% 신장한 후 상온으로 냉각하였을 때의 수축율은 5% 이하, 보다 바람직하게는 3% 이하 일 수 있다. 또한, 타이어 이너라이너용 필름을 160 ℃에서 150% 신장한 후 상온으로 냉각하였을 때의 수축율은 3% 이하일 수 있다.
상기 타이어 이너라이너용 필름은 고온 조건에서 신장 또는 변형 이후에 냉각되어도 수축되는 비율이 그리 크지 않기 때문에, 고온에서 신장 및 변형이 이루어지는 타이어 제조 공정에서도 우수한 성형성과 함께 높은 형태 안정성을 확보할 수 있다.
특히, 통상적으로 알려진 공기입 타이어의 제조 과정에서 타이어 성형 드럼 상에 상기 타이어 이너라이너용 필름과 바디 플라이부 등의 타이어 구성부를 순차적으로 적층하고 고온에서 신장 및 변형을 한 이후에 상온으로 냉각되어도, 상기 타이어 이너라이너용 필름은 크게 수축 또는 변형되지 않고 일정하게 형태를 유지할 수 있기 때문에, 타이어 내에서 상기 타이어 이너라이너용 필름이 바디 플라이 층과 부분적으로 또는 전영역에 걸쳐서 박리되는 현상, 상기 타이어 이너라이너용 필름에 주름이 발생하는 현상 또는 타이어 이너라이너용 필름과 바디 플라이 층 사이에 에어포켓이 생성되는 현상 등을 방지할 수 있다.
상기 상온으로 냉각하는 과정에서의 냉각 속도는 다양하게 적용할 수 있으며, 예를 들어, 상기 80 내지 160℃에서 50 내지 150% 신장한 타이어 이너라이너용 필름을 상온 또는 10 내지 40℃에 방치하여 냉각시킬 수 있다.
상기 수축율은 하기 계산식1에 의하여 구해질 수 있다. 하기 측정 온도에서의 타이어 이너라이너용 필름의 초기 길이; 및 측정 신장 조건 적용 후 상온으로 냉각하여 측정한 타이어 이너라이너용 필름의 길이를 열수축응력기 등의 장비를 사용하여 측정할 수 있다. 상기 측정 온도 및 측정 신장 조건은 타이어 제조 공정에서 적용될 수 있는 조건으로서, 상기 수축율 계산시에 적용된 온도 및 신장 조건을 의미한다.
[계산식1]
이너라이너 필름의 수축율(%) = (측정 온도에서의 이너라이너 필름의 초기 길이 - 측정 온도에서 신장 조건 적용 후 상온으로 냉각시 이너라이너 필름의 길이) X 100 / (측정 온도에서의 이너라이너 필름의 초기 길이)
한편, 상기 타이너 이너라이너용 필름을 사용하는 경우, 타이어 제조 공정의 경화 단계에서 특정 조건으로 신장하여도 그리 크지 않은 하중(load)을 발생시키기 때문에, 그린타이어(green tire) 또는 최종 타이어의 성형성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 이너라이너용 필름은 특정의 기재 필름층 및 점착층으로부터 기인하는 낮은 모듈러스 특성을 갖기 때문에, 타이어 성형시 그리 크지 않은 힘이 가해지더라도 타이어의 형태에 맞게 신장 또는 변형될 수 있으므로, 이는 타이어의 우수한 성형성의 발현을 가능케 한다. 특히, 상기 타이어 이너라이너용 필름은 고온의 타이어 제조 공정에서도 물성 또는 특성의 저하 없이 용이하게 신장 또는 연신되어 타이너 내부에 균일하게 접착될 수 있다. 구체적으로, 상기 이너라이너용 필름은 160℃에서 150% 신장시 310kg/cm2이하의 인장 응력, 바람직하게는 230kg/cm2이하의 인장 응력을 가질 수 있다.
상기 타이어 이너라이너용 필름은 80 내지 160℃의 온도로 가열하였을 때 일부 신장되거나 수축될 수 있는데, 그 화학적 조성의 특성상 상기 이너라이너용 필름이 신장되거나 수축되는 정도는 상대적으로 미미할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 타이어 이너라이너용 필름은 고온 조건을 적용시 낮은 모듈러스 특성을 나타내며 신장시 그리 높지 않은 인장 응력을 발생시켜 우수한 성형성을 나타낼 수 있는데, 또한 동시에 고온 조건에서도 길이 또는 형태가 그리 크게 변형되는 않은 특성을 나타낸다.
이에 따라, 타이어 제조 공정에서 상기 타이어 이너라이너용 필름을 바디 플라이부 등 다른 타이어 구성 부분과 순차적으로 적층된 이후에, 일정한 가열 과정을 거치는 경우에도 형태나 길이가 크게 변하지 않기 때문에, 용이한 타이어 성형이 가능해지며 높은 형태 안정성을 확보할 수 있고, 그린 타이어의 각 구성부가 분리 또는 박리되거나 뒤틀리는 현상 등을 방지할 수 있다.
특히, 상기 타이어 이너라이너용 필름은 고온 조건, 예를 들어 80℃ 내지 160℃의 온도 범위에서 그리 크게 신장되지 않으며 낮은 열팽창계수를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 타이어 이너라이너용 필름은 80℃ 내지 160℃에서 100×10-6/℃ 내지 500×10-6/℃, 바람직하게는 140×10-6/℃ 내지 400×10-6/℃의 열팽창계수(Coefficient of thermal expansion, CTE)를 가질 수 있다.
상기 타이어 이너라이너용 필름은 타이어 제조 과정이나 자동차 운행 과정에서 나타나는 고온 조건에서 낮은 열평창 계수, 예를 들어 80 내지 160℃에서 100×10-6/℃ 내지 500×10-6/℃의 열팽창계수를 나타낼 수 있기 때문에, 온도의 변화에 따른 필름의 크기나 길이의 변화가 그리 크지 않을 수 있고 우수한 형태 안정성을 구현할 수 있다. 특히, 상기 이너라이너용 필름은 그리 높지 않은 특정의 열팽창계수를 갖음으로 인하여, 열에 의한 형태의 변형 또는 길이의 신축을 최소화할 수 있으며, 고온의 타이어 제조 과정이나 자동차 운행 과정에서 계속적인 변형 또는 신축에 의하여 발생하는 크랙(crack)이나 카커스 층과 박리 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 타이어 이너라이너용 필름을 사용하면 우수한 형태 안정성 및 내피로 특성뿐만 아니라 향상된 접착 성능 유지 성능을 구현할 수 있다.
상기 타이어 이너라이너용 필름이 80 내지 160℃에서 500×10-6/℃ 초과의 열팽창계수를 나타내면, 온도에 변화에 따라 필름이 신장되는 경우 필름의 형태가 크게 변형될 수 있고 최종 제품의 내구성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 타이어 이너라이너용 필름이 80 내지 160℃에서 100×10-6/℃미만의 열팽창계수를 나타내면, 타이어 고무의 열팽창계수값과 큰 차이가 발생되어 타이어의 성형성이 크게 저하될 수 있으며, 크랙 또는 카커스 층과의 박리 현상이 쉽게 발생할 수 있다.
상기 기재 필름층은 30 내지 300 ㎛, 바람직하게는 40 내지 250 ㎛, 더욱 바람직하게는 40 내지 200㎛의 두께를 가질 수 있다. 이에 따라, 발명의 일 구현예의 타이어 이너라이너용 필름은 이전에 알려진 것에 비하여 얇은 두께를 가지면서도, 낮은 공기 투과성, 예를 들어, 200 cc/(㎡ㆍ24hrㆍatm) 이하의 산소 투과도를 가질 수 있다.
한편, 후술하는 제조 방법에 나타난 바와 같이, 상기 기재 필름층을 항온 및 항습 조건에서 에이징 하면, 상기 기재 필름층은 25℃의 온도 및 65% 상대 습도 조건에서 5 내지 9%의 평형수분율을 가질 수 있다.
상기 평형수분율은 수지나 섬유가 일정한 대기 조건 하에서 수분 평형(water balance)을 이루었을 때, 수지 또는 섬유가 포함하고 있는 수분의 양을 백분율로 계산한 값을 의미한다. 동일한 수지 또는 섬유는 동일한 대기 조건하에서는 일정한 평형수분율 값을 갖는다. 일반적으로 나일론 수지의 경우 25℃의 온도 및 65% 상대 습도 조건에서 3 내지 4.5%의 평형수분율을 가지며, 물에 담그는 경우 나일론을 물에 담근 경우 10%정도의 평형 수분율을 갖는 것으로 알려져 있다.
즉, 상기 기재 필름층이 항온 및 항습 조건에서 에이징 되면, 필름 내부 물리/화학적 구조에 일정한 변화가 일어나는 것으로 보이며, 이에 따라 상기 기재 필름층은 25℃의 온도 및 65% 상대 습도 조건에서 5 내지 9%, 바람직하게는 6% 내지 8%의 평형수분율을 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 항온 및 항습 조건에서 에이징 이후, 폴리아미드계 수지 또는 폴리아미드계 세그먼트에 일정한 수분이 흡착하게 되고, 이에 따라 타이트(Tight)하게 배열되었던 분자 사슬(Chain)의 결정성이 낮아지고, 상기 기재 필름층의 초기 모듈러스가 낮아지게 된다. 이에 따라, 상기 기재 필름층은 그리 높지 않은 모듈러스 특성과 함께 높은 탄성 또는 탄성 회복율 등의 특성을 가지게 되어 타이어 제조 과정에서 우수한 성형성을 나타낼 수 있다. 뿐만 아니라, 이러한 기재 필름층을 사용하면, 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 있다.
한편, 상기 기재 필름층은 내열 산화 방지제, 열안정제, 접착 증진제, 또는 이들의 혼합물 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 내열 산화 방지제의 구체적인 예로는, N,N'-헥사메틸렌-비스-(3,5-디-(t-부틸)-4-히드록시-히드로신남아미드 (N,N'-Hexamethylene-bis-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy-hydrocinnamamide, 예컨대, rganox 1098 등의 시판 제품), 테트라키스[메틸렌(3,5-디-(t-부틸)-4-히드록시히드로신남메이트)]메탄 (tetrakis[methylene(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate)]methane, 예컨대, Irganox 1010등의 시판 제품) 또는 4,4'-디큐밀디페닐아민 (4,4'-di-cumyl-di-phenyl-amine, 예컨대, Naugard 445) 등이 있다. 상기 열안정제의 구체적인 예로는, 벤조산(Bezoic acid), 트리아세톤 디아민(triacetonediamine), 또는 N,N'-비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)-1,3-벤젠디카르복사미드 (N,N'-Bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl)-1,3-benzenedicarboxamide) 등이 있다. 다만, 상기 첨가제는 상기 예에 한정되는 것은 아니고, 타이어 이너라이너용 필름에 사용 가능한 것으로 알려진 것은 별다른 제한 없이 사용할 수 있다.
한편, 상기 기재 필름층은 미연신 필름일 수 있다. 상기 기재 필름층이 미연신 필름인 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 있다. 또한, 미연신 필름은 특정 방향으로의 배향 및 물성의 편차가 크기 않기 때문에 균일한 물성을 갖는 이너라이너를 얻을 수 있다.
후술하는 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법에 나타난 바와 같이, 상기 기재 필름층의 배향을 최대한 억제하는 방법, 예를 들어 용융 압출 온도를 최적화를 통한 점도 조정, 구금 다이 규격 변경 또는 권취속도의 조절 등의 방법을 통하여 상기 기재 필름을 미배향 또는 미연신 필름으로 제조할 수 있다.
상기 기재 필름층에 미연신 필름을 적용하면, 타이어 제조 공정에서 이너라이너용 필름을 원통형 또는 시트형으로 용이하게 제조할 수 있다. 특히, 상기 기재 필름층에 미연신 시트형 필름을 적용하는 경우, 타이어 사이즈마다 필름 제조 설비를 따로 구축해야 할 필요가 없으며, 이송 및 보관 과정에서 필름에 가해지는 충격 및 구김 등을 최소화할 수 있어서 바람직하다. 또한, 상기 기재 필름을 시트형으로 제조하는 경우, 후술되는 접착층을 추가하는 공정을 좀더 용이하게 수행할 수 있으며, 성형 드럼과 규격 차이로 인하여 제조 공정 중에 발생하는 손상 또는 찌그러짐 등을 방지할 수 있다.
한편, 상기 접착층은 특정의 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함할 수 있다. 상기 특정의 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제는 상기 기재 필름층에 대하여 높은 반응성 및 접착력을 가질 뿐만 아니라, 타이어 카커스 층에 대해서도 우수한 결합력을 구현할 수 있다. 이에 따라, 상기 타이어 이너라이너용 필름에서는 접착층의 두께를 그리 늘리지 않고도 상기 기재 필름과 타이어 카커스 층을 견고하게 결합시킬 수 있다.
상기 접착층이 상기 기재 필름층의 적어도 일면에 0.1 내지 20 ㎛, 바람직하게는 0.5 내지 10 ㎛의 두께로 형성될 수 있다. 상기 접착층의 두께가 너무 얇으면 충분한 접착력을 구현하기 어렵고, 타이어 제조 과정에서는 적용되는 연신 또는 팽창 공정에서 접착층이 찢어지거나 파단될 수 있으며, 접착층 일부에 응력이 집중되어 접착층 자체의 물성이 저하될 수 있다. 상기 접착층의 두게가 너무 두꺼우면, 상기 타이어 이너라이너용 필름이 불필요하게 두꺼워져서 타이어의 무게를 증가시키거나 성형성을 저하시킬 수 있으며, 타이어 제조 과정이나 자동차 운행 과정에서 상기 기재 필름층 또는 카커스층의 계면이 분리될 수 있다.
상기 접착층은 상기 기재 필름층의 일면 또는 양쪽면에 형성될 수 있다. 타이어의 카커스 층에 이너라이너 필름을 접착시키기 위하여 기재 필름층의 일면에 접착층을 형성하는 것이 일반적이지만, 다층의 이너라이너 필름을 적용하는 경우 혹은 이너라이너 필름이 비드부를 감싸는 등의 타이어 성형 방법 및 구조설계에 따라 양면에 고무와 접착이 필요한 경우 기재 필름층의 양면에 접착층을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 접착층에 포함될 수 있는 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제는 레소시놀과 포름알데히드의 축합물 2 내지 35 중량% 및 라텍스 65 내지 98 중량%를 포함할 수 있다.
상기 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제는 우수한 접착력을 위한 화학반응 측면에서 상기 레소시놀과 포름알데히드의 축합물을 2 중량% 이상으로 포함될 수 있으며, 우수한 접착력을 유지하면서 동시에 제품의 피로 특성을 유지하기 위하여 35 중량% 이하로 포함하는 것이 바람직하다.
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.
상기 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제는 소재의 유연성과 고무와의 효과적인 가교 반응을 위해 상기 라텍스를 68 중량% 이상으로 포함할 수 있으며, 기재 필름층과의 화학반응성을 높이고 접착층의 물성을 유지하기 위해여 98 중량% 이하로 포함하는 것이 바람직하다.
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.
한편, 상기 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제는 표면장력 조절제, 내열제, 소포제, 필러 또는 이들의 혼합물 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 첨가제중 표면장력 조절제는 접착층의 균일한 도포를 위해 사용되나, 과량 투입시 접착력 하락의 문제를 발생시킬 수 있으므로, 상기 접착제 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. 이러한 표면장력 조절제의 구체적인 예로는, 술폰산염 음이온성 계면활성제, 황산에스테르염 음이온성 계면활성제, 카르복시산염 음이온성 계면활성제, 인산에스테르염 음이온성 계면활성제, 플루오르계 계면활성제, 실리콘계 계면활성제, 폴리실록산계 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
상기 타이어 이너라이너용 필름은 장기간 사용 후에도 적정 공기압을 유지할 수 있는데, 예를 들어 미국재료시험협회규격 ASTM F1112-06에 의거하여 21 ℃ 및 101.3 kPa 조건에서 상기 타이어 이너라이너용 필름을 적용한 타이어에 대하여 하기 계산식 2에 나타낸 바와 같이 90 일간 공기압 유지률(IPR, Internal Pressure Retention)을 측정하였을 때, 공기압 유지율이 95% 이상, 즉, 공기압 감소율이 5% 미만일 수 있다. 이에 따라, 상기 타이어 이너라이너용 필름을 사용하면 낮은 공기압에 의해 유발되는 전복 사고 및 연비 저하를 방지할 수 있다.
[계산식 2]
Figure pat00004

한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 폴리아미드계 수지 50 내지 95 중량% 및 폴리에테르계 수지 5 내지 50중량%의 공중합체 또는 혼합물을, 230 내지 300℃에서 용융하고 압출하여 30 내지 300 ㎛의 두께를 갖는 기재 필름층을 형성하는 단계; 및 상기 기재 필름층의 적어도 일 표면 상에 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함한 접착층을 형성하는 단계를 포함하는, 80 내지 160℃에서 50 내지 150% 신장한 후 상온으로 냉각하였을 때의 수축율이 5% 이하인 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법이 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 폴리아미드계 수지와 폴리에테르계 수지를 특정의 함량으로 공중합하거나 혼합하여 제조되는 기재 필름을 포함하고 특정 조건에서 신장 및 냉각하였을 때 낮은 수축율을 나타내는 타이너 이너라이너용 필름은, 얇은 두께로도 우수한 기밀성 및 높은 공기압 유지 성능을 구현할 수 있으며 그린타이어(green tire) 또는 최종 타이어의 성형성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 타이어 카커스 층에 대하여 우수한 접착력을 나타낼 수 있고 타이어 제조 공정 또는 자동차 운행 과정 등에서 우수한 형태 안정성을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 기재 필름층은 특정의 접착층, 예를 들어 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층에 대하여 높은 반응성을 나타내기 때문에, 상기 타이어 이너라이너용 필름은 카커스 층에 대하여 높은 접착력을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상기 제조 방법에 따라 제공되는 타이어 이너라이너용 필름을 80 내지 160℃에서 50 내지 150% 신장한 후 상온으로 냉각하였을 때의 수축율은 5% 이하, 보다 바람직하게는 3% 이하 일 수 있다. 또한, 상기 타이어 이너라이너용 필름을 160 ℃에서 150% 신장한 후 상온으로 냉각하였을 때의 수축율은 3% 이하일 수 있다. 이러한 수축율에 관한 보다 구체적인 내용은 상술한 바와 같다.
또한, 상기 제조 방법에 의하여 제공되는 타이어 이너라이너용 필름은 고온 조건, 예를 들어 80℃ 내지 160℃의 온도 범위에서 그리 크게 신장되지 않으며 낮은 열팽창계수를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 타이어 이너라이너용 필름은 80℃ 내지 160℃에서 100×10-6/℃ 내지 500×10-6/℃, 바람직하게는 140×10-6/℃ 내지 400×10-6/℃의 열팽창계수(Coefficient of thermal expansion, CTE)를 가질 수 있다. 이러한 타이어 이너라이너용 필름은 높지 않은 범위의 열팽창계수를 나타내어 우수한 형태 안정성을 나타낼 수 있고, 열에 의한 형태의 변형 또는 길이의 신축을 최소화할 수 있어서 고온의 타이어 제조 과정이나 자동차 운행 과정에서 계속적인 변형 또는 신축에 의하여 발생하는 크랙(crack)이나 카커스 층과 박리 현상을 방지할 수 있다.
상기 형성되는 기재 필름층은 폴리아미드계 수지 50 내지 95 중량% 및 폴리에테르계 수지 5 내지 50중량%의 공중합체를 포함할 수 있고, 폴리아미드계 수지 50 내지 95 중량% 및 폴리에테르계 수지 5 내지 50중량%의 혼합물을 포함할 수 있고, 이러한 공중합체와 혼합물을 둘 다 포함할 수 있다. 상기 폴리아미드계 수지 및 폴리에테르계 수지에 관한 구체적인 내용은 상술한 바와 같다.
한편, 상기 기재 필름층을 형성하는 단계는 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 엘라스토머 공중합체 및 폴리아마이드계 수지를 230 내지 300℃에서 용융하고 압출하는 단계를 포함할 수 있으며, 이때 상기 엘라스토머 공중합체의 폴리에테르계 세그먼트의 함량은 상기 기재 필름층 전체 중량에 대하여 15 내지 50 중량%일 수 있다.
상기 엘라스토머 공중합체는, 상기 폴리에테르계 세그먼트가 상기 기재 필름층 전체 중량에 대해 15 내지 50 중량%인 범위 내에서, 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트 및 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 6:4 내지 3:7, 바람직하게는 5:5 내지 4:6의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 폴리아미드계 수지와, 상기 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트 및 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 엘라스토머 공중합체에 관한 보다 구체적인 내용은 상술한 바와 같다.
상기 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법은 상기 폴리아마이드계 수지와 엘라스토머 공중합체를 6:4 내지 3:7의 중량비로 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리아마이드계 수지의 함량이 너무 작으면, 상기 기재 필름층의 밀도나 기밀성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 폴리아마이드계 수지의 함량이 너무 크면, 상기 기재 필름층의 모듈러스가 지나치게 높아지거나 타이어의 성형성이 저하될 수 있으며, 타이어 제조 과정 또는 자동차 운행 과정에서 나타나는 고온 환경에서 폴리아마이드계 수지가 결정화 될 수 있고, 반복적 변형에 의하여 크랙이 발생할 수 있다. 이러한 혼합 단계에서는 고분자 수지의 혼합에 사용될 수 있는 것으로 알려진 장치 또는 방법을 별 다른 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 폴리아마이드계 수지와 상기 엘라스토머 공중합체는 혼합된 이후에 원료공급부(feeder)에 주입될 수 있고, 원료공급부에 순차적 또는 동시에 주입되어 혼합될 수도 있다.
한편, 상기 기재 필름층은 압출기에 투입되는 원료, 예를 들어 상기 폴리아미드계 수지 및 폴리에테르계 수지의 공중합체 또는 혼합물, 바람직하게는 상기 폴리아마이드계 수지와 상기 엘라스토머 공중합체의 혼합물을 230 내지 300℃에서 용융하고 압출함으로서 형성될 수 있다.
상기 투입되는 원료를 용융하는 온도는 230 내지 300 ℃, 바람직하게는 240 내지 280 ℃일 수 있다. 상기 용융 온도는 폴리아마이드계 화합물의 융점보다는 높아야 하지만, 너무 높으면 탄화 또는 분해가 일어나 필름의 물성이 저해될 수 있으며, 상기 폴리에테르계 수지 간의 결합이 일어나거나 섬유 배열 방향으로 배향이 발생하여 미연신 필름을 제조하는데 불리할 수 있다.
상기 용융된 결과물은 압출되어 30 내지 300 ㎛의 두께의 기재 필름으로 제공될 수 있다. 상기 제조되는 필름의 두께의 조절은 압출 조건, 예를 들어 압출기 토출량 또는 압출 다이의 갭을 조절하거나, 압출물의 냉각 과정 또는 회수 과정의 권취 속도를 변경함으로서 이루어질 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.
상기 기재 필름 층의 두께를 30 내지 300 ㎛의 범위에서 보다 균일하게 조절하기 위하여, 상기 압출 다이의 다이 갭(Die Gap)을 예를 들어 0.3 내지 1.5 mm으로 조절할 수 있다. 상기 기재 필름을 형성하는 단계에서, 상기 다이 갭(Die Gap)이 너무 작으면, 용융 압출 공정의 다이 전단 압력이 너무 높아지고 전단 응력이 높아져서 압출되는 필름의 균일한 형태 형성이 어렵고 생산성이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 상기 다이 갭이 너무 크면 용융 압출되는 필름의 연신이 지나치게 높아져 배향이 발생할 수 있고, 제조되는 기재 필름의 종방향 및 횡방향 간 물성의 차이가 커질 수 있다.
또한, 상기 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법에서는, 상술한 단계에 의하여 제조된 기재 필름의 두께를 연속적으로 측정하고, 측정 결과를 피드백하여 불균일한 두께가 나타나는 위치에 해당하는 압출 다이의 부분, 예를 들어 T-Die의 립 갭(lip gap) 조절 볼트를 조절하여 제조되는 기재 필름의 편차를 줄임으로서 보다 균일한 두께를 갖는 필름을 얻을 수 있다. 또한, 이러한 필름의 두께 측정-피드백-압출 다이의 조절을 자동화된 시스템, 예를 들어 Auto Die 시스템 등을 사용함으로서 자동화된 공정 단계를 구성할 수 있다.
상기 용융 및 압출 단계로 공급되는 원료는 50 내지 100℃의 온도로 유지되는 원료공급부를 통하여 압출 다이로 공급될 수 있다. 상기 원료공급부가 50 내지 100℃의 온도로 유지됨에 따라서, 상기 원료 성분이 적정한 점도 등의 물성을 갖게 되어 압출 다이 또는 압출기의 다른 부분으로 용이하게 이동할 수 있고, 상기 원료 성분이 뭉치는 등의 이유로 발생하는 원료 공급(feeding) 불량 현상을 방지할 수 있으며, 이후의 용융 및 압출 공정에서 보다 균일한 기재 필름이 형성될 수 있다. 상기 원료공급부의 구체적인 구성이 크게 제한되는 것은 아니며, 고분자 수지의 제조용 압출기 등에 포함되는 통상적인 원료공급부(feeder)일 수 있다.
한편, 상기 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법은, 상기 용융 및 압출하여 형성된 기재 필름층을 5 내지 40℃, 바람직하게는 10 내지 30℃의 온도로 유지되는 냉각부에서 고화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 용융 및 압출하여 형성된 기재 필름층이 상기 5 내지 40℃의 온도로 유지되는 냉각부에서 고화됨으로서 보다 균일한 두께를 갖는 필름 상으로 제공될 수 있다. 용융 및 압출하여 얻어진 기재 필름층을 상기 적정 온도로 유지되는 냉각부에 접지 또는 밀착 시킴으로서 실질적으로 연신이 일어나지 않게 할 수 있으며, 상기 기재 필름층은 미연신 필름으로 제공될 수 있다. 구체적으로, 상기 고화 단계는 에어 나이프, 에어 노즐, 정전기부여장치(Pinning 장치) 또는 이들의 조합을 이용하여, 상기 용융 및 압출하여 형성된 기재 필름층을 5 내지 40℃의 온도로 유지되는 냉각롤에 균일하게 밀착시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 고화 단계에서 에어 나이프, 에어 노즐, 정전기부여장치(Pinning 장치) 또는 이들의 조합을 사용하여 상기 용융 및 압출하여 형성된 기재 필름층을 냉각롤에 밀착시킴에 따라서, 상기 기재 필름층이 압출 이후에 공기 중에서 날리거나 부분적으로 불균일하게 냉각되는 등의 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라 보다 균일한 두께를 갖는 필름이 형성될 수 있으며, 필름 내에서 주위 부분에 비하여 상대적으로 두껍거나 얇은 일부 영역이 실질적으로 형성되지 않을 수 있다.
상기 특정한 다이 갭 조건으로 압출된 용융물을 다이 출구로부터 수평거리로 10 내지 150mm, 바람직하게는 20 내지 120mm에 설치된 냉각롤에 부착 또는 접지 시켜 연신 및 배향을 배제할 수 있다. 상기 다이 출구로부터 냉각롤까지의 수평 거리는 다이 출구와 배출된 용융물이 냉각롤에 접지하는 지점 간의 거리일 수 있다. 상기 다이의 출구과 용융 필름의 냉각롤 부착 지점간 직선 거리가 너무 작으면, 용융 압출 수지의 균일한 흐름을 방해하여 필름이 불균일하게 냉각될 수 있고, 상기 거리가 너무 크면 필름의 연신 효과 억제를 달성할 수 없다.
상기 기재 필름을 형성하는 단계에서는, 상술한 특정의 단계 및 조건을 제외하고는 고분자 필름의 제조에 통상적으로 사용되는 필름의 압출 가공 조건, 예를 들어, 스크류 직경, 스크류 회전 속도, 또는 라인 속도 등을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
한편, 상기 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법은, 상기 기재 필름층의 적어도 일 표면 상에 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함한 접착층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 접착층의 형성 단계는 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 상기 형성된 기재 필름의 일 표면 또는 양 표면 상에 코팅한 후, 건조하는 방법으로 진행할 수 있으며, 형성되는 접착층은 0.1 내지 20 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 10㎛의 두께를 가질 수 있다. 상기 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제는 레소시놀과 포름알데히드의 축합물 2 내지 32 중량% 및 라텍스 68 내지 98 중량%, 바람직하게는 80 내지 90 중량%를 포함할 수 있다. 즉, 상기 접착층을 형성하는 단계는, 상기 기재 필름층의 적어도 일 표면 상에, 레소시놀과 포름알데히드의 축합물 2 내지 30 중량%; 및 라텍스 68 내지 98 중량%를 포함하는 접착제를 0.1 내지 20 ㎛의 두께로 도포(코팅)하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 특정 조성의 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제에 관한 보다 구체적인 내용은 상술한 바와 같다.
상기 접착제의 도포에는 통상적으로 사용되는 도포 또는 코팅 방법 또는 장치를 별 다른 제한 없이 사용할 수 있으나, 나이프(Knife) 코팅법, 바(Bar) 코팅법, 그라비아 코팅법 또는 스프레이법이나, 또는 침지법을 사용할 수 있다. 다만, 나이프(Knife) 코팅법, 그라비아 코팅법 또는 바(Bar) 코팅법을 사용하는 것이 접착제의 균일한 도포 및 코팅 측면에서 바람직하다.
상기 기재 필름의 일 표면 또는 양 표면 상에 상기 접착층을 형성한 이후에는 건조 및 접착제 반응을 동시에 진행할 수도 있으나, 접착제의 반응성을 측면을 고려하여 건조단계를 거친 후 열처리 반응 단계로 나누어 진행할 수 있으며, 접착층의 두께 혹은 다단의 접착제를 적용하기 위해 상기의 접착층 형성 및 건조와 반응 단계를 수차례 적용할 수 있다. 또한, 상기 기재 필름에 접착제를 도포한 후 100~150 ℃에서 대략 30초 내지 3 분간 열처리 조건으로 고화 및 반응시키는 방법으로 열처리 반응을 수행할 수 있다.
한편, 상기 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법은, 상기 기재 필름층을 항온 및 항습 조건에서 에이징하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 기재 필름층을 항온 및 항습 조건에서 에이징 하면, 모듈러스 특성이 낮아지고 탄성 또는 탄성 회복율 등의 특성이 높아질 뿐만 아니라, 기밀도, 내구성 또는 내피로성 등의 물성이 크게 향상될 수 있다. 이에 따라, 상기 항온 및 항습 조건에서 에이징 하는 단계를 거치면, 상기 기재 필름층은 에이징 이전의 필름과 구별될 수 있는 특징을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 일반적인 나일론 수지 등과도 구분될 수 있는 특징을 갖게 된다.
구체적으로, 상기 항온 및 항습 조건에서 에이징 이후, 폴리아미드계 수지 또는 상술한 엘라스토머 공중합체의 폴리아미드계 세그먼트에 일정한 수분이 흡착하게 되고, 이에 따라 타이트(Tight)하게 배열되었던 분자 사슬(Chain)의 결정성이 낮아지고, 상기 기재 필름층의 초기 모듈러스가 낮아지게 된다.
한편, 상기 기재 필름층을 항온 및 항습 조건에서 에이징 하는 단계에서, 상기 항온 조건은 20℃ 내지 30℃의 범위 내의 특정 온도에서 선택할 수 있으며, 상기 항습 조건은 60% 내지 70%의 범위 내의 특정 상대 습도에서 선택될 수 있다.
그리고, 상기 기재 필름층을 항온 및 항습 조건에서 에이징 하는 단계는, 12 내지 48 시간 동안 이루어질 수 있다. 상기 시간이 너무 짧으면 항온 및 항습 조건에서 에이징에 따른 효과가 나타나기 어려울 수 있으면, 상기 시간이 너무 길어지면 에이지 완료 이후에 필요 이상의 시간이 낭비되어 공정 시간 또는 비용이 불필요로 하게 증가할 수 있다.
본 발명에 따르면, 얇은 두께로도 우수한 기밀성(氣密性)을 구현할 수 있어서 타이어의 경량화 및 자동차 연비의 향상을 가능하게 할 뿐만 아니라, 타이어 제조 공정에서 보다 용이한 성형을 가능하게 하고, 타이어 카커스 층에 대하여 우수한 접착력을 나타낼 수 있으며, 우수한 형태 안정성을 갖는 이너라이너용 필름 및 이의 제조 방법이 제공될 수 있다.
도1은 타이어의 구조를 개략적으로 도시한 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 및 비교예 : 타이어 이너라이너용 필름의 제조>
실시예1
(1) 기재 필름의 제조
나일론6수지[상대점도(황산 96% 용액) 3.3]의 35중량%와, 엘라스토머 공중합체 수지(폴리아마이드계 세그먼트50중량% 와 폴리에테르계 세그먼트50중량%를 포함, 절대중량평균분자량이 150,000) 65중량%를 혼합하였다. 상기 혼합물들의 온도를 조절하여 칩간의 응집이 일어나지 않도록 건조한 후, 원료공급부의 온도를 50 내지 100℃로 조절하고 상기 혼합물이 압출기 스크류에서 융착되어 피딩 불량이 발생하는 것을 방지하면서, 압출 다이로 공급하였다.
그리고, 상기 공급된 혼합물을 260 ℃ 온도에서 T형 다이(다이 갭[Die Gap]- 1.0 mm) 를 통하여 균일한 용융수지 흐름을 유지시키며 압출하고, 25℃로 조절되는 냉각롤 표면에 Air Knife를 사용하며 용융 수지를 균일한 두께의 필름상으로 냉각 고화시켰다. 그리고, 15m/min의 속도로 연신 및 열처리 구간을 거치지 않고 하기 100㎛의 두께를 갖는 미연신 기재 필름을 얻었다.
(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 1 um의 두께로 상기 기재 필름 상에 코팅하고 150 ℃에서 1분간 건조 및 반응시켜 접착층을 형성하였다.
실시예 2
(1) 기재 필름의 제조
나일론6수지[상대점도(황산 96% 용액) 3.3]의 40중량%와, 엘라스토머 공중합체 수지(폴리아마이드계 세그먼트60중량% 와 폴리에테르계 세그먼트40중량%를 포함, 절대중량평균분자량이 150,000) 60중량%를 혼합한 점을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 기재 필름을 제조하였다.
(2) 접착제의 도포
상기 제조된 기재 필름에, 실시예1과 동일한 방법으로 접착층을 형성하였다.
실시예 3
(1) 기재 필름의 제조
나일론6수지[상대점도(황산 96% 용액) 3.3]의 50중량%와, 엘라스토머 공중합체 수지(폴리아마이드계 세그먼트60중량% 와 폴리에테르계 세그먼트40중량%를 포함, 절대중량평균분자량이 150,000) 50중량%를 혼합한 점을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 기재 필름을 제조하였다.
(2) 접착제의 도포
상기 제조된 기재 필름에, 실시예1과 동일한 방법으로 접착층을 형성하였다.
실시예 4
(1) 기재 필름의 제조
상기 실시예1에서 제조된 미연신 기재 필름을 25℃의 온도 및 65%의 상대 습도 조건에서 24시간 동안 에이징을 하여, 기재 필름을 얻었다.
(2) 접착제의 도포
상기 제조된 기재 필름에, 실시예1과 동일한 방법으로 접착층을 형성하였다.
실시예 5
(1) 기재 필름의 제조
상기 실시예2에서 제조된 미연신 기재 필름을 25℃의 온도 및 65%의 상대 습도 조건에서 24시간 동안 에이징을 하여, 기재 필름을 얻었다.
(2) 접착제의 도포
상기 제조된 기재 필름에, 실시예1과 동일한 방법으로 접착층을 형성하였다.
실시예 6
(1) 기재 필름의 제조
상기 실시예3에서 제조된 미연신 기재 필름을 25℃의 온도 및 65%의 상대 습도 조건에서 24시간 동안 에이징을 하여, 기재 필름을 얻었다.
(2) 접착제의 도포
상기 제조된 기재 필름에, 실시예1과 동일한 방법으로 접착층을 형성하였다.
비교예 1
부틸 고무에 이형제 및 가공제를 투입하여 혼합한 후 정련하여 두께 70 ㎛의 타이어 이너라이너 필름을 얻고, 1 ㎛ 두께의 접착 고무(타이검)를 상기 이너라이너 필름상에 형성시켰다.
비교예2
(1) 기재 필름의 제조
나일론6수지[상대점도(황산 96% 용액) 3.3]의 80중량%와, 엘라스토머 공중합체 수지(폴리아마이드계 세그먼트80중량% 와 폴리에테르계 세그먼트20중량%를 포함, 절대중량평균분자량이 150,000) 20중량%를 혼합한 점을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 기재 필름을 제조하였다.
(2) 접착제의 도포
상기 실시예1와 동일하게 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 제조하고, 이를 상기 기재 필름 상에 도포 및 건조하여 1 um 두께의 접착층을 형성하였다.
비교예3
(1) 기재 필름의 제조
나일론6수지[상대점도(황산 96% 용액) 3.3]의 20중량%와, 엘라스토머 공중합체 수지(폴리아마이드계 세그먼트20중량% 와 폴리에테르계 세그먼트80중량%를 포함, 절대중량평균분자량이 150,000) 80중량%를 혼합한 점을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 기재 필름을 제조하였다.
(2) 접착제의 도포
상기 실시예1와 동일하게 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 제조하고, 이를 상기 기재 필름 상에 도포 및 건조하여 1 um 두께의 접착층을 형성하였다.
비교예4
(1) 기재 필름의 제조
상대점도 3.4인 나일론 6수지만를 사용하여 칩을 제조하고, 제조된 칩을 260℃ 온도에서 환형 다이로 압출하여 30m/min의 속도로 연신 및 열처리 구간을 거치지 않고 70 ㎛의 두께를 갖는 미연신 기재 필름을 얻었다.
(2) 접착제의 도포
상기 실시예1와 동일하게 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 제조하고, 이를 상기 기재 필름 상에 도포 및 건조하여 1 um 두께의 접착층을 형성하였다.
비교예5
상기 실시예1에서 제조된 칩을 320℃ 온도에서 환형 다이로 압출하여 타이어 이너라이너 필름의 제조를 시도하였다. 하지만, 높은 온도로 인하여 필름의 용융점도가 너무 낮아져 필름상을 형성할 수 없었으며, 낮은 용융점도를 가진 소프트 세그먼트 성분의 탄화물의 발생으로 인하여 제품 제조에 실패하였다
< 실험예 >
실험예1 : 이너라이너 필름의 열팽창계수 측정
실시예 및 비교예에서 얻어진 이너라이너 필름을 20 * 4 * 0.07 mm(세로*가로*두께)의 일정한 길이로 자르고 샘플 홀더에 장착하였다. 그리고, 이러한 샘플 홀더를 TMA Chamber(Daimond TMA, Perkin elmer사)에 장착하고 80mN의 초하중을 필름에 가하였다. 그 후 분당 10℃의 속도로 -60 내지 220℃ 범위에서 승온시키면서 온도에 따른 시료의 길이를 측정한 후 CTE(열팽창계수)값을 도출하였다.
※ CTE = ΔL / LO * ΔT
[ΔL : 시료길이의 변화량(um), LO : 시료의 길이(m) , ΔT : 온도변화량(℃)]
실험예2 : 이너라이너 필름의 수출율 측정
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 타이어 이너라이너 필름을 80℃, 100℃, 120℃ 및 160℃에서 150% 신장한 후 상온으로 냉각하였을 때의 수축율을 열수축응력기(KANEBO社)를 이용하여 측정하였다.
실험예3 : 이너라이너 필름의 신장에 따른 인장응력 측정
Isntron사 만능재료시험기(Model 5566)를 이용하여 이너라이너 필름의 신장에 따른 인장응력을 측정하였다. 구체적으로, 상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 타이어 이너라이너 필름을 일정크기(10 X 100 X 0.07 mm(세로*가로*두께)로 자르고 그립(Grip)에 장착한 후, 160℃로 승온된 Chamber내에서 필름을 세로 방향으로150% 인장 시 Load cell에 걸리는 단위면적 당 걸리는 하중을 측정하였다.
실험예4 : 산소 투과도 실험
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 타이어 이너라이너 필름의 산소 투과도를 측정하였다. 구체적인 측정 방법은 다음과 같다.
(1)산소 투과도: ASTM D 3895의 방법으로, Oxygen Permeation Analyzer(Model 8000, Illinois Instruments사 제품)을 사용하여 25도 60RH% 분위기하에서 측정하였다.
실험예5 : 평형 수분율의 측정
상기 실시예 및 비교예 각각에서 얻어진 기재 필름층의 평균수분율을, 25℃ 및 RH 65%에서 PRECISA XM60 장치를 이용하여 150℃에서 3분간 Aging 후 무게감소율로 평가함으로서 측정하였다.
상기 실험예 1내지 4의 결과를 하기 표1에 나타내었다.
실시예에 대한 실험예 1내지 4의 결과
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예 5 실시예 6
수축율
(%)		 80℃/150% 신장 3.3 3.6 3.6 2.0 2.1 2.1
100℃/150% 신장 3.5 3.7 3.7 2.3 2.1 2.1
120℃/150% 신장 3.6 3.8 3.9 2.4 2.2 2.2
160℃/150% 신장 3.7 3.8 3.8 2.4 2.2 2.2
열팽창계수
(ppm/℃)		 (X10-6/℃)
MD		 380 300 360 145 155 158
160℃/150% 신장시 인장응력(kg/cm2) 211 225 227 150 155 170
산소투과도 cc/(㎡ㆍ24hrㆍatm) 150 120 120 150 120 120
평균수분율
(25℃, RH65%)		 3.5 3.2 3.3 6.2 6.0 6.0
상기 표1에 나타난 바와 같이, 실시예의 타이어 이너라이너용 필름을 80 내지 160℃에서 150% 신장하고 상온으로 냉각하여 측정한 수축율이 모두 4% 이하인 것으로 확인되었다. 즉, 실시예의 타이어 이너라이너용 필름은 고온 조건에서 신장 또는 변형 이후에 냉각되어도 수축되는 비율이 그리 크지 않기 때문에, 고온에서 신장 및 변형이 이루어지는 타이어 제조 공정에서도 우수한 성형성과 함께 높은 형태 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 실시예의 타이어 이너라이너용 필름은 80℃ 내지 160℃의 145×10-6/℃ 내지 380×10-6/℃의 열팽창 계수를 갖는 것으로 확인되었다. 즉, 실시예의 타이어 이너라이너용 필름은 높지 않은 범위의 열팽창계수를 나타내어 우수한 형태 안정성을 나타낼 수 있고, 열에 의한 형태의 변형 또는 길이의 신축을 최소화할 수 있어서 고온의 타이어 제조 과정이나 자동차 운행 과정에서 계속적인 변형 또는 신축에 의하여 발생하는 크랙(crack)이나 카커스 층과 박리 현상을 방지할 수 있다.
또한, 실시예의 타이어 이너라이너용 필름은 160℃에서 150% 신장시에도 230 kg/cm2이하의 인장 응력을 발생시키는 점이 확인되었다. 즉, 타이어 제조 공정에서 실시예의 타이어 이너라이너용 필름을 사용하여 특정 조건으로 신장하여도 그리 크지 않은 하중(load)을 발생시키기 때문에, 그린타이어(green tire) 또는 최종 타이어의 성형성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 실시예의 타이어 이너라이너용 필름은 얇은 두께를 가지면서도 200 cc/(㎡ㆍ24hrㆍatm) 이하의 낮은 산소 투과도를 나타내어 높은 기밀성를 구현할 수 있다는 점이 확인되었다.
그리고, 항온 항습 에이징 단계를 거친 실시예 4 내지 6의 타이어 이너라이너용 필름의 기재 필름은 25℃의 온도 및 65% 상대 습도 조건에서 6.0% 내지 6.2%의 평형 수분율을 나타내었다.
비교예에 대한 실험예 1내지 4의 결과
비교예1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
수축율
(%)		 80℃/150% 신장 10.2 5.7 7.7 5.7
100℃/150% 신장 16.3 5.9 7.2 5.4
120℃/150% 신장 16.2 5.4 7.4 5.9
160℃/150% 신장 16.1 4.4 7.5 5.4
열팽창계수
(ppm/℃)		 (X10-6/℃)
MD		 580 167 450 150
160℃/150% 신장시 인장응력(kg/cm2) 181 450 200 526
산소투과도 cc/(㎡ㆍ24hrㆍatm) 300 226 387 180
평균수분율
(25℃, RH65%)		 6.0 5.8 6.0 5.8
표2에 나타난 바와 같이, 부틸 고무를 사용하여 얻어진 비교예1의 이너라이너용 필름은 80 내지 160℃에서 150% 신장하고 상온으로 냉각하여 측정한 수축율이 약 10% 내지 16.3%에 달하여 고온 조건에서 신장하는 경우 필름의 길이 및 형태가 크게 변화하는 것으로 확인되었다.
그리고, 비교예 2 및 4의 이너라이너용 필름은 80 내지 160℃에서 150% 신장하고 상온으로 냉각하여 측정한 수축율은 약 4 내지 5% 정도로 비교예1에 비하여 그리 크지 않은 것으로 나타났으나, 실시예의 이너라이너에 비하여는 크게 나타나서 고온 조건에서 신장 후 냉각시 길이 또는 형태의 변형 비율이 상대적으로 큰 것으로 확인되었다. 또한, 비교예 2 및 4의 이너라이너용 필름은 160℃에서 150% 신장시에 발생하는 응력이 각각 450 kg/cm2 및 526 kg/cm2에 달하여 타이어 제조 공정에서 성형이 용이하지 않다는 점이 확인되었다.
그리고, 비교예3의 이너라이너용 필름은 80 내지 160℃에서 150% 신장하고 상온으로 냉각하여 측정한 수축율이 약 7.2% 내지 7.7%에 달하여 고온 조건에서 신장하는 경우 필름의 길이 및 형태가 크게 변화하는 것으로 확인되었으며, 산소투과도도 387 cc/(㎡ㆍ24hrㆍatm)에 달하여 기밀성이 떨어지는 것으로 확인되었다.
또한, 비교예 1및 3의 이너라이너용 필름은 400*10-6/℃이 넘는 열팽창계수를 나타내어 일정한 고온 조건에서 길이 또는 형태가 크게 변한다는 점이 확인되었다.
실험예6 : 성형의 용이성 측정
상기 실시예 및 비교예의 타이어 이너라이너 필름을 적용하여 205R/65R16규격에 적용하여 타이어를 제조하였다. 타이어 제조공정 중 그린타이어 제조 후 제조 용이성 및 외관을 평가하였고 이후 가류 후 타이어의 최종 외관을 검사하였다.
이때, 그린타이어 또는 가류 후의 타이어에 찌그러짐이 없고, 직경의 표준편차가 5%이내인 경우 '양호'로 평가하였다. 그리고, 그린타이어 또는 가류 후의 타이어에 찌그러짐이 발생하여 타이어가 제대로 제작되지 않거나 타이어 내부의 이너라이너가 녹거나 찢어져 파손된 경우 또는 직경의 표준편차가 5%를 초과인 경우 '모양 불량'으로 평가하였다.
실험예7 : 공기압 유지 성능 측정
실험예 3에서 제조된 타이어를 ASTM F1112-06법을 이용하여 21℃온도에서 101.3kPa 압력하에 90일간 공기압 유지률(IPR Internal Pressure Retention)을 측정하여 비교 평가하였다.
상기 실험예 5내지 6의 측정 결과를 하기 표2에 나타내었다.
실험예 6 및 7의 결과
그린타이어 제조 상태 최종 타이어 상태 공기압 유지율(%)
실시예1 양호 양호 96.2
실시예2 양호 양호 97.1
실시예3 양호 양호 96.3
실시예4 양호 양호 96.4
실시예5 양호 양호 96.7
실시예6 양호 양호 97.1
비교예1 양호 양호 91.4
비교예2 양호 양호 불가
비교예3 양호 양호 불가
비교예4 양호 양호 불가
상기 표3에 나타난 바와 같이, 실시예의 타이어 이너라이너용 필름을 적용하면, 타이어 제조 과정에서 팽창압력을 가하더라도 충분한 연신이 이루어지질 수 있어서, 그린타이어나 최종 타이어의 제조 상태가 양호한 것으로 나타났다.
한편, 상기 실험예 7의 결과에 나타난 바와 같이, 실시예의 타이어 이너라이너용 필름을 사용하여 제조된 타이어는 ASTM F1112-06에 의거하여 21℃ 및 101.3kPa 조건에서 상기 타이어 이너라이너용 필름을 적용한 타이어의 90일간 공기압 유지률(IPR, Internal Pressure Retention)을 측정하였을 때 공기압 유지율이 95%이상으로 유지되고, 이에 따라 낮은 공기압에 의해 유발되는 전복 사고 및 연비 저하를 방지할 수 있다.
이에 반하여, 비교예의 타이어 이너라이너용 필름을 사용하여 제조된 타이어는 상대적으로 낮은 공기압 유지율을 나타내거나, 장시간 공기압을 유지하는 성능이 열악하여 측정 불가로 나타났다.
1. 트레드 (Tread)
2. 숄더
3. 사이드 월(Side Wall)
4. 캡 플라이(CAP PLY)
5. 벨트 (Belt)
6. 보디 플라이(Body Ply)
7. 인너라이너(Inner Liner)
8. 에이펙스(APEX)
9. 비드(BEAD)

Claims (22)

  1. 폴리아미드계 수지 50 내지 95 중량% 및 폴리에테르계 수지 5 내지 50중량%의 공중합체 또는 혼합물을 포함하는 기재 필름층; 및
    레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층을 포함하고,
    상기 기재 필름층의 두께가 30 내지 300 ㎛이며,
    80 내지 160℃에서 50 내지 150% 신장한 후 상온으로 냉각하였을 때의 수축율이 5% 이하인 타이어 이너라이너용 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    160 ℃에서 150% 신장한 후 상온으로 냉각하였을 때의 수축율이 3% 이하인 타이어 이너라이너용 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    80 내지 160℃에서 열팽창계수가 100×10-6/℃ 내지 500×10-6/℃인 타이어 이너라이너용 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    160℃에서 150% 신장시 310 kg/cm2이하의 인장 응력을 갖는 타이어 이너라이너용 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기재 필름층이 폴리아마이드계 수지; 및 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 엘라스토머 공중합체;를 포함하고,
    상기 엘라스토머 공중합체의 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 상기 기재 필름층 전체 중량에 대하여 15 내지 50 중량%인 타이어 이너라이너용 필름.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 폴리아마이드계 수지가 3.0 내지 3.5의 상대점도(황산 96% 용액)을 갖는 타이어 이너라이너용 필름.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 엘라스토머 공중합체의 중량평균분자량이 50,000 내지 300,000인 타이어 이너라이너용 필름.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 엘라스토머 공중합체는 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트 및 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 6:4 내지 3:7의 중량비로 포함하는 타이어 이너라이너용 필름.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 기재 필름층에서, 폴리아마이드계 수지 및 엘라스토머 공중합체는 6:4 내지 3:7의 중량비로 포함되는 타이어 이너라이너용 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기재 필름층이 미연신 필름인 타이어 이너라이너용 필름.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 접착층이 상기 기재 필름층의 적어도 일면에 0.1 내지 20 ㎛ 두께로 형성되어 있는 타이어 이너라이너용 필름.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제가 레소시놀과 포름알데히드의 축합물 2 내지 30 중량%; 및 라텍스 70 내지 98 중량%를 포함하는 타이어 이너라이너용 필름.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 기재 필름층의 평형수분율(25℃, RH 65%)이 5 내지 9%인 타이어 이너라이너용 필름.
  14. 폴리아미드계 수지 50 내지 95 중량% 및 폴리에테르계 수지 5 내지 50중량%의 공중합체 또는 혼합물을, 230 내지 300℃에서 용융하고 압출하여 30 내지 300 ㎛의 두께를 갖는 기재 필름층을 형성하는 단계; 및
    상기 기재 필름층의 적어도 일 표면 상에 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함한 접착층을 형성하는 단계를 포함하는,
    80 내지 160℃에서 50 내지 150% 신장한 후 상온으로 냉각하였을 때의 수축율이 5% 이하인 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제조되는 타이어 이너라이너의 열팽창 계수가 80 내지 160℃에서 1×10-6/℃ 내지 5000×10-6/℃인 타이어 이너라이너용 필름.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 기재 필름층을 형성하는 단계는 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 엘라스토머 공중합체 및 폴리아마이드계 수지를 230 내지 300℃에서 용융하고 압출하는 단계를 포함하고,
    상기 엘라스토머 공중합체의 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 상기 기재 필름층 전체 중량에 대하여 15 내지 50 중량%인 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 엘라스토머 공중합체는 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트 및 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 6:4 내지 3:7의 중량비로 포함하는 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 기재 필름층을 형성하는 단계는,
    상기 폴리아마이드계 수지와 엘라스토머 공중합체를 6:4 내지 3:7의 중량비로 혼합하는 단계를 더 포함하는 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 용융 및 압출하여 형성된 기재 필름층을 5 내지 40℃로 유지되는 냉각부에서 고화시키는 단계를 더 포함하는 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 접착층을 형성하는 단계는,
    상기 기재 필름층의 적어도 일 표면 상에, 레소시놀과 포름알데히드의 축합물 2 내지 30 중량%; 및 라텍스 68 내지 98 중량%를 포함하는 접착제를 0.1 내지 20 ㎛의 두께로 도포하는 단계를 포함하는 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 기재 필름층을 항온 및 항습 조건에서 에이징하는 단계를 더 포함하는 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 기재 필름층을 항온 및 항습 조건에서 에이징 하는 단계는,
    20℃ 내지 30℃에서 선택된 온도 및 60% 내지 70%에서 선택된 상대 습도에서 12 시간 내지 48 시간 동안 이루어지는 타이어 이너라이너용 필름의 제조 방법.
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