KR20140089010A - 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법 및 공기입 타이어 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 타이어 이너라이너 필름을 항온 항습 처리하는 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법과, 항온 및 항습 조건에서 이너라이너 필름을 컨디셔닝하는 단계; 상기 컨디셔닝된 이너라이너 필름을 이용하여 그린 타이어를 제조하는 단계; 및 상기 그린 타이어를 몰드에 위치시키고 고온에서 신장하는 성형 단계;를 포함하는 공기입 타이어 제조 방법에 관한 것이다.

Description

타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법 및 공기입 타이어 제조 방법{CONDITIONING METHOD FOR TIRE INNER LINER FILM AND PREPARATION METHOD OF PNEUMATIC TIRE}

본 발명은 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법 및 공기입 타이어 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 타이어 이너라이너 필름의 탄성을 높이고 모듈러스를 낮추어 우수한 성형성을 갖도록 하며 우수한 기계적 물성 및 내구성을 확보할 수 있도록 하는 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법과, 타이어 제조 과정에서 우수한 성형성을 구현할 수 있으며, 자동차 주행 과정에서도 높은 기계적 물성, 내구성 및 내피로특성을 나타낼 수 있는 공기입 타이어를 제공할 수 있는 공기입 타이어 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 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) 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 등의 많은 문제점이 있었다.

한편, 공기입 타이어에 적용되는 이너라이너는 통상 필름의 형태로서 권취되어 롤 타입으로 보관되는 것이 일반적이다. 그런데, 이러한 이너라이너 필름의 보관 과정에서 외부의 온도나 습도 등으로 인하여 필름의 구체적인 물리적 특성이 일부 변경될 수 있으며, 예를 들어 필름의 모듈러스가 증가하는 현상이나 필름의 방향에 따른 배향 정도가 달리지는 현상 등이 나타나기도 한다.

이너라이너 필름은 공기입 타이어에 적용시 대개 1㎝이하의 얇은 두께를 갖게 되는데, 상술한 바와 같이 제조 후 보관 과정에서 모듈러스가 증가하거나 배향 정도가 달라지게 되면 타이어의 제조 과정 및 자동차 운행 과정에서의 신장이나 변형에 의하여 이너라이너 필름 또는 다른 타이어 구성부가 파손되거나 크랙 등의 손상이 발생될 수 있다.

이에 따라 이너라이너의 물성 저하 현상이나 타이어 구성부의 파손 현상을 방지하면서 우수한 기계적 물성, 내구성 및 내피로특성을 갖는 타이어를 제조할 수 있는 방법에 대한 개발이 필요한 실정이다.

본 발명은 타이어 이너라이너 필름의 탄성을 높이고 모듈러스를 낮추어 우수한 성형성을 갖도록 하며 우수한 기계적 물성 및 내구성을 확보할 수 있도록 하는 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 타이어 제조 과정에서 우수한 성형성을 구현할 수 있으며, 자동차 주행 과정에서도 높은 기계적 물성, 내구성 및 내피로특성을 나타낼 수 있는 공기입 타이어를 제공할 수 있는 공기입 타이어 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 폴리아마이드계 수지(a)와 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체(b)를 포함하는 기재 필름층; 및 상기 기재 필름층의 적어도 일면에 형성되고 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층;을 포함하는 타이어 이너라이너 필름을, 20℃ 내지 30℃에서 선택된 온도 및 40%RH 내지 55%RH에서 선택된 상대 습도에서 항온 항습 처리하는 단계를 포함하는, 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 20℃ 내지 30℃에서 선택된 온도 및 40%RH 내지 55%RH에서 선택된 상대 습도에서 이너라이너 필름을 항온 항습 처리하는 컨디셔닝 단계; 상기 컨디셔닝된 이너라이너 필름을 포함한 타이어 구성 재료를 순차적으로 타이어 성형 드럼 상에 배치하여 그린 타이어를 제조하는 단계; 및 상기 그린 타이어를 몰드에 위치시키고 80 내지 250℃에서 신장하는 성형 단계;를 포함하는 공기입 타이어 제조 방법을 제공한다.

이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법 및 공기입 타이어 제조 방법에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

발명의 일 구현예에 따르면, 폴리아마이드계 수지(a)와 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체(b)를 포함하는 기재 필름층; 및 상기 기재 필름층의 적어도 일면에 형성되고 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층;을 포함하는 타이어 이너라이너 필름을, 20℃ 내지 30℃에서 선택된 온도 및 40%RH 내지 55%RH에서 선택된 상대 습도에서 항온 항습 처리하는 단계를 포함하는, 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법이 제공될 수 있다.

본 발명자들은, 타이어 이너라이너용 필름이 제조 이후 보관 등의 과정에서 탄성이 저하되고 모듈러스가 증가되며, 이에 따라 타이어 제조 과정에서 성형성이 저하되거나 고온 신장 등의 과정에서 필름이 찢어지거나 크랙이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다는 점을 발견하고, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 방법에 관하여 연구를 진행하였다.

이에, 상기 타이어 이너라이너 필름을 20℃ 내지 30℃에서 선택된 온도 및 40%RH 내지 55%RH에서 선택된 상대 습도에서 항온 항습 처리하면, 타이어 이너라이너 필름의 탄성을 높이고 모듈러스를 낮추어 우수한 성형성을 갖도록 할 수 있고, 필름 자체가 결정화 되거나 필름 내부에 크랙 등의 손상이 발생하는 현상을 방지할 수 있으며, 타이어 성형시 발생할 수 있는 크랙이나 내피로특성 등의 물성 저하 현상을 최소화 할 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.

뿐만 아니라, 상기 컨디셔닝 방법에서 항온 항습 처리된 타이어 이너라이너 필름은 보다 균일한 두께 및 물성을 가지고 공기입 타이어에 포함될 수 있으며, 얇은 두께로도 우수한 기밀성을 구현하여 타이어를 경량화하고 자동차 연비의 향상시킬 수 있고, 자동차 주행 과정에서도 높은 기계적 물성, 내구성 및 내피로특성을 나타낼 수 있다.

상기 '컨디셔닝'은 상기 타이어 이너라이너 필름이 공기입 타이어 제조 공정에 용이하게 적용될 수 있도록, 그리고 최종 제조된 공기입 타이어에 포함되어 우수한 물성을 구현할 수 있도록, 상기 타이어 이너라이너 필름이 갖는 물성, 형태, 물리/화학적 성질을 적절한 상태 또는 최적의 상태로 조절하는 과정을 의미한다.

상기 항온 항습 처리는 20℃ 내지 30℃에서 선택된 온도 또는 25℃의 항온 조건과 40%RH 내지 55%RH에서 선택된 상대 습도 또는 50%RH의 항습 조건에서 이루어 질 수 있다.

상기 항온 항습 처리는 1시간 내지 48시간 동안, 또는 10시간 내지 40시간, 또는 20시간 내지 30시간 동안 이루어질 수 있다. 상기 항온 합승 처리의 시간이 너무 짧으면 상기 컨디셔닝에 따른 효과 구현이 어려울 수 있다. 상기 항온 항습 처리는 일정 시간 이후에는 그 효과가 일정하게 수렴될 수 있으며, 이에 따라 상기 항온 합승 처리의 시간이 너무 길면 불필요한 공정 시간 및 비용이 소요될 수 있다.

상기 항온 항습 처리된 타이어 이너라이너 필름은 6.0% 내지 7.5%의 평형 수분율을 가질 수 있다. 상기 타이어 이너라이너 필름이 상술한 특정 조건의 항온 및 항습 조건에 노출되어 소정의 시간 동안 컨디셔닝되면, 상기 타이어 이너라이너 필름의 기재 필름층과 접착층 각각의 내부에서 물리/화학적 구조에 일정한 변화가 일어나는 것으로 보이며, 상기 타이어 이너라이너 필름은 상술한 특정의 평형 수분율을 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.

상기 타이어 이너라이너 필름을 특정 조건에서 항온 항습 처리하면, 상기 기재 필름층의 폴리아마이드계 수지 및 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트에 일정한 수분이 흡착하게 되고, 이에 따라 타이트(Tight)하게 배열되었던 분자 사슬(Chain)의 결정성이 낮아지고, 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.

상기 항온 항습 처리 과정을 통하여, 상기 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층은 높은 탄성력 및 낮은 모듈러스 특성을 확보하여 타이어 제조 과정에서 균일하게 팽창될 수 있으며, 이에 따라 상기 접착층은 공기입 타이어에서 균일한 두께를 가지고 상기 타이어 이너라이너 필름 전체 영역이 타이어 바디 플라이층에 보다 견고하게 고정될 수 있도록 할 수 있다.

상기 타이어 이너라이너 필름의 평형수분율은, 상술한 항온 항습 처리 조건에서의 타이어 이너라이너 필름의 무게와 완전히 건조된 상태의 타이어 이너라이너 필름의 무게를 측정하여 구할 수 있다. 예를 들어, 23±2℃ 및 상대습도(RH) 50±5%에서 특정된 온도 및 상대 습도 조건에서 수분율 측정기로 이용하여 타이어 이너라이너 필름의 평형수분율을 구할 수 있다.

한편, 상기 컨디셔닝 방법은 다양한 타이어 이너라이너 필름에 적용될 수 있으나, 상기 폴리아마이드계 수지(a)와 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체(b)를 포함하는 기재 필름층; 및 상기 기재 필름층의 적어도 일면에 형성되고 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층;을 포함하는 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝에 보다 적합하며, 상기 특정의 항온 항습 처리 단계를 적용하면 상술한 작용 및 효과를 보다 명확하게 구현할 수 있다.

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, 기재 필름층이 타이어 이너라이너용 필름으로서 가져야 할 기밀성 또는 성형성 등의 물성을 확보하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 이러한 폴리아마이드계 수지의 점도가 3.5를 초과하는 경우, 제조되는 기재 필름층의 모듈러스 또는 점도가 불필요하게 높아질 수 있으며, 타이어 이너라이너가 적절한 성형성 또는 탄성을 갖기 어려울 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 기재 필름층에 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 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체(b)는, 폴리아마이드계 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. 이러한 공중합체가 상기 기재 필름층에 포함됨에 따라서, 상기 타이어 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.

한편, 상기 공중합체의 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 상기 기재 필름층 전체 중량에 대하여 15 내지 50 중량%, 바람직하게는 20 내지 45 중량%, 보다 바람직하게는 22 내지 40 중량%인 경우, 상기 타이어 이너라이너용 필름은 보다 우수한 물성 및 성능을 발휘할 수 있다.

상기 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 기재 필름층 전체 중 15중량%미만이면, 상기 기재 필름층 또는 타이어 이너라이너용 필름의 모듈러스가 높아져서 타이어의 성형성이 저하되거나 반복적인 변형에 따른 물성 저하가 크게 나타날 수 있으며, 상기 기재 필름층이 갖는 인장 회복율 관련 특성, 예를 들어 탄성 또는 탄성 회복율을 저하될 수 있다. 또한, 상기 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 기재 필름층 중50중량%를 초과하면, 타이어 이너라이너가 요구되는 기밀성(Gas Barrier)성이 좋지 않아 타이어 성능이 저하될 수 있고. 접착제에 대한 반응성이 저하되어 이너라이너가 카커스 층에 용이하게 접착하기 어려울 수 있으며, 기재 필름층의 탄성이 증가하여 균일한 필름을 제조하기가 용이하지 않을 수 있다.

상기 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체는, 폴리아마이드(poly-amide)계 단량체 또는 올리고머와 폴리에테르(poly-ether)계 단량체 또는 올리고머를 반응시켜서 얻어지는 공중합체일 수 있으며, 폴리아마이드계 세그먼트를 포함하는 중합체와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 중합체가 중합 반응 또는 가교 반응을 하여 얻어지는 공중합체일 수 있다.

상기 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체는, 상기 세그먼트들이 블록(block)을 이루며 결합된 블록 공중합체일 수 있으며, 상기 세그먼트들이 불규칙적으로 결합된 랜덤 공중합체일 수 있다. 또한, 상기 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체는, 폴리아마이드계 세그먼트를 포함하는 중합체와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 중합체 간의 중합 반응물을 포함하는 공중합체일 수 있으며, 폴리아마이드계 세그먼트를 포함하는 중합체와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 중합체 간의 가교 반응물을 포함하는 가교 공중합체일 수도 있다.

한편, 상기 기재 필름층에서, 상기 폴리아마이드계 수지와 상기 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체는 균일하게 혼합되거나, 중합 반응 또는 가교 반응을 통하여 일부분 또는 전체 영역에서 결합된 상태일 수 있다.

상기 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체가, 폴리아마이드계 세그먼트를 포함하는 중합체와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 중합체 간의 중합 반응물 또는 가교 반응물을 포함하는 경우, 상기 공중합체는 상기 중합 반응 또는 가교 반응에 참여하지 않은 폴리아마이드계 세그먼트를 포함하는 중합체 또는 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 중합체를 포함할 수도 있다. 이에 따라, 상기 기재 필름 상에는 상기 중합 반응물 또는 가교 반응물뿐만 아니라 폴리아마이드계 세그먼트를 포함하는 중합체 또는 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 중합체가 다른 성분들과 혼합 또는 결합된 상태로 존재할 수 있다. 이러한 경우에도, 상기 공중합체의 폴리에테르계 세그먼트의 함량 및 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 중합체의 함량의 총 합은 상기 기재 필름층 전체 중량에 대하여 15 내지 50 중량%의 범위이여야, 전체 이너라이너용 필름의 물성이 최적화될 수 있다.

상기 공중합체의 폴리아마이드계 세그먼트는 하기 화학식 1 또는 화학식2의 반복 단위를 포함할 수 있다.

[화학식1]

상기 화학식1에서, R₁은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기 또는 탄소수 7 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 아릴알킬렌기이다.

[화학식2]

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 폴리아마이드계 세그먼트는, 폴리아마이드계 반복 단위 및 폴리에테르계 반복 단위를 포함하는 공중합체를 사용하여 기재 필름층을 제조하는 경우에는 상기 폴리아마이드계 반복 단위일 수 있다. 또한, 상기 폴리아마이드계 세그먼트는, 상기 기재 필름의 제조 과정에서 사용되는 폴리아마이드계 세그먼트를 포함하는 중합체, 또는 폴리아마이드(poly-amide)계 단량체 또는 올리고머로부터 유래한 것일 수 있다.

또한, 상기 공중합체의 폴리에테르계 세그먼트는 하기 화학식 3의 반복 단위를 포함할 수 있다.

[화학식3]

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 폴리에테르계 세그먼트는, 폴리아마이드계 반복 단위 및 폴리에테르계 반복 단위를 포함하는 공중합체를 사용하여 기재 필름층을 제조하는 경우에는 상기 폴리에테르계 반복 단위일 수 있다. 또한, 상기 폴리에테르계 세그먼트는, 상기 기재 필름의 제조 과정에서 사용되는 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 중합체, 또는 폴리에테르(poly-ether)계 단량체 또는 올리고머로부터 유래한 것일 수 있다.

상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체의 중량평균분자량은 50,000 내지 300,000, 바람직하게는 70,000 내지 200,000일 수 있다. 상기 공중합체의 절대 중량평균분자량이 50,000미만이면, 제조되는 기재 필름층이 이너라이너용 필름에 사용하기 충분한 기계적 물성을 확보하지 못할 수 있고, 상기 타이어 이너라이너용 필름이 충분한 기밀성(Gas barrier)를 확보하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 공중합체의 절대중량평균분자량이 300,000초과이면, 고온으로 가열시 기재 필름층의 모듈러스 또는 결정화도가 과하게 증가하여 이너라이너용 필름으로서 가져야 할 탄성 또는 탄성회복율을 확보하기 어려울 수 있다.

상기 공중합체는, 상기 폴리에테르계 세그먼트가 필름 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 기재 필름층 또는 타이어 이너라이너용 필름의 모듈러스가 높아져서 타이어의 성형성이 저하되거나, 반복적인 변형에 따른 물성 저하가 크게 나타날 수 있다. 또한, 상기 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 너무 크면, 상기 타이어 이너라이너용 필름의 기밀성이 저하될 수 있고, 접착제에 대한 반응성이 저하되어 이너라이너가 카커스 층에 용이하게 접착하기 어려울 수 있으며, 기재 필름층의 탄성이 증가하여 균일한 필름을 제조하기 용이하지 않을 수 있다.

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 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.

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, 상기 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층은 상기 기재 필름층 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 이너라이너 필름과 카커스 층간 계면의 파단을 방지하여 상기 이너라이너용 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 타이어 이너라이너용 접착제로는 고무 타입의 타이검 등이 사용되었고, 이에 따라 추가적인 가황 공정이 필요하였다. 이에 반하여, 상기 접착층은 특정 조성의 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제는 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 접착제은 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 탄성 특성을 갖는 타이어 이너라이너용 필름이 제공될 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 적용하나 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 이상이 될 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, 타이어 이너라이너용 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 이너라이너 필름을 접착시키기 위하여 기재 필름의 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 필름의 양면에 접착층을 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 20℃ 내지 30℃에서 선택된 온도 및 40%RH 내지 55%RH에서 선택된 상대 습도에서 이너라이너 필름을 항온 항습 처리하는 컨디셔닝 단계; 상기 컨디셔닝된 이너라이너 필름을 포함한 타이어 구성 재료를 순차적으로 타이어 성형 드럼 상에 배치하여 그린 타이어를 제조하는 단계; 및 상기 그린 타이어를 몰드에 위치시키고 80 내지 250℃에서 신장하는 성형 단계;를 포함하는 공기입 타이어 제조 방법이 제공될 수 있다.

상술한 바와 같이, 타이어 이너라이너 필름을 20℃ 내지 30℃에서 선택된 온도 및 40%RH 내지 55%RH에서 선택된 상대 습도에서 항온 항습 처리하면, 타이어 이너라이너 필름의 탄성을 높이고 모듈러스를 낮추어 우수한 성형성을 갖도록 할 수 있고, 필름 자체가 결정화 되거나 필름 내부에 크랙 등의 손상이 발생하는 현상을 방지할 수 있다.

상기 특정의 컨디셔닝 단계를 거친 이너라이너 필름을 사용하면, 타이어 제조 과정에서 이너라이너 필름이 파손되거나 물성이 저하되는 등의 이유로 이한 제품의 불량 발생을 방지할 수 있으며, 보다 용이하게 적절한 물성 및 형태를 갖는 타이어를 제공할 수 있다.

즉, 상기 발명의 다른 구현예에 따른 공기입 타이어 제조 방법에 따르면, 우수한 기밀성을 구현하여 경량화되고 이에 따라 자동차 연비의 향상시킬 수 있고, 자동차 주행 과정에서도 높은 기계적 물성, 내구성 및 내피로특성을 나타낼 수 있는 공기입 타이어가 제공될 수 있다.

상기 컨디셔닝 단계는 1시간 내지 48시간 동안 이루어질 수 있다. 상기 컨디셔닝 단계의 항온 합승 처리의 시간이 너무 짧으면 상기 컨디셔닝에 따른 효과 구현이 어려울 수 있다. 상기 항온 항습 처리는 일정 시간 이후에는 그 효과가 일정하게 수렴될 수 있으며, 이에 따라 상기 항온 합승 처리의 시간이 너무 길면 불필요한 공정 시간 및 비용이 소요될 수 있다.

상기 항온 항습 처리된 타이어 이너라이너 필름은 6.0% 내지 7.5%의 평형 수분율을 가질 수 있다. 상기 타이어 이너라이너 필름이 상술한 특정 조건의 항온 및 항습 조건에 노출되어 소정의 시간 동안 컨디셔닝되면, 상기 타이어 이너라이너 필름의 기재 필름층과 접착층 각각의 내부에서 물리/화학적 구조에 일정한 변화가 일어나는 것으로 보이며, 상기 타이어 이너라이너 필름은 상술한 특정의 평형 수분율을 가질 수 있다.

상기 공기입 타이어 제조 방법에서 사용 가능한 이너라이너 필름은, 폴리아마이드계 수지(a)와 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체(b)를 포함하는 기재 필름층; 및 상기 기재 필름층의 적어도 일면에 형성되고 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층;을 포함할 수 있다.

상기 공중합체의 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 상기 기재 필름층 전체 중량에 대하여 15 내지 50 중량%일 수 있다.

상기 폴리아마이드계 수지, 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체(b), 기재 필름층, 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제 및 접착층에 관한 구체적인 내용은 상술한 바와 같다.

상기 폴리아마이드계 수지는 상술한 공중합체와 혼합 또는 컴파운딩한 이후에 용융함으로서 기재 필름에 포함될 수 있으며, 또한 상기 폴리아마이드계 수지의 전구체인 단량체 또는 올리고머 등을 반응 개시제나 촉매 등과 함께 상술한 공중합체와 혼합하여 반응시킴으로서도 상기 기재 필름에 포함될 수 있다.

또한, 상기 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체는, 공중합체 자체를 상기 폴리아마이드계 수지와 혼합 또는 컴파운딩한 이후에 용융함으로서 기재 필름에 포함될 수 있다.

또한, 폴리아마이드계 세그먼트를 포함하는 중합체와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 중합체를 혼합 또는 컴파운딩하고 중합 반응 또는 가교 반응을 진행한 이후에, 상기 중합 반응 또는 가교 반응의 결과물을 상기 폴리아마이드계 수지와 혼합 및 용융함으로서 상기 기재 필름층을 형성할 수 있다. 또한, 폴리아마이드계 세그먼트를 포함하는 중합체와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 중합체를 혼합 또는 컴파운딩하고, 이러한 혼합물 또는 컴파운딩물을 폴리아마이드계 수지와 혼합 및 용융함으로서 상기 2종의 중합체가 중합 반응 또는 가교 반응을 일으키게 할 수도 있으며, 이러한 과정으로 통하여 상기 기재 필름층이 형성될 수 있다.

상기 기재 필름층에서, 상기 폴리아마이드계 수지와 상기 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체는 균일하게 혼합되거나, 중합 반응 또는 가교 반응을 통하여 일부분 또는 전체 영역에서 결합된 상태일 수 있다.

상기 공기입 타이어 제조 방법은, 폴리아마이드계 수지(a)와 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체(b) 간의 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 0.1 내지 20 ㎛의 두께로 도포하는 접착층 형성 단계;를 포함한 상기 이너라이너 필름을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 폴리아마이드계 수지(a) 및 공중합체(b) 간의 혼합물을 230 내지 300℃에서 용융 및 압출함으로서, 기재 필름층을 형성할 수 있다. 상기 혼합물을 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 기재 필름층의 형성 단계에서는 고분자 수지의 압출에 사용될 수 있는 것으로 알려진 압출 다이를 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 필름층을 형성하는 단계에서는, 상기 폴리아마이드계 수지(a) 및 공중합체(b) 간의 혼합물을 30 내지 300 ㎛의 두께의 필름으로 압출할 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 기재 필름 층의 두께를 30 내지 300 ㎛의 범위에서 보다 균일하게 조절하기 위하여, 상기 압출 다이의 다이 갭(Die Gap)을 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 기재 필름층을 형성하는 단계에서는, 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.

한편, 상기 기재 필름층을 형성하는 단계는, 상기 용융 및 압출 과정에서 얻어진 결과물을 5 내지 40℃, 바람직하게는 10 내지 30℃의 온도로 유지되는 냉각부에서 고화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 용융 및 압출하여 형성된 시트 형태의 결과물을 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 기재 필름층의 적어도 일 표면 상에 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 0.1 내지 20 ㎛의 두께로 도포하여 접착층을 형성할 수 있다. 상기 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함한 접착층은, 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 상기 기재 필름층의 일 표면에 도포함으로서 형성될 수 있으며, 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착 필름을 상기 기재 필름층의 일면에 라미네이트 시킴으로서도 형성될 수 있다.

상기 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 있다. 상기 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. 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.

상기 공기입 타이어 제조 방법은 상기 a) 폴리아마이드계 수지와 b) 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 공중합체는 혼합된 이후에 원료공급부(feeder)에 주입될 수 있고, 원료공급부에 순차적 또는 동시에 주입되어 혼합될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 상기 공중합체는 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트 및 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 6:4 내지 3:7의 중량비로 포함할 수 있다.

상기 컨디셔닝된 이너라이너 필름과 다른 타이어 구성 재료를 순차적으로 타이어 성형 드럼 상에 배치하고 적층시킴으로서 그린 타이어를 제조할 수 있다. .

구체적으로, 상기 그린 타이어를 제조하는 단계는, 상기 타이어 성형 드럼 상에 배치된 이너라이너 필름 상에 바디 플라이층을 적층하는 단계; 상기 바디 플라이층의 상기 성형 드럼 폭 방향의 끝단에 비드 와이어를 부착하는 단계; 상기 타이어 성형 드럼 올려진 바디 플라이층 상에 벨트부를 형성하는 단계; 상기 벨트부 상에 캡플라이부를 형성하는 단계; 및 상기 형성된 벨트부 상에 트레드부, 숄더부 및 사이드월부 형성을 위한 고무층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 그린 타이어의 구체적인 구조 및 크기 등은 적용되는 타이어의 종류나 차량의 크기 등에 따라서 결정될 수 있으며, 공기입 타이어의 제조 과정에서 사용될 수 있는 것으로 알려진 성형 및 가공 방법과 장치를 큰 제한 없이 사용할 수 있다.

상기 그린 타이어를 몰드에 위치시키고 80 내지 250℃에서 신장하는 성형 단계를 통하여 상기 타이어의 구성부가 신장 및 결합된 공기입 타이어가 최종 제조될 수 있다. 80 내지 250℃의 온도에서 상기 그린타이어를 신장하여 그린타이어의 외부면, 즉 트레드부, 숄더부 및 사이드월부에 일정한 패턴을 형성할 수 있다. 상기 트레드부에 형성되는 패턴은 타이어의 특성 등을 결정할 수 있으며, 숄더부 및 사이드 월부에는 타이어의 규격 또는 상표 등을 나타내는 패턴이 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 타이어 이너라이너 필름의 탄성을 높이고 모듈러스를 낮추어 우수한 성형성을 갖도록 하며 우수한 기계적 물성 및 내구성을 확보할 수 있도록 하는 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법이 제공될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 타이어 제조 과정에서 우수한 성형성을 구현할 수 있으며, 자동차 주행 과정에서도 높은 기계적 물성, 내구성 및 내피로특성을 나타낼 수 있는 공기입 타이어를 제공할 수 있는 공기입 타이어 제조 방법이 제공될 수 있다.

도 1은 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

상대 점도(황산 96% 용액) 3.3인 폴리아미드계 수지(나일론 6) 50 중량%와 절대중량평균분자량 145,000인 공중합체 수지(아민기 말단의 폴리에틸렌글리콜을 50중량% 및 나일론 6수지 50중량%를 이용하여 합성) 50 중량%를 혼합하였다. 이때, 원료공급부의 온도를 50 내지 100℃로 조절하여 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 100um의 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 형성하여 이너라이너 필름을 제조하고 상온에서 보관하였다.

(3) 이너라이너 필름의 컨디셔닝

상기 이너라이너 필름을 25℃의 온도 및 50%의 상대 습도 조건이 유지되는 항온 항습 챔버에서 24시간 동안 컨디셔닝 처리를 하였다.

< 실시예2 >

상기 폴리아미드계 수지 40 중량%와 상기 공중합체 수지 60 중량%을 혼합한 것으로 제외하고, 실시예1과 동일하게 이너라이너 필름을 제조하고 컨디셔닝 처리를 하였다.

< 실시예3 >

상기 폴리아미드계 수지 60 중량%와 상기 공중합체 수지 40 중량%을 혼합한 것으로 제외하고, 실시예1과 동일하게 이너라이너 필름을 제조하고 컨디셔닝 처리를 하였다.

< 비교예1 >

상기 실시예1에서 상기 이너라이너 필름의 컨디셔닝 단계를 진행하지 않았다.

< 비교예2 >

상기 이너라이너 필름을 25℃의 온도 및 30%의 상대 습도 조건이 유지되는 항온 항습 챔버에서 24시간 동안 컨디셔닝 처리를 한 점을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 이너라이너 필름을 제조하고 컨디셔닝 처리를 하였다.

< 비교예3 >

상기 이너라이너 필름을 25℃의 온도 및 70%의 상대 습도 조건이 유지되는 항온 항습 챔버에서 24시간 동안 컨디셔닝 처리를 한 점을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 이너라이너 필름을 제조하고 컨디셔닝 처리를 하였다.

[ 실험예 : 이너라이너 필름의 물성 측정]

실험예1 : 평형 수분율의 측정

상기 실시예 및 비교예 각각에서 얻어진 이너라이너 필름의 평균수분율을, 25℃ 및 RH 65%에서 PRECISA XM60 장치를 이용하여 150℃에서 3분간 Aging 후 무게감소율로 평가함으로서 측정하였다.

실험예2 : 신장에 따른 발생 하중 측정

상기 실시예 및 비교예 각각에서 얻어진 이너라이너 필름을 상온에서 MD(Machine Direction)방향 및 TD(Transverse Direction)방향 각각으로 50% 또는 100% 신장하였을 때 발생하는 하중을 INSTRON 장치를 이용하여 Constant rate of extension mode조건에서 측정하였다.

실험예 3: 산소투과도 측정

미국재료시험협회규격 ASTM D 3895의 방법으로, 산소투과도 측정기(Oxygen Permeation Analyzer, Model 8000, Illinois Instruments사 제품)을 사용하여 25 ℃ 및 50 RH%의 분위기 하에서 상기 실시예 및 비교예 각각에서 얻어진 타이어 이너라이너용 필름의 산소투과도를 측정하였다.

실험예 4: 산소투과도 측정

상기 실시예 및 비교예 각각에서 얻어진 타이어 이너라이너용 필름으로부터 ASTM D 6110에 따라 시편을 제조하고, ZWICK HIT 5.5P 충격 시험기로 상기 시편의 충격 강도를 측정하였다. 상기 측정은 5회 이루어졌으며, 얻어진 측정 결과 중 최대값 및 최고값을 빼고 평균을 구하여 이너라이너 필름의 충격강도로 하였다.

실험예 1 내지 4의 측정 결과

		실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
평균수분율(%) [25℃,RH50%]		6.8	7.1	6.6	3.3	3.9	7.8
신장에 따른 발생 하중 [Mpa]	MD 방향 50%	16.23	15.89	16.11	21.08	19.53	16.27
	MD 방향 100%	16.31	15.74	16.07	21.15	19.38	16.43
	TD 방향 50%	16.33	15.92	16.07	19.99	20.02	16.13
	TD 방향 100%	16.28	15.88	16.17	20.84	20.17	16.38
산소투과도 [cc/(㎡ㆍ24hrㆍatm)]		72.4	87.2	65.7	71.3	69.8	74.3
충격강도 [KJ/㎡]	MD 방향	3253	3478	2933	2357	2438	2783
	TD 방향	2783	2872	2659	1752	1698	2343

상기 표1에 나타난 바와 같이, 실시예에서 제조된 이너라이너 필름을 25℃의 온도 및 50%의 상대 습도 조건에서 24시간 동안 항온-항습 컨디셔닝을 하면, 이너라이너 필름의 평형수분율이 6.6% 내지 7.1% 가 된다는 점이 확인되었다.

그리고, 이러한 실시예의 이너라이너 필름을 상온에서 MD(Machine Direction)방향 및 TD(Transverse Direction) 방향 각각으로 50% 또는 100% 신장하여도, 발생하는 하중이 17Mpa이하에 불과하여 높지 않은 모듈러스 특성과 함께 높은 탄성을 갖는다는 점이 확인할 수 있었다.

또한, 실시예의 이너라이너 필름은 비교예의 이너라이너 필름에 비하여 상대적으로 높은 충격 강도를 갖는다는 점이 확인되었다.

이에 반하여, 비교예 1및 2에서 얻어지진 기재 필름은 5% 미만의 평형수분율을 가지며, 상온에서 MD(Machine Direction)방향 및 TD(Transverse Direction) 방향 각각으로 50% 또는 100% 신장하여도 실시예에 비하여 높은 하중, 예를 들어 19Mpa초과의 하중이 발생한다는 점이 확인되었다. 즉, 비교예 1및 2의 이너라이너용 필름은 상대적으로 높은 모듈러스 특성을 가지며, 실시예의 이너라이너용 필름 보다 경직되거나 낮은 탄성을 가져서, 실시예에 비하여 낮은 성형성을 갖게 된다.

그리고, 비교예3에서 얻어진 기재 필름은 7.8%의 정도의 평형수분율을 가지며, 실시예1에 비하여 낮은 충격 강도를 갖는다는 점이 확인되었다.

Claims (15)

1. 폴리아마이드계 수지(a)와 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체(b)를 포함하는 기재 필름층; 및 상기 기재 필름층의 적어도 일면에 형성되고 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층;을 포함하는 타이어 이너라이너 필름을, 20℃ 내지 30℃에서 선택된 온도 및 40%RH 내지 55%RH에서 선택된 상대 습도에서 항온 항습 처리하는 단계를 포함하는, 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 항온 항습 처리는 1시간 내지 48시간 동안 이루어지는, 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 항온 항습 처리된 타이어 이너라이너 필름은 6.0% 내지 7.5%의 평형 수분율을 갖는, 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 공중합체의 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 상기 기재 필름층 전체 중량에 대하여 15 내지 50 중량%인, 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 폴리아마이드계 수지가 3.0 내지 3.5의 상대점도(황산 96% 용액)을 갖는, 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체는 50,000 내지 300,000의 중량평균분자량을 갖는, 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 기재 필름층은 상기 폴리아마이드계 수지(a)와 공중합체(b)를 6:4 내지 3:7의 중량비로 포함하는, 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 공중합체는 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트 및 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 6:4 내지 3:7의 중량비로 포함하는, 타이어 이너라이너 필름의 컨디셔닝 방법.
   
9. 20℃ 내지 30℃에서 선택된 온도 및 40%RH 내지 55%RH에서 선택된 상대 습도에서 이너라이너 필름을 항온 항습 처리하는 컨디셔닝 단계;
   상기 컨디셔닝된 이너라이너 필름을 포함한 타이어 구성 재료를 순차적으로 타이어 성형 드럼 상에 배치하여 그린 타이어를 제조하는 단계; 및
   상기 그린 타이어를 몰드에 위치시키고 80 내지 250℃에서 신장하는 성형 단계;를 포함하는 공기입 타이어 제조 방법.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 컨디셔닝 단계는 1시간 내지 48시간 동안 이루어지는, 공기입 타이어 제조 방법.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 그린 타이어를 제조하는 단계는,
    상기 타이어 성형 드럼 상에 배치된 이너라이너 필름 상에 바디 플라이층을 적층하는 단계;
    상기 바디 플라이층의 상기 성형 드럼 폭 방향의 끝단에 비드 와이어를 부착하는 단계;
    상기 타이어 성형 드럼 올려진 바디 플라이층 상에 벨트부를 형성하는 단계;
    상기 벨트부 상에 캡플라이부를 형성하는 단계; 및
    상기 형성된 벨트부 상에 트레드부, 숄더부 및 사이드월부 형성을 위한 고무층을 형성하는 단계;를 포함하는 공기입 타이어 제조 방법.
    
12. 제8항에 있어서,
    상기 이너라이너 필름은,
    폴리아마이드계 수지(a)와 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체(b)를 포함하는 기재 필름층; 및
    상기 기재 필름층의 적어도 일면에 형성되고 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층;을 포함하는, 공기입 타이어 제조 방법.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 공중합체의 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 상기 기재 필름층 전체 중량에 대하여 15 내지 50 중량%인, 공기입 타이어 제조 방법.
    
14. 제8항에 있어서,
    폴리아마이드계 수지(a)와 폴리아마이드(poly-amide)계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체(b) 간의 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 0.1 내지 20 ㎛의 두께로 도포하는 접착층 형성 단계;를 포함한 상기 이너라이너 필름을 제조하는 단계를 더 포함하는, 공기입 타이어 제조 방법.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 a) 폴리아마이드계 수지와 b) 공중합체를 6:4 내지 3:7의 중량비로 혼합하는 단계를 더 포함하는, 공기입 타이어 제조 방법.
    

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