KR20150002259A - 이너라이너용 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지; 및 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체;를 포함한 기재 필름을 포함하는 이너라이너용 필름과 상기 이너라이너용 필름을 포함한 공기입 타이어에 관한 것이다.

Description

이너라이너용 필름{FILM FOR INNER-LINER}
본 발명은 이너라이너용 필름에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 얇은 두께로도 우수한 기밀성을 구현하여 타이어를 경량화하고 자동차 연비의 향상시킬 수 있으며 타이어 제조 과정이나 자동차 주행 과정에서도 우수한 내구성 및 내피로특성을 확보할 수 있는 이너라이너용 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) 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.
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 자동차 연비의 향상시킬 수 있으며 타이어 제조 과정이나 자동차 주행 과정에서도 우수한 내구성 및 내피로특성을 확보할 수 있는 이너라이너용 필름을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 이너라이너용 필름을 적용한 공기입 타이어를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은, 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지; 및 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체;를 포함한 기재 필름을 포함하는 이너라이너용 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 이너라이너용 필름을 포함한 공기입 타이어를 제공한다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 이너라이너용 필름 및 공기입 타이어에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에서, 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, 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지; 및 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체;를 포함한 기재 필름을 포함하는, 이너라이너용 필름이 제공될 수 있다.
본 발명자들의 연구 결과, 상기 2종 이상의 반복 단위를 포함한 폴리아마이드계 수지와 상기 특정의 공중합체를 사용하여 형성된 기재 필름을 포함하는 이너라이너용 필름은, 얇은 두께로도 우수한 기밀성을 구현하여 타이어를 경량화하고 자동차의 연비를 향상시킬 수 있으며, 타이어 제조 과정이나 자동차 주행 과정에서도 우수한 내구성 및 내피로특성을 확보할 수 있으며, 추가적인 가황 공정을 적용하지 않거나 접착층의 두께를 크게 늘리지 않고도 타이어에 견고하게 결합될 수 있다는 점이 확인되었다.
특히, 상기 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지를 포함함에 따라서, 상기 기재 필름 및 이너라이너용 필름이 보다 높은 기밀성을 확보하면서도 높은 탄성 및 내구성과 함께 낮은 모듈러스 특성을 가질 수 있으며, 고온에서 결정화되는 비율이 크게 줄어들 수 있다.
구체적으로, 상기 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지는 2종 이상의 단량체를 사용하여 합성하거나, 또는 2종 이상의 폴리아마이드계 고분자를 공중합하여 얻어질 수 있다.
상기 기재 필름에 포함되는 폴리아마이드계 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.
특히, 이러한 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지는 1종의 단량체(예를 들어 카프로락탐)나 1종의 반복 단위만을 포함하는 폴리아마이드계 고분자에 비하여 상대적으로 높은 상대 점도를 가져서 상기 제조되는 기재 필름 및 이너라이너용 필름의 내구성 등의 기계적 물성과 함께 기밀성을 높일 수 있다.
또한, 상기 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지는 낮은 모듈러스 및 낮은 결정화도를 나타내어 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.
상기 기재 필름에 포함되는, 상기 폴리아마이드계 세그먼트 및 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체와 상기 폴리아마이드계 수지는 가교 결합을 형성할 수 있다. 상기 기재 필름의 형성 과정에서, 상기 공중합체와 상기 폴리아마이드계 수지는 소정의 온도 이상에서(예를 들어, 100℃ 이상) 혼합 또는 압출될 수 있으며, 이러한 과정에서 상기 공중합체와 상기 폴리아마이드계 수지가 반응하여 상술한 가교 결합이 형성될 수 있다. 이러한 가교 결합은 상기 공중합체 및 상기 폴리아마이드계 수지를 결합시켜 고분자 또는 공중합체를 형성할 수 있다.
또한, 상기 기재 필름은 상기 폴리아마이드계 세그먼트 및 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체와 상기 폴리아마이드계 수지 간의 가교 결합물 이외로, 기재 필름에 분산된 상태의 폴리아마이드계 세그먼트 및 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체 및 폴리아마이드계 수지를 포함할 수도 있다.
즉, 상기 기재 필름은 상기 공중합체와 상기 폴리아마이드계 수지 간의 가교 결합물을 포함할 수 있고, 상기 가교 결합물과 이러한 가교 결합물과 혼합되어 있는 상기 공중합체 및 상기 폴리아마이드계 수지를 포함할 수도 있다.
상기 기재 필름은, 엘라스토머적 성질을 부여하는 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체와 상기 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지와 함께 사용하여 우수한 기밀성과 함께 상대적으로 낮은 모듈러스를 가질 수 있다. 상기 공중합체에 포함되는 폴리에테르계 세그먼트는 폴리아마이드계 세그먼트 또는 폴리아마이드계 수지들 사이에 결합 또는 분산된 상태로 존재하여, 상기 기재 필름의 모듈러스를 보다 낮출 수 있으며, 상기 기재 필름의 강직도가 상승하는 것을 억제할 수 있고 고온에서 결정화되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 기재 필름에 포함되는 폴리아마이드계 수지는 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함할 수 있으며, 상기 폴리아마이드계 수지의 반복 단위 중 적어도 1종이 하기 화학식1의 반복 단위를 포함할 수 있다.
[화학식1]
Figure pat00001

그리고, 상기 폴리아마이드계 수지는 상기 화학식1의 반복 단위 이외로 하기 화학식2 또는 화학식3의 반복 단위를 더 포함할 수 있다.
[화학식2]
Figure pat00002
상기 화학식2에서, R1은 탄소수 2 내지 4 또는 탄소수 6 내지 15의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기, 탄소수 6 내지 20의 아릴렌(arylene)기, 또는 탄소수 7 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 아릴알킬렌기이다.
[화학식3]
Figure pat00003
상기 화학식3에서, R2은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이고, R3은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기, 탄소수 6 내지 20의 아릴렌(arylene)기 또는 탄소수 7 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 아릴알킬렌기이다.
상기 폴리아마이드계 수지가 상기 화학식1의 반복 단위에 추가하여 상기 화학식 2 또는 화학식3의 반복 단위를 포함하여, 상기 기재 필름의 형성 과정에서 폴리아마이드계 수지의 아마이드 그룹 간의 수소 결합이 저해되고 형성되는 결합 또한 불규칙적으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 폴리아미드계 수지를 포함한 상기 기재 필름은 고온에서 결정화되는 속도가 상대적으로 느리며, 낮은 모듈러스 특성과 함께 결정화에 의한 강직화(Brittleness)로 인한 물성 저하가 적어 높은 내구성을 가질 수 있다.
상기 폴리아마이드계 수지는 상기 화학식 2의 반복 단위 0.5 중량% 내지 20중량%, 또는 1 내지 18중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리아마이드계 수지는 상기 화학식 3의 반복 단위 0.5 중량% 내지 20중량%, 또는 1 내지 18중량%를 포함할 수 있다.
상기 폴리아마이드계 수지 중 상기 화학식 2 또는 화학식3의 반복 단위의 함량이 너무 작으면, 상술한 결정화 속도 지연에 의한 결정화 억제 작용이나 기재 필름의 강직화 현상 제어를 통한 물성 저하 억제 효과의 구현이 어려울 수 있다. 또한, 상기 폴리아마이드계 수지 중 상기 화학식 2 또는 화학식3의 반복 단위의 함량이 너무 높으면, 상기 기재 필름이 갖는 열에 대한 안정성이 저하되어 오히려 상기 이너라이너용 필름의 기계적 물성이나 내구성이 저하될 수 있다.
상기 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지는 2종 이상의 단량체를 사용하여 합성할 수 있으며, 또는 2종 이상의 폴리아마이드계 고분자를 공중합하여 얻어질 수 있다.
구체적으로, 상기 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지는 카프로락탐(ε-Caprolactam)에 추가하여 2-Azetidinone, 2-Pirrolidone, δ-Valerolactam, 1-Aza-2-Cyclooctanone, 2-Azacyclononanone, 10-Aminodecanoic acid, 11-Aminoundecanoic acid , Laurolactam 또는 이들의 혼합물을 단량체로 하여 합성될 수 있으며, 디카르복실산과 디아민 화합물을 선택적으로 사용하여 합성될 수 있다.
상기 사용 가능한 카르복실산으로는 Malonic acid, Succinic acid, Glutaric acid, Adipic acid, Pimelic acid, Suberic acid, Azelaic acid, Sebacic acid, Dodecanedioic acid, Isophtalic acid, Terephtalic acid 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 또한, 상기 사용 가능한 디아민 화합물로는 1,4-Diaminobutane, 1,5-Diaminopentane, Hexametylene diamine, 1,7-Diaminoheptane, 1,8-Diaminooctane, 1,10-Decanediamine, m-Xylene diamine 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
또한, 상기 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지는 상기 화학식1의 반복 단위를 포함한 고분자와 상기 화학식 2 또는 화학식3의 반복 단위를 포함한 고분자를 공중합함으로서도 합성될 수 있다.
한편, 상기 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지는 나일론 6 등에 비하여 상대적으로 높은 상대점도를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지는 3.0 내지 4.0의 상대점도(황산96% 용액), 또는 3.3 내지 3.8의 상대점도를 가질 수 있다.
상기 폴리아마이드계 수지의 상대점도가 3.0미만일 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 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 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.
한편, 상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체는, 상술한 폴리아마이드계 수지들 사이에 결합 또는 분산된 상태로 존재하여, 상기 기재 필름의 모듈러스를 보다 낮출 수 있으며, 상기 기재 필름의 강직도가 상승하는 것을 억제할 수 있고 고온에서 결정화되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 공중합체가 상기 기재 필름에 포함됨에 따라서, 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 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 있다.
상기 공중합체 포함된 폴리에테르계 세그먼트의 함량은 상기 기재 필름 중 2 중량% 내지 40중량%, 또는 4 내지 20중량%일 수 있다. 상기 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 기재 필름 전체 중 2중량%미만이면, 상기 기재 필름 또는 이너라이너용 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 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 폴리에테르계 세그먼트는 상기 폴리아마이드계 세그먼트와 결합되거나, 상기 폴리아마이드계 수지들 사이에 분산된 상태로 존재할 수 있는데, 타이어 제조 과정 또는 자동차의 운행 과정에서 기재 필름 내에 큰 결정이 성장하는 것을 억제하거나, 상기 기재 필름이 쉽게 깨어지는 것을 방지할 수 있다.
상기 폴리아마이드계 세그먼트는 상기 공중합체가 일정 수준 이상의 기계적 물성을 가질 수 있도록 하면서도 모듈러스 특성이 크게 증가하지 않게 하는 역할을 할 수 있다. 더불어, 상기 폴리아마이드계 세그먼트가 적용됨에 따라서, 기재 필름이 얇은 두께를 가지면서도 낮은 공기 투과성을 가질 수 있고, 충분한 내열성 및 화학적 안정성을 확보할 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리아마이드계 세그먼트는, 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, 나일론 66/PPS 공중합체, 6-나일론의 메톡시메틸화물, 6-610-나일론의 메톡시메틸화물 및 612-나일론의 메톡시메틸화물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 폴리아마이드계 수지에 포함되는 주요 반복 단위일 수 있다. 예를 들어, 나일론6의 주요 반복 단위는 하기 화학식1에서 R1이 탄소수 5의 알킬렌인 것으로 알려져 있으며, 다른 폴리아마이드계 수지의 주요 반복 단위 역시 당업자에게 자명하게 알려져 있다.
상기 공중합체의 폴리아마이드계 세그먼트는 하기 화학식 11 또는 화학식12의 반복 단위를 포함할 수 있다.
[화학식11]
Figure pat00004
상기 화학식11에서, R1은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기 또는 탄소수 7 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 아릴알킬렌기이다.
[화학식12]
Figure pat00005
상기 화학식12에서, 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.
한편, 상기 폴리에테르계 세그먼트는 알킬렌 옥사이드(alkylene oxide, 'Akyl-O-')그룹을 포함하는 반복 단위를 의미하며, 중합 반응에 참여하는 폴리에테르계 수지 또는 이의 전구체로부터 형성될 수 있다.
상기 폴리에테르계 세그먼트는 폴리알킬렌 글리콜 수지 또는 이의 유도체에 포함될 수 있는 주요 반복 단위일 수 있으며, 이때, 상기 폴리알킬렌 글리콜 유도체는 폴리알킬렌 글리콜 수지의 말단이 아민기, 카르복실기 또는 이소시아네이트기 등으로 치환된, 바람직하게는 아민기로 치환된 유도체일 수 있다. 바람직하게는, 상기 폴리에테르계 세그먼트는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 디아민, 폴리옥시프로필렌 디아민, 폴리옥시테트라메틸렌 디아민 및 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 1종의 폴리에테르계 수지에 포함되는 주요 반복 단위일 수 있다.
또한, 상기 공중합체의 폴리에테르계 세그먼트는 하기 화학식 13의 반복 단위를 포함할 수 있다.
[화학식13]
Figure pat00006
상기 화학식13에서, 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.
한편, 상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체의 중량평균분자량은 50,000 내지 300,000, 바람직하게는 100,000 내지 250,000일 수 있다. 상기 공중합체의 중량평균분자량이 50,000미만이면, 제조되는 기재 필름이 이너라이너용 필름에 사용하기 충분한 기계적 물성을 확보하지 못할 수 있고, 상기 공중합체의 중량평균분자량이 300,000초과이면, 고온으로 가열시 기재 필름의 모듈러스 또는 결정화도가 과하게 증가하여 이너라이너용 필름으로서 가져야 할 탄성 또는 탄성회복율을 확보하기 어려울 수 있다.
상기 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트에 포함되는 기본 단위의 중량평균분자량은 500 내지 10,000, 바람직하게는 1,000 내지 3,000일 수 있다. 상기 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트에 포함되는 기본 단위는 화학식13의 반복 단위를 포함할 수 있다. 상기 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트에 포함되는 기본 단위의 중량평균분자량이 500 미만일 경우에는 상기 이너라이너용 필름 내에서 큰 결정이 성장하는 것을 억제하거나 모듈러스를 낮추는 등의 작용을 적절히 하지 못할 수 있으며, 10,000 초과일 경우에는 이너라이너의 기밀성이 저하될 수 있다.
상술한 기재 필름 중 상기 폴리에테르계 세그먼트의 함량비[2 중량% 내지 40중량%, 또는 4 내지 20중량%]가 유지되는 범위 내에서, 상기 공중합체는 상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 소정의 중량비로 포함할 수 있으며, 상기 기재 필름은 (a) 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지와 (b) 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 소정의 중량비로 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르계 세그먼트를 포함하는 공중합체는 상기 폴리아마이드계 세그먼트 및 상기 폴리에테르계 세그먼트를 1:9 내지 9:1, 2:8 내지 8:2, 또는 3:7 내지 7:3의 중량비로 포함할 수 있다.
또한, 예를 들어, 상기 기재 필름은 (a) 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지와 (b) 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체를 9:1 내지 2:8, 또는 8:2 내지 3:7의 중량비[a:b]로 포함할 수 있다.
한편, 상기 기재 필름은 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지와 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체 이외로 나일론 6수지를 더 포함할 수 도 있다. 이러한 나일론 6는 최종 제조되는 기재 필름의 물성이나 특성에 따라 그 함량이 결정될 수 있으며, 예를 들어 상기 기재 필름 중 1중량% 내지 60중량% 포함될 수 있다.
한편, 상기 기재 필름은 30 내지 300 ㎛, 바람직하게는 40 내지 250 ㎛, 더욱 바람직하게는 40 내지 200㎛의 두께를 가질 수 있다. 이에 따라, 발명의 일 구현예의 이너라이너용 필름은 이전에 알려진 것에 비하여 얇은 두께를 가지면서도, 낮은 공기 투과성, 예를 들어, 200 cc/(㎡ㆍ24hrㆍatm) 이하의 산소 투과도를 가질 수 있다.
상기 기재 필름은 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 있다. 또한, 미연신 필름은 특정 방향으로의 배향 및 물성의 편차가 크지 않기 때문에 균일한 물성을 갖는 이너라이너를 얻을 수 있다.
상기 이너라이너용 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 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 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 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 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 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, 상기 이너라이너용 필름을 포함한 공기입 타이어가 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 일 구현예의 이너라이너용 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 일 구현예의 이너라이너용 필름이 낮은 모듈러스 및 낮은 결정화도를 나타내어 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.
상기 공기입 타이어는 상술한 특정의 이너라이너용 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 이너라이너 필름을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 얇은 두께로도 우수한 기밀성을 구현하여 타이어를 경량화하고 자동차 연비의 향상시킬 수 있으며 타이어 제조 과정이나 자동차 주행 과정에서도 우수한 내구성 및 내피로특성을 확보할 수 있는 이너라이너용 필름과, 상기 이너라이너용 필름을 포함한 공기입 타이어가 제공될 수 있다.
도1은 공기입 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 : 이너라이너용 필름의 제조]
< 실시예1 >
(1) 기재 필름의 제조
상대 점도(황산 96% 용액) 3.8인 폴리아미드계 공중합체 수지 [ε-카프로 락탐 및 δ-발레로락탐을 92:8의 중량비로 사용하여 합성] 50 중량%와 중량평균분자량 145,000인 공중합체 수지 [아민기 말단의 폴리프로필렌 옥사이드를 주쇄로 하는 폴리에테르계 세그먼트 45중량% 및 카프로락탐의 폴리아마이드계 세그먼트 55중량%를 이용하여 합성] 50 중량%를 혼합하였다.
이때, 원료공급부의 온도를 조절하여 상기 혼합물이 압출기 스크류에서 융착되어 피딩 불량이 발생하는 것을 방지하면서, 압출 다이로 공급하였다. 그리고, 상기 공급된 혼합물을 260 ℃ 온도에서 용융시켜 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 고화시켜 15m/min의 속도로 100um의 두께를 갖는 미연신 기재 필름(E1)을 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(E1) 상에 코팅하고 150 ℃에서 1분간 건조 및 반응시켜 접착층을 형성하였다.
< 실시예2 >
(1) 기재 필름의 제조
상대 점도(황산 96% 용액) 3.3인 폴리아미드계 공중합체 수지 [ε-카프로 락탐 및 2-아자사이클로노나논(2-Azacyclononanone)을 85:15의 중량비로 사용하여 합성] 50 중량%와 중량평균분자량 105,000인 공중합체 수지 [아민기 말단의 폴리프로필렌 옥사이드를 주쇄로 하는 폴리에테르계 세그먼트 20중량% 및 카프로락탐의 폴리아마이드계 세그먼트 80중량%를 이용하여 합성] 50 중량%를 혼합하여, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 100um의 두께를 갖는 미연신 기재 필름(E2)을 얻었다.
(2) 접착제의 도포
실시예1과 동일한 방법으로 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 그라비아 코터를 이용하여 1 um의 두께로 상기 기재 필름(E2) 상에 코팅하고 150 ℃에서 1분간 건조 및 반응시켜 접착층을 형성하였다.
< 실시예3 >
(1) 기재 필름의 제조
상대 점도(황산 96% 용액) 3.6인 폴리아미드계 공중합체 수지 [ε-카프로 락탐 및 2-피롤리돈을 94:6의 중량비로 사용하여 합성] 50 중량%와 중량평균분자량 85,000인 공중합체 수지 [폴리테트라메틸렌 옥사이드를 주쇄로 하는 폴리에테르계 세그먼트 20중량% 및 카프로락탐의 폴리아마이드계 세그먼트 80중량%를 이용하여 합성] 50 중량%를 혼합하여, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 100um의 두께를 갖는 미연신 기재 필름(E3)을 얻었다.
(2) 접착제의 도포
실시예1과 동일한 방법으로 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 그라비아 코터를 이용하여 1 um의 두께로 상기 기재 필름(E3) 상에 코팅하고 150 ℃에서 1분간 건조 및 반응시켜 접착층을 형성하였다.
< 실시예4 >
(1) 기재 필름의 제조
상대 점도(황산 96% 용액) 3.6인 폴리아미드계 공중합체 수지 [ε-카프로 락탐 및 2-피롤리돈을 94:6의 중량비로 사용하여 합성] 40 중량%와 중량평균분자량 65,000인 공중합체 수지 [폴리테트라메틸렌 옥사이드를 주쇄로 하는 폴리에테르계 세그먼트 60중량% 및 카프로락탐의 폴리아마이드계 세그먼트 40중량%를 이용하여 합성] 60 중량%를 혼합하여, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 100um의 두께를 갖는 미연신 기재 필름(E4)을 얻었다.
(2) 접착제의 도포
실시예1과 동일한 방법으로 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 그라비아 코터를 이용하여 1 um의 두께로 상기 기재 필름(E4) 상에 코팅하고 150 ℃에서 1분간 건조 및 반응시켜 접착층을 형성하였다.
< 실시예5 >
(1) 기재 필름의 제조
실시예 2의 폴리아미드계 공중합체 수지 70 중량%와 폴리에테르계 세그먼트와 폴리아마이드계 세그먼트를 포함하는 공중합체 수지 20중량% 및 상대 점도 3.6의 나일론 6 수지 10중량%를 혼합한 점을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 100um의 두께를 갖는 미연신 기재 필름(E5)을 얻었다.
(2) 접착제의 도포
실시예1과 동일한 방법으로 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 그라비아 코터를 이용하여 1 um의 두께로 상기 기재 필름(E5) 상에 코팅하고 150 ℃에서 1분간 건조 및 반응시켜 접착층을 형성하였다.
< 비교예 >
(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 카프로락탐의 폴리아마이드계 세그먼트 90중량%를 이용하여 합성] 15 중량%를 혼합하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 100um의 두께를 갖는 미연신 기재 필름(CE1)을 얻었다.
(2) 접착제의 도포
실시예1과 동일한 방법으로 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 그라비아 코터를 이용하여 1 um의 두께로 상기 기재 필름(CE1) 상에 코팅하고 150 ℃에서 1분간 건조 및 반응시켜 접착층을 형성하였다.
< 실험예 >
실험예1 : 산소투과도 실험
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 타이어 이너라이너 필름에 대해 ASTM D 1434 방법으로, Gas Transmission Rate Tester (Model BR-1/BT-2, Toyoseiki Seisaku-Sho사 제품)을 사용하여 25도 60RH% 분위기하에서 산소투과도를 측정하였다.
실험예2 : 필름 물성 평가
상기 기재 필름을 23℃, 상대습도 50%조건에서 24시간 방치한 후, 시료장을 30mm, 시료폭 30mm로 하고, 인장속도를 300mm/min로 하여 만능인장시험기(Instron社, Tensile test machine)를 이용하여 기재 필름의 종방향(MD; Machine Direction) 및 횡방향(TD; Transverse Direction)에 대한 파단 강도, 파단 신율 및 신율 25%에서의 강도를 각각 10회 측정하여 최대값 및 최소값을 제외한 8개 값에 대한 평균치를 구하였다.
또한, 상기 23℃, 상대습도 50%조건에서 24시간 방치 후, 170℃ 열풍오븐에서 1시간 방치한 직후, 상기 인장 측정 조건과 동일한 조건으로 열처리후의 상기 기재 필름의 종방향(MD; Machine Direction) 및 횡방향(TD; Transverse Direction)에 대한 파단 강도, 파단 신율 및 신율 25%에서의 강도를 각각 10회 측정하여 최대값 및 최소값을 제외한 8개 값에 대한 평균치를 구하였다.
상기 인장 평가로부터 얻어진 신율25%에서의 모듈러스(Modulus)값으로 부터 기재 필름의 강직성을 나타내었다. 또한, 열처리 전 후 기재 필름의 인성(Toughness)유지율로 부터 기재 필름의 내구성을 구하였다.
(1) 강직성 (Brittleness)평가
상기 열처리 전/후 기재 필름의 인장 시, 신율 25%에서의 강도 변화로 열처리에 의한 강직성 변화를 나타내었으며, 하기 일반식 1과 같이 기재 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)의 강직성(Brittleness)을 구하였다.
<일반식 1>
Figure pat00007

(2) 내구성 평가
상기 열처리 전/후 기재 필름의 파단 강도 및 파단 신율 값을 이용하여 하기 일반식2와 같이 기재 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)의 인성(Toughness)를 계산하였으며, 열처리 전 후의 기재 필름의 종방향(MD) 및 횡방향(TD)의 내구성을 하기 일반식 3과 같이 구하였다.
<일반식 2>
기재 필름의 인성( Toughness ; MPa ) = 파단 강도( MPa ) x SQRT [파단신도(%)]
(여기서, SQRT 는 Square Root 를 의미함.)
<일반식 3>
Figure pat00008

실험예3 : 성형 용이성 측정
상기 실시예 및 비교예의 타이어 이너라이너 필름을 적용하여 205R/65R16규격으로 타이어를 100본씩 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 '불량'으로 평가하였다.
상기 실시예 및 비교예의 타이어 이너라이너 필름을 적용하여 제조된 타이어 100본에 대해 양호한 외관을 가지는 타이어의 본수를 확인하여 성형용이성을 평가하였으며, 하기 일반식 4와 같이 성형용이성을 구하였다.
<일반식4>
Figure pat00009

실험예4 : 타이어 내구성 측정 실험
FMVSS139 타이어 내구성 측정방법을 사용하여 하중을 증가시키며 타이어의 내구성을 실험 평가하였다. 이러한 내구성 측정은 Step Load 방식으로 하중을 증가시키는 Endurance Test와 속도를 증가시키는 High Speed Test의 2가지 방법으로 실시하여 타이어내부의 크랙 유무를 확인하여 크랙이 없을 경우 '양호', 발생했을 경우 '불량'으로 표기 하였다.
상기 실험예 3의 방법으로 타이어의 최종 외관을 평가하여 외관이 ?英?한 타이어를 20본씩 선별하여 각각 10본씩 Endurance Test 및 High Speed Test를 진행하여 ?㈆? 발생 유무를 확인하였으며, 타이어 10본에 대해 내구성 측정후 ?㈆?발생이 없는 ?英?한 타이어의 본수로 하기 일반식 5와 같이 Endurance Test 및 High Speed Test에 따른 타이어의 내구성을 구하였다.
<일반식5>
Figure pat00010

상기 실험예 1 내지 4의 결과를 하기 표1에 나타내었다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교예
산소 투과도 [cc/(m2·24hr·atm)] 86 67 35 110 56 12
강직성
(Brittleness;%)		 종방향(MD) 180 192 215 165 207 450
횡방향(TD) 176 190 216 161 205 397
기재필름
내구성(%)		 종방향(MD) 93 86 78 89 87 18
횡방향(TD) 89 79 69 85 71 15
성형 용이성(%) 100 100 99 100 98 11
타이어
내구성
(%)		 Endurance
Test		 100 100 90 90 100 0
High Speed Test 100 100 100 100 100 10
상기 표1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 5에서 얻어진 이너라이너용 필름은 낮은 산소 투과도를 가지면서도, 고온에서 열처리 전후에 필름의 강직성이나 내구성에 큰 변화가 없는 것으로 확인되었다. 또한, 실시예 1 내지 5에서 얻어진 이너라이너용 필름은 높은 타이어 성형성을 확보할 수 있고, 고온 조건에서 반복적인 회전 및 변형이 가해지는 자동차 주행 과정에서도 실제 공기입 타이어가 높은 내구성을 갖도록 할 수 있다.
즉, 상기 실시예 1 내지 5에서 얻어진 이너라이너용 필름은 낮은 모듈러스 및 낮은 결정화도를 나타내어 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.
이에 반하여, 나일론 6를 높은 함량으로 사용하고 기재 필름 중에 폴리에테르계 세그먼트를 낮은 함량으로 포함하는 비교예의 이너라이너용 필름은 실시예에 비하여 낮은 산소 투과도를 나타내지만, 고온에서 열처리 전후에 필름의 강직성이 크게 증가하고 내구성이 저하되는 것으로 확인되었다. 또한, 이러한 비교예의 이너라이너용 필름을 이용하여서는 그린 타이어 또는 공기입 타이어로의 성형이 용이하지 않으며, 상기 비교예의 이너라이너용 필름을 포함한 공기입 타이어는 실제 자동차 주행 과정에서 가해지는 고속 및 고압의 변형에 대응할 정도의 내구성을 확보하지 못한다는 점이 확인되었다.

Claims (17)

  1. 상이한 2종 이상의 반복 단위를 포함하는 폴리아마이드계 수지; 및 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체;를 포함한 기재 필름을 포함하는, 이너라이너용 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아마이드계 수지의 반복 단위 중 적어도 1종이 하기 화학식1의 반복 단위를 포함하는, 이너라이너용 필름:
    [화학식1]
    Figure pat00011
    .
  3. 제2항에 있어서,
    상기 폴리아마이드계 수지가 하기 화학식2 의 반복 단위를 더 포함하는 이너라이너용 필름:
    [화학식2]
    Figure pat00012

    상기 화학식2에서, R1은 탄소수 2 내지 4 또는 탄소수 6 내지 15의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기, 탄소수 6 내지 20의 아릴렌(arylene)기, 또는 탄소수 7 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 아릴알킬렌기이다.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 폴리아마이드계 수지가 상기 화학식2의 반복 단위 0.5 중량% 내지 20중량%를 포함하는, 이너라이너용 필름.
  5. 제2항에 있어서, 상기 폴리아마이드계 수지가 하기 화학식3 의 반복 단위를 더 포함하는 이너라이너용 필름:
    [화학식3]
    Figure pat00013

    상기 화학식3에서,
    R2은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기이고,
    R3은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기, 탄소수 6 내지 20의 아릴렌(arylene)기 또는 탄소수 7 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 아릴알킬렌기이다.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 폴리아마이드계 수지가 상기 화학식3의 반복 단위 0.5 중량% 내지 20중량%를 포함하는, 이너라이너용 필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아마이드계 공중합체는 3.0 내지 4.0의 상대점도(황산96% 용액)를 갖는, 이너라이너용 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아마이드계 세그먼트 및 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체와 상기 폴리아마이드계 수지는 가교 결합을 형성하는, 이너라이너용 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기재 필름 중 상기 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 2 중량% 내지 40중량%인, 이너라이너용 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기재 필름 중 상기 폴리에테르계 세그먼트의 함량이 4 내지 20중량%인, 이너라이너용 필름.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아마이드계 세그먼트와 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트를 포함하는 공중합체가 50,000 내지 300,000의 중량평균분자량을 갖는, 이너라이너용 필름.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에테르(poly-ether)계 세그먼트의 기본 단위의 중량평균분자량이 500 내지 10,000인, 이너라이너용 필름.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 기재 필름은 30㎛ 내지 300㎛의 두께를 갖는, 이너라이너용 필름.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 기재 필름이 나일론 6수지를 더 포함하는, 이너라이너용 필름.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 기재 필름의 적어도 일면에 형성되며 레조시놀-포르말린-라텍스(RFL)계 접착제를 포함하는 접착층을 더 포함하는, 이너라이너용 필름.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 접착층은 0.1㎛ 내지 20 ㎛의 두께를 갖는, 이너라이너용 필름.
  17. 제1항의 이너라이너용 필름을 포함한 공기입 타이어.
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