CN101553373B - Ic标签、装配了ic标签的充气轮胎及装配ic标签的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明抑制了轮胎硫化成型过程中IC标签插入物的脱粘，同时防止了除伸出部分外的区域的粘合。IC标签包含片状IC标签插入物(2)、通过底漆层(10)和粘合剂层(11)粘附到所述插入物(2)的表面(Sf)上的未硫化橡胶片制成的保护盖(3)、和形成于所述IC标签插入物(2)的后表面(Sr)上的防粘层(4)。保护盖(3)的橡胶在150-200℃的温度范围内的剪切储能模量(Ga’)的最大值(Ga’max)与在表现出所述最大值(Ga’max)的温度T0下底漆层(10)的剪切储能模量(Gb’0)满足式(1)：Ga’max×10-2＜Gb’0(1)。

Description

IC标签、装配了IC标签的充气轮胎及装配IC标签的方法
技术领域
本发明涉及一种含能通过无线电通信的IC标签插入物(inlet)的IC标签，所述IC标签结构简单并可牢固地装配到轮胎内表面上。本发明还涉及装配了所述IC标签的充气轮胎及装配所述IC标签的方法。
背景技术
就例如交通工具如汽车的轮胎而言，在制造管理、交付和流通管理、维护管理等过程中需要快速了解各轮胎的信息，如型号、制造商编号、规格、特性、加工历史和使用历史。为此，近来已有人提出向轮胎上安装用来储存这类信息的电子部件如IC标签插入物。
作为向轮胎上附着这类电子部件的方法，已知的有例如专利文献1中公开的那种。如图6中所示，这种附着方法使用IC标签“c”，在IC标签“c”中，电子部件“a”插在用于遮盖的两个橡胶片b1、b2之间，且所述两个片b1、b2的整个外围被粘在一起以将电子部件“a”密封在橡胶片中。在此IC标签“c”中，仅从电子部件“a”的区域伸出的橡胶片b2的伸出部分b2e通过硫化粘合粘附到轮胎内表面上。因此，该标签具有行驶过程中可能发生的轮胎的变形、冲击和发热向所述电子部件的传递可被抑制因此可有效防止电子部件的性能退化或故障的优势。除伸出部分b2e外的区域“f”覆盖有防粘层“g”如离型片，以防止区域“f”硫化粘合到轮胎的内表面上。
专利文献1：JP 2006-168472
发明内容
待解决的问题
然而，由于其上形成了防粘层“g”的具有这种结构的IC标签的后 表面侧也覆盖了橡胶片b2，故在轮胎硫化成型时该侧上的橡胶片b2也会引起橡胶流动，流动的橡胶可能溢出防粘层“g”而与轮胎的内表面接触。因此容易产生IC标签在伸出部分b2e之外的部分也可能部分发生粘合的问题。
因此，本发明人提出省去IC标签的后侧橡胶片b2而仅通过粘合电子部件“a”与前侧橡胶片b1来固定电子部件“a”，且所述IC标签通过前侧橡胶片b1的伸出部分与轮胎内表面的硫化粘合粘附到轮胎上。在这种情况下，由于不使用后侧橡胶片b2，故没有橡胶流动，因此防止了IC标签除所述伸出部分外的部分与轮胎内表面的粘合。但另一方面，由于电子部件仅通过与前侧橡胶片b1粘合而固定，故又产生了新的有待解决的问题，即在硫化成型时由于胶囊所作用的高剪切力而发生电子部件“a”从橡胶片b1的脱粘。
本发明的一个目的是提供一种能抑制轮胎硫化成型过程中电子部件的脱粘同时防止除所述伸出部分外的部分与轮胎内表面粘附的IC标签以及提供附着了所述IC标签的充气轮胎及附着IC标签的方法。
解决方法
为达到上述目的，在实施方案1中，本发明的特征在于包含安装了IC芯片和天线的片状IC标签插入物、由通过底漆层和粘合剂层粘附到IC标签插入物的前表面上的未硫化橡胶片制成并具有从所述IC标签插入物的部分外围伸出的伸出部分的保护盖、和形成于所述IC标签插入物的后表面上以防止所述后表面与橡胶间的硫化粘合的防粘层，所述底漆层满足下式(1)：
Ga’max×10-2＜Gb’0    (1)
其中Ga’max为所述保护盖的橡胶在150-200℃的温度范围内的剪切储能模量Ga’的最大值，Gb’0为所述底漆层在表现出所述最大值Ga’max的温度T0下的剪切储能模量。
在根据实施方案1的实施方案2中，本发明的特征在于所述IC标签插入物和所述保护盖呈外围由四条边包围的矩形形式，所述保护盖在所述四条边中的一条边的边上具有从所述IC标签插入物的一条边伸出至少1.0mm的距离K的伸出部分，所述保护盖的剩余三条边各位于所述IC标签插入物的各剩余三条边向内至少0.5mm的距离L处。
在实施方案3中，本发明涉及一种充气轮胎，所述充气轮胎具有装配到轮胎内表面上的实施方案1或2的IC标签，其中所述保护盖的伸出部分粘附到所述轮胎内表面上。
在实施方案4中，本发明涉及一种将实施方案1或2的IC标签装配到充气轮胎的内表面上的方法，其中所述保护盖的伸出部分通过粘性粘合粘附到未硫化生胎的内表面上以临时附着所述IC标签，所述生胎在模具中经历硫化成型以通过硫化热和硫化压力实现仅所述保护盖的伸出部分与所述轮胎内表面的硫化粘合。
术语“剪切储能模量”指用粘弹性分光计在初应变10％、振幅2.0％和频率10Hz的条件下按JIS K 6394“硫化或热塑性橡胶的动态特性试验方法”测得的值。
本发明的效果
在本发明中，如上面所提到的，电子部件(即片形式的IC标签插入物)通过粘合固定到由橡胶片构成的保护盖片上，防粘层直接形成在IC标签插入物的后表面侧，其间无任何橡胶片。因此，当通过粘附所述保护盖的伸出部分进行IC标签向轮胎内表面的硫化粘合时，因所述插入物的后表面侧上不存在任何橡胶片，故不会发生任何橡胶流动，因此防止了IC标签除所述伸出部分外的部分的粘附。
此外，所述IC标签插入物通过底漆层和粘合剂层粘附到所述保护盖上。所述底漆层调节为满足下式(1)：
Ga’max×10-2＜Gb’0    (1)
其中Ga’max为所述保护盖的橡胶在150-200℃的温度范围内的剪切储能模量Ga’的最大值，Gb’0为在表现出所述最大值Ga’max的温度T0下所述底漆层的剪切储能模量。
在轮胎硫化成型时，通过胶囊的膨胀向轮胎内表面赋予硫化压力。在所述膨胀过程中，产生沿轮胎内表面的强剪切力，并且该强剪切力也作用于IC标签的保护盖上。
另一方面，所述保护盖的橡胶在约150℃的温度下开始其硫化，且剪切储能模量Ga’的值随温度升高而增大，与此相反，所述底漆层的剪切储能模量Gb’减小。因此，如果在硫化过程中剪切储能模量Ga’与剪切储能模量Gb’间的差变大，则底漆层不能承受来自弹性已增大 的保护盖橡胶的剪切力，从而导致IC标签脱粘的发生。
因此，通过将底漆层的剪切储能模量Gb’在保护盖的剪切储能模量Ga’在150-200℃的预计硫化温度范围内达到最大值Ga’max的温度下的值Gb’0调整为高于最大值Ga’max的1％的值(如式(1)所示)以缩小其间的差距，可防止这种由硫化过程中产生的剪切力导致的脱粘。
附图说明
图1(A)和(B)为根据本发明的一个实施方案的IC标签的前视图和横截面视图；
图2(A)和(B)为前视图和横截面视图，示出了所述IC标签的IC标签插入物；
图3为横截面视图，以放大的形式示出了底漆层和粘合剂层；
图4为横截面视图，示出了临时装配步骤；
图5为横截面视图，示出了硫化粘合步骤；和
图6为透视图，示意了现有技术。
符号注解
2.IC标签插入物
3.保护盖
3A.伸出部分
4.防粘层
6A.IC芯片
6B.天线
10.底漆层
11.粘合剂层
20N.生胎
30.模具
Sf.前表面
Sr.后表面
Ts.轮胎内表面
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施方案加以说明。
如图1(A)和(B)中概念性的示意，本实施方案的IC标签1含呈片的形式的IC标签插入物2、由粘附到IC标签插入物2的前表面Sf上的未硫化橡胶片制成的保护盖3和形成于IC标签插入物2的后表面Sr上的防粘层4。
IC标签插入物2为其中结合了IC芯片6A和天线6B并能通过无线电通信的插入物。如图2(A)和(B)所示，作为IC标签插入物2的实例，其包含例如其中含IC芯片6A和天线6B的电子部件6安装在膜样绝缘基材5上而形成电子电路7的所谓印刷电路板8和层压到印刷电路板8上以覆盖和保护电子电路7的由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的保护膜9。作为用于轮胎中的IC标签插入物2，优选使用厚至多0.1mm并能发生弯曲形变的薄的挠性插入物。本实施方案中所示的IC标签1可用为使保护膜9侧为前表面Sf或后表面Sr。
保护盖3包含厚例如约0.3到约2.0mm的未硫化薄橡胶片。如图1(A)中所示，本实施方案中的保护盖3呈外围由四条边包围的矩形形式，IC标签插入物2也一样。作为保护盖3中使用的橡胶，能与构成轮胎内表面Ts的内衬进行硫化粘合的各种橡胶例如天然橡胶(NR)、二烯橡胶如聚异戊二烯(IR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)和丁二烯橡胶(BR)、基于丁基的橡胶如丁基橡胶(IIR)和卤化丁基橡胶(X-IIR)等可单独或以其共混物的形式使用。优选以至少80重量份每100重量份橡胶组分的量结合使用具有优异粘合性的天然橡胶(NR)。
保护盖3具有从IC标签插入物2的部分外围伸出的伸出部分3A且其用伸出部分3A通过硫化粘合粘附到轮胎内表面Ts上。具体而言，在本实施方案中，IC标签插入物2呈外围由四条边2e包围的矩形形式，保护盖3呈外围由四条边3e包围的矩形形式。此外，保护盖3在所述四条边3e中的一条边3e1上具有从所述IC标签插入物的一条边2e1向外伸出的伸出部分3A。伸出部分3A从边2e1伸出的量K，即 边2e1与边3e1间的距离K，为至多1.0mm。
如果保护盖3的厚度小于0.3mm，则难以在硫化成型时保护IC标签插入物2免受通过胶囊受到的外力。此外，存在抗张强度变得不够及因此在行驶过程中保护盖3在离心力等作用下破裂而导致IC标签1从轮胎上脱落的可能。从这样的角度出发，更优选保护盖3的厚度为至少0.5mm，尤其是至少0.8mm。此外，如果伸出量K小于1.0mm，则用于与轮胎内表面Ts硫化粘合的边缘太小，故存在粘合强度不够的可能，并且在行驶过程中IC标签1可能在离心力等作用下从轮胎上脱落。从这样的角度出发，优选伸出量K为至少3.0mm，尤其是至少5.0mm。
就上面提到的保护盖3而言，也需要其剩余的三条边3e2到3e4各位于IC标签插入物2的各剩余三条边2e2到2e4向内至少0.5mm的距离L处。其原因在于，如果距离L小于0.5mm，则存在硫化成型时保护盖3中会发生橡胶流动的可能，故IC标签1可能在伸出部分3A之外的部分与轮胎内表面Ts粘附，因此达不到本发明的目的。因此，优选距离L为至少1.0mm，尤其是至少2.0mm。至于距离L的上限，从保护盖3的保护效果及保护盖3与IC标签插入物2间的粘合强度角度出发，优选距离L为至多5.0mm，尤其是至多4.0mm。此外，如果保护盖3太厚，则硫化成型中的橡胶流动可能增强。因此，从防止因橡胶流动而在伸出部分3A外的部分处粘合的角度出发，优选保护盖3的厚度为至多2.0mm，尤其是至多1.5mm。
保护盖3通过底漆层10和粘合剂层11粘附到IC标签插入物2的表面Sf上，图3中以放大的形式示出了保护盖3的横截面。
底漆层10为涂布在IC标签插入物2的表面Sf上以增强粘合的底漆或表面处理剂的层。作为底漆，可使用例如树脂底漆如聚氨酯树脂、聚酯树脂、环氧树脂、氨酯改性聚酯树脂、间苯二酚-甲醛树脂和氯化树脂以及这些树脂底漆与橡胶如天然橡胶和合成橡胶的共混物。市售底漆的实例有例如Nippolane 3230(Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.生产)、Seikabond U-507(Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.，Ltd.生产)、Epikron H353(Dainippon Ink&Chemicals Inc.生产)、Seikabond E-256-40(Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.，Ltd.生产)、Vylon UR8700(Toyobo Co.，Ltd.生产)、Elitel UE-3300(Unitika Ltd.生产)等。作为与树脂底漆共混的橡胶，优选能容易地通过溶解在有机溶剂中进行共混的那些。就天然橡胶而言，优选门尼粘度为至高60并能溶解在有机溶剂中的天然橡胶。还优选添加异氰酸酯、三聚氰胺或树脂如封端异氰酸酯作为固化剂。底漆层10不需要形成为厚层。对于底漆层10，厚度至多10μm就足够了，优选厚度至多3μm。至于其上限，厚度为至少0.1μm，如果厚度小于0.1μm，则展示不出底漆的作用。
粘合剂层11施加在底漆层10上。对于粘合剂层11，优选耐热粘合剂如丙烯酸类粘合剂、聚硅氧烷粘合剂或橡胶粘合剂。粘合剂层11的厚度没有特别限制，但优选选自例如5-50μm的范围。
在本发明中，将保护盖3的橡胶在150-200℃的温度范围下的剪切储能模量Ga’的最大值Ga’max与在表现出所述最大值Ga’max的温度T0下底漆层10的剪切储能模量的值Gb’0之间的关系调整为满足下式(1)：
Ga’max×10-2＜Gb’0    (1)
以防止硫化成型中保护盖3与IC标签插入物2间的脱粘。
在轮胎的硫化成型步骤中，将加压和加热介质如蒸汽、热水或热气通过胶囊充入置于模具中的轮胎的内腔中以施加压力和热。此时，胶囊膨胀而与轮胎内表面Ts接触，故强剪切力将作用于轮胎内表面Ts上。该剪切力也作用于保护盖3的表面上使之与IC标签1分离。
另一方面，保护盖3的橡胶在约150℃的温度下开始其硫化，且剪切储能模量Ga’的值随温度升高而增大，与此相反，在底漆层10中，剪切储能模量Gb’减小。因此，如果在硫化过程中剪切储能模量Ga’与剪切储能模量Gb’之间的差变大，则底漆层10不能承受从随着硫化的进行其弹性将增大的保护盖3传输来的高剪切力，故IC标签插入物2变得易于引起脱粘。粘合剂层11在温度T0下的剪切储能模量Gc’0不小于底漆层10的剪切储能模量Gb’0。
因此，在本发明中，将底漆层10的剪切储能模量Gb’在保护盖3的剪切储能模量Ga’在150-200℃的预计硫化温度范围内达到最大值Ga’max的温度下的值Gb’0调整为大于最大值Ga’max的1％的值，如式(1)所示。换句话说，将Gb’0/Ga’max之比调整为高于0.01，由此 缩小了其间的差距以防止这种由硫化过程中产生的剪切力导致的脱粘。优选Gb’0/Ga’max之比为至少0.011，尤其是至少0.02。其上限没有特别限制，但从底漆的柔韧性角度出发，Gb’0/Ga’max之比优选为至高100，更优选至高10。
防粘层4形成在IC标签插入物2的后表面Sr上，从而防止IC标签插入物2在轮胎的硫化成型过程中粘附到轮胎内表面Ts上。作为防粘层4，优选使用其中向由180℃下不熔化的树脂材料制成的片的后表面应用了防粘处理的防粘片15，所述树脂材料为如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)等。这样的防粘片15通过粘合剂粘附到IC标签插入物2的后表面Sr上从而形成防粘层4。此时，防粘层4形成在IC标签插入物2的整个后表面Sr上。
至于防粘处理，优选其中向如上所述片的后表面上涂布对橡胶有离型性(releasability)的离型树脂如聚氟乙烯树脂或聚硅氧烷树脂的涂布处理。防粘片15可仅由离型树脂形成。防粘层4的厚度没有特别限制，但优选为0.1-50μm。
下面描述含装配到轮胎内表面Ts上的IC标签1的充气轮胎20及装配IC标签的方法。
装配IC标签1的方法包括：
(1)通过粘附保护盖3的伸出部分3A到未硫化生胎20N的内表面Ts上而临时装配IC标签1的临时装配步骤(图4)，和
(2)使装配了IC标签1的生胎20N在模具30中经历硫化成型从而通过硫化成型的硫化热和硫化压力实现仅伸出部分3A与轮胎内表面Ts的硫化粘合的硫化粘合步骤(图5)。
如图5中所示，生胎20N包括自胎面部分22通过侧壁部分23向胎圈部分24中的胎圈芯25延伸的胎体26，在本实施方案中，其还包括布置在胎面部分22内并从胎体26径向向外的带束层27。
胎体26包含至少一个胎体帘布层(在本实施方案中，一个胎体帘布层26A)，其中胎体帘线相对于轮胎周向成例如70-90°的角度布置。胎体帘布层26A由在胎圈芯25、25间延伸的帘布层主要部分26a和与帘布层主要部分26a的两端连续并绕胎圈芯25反包的帘布层反包部 分26b组成。由具有优异气密性的橡胶(例如上面所提到的基于丁基的橡胶)制成并形成轮胎内表面Ts的内衬29布置在帘布层主要部分26a向内的位置。
带束层27包含至少两个带束帘布层(在本实施方案中，两个带束帘布层27A和27B)，其中带束帘线相对于轮胎周向成例如10-35°的角度布置。一个帘布层中的带束帘线与另一带束帘布层中的帘线相交，由此，带束的刚性增强而以环箍效应大大强化胎面部分22的全部宽度。此外，为提高高速行驶中的性能如操纵稳定性和耐久性，可从带束层27径向向外布置其中带帘线相对于周向成5°或更小角度布置的带层(未示出)。
IC标签1以伸出部分3A位于轮胎径向向内的状态临时装配到胎圈部分24中的轮胎内表面Ts上。胎圈部分24是行驶中变形量最小的部分，故通过将IC标签1装到这样的轮胎部分上可防止IC标签1与轮胎脱离。此外，由于IC标签仅在伸出部分3A处固定到轮胎上，因此轮胎变形中的外力不作用于IC标签插入物2上，故IC标签插入物2可免于受损。
临时装配通过利用未硫化橡胶的胶粘性进行，但必要时可使用粘合剂。
上面提到的硫化粘合步骤按常规硫化步骤进行。也就是说，通过胶囊31向临时装配了IC标签1并置于模具30中的生胎20N的内腔中充入加压加热介质。胶囊31通过其膨胀将整个IC标签1压在轮胎内表面Ts上。这样，仅不存在防粘层4的伸出部分3A发生与轮胎内表面Ts的硫化粘合。
前面描述了本发明的一个特别优选的实施方案，但本发明的实施可有多种改变和变化而不限于附图中所示的这样的实施方案。
实施例
向厚100μm的IC标签插入物2的后表面Sr上粘附防粘片15以形成防粘层4。此外，向IC标签插入物2的前表面Sf上依次涂布底漆和粘合剂以形成底漆层10和粘合剂层11。然后将由未硫化的橡胶片制成的保护盖3粘到粘合剂层11上以给出具有图1中所示结构的IC 标签1。
作为防粘片15，使用在其一个表面上涂布了离型树脂且厚度为50μm的PET片。使用基于天然橡胶的粘合剂作为上面提到的粘合剂，并由其形成厚35μm的粘合剂层11。作为底漆，使用表1中所示的那些，并由其形成厚3μm的底漆层10。作为保护盖3，使用由天然橡胶作为橡胶组分制成且厚度为0.6mm的未硫化橡胶片。保护盖3的伸出部分3A的伸出量(距离K)为5.0mm，IC标签插入物2的三条边2e2到2e4各从保护盖3的各剩余三条边3e2到3e4裸露出的裸露量(距离L)为2.0mm。
按本发明的IC标签装配方法通过硫化粘合将IC标签1装配到充气轮胎(规格195/65R15)的内表面上，并对装配了IC标签1的充气轮胎进行行驶试验以观察IC标签1从轮胎上的脱落及IC标签插入物2与保护盖3的分离。
通过将轮胎安装在轮缘(15×6JJ)上并使其以80km/小时的速度在内压190KPa、载荷6.96kN的条件下在转鼓上行驶5,000km进行行驶试验。然后从轮缘上取下轮胎并肉眼观察IC标签1的装配状态。
Figure GSB00000408890200111
表1注解
(a)Nippolane 3230(Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.)
(b)Coronate L(Nippon Polyurethane Industry Co.，Ltd.)
(c)Seikabond U-507(Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.，Ltd.)
(d)Seikabond UD-C(Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.，Ltd.)
(e)Epikron H353(Dainippon Ink&Chemicals Inc.)
(f)Seikabond E-256-40(Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.，Ltd.)
(g)Elitel UE3300(Unitika Ltd.)
(h)Vylon UR8700(Toyobo Co.，Ltd.)
(i)Sumijule L-75(Sumika Bayer Urethane Co.，Ltd.)
实施例1-6的IC标签显示，在硫化成型后，保护盖3和IC标签插入物2彼此粘附，并显示，即便在行驶试验后也没有发生IC标签插入物2从保护盖3上的脱落。相比之下，对比例1和2的IC标签在硫化成型过程中引起了保护盖3和IC标签插入物2之间的部分分离，并引起了行驶试验过程中IC标签插入物2的分离。

Claims (4)

1.一种IC标签，所述IC标签包含安装了IC芯片和天线的片状IC标签插入物、由通过底漆层和粘合剂层粘附到所述IC标签插入物的前表面上的未硫化橡胶片制成并具有从所述IC标签插入物的部分外围伸出的伸出部分的保护盖、和形成于所述IC标签插入物的后表面上以防止所述后表面与橡胶间的硫化粘合的防粘层，其中所述底漆层满足下式(1)：
Ga’max×10-2＜Gb’0    (1)
其中Ga’max为所述保护盖的橡胶在150-200℃的温度范围内的剪切储能模量Ga’的最大值，Gb’0为所述底漆层在表现出所述最大值Ga’max的温度T0下的剪切储能模量。
2.权利要求1的IC标签，其中所述IC标签插入物和所述保护盖呈外围由四条边包围的矩形形式，所述保护盖在所述四条边中的一条边的边上具有从所述IC标签插入物的一条边伸出至少1.0mm的距离K的所述伸出部分，所述保护盖的剩余三条边各位于所述IC标签插入物的各剩余三条边向内至少0.5mm的距离L处。
3.一种充气轮胎，所述充气轮胎具有装配到轮胎内表面上的权利要求1或2的IC标签，其中所述保护盖的所述伸出部分粘附到所述轮胎内表面上。
4.一种将权利要求1或2的IC标签装配到充气轮胎内表面上的方法，其中所述保护盖的所述伸出部分通过粘性粘合粘附到未硫化生胎的内表面上以临时附着所述IC标签，所述生胎在模具中经历硫化成型以通过硫化热和硫化压力实现仅所述伸出部分与所述轮胎内表面的硫化粘合。
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