CN101993672B - Rfid电子标签封装胶片的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明RFID电子标签封装胶片的制备方法，按其组份配方执行以下工艺过程，在密炼机上采用两段法母炼方式进行胶料制备，所使用的2.5L密炼机的转子的转速控制在70rpm，胶料制备过程中，首先加入天然胶，加压混炼后再填加氧化锌、硬脂酸、金属钴化合物、防老剂、间苯二酚、酚醛增粘树脂，其母炼胶的最终排胶温度控制在160度，所耗时间为5分钟，硫黄、粘合促进剂、次磺酰胺类促进剂在终炼阶段加入，密炼机转子的转速控制在30rpm，其终炼胶的最终排胶温度控制在100度，所耗时间为3分钟。

Description

RFID电子标签封装胶片的制备方法

技术领域

本发明涉及一种专用粘合胶的组份配方及其制备方法，具体的是应用于在轮胎制造过程中所植入超高频RFID电子标签进行封装的胶片，属于橡胶轮胎制造领域。 

背景技术

随着轮胎制造技术的创新，特别是汽车制造、销售单位计算机网络管理技术的引进结合，将RFID电子标签作为数据信息载体、反馈终端而植入到轮胎中以实现对轮胎全生命周期进行信息化管理，已不再仅是一种技术概念。 

目前轮胎制造和使用中的信息管理技术，其相关技术标准、工艺控制参数、以及使用状况等大量信息可以写入质量仅有0.2克左右的超高频RFID标签之中。使用射频读写装置识读电子标签信息，工作人员可无一遗漏地快速统计轮胎数量，保证了输入数据的正确性。由于每个轮胎均拥有唯一的识别码，当轮胎出现早期失效时就可通过识读电子标签确认该轮胎是否为本厂产品，继而可自上而下追溯到成型、硫化、质检、包装、仓储、发运等各环节，以确定导致轮胎失效的关键环节并查找真实原因，从而逐步提高产品质量。 

将电子标签植入轮胎之前，需采用专用胶片预先将RFID电子标签进行封装，然后在轮胎制造过程中敷贴到内部部件上，待轮胎硫化加工完毕以后即可使用读卡器来读取电子标签中所储存的数据。 

所采用的封装胶片是一个关键的部件，能够起到保证良好数据通信的能力，封装胶片一方面需要实现与轮胎部件的良好粘合，另一方面还需保证植入轮胎后的RFID电子标签中的镀黄铜金属天线能够与封装胶片进行良好的粘合，否则极易造成胶片剥离、从而严重地影响到轮胎加工、使用质量。 

在本发明提出之前，在国内外出版和使用的技术文献中还未公开披露此类针对封装胶片粘合性能的改进，因此较为迫切地解决这一技术难题。 

发明内容

本发明所述RFID电子标签封装胶片的制备方法，其发明目的在于在胶片组份配方中添加一类含金属钴化合物以解决上述问题和使用缺陷，实现在保持RFID电子标签与射频读写装置之间较高通信距离的同时，有效地增加封装胶片与轮胎内部部件、以及与镀黄铜金属天线之间的粘合力，防止上述结构之间发生松脱和剥离，提高RFID 电子标签实际使用的可靠性能。 

为实现上述发明目的，所述RFID电子标签封装胶片，其组份配方如下： 

按质量份数的配比比例是， 

天然橡胶100份， 

炭黑10.0-50.0份， 

白炭黑10.0-30.0份， 

氧化锌2.0-10.0份， 

硬脂酸1.0-3.0份， 

金属钴化合物1.0-2.0份， 

防老剂2.0份， 

间苯二酚1.0-2.5份， 

酚醛增粘树脂3.0份， 

硫黄3.0-6.0份， 

粘合促进剂六甲氧基甲基蜜胺3.0-5.0份，以及， 

次磺酰胺类促进剂1.0份。 

如上述基本方案，在大量使用天然胶的组份配方中加入一定量和比例的炭黑、白炭黑、以及特定的配合剂，可以保持RFID电子标签与射频读写装置之间的较高通信距离。 

所增加的金属钴化合物的，可以有效地增加封装胶片与轮胎内部部件、构成RFID电子标签的镀黄铜金属天线之间的粘合力，防止相互之间发生剥离。 

进一步地改进和优选方案是，所述的金属钴化合物是一种含有金属钴的弱酸盐。 

更具体地选材方案是，所述的金属钴化合物是硼酰化钴、癸酸钴或环烷酸钴。 

从使用机理上讲，在上述组份配方中起到促进粘合作用的是钴离子。 

也就是，在添加有弱酸钴盐的封装胶片在植入轮胎、进行硫化之前，橡胶与镀黄铜天线只是存在简单的接触，橡胶与氧化锌、镀黄铜在界面分布上较为单调。 

待封装胶片与轮胎一起完成硫化后，橡胶与镀黄铜之间形成了新的物质层，特别是形成了金属硫化物层，即不可化学计量的硫化亚铜层CuxS和硫化锌层ZnS。 

其中，只有硫化亚铜CuxS才是真正的粘合结构层。因为只有硫化亚铜CuxS才具有继续反应的活性，其可以扩散到界面层并通过硫桥与橡胶硫化物RuB-Sy生成硫化亚铜-橡胶硫化物Cux-S-Sy-Rub形式的化学键合，即产生了橡胶与镀黄铜的粘合反应。在橡胶与镀黄铜的粘合键中并没有钴原子或羧基结构，有机钴盐中的二价钴离子可以对活性硫化亚铜CuxS的生成起促进作用，进而促进了粘合反应的连锁 发生。 

综上所述，本发明RFID电子标签封装胶片具有的优点是，在保持RFID电子标签与射频读写装置之间较高通信距离的同时，有效地增加封装胶片与轮胎内部部件、以及与镀黄铜金属天线之间的相容和粘合力，防止上述结构之间发生松脱和剥离，提高RFID电子标签实际使用的可靠性能。 

特别地，封装胶片与镀黄铜金属天线的粘合性能更为优异。 

具体实施方式

下面通过以下3个具体实施例来说明本发明，但本发明的技术范围并不受这些实施例的限定。 

实施例1，提供一种应用于轮胎用超高频RFID电子标签的封装胶片，其组份配方按质量份数的比例如下： 

天然橡胶100份， 

炭黑20份， 

白炭黑25份， 

氧化锌8.0份， 

硬脂酸1.0份， 

防老剂2份， 

间苯二酚2.0份， 

酚醛增粘树脂3.0份 

硫黄6.0份， 

粘合促进剂六甲氧基甲基蜜胺5.0份， 

次磺酰胺类促进剂1.0份， 

硼酰化钴1.0份，其金属钴的含量是22.5％。 

实施例2，RFID电子标签的封装胶片，其组份配方按质量份数的比例如下： 

天然橡胶100份， 

炭黑20份， 

白炭黑25份， 

氧化锌8.0份， 

硬脂酸1.0份， 

防老剂2份， 

间苯二酚 2.0份， 

酚醛增粘树脂 3.0份 

硫黄 6.0份， 

粘合促进剂六甲氧基甲基蜜胺 5.0份， 

次磺酰胺类促进剂1.0份， 

癸酸钴1.0份，其金属钴的含量是20.5％。 

实施例3，RFID电子标签的封装胶片，其组份配方按质量份数的比例如下： 

天然橡胶100份， 

炭黑20份， 

白炭黑25份， 

氧化锌8.0份， 

硬脂酸1.0份， 

防老剂2份， 

间苯二酚2.0份， 

酚醛增粘树脂3.0份 

硫黄6.0份， 

粘合促进剂六甲氧基甲基蜜胺5.0份， 

次磺酰胺类促进剂1.0份， 

环烷酸钴2.0份，其金属钴的含量是10％。 

如上述配比方案的3个实施例，可以采用如下胶料制备工艺： 

在密炼机上采用一段法母炼方式进行胶料制备， 

所使用的2.5L密炼机的转子的转速控制在70rpm， 

胶料制备过程中，首先加入天然胶，加压混炼后再填加氧化锌、硬脂酸、金属钴化合物、防老剂、间苯二酚、酚醛增粘树脂， 

其母炼胶的最终排胶温度控制在160度，所耗时间约为5分钟。 

硫黄、粘合促进剂、次磺酰胺类促进剂在终炼阶段加入，密炼机转子的转速控制在30rpm，其终炼胶的最终排胶温度控制在100度，所耗时间约为3分钟。 

结合现有封装胶片的配方比例，现提出如下实施方案的性能对比： 

在比较例中未添加有金属钴化合物，胶料中其它物料的配比比例、以及混炼工艺与上述实施例1～3均相同。 

对于实施例1～3和比较例制成的胶料，与用RFID标签天线相同的材料制成的3+9+15*0.2镀黄铜钢丝帘线，经过151℃×40′硫化后测试其粘合抽出力。 

同时，测试实施例1～3和比较例制成的胶料与RFID标签的芯片封装材料相同的环氧化树脂材料制成的200mm×25mm ×1.5mm片状封料并涂以开姆洛克涂层，经过151℃×40′硫化后测试其粘合剥离力。 

另外，还用此封装胶片封装RFID电子标签、并且植入轮胎后测试RFID电子标签的读取距离。具体地， 

一、粘合抽出力测试 

粘合抽出力测试参照ASTM D-2229，把RFID标签的天线的钢丝材料制成3+9+15*0.2结构的镀黄铜钢丝帘线埋入RFID标签封装胶片胶制成的硫化试样中(埋入深度为25mm)在151℃×40′的条件下进行硫化，以实施例1～3和比较例在拉力机上测试RFID标签的天线钢丝的粘合抽出力。每个试样数量不少于4个，测试 

结果取平均值。所测数据如表1所示。 

二、粘合剥离力的测试 

粘合剥离力的测试参照GB-T15254-1994，把标签上封装RFID芯片用的环氧化树脂材料涂以205/220双涂层体系的开姆洛克，然后裁切制成200mm×25mm×1.5mm片状材料，同350mm×25mm×2.0mm的RFID标签封装胶片在151℃×40′的条件下进行硫化，在试样制备时，要在试样剥离端的橡胶与有开姆洛克涂层的环氧化树脂片之间放一条30mm宽的防粘带，以便于试验前剥开试样。将剥离端的硫化橡胶弯曲180°，夹在能自动调整的夹持器中，把涂有开姆洛克涂层的环氧化树脂片夹在另一个夹持器中，开动试验机，使得夹持器以100±10mm/min的速度对试样进行剥离，剥离长度至少要达到125mm，所测数据如表1所示。 

三、读取距离测试 

封装RFID标签

将所压制的胶料在小型开炼机上开炼薄通后，下成1.5mm厚度的薄胶片，裁切成50mm*10mm的胶片。超高频RFID标签经此胶片封装后，在成型过程中植入轮胎(11.00R2018PR)后进行硫化。 

测试读取距离

用AdvancedID公司的HH800RFID读卡器读取轮胎中的RFID标签，测试时要使标签在轮胎上处于12点方向。每次测量5次，测试结果取平均值。 

下述表1所示的是试验结果： 

从表中数据可以看出，与各比较例相比，本发明实施例1～3中在使用1.0份和2.0份的不同的金属钴化合物时，不仅胶料同RFID电子标签的芯片封装材料和金属天线之间的粘合性能良好，而且使植入轮胎后的RFID标签仍然具备优异的数据读取性能。 

Claims (1)

1.一种RFID电子标签封装胶片的制备方法，其组份配方按质量份数的配比比例是，天然橡胶100份，炭黑10.0-50.0份，白炭黑10.0-30.0份，氧化锌2.0-10.0份，硬脂酸1.0-3.0份，金属钴化合物1.0-2.0份，防老剂2.0份，间苯二酚1.0-2.5份，酚醛增粘树脂3.0份，硫黄3.0-6.0份，粘合促进剂六甲氧基甲基蜜胺3.0-5.0份，次磺酰胺类促进剂1.0份，其特征在于：按所述组份配方的制备工艺过程如下，

在密炼机上采用两段法母炼方式进行胶料制备，

所使用的2.5L密炼机的转子的转速控制在70rpm，

胶料制备过程中，首先加入天然胶，加压混炼后再填加氧化锌、硬脂酸、金属钴化合物、防老剂、间苯二酚、酚醛增粘树脂，

其母炼胶的最终排胶温度控制在160度，所耗时间为5分钟，

硫黄、粘合促进剂、次磺酰胺类促进剂在终炼阶段加入，密炼机转子的转速控制在30rpm，其终炼胶的最终排胶温度控制在100度，所耗时间为3分钟。