CN110341381A - 包含无线识别系统的轮胎 - Google Patents

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CN110341381A CN201811397952.6A CN201811397952A CN110341381A CN 110341381 A CN110341381 A CN 110341381A CN 201811397952 A CN201811397952 A CN 201811397952A CN 110341381 A CN110341381 A CN 110341381A
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Abstract

本发明涉及一种包含无线识别系统的轮胎。所述轮胎包括：无线识别系统；及胶片，其包含配饰所述无线识别系统的配饰橡胶。所述配饰橡胶包括：原料橡胶；及增强性填充剂，其包含氮化硼。当所述轮胎使用无线识别系统时，通过采用与周边橡胶类似的橡胶覆盖所述无线识别系统，由此抑制橡胶与橡胶之间产生边界面，从而降低采用了所述无线识别系统的部位产生早期裂纹(crack)的风险，提高耐久性与安全性。同时，提高覆盖所述无线识别系统的橡胶的绝缘性，从而增加所述无线识别系统的识别距离，由此使物流及履历管理更加容易。

Description

包含无线识别系统的轮胎
技术领域
本发明涉及一种包含无线识别系统的轮胎。更具体地，涉及一种轮胎，当使用无线识别系统时，通过采用与周边橡胶类似的橡胶覆盖所述无线识别系统，由此抑制橡胶与橡胶之间产生边界，从而降低采用所述无线识别系统的部位产生早期裂纹(crack)的风险，提高耐久性与安全性，同时，提高覆盖所述无线识别系统的橡胶的绝缘性，增大所述无线识别系统的识别距离，使物流及履历管理变得更加容易。
背景技术
无线识别系统(radio frequency identification system,RFID)作为利用频率识别ID的系统，是指利用电波远距离识别信息的技术。
这种RFID技术除了记录测定、商品生产履历追踪以外还广泛应用于个人信息收录、识别等方面，与条形码系统相比，其优势在于能够收录更加多样的信息，并能够赋予各种不同商品相应的序列号。
正是由于具有这种特性，最近轮胎行业提出了一种要求，在轮胎内使用RFI D标签(tag)，以便能够在车辆制造及运输阶段对轮胎的物流及履历进行管理。另外，在轮胎内使用RFID标签的情况下，因识别率接近100％且识别距离越长，对轮胎物流及履历管理越有利，所以正在积极开展旨在提高RFID标签识别率与增加识别距离的研究。
RFID标签的识别率主要取决于是否能够很好地保护可称为RFID标签核心部件的芯片(chip)。关于识别距离，除天线的长度以外，还需要确保从水分与金属成分屏蔽以及绝缘性，才能够提高识别距离。
与此相关，尝试用橡胶覆盖RFID标签的两侧面进行保护，以确保能够获得屏蔽及绝缘效果。其中所使用的橡胶组合物包含不饱和橡胶(BR、IR、NR、SBR等)及二氧化硅。这种橡胶组合物动弹性模量高，诱电率(permittivity)低，具有保护RFID标签的效果。但将其用于轮胎内部时，由于其与周边橡胶的组成差异非常大，会导致橡胶与橡胶之间产生边界面(boundary)，该部位则存在产生早期裂纹(crack)的危险性。
另外，作为增加识别距离的方法，虽然可以采取用昂贵的高性能芯片替代用于RFID标签内的芯片(chip)的方法，但是价格涨幅大，导致经济效益降低。
因此，需要研发出一种橡胶组合物，将其用于轮胎内部时，能够使价格涨幅达到最小化，并确保与周边橡胶的物性相似，同时还能够保护RFID标签，达到屏蔽及绝缘效果。
发明内容
所要解决的技术问题
本发明的目的在于，提供一种轮胎，当使用无线识别系统时，通过采用与周边橡胶类似的橡胶覆盖所述无线识别系统，由此抑制橡胶与橡胶之间产生边界面，从而降低适用了所述无线识别系统的部位发生早期裂纹(crack)的危险，进而提高耐久性与安全性；通过提高覆盖所述无线识别系统的橡胶的绝缘性，而增大所述无线识别系统的识别距离，由此使物流及履历管理更加容易。
解决技术问题的方法
依据本发明一个实施例，提供了一种轮胎，其包括：胶片(rubber patch)，该胶片包含无线识别系统、及配饰(topping)所述无线识别系统的配饰橡胶。所述配饰橡胶包括：原料橡胶；及增强性填充剂，其包含氮化硼(boron nitride)。
所述配饰橡胶，包含：相对所述原料橡胶100重量份，10重量份至40重量份的氮化硼。
所述增强性填充剂，还包含：相对所述原料橡胶100重量份，10重量份至40重量份的从由碳黑、二氧化硅及其混合物构成的组中选择的任意一种。
所述氮化硼为六方氮化硼(hexagonal boron nitride)。
所述胶片可位于胎圈填料外侧。
所述胶片可位于上部胎圈填料与轮辋垫(rim cushion)之间。
发明效果
本发明的轮胎，当使用无线识别系统时，通过采用与周边橡胶类似的橡胶覆盖所述无线识别系统，由此抑制橡胶与橡胶之间产生边界面，从而降低采用了所述无线识别系统的部位的早期裂纹(crack)发生危险，提高耐久性与安全性。同时，提高覆盖所述无线识别系统的橡胶的绝缘性，从而增大所述无线识别系统的识别距离，使物流及履历管理变得更加容易。
附图说明
图1是胶片的分解立体图；
图2是依据本发明一个实施例的轮胎的截面图；
图3是图2所示轮胎的胎圈区域的截面图。
附图标记说明
100：轮胎
110：胎面
115a：第1胎侧 115b：第2胎侧
125a、125b：胎圈
130a、130b：胎圈填料
135a、135b：上部胎圈填料
140：胎体帘布
145a：第1翻卷部分 145b：第2翻卷部分
155：带束层
160：冠带层
165a：第1钢丝补强材料 165b：第2钢丝补强材料
175a：第1轮辋垫 175b：第2轮辋垫
180：胶片
181a、181b：配饰橡胶
182：无线识别系统
183：转发器
185a、185b：天线
具体实施方式
下面，将对本发明的实施例进行详细说明，以确保具有本发明所属技术领域一般知识的人员能够容易地实施。但是，本发明可以通过多种不同形态实现，并非仅限定于这里所列举的实施例。
依据本发明一个实施例的轮胎，包括：无线识别系统；及胶片(rubber patch)，其包含配饰(topping)所述无线识别系统的配饰橡胶。
图1是所述胶片的分解立体图。
参照图1可知，所述胶片180包括：无线识别系统182；及配饰橡胶181a、181b。
所述无线识别系统182可以为包括被动式RFID转发器(transponder)183及形成偶极的一对天线185a、185b的RFID标签。
所述无线识别系统182可以通过所述配饰橡胶181a、181b进行配饰(topping)，即覆盖、涂覆或埋覆。在图1中，显示在所述无线识别系统182的两面配饰有所述配饰橡胶181a、181b的情况。但是，本发明并非限定于此，也可以只在所述无线识别系统182的一面配饰所述配饰橡胶181a、181b。
所述胶片180可以在所述无线识别系统182的两面配置所述配饰橡胶181a、181b之后再通过压延及剪裁进行制造。
所述配饰橡胶181a、181b包含原料橡胶及增强性填充剂。
所述配饰橡胶181a、181b的原料橡胶可以根据所述胶片180的使用位置而采用与用于其周边的原料橡胶类似的橡胶组合物。即，使用所述无线识别系统182时，通过采用与周边橡胶类似的橡胶覆盖所述无线识别系统182，由此抑制橡胶与橡胶之间产生边界面，从而降低已经适用了所述无线识别系统182的部位产生早期裂纹(crack)的风险，提高耐久性与安全性。
因此，所述原料橡胶的种类在本发明中不受限制，可以使用通常用于轮胎的橡胶，例如：天然橡胶(NR)、聚异戊橡胶(IR)、各种丁二烯橡胶(BR)、各种苯乙烯丁二烯共聚物橡胶(SBR)、丙烯腈丁二烯共聚物橡胶(NBR)、氯丁二烯系橡胶、乙烯丙烯二烃共聚物橡胶、苯乙烯异戊二烯共聚物橡胶、苯乙烯异戊二烯丁二烯共聚物橡胶、异戊二烯丁二烯共聚物橡胶等。
另外，所述增强性填充剂包含氮化硼(boron nitride)。另外，所述增强性填充剂除了包含所述氮化硼之外，还包含：从由碳黑、二氧化硅及这些物质的混合物构成的组中选择的任意一种增强性填充剂。
在本发明中，作为配饰所述无线识别系统182的配饰橡胶181a、181b，减少碳黑等增强性填充剂的含量，使用所述氮化硼来代替二氧化硅，因此当将其用于碳黑系列的轮胎时，就不会发生橡胶之间的边界面(boundary)。
另外，由于所述配饰橡胶181a、181b具有上述组成，其动弹性模量高且诱电率低，因此能够保护所述无线识别系统182，从而获得屏蔽及绝缘效果。
具体地，将电绝缘性差的碳黑含量降至现有标准的一半，并添加绝缘性能优异的氮化硼，从而增强了所述配饰橡胶181a、181b的电绝缘效果。所述氮化硼含量的增加量与所述碳黑含量的减少量相当，因此能够保持所述配饰橡胶181a、181b的增强性。为了最大化这种效果，所述氮化硼可以使用六方氮化硼(hexagonal boron nitride)。
另外，采用所述配饰橡胶181a、181b配饰所述无线识别系统182的周边，防止无线识别系统182与周边的金属(胎体、钢帘线)及水分直接接触，从而能够最小化对所述无线识别系统182的识别距离产生妨碍的因素。
因此，相对所述原料橡胶100重量份，所述配饰橡胶181a、181b中所述氮化硼的含量为10重量份至40重量份，具体地，所述氮化硼含量可以为10重量份至20重量份。相对所述原料橡胶100重量份，如果所述氮化硼的含量未满10重量份，则添加氮化硼的效果就微乎其微；如果氮化硼含量超过40重量份，则与未添加氮化硼的橡胶组合物之间会产生色差，或者其绝缘性反而会重新降低。
另外，相对所述原料橡胶100重量份，所述增强性填充剂包含10重量份至40重量份的从由碳黑、二氧化硅及其混合物构成的组中选择的任意一种，具体地，其含量可以为10重量份至20重量份。相对所述原料橡胶100重量份，如果从由所述碳黑、二氧化硅及其混合物构成的组中选择的任意一种的含量未满10重量份，同样地，添加氮化硼的效果就微乎其微；如果其含量超过40重量份，则与未添加氮化硼的橡胶组合物之间会产生色差，或者其绝缘性反而会重新降低。
另外，所述配饰橡胶181a、181b还可以在将搭配在轮胎用橡胶组合物中的各种配合剂与所述原料橡胶及增强性填充剂一起调配制造出橡胶组合物之后，通过硫化或交联而制造。所述配合剂的示例为：硫化或交联剂、硫化或交联促进剂、抗老化剂、填充材料及增塑剂等。所述配合剂的调配量，只要不与本发明的目的相悖，可以采用现有常用的调配量。
另外，所述无线识别系统182由塑料或金属等材质构成，因此流动性非常低，所以将其配置在轮胎内部移动最少的地方比较有利。因此，所述胶片180可以位于所述轮胎的胎圈填料外侧。更具体地，可以反映出流动性非常低的所述无线识别系统182特性，而位于所述轮胎内部运动最少的上部胎圈填料与轮辋垫之间。
图2是依据本发明一个实施例的轮胎的截面图，图3是图2所示轮胎的胎圈区域的截面图。
参照图2可知，所述轮胎100包括：圆周方向胎面110；一对胎侧115a、115b，其包含第1胎侧115a及第2胎侧115b。所述第1胎侧115a从第1胎圈(bead)区域延长至圆周方向胎面110。同样，第2胎侧115b从第2胎圈区域延长至圆周方向胎面110。各个胎圈区域包括：胎圈125a、125b；胎圈填料130a、130b，其包含上部胎圈填料135a、135b。
所述轮胎100还包括：从第1胎圈区域延长至第2胎圈区域的胎体帘布(Body P ly)140。在图2中显示了单一的胎体帘布140，但是也可以采用两个以上的胎体帘布。所述胎体帘布140分别将所述胎圈125a、125b的周围包裹起来，由此形成第1翻卷(Turn up)部分145a及第2翻卷部分145b。
在上述图2中，所述轮胎100还包括：带束层(Belt)155、冠带层(Cap Ply)160。也可以包含2个以上所述带束层155及冠带层160。
另外，所述轮胎100还包括：所述第1胎圈区域内的第1钢丝(wire)补强材料165a；及所述第2胎圈区域内的第2钢丝补强材料165b。所述各个钢丝补强材料165a、165b将各自的胎圈125a、125b及各自的胎圈填料130a、130b与胎体帘布140的一部分的周围包裹起来。所述钢丝补强材料165a、165b能够提供对所述轮胎100的结构补强，或者能够保护所述胎体帘布140免受磨耗。
另外，所述轮胎100包括：一对轮辋垫175a、175b，其包含第1轮辋垫175a及第2轮辋垫175b。所述各个轮辋垫175a、175b位于钢丝补强材料165a、165b的外部，包裹各自的胎圈125a、125b的周围，并延长至所述胎体帘布140各自的翻卷部分145a、145b翻卷端部半径方向上部，即延长至所述上部胎圈填料135a、135b的外侧。
另外，所述胶片180位于所述胎圈填料130a、130b的外侧。具体地，在图3中，显示所述胶片180位于所述上部胎圈填料135a、135b与轮辋垫175a、175b之间。但是，本发明并非仅限定于此，所述胶片180既可以位于所述上部胎圈填料135a、135b与所述翻卷部分145a、145b之间，也可以位于所述上部胎圈填料135a、135b与所述胎侧115a、115b之间。
下面，将对本发明的实施例进行详细说明，以确保具有本发明所属技术领域一般知识的人员能够容易地实施。但是，本发明可以通过多种不同的形态实现，并非仅限定于这里所列举的实施例。
[制造例：制造配饰橡胶]
(实施例及比较例)
利用下面表1所示组成的实施例及比较例的橡胶组合物制造TBR轮胎用配饰橡胶。
另外，除了下面表1的配合剂之外，相对作为原料橡胶的NR100重量份，混合了通常用于TBR轮胎胎圈填料用橡胶组合物的加工油(process oil)2重量份、氧化锌5重量份、硬脂酸2重量份、抗老化剂3.5重量份、硫化促进剂0.5重量份、硫磺2.25重量份、促进剂0.2重量份。
具体地，比较例1是未添加六方氮化硼(HBN)情况，实施例1及实施例2是添加了六方氮化硼的情况，是碳黑的种类不同的情况。即，相对所述原料橡胶100重量份，所述实施例1添加了HBN20重量份、N330碳黑20重量份，所述实施例2中替代了所述实施例1的N330碳黑而添加了N660碳黑20重量份。
所述比较例1采用了与胎圈填料用橡胶组合物相同的组成，当组成越是与所述比较例1类似，橡胶之间产生边界面(boundary)的概率就越低。因此，与所述实施例2相比，所述实施例1产生橡胶之间边界面的概率更低。
[表1]
实施例1 实施例2 比较例1
NR<sup>1)</sup> 100 100 100
HBN<sup>2)</sup> 20 20 0
N330<sup>3)</sup> 20 0 40
N660<sup>4)</sup> 0 20 0
1)原料橡胶：NR(TSR-20,联益橡胶有限公司；Southland Rubber CO.,LTD)
2)氮化硼：HBN(Unitech Corporation)
3)碳黑：HAF N330(Korea Carbon)
4)碳黑：GPF N660(Korea Carbon)
[实验例1:橡胶试片的评估结果]
所述实施例1、实施例2及比较例1中制造的橡胶试片的各种评估结果如下面表2及表3所示，测定方法如下。
(1)拉伸物性：根据ASTM D412试验法利用英斯特朗(Instron)试验机进行测定。
[表2]
物性 国际标准基准值 实施例1
拉伸强度 ≥0.79kgf/cm<sup>2</sup> 260.60kgf/cm<sup>2</sup>
10％模量 ≥2.93kgf/cm<sup>2</sup> 4.25kgf/cm<sup>2</sup>
延伸率 ≥655％ 697％
电导率 ≤0.2Ω/m 30GΩ/M以上
[表3]
如上述表3所示，所述实施例1与实施例2减少了碳黑的含量，使用了HBN。因此，与比较例1相比，从硬度、10％模量、拉伸强度方面看，呈现出近似的水平。另外，就延伸率而言，加入了HBN代替碳黑，其动弹性模量(动态弹性率)有所增加。因此，与比较例1相比，实施例1与实施例2的值更高，达到了基准值以上。
另外，对电导率的测定结果表明，比较例1能够进行顺畅地通电，未表现出绝缘效果。相反，实施例1与实施例2的电阻值超过30GΩ/M，超出了测量仪器的最大可测范围，表现出了绝缘效果。这是由于不仅减少了没有绝缘效果的碳黑含量，而且添加了与减少的碳黑含量相当的绝缘性好的HBN所导致的结果。
[实验例2：评估识别距离]
利用所述实施例1的橡胶试片配饰RFID标签，制造出胶片后，将其适用于轮胎内移动少的上部胎圈填料与轮辋垫之间，制造出轮胎，并对识别距离进行测定，其结果如下面表4所示。
[表4]
从上述表4中的结果可以看出，在使用了具有绝缘效果的橡胶试片的情况下，识别距离增加了约24％。这是因为减少了对识别距离产生影响的金属成分的影响力，从而阻止了RFID标签接收灵敏度降低现象的发生。
以上，示例性的对本发明进行了说明，具有本发明所属技术领域一般知识的人员在不偏离本发明本质特性的范围内可以实施多种变形。因此，本说明书中列举的实施例是为了对本发明进行说明，并不是为了对本发明加以限定，这些实施例并不限定本发明的思想与范围。本发明的保护范围必须依据下述权利要求书进行解释，与之同等范围内的所有技术均应当理解为包含在本发明的权利范围内。

Claims (6)

1.一种轮胎，其特征在于，包括：
胶片，
该胶片包含：无线识别系统；及配饰所述无线识别系统的配饰橡胶，
所述配饰橡胶包括：原料橡胶；及包含氮化硼的增强性填充剂。
2.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，
所述配饰橡胶包括：相对所述原料橡胶100重量份，10重量份至40重量份的氮化硼。
3.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，
所述增强性填料还包括：相对所述原料橡胶100重量份，10重量份至40重量份的从由碳黑、二氧化硅及其混合物构成的组中选择的任意一种。
4.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，
所述氮化硼为六方氮化硼。
5.根据权利要求1所述的轮胎，其特征在于，
所述胶片位于胎圈填料外侧。
6.根据权利要求5所述的轮胎，其特征在于，
所述胶片位于上部胎圈填料与轮辋垫之间。
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