CN110537190A

CN110537190A - Rfid标签

Info

Publication number: CN110537190A
Application number: CN201880024312.2A
Authority: CN
Inventors: G·德罗萨尔特; R·梅斯
Original assignee: Bekaert NV SA
Current assignee: Bekaert NV SA
Priority date: 2017-04-11
Filing date: 2018-04-05
Publication date: 2019-12-03
Also published as: WO2018189013A1; EP3610416B1; US20200117965A1; EP3610416A1

Abstract

RFID标签包括应答器芯片和天线。天线耦合到应答器芯片。天线包括金属丝或金属丝股。一根或多根金属丝包括芯—护套结构。一根金属丝或多根金属丝包括由第一金属制成的芯；以及护套层。芯在其整个圆周上被由不锈钢制成的护套层包围。第一金属的导电率高于不锈钢的导电率。

Description

RFID标签

技术领域

本发明涉及RFID标签的领域。

背景技术

WO2014/204322A1公开了一种特别适合用作麻布或衣物标签的RFID标签。在特定实施例中，RFID标签包括背衬层、覆盖背衬层的第一粘合剂层、覆盖第一粘合剂层的RFID应答器和天线、以及覆盖RFID应答器和天线的第二粘合剂层。这些层被层压在一起，从而将RFID应答器和天线气密密封在RFID标签内。在优选实施例中，天线包括细长多股不锈钢丝，例如，具有49股。优选地，丝的直径介于0.3mm至0.5mm，并且被包封在尼龙或其他聚合物绝缘中。已经发现这种直径为0.3mm至0.5mm的具有49股的多股丝结构具有足够的灵活性，并且与现有技术的天线相比，更不易于扭结。在层压之前，天线可以被缝合到增强粘合剂层。缝合可以包括棉线、聚酯棉线或其他基本上耐用的线，并且优选地在层压期间以及在随后使用RFID标签期间，与增强粘合剂层一起将天线保持在适当位置。

US2014209690A1描述了一种RFID标签，其中天线可以是不锈钢丝或铜丝，其中直径为0.02mm至0.045mm。

发明内容

本发明的第一方面是一种RFID标签，其包括应答器芯片和天线。该天线被耦合到应答器芯片。天线包括金属丝或金属丝股，并且优选地由其组成。一根或多根金属丝包括芯—护套结构。该芯—护套结构包括芯和护套层。芯由第一金属提供。芯在其整个圆周上由护套层包围。护套层由不锈钢制成。第一金属的导电率高于不锈钢的导电率。

本发明的RFID标签具有以下优点：在服装中，它的存在不易被注意到。这使得服装制造过程中的麻烦更少，并且穿着包括这种RFID标签的服装产品的人更舒适。由于RFID标签的天线的组合特征，所以不易注意到RFID标签的存在。天线薄而柔韧，同时由于其良好的导电率，能够以最佳方式提供其作为天线的功能。另一益处是RFID标签包括非常耐用的天线，它对洗衣过程具有良好的耐受力，并且可以承受多次弯曲。

本发明中使用的一根金属丝或多根金属丝可以根据已知的条带缠绕(stripcladding)技术或在管中插入丝的技术来制造。在条带缠绕技术中，不锈钢条带被成形为围绕由第一金属制成的芯丝的管状形式；在被成形为管状形式之后，通过焊接使条带闭合。备选地，可以利用本领域技术人员已知的常规拉拔技术通过将由第一金属制成的芯丝插入由不锈钢制成的管中，然后围绕芯丝使管闭合来施加由不锈钢制成的层。

在应用了允许围绕芯施加不锈钢层的技术中的任一技术之后，金属丝可以借助于已知的拉丝工艺而被拉拔成最终直径。

在优选实施例中，天线纱包括金属丝股，并且优选地由其构成。股可以绞合或加捻在一起；或者可以包括没有加捻且没有绞合的平行丝。当股绞合或加捻时，优选地，股绞合或加捻的匝数小于每米120匝，更优选地，小于每米100匝。

优选地，天线的直径小于250μm。天线越小，RFID标签对用户而言就越不易被注意到。

在优选实施例中，其中天线包括金属丝股；芯的面积与由不锈钢制成的护套层的面积的比例大于1.2，优选地，大于1.5，甚至更优选地，大于2。

优选地，天线包括金属丝股；金属丝的直径小于30μm，优选地，小于25μm。细丝在天线中提供更紧密的包装，使得其用户不易注意到RFID标签(例如，服装中的标签上的RFID标签)。

在优选实施例中，天线包括一根或多根金属丝、以及聚合物单丝或聚合物纱。多根金属丝中的金属丝和聚合物纱的聚合物单丝可以借助于加捻或绞合组合成缆绳，优选地，每米加捻小于120匝，更优选地，每米加捻小于100匝。这种天线的益处是获得强度更高的天线。用于本发明的这些实施例的优选的聚合物纱是芳族聚酰胺纱(更优选地，对位芳族聚酰胺纱(例如，以商标Kevlar而为人所知))、聚酯纱(更优选地，高韧度聚酯纱)、聚酰胺纱(更优选地，高韧度聚酰胺纱)、高韧度聚乙烯纱(例如，以商标Dyneema而为人所知)、或由液晶聚合物纺成的复丝纱(例如，以商标Vectran而为人所知的复丝纱)。

例如，天线可以以感应方式或物理地(例如，经由焊接)而被耦合到应答器芯片。

优选地，一根金属丝或多根金属丝具有圆形横截面。更优选地，芯具有圆形横截面，并且由不锈钢制成的护套层与芯同心。

优选地，天线包括金属丝股；金属丝具有六边形横截面。这种横截面提供的益处是获得天线中金属丝的更紧密的包装，共同有助于使得用户不易注意到RFID标签(例如，在服装中的标签上的RFID标签)。更优选地，金属丝的直径小于30μm，优选地，小于25μm。

优选地，一根金属丝或多根金属丝的直径小于200μm，更优选地，小于150μm，甚至更优选地，小于120μm。

优选地，一根金属丝或多根金属丝的直径大于40μm，更优选地，大于60μm，甚至更优选地，大于70μm。

优选地，在一根或多根金属丝的横截面中，芯的面积与不锈钢制成的护套层的面积的比例介于1.5和0.25之间，优选地，介于1.25和0.4之间，更优选地，介于1和0.4之间。由于不锈钢层的该最低要求厚度，所以不锈钢层提供的功能不仅仅是表面层(例如，仅耐腐蚀的表面层)，而且对天线的机械特性和电气特性具有显著影响，从而共同有助于有益效果。

在优选实施例中，天线包括金属丝股；并且芯的面积与由不锈钢制成的护套层的面积的比例大于1.2，优选地，大于2，更优选地，大于3。

优选地，天线包括包围金属丝或股的绝缘聚合物层。

优选地，绝缘聚合物层由一根或多根纱的缠绕物(wrap)提供；或者绝缘聚合物层由一条或多条聚合物带的缠绕物提供。这些实施例在提供薄天线的同时提供有效绝缘。更进一步地，这种天线具有更多的织物特点。当绝缘聚合物层由一条或多条绝缘聚合物带提供时，天线甚至更薄。优选地，使用聚酯带、聚丙烯带或聚乙烯带。

更优选地，一根纱或多根纱、或一条带或多条带围绕金属丝或股缠绕，其中每米长度的金属丝或股缠绕超过1000匝。绝缘缠绕物的优选材料是一根聚酯纱或多根聚酯纱。甚至更优选的是纹理化聚酯纱，更优选地，非缠结纹理化聚酯纱。

带是特定类型的单丝纱：带的横截面基本上是平坦的，从而显示出厚度和宽度。用于本发明的优选的带的横截面宽度与厚度的比例为至少10，优选地，至少15。优选地，带的宽度与厚度的比例小于50，更优选地，小于35。优选的，每一匝的缠绕带互不重叠，但与随后缠绕的匝彼此接触。

可以使用聚酯带、聚酰胺带、聚烯烃(例如，聚乙烯或聚丙烯)带。然而，由于其被关注的特性组合，所以优选聚酯带。

优选地，带的横截面的厚度介于10μm和40μm之间，更优选地，介于10μm和25μm之间，甚至更优选地，介于12μm和25μm之间。

优选地，带的横截面的宽度为至少100μm，更优选地，至少200μm，甚至更优选地，至少300μm。优选地，带的宽度小于500μm。

可以用于本发明的带(例如聚酯带)的横截面的具体示例例如为：250μm×12μm、350μm×12μm、370μm×12μm、以及250μm×23μm。

可以用于本发明的缠绕纱例如是复丝纱、短纤维纱或单丝。优选的复丝缠绕纱是纹理化复丝纱，例如，聚酯复丝纱。更优选的是非缠结纹理化复丝纱，因为它们提供最佳覆盖。

优选地，绝缘聚合物层由一根或多根纱的缠绕物提供；或者，绝缘聚合物层由一条或多条聚合物带的缠绕物提供。金属丝或股由第一纱或第一带沿S方向缠绕；并且金属丝或股由第二纱或第二带沿Z方向缠绕。这些实施例在天线上提供特别有效的绝缘。纱的缠绕方向用大写字母S或Z指示。如果当被缠绕的纱保持竖直时，缠绕螺旋沿与字母S的中间部分相同的方向倾斜，则缠绕沿S方向。如果当被缠绕的纱保持竖直时，缠绕螺旋沿与字母Z的中间部分相同的方向倾斜，则缠绕沿Z方向。

更优选地，第一纱或第一带围绕金属丝或股缠绕的每米匝数与第二纱或第二带围绕金属丝或股缠绕的每米匝数相同。这些实施例的优点是获得了更稳定的天线。

绝缘缠绕物的优选的材料是一根聚酯纱或多根聚酯纱。甚至更优选的是纹理化聚酯纱。

优选地，绝缘聚合物层由聚合物涂层提供，例如，挤出聚合物涂层或漆涂层。绝缘聚合物涂层例如可以是PVC、PVA、PTFE、FEP、MFA、PFA、或PU。优选地，电绝缘的厚度不应太薄并且不能太厚。如果太薄，则很难用涂层完全覆盖丝。如果太厚，则丝的柔韧性减小。优选地，绝缘涂层的厚度介于1μm和10μm之间。更优选地，绝缘涂层的厚度介于3μm和7μm之间。在更优选的实施例中，挤出涂层的厚度大于0.1mm，例如，大于0.2mm，更优选地，小于0.3mm。

本发明具有附加的协同益处：在服装制造期间或之后，当采用磁场的传感器例如用于检测金属部件(例如，针)时，天线不会提供信号。因此，在包括RFID标签的服装的制造过程中产生的麻烦较少。更优选地，第一金属是铜或铜合金。优选地，不锈钢层具有端部拉拔的微结构。端部拉拔的微结构是指包括基本上非等轴晶粒的微结构。在一根金属丝或多根金属丝的横截面中，优选实施例的芯的面积与由不锈钢制成的层的面积的比例介于1和0.4之间，更优选地，介于0.8和0.4之间。在优选实施例中，由不锈钢制成的护套层具有退火的微结构。退火的微结构是包括基本上等轴晶粒的重结晶的微结构。退火可以通过热处理工艺执行，其中不锈钢被加热到其再结晶温度以上，从而在一定时间段期间维持合适的温度，然后冷却。退火过程去除在拉拔不锈钢期间形成的马氏体，并且使不锈钢再结晶，从而产生基本上等轴晶粒。

不锈钢可以选自AISI 300系列(诸如AISI 302，304，316或316L)、AISI 400系列(诸如AISI 430、AISI 625或AISI 904)。特别优选的是AISI 316和AISI 316L。第一金属(例如，铜或铜合金)的导电率高于不锈钢的导电率。

本发明的第二方面是一种标签，其包括织物载体和如本发明第一方面中的RFID标签。RFID标签结合到织物载体上。在优选实施例中，天线借助于织物纱集成到织物载体中或织物载体上。更优选地，天线例如借助于织造、针织或刺绣工艺集成到织物载体中。天线例如可以借助于一根或多根缝合纱集成到织物载体上。天线例如可以通过将天线固定在针织纱之间来集成到织物载体中或织物载体上。天线例如可以通过将天线纱固定在织造的织物载体的纬纱和经纱之间来集成到织造的织物载体中或织物载体上。

本发明的第三方面是一种服饰产品，其包括如本发明的第一方面的任何实施例中的RFID标签；或包括如本发明的第二方面的任何实施例中的标签。优选地，标签附接到服饰产品上。

附图说明

图1示出了可以用于本发明的金属丝的横截面。

图2示出了根据本发明的第一方面的、在通过并且沿着用于RFID标签的天线的轴线的平面中的截面。

图3示出了包括固定到其上的RFID标签的织物标签。

具体实施方式

图1示出了可以用于根据本发明的RFID标签的天线的金属丝100的横截面。金属丝100包括由第一金属(例如，铜)制成的芯102。芯102在其整个圆周上由不锈钢(例如，AISI316不锈钢)制成的护套层104包围。在该示例中，金属丝100的横截面为圆形；芯102具有圆形横截面，其与金属丝100的横截面同心设置。作为示例，金属丝的直径为100μm，其中由铜制成的芯的直径为60μm。因此，在金属丝的横截面中，芯的面积与由不锈钢制成的层的面积的比例为0.56。

图2示出了根据本发明的第一方面的、在通过并且沿着用于RFID标签的示例性天线的轴线的平面中的截面200。示例性RFID天线已经使用如图1中的金属丝100制成。金属丝100包括由第一金属(例如，铜)制成的芯102。芯102在其整个圆周上由不锈钢制成的层104包围。第一缠绕纱120围绕金属丝沿Z方向缠绕。第二缠绕纱125围绕金属丝沿S方向缠绕。缠绕纱120和125完全覆盖了天线的表面。作为示例，缠绕纱120，125可以是167dTex(＝16.7Tex)的非缠结纹理化聚酯复丝纱，其围绕金属丝100缠绕，其中每米长度的金属丝100缠绕1250匝。缠绕的非缠结纹理化聚酯复丝纱覆盖天线的全部表面。

备选地，带可以用于缠绕天线的金属丝。可以用于本发明的带(例如聚酯带)的横截面的具体示例为：例如250微米×12微米、350微米×12微米、370微米×12微米、以及250微米×23微米。

作为用纱或带缠绕的备选方案，可以在金属丝上挤出绝缘聚合物涂层(例如，PA聚合物涂层)。

图3示出了织物标签330和固定到该织物标签上的、根据本发明的第一方面的RFID标签340。RFID标签340包括应答器芯片350和如本发明的第一方面中的天线360(例如，图2的示例性天线)。天线360在织物标签上被定位成波浪形式，并且在其长度的中间形成具有重叠端部的环365。天线360被感应耦合到应答器芯片350。RFID标签340被固定到织物标签上。借助于一根或多于一根缝合纱370，天线360被固定到织物标签330上。应答器芯片360借助于例如透明层压箔355被固定到织物标签上。备选地，应答器芯片可以借助于环氧树脂胶或胶水被固定到织物标签上。

可以在根据本发明的RFID标签中(例如，在图3所示的示例性标签中)使用的天线的备选示例包括三根金属丝的股作为天线。三根金属丝缠绕在一起，其中每米80匝。三根金属丝中的每根金属丝的直径为80μm，其中由铜制成的芯的直径为48μm；并且由不锈钢制成的包围层的厚度为16μm。如此形成的天线包括167dtex的纹理化聚酯复丝纱沿S方向和Z方向的缠绕物(每米1250匝)，以在天线上提供绝缘聚合物层。作为围绕金属丝股缠绕的纱的备选，聚合物挤出涂层可以被施加到股上，例如，厚度为0.12mm的PA涂层。

可以在根据本发明的RFID标签中(例如，如在图3中所示的示例性标签中)使用的天线的备选示例包括与复丝对位芳族聚酰胺纱缠绕在一起(例如，以每米80匝缠绕在一起)的金属丝。这样，获得了更高强度的天线纱。金属丝的直径为100μm，其中由铜制成的芯的直径为60μm；并且由不锈钢制成的包围层的厚度为40μm。该天线包括167dtex纹理化聚酯复丝纱沿S方向和Z方向的缠绕物，以在天线上提供绝缘聚合物层。

Claims

1.一种RFID标签，包括：

-应答器芯片；以及

-天线；

其中所述天线被耦合到所述应答器芯片；

其中所述天线包括金属丝或金属丝股；

其中一根或多根所述金属丝包括芯—护套结构；

其中所述芯—护套结构包括芯和护套层；

其中所述芯由第一金属提供；

其中所述芯在其整个圆周上由所述护套层包围；

其中所述护套层由不锈钢提供；并且

其中所述第一金属的导电率高于不锈钢的导电率。

2.根据权利要求1所述的RFID标签，其中所述天线的直径小于250μm。

3.根据前述权利要求中任一项所述的RFID标签，其中所述天线包括金属丝股，并且其中所述芯的面积与由不锈钢制成的所述护套层的面积的比例大于1.2。

4.根据前述权利要求中任一项所述的RFID标签，其中所述天线包括金属丝股，并且其中所述金属丝的直径小于30μm，优选地小于25μm。

5.根据前述权利要求中任一项所述的RFID标签，

其中所述天线包括绝缘聚合物层，所述绝缘聚合物层包围所述金属丝或所述金属丝股。

6.根据权利要求5所述的RFID标签，其中所述绝缘聚合物层由一根或多根纱的缠绕物提供，或者其中所述绝缘聚合物层由一条或多条聚合物带的缠绕物提供。

7.根据权利要求6所述的RFID标签，

其中所述一根或多根纱、或所述一条或多条带围绕所述金属丝或围绕所述股以所述金属丝或所述股的每米长度上大于1000匝而被缠绕。

8.根据前述权利要求6或7中任一项所述的RFID标签，

其中所述金属丝或所述股由第一纱或第一带沿S方向缠绕；

并且其中所述金属丝或所述股由第二纱或第二带沿Z方向缠绕。

9.根据权利要求8所述的RFID标签，其中所述第一纱或第一带围绕所述金属丝或围绕所述股而被缠绕的每米匝数与所述第二纱或第二带围绕所述金属丝或围绕所述股而被缠绕的每米匝数相同。

10.根据权利要求5所述的RFID标签，其中所述绝缘聚合物层由聚合物涂层提供。

11.根据权利要求1至10所述的RFID标签，其中所述天线包括金属丝股，并且其中所述金属丝具有六边形横截面。

12.根据权利要求1至11所述的RFID标签，

其中所述第一金属是铜或铜合金。

13.一种标签，包括

-织物载体；以及

-根据前述权利要求中任一项所述的RFID标签；

其中所述RFID标签被结合到所述织物载体上。

14.根据权利要求13所述的标签，其中所述天线例如借助于织造、针织或刺绣工艺而被集成到所述织物载体中。

15.一种服饰产品，

包括根据前述权利要求1至12中任一项所述的RFID标签；或者

包括根据权利要求13或14所述的标签。