IT201600072003A1 - Dispositivo elettronico a radiofrequenza termosaldabile su supporti tessili o polimerici e sue varianti. - Google Patents

Description

“Dispositivo elettronico a radiofrequenza termosaldabile su supporti tessili o

polimerici e sue varianti”.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Introduzione

La presente invenzione si riferisce all’ ambito innovativo dell’ applicabilità di dispositivi elettronici su supporti tessili e/o semirigidi. In particolare l’invenzione tratta dell’ applicabilità a tessuti, polimeri e strutture semirigide di un dispositivo per la conservazione di dati digitali. Tale applicabilità è ottenuta con soluzioni innovative.

I dispositivi in grado di interagire con smartphone, tablet, computer o altri dispositivi elettronici mediante sistemi a radiofrequenza (RFID) o attraverso la codifica NFC, sistema di trasmissione dati unificato e consorziato, costituiscono un settore d’avanguardia e di grande interesse economico: la possibilità di memorizzare e conservare informazioni è un fattore molto importante in svariati campi applicativi (si pensi ai settori della logistica, dell’ anticontraffazione, del marketing e della promozione).

Come più avanti chiariremo questi dispositivi presentano al momento caratteristiche che li rendono difficilmente utilizzabili su supporti tessili o comunque soggetti a continue flessioni, presentando limitazioni e inconvenienti. La possibilità di utilizzare efficacemente questi prodotti su un supporto tessile, quindi applicabili a capi di abbigliamento o tessuti in genere, aprirebbe opportunità importanti in svariati settori.

A questo proposito sono già state presentate altre invenzioni ma con soluzioni tecnologiche differenti.

Qui presentiamo un ulteriore e diverso approccio alla soluzione del problema indicato.

La ricerca di nuove e diverse soluzioni per l’utilizzo di chip e dispositivi NFC su supporti tessili o flessibili risulta particolarmente interessante per lo sviluppo di nuovi mercati e per soddisfare le esigenze di innovazione e risparmio economico che stanno al centro dell’ economia odierna.

Vi è dunque particolare interesse per sistemi sempre più tecnicamente performanti e che contestualmente siano economici e appaiano “esteticamente” come simbolo di progresso tecnologico. Ancora, si ricercano sistemi possibilmente integrati, in modo da creare il minor ingombro possibile, ottimizzando comfort, estetica e funzionalità. Il settore dei dispositivi elettronici applicabili a prodotti tessili è un chiaro esempio di quanto sopra descritto.

In particolare, qui si presentano soluzioni innovative che consentono di proteggere e migliorare le performance tecnologiche dei chip “tradizionali” eliminando o riducendo notevolmente le loro fragilità e inoltre, fattore di particolare innovazione per gli esperti del settore, dare la possibilità di termosaldare gli stessi sui supporti di uso definitivo.

Tale novità permetterà non solo di incrementare l’utilizzo di questi dispositivi elettronici in ambiti dove sono già comunemente utilizzati, ma di aprire il loro utilizzo a nuove funzioni fino ad ora impensabili.

Nella suddetta invenzione bisogna prendere come riferimento i dispositivi a radiofrequenza.

Tale tecnologia sfrutta un segnale elettromagnetico avente frequenza standardizzata, dai 125 Khz ai 5,8 Ghz (ad esempio 13,56 MHz nella codifica NFC), per scambiare informazioni da un dispositivo “reader” a un dispositivo ““tag”” in maniera “contactless”. Essendo il dispositivo ““tag”” generalmente privo di alimentazione propria ed essendo, quindi, alimentato dalla portante proveniente dal “reader”, è ovvio che risulti fondamentale Γ accoppiamento energetico dei due dispositivi. Dalla teoria delle antenne è noto che per emettere un’onda elettromagnetica a una certa frequenza e avente quindi una lunghezza d’onda pari a

X = df

dove “c” è la velocità della luce e “f “ la frequenza dell’onda, bisogna disporre di un’antenna almeno delle dimensioni di mezza lunghezza d’onda. Eseguendo i calcoli si trova una λ=22 metri, quindi è necessario disporre di un’antenna di 11 metri affinché sia possibile propagare l’onda.

Essendo invece le antenne comunemente utilizzate in ambito RFID o NFC di dimensioni molto piccole rispetto alle grandezze appena calcolate, è più corretto trattare la questione da un punto di vista di accoppiamento di campi tra i due dispositivi piuttosto che riferirsi ad antenne e campi elettromagnetici. Questo è il motivo del raggio di funzionamento limitato della tecnologia NFC.

La tecnologia NFC è comunemente utilizzata per le comunicazioni “contactless” a corto raggio basate sull’identificazione a radiofrequenza (RFID) standardizzata utilizzante l’induzione tramite campo magnetico per consentire la comunicazione tra dispositivi elettronici, compresi i dispositivi mobili di comunicazione wireless. Tali comunicazioni a corto raggio vengono utilizzate solitamente per servizi di pagamento e acquisto, come chiavi elettroniche, per servizi di identificazione o configurazione del dispositivo, oppure per la condivisione di informazioni.

Tale tecnologia wireless permette di scambiare dati tra dispositivi entro una distanza di pochi centimetri e viene comunemente utilizzata da dispositivi portatili di comunicazione per sostituire soluzioni wi-fi o Bluetooth.

Ad oggi i prodotti più diffusi utilizzanti la tecnologia NFC presentano supporti rigidi o semi-flessibili. Più comunemente i dispositivi NFC sono montati su supporti plastici costituiti da polimero. I più utilizzati sono PET e PU. Le varianti ad oggi presenti di questa soluzione prevedono o la sostituzione del supporto plastico con uno cartaceo, oppure il montaggio direttamente su un tessuto, come ad esempio per le etichette intelligenti.

E ormai noto agli esperti del settore che la realizzazione di un dispositivo NFC su supporto rigido o semi-flessibile presenta, nelle fasi di utilizzo pratico, molteplici problemi che hanno posto un freno allo sviluppo e alla realizzazione di progetti con tale tecnologia per limiti di fattibilità oggettiva.

Attualmente i ““tag”” vengono solo incollati o “cuciti” tra due lembi di tessuto. In questo modo il “tag” è esposto a sollecitazioni che rendono spesso inutilizzabile il dispositivo.

Solitamente i dispositivi NFC ad oggi esistenti sono realizzati, come già accennato in precedenza, stampando o accoppiando uno strato conduttivo a forma di spirale su un polimero o supporto diverso. Per funzionare Γ antenna deve essere dimensionata in maniera corretta, al fine di ottenere una induttanza in grado di reagire alla lunghezza d’onda di trasmissione (nel caso dei sistemi NFC pari a 13.56 MHz). Di conseguenza vengono generati dei “loop” conduttivi di cui tutte le misure sono calcolate. Al termine del “loop” viene saldato o incollato un Chip elettronico o il DIE elettronico (silicio dopato).

Molte soluzioni fino ad ora realizzate, però, sono da considerarsi come espedienti per rendere solidale un “tag” NFC con un supporto flessibile.

Inoltre, nonostante le indicazioni fomite da vari produttori, i “tag” tradizionali mostrano una impermeabilizzazione solo parziale e spesso non adatta ad esigenze tipiche del mondo tessile.

Inoltre, come enunciato in molti testi, le tracce conduttive realizzate su supporti flessibili devono rispettare delle regole che impongono un limite ai piegamenti tollerabili. Ne deriva di conseguenza che tali tracce sono poco resistenti alle flessioni, specialmente a quelle laterali. In base a diversi test effettuati su tali prodotti, si è notato come le rotture fossero spesso legate al cedimento delle saldature del chip sulle tracce conduttive. Inoltre la composizione a spirale tramite la quale viene stampato il circuito elettronico e il posizionamento del microchip tramite saldatura o incollaggio rendono Finterò dispositivo estremamente fragile e vulnerabile. La rottura o la manomissione di una sola di tali spire, nonché il distaccamento del chip, comportano F inoperatività dell’intero sistema NFC. A causa della delicatezza del prodotto, vi è stata una rinuncia all’uso di questa tecnologia in vari ambiti.

Lo scopo principale della presente invenzione è dunque sviluppare soluzioni tecniche che puntino ad eliminare le criticità precedentemente riscontrate e incrementare così l’utilizzo dei dispositivi negli ambiti dell’ abbigliamento, dell’ arredamento, e più in generale per applicazioni su supporti tessili e/o flessibili.

In particolare, la presente invenzione utilizza moduli elettronici a radiofrequenza già presenti sul mercato ma diversamente utilizzati. Tali moduli sono stati ideati per la tracciatura di prodotti o per essere applicati su prodotti plastici rigidi. Tali dispositivi funzionano solo in presenza di reader appositi e sono interfacciabili con smartphone commerciali.

In modo particolarmente vantaggioso e innovativo questi “tag” vengono trasformati, unendo al modulo due strati di materiale termoadesivo appositamente sagomato che permette, una volta scaldato e pressato, di far aderire direttamente il “tag” su un tessuto o un polimero.

E’ noto per gli esperti del settore che la termosaldatura è utilizzata tradizionalmente con finalità ornamentale o produttiva nei vari ambiti in cui è utilizzato un supporto tessile.

Si osservi che, unendo una tecnologia tipica dell’ambito tessile con tecnologie proprie dell’ambito elettronico, si creano soluzioni dal forte carattere innovativo che permettono di orientarsi verso nuovi scenari economici e commerciali.

La presente invenzione descriverà diverse forme di realizzazione preferite, tutte basate sullo stesso principio ma che si prefiggono obbiettivi diversi, anche utilizzando materiali differenti, e tutte utili ai fini degli scopi e del procedimento descritto qui di seguito.

Tramite l’utilizzo di queste soluzioni è possibile risolvere molti dei problemi sopra indicati, nei modi che verranno illustrati strada facendo.

La realizzazione del suddetto dispositivo avviene applicando al chip tradizionale un materiale polimerico dielettrico, idrorepellente e termoadesivo.

Il vantaggio di una struttura multilivello, oltre a quello di migliorare le caratteristiche globali del dispositivo stesso, è la resistenza opposta ad eventuali rotture del “tag”. Inoltre Γ applicazione del substrato termosaldabile rende possibile l’adesione diretta del “tag” polimerico sul tessuto; diminuisce inoltre il tasso di umidità che attraversa la barriera e conseguentemente migliora le durata e Γ affidabilità del dispositivo. Questi ed ulteriori vantaggi ottenuti grazie alla presente invenzione, nonché dettagli più specifici, verranno descritti qui di seguito. I vantaggi risulteranno chiari alla lettura della seguente descrizione di alcune forme realizzative preferite, di cui alle annesse tavole di disegno:

Fig.l - Esempio di realizzazione dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso proiezione.

Fig. 2 - Esempio di realizzazione dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso esploso.

Fig. 3 - Esempio di realizzazione dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso, sezione del substrato.

Fig. 4 - Esempio di realizzazione dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso con sistema di irrigidimento annegato alFintemo di materiali compositi, proiezione.

Fig. 5 - Esempio di realizzazione dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso con sistema di irrigidimento annegato alFintemo di materiali compositi, esploso.

Fig. 6 - Esempio di realizzazione dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso con sistema di irrigidimento annegato alFintemo di materiali compositi, sezione del multistrato.

Fig. 7 - Esempio di realizzazione dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso con sistema di irrigidimento con supporti polimerici rigidi, proiezione.

Fig. 8 - Esempio di realizzazione dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso con sistema di irrigidimento con supporti polimerici rigidi, esploso.

Fig. 9 - Esempio di realizzazione dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso con sistema di irrigidimento con supporti polimerici rigidi, sezione del multistrato.

In particolare, come accennato in precedenza, le figure qui allegate rappresentano diverse forme di realizzazione e di fasi realizzative della presente invenzione. Per il processo di assemblaggio, in particolare, si utilizzano materiali elettricamente conduttivi, materiali dielettrici e polimeri termosai danti.

Detti dispositivi, applicati mediante saldatura a caldo o termopressatura, vengono applicati su substrati tessili di varia natura, preferibilmente poliesteri, cotoni, tessuti non tessuti, tessuti tecnici, tessuti accoppiati o tessuti spalmati.

Come mostrato nelle figure che qui di seguito verranno descritte più nel dettaglio, il nuovo dispositivo può essere creato ad esempio da un multistrato composto da materiale dielettrico termosaldabile bi-adesivo e impermeabile, ad esempio a base di poliuretano, “tag” tradizionali di plastica con antenna “inlay” in alluminio e, come chiusura e sigillatura, un materiale termosaldabile a base poliuretanica.

Partendo dal materiale termosaldabile bi-adesivo, la produzione del dispositivo può avvenire da lavorazione a rotolo, a fogli o a pezze già tagliate con geometria definitiva. La pezzatura può avvenire a titolo d’esempio mediante taglio laser, tranciatura, fustellatura o taglio meccanico. Successivamente al polimero, ad esempio PUT bi-adesivo, viene applicato un “tag” plastico, ad esempio con codifica NFC. In caso di lavorazione in fogli o a rotolo, i singoli “tag” sono posizionati su lyner rigido o semirigido per garantirne il posizionamento e il centraggio con i restanti elementi del dispositivo.

Lo spessore o la geometria dello strato dielettrico sono del tutto ininfluenti sul funzionamento del dispositivo, andando a modificare esclusivamente la finitura finale del prodotto e la flessibilità del dispositivo.

Il “tag” viene realizzato partendo da polimeri accoppiati con materiali conduttivi, come ad esempio allumino o rame. Attraverso operazioni di asportazione meccanica o chimica viene rimosso il materiale conduttivo in eccesso e Γ antenna denominata “inlay” prende forma. E’ possibile utilizzare qualunque materiale conduttivo. Lo spessore dello strato conduttivo varia dai 2.5 micron ai 200 micron. Lo spessore della lamina non influisce sul funzionamento finale del dispositivo.

Inoltre lo strato metallico può essere anche stampato mediate processo serigrafico o ink-jet oppure ottenuto per stampaggio in 3D. Al termine della fase di realizzazione della struttura induttrice, si salda il DIE elettronico come da arte nota e si chiude il “tag” con un ulteriore strato di materiale polimerico.

Per fissare temporaneamente il “tag” ai substrati inferiori è possibile incollare il suddetto elemento con colle o simili.

Migliori risultati sono stati ottenuti con un “tag” polimerico circolare di diametro esterno 18 mm e con una antenna di diametro 15 mm “tag” di forme e dimensioni diverse hanno dato risultati migliori o peggiori a seconda delle dimensioni

dell’ antenna del reader (elemento emittente dell’ onda elettromagnetica). Suddetto “tag” contiene al suo interno il DIE in modo da rispettare la normativa e l’accordatura a 13.56 Mhz.

Il “tag” viene posizionato in un punto preciso mediante braccio meccanico cartesiano o sistema “pick & place”. Per fissare il dispositivo viene utilizzato un collante applicato sotto al dispositivo o direttamente sui substrati inferiori.

Il multi-strato così formatosi viene chiuso con un secondo strato dielettrico anch’esso sagomato con le tecniche precedentemente indicate.

Il materiale dielettrico può essere un polimero termo-saldabile come ad esempio il PUT.

Completata la creazione della sezione del sistema a multistrato, in caso di lavorazione a rotolo o in fogli, si passa alla pezzatura dei singoli elementi mediante tagli meccanici o laser.

E’ fondamentale sottolineare come uno dei punti che rende detto dispositivo particolarmente innovativo e vantaggioso è la realizzazione mediante l’utilizzo di materiali termosaldanti con varie geometrie e spessori, “tag” con varie geometrie e spessori, e la possibilità che questi vengano saldati su supporti tessili di varia natura. I risultati ottenuti hanno dimostrato che, ognuna delle descritte forme di realizzazione è funzionale e performante, e quindi detto processo permette di realizzare differenti applicazioni e di ottenere varie soluzione tecnologiche.

Si osservi che, la differenza fondamentale rispetto alle tecnologie già esistenti è apparsa evidente già dalle prime sperimentazioni di detto dispositivo. Infatti già durante la prima sperimentazione si è riscontrato che il “tag” aderiva perfettamente al substrato tessile divenendo solidale col tessuto stesso rendendo inoltre complessa se non impossibile la separazione degli strati. Detta sperimentazione ha dimostrato la possibilità di poter realizzare un elevato numero di geometrie ottenibili con caratteristiche di adesione e ingombri differenti. Inoltre, verifiche effettuate mediante appositi tester hanno confermato che i valori delle distanze di lettura del dispositivo rispetto alla fonte emittente sono uguali rispetto alle letture effettuate con i tradizionali dispositivi a radiofrequenza non termosaldati su tessuto.

Ancora, si specifica che, la presenza di strati impermeabilizzanti, riduce al minimo il possibile deterioramento del dispositivo dovuto aH’umidità o ai immersione in acqua.

Si osserva infine che, al fine di prolungare ulteriormente la vita del dispositivo, lo stesso può essere irrigidito spostando il punto di sollecitazione all’ esterno del “tag” polimerico. Per irrigidire tale “tag” si possono utilizzare diversi metodi come una resinatura rigida “hot melt”, lo stampaggio plastico ad iniezione oppure, partendo da una lamina polimerica, il taglio di profili poco più grandi del “tag” e incollati sul “tag” stesso. Per una maggior durata del dispositivo è possibile chiudere il “tag” in due strati rigidi con tecnologie produttive analoghe a quelle sopra indicate. Lo strato di irrigidimento riduce la flessibilità globale del dispositivo ma ne aumenta la durata. A titolo di mero esempio, si osservi ulteriormente che, nel contesto dei dispositivi a radiofrequenza, i chip elettronici descritti sono compatibili con le codifiche standardizzate e gestite da consorzio NFC. In particolare si fa riferimento alla ISO 14443 typeA.

Il tessuto utilizzato a titolo d’esempio è preferibilmente un tessuto di poliestere, o cotone, o cotone-poliestere od ancora tessuto non tessuto. In particolare, il processo secondo la presenta invenzione comprende i seguenti passaggi:

a)Pezzatura del materiale termoadesivo/bi-adesivo, o srotolamento della bobina ad esempio di PUT.

b)Posizionamento su una forma calibrata o su un piano aspirato calibrato. c)Applicazione di “tag” plastici wet o dry “inlay”

d)Pezzatura di un secondo materiale termoadesivo/bi-adesivo, o srotolamento della bobina ad esempio di PUT.

e)Posizionamento del secondo elemento termoadesivo su una forma calibrata o su un piano aspirato.

f)Pre-riscaldamento delle forme per migliorare Γ adesione.

g)Termo-pressatura secondo specifiche del materiale richiesto (3 secondi, 165° C, bassa pressione ad esempio).

Tra ogni fase, ovviamente, vengono effettuate tutte le fasi di centraggio e alimentazione proprie dei sistemi per creazione di prodotti multistrato.

E’ stato verificato che detto processo, che si realizza seguendo tutte le fasi descritte, può essere modificato a seconda delle esigenze tecniche e di prestazioni richieste dal dispositivo.

In particolare l’utilizzo di materiali dielettrici come ad esempio il PUT sono adatti all’utilizzo sul tessile, essendo usati, come noto, per la creazione di ornamenti e personalizzazione di prodotti di abbigliamento o arredamento.

I dispositivi che utilizzano il procedimento sopra descritto, in modo particolarmente vantaggioso, risultano comunque flessibili e le tracce metalliche sui “tag” plastici tendono a non lesionarsi in maniera significativa, inibendo il dispositivo, in caso di limitata manipolazione del tessuto. E stato inoltre verificato che la barriera all’acqua dei materiali dielettrici (preferibilmente disposti sia sotto che sopra al “tag”), nonché Γ incapsulamento dell’elemento elettronico, rendono il dispositivo effettivamente resistente all’acqua e all’umidità.

Inoltre, l’utilizzo dei materiali termoadesivi rende in maniera particolarmente vantaggiosa e veloce l’applicazione di questo dispositivo direttamente su un tessuto attraverso tecnologie note agli esperti del settore.

Una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, che è risultata particolarmente utile e perf ormante, è qui riportata a mero titolo d’esempio: molto d’attualità è l’utilizzo di dispositivi per poter fare pubblicità e attività di marketing direttamente su t-shirt con cotoni leggeri e quindi molto flessibili. Con il procedimento secondo la presente invenzione:

- Partenza da maglia di cotone o simili (t-shirt, polo, felpe o altro, per esempio di tessuto jersey 160 grammi pettinato)

- Posizionamento su manichino come da arte nota

- Centraggio della zona su cui posizionare il dispositivo

- Pezzatura del primo strato dielettrico termo-bi-adesivo ad esempio PUT.

- Centraggio del “tag” plastico

- Pezzatura del secondo strato dielettrico termo-adesivo

- Centraggio di tutti gli strati

- Termo-pressatura dei vari strati per garantire l’adesione dei vari “layers”.

- Spellicolamento dal film protettivo.

Seguendo questo procedimento innovativo, si posiziona in modo definitivo il dispositivo NFC direttamente sulla t-shirt o altro capo di abbigliamento. E’ possibile, modificando la tipologia di materiale dielettrico utilizzato, realizzare il dispositivo NFC su diversi substrati tessili con risultati pressoché identici. Detta maglia, una volta indossata, contiene salvate svariate informazioni come ad esempio informazioni promozionali, link ad indirizzi internet, cataloghi aziendali, video, foto etc. Inoltre, sfruttando la codifica NFC tutti i contenuti digitali sono utilizzabili su smartphone comunemente in commercio. In modo particolarmente vantaggioso, con il suddetto processo è possibile utilizzare qualsiasi tipologia di “tag” commerciale con svariate capacità di memoria elettronica e performance. Inoltre è possibile utilizzare svariate misure di “tag” a seconda delle esigenze specifiche del progetto.

Da considerare che la seguente soluzione rende il capo di abbigliamento interattivo per tutto il periodo temporale legato alla durata meccanica del “tag” tradizionale, che la presente invenzione aumenta in maniera significativa.

Un’ulteriore forma realizzativa, particolarmente vantaggiosa, consiste nel creare un nucleo rigido intorno al “tag” di plastica in modo da limitare se non eliminare le sollecitazioni meccaniche sul “tag” anche se applicato direttamente sul tessuto. In questo modo si allunga la vita utile del prodotto oltre a renderlo resistente all’acqua e alle stirature.

In particolare più nel dettaglio, il processo secondo la presenta invenzione comprende i seguenti passaggi:

a)Pezzatura del materiale termoadesivo/bi-adesivo, o srotolamento della bobina ad esempio PUT.

b)Posizionamento su una forma calibrata o su un piano aspirato calibrato. c)Pezzatura di un eventuale materiale dielettrico rigido secondo geometria nota. d)Applicazione del “tag” di plastica adesivo su una della due forme di materiale dielettrico rigido, oppure resinatura con resine rigide come ad esempio resine siliconiche, poliuretaniche o epossidiche, oppure ancora applicazione in tecnologia hot-melt di strati polimerici dielettrici, stampaggio per iniezione o stampaggio 3d. e)Eventuale pezzatura di materiale dielettrico termosaldante biadesivo. f)Posizione del materiale dielettrico termosaldante biadesivo tra i due lembi di materiale dielettrico rigido per garantirne la saldatura e l’impermeabilità tra i due strati.

g)Posizionamento del “nocciolo” rigido così ottenuto

h)Pezzatura di un secondo materiale termoadesivo/bi-adesivo, o srotolamento della bobina ad esempio PUT.

i)Posizionamento del secondo elemento termoadesivo su una forma calibrata o su un piano aspirato.

j)Preriscaldamento delle forme per migliorare adesione.

k)Termo-pressatura secondo specifiche del materiale richiesto (3 secondi, 165° C, bassa pressione ad esempio).

l)Pezzatura del tessuto secondo geometria consona alla realizzazione di nuovi prodotti tessili

m)Termosaldatura del modulo ottenuto direttamente su tessuto attraverso termopressatura secondo specifiche dei materiali richieste (15 secondi, 165°C pressione media come esempio).

n)Spellicolamento dal film protettivo.

Si consiglia, in caso dovesse essere necessario aumentare la vita del dispositivo, di realizzare soluzioni basate sul processo appena descritto. In particolare per prodotti come bracciali, capi d’abbigliamento o arredamento risulta molto vantaggioso ed economico rispetto ad altre soluzioni sul mercato. In particolare si riporta un esempio di realizzazione di un bracciale con struttura NFC sottile creato su supporto tessile. - Pezzatura del tessuto, o srotolamento della bobina

- Posizionamento su una forma calibrata o su un piano aspirato calibrato.

- Pezzatura dello strato dielettrico termo-bi-adesivo

- Posizionamento dello strato dielettrico termo-bi-adesivo

- Realizzazione del modulo rigido come indicato in precedenza

- Posizionamento del modulo rigido

- Pezzatura dello strato dielettrico termosaldabile

- Posizionamento dello strato dielettrico termosaldabile

- Centraggio dei vari strati e termo-pressatura della struttura multistrato

- Spellicolamento del dispositivo ottenuto

- Applicazione di uno strato di materiale dielettrico termo-bi adesivo precedentemente pezzato secondo le tecnologie note

- Applicazione di un secondo strato di tessuto

- Applicazione di due lembi di un tessuto elastico

- Termopressatura per fare aderire Tintemo e fissare il cinturino in tessuto elastico. - Rifilatura del dispositivo mediante taglio laser, taglio meccanico o waterjet.

Questo dispositivo risulta più sottile (circa 1 .5 mm) e di conseguenza più leggero, meno ingombrante e più adatto alTutilizzo di tutti i giorni. Inoltre risulta essere molto resistente e impermeabile. Il prodotto è adatto da far indossare ai bambini, per accedere ad aree protette, ad eventi e concerti o in palestre e piscine. La struttura estremamente complessa non permette Γ eventuale manipolazione del dispositivo elettronico e garantisce un elevato tasso di resistenza del “nocciolo” elettronico all’acqua e alle intemperie.

Un ulteriore esempio di forma di realizzazione preferita secondo la presente invenzione, che dimostra Γ effettiva versatilità del procedimento qui descritto è la creazione di un dispositivo con un elevato tasso di durata e affidabilità, necessario per la sicurezza sul lavoro.

Modello realizzativo del dispositivo NFC a lunga durata:

- Pezzatura del tessuto, o srotolamento della bobina

- Posizionamento su una forma calibrata o su un piano aspirato calibrato

- Pezzatura del primo strato dielettrico termo-adesivo

- Centraggio del primo strato dielettrico termo-adesivo

- Termo-pressatura del materiale dielettrico

- Realizzazione del modulo elettronico rigido precedentemente indicato

- Posizionamento sul tessuto

- Attraverso un sistema di deposito controllato a 2 assi viene creata un’ulteriore guarnizione intorno al dispositivo in materiale siliconico morbido.

- Pezzatura di materiale termoadesivo dielettrico

- Centraggio materiale termoadesivo dielettrico

- Termo-pressatura del multistrato secondo specifiche dei materiali (20 secondi a 165°C ad esempio).

- Rifilatura eventuale del dispositivo mediante taglio laser, taglio meccanico o waterjet.

Analogamente al modello realizzativo precedente, il dispositivo è ottenibile sia su pezza o rotolo o direttamente su un capo di abbigliamento, oppure su tessuti da arredamento, lenzuola, tovaglie e tovaglioli etc. L’esperienza acquisita indica che, come esposto in altri brevetti, la scelta di proteggere gli elementi conduttivi permette una maggior protezione dello strato metallico sul “tag” polimerico, riducendo o eliminando eventuali lesioni dello strato stesso mantenendo un rendimento di funzionalità del dispositivo costante nel tempo. Questo fattore lo rende molto indicato per utilizzi medicali in cui, per normativa, è richiesta una forte affidabilità dei dispositivi che in caso di emergenza devono garantire la performance.

Specialmente, ma non solo, nell’ ambito fashion e dell’ arredamento, è possibile fornire il dispositivo NFC con una finitura diversa dal polimero termosaldato.

NeH’utilizzo del dispositivo accade che sia applicato su prodotti di alta gamma, con un design studiato e con la necessità di inserirsi in un sistema di prodotto “completo”. In questo modo, controllando il processo di stampa, si ottiene un prodotto con una finitura superficiale migliore. Un ulteriore modello di realizzazione consiste nella creazione di dispositivi con maggior distanza di lettura. La distanza di lettura permette di interagire con i dispositivi NFC da una distanza superiore.

Dall’ esperienza maturata risulta che la distanza di lettura del dispositivo fin qui descritto è intorno ai 15 mm, in linea con i dati di lettura dei dispositivi tradizionali ad induzione. Si pensi ora di realizzare una divisa scolastica per ragazzi con il dispositivo NFC integrato: per monitorare i movimenti degli alunni vengono posizionati dei reader lungo il percorso porte dei pullman o accessi a scuola, accessi ai bagni. Questi accessi vengono attivati e gestiti dal dispositivo NFC indossato sulla divisa dei ragazzi. Per ottimizzare le funzionalità associate al dispositivo, si rende necessaria una distanza di lettura maggiore rispetto ai 15 millimetri indicati in precedenza. Studi e sperimentazioni hanno portato alla creazione di dispositivi tessili con un modulo elettronico a radiofrequenza interno con dimensioni maggiori. Il risultato è stata una distanza di lettura anche di 40 mm. Infatti il dispositivo elettronico, ha una correlazione importante tra distanza di lettura e dimensione del “tag” plastico. Usando un modulo con le stesse caratteristiche ma con dimensioni maggiori, le distanze di lettura sono notevolmente aumentate. Il dispositivo risulta però maggiormente invasivo. Inoltre, le caratteristiche elettroniche del modulo NFC dipendo dalla tipologia di DIE inserito. In commercio esistono svariati DIE con caratteristiche di memoria e prestazioni differenti. La scelta della tipologia di DIE utilizzabile dipende dalle prestazioni attese dal dispositivo NFC.

Infine, in modo del tutto similare alle funzioni NFC, è possibile replicare performance tessili anche per dispositivi RFID HF o UHF, sistemi BLE Bluetooth low energy e sistemi wi-fi o GPS. Dai test è inoltre emerso che maggiori sono le dimensioni dell’ antenna emittente e maggiore è il campo di lettura del dispositivo. In questo caso si consiglia infatti di creare un dispositivo più grande. Anche le geometrie variano in base alle performance richieste. Possono essere creati dispositivi con antenne circolari, quadrati o a geometrie complesse.

Detto dispositivo innovativo ha ambiti di applicazione possibili davvero vasti, ci limitiamo ad elencarne, in modo esemplificativo ma non esaustivo, quelli in cui risulta essere molto competitivo e diversificato, soprattutto per quelle applicazioni in cui è importante avere un elevato tasso di flessibilità del tessuto e nelle quali è consigliato il lavaggio del prodotto.

Nel settore dell’ abbigliamento sportivo, ad esempio, si applica il dispositivo per conservare indicazioni medico/sanitarie per il primo soccorso degli atleti, oppure i contatti di soccorso per l’ambito trekking. Si riporta come esempio l’utilizzo del dispositivo nell’abbigliamento moda per la realizzazione di maglie, polo, felpe etc., interattive per salvare tutti i dati desiderati sulla maglia (nome del proprietario, certificati di originalità e tracciatura di produzione, contatti in caso di emergenza). Si riporta come esempio di utilizzo del dispositivo, Γ impiego nell’ ambito sanitario per salvare informazioni mediche di anziani e malati cronici oppure, per ospedali e case di cura, la possibilità di salvare sulla maglia intima la scheda medica del paziente.

Ancora, nell’ ambito Promotion & Merchandising è possibile salvare messaggi digitali, foto, video, cataloghi etc. in t-shirt e abbigliamento promozionale.

Sempre a titolo d’esempio si riporta la possibilità di creare vestiti per animali in cui salvare Γ indirizzo di casa o un contatto del padrone dell’ animale stesso. E ancora, tessuti da arredamento, per produzioni pregiate, così da indicare l’originalità del manufatto. O ancora tovaglie, tovaglioli, asciugamani o accappatoi in cui salvare servizi digitali per ristoranti e alberghi. Infine è possibile applicare il dispositivo su carrozzine e passeggini per il caso di smarrimento.

Un’ulteriore forma realizzativa di tale dispositivo, particolarmente vantaggiosa ed economica, consiste nel creare una struttura rigida attraverso l’utilizzo di materiali compositi multistrato come ad esempio vetronite FR4. Questo materiale è composto da un multistrato pressato a caldo composto da un tessuto spalmato con una resina polimerica. Lo spessore delle lastre di vetronite dipende dal numero di strati termopressati tra di loro. Test sperimentali hanno dimostrato che, con vantaggi sostanziali per struttura meccanica ed economicità, i “tag” tradizionali possono essere inglobati tra i vari strati di questi materiali compositi, mantenendo intatte le loro caratteristiche meccaniche e di funzionalità riducendo notevolmente gli spessori del dispositivo a parità di resistenza meccanica.

Inoltre, selezionando il polimero spalmato più idoneo, il prodotto risulta incapsulato e protetto daH’umidità.

Si riporta, a titolo di mero esempio, la realizzazione di braccialetti elastici in poliestere tessile.

- Pezzatura di un nastro in materiale elastico tessile come ad esempio poliestere. - Spalmatura di un tessuto ad esempio tessuto di vetro con una resina epossidica. - Posizionamento del “tag” tradizionale su un foglio di tessuto spalmato

- Termopressatura ad esempio di 6 fogli di tessuto spalmato mantenendo al centro del multistrato il foglio con i “tag” applicati. Tempi indicativi di creazione della lastra rigida sono di 130 °C per 10 minuti con pressione indicativa di 12 Kg. I dati variano in base alla tipologia di tessuto utilizzato, di resina utilizzata e dagli spessori della lastra che si vuole ottenere.

- Pezzatura dei moduli rigidi attraverso tecnologie tradizionali come ad esempio taglio laser, taglio meccanico, tranciatura o fustellatura

- Pezzatura materiale termo-bi-adesivo attraverso tecniche tradizionali come “tag”lio laser, taglio meccanico, tranciatura o fustellatura

- Pezzatura materiale termoadesivo ad esempio poliuretano PUT attraverso tecniche tradizionali come taglio laser, taglio meccanico, tranciatura o fustellata

- Posizionamento e centraggio ad esempio attraverso Pick & Place del tessuto elastico, del termoadesivo bi-adesivo, del nocciolo rigido in vetronite e termoadesivo.

- Termopressatura attraverso termopressa ad esempio a 160°C per 15 secondi.

Come evidente e noto agli esperti del settore, questa soluzione permette di semplificare e ridurre le fasi e conseguentemente i tempi produttivi. Materiali compositi utilizzabili sono vari e dipendono dalle caratteristiche di prestazioni e costi attribuibili ai prodotti. Come prodotti similari si indicano a titolo d’esempio la fibra di carbonio, la vetroresina, la vetronite FR4 o FR5 o spalmati naturali.

Analogamente sarà possibile realizzare dispositivi similari direttamente sui capi di abbigliamento scegliendo se accoppiare direttamente il dispositivo al tessuto del prodotto tessile o se accoppiare il tutto ad un tessuto e successivamente applicarlo al capo tessile per esigenze estetiche.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1 . Dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso e in grado di garantire la protezione e Γ impermeabilizzazione della parte elettronica. Il tutto realizzato attraverso l’utilizzo di materiali termosaldabili (3), materiali bi-adesivi termosaldabili (1), “tag” RFID o NFC realizzati “inlay” o su circuiti stampati realizzati secondo le normative e le unificazioni intemazionali (2) e utilizzando diversi sistemi di irrigidimento a spessore variabile (4) (6). Il dispositivo è realizzato seguendo i seguenti passaggi o da diverse combinazioni degli stessi: a) realizzazione della struttura rigida intorno al “tag” plastico: i. pezzatura del materiale polimerico o materiale composito partendo da lastra rigida (4) attraverso taglio meccanico, taglio laser, tranciatura, fustellatura, waterjet, taglio al plasma, taglio ad ultrasuoni e similari. ii. Posizionamento del “tag” “inlay” (2) attraverso macchinari a controllo CNC, maschere di posizionamento o attraverso bracci meccanici con o senza sistema di programmazione automatica. iii. Incapsulamento del dispositivo attraverso applicazione di resine eposiddiche, materiali termoadesivi o termo bi-adesivi (5), o inglobando direttamente il “tag” NFC tra vari fogli di vetronite e pressati successivamente(6). iiii. Eventuale applicazione di un secondo strato polimerico o di materiale composito (4) precedentemente pezzato attraverso taglio meccanico, taglio laser, tranciatura, fustellatura, waterjet, taglio al plasma, taglio ad ultrasuoni e similari. iiiii. Trattamenti termici tipici per far aderire i vari strati precedentemente posizionati. b) pezzatura o srotolamento di uno strato di materiale termo-bi-adesivo dielettrico impermeabile (1) attraverso taglio meccanico, taglio laser, tranciatura, fustellatura waterjet, taglio al plasma, taglio ad ultrasuoni e similari. c) Posizionamento e incollaggio del nocciolo rigido contenente il “tag” RFID o NFC (2) attraverso macchinari a controllo CNC, bracci meccanici o attraverso maschere di posizionamento. d) Chiusura del multistrato ottenuto con un secondo materiale dielettrico termoadesivo (3) impermeabile precedentemente pezzato o srotolato attraverso tecnologie di taglio meccanico, taglio laser, tranciatura fustellatura, waterjet, taglio al plasma, taglio ad ultrasuoni e similari. e) trattamento termico o di termopressatura ad esempio 130°C per 4 secondi per fare aderire i vari strati. f) eventuale rifilo dei vari modelli se lavorazione eseguita in rotolo attraverso tagli meccanici, taglio laser, tranciatura o fustellatura. g) Posizionamento del multistrato ottenuto direttamente sul tessuto (0) come ad esempio poliestere, cotone, cotone-poliestere, nylon, tessuto non tessuto, seta, lana o nuovi tessuti innovativi con o senza trattamenti superficiali. h) Termopressatura del multistrato ad esempio attraverso termopressa o ferro da stiro ad esempio a 155°C per 15 secondi con successivo spellicolamento di eventuali film protettivi.
2. 2. Dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso realizzato secondo la rivendicazione 1 , comprendente inoltre, in ogni fase, operazioni di centraggio ed alimentazione proprie della creazione di dispositivi a multistrato nonché tutte le attività di programmazione tipiche dei dispositivi elettronici.
3. 3 . Dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso secondo la rivendicazione 1 in cui si utilizza almeno un materiale termo-bi-adesivo impermeabile (1) come elemento saldante tra il modulo elettronico e il tessuto.
4. 4. Dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso secondo la rivendicazione 1 in cui Γ elemento elettronico utilizzato è realizzato su un supporto polimerico flessibile o rigido con tecnologia “inlay” (2).
5. 5. Dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso realizzato secondo la rivendicazione 1 in cui il modulo elettronico viene irrigidito attraverso un multistrato di materiali polimerici (4) o attraverso una resinatura funzionale del “tag” “inlay” RFID o NFC (5) secondo le tecniche note agli esperti del settore.
6. 6. Dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso secondo le rivendicazioni precedenti in cui il “tag” RFID o NFC viene annegato direttamente alFintemo di strati di materiali compositi pressati tra loro come ad esempio la vetronite FR4 (6) secondo le tecniche note agli esperti del settore.
7. 7. Dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso secondo la rivendicazione 1 in cui il dispositivo per esigenze di economicità è composto solamente dallo strato dielettrico termo-bi adesivo impermeabile (1), “tag” plastico RFID o NFC (2) e materiale termoadesivo impermeabile (3).
8. 8. Dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso secondo la rivendicazione 1 realizzato partendo da un materiale termo-bi-adesivo impermeabile (1), il “tag” di plastica opportunamente irrigidito (4) (5) (6), protetto e impermeabilizzato e un secondo strato di materiale termosaldabile impermeabile (3) in cui Finterò multistrato viene posizionato e termosaldato attraverso termopressa direttamente su un ulteriore supporto tessile (0) per motivi tecnici ed estetici e successivamente applicato al prodotto finito.
9. 9. Dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso secondo le rivendicazione 1 in cui detto substrato è un polimero o un tessuto rigido o elastico (0) ad esempio del tipo poliestere, cotone, cotone-poliestere, tessuto non tessuto, tessuti tecnici, tessuti accoppiati o tessuti spalmati.
10. 10. Dispositivo elettronico passivo a radio frequenza termoadesivo ideato per essere saldato su un supporto tessile in modo solidale con il substrato stesso secondo le rivendicazione 1 , in cui gli elementi elettronici possono essere del tipo RFID HF o UHF, sistemi BLE Bluetooth low energy e sistemi wi-fi o GPS.