JP2001517167A - 熱加工物の壁面内へのエレクトロニクスラベルの封入方法、この方法のための製造装置、及びこの方法によって得られたモールド体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 所定の圧力及び温度におけるプラスチック材料（１５）でモールドされた物体の壁面内の所定の深さに、平面型の薄いエレクトロニクスラベル（１）を封入するこの方法によって、ラベル（１）の前記平面がまず第一に、求められた封入の深さにほぼ等しい厚さのプラスチック材料の支持体（５）上に接着され、その支持体（５）がモールドの壁面（１３）に接着され、次にモールドのプラスチック材料（１５）が、前記の圧力及び温度においてモールド（１３、１４）の中に導かれ、ラベルの支持体（５）のプラスチック材料は、モールドの際に二つのプラスチック材料間の接触領域（８、９、１０、１６）内での溶融によって緊密な結合が行われるように、前記圧力及び温度と、モールドのプラスチック材料（１５）とに応じて選択される。

Description

【発明の詳細な説明】 熱加工物の壁面内へのエレクトロニクスラベルの封入方法、この方法のための製 造装置、及びこの方法によって得られたモールド体 本発明は、熱加工可能なプラスチック材料、特にＡＢＳ（アクリルニトリル− ブタジエン−スチレン）、ポリウレタン、ポリプロプレンやポリエチレン（とり わけ高密度ポリエチレン［ＰＥＨＤ］）のようなポリオレフィンを加圧して熱間 でプラスチック加工（射出成形、加圧成形、回転成形またはブロー成形）するこ とによって作製される物体の壁面内に、平面型の薄いエレクトロニクスラベルを 封入することができる方法に関するものである。以下の説明では、本当のモール ドであろうが、ブロー成形であろうが、モールドによって行われる熱加工をすべ てモールドと呼ぶことにする。封入されたラベルは、それを含む物体に接触せず に遠隔からの識別を可能にし、そのことは、識別された物体を認定するあるいは 選別しなければならない場合には、とりわけ大きな利点となる。ラベルは、射出 方法も射出装置も変える必要なく封入される。その対象となる物体は非常に多様 であり、特に容器（タンク、ごみ箱、小瓶、瓶）、パレット、車両の構成部品（ シールド、計器板）、芸術作品などが可能である。 たとえば、公報WO 93 24381 A、NL 9 400 402 AまたはFR 2 697 801 Aによっ て、物体上に配置されたあるいは物体内に組み込まれたエレクトロニクスラベル によって物体を識別する方法が知られている。最初の二つの公報は、モールドの 際に、相対的に厚い壁面内にトランスポンダまたはエレクトロニクスラベルを組 み込む方法を示している。より厳密には、公報WO 93 24381 Aによれば、ラベル は、モールド温度やモールド圧力からラベルを保護するための保護 ケース内にあらかじめ閉じ込められる。このケースは、モールド内に設けられた 導入通路を介してモールドの壁面上に直接配置されるか、または恒常的または一 時的に取り付けられるピンによってモールドの二つの壁面間で保持される。 本発明の目的は、モールドの際にエレクトロニクスラベルを封入する方法を改 善する、特に、厚さの乏しいモールド壁面内であっても行えるような、実際的に 随意に実施できる簡単な設置を可能にすることにある。 本発明によれば、まず第一にラベルの平面が、求められている封入の深さにほ ぼ等しい厚さを有するプラスチック材料の支持体上に固定され、その支持体はモ ールドの内壁面に固定され、モールドのプラスチック材料は、所定の温度及び圧 力でモールドの中に導かれ、ラベルの支持体のプラスチック材料は、モールドの 際に、二つのプラスチック材料の間で、接触領域において緊密な結合を実現する ために、前記の圧力及び温度とモールドプラスチック材料とに応じて選択される 。この結合は、接触領域における二つのプラスチック材料の溶融と相互浸透によ って得られる熔接法タイプである。モールドの間、支持体は、射出に起因する一 時的圧力の緩衝材の役割を果たす。モールドの間に、支持体は、少なくともモー ルド材料との接触面で、さらに選択されたプラスチック材料の性質、特にその溶 融点に応じて、より深い位置で溶融する。モールドの終りに、支持体は、物体の モールドされた壁面と一体化した一部となる。 好ましくは、支持体のプラスチック材料の溶融点は、モールド材料との接触に よって確実に溶融するように、モールドのプラスチック材料よりも低い（さらに 好ましくは十分に低い）ことが望ましい。 モールドプラスチック材料及び支持体のプラスチック材料は、高密度ポリエチ レンの中から有利に選択され、支持体のプラスチック 材料は、上記の溶融点の間に差をつくりだすためにモールド材料よりも小さい密 度を有する。たとえば、第一のＰＥＨＤの溶融点と第二のＰＥＨＤの溶融点は、 それぞれ１５０℃から２００℃と、２００℃から２５０℃とすることができる。 しかしながら、上述したように、特にＡＢＳまたはポリウレタンもまた適してい る。 有利にも、ラベルの使用（識別用読取装置の正確な設置）のために、モールド された壁面上で直接的にラベルの位置を視覚的にマークすることができるように 、支持体とモールドのために、異なる色の材料（たとえば、それぞれ半透明と赤 色）を選択することができる。このことは、プラスチックで構成された部分とラ ベルを含む部分との別々の処理及び／または再利用をともなうようなモールドさ れた物体の破壊の場合に、選別を行うこともできるという利点を有する。 ラベルは、モールドのいかなる場所にも置くことができるが、好ましくは、補 強材の近くのゾーン、すなわちラベル自体に不都合なたわみを生じる可能性が非 常に少ないゾーンが選択される。 本発明において使用される平面型の薄いエレクトロニクスラベルは、それ自体 は良く知られたタイプであるが、本発明によって、たとえば上記の公報WO 93 24 381 Aに示されているのとは反対に、ケースによる保護を必要とせずに、モール ドの際に薄いラベルを組み込まれることができるようになる。ラベルは、一つの メモリと、接触せずに外側からそのメモリと通信する装置を含む集積回路に接続 された、適切な品質の絶縁基板上にプリントされた、アンテナを形成する電気回 路によって構成されたエネルギーをもたない誘導性ラベルである。適切な品質の 基板とは、特に、モールドの際にみられるおよそ２００℃の温度に耐え、柔軟で ありながら一定の剛性を有し、その剛性が、モールドの際にしわを寄せずに基板 をきちんと保 持することに役立つような基板を意味する。通常、厚さがたとえば１０分の１ｍ ｍから１０分の数ｍｍといった薄いエポキシが使用される基板はこの品質を有し ている。カプトンまたはＰＥＴのような他の材料もまた適している。メモリの中 味は、読み取ることができ、さらに、基板のプラスチック材料と、それがモール ドされた物体の壁面のある程度の厚さを通して電磁波を通すことによって、接触 することなく変更することさえ可能である。識別用電磁波は、理論的には、ＢＦ 、ＨＦ、ＵＨＦ波とすることが可能であるにもかかわらず、本発明はまず第一に 、かなり高い周波数（およそ１０ＭＨｚ、特に認可された周波数１３．５６ＭＨ ｚ）を使用するラベルを対象とする。こうした周波数では、基板上にプリントさ れた小型のアンテナを使用することが可能になる（モールドの際に損傷する恐れ がある多重コイル型アンテナを使用する従来の技術の特定のトランスポンダとは 対照的に）。しかしながら、この方法はより低い周波数、特にプリントされたア ンテナが備えられた１５０ｋＨｚ未満の周波数にも適用可能である。アンテナの プリント法、特にシルクスクリーン印刷用の導電性インクによるプリント法は、 当業者によって良く知られている（たとえは、公報FR 2 753 305A参照）。 ラベルは、少なくとも、一般に集積回路に向かい合わせにほぼ平らな面を一方 に有し、他方の面は、多くの場合、集積回路のチップの保護樹脂ビードを有する 。薄いラベルの総厚は、チップと直角に、およそ０．６ｍｍから１ｍｍである。 「平面」とは、主に幾何学的なほぼ平らな表面を意味するが、さらにより一般的 には、支持体のシートを接着することができるような可展面（たとえば円筒形） を意味する。このような表面は、特定のモールド体の形状に、よりぴったり合わ せることができる。 支持体は、有利にも、接着によって、一方はラベルの平面に、及 び／または、他方はモールドの内壁面に固定され、接着は、特に両面粘着テープ を用いて行われる。しかしながら、他の手段によって、たとえば、よりコストが かかり、モールド内でのラベルの設置の自由が制限されてしまうとはいえ、モー ルドの壁面に設けられた吸引孔を通した吸込みといった手段によって、モールド 前及びモールド中にモールド内で支持体を保持することが可能である。 ラベルを支持体に接着するために使用される粘着テープは、両側に強力な粘着 力を有し（なぜなら、このテープはポリエチレンのような粘着力の弱い材料を接 着しなければならないので）、モールド温度に耐える両面粘着テープである。 支持体をモールドに接着するために使用される粘着テープは、支持体を受ける 面は強い粘着力を持つが、モールドのスチール上に接着するための他の面は弱い 粘着力しか持たない。粘着力は再位置決め可能な粘着剤タイプの粘着力で十分で ある。なぜなら、スチールはすぐれた自然の接着を可能にするからである。その うえ、シリコンフィルムのような非粘着性の仮支持体上に、二つの粘着テープと 支持体を備えたラベルを呈示し、モールドに接着するために、それらが仮支持体 から切り離されるという点が有利である。こうして、モールドの際には、両面粘 着テープは、モールドと接触し、モールド材料には直接さらされず、一般に１０ ０℃未満の温度（一般にモールドの強力な冷却を考慮に入れると）に耐えなけれ ばならない。粘着テープの厚さは、いったんはがされた後に、モールド体上に大 きすぎるあとかたがつかないように、できるだけ薄い方がよい。 有利にも、ラベルの支持体は、前述の溶融接合を得るために選択された物理的 特性及び化学的性質を有するプラスチック材料の薄いシートからカットされる。 その厚さは好ましくは１ｍｍ未満であり、有利にはおよそ５００μｍである。厚 さが厚すぎると、モールド材 料と接触する支持体の加熱と局所的な溶融に対して、より多くの熱的慣性が生じ てしまう。その一方で、厚さが厚すぎると、溶融したモールド材料が、モールド に接着されたラベルの上方を通るときに、還流とモールドむらといった現象を引 き起こす恐れがある。 有利な変形実施形態によれば、支持体は、一方ではラベルを、もう一方ではモ ールド（または仮支持体）を接着させるために必要な接着剤で両面のそれぞれが 直接被覆されたシートから製造され、その結果、上述の両面テープの使用は必要 なくなる。 好ましくは、支持体は、モールド体とラベルを堅固に結合するために、支持体 とモールド材料との間に十分に大きな接触面をつくりだすことができるようにラ ベルからはみ出している。この接触面は、ラベルの外側に、及び／または、プリ ント回路によって占有されていないラベルの中央部分をカットすることによって ラベルの内側に設けられる。 有利にも、ラベルの寸法が中央をカットするのに適している場合には、支持体 はまた、中央孔を有し、その結果、ラベルの中央で、モールド材料がモールドの 内壁面まで流れ込むことができ、さらにプラスチック材料のガス抜きが容易にな る。 外側に向かって、及び／または、内側に向かってラベルよりはみ出した支持体 表面の部分は、ガスの排出を容易にし、泡の発生防止に役立つ流路を備えること ができる。 本発明によって必要はなくなるが、ラベルは、平面とは別の面において、プラ スチック材料シートのような他の被覆エレメントを受け取ることができる。ラベ ルはまた、支持体上に置かれる前に、プラスチック材料のブロックの中にあらか じめ埋め込むこともできる。あるいはまた、前記ブロックは、そのブロックを構 成する材料が適切に選択されている場合には、ラベルの平面側で、前記支持体を 直 接構成することもできる。 そのうえ、本発明はまた、上記の方法のための中間手段として、所定の温度及 び圧力においてプラスチック材料でできたモールド体の壁面内の所定の深さに、 平面型の薄いエレクトロニクスラベルを封入するための製造装置に関し、一方で は前記ラベルを、他方では、求められた封入の深さにほぼ等しい厚さを有するプ ラスチック材料の支持体を有し、その支持体上に、ラベルの前記平面が固定され 、ラベルの支持体のプラスチック材料は、モールドの際に二つのプラスチック材 料間の接触領域内での溶融によって緊密な結合が行われるように、前記の圧力及 び温度と、モールドのプラスチック材料とに応じて選択されることを特徴とする 支持体は、有利にも接着によってラベルの平面に固定される。好ましくは、支持 体は、相対的に弱い粘着力を介して、たとえば、複数のラベルをまとめることが できるテープによって、非粘着性の仮支持体に接着され、各ラベルは、集積回路 及びプリントアンテナが存在する基板を有する。 さらに、本発明は必然的に、本発明に合致した方法によってモールド体の壁面 内に封入されたエレクトロニクスラベルを有する、プラスチック材料でモールド されたモールド体自体に関するものである。 添付の図面を参照して、以下に説明することで本発明がよりよく理解されるだ ろう。 図１は、仮支持体上に存在するラベルを上面から見た概略図である。 図２は、図１のII−IIによる断面である。 図３はモールドの中に置かれたラベルの断面図である。 これらの図面は、本発明の種々のエレメントの互いの配置を理解するためのも のであるが、わかりやすくするために、それらのエレ メントに関する縮尺は、以下の説明で与えられる寸法例によって明らかに示され るので、図面内では遵守されていない。 図１から３に示された薄いラベル１は、一般に正方形（たとえば２８ｍｍ×２ ８ｍｍ）のたとえば厚さ０．１３ｍｍのエポキシ樹脂でできた基板または薄いフ ィルムの形状をなし、その上の一方には樹脂ビード３（チップに垂直な厚さ０． ７０ｍｍ）によって保護された集積回路（チップ）と、他方には広い遮断面をも つように四角く配置されたシルクスクリーン印刷アンテナ４（シルクスクリーン 印刷に垂直な厚さ０．１８ｍｍ）が存在する。ラベル１は、たとえば３Ｍ社から 商品番号Ｙ９４９２で販売されている粘着テープ（７２時間後のスチール上での はがれ強度１６．３Ｎ／ｃｍ）のような、粘着力が非常に大きい、厚さ０．１２ ７ｍｍの両面粘着テープ６を介して、本発明に適合した支持体５上に接着される 。 ラベル１と粘着テープ６は、内側開口部７を設けるように内側がカッティング される（ラベル１の中央ゾーンにはラベルのいかなる能動エレメントも存在しな い）。 このように、たとえば３５ｍｍ×３５ｍｍの大きさの支持体５は、内側に向か って（内側表面９）も、外側に向かって（外側表面８）も、集合６、７をはみ出 している。支持体５は、たとえば分子量が相対的に大きく、厚さが０．５５ｍｍ から０．６５ｍｍのポリエチレンフィルムで作製される。 支持体５は、両面粘着テープ１１によって、厚さ０．１０ｍｍのシリコンフィ ルム１２（仮支持体）上に置かれる。場合によってコイル状のシリコンフィルム のテープ上に複数のラベルを順々に置くことができる。 両面粘着テープは、たとえば、３Ｍ社から商品番号９８７１で販売されている 厚さ０．０６２ｍｍのテープである。孔１０（たとえ ば直径が１２ｍｍ）が、支持体５と粘着テープ１１の中央に設けられている。図 ２及び３に示されているように、粘着テープ１１の周囲は、支持体５の周囲と比 べて、ほんのわずか引っ込める、さらに垂直にすることができるが、好ましくは 、型抜き後に粘着テープ１１をはがすのを妨げる恐れがあるようなモールドされ た材料との結合をモールドの際に、作り出さないように、多量にはみ出さないこ とが望ましい。 モールド作業のために、ラベル１は、その支持体５と粘着テープ１１とともに 、シリコンフィルム１２からはがされ、モールドが開放されると、粘着テープ１ １によって、モールド１３、１４のスチール内壁面１３上の望ましい場所に接着 される。それから、モールドのプラスチック材料１５が、二つの内壁面１３，１ ４の間の空間を満たすことができ、ラベル１と、ラベル１によって覆われていな い支持体５の部分と接触する。それらの部分において、すなわち、主に、解放表 面８及び９上で、また、存在している場合には孔１０の内周上で、あるいは支持 体５の外周上で、支持体５のプラスチック材料が、少なくとも表面的にモールド 材料１５と接触して溶け、その結果、図３で太線で表わされているように、二つ の材料間の溶接ゾーンが形成される。孔１０は、モールドされた材料が、ラベル の中央部分内のモールドの内壁面にまで達することを可能にし、したがって、壁 面によってポリエチレンのガス抜きが容易になる。ガスの進行を容易にするため に、支持体５の表面８及び９上に、支持体５の厚さ以下のあるいはこれと等しい 深さを有し、放射状に分岐し、内側の孔１０の中もしくは支持体５の外周１６に 通じる、流路または溝１７を設けることができる。図１には、それらの流路１７ のいくつかしか示されていない。 スチール内壁面１３上では粘着テープ１１の粘着力が相対的に弱 いことから、型抜きを妨げず、粘着テープ１１は、後でモールド体の表面からは がすことができる。 以下の試験が行われ、成功した。 ＧＥＭＰＬＵＳ社製の商品番号ＳＭＡ２１０及びＬＭＡ２１０で製造されたエ レクトロニクスラベルが、上述の方法で、半透明のポリエチレンの支持体上に接 着され、ラベルを支持しているラベルの支持体が、選択された場所でモールドの 内壁面に固定され、射出された高密度ポリエチレンによって加えられる応力にも かかわらず、射出中にこの位置で保持された（モールドの中に封入された時点で の射出材料の温度はおよそ２７０℃で、射出圧力は１０００バールから１５００ バールの間であった）。 その後、このように設置されたそれらのラベルはすべて正常に機能した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＵ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＥＥ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＰ，Ｋ Ｒ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 所定の圧力及び温度においてプラスチック材料（１５）でモールドされた 物体の壁面内の所定の深さに、平面型の薄いエレクトロニクスラベル（１）を封 入する方法であって、ラベル（１）の前記平面がまず第一に、求められた封入の 深さにほぼ等しい厚さのプラスチック材料の支持体（５）上に固定され、その支 持体（５）がモールドの内壁面（１３）に固定され、次にモールドのプラスチッ ク材料（１５）が、前記の圧力及び温度においてモールド（１３、１４）の中に 導かれ、ラベルの支持体（５）のプラスチック材料は、モールドの際に二つのプ ラスチック材料間の接触領域（８、９、１０、１６）内で溶融によって緊密な結 合が行われるように、前記の圧力及び温度と、モールドのプラスチック材料（１ ５）とに応じて選択されることを特徴とする方法。 ２． 支持体（５）が、ラベル（１）の平面及び／またはモールドの内壁面（１ ３）に接着によって固定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３． 前記接着が、両面粘着テープ（６、１１）を用いて行われることを特徴と する請求項２に記載の方法。 ４． モールドに先立って、非接着性仮支持体（１２）上で、支持体（５）と両 面粘着テープ（６、１１）とを備えたラベル（１）を製造し、配置することを特 徴とする請求項３に記載の方法。 ５． 支持体（５）のプラスチック材料の溶融点がモールドのプラスチック材料 （１５）の溶融点より低いことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記 載の方法。 ６． モールドのプラスチック材料（１５）と、支持体（５）のプラスチック材 料とが、高密度ポリエチレンの中から選択されること を特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。 ７． ラベルの支持体（５）が、プラスチック材料の薄いシートからカッティン グされることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。 ８． 支持体（５）が、一方はラベルを、もう一方はモールドの内壁面を接着す るために必要な接着剤で両面のそれぞれが直接被覆されたシートから製造される ことを特徴とする請求項７に記載の方法。 ９． ラベル（１）によって被覆されていない支持体（５）の表面の一部が、外 側に向けて（８）及び／または内側に向けて（９）、ラベルからはみ出している ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。 １０． 支持体の表面の前記部分（８、９）が、流路（１７）を備えることを特 徴とする請求項９に記載の方法。 １１． 所定の圧力及び温度においてプラスチック材料（１５）でモールドされ た物体の壁面内の所定の深さに、平面型の薄いエレクトロニクスラベル（１）を 封入するための製造装置であって、一方では前記ラベルを、他方では、求められ た封入の深さにほぼ等しい厚さを有するプラスチック材料の支持体（５）を有し 、その支持体上に、ラベル（１）の前記平面が固定され、ラベルの支持体（５） のプラスチック材料は、モールドの際に二つのプラスチック材料間の接触領域（ ８、９、１０、１６）内での溶融によって緊密な結合が行われるように、前記の 圧力及び温度と、モールドのプラスチック材料（１５）とに応じて選択されるこ とを特徴とする装置。 １２． 支持体（５）が、ラベル（１）の平面に接着によって固定されているこ とを特徴とする請求項１１に記載の装置。 １３． 支持体（５）が、相対的に弱い粘着力を介して、非接着性仮支持体（１ ２）に接着されていること特徴とする請求項１１また は１２に記載の装置。 １４． ラベル（１）によって被覆されていない支持体（５）の表面の一部が、 外側に向けて（８）及び／または内側に向けて（９）ラベルからはみ出している ことを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一つに記載の装置。 １５． ラベル（１１）が、集積回路及びプリントアンテナが存在する基板を有 することを特徴とする請求項１１から１４のいずれか一項に記載の装置。 １６． 請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法によって、物体の壁面内 に封入されたエレクトロニクスラベルを有することを特徴とするプラスチック材 料でモールドされたモールド体。