JP2011002958A

JP2011002958A - 構造体

Info

Publication number: JP2011002958A
Application number: JP2009144575A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Oishi; 教博大石
Original assignee: Toppan Forms Co Ltd
Current assignee: Toppan Edge Inc
Priority date: 2009-06-17
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2011-01-06

Abstract

【課題】ＲＦＩＤ用途の情報記録メディアを強度の低下を招くことなく一体に備え、製造当初から最終工程まで電波または電磁波を媒体とした非接触通信による個別の情報管理を可能とした構造体を提供する。
【解決手段】本発明の構造体１０は、三次曲面を有する硬質樹脂からなる基体１１と、基体１１の三次曲面を形成する部分に、この曲面に沿って埋設されたインレット１２と、を備え、インレット１２を構成する基材はフィルム状またはシート状の硬質樹脂基材であり、基材の中央部には、基材を厚み方向に貫通する空隙が設けられたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、硬質樹脂からなる基体と、電波または電磁波を媒体として外部から情報を受信し、また、外部に情報を送信可能なインレットとを備えてなり、基体の二次曲面または三次曲面にインレットが配置された構造体に関するものである。

自動車、オートバイ、航空機、船舶などの乗り物の筐体（バンパー、カウルなど）などを始めとする主に樹脂からなり、比較的厚みの薄い構造体は、複数の成形工程および塗装工程を経て製造される。このような構造体は、見掛けは同じであっても、乗り物などの完成品のグレードや、出荷される国や地域などによって仕様が異なることがある。

従来、それぞれの構造体の仕様を識別するために、構造体毎に仕様を表すバーコードが記載されたラベルやタグを貼付し、それぞれのバーコードをバーコードリーダで読み取る方法が採用されている。
このバーコードを用いる方法では、バーコードを１つずつバーコードリーダで読み取らなければならないため、作業工程が繁雑になり、作業効率が悪いという問題があった。また、塗装工程では、一旦、構造体からバーコードラベルなどを剥がして、作業終了後に再びラベルを貼る必要があるため、ラベルの紛失や貼り間違いによって、製造途中の構造体（仕掛品）が、本来の仕様を満たす製造ラインとは異なる製造ラインに紛れ込んでしまい、その製造ラインを停止する原因になることがあった。

そこで、バーコードラベルの代わりに、非接触型のＩＣタグを用いて、構造体に関する情報（仕様）を管理することが検討されている。例えば、オートバイのエンジンの主要部品などの補修やメンテナンスによって交換される機会がほとんどない部品にＩＣタグを取り付けて、その部品を半永久的に識別できるようにした構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３２１３４８号公報

特許文献１に開示されている構造は、完成した部品にＩＣタグを取り付け、これらの部品を組立ててオートバイとしているのであって、個々の部品の製造当初から最終工程までを管理するためにＩＣタグを用いているわけではなかった。
また、部品を個別に管理するためには、部品にＩＣタグを埋め込んで、部品とＩＣタグを一体化する必要がある。しかし、ＩＣタグのように薄いシート状でかつ柔軟性を有するものが部品の一部を形成すると、その部分の強度が局所的に低下し、製品の仕様によっては、その部品を用いることができないという問題が生じるおそれがある。そこで、部品内部に薄い硬質の基材を用いたＩＣタグを埋設することにより、このような局所的な強度の低下を防止することができると考えられる。しかしながら、部品の仕様の制約などによる必要に迫られて、薄い硬質基材を用いたＩＣタグを部品の二次曲面や三次曲面に埋設した場合、硬質基材は二次曲面や三次曲面に沿って曲げられるが、無理に曲げると、硬質基材に亀裂が生じたり、割れたりすることがあった。また、仮に硬質基材を二次曲面や三次曲面に沿って曲げることができたとしても、その硬質基材に対して、外部からの衝撃によって、曲げによって生じた応力に加えて、さらに応力が生じると、硬質基材に亀裂が生じるおそれがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用途の情報記録メディアを、強度の低下を招くことなく一体に備え、製造当初から最終工程まで電波または電磁波を媒体とした非接触通信による個別の情報管理を可能とした構造体を提供することを目的とする。

本発明の構造体は、二次曲面および／または三次曲面を有する硬質樹脂からなる基体と、該基体の二次曲面および／または三次曲面を形成する部分に、これらの曲面に沿って埋設されたインレットと、を備えてなる構造体であって、前記インレットを構成する基材はフィルム状またはシート状の硬質樹脂基材であり、前記基材の中央部には、前記基材を厚み方向に貫通する空隙が設けられたことを特徴とする。

前記空隙内に、前記基体をなす硬質樹脂が充填されたことが好ましい。

前記基材は、ガラスエポキシ樹脂基材であることが好ましい。

本発明の構造体によれば、二次曲面および／または三次曲面を有する硬質樹脂からなる基体と、該基体の二次曲面および／または三次曲面を形成する部分に、これらの曲面に沿って埋設されたインレットと、を備えてなる構造体であって、前記インレットを構成する基材はフィルム状またはシート状の硬質樹脂基材であり、前記基材の中央部には、前記基材を厚み方向に貫通する空隙が設けられたので、基材を基体の二次曲面および／または三次曲面に沿って曲げても、前記の空隙により基材に生じる応力が緩和され、基材に亀裂が生じなくなる。したがって、この構造体において、インレットが埋設された部分の機械的強度の低下が生じなくなる。
また、基体にインレットが一体に設けられているので、構造体の製造当初から最終工程まで、構造体について、電波または電磁波を媒体とした非接触通信による個別の情報管理を行うことができる。したがって、それぞれの構造体の仕様に応じて、作業工程を正確に管理することができるから、作業効率が向上する。

本発明の構造体の一実施形態としてヘルメットを示す概略斜視図である。本発明の構造体を構成するインレットの一実施形態を示す概略平面図である。本発明の構造体の一部の断面を示す概略断面図であり、図２のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する図である。本発明の構造体を構成するインレットの他の実施形態を示す概略平面図である。

本発明の構造体の実施の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

以下、図１〜３を参照して、本発明の構造体の一実施形態を説明する。
図１は、本発明の構造体の一実施形態としてヘルメットを示す概略斜視図である。図２は、本発明の構造体（ヘルメット）を構成するインレットの一実施形態を示す概略平面図である。図３は、本発明の構造体（ヘルメット）の一部の断面を示す概略断面図であり、図２のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する図である。
この実施形態の構造体（ヘルメット）１０は、三次曲面を有する硬質樹脂からなる基体１１と、基体１１の三次曲面を形成する部分に、この三次曲面に沿って埋設されたインレット１２とから概略構成されている。

この構造体１０では、基体１１がヘルメット本体である。以下、「基体１１」を「ヘルメット本体１１」と言うこともある。この場合、ヘルメットに要求される強度を保つために、ヘルメット本体１１の頬部１１Ａまたは頭頂部１１Ｂに、インレット１２が埋設されている。すなわち、インレット１２Ａ（１２）が、ヘルメット本体１１の頬部１１Ａの三次曲面を形成する部分に、この三次曲面に沿って埋設されている。あるいは、インレット１２Ｂ（１２）が、ヘルメット本体１１の頭頂部１１Ｂの三次曲面を形成する部分に、この三次曲面に沿って埋設されている。
なお、インレット１２（１２Ａ，１２Ｂ）がヘルメット本体１１の頬部１１Ａまたは頭頂部１１Ｂの三次曲面に沿って埋設されているとは、インレット１２（１２Ａ，１２Ｂ）がヘルメット本体１１の頬部１１Ａまたは頭頂部１１Ｂの三次曲面の形状に追従して変形して（撓んで）埋設されていることをいう。

インレット１２は、平面視円形状をなすフィルム状またはシート状の硬質樹脂基材からなる基材１３と、ＩＣチップ１４と、アンテナ１５とから概略構成されている。また、ＩＣチップ１４およびアンテナ１５は、基材１３の一方の面１３ａに設けられ、互いに電気的に接続されている。

基材１３の中央部には、基材１３を厚み方向に貫通する平面視円形状の空隙１３ｂが設けられている。すなわち、空隙１３ｂの開口縁部１３ｃと基材１３の外縁は同心円をなしている。

アンテナ１５は、線状の導電体が基材１３の外縁と同心円をなして螺旋状に多重に形成されてなり、平面視円環状のループアンテナをなしている。また、導電体は、基材１３の空隙１３ｂに重ならないように巻き回されている。
アンテナ１５の長さ（全長）は、非接触ＩＣカードなどの非接触ＩＣモジュールに利用できる極超短波帯〈ＵＨＦ〉やマイクロ波帯の電波帯の周波数（３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ）の１／２波長に相当する長さとなっている。

また、インレット１２（１２Ａ，１２Ｂ）は、ヘルメット本体１１の頬部１１Ａまたは頭頂部１１Ｂの三次曲面を形成する部分において、基材１３の空隙１３ｂ内にヘルメット本体１１をなす硬質樹脂が充填されるとともに、この硬質樹脂によって基材１３、ＩＣチップ１４およびアンテナ１５が被覆されることにより、ヘルメット本体１１の所定の位置に固定されている。

ヘルメット本体１１をなす硬質樹脂としては、例えば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂、ガラス繊維強化プラスチック、ガラス長繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチック、アラミド繊維強化プラスチック、ポリエチレン繊維強化プラスチックなどの繊維強化プラスチックなどが用いられる。
また、繊維強化プラスチックのマトリックスをなす樹脂としては、不飽和ポリエステルエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。

基材１３をなすフィルム状またはシート状の硬質樹脂基材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ−Ｇ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル樹脂からなる基材；ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン樹脂からなる基材；ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ４フッ化エチレンなどのポリフッ化エチレン系樹脂からなる基材；ナイロン６、ナイロン６，６などのポリアミド樹脂からなる基材；ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール、ビニロンなどのビニル重合体からなる基材；ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチルなどのアクリル系樹脂からなる基材；ポリスチレンからなる基材；ポリカーボネート（ＰＣ）からなる基材；ポリアリレートからなる基材；ポリイミドからなる基材；ガラスエポキシ樹脂からなる基材（ガラスエポキシ樹脂基材）などが挙げられるが、耐熱性（寸法安定性）などの観点からガラスエポキシ樹脂基材が好ましい。

ガラスエポキシ樹脂基材としては、ガラス繊維からなる不織布を重ねたものに、エポキシ樹脂を含浸させ、プレス成形してフィルム状またはシート状としたものが用いられる。ガラスエポキシ樹脂基材は、耐熱性（寸法安定性）に優れた材料であるので、インレット１２の基材１３として用いた場合、熱履歴によって基材１３が収縮、変形することによってアンテナ１５も収縮、変形して、アンテナ１５の通信特性が低下することがない。また、ガラスエポキシ樹脂基材は、誘電率が極めて低い材料であるので、インレット１２の基材１３として用いた場合、アンテナ１５の通信特性が低下することがない。

ＩＣチップ１４としては、特に限定されず、アンテナ１５を介して非接触状態にて情報の書き込みおよび読み出しが可能なものであれば、非接触型ＩＣタグや非接触型ＩＣラベル、あるいは非接触型ＩＣカードなどのＲＦＩＤメディアに適用可能なものであればいかなるものでも用いられる。
また、ＩＣチップ１４には、構造体１０の製造業者、製造場所、製造年月日、販売者、出荷先（出荷国）、製品仕様、対応年数、所有者を識別するデータ（住所、氏名、年齢など）などが記憶される。

アンテナ１５としては、基材１３の一方の面１３ａに、金属線が螺旋状に多重に重ね巻きされてなるもの、ポリマー型導電インクを用いて所定のパターン状にスクリーン印刷により形成されてなるもの、導電性箔をエッチングしてなるもの、あるいは、金属メッキしてなるものが挙げられる。

金属線としては、銀線、銅線、金線、アルミニウム線などが挙げられる。この金属線の表面は、絶縁性樹脂で被覆されている。したがって、アンテナ１５を形成している金属線は、互いに絶縁されている。

ポリマー型導電インクとしては、例えば、銀粉末、金粉末、白金粉末、アルミニウム粉末、パラジウム粉末、ロジウム粉末、カーボン粉末（カーボンブラック、カーボンナノチューブなど）などの導電微粒子が樹脂組成物に配合されたものが挙げられる。

樹脂組成物として熱硬化型樹脂を用いれば、ポリマー型導電インクは、２００℃以下、例えば、１００〜１５０℃程度でアンテナ１５をなす塗膜を形成することができる熱硬化型となる。アンテナ１７をなす塗膜の電気の流れる経路は、塗膜をなす導電微粒子が互いに接触することによる形成され、この塗膜の抵抗値は１０^-5Ω・ｃｍオーダーである。
また、本発明におけるポリマー型導電インクとしては、熱硬化型の他にも、光硬化型、浸透乾燥型、溶剤揮発型といった公知のものが用いられる。

光硬化型のポリマー型導電インクは、光硬化性樹脂を樹脂組成物に含むものであり、硬化時間が短いので、製造効率を向上させることができる。光硬化型のポリマー型導電インクとしては、例えば、熱可塑性樹脂のみ、あるいは熱可塑性樹脂と架橋性樹脂（特にポリエステルとイソシアネートによる架橋系樹脂など）とのブレンド樹脂組成物に、導電微粒子が６０質量％以上配合され、ポリエステル樹脂が１０質量％以上配合されたもの、すなわち、溶剤揮発型かあるいは架橋／熱可塑併用型（ただし熱可塑型が５０質量％以上である）のものや、熱可塑性樹脂のみ、あるいは熱可塑性樹脂と架橋性樹脂（特にポリエステルとイソシアネートによる架橋系樹脂など）とのブレンド樹脂組成物に、ポリエステル樹脂が１０質量％以上配合されたもの、すなわち、架橋型かあるいは架橋／熱可塑併用型のものなどが好適に用いられる。

また、アンテナ１５をなす導電性箔としては、銅箔、銀箔、金箔、白金箔、アルミニウム箔などが挙げられる。
さらに、アンテナ１５をなす金属メッキとしては、銅メッキ、銀メッキ、金メッキ、白金メッキなどが挙げられる。

このような構造体１０を製造するには、まず、所定のヘルメット本体の形状をなす金型内の所定の位置に、インレット１２を配置して、この金型内に上記の硬質樹脂を充填して、この硬質樹脂とインレット１２を一体化して、インレット１２が埋設されたヘルメット本体１１を得る。
次いで、金型から離型したヘルメット本体１１に所定の塗装加工を施した後、その他の部品を取り付けて、構造体（ヘルメット）１０を得る。

この構造体（ヘルメット）１０によれば、インレット１２Ａ，１２Ｂ（１２）が、ヘルメット本体１１の頬部１１Ａまたは頭頂部１１Ｂの三次曲面を形成する部分に、この三次曲面に沿って埋設され、インレット１２を構成する基材１３はフィルム状またはシート状の硬質樹脂基材であり、基材１３の中央部には、基材１３を厚み方向に貫通する空隙１３ｂが設けられているので、基材１３をヘルメット本体１１の三次曲面に沿って曲げても、空隙１３ｂにより基材１３に生じる応力が緩和され、基材１３に亀裂が生じなくなる。したがって、この構造体１０において、インレット１２が埋設された部分の機械的強度の低下が生じなくなる。
また、ヘルメット本体１１にインレット１２が一体に設けられているので、構造体１０の製造当初から最終工程まで、構造体１０について、電波または電磁波を媒体とした非接触通信による個別の情報管理を行うことができる。したがって、それぞれの構造体の仕様に応じて、作業工程を正確に管理することができるから、作業効率が向上する。

さらに、基材１３の空隙１３ｂ内に、基体１１をなす硬質樹脂が充填されているので、この硬質樹脂によりインレット１２が完全に包囲されて、硬質樹脂とインレット１２の密着性が向上し、これらの間に空気が入り込んで、気泡が形成されることがなくなる。したがって、基体１１をなす硬質樹脂とインレット１２の間の気泡が熱膨張して、ヘルメット本体１１におけるインレット１２が埋設されている部分の機械的強度が局所的に低下することや、基体１１の外観が損なわれるのを防止できるとともに、インレット１２をヘルメット本体１１の所定の位置（頬部１１Ａまたは頭頂部１１Ｂ）に強固に固定することができる。

なお、この実施形態では、ヘルメット本体１１の頬部１１Ａまたは頭頂部１１Ｂの三次曲面を形成する部分に、この三次曲面に沿ってインレット１２Ａ，１２Ｂ（１２）が埋設された構造体１０を例示したが、本発明の構造体はこれに限定されない。本発明の構造体にあっては、基体の二次曲面を形成する部分に、この二次曲面に沿ってインレットが埋設されていてもよい。

また、この実施形態では、構造体１０としてヘルメットを例示したが、本発明の構造体はこれに限定されない。本発明の構造体は、薄型で硬質樹脂からなり、二次曲面および／または三次曲面を有する基体が主たる構成要素をなし、機械的強度が必要とされるものであって、具体的には、自動車、オートバイ、航空機、船舶などの乗り物の筐体（バンパー、カウルなど）、工具、スーツケース、キャスター付きキャリーバッグ、プランター、パソコンの筐体、家庭用電化製品の筐体、携帯電話の筐体などであってもよい。また、本発明の構造体は、外装塗装が施されるものとして好適である。

また、この実施形態では、基材１３が平面視円形状をなし、アンテナ１５が平面視円環状のループアンテナであるインレット１２を備えた構造体１０を例示したが、本発明の構造体はこれに限定されない。本発明の構造体にあっては、インレットの基材が平面視四角形状、楕円形状などであってもよく、また、インレットのアンテナは一方が三角形の枠状をなすダイポールアンテナ、メアンダ状のダイポールアンテナなどであってもよい。具体的には、インレットは、図４に示すような構造のインレット２０のようなものであってもよい。

図４に示すインレット２０は、平面視円形状をなす基材２１と、ＩＣチップ２２と、アンテナ２３とから概略構成され、ＩＣチップ２２およびアンテナ２３は、基材２１の一方の面２１ａに設けられ、互いに電気的に接続されている。また、アンテナ２３は、互いに対向し、その対向する側にそれぞれ給電点（ＩＣチップ２２と接続する部分）を有する一対の放射素子２４，２５と、放射素子２４，２５の給電点近傍を短絡する短絡部２６とからなるダイポールアンテナである。また、基材２１の中央部であって、アンテナ２３の給電点と短絡部２６との間の領域には、基材２１を厚み方向に貫通する平面視略円形状の空隙２１ｂが設けられている。

１０・・・構造体、１１・・・基体（ヘルメット本体）、１２・・・インレット、１３・・・基材、１３ｂ・・・空隙、１４・・・ＩＣチップ、１５・・・アンテナ、２０・・・インレット、２１・・・基材、２２・・・ＩＣチップ、２３・・・アンテナ、２４，２５・・・放射素子、２６・・・短絡部。

Claims

二次曲面および／または三次曲面を有する硬質樹脂からなる基体と、該基体の二次曲面および／または三次曲面を形成する部分に、これらの曲面に沿って埋設されたインレットと、を備えてなる構造体であって、
前記インレットを構成する基材はフィルム状またはシート状の硬質樹脂基材であり、前記基材の中央部には、前記基材を厚み方向に貫通する空隙が設けられたことを特徴とする構造体。
前記空隙内に、前記基体をなす硬質樹脂が充填されたことを特徴とする請求項１に記載の構造体。
前記基材は、ガラスエポキシ樹脂基材であることを特徴とする請求項１または２に記載の構造体。