JP2018503715A - タイヤ内部の無線通信装置用ゴム組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書に記載する用語は、実施形態を説明するためだけのものであり、全体として本発明を限定すると解釈すべきではない。
一般に、本開示はタイヤ又は更生タイヤの内部に組み込むのに適した電子通信モジュールに関し、本電子通信モジュールは、特定の組成物であるゴム組成物に取り囲まれたその外側表面の少なくとも一部を有する、無線通信装置を具備する。
本明細書にて開示した第1、第2及び第3の実施形態に従い、電子通信モジュールは無線通信装置を具備する。無線通信装置としては、その他の装置との、情報(即ちデータ)の記憶、情報の伝達、又は情報の記憶及び伝達の両方が可能な、当該技術分野において周知の任意の好適な無線通信装置が挙げられる。ある種の実施形態では、本明細書にて開示した無線通信装置は、情報の伝達が可能である。無線通信装置による情報の伝達は、無線通信装置のアンテナのインピーダンスを変化させることにより変調させた信号を伴って読取装置へ戻る、受信した無線信号の一部に応答する(反射による)ことと組み合わされた、無線信号の受信を含む。一般に、外部の遠隔応答機(例えば、呼掛け応答機タイプ又は読取装置タイプの呼掛け応答機)により送達されるエネルギー(例えば、電磁波)による作動に対応して応答することにより、情報を伝達するこのような無線通信装置は、受動装置と考えられる。ある種の実施形態では、本明細書にて開示した無線通信装置は、情報を能動的に送達することが可能であり、このような無線通信装置は、情報を能動的に送達できる故に、能動装置である。このようなある種の能動装置は、外部の遠隔応答機によるいずれの作動(例えば、周期的間隔)の必要無しに送達し、またこのような能動装置は、外部の遠隔応答機から受信する適切な作動に対応して、情報を能動的に送達する。ある種の実施形態では、無線通信装置は、局所変動率に従って許容可能な範囲の周波数を有する電磁無線波を介して、情報を伝達又は送達する。例えば、米国では、この周波数は一般に、約900MHz〜約930MHz(900MHz〜930MHzを含む)(36dbmを超えない電力レベルにて、承認された範囲が902〜928MHzである電流)の範囲であり、またヨーロッパ及びアジアの一部では、約860MHz(860MHzを含む)(33dbmを超えない電力レベルにて、承認された範囲がヨーロッパの一部で865.6〜867.6MHzである電流)の、幾分低い周波数であってよい。一般に、本明細書で議論する無線通信装置は、約860MHz〜約960MHz(860MHz〜960MHzを含む)の範囲の周波数にて、情報を伝達又は送達するように設計される。しかし、ある種の実施形態では、本明細書で議論する無線通信装置は、その他の周波数の範囲にて、情報を伝達又は送達するように設計されてよい。電子通信モジュールと共に使用するための、本明細書にて開示した好適な無線通信装置の例としては、応答機(例えば、その少なくとも一部にて、情報の受信と応答の両方を行う装置)、送信機、受信機、及び反射器が挙げられる。一般に、無線通信装置は、外部の遠隔通信装置へ/から情報を伝達又は送達するように構成され、無線通信装置それ自体は、第1〜第3の実施形態の電子通信モジュールの無線通信装置の機能性に応じて接続する応答機、送信機、受信機、又は反射器であってよい(例えば、遠隔通信装置が送信機である場合、電子通信モジュールの無線通信装置は、送信機から送信される電磁波と相互作用が可能な応答機、受信機、又は反射器である)。本発明で使用する場合、用語「無線通信装置」とは、応答機、送信機、受信機、又は反射器、例えば回路基板、メモリ、アンテナなどとして作動するのに必要な、任意の、また全ての構成部品を包括する。
本明細書にて開示した第1、第2、及び第3の実施形態に従い、電子通信モジュールの無線通信装置は、ゴム組成物に取り囲まれたその外側表面の少なくとも一部を有する。第1〜第3の実施形態に従ったゴム組成物は、少なくとも1種のジエン系エラストマー100phr、少なくとも約25phr(少なくとも25phrを含む)(全体で)の、少なくとも1種の非補強充填剤、約5phr以下(5phrを含む)のカーボンブラック、及び0〜約70phr(0〜70phrを含む)の量のシリカ充填剤を含む。前述したように、ゴム組成物は、硬化した際に、915メガヘルツ(MHz)で7未満の誘電定数を有する。本明細書にて開示した第1〜第3の実施形態に従ったゴム組成物は、ゴム組成物の硬化形態にて、7未満で、2.5〜7を含み、好ましくは2.5〜5の誘電定数を有する。
上述のように、本明細書にて開示した第1〜第3の実施形態に従ったゴム組成物は、少なくとも約25phr(少なくとも25phrを含む)(全体で)の、少なくとも1種の非補強充填剤を含む。第1〜第3のある種の実施形態では、ゴム組成物は、約25phr〜約100phr(全体で)(25〜100phrを含む)を含み、約25phr〜約75phr(25〜75phrを含む)を含み、約25phr〜約50phr(25〜50phrを含む)を含み、約25〜約40phr(25〜40phrを含む)を含み、約50phr〜約100phr(50〜100phrを含む)を含み、約75phr〜約100phr(75〜100phrを含む)を含み、約90phr〜約100phr(90〜100phrを含む)を含み、約35phr〜約90phr(35〜90phrを含む)を含み、約45phr〜約80phr(45〜80phrを含む)を含み、約50phr〜約75phr(また50〜75phrを含む(全体で)を含む、少なくとも1種の非補強充填剤を含む。本発明で使用する場合、用語「非補強充填材」とは、約20m2/g未満(20m2/g未満を含む)、またある種の実施形態では約10m2/g未満(10m2/g未満を含む)の窒素吸着比表面積(N2SA)を有する粒子材料を意味する。粒子材料のN2SA表面積は、ASTM D6556を含む各種標準的方法に従って測定できる。従って、「非補強充填剤」は、ほとんどのカーボンブラック充填剤(一般に、全てにおいて強化性であるが、N900シリーズなどの最等級のもの)並びにほとんどのシリカ充填剤(一般に強化性であり、特にヒュームドシリカ、沈殿シリカ及び沈殿シリケート)を除外する。このような好適な非補強充填剤の例としては、黒鉛、粘土、二酸化チタン、二酸化マグネシウム、酸化アルミニウム(Al2O3)、デンプン、タルク、炭酸アルミニウム(Al2(CO3)2、炭酸カルシウム(CaCO3)、炭酸マグネシウム(MgCO3)、酸化カルシウム、雲母、酸化カルシウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ケイ酸カルシウム(Ca2SiO4、など)、結晶性アルミノケイ酸塩、及び炭化ケイ素が挙げられるが、これらに限定されない。第1〜第3の実施形態に従ったゴム組成物のある種の実施形態によれば、非補強充填剤は、黒鉛、粘土、二酸化チタン、二酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、デンプン、タルク、炭酸アルミニウム(Al2(CO3)2、炭酸カルシウム(CaCO3)、炭酸マグネシウム(MgCO3)、酸化カルシウム、雲母、酸化カルシウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ケイ酸カルシウム(又は炭化ケイ素(Ca2SiO4、など)又は結晶性アルミノケイ酸塩のうち、少なくとも1つである。
上述のように、本明細書にて開示した第1〜第3の実施形態に従ったゴム組成物は、約5phr以下のカーボンブラック(5phr以下を含む)を含む。等級又はタイプに依存する補強充填剤であるカーボンブラックは、硬化済みゴム組成物(即ち、7を超える、又は7に等しい誘電定数を有する硬化済みゴム組成物)における高い相対誘電率を提供し得る、又は少なくとも寄与し、それによって、電子通信モジュールにてゴム組成物により取り囲まれる無線装置の可読性を低下させる。従って、本明細書にて開示した第1〜第3の実施形態に従ったゴム組成物は、限定されたカーボンブラックの量、具体的には前述のように、約5phr以下、5phr以下を含み、約3phr以下を含み、3phr以下を含み、約1phr以下を含み、また1phr以下を含む量を含有する。第1〜第3の実施形態では、ゴム組成物は、好ましくはいかなるカーボンブラックも含有しない。
本明細書にて開示した第1〜第3の実施形態に従ったゴム組成物は、所望により、非補強充填剤に加えてシリカ充填剤を含む。前述のように、第1〜第3の実施形態に従ったゴム組成物は、0(任意)〜約70phr(0〜70phrを含む)を含み、約5phr〜約70phr(5〜70phrを含む)を含み、約10phr〜約60phr(10〜60phrを含む)を含み、約15phr〜約60phr(15〜60phrを含む)を含み、約25〜約50phr(及び25〜50phrを含む)を含む量の、シリカ充填剤を含む。
上述のように、第1〜第3の実施形態に従ったゴム組成物は、少なくとも1種のジエン系エラストマー100phrを含む。本発明で使用する場合、用語「ジエン系エラストマー」とは、ジエンモノマー含有ポリマー、コポリマー、又はこれらの組み合わせ(即ち、1つ以上のポリマー、1つ以上のコポリマー、1つのポリマー及び1つのコポリマー、1つ以上のポリマー及び1つのコポリマー、1つ以上のコポリマー及び1つのポリマー、又は1つ以上のコポリマー及び1つ以上のポリマー)を意味する。第1〜第3の実施形態に従ったある種の実施形態によれば、少なくとも1種のジエン系エラストマーは、例えば、1つ以上の次に挙げる共役ジエンモノマー(1,3ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン、1,3− ヘキサジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−エチル−1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ペンタジエン、3−メチル−1,3−ペンタジエン、4−メチル−1,3−ペンタジエン、2,4−ヘキサジエン、1,3−シクロペンタジエン、1,3−シクロヘキサジエン、1,3−シクロへプタジエン、及び1,3−シクロオクタジエン、及びその誘導体)の重合から誘導されるジエンモノマー含有ポリマー、コポリマー、又はこれらの組み合わせを含む。ある種の実施形態では、2つ以上の共役ジエンモノマーの混合物を利用できると理解すべきである。本明細書にて開示した第1〜第3の実施形態のうち、ある種の実施形態に従ったゴム組成物にて使用する好適なジエン系エラストマーの非限定例としては、少なくとも1種のスチレン−ブタジエンゴム(SBR又はスチレン−ブタジエンコポリマーとも称される)、ポリブタジエン、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム(EPDMゴムとしても知られている)、ブチルゴム、ネオプレン、又はポリイソプレンが挙げられるが、これらに限定されない。
補強充填剤などの特定の充填剤の添加は、ゴム組成物に望ましい特性(例えば、向上した弾性、強度など)を提供し得るが、このような充填剤は一般に、ゴム組成物のムーニー粘度を増大させ、それによって、ゴム組成物の加工をより困難にする。本明細書にて開示した第1〜第3の実施形態に従ったある種の実施形態では、1種以上のプロセス油もまたゴム組成物中に含まれてよく、ムーニー粘度を減少させ、加工性を向上させる。あるいは又は加えて、ゴム組成物を軟化させるために、所望により1種以上のエクステンダー油がゴム組成物の配合物に加えられてもよい。本明細書にて開示した第1〜第3の実施形態のうちある種に従ったゴム組成物に使用される油類の非限定例としては、パラフィン系油、ナフテン系油、芳香族プロセス油などが挙げられる。上述の油類を含む特定の好適な油類は、多環芳香族の含有率が低い油類(低PCA油類)である。低PCA油類としては、3重量%未満、2重量%未満、又は1重量%未満の多環式芳香族化合物(IP346による測定)を含有するようなものが挙げられる。市販の低PCA油類としては、種々のナフテン系油、軽度抽出溶媒和物(MES)及び処理留出物芳香族系抽出物(TDAE)、処理残留芳香族抽出物(TRAE)、及びナフテン系重油が挙げられる。好適なMES油は、CATENEX SNR(SHELL製)、PROREX 15及びFLEXON 683(EXXONMOBIL製)、VIVATEC 200(BP製)、PLAXOLENE MS(TOTALFINAELF製)、TUDALEN 4160/4225(DAHLEKE製)、MES−H(REPSOL製)、MES(Z8製)、並びにOLIO MES S201(AGIP製)として市販されている。好適なTDAE油は、TYREX 20(EXXONMOBIL製)、VIVATEC 500、VIVATEC 180、及びENERTHENE 1849(BP製)、並びにEXTENSOIL 1996(REPSOL製)として入手可能である。好適な重ナフテン系油は、SHELLFELX 794、ERGON BLACK OIL、ERGON H2000、CROSS C2000、CROSS C2400、及びSAN JOAQUIN 2000Lとして入手可能である。また、好適な低PCA油としては、野菜、木の実、及び種子から採取できるものなど、様々な植物起源の油も挙げられる。非限定的な例としては、ダイズ油、ヒマワリ油、サフラワー油、コーン油、亜麻仁油、綿実油、菜種油、カシュー油、ゴマ油、ツバキ油、ホホバ油、マカダミアナッツ油、ココナツ油、及びヤシ油が挙げられるが、これらに限定されない。本明細書にて開示したある種の実施形態に従い、ゴム組成物は、0〜約40phr(0〜40phrを含む)、約2〜約35phr(2〜35phrを含む)、約5〜約25phr(5〜25phrを含む)、約5〜約20phr(5〜20phrを含む)の、1種以上の油類(プロセス油、エクステンダー油、又はその両方)を含む。
本明細書にて開示した第1〜第3の実施形態に従ったある種の実施形態では、ゴム組成物はその他の従来型ゴム添加剤を含んでよい。これらとしては、例えば、油類、可塑剤、加工助剤、ワックス、酸化防止剤及びオゾン劣化防止剤など劣化防止剤、粘着力強化樹脂、強化用樹脂、脂肪酸、素練り促進剤、酸化亜鉛などが挙げられる。劣化防止剤は、酸化攻撃からゴムを保護するために添加する成分である。ASTM D−4676は、ゴムの劣化防止剤を6つの類に分類する(p−フェニレンジアミン(PPDs)、トリメチル−ジヒドロキノリン(TMQs)、フェノール樹脂、アルキル化ジフェニルアミン(DPAs)、芳香族ホスフィン、及びジフェニルアミン−ケトン縮合体)。特に指示がない限り、このような成分の好適な量は、当業者により決定することができる。
本明細書にて開示した第1〜第3の実施形態のうちある種の実施形態では、ゴム組成物は硬化パッケージを含む。一般的に、硬化パッケージは、加硫剤、加硫促進剤、加硫活性化剤(例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸など)、加硫阻害剤、及びスコーチ防止剤のうちの少なくとも1つを含む。第1〜第3の実施形態のうちある種の実施形態では、硬化パッケージは、少なくとも1つの加硫剤と、少なくとも1つの加硫促進剤と、少なくとも1つの加硫活性化剤と、所望により、加硫阻害剤及び/又はスコーチ防止剤とを含む。加硫促進剤及び加硫活性化剤は、加硫剤の触媒として作用する。加硫阻害剤及びスコーチ防止剤は、当該技術分野において周知であり、所望の加硫特性に基づいて当業者が選択することができる。
第1〜第3の実施形態に従ったゴム組成物は、一般に、当該技術分野において周知の方法によって成分を互いに混合する、例えば、これらの成分をバンバリーミキサー又はロール機で混練するなど、互いに混合することにより調製してもよい。これらの調製は、一般に、少なくとも1回の非生産用マスターバッチ混合段階及び最終生産用混合段階とを含む。ある種の実施形態では、非生産段階は再ロール機段階を含む。非生産用マスターバッチ混合段階及び再ロール機段階は、当業者に周知であり、また一般に、加硫剤又は加硫促進剤を添加しない混合段階であると理解されている。最終生産用混合段階も当業者に周知であり、一般に、ゴム組成物中に加硫剤及び加硫促進剤を添加する混合段階であると理解されている。本発明で使用する場合、用語「最終バッチ」とは、生産用混合段階そのもの、又は加硫剤及び加硫促進剤がゴム組成物中に添加されるこの段階で存在する、ゴム配合物を意味する。
上述のように、第1〜第3の実施形態に従った電子通信モジュールは、タイヤ又は更生タイヤにて使用するのに好適であり、かつタイヤ又は更生タイヤ内へ組み込むことができる。上述のように、用語「組み込む」又は「〜内に組み込む」とは、タイヤ又は更生タイヤの内部に埋め込む又は挿入することを意味するだけではなく、パッチを使用することによるなどのその他の方法で、タイヤ又は更生タイヤと合体させることもまた含むことを意味する。本開示のある種の実施形態では、電子通信モジュールをタイヤ及び更生タイヤと合体させるのに使用されるパッチは、本明細書にて開示したゴム組成物から構成される。上述のように、本開示の第2実施形態は、第1実施形態の電子通信モジュールを具備するタイヤ又は更生タイヤに関する。換言すれば、第2実施形態は、本明細書にて開示したゴム組成物に取り囲まれたその外側表面の、少なくとも一部を有する無線通信装置を伴う、その中に組み込まれた電子通信モジュールを有するタイヤ又は更生タイヤに関する(即ち、本明細書にて開示した第1実施形態による)。
上述のように、本開示の第3実施形態は、タイヤ又は更生タイヤへ組み込む際に、無線通信装置の可読性を向上させる方法に関する。本方法は、無線通信装置の外側表面の少なくとも一部をゴム組成物により取り囲み、それによって電子通信モジュールを形成することを含む。本実施形態に従ったゴム組成物は、少なくとも1種のジエン系エラストマー100phr、少なくとも約25phr(少なくとも25phrを含む)(全体で)の少なくとも1種の非補強充填剤、約5phr以下(5phr以下を含む)のカーボンブラック、及び0〜約70phr(0〜70phrを含む)の量のシリカ充填剤を含む。ゴム組成物は、硬化した際に、915MHzで7未満の誘電定数を有する。上述のように、更に詳細に、無線通信装置の可読性を向上させることは、装置の読取に必要な電力又はエネルギーを増大させることなく無線通信装置の可読距離を増大させること、無線通信装置の通信に影響を及ぼす雑音又は混信を減少させる又は最小化すること、及び無線通信装置に必要なチューニングを減少させる又は最小化して正確かつ完全に通信させること、のいずれか又はその全てを含んでよい。従って、本明細書にて開示した、第3の実施形態の前記方法のある種の実施形態に従って、電子通信モジュール内の無線通信装置と外部の遠隔通信装置との間の可読距離は、無線通信装置の外側表面の少なくとも一部をゴム組成物で取り囲むことにより増大する。前述の実施形態のある種の実施形態では、これは、無線通信装置の通信に必要とされる電力又はエネルギーを増大させること無くなされる。あるいは又は加えて、本明細書にて開示した、第3の実施形態の前記方法のある種の実施形態によれば、無線通信装置と外部の遠隔通信装置との間の通信に影響を及ぼす混信又は雑音は、無線通信装置の外側表面の少なくとも一部をゴム組成物で取り囲むことにより減少する。更にあるいは、又は加えて、本明細書にて開示した、第3の実施形態の前記方法のある種の実施形態によれば、無線通信装置が外部の遠隔通信装置と正確かつ完全に通信するために必要とする任意のチューニングは、無線通信装置の外側表面の少なくとも一部をゴム組成物で取り囲むことにより、減少又は最小化する。
Claims (13)
- タイヤのための電子通信モジュールであって、
前記電子通信モジュールは、無線通信装置を具備し、
前記無線通信装置は、その外側表面の少なくとも一部がゴム組成物により取り囲まれており、
前記ゴム組成物は、
100phrの少なくとも1種のジエン系エラストマー、
少なくとも約25phr(全体で)の、少なくとも1種の非補強充填剤、
約5phr以下のカーボンブラック、及び
0〜約70phrの量のシリカ充填剤、を含み、
前記ゴム組成物は、硬化した際に、915MHzで7未満の誘電定数を有する、
電子通信モジュール。 - 前記ゴム組成物が、いかなるカーボンブラックをも含有しない、請求項1に記載の電子通信モジュール。
- 前記少なくとも1種の非補強充填剤が、黒鉛、粘土、二酸化チタン、二酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、デンプン、窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、又は炭化ケイ素のうちの少なくとも1つである、請求項1又は2に記載の電子通信モジュール。
- 前記少なくとも1種のジエン系エラストマーが、スチレン−ブタジエンゴム、ポリブタジエン、天然ゴム、エチレンプロピレンジエンモノマーゴム、ブチルゴム、ネオプレン、又はポリイソプレンのうちの少なくとも1種を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子通信モジュール。
- 前記電子通信モジュールが、タイヤ又は更生タイヤ内に組み込まれる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電子通信モジュール。
- 前記ゴム組成物が、100phr以下(全体で)の、前記少なくとも1種の非補強充填剤を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電子通信モジュール。
- 前記ゴム組成物が、915MHzで2.5〜7未満の誘電定数を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の電子通信モジュール。
- 前記無線通信装置は、その外側表面の大部分が前記ゴム組成物により取り囲まれている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電子通信モジュール。
- 前記無線通信装置は、その外側表面の少なくとも95%が前記ゴム組成物により取り囲まれている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電子通信モジュール。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の電子通信モジュールを具備する、タイヤ又は更生タイヤ。
- タイヤ又は更生タイヤ内部に組み込む際に無線通信装置の可読性を向上させる方法であって、前記方法が、タイヤ又は更生タイヤ内の、請求項1〜9のいずれか一項に記載の電子通信モジュールを利用することを含む、方法。
- 前記可読性を向上させることが、前記無線通信装置の可読距離を増大させることを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記可読距離を、前記無線通信装置の通信に必要とされる電力又はエネルギーを増大させること無く増大させる、請求項12に記載の方法。
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