JP2019182395A - 無線識別システムを含むタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】無線識別システムを含むタイヤを提供すること。【解決手段】本発明のタイヤは、無線識別システム、及び前記無線識別システムをトッピングするトッピングゴムを含むゴムパッチを備え、前記トッピングゴムは、原料ゴム、及び窒化ホウ素を含む補強性充填剤を備える。前記タイヤは、無線識別システムを適用の際、周辺ゴムと類似したゴムで前記無線識別システムを被覆し、ゴムとゴムとの間の境界面発生を抑制することにより、前記無線識別システムが適用された部位の初期クラック発生の危険を低めて耐久性と安全性を増大させ、前記無線識別システムを被覆するゴムの絶縁性を向上させて、前記無線識別システムの認識距離を増大させ、物流及び履歴管理がより容易となる。【選択図】図１

Description

本発明は、無線識別システムを含むタイヤに関し、より具体的には、無線識別システムを適用の際、周辺ゴムと類似したゴムで前記無線識別システムを被覆し、ゴムとゴムとの間の境界面発生を抑制することにより、前記無線識別システムが適用された部位の初期クラック（ｃｒａｃｋ）発生の危険を低めて耐久性と安全性を増大させ、前記無線識別システムを被覆するゴムの絶縁性を向上させて、前記無線識別システムの認識距離を増大させ、物流及び履歴管理がより容易となるタイヤに関する。
無線識別システム（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ、ＲＦＩＤ）は、周波数を用いてＩＤを識別するシステムであって、電波を用いて遠い距離で情報を認識する技術をいう。
このようなＲＦＩＤ技術は、記録測定、商品の生産履歴追跡だけでなく、個人情報を収録、認識するところまで幅広く使用されており、バーコードシステムに比べてさらに様々な情報を収録でき、各商品別に一連番号を付与できるという長所がある。
このような特性から、近年タイヤ業界では、車両製造及び運送段階でタイヤの物流及び履歴管理が可能なようにタイヤ内にＲＦＩＤタグを適用しようとする要求がある。また、タイヤ内にＲＦＩＤタグを適用する場合、認識率が１００％に近く、認識距離が長いほど、タイヤ物流及び履歴管理が有利であるから、ＲＦＩＤタグの認識率と認識距離を高めるための研究が活発に進められている。
ＲＦＩＤタグの認識率は、ＲＦＩＤタグの核心部品といえるチップ（ｃｈｉｐ）をよく保護できるか否かによって変わり、認識距離の場合、アンテナの長さだけでなく、水分と金属成分から遮蔽及び絶縁性を確保してはじめて認識距離を向上させることができる。
これに関し、ＲＦＩＤタグの両側面をゴムで被覆して保護し、遮蔽及び絶縁効果が表れ得るようにする試みがある。これに使用されたゴム組成物は、不飽和ゴム（ＢＲ、ＩＲ、ＮＲ、ＳＢＲ等）及びシリカを含んでいる。このようなゴム組成物は、動的弾性率が高く、誘電率が低くて、ＲＦＩＤタグを保護する効果を表すことができるという長所があるが、タイヤ内部に適用される場合、周辺ゴム等との組成差が激しくて、ゴムとゴムとの間の境界面（ｂｏｕｎｄａｒｙ）を作るようになり、その部位で初期クラック（ｃｒａｃｋ）が発生する危険性が存在する。
また、認識距離を増やすための方法では、ＲＦＩＤタグ内に適用されたチップ（ｃｈｉｐ）を高価の高性能チップに代替する方法があるが、値段の上昇幅が大きくて、経済性に劣る。
したがって、タイヤ内部に適用の際、値段の上昇幅を最小化しつつ、周辺ゴムの物性と類似しながらもＲＦＩＤタグを保護し、遮蔽及び絶縁効果を与えることができるゴム組成物に関する研究が必要である。
本発明の目的は、無線識別システムを適用の際、周辺ゴムと類似したゴムで前記無線識別システムを被覆し、ゴムとゴムとの間の境界面発生を抑制することにより、前記無線識別システムが適用された部位の初期クラック（ｃｒａｃｋ）発生の危険を低めて耐久性と安全性を増大させ、前記無線識別システムを被覆するゴムの絶縁性を向上させて、前記無線識別システムの認識距離を増大させ、物流及び履歴管理がより容易となるタイヤを提供することである。
本発明の一実施形態によれば、無線識別システム、及び前記無線識別システムをトッピング（ｔｏｐｐｉｎｇ）するトッピングゴムを含むゴムパッチ（ｒｕｂｂｅｒ ｐａｔｃｈ）を備え、前記トッピングゴムは、原料ゴム、及び窒化ホウ素（ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）を含む補強性充填剤を備えるタイヤを提供する。
前記トッピングゴムは、前記窒化ホウ素を前記原料ゴム１００重量部に対して１０重量部〜４０重量部で含むことができる。
前記補強性充填剤は、カーボンブラック、シリカ、及びこれらの混合物からなる群より選ばれるいずれか１つを前記原料ゴム１００重量部に対して１０重量部〜４０重量部でさらに含むことができる。
前記窒化ホウ素は、六方晶窒化ホウ素（ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）でありうる。
前記ゴムパッチは、ビードフィラの外側に位置し得る。
前記ゴムパッチは、上部ビードフィラとリムクッションとの間に位置し得る。
本発明のタイヤは、無線識別システムを適用の際、周辺ゴムと類似したゴムで前記無線識別システムを被覆し、ゴムとゴムとの間の境界面発生を抑制することにより、前記無線識別システムが適用された部位の初期クラック（ｃｒａｃｋ）発生の危険を低めて耐久性と安全性を増大させ、前記無線識別システムを被覆するゴムの絶縁性を向上させて、前記無線識別システムの認識距離を増大させ、物流及び履歴管理がより容易となる。
ゴムパッチの分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るタイヤの断面図である。 図２のタイヤのビード領域の断面図である。
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明は、種々の相違した形態で実現されることができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
本発明の一実施形態に係るタイヤは、無線識別システム、及び前記無線識別システムをトッピング（ｔｏｐｐｉｎｇ）するトッピングゴムを含むゴムパッチ（ｒｕｂｂｅｒ ｐａｔｃｈ）を備える。
図１は、前記ゴムパッチの分解斜視図である。
上記図１に示すように、前記ゴムパッチ１８０は、無線識別システム１８２及びトッピングゴム１８１ａ、１８１ｂを備える。
前記無線識別システム１８２は、受動型ＲＦＩＤトランスポンダ１８３及びダイポールを形成する一対のアンテナ１８５ａ、１８５ｂを備えるＲＦＩＤタグでありうる。
前記無線識別システム１８２は、前記トッピングゴム１８１ａ、１８１ｂによってトッピング（ｔｏｐｐｉｎｇ）、すなわち、被覆、コーティング、または埋め込まれることができる。上記図１では、前記無線識別システム１８２の両面に前記トッピングゴム１８１ａ、１８１ｂがトッピングされることと示されたが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記無線識別システム１８２の一面のみが前記トッピングゴム１８１ａ、１８１ｂでトッピングされることもできる。
前記ゴムパッチ１８０は、前記無線識別システム１８２の両面に前記トッピングゴム１８１ａ、１８１ｂを配置した後、圧延及び裁断して製造することができる。
前記トッピングゴム１８１ａ、１８１ｂは、原料ゴム及び補強性充填剤を含む。
前記トッピングゴム１８１ａ、１８１ｂの原料ゴムは、前記ゴムパッチ１８０の適用位置によって、その周辺に適用された原料ゴムと類似したゴム組成物を使用できる。すなわち、前記無線識別システム１８２を適用の際、周辺ゴムと類似したゴムで前記無線識別システム１８２を被覆し、ゴムとゴムとの間の境界面発生を抑制することにより、前記無線識別システム１８２が適用された部位の初期クラック（ｃｒａｃｋ）発生の危険を低めて耐久性と安全性を増大させることができる。
したがって、前記原料ゴムの種類は、本発明において制限されず、通常、タイヤに使用されるゴム、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種ブタジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレンブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、クロロプレン系ゴム、エチレンプロピレンジエン共重合体ゴム、スチレンイソプレン共重合体ゴム、スチレンイソプレンブタジエン共重合体ゴム、イソプレンブタジエン共重合体ゴムなどのゴムを使用できる。
一方、前記補強性充填剤は、窒化ホウ素（ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）を含む。また、前記補強性充填剤は、前記窒化ホウ素の他に、カーボンブラック、シリカ、及びこれらの混合物からなる群より選ばれるいずれか１つの補強性充填剤をさらに含むことができる。
本発明では、前記無線識別システム１８２をトッピングするトッピングゴム１８１ａ、１８１ｂでカーボンブラックのような補強性充填剤の含量を減らし、シリカに代わって前記窒化ホウ素を適用してカーボンブラック系のタイヤに適用の際、ゴム間の境界面（ｂｏｕｎｄａｒｙ）が発生しないようにした。
また、前記トッピングゴム１８１ａ、１８１ｂが上記のような組成を有することにより、動的弾性率が高く、誘電率が低くて、前記無線識別システム１８２を保護し、遮蔽及び絶縁効果を表すことができるようにしたものである。
具体的には、電気絶縁性の低いカーボンブラック含量を既存に比べて半分の水準に低め、絶縁性能の優れた窒化ホウ素を添加することにより、前記トッピングゴム１８１ａ、１８１ｂの電気絶縁効果を向上させ、前記カーボンブラックの含量減少量の分だけ、前記窒化ホウ素の含量を増やすことにより、前記トッピングゴム１８１ａ、１８１ｂの補強性が維持され得るようにしたものである。このような効果を一層極大化させるために、前記窒化ホウ素は、六方晶窒化ホウ素（ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）でありうる。
また、前記無線識別システム１８２の周辺を前記トッピングゴム１８１ａ、１８１ｂでトッピングしつつ、周辺の金属（カーカス、スチールコード）及び水分との直接的な接触を防止することにより、前記無線識別システム１８２の認識距離に邪魔になる要素を最小化できる。
これにより、前記トッピングゴム１８１ａ、１８１ｂは、前記窒化ホウ素を前記原料ゴム１００重量部に対して１０重量部〜４０重量部で含むことができ、具体的には、１０重量部〜２０重量部で含むことができる。前記窒化ホウ素の含量が前記原料ゴム１００重量部に対して１０重量部未満である場合、窒化ホウ素を添加した効果がわずかである場合があり、４０重量部を超過する場合、窒化ホウ素を添加しなかったゴム組成物と色相に差が発生したり、却って絶縁性がさらに低くなる場合がある。
また、前記補強性充填剤は、カーボンブラック、シリカ、及びこれらの混合物からなる群より選ばれるいずれか１つを前記原料ゴム１００重量部に対して１０重量部〜４０重量部で含むことができ、具体的には、１０重量部〜２０重量部で含むことができる。前記カーボンブラック、シリカ、及びこれらの混合物からなる群より選ばれるいずれか１つの含量が前記原料ゴム１００重量部に対して１０重量部未満である場合、同様に、窒化ホウ素を添加した効果がわずかである場合があり、４０重量部を超過する場合、窒化ホウ素を添加しなかったゴム組成物と色相に差が発生したり、却って絶縁性がさらに低くなる場合がある。
また、前記トッピングゴム１８１ａ、１８１ｂは、前記原料ゴム及び補強性充填剤とともに、タイヤ用ゴム組成物に配合される各種配合剤を配合してゴム組成物を製造した後、加硫または架橋させて製造することができる。前記配合剤では、加硫または架橋剤、加硫または架橋促進剤、老化防止剤、充填材、及び可塑剤などを例示できる。前記配合剤の配合量は、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量を適用できる。
一方、前記無線識別システム１８２は、プラスチックまたは金属などの材質からなっているため、流動性が極めて低いので、タイヤ内部で動きが最も少ない所に配置することが有利である。したがって、前記ゴムパッチ１８０は、前記タイヤのビードフィラ外側に位置し得るし、より具体的には、流動性の極めて低い前記無線識別システム１８２の特性を反映して、前記タイヤ内部で動きが最も少ない上部ビードフィラとリムクッションとの間に位置し得る。
図２は、本発明の一実施形態に係るタイヤの断面図であり、図３は、図２のタイヤのビード領域の断面図である。
上記図２に示すように、前記タイヤ１００は、円周方向トレッド１１０と、第１のサイドウォール１１５ａ及び第２のサイドウォール１１５ｂを含む一対のサイドウォール１１５ａ、１１５ｂとを備える。前記第１のサイドウォール１１５ａは、第１のビード領域から円周方向トレッド１１０まで延びる。同様に、第２のサイドウォール１１５ｂは、第２のビード領域から円周方向トレッド１１０まで延びる。それぞれのビード領域は、ビード１２５ａ、１２５ｂと、上部ビードフィラ１３５ａ、１３５ｂを含むビードフィラ１３０ａ、１３０ｂとを備える。
前記タイヤ１００は、さらに、第１のビード領域から第２のビード領域まで延びるボディプライ１４０を備えることができる。上記図２では、単一のボディプライ１４０が図示されているが、２つ以上のボディプライが採用されることもできる。前記ボディプライ１４０は、前記ビード１２５ａ、１２５ｂのそれぞれの周囲を覆い、それにより、第１のターンアップ部１４５ａ及び第２のターンアップ部１４５ｂを形成する。
上記図２において前記タイヤ１００は、ベルト１５５及びキャッププライ１６０をさらに備えることができ、前記ベルト１５５及びキャッププライ１６０を２つ以上備えることもできる。
また、前記タイヤ１００は、前記第１のビード領域内の第１のワイヤ補強材１６５ａ及び前記第２のビード領域内の第２のワイヤ補強材１６５ｂをさらに備えることができる。前記それぞれのワイヤ補強材１６５ａ、１６５ｂは、各自のビード１２５ａ、１２５ｂ、及び各自のビードフィラ１３０ａ、１３０ｂとボディプライ１４０の一部の周囲を覆う。前記ワイヤ補強材１６５ａ、１６５ｂは、前記タイヤ１００に対する構造的補強を提供できるか、または前記ボディプライ１４０を摩耗から保護することができる。
また、前記タイヤ１００は、第１のリムクッション１７５ａ及び第２のリムクッション１７５ｂを含む一対のリムクッション１７５ａ、１７５ｂを備える。前記それぞれのリムクッション１７５ａ、１７５ｂは、ワイヤ補強材１６５ａ、１６５ｂの外部に位置しつつ、各自のビード１２５ａ、１２５ｂの周囲を覆いながら、前記ボディプライ１４０の各自のターンアップ部１４５ａ、１４５ｂのターンアップ端部の半径方向上、すなわち、前記上部ビードフィラ１３５ａ、１３５ｂの外側まで延びる。
一方、前記ゴムパッチ１８０は、前記ビードフィラ１３０ａ、１３０ｂの外側に位置することができる。具体的には、前記図３には、前記ゴムパッチ１８０が前記上部ビードフィラ１３５ａ、１３５ｂとリムクッション１７５ａ、１７５ｂとの間に位置することと図示されている。ただし、本発明がこれに限定されるものではなく、前記ゴムパッチ１８０は、前記上部ビードフィラ１３５ａ、１３５ｂと前記ターンアップ部１４５ａ、１４５ｂとの間、前記上部ビードフィラ１３５ａ、１３５ｂと前記サイドウォール１１５ａ、１１５ｂとの間に位置することもできる。
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明は、種々の相違した形態で実現されることができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
［製造例：トッピングゴムの製造］
（実施例及び比較例）
下記の表１のような組成の実施例及び比較例のゴム組成物を用いてＴＢＲタイヤ用トッピングゴムを製造した。
また、下記の表１の配合剤の他に、通常、ＴＢＲタイヤビードフィラ用ゴム組成物に使用されるプロセスオイル２重量部、酸化亜鉛５重量部、ステアリン酸２重量部、老化防止剤３．５重量部、加硫促進剤０．５重量部、硫黄２．２５重量部、促進剤０．２重量部を原料ゴムであるＮＲ１００重量部に対して混合した。
具体的には、比較例１は、六方晶窒化ホウ素（ＨＢＮ）を添加しなかった場合であり、実施例１及び実施例２は、六方晶窒化ホウ素を添加した場合であって、カーボンブラックの種類が異なる場合である。すなわち、実施例１は、前記原料ゴム１００重量部に対してＨＢＮを２０重量部、Ｎ３３０カーボンブラックを２０重量部で添加し、上記実施例２は、上記実施例１のＮ３３０カーボンブラックの代わりに、Ｎ６６０カーボンブラックを２０重量部で添加した。
上記比較例１は、ビードフィラ用ゴム組成物と同じ組成を適用したものであって、上記比較例１と組成が類似するほど、ゴム間の境界面（ｂｏｕｎｄａｒｙ）が生成される確率が少ないので、上記実施例１が上記実施例２よりゴム間の境界面が生成される確率が少ないとみなすことができる。
Figure 2019182395
［実験例１：ゴム試験片の評価結果］
上記実施例１、実施例２、及び比較例１で製造したゴム試験片の各種評価結果を下記の表２及び表３に示し、測定方法は、次のとおりである。
（１）引張物性：ＡＳＴＭ Ｄ４１２試験法にしたがってインストロン（Ｉｎｓｔｒｏｎ）試験機を利用して測定した。
Figure 2019182395
Figure 2019182395
上記表３に示したように、上記実施例１と実施例２は、カーボンブラックの含量を減らし、ＨＢＮを適用することにより、比較例１に比べて硬度、１０％モジュラス、引張強度の側面で類似した水準を表している。また、伸び率の場合、カーボンブラックの代わりに、ＨＢＮを入れながら、動的弾性率が増加して、比較例１に比べて実施例１と実施例２とでより高まり、基準値以上を達成した。
また、電気伝導度を測定した結果、比較例１の場合には、通電が円滑に進まれて絶縁効果が発生されないことに対し、実施例１と実施例２では、抵抗値が３０ＧΩ／Ｍを越え、測定機器の最大測定可能範囲を越えながら絶縁効果を表した。これは、絶縁効果がないカーボンブラック含量が減るだけでなく、減少されたカーボンブラック含量の分だけ絶縁性の良いＨＢＮを添加しながら作り出した結果である。
［実験例２：認識距離の評価］
上記実施例１のゴム試験片でＲＦＩＤタグをトッピングしてゴムパッチを製造した後、タイヤ内の動きが少ない上部ビードフィラとリムクッションとの間に適用後、タイヤを製造して認識距離を測定し、その結果を下記の表４に示した。
Figure 2019182395
上記表４の結果をみると、絶縁効果を有するゴム試験片を適用した場合、認識距離が約２４％増加することが分かる。これは、認識距離に影響を与える金属成分の影響力を減少させて、ＲＦＩＤタグの受信感度が減少される現象を防ぐためである。
以上、本発明を例示的に説明し、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な変形が可能であろう。したがって、本明細書に開示された実施形態等は、本発明を限定するためのものでなく、説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の思想と範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は、下記の請求の範囲によって解釈されなければならず、それと同等な範囲内にあるあらゆる技術は、本発明の権利範囲に含むことと解釈されるべきであろう。
１００ タイヤ
１１０ トレッド
１１５ａ 第１のサイドウォール
１１５ｂ 第２のサイドウォール
１２５ａ、１２５ｂ ビード
１３０ａ、１３０ｂ ビードフィラ
１３５ａ、１３５ｂ 上部ビードフィラ
１４０ ボディプライ
１４５ａ 第１のターンアップ部
１４５ｂ 第２のターンアップ部
１５５ ベルト
１６０ キャッププライ
１６５ａ 第１のワイヤ補強材
１６５ｂ 第２のワイヤ補強材
１７５ａ 第１のリムクッション
１７５ｂ 第２のリムクッション
１８０ ゴムパッチ
１８１ａ、１８１ｂ トッピングゴム
１８２ 無線識別システム
１８３ トランスポンダ
１８５ａ、１８５ｂ アンテナ

Claims (6)

  1. 無線識別システム、及び
    前記無線識別システムをトッピング（ｔｏｐｐｉｎｇ）するトッピングゴムを含むゴムパッチ（ｒｕｂｂｅｒ ｐａｔｃｈ）を備え、
    前記トッピングゴムは、原料ゴム、及び窒化ホウ素（ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）を含む補強性充填剤を備えるタイヤ。
  2. 前記トッピングゴムは、前記窒化ホウ素を前記原料ゴム１００重量部に対して１０重量部〜４０重量部で含む請求項１に記載のタイヤ。
  3. 前記補強性充填剤は、カーボンブラック、シリカ、及びこれらの混合物からなる群より選ばれるいずれか１つを前記原料ゴム１００重量部に対して１０重量部〜４０重量部でさらに含む請求項１に記載のタイヤ。
  4. 前記窒化ホウ素は、六方晶窒化ホウ素（ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）である請求項１に記載のタイヤ。
  5. 前記ゴムパッチは、ビードフィラの外側に位置する請求項１に記載のタイヤ。
  6. 前記ゴムパッチは、上部ビードフィラとリムクッションとの間に位置する請求項５に記載のタイヤ。
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