JP2019503913A - ゴムで覆われたｒｆｉｄタグ付きのタイヤブラダー - Google Patents

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Abstract

タイヤ硬化用ブラダーおよびそれを形成する関連方法は、エラストマー体と、エラストマー体に化学的に結合された無線周波数識別装置（ＲＦＩＤ）タグとを含む。【選択図】図１

Description

[0001]本出願は、２０１６年２月３日に出願された米国仮出願第６２／２９０，７３０号の優先権を主張するものであり、その全体の開示は、参照により本明細書に明確に組み込まれる。
[0002]本開示は、ＲＦＩＤ電子製品コード（ＥＰＣ）番号を介して特定のブラダーを識別すると共にブラダーの製造および物流の輸送履歴を特定する目的で、タイヤ硬化用ブラダーのゴム構造内にＲＦＩＤタグを埋め込むことに関する。
[0003]製造、輸送、及び保管／在庫の管理を強化する要求がある。特に、タイヤ硬化用ブラダーの品質および性能特性に悪影響を及ぼすことなく、改善されたリモート識別、すなわち製品、特にタイヤ硬化用ブラダーの機械読み取り可能な（例えば、無線）機能が求められている。
[0004]改良された装置、タイヤ硬化用ブラダー、及びタイヤ硬化用ブラダーのためのトラッキング／情報システムが提供される。
[0005]タイヤ硬化用ブラダーは、エラストマー体と、エラストマー体に化学的に結合された無線識別装置（ＲＦＩＤ）タグとを含む。
[0006]エラストマー材料は加硫される。
[0007]ＲＦＩＤタグは、エラストマー体の外面に隣接して配置され、好ましくはタイヤ硬化用ブラダーのビードに配置される。
[0008]ＲＦＩＤタグは、少なくとも部分的にエラストマー材料で形成され、好ましくは化学的な結合を強化するためタイヤ硬化用ブラダーの残りの部分と同様の材料で形成される。
[0009]好ましい構成では、ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤタグをゴムで埋め込む第１および第２の層を含み、層の少なくとも１つはエラストマー体に化学的に結合される。
[0010]ＲＦＩＤタグは、一実施形態では導電性ゴムアンテナをさらに含む。
[0011]好ましい構成では、ＲＦＩＤタグは、ゴムアンテナに機械的および電気的に接合されたチップを含み、チップおよびアンテナは、第１および第２のゴム層によって埋め込まれる。
[0012]加硫されたエラストマータイヤ硬化用ブラダー体は、タイヤモールドに受け入れられるように寸法決めされたグリーンタイヤ内に受け入れられるように寸法決めされる。
[0013]タイヤ硬化用ブラダーの製造方法は、エラストマー材料を混合するステップと、タイヤ硬化用ブラダーモールド内に無線周波数識別デバイス（ＲＦＩＤ）タグを配置するステップとを含む。本方法は、タイヤ硬化用ブラダーモールド内で混合物を成形して硬化させるステップであって、ＲＦＩＤタグをモールドされたタイヤ硬化用ブラダーの外面に隣接して配置するステップを更に含む。
[0014]硬化させる工程はさらに、エラストマー材料を加硫することを含む。
[0015]位置決めするステップは、硬化用ブラダーモールドの表面に沿ってＲＦＩＤタグを配置するステップをさらに含む。
[0016]位置決めするステップは、タイヤ硬化用ブラダーのビードにＲＦＩＤタグを配置するステップをさらに含む。
[0017]アンテナ構成は、ＲＦＩＤチップを典型的なタイヤ硬化用ブラダーのビードリング内に適合させる。現在、この記載を満たすと考えられる米国で現在市販されている製品はない。
[0018]本発明は、製造プロセス内のタイヤ硬化用ブラダーに適用することができる。また、本発明は、製造、輸送のサービスの全体を通して、並びにタイヤ工場および貯蔵倉庫内で利用することができる。
[0019]タイヤ硬化用ブラダー（ＴＣＢ）のゴム構造内にＲＦＩＤタグを組み込むことにより、タイヤ硬化用ブラダーの個々の非視線の識別が可能になる。
[0020]ブラダーは、好適には、現在有していない個々のシリアル識別番号を有していてもよい。
[0021]別の利点は、タイヤ硬化用ブラダーの製造履歴および輸送履歴全体を記録し分析できることである。これは、品質管理や起こりうるリコール問題の助けとなり得る。
[0022]別の利点は、個々のブラダーを取り外して細かく調べる必要なしに、タイヤ硬化用ブラダーの出荷包装またはボックス内に保持されている場合であっても識別し得る、個々のまたは複数のブラダーの非視線識別能力にある。
[0023]さらに別の利点は、タグが寿命までタイヤ硬化用ブラダーに残ることであり、製品／ブラダー自体を著しく重大に損傷させずに除去することはできないということである。
[0024]個々の識別情報が追加されることにより、製造元はコンピュータスキャンを行い、適切なブラダーが適切な硬化プレス内に配置されていることを確認できる。
[0025]現在、時折ブラダーは誤って配置されることがあるが、ブラダー内に組み込まれたＲＦＩＤタグとリーダーインフラストラクチャタイプのシステムとの組み合わせを使用し、ブラダーが追跡されてその位置が常に記録される。これにより、それらが適切な期間内で使用されることが保証される。
[0026]ゴムＲＦＩＤタグは、タイヤ硬化用ブラダーと同様の材料で作られなければならないので、理想的には同じ種類のゴムを使用して、特殊なゴムで覆われたＲＦＩＤタグを製造しなければならない。少なくとも、同様のタイプのポリマーおよび硬化パッケージを使用して、ＲＦＩＤタグをタイヤ硬化用ブラダー内に組み込むようにしなければならない。
[0027]本開示のさらに他の優位性および有益性は、以下の詳細な説明を読んで理解することによって当業者に明らかになるであろう。
[0028]図１は、タイヤ硬化用ブラダーにおけるＲＦＩＤタグを示す。 図２は、タイヤ硬化用ブラダーにおけるＲＦＩＤタグを示す。 図３は、タイヤ硬化用ブラダーにおけるＲＦＩＤタグを示す。 図４は、タイヤ硬化用ブラダーにおけるＲＦＩＤタグを示す。 [0029]図５は、モールド内に配置されたＲＦＩＤタグを有するタイヤ硬化用ブラダーを形成するためのモールドの図である。 [0030]図６は、タイヤ硬化プレス内で加硫されたグリーンタイヤ内で膨張したタイヤ硬化用ブラダーの断面図である（説明を簡単にするためにプレスの他の詳細は省略されている）。 図７は、タイヤ硬化プレス内で加硫されたグリーンタイヤ内で膨張したタイヤ硬化用ブラダーの断面図である（説明を簡単にするためにプレスの他の詳細は省略されている）。 [0031]図８は、好ましいＲＦＩＤタグの分解斜視図である。 図９は、好ましいＲＦＩＤタグの平面図である。 図１０は、好ましいＲＦＩＤタグの正面図である。
[0032]硬化用ブラダーは、タイヤ加硫プロセスの重要な部分である。耐久性、耐用年数、及びタイヤ工場における効率的な動作を保証するためには、ブラダー配合物のためのブチルポリマーおよび配合材料の適切な選択が不可欠である。
[0033]ブラダーの耐久性は、加硫プロセス中の熱および蒸気に対する耐性と、気体および水蒸気に対する非常に低い透過性とに基づく。
[0034]ブラダーの伸び率は半径方向および円周方向の両方で正確に制御されなければならないので、ブラダーの寿命を最大にするためには、正しい寸法およびタイヤの装着が重要である。ブラダーは、典型的には、半径方向および円周方向の両方において伸び率１５％〜２５％で作動し、場合によっては、半径方向および円周方向の両方において５０％以上まで伸張することが要求され得る。
[0035]ブラダーの構成は複数あるにもかかわらず、異なる構成のタイヤ硬化プレス内の一般的なクランプは非常に似ている。典型的なブラダーには、蒸気、温水、または不活性ガスのような硬化媒体を捕捉するためのシールを作り出す２つの対向するクランプビードを有する。ビードは、典型的にはビードクランププレート又はリングで硬化プレス内に固定され、ビードクランププレートは、ブラダーのクランプビードを捕捉して保持し、ブラダーが硬化媒体を受け入れ、ブラダー内の硬化媒体の圧力が増加するにつれてプレスから外側に伸びるようにする。１つの可能な別のブラダー構成は、単一の開口部のみを有する硬化用ブラダーと、概してバルーン形状の硬化用ブラダーを形成するために開口部に形成された少なくとも1つのビードとを含み、ビードは典型的にビードクランププレートまたはリングで硬化プレスに固定される。
[0036]ブラダーから最も効率を得るためには、ブラダー壁を通して硬化媒体の熱を加速した速度で移すことが非常に望ましい。このプロセスは「移動速度」によって測定され、熱拡散率として知られている。
[0037]ブラダー内にＲＦＩＤタグを含めることは、ブラダーの熱拡散率またはブラダーがプレスから外に伸びる能力を阻害してはならない。さらに、ブラダーへＲＦＩＤタグを含めることは、理想的にはブラダーの耐用年数を短縮しない。ＲＦＩＤタグをブラダーのクランプビードの領域に配置することによって良好な結果が得られている。この位置では、ＲＦＩＤタグは、硬化するタイヤに熱エネルギーを実質的に移動し、または伸びるのに必要とされるブラダーの領域にない。したがって、ＲＦＩＤタグを有するブラダーの熱拡散率、伸張能力、および耐用年数は、ＲＦＩＤタグを有しないブラダーにおけるこれらの特性と実質的に同一である。さらに、ブラダーのクランプビードの領域内にＲＦＩＤタグを配置することは、ブラダーがタイヤ硬化プレスに取り付けられたときのＲＦＩＤタグへの損傷を最小限に抑え、ブラダーがそのサービス寿命を終えた後にブラダーが硬化プレスから取り外されるときにＲＦＩＤタグの機能を維持する。
[0038]従来のタイヤ硬化用ブラダーは、周知の構造のものであり、典型的には、ブチルゴムのようなエラストマー材料で形成される。本明細書のタイヤ硬化用ブラダー１００（図１〜図４）は、同様に好ましくは同一または類似のエラストマー材料、例えばブチルゴムから形成され、好適にはＲＦＩＤタグ１１０をその中に組み込む。タイヤ硬化用ブラダー１００は、ブラダーの壁１０４の厚さの残りの部分よりも僅かに大きな断面寸法を有するビード１０２を含む。上述したように、さらに以下でより明確に説明されるように、これにより、ビード１０２をタイヤ硬化プレスに固定することができる。
[0039]タイヤ硬化用ブラダー１００の壁１０４の厚さは、空気、気体、蒸気／水蒸気に応じてブラダーの内容積が拡張され、熱拡散率が最大になり、タイヤ硬化用ブラダー１００の壁がタイヤ硬化プレスの環境に耐えられるように、すなわち耐熱性、耐圧性、屈曲性等に耐えられるように選択される。タイヤ硬化用ブラダー１００は、グリーンタイヤに受け入れ可能な寸法とされており、加圧された（膨張した）ときに、タイヤ硬化プレスにおける加硫プロセスの間にグリーンタイヤを内型表面に押し付ける。したがって、タイヤ硬化用ブラダー１００の壁１０４は、温度が２００℃以上に達する硬化サイクルに関連した高圧および高温に耐えることができる厚さを有しなければならない。さらに、グリーンタイヤの硬化／加硫中のタイヤ硬化用ブラダー１００を膨張および収縮させるサイクルでは、ブラダーが多数の硬化サイクルに耐えられることが要求される。
[0040]この厳しい環境内で、タイヤ硬化用ブラダー１００に関連するＲＦＩＤタグ１１０は、これらの状態に耐え、効果的に機能しなければならない。ＲＦＩＤタグ１１０の好ましい位置は、タイヤ硬化用ブラダー１００のビード１０２内にタグを配置することであると測定されている（図２及び図４の詳細図参照）。ＲＦＩＤタグ１１０は、少なくとも部分的に、タイヤ硬化用ブラダー１００のビード内に埋め込まれ、ＲＦＩＤタグは、ブラダー壁１０４の残りの部分と比較して小さな伸張が作用する。タイヤ硬化用ブラダー１００のビード１０２にＲＦＩＤタグ１１０を取り付けることにより、ブラダーのビードがタイヤ硬化プレス内にしっかりと固定されているので、ブラダーの壁１０４に沿ってＲＦＩＤタグが潜在的に配置されることと比較して、タグに課される構造的な歪みが低減される。したがって、ビード等は、タイヤ硬化作業中のブラダー１００の残りの部分と比較して、伸張および引張りを減少させられる。
[0041]図５に示すように、ＲＦＩＤタグ１１０は、タイヤ硬化用ブラダーモールド１２０に、特に下側モールド部品１２４のビード領域１２２に配置され又は置かれる。ＲＦＩＤタグ１１０をビード領域１２２に配置することにより、ブラダーモールド１２０内に注入されたエラストマー材料／ブチルゴムは、ＲＦＩＤタグの周りを包み、タイヤ硬化用ブラダー１００のビード１０２においてＲＦＩＤタグを所望の位置に維持する。ＲＦＩＤタグ１１０は、クランプビードの領域１２２におけるブラダーモールド１２０の底部１２４に配置される。注入プロセス中の重力および材料の流れによって、ＲＦＩＤタグ１１０が所望の位置に保持される。ブラダーモールド１２０内の所望の位置にＲＦＩＤタグを保持するのを容易にするために、接着剤がＲＦＩＤタグ１１０の外面に配置されてもよく、接着剤は、ＲＦＩＤタグをブラダーモールド（好ましくは下側モールド部品１２４。ただし、本開示の範囲および意図から逸脱することない範囲で上側モールド部品１２６のビード領域に取り付けられてもよい。）の表面に取り外し可能に取り付けるように機能してもよいことを理解されたい。さらに、ＲＦＩＤタグ１１０のゴム単板は、ブラダーモールド１２０内の所望の位置にＲＦＩＤタグを保持するのを容易にするために、接着性を有するように形成されてもよい。
[0042]タイヤ硬化用ブラダー１００の材料と適合する材料からＲＦＩＤタグ１１０の一部を形成することにより、ＲＦＩＤタグはタイヤブラダーに化学的に結合され、ブラダーとの構造的一体性が維持される。これにより、図１〜図４に示すように、ＲＦＩＤタグ１１０は、タイヤ硬化用ブラダー１００の残りの部分を構成する周囲の材料に混ざり合う。
[0043]特に、当該技術分野で一般的に知られているように、タイヤ硬化用ブラダー１００は、タイヤ硬化プレス１４０（図６、図７）においてビード１０２に沿ってシールされる。より具体的には、ビード１０２は、クランププレートまたはリング１４２の間にクランプされ、タイヤ硬化用ブラダー１００がタイヤ硬化プレス内およびグリーンタイヤ１５０内に好適に機械的にかつ密封的に保持される。硬化媒体がブラダー１００の内部に注入されるにつれて、ブラダー壁１０４がグリーンタイヤ内で膨張してタイヤの内面に係合し、ブラダー圧力がタイヤプレスの対応する内面にタイヤを押し付け、媒体の熱がブラダー壁を通って伝達され、タイヤモールドを通して伝達される熱と併せて、タイヤを効果的に硬化させる。また、ブラダーのビードに沿ったＲＦＩＤタグの位置によって、膨張／収縮するブラダーの歪み、および部分的に硬化媒体の熱から、タグが分離される。
[0044]ゴムで覆われたＲＦＩＤタグ１１０を設計し製造する技術が存在する（図８〜図１０）。このタグ１１０は、２つのゴムの概して平面の部材または単板１６０、１６２、ＲＦＩＤチップ１６４、及び２つのアンテナ、好ましくは導電性ゴムアンテナ１６６、１６８を備える。２つのゴムアンテナ１６６、１６８はそれぞれ、ＲＦＩＤチップ１６４の特定の導電性表面と接触して配置される。組み合わされたユニットは、続いて第１のゴム単板１６０に配置され、次に第２のゴム単板１６２が組み合わされたユニットの上面を覆って配置され、ゴムで覆われたＲＦＩＤタグ１１０が形成される。（例えば、共通して所有されたＵＳ２０１５／０３１４５４２Ａ１を参照されたい。参照によって当出願は本明細書に組み込まれる。）この組み立てプロセスのステップは、上記した順序では実行される必要がない。また、金属アンテナおよび更なる形態のゴムで覆われたＲＦＩＤタグのような、他の技術を使用する他のゴムで覆われたＲＦＩＤタグも、以下に記載の方法を使用してタイヤ硬化用ブラダー製造プロセスに組み込んでもよい。
[0045]要約すると、このアセンブリが、ブラダー自体と類似または同一の材料の未硬化ゴム単板を使用して実行されるとき、タグをタイヤ硬化用ブラダーに組み込んでもよい。この組み込み手順は、好ましくは、タイヤ硬化用ブラダーモールドの底部にゴムで覆われたＲＦＩＤタグを配置し、次にタイヤ硬化用ブラダーゴム材料をモールド内に射出成形する通常の手順を実行することによって達成される。ブラダーゴム材料は、タグの周りを流れるモールドを充填するが、最終的にタイヤ硬化用ブラダーのビードを形成する同一の一般的な場所にＲＦＩＤタグを保持することを可能にする。ブラダーの硬化プロセスが完了してブラダーがモールドから取り除かれた後、ゴムで覆われたＲＦＩＤタグは、タイヤ硬化用ブラダーの残りの部分と区別できず、構造に対して化学的に結合される。
[0046]本発明のＲＦＩＤタグは、タイヤブラダーに化学的に結合され、訓練されていない観察者には見えないか、または製品に不可逆の損傷を与えることなく取り外すことができない。これは、この製品が動作する極端な環境条件（非常に高い温度および圧力）でタイヤ硬化用ブラダーから不用意に落下したりタイヤ硬化用ブラダーに付着しないことがある従来のＲＦＩＤタグステッカーまたはバーコードステッカーとは対照的である。さらに、ブラダーのビード内のＲＦＩＤタグの位置、つまりブラダーの残りの部分と比較して最小限の伸張または歪みが作用する領域のため、ＲＦＩＤタグは、ビーズの外側の領域に置かれた場合にタグに生じる可能性のあるものと比較して、構造上の歪みがほとんど生じない。
[0047]上述したように、タイヤ硬化用ブラダーを製造する１つの可能な方法は、ゴムをモールドに射出成形してタイヤ硬化用ブラダーを形成することを含む。ゴムで覆われたＲＦＩＤタグは、モールドに入る前に射出成形機構と同じチャネルを通過することができない。したがって、モールド内の固定位置内に射出成形されていないゴムで覆われたタグを配置し、射出成形手順を実行し、ゴムで覆われたＲＦＩＤタグをタイヤ硬化用ブラダー内に視認できないように化学的に一体化させるという概念は、既存の構成よりも望ましい利益と利点を実現する。
[0048]上記の説明は、ベストモードを含む開示を説明し、当業者がこの開示を行い使用することを可能にするための例を使用している。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に想起される他の例を含むことができる。特許請求の範囲の文字通りの言葉と異ならない構造的要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文字通りの言葉と形式的に相違する同等の構造要素を含む場合に、そのような他の例は特許請求の範囲の記載に含まれることを意図している。さらに、本開示は、当初に実験のために提示された特許請求の範囲の記載の構成要素および／または工程の組み合わせに対して潜在的な保護を求めることを意図し、同様に、審査段階の特許請求の範囲の構成要素および／または工程の組み合わせに対して潜在的な保護を求めることを意図する。

Claims (20)

  1. エラストマー体と、前記エラストマー体に化学的に結合された無線周波数識別装置（ＲＦＩＤ）タグとを含む、
    硬化用ブラダー。
  2. 前記エラストマー材料が加硫されている、請求項１に記載の硬化用ブラダー。
  3. 前記ＲＦＩＤタグが、前記エラストマー体の外面に隣接して配置される、請求項1に記載の硬化用ブラダー。
  4. 前記エラストマー体がタイヤ硬化用ブラダーである、請求項１に記載の硬化用ブラダー。
  5. 前記ＲＦＩＤタグが前記タイヤ硬化用ブラダーのビードに配置される、請求項４に記載の硬化用ブラダー。
  6. 前記ＲＦＩＤタグが少なくとも部分的にエラストマー材料で形成される、請求項４に記載の硬化用ブラダー。
  7. 前記ＲＦＩＤタグが、前記ＲＦＩＤタグをゴムで埋め込む第１および第２の層を含み、前記層の少なくとも１つが前記エラストマー体に化学的に結合される、請求項６に記載の硬化用ブラダー。
  8. 前記ＲＦＩＤタグは、導電性ゴムアンテナを更に備える、請求項７に記載の硬化用ブラダー。
  9. 前記ＲＦＩＤタグは、前記ゴムアンテナに機械的および電気的に接合されたチップを含み、前記チップおよび前記アンテナは、前記第１および第２のゴム層によって埋め込まれている、請求項８に記載の硬化用ブラダー。
  10. タイヤ硬化用ブラダーの製造方法であって、
    エラストマー材料を混合するステップと、
    無線周波数識別装置（ＲＦＩＤ）タグをタイヤ硬化用ブラダーモールド内に配置するステップと、
    前記タイヤ硬化用ブラダーモールド内で混合物を成形して硬化させるステップであって、前記ＲＦＩＤタグをモールドされた前記タイヤ硬化用ブラダーの外面に隣接して配置するステップと、
    を含む方法。
  11. 前記成形して硬化させるステップは、エラストマー材料を加硫することを含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記タイヤ硬化用ブラダーモールドの表面に沿って前記ＲＦＩＤタグを位置決めするステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
  13. 前記タイヤ硬化用ブラダーにビードを形成するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記位置決めするステップは、前記タイヤ硬化用ブラダーの前記ビードに前記ＲＦＩＤタグを配置するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記成形するステップは、前記ＲＦＩＤ硬化用ブラダーに前記ＲＦＩＤタグが位置したら前記タイヤ硬化用ブラダー内にゴム材料を射出成形するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
  16. タイヤモールドに受け入れられるように寸法決めされた未加工タイヤ内に受け入れられるように寸法決めされた、加硫されたエラストマータイヤ硬化用ブラダー体と、
    前記エラストマーブラダー体に化学的に結合された無線周波数識別装置（ＲＦＩＤ）タグと、
    を備えるタイヤ硬化用ブラダー。
  17. 前記ブラダーがビードを含み、前記ＲＦＩＤタグが前記ビードに隣接して前記エラストマーブラダー体に組み込まれる、請求項１６に記載のタイヤ硬化用ブラダー。
  18. 前記ＲＦＩＤタグは、前記ＲＦＩＤタグをゴムで埋め込む第１および第２の層を含み、前記層の少なくとも１つが前記エラストマー体に化学的に結合される、請求項１６に記載のタイヤ硬化用ブラダー。
  19. 前記ＲＦＩＤタグが、埋め込みゴムに埋め込まれたチップとアンテナの少なくとも一部とを含む、請求項１８に記載のタイヤ硬化用ブラダー。
  20. 前記アンテナは、少なくとも部分的に導電性ゴムで形成されている、請求項１９に記載のタイヤ硬化用ブラダー。
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