JP2023552398A - ゴム物品用電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ゴム物品に適用される電子デバイス１の製造方法を提供する。【解決手段】当該デバイスは、（ｉ）電子素子５，６，７と、（ｉｉ）前記電子素子５，６，７を覆うように配置された、熱可塑性材料の１つまたは複数の層３からなる被覆要素と、（ｉｉｉ）前記被覆要素の外面３ａの少なくとも一部を覆うように配置された少なくとも１つのゴム層４と、を備える。当該方法は、（ａ）エラストマーゴムのラテックスと、レゾルシノールおよびホルムアルデヒドの組合せと、を含む塩基性水溶液からなる接着剤溶液を、前記被覆要素の一方の外面３ａの少なくとも一部に塗布する、堆積処理と、（ｂ）前記接着剤溶液が塗布された前記被覆要素の外面３ａの前記一部を、１２０～２３０℃の温度に２～１５分間保持する、加熱処理と、を含む、準備工程を備える、製造方法。【選択図】図１
Description
本発明は、ゴム物品に使用される電子デバイスの製造方法に関する。
特に、本発明は、タイヤ用途のパッチ型無線周波数識別（ＲＦＩＤ）デバイスに関するものであり、本明細書では、一般性を損なうことなく当該デバイスについて明示的に言及する。
タイヤ業界において、製造業者は、タイヤの生産から使用、廃棄に至るまでの間に、タイヤを明確に自動識別できる解決策の必要性を表明している。
例えば、タイヤの生産について具体的に言及すると、タイヤが明確に自動識別されれば、製造業者は、生産工程および物流業務を最適化し、自動制御システムの使用を支持し、タイヤを効率的に位置確認／追跡することが可能になり、ひいてはスマートタイヤ工場を構築することが可能になり得る。
しかしながら、タイヤにバーコードを貼り付けるという解決策では、製造業者は、タイヤの生産や単一のタイヤの生産履歴を管理できるようになるが、限られた数の情報しか記録できない、所定の視線でコードを１つずつ読み取らなければならない、また、タイヤの生産中や通常の操作／使用中にコードが取り消されたり損傷したりして読み取り不能になるか、いずれにしても読み取りが困難になるリスクがある、といった一連の欠点の影響を受ける。
バーコードに代わるものとして、タイヤ用のパッチ型無線周波数識別（ＲＦＩＤ）デバイスがある。このデバイスは、多層平面状の可撓性構造体からなり、この構造体は、ＲＦＩＤチップと、このチップに接続された第１のアンテナと、少なくとも部分的に第１のアンテナに電磁気的に結合された第２のアンテナと、を互いの間に含むようにサンドイッチ状に配置されたＰＥＴ製の２つの絶縁層と、各々がそれぞれの絶縁層の外面を覆うように配置された２つの外側ゴム層と、を備える。
ここで、ＰＥＴのような絶縁材料は、「比誘電率が低く導電率が低い、無損失材料」を意味する。
この解決策は、絶縁層とそれらが接触しているそれぞれのゴム層との間の接着に関して臨界点を有すること、が実験により示されている。
当業者であればすぐに理解できるように、アンテナおよびチップを覆うＰＥＴ製の絶縁層が２つの外側ゴム層に正しく接着されていない場合、ＲＦＩＤおよびタイヤ層の周囲のゴムが損傷する可能性がある。特に、デバイスが分裂する可能性があり、これはデバイスの正しい作動を妨げ、デバイスが納められているゴム層に損傷を与える可能性がある。
実際に、外側ゴム層との接着がうまくいかず絶縁層がデバイスから外れてしまうと、タイヤの周囲のゴムに切れ目や亀裂が入る可能性がある。
基本的に、ＲＦＩＤはその一例に過ぎず、タイヤに取り付けられるその他の多くの電子デバイスでも同じ技術的問題に直面し得る。その他の電子デバイスとしては、温度センサ、圧力センサ、またはエネルギーハーベスタなど、タイヤ用途で使用される一般的なセンサが考えられる。
そのため、タイヤに装着する電子デバイスの構造的安定性を確保する解決策が必要とされている。
本発明者らは、前述の必要性を満たすことができる方法を考案した。
本発明の主題は、ゴム物品に適用される電子デバイスの製造方法であって、当該デバイスは、（ｉ）電子素子と、（ｉｉ）上記電子素子を覆うように配置された、熱可塑性材料の１つまたは複数の層からなる被覆要素と、（ｉｉｉ）上記被覆要素の外面の少なくとも一部を覆うように配置された少なくとも１つのゴム層と、を備え、当該方法は、（ａ）エラストマーゴムのラテックスと、レゾルシノールおよびホルムアルデヒドの組合せと、を含む塩基性水溶液からなる接着剤溶液を、上記被覆要素の一方の外面の上記一部に塗布する、堆積処理と、（ｂ）上記接着剤溶液が塗布された上記被覆要素の上記外面の上記一部を、１２０～２３０℃の温度に２～１５分間保持する、加熱処理と、を含む、準備工程を備える。
好ましくは、上記熱可塑性材料の１つまたは複数の層は織物の形態である。
好ましくは、上記熱可塑性材料の１つまたは複数の層は絶縁材料でできている。好ましくは、上記絶縁材料は、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミドからなる群から選択される。
好ましくは、上記絶縁材料は、ＰＥＴ、ナイロンおよびポリエチレンナフタレートからなる群から構成される。
好ましくは、上記ゴム物品はタイヤである。
好ましくは、上記電子素子は、ＲＦＩＤチップと、当該チップに接続された第１のアンテナと、前記第１のアンテナに電磁気的に結合された第２のアンテナ７と、を備える。
上記塩基性水溶液は、好ましくは、ブロックイソシアネート基を有するレゾルシノールおよびホルムアルデヒドからなる予備縮合樹脂を含む。
上記塩基性水溶液は、好ましくは、リグニンと、尿素およびチオ尿素から選択される化学物質と、を含む。
上記エラストマーゴムのラテックスは、スチレン－ブタジエン－ビニルピリジンのラテックス、またはスチレン－ブタジエン－ビニルピリジンおよびスチレン－ブタジエンの混合物のラテックスを含む。
本発明のさらなる主題は、本発明の方法によって実現される、ゴム物品に使用される電子デバイスである。
無線周波数識別デバイスを分解図で示す添付の図面を参照しながら、説明的かつ非限定的な実施形態に関する以下の説明を閲覧することにより、本発明を最もよく理解できるであろう。
デバイス１は、トランシーバアセンブリ２と、トランシーバアセンブリ２と対向する側にサンドイッチ状に配置された２つのＰＥＴ層３と、ＰＥＴ層３のそれぞれの外面３ａに配置された２つの外側ゴム層４とを備える。
サンドイッチ状に配置された２つのＰＥＴ層３は、トランシーバアセンブリ２を完全に覆うように配置されたカバー要素を構成している。
トランシーバアセンブリ２は、ＲＦＩＤチップ５と、ＲＦＩＤチップ５に接続された第１のアンテナ６と、第１のアンテナ６に電磁気的に結合された第２のアンテナ７と、を備える。
図に示すタイプの無線周波数識別（ＲＦＩＤ）デバイスを２台製造した。この２つのデバイスの相違点は、一方を、各ＰＥＴ層３の外面３ａに本発明による接着剤溶液を付着させることにより製造した、という点だけである。
接着剤溶液を刷毛で外面３ａに塗布した（堆積処理）。
表Ｉは、使用した接着剤溶液の組成を重量部で示している。
接着剤溶液を塗布（堆積処理）後、２つのＰＥＴ層３を加熱処理した。加熱処理は、接着剤溶液を塗布した２つのＰＥＴ層３を２２０℃のオーブン内に３分間保持して行った。
上述のものとは異なり、本発明のさらなる実施形態によれば、接着剤溶液は、ブロックイソシアネート基を有するレゾルシノールおよびホルムアルデヒドからなる予備縮合樹脂と、リグニンと、尿素およびチオ尿素から選択される化学物質と、を含む。この接着剤溶液には、ホルムアルデヒドを遊離形態で使用する必要がないという利点がある。
上記の予備工程を行った後、トランシーバアセンブリ２を２つのＰＥＴ層３の間に収容する第１工程を行い、その後、２つのＰＥＴ層３の外側を２つの未加硫のゴム層４のそれぞれで覆う第２工程を行う。
あるいは、２つのＰＥＴ層３の外側を、部分的または全体的に加硫された２つゴム層のそれぞれで覆うこともできる。
こうして、第１のＲＦＩＤデバイスを製造した。
第２のＲＦＩＤデバイスは、予備工程を実施しなかったこと以外は、上述の方法を繰り返すことで製造した。すなわち、第２のＲＦＩＤデバイスの製造工程では、接着剤溶液を塗布していないＰＥＴ層３を用いて第１工程を実施した。
上述のものとは異なり、本発明の好ましい実施形態によれば、接着剤溶液をＰＥＴ層３の両面に塗布することができる。
使用時、上述のＲＦＩＤデバイスは、タイヤの未硬化ゴム部分に含まれる。
あるいは、上述のＲＦＩＤデバイスをタイヤの硬化ゴム部分に適用することもできる。
ＲＦＩＤデバイスをタイヤ内部に挿入したら、加硫工程を行う。そうすることで、加硫中にＲＦＩＤデバイスのゴム層が周囲のゴムと架橋され、デバイスの位置の安定性が確保される。
第１および第２のＲＦＩＤデバイスを、ＡＳＴＭ Ｄ１８７６に基づく接着試験に供した。この試験では、それぞれのＰＥＴ層３と、外面３ａを覆うように配置されたそれぞれのゴム層４と、の間の接着力を測定した。
表ＩＩは、前述の試験で得られた値を示している。
表ＩＩに示された値は、本発明の方法がＰＥＴ層３とそれぞれのゴム層４との間の強固な接着を確実にすることができ、その結果、デバイスの分裂とそれに起因する問題を回避できることを明確に証明している。
図に示すタイプの別のＲＦＩＤデバイス（第３のＲＦＩＤデバイスおよび第４のＲＦＩＤデバイス）を２台製造した。
第３および第４のＲＦＩＤデバイスが第１および第２のＲＦＩＤデバイスと異なるのは、層３がＰＥＴではなくナイロンで構成されている点である。
特に、第３および第４のＲＦＩＤデバイスの２つの層３は織物の形態である。
また、第３のＲＦＩＤデバイスと第４のＲＦＩＤデバイスは、加熱処理（ｂ）の条件が異なる。
特に、
－第３のＲＦＩＤデバイスでは、表Ｉの接着剤溶液をナイロン層の表面３ａに刷毛で塗布した（堆積処理）。
接着剤溶液を塗布（堆積処理）した後、２つのナイロン層３を加熱処理した。加熱処理は、接着剤溶液を塗布した２つのナイロン層３を２２０℃のオーブン内で５分間保持して行った。
－第３のＲＦＩＤデバイスでは、表Ｉの接着剤溶液をナイロン層の表面３ａに刷毛で塗布した（堆積処理）。
接着剤溶液を塗布（堆積処理）した後、２つのナイロン層３を加熱処理した。加熱処理は、接着剤溶液を塗布した２つのナイロン層３を２２０℃のオーブン内で５分間保持して行った。
－第４のＲＦＩＤデバイスでは、表Ｉの接着剤溶液をナイロン層の表面３ａに刷毛で塗布した（堆積処理）。
接着剤溶液を塗布（堆積処理）した後、２つのナイロン層３を加熱処理した。加熱処理は、接着剤溶液を塗布した２つのナイロン層３を１５５℃のオーブン内で１０分間保持して行った。
接着剤溶液を塗布（堆積処理）した後、２つのナイロン層３を加熱処理した。加熱処理は、接着剤溶液を塗布した２つのナイロン層３を１５５℃のオーブン内で１０分間保持して行った。
第１、第３、第４のＲＦＩＤデバイスについては、それぞれの表面３ａに同量の接着剤溶液を塗布した。
第３および第４のＲＦＩＤデバイスは、ＡＳＴＭ Ｄ１８７６に従い、ナイロン層３のそれぞれと、外面３ａを覆うように配置されたゴム層４のそれぞれと、の間の接着力を測定する接着試験を行った。
表ＩＩＩは、前述の試験で得られた値を示している。
表ＩＩＩに示された値もまた、本発明の方法がナイロン層３とそれぞれのゴム層４との間の強固な接着を保証し、その結果、デバイスの分裂とそれに起因する問題を回避できることを明確に証明している。
本発明者らによれば、熱可塑性材料の層が織物の形態である場合、接着力はより大きくなる。
上述のものとは異なり、被覆要素は、サンドイッチ状に配置された２つの層の代わりに、電子素子の周囲に巻き付けられた熱可塑性材料の層で構成することができる。
上述したように、本発明は、ゴム物品、例えばタイヤに適用されるあらゆる電子デバイスに適応する。
電子機器によっては、１つのゴム層４のみを使用することもできる。
Claims (11)
- ゴム物品に適用される電子デバイス１の製造方法であって、
当該デバイスは、
（ｉ）電子素子（５，６，７）と、
（ｉｉ）前記電子素子（５，６，７）を覆うように配置された、熱可塑性材料の１つまたは複数の層（３）からなる被覆要素と、
（ｉｉｉ）前記被覆要素の外面（３ａ）の少なくとも一部を覆うように配置された少なくとも１つのゴム層（４）と、
を備え、
当該方法は、
（ａ）エラストマーゴムのラテックスと、レゾルシノールおよびホルムアルデヒドの組合せと、を含む塩基性水溶液からなる接着剤溶液を、前記被覆要素の一方の外面（３ａ）の前記一部に塗布する、堆積処理と、
（ｂ）前記接着剤溶液が塗布された前記被覆要素の外面（３ａ）の前記一部を、１２０～２３０℃の温度に２～１５分間保持する、加熱処理と、
を含む、準備工程を備える、製造方法。 - 前記熱可塑性材料の１つまたは複数の層（３）が織物の形態である、請求項１に記載の方法。
- 前記熱可塑性材料の１つまたは複数の層（３）が絶縁材料でできている、請求項１または２に記載の方法。
- 前記絶縁材料が、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミドからなる群から選択される、請求項３に記載の方法。
- 前記絶縁材料が、ＰＥＴ、ナイロンおよびポリエチレンナフタレートからなる群から構成される、請求項４に記載の方法。
- 前記塩基性水溶液が、ブロックイソシアネート基を有するレゾルシノールおよびホルムアルデヒドからなる予備縮合樹脂を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
- 前記塩基性水溶液が、リグニンと、尿素およびチオ尿素から選択される化学物質と、を含む、請求項６に記載の方法。
- 前記エラストマーゴムのラテックスが、スチレン－ブタジエン－ビニルピリジンのラテックス、またはスチレン－ブタジエン－ビニルピリジンおよびスチレン－ブタジエンの混合物のラテックスを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ゴム物品がタイヤである、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
- 前記電子素子が、ＲＦＩＤチップ（５）と、当該チップ（５）に接続された第１のアンテナ（６）と、前記第１のアンテナ（６）または電気的に結合されたアンテナを有するＲＦＩＤチップに電磁気的に結合された第２のアンテナ（７）と、を備える、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法によって実現される、ゴム物品に使用される電子デバイス。
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