JP5217515B2

JP5217515B2 - Ｉｃタグのゴム材料中への成型方法、ｉｃタグ入りゴムシートの製造方法

Info

Publication number: JP5217515B2
Application number: JP2008054268A
Authority: JP
Inventors: 哲治緒方
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-03-05
Also published as: JP2009208370A

Description

本発明は、ＩＣタグのゴム材料中への成型方法とＩＣタグ入りゴムシートの製造方法に関する。詳しくは、ＩＣタグをゴム材料からなるゴムシートやゴムマット中に組み込みして使用する場合の成型方法やゴムシートの製造方法に関する。

非接触ＩＣタグは無接点で情報記録できる利便性から各種方面で利用されるようになっている。近年は、単に物品の外表面に貼付して使用するのみならず、プラスチック中に射出成型して使用したり、コンクリート中に埋め込みして使用する場合もある。
特徴ある用い方の一つとして、ゴム材料中に組み込みして使用する用途がある。例えば、一定期間毎に交換使用するレンタル用のゴムマットに非接触ＩＣタグを埋め込みしておけば、製品の製造年月日や交換時期、使用回数を記憶させておくことができると共に、非接触リーダライタを用いて情報の記憶や書き込みが簡単にできる利便性が得られる。

しかし、ゴム製品に装填する場合は、生ゴムによる加工が必要になる。生ゴムを加硫して成型加工する際は、ある程度の高い温度（２００°Ｃ近くになる場合がある。）を比較的に長時間持続させながらプレス成型する必要があり、この間に非接触ＩＣタグが動作しなくなる場合がある。圧力も加えられるので、ＩＣタグのアンテナ回路の断線やＩＣチップとアンテナとの接続が不良となることも考えられるが、過去の結果を調べるとＩＣチップ自体が熱の影響を受けて機能しなくなっている場合が多い。実際にＩＣチップ自体が、２００°Ｃ近くでの数分間以上の耐熱性は保証されていない。

そこで本発明は、ＩＣタグのゴム材料中への成型加工において、従来の加熱成型であってもＩＣタグのＩＣチップが受ける熱影響を少なくできる成型方法を提案するものである。本願に直接関連する先行特許文献は検出されないが、タイヤ中にＩＣタグを組み込むものとして、特許文献１がある。また、食器本体の糸底内にエポキシ樹脂を用いて、無線タグによるデータキャリアを配設する技術として特許文献２がある。

特開２００５−４７０１６号公報特開２００５− ４０８号公報

ゴム成型物内に非接触ＩＣタグを実装する場合は、前述のようにゴムの成型加工時の熱により、ＩＣタグのＩＣチップが機能を喪失する場合が多い。そこで、ゴムの成型加工時の熱の影響を少なくする加工方法を研究して完成したものである。

本発明の要旨の１は、外面全体をプラスチック成型された薄板状の非接触ＩＣタグを、ゴム成型物中に装填する成型加工において、薄板状の非接触ＩＣタグの外面全体をゴム成型材料よりも熱伝導率の低い、絹、羊毛、ポリエステル、ナイロンのいずれかの材料からなる単層または２層の繊維布で被覆した後、ゴム材料間に配設し、熱圧プレスして成型することを特徴とするＩＣタグのゴム材料中への成型方法、にある。

本発明の要旨の２は、外面全体をプラスチック成型された薄板状の非接触ＩＣタグを、ゴム成型物中に装填するゴムシートの製造方法において、薄板状の非接触ＩＣタグの外面全体をゴム成型材料よりも熱伝導率の低い、絹、羊毛、ポリエステル、ナイロンのいずれかの材料からなる単層または２層の繊維布で被覆した後、ゴム材料間に配設し、熱圧プレスして成型することを特徴とするＩＣタグ入りゴムシートの製造方法、にある。

本発明のＩＣタグのゴム材料中への成型方法によれば、熱的影響を受けやすいＩＣタグをゴム材料よりも熱伝導率の低い繊維布で被覆保護しているので、ＩＣタグのＩＣチップが熱圧プレス時の長時間の熱からの影響を受け難くされ、ＩＣチップの機能不良発生を少なくできる。
成型加工に特別な技術を必要としないで、従来の加工方法を僅かに変えて行うことができる。繊維布で被覆保護するだけなので材料的コストも最小限にすることができる。
追加材料が薄層の繊維布による被覆保護なので、ゴム成型物に凹凸を生じず、従来品と同様な製品が得られる。
本発明のゴムシートの製造方法も上記と同様の効果が得られる。

本発明は、ＩＣタグのゴム材料中への成型方法等に関するが、以下、図面を参照して説明する。図１は、ゴム製品中のＩＣタグを示す断面図、図２は、成型方法の例を示す図、図３は、薄板状の非接触ＩＣタグを繊維布に包む状態を示す図、図４は、薄板状の非接触ＩＣタグの断面を示す図、図５は、試験資料作製状態を示す図、である。

図１のように、非接触ＩＣタグ１は、ゴム材料からなる製品１０中に装填されて成型されている。ここで用いる非接触ＩＣタグ１は、薄板状の非接触ＩＣタグであり、円形や矩形状の平面外形を有している。薄板状の非接触ＩＣタグ１の内部には、耐熱性のプラスチックシート面に形成されたアンテナコイルとそれに装着したＩＣチップからなる、いわゆる通常一般に言う非接触ＩＣタグシート１ｓ（無線タグのことであり、インレットということもある。）の小型サイズ品が挿入されている。非接触ＩＣタグシート１ｓそのものでは、ゴム等の熱成型に耐えないので、その外面をプラスチックでモールド成型したものを使用するものである。製品１０中の薄板状の非接触ＩＣタグ１はその外面全体がさらに繊維布２で被覆されている。

ゴム材料からなる製品１０とは、生ゴム等を加硫して熱圧成型した製品であればよく、ゴムシートやゴムマット、ゴムホース、ゴム製水泳用具、ゴムタイヤ等が該当する。
本発明方法では、非接触ＩＣタグ１の外面全体をゴム材料よりも熱伝導率の低い繊維布２で被覆してゴム材料中に充填した特徴がある。ゴム成型では、１００°Ｃ乃至２００°Ｃ、好ましくは１３０°Ｃ乃至１７０°Ｃ程度の熱条件と圧力が、５乃至６０分間、好ましくは１０乃至３０分間持続してかけられるので、非接触ＩＣタグ１のＩＣチップが損傷することが多い。そこで、熱伝導率の低い繊維布２を用いて、ＩＣタグ１を被覆してＩＣチップへの熱的影響を低減させるものである。

表１は、各種材料の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）を示す表である。括弧内は測定時の温度条件を示している。

理科年表（国立天文台編）［丸善株式会社］平成８年１１月３０日発行の４８５頁による。

繊維布の場合は、繊維集合体であって繊維と空気の複合体であるため、厳密には熱伝導率は定義されず、有効熱伝導率あるいは見かけの熱伝導率が用いられる。紳士服地と婦人服地については、それぞれ０．０２６〜０．０７１Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1、０．０３１〜０．０８８Ｗ・ｍ^-1・Ｋ^-1の範囲とされる。各種衣服材料の有効熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）としては、以下の値が示されている。（社団法人繊維学会編「第２版繊維便覧」［丸善株式会社平成６年３月２５日発行］第２７４頁〜２７５頁からの引用）
綿織物（０．０４５）、化繊織物（０．０３５）、混紡布（０．０４１）、
絹織物（０．０２８）

一方、ゴム系の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）は、天然ゴム（０．１４２０）、クロロプレンゴム（０．１９３０）、スチレン−ブタジエンゴム（０．２４７０）、アクリロニトリルゴム（０．２４７０）、ブチルゴム（０．０９２２）、トランスイソプレンゴム（０．２０１０）（「化学便覧基礎編改定５版」（日本化学会編）平成１６年２月２０日発行）とされ、一般の繊維布の有効熱伝導率よりは高い熱伝導率を示している。

表１にはないが、ポリエステル繊維も低い熱伝導率の材料として知られている。石綿も熱伝導率は小さいが布状にはなり難い。環境上の問題もあって使用には適しない。紙も比較的に低い熱伝導率の値を示しているが、試験結果では良好な結果を示さなかった。
なお、炭素繊維は熱伝導率の高い材料として知られている。

図２は、成型方法の例を模式的に示す図である。各素材を引き離して示した横断面図である。加熱できるプレス下型１１の上面に、クッション材１２とアルミ板１３を敷き、その上に未加硫の下ゴムバッキング１４を置く、下ゴムバッキング１４には非接触ＩＣタグ１を納める孔１５が設けられている。孔１５は未加硫下ゴムバッキング１４を型材で押圧して形成できる。孔１５内に熱伝導率の低い繊維布２で被覆した薄板状の非接触ＩＣタグ１を納める。下ゴムバッキング１４の上には、同様に、未加硫の上ゴムバッキング１６とアルミ板１７、クッション材１８を敷き、プレス上型１９を押し下げ適当な加圧機構によって、プレス下型１１上の積層物の全面に圧力を加え、プレス下型１１の熱によって、ゴムバッキング１４，１６の加硫温度で所定時間加熱して、薄板状の非接触ＩＣタグ１とゴムバッキングを一体に加硫固着させることができる。

ゴムバッキングに型付けする場合は、クッション材１２，１８とゴムバッキング１４，１６の間に型付けしたアルミ板やクロムメッキ金属板を挿入することができる。ただし、アルミ型板の凸部が非接触ＩＣタグ１部分を押圧しないようにする必要があり、ＩＣタグに当接する面は平滑面にしておくことが好ましい。非接触ＩＣタグ１が破砕したりアンテナ線が断線して機能不良となるのを避けるためである。

図３は、薄板状の非接触ＩＣタグを繊維布に包む状態を示す図であって、図３（Ａ）は、薄板状の非接触ＩＣタグ１を繊維布２を袋状に縫製してその中にＩＣタグ１を詰める状態、図３（Ｂ）は、２枚の繊維布２を重ねた層間にＩＣタグ１を入れるように表裏の繊維布２の周囲を接着剤で接着封止した状態、である。ＩＣタグ１を詰めた後の開口部は縫っても接着剤で封止してもよい。この他にも各種の包み方があると考えられる。これらいずれの方法でも採用できるが、上下ゴムバッキング間が密着しない範囲を小さくするため、繊維布２の面積が薄板状ＩＣタグ１の面積よりもあまり大きくならないようにする。

ゴムバッキングを形成するためのゴム組成物としては、例えば、天然ゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレン−非共役ジエンゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリイソブチレンポリブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、弗素樹脂系ゴム、ポリウレタンゴム等の任意のゴム組成物を使用することができる。これらのゴムには、それ自体公知の配合剤、例えば加硫剤としての硫黄、加硫助剤、老化防止剤、補強剤、充填剤、顔料等を配合することができる。

未加硫ゴムバッキングの加硫は、圧力として２乃至２０ｋｇ／ｃｍ²（ゲージ）のプレス圧力の下で、１００乃至２００°Ｃ、好ましくは１３０乃至１７０°Ｃの温度で、５乃至６０分間、好ましくは１０乃至３０分間行われる。

図４は、薄板状の非接触ＩＣタグ１の断面を示す図である。本発明に用いる非接触ＩＣタグの外観は、円形や矩形の薄板状（プレート状）外形を有する。薄板状外形が成型後の製品に凹凸形状を形成し難いからである。
図４のように、薄板状の非接触ＩＣタグ１の内部には非接触ＩＣタグシート１ｓが入っており、非接触ＩＣタグシート１ｓには、アンテナコイル４が形成されＩＣチップ３が装着されている。薄板の厚みｄは、０．５ｍｍから５．０ｍｍ程度となる。ただし、厚みが５ｍｍ程度を超える場合は、熱的影響を受けることは少なくなるが成型も困難になる。
本発明では、０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ程度の厚みの非接触ＩＣタグ１を対象とする。円形の場合の直径φ、矩形状の場合の差し渡し（対角線）長さは、特に制限されないが通常５ｍｍから５０ｍｍ程度のものである。

非接触ＩＣタグ１の中心層となる部分には、ＩＣタグシート１ｓが納められている。ＩＣタグシート１ｓは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミド等のプラスチックシートにアンテナコイル４を形成し、当該コイル端部にＩＣチップ３を装着したものである。そのＩＣタグシート１ｓを金型に入れてプラスチック成型したものである。
本来、ＩＣタグシート１ｓ自体が非接触通信機能を有するが、使い易さや用途を考慮して、外面全体をプラスチック成型して薄板状にしたのが、本発明で使用する非接触ＩＣタグ１である。従って、非接触ＩＣタグ１はＩＣタグシート１ｓの二次加工品に該当する。ＩＣタグシート１ｓの成型に際してもＩＣチップ等の熱的損傷を生じないように各種の工夫がされている。その例は、特開２００５−３３２１１６号等に記載されているが、射出成型の場合、熱的影響を受けるのは比較的に短時間であり、その保護手段を、ゴム成型に同様には適用できない。

薄板状非接触ＩＣタグ１の成型に使用するプラスチック材料には、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ＡＢＳなどの汎用樹脂や、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、などの汎用エンジニアリングプラスチック樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）などのスーパーエンジニアリングプラスチック樹脂が用いられるが、本発明で使用するためには、耐熱性の優れる液晶ポリマーやポリフェニレンサルファイト樹脂により成型したものが好ましい。

プラスチック成型した薄板状の非接触ＩＣタグ１として、直径φ＝１５．５ｍｍ、厚み２．８ｍｍの円形非接触ＩＣタグ１を６０個使用した。このものは、ＩＣタグシート１ｓの表裏面と外周をＰＰＳ樹脂で射出成型したものである。なお、使用した非接触ＩＣタグ１は、１３．５６ＭＨｚの周波数のものであり、プレス前にはいずれも通信性能に問題はなかった。低熱伝導率の繊維材料として、シルク（絹）、ポリエステル、ナイロンからなるシルクスクリーン印刷用の繊維布（スクリーンメッシュ）とウール（羊毛）製の薄地の布を使用した。シルクスクリーン印刷用の繊維布を単層で使用したものと、２層重ねにしたものを使用した。なお、ウール（羊毛）製の薄地の布は単層でのみ試験した。

図４は、試験資料作製状態を示す図である。非接触ＩＣタグ１が入る幅（約２２ｍｍ）の筒状に繊維布を縫い目２ｎにより縫製し、その中に非接触ＩＣタグ１を約２５ｍｍ間隔で詰めた。なお、繊維布は単層のものと２層にしたものを用いた。
隣接する非接触ＩＣタグ１間を、塩化ビニル樹脂とウレタン樹脂からなる溶剤型接着剤（「多用途強力接着剤」（住友スリーエム株式会社発売））を用いて幅約３ｍｍで接着し、接着剤２ｋが乾燥した後に接着幅約３ｍｍの中心を切断線２ｓで切断して単位毎の非接触ＩＣタグ１に分離した。各繊維材料について、１０個（単層のものが５個、２層のものが５個）の非接触ＩＣタグ１の試験材料が得られるようにした。ただし、ウール（羊毛）製の薄地の布は単層でのみ１０個試験した。

なお、各繊維布の仕様は以下の表２のとおりである。厚さは、無張力状態で測定したものである。ＯＰＡとはスクリーンにおける開口域の率（％）のことである。
［表２］インチ線径厚さＯＰＡ
メッシュ（μｍ）（μｍ）（％）
（１）シルク（絹）８６１１０１４５３８
（２）ポリエステル１００５５９５６１
（３）ナイロン８０１２７２５０３６
（４）ウール（羊毛）５０２４０３４０ −

この実施例では、単層の最も薄いものはポリエステルの９５μｍであり、最大厚さは、２枚重ねのナイロンであって５００μｍのとなる。
その後、図２に図示するようなプレス装置を使用して、厚さ５ｍｍの未加硫ニトリル−ブタジエンゴムシート（１５ｃｍ×１５ｃｍ）の２枚間に、下側未加硫ゴムシートには孔１５を設けてから非接触ＩＣタグ１を挿入し、２ｋｇ／ｃｍ²（ゲージ）の圧力でプレスし、１８０°Ｃの温度で６分間ゴムの加硫を行わせて、厚さ約１０ｍｍのゴムシートを製造した。上記（１）〜（４）の４種と下記比較例の２種を加え、１回のプレスで６個を同時に装填して成型し、都合１０回のプレスを行った。

［比較例］
繊維布を被覆しない裸の状態の非接触ＩＣタグ１を１０個と上質紙（厚み１００μｍ）を単層と２層にして被覆したもの（各５個）を比較例とし、これを実施例と同一の条件で試験した。

＜試験結果＞
成型後のゴムシートを単位の非接触ＩＣタグ毎に切断したものについて、非接触ＩＣタグ１の読取試験を１３．５６ＭＨｚの非接触リーダライタを用いて行った。その結果、単層のものも２層のものも、シルク（絹）、ポリエステル、ナイロン、ウール（羊毛）のいずれも通信不良の結果を示すものは１個も発生しなかった。
ただし、比較例では、裸の状態の非接触ＩＣタグ１は、３個の通信不良品が発生した。また、上質紙被覆のものは単層被覆１個、２層被覆１個の通信不良品が発生した。いずれもアンテナ自体に損傷はなく、ＩＣチップ３が機能しなくなっていることも分かった。
以上の結果から繊維布による被覆がＩＣチップの顕著な熱損傷防止に効果することが認められた。

本発明は、実施例の条件に限定されず、各種のゴム成型方法に適用できるものである。請求項で「単層または２層」としているのは、薄肉（５ｍｍ〜１５ｍｍ程度以内）のゴムシートの成型の場合であって、厚肉の成型であれば、より多層にできることは自明のことである。使用する繊維布も実施例には限定されないものである。

ゴム製品中のＩＣタグを示す断面図である。成型方法の例を示す図である。薄板状の非接触ＩＣタグを繊維布に包む状態を示す図である。薄板状の非接触ＩＣタグの外観と断面を示す図である。試験資料作製状態を示す図である。

符号の説明

１薄板状非接触ＩＣタグ
１ｓＩＣタグシート
２繊維布
３ＩＣチップ
４アンテナコイル
１０ゴム材料からなる製品
１１プレス下型
１２，１８クッション材
１３，１７アルミ板
１４下ゴムバッキング
１５孔
１６上ゴムバッキング
１９プレス上型

Claims

外面全体をプラスチック成型された薄板状の非接触ＩＣタグを、ゴム成型物中に装填する成型加工において、薄板状の非接触ＩＣタグの外面全体をゴム成型材料よりも熱伝導率の低い、絹、羊毛、ポリエステル、ナイロンのいずれかの材料からなる単層または２層の繊維布で被覆した後、ゴム材料間に配設し、熱圧プレスして成型することを特徴とするＩＣタグのゴム材料中への成型方法。
外面全体をプラスチック成型された薄板状の非接触ＩＣタグを、ゴム成型物中に装填するゴムシートの製造方法において、薄板状の非接触ＩＣタグの外面全体をゴム成型材料よりも熱伝導率の低い、絹、羊毛、ポリエステル、ナイロンのいずれかの材料からなる単層または２層の繊維布で被覆した後、ゴム材料間に配設し、熱圧プレスして成型することを特徴とするＩＣタグ入りゴムシートの製造方法。