JP5252351B2

JP5252351B2 - ゴム製ｒｆｉｄタグの製造方法

Info

Publication number: JP5252351B2
Application number: JP2009019184A
Authority: JP
Inventors: 勝広村元; 幸仁野崎
Original assignee: Nippon Closures Co Ltd
Current assignee: Nippon Closures Co Ltd
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2029-01-30
Also published as: JP2010176454A

Description

本発明は、固体識別情報が格納されたＩＣチップとアンテナが接続されて一体となったインレットを有するＲＦＩＤタグ、特にタグ本体がゴム製のＲＦＩＤタグの製造方法に関する。

従来、電子タグは固体識別システムとして広く普及し、特に無線方式のＩＣタグ（電子タグ）であるＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグは、種々の物品に取り付けて物品管理に広く利用されている。ＲＦＩＤタグは、ＩＣチップとそれに電気的に接続したアンテナからなるインレットを一般に樹脂内に封止して成形したものが知られている。ＲＦＩＤタグの製造方法として、インレットを熱可塑性樹脂板で挟み、それを上下の熱板で挟み所定の加熱条件下で加圧することにより、熱可塑性樹脂板を溶融させてインレットと一体化させる方法（例えば、特許文献１参照）や、同じ組成の熱可塑性エストラマーからなる下部基材と上部基材との間にインレットを挟んで重ねた状態で射出成形金型内に配置して、上記熱可塑性エストラマーと同じ組成のエストラマーをその外周部に射出して一体化させる方法（特許文献２参照）等が提案されている。しかしながら、樹脂被覆ＲＦＩＤタグの場合は、玄関マット等屋外の過酷な条件下で使用され、かつ繰り返し洗浄・殺菌される物品に装着するＲＦＩＤタグとして、耐薬品性、耐候性、耐衝撃性等に劣り、そのままの状態で物品に装着することは耐用性に欠けるため、例えば被取付物品が玄関マット等で基材がゴム製品である場合、ゴム製品にＲＦＩＤタグが嵌合する凹部を形成してＲＦＩＤタグを未加硫ゴム生地で挟んで加熱・加圧して加硫接着を行なう方法が提案されている（特許文献３）。この場合、ＲＦＩＤタグ自体は熱可塑性樹脂で成形するため、耐久性を持たせるために、被装着物品のゴム基材内に埋め込むという手段を採用しなければならず、物品への取付作業が煩雑であり、簡易に取り付けることができないという欠点がある。一方、加硫ゴムシート間にインレットを挟んで一体化されたＲＦＩＤタグも提案されている。その場合、加硫ゴムシート同士は、熱圧着が困難なために、通常接着剤が使われている。

一方、自動車のタイヤに装着される非接触型ＲＦＩＤタグを、タイヤを構成する未加硫ゴムと同質の未加硫ゴムで被覆したタイヤ取付用ＲＦＩＤタグも提供されている（特許文献４）。その場合、予めプラスチックシート（ラベル）上にＩＣチップとコイルを配置して形成したＩＣタグ本体を、実装側の面に未加硫のゴム部材で形成した保護シートを積層し、タイヤ取付用ＩＣタグを被着材であるタイヤのインナーライナに接着し、タイヤを加硫することによって、前記保護シートが加硫されて、ＩＣタグ本体がタイヤと保護シートで囲繞されて完全に密閉されるようにしている。

さらに、ゴム弾性体に市販のＩＣチップ又はセンサー及びＩＣチップ及び関係回路を含むマイクロシステム（ＩＳＭ）をゴムに埋め込むために、第１層の未加硫ゴムの上に所定のＩＳＭが収納できる空間を刻印し、この中に加硫ゴムチップとＩＳＭをいれ、その上に第２層の未加硫ゴムを載せ、金型で加温、加圧成形する方法も提案されている（特許文献５）。

特開平０９−１９７９６５号公報特開２００５−１４９３６３号公報特許第２６３１１８８号公報特開２００５−９６４２３号公報特開２００４−３４５３３９公報

上記のように加硫ゴムシート同士を接着剤で接着した場合、長期の繰り返し使用等で接着剤に使用される揮発成分が製品や人体に悪影響を与える場合があるという問題点がある。一方、接着剤を使用せずに未加硫ゴム内にインレットを挿入してゴム製のタグを成形する場合、未加硫ゴムはベタベタして取り扱いにくく不安定であり、未加硫ゴム同士の間にインレットを挟み込んで成形すると、両方の未加硫ゴムが不安定で加硫成形中にインレットが動き安定して所定位置に保持して成形することが困難であり、タグ本体内でのインレットの位置にバラツキが生じ均一な製品が得にくいという問題点がある。そのため、従来ＩＣタグは一般にタグ本体を合成樹脂で成形し、過酷な環境下に曝される物品への装着は上記のようにその物品内に埋め込むことによってＩＣタグを保護しているのが現状であり、その場合、ＩＣタグ装着作業が複雑であるという問題点がある。さらに、ＲＦＩＤタグは被装着物品へ装着するのに、通信不良を生じさせないためには物品の共通な位置に安定して装着する必要があるが、ＲＦＩＤタグを正確な位置に動かないように安定して装着するのに煩雑な作業を必要とする等の問題があった。

そこで、本発明は上記実情に鑑み創案されたものであって、接着剤を使用せずに、インレットを所定位置に確実に保持することができ、且つ容易に製造することができ、耐久性があり、しかも被装着物に安定して簡単に装着することができるゴム製のＲＦＩＤタグの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明のゴム製ＲＦＩＤタグの製造方法は、ＩＣチップとそれに接続したアンテナからなるインレットをゴム内に包含させて加硫して一体成形して、前記インレットと該インレットを覆うゴム製タグ本体からなり、該タグ本体には前記インレットと接触しない位置に貫通穴が形成されているゴム製ＲＦＩＤタグを製造するゴム製ＲＦＩＤタグの製造方法であって、
下型に加硫ゴムシートを挿入する加硫ゴムシート挿入工程、該加硫ゴムシートの上にＩＣチップとそれに接続したアンテナからなるインレットを載置するインレット載置工程、前記インレットの上方に加硫剤が添加された未加硫ゴムを挿入し、前記加硫ゴムシートと前記未加硫ゴム間に前記インレットを内在させて前記未加硫ゴムを加硫させ、前記加硫ゴムシートに熱溶着させて一体成形する加硫工程からなり、前記下型に少なくともタグ本体の厚さと同等以上の高さを有する位置決めピンが突出形成され、且つ前記加硫ゴムシートに前記位置決めピンに嵌合する位置決めピン嵌合孔が形成され、前記位置決めピンに前記位置決めピン嵌合孔を嵌合することにより、前記加硫ゴムシート上面から前記位置決めピンを突出させて、タグ本体に貫通穴を形成してなることを特徴とするものである。

前記加硫工程は、未加硫ゴム塊を前記インレットの上方に挿入して上型により加熱加圧して前記インレットを内在させて前記加硫ゴムシート、インレット及び前記未加硫ゴムを一体化して成形するか、又は未加硫溶融ゴムを前記インレットの上方に射出して前記インレットを内在させて前記加硫ゴムシート、インレット及び前記未加硫ゴムを一体化して成形するか何れかの工程を採用できる。

本願の請求項１の発明によれば、接着剤を用いずにインレットを加硫ゴムと未加硫ゴムの組合せからなるゴム製外装体内の所定位置に位置ずれすることなく一体化でき、均質で、耐熱性、耐薬品性、柔軟性、耐衝撃性など優れた物性を有し、しかも接着剤を使用しないので揮発成分が発生することなく、人体や製品に悪影響がないＲＦＩＤタグを簡単に得ることができる。そして、ＲＦＩＤタグ本体が完全にゴム体で構成され、インレットはその内部に完全に包含されているので、玄関マット等過酷な使用条件でしかも洗浄等を繰り返す被装着体にも内部に埋め込む必要もなく、簡単に取り付けすることができる。しかも本発明のＲＦＩＤタグは、タグ本体に前記インレットと接触しない位置に貫通穴が形成されているので、インレットが位置ずれすることなく品質が良好で、且つ前記貫通穴を利用して被装着物に安定して簡単に取り付けることができる。

また、下型に位置決めピンが突出形成され、且つ前記加硫ゴムシートに前記位置決めピンに嵌合する位置決めピン嵌合孔が形成されているので、加硫ゴムシートを確実に所定位置に位置決めして成形中に位置ずれすることなく成形でき、且つインレットがタグ本体からはみ出すことなく成形できる。
さらに、加硫ゴムシートと未加硫ゴムとの組合せのため、加硫ゴムシートを下型に簡単にセットできて取り扱いが容易であり、且つ加硫ゴムシートの厚さを調整することによって、インレットの高さ方向位置を容易に調整することができ、被装着物の通信距離に応じてインレットのタグ表面との距離を最適位置にセットすることができる。

本発明の製造方法により製造されるＲＦＩＤタグの実施形態に係る概略斜視図である。図１のＡ−Ａ断面図である。本発明の実施形態に係るＲＦＩＤタグの製造工程の展開を示す模式図である。製造工程を示すブロック線図である。金型内でのＲＦＩＤタグの成形状態を示す断面図である。本発明のＲＦＩＤタグに採用する他の実施形態に係る加硫ゴムシートの斜視図である。

以下、図面を基に本発明に係るＲＦＩＤタグの製造方法の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るＲＦＩＤタグ１の模式図であり、ゴム製の外装体を構成するタグ本体２の内部にインレット４が埋設されて構成されている。インレット４は、アンテナ５にＩＣチップ６が電気的に接続して形成されている。ＩＣチップは、従来のＲＦＩＤタグと同様に目的に応じた回路パターンが形成され、発信・受信・記憶・演算回路等が適宜構成されている。

本実施形態では、アンテナは図示のように円環状に形成され、その大きさは用途に応じて所定の通信距離を確保できるように使用する電波の周波数に応じて決定される。また、本発明で製造するＲＦＩＤタグ１はその中央部に貫通穴３が形成されて、全体としてドーナツ円板状に形成されている。貫通穴３は、後述するようにＲＦＩＤタグ製造時の加硫ゴムシートの位置決め用穴とし、また加硫時のインレットの過剰な動きを規制する役割を果たすと共に、該ＲＦＩＤタグを被装着物品に装着する際の装着用穴として有効である。例えば、被装着物品の表面にＲＦＩＤタグを取付けカバーで覆って取り付ける場合、該貫通穴を介して取付けカバーを被装着物品表面にＲＦＩＤタグの中心位置で固着できるので、取り付けられたＲＦＩＤタグは取付け後容易に移動しないように取り付けることができると共に、簡単に取り付けることができる。

一方、ゴム製のタグ本体２は、下部ゴム層を構成する加硫ゴムシート２−１上にインレット４を配置し、その上から加硫剤を添加した未加硫ゴム塊９（図３）をヒートプレスにより加熱加圧（加硫）して加硫ゴムシート上に熱溶着すると共に上部ゴム層２−２を形成して加硫ゴムシート２−１と一体化される。加硫ゴムシート２−１の厚さを選択することにより、タグ内のインレットの高さ方向の位置をコントロールでき、通信距離を確保できる。また、未加硫ゴムの量によりタグ全体の厚さをコントロールすることができる。

加硫ゴムシート２−１は、市販の適宜の加硫ゴムシートから所定の形状（本実施形態では円板）に型抜きして形成され、図３に展開して示すように、中央部に後述する下型の中央部に突出形成された位置決めピン１３に嵌合する位置決めピン嵌合孔７が軸方向に貫通して形成されている。該位置決めピン嵌合孔７は、完成後のタグ貫通穴３の一部となる。なお、本実施形態では加硫ゴムシートは、中央部に位置決めピンが嵌合する位置決めピン嵌合孔７が形成されている円板状に形成され、該嵌合孔７によって、後述するように加硫ゴムシートは下型内に正確に位置決めでき加硫中も加硫ゴムシートが動かないように固定され、また、インレットの動きも制限されるので、加硫時にインレットが位置ずれを起こすことを簡単に且つ十分防止できる。しかしながら、インレットを加硫ゴムシート上面により正確に位置決めしてセットするために、必要に応じて例えば図６に示すように、加硫ゴムシートの上面に座ぐり凹部８を形成してもよい。加硫ゴムシート上面にインレット４が着座する座ぐり凹部８を形成しておくことによって、加硫に際してインレットを正確に位置決めでき、且つ加熱加圧中（加硫中）にインレットが位置ずれするのを防止し、より正確な位置に保持した状態でタグの成形が可能となる。

加硫ゴム及び未加硫ゴムの材質は、タグの使用環境、被装着物に応じて選択し、例えば、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、ＢＲ（ブタジエンゴム）、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム等の合成ゴムや天然ゴムが採用できる。例えば、比較的温度の高い環境で使用するタグの場合は、シリコーンゴムやフッ素ゴムを採用する。さらに、柔軟で伸びないことが要求されるタグについては、繊維補強入り加硫ゴムシートを使用することで、変形を抑制することができる。以上のように成形されたＲＦＩＤタグは、完全にインレットがゴムの外装体（タグ本体）内に位置しているので、悪環境下で使用する被装着物の表面に単に固定するだけで使用可能であり、被装着物への装着が容易である。

次に、以上のような構成を有するＲＦＩＤタグの製造方法の実施形態を図３及び図４により説明する。図３は製造工程の展開を示す模式図であり、図４は製造工程を示すブロック線図である。
金型は所定の温度・圧力で加熱・加圧できる一対の下型１０と上型１１とからなり、下型１０には加硫ゴムシートの直径よりも僅かに大きい直径を有し且つ成形後のＲＦＩＤタグ高さに相当する深さを有する凹型１２が形成されていると共に、その中央部に所定の直径を有する位置決めピン１３が形成されている。下型に凹型１２を形成することによって、加硫時に未加硫ゴムが該凹型内で良好に成形されて好ましいが、必ずしも凹型を設けなくても加硫時位置決めピン１３により、加硫ゴムシートの動きが規制され、且つインレットの動きもある程度規制されるので、未加硫ゴムの成形は上型による加熱押圧のみでも可能であり、必ずしも凹型を設けなくても良い。当該金型を用いて、ＲＦＩＤタグは次のような工程により製造される。

まず、下型１０の凹型１２に加硫ゴムシート２−１を位置決めピン嵌合孔７を位置決めピン１３に嵌合して加硫ゴムシート２−１を下型にセットする（加硫ゴムシートセット工程）。次いで、該加硫ゴムシート上にインレット４をセットする（インレットセット工程）。その際、インレット４は位置決めピン１３に嵌合することによって、半径方向への移動は該位置決めピンとの隙間分に制限されて位置決めされるので、加硫中にインレットの動きがあっても、インレットが大きな偏心又はゴムからはみ出すなどの不良を生じることがない。従って、接着剤を使用しなくても加硫中にアンテナ位置がずれることなく良好な位置に保持することができる。次いで、その上部に加硫剤が添加された未加硫ゴム塊９を載せてセットする（未加硫ゴムセット工程）。

その状態で上型１１及び／又は下型１０を相対的に移動させて型閉めをし（型閉め工程）、所定の温度に加熱された上型１１で所定圧力で一定時間保持することによって、図５に示すように、加硫剤が添加された未加硫ゴム塊９が溶融して凹型１２内の加硫ゴムシート上でインレットを挟んで板状に伸びて成形されて加硫が行なわれる（加熱プレス（加硫）工程）。加硫工程は、採用するゴムの材質及び成形するタグの大きさに応じて、加硫時の温度及び圧力を最適条件で選択して行う。例えば、加硫ゴムシートとして外径３０ｍｍ、厚み１ｍｍのＮＢＲシートを採用し、且つ未加硫ゴムとしてＮＢＲ塊を採用して、金型を１８０℃に加温して、未加硫のＮＢＲ塊を圧力１０ＭＰａで略５分間加圧保持することによって、未加硫ゴム塊の加硫が行なわれ、インレットを挟んで加硫ゴムシート上に未加硫ゴムが良好に一体に溶着した外径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍのゴム製ＲＦＩＤタグを得ることができた。

一般に未加硫ゴムはベタベタして取り扱いにくく、且つ未加硫ゴム内にインレットを包含させようとすると加硫中にインレットが動き易くゴム内の正確な位置にインレットを内在させることは困難であるが、本発明によれば、加硫ゴムシート２−１と未加硫ゴム塊９との組合せであり、しかも加硫ゴムシートに位置決め用の位置決めピン嵌合孔７が形成されているので、成形中にインレットが動くことなく簡単に成形でき、加硫ゴムシートと未加硫ゴムが一体となる。その際未加硫ゴム塊は、その内部を下型の中央部に突出した位置決めピン１３が貫通して貫通穴３が形成され、加硫ゴムシート上にインレットを挟んだ状態に一体に熱溶着して円板状の上部ゴム層２−２を形成する。所定時間経過後型開きして（型開き工程）、離型する（離型工程）ことによって、インレット４が完全にゴムで被覆された状態の中央部に貫通穴３を有するドーナツ円板状のＲＦＩＤタグ１が得られる。

以上の実施形態では、未加硫ゴムとして未加硫ゴム塊を採用して金型内でプレス成形したが、溶融未加硫ゴムを金型内に射出して成形することも可能である。射出成形の場合は、前記実施形態と同様に下型内に加硫ゴムシートをセットしてその上にインレット４を載せて、その上に未加硫ゴムが射出されるように金型内にセットして型閉めを行い、溶融未加硫ゴムを射出して成形を行う。射出成形の場合は、前記プレス成形の場合と比べて成形時間（加硫時間）が略１／１０程度に短縮できる利点がある。

また、上記実施形態のＲＦＩＤタグは、中央部に貫通穴が形成されているが、必ずしも貫通穴は中央部に限らずインレットと接触しない位置であれば、中央とずれた位置に形成することも可能である。そして、貫通穴は必ずしも１個に限らず複数形成することも可能である。その場合、下型にはそれに応じて位置決めピンを複数本突出形成する。貫通穴を複数形成することによって、被装着物品への取り付けもより簡単に且つより安定して取り付けることが可能となる。また、本実施形態では、アンテナを円環状に形成し、且つタグ本体も円盤状に形成して、全体をドーナツ型円板状に形成してあるが、形状はそれに限定されるものでなく、矩形状等任意の形に形成することが可能である。

本発明によれば、インレットを完全に包囲するタグ本体がゴム製で且つ接着剤を使用しなくてもインレットの位置ずれがない高品質で、しかも悪環境に設置する被装着物にも簡単に装着可能なＲＦＩＤタグを安価に得ることができ、産業上の利用可能性が高い。

１ＲＦＩＤタグ
２タグ本体
２−１加硫ゴムシート（下部ゴム層）
２−２上部ゴム層
３貫通穴
４インレット
５アンテナ
６ＩＣチップ
７位置決めピン嵌合孔
８座ぐり凹部
９未加硫ゴム塊
１０下型
１１上型
１２凹型
１３位置決めピン

Claims

ＩＣチップとそれに接続したアンテナからなるインレットをゴム内に包含させて加硫して一体成形して、前記インレットと該インレットを覆うゴム製タグ本体からなり、該タグ本体には前記インレットと接触しない位置に貫通穴が形成されているゴム製ＲＦＩＤタグを製造するゴム製ＲＦＩＤタグの製造方法であって、
下型に加硫ゴムシートを挿入する加硫ゴムシート挿入工程、該加硫ゴムシートの上にＩＣチップとそれに接続したアンテナからなるインレットを載置するインレット載置工程、前記インレットの上方に加硫剤が添加された未加硫ゴムを挿入し、前記加硫ゴムシートと前記未加硫ゴム間に前記インレットを内在させて前記未加硫ゴムを加硫させ、前記加硫ゴムシートに熱溶着させて一体成形する加硫工程からなり、前記下型に少なくともタグ本体の厚さと同等以上の高さを有する位置決めピンが突出形成され、且つ前記加硫ゴムシートに前記位置決めピンに嵌合する位置決めピン嵌合孔が形成され、前記位置決めピンに前記位置決めピン嵌合孔を嵌合することにより、前記加硫ゴムシート上面から前記位置決めピンを突出させて、タグ本体に貫通穴を形成してなることを特徴とするゴム製ＲＦＩＤタグの製造方法。
前記加硫工程は、未加硫ゴム塊を前記インレットの上方に挿入して上型により該未加硫ゴム塊を加熱加圧することにより行なう請求項１に記載のゴム製ＲＦＩＤタグの製造方法。
前記加硫工程は、未加硫溶融ゴムを前記インレットの上方に射出することにより行なう請求項１に記載のゴム製ＲＦＩＤタグの製造方法。