JP5486155B2 - Ｉｃタグ - Google Patents

Description

本発明は、折曲げ及び引張りに強く、接着強度も高い可撓性を有するＩＣタグ、さらには、耐熱性、耐水性、耐薬品性、耐環境性及び耐候性にも優れたＩＣタグに関する。

近年、無線通信によって外部から情報を読み書きすることのできる電子タグ、いわゆるＩＣタグが様々な用途に使用されている。ＩＣタグは、一般に、メモリ機能を備えたＩＣチップとアンテナとから構成されるインレットを有し、用途に応じて二次加工された形態で使用される。例えば、インレットをＡＢＳ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の合成樹脂に封入してハード加工されたものが、商品タグやＩＤ（IDentifier）カード等として実用化されている。

ここで、ＩＣタグを書類、衣類等の柔軟性を有する物品の表面に装着したり、豚、牛等の脚部等にバンドの如く巻き回して装着し、それらの個体情報管理を行う場合には、ＩＣタグの二次加工品は、可撓性を有する、すなわちフレキシブルなものである必要がある。
このようなＩＣタグとして、従来、柔軟性を有する合成樹脂又はゴム等の弾性体中にインレットを封入したもの、薄肉の合成樹脂シートによってインレットを挟持してラミネート（パウチ）加工したもの（特許文献１参照。）が知られている。

特開２００６−３４１９０３号公報

しかし、上記のように、インレットを弾性体中に封入したもの、合成樹脂シートによってラミネート加工したものは、何れも、ＩＣタグに折曲げ、引張り等の強い外力が加わると、又、頻繁に加わると、インレットが容易に破損してしまう等、外力に対する強度及び耐久性に問題があった。

又、ＩＣタグを物品の表面に貼着して使用する場合、従来のＩＣタグは、その表面が平滑であるために、接着強度を高めることが難しく、長期間使用するうちに、物品との接着力が低下し、剥離してしまう、という問題があった。

さらに、衣類等を殺菌、洗浄等する蒸気、薬品等に曝される場合には、高い耐熱性、耐水性、耐薬品性が、豚舎、牛舎等の飼料、糞尿等に触れる環境に曝される場合には、高い耐環境性が、又、屋外で使用される場合には、紫外線やオゾンに対する耐候性が要求される。しかし、従来のＩＣタグは、ＰＥＴ等の合成樹脂又はゴムで被覆されているため、耐熱性、耐薬品性、耐環境性、耐候性等に問題があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みて為されたものであり、折曲げ、引張り等の外力に対する強度及び耐久性が高く、接着強度も高いと共に、耐熱性、耐水性、耐薬品性、耐環境性、耐候性にも優れた、可撓性を有するＩＣタグを提供することを目的とする。

本発明者は、先ず、折曲げ、引張り等の外力に対する強度及び耐久性に優れ、耐熱性、耐水性、耐薬品性、耐環境性、耐候性にも優れた、可撓性を有するＩＣタグの新規な構成について鋭意検討した。

その結果、本発明者は、可撓性を有するものとして、耐熱性、耐薬品性に優れる弾性体シートに着目し、インレットの保護材としてその適用を検討した。
一方、外力に対する強度及び耐久性を向上するという観点から、弾性体シートに対して補強材を設けることに想到し、その補強材として繊維構成体シートの採用を検討した。

次に、インレットに対して、弾性体シートと繊維構成体シートをどのように適用して、可撓性を有するＩＣタグを構成するかについて、さらなる検討を行った。

その結果、本発明者は、弾性接着剤（結合剤）がその特有の濡れ性によって、繊維構成体シートの空隙に染み込み、インレットを好適に被覆すると共に、弾性体シートと繊維構成体シートとを好適に接着することを知見し、インレット−繊維構成体シート−弾性体シートを積層してなる一体成形品を作製できることを見出し、本発明を想到するに至ったのである。

すなわち、本発明のＩＣタグは、インレットを補強材としての繊維構成体シート、保護材としての弾性体シートによって被覆し、それらを弾性接着剤（結合剤）によって互いに接着、積層して、一体成形品を構成したことを特徴とする。

以下、本発明のＩＣタグの好適な実施形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。

本発明の一実施例のＩＣタグ１は、図１乃至３に示すように、インレット２、繊維構成体シート３，４、弾性体シート５，６及び接着剤層７，８，９，１０から構成される。

インレット２は、図２に示すように、メモリ機能を備えたＩＣチップ１１と、銅等の導電性の高い導線１３をコイル状に巻き回したアンテナ１２とから構成され、導線１３の一端部及び他端部を内側に折曲げて、そこにＩＣチップ１１を固着してある。

繊維構成体シート３，４は、図２乃至４に示すように、複数本の繊維素材を束ねた繊維束１５を縦横に織成して構成した織物シート材１４を、円形状に裁断したものである。
繊維構成体シート３，４は、同様の構成のものであるが、ＩＣタグ１を構成した時、図５に示すように、各繊維構成体シート３，４を構成する繊維素材の配向方向は４５°ずれるようにしてある。

織物シート材１４を構成する繊維材料としては、非弾性体であるポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維等を使用することができるが、特には、アラミド繊維、ガラス繊維を使用することが好ましい。又、これら繊維の中の１種のみならず、複数種を混合して使用してもよい。

弾性体シート５，６は、図２、３及び６に示すように、弾性体シート材１６を円板状に裁断したものである。

弾性体シート材１６としては、ブチルゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、エチレンプロピレン共重合体エラストマ、スチレンブタジエンエラストマ等の熱可塑性エラストマ等の耐熱性、耐水性、耐薬品性、耐環境性、耐候性等に優れたゴム材料を使用することができるが、特には、シリコンゴムを使用することが好ましい。

接着剤層７，８，９，１０は、図３に示すように、弾性接着剤（結合剤）を硬化させ、インレット２、繊維構成体シート３，４、弾性体シート５，６間を接着させることによって形成されるものである。

弾性接着剤（結合剤）としては、クロロプレンゴム系接着剤、ニトリルゴム系接着剤等の合成ゴム系接着剤、シリコンゴム系接着剤等を使用することができるが、特には、シリコンゴム系接着剤を使用することが好ましい。

本発明のＩＣタグ１は、以上のような構成であって、以下のようにして製造することができる。

先ず、図７に示すように、インレット２の上方及び下方から、当接する側の表面に弾性接着剤を塗布した織物シート材１４１，１４２を当接させ、インレット２を織物シート材１４１，１４２で挟持する。

次に、図７に示すように、織物シート材１４１の上方から、当接する側の表面に弾性接着剤を塗布した弾性体シート材１６１を、織物シート材１４２の下方から、当接する側の表面に弾性接着剤を塗布した弾性体シート材１６２を当接させ、織物シート材１４１，１４２を弾性体シート材１６１，１６２で挟持し、図８に示すように、ＩＣタグ用積層シート材１７を構成する。

最後に、抜き型によって、ＩＣタグ用積層シート材１７を円板状に打ち抜けば、図９に示すように、ＩＣタグ１を製造することができる。

本発明のＩＣタグ１は、インレット２を繊維構成体シート３，４及び弾性体シート５，６によって被覆した構造であるから、弾性体シート５，６によって十分に可撓性を確保することができると共に、繊維構成体シート３，４によって十分に外力に対する補強をすることができる。
よって、折曲げ、引張り等の外力が加わった場合にも、応力が分散されて、外力に対して最も弱いＩＣチップ１１にかかる力を緩和することができ、外力や衝撃に対する強度及び耐久性を大幅に向上させることができる。

織物は、繊維の配向方向の外力に対しては伸び率が小さいが、繊維の配向方向に対して４５°の方向の外力に対しては、織りがずれるために変形を生じる。この欠点を解決するために、伸び率の小さい繊維素材でできた縦糸と横糸を織って作製した上下２枚の繊維構成体シート３，４において、各繊維構成体シート３，４を構成する繊維素材の配向方向を４５°ずれるように構成した。かかる構成によって、縦方向、横方向、斜め４５°方向に繊維素材が配向していることになり、何れの方向への引張力に対しても、伸びを小さくすることができて、ＩＣタグ１の伸びを最小限に抑えることができる。
よって、インレット２に引張力が加わって、インレット２が容易に破損してしまう、という事態は発生しない。

図１０に示すように、本発明のＩＣタグ１を折り曲げた時、繊維構成体シート３，４及び弾性体シート５，６は十分な可撓性を有し、それらの肉厚による効果をも併せて、折曲部の曲率半径は十分に大きなものとなる。そのため、中心部に配置したインレット２の最小曲げ半径ｒは、ＩＣタグ１の厚みｄのほぼ半分に抑えることができ、インレット２には許容範囲内の曲げ応力が発生するだけである。
よって、ＩＣチップ１１とアンテナ１２との結合部に過大な応力が加わって、結合が切断されてしまうことはなく、インレット２を破損から守ることができる。

上述した効果は、特に、ＩＣチップ１１と巻線型アンテナ１２とを結合した形態のインレット２において著しい。巻線型アンテナ１２を有するインレット２は、ＩＣチップ１１及びアンテナ１２を固定するための基材が存在しないために、ＩＣチップ１１とアンテナ１２との結合部分に外力が加わると、容易に結合部分が引き剥がされて、切断してしまうからである。

本発明のＩＣタグ１は、繊維構成体シート３，４と弾性体シート５，６を弾性接着剤によって接着したから、繊維構成体シート３，４の織目間の空間に弾性接着剤が染み込み、繊維構成体シート３，４と弾性体シート５，６とが完全に一体化され、各層が剥離してしまうことはない。

上記実施例のＩＣタグ１は、インレット２、繊維構成体シート３，４及び弾性体シート５，６を積層して構成したが、図１１に示すように、一方の弾性体シート５を使用せず、インレット２、繊維構成体シート３，４、弾性体シート６を積層してＩＣタグ２１を構成してもよい。

ＩＣタグ２１では、表面に露出する繊維構成体シート３の織目間の空間に弾性接着剤を完全に染み込ますことなく硬化させ、後に表面に接着剤を塗布した場合に、繊維構成体シート３の織目間の空間に容易に接着剤が染み込む余地を残しておくようにしてもよい。

これによれば、ＩＣタグ２１を被着体である物品の表面に弾性接着剤によって貼着する際に、繊維構成体シート３の織目間の空間に容易に弾性接着剤が染み込むから、ＩＣタグ２１と被着体である物品との接着強度を高めることができる。

又、図１２に示すように、両方の弾性体シート５，６を使用せず、インレット２、繊維構成体シート３、４を積層してＩＣタグ３１を構成してもよい。

ＩＣタグ３１では、少なくとも一方の繊維構成体シート３，４の織目間の空間に弾性接着剤を完全に染み込ますようにすることが好ましく、さらには、少なくとも一方の繊維構成体シート３，４の表面に弾性体接着剤を塗布するようにしてもよい。

これによれば、弾性体シート５，６の存在に代えて、繊維構成体シート３，４の織目間の空間に染み込んだ、又は、繊維構成体シート３，４の表面に塗布した弾性体接着剤の存在によって、ＩＣタグ３１に可撓性を付与することができる。

又、図１３に示すように、両方の弾性体シート５，６を使用せず、インレット２、織目の粗い繊維構成体シート３Ａ、４Ａ、織目の細かい繊維構成体シート３Ｂ、４Ｂを積層してＩＣタグ４１を構成してもよい。

ＩＣタグ４１では、織目の粗い繊維構成体シート３Ａ、４Ａの織目間の空間に弾性接着剤を完全に染み込ますようにすることが好ましく、さらには、少なくとも一方の織目の細かい繊維構成体シート３Ｂ、４Ｂの表面に弾性体接着剤を塗布するようにしてもよい。

これによれば、弾性体シート５，６の存在に代えて、織目の粗い繊維構成体シート３Ａ、４Ａの織目間の空間に染み込んだ、又は、織目の細かい繊維構成体シート３Ｂ、４Ｂの表面に塗布した弾性体接着剤の存在によって、ＩＣタグ４１に可撓性を付与することができる。

本発明の他実施例のＩＣタグ５１は、図１４及び１５に示すように、インレット５２、繊維構成体シート５３，５４、弾性体シート５５，５６及びこれらの間に介在する接着剤層から構成される。

インレット５２は、図１５に示すように、メモリ機能を備えたＩＣチップ５７と、アルミニウム等の導電性の高い配線パターン５９をＰＥＴ等の合成樹脂フィルム６０に印刷したアンテナ５８とから構成され、配線パターン５９の一端部及び他端部にＩＣチップ５７を固着してある。

繊維構成体シート５３，５４は、図１５に示すように、ＩＣタグ１と同様の構成を有する織物シート材１４を帯体状に裁断したものである。ＩＣタグ１と同様に、ＩＣタグ５１を構成した時、各繊維構成体シート５３，５４を構成する繊維素材の配向方向は４５°ずれるようにしてある。

弾性体シート５５，５６は、図１５に示すように、ＩＣタグ１と同様の構成を有する弾性体シート材１６を帯体状に裁断したものである。

接着剤層は、弾性接着剤を硬化させ、インレット５２、繊維構成体シート５３，５４、弾性体シート５５，５６間を接着させることによって形成されるものである。

本発明のＩＣタグ５１は、以上のような構成であって、上記ＩＣタグ１と同様の工程を経て製造することができる。

本発明のＩＣタグ５１も、上記ＩＣタグ１と同様の作用、効果を奏することができ、ＩＣタグ１と同様な変形例を構成することができる。

合成樹脂フィルム６０に配線パターン５９からなるアンテナ５８を印刷すると共にＩＣチップ５７を搭載した帯体状を呈するインレット５２は、長手方向の引張力に弱いという欠点があるから、繊維構成体シート５３，５４に代えて、非弾性体からなる繊維素材を長手方向に配向すれば十分である。
しかし、ＩＣタグ５１の製造上の容易性を考慮すれば、繊維構成体シート５３，５４を使用するのが好ましい。

尚、繊維構成体シート３，４も、必ずしも、複数本の繊維素材を束ねた繊維束１５を縦横に織成して構成した織物シート材１４から形成する必要はなく、例えば、非弾性体からなる繊維素材を一方向に配向したものに合成樹脂を含浸させて硬化させた開繊シート材から形成するようにしてもよい。

さらに、インレット２，５２に当接する弾性体シートを追加し、この弾性体シートにＩＣチップ２，５７が収納される凹部を形成すれば、さらに外力に対する耐性を高める構造とすることが可能である。

又、インレット２，５２の識別番号をＩＣタグ１，５１の表面に刻印しておけば、万一インレット２，５２が破損して、内部のデータが読み出せない状態になったとしても、ＩＣタグ１，５１の特定が可能となる。
新たなＩＣタグと交換した際にも、サーバー上の該当するデータに新しいＩＣタグの識別番号を紐付けすることによって、データの復旧が可能となる。

尚、製造メーカーによって、ＩＣチップの製造時に、ＩＣタグを一意に識別するための読み取り専用のＩＤであるＵＩＤ（Unique IDentifier：固有識別子）が付与される。このＵＩＤを識別番号とすれば、この番号は世の中に一つしか存在しない番号であるので、好都合である。

［実施例１］
被試験品Ｅとして、図１３に示すように、インレット２、織目の粗い繊維構成体シート３Ａ，４Ａ、織目の細かい繊維構成体シート３Ｂ，４Ｂを弾性接着剤によって結合、積層した、直径１８ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのＩＣタグ４１を作製した。
インレット２は、巻線型アンテナを有し、発信周波数１３．５６ＭＨｚ、直径１２．７ｍｍのＲＦＩＤインレットを使用した。織目の粗い繊維構成体シート３Ａ，４Ａは、ガラス繊維を縦横に織成した、厚さ０．２４ｍｍ、質量１９８ｇ／ｍ^２のもの、織目の細かい繊維構成体シート３Ｂ，４Ｂは、ガラス繊維を縦横に織成した、厚さ０．１８ｍｍ、質量２０３ｇ／ｍ^２のものを使用した。又、弾性接着剤は、ＲＴＶ型シリコンゴム系接着剤を使用した。

［比較例１］
被試験品Ｃとして、インレット２、弾性体シート５，６を接着剤によって結合、積層した、直径１８ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのＩＣタグを作製した。
インレット２は、巻線型アンテナを有し、発信周波数１３．５６ＭＨｚ、直径１２．７ｍｍのＲＦＩＤインレットを使用した。弾性体シート５，６は、厚さ０．５ｍｍのウレタンゴムを使用した。又、接着剤は、ウレタンゴム系接着剤を使用した。

［引張強度試験］
被試験品Ｅを引張試験機によって引っ張ったところ、縦方向には３４３Ｎ／２５ｍｍまで、横方向には２９４Ｎ／２５ｍｍまで破損することはなかった。又、タグリーダーによって被試験品Ｅの通信可能距離を測定したところ、試験前後の何れにおいても、５３ｍｍで良好であった。
被試験品Ｃも同様にして引っ張ったが、上記荷重に到達する前に破損した。

［屈曲強度試験］
被試験品Ｅを、図１４に示すように、左右に折り曲げたところ、左右各２５０回折り曲げても、破損することはなかった。又、タグリーダーによって被試験品Ｅの通信可能距離を測定したところ、試験前後の何れにおいても、５３ｍｍで良好であった。
被試験品Ｃも同様にして折り曲げたところ、左右各２５０回折り曲げても、破損することはなかった。しかし、タグリーダーによって被試験品Ｃの通信可能距離を測定したところ、試験後には通信をすることができなかった。

［耐熱性試験］
被試験品Ｅを２００℃の空気中に２００時間放置したところ、溶融、変形等することなく、外観上に特に問題はなかった。又、タグリーダーによって被試験品Ｅの通信可能距離を測定したところ、試験前後の何れにおいても、５３ｍｍで良好であった。
被試験品Ｃも同様にして２００℃の空気中に放置したところ、間もなく溶融、変形等して、使用することができなくなった。

［耐水性試験］
被試験品Ｅを純水を満たした容器内に浸漬し、超音波洗浄器によって１時間洗浄したところ、溶融、変形等することなく、外観上に特に問題はなかった。又、タグリーダーによって被試験品Ｅの通信可能距離を測定したところ、試験前後の何れにおいても、５３ｍｍで良好であった。
被試験品Ｃも同様にして超音波洗浄器によって１時間洗浄したところ、表面が崩壊等して、使用することができなくなった。

本発明の一実施例のＩＣタグの（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。 図１に示すＩＣタグを各構成部材に分解した平面図である。 図１に示すＩＣタグの一部拡大断面図である。 ＩＣタグの構成材料である織物シート材の一部拡大平面図である。 上下に配置された繊維構成体シートにおける繊維素材の配向方向の関係を示す一部拡大平面図である。 ＩＣタグの構成材料である弾性体シート材の斜視図である。 図１に示すＩＣタグを製造する際に必要な各構成材料に分解した斜視図である。 図１に示すＩＣタグを製造する際の材料となるＩＣタグ用積層シート材の斜視図である。 図１に示すＩＣタグの斜視図である。 図１に示すＩＣタグを中央で折曲げた状態の断面図である。 図１に示すＩＣタグにおいて、一方の弾性体シートを使用せずに構成したＩＣタグの（Ａ）は平面図、（Ｂ）は各構成部材に分解した平面図である。 図１に示すＩＣタグにおいて、両方の弾性体シートを使用せずに構成したＩＣタグの（Ａ）は平面図、（Ｂ）は各構成部材に分解した平面図である。 図１に示すＩＣタグにおいて、両方の弾性体シートを使用せず、網目の粗さの相違する繊維構成体シートを積層して構成したＩＣタグの（Ａ）は平面図、（Ｂ）は各構成部材に分解した平面図である。 本発明の他実施例のＩＣタグの（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図である。 図１４に示すＩＣタグを各構成部材に分解した平面図である。 ＩＣタグの屈曲強度試験の方法を示す説明図である。

符号の説明

１ ＩＣタグ
２ インレット
３，４ 繊維構成体シート
５，６ 弾性体シート
７，８，９，１０ 接着剤層
１１ ＩＣチップ
１２ アンテナ
１４ 織物シート材
１５ 繊維束
２１ ＩＣタグ
３１ ＩＣタグ
４１ ＩＣタグ
３Ａ，４Ａ 織目の粗い繊維構成体シート
３Ｂ，４Ｂ 織目の細かい繊維構成体シート
５１ ＩＣタグ
５２ インレット
５３，５４ 繊維構成体シート
５５，５６ 弾性体シート
５７ ＩＣチップ
５８ アンテナ

Claims (10)

1. ＩＣチップとアンテナとを備えてなるインレットを、複数本の繊維素材を束ねた繊維束を縦横に織成して構成した織物シート材からなる繊維構成体シートを上下に配設して挟持し、さらに、ゴム材料からなる弾性体シートを上下に配設して被覆し、前記インレット、前記繊維構成体シート及び前記弾性体シートを弾性接着剤によって接着し、前記繊維構成体シートの織目間の空間に前記弾性接着剤を染み込ませて、積層体を構成すると共に、上下に配設された前記繊維構成体シートを、各繊維構成体シートを構成する繊維素材の配向方向を４５°ずれるように配置して、折曲げ可能な可撓性を有することを特徴とするＩＣタグ。
2. ＩＣチップとアンテナとを備えてなるインレットを、複数本の繊維素材を束ねた繊維束を縦横に織成して構成した織物シート材からなる繊維構成体シートを上下に配設して挟持し、さらに、ゴム材料からなる弾性体シートを上下何れか一方に配設して被覆し、前記インレット、前記繊維構成体シート及び前記弾性体シートを弾性接着剤によって接着し、前記繊維構成体シートの織目間の空間に前記弾性接着剤を染み込ませて、積層体を構成すると共に、上下に配設された前記繊維構成体シートを、各繊維構成体シートを構成する繊維素材の配向方向を４５°ずれるように配置して、折曲げ可能な可撓性を有することを特徴とするＩＣタグ。
3. ＩＣチップとアンテナとを備えてなるインレットを、複数本の繊維素材を束ねた繊維束を縦横に織成して構成した織物シート材からなる繊維構成体シートを上下に配設して挟持し、前記インレット及び前記繊維構成体シートを弾性接着剤によって接着し、前記繊維構成体シートの織目間の空間に前記弾性接着剤を染み込ませて、積層体を構成すると共に、上下に配設された前記繊維構成体シートを、各繊維構成体シートを構成する繊維素材の配向方向を４５°ずれるように配置して、折曲げ可能な可撓性を有することを特徴とするＩＣタグ。
4. 前記ゴム材料は、耐熱性、耐薬品性、耐環境性、耐候性に優れたゴム材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＩＣタグ。
5. 前記ゴム材料は、シリコンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム又はエチレンプロピレン共重合体エラストマ、スチレンブタジエンエラストマの熱可塑性エラストマであることを特徴とする請求項４に記載のＩＣタグ。
6. 前記繊維素材は、耐熱性、耐薬品性、耐環境性、耐候性に優れた弾性係数の小さい繊維材料であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のＩＣタグ。
7. 前記繊維素材は、ガラス繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維又は炭素繊維の中の１種、又は、複数種を混合したものであることを特徴とする請求項６に記載のＩＣタグ。
8. 前記弾性接着剤は、シリコンゴム系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤又はニトリルゴム系接着剤の合成ゴム系接着剤であることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のＩＣタグ。
9. 前記繊維構成体シートは、上下に各２枚配設され、その各２枚の繊維構成体シートの織目の粗さを相違させたことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のＩＣタグ。
10. 表面に露出する繊維構成体シートの織目間の空間に弾性接着剤を完全に染み込ますことなく硬化させ、後に表面から接着剤を塗布した場合に、繊維構成体シートの織目間の空間に接着剤が染み込む余地を残したことを特徴とする請求項２又は３に記載のＩＣタグ。

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